JP2733459B2 - 空気調和機の熱交換器 - Google Patents

空気調和機の熱交換器

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JP2733459B2 JP7185299A JP18529995A JP2733459B2 JP 2733459 B2 JP2733459 B2 JP 2733459B2 JP 7185299 A JP7185299 A JP 7185299A JP 18529995 A JP18529995 A JP 18529995A JP 2733459 B2 JP2733459 B2 JP 2733459B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機の熱交
換器に関し、特に平板フィンの表面と裏面にスリット状
切り起こし群とルーバー状切り起こしをそれぞれ形成し
て、これを通過する気流（例えば、室内空気）に乱流及
び混合を生じさせて熱交換効率を向上させるとともに、
伝熱管の後方の死角流域を減少させた空気調和機の熱交
換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の空気調和機の熱交換器は、図４に
示すように、所定間隔を置いて複数配設された平板フィ
ン１と、平板フィン１と直角にジグザグ状に配設される
複数個の伝熱管２とから構成され、気流は複数の平板フ
ィン１の間を矢印方向に流動して伝熱管２内の流体と熱
交換を行う。
【０００３】平板フィン１の周囲の熱流体特性は、図５
に示すように、平板フィン１の伝熱面上の温度境界層３
の厚みが気流の流入部からの距離の自乗に比例して大き
くなるため、気流側の熱伝達率は気流の流入部からの距
離が増加するとともに顕著に低下し、熱交換器の伝熱性
能が低下するという問題があった。
【０００４】また、伝熱管２の周囲の熱流体特性は、図
６に示すように、伝熱管２に矢印方向の低風速気流を流
動させると、伝熱管２の表面の閉塞地点から７０°〜８
０°の角度で流れて伝熱管２の後方部に斜線で示す死角
流域４が生じるため、死角流域４での気流側の熱伝達が
顕著に低下して、熱交換器の伝熱性能が低下するという
問題があった。
【０００５】また、従来の熱交換器の一例が実開昭５５
−１１０９９５号公報に記載されている。この従来の熱
交換器は、図７に示すように、平板フィン１の表裏面に
空気の送風方向に間隙が開口する複数のスリット部５ａ
〜５ｆを交互に形成してなる。すなわち、スリット部５
ａ，５ｃ，５ｅは図８に示すように、それぞれ所定間隔
を置いて平板フィン１の裏面方向に突出するようにカッ
ティング加工により形成されており、スリット部５ｂ，
５ｄ，５ｆはスリット部５ａ，５ｃ，５ｅと交互に平板
フィン１の表面方向に突出するようにカッティング加工
により形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された従来の熱交換器によれば、平板フィン１
における熱交換流体の乱流化により、特に、境界層の厚
みを減少させるために平板フィン１に複数のスリット部
５ａ〜５ｆを形成してそれぞれ薄い温度境界層を形成す
る構造となっているので、スリット部のない従来の平板
フィン１に比べて伝熱効率は高くなるが、局部の伝熱効
率を比較すると、平板フィン１の上流側スリット部５
ａ，５ｂでは温度境界層が薄く形成されているので、伝
熱効率が高くなるが、一方、下流側スリット部５ｃ，５
ｄ，５ｅ，５ｆでは上流側スリット部５ａ，５ｄで形成
された温度境界層内に入るので伝熱効率が低下するとと
もに、伝熱管２の後方に気流の流れない死角流域が生
じ、また複数の平板フィン１の間を流れる気流は混合さ
れずに平行に流れるので、気流の混合による熱伝達効率
の上昇を期待できないという問題があった。
【０００７】したがって、本発明は、上記問題点を解決
するためになされたものであって、本発明の目的は、平
板フィンに沿って流れる乱流化した気流を混合して熱伝
達効率を上昇させるとともに、伝熱管の後方に生じる死
角流域を有効に減少できるようにした空気調和機の熱交
換器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による空気調和機の熱交換器は、所定間隔を
置いて平行に配置され、その間を気流が流動する複数の
平板フィンと、内部を流体が流動するとともに前記平板
フィンに対し直角に上下方向ジグザグ状に挿入された複
数の伝熱管とから構成された空気調和機の熱交換器にお
いて、前記平板フィン上において前記上下方向に隣接す
る２つの前記伝熱管の間に、所定間隔を置いてＸ字型の
スリット状切り起こし群を形成すると共に、前記スリッ
ト状切り起こし群の気流流動方向中央位置にルーバ状切
り起こしを傾斜させて形成したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明による熱交換器の一
例について添付の図面を参照しながら詳述する。なお、
図４ないし図８に示したものと同一部分については同一
符号を付して重なる説明は省略する。
【００１０】本発明の空気調和機の熱交換器は、図１に
示すように、所定間隔を置いて平行に配設され、その間
を気流が流動する複数の平板フィン１と、内部を流体が
流動するとともに複数の平板フィン１に対して直角に上
下方向にジグザグ状に挿入された複数の伝熱管２とから
構成され、平板フィン１の表面と裏面には、流動する気
流を伝熱管２の周囲で乱流化させて伝熱効率を高めるた
めに、気流の流動方向に沿って複数の伝熱管２の間に所
定間隔を置いてスリット状切り起こし群１０が形成さ
れ、さらに、スリット状切り起こし群１０により乱流化
された気流を混合して伝熱管２の後方に生じる死角流域
を有効に減少させるために、気流の流動方向に沿ってス
リット状切り起こし群１０の中間部において平板フィン
１に対してルーバー状切り起こし２０が傾斜して形成さ
れている。
【００１１】スリット状切り起こし群１０とルーバー状
切り起こし２０は、それらの間にそれぞれ所定の基盤部
３０をはさんで平板フィン１の裏面と表面側に上下交互
に形成される。すなわち、スリット状切り起こし群１０
は気流が複数の伝熱管２の前方部を通り抜ける際乱流化
させるために、平板フィン１の前方に上下対称に所定の
基盤部３０をはさんでそれぞれ形成された第１および第
２のスリット部１１ａ，１１ｂと、気流が複数の伝熱管
２の後方部を通り抜ける際乱流化させるために、第１お
よび第２のスリット部１１ａ，１１ｂと所定の基盤部３
０をはさんで対称位置に平板フィン１の後方にそれぞれ
形成された第３および第４のスリット部１２ａ，１２ｂ
と、気流が複数の伝熱管２の前方部を通り抜ける際乱流
化させるために、第１および第２のスリット部１１ａ，
１１ｂと所定の基盤部３０をはさんで下流側に位置する
とともに平板フィン１の前方に上下対称に所定の基盤部
３０をはさんでそれぞれ形成された第５および第６のス
リット部１３ａ，１３ｂと、気流が複数の伝熱管２の後
方部を通り抜ける際乱流化させるために、第５および第
６のスリット部１３ａ，１３ｂと所定の基盤部３０をは
さんで対称位置に平板フィン１の後方にそれぞれ形成さ
れた第７および第８のスリット部１４ａ，１４ｂとから
なる。
【００１２】ここで、第１および第２のスリット部１１
ａ，１１ｂと第３および第４のスリット部１２ａ，１２
ｂは、図２および図３に示すように、気流の流動方向に
開口するとともに、平板フィン１の裏面側へ突出するよ
うカッティング加工により形成され、一方、第５および
第６のスリット部１３ａ，１３ｂと第７および第８のス
リット部１４ａ，１４ｂは、気流の流動方向に開口する
とともに、平板フィン１の表面側に突出するようカッテ
ィング加工により形成される。
【００１３】また、ルーバー状切り起こし２０は、第５
および第６のスリット部１３ａ，１３ｂと第７および第
８のスリット部１４ａ，１４ｂとの間に所定の基盤部３
０をはさんで気流の流動方向に開口するよう傾斜させて
形成される。すなわち、ルーバー状切り起こし２０は、
図面上では、その左側端が平板フィン１の表面方向に突
出するとともに、その右側端が平板フィン１の裏面方向
に突出するように傾斜させて形成されている。
【００１４】さらに、ルーバー状切り起こし２０は、上
下側の長さがスリット状切り起こし群１０の上下側の長
さより短く形成されており、スリット状切り起こし群１
０の第１および第２のスリット部１１ａ，１１ｂと第３
および第４のスリット部１２ａ，１２ｂの上下側の長さ
はルーバー状切り起こし２０の長さより長く形成されて
おり、スリット状切り起こし群１０の第５および第６の
スリット部１３ａ，１３ｂと第７および第８のスリット
部１４ａ，１４ｂの上下側の長さはルーバー状切り起こ
し２０の長さより長く、第１ないし第４のスリット部１
１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの長さより短く形成され
ている。
【００１５】つぎに、上記のごとく構成された本発明に
基づく熱交換器の作用効果について説明する。
【００１６】図３において、矢印Ｓ方向へ気流が流動す
ると、気流は複数の平板フィン１の間を流動しながら複
数の伝熱管２の間で平板フィン１の基盤部３０を中心に
裏面と表面にそれぞれ交互に形成されたスリット状切り
起こし群１０の第１ないし第８のスリット部１１ａ，１
１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４
ｂを通過して乱流化されるので、平板フィン１の裏面お
よび表面での伝熱効率が高まり、また、気流はスリット
状切り起こし群１０を通過する途中で第５および第６の
スリット部１３ａ，１３ｂと第７および第８のスリット
部１４ａ，１４ｂとの間に平板フィン１の基盤部をはさ
んで傾斜させて形成したルーバー状切り起こし２０を通
過するので、二方向に二分された気流は合流して混合気
流となり、これによって、伝熱管２の後方に生じる死角
流域を最小に減少させることができる。
【００１７】すなわち、平板フィン１において、第１な
いし第４のスリット部１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ
は、所定の基盤部３０を置いて平板フィン１の表面側に
突出させて形成された第５ないし第８のスリット部１３
ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂと相互に行き交う方向に平
板フィン１の裏面側に突出させて形成されているので、
気流の流動方向に対して第５〜第８のスリット部１３
ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂにより形成された温度境界
層内に包含されることなく伝熱効率を高めることができ
る。
【００１８】また、第１ないし第８のスリット部１１
ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４
ａ，１４ｂは、その上下端部が所定の基盤部３０をはさ
んで伝熱管２の周囲を囲繞するように全体の配列形状が
図１に示すように、Ｘ字形に形成されているため、平板
フィン１の裏面と表面に流動する気流は、第１ないし第
８のスリット部１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３
ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂの上下端側で早い速度で乱
流化されるとともに、伝熱管２の周囲に沿って流動して
伝熱管２の後方の死角流域を減少させるので、これによ
り伝熱管２の後方の熱伝達効率を高めることができる。
【００１９】さらに、ルーバー状切り起こし２０は、第
５および第６のスリット部１３ａ，１３ｂと第７および
第８のスリット部１４ａ，１４ｂとの間に所定の基盤部
３０をはさんでその左側端が平板フィン１の表面側に突
出するとともに、その右側端が平板フィン１の裏面側に
突出するように傾斜させて形成されているので、平板フ
ィン１の表面と第５および第６のスリット部１３ａ，１
３ｂの裏面の間を通過する乱気流は図３に示すように、
ルーバー状切り起こし２０の傾斜角により平板フィン１
の表面と裏面とに二分される。
【００２０】そして、ルーバー状切り起こし２０により
平板フィン１の表面に分配された乱気流は、第５および
第６のスリット部１３ａ，１３ｂの表面に流動する乱気
流と混合して第７および第８のスリット部１４ａ，１４
ｂに向けて流動するとともに、ルーバー状切り起こし２
０の上下端側で早い速度で乱流化されながら伝熱管２の
周囲に沿って流動するようになるので、平板フィン１の
表面側に位置する伝熱管２の後方部に生じる死角流域を
大幅に減少させることができ、これにより伝熱管２の後
方での熱伝達効率を高めることができる。
【００２１】また、ルーバー状切り起こし２０により平
板フィン１の裏面に分配された乱気流は、平板フィン１
の裏面側に形成された第１および第２のスリット部１１
ａ，１１ｂの表面と裏面を通過する乱気流と混合されて
第３および第４のスリット部１２ａ，１２ｂに向けて流
動するとともに、ルーバー状切り起こし２０の上下端側
で早い速度で乱流化されながら伝熱管２の周囲に沿って
流動するので、平板フィン１の裏面側に位置する伝熱管
２の後方に生じる死角流域を大幅に減少させることがで
き、これにより伝熱管２の後方での熱伝達効率を高める
ことができる。
【００２２】
【発明の効果】上述のように、本発明に基づく空気調和
機の熱交換器によれば、所定の基盤部をはさんで伝熱管
に向けて平板フィンの裏面と表面に交互にスリット状切
り起こし群を形成し、これらスリット状切り起こし群の
中央にルーバー状切り起こしを傾斜させて形成した構造
となっているので、平板フィンの裏面と表面に流動する
気流をスリット状切り起こし群により乱流化させること
によって、平板フィンの裏面と表面における伝熱効率を
高めることができ、さらに、この乱気流をルーバー状切
り起こしにより混合させることによって、伝熱管の後方
に生じる死角流域を有効に減少させることができ、従っ
て、伝熱管の後方での熱伝達効率を向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱交換器の平板フィンを示す平面
図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図３】図２のＣ部分の拡大図である。
【図４】従来の熱交換器の一例を示す斜視図である。
【図５】図４の平板フィン周囲の熱流体特性を示す拡大
図である。
【図６】図４の伝熱管周囲の熱流体特性を示す拡大図で
ある。
【図７】従来の他の熱交換器の平板フィンを示す平面図
である。
【図８】図７のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【符号の説明】
１ 平板フィン ２ 伝熱管 １０ スリット状切り起こし群 １１ａ，１１ｂ 第１，第２のスリット部 １２ａ，１２ｂ 第３，第４のスリット部 １３ａ，１３ｂ 第５，第６のスリット部 １４ａ，１４ｂ 第７，第８のスリット部 ２０ ルーバー状切り起こし ３０ 基盤部

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定間隔を置いて平行に配置され、その
    間を気流が流動する複数の平板フィンと、内部を流体が
    流動するとともに前記平板フィンに対し直角に上下方向
    ジグザグ状に挿入された複数の伝熱管とから構成された
    空気調和機の熱交換器において、 前記平板フィン上において前記上下方向に隣接する２つ
    の前記伝熱管の間に、所定間隔を置いてＸ字型のスリッ
    ト状切り起こし群を形成すると共に、前記スリット状切
    り起こし群の気流流動方向中央位置にルーバ状切り起こ
    しを傾斜させて形成したことを特徴とする空気調和機の
    熱交換器。
  2. 【請求項２】 前記Ｘ字型のスリット状切り起こし群
    は、 前記ルーバ状切り起こしよりも気流流動方向上流側に位
    置して、前記上下方向対称となるように所定の基盤部を
    挟んで形成された第１および第２スリット部と、 ルーバ状切り起こしよりも気流流動方向下流側に位置し
    て、ルーバ状切り起こしを境に第１および第２スリット
    部と対称になるように所定の基盤部を挟んで形成された
    第３および第４スリット部と、 ルーバ状切り起こしよりも気流流動方向上流側でかつ第
    １および第２スリット部よりも気流流動方向下流側に位
    置して、上下方向対称となるように所定の基盤部を挟ん
    で形成された第５および第６スリット部と、 ルーバ状切り起こしよりも気流流動方向下流側でかつ第
    ３および第４スリット部よりも気流流動方向上流側に位
    置して、ルーバ状切り起こしを境に第５および第６スリ
    ット部と対称になるように所定の基盤部を挟んで形成さ
    れた第７および第８スリット部と、 を有することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機
    の熱交換器。
  3. 【請求項３】 前記第１、第２、第３および第４スリッ
    ト部は、気流流動方向に開口して前記平面フィンの一方
    の面側に突出し、前記第５、第６、第７および第８スリ
    ット部は、気流流動方向に開口して前記平面フィンの他
    方の面側に突出することを特徴とする請求項２に記載の
    空気調和機の熱交換器。
  4. 【請求項４】 前記ルーバ状切り起こしは、気流流動方
    向に開口して、その気流流動方向下流側の一端が、前記
    平面フィンの一方の面側に突出し、その気流流動方向上
    流側の他端が、前記平面フィンの他方の面側に突出する
    ことを特徴とする請求項３に記載の空気調和機の熱交換
    器。
  5. 【請求項５】 前記第１および第２スリット部と、第３
    および第４スリット部の上下方向長さは、前記第５およ
    び第６スリット部と、第７および第８スリット部の上下
    方向長さよりも大きいことを特徴とする請求項４に記載
    の空気調和機の熱交換器。
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