JP3211728B2 - クロスフィン熱交換器 - Google Patents

クロスフィン熱交換器

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JP3211728B2
JP3211728B2 JP16551697A JP16551697A JP3211728B2 JP 3211728 B2 JP3211728 B2 JP 3211728B2 JP 16551697 A JP16551697 A JP 16551697A JP 16551697 A JP16551697 A JP 16551697A JP 3211728 B2 JP3211728 B2 JP 3211728B2
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slit
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冠南 喜
毅 蛭子
功 藤波
寛二 赤井
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  • Air Filters, Heat-Exchange Apparatuses, And Housings Of Air-Conditioning Units (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明は、クロスフィン熱
交換器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、空気調和機におけるクロスフィン
熱交換器、特に暖房運転時に室外機となるクロスフィン
熱交換器においては、フィン構造上、暖房運転時にフィ
ンの前縁部分が早期に着霜を生じて目詰まり状態とな
り、その結果、デフロスト運転間隔が短くなりそれだけ
暖房特性が悪化するという問題があり、かかる問題を解
決する一つの手段として、例えば特開平2−71096
号公報に開示されるように、フィンとして、伝熱性能が
比較的低いワッフルフィンと伝熱性能が比較的高いスリ
ットフィンとを併用し、該ワッフルフィンを空気流れ方
向の上流側に、上記スリットフィンを空気流れ方向の下
流側に、それぞれ配置し、フィン前縁側に位置する上記
ワッフルフィンにおける着霜を抑制するようにした技術
が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このよう
に、フィンを、空気流れ方向に前後して配置されるワッ
フルフィンとスリットフィンとで構成した場合、例えば
このフィンが直板状形態のまま使用される場合(即ち、
クロスフィン熱交換器が矩形厚板状の外観形態をもつ場
合)には問題はないが、上記フィンが「L」字状あるい
は「コ」字状の屈曲板状形態として使用される場合(即
ち、クロスフィン熱交換器が「L」字状あるいは「コ」
字状の屈曲厚板状の外観形態をもつ場合)には、以下に
述べるように、フィンの通風抵抗が増加し熱交換器の熱
交換能力が低下するという問題があった。
【0004】即ち、図18(イ)に示すようにワッフル
フィン32とスリットフィン33との組み合わせで構成
されるフィン31を、該ワッフルフィン32を空気流れ
方向の上流側に位置させた状態で、例えば図18(ロ)
のように「L」字状、あるいは図18(ハ)のように
「コ」字状に屈曲させて使用する場合、屈曲方向外側に
位置するワッフルフィン32と屈曲方向内側に位置する
スリットフィン33とでは所要長さが異なることから、
これら両者をその全域において一体的に連結させた構成
とすることはできず、その全域又はその一部においてこ
れらワッフルフィン32とスリットフィン33とを分断
させることが必要とをなる。
【0005】図19及び図20には、平板状の基板35
をその板厚方向へ交互に折曲させて空気流れ方向に傾斜
方向の異なる傾斜面部36,36,・・を複数個連設す
るとともに伝熱管34A,34A,・・が板厚方向に貫
設されてなるワッフルフィン32と、平板状の基板37
における伝熱管34B,34B,・・の貫設部の中間部
位に該基板37の一部を切り起こして構成されるスリッ
ト38,38,・・を空気流れ方向へ多列に設けてなる
スリットフィン33とを、上記ワッフルフィン32が空
気流れ方向の上流側に位置し、上記スリットフィン33
が空気流れ方向の下流側に位置するように配置するとと
もに、該ワッフルフィン32の後縁32bと上記スリッ
トフィン33の前縁33aとを近接対向させて構成され
るフィン31を備えたクロスフィン熱交換器30を示し
ている。
【0006】ところが、このような構成のクロスフィン
熱交換器30においては、図21に示すように、上流側
に位置する上記ワッフルフィン32の最下流の傾斜面部
36と、下流側に位置する上記スリットフィン33の前
縁33a部分とが所定の交差角をもっているため、上記
ワッフルフィン32側から上記スリットフィン33側へ
流入される空気流は、同図に風速分布線で示すように、
該スリットフィン33側に斜め方向から流入することに
なる。この結果、上記スリットフィン33側において
は、空気流の斜め流入によりその形状抵抗が増大すると
ともに伝熱性能が低下し、これにより上記クロスフィン
熱交換器30の熱交換能力が低下することになるもので
ある。
【0007】そこで本願発明は、空気流れ方向の上流側
に位置するワッフルフィンと下流側に位置するスリット
フィンとで構成されるフィンを備えたクロスフィン熱交
換器において、上記スリットフィン側における形状抵抗
を可及的に低減させその伝熱性能の向上を図ることでク
ロスフィン熱交換器全体として高い熱交換能力を確保す
るとともに、併せて、フィンにおける有効伝熱面積の拡
大、フィンピッチの適正化、フィンの排水性の向上等に
より熱交換能力の更なる向上を図ることを目的としてな
されたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願発明ではかかる課題
を解決するための具体的手段として次のような構成を採
用している。
【0009】(1) 本願の第1の発明では、平板状の
基板6をその板厚方向の両側へ交互に折曲してなり且つ
その板厚方向に貫通して伝熱管5A,5A,・・が取り
付けられたワッフルフィン3と、平板状の基板9上に該
基板9の一部を切り起こしてなるスリット10,10,
・・を備えてなり且つその板厚方向に貫通して伝熱管5
B,5B,・・が取り付けられたスリットフィン4と
を、上記ワッフルフィン3が空気流れ方向の上流側に、
上記スリットフィン4が下流側に、それぞれ位置するよ
うに空気流れ方向に前後して配置するとともに、上記ワ
ッフルフィン3の後縁3bと上記スリットフィン4の前
縁4aとを縁方向の全域又は一部域において分断してな
るクロスフィン熱交換器において、少なくとも、上記ワ
ッフルフィン3の後縁3bと上記スリットフィン4の前
縁4aとが分断された部分においては、上記ワッフルフ
ィン3の後縁3b部分に、上記空気流れ方向と略平行に
延びる平坦な平坦面部8を設けるとともに、上記ワッフ
ルフィン3の後縁3b部分に設けられた上記平坦面部8
と、上記スリットフィン4の前縁4aとを、フィン板厚
方向の略同一位置に位置させたことを特徴としている。
【0010】(2) 本願の第2の発明では、平板状の
基板6をその板厚方向の両側へ交互に折曲してなり且つ
その板厚方向に貫通して伝熱管5A,5A,・・が取り
付けられたワッフルフィン3と、平板状の基板9上に該
基板9の一部を切り起こしてなるスリット10,10,
・・を備えてなり且つその板厚方向に貫通して伝熱管5
B,5B,・・が取り付けられたスリットフィン4と
を、上記ワッフルフィン3が空気流れ方向の上流側に、
上記スリットフィン4が下流側に、それぞれ位置するよ
うに空気流れ方向に前後して配置するとともに、上記ワ
ッフルフィン3の後縁3bと上記スリットフィン4の前
縁4aとを縁方向の全域又は一部域において分断してな
るクロスフィン熱交換器において、少なくとも、上記ワ
ッフルフィン3の後縁3bと上記スリットフィン4の前
縁4aとが分断された部分において は、上記ワッフルフ
ィン3の後縁3b部分に、上記空気流れ方向と略平行に
延びる平坦な平坦面部8を設けるとともに、上記ワッフ
ルフィン3の後縁3b部分に設けられた上記平坦面部8
と、上記スリットフィン4の前縁4aとを、フィン板厚
方向に偏位させたことを特徴としている。
【0011】(3) 本願の第3の発明では、第1
又は第2の発明にかかるクロスフィン熱交換器におい
て、上記ワッフルフィン3の空気流れ方向における幅寸
法を、上記スリットフィン4の空気流れ方向における幅
寸法よりも大きな寸法に設定するとともに、上記ワッフ
ルフィン3においては上記伝熱管5Aを該ワッフルフィ
ン3の幅方向中心位置よりも下流側に偏位させて配置し
たことを特徴としている。 (4) 本願の第4の発明
では、第3の発明にかかるクロスフィン熱交換器に
おいて、上記スリットフィン4に取り付けられた上記伝
熱管5Bを、上記スリットフィン4の空気流れ方向にお
ける中央位置よりも上流側に偏位させて配置したことを
特徴としている。
【0012】(5) 本願の第5の発明では、第3
の発明にかかるクロスフィン熱交換器において、上記ス
リットフィン4に取り付けられた上記伝熱管5Bを、上
記スリットフィン4の空気流れ方向における中央位置よ
りも下流側に偏位させて配置したことを特徴としてい
る。
【0013】(6) 本願の第6の発明では、
1、第2、第3、第4又は第5の発明にかかるクロスフ
ィン熱交換器において、上記ワッフルフィン3における
上記伝熱管5Aの貫通部位に平坦な取付座12を設ける
一方、上記取付座12の上端部12aと下端部12bと
を該取付座12の中心部に向かって鋭角に拡開する角状
形態としたことを特徴としている。
【0014】(7) 本願の第7の発明では、第6
の発明にかかるクロスフィン熱交換器において、上記ワ
ッフルフィン3の上記前縁3aと上記取付座12との間
に、該取付座12に連続して上記前縁3aまで空気流れ
方向に沿って延びるとともに該取付座12から上記前縁
3aに向かうに従って幅寸法が漸減する略長台形の平面
形状をもつ平坦面部13を設けたことを特徴としてい
る。
【0015】(8) 本願の第8の発明では、第6
の発明にかかるクロスフィン熱交換器において、上記ワ
ッフルフィン3の上記前縁3aと上記取付座12との間
に、該取付座12に連続して上記前縁3aまで空気流れ
方向に沿って延びるとともに該取付座12から上記前縁
3aまでその幅寸法が略同一とされた略長方形の平面形
状をもつ平坦面部13を設けたことを特徴としている。
【0016】(9) 本願の第9の発明では、
1、第2、第3、第4、第5、第6、第7又は第8の発
にかかるクロスフィン熱交換器において、上記スリッ
トフィン4に、上記スリット10,10,・・が空気流
れ方向に前後して多列配置する一方、上記各スリット1
0,10,・・を、上記空気流れ方向に略直交する方向
に延び且つ該方向に切起部10aと分断部10bとが交
互に配置された非連続構造とするとともに、空気流れ方
向において前後するスリット10,10間においては一
方のスリット10における分断部10bと他方のスリッ
ト10における分断部10bとが上記空気流れ方向にお
いて連続しないように構成したことを特徴としている。
【0017】
【発明の効果】本願発明ではかかる構成とすることによ
り次のような効果が得られる。
【0018】(イ) 本願の第1の発明にかかるクロス
フィン熱交換器によれば、空気流れ方向の上流側に配置
されたワッフルフィン3の後縁3bと、空気流れ方向の
下流側に配置されたスリットフィン4の前縁4aとが、
縁方向の全域又は一部域において分断された構成のもの
において、少なくとも、上記ワッフルフィン3の後縁3
bと上記スリットフィン4の前縁4aとが分断された部
分においては、上記ワッフルフィン3の後縁3b部分
に、上記空気流れ方向と略平行に延びる平坦な平坦面部
8を設けている。
【0019】従って、空気流が上記ワッフルフィン3側
からスリットフィン4側へ流入する場合、上記ワッフル
フィン3の後縁3b部分に平坦面部8が設けられている
ため、該ワッフルフィン3側を流れる空気流は、該ワッ
フルフィン3の各傾斜面部7,7,・・に沿って波状に
流れたのち上記平坦面部8において空気流れ方向に略平
行な流れとされる。そして、この空気流れ方向に略平行
な流れをもつ空気流が、該平坦面部8の下流側に位置し
且つ空気流れ方向に略平行な平面をもつ上記スリットフ
ィン4の前縁4a側に流入することで、該スリットフィ
ン4側における空気流の流入がスムーズとなり、該スリ
ットフィン4側の形状抵抗が可及的に低減されるととも
にその伝熱性能も良好となり、結果的にクロスフィン熱
交換器全体としての熱交換性能が向上することになる。
【0020】即ち、この発明のクロスフィン熱交換器に
よれば、ワッフルフィン3に特有の波状の流れを該ワッ
フルフィン3の後縁3b部分に設けた上記平坦面部8に
おいて空気流れ方向に略平行な流れに偏向することで、
該ワッフルフィン3とその下流側に分断状態で配置され
たスリットフィン4とを組み合わせてなるフィン2に特
有の問題(即ち、スリットフィン4へ空気流が斜め方向
から流入することによる形状抵抗の増大等)を解決し
て、高い熱交換性能を確保することができるものであ
る。
【0021】さらに、この発明のクロスフィン熱交換器
によれば、上記ワッフルフィン3の後縁3b部分に設け
られた上記平坦面部8と、上記スリットフィン4の前縁
4aとを、フィン板厚方向の略同一位置に位置させてい
るので、上記ワッフルフィン3の後縁3b部分に位置す
る上記平坦面部8から上記スリットフィン4の前縁4a
側への空気の流れがよりスムーズとなり、通風抵抗がよ
り一層低減され、熱交換能力の更なる向上が期待できる
ものである。
【0022】(ロ) 本願の第2の発明にかかるクロス
フィン熱交換器によれば、空気流れ方向の上流側に配置
されたワッフルフィン3の後縁3bと、空気流れ方向の
下流 側に配置されたスリットフィン4の前縁4aとが、
縁方向の全域又は一部域において分断された構成のもの
において、少なくとも、上記ワッフルフィン3の後縁3
bと上記スリットフィン4の前縁4aとが分断された部
分においては、上記ワッフルフィン3の後縁3b部分
に、上記空気流れ方向と略平行に延びる平坦な平坦面部
8を設けている。
【0023】従って、空気流が上記ワッフルフィン3側
からスリットフィン4側へ流入する場合、上記ワッフル
フィン3の後縁3b部分に平坦面部8が設けられている
ため、該ワッフルフィン3側を流れる空気流は、該ワッ
フルフィン3の各傾斜面部7,7,・・に沿って波状に
流れたのち上記平坦面部8において空気流れ方向に略平
行な流れとされる。そして、この空気流れ方向に略平行
な流れをもつ空気流が、該平坦面部8の下流側に位置し
且つ空気流れ方向に略平行な平面をもつ上記スリットフ
ィン4の前縁4a側に流入することで、該スリットフィ
ン4側における空気流の流入がスムーズとなり、該スリ
ットフィン4側の形状抵抗が可及的に低減されるととも
にその伝熱性能も良好となり、結果的にクロスフィン熱
交換器全体としての熱交換性能が向上することになる。
【0024】即ち、この発明のクロスフィン熱交換器に
よれば、ワッフルフィン3に特有の波状の流れを該ワッ
フルフィン3の後縁3b部分に設けた上記平坦面部8に
おいて空気流れ方向に略平行な流れに偏向することで、
該ワッフルフィン3とその下流側に分断状態で配置され
たスリットフィン4とを組み合わせてなるフィン2に特
有の問題(即ち、スリットフィン4へ空気流が斜め方向
から流入することによる形状抵抗の増大等)を解決し
て、高い熱交換性能を確保することができるものであ
る。
【0025】さらに、この発明のクロスフィン熱交換器
によれば、上記ワッフルフィン3の後縁3b部分に設け
られた上記平坦面部8と、上記スリットフィン4の前縁
4aとを、フィン板厚方向に偏位させているので、例え
ばこれら両者を略同一位置に設定する場合に比して、上
記ワッフルフィン3の平坦面部8と上記スリットフィン
4との非連続性が顕著となる。この結果、上記ワッフル
フィン3の表面における境界層と上記スリットフィン4
の表面における境界層とが分断状態とされ、例えば上記
ワッフルフィン3側の境界層とスリットフィン4側の境
界層とが連続し境界層が相乗的に発達するということが
確実に防止され、それだけフィン2の伝熱性能が高めら
れ、延いてはクロスフィン熱交換器の熱交換能力の向上
が促進されることになる。
【0026】(ハ) 本願の第3の発明にかかるクロス
フィン熱交換器によれば、上記(イ)又は(ロ)に記載
の効果に加えて次のような特有の効果が奏せられる。即
ち、この発明では、上記ワッフルフィン3の空気流れ方
向における幅寸法を、上記スリットフィン4の空気流れ
方向における幅寸法よりも大きな寸法に設定するととも
に、上記ワッフルフィン3においては上記伝熱管5Aを
該ワッフルフィン3の幅方向中心位置よりも下流側に偏
位して配置しているので、上記ワッフルフィン3側にお
いては、その幅寸法の拡大と上記伝熱管5Aの下流側配
置とによる伝熱性能の低下によりフィン表面への着霜量
の低減と均一化が促進され、通風抵抗の低減及びデフロ
スト運転間隔の長大化が図れる一方、該伝熱性能の低下
が上記伝熱管5Aの下流側配置による死水域の縮小によ
る有効伝熱面積の増大により補われる。これらの結果、
高い熱交換能力が得られるとともに、このクロスフィン
熱交換器を用いた空調装置においては暖房性能の向上が
促進される。
【0027】(ニ) 本願の第4の発明にかかるクロス
フィン熱交換器によれば、上記(ハ)に記載の効果に加
えて次のような特有の効果が奏せられる。即ち、この発
明では、上記スリットフィン4に取り付けられた上記伝
熱管5Bを、上記スリットフィン4の空気流れ方向にお
ける中央位置よりも上流側に偏位させて配置しているの
で、上記ワッフルフィン3側の伝熱管5Aを該ワッフル
フィン3の空気流れ方向の幅方向中央よりも下流側に偏
位させたことと、上記スリットフィン4側の伝熱管5B
を該スリットフィン4の空気流れ方向における中央位置
よりも上流側に偏位させたことの相乗効果として、空気
流れ方向の上流側に位置する上記伝熱管5Aと下流側に
位置する上記伝熱管5Bとの間の空気流れ方向における
間隔が縮小され、該各伝熱管5A,5Bの間における通
路面積が縮小される。この結果、これら各伝熱管5A,
5Bの間を通って流れる空気流はその通路面積が絞られ
た分だけ流速が高くなり、それだけフィン2における伝
熱性能が向上することになる。
【0028】(ホ) 本願の第5の発明にかかるクロス
フィン熱交換器によれば、上記(ハ)に記載の効果に加
えて次のような特有の効果が奏せられる。即ち、この発
明では、上記スリットフィン4に取り付けられた上記伝
熱管5Bを、上記スリットフィン4の空気流れ方向にお
ける中央位置よりも下流側に偏位させて配置しているの
で、上記スリットフィン4側においては上記伝熱管5B
の下流側における死水域が縮小され、それだけ該スリッ
トフィン4における有効伝熱面積が拡大され、熱交換能
力のより一層の向上が図れるものである。
【0029】(ヘ) 本願の第6の発明にかかるクロス
フィン熱交換器によれば、上記(イ)、(ロ)、
(ハ)、(ニ)又は(ホ)に記載の効果に加えて次のよ
うな特有の効果が奏せられる。即ち、この発明では、上
記ワッフルフィン3における上記伝熱管5Aの貫通部位
に平坦な取付座12を設ける一方、上記取付座12の上
端部12aと下端部12bとを、該取付座12の中心部
に向かって鋭角に拡開する角状形態としているので、上
記ワッフルフィン3の上記取付座12よりも上方側部位
の表面での結露による水滴は、該表面を上記取付座12
側に流下し該取付座12の上端部12aに達すると、鋭
角に拡開する角状形態の該上端部12aの稜線に案内さ
れてよりスムーズに下方へ流下することとなり、それだ
け上記ワッフルフィン3における排水性が向上し、延い
てはその伝熱性能の向上によりクロスフィン熱交換器の
熱交換能力の更なる向上が図れることになる。
【0030】(ト) 本願の第7の発明にかかるクロス
フィン熱交換器によれば、上記(ヘ)に記載の効果に加
えて次のような特有の効果が奏せられる。即ち、この発
明では、上記ワッフルフィン3の上記前縁3aと上記取
付座12との間に、該取付座12に連続して上記前縁3
aまで空気流れ方向に沿って延びるとともに該取付座1
2から上記前縁3aに向かうに従って幅寸法が漸減する
略長台形の平面形状をもつ平坦面部13を設けているの
で、該平坦面部13が上記ワッフルフィン3の補強用リ
ブとして機能し、該ワッフルフィン3の上記伝熱管5A
より上流側部分の曲げ剛性が高くなり、クロスフィン熱
交換器におけるフィンピッチを適正に維持して高い熱交
換能力を確保することができる。
【0031】また、上記平坦面部13が空気流のガイド
機能を発揮することから、空気流が上記平坦面部13に
案内されて上記伝熱管5Aの背後へ回り込み易くなり、
該伝熱管5Aの背後域に生じる死水域が可及的に縮小さ
れ、該ワッフルフィン3の伝熱性能がより一層高められ
ることになる。
【0032】(チ) 本願の第8の発明にかかるクロス
フィン熱交換器によれば、上記(ヘ)に記載の効果に加
えて次のような特有の効果が奏せられる。即ち、この発
明では、上記ワッフルフィン3の上記前縁3aと上記取
付座12との間に、該取付座12に連続して上記前縁3
aまで空気流れ方向に沿って延びるとともに該取付座1
2から上記前縁3aまでその幅寸法が略同一とされた略
長方形の平面形状をもつ平坦面部13を設けているの
で、該平坦面部13が上記ワッフルフィン3の補強用リ
ブとして機能し、該ワッフルフィン3の上記伝熱管5A
より上流側部分の曲げ剛性が高くなり、クロスフィン熱
交換器におけるフィンピッチを適正に維持して高い熱交
換能力を確保することができる。
【0033】また、上記平坦面部13が空気流のガイド
機能を発揮することから、空気流が上記平坦面部13に
案内されて上記伝熱管5Aの背後へ回り込み易くなり、
該伝熱管5Aの背後域に生じる死水域が可及的に縮小さ
れ、該ワッフルフィン3の伝熱性能がより一層高められ
ることになる。
【0034】(リ) 本願の第9の発明にかかるクロス
フィン熱交換器によれば、上記(イ)、(ロ)、
(ハ)、(ニ)、(ホ)、(ヘ)、(ト)又は(チ)
記載の効果に加えて次のような特有の効果が奏せられ
る。即ち、この発明では、上記スリットフィン4に上記
スリット10,10,・・を空気流れ方向に前後して多
列配置する一方、上記各スリット10,10,・・を、
上記空気流れ方向に略直交する方向に延び且つ該方向に
切起部10aと分断部10bとが交互に配置された非連
続構造とするとともに、空気流れ方向において前後する
スリット10,10間においては一方のスリット10に
おける分断部10bと他方のスリット10における分断
部10bとが上記空気流れ方向において連続しないよう
に構成しているので、上記スリットフィン4において
は、その剛性が比較的低い切起部10a部分と剛性が比
較的高い上記分断部10bとが空気流れ方向及びこれに
直交する方向の双方において交互に存在することにな
る。従って、例えば、剛性の低い切起部10aを空気流
れ方向において連続させた場合のように該各切起部10
a,10a,・・の連続部位において局部的に剛性が低
下するというようなことがなく、上記スリットフィン4
はスリット10,10,・・を備えた構成でありながら
高い剛性を保有し、この結果、クロスフィン熱交換器に
おけるフィンピッチが適正に維持され、より高い熱交換
性能が得られることになる。
【0035】
【発明の実施の形態】以下、本願発明にかかるクロスフ
ィン熱交換器を幾つかの実施形態に基づいて具体的に説
明する。
【0036】第1の実施形態(図1〜図3参照) 図1及び図2には、本願発明の第1の実施形態にかかる
クロスフィン熱交換器1の要部を示している。このクロ
スフィン熱交換器1は、例えば空気調和装置の室外機用
熱交換器として使用されるものであって、構成の異なる
次述のワッフルフィン3とスリットフィン4とを組み合
わせてなるフィン2を、所定のフィンピッチで複数枚対
向配置するとともに、上記各ワッフルフィン3,3,・
・側には複数本の伝熱管5A,5A,・・を該ワッフル
フィン3の幅方向略中央位置をその板厚方向に貫通した
状態で該ワッフルフィン3の長手方向に所定ピッチで配
置し、また上記各スリットフィン4,4,・・側には複
数本の伝熱管5B,5B,・・を該スリットフィン4の
幅方向略中央位置をその板厚方向に貫通した状態で該ス
リットフィン4の長手方向に所定ピッチで配置して構成
される。
【0037】上記ワッフルフィン3は、略平板状の基板
6をその板厚方向へ交互に折曲させて複数の傾斜面部
7,7,・・をその前縁3a側から後縁3b側に向けて
連設した構造を基本構成とするが、この実施形態のもの
においては、さらに上記後縁3b部分に、上記ワッフル
フィン3の板面方向に略平行に延びる平坦面部8を、最
も後縁3b寄りの傾斜面部7,7,・・の後縁に連続さ
せて設けている。
【0038】上記スリットフィン4は、平板状の基板9
に、該基板9の一部を切り起こしてなる複数のスリット
10,10,・・を設けて構成されるものである。そし
て、上記スリット10,10,・・は、上記基板9にお
ける上記伝熱管5B,5B,・・の中間部位に、上記ス
リットフィン4の長手方向(即ち、上記伝熱管5B,5
B,・・の列設方向)に延びるとともに該スリットフィ
ン4の幅方向に多列に配置されている。
【0039】そして、上記ワッフルフィン3を空気流れ
方向の上流側に、上記スリットフィン4を空気流れ方向
の下流側に、それぞれ位置させた状態で配置することで
上記フィン2が構成されている。そして、この場合、図
3に示すように、上記ワッフルフィン3の後縁3bと上
記スリットフィン4の前縁4aとは、空気流れ方向にお
いては相互に近接対向し、空気流れ方向に直交する方向
においては略同一直線上に位置するように、その配置位
置が相対的に設定されている。
【0040】このように構成されたクロスフィン熱交換
器1においては、上記ワッフルフィン3の前縁3a側か
ら上記スリットフィン4の後縁4b側に向けて空気流を
流すことで、該空気流と上記各伝熱管5A,5A,・
・、同5B,5B,・・内を循環する冷媒との間におい
て熱交換を行わしめる。
【0041】この場合、このクロスフィン熱交換器1に
おいては、空気流の上流側に比較的伝熱性能の低い上記
ワッフルフィン3を配置し、下流側には比較的伝熱性能
の高い上記スリットフィン4を配置することで、上記フ
ィン2の伝熱性能をその前縁寄りが後縁よりも低くなる
ようにし、暖房運転時における上記フィン2の前縁部
分、即ち、上記ワッフルフィン3部分における着霜を可
及的に抑制し、デフロスト運転間隔の長大化による暖房
性能の向上を図っている。
【0042】一方、この実施形態のように上記フィン2
をワッフルフィン3とスリットフィン4とで構成し且つ
該ワッフルフィン3を上記スリットフィン4の前縁側に
配置した場合には、上記ワッフルフィン3側からの空気
流が上記スリットフィン4の前縁4a側へ斜め方向から
流入し、該スリットフィン4における形状抵抗が大きく
なりそけだけ通風抵抗が増大し、且つ伝熱性能も低下す
るおそれのあることは既述の通りである。ところが、こ
の実施形態のものにおいては、上述のように、上記ワッ
フルフィン3の後縁3b部分に空気流れ方向に略平行に
延びる平坦面部8を設けているので、上記ワッフルフィ
ン3側から上記スリットフィン4側へ吹き出される空気
流は、上記ワッフルフィン3の各傾斜面部7,7,・・
により波状の屈曲流れとされていたものが、上記平坦面
部8において空気流れ方向と略平行な方向に偏向され、
この偏向状態のままその下流側の上記スリットフィン4
側に該スリットフィン4の平面方向と略平行な方向から
流入することになる。この結果、上記スリットフィン4
における形状抵抗が可及的に低減され、通風抵抗の低減
及び伝熱性能の向上が図れ、延いてはクロスフィン熱交
換器1の熱交換能力が高められることになる。
【0043】第2の実施形態(図4参照) 図4には、本願発明の第2の実施形態にかかるクロスフ
ィン熱交換器1の要部を示している。この実施形態のク
ロスフィン熱交換器1は、上記第1の実施形態における
クロスフィン熱交換器1と基本構成を同一とするもので
あって、該第1の実施形態のものと異なる点は、図4に
示すように、空気流れ方向の上流側に位置する上記ワッ
フルフィン3の後縁3bと、空気流れ方向の下流側に位
置する上記スリットフィン4の前縁4aとが、空気流れ
方向に直交する方向においてフィンピッチの約1/3程
度だけ偏位している点である。
【0044】このように構成されたクロスフィン熱交換
器1においては、上記第1の実施形態におけるクロスフ
ィン熱交換器1と同様の作用効果が得られるのに加え
て、上記ワッフルフィン3とスリットフィン4との偏位
構成に基づいて次のような特有の効果が得られるもので
ある。即ち、この実施形態のクロスフィン熱交換器1の
ように、上記ワッフルフィン3の後縁3bと上記スリッ
トフィン4の前縁4aとを空気流れ方向に直交する方向
において偏位させると、上記ワッフルフィン3の表面側
における境界層と上記スリットフィン4の表面側におけ
る境界層との連続性が断たれるので、例えばこれらを偏
位させない構成とした場合のように上記ワッフルフィン
3側の境界層とスリットフィン4側の境界層とが連続し
て該境界層が相乗的に発達するというようなことが可及
的に防止され、それだけ上記各フィン3,4における伝
熱性能が向上し、延いてはクロスフィン熱交換器1の熱
交換能力がより向上することになる。
【0045】第3の実施形態(図5及び図6参照) 図5及び図6には、本願発明の第3の実施形態にかかる
クロスフィン熱交換器1を示している。この実施形態の
クロスフィン熱交換器1は、上記第1及び第2の実施形
態にかかる各クロスフィン熱交換器1と同様に、伝熱管
5A,5A,・・を備え且つ空気流れ方向の上流側に配
置されるワッフルフィン3と、伝熱管5B,5B,・・
を備え且つ空気流れ方向の下流側に配置されるスリット
フィン4とでフィン2を構成するとともに、上記ワッフ
ルフィン3の後縁3b部分には空気流れ方向に略平行に
延びる平坦面部8を設けたものであって、上記各実施形
態のものと異なる点は、上記ワッフルフィン3の幅寸法
を上記スリットフィン4の幅寸法よりも相対的に大きく
設定した点と、上記ワッフルフィン3側の上記各伝熱管
5A,5A,・・の配置位置を該ワッフルフィン3の幅
方向中央位置よりも下流側へ偏位させた点である。
【0046】かかる構成とすることで、上記ワッフルフ
ィン3側においては、その幅寸法の拡大と上記伝熱管5
Aの下流側配置とによる伝熱性能の低下によりフィン表
面への着霜量の低減と均一化が促進され、通風抵抗の低
減及びデフロスト運転間隔の長大化が図れる。また、か
かる上記ワッフルフィン3の伝熱性能の低下は、上記伝
熱管5Aを該ワッフルフィン3の幅寸法中央位置よりも
下流側へ配置したことで該ワッフルフィン3における死
水域が縮小され該ワッフルフィン3の有効伝熱面積が増
大することにより補われる。
【0047】これらの結果、この実施形態のクロスフィ
ン熱交換器1においては、高い熱交換能力が得られると
ともに、このクロスフィン熱交換器1を備えた空調装置
においては、暖房性能のより一層の向上が期待できるこ
とになる。
【0048】第4の実施形態(図7及び図8参照) 図7及び図8には、本願発明の第4の実施形態にかかる
クロスフィン熱交換器1の要部を示している。この実施
形態にかかるクロスフィン熱交換器1は、上記第3の実
施形態にかかるクロスフィン熱交換器1の構成を基本と
し、この基本構成において、さらに上記スリットフィン
4側に設けられる上記各伝熱管5B,5B,・・の配置
位置を、該スリットフィン4の幅方向中央位置よりも前
縁4a側に偏位させた点である。
【0049】かかる構成とすることで、上記ワッフルフ
ィン3側の伝熱管5A,5A,・・を該ワッフルフィン
3の空気流れ方向の幅方向中央よりも下流側に偏位させ
たことと、上記スリットフィン4側の伝熱管5B,5
B,・・を該スリットフィン4の空気流れ方向における
中央位置よりも上流側に偏位させたことの相乗効果とし
て、空気流れ方向の上流側に位置する上記伝熱管5A,
5A,・・と下流側に位置する上記伝熱管5B,5B,
・・との間の空気流れ方向における間隔が縮小され、該
各伝熱管5A,5A,・・、同伝熱管5B,5B,・・
の間における通路面積が縮小される。
【0050】この結果、これら各伝熱管5A,5A,・
・、同伝熱管5B,5B,・・の間を通って流れる空気
流はその通路面積が絞られた分だけ流速が高くなり、そ
れだけフィン2における伝熱性能が向上するものであ
る。
【0051】第5の実施形態(図9及び図10参照) 図9及び図10には、本願発明の第5の実施形態にかか
るクロスフィン熱交換器1を示している。この実施形態
のクロスフィン熱交換器1は、上記第4の実施形態にお
けるクロスフィン熱交換器1の変形例ともいうべきもの
であって、該第4の実施形態のクロスフィン熱交換器1
と異なる点は、該第4の実施形態のクロスフィン熱交換
器1においては上記スリットフィン4側に設けられる上
記各伝熱管5B,5B,・・を該スリットフィン4の幅
方向中央位置よりも上流側に配置していたのに対して、
この実施形態のクロスフィン熱交換器1においてはこれ
とは逆に、上記各伝熱管5B,5B,・・を上記スリッ
トフィン4の幅方向中央位置よりも下流側に配置した点
である。
【0052】かかる構成とすることで、上記スリットフ
ィン4側においては、上記各伝熱管5B,5B,・・を
上記スリットフィン4の幅方向中央位置よりも下流側に
配置した分だけ該各伝熱管5B,5B,・・の下流側に
おける死水域が縮小されることになる。この結果、上記
スリットフィン4における有効伝熱面積が拡大され、上
記クロスフィン熱交換器1の熱交換能力がより一層向上
することになる。
【0053】第6の実施形態(図11及び図12参照) 図11及び図12には、本願発明の第6の実施形態にか
かるクロスフィン熱交換器1の要部、具体的には該クロ
スフィン熱交換器1に設けられるフィン2の構成要素の
一つであるワッフルフィン3部分を示している。尚、こ
のワッフルフィン3以外の構成要素(例えば上記スリッ
トフィン4等)については上記各実施形態のものと同様
であるので図示を省略する。
【0054】上記ワッフルフィン3には、これを板厚方
向に貫通した状態で伝熱管5A,5A,・・が取り付け
られるが、この場合、この実施形態のものにおいては、
上記伝熱管5A,5A,・・の取付部位に設けられたフ
ィンカラー14の周囲に平坦面でなる取付座12を設け
ている。そして、この取付座12の上端部12aと下端
部12bとを、それぞれ上記取付座12の中心部に向か
って鋭角の角度αをもって次第に拡開変化する角状形態
としている。さらに、上記取付座12の前端部12cに
は、該前端部12cから上記ワッフルフィン3の前縁3
aに跨がり且つ該前端部12c側から上記前縁3a側に
向かうに従って次第に幅寸法が漸減する長台形状の平面
形態をもつ平坦面部13が形成されている。尚、この場
合、上記平坦面部13の上記前端部12c寄り端部の幅
寸法は、上記伝熱管5Bの直径と略同等に設定されてい
る。
【0055】このように上記ワッフルフィン3を構成す
ると、次のような有用な効果が得られる。
【0056】第1に、上記取付座12の上端部12aと
下端部12bとを共に角状形態とすることで、上記ワッ
フルフィン3の上記取付座12よりも上方側部位の表面
での結露による水滴は、該表面を上記取付座12側に流
下し該取付座12の上端部12aに達すると、鋭角に拡
開する角状形態の該上端部12aの稜線に案内されてよ
りスムーズに下方へ流下することとなり、上記ワッフル
フィン3における排水性が向上し、延いてはその伝熱性
能の向上によりクロスフィン熱交換器1の熱交換能力の
更なる向上が期待できる。
【0057】第2に、上記ワッフルフィン3の上記前縁
3aと上記取付座12の前端部12cとの間に、上記平
坦面部13を設けることで、該平坦面部13が上記ワッ
フルフィン3の補強用リブとして機能し、該ワッフルフ
ィン3の上記伝熱管5Aより上流側部分の曲げ剛性が高
くなり、それだけクロスフィン熱交換器1におけるフィ
ンピッチを適正に維持して高い熱交換能力を確保するこ
とが可能となる。
【0058】第3に、上記平坦面部13が空気流のガイ
ド機能を発揮するものであり、しかもこの平坦面部13
の幅寸法が上記取付座12寄りほど広くなるようにされ
ているので、上記ワッフルフィン3に流入する空気流
は、上記平坦面部13に案内されて上記伝熱管5Aの背
後へ容易に回り込み、この結果、該伝熱管5Aの背後域
に生じる死水域が可及的に縮小され、それだけ上記ワッ
フルフィン3の有効伝熱面積が拡大されその伝熱性能が
より一層高められることになる。
【0059】第7の実施形態(図13及び図14参照) 図13及び図14には、本願発明の第7の実施形態にか
かるクロスフィン熱交換器1の要部、具体的には該クロ
スフィン熱交換器1に設けられるフィン2の構成要素の
一つであるワッフルフィン3部分を示している。尚、こ
のワッフルフィン3以外の構成要素(例えば上記スリッ
トフィン4等)については上記各実施形態のものと同様
であるので図示を省略する。
【0060】この実施形態のワッフルフィン3は、上記
第6の実施形態におけるワッフルフィン3の変形例とも
言うべきものであって、これと異なる点は、上記平坦面
部13をその全長に亙って略同一の幅寸法をもつように
形成した点である。
【0061】かかる構成とすることで、上記第3の実施
形態におけるクロスフィン熱交換器1と同様の効果に加
えて、上記平坦面部13の幅寸法が上記第6の実施形態
における平坦面部13のそれよりも大きいことで、上記
伝熱管5Aの背面側へ案内される空気量が多くなりそれ
だけ該伝熱管5Bの背面側の死水域がさらに縮小され伝
熱性能のより一層の向上が図れる。また、上記平坦面部
13による上記ワッフルフィン3の補強作用も大きいこ
とから、適正なフィンピッチの確保がより確実ならしめ
られるものである。
【0062】第8の実施形態(図15〜図17参照) 図15〜図17には、本願発明の第8の実施形態にかか
るクロスフィン熱交換器1におけるスリットフィン4部
分の構造例を示している。この実施形態におけるスリッ
トフィン4は、該スリットフィン4に設けられる各スリ
ット10,10,・・を、上記各実施形態のように単一
の切り起こしで構成せずに、これらをそれぞれ複数(こ
の実施形態においては二つ又は三つ)の切起部10a,
10aとこれらの間に位置する分断部10bとで構成す
るとともに、空気流れ方向に前後する各スリット10,
10,・・間においてその一方のスリット10における
分断部10bと他方のスリット10における分断部10
bとが空気流れ方向において連続しないように(換言す
れば、空気流れ方向の同一直線上に位置しないように)
その形成位置を設定したものである。
【0063】尚、図15〜図17は、上記の如き構成を
もつスリット10の配置構造例を示すものであり、その
作用効果においてはほとんど差異を生じないものであ
る。
【0064】このように、上記スリットフィン4に、上
述の如き構成のスリット10,10,・・を、空気流れ
方向に多列に配置すると、該スリットフィン4において
は、その剛性が比較的低い上記切起部10aと剛性が比
較的高い上記分断部10bとが空気流れ方向及びこれに
直交する方向の双方において交互に存在することにな
る。従って、例えば、剛性の低い切起部10aを空気流
れ方向において連続させた場合のように該各切起部10
a,10a,・・の連続部位において局部的に剛性が低
下するというようなことがなく、上記スリットフィン4
は、その剛性低下の一因となる上記スリット10,1
0,・・を備えた構成でありながら高い剛性を保有する
ことになる。この結果、上記クロスフィン熱交換器1に
おいては、フィンピッチが適正に維持されることで、よ
り高い熱交換能力が得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の第1の実施形態にかかるクロスフィ
ン熱交換器の断面図である。
【図2】図1のII−II断面図である。
【図3】図2のIII−矢視部分の拡大図である。
【図4】本願発明の第2の実施形態にかかるクロスフィ
ン熱交換器の要部断面図である。
【図5】本願発明の第3の実施形態にかかるクロスフィ
ン熱交換器の断面図である。
【図6】図5のVI−VI断面図である。
【図7】本願発明の第4の実施形態にかかるクロスフィ
ン熱交換器の断面図である。
【図8】図7のVIII−VIII断面図である。
【図9】本願発明の第5の実施形態にかかるクロスフィ
ン熱交換器の断面図である。
【図10】図9のX−X断面図である。
【図11】本願発明の第6の実施形態にかかるクロスフ
ィン熱交換器におけるワッフルフィン部分の断面図であ
る。
【図12】図11のXII−XII断面図である。
【図13】本願発明の第7の実施形態にかかるクロスフ
ィン熱交換器におけるワッフルフィン部分の断面図であ
る。
【図14】図13のXIV−XIV断面図である。
【図15】本願発明の第8の実施形態にかかるクロスフ
ィン熱交換器におけるスリットフィン部分の第1の構造
例を示す断面図である。
【図16】本願発明の第8の実施形態にかかるクロスフ
ィン熱交換器におけるスリットフィン部分の第2の構造
例を示す断面図である。
【図17】本願発明の第8の実施形態にかかるクロスフ
ィン熱交換器におけるスリットフィン部分の第3の構造
例を示す断面図である。
【図18】ワッフルフィンとスリットフィンとを備えた
熱交換器におけるフィンの成形状態説明図である。
【図19】従来のクロスフィン熱交換器の断面図であ
る。
【図20】図19のXX−XX断面図である。
【図21】図20のXXI−矢視部分の拡大図である。
【符号の説明】 1はクロスフィン熱交換器、2はフィン、3はワッフル
フィン、4はスリットフィン、5A及び5Bは伝熱管、
6は基板、7は傾斜面部、8は平坦面部、9は基板、1
0はスリット、10aはスリットの切起部、10bはス
リットの分断部、12は取付座、13は平坦面部、14
はフィンカラーである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤井 寛二 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工 業株式会社堺製作所 金岡工場内 (56)参考文献 特開 平2−71096(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F28F 1/22 F25B 39/00

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平板状の基板(6)をその板厚方向の両
    側へ交互に折曲してなり且つその板厚方向に貫通して伝
    熱管(5A),(5A),・・が取り付けられたワッフ
    ルフィン(3)と、平板状の基板(9)上に該基板
    (9)の一部を切り起こしてなるスリット(10),
    (10),・・を備えてなり且つその板厚方向に貫通し
    て伝熱管(5B),(5B),・・が取り付けられたス
    リットフィン(4)とを、上記ワッフルフィン(3)が
    空気流れ方向の上流側に、上記スリットフィン(4)が
    下流側に、それぞれ位置するように空気流れ方向に前後
    して配置するとともに、上記ワッフルフィン(3)の後
    縁(3b)と上記スリットフィン(4)の前縁(4a)
    とを縁方向の全域又は一部域において分断してなるクロ
    スフィン熱交換器であって、 少なくとも、上記ワッフルフィン(3)の後縁(3b)
    と上記スリットフィン(4)の前縁(4a)とが分断さ
    れた部分においては、上記ワッフルフィン(3)の後縁
    (3b)部分に、上記空気流れ方向と略平行に延びる平
    坦な平坦面部(8)が設けられるとともに、 上記ワッフルフィン(3)の後縁(3b)部分に設けら
    れた上記平坦面部(8)と、上記スリットフィン(4)
    の前縁(4a)とが、フィン板厚方向の略同一位置に位
    置していることを特徴とするクロスフィン熱交換器。
  2. 【請求項2】 平板状の基板(6)をその板厚方向の両
    側へ交互に折曲してなり且つその板厚方向に貫通して伝
    熱管(5A),(5A),・・が取り付けられたワッフ
    ルフィン(3)と、平板状の基板(9)上に該基板
    (9)の一部を切り起こしてなるスリット(10),
    (10),・・を備えてなり且つその板厚方向に貫通し
    て伝熱管(5B),(5B),・・が取り付けられたス
    リットフィン(4)とを、上記ワッフルフィン(3)が
    空気流れ方向の上流側に、上記スリットフィン(4)が
    下流側に、それぞれ位置するように空気流れ方向に前後
    して配置するとともに、上記ワッフルフィン(3)の後
    縁(3b)と上記スリットフィン(4)の前縁(4a)
    とを縁方向の全域又は一部域において分断してなるクロ
    スフィン熱交換器であって、 少なくとも、上記ワッフルフィン(3)の後縁(3b)
    と上記スリットフィン(4)の前縁(4a)とが分断さ
    れた部分においては、上記ワッフルフィン(3)の後縁
    (3b)部分に、上記空気流れ方向と略平行に延びる平
    坦な平坦面部(8)が設けられるとともに、 上記ワッフルフィン(3)の後縁(3b)部分に設けら
    れた上記平坦面部(8)と、上記スリットフィン(4)
    の前縁(4a)とが、フィン板厚方向に偏位しているこ
    とを特徴とするクロスフィン熱交換器。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、 上記ワッフルフィン(3)の空気流れ方向における幅寸
    法が、上記スリットフィン(4)の空気流れ方向におけ
    る幅寸法よりも大きな寸法に設定されるとともに、 上記ワッフルフィン(3)においては上記伝熱管(5
    A)が該ワッフルフィン(3)の幅方向中心位置よりも
    下流側に偏位して配置されていることを特徴とするクロ
    スフィン熱交換器。
  4. 【請求項4】 請求項3において、 上記スリットフィン(4)に取り付けられた上記伝熱管
    (5B)が、上記スリットフィン(4)の空気流れ方向
    における中央位置よりも上流側に偏位して配置されてい
    ることを特徴とするクロスフィン熱交換器。
  5. 【請求項5】 請求項3において、 上記スリットフィン(4)に取り付けられた上記伝熱管
    (5B)が、上記スリットフィン(4)の空気流れ方向
    における中央位置よりも下流側に偏位して配置されてい
    ることを特徴とするクロスフィン熱交換器。
  6. 【請求項6】 請求項1,2,3,4又は5において、 上記ワッフルフィン(3)における上記伝熱管(5A)
    の貫通部位に平坦な取付座(12)が設けられる一方、 上記取付座(12)の上端部(12a)と下端部(12
    b)とが該取付座(12)の中心部に向かって鋭角に拡
    開する角状形態とされていることを特徴とするクロスフ
    ィン熱交換器。
  7. 【請求項7】 請求項6において、 上記ワッフルフィン(3)の上記前縁(3a)と上記取
    付座(12)との間に、該取付座(12)に連続して上
    記前縁(3a)まで空気流れ方向に沿って延びるととも
    に該取付座(12)から上記前縁(3a)に向かうに従
    って幅寸法が漸減する略長台形の平面形状をもつ平坦面
    部(13)が設けられていることを特徴とするクロスフ
    ィン熱交換器。
  8. 【請求項8】 請求項6において、 上記ワッフルフィン(3)の上記前縁(3a)と上記取
    付座(12)との間に、該取付座(12)に連続して上
    記前縁(3a)まで空気流れ方向に沿って延びるととも
    に該取付座(12)から上記前縁(3a)までその幅寸
    法が略同一とされた略長方形の平面形状をもつ平坦面部
    (13)が設けられていることを特徴とするクロスフィ
    ン熱交換器。
  9. 【請求項9】 請求項1,2,3,4,5,6,7又は
    において、 上記スリットフィン(4)には、上記スリット(1
    0),(10),・・が空気流れ方向に前後して多列配
    置される一方、 上記各スリット(10),(10),・・が、上記空気
    流れ方向に略直交する方向に延び且つ該方向に切起部
    (10a)と分断部(10b)とが交互に配置された非
    連続構造とされるとともに、 空気流れ方向において前後するスリット(10),(1
    0)間においては一方のスリット(10)における分断
    部(10b)と他方のスリット(10)における分断部
    (10b)とが上記空気流れ方向において連続しないよ
    うに構成されていることを特徴とするクロスフィン熱交
    換器。
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