JPH05302792A - フィン・チューブ型熱交換器 - Google Patents

フィン・チューブ型熱交換器

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JPH05302792A
JPH05302792A JP4110204A JP11020492A JPH05302792A JP H05302792 A JPH05302792 A JP H05302792A JP 4110204 A JP4110204 A JP 4110204A JP 11020492 A JP11020492 A JP 11020492A JP H05302792 A JPH05302792 A JP H05302792A
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fins
heat exchanger
wall
fin
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Takeshi Hiruko
毅 蛭子
Hideyuki Odate
秀幸 大館
Katsuhiro Kawabata
克宏 川端
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Abstract

(57)【要約】 【目的】隣接するフィンに同時に付着した水滴をフィン
に沿って確実に除去できるようにする。 【構成】フィン11,11,…の前端縁部Aに流下体1
4,14,…を上下に連続して形成する。流下体14,
14,…を、隣接するフィン11,11の対向面に向か
って突出し、かつ上記本体2内へいくにしたがって先細
り状に下降する傾斜面に形成された棚壁16と、該棚壁
16の下方に連続する流下壁17とから形成する。水滴
は棚壁16の下降する傾斜面に沿って流下しやすく、流
下中に水滴が合流してより大きな水滴や水塊が形成され
る。傾斜面は先細り状になっているので、水滴は、交点
15から前端縁部Aの後端に沿って流下する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、空気調和装置等に使
用されるフィン・チューブ型熱交換器に関し、除霜運転
時にフィンの対向面間に付着する水滴の除去対策に関す
る。
【0002】
【従来の技術】空気調和装置等に使用されるフィン・チ
ューブ型熱交換器では、伝熱管内(管内側)の冷媒等の
熱媒体と伝熱管外(管外側)の空気との間で熱交換を行
う場合、管外面や管外側のフィンに着霜が生じることが
ある。着霜を除去するために除霜運転が行われ、霜は融
解されて水滴になる。水滴は、とくに着霜量が多いフィ
ン(a),(a)の前端縁部に発生しやすい。
【0003】そして、図10に示すように、平板状のフ
ィン(a),(a)が近接して平行に並設されている場
合には、融解されて生じた水滴は、水分子間の凝集力と
水とフィン板面との付着力とによって、隣接するフィン
(a),(a)に同時に付着しやすい。このような水滴
(b)は、付着力が大きい水では接触角が鋭角になるた
めに、図11および図12に示すような非球形である一
葉双曲面体の形状になる。この非球形の水滴は表面積が
減少して安定した表面エネルギ状態になっており、一旦
形成されると容易に除去できない。
【0004】この非球形の水滴(b)はフィン(a),
(a)の間の空気通路を塞いで熱交換面積を減少させる
原因となり、熱交換効率の低下、水滴の氷結、あるいは
氷結部による着霜の促進等を生じ、除霜頻度およびその
時間が増加して空気調和装置の空気調和能力が低下する
時間が長くなり、快適性が低下してしまう。
【0005】そこで、フィンの板面上に付着した水滴を
除去する手段として、従来から多くの提案が為されてい
る。例えば、実開平2−133576号公報に開示され
ている熱交換器では、フィン端部が1枚おきに空気流入
側に延長され、かつ延長部の先端が空気流入方向に対し
て大きい傾斜角をもつように折り曲げられている。
【0006】また、別の水滴除去手段として、フィンの
板面に三角形状の切り起し爪を数個形成したもの、水滴
の滞留部分を始端にして、フィンの板面に縦長のスリッ
トを形成したもの、あるいは伝熱管の近くのフィン板面
にリブを形成したものなどがある。いずれも滞留してい
る水滴や水塊を誘引し、流下を促進するために設けられ
ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
切り起し爪やリブ等の誘引部材では、フィンの板面上に
付着した球状の水滴を除去するのには有効であるが、隣
接するフィンの板面に同時に付着する非球形の水滴を除
去するのには不向きである。むしろ、誘引部材が非球形
の水滴の発生量を増やしてしまうという欠点がある。
【0008】また、上記公報の熱交換器や切り起し爪等
のすべての場合について、フィンに沿って流下させるも
のではないために、延長部から熱交換器内に水滴が飛散
して内部の装置類を濡らすという問題があった。
【0009】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
のであって、隣接するフィンに同時に付着した水滴をフ
ィンに沿って確実に除去できるようにすることを目的と
している。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明が講じた手段は、フィンの前端
縁部に棚壁を有する流下体を形成することにより、フィ
ンに付着した水滴を前端縁部の後端から下方へ流下させ
るものである。
【0011】具体的には、請求項1に係る発明が講じた
手段は、本体(2)の前面(4)と後面(5)が外部に
開口し、該前面(4)と後面(5)との間にわたって、
多数の、上下に平行な板状のフィン(11),(1
1),…が並設され、該フィン(11),(11),…
間の隙間が空気の流通路となっているフィン・チューブ
型熱交換器を前提とする。
【0012】そして、上記各フィン(11),(1
1),…の前端縁部(A)には、多数の流下体(1
4),(14),…が上下に連続して形成された構成と
している。
【0013】さらに、該各流下体(14),(14),
…は、隣接するフィン(11),(11)の対向面に向
かって突出し、かつ上記本体(2)内へいくにしたがっ
て先細り状に下降する傾斜面に形成された棚壁(16)
と、該棚壁(16)の下方に連続する流下壁(17)と
が形成された構成としている。
【0014】また、請求項2に係る発明が講じた手段
は、棚壁の傾斜面をフィンの並設方向に向かって下降す
るものである。
【0015】具体的には、請求項2に係る発明が講じた
手段は、請求項1に係る発明の前提としてのフィン・チ
ューブ型熱交換器に加えて、上記各フィン(11),
(11),…の前端縁部(A)には、多数の流下体(1
4),(14),…が上下に連続して形成された構成と
している。
【0016】さらに、該各流下体(14),(14),
…は、隣接するフィン(11),(11)の対向面に向
かって突出し、かつ上記本体(2)内へいくにしたがっ
て先細り状に下降すると共にフィン(11),(1
1),…の並設方向に向かって下降する傾斜面に形成さ
れた棚壁(16)と、該棚壁(16)の下方に連続する
流下壁(17)とが形成された構成としている。
【0017】また、請求項3に係る発明が講じた手段
は、棚壁を水平に形成するものである。
【0018】具体的には、請求項3に係る発明が講じた
手段は、請求項1に係る発明の前提としてのフィン・チ
ューブ型熱交換器に加えて、上記各フィン(11),
(11),…の前端縁部(A)には、多数の流下体(1
4),(14),…が上下に連続して形成された構成と
している。
【0019】さらに、該各流下体(14),(14),
…は、隣接するフィン(11),(11)の対向面に向
かって突出し、かつ上記本体(2)内に向かって下降す
る水平な傾斜面に形成された棚壁(16)と、該棚壁
(16)の下方に連続する流下壁(17)とが形成され
た構成としている。
【0020】また、請求項4に係る発明が講じた手段
は、フィンの後端縁部にも流下体を形成するものであ
る。
【0021】具体的には、請求項4に係る発明が講じた
手段は、請求項1,2または3に係る発明において、フ
ィン(11),(11),…の後端縁部(B)に、多数
の流下体(14),(14),…が上下に連続して形成
された構成としている。
【0022】
【作用】上記構成により、請求項1に係る発明では、除
霜運転状態において、フィン(11),(11),…の
前端縁部(A)に付着した霜は融解されて水滴を形成す
る。この水滴は流下壁(17)によって棚壁(16)へ
と流下案内される。
【0023】一方、上下に連続する流下体(14),
(14),…は凹凸形状であるので、隣接するフィン
(11),(11)に同時に付着できる程度の水とフィ
ン(11),(11),…の板面との付着力が得られ
ず、隣接するフィン(11),(11)に同時に付着す
る、非球形の水滴は形成されにくい。そして、流下壁
(17)上の水滴は棚壁(16)上に流下する。
【0024】棚壁(16)上の水滴は、棚壁(16)は
本体(2)内へ向かって下降する傾斜面に形成されてい
るので、傾斜面に沿って流下し、流下中に水滴は合流し
て成長する。しかも、傾斜面は先細り状になっているの
で、成長した水滴は、棚壁(16)の内奥一個所の収束
点から集まり、フィン(11),(11),…の板面に
沿って流下することになる。
【0025】また、請求項2に係る発明では、棚壁(1
6)の傾斜面はフィン(11),(11),…の並設方
向に向かって下降しているので、プレス成形等による流
下体(14),(14),…の形成が容易になる。
【0026】また、請求項3に係る発明では、棚壁(1
6)が水平に形成されており、上方の流下壁(17)か
ら流下した水滴がさらに下方の流下壁(17)にまで流
下するのを防止して、棚壁(16)上の水滴が確実に前
端縁部(A)の後端にまで誘導されることになる。
【0027】また、請求項4に係る発明では、フィン
(11),(11),…の後端縁部(B)に、多数の流
下体(14),(14),…が上下に連続して形成され
るので、後端縁部(B)についても水滴が除去される。
【0028】
【発明の効果】以上のように、請求項1に係る発明によ
れば、フィン(11),(11),…の前端縁部(A)
に山形の流下体(14),(14),…を連続して形成
していることにより、その流下壁(17)で水滴を棚壁
(16)へ流下案内して、流下してきた水滴を棚壁(1
6)で積極的に合流させて水滴の成長を促進することが
できると共に、フィン(11),(11),…の板面に
沿って流下させることができる。従って、従来の熱交換
器に比べて、フィン(11),(11),…の前端縁部
(A)に付着する水滴をフィン(11),(11),…
の板面に沿って確実に除去することができる。この結
果、除霜を必要とする運転状態における熱交換器の効率
を向上し、併わせて除霜運転の頻度及びその時間を減少
して、悪条件下にあっても正常な運転状態を長時間にわ
たって維持することができる。
【0029】また、請求項2に係る発明によれば、棚壁
(16)の傾斜面はフィン(11),(11),…の並
設方向に向かって下降しているので、プレス成形等によ
って流下体(14),(14),…を容易に形成するこ
とができる。
【0030】また、請求項3に係る発明によれば、棚壁
(16)が水平に形成されることにより、上方の流下壁
(17)から流下した水滴を確実に前端縁部(A)の後
端に誘導することができ、フィン(11),(11),
…の前端縁部(A)に付着する水滴を確実に除去するこ
とができる。
【0031】また、請求項4に係る発明によれば、フィ
ン(11),(11),…の後端縁部(B)に、多数の
流下体(14),(14),…が形成されることによ
り、後端縁部(B)についても水滴を除去することがで
き、装置全体として正常な運転状態を長時間にわたって
維持することができる。
【0032】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図1ないし図5は請求項1および2に係る発明を空
気調和装置の室外ユニット内に配設される熱交換器に適
用した第1実施例を示す。
【0033】図示しないが、室外ユニット内には、圧縮
機と、ファンを有する熱源側熱交換器であるフィン・チ
ューブ型熱交換器とが配設されている。フィン・チュー
ブ型熱交換器は、圧縮機と、四路切換弁と、図示しない
室内ユニット内の利用側熱交換器と冷媒配管によって冷
媒が正逆流通可能に接続されている。そして、四路切換
弁の切換動作により、フィン・チューブ型熱交換器は、
暖房運転時には蒸発器として、冷房運転時には凝縮器と
して機能するように構成されている。
【0034】上記フィン・チューブ型熱交換器は、直接
膨脹式のプレートフィン型の熱交換器であり、図1およ
び図2に示すように、本体(2)内に熱交換ユニット
(3)が挿入されて固定された構造とされている。
【0035】本体(2)は前面(4)に空気流入口
(6)が、後面(5)に空気流出口(7)がそれぞれ開
設されている。
【0036】一方、熱交換ユニット(3)には、伝熱管
(12)が配設されており、伝熱管(12)は、図示し
ない2枚の管板の間に多数の管が上下多段に貫通して支
持されてなる直管部(10)が、U字管(8),
(8),…により冷媒が流通可能に接続されて構成にさ
れている。
【0037】さらに、伝熱管(12)の直管部(10)
には、多数の縦長のフィン(11),(11),…が外
嵌されている。フィン(11),(11),…は伝熱管
(12)に対して板面が直交するように配置されてお
り、各フィン(11),(11),…の間に形成された
空気通路が前面(4)と後面(5)とに直交するように
構成されている。フィン(11),(11),…は上下
に長いアルミニウム製の平板の一群からなり、直管部
(10)に沿って一定ピッチで配置されている。
【0038】また、図4に示すように、直管部(10)
とフィン(11),(11),…との交差部(C)に
は、パイプカラー(13)が外嵌され、このパイプカラ
ー(13)は、直管部(10)がフィン(11),(1
1),…に隙間なく確実に外嵌されるように構成されて
いる。
【0039】空気調和装置を暖房運転するとき、とくに
冬季等の外気温が低いときには、フィン(11),(1
1),…の前端縁部(A)に多量の霜が付きやすい。こ
の霜を除去するために、除霜運転を行って伝熱管(1
2)に高温の冷媒を流通して、霜を融解させる。霜が融
解すると、図5に示すように、隣接するフィン(1
1),(11)に同時に付着する非球形の水滴(W)が
生じるおそれがある。
【0040】非球形の水滴(W)は、フィン(11),
(11),…の隣接間隔が小さな熱交換器において発生
しやすく、とくに着霜量が多いフィン(11),(1
1),…の前端縁部(A)において形成されやすい。こ
の非球形の水滴(W)は付着力が大きい水では接触角が
鋭角になると共に水分子間の凝集力に起因する表面張力
により、表面積が最小になるために中央がくびれた一葉
双曲面体状の外観、あるいは一葉双曲面体を上下に引き
伸ばした外観になる。このため、非球形の水滴(W)
は、安定した表面エネルギ状態になっており、一旦形成
されると容易に除去できない。
【0041】そこで、上記非球形の水滴(W)を除去す
るために、フィン(11),(11),…の前端縁部
(A)には、図3〜図5に示すように、本発明の特徴で
ある流下体(14),(14),…が上下に連続して形
成されている。流下体(14),(14),…は、フィ
ン(11),(11),…の板面からフィン(11),
(11),…の並設方向に向かって突出する三角形状の
棚壁(16)と、棚壁(16)と逆方向に傾斜する四角
形状の流下壁(17)とが連続して折り曲げて構成され
ている。
【0042】前端縁部(A)には、前端縁部(A)の後
端上の交点(15)で交わる山側折目線(16a)と基
端側折目線(16b)とが形成され、山側折目線(16
a)と基端側折目線(16b)とにより囲まれた領域
に、本体(2)内に向かって下降する三角形状の棚壁
(16)が形成されている。山側折目線(16a)と基
端側折目線(16b)とは本体(2)内に向かって下降
しており、棚壁(16)は本体(2)内に向かって下降
する傾斜面に形成されている。さらに、山側折目線(1
6a)は基端側折目線(16b)より下方に設定されて
おり、本体(2)の傾斜面がフィン(11),(1
1),…の並設方向に向かって下降するように構成され
ている。
【0043】さらに、流下壁(17)は、上方の棚壁
(16)の山側折目線(16a)と、下方の棚壁(1
6)の基端側折目線(16b)を繋いで形成されてな
り、前端縁部(A)における上下長さが棚壁(16)の
上下長さより十分に大きく設定されている。
【0044】次に、上記流下体(14),(14),…
の作用について説明する。除霜運転状態において、霜が
融解されて生じた流下壁(17)上の水滴(W)は、フ
ィン(11),(11),…の隣接間隔によっては、図
5に示すように、水滴(W)同士が付着する。このとき
の水滴(W)の付着面は垂直面に対して傾斜しており、
図11に示す対向する垂直面の間に形成される一葉双曲
面体の水滴(b)に比べて、水滴形状が不安定で流下し
やすい。そのため、暖房運転の再開によって送風が開始
されると、水滴(W)は流下壁(17)や棚壁(16)
の傾斜面に沿って流動し、この間に小さな水滴(W)と
合流して流下しやすくなる。
【0045】流下壁(17)を流下した水滴(W)は、
棚壁(16)に受け止められるが、棚壁(16)は突出
しているので、隣接するフィン(11),(11)に同
時に付着する、非対称の水滴(W)は形成されにくい。
【0046】さらに、棚壁(16)は前端縁部(A)の
後端上の交点(15)へ向って本体(2)内へいくにし
たがって下降する傾斜面に形成されているので、水滴
(W)は棚壁(16)に沿って流下しやすく、流下中に
水滴(W)が合流してより大きな水滴(W)や水塊が形
成されることになる。しかも、傾斜面は先細り状になっ
ているので、大きく成長した水滴(W)は、交点(1
5)から前端縁部(A)の後端に沿って流下する。従っ
て、前端縁部(A)で発生した水滴(W)は、遅滞なく
流下除去されることになる。
【0047】本実施例によれば、前端縁部(A)に山形
の流下体(14),(14),…を連続して形成してい
ることにより、その流下壁(17)で水滴(W)を棚壁
(16)へ流下案内して、流下してきた水滴(W)を棚
壁(16)で積極的に合流させて水滴(W)の成長を促
進することができると共に、前端縁部(A)の後端から
フィン(11),(11),…の板面に沿って流下させ
ることができる。従って、従来の熱交換器に比べて、前
端縁部(A)に付着する水滴(W)をフィン(11),
(11),…の板面に沿って確実に除去することがで
き、この結果、除霜を必要とする運転状態における熱交
換器の効率を向上し、併わせて除霜運転の頻度及びその
時間を減少して、悪条件下にあっても正常な運転状態を
長時間にわたって維持することができる。
【0048】また、棚壁(16)の傾斜面はフィン(1
1),(11),…の並設方向に向かって下降している
ので、プレス成形等によって流下体(14),(1
4),…を容易に形成することができる。
【0049】図6は請求項3に係る発明の第2実施例を
示す。本実施例は、棚壁(16)が水平に形成されてお
り、上方の流下壁(17)から流下した水滴がさらに下
方の流下壁(17)にまで流下するのを防止して、棚壁
(16)上の水滴が確実に前端縁部(A)の後端にまで
誘導されることになる。
【0050】本実施例によれば、棚壁(16)が水平に
形成されることにより、上方の流下壁(17)から流下
した水滴を確実に前端縁部(A)の後端に誘導すること
ができ、フィン(11),(11),…の前端縁部
(A)に付着する水滴を確実に除去することができる。
【0051】図7は請求項4に係る発明の第3実施例を
示す。本実施例は、伝熱管(12)の直管部(10)を
フィン(11),(11),…の前後中央より後端縁部
(B)側へ片寄って配置したオフセットフィンを示し、
上記実施例と同様にフィン(11),(11),…の前
端縁部(A)に流下体(14),(14),…が設けら
れているとともに、着霜が見られるフィン(11),
(11),…の後端縁部(B)にも流下体(14),
(14),…が設けられている。後端縁部(B)の流下
体(14),(14),…は、通風方向上流側へ向かっ
て下降する傾斜面に形成されている。
【0052】本実施例によれば、フィン(11),(1
1),…の後端縁部(B)に、多数の流下体(14),
(14),…が形成されることにより、後端縁部(B)
についても水滴を除去することができ、装置全体として
正常な運転状態を長時間にわたって維持することができ
る。
【0053】図8は流下体(14),(14),…を変
更した第4実施例を示す。本実施例では、棚壁(16)
の山側折目線(16a)および基端側折目線(16b)
が円弧状に形成され、棚壁(16)が本体(2)内に下
降すると共に、上方へ突出した弧面形状に形成されてい
る。
【0054】図9は流下体(14),(14),…を変
更した第5実施例を示す。本実施例では、フィン(1
1),(11),…の板面両側に流下壁(17)と棚壁
(16)が交互に形成されており、いずれの板面の側に
おいても棚壁(16)による水滴の合流作用が得られる
ように構成されている。
【0055】なお、本発明の流下体(14),(1
4),…は、着霜が著しい個所に限って設けてあればよ
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の熱交換器の一部破断平面
図である。
【図2】本発明の第1実施例の熱交換器の正面図であ
る。
【図3】本発明の第1実施例のフィンの前端縁部構造を
示す斜視図である。
【図4】本発明の第1実施例の熱交換ユニット要部の縦
断側面図である。
【図5】本発明の第1実施例の流下体の正面図である。
【図6】本発明の第2実施例の熱交換ユニットの要部縦
断側面図である。
【図7】本発明の第3実施例の熱交換ユニットの要部縦
断側面図である。
【図8】本発明の第4実施例の流下体の正面図である。
【図9】本発明の第5実施例の流下体の正面図である。
【図10】従来の熱交換器における水滴の付着状態を示
す説明図である。
【図11】従来の熱交換器における水滴の拡大断面図で
ある。
【図12】従来の熱交換器における水滴の斜視図であ
る。
【符号の説明】
2 本体 4 前面 5 後面 11 フィン 12 伝熱管 14 流下体 15 交点 16 棚壁 17 流下壁 A 前端縁部 B 後端縁部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 本体(2)の前面(4)と後面(5)が
    外部に開口し、該前面(4)と後面(5)との間にわた
    って、多数の、上下に平行な板状のフィン(11),
    (11),…が並設され、該フィン(11),(1
    1),…間の隙間が空気の流通路となっているフィン・
    チューブ型熱交換器において、 上記各フィン(11),(11),…の前端縁部(A)
    には、多数の流下体(14),(14),…が上下に連
    続して形成され、 該各流下体(14),(14),…は、隣接するフィン
    (11),(11)の対向面に向かって突出し、かつ上
    記本体(2)内へいくにしたがって先細り状に下降する
    傾斜面に形成された棚壁(16)と、該棚壁(16)の
    下方に連続する流下壁(17)とが形成されてなること
    を特徴とするフィン・チューブ型熱交換器。
  2. 【請求項2】 本体(2)の前面(4)と後面(5)が
    外部に開口し、該前面(4)と後面(5)との間にわた
    って、多数の、上下に平行な板状のフィン(11),
    (11),…が並設され、該フィン(11),(1
    1),…間の隙間が空気の流通路となっているフィン・
    チューブ型熱交換器において、 上記各フィン(11),(11),…の前端縁部(A)
    には、多数の流下体(14),(14),…が上下に連
    続して形成され、 該各流下体(14),(14),…は、隣接するフィン
    (11),(11)の対向面に向かって突出し、かつ上
    記本体(2)内へいくにしたがって先細り状に下降する
    と共にフィン(11),(11),…の並設方向に向か
    って下降する傾斜面に形成された棚壁(16)と、該棚
    壁(16)の下方に連続する流下壁(17)とが形成さ
    れてなることを特徴とするフィン・チューブ型熱交換
    器。
  3. 【請求項3】 本体(2)の前面(4)と後面(5)が
    外部に開口し、該前面(4)と後面(5)との間にわた
    って、多数の、上下に平行な板状のフィン(11),
    (11),…が並設され、該フィン(11),(1
    1),…間の隙間が空気の流通路となっているフィン・
    チューブ型熱交換器において、 上記各フィン(11),(11),…の前端縁部(A)
    には、多数の流下体(14),(14),…が上下に連
    続して形成され、 該各流下体(14),(14),…は、隣接するフィン
    (11),(11)の対向面に向かって突出し、かつ上
    記本体(2)内に向かって下降する水平な傾斜面に形成
    された棚壁(16)と、該棚壁(16)の下方に連続す
    る流下壁(17)とが形成されてなることを特徴とする
    フィン・チューブ型熱交換器。
  4. 【請求項4】 フィン(11),(11),…の後端縁
    部(B)に、多数の流下体(14),(14),…が上
    下に連続して形成されていることを特徴とする請求項
    1,2または3記載のフィン・チューブ型熱交換器。
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