JPH01247995A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は冷凍用あるいは空調用等に供せられ、空気等か
ら熱を取込み、もしくは熱を放出する熱交換器に関する
ものである。

［従来の技術］ この種熱交換器の一例を第８図に示す。図において、熱
交換器は、拡大伝熱面としてのフィン１と、フィン１を
貫通するチューブ２を有し、フィン１間を流通する気流
（図中、矢印で示す）とチューブ２内部を流通する流体
との間で熱交換を行なう。

フィン１には、バーリング加工により保持部１１が形成
してあり（第９図）、該保持部１１内に上記チューブ２
を貫通固着せしめである。

ところで、近年、経済性および省スペース等の観点から
、熱交換器の小型化が要求され、これに伴い、熱交換器
の高性能化が重要な課題となっている。

このため、フィン表面にスリットやルーバ、突起を設け
る等の加工を施し、あるいはチューブの配列を工夫して
フィンの熱伝達率を向上させたものが知られている（特
開昭６１−２４３２９２号公報、特開昭６１−２７２５
９４号公報）。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、熱交換器の性能向上には、フィンばかりでな
く、チューブ回りの伝熱促進が大きく寄与すると考えら
れる。円管群の熱伝達に関しては。

例えば、円管が表面に粗さを有している場合、円管回り
の熱伝達が改善されることが知られており（相場真也は
か、第１８回日本伝熱シンポジウム講演論文集ｐ２３８
−２４０．１９８１−６′）、チューブ回りの形状を検
討することにより、熱交換器の効率向上が期待される。

本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、
簡単な構造で、特にチューブ回りの熱伝達率を向上させ
、小型かつ高効率の熱交換器を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の構成を第１図および第２図で説明すると、フィ
ン１と、フィン１を貫通するチューブ２とを具備し、フ
ィン１間を流通する気流とチューブ２内部を流通する熱
交換流体との間で熱交換を行なう熱交換器において、チ
ューブ２外周を保持する管状の保持部１１をフィン１と
一体に設け、上記保持部１１の気流に対し上流側の管壁
を変形せしめて外方に突出するつば状部１２となすとと
もに、該つば状部１２を気流に対し傾斜せしめである。

［作用］ チューブ回りの熱伝達率は、つば状部を形成しない従来
の場合、チューブ前面の気流の分岐点付近で最大を示し
、層流境界層が発達するチューブ後面に向けて急激に低
下する。本発明では、チューブ前面につば状部を形成し
たので、チューブ前面に至る気流はっは状部に衝突して
乱され、層流境界層の発達が防止されて熱伝達率が向上
する。

また、つば状部がフィンとして作用し、伝熱面積の増大
による放熱量の増加に寄与する。

［実施例］ 第１図および第２図に本発明の一実施例を示す。

図において１は平板状のフィンであり、該フィン１には
円管状の保持部１１がバーリング加工により形成しであ
る。そして、円管状のチューブ２を上記保持部１１内に
貫通固定しである。

上記保持部１１は、気流（図中、矢印で示す）に対する
前面側の上端部を外方に屈曲せしめて、チューブ２を取
巻くつば状部１２としてあり、該つば状部１２は、気流
に対し角度θを有して傾斜している。上記つば状部１２
の幅は、チューブ２前面の、気流の分岐点付近で最も広
く、後方へ行くにつれて次第に狭くなっている。

つば状部１２の形成法を第３図に示す。まず、第３図（
１）に示すように、フィン１に形成した保持部１１の上
方にポンチ３を配する。この時、ポンチ３の中心を保持
部１１の中心より上流側に僅かに偏心させて加工すると
（ｅ：偏心量）、保持部１１の上端縁は、上流側はど大
きく曲げられるため（第３図（２））、上流側はど幅が
広く、かつ気流に対し傾斜したつば状部１２が形成され
る。なお、後述する如く、傾斜角度θが大きいは゛ど効
果が高いので、相隣れるフィン１−（第２図）とのピッ
チρが十分穴れる範囲で、傾斜角度θが最大となるよう
にする。

次に簡易モデルを用いて、つば状部１２加工時の偏心率
と放熱量との関係を調べた結果を第４図に示した。偏心
率（％）は、第５図で偏心量をｅ、保持部外径をｄとし
たとき、ｅ／ｄＸ１００で表わしな。また、同様にして
つば状部１２の傾斜角度θ（第６図）と放熱量との関係
を第７図に示した。

第４図に明らかな如く、偏心率は１２％前後が最良でこ
れより大きくてもまた小さくても放熱量は減少する。一
方、傾斜角度θは大きいほど放熱量が増加する傾向があ
り（第７図）、傾斜角度θは使用ポンチの最大押し込み
深さに対する角度に設定するのがよい。

発明者の実験によれば、偏心率を１２％として、傾斜角
度θが最大となるようにつば状部１２を形成した場合、
つば状部１２を形成しない従来のもの（第４図Ａ点（偏
心率０％））に比べ、約１０％放熱量が増加する。

なお、本発明を複数列のチューブ群を設けた熱交換器に
適用する場合には、一般に上流側第１列目の熱伝達が２
列目以降より悪いことが知られているので、第１列目の
チューブにつば状部を形成すると最も効果が大きい。つ
ば状部を２列目以降に形成してももちろんよく、熱伝達
率はさらに向上する。

また、２列目以降に形成する場合には、つば状部を前列
の後流の影響を受けやすい位置に形成することが望まし
い。

［発明の効果］ 本発明の熱交換器においては、チューブ前面につば状部
を形成したことにより粗面管の効果が得られ、チューブ
回りの熱伝達率が向上する。同時に、つば状部はフィン
として作用するから伝熱面積が増加し、これによっても
熱伝達率が向上する。

かくして、熱交換器の小型化が可能である。

しかも、上記つば状部はフィンのチューブ保持部を変形
せしめて簡単に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は熱
交換器の平面図、第２図は側面図、第３図はっは状部の
加工方法を示す図であり、第４図は偏心率と放熱量の関
係を示す図、第５図および第６図はフィンの側面断面図
、第７図はっは状部の傾斜角度と放熱量の関係を示す図
、第８図および第９図はそれぞれ従来の熱交換器の全体
斜視図および側面断面図である。 １・・・・・・フィン １１・・・・・・保持部 １２・・・・・・つば状部 ２・・・・・・チューブ 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　フィンと、フィンを貫通するチューブとを具備し、気
   流とチューブ内部を流通する熱交換流体との間で熱交換
   を行なう熱交換器において、上記チューブ外周を保持す
   る管状の保持部をフィンと一体に設け、上記保持部の、
   気流上流側の管壁を変形せしめて外方に突出するつば状
   部となすとともに、該つば状部を気流に対し傾斜せしめ
   たことを特徴とする熱交換器。