JPH0459556B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱交換器に係り、更に詳細には暖
房、換気、空調等に使用される熱交換器のプレー
トフインに係る。

［従来の技術］ 空調工業や冷凍工業に使用されるプレートフイ
ンは、一般に、板材の打抜き加工により製造され
ている。この場合、一般に、打抜き加工は、板材
をその素材板よりフインとしての所定の大きさに
切取ると同時に、フインが占める単位容積当りの
フインの表面積を増大させて熱交換器の熱交換能
力を高めるべくフインを波形に折り曲げ、またフ
インにヘアピンチユーブの如き熱交換器構成用の
管を通す孔を明け、更にまたフインの熱交換性能
を一層高めるためにフインの波形部の各所に種々
の凹凸や切欠きを形成するように行なわれる。

かかるプレートフインの熱交換性能は、上記の
凹凸や切欠きの形状や配列によつて大きく異なつ
てくるので、このことに関して従来から多数の提
案がなされている。

このうち、特に板材をフインに沿つて流れる流
体の流れ方向に沿つた断面で見て波形をなすよう
に折り曲げ、波形の山や谷の斜面の途中の一部を
波に沿つた二つの平行な切り目に沿つて斜面より
突出るように変位させるものが、米国特許第
4691768号および同第4723599号に於いて提案され
ており、また実開昭57−108574号には、このよう
に波形の斜面の途中の一部を上記の如く二つの平
行切り目によつて変位させる構造に代えて、波形
の峰と底の部分を二つの平行切り目によつて変位
させる構造が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の米国特許または公開実用新案に於いて提
案されているフイン構造に於いては、波形はいく
つかの直線を接ぎ合わせた折れ線による波形とな
つており、斜面の途中に切り目による変位部が形
成されている場合にも、また峰や底に沿つて変位
部が形成されている場合にも、フインの表面に沿
いその波形に倣つて流れる流体には、切り目によ
る変位部の前後にて流れ方向の急変が課せられ
る。熱交換器のプレートフインに於いては、フイ
ンの熱伝達率が高いことが求められる一方で、フ
インが流体に呈する流れ抵抗が低いことが重要で
ある。そのためには、フインの表面に沿い流体の
滑かな境界層が形成され、しかも該境界層が熱伝
達の低下を来すまでに成長するのは阻止されるよ
うになつているのが最も好ましい。この点に関
し、上記の公知の構造に於ける如く、切り目の前
後に於いて流体の流れ方向に急変が課せられる場
合には、フインの表面に沿う流体の流れに生ずる
乱れが大きくなり過ぎ、フインによる熱伝達率の
向上の割にフインを通る流体の流れ抵抗が大きく
なり過ぎるという問題がある。

本発明は、フインの表面積を増大させるべく板
材を波形に折り曲げて波形フインとするも、尚フ
インの表面に沿つて流体を滑かに流動させ、しか
もフインの表面に沿つて境界層が成長することを
適度に阻止することにより、熱伝達性能と流れ抵
抗の両者に関し調和のとれた改善が得られる熱交
換器用プレートフインを得ることを課題としてい
る。

［課題を解決するための手段］ かかる課題は、本発明によれば、流体の流れの
中に置かれ該流体へ熱を与えまたは該流体より熱
を受ける熱交換を行う熱交換器用プレートフイン
にして、前記流体の流れの方向に沿つた断面で見
て凸状湾曲部と凹状湾曲部が交互に滑らかに接続
する実質的に正弦波状の断面形状を有する全体的
に波形の板要素を有し、該板要素の前記凸状湾曲
部の峰に沿つた帯状部および前記凹状湾曲部の底
に沿つた帯状部は何れも前記正弦波形状の前記峰
および前記底のどちらからも遠ざかる同一の側へ
該正弦波形状に対し実質的に平行に変位されてい
ることを特徴とする熱交換器用プレートフインに
よつて達成される。

［作用及び効果］ 上記の如く流体の流れの方向に沿つたフインの
断面の形状が、凸状湾曲部と凹状湾曲部が交互に
滑らかに接続する実質的に正弦波状の断面形状と
され、また凸状湾曲部の峰に沿つた帯状部および
凹状湾曲部の底に沿つた帯状部が何れも正弦波形
の峰および底のどちらからも遠ざかる同一の側へ
正弦波形に対し実質的に平行に変位されているこ
とにより、フインの表面積をそれ相当に増大させ
た上でフインの表面に沿う流体の流れを滑かにし
て流れ抵抗の低いフインとすることができ、しか
もその上でフインの表面に沿つて流体の境界層が
過度に成長することを、該表面が凸状湾曲部の峰
に沿つた帯状部および凹状湾曲部の底に沿つた帯
状部によつて中断されることにより阻止すること
ができる。

［実施例］ 以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。

第１図に本発明によるプレートフインの一つの
実施例が組込まれたプレートフインチユーブ型熱
交換器１０が示されている。熱交換器１０は複数
個の互いに隔置されたプレートフイン１２を含ん
でおり、各プレートフイン１２は複数個の孔１６
を有している。プレートフイン１２は孔１６と軸
線方向に整合された複数個の孔を有する互いに対
向して配置されたチユーブシート１８間に保持さ
れている。図示の如く複数個のヘアピンチユーブ
２０がそれぞれ一対の孔１６に挿通されており、
それらの開口端は戻し湾曲管２２により互いに流
体的に連通接続され、湾曲管２２ははんだ付け、
ろう付け等によりヘアピンチユーブ２０に固定さ
れている。

作動に於ては、冷却又は加熱されるべき流体が
ヘアピンチユーブ２０内を流れ、これを冷却し又
は加熱する冷却流体又は加熱流体がプレートフイ
ン１２の間及びチユーブ２０を越えて矢印Ａにて
示された方向に流される。熱エネルギがヘアピン
チユーブ２０内を流れる流体よりプレートフイン
１２の間及びチユーブ２０を越えて流れる流体へ
伝達され、或いはこの逆に伝達される。流体は互
いに異る種類のものであつてよく、例えばチユー
ブ２０内を流れる流体は冷媒であり、プレートフ
イン１２の間及びチユーブ２０を越えて流れる流
体は空気であつてよい。

第１図に示されている如く、プレートフインチ
ユーブ型熱交換器１０は、各プレートフイン１２
がヘアピンチユーブを受けるための二列の互い違
いの孔を有しているので、互い違いの二列のコイ
ルを有している。本発明は一列のチユーブ又は二
列以上のチユーブを有する熱交換器に任意に適用
されてよい。

第２図及び第３図に本発明によるプレートフイ
ンの構造の一つの実施例が詳細に図示されてい
る。この実施例に於ては、プレートフイン１２は
三つの列の互い違いに配列された孔１６を有する
互い違いの三列フイン型のプレートフインであ
り、熱伝達性向上のための変位部形成部２４が、
互いに隣接する孔１６の間に設けられている。プ
レートフインとチユーブ２０とが良好に物理的に
且熱的に接触するよう、チユーブを受入れるため
のカラー１７がフインの製造中に孔１６の周りに
形成される。

プレートフインは、フインに沿つて流れる流体
の流れ方向に沿う断面を示す第３図に見られる如
く、チユーブの列毎に二つの実質的に完全な正弦
波形の表面５０を有している。この正弦波形状の
峰と底の部分には、波に沿つて互いに平行に切込
まれた切り目により変位部３６及び３８が形成さ
れている。これらの変位部は、対応する峰部及び
底部をそのまま平行移動した形状を有しており、
それぞれ元の凸状及び凹状を維持している。これ
らの変位部３６及び３８は正弦波形の峰及び底に
のみ設けられている。また変位部３６及び３８は
チユーブ用の孔１６の両側のこれと並んだ位置に
設けられており、チユーブの列と列の間の位置に
は設けられていない。従つてチユーブ列の間にて
フインを単列のフインに切断することができ、そ
の場合切断後のフインのリーデイングエツジ及び
トレーリングエツジは変位部を含まない。かくし
て単列のフインに於ても、リーデイングエツジ及
びトレーリングエツジは脆弱ではなく、また変形
を受けにくい。第２図及び第３図は、チユーブ列
当り二つの波形を有する本発明の実施例を示して
おり、二つの波形当りに三つの変位部が存在す
る。これらの変位部３６及び３８はエツジ３２に
実質的に平行である。変位部３６及び３８の前縁
及び後縁に沿つてはその切断縁の間に一対の互い
に対向する孔４６が郭定されている。

上述の如く、変位部３６及び３８は、正弦波状
のフイン表面に沿つて流体が流れるにつれて次第
に成長してくる境界層を中断する作用をなすが、
その断面形状はその前後の正弦波形状に倣つてい
るので、フイン表面に沿う流体の流れは変位部の
ところでも滑かに維持される。

第４図に本発明によるプレートフインが単列プ
レートフイン１２として実施された実施例の断面
が図示されている。この単列プレートフイン１２
は実質的に複列プレートフインのシートより切断
されたものであるが、単列プレートフインとして
個別に製造されてもよいものである。フイン１２
は表面線５０に沿つて二つの正弦波形を呈してお
り、各波形は一波長（Ｗ）を有し、隣接するチユ
ーブ用の孔１６の間の峰５２及び底５４に変位部
３６及び３８を有している。両端部はエツジ３２
となつている。プレートフインのエツジには変位
部が形成されていないことにより、プレートフイ
ンに剛性が与えられ、またエツジに於て変位部が
切断されたりねじれたりすることに起因する不揃
いや外観の乱れや損傷が防止される。

第５図には、チユーブが対応する軸線方向に整
合した孔１６に受入れられた状態にて複数個の互
いに隔置されたフイン１２の横断面が図示されて
いる。チユーブ２０を受入れ互いに隣接するプレ
ートフインを適正に隔置するためのカラー１７が
フインの製造中に孔１６の周りに形成されてい
る。矢印Ａはプレートフイン１２の間及びこれを
越えてまたチユーブ２０の周りを流れる空気の如
き流体の流れ方向を示している。流体がフイン１
２の間を流れると、変位部３６及び３８は流体を
曲がりくねつた通路に案内し、フイン１２にて熱
エネルギを吸収し或いは流体に熱エネルギを与え
る。変位部３６及び３８はフイン１２の表面に沿
つて境界層が継続的に大きく成長することを阻止
する。熱伝達面上に形成される境界層は、ある大
きさ以上に成長すると、熱伝達率を低下させるの
で、境界層の大きな成長は好ましくない。変位部
３６及び３８が正弦波状表面線５０に平行に設け
られていることと、それが峰５２及び底５４にの
み設けられていることにより、プレートフイン１
２を横切る流体流の圧力降下が低減される。

プレートフイン１２及びチユーブ２０はアルミ
ニウム、銅又は他の好適な材料にて形成されてい
てよい。

以上に於ては本発明を幾つかの実施例について
詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の
種々の実施例が可能であることは当業者にとつて
明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプレートフインが組込ま
れたプレートフインチユーブ型熱交換器を示す斜
視図である。第２図は本発明によるプレートフイ
ンの一つの好ましい実施例の平面図である。第３
図は第２図の線−に沿う断面図である。第４
図は本発明によるプレートフインの他の一つの好
ましい実施例を示す断面図である。第５図は本発
明によるプレートフインの複数の列が組込まれた
単列熱交換コイルを示す拡大部分断面図である。 １０……熱交換器、１２……プレートフイン、
１６……孔、１８……チユーブシート、２０……
ヘアピンチユーブ、２２……戻し湾曲管、２４…
…変位部形成部、３６、３８……変位部、４６…
…孔、５２……峰、５４……底。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流体の流れの中に置かれ該流体へ熱を与えま
   たは該流体より熱を受ける熱交換を行なう熱交換
   器用プレートフインにして、前記流体の流れの方
   向に沿つた断面で見て凸状湾曲部と凹状湾曲部が
   交互に滑らかに接続する実質的に正弦波状の断面
   形状を有する全体的に波形の板要素を有し、該板
   要素の前記凸状湾曲部の峰に沿つた帯状部および
   前記凹状湾曲部の底に沿つた帯状部は何れも前記
   正弦波形状の前記峰および前記底のどちらからも
   遠ざかる同一の側へ該正弦波形状に対し実質的に
   平行に変位されていることを特徴とする熱交換器
   用プレートフイン。