JP3110196U - 細径管型熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷媒管の細径化に適するように、冷却フィンに設けられたスリットの個数、形状及び寸法を変更することにより、空気側圧力損失を最小化し且つ熱伝達効率を極大化する細径管型熱交換器を提供する。
【解決手段】 内部に冷媒が流れる冷媒管と、前記冷媒管が１列以上配列された状態に取り付けられ、冷媒と空気間の熱交換面積を確保する多数の冷却フィンとからなる熱交換器において、前記冷媒管５１を６ｍｍ以下の外径を有する細径管とし、前記各冷却フィン５３には上、下方向の１列に配列された前記冷媒管５１同士の間にそれぞれ冷却フィン５３の幅方向に４列の突出面７０が冷却フィン５３の基準面から打ち抜かれ、前記突出面７０と前記冷却フィン５３の基準面との間に設けられる一対の開口部からなるスリット６０が４列に配列されて成るように構成する。
【選択図】 図１

Description

本考案は細径管型熱交換器に係り、特に冷媒管の細径化に適するように、冷却フィンに設けられたスリットの個数、形状及び寸法を変更して、前記冷却フィンの設計を最適化した細径管型熱交換器に関する。

図７は一般的な熱交換器を示す斜視図、図８は従来の技術に係る熱交換器に用いられる冷却フィンの構造を示す斜視図、図９は図８のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
図７を参照すると、一般的な熱交換器は、内部に冷媒が流れる冷媒管１と、前記冷媒管１が貫いた状態に取り付けられ、冷媒と空気間の熱交換面積を確保する多数の冷却フィン３とからなり、前記冷媒管１を流れる冷媒と冷媒管１周囲の空気とを互いに熱交換させるようになっている。

ここで、通常の熱交換器は、図７に示すように、前記冷媒管１が冷却フィン３に左、右２列１ａ、１ｂに配列されて形成される。
このような熱交換器の冷却フィン３は、通常、図８及び図９に示すように、空気との熱伝達効率を向上させるために多数のスリット１０が設けられている。
ここで、前記スリット１０は、図９に示すように、冷却フィン３の基準面の一部位が一定間隔を置いて上、下方向にプレス加工で打ち抜かれて突出面１０ａが形成されることにより、冷却フィン３の基準面と前記突出面１０ａとの間に空気が通過する開口部が形成される。

次に、前記スリットの形状について図８及び図９に基づいてさらに詳しく説明する。
前記スリット１０は、冷却フィン３のうち冷媒管１が貫通する孔２０同士の間にそれぞれ形成されると共に、上、下に配列された１列の冷媒管を基準として前記冷却フィン３の幅方向に総６列配置されるように形成される。それぞれのスリット１０は前記突出面１０ａと冷却フィン３の基準面との間の左右側にそれぞれ位置した１対の開口部からなる。

また、前記スリット１０のうち第１列、第３列、第５列のスリット１１、１３、１５は上方に突設され、第２列、第４列、第６列のスリット１２、１４、１６は下方に突設される。前記第１列のスリット１１は上、下方向に３個の単位スリットに分割形成され、前記第２列及び第６列のスリット１２、１６は上、下方向に２個の単位スリットに分割形成される。

このように前記冷却フィン３にスリット１０が形成されると、前記スリット１０によって熱境界層の厚さが薄くなって空気側の平均熱伝達係数が高くなり、結果的に熱交換器の熱交換性能が向上する。
ところが、今に至るまで用いられている従来の熱交換器は、７ｍｍまたは９.５２ｍｍの外径を有する冷媒管１を使用するもので、最近熱交換器の製造コスト低減及び空気側の圧力損失低減などのいろいろな利点を得るために台頭している冷媒管１の細径管化の趨勢に適しない。

従って、前記冷媒管１の外径を縮小する必要があるが、このように冷媒管１を細径管に変える場合、前記冷却フィン３の幅及び前記冷却フィン３に設けられた各スリット１０の配置及び形状は、全て７ｍｍまたは９.５２ｍｍの管径を有する冷媒管１に合わせて設定されているため、前記冷却フィン３及びスリット１０の配置及び形状を細径管に適した形態に最適化しなければならない。

前記冷媒管１を細径管に変え且つ各スリット１０の配置及び形状を既存のまま維持すると、冷媒管１の外径縮小によって冷却フィン３の幅が狭くなった状態なので、各スリット１０の幅が極小化され、前記冷却フィン３の製造が現実的に不可能となるという問題が生ずる。

なお、前記冷媒管１を細径化する場合には、冷却フィン３の効率低下を防止するために、前記冷却フィン３の幅減少による熱交換面積の減少を単位冷媒管長さ当り冷却フィンの個数を増加させる方式で解消するが、この際、前記冷却フィン３に既存と同じ形のスリット１０を穿設すると、空気側の圧力損失が大きく増加して前記冷媒管１として細径管を使用する長所がなくなる。

即ち、前記冷媒管１の細径化に伴い、冷却フィン３間のピッチが減った状態で既存の如く総６列のスリット１０が両方向に突設された冷却フィン３をそのまま使用すると、冷媒管１に細径管を使用しても、熱交換器に対する送風抵抗が増加してファンの駆動力が増加するという問題が発生する。
従って、前記冷媒管１に細径管を適用した熱交換器を使用するためには、細径化された冷媒管１に相応しい配置と形状でスリット１０が設けられた冷却フィン３を開発する必要がある。

本考案はかかる問題点を解決するためのもので、その目的は冷媒管の細径化に適するように、冷却フィンに設けられたスリットの個数、形状及び寸法を変更することにより、空気側圧力損失を最小化し且つ熱伝達効率を極大化する細径管型熱交換器を提供することにある。

上記目的を達成するための本考案による細径管型熱交換器は、内部に冷媒が流れる冷媒管と、前記冷媒管が１列以上配列された状態に取り付けられ、冷媒と空気間の熱交換面積を確保する多数の冷却フィンとが形成されて、前記冷媒管を６mm以下の外径を有する細径管とし、前記各冷却フィンには上、下方向の１列に配列された前記冷媒管同士の間にそれぞれ冷却フィンの幅方向に４列の突出面が冷却フィンの基準面から打ち抜かれ、前記突出面と前記冷却フィンの基準面との間に設けられる一対の開口部からなるスリットが４列に配列される細径管型熱交換器において、前記各突出面は、その長手方向の上、下端が湾曲され、前記上、下端を各各連結した線の軌跡が、冷却フィンを貫いた冷媒管と同一の中心を有する円に形成されたことを特徴とする。

以上説明したように、本考案に係る細径管型熱交換器は、冷媒管の細径化に適するように冷却フィンに設けられたスリットの個数を減少させると共に、前記スリットの形状及び寸法を変更して前記冷却フィンの設計を最適化することにより、熱交換器の製造コスト節減及び小型化が可能となり、空気側圧力損失が減少し、熱伝達効率が向上して、熱交換性能及び生産性が極大化されるという利点がある。

以下、本考案の実施例を添付図に基づいて詳細に説明する。
図１は本考案に係る細径管型熱交換器に用いられる冷却フィンの構造を示す平面図である。図２は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図３は本考案に係る冷却フィンを拡大して示す部分平面図、図４は図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図、図５は図１のＤ−Ｄ線に沿った断面図、図６は冷媒管が２列に配列された冷却フィンの平面図である。

本考案に係る細径管型熱交換器は、図１乃至図３に示すように、内部に冷媒が流れる冷媒管５１と、前記冷媒管５１が貫いた状態に取り付けられ、冷媒と空気間の熱交換面積を確保する多数の冷却フィン５３とからなるもので、前記冷媒管５１を６ｍｍ以下の外径を有する細径管とし、前記各冷却フィン５３には上、下方向の１列に配列された冷媒管５１を基準として前記冷媒管５１同士の間に冷却フィン５３の幅方向に総４列のスリット６０が設けられる。

ここで、各スリット６０は、冷却フィン５３の基準面の一部位が上方に打ち抜かれて突出面７０が形成されることにより、前記突出面７０と冷却フィン５３の基準面との間に設けられる。よって、前記スリット６０はそれぞれ前記突出面７０と冷却フィン５３の基準面との間の左右側に位置した１対の開口部からなる。

即ち、第１列のスリット６１を例に取ると、前記スリット６１は、図２に示すように、冷却フィン５３の基準面と突出面７１間の左右側に設けられた１対の開口部６１ａ、６１ｂからなり、前記開口部を介して空気が流動するので、冷媒と空気との熱交換が促進される。一方、前記突出面７０のうち第１列及び第４列の突出面７１、７４は上、下方向にそれぞれ２つの単位面に分割形成され、第２列及び第３列の突出面７２、７３はそれぞれ一つの単位面からなる。

また、前記各突出面７０及びスリット６０はいずれも同一の方向に突設される。このように前記冷却フィン５３に突出面７０を同一の方向に突出させる理由は、冷媒管５１の細径管化に伴って冷却フィン５３同士間のピッチが減り、前記冷却フィン５３同士の間に前記突出面７０を両方向に突出させ得るほどの空間がないからである。

更に、前記第１列及び第４列のスリット６１、６４を形成する突出面７１、７４の各単位面７１ａ、７１ｂ；７４ａ、７４ｂは、図３に示すように、突出面７０の幅方向中心線ＣＬ１から上、下側に位置した端が前記突出面７０の長手方向中心線ＬＣ２側に行くほど、前記突出面７０の幅方向中心線ＣＬ１に向かって近くなるように傾いて突出する。

この際、前記各単位面７１ａ、７１ｂ；７４ａ、７４ｂは、外側端のみ傾くように形成された菱形にしてもよく、図示されていないが、両側端が傾くように形成された平行四辺形にしてもよい。
また、前記第２列、第３列のスリット６２、６３を形成する突出面７２、７３は、前記突出面７０の長手方向中心線ＣＬ２側に行くほど縮小される等角梯形状に突出し、前記各突出面７０及びスリット６０は冷却フィン５３の長手方向中心線ＣＬ２を基準として互いに対称するように配置される。

そして、前記各突出面７０及びスリット６０は、上、下端をそれぞれ連結した線の軌跡が、前記冷媒管５１と同一の中心を有し且つその直径が前記冷媒管５１の外径の２倍以下となる仮想円Ｃを描くように形成される。
このように前記各突出面７０及びスリット６０の長手方向の端を連結した線が仮想円Ｃを描くように形成すると、冷却フィン５３の間に流入した空気が冷媒管５１の周りを流れるようになり、前記冷媒管５１から空気への熱伝達が促進される。

この際、前記仮想円Ｃの直径を冷媒管５１の外径の２倍以下と制限したのは、前記冷媒管５１とスリット６０の端との距離を適切に維持しながら、前記スリット６０の長さも最大限確保できるようにするためである。
また、前記各スリット６０を形成する突出面７０は、図４及び図５に示すように、冷却フィン５３に連結される両端の立上り部７１ａ’、７１ｂ’、７２’、７３’、７４ａ’、７４ｂ’と、前記立上り部を互いに連結して前記冷却フィン５３の基準面との間にスリット６１、６２、７３、６４を形成する突出した平面部７１ａ、７１ｂ、７２、７３、７４ａ、７４ｂとからなり、前記各立上り部は空気の円滑な流れのために冷却フィン５３の表面に対して所定角度傾くように形成される。

また、前記第４列の突出面７４から前記冷却フィン５３の幅方向の端までの間隔Ｌｔは、突出面７０及びスリット６０の正確な形成及び加工の際に用いられるプレスの耐久性確保のためにそれぞれ０.５ｍｍ以上となるように形成される。
また、前記突出面７０は、同一の幅Ｗｓをもつように形成されると共に、同一の間隔をもつように配置される。

一方、本考案に係る熱交換器は、通常、図６に示すように、冷媒管５１が冷却フィン５３に２列に配列される。
この際、このように冷媒管５１が２列に配列された熱交換器は、それぞれの冷却フィン５３に取り付けられた冷媒管５１が互いにジグザグ状にずれて配置されるように構成されている。

本考案に係る細径管型熱交換器に用いられる冷却フィンの構造を示す平面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 本考案に係る冷却フィンを拡大して示す一部平面図である。 図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 図１のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。 本考案に係る冷媒管が２列に配列された冷却フィンの平面図である。 一般的な熱交換器を示す斜視図である。 従来の技術に係る熱交換器に用いられる冷却フィンの構造を示す斜視図である。 図８のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

符号の説明

５１ 冷媒管
５３ 冷却フィン
６０ スリット
７０ 突出面
Ｃ 各突出面の端を連結した線の軌跡が描く仮想円
ＣＬ１ 突出面の幅方向中心線
ＣＬ２ 突出面の長手方向中心線
Ｌｓ 突出面の間隔
Ｗｓ 突出面の幅

Claims (7)

1. 内部に冷媒が流れる冷媒管と、前記冷媒管が１列以上配列された状態に取り付けられ、冷媒と空気間の熱交換面積を確保する多数の冷却フィンとが形成されて、
   前記冷媒管を６mm以下の外形を有する細径管とし、
   前記各冷却フィンには、上、下方向の１列に配列された前記冷媒管同士の間にそれぞれ冷却フィンの幅方向に４列の突出面が冷却フィンの基準面から打ち抜かれて、前記それぞれの突出面と前記冷却フィンの基準面との間に設けられた１対の開口部からなるスリットが４列に配列される細径管型熱交換器において、
   前記各突出面は、その長手方向の上、下端が湾曲され、前記上、下端を各各連結した線の軌跡が、冷却フィンを貫いた冷媒管と同一の中心を有する円に形成されたことを特徴とする細径管型熱交換器。
2. 前記各突出面はいずれも同一の方向に突設されたことを特徴とする請求項１記載の細径管型熱交換器。
3. 前記突出面のうち第１列及び第４列の突出面を互いに隔離した２つの単位面とし、第２列及び第３列の突出面を一つの単位面とすることを特徴とする請求項１記載の細径管型熱交換器。
4. 前記各突出面は突出面の長手方向中心線を基準として互いに対称するように配置されたことを特徴とする請求項１記載の細径管型熱交換器。
5. 前記軌跡はその直径が前記冷媒管外径の２倍以下となる仮想円を描くことを特徴とする請求項１記載の細径管型熱交換器。
6. 前記各突出面は、冷却フィンの表面に連結される両端の立上り部と、前記立上り部を互いに連結する表面部とからなり、
   前記各立上り部は冷却フィンの基準面に対して所定の角度傾くように形成されたことを特徴とする請求項１記載の細径管型熱交換器。
7. 前記突出面のうち冷却フィンの最縁部に位置した４列の突出面は、前記冷却フィンの幅方向の端から０．５mm以上隔離するように形成されたことを特徴とする請求項１記載の細径管型熱交換器。

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