JPH0471153B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、空調、冷凍等に使用され、流体間の
熱の授受を間接的に行う熱交換器に関する。

従来の技術 従来、この種の熱交換器は第５図に示した様
に、Ｕベンドにより互いに接続された銅管２とア
ルミ等のフイン１よりなり、銅管２の内部を流れ
る冷媒とフイン１間へ流動する空気３が熱交換を
行う構造を有していた。

この様な熱交換器には近年小型、高性能化が要
求されているが、騒音等の問題から、フイン間の
空気流速は低く押えられているのが現状であり、
管内側の熱抵抗に比較すると空気側の熱抵抗は非
常に高い、そのため空気側の伝熱面積を大きく拡
大することによつて管内側の熱抵抗との差を減少
させているが、伝熱面の拡大にも限度があり、現
在でも、空気側の熱抵抗は管内側の熱抵抗を、大
巾に上まわつている。

このため、近年フイン表面に適当な工夫を施し
て空気とフイン間の熱抵抗を減少させる試みがな
されている。

第４図は従来の改良例であり、ａは平面図、ｂ
はEE面断面図である。この従来例はフイン面に
切り起こし加工を施したもので普通の平板フイン
と比較すると表面熱抵抗を40〜50％低下させてい
る。図中４ａ，４ｂは銅管、５はフインカラー、
６はフイン、７ａ，７ｂは橋状切り起こしであ
り、８は空気流を示す。

銅管４ａ，４ｂの内部には冷媒が流動してお
り、その熱を銅管４ａ，４ｂに嵌合されたフイン
カラー５からフイン６および橋状切り起こし７
ａ，７ｂへと伝える。一方、矢印８方向からフア
ン等により送られる空気は、フイン６間を通過す
るが、その際、温度の異つたフイン面との熱の授
受を行う。この作用によつて冷媒と空気の熱交換
が連続的に行なわれる。

発明が解決しようとする問題点 前述した様に、この様な切り起こし７ａ，７ｂ
を有するフイン６は表面に加工のないフインと比
較すると表面熱抵抗は小さくなつたが、(1)下流側
の銅管４ａ，４ｂから伝わる熱流がそのすぐ上流
側又は下流にある橋状切り起こし７ａ，７ｂによ
つて妨げられ、フイン効率が悪化しフイン全体の
熱抵抗が増加する、(2)橋状切り起こし７ａ，７
ｂ、フイン６が空気流に対して平行であり、か
つ、大きな乱れも生じさせる構成になつていない
ために、フイン６間を流れる空気流に混合が起き
にくくフイン表面の熱抵抗が増加する、(3)伝熱管
４ａの後流に生じる止水域は、橋状切り起こし７
ｂの中央部に大きく形成され、熱抵抗の低い橋状
切り起こし７ｂの有効面積を低下させ、面積当り
の熱抵抗が増加する、(4)空気流は伝熱管４ａと４
ｂの間を流れるが、その間の橋状切り起こし７
ａ，７ｂの脚部が障害となるため空気の流通抵抗
が増大する等の問題は十分解決されず残されたま
まであつた。

そこで、本発明は、(1)フイン内部の熱流を妨げ
ない、(2)気流の流れに渦と乱れを生ぜしめる、(3)
流れを混合する、(4)流れを妨害しないといつた伝
熱面形状を有すフイン構造を採用することで前記
の問題点を解決しフインの熱抵抗を低下させると
同時に、気流の流通抵抗をも低下させることを目
的とするものである。

問題点を解決するための手段 気流と垂直方向に配列した伝熱管群間（列間）、
および管列内の隣合う管間（段間）のフインの一
部に橋状の切り起こし列を２種類設け、２種類の
内、少なくとも一方は、伝熱管列をよぎるように
配置するとともに、切り起こし列内の、各々の切
り起こしがフインと接合されるフイン脚部を複数
個連続して直線状に配列したものであり、直線状
に配列した脚部の構成するラインは、フインの前
縁または後縁と傾角をなすようにしたものであ
る。またそれに加えて２種類の切り起こし列のも
う一方は、伝熱管列間に配置し、その脚部を結ぶ
ラインは、前述の切り起こし列による脚部のライ
ンと交差するようにしたものである。

作 用 本技術手段によつて、以下のような作用効果が
生じる。

(1) 脚部によつて渦糸が生じ、境界層の減少、流
体の撹拌が起きるので、熱伝達率が向上する。
特に、脚部が直線状に配列されているため、他
の脚部の妨害によつて途中に渦糸が消滅するこ
とが少ない。

(2) 渦糸が管後流に流れ込み止水域を減少させ
る。この作用は、管列をよぎつて配置された切
り起こし脚部から誘起された渦糸が管列間に配
置されたもう一方の切り起こし列の脚部によつ
て伝熱管後流へ導き入れられるため顕著に現れ
る。つまり、２種類の切り起こし列を設けるこ
とによる、管後流の止水域の減少効果は大き
い。

(3) 伝熱管列間を直線状によぎるように切り起こ
し脚部が配列されているため、管列内の管間
（段間）で脚部は均圧効果を生じる。それ故、
流れの偏りは防止され、局所的な熱伝達率の低
下もない。

(4) また第１図に示した本願発明による実施例に
おいては、管段間にて切り起こし開口部（切
辺）が管列と平行になるように切り起こし列を
配列しているので、ほぼ同一温度にある伝熱管
から流れ出す熱流を、切り起こしによつて阻害
することがなく、良好なフイン効率が得られ
る。

このことは、管列間に配置したもう一方の切り
起こし列についてもその配置による同様なフイン
効率向上効果が期待できる。しかし、通常、管間
の温度差が大きいため、その効果は前述の管段間
に配置した場合よりやや小さくなる。これらの作
用効果は特に流体に対して傾斜しつつ連続的、直
線的に設けられた２種類の切り起こし脚部列によ
るところが大きく、この効果によつて、はじめて
高い伝熱性能を有するコンパクトなフイン付熱交
換器を実現できる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづい
て説明する。

第１図においてａは平面図、ｂはCC断面図、
ｃはDD断面図である。また、１０ａ，１０ｂ，
１０ｃは伝熱管として用いた銅管、１１はフイン
面上にバーリング加工されたフインカラー、１
３，１４は橋状の切り起こしである。銅管１０
ａ，１０ｂ，１０ｃの内部は冷媒が流動してお
り、その冷媒の有する熱は、銅管１０ａ，１０
ｂ，１０ｃ、フインカラー１１、フイン１２及び
橋状切り起こし１３又は１４へと伝えられる。一
方、方向１５から流動する空気はフイン間を通過
する際に、冷媒から伝えられた熱をフイン１２
（切り起こし１３，１４、フインカラー１１を含
む）を介して間接的に熱交換を行う。切り起こし
１３は連続的に上流側から下流側へ設けられてい
るために、流れはフイン１２の気流側の切辺と平
行に構成された切り起こし１３の切辺をよぎつて
流れる。橋状の切り起こし列は断続してはいるも
のの、一列に並べてフインから起こし上げられて
いるため、気流は橋状切り起こし列の下部もしく
は内部を流れるものと、橋状切り起こし列の上部
もしくは外部を流れるのに分断される。そのため
各々の気流に流速の差を生じ、各々の切り起こし
間で気流の乱れが誘起される。また切り起こし１
３のフイン１２へ接続された切り起こし脚部１３
ａ，１３ｂは空気流に対して傾斜を有し直線状に
配列しているので、切り起こし脚部１３ａ，１３
ｂに衝突する気流と通過する気流との間に干渉が
起き、渦糸を生じる。この渦は他の切り起こし脚
部１３ａ，１３ｂに妨害されることなくフイン１
２の上下面を旋回しながら進むために、流れはフ
イン間で著しく混合させる。この渦糸によるフイ
ン間気流の混合は、フイン１２の表面の熱抵抗を
著しく減少させる。また切り起こし脚部１３ａ，
１３ｂが管列間を斜めに直線状に配列されている
ので、均等な圧損を生じる。そのため、上流から
の流れが銅管１０の間で均等で偏りがなくなり、
平均的な熱伝達率が向上する。また、本実施例に
於いて、銅管１０ａ，１０ｂ間のフイン１２には
銅管１０ａ，１０ｂの中心を結んだ線と橋状切り
起こし１４の切辺、及び銅管１０ａ，１０ｃ間の
フイン１２には銅管１０ａ，１０ｃの中心を結ん
だ線と橋状切り起こし１３の切辺が、それぞれほ
ぼ平行になるように構成されている。この様に構
成することで、銅管１０ａ，１０ｂ，１０ｃから
の熱流が橋状切り起こしの切辺に妨げられること
がなく、フイン効率は非常に良好となる。また、
切り起こし１３及び１４の脚部から生じた渦糸は
相互に作用し、銅管１０ａ，１０ｃの後流に位置
する止水域へ流れと渦を流入させ、あるいは乱す
ので止水域は減少し、有効な伝熱面を増加させる
ことができる。

本実施例では切り起こし１３または１４の形状
を上下に起こし上げた橋状としたが、第３図ａま
たは、ｂに示したものでもほぼ同様の効果を上げ
ることが可能である。

次に本発明の他の実施例について説明する。第
２図は本発明による他の実施例を示している。１
６は銅管、１７はフインカラー、１８はフイン、
１９，２０は切り起こしであり、２１は空気流の
方向を示している。本実施例の作用は基本的には
前述した実施例と同様である。しかしながら、こ
の実施例に於て切り起こし１９の切辺がフイン１
８の気流側の切辺と傾角を有し、かつ形状が銅管
１６間にあるものは１９ｂの様にフイン１８の面
と傾斜しておりその他は１９ａの如くほぼフイン
１８と平行である。また、切り起こし２０に於て
も１９ｂと同様にフイン１８の面と傾斜して設け
られている。これら切り起こし１９の傾斜によつ
て渦の誘起度合は向上し、１９ｂの傾斜によりフ
イン間を流動する空気流の混合が促進されるた
め、フイン表面の熱抵抗は著しく低下する。

発明の効果 本発明は伝熱管間のフインに、複数列に渡つて
連続的に気流方向に開口した橋状の切り起こしを
設け、かつ切り起こしの脚部が直線的に配列さ
れ、フインの前縁端または後縁端と傾角をなす様
に構成されているために、(1)脚部によりフイン間
を流れる気流に生じた乱れと渦糸を消滅せず下流
へ流動しフイン表面の熱抵抗が著しく低下する、
(2)切り起こし脚部を伝熱管を連結する様な方向に
構成しているので切り起こしが熱流を切ることに
よるフイン効率の低下が少い、(3)脚部が管間で直
線的に配列されているので伝熱管間で均圧効果を
生じ流れの均一化が生じ熱伝達率が向上する、(4)
切り起こし列を２種類設けているために発生する
渦糸の相互作用によつて伝熱管後流への気流の流
れ込みが生じ止水域が減少し有効伝熱面積が増加
する等の効果がある。これらの効果によつて、従
来と同等の能力を有するフイン付熱交換器ではフ
インの伝熱面積を大幅に削減できるため、従来よ
り著しい小型のフイン付熱交換器を実現できる
し、コスト面でも著しい効果を期待できる。ま
た、従来と同等の伝熱面積を持たせれば、熱交換
能力を著しく増加できるので、ヒートポンプ等に
本発明によるフイン付熱交換器を実施すれば、
EERの向上が計れる。

この様に本発明により、フイン付熱交換器の高
性能小型化が計れ、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のフイン付熱交換器
を示しａは平面図、ｂは同図ａのCC断面図、ｃ
は同図ａのDD断面図、第２図は本発明の他の実
施例のフイン付熱交換器を示し、ａは平面図、
ｂ，ｃは各々同図ａのAA断面及びBB断面であ
る。第３図ａ，ｂは第１図又は第２図の切り起こ
しの他の実施例の断面図、第４図は従来の一実施
例のフイン付熱交換器であり、ａは平面図、ｂは
同図ａのEE断面図、第５図は従来のフイン付熱
交換器斜視図である。 １，６，１２，１８……フイン、２，４，１
０，１６……銅管、７，１３，１９……切り起こ
し。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数枚のフインに複数本の伝熱管を嵌合さ
   せ、前記フインの前記伝熱管間に、２種類の連続
   した橋状の切り起こし列を、各段毎に複数組み設
   け、前記２種類の切り起こし列の内で、少なくと
   も管列間にまたがつて配列された前記切り起こし
   列の前記フインに接続される切り起こし脚部が伝
   熱管側部をよぎつて直線状に配列され、この配列
   された側端を結ぶラインが、前記フインの気流側
   の切辺と傾角を有し、かつ２種類の切り起こし列
   の各々の側端を結ぶラインが、互いに交差する関
   係にあるフイン付熱交換器。 ２ ２種類の連続した切り起こし列の内、少なく
   とも管列間にまたがつて配列された前記切り起こ
   し列の切り起こし切辺が、フインの気流側または
   気流後流側の切辺と平行である特許請求の範囲第
   １項記載のフイン付熱交換器。 ３ ２種類の連続した切り起こし列の内、少なく
   とも管列間に配列された前記切り起こし列が、隣
   接する列間の伝熱管を結ぶ方向とほぼ平行に、切
   り起こし切辺を設けてなる特許請求の範囲第１項
   記載のフイン付熱交換器。