JPH0244191A - フィン付熱光換器 - 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、主として空気調和機等に用いられるフィン付
熱交換器に関するものである。

従来の技術 従来のフィン付熱交換器は、第２図ないし第６図に示す
ような構成になっている。

即ち、第２図に示すようにアルミ材等で形成された適宜
面積を有するフィン（２）が所定間隔で多数個並設され
、このフィン群に直角に複数本の伝熱管（３）を貫通さ
せ、この貫通部を拡管手段等にて密着している。

第２図に於いて、六方向より吸込まれた空気は、熱交換
器本体（１）を通り、フィン（２）および伝熱管（３）
と熱交換を行い、Ｂ方向へ吹出される。尚、図中（４）
は、熱交換器のフィン群を両側から固定しているエンド
プレートである。

第３図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ上記熱交換器のフィン
形状がフラットの場合のフィン−列あたりの要部平面図
と矢視断面図である。

上記構成のフィン付熱交換器では、空気側熱伝達率向上
のため、従来迄にさまざまな試みがなされてきた。

すなわち、第４図に示すように、フィン（２）の伝熱管
（５ａ）と伝熱管（５ｂ）との間隙部のフィン（２）表
面に、ルーバ（６）を少なくとも１個以上設け、温度境
界層を減少させたもの、さらには、第５図に示すように
、フィン（２）の伝熱管（５ａ）と伝熱！（５ｂ）との
間隙部のフィン（２）表面に、フィン（２）表面に対し
て上下に交互にスリット形状の切起しく７）を設け、温
度境界層を減少させるとともに、伝熱管（５ａ）および
伝熱管（５ｂ）の後部まで空気を誘引させ死水域を減少
させたものがある。

これらは、ルーバ（６）およびスリット切り起こしく７
）の前端面での境界層前縁効果を狙ったものである。

しかし、上記構成の熱交換器では、空気側熱伝達率は向
上するが、空気の衝突抵抗が増大するため、通風抵抗も
急、増する。特に、暖房時の室外機の熱交換器として用
い、着霜が生じる場合などを考えると、ルーバ（６）お
よびスリット切り起こしく７）の前端面から着霜が生じ
て発達するため、通風抵抗が象、激に増し、さらに、そ
の影響により着霜現象は加速度的に増長され、能力は急
激に低下する。

従って、暖房時の室外機では、第６図（ａ）、（ｂ）に
示したように伝熱管（５ａ）と伝熱管（５ｂ）との間隙
部を、コルゲート形状で構成し、空気を山部（８ａ）、
谷部（９ａ）、山部（８ｂ）と順を追って流すことによ
り、空気側熱伝達率を向上させ、かっこの形状では、前
例のようにルーバ（６）およびスリット切り起こしく７
）の先端部がないため、着霜が生じ易い箇所も、フィン
（２）の先端部一箇所のみである。

以上の理由により、暖房時の室外機では、伝熱性能向上
と着霜対策のために、通常はフラット状あるいはコルゲ
ート形状のフィンが用いられている。

発明が解決しようとする課題 しかし、このコルゲート形状のフィンを有する熱交換器
の空気側熱伝達率は、第７図に示すように、前述のルー
バ形状およびスリット形状のフィンを有する熱交換器に
比べてかなり劣っており、本体の省スペース化が要求さ
れている昨今では、着霜現象を抑えた上でさらに空気側
熱伝達率を向上させる必要がある。

本発明は、上記従来の欠点を解消するもので、空気側熱
伝達率の向上および着霜現象の抑制を目的としている。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するための技術的手段は、フィン群の前
記フィンを、気流流動方向に山部と谷部が交互に連続し
た波形状に形成し、さらに前記山部の高さＨを、１ｍｍ
≦Ｈ≦１．５　ｍｍの範囲内とし、かつ山部と隣接する
谷部間のフィン面に対する各々の投影長さＬを、２閣≦
Ｌ≦４．４１の範囲内としたものである。

作用 この技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、コルゲート形状のフィン（２）において、空
気側熱伝達率は第８図で示したように、フィンの山頂部
後方および谷底部後方で他の斜面部と比べて大きくなっ
ている。これは、前記山頂部および前記谷底部ではく離
された空気が再付着し、その部分で流速が大きくかつ乱
れた流れとなるためである。

つまり、ルーバやスリットをフィン表面に配設すること
なく、従って着霜現象を増長させることなく空気側熱伝
達率を向上させるには、フィン表面おいて気流が通過す
る山頂部および谷底部を増加させることが最も有効であ
る。

しかしながら、熱交換器の設計において問題となるのは
、熱伝達率の向上をともに、通風抵抗の制限である。残
念ながらこの両者にはかなりな相関が見られ、概して空
気側熱伝達率が高い熱交換器はど通風抵抗も高くなる傾
向にある。現在のようなフィンに送風機により強制的に
気流を送り熱交換させる方式の熱交換器では、送風機の
特性上、さらにはその時性じる騒音のレベル上で、自ら
通風抵抗に制限が加わることになる。

第９図は一列のフィンの山数と高さおよび山の立ち上げ
角度との関係を示している。高さを固定すれば、フィン
の形状は山数により一義的に定まる。

第１０図および第１１図は、実験により求めたものであ
るが、横軸にフィンの立ち上げ角度θをｔａｎθで示し
、縦軸に山と谷の投影距１１１ｔＬを示している。そし
て、それぞれの図中には等熱伝達率線と等通風抵抗線を
示している。この時、山高さＨ−ｃｏｎｓ　ｔの線は原
点を通る直線となる０両図に示したように、概して空気
側熱伝達率が向上すれば通風抵抗も増加する。しかし、
その増加率は全く同じではなく、空気側熱伝達率と通風
抵抗の比、すなわちαａ／ΔＰａが大きいものが熱交換
器として利用価値のあるものといえる。さらに、前述し
たように、現行での送風機特性から、通風抵抗に対して
は制限が存在する。

さらには、製造上のフィンの伸び限界より所定の巾の中
での山数に関しても制限が加わる。

以上の観点から、第１２図に示したような山高さと山と
谷の投影距離の範囲においては、空気側熱伝達率と通風
抵抗の比αａ／ΔＰａ比が大きく、しかも通風抵抗が現
行の送風機特性の使用範囲にあり、かつフィンの加工上
問題のない熱交換器が得られると判断した。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

尚、従来例と同じものについては、同じ符号を付して、
説明は省略する。

第１図（ａ）および第１図（ｂ）は、本発明の実施例の
フィン部の要部平面図と矢視断面図である。

山高さＨ＝１．５ｍｓ山頂部と谷底部の投影長さし＝２
．２　ｍとした。矢印Ａ方向より流入した空気は、フィ
ンの山頂部８ａ〜８ｅを横切り、熱交換を行った上で、
矢印Ｂ方向へ流出される。

発明の詳細 な説明したように、本発明は気流流動方向に山部と谷部
が交互に連続した波形状に形成し、さらに山部の高さと
単位長さあたりの山数に制限を加えることにより、空気
側熱伝達率が高く、通風抵抗の低い、かつ着霜現象の生
じにくい熱交換器が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、Φ）は、それぞれ本発明の熱交換器のフ
ィン部の要部平面図と要部矢視断面図、第２図は熱交換
器の斜視図、第３図（ａ）、い）〜第６図の（ａ）、（
ｂ）はそれぞれ異なる従来例における熱交換器のフィン
部の要部平面図とＡ−Ａ線による断面図、第７図は従来
例の性能特性図、第８図は従来例および本発明のコルゲ
ートフィンの局所熱伝達率を表わす説明図、第９図は第
８図に示すコルゲートフィンの山の高さと角度の関係を
示す説明図、第１０図および第１１図は岡山高さと山の
立ち上げ角度を変化させた時の空気側熱伝達率αａおよ
び通風抵抗ΔＰａの分布図、第１２図は第１０図および
第１１図において熱交換器の有効能力範囲を示す各距離
と立ち上げ角度の関係図である。 １・・・・・・熱交換器、２・・・・・・フィン、３・
・・・・・伝熱管、４・・・・・・エンドプレート、５
ａ、５ｂ・・・・・・伝熱管、６・・・・・・ルーバ、
７・・・・・・スリット切り起こし、８ａ。 ８ｂ、８ｃ、８　ｄ　、　８　ｅ−・−・山部（山頂部
）、９ａ、９ｂ、９Ｃ１９ｄ・・・・・・谷部（谷底部
）。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名（と２．ン ？−−フィン （ｂン 第 図 ／−一一熱交挾ＪＬ礼体 第 図 （α） ４−　エンドプレート （ｂン ？ ７−−−スリツトブＶ超ニレ 第 図 ５（１，、５ｂ−伝鰺ｆ （ＯＬ） （α） （ｂ） （ｂ） 第 図 第 図 、。＝帆θ （ｔ２−＞ （ｂ） 第 図 第１０図 ｑ　ｌｉｐ 第１１図 第１２図 Ｑ、◇ ／、０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　空気調和機の通風回路内に、所定間隔で平行に並べら
   れ、その間を気流が流動するフィン群と、このフィン群
   に直角に挿入され、内部を流体が流動する伝熱管群とを
   備え、前記フィンを気流流動方向に山部と谷部が交互に
   連続した波形状に形成し、さらに前記山部の高さＨを、
   １ｍｍ≦Ｈ≦１．５ｍｍの範囲内とし、かつ前記山部と
   隣接する前記谷部間のフィン面に対する各々の投影長さ
   Ｌを、２ｍｍ≦Ｌ≦４．４ｍｍの範囲内としたフィン付
   熱交換器。