JP2966825B2 - 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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JP2966825B2
JP2966825B2 JP9355837A JP35583797A JP2966825B2 JP 2966825 B2 JP2966825 B2 JP 2966825B2 JP 9355837 A JP9355837 A JP 9355837A JP 35583797 A JP35583797 A JP 35583797A JP 2966825 B2 JP2966825 B2 JP 2966825B2
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    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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  • Air Filters, Heat-Exchange Apparatuses, And Housings Of Air-Conditioning Units (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

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
換器に係り、より詳しくは、平板フィンにおいて伝熱管
の上下側に放射状にスリット型切起し群を形成して、こ
れを通過する気流(例えば、室内空気)が乱流化および
混合されて伝熱管の後方に生じる止水領域(例えば、死
流域)を有効に減少させるとともに、伝熱効率を高めう
るようにされた空気調和機の熱交換器に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、従来による空気調和機の熱交換
器は、図1に示すよう、所定間隔をおいて平行に配列さ
れた複数の平板フィン1と、複数の平板フィン1に直交
するとともに千鳥状に行き交うように配列された形状に
配置される伝熱管2とから構成され、気流は前記複数の
平板フィン1間を表示した矢印方向へ流動して伝熱管2
内の流体と熱交換を行う。
【0003】さらに、複数の平板フィン1周囲の熱流体
特性は、図2に示すように、平板フィン1の伝熱面上の
温度境界層3の厚さが気流の流入部からの距離の平方根
に比例して厚くなるため、気流側の伝熱率は気流の流入
部からの距離が増加するとともに、かつ顕著に低下し、
熱交換器としての伝熱性能が低いという短所をもってい
た。
【0004】また、伝熱管2周囲の熱流体特性は、図3
に示すように、伝熱管2に矢印方向の低風速気流が流動
する場合、伝熱管2表面の前縁からの角度θが70〜8
0°で流れが剥離し、伝熱管2の後方部に斜線で表示さ
れた死流域4が生じるため、その死流域4での気流側の
熱伝達率が顕著に低下し、熱交換器としての伝熱性能が
低いという短所をもっていた。
【0005】そこで従来、日本国公開実用新案公報昭5
5−110995号がある。同公報の空気調和機のフィ
ンに付着された熱交換器は、図4に示すように、複数の
平板フィン1にたいし複数の伝熱管2の間隔部に複数ス
リット部5a,5b,5c,5d,5e,5fを曲成さ
れたものが提案されてきた。即ち、前記スリット部5
a,5c,5eは、図5に示すように、それぞれの所定
間隔をおいて配列されるように前記平板フィン1の裏面
方向へカッティング加工により突成されており、前記ス
リット部5b,5d,5fは前記スリット部5a,5
c,5e間に配列されるように前記平板フィン1の表面
方向へカッティング加工により突成されてきた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のごと
く構成された従来の熱交換器によれば、平板フィンにお
いて、熱交換流体の乱流化により特に境界層の厚さを減
少させうるように平板フィンに複数のスリット部を形成
して、それぞれに薄い温度境界層を形成できる構造にな
っているため、スリット形状のない平板フィンに比べて
伝熱性能は高いが、局部的な伝熱性能を比較すると平板
フィンの上流側スリット部では温度境界層が薄く形成さ
れて伝熱性能が高くなることもあるが、下流側スリット
部では前記上流側スリット部に形成された温度境界層内
に入るため、伝熱性能が低くなるとともに、伝熱管の後
方に気流が流れない死流域が発生したり、また平板フィ
ン間を流れる気流が交わらずに平行に流れることによ
り、気流の混合による熱伝達効率の上昇が期待できない
という問題点があった。
【0007】
【発明の目的】そこで、本発明は上記種々の問題点を解
決するためになされたものであって、本発明の目的は、
複数の平板フィンの間を流動される気流を乱流化および
混合させて伝熱効率を高めて伝熱性能を向上させるとと
もに、伝熱管の後方に生じる死流域を有効に減少させう
るようにすることはもとより、伝熱管から熱の流れを遮
断せずに円滑に伝達されうるようにし、複数の伝熱管の
間ごとの中央部で伝熱を向上させう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】上記のような目的を達成
するためになされた本発明による空気調和機の熱交換器
は、気流が間ごとに流動されるように所定の間隔をおい
て平行に配列された複数の平板フィンと、流体が内部に
流動されるように前記複数の平板フィンにたいして上下
に千鳥状に直角になるように挿入配列された複数の伝熱
管とから構成された空気調和機の熱交換器において、前
記上下に配列された複数の伝熱管の間にたいして伝熱管
の垂直中心線を通る位置に所定高さをもつように前記平
板フィンに設けられた第5のスリット部と、前記第5の
スリット部を基準として気流の流動進行の反対方向へ行
くほど第5のスリット部より高さが漸次低くなるように
前記複数の平板フィンに上下対称になるように設けられ
た第1および第2のスリット部と、前記第5のスリット
部を基準として気流の流動進行方向へ行くほど第5のス
リット部の高さより低い位置から高さが漸次高くなるよ
うに前記複数の平板フィンに上下対称になるように設け
られた第3および第4のスリット部とから構成されるこ
とを特徴とする。
【0009】また、気流が間ごとに流動されるように所
定の間隔をおいて平行に配列された複数の平板フィン
と、流体が内部に流動されるように前記複数の平板フィ
ンにたいして上下に千鳥状に直角になるように挿入配列
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、前記上下に配列された複数の伝熱管の間
にたいして伝熱管の垂直中心線を通る位置に所定高さを
もつように前記平板フィンに設けられた第5のスリット
部と、前記第5のスリット部を基準として気流の流動進
行の反対方向へ行くほど第5のスリット部より高さが漸
次低くなるように前記複数の平板フィンに上下対称にな
るように設けられた第1および第2のスリット部と、前
記第5のスリット部を基準として気流の流動進行方向へ
行くほど第5のスリット部の高さより高さが漸次低くな
るように前記複数の平板フィンに上下対称になるように
設けられた第3および第4のスリット部とから構成され
ることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明による一実施の形態
について添付図面に沿って詳述する。ちなみに、図にお
いて従来の構成と同一部分にたいしては同一名称および
符号を付してそれにつく詳述は省くことにする。
【0011】図において、符号20は、前記複数の平板
フィン1の裏面と表面にへ流動される気流の流れが乱流
化および混合されるようにすることにより、前記複数の
伝熱管2の後方に生じる死流域4を減少させるととも
に、全体的に伝熱性能を向上させるように複数の伝熱管
2の上下間にたいし平板フィン1に気流の流動進行方向
に開口されつつ伝熱管2の上下側の外周面をつたって基
板部21に所定間隔をおいて囲繞する放射形に設置され
た複数のスリット型切起し群を示す。
【0012】即ち、前記スリット型切起し群20は、図
6ないし図8に示すように、気流が複数の伝熱管2下側
の前方部を通過する際乱流化されるように、複数の平板
フィン1の前方上側に相互に基板部21に所定間隔をお
いて、この基板部21に垂直に、かつ前記垂直中心線に
対する傾斜方向に配列されるとともに、前方から後方へ
行くほど長さを短かく形成された複数の第1スリット部
30と、気流が複数の伝熱管2上側の前方部を通過する
際、乱流化されるように複数の平板フィン1の前方下側
に相互に所定の基板部21をおいて前記第1スリット部
30と相反される垂直傾斜方向に配列されるとともに、
前方から後方へ行くほど長さを短かく形成された複数の
第2のスリット部40と、気流が複数の伝熱管2下側の
後方部を通過する際、乱流化されるように複数の平板フ
ィン1の後方の上側に相互に所定の基板部21をおいて
前記第1スリット部30と相反される垂直傾斜方向に配
列されるとともに、前方から後方へ行くほど長さを長く
形成された複数の第3のスリット部50と、気流が複数
の伝熱管2上側の後方部を通過する際、乱流化されるよ
うに複数の平板フィン1の後方下側に相互に所定の基板
部21をおいて前記第3のスリット部50と相反される
垂直傾斜方向へ配列されるとともに、前方から後方へ行
くほど長さを長く形成された複数の第4のスリット部6
0と、気流が複数の上下伝熱管2の中間部を通過する
際、乱流化されるように平板フィン1の中央部にたいし
て前記第1および第2のスリット部30,40と第3お
よび第4のスリット部50,60との間に基板部21に
所定間隔をおいて、この基板部21に垂直方向へ形成さ
れた第5のスリット部70とからなる。
【0013】この際、前記第1および第2のスリット部
30,40には、気流の流動進行方向へ開口されつつ気
流の流動進行の反対方向へ行くほど長さが短かくなるよ
うに基板部21に所定間隔をおいて、この基板部21に
垂直に、かつ前記垂直中心線に対する傾斜方向に第1な
いし第4の切起し31,41,32,42,33,4
3,34,44がそれぞれ分割して設けられている。
【0014】前記第3および第4のスリット部50,6
0には、気流の流動進行方向へ開口されつつ気流の流動
進行の反対方向へ行くほど長さが長くなるように基板部
21に所定間隔をおいて、この基板部21に垂直に、か
つ前記垂直中心線に対する傾斜方向に第1ないし第4の
切起し51,61,52,62,53,63,54,6
4がそれぞれ分割して設けられている。
【0015】即ち、前記第1ないし第4の切起し31,
41,51,61,32,42,52,62,33,4
3,53,63,34,44,54,64は、その一側
端が前記伝熱管2の中心から同一の半径で周囲をつたっ
て所定の基板部21をおいて設けられており、その他側
端が所定の基板部21をおいて上下対称に水平方向に設
けられている。
【0016】前記第1ないし第4の切起し31,41,
51,61,32,42,52,62,33,43,5
3,63,34,44,54,64は、その幅が相互に
同一でありながら前記第5のスリット部70の幅より狭
く設けられている。
【0017】一方、前記第5のスリット部70は、前記
上下に配列された複数の伝熱管2の間にたいして伝熱管
2の垂直中心線を通る位置に所定の高さをもつように前
記平板フィン1に設けられており、前記第1および第2
のスリット部30,40は前記第5のスリット部70を
基準として気流の流動進行の反対方向へ行くほど第5の
スリット部70より高さが漸次低くなるように前記複数
の平板フィン1に上下対称に設けられており、前記第3
および第4のスリット部50,60は前記第5のスリッ
ト部70を基準として気流の流動進行方向へ行くほど第
5のスリット部70の高さより低い位置から高さが漸次
高くなるように前記複数の平板フィン1に上下対称に設
けられている。
【0018】即ち、前記第1ないし第4のスリット部3
0,40,50,60の高さは、図8に示すように、第
1の切起し31,41,51,61<第2の切起し3
2,42,52,62<第3の切起し33,43,5
3,63<第4の切起し34,44,54,64の順に
漸次高くなるように設けられ、これらの第1ないし第4
の切起し31,41,51,61,32,42,52,
62,33,43,53,63,34,44,54,6
4は前記第5のスリット部70の高さより低く設けられ
ている。
【0019】前記第1および第3の切起し31,41,
51,61,33,43,53,63と第5のスリット
部70は、前記平板フィン1の裏面側に流動される気流
の一部が平板フィン1の表面側に転換されて流動される
ように平板フィン1の裏面にカッティング加工により突
出されるように折曲され、前記第2および第4の切起し
32,42,52,62,34,44,54,64は前
記平板フィン1の表面側に流動される気流の一部が平板
フィン1の裏面側に転換されて流動されるように平板フ
ィン1の表面にカッティング加工により突出されるよう
に折曲されている。
【0020】次に、上記のように構成された本発明の一
実施の形態による作用および効果について述べる。図8
に示す矢印S方向へ気流が流動するようになると、この
流動気流は複数の平板フィン1の間ごとに流入されつつ
複数の伝熱管2のあいだの上下間にたいして平板フィン
1の表面と裏面に放射状に形成された複数のスリット型
切起し群20の第1ないし第5のスリット部30,4
0,50,60,70を通過しつつ乱流化されるととも
に、表示した点線矢印方向のように二方向へ両分され、
また合流される混合気流を形成することにより、複数の
伝熱管2の後方側に形成された死流域を有効に減少させ
るようになり、複数の伝熱管2の後方側の伝熱効率を高
めるようになる。
【0021】即ち、第1および第2のスリット部30,
40の第1および第3の切起し31,41,33,4
3、第3および第4のスリット部50,60の第1およ
び第3の切起し51,61,53,63、第5のスリッ
ト部70は平板フィン1の表面に突成され、第1および
第2のスリット部30,40の第2および第4の切起し
32,42,34,44と第3および第4のスリット部
50,60の第2および第4の切起し52,62,5
4,64と所定の基板部21において相互に行き交うよ
うに左右方向へ繰り返されるように平板フィン1の裏面
に突成された構造になっているため、気流の流動方向に
たいして前記第1および第2のスリット部30,40の
第2および第4の切起し32,42,34,44と第3
および第4のスリット部50,60の第2および第4の
切起し52,62,54,64により形成された温度境
界層内に含まれないため、伝熱性能を高めることができ
る。
【0022】また、第1ないし第4のスリット部30,
40,50,60の第1ないし第4の切起し31,4
1,51,61,32,42,52,62,33,4
3,53,63,34,44,54,64と第5のスリ
ット部70は、その一側端部が所定の基板部21をおい
て伝熱管2の中心から同一の半径で周囲を囲繞するよう
放射状に配列された構造になっているため、流動される
気流を第1ないし第4の切起し31,41,51,6
1,32,42,52,62,33,43,53,63
と第5のスリット部70により乱流化させうるととも
に、その流動される気流を伝熱管2の周囲をつたって拡
散されるようにでき、これにより、伝熱管2の後方に生
じる死流域を有効に減少させうることはもとより、伝熱
管2の後方で伝熱効率を高め、かつ、伝熱管2から熱の
流れを遮断せずに円滑に伝達できる。
【0023】上述において、前記第3および第4のスリ
ット部50,60は、前記第5のスリット部70を基準
として気流の流動進行方向へ行くほど第5のスリット部
70の高さより低い位置から高さが漸次高くなるように
前記複数の平板フィン1に上下対称になるように設けら
れた空気調和機の熱交換器について一例を挙げて説明し
たが、本発明はこれに限定されず、たとえば、ほかの実
施の形態として図9に示すように、前記第3および第4
のスリット部50,60は前記第5のスリット部70を
基準として気流の流動進行方向へ行くほど第5のスリッ
ト部70より高さが漸次低くなるように前記複数の平板
フィン1に上下対称に設けられている。
【0024】即ち、前記第1ないし第5のスリット部3
0,40,50,60,70の高さは、第1および第2
のスリット部30,40の第1の切起し31,41=第
3および第4のスリット部50,60の第4の切起し5
4,64<第1および第2のスリット部30,40の第
2の切起し32,42=第3および第4のスリット部5
0,60の第3の切起し53,63<第1および第2の
スリット部30,40の第3の切起し33,43=第3
および第4のスリット部50,60の第2の切起し5
2,62<第1および第2のスリット部30,40の第
4の切起し34,44=第3および第4のスリット部5
0,60の第1の切起し51,61<第5のスリット部
70の順に漸次高くなるように設置しても本発明の概念
に含まれることはいうまでもない。
【0025】
【発明の効果】上述のように、本発明による空気調和機
の熱交換器によれば、スリット型切起し群が複数の伝熱
管の上下間に放射状に配列されつつ平板フィンの表面と
裏面に相互に交差されるように反復形成された構造にな
っているため、流動される気流がスリット型切起し群を
通過する際、強く乱流化および混合されつつ伝熱管の後
方に生じる死流域を有効に減少させて伝熱効率を一段と
高めるとともに、伝熱管からの熱の流れを遮断せずに円
滑に伝達させることはもとより、複数の伝熱管の間側に
たいする伝熱効率を一段と高める効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の熱交換器を示す斜視図である。
【図2】 図1で平板フィン周囲の熱流体特性を示す拡
大図である。
【図3】 図1で伝熱管周囲の熱流体特性を示す拡大図
である。
【図4】 従来のほかの熱交換器の平板フィンを示す平
面図である。
【図5】 図4のA−A線視断面図である。
【図6】 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7】 図6のB部の拡大平面図である。
【図8】 図6のC−C線視断面図である。
【図9】 本発明の他の実施の形態の切起し高さを示す
断面図である。
【符号の説明】
1 平板フィン 2 伝熱管 20 スリット型切起し群 21 基板部 30 第1のスリット部 31 第1の切起し 32 第2の切起し 33 第3の切起し 34 第4の切起し 40 第2のスリット部 41 第1の切起し 42 第2の切起し 43 第3の切起し 44 第4の切起し 50 第3のスリット部 51 第1の切起し 52 第2の切起し 53 第3の切起し 54 第4の切起し 60 第4のスリット部 61 第1の切起し 62 第2の切起し 63 第3の切起し 64 第4の切起し 70 第5のスリット部

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気流が間ごとに流動されるように所定の
    間隔をおいて平行に配列された複数の平板フィンと、流
    体が内部に流動されるように前記複数の平板フィンにた
    いして上下に千鳥状に直角になるように挿入配列された
    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、 前記上下に配列された複数の伝熱管の間にたいして伝熱
    管の垂直中心線を通る位置に所定高さをもつように前記
    平板フィンに設けられた第5のスリット部と、前記第5
    のスリット部を基準として気流の流動進行の反対方向へ
    行くほど第5のスリット部より高さが漸次低くなるよう
    に前記複数の平板フィンに上下対称になるように設けら
    れた第1および第2のスリット部と、前記第5のスリッ
    ト部を基準として気流の流動進行方向へ行くほど第5の
    スリット部の高さより低い位置から高さが漸次高くなる
    ように前記複数の平板フィンに上下対称になるように設
    けられた第3および第4のスリット部とから構成される
    ことを特徴とする空気調和機の熱交換器。
  2. 【請求項2】 前記第1および第2のスリット部には、
    気流の流動進行方向へ開口されつつ気流の流動進行と反
    対方向へ行くほど長さが長くなるように、基板部に所定
    間隔をおいて、該基板部に垂直に、かつ前記垂直中心線
    に対する傾斜方向に第1ないし第4の切起しがそれぞれ
    分割して設けられた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3および第4のスリット部には、
    気流の流動進行方向へ開口されつつ気流の流動進行方向
    へ行くほど長さが長くなるように、基板部に所定間隔を
    おいて、該基板部に垂直に、かつ前記垂直中心線に対す
    る傾斜方向に第1ないし第4の切起しがそれぞれ分割し
    て設けられた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。
  4. 【請求項4】 前記第1ないし第4の切起しは、その一
    側端が前記伝熱管の中心から同一の半径で周囲をつたっ
    て基板部に所定間隔をおいて設けられるとともに、その
    他側端が基板部に所定間隔をおいて上下対称に水平方向
    へ設けられたことを特徴とする請求項2または3に記載
    の空気調和機の熱交換器。
  5. 【請求項5】 前記第1ないし第4のスリット部の幅
    は、相互に同一であるとともに前記第5のスリット部の
    幅より狭く設けられた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。
  6. 【請求項6】 前記第1ないし第4のスリット部の高さ
    は、それらの第1の切起し<第2の切起し<第3の切起
    し<第4の切起しの順に漸次高くなるように設けられる
    とともに、前記第5のスリット部の高さより低く設けら
    れた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。
  7. 【請求項7】 前記第1および第3の切起しと第5のス
    リット部は、前記平板フィンの裏面側に流動される気流
    の一部が平板フィンの表面側に転換されて流動されるよ
    うに平板フィンの裏面にカッティング加工により突出さ
    れるように設けられたことを特徴とする請求項2または
    3に記載の空気調和機の熱交換器。
  8. 【請求項8】 前記第2および第4の切起しは、前記平
    板フィンの表面側へ流動される気流の一部が平板フィン
    の裏面側に転換されて流動されるように平板フィンの表
    面にカッティング加工により突出されるように設けられ
    たことを特徴とする請求項2または3に記載の空気調和
    機の熱交換器。
  9. 【請求項9】 気流が間ごとに流動されるように所定の
    間隔をおいて平行に配列された複数の平板フィンと、流
    体が内部に流動されるように前記複数の平板フィンにた
    いして上下に千鳥状に直角になるように挿入配列された
    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、 前記上下に配列された複数の伝熱管の間にたいして伝熱
    管の垂直中心線を通る位置に所定高さをもつように前記
    平板フィンに設けられた第5のスリット部と、前記第5
    のスリット部を基準として気流の流動進行の反対方向へ
    行くほど第5のスリット部より高さが漸次低くなるよう
    に前記複数の平板フィンに上下対称になるように設けら
    れた第1および第2のスリット部と、前記第5のスリッ
    ト部を基準として気流の流動進行方向へ行くほど第5の
    スリット部の高さより高さが漸次低くなるように前記複
    数の平板フィンに上下対称になるように設けられた第3
    および第4のスリット部とから構成されることを特徴と
    する空気調和機の熱交換器。
  10. 【請求項10】 前記第1ないし第5のスリット部の高
    さは、第1および第2のスリット部の第1の切起し=第
    3および第4のスリット部の第4の切起し<第1および
    第2のスリット部の第2の切起し=第3および第4のス
    リット部の第3の切起し<第1および第2のスリット部
    の第3の切起し=第3および第4のスリット部の第2の
    切起し<第1および第2のスリット部の第4の切起し=
    第3および第4のスリット部の第1の切起し<第5のス
    リット部の順に漸次高くなるように設置されたことを特
    徴とする請求項9に記載の空気調和機の熱交換器。
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