JP3769179B2 - フィン付き熱交換器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調機あるいは冷凍機分野に広く用いられるフィン付き熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フィン付き熱交換器は、図７に示すように、一定間隔で平行に並べられたフィン群１と、このフィン群１に略直角に挿入された伝熱管群２とから構成され、気流３はフィン群１の間を流れ、伝熱管群２の内部を流動する冷媒と熱交換を行なう。そして従来のフィン付き熱交換器は熱交換能力を改善するため、フィン面の表裏両側に複数の切り起こしを設けたものが用いられていた。しかし、その通風抵抗が大きいため、熱交換能力をあまり低下させず、通風抵抗を大幅に低減させて、同一空気動力に対して熱交換能力を向上させた特許第２５７８９７０号公報に示されている図８のような、フィン面の片側に複数の切り起こしを設け、その幅を列方向に隣接するフィン基板の幅の略１／３としたフィン付き熱交換器が用いられている。
【０００３】
すなわち、図８（ａ）に示すように、フィン８１に一定間隔でバーリングされたフィンカラー８２に伝熱管８３が挿入されており、矢印Ｂ方向に気体が流入する。フィン８１は、段方向に隣接する２つの伝熱管８２の間のフィン面の片側に切り起こし群を有する。切り起こし８４ａ、８４ｂ、８４ｃの列方向の幅Ｗｆは、フィン基板部の幅Ｗｂとの比が略１：３になるよう形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、昨今の省エネルギの要求に対応した更なる能力向上の要求に対し、段数および列数を増やすなど伝熱面積を増加させる工夫が採用されているが収納性・通風抵抗の増加の点からの制約が多い。
【０００５】
さらにフィンにおいても切り起こし８４ａ、８４ｂ、８４ｃの温度境界層前縁効果を有効活用するために切り起こし幅Ｗｆとフィン基板部幅Ｗｂの比を１：３としているが、一方では図８（ｂ）に示すようにフィン基板部は非常に密接した位置間隔となる。そのため本来切り起こしと同様に温度境界層前縁効果が期待できるフィン基板部は、風上側のフィン基板部の後流の消滅しきらない温度境界層内に埋没され、伝熱にあまり寄与しなくなり能力の効果的な向上はあまりないという課題を有していた。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、切り起こしの形状を改善し、熱交換能力の大幅な向上をはかり、従来よりコンパクトそして低コストなフィン付き熱交換器を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明のフィン付き熱交換器は、一定間隔で平行に並べられるとともに、その間を気体が流動するフィン群と、前記フィン群に所定の段ピッチ・列ピッチで略直角に挿入され、内部を流体が流動する伝熱管群から構成され、段方向に隣接する前記伝熱管の間の前記フィン表面に、前記気体の主流方向に開口する複数の切り起こしを設け、前記複数の切り起こしそれぞれの前記気体の主流方向に対する前縁部または後縁部のいずれか一方を、あるいは前記前縁部および前記後縁部の両方を、凹凸形状となるように形成するとともに、前記複数すべての切り起こしの列方向の幅を、前記伝熱管側の立ち上がり部を他の部分より広くしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の本発明のフィン付き熱交換器は、請求項１記載のフィン付き熱交換器において、前記切り起こしの気体の主流方向に対する前縁部および後縁部に形成する凹凸形状を、前記切り起こしの前記気体の主流方向に略直角方向の中心線に対して略対称形としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の本発明のフィン付き熱交換器は、請求項１記載のフィン付き熱交換器において、前記切り起こしの位置および形状を、前記切り起こしを挟み、段方向に隣接する伝熱管の中心を結ぶ直線に対して略対称形としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の本発明のフィン付き熱交換器は、請求項１から３のいずれか１項に記載のフィン付き熱交換器において、前記凹凸形状を、ジグザグ形状または略正弦波形状または略矩形波形状としたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の本発明のフィン付き熱交換器は、請求項１から４のいずれか１項に記載のフィン付き熱交換器において、前記切り起こしの列方向の幅と、前記切り起こしの列方向の両側に隣接するフィン基板の列方向の幅との比を略１：３〜略３：１の範囲内としたことを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の本発明のフィン付き熱交換器は、請求項１から５のいずれか１項に記載のフィン付き熱交換器において、前記切り起こしの立ち上がり部を伝熱管の接線方向に概略沿う方向に形成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の本発明のフィン付き熱交換器は、請求項１から６のいずれか１項に記載のフィン付き熱交換器において、切り起こしの高さをフィンピッチの略１／４〜略３／４としたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態におけるフィン付き熱交換器は、気体の主流方向に開口する複数の切り起こしを設け、前記複数の切り起こしそれぞれの前記気体の主流方向に対する前縁部または後縁部のいずれか一方を、あるいは前記前縁部および前記後縁部の両方を、凹凸形状となるように形成するとともに、前記複数すべての切り起こしの列方向の幅を、伝熱管側の立ち上がり部を他の部分より広くしたことにより、切り起こしの前縁部あるいはこの切り起こしの気体後流直後のフィン基板の前縁部凹凸形状としたこととなり、熱伝達率の高い温度境界層前縁部を長くすることができるので、フィン全体の平均熱伝達率および熱交換能力を大幅に向上させることができる。また、前記複数すべての切り起こしの列方向の幅を、伝熱管側の立ち上がり部を他の部分より広くなるように形成することにより、切り起こしの伝熱管側の立ち上がり部において良好な熱伝導が得られるため切り起こしでの熱交換量が増大し、フィン全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００１５】
また前縁部および後縁部が直線状の従来の切り起こしに対して通風抵抗は、切り起こしの列方向の幅の平均値が同一のもの同士での比較において、ほぼ同等である。なお、熱交換能力を同じにしたときには、コンパクト化、低コスト化がはかれる。
【００１６】
第２の実施の形態におけるフィン付き熱交換器は、切り起こしの気体主流方向に対する前縁部および後縁部に形成する凹凸形状を、切り起こしの気体主流方向に略直角方向の中心線に対して略対称形とすることにより、切り起こしの加工金型のメンテナンス性を向上させることができる。
【００１７】
第３の実施の形態におけるフィン付き熱交換器は、切り起こしの位置および形状を、切り起こしを挟み、段方向に隣接する伝熱管の中心を結ぶ直線に対して略対称形とすることにより、気体主流方向に対する風上、風下の区別なく熱交換器を使用できるので、設計時の自由度が増す。
【００１８】
第４の実施の形態におけるフィン付き熱交換器は、切り起こしの気体主流方向に対する前縁部または後縁部のいずれか一方、あるいは前縁部および後縁部の両方に形成する凹凸形状を、ジグザグ形状または略正弦波形状または略矩形波形状とすることにより、比較的容易に切り起こしの加工金型を作成することができ、また切り起こしの加工金型のメンテナンス性を向上させることもできる。
【００１９】
第５の実施の形態におけるフィン付き熱交換器は、切り起こしの列方向の幅と、その両側に隣接するフィン基板の列方向の幅との比を略１：３〜略３：１の範囲内とすることにより、切り起こしおよびフィン基板の両者において温度境界層前縁効果が有効活用でき、フィン全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００２０】
第６の実施の形態におけるフィン付き熱交換器は、切り起こしの立ち上がり部を伝熱管の接線方向に概略沿う方向に形成することにより、伝熱管の周りに沿って流れる気流が生じ、死水域を減少させることができるので、熱交換能力を向上させることができる。
【００２１】
第７の実施の形態におけるフィン付き熱交換器は、切り起こしの高さをフィンピッチの略１／４〜略３／４とすることにより、切り起こしおよびフィン基板の両者において温度境界層前縁効果が有効活用でき、フィン全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細な説明を行う。
【００２３】
（実施例１）
図１は、本発明の第一の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線による詳細断面図である。
【００２４】
図１において、フィン１１に一定間隔でバーリングさせたフィンカラ−１２に伝熱管が挿入され、矢印３方向に気流が流入する。段方向に隣接される伝熱管あるいはフィンカラー１２の間のフィン表面の片側に複数の切り起こしを風上から順に１４ａ、１４ｂ、１４ｃを設ける。切り起こし１４ａは、段方向に連続した１つのものでもよいが、図１の本実施例では段方向に離れた２つの切り起こし１４ａで形成されている。２つの切り起こし１４ａの気流３の主流方向に対する後縁部は凹凸形状となるように形成されている。また、切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に対する前縁部および後縁部は凹凸形状となるように、そして切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に略直角方向の中心線に対して略対称形に形成されている。また、切り起こし１４ｃは、段方向に連続した１つのものでもよいが、図１の本実施例では段方向に離れた２つの切り起こし１４ｃで形成されている。２つの切り起こし１４ｃの気流３の主流方向に対する前縁部は凹凸形状となるように形成されている。切り起こし１４ａの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ａと、切り起こし１４ｂの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ｂと、切り起こし１４ｃの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ｃは、伝熱管あるいはフィンカラー１２の接線方向に概略沿う方向に形成され、立ち上がり部１５ａ、１５ｂ、１５ｃの列方向の幅は他の部分より広くなっている。切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの位置および形状は、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃを挟み、段方向に隣接する伝熱管あるいはフィンカラー１２の中心を結ぶ直線に対して略対称形になっている。切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの列方向の幅ＷＦａ、ＷＦｂ、ＷＦｃと、列方向に隣接するフィン基板部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの幅ＷＢａ、ＷＢｂ、ＷＢｃ、ＷＢｄとの隣り合うもの同士の比はいずれも略１：３〜略３：１の範囲内となっている。切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの高さＨはフィンピッチＰｆの略１／４〜略３／４となっている。
【００２５】
本発明の第一の実施例である図１のフィン付き熱交換器は、気流３の主流方向に開口する複数の切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃを設け、切り起こし１４ａはその気流３の主流方向に対する後縁部を、切り起こし１４ｂはその気流３の主流方向に対する前縁部および前記後縁部の両方を、切り起こし１４ｃはその気流３の主流方向に対する前縁部を凹凸形状となるように形成したので、切り起こし１４ｂと１４ｃの前縁部および、切り起こし１４ａと１４ｂの気流３後流直後のフィン基板１５ｂ、１５ｃの前縁部を凹凸形状としたこととなり、熱伝達率の高い温度境界層前縁部を長くすることができるので、フィン１１全体の平均熱伝達率および熱交換能力を大幅に向上させることができる。また前縁部および後縁部が直線状の従来の切り起こしに対して通風抵抗は、切り起こしの列方向の幅の平均値が同一のもの同士での比較において、ほぼ同等となる。なお、熱交換能力を同じにしたときには、コンパクト化、低コスト化がはかれる。
【００２６】
また、切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に対する前縁部および後縁部に形成する凹凸形状を、切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に略直角方向の中心線に対して略対称形としたことにより、切り起こしの加工金型のメンテナンス性を向上させることができる。
【００２７】
また、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの位置および形状を、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃを挟み、段方向に隣接する伝熱管あるいはフィンカラー１２の中心を結ぶ直線に対して略対称形としたことにより、気流３に対する風上、風下の区別なく熱交換器を使用できるので、設計時の自由度が増す。
【００２８】
また、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの気流３の主流方向に対する前縁部または後縁部凹凸形状を、直線状のジグザグ形状としたことにより、比較的容易に切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの加工金型を作成することができ、また切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの加工金型のメンテナンス性を向上させることもできる。
【００２９】
また、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの列方向の幅ＷＦａ、ＷＦｂ、ＷＦｃと、列方向に隣接するフィン基板部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの幅ＷＢａ、ＷＢｂ、ＷＢｃ、ＷＢｄとの隣り合うもの同士の比をいずれも略１：３〜略３：１の範囲内としたことにより、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃおよびフィン基板部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの両者において温度境界層前縁効果が有効活用でき、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００３０】
また、切り起こし１４ａの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ａと、切り起こし１４ｂの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ｂと、切り起こし１４ｃの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ｃのそれぞれの列方向の幅を他の部分より広くしたことにより、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ａ、１５ｂ、１５ｃにおいて良好な熱伝導が得られるため切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃでの熱交換量が増大し、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００３１】
また、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ａ、１５ｂ、１５ｃを伝熱管あるいはフィンカラー１２の接線方向に概略沿う方向に形成したことにより、伝熱管の周りに沿って流れる気流が生じ、死水域を減少させることができるので、熱交換能力を向上させることができる。
【００３２】
また、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの高さＨをフィンピッチＰｆの略１／４〜略３／４としたことにより、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃとそのフィン基板部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄあるいは隣接するフィン１１のフィン基板部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄとの距離は略１／４以下になることはないので、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃおよびフィン基板部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの両者において温度境界層前縁効果が有効活用でき、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００３３】
(実施例２)
つぎに、本発明の第二の実施例のフィン付き熱交換器を図３を用いて説明する。
【００３４】
図３は、本発明の第二の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図である。
【００３５】
図３において、フィン１１に一定間隔でバーリングさせたフィンカラ−１２に伝熱管が挿入され、矢印３方向に気流が流入する。段方向に隣接される伝熱管あるいはフィンカラー１２の間のフィン表面に切り起こし１４ａを設ける。切り起こし１４ａは、段方向に連続した１つのものでもよいが、図３の本実施例では段方向に離れた２つの切り起こし１４ａで形成されている。２つの切り起こし１４ａの気流３の主流方向に対する後縁部は凹凸形状となるように形成されている。切り起こし３４ａの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ａは、伝熱管あるいはフィンカラー１２の接線方向に概略沿う方向に形成され、立ち上がり部１５ａの列方向の幅は他の部分より広くなっている。切り起こし１４ａの高さＨは第一の実施例と同様フィンピッチＰｆの略１／４〜略３／４となっている。
【００３６】
本発明の第二の実施例である図３のフィン付き熱交換器は、気流３の主流方向に開口する切り起こし１４ａを設け、切り起こし１４ａはその気流３の主流方向に対する後縁部を凹凸形状となるように形成したので、切り起こし１４ａの気流３後流直後のフィン基板１５ｂの前縁部を凹凸形状としたこととなり、熱伝達率の高い温度境界層前縁部を長くすることができるので、フィン１１全体の平均熱伝達率および熱交換能力を向上させることができる。また前縁部および後縁部が直線状の従来の切り起こしに対して通風抵抗は、切り起こしの列方向の幅の平均値が同一のもの同士での比較において、ほぼ同等となる。なお、熱交換能力を同じにしたときには、コンパクト化、低コスト化がはかれる。
【００３７】
また、切り起こし１４ａの気流３の主流方向に対する前縁部または後縁部凹凸形状を、直線状のジグザグ形状としたことにより、比較的容易に切り起こし１４ａの加工金型を作成することができ、また切り起こし１４ａ加工金型のメンテナンス性を向上させることもできる。
【００３８】
また、切り起こし１４ａの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ａの列方向の幅を他の部分より広くしたことにより、切り起こし１４ａの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ａにおいて良好な熱伝導が得られるため切り起こし１４ａでの熱交換量が増大し、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００３９】
また、切り起こし１４ａの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ａを伝熱管あるいはフィンカラー１２の接線方向に概略沿う方向に形成したことにより、伝熱管の周りに沿って流れる気流が生じ、死水域を減少させることができるので、熱交換能力を向上させることができる。
【００４０】
また、切り起こし１４ａの高さＨをフィンピッチＰｆの略１／４〜略３／４としたことにより、切り起こし１４ａとそのフィン基板あるいは隣接するフィン１１のフィン基板との距離は略１／４以下になることはないので、切り起こし１４ａにおいて温度境界層前縁効果が有効活用でき、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００４１】
(実施例３)
つぎに、本発明の第３の実施例のフィン付き熱交換器を図４を用いて説明する。
【００４２】
図４は、本発明の第３の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図である。
【００４３】
図４において、フィン１１に一定間隔でバーリングさせたフィンカラ−１２に伝熱管が挿入され、矢印３方向に気流が流入する。段方向に隣接される伝熱管あるいはフィンカラー１２の間のフィン表面の片側に切り起こし１４ｂを設ける。切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に対する前縁部および後縁部は凹凸形状となるように、そして切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に略直角方向の中心線に対して略対称形に形成されている。切り起こし１４ｂの立ち上がり部１５ｂは、伝熱管あるいはフィンカラー１２の接線方向に概略沿う方向に形成され、立ち上がり部１５ｂの列方向の幅は他の部分より広くなっている。切り起こし１４ｂの位置および形状は、切り起こし１４ｂを挟み、段方向に隣接する伝熱管あるいはフィンカラー１２の中心を結ぶ直線に対して略対称形になっている。切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの高さＨは第一の実施例と同様フィンピッチＰｆの略１／４〜略３／４となっている。
【００４４】
本発明の第三の実施例である図４のフィン付き熱交換器は、気流３の主流方向に開口する切り起こし１４ｂを設け、切り起こし１４ｂはその気流３の主流方向に対する前縁部および前記後縁部の両方を凹凸形状となるように形成したので、切り起こし１４ｂの前縁部および、切り起こし１４ｂの気流３後流直後のフィン基板１５ｃの前縁部を凹凸形状としたこととなり、熱伝達率の高い温度境界層前縁部を長くすることができるので、フィン１１全体の平均熱伝達率および熱交換能力を大幅に向上させることができる。また前縁部および後縁部が直線状の従来の切り起こしに対して通風抵抗は、切り起こしの列方向の幅の平均値が同一のもの同士での比較において、ほぼ同等となる。なお、熱交換能力を同じにしたときには、コンパクト化、低コスト化がはかれる。
【００４５】
また、切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に対する前縁部および後縁部に形成する凹凸形状を、切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に略直角方向の中心線に対して略対称形としたことにより、切り起こしの加工金型のメンテナンス性を向上させることができる。
【００４６】
また、切り起こし１４ｂの位置および形状を、切り起こし１４ｂを挟み、段方向に隣接する伝熱管あるいはフィンカラー１２の中心を結ぶ直線に対して略対称形としたことにより、気流３に対する風上、風下の区別なく熱交換器を使用できるので、設計時の自由度が増す。
【００４７】
また、切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に対する前縁部または後縁部凹凸形状を、直線状のジグザグ形状としたことにより、比較的容易に切り起こし１４ｂの加工金型を作成することができ、また切り起こし１４ｂの加工金型のメンテナンス性を向上させることもできる。
【００４８】
また、切り起こし１４ｂの立ち上がり部１５ｂの列方向の幅を他の部分より広くしたことにより、切り起こし１４ｂの立ち上がり部１５ｂにおいて良好な熱伝導が得られるため切り起こし１４ｂでの熱交換量が増大し、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００４９】
また、切り起こし１４ｂの立ち上がり部１５ｂを伝熱管あるいはフィンカラー１２の接線方向に概略沿う方向に形成したことにより、伝熱管の周りに沿って流れる気流が生じ、死水域を減少させることができるので、熱交換能力を向上させることができる。
【００５０】
また、切り起こし１４ｂの高さＨをフィンピッチＰｆの略１／４〜略３／４としたことにより、切り起こし１４ｂとそのフィン基板あるいは隣接するフィン１１のフィン基板との距離は略１／４以下になることはないので、切り起こし１４ｂにおいて温度境界層前縁効果が有効活用でき、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００５１】
(実施例４)
つぎに、本発明の第四の実施例のフィン付き熱交換器を図５を用いて説明する。
【００５２】
図５は、本発明の第四の実施例のフィン付き熱交換器の平面図である。
【００５３】
図５において、フィン１１に一定間隔でバーリングさせたフィンカラ−１２に伝熱管が挿入され、矢印３方向に気流が流入する。段方向に隣接される伝熱管あるいはフィンカラー１２の間のフィン表面の片側に切り起こし１４ｃを設ける。切り起こし１４ｃは、段方向に連続した１つのものでもよいが、図５の本実施例では段方向に離れた２つの切り起こし１４ｃで形成されている。２つの切り起こし１４ｃの気流３の主流方向に対する前縁部は凹凸形状となるように形成されている。切り起こし１４ｃの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ｃは、伝熱管あるいはフィンカラー１２の接線方向に概略沿う方向に形成され、立ち上がり部１５ｃの列方向の幅は他の部分より広くなっている。切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの高さＨはフィンピッチＰｆの略１／４〜略３／４となっている。
【００５４】
本発明の第四の実施例である図５のフィン付き熱交換器は、気流３の主流方向に開口する切り起こし１４ｃを設け、切り起こし１４ｃはその気流３の主流方向に対する前縁部を凹凸形状となるように形成したので、切り起こし１４ｃの前縁部を凹凸形状としたこととなり、熱伝達率の高い温度境界層前縁部を長くすることができるので、フィン１１全体の平均熱伝達率および熱交換能力を大幅に向上させることができる。また前縁部および後縁部が直線状の従来の切り起こしに対して通風抵抗は、切り起こしの列方向の幅の平均値が同一のもの同士での比較において、ほぼ同等となる。なお、熱交換能力を同じにしたときには、コンパクト化、低コスト化がはかれる。
【００５５】
また、切り起こし１４ｃの気流３の主流方向に対する前縁部凹凸形状を、直線状のジグザグ形状としたことにより、比較的容易に切り起こし１４ｃの加工金型を作成することができ、また切り起こし１４ｃの加工金型のメンテナンス性を向上させることもできる。
【００５６】
また、切り起こし１４ｃの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ｃの列方向の幅を他の部分より広くしたことにより、切り起こし１４ｃの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ｃにおいて良好な熱伝導が得られるため切り起こし１４ｃでの熱交換量が増大し、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００５７】
また、切り起こし１４ｃの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ｃを伝熱管あるいはフィンカラー１２の接線方向に概略沿う方向に形成したことにより、伝熱管の周りに沿って流れる気流が生じ、死水域を減少させることができるので、熱交換能力を向上させることができる。
【００５８】
また、切り起こし１４ｃの高さＨをフィンピッチＰｆの略１／４〜略３／４としたことにより、切り起こし１４ｃとそのフィン基板あるいは隣接するフィン１１のフィン基板との距離は略１／４以下になることはないので、切り起こし１４ｃにおいて温度境界層前縁効果が有効活用でき、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００５９】
(実施例５)
つぎに、本発明の第五の実施例のフィン付き熱交換器を図６を用いて説明する。
【００６０】
図６は、本発明の第五の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図である。
【００６１】
図６において、切り起こし６４ａ、６４ｂ、６４ｃそれぞれの気流３の主流方向に対する前縁部および後縁部が複数のジグザグ形状で形成され、そして切り起こし６４ａ、６４ｂ、６４ｃそれぞれの気流３の主流方向に対する前縁部および後縁部に形成するジグザク形状が気流３の主流方向に略直角方向のそれぞれの中心線に対して略対称形に形成されているが、その他の構成は第一の実施例と同様である。
【００６２】
本発明の第一の実施例である図１のフィン付き熱交換器は、切り起こし６４ａ、６４ｂ、６４ｃそれぞれの気流３の主流方向に対する前縁部および後縁部を複数のジグザグ形状で形成したので、切り起こしおよびフィン基材部の前縁部を複数のジグザグ形状で形成したこととなり、熱伝達率の高い温度境界層前縁部を第一の実施例よりもさらに長くすることができるので、フィン１１全体の平均熱伝達率および熱交換能力をさらに大幅に向上させることができる。また前縁部および後縁部が直線状の従来の切り起こしに対して通風抵抗は、切り起こしの列方向の幅の平均値が同一のもの同士での比較において、ほぼ同等となる。なお、熱交換能力を同じにしたときには、大幅なコンパクト化、低コスト化がはかれる。
【００６３】
また、切り起こし６４ａ、６４ｂ、６４ｃそれぞれの気流３の主流方向に対する前縁部および後縁部に形成するジグザク形状を気流３の主流方向に略直角方向のそれぞれの中心線に対して略対称形にとしたことにより、切り起こしの加工金型のメンテナンス性を向上させることができる。
【００６４】
また、その他の構成については第一の実施例と同様なので、第一の実施例と同様の作用により、同様の効果が得られる。
【００６５】
なお、切り起こしの前縁部あるいは後縁部の凹凸形状は、第一から第五の実施例のようなジグザグ形状のほか、正弦波形状や矩形波形状にしてもほぼ同様の作用効果が得られるものである。
【００６６】
【発明の効果】
本発明のフィン付き熱交換器は、上記実施例から明らかなように、気体の主流方向に開口する複数の切り起こしを設け、前記複数の切り起こしそれぞれの前記気体の主流方向に対する前縁部または後縁部のいずれか一方を、あるいは前記前縁部および前記後縁部の両方を、凹凸形状となるように形成するとともに、前記複数すべての切り起こしの列方向の幅を、伝熱管側の立ち上がり部を他の部分より広くしたことにより、切り起こしの前縁部あるいはこの切り起こしの気体後流直後のフィン基板の前縁部を凹凸形状としたこととなり、熱伝達率の高い温度境界層前縁部を長くすることができるので、フィン全体の平均熱伝達率および熱交換能力を大幅に向上させることができる。また前縁部および後縁部が直線状の従来の切り起こしに対して通風抵抗は、切り起こしの列方向の幅の平均値が同一のもの同士での比較において、ほぼ同等である。なお、熱交換能力を同じにしたときには、コンパクト化、低コスト化がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図
【図２】 図１のＡ−Ａ線による詳細断面図
【図３】 本発明の第二の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図
【図４】 本発明の第三の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図
【図５】 本発明の第四の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図
【図６】 本発明の第五の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図
【図７】 一般的なフィン付き熱交換器の斜視図
【図８】 （ａ）従来のフィン付き熱交換器のフィンの平面図
（ｂ）同図Ｃ−Ｄ線による詳細断面図
【符号の説明】
１１ フィン
１２ フィンカラー
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、６４ａ、６４ｂ、６４ｃ 切り起こし
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 切り起こしのフィンカラー側立ち上がり部
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ フィン基板部
３ 気流
ＷＦａ、ＷＦｂ、ＷＦｃ 切り起こしの列方向幅
ＷＢａ、ＷＢｂ、ＷＢｃ、ＷＢｄ フィン基板部の列方向幅
Ｈ 切り起こしの高さ
Ｐｆ フィンピッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調機あるいは冷凍機分野に広く用いられるフィン付き熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フィン付き熱交換器は、図７に示すように、一定間隔で平行に並べられたフィン群１と、このフィン群１に略直角に挿入された伝熱管群２とから構成され、気流３はフィン群１の間を流れ、伝熱管群２の内部を流動する冷媒と熱交換を行なう。そして従来のフィン付き熱交換器は熱交換能力を改善するため、フィン面の表裏両側に複数の切り起こしを設けたものが用いられていた。しかし、その通風抵抗が大きいため、熱交換能力をあまり低下させず、通風抵抗を大幅に低減させて、同一空気動力に対して熱交換能力を向上させた特許第２５７８９７０号公報に示されている図８のような、フィン面の片側に複数の切り起こしを設け、その幅を列方向に隣接するフィン基板の幅の略１／３としたフィン付き熱交換器が用いられている。
【０００３】
すなわち、図８（ａ）に示すように、フィン８１に一定間隔でバーリングされたフィンカラー８２に伝熱管８３が挿入されており、矢印Ｂ方向に気体が流入する。フィン８１は、段方向に隣接する２つの伝熱管８２の間のフィン面の片側に切り起こし群を有する。切り起こし８４ａ、８４ｂ、８４ｃの列方向の幅Ｗｆは、フィン基板部の幅Ｗｂとの比が略１：３になるよう形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、昨今の省エネルギの要求に対応した更なる能力向上の要求に対し、段数および列数を増やすなど伝熱面積を増加させる工夫が採用されているが収納性・通風抵抗の増加の点からの制約が多い。
【０００５】
さらにフィンにおいても切り起こし８４ａ、８４ｂ、８４ｃの温度境界層前縁効果を有効活用するために切り起こし幅Ｗｆとフィン基板部幅Ｗｂの比を１：３としているが、一方では図８（ｂ）に示すようにフィン基板部は非常に密接した位置間隔となる。そのため本来切り起こしと同様に温度境界層前縁効果が期待できるフィン基板部は、風上側のフィン基板部の後流の消滅しきらない温度境界層内に埋没され、伝熱にあまり寄与しなくなり能力の効果的な向上はあまりないという課題を有していた。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、切り起こしの形状を改善し、熱交換能力の大幅な向上をはかり、従来よりコンパクトそして低コストなフィン付き熱交換器を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明のフィン付き熱交換器は、一定間隔で平行に並べられるとともに、その間を気体が流動するフィン群と、前記フィン群に所定の段ピッチ・列ピッチで略直角に挿入され、内部を流体が流動する伝熱管群から構成され、段方向に隣接する前記伝熱管の間の前記フィン表面に、前記気体の主流方向に開口する複数の切り起こしを設け、前記複数の切り起こしそれぞれの前記気体の主流方向に対する前縁部または後縁部のいずれか一方を、あるいは前記前縁部および前記後縁部の両方を、凹凸形状となるように形成するとともに、前記複数すべての切り起こしの列方向の幅を、前記伝熱管側の立ち上がり部を他の部分より広くしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の本発明のフィン付き熱交換器は、請求項１記載のフィン付き熱交換器において、前記切り起こしの気体の主流方向に対する前縁部および後縁部に形成する凹凸形状を、前記切り起こしの前記気体の主流方向に略直角方向の中心線に対して略対称形としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の本発明のフィン付き熱交換器は、請求項１記載のフィン付き熱交換器において、前記切り起こしの位置および形状を、前記切り起こしを挟み、段方向に隣接する伝熱管の中心を結ぶ直線に対して略対称形としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の本発明のフィン付き熱交換器は、請求項１から３のいずれか１項に記載のフィン付き熱交換器において、前記凹凸形状を、ジグザグ形状または略正弦波形状または略矩形波形状としたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の本発明のフィン付き熱交換器は、請求項１から４のいずれか１項に記載のフィン付き熱交換器において、前記切り起こしの列方向の幅と、前記切り起こしの列方向の両側に隣接するフィン基板の列方向の幅との比を略１：３〜略３：１の範囲内としたことを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の本発明のフィン付き熱交換器は、請求項１から５のいずれか１項に記載のフィン付き熱交換器において、前記切り起こしの立ち上がり部を伝熱管の接線方向に概略沿う方向に形成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の本発明のフィン付き熱交換器は、請求項１から６のいずれか１項に記載のフィン付き熱交換器において、切り起こしの高さをフィンピッチの略１／４〜略３／４としたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態におけるフィン付き熱交換器は、気体の主流方向に開口する複数の切り起こしを設け、前記複数の切り起こしそれぞれの前記気体の主流方向に対する前縁部または後縁部のいずれか一方を、あるいは前記前縁部および前記後縁部の両方を、凹凸形状となるように形成するとともに、前記複数すべての切り起こしの列方向の幅を、伝熱管側の立ち上がり部を他の部分より広くしたことにより、切り起こしの前縁部あるいはこの切り起こしの気体後流直後のフィン基板の前縁部凹凸形状としたこととなり、熱伝達率の高い温度境界層前縁部を長くすることができるので、フィン全体の平均熱伝達率および熱交換能力を大幅に向上させることができる。また、前記複数すべての切り起こしの列方向の幅を、伝熱管側の立ち上がり部を他の部分より広くなるように形成することにより、切り起こしの伝熱管側の立ち上がり部において良好な熱伝導が得られるため切り起こしでの熱交換量が増大し、フィン全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００１５】
また前縁部および後縁部が直線状の従来の切り起こしに対して通風抵抗は、切り起こしの列方向の幅の平均値が同一のもの同士での比較において、ほぼ同等である。なお、熱交換能力を同じにしたときには、コンパクト化、低コスト化がはかれる。
【００１６】
第２の実施の形態におけるフィン付き熱交換器は、切り起こしの気体主流方向に対する前縁部および後縁部に形成する凹凸形状を、切り起こしの気体主流方向に略直角方向の中心線に対して略対称形とすることにより、切り起こしの加工金型のメンテナンス性を向上させることができる。
【００１７】
第３の実施の形態におけるフィン付き熱交換器は、切り起こしの位置および形状を、切り起こしを挟み、段方向に隣接する伝熱管の中心を結ぶ直線に対して略対称形とすることにより、気体主流方向に対する風上、風下の区別なく熱交換器を使用できるので、設計時の自由度が増す。
【００１８】
第４の実施の形態におけるフィン付き熱交換器は、切り起こしの気体主流方向に対する前縁部または後縁部のいずれか一方、あるいは前縁部および後縁部の両方に形成する凹凸形状を、ジグザグ形状または略正弦波形状または略矩形波形状とすることにより、比較的容易に切り起こしの加工金型を作成することができ、また切り起こしの加工金型のメンテナンス性を向上させることもできる。
【００１９】
第５の実施の形態におけるフィン付き熱交換器は、切り起こしの列方向の幅と、その両側に隣接するフィン基板の列方向の幅との比を略１：３〜略３：１の範囲内とすることにより、切り起こしおよびフィン基板の両者において温度境界層前縁効果が有効活用でき、フィン全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００２０】
第６の実施の形態におけるフィン付き熱交換器は、切り起こしの立ち上がり部を伝熱管の接線方向に概略沿う方向に形成することにより、伝熱管の周りに沿って流れる気流が生じ、死水域を減少させることができるので、熱交換能力を向上させることができる。
【００２１】
第７の実施の形態におけるフィン付き熱交換器は、切り起こしの高さをフィンピッチの略１／４〜略３／４とすることにより、切り起こしおよびフィン基板の両者において温度境界層前縁効果が有効活用でき、フィン全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細な説明を行う。
【００２３】
（実施例１）
図１は、本発明の第一の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線による詳細断面図である。
【００２４】
図１において、フィン１１に一定間隔でバーリングさせたフィンカラ−１２に伝熱管が挿入され、矢印３方向に気流が流入する。段方向に隣接される伝熱管あるいはフィンカラー１２の間のフィン表面の片側に複数の切り起こしを風上から順に１４ａ、１４ｂ、１４ｃを設ける。切り起こし１４ａは、段方向に連続した１つのものでもよいが、図１の本実施例では段方向に離れた２つの切り起こし１４ａで形成されている。２つの切り起こし１４ａの気流３の主流方向に対する後縁部は凹凸形状となるように形成されている。また、切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に対する前縁部および後縁部は凹凸形状となるように、そして切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に略直角方向の中心線に対して略対称形に形成されている。また、切り起こし１４ｃは、段方向に連続した１つのものでもよいが、図１の本実施例では段方向に離れた２つの切り起こし１４ｃで形成されている。２つの切り起こし１４ｃの気流３の主流方向に対する前縁部は凹凸形状となるように形成されている。切り起こし１４ａの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ａと、切り起こし１４ｂの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ｂと、切り起こし１４ｃの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ｃは、伝熱管あるいはフィンカラー１２の接線方向に概略沿う方向に形成され、立ち上がり部１５ａ、１５ｂ、１５ｃの列方向の幅は他の部分より広くなっている。切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの位置および形状は、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃを挟み、段方向に隣接する伝熱管あるいはフィンカラー１２の中心を結ぶ直線に対して略対称形になっている。切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの列方向の幅ＷＦａ、ＷＦｂ、ＷＦｃと、列方向に隣接するフィン基板部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの幅ＷＢａ、ＷＢｂ、ＷＢｃ、ＷＢｄとの隣り合うもの同士の比はいずれも略１：３〜略３：１の範囲内となっている。切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの高さＨはフィンピッチＰｆの略１／４〜略３／４となっている。
【００２５】
本発明の第一の実施例である図１のフィン付き熱交換器は、気流３の主流方向に開口する複数の切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃを設け、切り起こし１４ａはその気流３の主流方向に対する後縁部を、切り起こし１４ｂはその気流３の主流方向に対する前縁部および前記後縁部の両方を、切り起こし１４ｃはその気流３の主流方向に対する前縁部を凹凸形状となるように形成したので、切り起こし１４ｂと１４ｃの前縁部および、切り起こし１４ａと１４ｂの気流３後流直後のフィン基板１５ｂ、１５ｃの前縁部を凹凸形状としたこととなり、熱伝達率の高い温度境界層前縁部を長くすることができるので、フィン１１全体の平均熱伝達率および熱交換能力を大幅に向上させることができる。また前縁部および後縁部が直線状の従来の切り起こしに対して通風抵抗は、切り起こしの列方向の幅の平均値が同一のもの同士での比較において、ほぼ同等となる。なお、熱交換能力を同じにしたときには、コンパクト化、低コスト化がはかれる。
【００２６】
また、切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に対する前縁部および後縁部に形成する凹凸形状を、切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に略直角方向の中心線に対して略対称形としたことにより、切り起こしの加工金型のメンテナンス性を向上させることができる。
【００２７】
また、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの位置および形状を、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃを挟み、段方向に隣接する伝熱管あるいはフィンカラー１２の中心を結ぶ直線に対して略対称形としたことにより、気流３に対する風上、風下の区別なく熱交換器を使用できるので、設計時の自由度が増す。
【００２８】
また、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの気流３の主流方向に対する前縁部または後縁部凹凸形状を、直線状のジグザグ形状としたことにより、比較的容易に切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの加工金型を作成することができ、また切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの加工金型のメンテナンス性を向上させることもできる。
【００２９】
また、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの列方向の幅ＷＦａ、ＷＦｂ、ＷＦｃと、列方向に隣接するフィン基板部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの幅ＷＢａ、ＷＢｂ、ＷＢｃ、ＷＢｄとの隣り合うもの同士の比をいずれも略１：３〜略３：１の範囲内としたことにより、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃおよびフィン基板部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの両者において温度境界層前縁効果が有効活用でき、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００３０】
また、切り起こし１４ａの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ａと、切り起こし１４ｂの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ｂと、切り起こし１４ｃの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ｃのそれぞれの列方向の幅を他の部分より広くしたことにより、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ａ、１５ｂ、１５ｃにおいて良好な熱伝導が得られるため切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃでの熱交換量が増大し、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００３１】
また、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ａ、１５ｂ、１５ｃを伝熱管あるいはフィンカラー１２の接線方向に概略沿う方向に形成したことにより、伝熱管の周りに沿って流れる気流が生じ、死水域を減少させることができるので、熱交換能力を向上させることができる。
【００３２】
また、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの高さＨをフィンピッチＰｆの略１／４〜略３／４としたことにより、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃとそのフィン基板部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄあるいは隣接するフィン１１のフィン基板部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄとの距離は略１／４以下になることはないので、切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃおよびフィン基板部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの両者において温度境界層前縁効果が有効活用でき、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００３３】
(実施例２)
つぎに、本発明の第二の実施例のフィン付き熱交換器を図３を用いて説明する。
【００３４】
図３は、本発明の第二の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図である。
【００３５】
図３において、フィン１１に一定間隔でバーリングさせたフィンカラ−１２に伝熱管が挿入され、矢印３方向に気流が流入する。段方向に隣接される伝熱管あるいはフィンカラー１２の間のフィン表面に切り起こし１４ａを設ける。切り起こし１４ａは、段方向に連続した１つのものでもよいが、図３の本実施例では段方向に離れた２つの切り起こし１４ａで形成されている。２つの切り起こし１４ａの気流３の主流方向に対する後縁部は凹凸形状となるように形成されている。切り起こし３４ａの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ａは、伝熱管あるいはフィンカラー１２の接線方向に概略沿う方向に形成され、立ち上がり部１５ａの列方向の幅は他の部分より広くなっている。切り起こし１４ａの高さＨは第一の実施例と同様フィンピッチＰｆの略１／４〜略３／４となっている。
【００３６】
本発明の第二の実施例である図３のフィン付き熱交換器は、気流３の主流方向に開口する切り起こし１４ａを設け、切り起こし１４ａはその気流３の主流方向に対する後縁部を凹凸形状となるように形成したので、切り起こし１４ａの気流３後流直後のフィン基板１５ｂの前縁部を凹凸形状としたこととなり、熱伝達率の高い温度境界層前縁部を長くすることができるので、フィン１１全体の平均熱伝達率および熱交換能力を向上させることができる。また前縁部および後縁部が直線状の従来の切り起こしに対して通風抵抗は、切り起こしの列方向の幅の平均値が同一のもの同士での比較において、ほぼ同等となる。なお、熱交換能力を同じにしたときには、コンパクト化、低コスト化がはかれる。
【００３７】
また、切り起こし１４ａの気流３の主流方向に対する前縁部または後縁部凹凸形状を、直線状のジグザグ形状としたことにより、比較的容易に切り起こし１４ａの加工金型を作成することができ、また切り起こし１４ａ加工金型のメンテナンス性を向上させることもできる。
【００３８】
また、切り起こし１４ａの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ａの列方向の幅を他の部分より広くしたことにより、切り起こし１４ａの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ａにおいて良好な熱伝導が得られるため切り起こし１４ａでの熱交換量が増大し、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００３９】
また、切り起こし１４ａの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ａを伝熱管あるいはフィンカラー１２の接線方向に概略沿う方向に形成したことにより、伝熱管の周りに沿って流れる気流が生じ、死水域を減少させることができるので、熱交換能力を向上させることができる。
【００４０】
また、切り起こし１４ａの高さＨをフィンピッチＰｆの略１／４〜略３／４としたことにより、切り起こし１４ａとそのフィン基板あるいは隣接するフィン１１のフィン基板との距離は略１／４以下になることはないので、切り起こし１４ａにおいて温度境界層前縁効果が有効活用でき、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００４１】
(実施例３)
つぎに、本発明の第３の実施例のフィン付き熱交換器を図４を用いて説明する。
【００４２】
図４は、本発明の第３の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図である。
【００４３】
図４において、フィン１１に一定間隔でバーリングさせたフィンカラ−１２に伝熱管が挿入され、矢印３方向に気流が流入する。段方向に隣接される伝熱管あるいはフィンカラー１２の間のフィン表面の片側に切り起こし１４ｂを設ける。切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に対する前縁部および後縁部は凹凸形状となるように、そして切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に略直角方向の中心線に対して略対称形に形成されている。切り起こし１４ｂの立ち上がり部１５ｂは、伝熱管あるいはフィンカラー１２の接線方向に概略沿う方向に形成され、立ち上がり部１５ｂの列方向の幅は他の部分より広くなっている。切り起こし１４ｂの位置および形状は、切り起こし１４ｂを挟み、段方向に隣接する伝熱管あるいはフィンカラー１２の中心を結ぶ直線に対して略対称形になっている。切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの高さＨは第一の実施例と同様フィンピッチＰｆの略１／４〜略３／４となっている。
【００４４】
本発明の第三の実施例である図４のフィン付き熱交換器は、気流３の主流方向に開口する切り起こし１４ｂを設け、切り起こし１４ｂはその気流３の主流方向に対する前縁部および前記後縁部の両方を凹凸形状となるように形成したので、切り起こし１４ｂの前縁部および、切り起こし１４ｂの気流３後流直後のフィン基板１５ｃの前縁部を凹凸形状としたこととなり、熱伝達率の高い温度境界層前縁部を長くすることができるので、フィン１１全体の平均熱伝達率および熱交換能力を大幅に向上させることができる。また前縁部および後縁部が直線状の従来の切り起こしに対して通風抵抗は、切り起こしの列方向の幅の平均値が同一のもの同士での比較において、ほぼ同等となる。なお、熱交換能力を同じにしたときには、コンパクト化、低コスト化がはかれる。
【００４５】
また、切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に対する前縁部および後縁部に形成する凹凸形状を、切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に略直角方向の中心線に対して略対称形としたことにより、切り起こしの加工金型のメンテナンス性を向上させることができる。
【００４６】
また、切り起こし１４ｂの位置および形状を、切り起こし１４ｂを挟み、段方向に隣接する伝熱管あるいはフィンカラー１２の中心を結ぶ直線に対して略対称形としたことにより、気流３に対する風上、風下の区別なく熱交換器を使用できるので、設計時の自由度が増す。
【００４７】
また、切り起こし１４ｂの気流３の主流方向に対する前縁部または後縁部凹凸形状を、直線状のジグザグ形状としたことにより、比較的容易に切り起こし１４ｂの加工金型を作成することができ、また切り起こし１４ｂの加工金型のメンテナンス性を向上させることもできる。
【００４８】
また、切り起こし１４ｂの立ち上がり部１５ｂの列方向の幅を他の部分より広くしたことにより、切り起こし１４ｂの立ち上がり部１５ｂにおいて良好な熱伝導が得られるため切り起こし１４ｂでの熱交換量が増大し、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００４９】
また、切り起こし１４ｂの立ち上がり部１５ｂを伝熱管あるいはフィンカラー１２の接線方向に概略沿う方向に形成したことにより、伝熱管の周りに沿って流れる気流が生じ、死水域を減少させることができるので、熱交換能力を向上させることができる。
【００５０】
また、切り起こし１４ｂの高さＨをフィンピッチＰｆの略１／４〜略３／４としたことにより、切り起こし１４ｂとそのフィン基板あるいは隣接するフィン１１のフィン基板との距離は略１／４以下になることはないので、切り起こし１４ｂにおいて温度境界層前縁効果が有効活用でき、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００５１】
(実施例４)
つぎに、本発明の第四の実施例のフィン付き熱交換器を図５を用いて説明する。
【００５２】
図５は、本発明の第四の実施例のフィン付き熱交換器の平面図である。
【００５３】
図５において、フィン１１に一定間隔でバーリングさせたフィンカラ−１２に伝熱管が挿入され、矢印３方向に気流が流入する。段方向に隣接される伝熱管あるいはフィンカラー１２の間のフィン表面の片側に切り起こし１４ｃを設ける。切り起こし１４ｃは、段方向に連続した１つのものでもよいが、図５の本実施例では段方向に離れた２つの切り起こし１４ｃで形成されている。２つの切り起こし１４ｃの気流３の主流方向に対する前縁部は凹凸形状となるように形成されている。切り起こし１４ｃの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ｃは、伝熱管あるいはフィンカラー１２の接線方向に概略沿う方向に形成され、立ち上がり部１５ｃの列方向の幅は他の部分より広くなっている。切り起こし１４ａ、１４ｂ、１４ｃの高さＨはフィンピッチＰｆの略１／４〜略３／４となっている。
【００５４】
本発明の第四の実施例である図５のフィン付き熱交換器は、気流３の主流方向に開口する切り起こし１４ｃを設け、切り起こし１４ｃはその気流３の主流方向に対する前縁部を凹凸形状となるように形成したので、切り起こし１４ｃの前縁部を凹凸形状としたこととなり、熱伝達率の高い温度境界層前縁部を長くすることができるので、フィン１１全体の平均熱伝達率および熱交換能力を大幅に向上させることができる。また前縁部および後縁部が直線状の従来の切り起こしに対して通風抵抗は、切り起こしの列方向の幅の平均値が同一のもの同士での比較において、ほぼ同等となる。なお、熱交換能力を同じにしたときには、コンパクト化、低コスト化がはかれる。
【００５５】
また、切り起こし１４ｃの気流３の主流方向に対する前縁部凹凸形状を、直線状のジグザグ形状としたことにより、比較的容易に切り起こし１４ｃの加工金型を作成することができ、また切り起こし１４ｃの加工金型のメンテナンス性を向上させることもできる。
【００５６】
また、切り起こし１４ｃの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ｃの列方向の幅を他の部分より広くしたことにより、切り起こし１４ｃの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ｃにおいて良好な熱伝導が得られるため切り起こし１４ｃでの熱交換量が増大し、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００５７】
また、切り起こし１４ｃの伝熱管側すなわちフィンカラー１２側の立ち上がり部１５ｃを伝熱管あるいはフィンカラー１２の接線方向に概略沿う方向に形成したことにより、伝熱管の周りに沿って流れる気流が生じ、死水域を減少させることができるので、熱交換能力を向上させることができる。
【００５８】
また、切り起こし１４ｃの高さＨをフィンピッチＰｆの略１／４〜略３／４としたことにより、切り起こし１４ｃとそのフィン基板あるいは隣接するフィン１１のフィン基板との距離は略１／４以下になることはないので、切り起こし１４ｃにおいて温度境界層前縁効果が有効活用でき、フィン１１全体の平均熱伝達率を向上させ、熱交換能力を向上させることができる。
【００５９】
(実施例５)
つぎに、本発明の第五の実施例のフィン付き熱交換器を図６を用いて説明する。
【００６０】
図６は、本発明の第五の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図である。
【００６１】
図６において、切り起こし６４ａ、６４ｂ、６４ｃそれぞれの気流３の主流方向に対する前縁部および後縁部が複数のジグザグ形状で形成され、そして切り起こし６４ａ、６４ｂ、６４ｃそれぞれの気流３の主流方向に対する前縁部および後縁部に形成するジグザク形状が気流３の主流方向に略直角方向のそれぞれの中心線に対して略対称形に形成されているが、その他の構成は第一の実施例と同様である。
【００６２】
本発明の第一の実施例である図１のフィン付き熱交換器は、切り起こし６４ａ、６４ｂ、６４ｃそれぞれの気流３の主流方向に対する前縁部および後縁部を複数のジグザグ形状で形成したので、切り起こしおよびフィン基材部の前縁部を複数のジグザグ形状で形成したこととなり、熱伝達率の高い温度境界層前縁部を第一の実施例よりもさらに長くすることができるので、フィン１１全体の平均熱伝達率および熱交換能力をさらに大幅に向上させることができる。また前縁部および後縁部が直線状の従来の切り起こしに対して通風抵抗は、切り起こしの列方向の幅の平均値が同一のもの同士での比較において、ほぼ同等となる。なお、熱交換能力を同じにしたときには、大幅なコンパクト化、低コスト化がはかれる。
【００６３】
また、切り起こし６４ａ、６４ｂ、６４ｃそれぞれの気流３の主流方向に対する前縁部および後縁部に形成するジグザク形状を気流３の主流方向に略直角方向のそれぞれの中心線に対して略対称形にとしたことにより、切り起こしの加工金型のメンテナンス性を向上させることができる。
【００６４】
また、その他の構成については第一の実施例と同様なので、第一の実施例と同様の作用により、同様の効果が得られる。
【００６５】
なお、切り起こしの前縁部あるいは後縁部の凹凸形状は、第一から第五の実施例のようなジグザグ形状のほか、正弦波形状や矩形波形状にしてもほぼ同様の作用効果が得られるものである。
【００６６】
【発明の効果】
本発明のフィン付き熱交換器は、上記実施例から明らかなように、気体の主流方向に開口する複数の切り起こしを設け、前記複数の切り起こしそれぞれの前記気体の主流方向に対する前縁部または後縁部のいずれか一方を、あるいは前記前縁部および前記後縁部の両方を、凹凸形状となるように形成するとともに、前記複数すべての切り起こしの列方向の幅を、伝熱管側の立ち上がり部を他の部分より広くしたことにより、切り起こしの前縁部あるいはこの切り起こしの気体後流直後のフィン基板の前縁部を凹凸形状としたこととなり、熱伝達率の高い温度境界層前縁部を長くすることができるので、フィン全体の平均熱伝達率および熱交換能力を大幅に向上させることができる。また前縁部および後縁部が直線状の従来の切り起こしに対して通風抵抗は、切り起こしの列方向の幅の平均値が同一のもの同士での比較において、ほぼ同等である。なお、熱交換能力を同じにしたときには、コンパクト化、低コスト化がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図
【図２】 図１のＡ−Ａ線による詳細断面図
【図３】 本発明の第二の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図
【図４】 本発明の第三の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図
【図５】 本発明の第四の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図
【図６】 本発明の第五の実施例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図
【図７】 一般的なフィン付き熱交換器の斜視図
【図８】 （ａ）従来のフィン付き熱交換器のフィンの平面図
（ｂ）同図Ｃ−Ｄ線による詳細断面図
【符号の説明】
１１ フィン
１２ フィンカラー
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、６４ａ、６４ｂ、６４ｃ 切り起こし
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 切り起こしのフィンカラー側立ち上がり部
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ フィン基板部
３ 気流
ＷＦａ、ＷＦｂ、ＷＦｃ 切り起こしの列方向幅
ＷＢａ、ＷＢｂ、ＷＢｃ、ＷＢｄ フィン基板部の列方向幅
Ｈ 切り起こしの高さ
Ｐｆ フィンピッチ
Claims (7)
- 一定間隔で平行に並べられるとともに、その間を気体が流動するフィン群と、前記フィン群に所定の段ピッチ・列ピッチで略直角に挿入され、内部を流体が流動する伝熱管群から構成され、段方向に隣接する前記伝熱管の間の前記フィン表面に、前記気体の主流方向に開口する複数の切り起こしを設け、前記複数の切り起こしそれぞれの前記気体の主流方向に対する前縁部または後縁部のいずれか一方を、あるいは前記前縁部および前記後縁部の両方を、凹凸形状となるように形成するとともに、前記複数すべての切り起こしの列方向の幅を、前記伝熱管側の立ち上がり部を他の部分より広くしたことを特徴とするフィン付き熱交換器。
- 前記切り起こしの気体の主流方向に対する前縁部および後縁部に形成する凹凸形状を、前記切り起こしの前記気体の主流方向に略直角方向の中心線に対して略対称形としたことを特徴とする請求項１記載のフィン付き熱交換器。
- 前記切り起こしの位置および形状を、前記切り起こしを挟み、段方向に隣接する伝熱管の中心を結ぶ直線に対して略対称形としたことを特徴とする請求項１記載のフィン付き熱交換器。
- 前記凹凸形状を、ジグザグ形状または略正弦波形状または略矩形波形状としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のフィン付き熱交換器。
- 前記切り起こしの列方向の幅と、前記切り起こしの列方向の両側に隣接するフィン基板の列方向の幅との比を略１：３〜略３：１の範囲内としたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のフィン付き熱交換器。
- 前記切り起こしの立ち上がり部を伝熱管の接線方向に概略沿う方向に形成したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のフィン付き熱交換器。
- 切り起こしの高さをフィンピッチの略１／４〜略３／４としたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のフィン付き熱交換器。
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