JPH02115695A - 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、フィン基板にスリットフィンを備えたクロス
フィン式熱交換器に係り、特に熱伝達率の改善対策に関
する。

（従来の技術） 従来より、クロスフィン式熱交換器のフィン基板の形状
として、第６図に示すごとく、平板状のフィン基板（ａ
）の一部をブリッジ状に切起して多数のスリットフィン
（ｂ）を設けたもの、第７図に示すごとく、フィン基板
（ｃ）全体をワツフル状に形成して、その斜面部に平行
に上記のようなスリットフィン（ｄ）を設けたもの（実
公昭５６−３９９０７号公報参照）、第８図に示すごと
く、平板状のフィン基板（ｅ）の一部に切込みを入れ、
片側のフィン基板を残して切込みを入れた部分のみを切
起して多数のルーバ形フィン（ｆ）を設けたもの（特開
昭５７−９５５９５号公報参照）、或いは、第９図に示
すごとく、フィン基板（ｇ）をワツフル状に形成し、そ
の斜面部に上記のようなルーバ形フィン（ｈ）を設けた
クロスフィン式熱交換器（実開昭６１−８４３８８号公
報参照）は公知の技術である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来のものでは、次のような問題が
ある。

すなわち、一般に、各スリットフィンに気流が衝突した
場合、スリットフィンとの熱交換により温度変化した気
流の等混線はスリットに流線形に分割して一定の後方位
置で合体するような形状になる。したがって、第６図の
ようなスリットフィン（ｂ）を設けたものでは、各スリ
ットフィン（ｂ）間の間隔が狭いと、前方のスリットフ
ィン（ｂ）の前縁に衝突した気流が直後方のスリットフ
ィン（ｂ）に温度影響を与える一方、各ス１ルントフィ
ン（ｂ）、　　（ｂ）間の間隔が広すぎると、スリット
フィン（ｂ）の数の減少により十分な前縁効果が得られ
ず、その結果、いずれの場合にも熱伝達率が減少するこ
とになる。したがって、気流の速度に対するスリットフ
ィン（ｂ）の適正なピッチ範囲が非常に狭く限定される
という問題がある。

一方、第７図のようなワツフル状基板（Ｃ）に平行スリ
ット（ｄ）を設けたものでは、フィン基板（Ｃ）全体が
ワツフル状に形成されているために、通風抵抗が大きく
なり過ぎて、やはり熱伝達率が低下するという問題があ
る。

また、第８図のように、フィン基板（ｅ）に対して傾斜
したルーバ形フィン（ｆ）を設けたものでは、フィン（
ｆ）の切起し角が小さいとドレンがその間に詰まり易く
なり、フィン（ｆ）の切起し角が大きすぎると通風抵抗
が大きくなり過ぎて熱伝達が低下するので、適正な形状
の設定が困難であるという問題がある。

さらに、第９図のように、ワツフル状のフィン基板（ｇ
）にルーバ形フィン（ｈ）を設けたものにおいても上記
のような問題が生ずることになる。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、フィンの形状を、気流の流量を確保しながら、気
流中における熱交換率を促進することにより、フィンの
熱伝達率の向上を図ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の第１の解決手段は、第
１図および第２図に示すように、平板状のフィン基板（
２）の一部をブリッジ状に切起して多数のスリットフィ
ン（５）、・・・を設けたクロスフィン式熱交換器を前
提とする。

そして、上記スリットフィン（５）をフィン基板（２）
面に対して傾斜させ、フィン基ｔｌｉｌＥ　（２）の気
流流通方向の中心線（ｇ）に対して気流上流側と気流下
流側とで逆向きに傾斜するようにしたものである。

また、第２の解決手段は、上記第１の解決手段において
、スリットフィン（５）のフィン基板（２）に対する傾
き角を、４゜〜２０°の範囲に設定したものである。

（作用） 以上の構成により、請求項（１）の発明では、スリット
フィン（５）、・・・がフィン基板（２）に対して傾斜
して形成されているので、各スリットフィン（５）の前
端に衝突した気流が後方のスリットフィン（５）に温度
影響を与えることがなく、前縁効果が有効に発揮される
。

また、その傾き角がフィン基板（２）の気流の流通方向
の中心線（ｇ）の気流上流側と気流下流側とで逆向きに
なるように設定されているので、気流が全体としては層
流状態を維持しながら中心線（ｌ）付近で流れの方向が
変わることになり、部分的な乱れによる気流の混合が生
ずる。この気流の混合により気流中での熱交換量が増大
する一方、層流状態で流れるため、空気流量は十分高く
維持することができ、よって、高い空気流量で熱交換量
の増大が得られることになり、総合的な熱伝達率の向上
が得られることになる。

また、請求項（２）の発明では、各スリットフィン（５
）、・・・のフィン基板（２）面に対する傾き角が４″
〜２０″の間に設定されているので、特に気流の流量と
、気流の混合効果とが適度に得られることになり、よっ
て、上記請求項（１）の発明に対して著効を発揮するこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、第１図〜第４図の図面
に基づき説明する。

第１図および第２図は本発明の実施例に係るフィン基板
（２）の形状を示し、該フィン基板（２）は気流の流通
方向に直交する方向（以下、基板縦方向とする）に長く
、気流の流通方向に平行な方向（以下、基板幅方向とす
る）に短い短冊状に形成されている。また、上記フィン
基板（２）全体は略平面状に形成されていて、基板縦方
向の中心線（１））を中心位置として、熱媒管たるコイ
ル（１）を挿通ずるための複数の挿通孔（３ａ）。

・・・と、該挿通孔（３ａ）、・・・を形成するフィン
カラー（３）、・・・が一定間隔で配置されている。

そして、該フィンカラー（３）、・・・の周囲の平面部
（１０）において、気流方向に平行な方向に所定のピッ
チ間隔で５箇所にスリットフィン（５）・・・が形成さ
れている。該各スリットフィン（５）は、基板縦方向に
直交する方向にスリット（４）。

（４）を穿設し、上下両短辺（５ｃ）、（５ｄ）をフィ
ン基板（２）に接続せしめて上記スリット（４）、　　
（４）を形成した長辺（５ａ）、　　（５ｂ）をブリッ
ジ状に立上らせた形状をしている。なお、左右両端側の
スリットフィン（５）、　　（５）は、いずれも基板縦
方向に３つに分割されている。

ここで、本発明の特徴として、上記スリットフィン（５
）、・・・は、フィン基板（２）の縦方向の中心線（Ｎ
）上に位置するスリットフィン（５）を除きフィン基板
（２）面っまり上記平面部（１０）に対して傾斜してい
る。また、その傾き角である気流に対する迎え角は、上
記中心線（１）の気流上流側と気流下流側とで逆向きに
設定されていて、例えば、第２図に示すように、図中左
端側（気流上流側）のスリットフィン（５）は基板面に
対して図中上向きで、図中右端側（気流下流側）のスリ
ットフィン（５）は基板面に対して図中下向きで、それ
ぞれ同じ角度（例えば勾配が０．　１（約５．７°）程
度の値）に設定されている。また、中心線（ｊ７）寄り
の２つのスリットフィン（５）、　　（５）についても
、気流上流側では基板面に対して図中上向きで、気流下
流側では基板面に対して図中下向きで、それぞれ同じ角
度（例えば勾配が０．１８（約１０．３°）程度の値）
にそれぞれ設定されている。すなわち、スリットフィン
（５）、・・・の基板面に対する傾きが中心線＜ｎ＞の
気流上流側と下流側とで逆向きになるように設定されて
いる。なお、本実施例では、各スリットフィン（５）、
・・・の迎え角は、フィン基板（２）の中心線（Ｎ）に
近づくにしたがって大きくなるようになされている。た
だし、中央のスリットフィン（５）は基板面と平行に形
成されている。

また、各フィン基板（２）のスリットフィン（５）、・
・・間に残され、フィン基板（２）の基板面とほぼ同一
面で接続する基板部（６）、・・・も中心線（Ｎ）の気
流上流側と下流側とでは逆向きにかつ傾斜している。例
えば、気流上流側の中心線（Ｎ）よりの基板部（６）は
気流上流側かつ左端側のスリットフィン（５）と同じ迎
え角に、気流上流側の左端よりの基板部（６）は気流上
流側の中心線（ｆＩ）寄りのスリットフィン（５）と同
じ迎え角にそれぞれ設定されている。同様に気流下流側
でも、右端側の基板部（６）は中心線（Ｎ）寄りのスリ
ットフィン（５）と同じ迎え角に、中心線（４２）より
の基板部（６）は右端側のスリットフィン（５）と同じ
迎え角にそれぞれ設定されている。つまり、基板部（６
）、・・・の迎え角も中心線（１１）の気流上流側と気
流下流側とでそれぞれ逆向きに、かつ上記スリットフィ
ン（５）、・・・とは逆に中心線Ｃ１１）に近づくほど
傾き角が小さくなるようにそれぞれ設定されている。す
なわち、上記スリットフィン（５）、・・・の傾きと相
俟って、フィン基板（２）の中心線（Ｒ）付近において
気流の流れ方向を変化させることにより、層流中に部分
的な乱れを生ずるようになされている。

したがって、上記実施例では、スリットフィン（５）、
・・・がフィン基板（２）に対して傾いて形成されてい
るので、各スリットフィン（５）、・・・の前端に衝突
した気流が後方のスリットフィン（５）、・・・に温度
影響を与えることがなく、前縁効果が有効に発揮される
。

また、その迎え角がフィン基板（２）の中心線Ｃ１））
の気流上流側と気流下流側とで逆向きになるように設定
されているので、第３図に示すように、気流が全体とし
ては層流状態を維持しながら中心線（ｊＪ）付近で流れ
の方向が変わることになり、部分的な乱れによる気流の
混合が生ずる。この気流の混合により気流中での熱交換
量が増大することになる。一方、層流状態で流れるため
、空気流量は十分高く維持することができる。よって、
高い空気流量で熱交換量の増大が得られることになり、
総合的な熱伝達率の向上を図ることができるのである。

第４図は、フィンピッチを変化させたときのフィン基板
による通風抵抗と熱伝達率変化について、本発明のフィ
ン基板と従来のものとを比較した例を示し、図中実線は
本発明による場合、−点鎖線は第８図の平板状基板にル
ーバ形フィンを設けた場合、破線は第６図の平板状基板
に平行スリットフィンを設けた場合をそれぞれ示し、本
発明のものは、通風抵抗では従来の例の中間的な値であ
るが、総合的な熱伝達率が向上している。加えて、従来
のものでは、フィンピッチの増大に伴ない熱伝達率が急
激に減少する。これは、前述のごとく、乱流効果の減少
等のためであるが、本発明では、全体の層流状態を維持
しながら、部分的な乱れによる気流の混合効果により気
流中での熱交換が行われるので、フィンピッチの値に拘
らず高い熱伝達率を維持することができるのである。よ
って、気流の速度つまりファン風量の変化に対しても十
分対応しうる広い設計範囲を維持することができるので
ある。

次に、請求項（２）の発明について説明する。第５図は
本発明のフィン基板（２）において、スリットフィン（
５）、・・・の迎え角を変化させた場合の通風抵抗およ
び熱伝達率の変化についての実験例を示し、迎え角が増
大するにつれて通風抵抗が増大し、それに伴なって熱伝
達率が増大するが、迎え角が約１０”付近で極大となり
、その後迎え角の増大につれて低下していく特性を示し
ている。

この特性図かられかるように、迎え角は４ｅ〜２０″の
間に設定されている場合に特に熱伝達率の向上効果が大
きく、よって、請求項（２）の発明では、上記請求項（
１）の発明の効果について著効を得ることができる。

なお、上記実施例では、各スリットフィン（５）・・・
の傾斜をそれぞれ異ならせたが、全部同じ迎え角に設定
することもできる。また、基板部（６）・・・は必ずし
も上記実施例のごとく基板面に対して傾斜させる必要は
なく、基板面と同−平面上桟しておくこともできる。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）の発明によれば、平
板状のフィン基板に対してスリットフィンを傾斜させ、
その傾き角がフィン基板の幅方向の中心線の気流上流側
と気流下流側とで逆向きになるように設定したので、全
体としての層流状態を維持しながら、部分的な乱れによ
り気流の混合を生ぜしめて、気流中の熱交換量を増大さ
せることができ、よって、総合的な熱伝達率の向上を図
ることができる。

また、請求項（２の発明では、上記請求項（１）の発明
において、スリットフィンの傾き角を４゜〜２Ｏ″の範
囲に設定したので、特に高い熱伝達率の向上効果を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の実施例を示し、第１図はフィ
ン基板の部分平面図、第２図は第１図のｎ−ＩＩ線断面
図、第３図はフィン基板のスリットを流れる気流の状態
を説明する説明図、第４図は本発明のフィン基板と従来
のものとのフィンピッチの変化に対する通風抵抗および
熱伝達率の変化を比較した例を示す特性図、第５図は本
発明のフィン基板について迎え角の変化に対する通風抵
抗および熱伝達率の変化を実験した結果を示す特性図で
ある。第６図〜第９図は従来のフィン基板の構造例を示
し、第６図は平板状基板に平行スリットフィンを設けた
もの、第７図はワツフル状基板に平行なスリットフィン
を設けたもの、第８図は平板状基板にルーバ形フィンを
設けたもの、第９図はワツフル状基板にルーバ形フィン
を設けたものをそれぞれ示す断面図である。 （２）・・・フィン基板、　（５）・・・スリットフィ
ン、・・・中心線。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）平板状のフィン基板（２）の一部をブリッジ状に
   切起して多数のスリットフィン（５），・・・を設けた
   クロスフィン式熱交換器において、上記スリットフィン
   （５），・・・はフィン基板（２）面に対して傾斜して
   いて、フィン基板（２）の気流流通方向の中心線（ｌ）
   に対して気流上流側と気流下流側とで逆向きに傾斜して
   いることを特徴とする熱交換器。
2. （２）スリットフィン（５），・・・のフィン基板（２
   ）に対する傾き角は、４゜〜２０゜の範囲に設定されて
   いることを特徴とする請求項（１）記載の熱交換器。