JP2523613B2 - フイン付熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は空調機器や冷凍機器等に用いられるフィン付
熱交換器に関するものである。

従来の技術 近年、フィン付熱交換器の性能向上は目覚ましいもの
があり、空気側伝熱面積が大きいことを特徴とする波形
状フィンを備えたフィン付熱交換器が既に実用化されて
いる。

以下、図面を参照しながら上述した従来のフィン付熱
交換器について説明を行う。

第４図は本発明に係わるフィン付熱交換器の概略形状
を示し、第５図、第６図は従来のフィン付熱交換器のフ
ィン形状を示すものである。第４図から第６図におい
て、１は蛇行状に屈曲した偏平状の伝熱管で、直管部
１′をほぼ平行に備えている。２は伝熱管１の向かい合
う直管部１′相互間に設けられたフィンで、波形状に一
定間隔のフィンピッチPaで伝熱管１に固定されている。
３はフィン２の表面に気流Ａ方向と平行に設けられた切
り起こし面で、フィン２の両面から気流Ａ方向で連続し
て上下互い違いに幅Waで切り起こして設けられ、かつ隣
接するフィン２′もすべて同一切り起こしパターンで同
一方向に形成されている。

以上のように構成されたフィン付熱交換器について、
以下第４図から第７図を用いてその動作を説明する。

フィン２のフィン間を流れる気流Ａと伝熱管１の管内
を流れる熱媒体との間でフィン２及び伝熱管１を介して
熱交換が行われる。その際、フィン２の表面に切り起こ
し面３が設けられ、フィン２が気流Ａ方向で分断されて
いるためにフィン２の表面に生じる気流Ａの温度境界層
ａの発達が抑えられ、気流Ａとフィン２との熱伝達率の
向上が図られている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、第７図に示すよ
うに、上流側の切り起こし面３によって形成された気流
Ａの温度境界層ａは下流側の切り起こし面３まで尾を引
いて分断されず、下流側へ行くほど前記温度境界層ａは
徐々に発達し、下流側へ行くほどフィン２と気流Ａとの
熱伝達率が低下するという問題点を有していた。

本発明は上記問題点に絡み、上流側フィンから下流側
フィンに至るまで全域で気流との熱伝達率を高く維持
し、熱交換性能の優れたフィン付熱交換器を提供するも
のである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のフィン付熱交換
器は、フィン間を通過する気流方向と平行な切り起こし
面を前記フィン表面から気流方向に連続して切り起こし
て設け、かつ前記切り起こし面のフィン表面からの切り
起こし高さを気流方向で多段階に変化させると共に、前
記切り起こし面の切り起こしパターンを隣接するフィン
どうしでフィン間の中心線を挟んで線対称に設けるとい
う構成を備えたものである。

作用 本発明は上記した構成によって、気流方向の切り起こ
し面間距離が大きく取れるので、切り起こし面によって
形成される気流の温度境界層を完全に分断することがで
きると共に、フィン間で対称流路を形成するので、傾斜
し片寄った流れが生じるのを防いで個々の切り起こし面
と斜め下流側の切り起こし面との隙間に気流を縮流させ
て均一に流すことができ、実通過流速を高めることによ
っても気流の温度境界層を更に薄くすることができ、気
流とフィンとの間の熱伝達率を極めて高く維持できるこ
ととなる。

実施例 以下本発明の一実施例のフィン付熱交換器について図
面を参照しながら説明する。

第１図、第２図は本発明の一実施例におけるフィン付
熱交換器のフィン形状を示すものである。第１図、第２
図において、４は伝熱間で従来例の構成と同じものであ
り、直管部４′を備えている。５は伝熱管４の直管部
４′相互間に設けられたフィンで、波形状に一定のフィ
ンピッチPb間隔で伝熱管４に固定されている。６はフィ
ン５の両面に設けられた切り起こし面で、フィン５間を
流れる気流Ｂ方向と平行となるようにフィン５表面から
幅Wbで切り起こして設けられ、かつ切り起こし面６のフ
ィン５からの切り起こし高さｈは両面共にh1＝0.2Pb及
びh2＝0.4Pbの２段階に形成され、切起こさずに残った
フィン５′を含めた５段階の切り起こし面６は直線ｍで
示した一定の傾斜方向でフィンピッチPbの５分の１の寸
法づつずらした段階状パターンを形成している。また、
切り起こし面６の配列パターンは隣接するフィン５との
フィン間中心線ｎを挟んで線対称となるように設けられ
てある。

以上のように構成されたフィン付熱交換器について、
以下第１図から第３図を用いてその動作について説明す
る。

フィン５のフィン間を流れる気流Ｂと伝熱管４の管内
を流れる熱媒体との間でフィン５及び伝熱管４を介して
熱交換が行われる。その際、フィン５の表面に切り起こ
し面６を連続して設け、かつ気流Ｂ方向の切り起こし面
６間の距離が切り起こし幅Wbの５倍あるために、上流側
の切り起こし面６の表面に生じた気流Ｂの温度境界層ｂ
が下流側の切り起こし面６に掛かるのを防ぐことがで
き、気流Ｂの温度境界層ｂの発達を完全に分断すること
ができる。

また、フィン５が形成するフィン間流路が対称形とな
っており、かつ各切り起こし面６と斜め下流側の切り起
こし面６とによって構成される切り起こし面６間の隙間
ｓがすべて同一寸法となるように形成されてあるため
に、切り起こし面６の抵抗により気流Ｂが大きく傾斜し
て片寄って流れるのを防ぐことができ、切り起こし面６
間の隙間ｓに気流Ｂを均一に縮流して流すことができ、
気流Ｂの実通過流速を高めることによっても気流Ｂの温
度境界層ｂを更に薄くすることでき、気流Ｂとフィン５
との間の熱伝達率を極めて高く維持して熱交換性能を向
上することができる。

発明の効果 以上のように本発明は、フィン間を通過する気流方向
と平行な切り起こし面を前記フィン両面から気流方向に
連続して切り起こして設け、かつ前記切り起こし面のフ
ィン表面からの切り起こし高さを気流方向で多段階に変
化させると共に、前記切り起こし面の切り起こしパター
ンを隣接するフィンどうしでフィン間の中心線を挟んで
線対称に設けることにより、フィン間で対称流路を形成
するので、傾斜し偏った流れが生じるのを防いて個々の
切り起こし面と斜め下流側の切り起こし面との隙間に気
流を縮流させて均一に流すことができ、切り起こし面近
傍を通過する気流の実通過流速を高めることによっても
気流の温度境界を更に薄くすることができ、気流とフィ
ンとの間の熱伝達率を極めて高く維持できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例におけるフィン付熱交換器の
フィン形状を示す要部斜視図、第２図は第１図の要部断
面図、第３図は第１図における気流の温度境界層の状態
を示す要部断面図、第４図は本発明に係わるフィン付熱
交換器の概略形状を示す斜視図、第５図は従来のフィン
付熱交換器のフィン形状を示す要部斜視図、第６図は第
５図の要部断面図、第７図は第５図における気流の温度
境界層の状態を示す要部断面図である。 ４……伝熱管、５……フィン、６……切り起こし面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井手 晋一 東大阪市高井田本通３丁目22番地 松下 冷機株式会社内 (72)発明者 加瀬 広明 東大阪市高井田本通３丁目22番地 松下 冷機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−130596（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−117289（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭62−5582（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伝熱管と、前記伝熱管に固定されたフィン
   とを備え、前記フィン間を通過する気流方向と平行な切
   り起こし面を前記フィン表面から気流方向に連続して切
   り起こして設け、かつ前記切り起こし面のフィン表面か
   らの切り起こし高さを気流方向で多段階に変化させると
   共に、前記切り起こし面の切り起こしパターンを隣接す
   るフィンどうしでフィン間の中心線を挟んで線対称に設
   けたことを特徴とするフィン付熱交換器。
2. 【請求項２】切り起こし面のフィン表面からの切り起こ
   し高さを階段状の一定傾斜方向に連続して変化させたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のフィン付熱
   交換器。
3. 【請求項３】切り起こし面のフィン両面からの切り起こ
   し高さを各面で２段階に形成し、切り起こしていないフ
   ィン面も合わせて両面で５段の切り起こし面を形成する
   と共に、フィンピッチの５分の１の寸法ずつ前記切り起
   こし高さを段階状に変化させたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のフィン付熱交換器。