JP3765141B2 - 伝熱フィン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本願発明は、クロスフィンコイル型熱交換器に用いられる伝熱フィンに関するものである。
【従来の技術】
【０００３】
クロスフィンコイル型熱交換器は、多数平行に配置された伝熱管と該伝熱管に対して直交状態で配設される多数の板状の伝熱フィンとにより構成されており、その高性能化による小型化が強く求められている。そこで、平板状の伝熱フィンから空気流に乱れを起こす波形フィン（換言すれば、ワッフルフィン）や境界層の発達を抑制する切起し片を有する伝熱フィンを採用するようになってきている（例えば、特開昭５５−１２３０２号公報参照）。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、空気調和機用室外機に用いられる熱交換器の伝熱フィンとして前記した切起し片を有するものを採用すると、熱交換器が暖房運転時に蒸発器として作用するところから、外気温度が０℃以下となると伝熱フィンに着霜が生ずる。すると、単位面積当たりの着霜量が増えることとなり、風量ダウンが著しくなって能力低下を招くこととなる。このような理由から、室外機用熱交換器の伝熱フィンとしては、ワッフルフィンが用いられることが多い。
【０００５】
ところが、ワッフルフィンの場合、空気流の流通方向に直交する山部および谷部が空気流通方向に交互に並んでいるため、フィンピッチが大きくなると、凹部となる山部あるいは谷部へ空気が入り込みにくくなり、表面熱伝達率が低下するおそれがある。
【０００６】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、伝熱フィンのほぼ全域において空気流が接触し易くすることにより、表面熱伝達率を向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明の基本構成では、上記課題を解決するための手段として、伝熱管１に対して直交状態で配置される板状の伝熱フィンにおいて、空気流Ｗに対して直交する方向に延びる山部２ａと空気流Ｗの流れ方向に幅を有する平坦部２ｂとを空気流通方向に交互に形成するとともに、前記平坦部２ｂに、空気流Ｗに対して直交する方向に延び且つ該平坦部２ｂにおける空気流通方向の幅より狭い幅を有する切起し片３を一体に形成している。
【０００８】
上記のように構成したことにより、空気流Ｗが切起し片３の前縁において乱流化されて凹部となる山部２ａ側へ導かれることとなり、空気流Ｗとフィン面との接触面積が大幅に増大する。しかも、平坦部２ｂが部分的に残置されるため、平坦部２ｂの強度低下を小さくできる。
【０００９】
本願発明の基本構成において、前記切起し片３の架橋部３ｂを、前記平坦部２ｂと平行とした場合、切起し片３を形成するための金型形状が単純化されることとなり、容易且つ低コストで製作できる。
【００１０】
また、前記切起し片３の架橋部３ｂを、上流側から下流側に向かうにしたがって前記平坦部２ｂから離れる勾配を有するものとした場合、空気流Ｗは架橋部３ｂに沿って凹部となる山部２ａへより円滑に導かれることとなる。
【００１１】
また、前記切起し片３の架橋部３ｂを、上流側から中間部に向かうにしたがって前記平坦部２ｂに近づく勾配と、中間部から下流側に向かうにしたがって前記平坦部２ｂから離れる勾配とを有するものとした場合、空気流Ｗの山部２ａへの円滑な流れが得られるとともに、切起し片３を形成した後に形成される開口４を介して隣合う伝熱フィン側へ空気流Ｗが導かれることとなり、空気流Ｗとフィン面との接触面積がより一層増大する。
【発明の実施の形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の参考例および幾つかの好適な実施の形態について詳述する。
【００１３】
参考例
図１には、本願発明の参考例にかかる伝熱フィンを用いた熱交換器が示されている。
【００１４】
この熱交換器は、多数平行に配置された伝熱管１，１・・と該伝熱管１，１・・に対して直交状態で配設される多数の板状の伝熱フィン２，２・・とにより構成されており、該各伝熱フィン２は、空気流Ｗに対して直交する方向に延びる山部２ａと空気流Ｗの流れ方向に幅を有する平坦部２ｂとを空気流通方向に交互に形成して構成されている。符号５は伝熱管１を嵌挿するためのフィンカラーである。
【００１５】
そして、前記平坦部２ｂには、空気流Ｗに対して直交する方向に延び且つ平坦部２ｂにおける空気流通方向の幅を有する切起し片３が一体に形成されている。該切起し片３は、フィン主体における平坦部２ｂに空気流Ｗと直交し且つ平坦部２ｂにおける空気流通方向の幅と同等の幅を有する開口４を残すように金型を用いて打ち抜くことにより形成されており、該開口４において空気流Ｗと直交する方向において相対向する口縁から立ち上がる立ち上がり部３ａ，３ａと、該立ち上がり部３ａ，３ａの先端を連結する架橋部３ｂとからなっている。なお、本実施の形態の場合、前記架橋部３ｂは、前記平坦部２ｂと平行とされている。
【００１６】
上記のように構成したことにより、空気流Ｗが切起し片３の前縁において乱流化されて凹部となる山部２ａ側へ導かれることとなり、空気流Ｗとフィン面との接触面積が大幅に増大することとなり、表面熱伝達率が大幅に向上することとなる。架橋部３ｂが平坦部２ｂと平行となっているため、切起し片３を形成するための金型形状が単純化されることとなり、容易且つ低コストで製作できる。
【００１７】
ちなみに、本参考例にかかる伝熱フィンと従来の伝熱フィン（即ち、ワッフルフィン）とにおける通風抵抗と熱交換量との関係を調べたところ、図５に示す結果が得られた。ここで実線は本参考例の場合を示し、点線は従来の場合を示している。
【００１８】
これによれば、同一通風抵抗においては本参考例のものが従来のものに比べて熱交換量が増大していることが分かる。これは、切起し片３を形成したことによる熱伝達率の向上ばかりでなく、山部２ａへの空気流Ｗの接触の増大による接触面積の増大により表面熱伝達率が向上したことを示している。
【００１９】
第１の実施の形態
図２には、本願発明の第１の実施の形態にかかる伝熱フィンを用いた熱交換器が示されている。
【００２０】
この場合、切起し片３は、平坦部２ｂにおける空気流通方向の幅より狭い幅を有するものとされている。このようにすると、平坦部２ｂが部分的に残置されるため、平坦部２ｂの強度低下を小さくできる。その他の構成および作用効果は参考例と同様なので説明を省略する。
【００２１】
第２の実施の形態
図３には、本願発明の第２の実施の形態にかかる伝熱フィンを用いた熱交換器が示されている。
【００２２】
この場合、切起し片３の架橋部３ｂは、上流側から下流側に向かうにしたがって平坦部２ｂから離れる勾配を有するものとされている。このようにしたことにより、空気流Ｗは架橋部３ｂに沿って凹部となる山部２ａへより円滑に導かれることとなり、山部２ａへの空気流Ｗの接触のより一層の増大による接触面積の増大により表面熱伝達率がより向上する。その他の構成および作用効果は参考例におけると同様なので説明を省略する。なお、この場合においても、第１の実施の形態におけるように、切起し片３における空気流通方向の幅を、平坦部２ｂにおける空気流通方向の幅より小さくしてもよい。
【００２３】
第３の実施の形態
図４には、本願発明の第３の実施の形態にかかる伝熱フィンを用いた熱交換器が示されている。
【００２４】
この場合、切起し片３の架橋部３ｂは、上流側から中間部に向かうにしたがって平坦部２ｂに近づく勾配と、中間部から下流側に向かうにしたがって平坦部２ｂから離れる勾配とを有するものとされている。このようにしたことにより、空気流Ｗの山部２ａへの円滑な流れが得られるとともに、切起し片３を形成した後に形成される開口４を介して隣合う伝熱フィン側へ空気流Ｗが導かれることとなり、空気流Ｗとフィン面との接触面積がより一層増大することとなり、表面熱伝達率がより向上する。その他の構成および作用効果は参考例におけると同様なので説明を省略する。なお、この場合においても、第１の実施の形態におけるように、切起し片３における空気流通方向の幅を、平坦部２ｂにおける空気流通方向の幅より小さくしてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本願発明によれば、伝熱管１に対して直交状態で配置される板状の伝熱フィンにおいて、空気流Ｗに対して直交する方向に延びる山部２ａと空気流Ｗの流れ方向に幅を有する平坦部２ｂとを空気流通方向に交互に形成するとともに、前記平坦部２ｂに、空気流Ｗに対して直交する方向に延び且つ該平坦部２ｂにおける空気流通方向の幅より狭い幅を有する切起し片３を一体に形成して、空気流Ｗが切起し片３の前縁において乱流化されて凹部となる山部２ａ側へ導かれるようにしたので、空気流Ｗとフィン面との接触面積が大幅に増大することとなり、表面熱伝達率が向上するという優れた効果がある。しかも、平坦部２ｂが部分的に残置されるため、平坦部２ｂの強度低下を小さくできるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願発明の参考例にかかる伝熱フィンを用いた熱交換器の部分断面図である。
【図２】 本願発明の第１の実施の形態にかかる伝熱フィンを用いた熱交換器の部分断面図である。
【図３】 本願発明の第２の実施の形態にかかる伝熱フィンを用いた熱交換器の部分断面図である。
【図４】 本願発明の第３の実施の形態にかかる伝熱フィンを用いた熱交換器の部分断面図である。
【図５】 本願発明の参考例にかかる伝熱フィンと従来の伝熱フィン（即ち、ワッフルフィン）とにおける通風抵抗と熱交換量との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１は伝熱管、２は伝熱フィン、２ａは山部、２ｂは平坦部、３は切起し片、３ａは立ち上がり部、３ｂは架橋部、４は開口、Ｗは空気流。

Claims (4)

1. 伝熱管（１）に対して直交状態で配置される板状の伝熱フィンであって、空気流（Ｗ）に対して直交する方向に延びる山部（２ａ）と空気流（Ｗ）の流れ方向に幅を有する平坦部（２ｂ）とを空気流通方向に交互に形成するとともに、前記平坦部（２ｂ）には、空気流（Ｗ）に対して直交する方向に延び且つ該平坦部（２ｂ）における空気流通方向の幅より狭い幅を有する切起し片（３）を一体に形成したことを特徴とする伝熱フィン。
2. 前記切起し片（３）の架橋部（３ｂ）は、前記平坦部（２ｂ）と平行とされていることを特徴とする前記請求項１記載の伝熱フィン。
3. 前記切起し片（３）の架橋部（３ｂ）は、上流側から下流側に向かうにしたがって前記平坦部（２ｂ）から離れる勾配を有することを特徴とする前記請求項１記載の伝熱フィン。
4. 前記切起し片（３）の架橋部（３ｂ）は、上流側から中間部に向かうにしたがって前記平坦部（２ｂ）に近づく勾配と、中間部から下流側に向かうにしたがって前記平坦部（２ｂ）から離れる勾配とを有することを特徴とする前記請求項１記載の伝熱フィン。

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