JPH06347187A - フィン付熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気調和機や冷凍機器、自動車機器等の冷媒
と空気等の流体間で熱の授受を行うフィン付熱交換器に
おいて、冷媒と伝熱管の間の熱伝達率の向上を図ること
を目的とする。 【構成】 伝熱管６の気流上流側の溝７ａの深さを伝熱
管６の気流下流側の溝７ｂの深さよりも大きくすること
により、熱交換量が大きい伝熱管６の気流上流側では溝
７ａからあふれる液冷媒を少なくすることができ、また
熱交換量が小さい伝熱管６の気流下流側では、液冷媒が
溝７ｂの底部まで侵入し易くなり、伝熱管６の気流上流
側、気流下流側ともに冷媒との熱伝達を高めて、熱交換
器全体としての冷媒側の伝熱促進を大幅に図ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気調和機や冷凍機器、
自動車機器等の相変化する冷媒と空気等の流体間で熱の
授受を行うフィン付熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、フィン付熱交換器は機器設計の面
からコンパクト化が要求されており、フィン表面にスリ
ットやル−バ−などを設けたり、伝熱管の内面に溝やキ
ャビティを設けたり、また伝熱管の細径化を図る等の工
夫により大幅な小型高効率化が図られている。従来のフ
ィン付熱交換器としては論文「小型高効率熱交換器（Ｎ
ａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ
Ｖｏｌ．３５ Ｎｏ．６Ｄｅｃ． １９８９ Ｐ７
１）」で示している形状が一般的である。また伝熱管に
ついては、実公昭５５−１４９５６号公報や、実公昭５
５−２６７０６号公報に示している形状が一般的であ
る。

【０００３】以下、図面を参照しながら上記従来のフィ
ン付熱交換器を説明する。図１５は従来のフィン付熱交
換器の斜視図である。図１５において、１は一定間隔で
平行に並べられたフィンで、２はフィン１を貫通し、気
流方向に２列設けられた伝熱管である。図１６はフィン
１の平面図、図１７は図１６のＡ−Ａ断面図である。図
１６及び図１７において、３はフィン１の表面に設けら
れたスリットで、フィン１の一部を一定の幅に切り起こ
して設けられている。

【０００４】図１８は伝熱管２の冷媒の流れと垂直方向
の断面図、図１９は伝熱管の冷媒の流れ方向の断面図で
ある。４は伝熱管２の内面に螺旋状に連続して設けられ
た微細な溝である。また図２０は従来のフィン付熱交換
器の水平方向断面の部分拡大図、図２１は従来のフィン
付熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図である。図１８
から図２１に示したように、気流上流側の伝熱管２ａ、
気流下流側の伝熱管２ｂともに、内面のすべてに同じ形
状の溝４が施されている。

【０００５】以上のように構成されたフィン付熱交換器
について、以下その動作を説明する。

【０００６】フィン付熱交換器では、フィン１の相互間
を気流が流動し、伝熱管２の管内を冷媒が流動し、気流
と冷媒が熱交換を行う。この熱交換において、気流側で
は、フィン１の表面にスリット３が設けられているため
に、フィン１の表面にできる気流の温度境界層の発達が
抑えられ、フィン１と気流との熱伝達が促進されてい
る。また冷媒側では、伝熱管２の内面に微細な溝４が設
けられているために、液冷媒が表面張力の作用で溝４に
保持されて液膜の平均厚さが薄くなり、蒸発過程時、凝
縮過程時ともに冷媒と伝熱管２との熱伝達が促進されて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、気流上
流側の伝熱管２ａの内面や伝熱管２の気流上流側内面で
は、熱交換量が大きく相変化量が大きいために冷媒は不
安定な流れになっており、気流上流側の伝熱管２ａや伝
熱管２の気流上流側では、液冷媒が溝４に沿って流れ易
く、また液冷媒の保持量が大きく、また液冷媒の保持力
も強く、濡れ縁長さの大きい溝形状が最適である。逆に
気流と冷媒との温度差が小さい気流下流側の伝熱管２ｂ
の内面や伝熱管２の気流下流側内面では、熱交換量が小
さく相変化量が小さいために冷媒は比較的安定した流れ
になっており、気流下流側の伝熱管２ｂや伝熱管２の気
流下流側では、液冷媒が侵入し易く、また液冷媒が飛散
し難く、また濡れ縁長さの小さい溝形状が最適である。

【０００８】上記の従来の構成は、すべての伝熱管２の
すべての内面に同じ溝形状が設けられているため、気流
上流側に適した形状の溝４を持つ伝熱管２では、気流下
流側の伝熱管２ｂや伝熱管２の気流下流側における冷媒
側の熱伝達率が小さくなり、逆に気流下流側に適した形
状の溝４を持つ伝熱管２は、気流上流側の伝熱管２ａや
伝熱管２の気流上流側における冷媒側の熱伝達率が小さ
くなり、従って、熱交換器全体としての冷媒側の熱伝達
率が小さいという課題を有していた。また気流上流側や
気流下流側のそれぞれに適した溝形状になっていないた
め、不要な圧力損失の増大をも生じていた。

【０００９】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、気流上流側や気流下流側のそれぞれに適した溝形状
を適用し、熱交換器全体として冷媒側の熱伝達を十分に
促進したフィン付熱交換器を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のフィン付熱交換器は、伝熱管内面の気流上流
側には深さの大きい溝を、また伝熱管内面の気流下流側
には深さの小さい溝を備えた伝熱管を有している。

【００１１】また本発明は、伝熱管内面の気流上流側に
はピッチの小さい溝を、また伝熱管内面の気流下流側に
はピッチの大きい溝を備えた伝熱管を有している。

【００１２】さらに本発明は、伝熱管内面の気流上流側
には底幅の大きい溝を、また伝熱管内面の気流下流側に
は底幅の小さい溝を備えた伝熱管を有している。

【００１３】さらに本発明は、伝熱管内面の気流上流側
には多数のキャビティを、また伝熱管内面の気流下流側
には微細な溝を備えた伝熱管を有している。

【００１４】さらに本発明は、気流上流側には多数のキ
ャビティを内面に備えた伝熱管を、また気流下流側には
螺旋状の微細な溝を内面に備えた伝熱管を有している。

【００１５】さらに本発明は、気流上流側には連続する
方向が異なり互いに交差する微細な交差溝を内面に備え
た伝熱管を、また気流下流側には螺旋状の微細な溝を内
面に備えた伝熱管を有している。

【００１６】

【作用】本発明のフィン付熱交換器は、伝熱管の気流上
流側では、溝の深さが大きいために液冷媒の保持量が大
きくなり、気流上流側で相変化量が大きく不安定な液冷
媒でも溝からあふれる液冷媒を少なくすることができ、
溝の伝熱促進効果を高めることができる。逆に伝熱管の
気流下流側では、溝の深さが小さいために液冷媒の保持
量は小さいが、相変化量が小さいために液冷媒は比較的
安定した流れになっており、むしろ溝の深さが小さいほ
うが、液冷媒は溝の底部まで侵入し易くなり、溝の伝熱
促進効果を高めることができる。

【００１７】また本発明は、伝熱管の気流上流側では、
溝のピッチが小さいために表面張力による液冷媒の保持
力が強くなり、気流上流側で相変化量が大きく不安定な
液冷媒でも溝からの飛散を少なくすることができ、溝の
伝熱促進効果を高めることができる。逆に伝熱管の気流
下流側では、溝のピッチが大きいために液冷媒の保持力
は弱くなるが、相変化量が小さいために液冷媒は比較的
安定した流れになっており、むしろ溝のピッチが大きい
ほうが、液冷媒の保持量を大きくして液冷媒の飛散を少
なくし、溝の伝熱促進効果を高めることができる。

【００１８】さらに本発明は、伝熱管の気流上流側で
は、溝の底幅が大きいために濡れ縁長さが大きく、気流
上流側で相変化量が大きく不安定な液冷媒でも液膜厚さ
を薄くして液冷媒と溝との接触率を高めることができ、
溝の伝熱促進効果を高めることができる。逆に伝熱管の
気流下流側では、溝の底幅が小さいために濡れ縁長さは
小さいが、相変化量が小さいために液冷媒は比較的安定
した流れになっており、濡れ縁長さが小さくても液冷媒
は溝と安定して接触しており、むしろ濡れ縁長さが小さ
いために圧力損失を低減することができる。

【００１９】さらに本発明は、蒸発過程において熱流束
が大きく核沸騰が支配的な伝熱管の気流上流側では、多
数のキャビティによって核沸騰が促進され、溝よりも大
きな伝熱促進効果を得ることができる。逆に熱流束が小
さく強制対流が支配的な伝熱管の気流下流側では、溝の
表面張力の作用で液冷媒が溝に保持されて液膜の平均厚
さが薄くなり、従来と同様に伝熱促進効果を得ることが
できる。

【００２０】さらに本発明は、蒸発過程において熱流束
が大きく核沸騰が支配的な気流上流側の伝熱管では、多
数のキャビティによって核沸騰が促進され、溝よりも大
きな伝熱促進効果を得ることができる。逆に熱流束が小
さく強制対流が支配的な気流下流側の伝熱管では、溝の
表面張力の作用で液冷媒が溝に保持されて液膜の平均厚
さが薄くなり、従来と同様に伝熱促進効果を得ることが
できる。

【００２１】さらに本発明は、蒸発過程において熱流束
が大きく核沸騰が支配的な気流上流側の伝熱管では、溝
と同様に表面張力の作用で液冷媒が交差溝に保持されて
液膜の平均厚さが薄くなるとともに、交差溝によって核
沸騰が促進され、溝よりも伝熱促進効果を高めることが
できる。逆に熱流束が小さく強制対流が支配的な気流下
流側の伝熱管では、溝の表面張力の作用で液冷媒が溝に
保持されて液膜の平均厚さが薄くなり、従来と同様に伝
熱促進効果を得ることができるとともに、交差溝ほど圧
力損失を増大させることもない。

【００２２】

【実施例】以下、本発明によるフィン付熱交換器の第１
の実施例について、図面を参照しながら説明する。

【００２３】図１は、本発明の第１の実施例によるフィ
ン付熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図である。図１
において、５は一定間隔で平行に並べられたフィンで従
来の構成と同じものである。６はフィン５を貫通し、気
流方向に２列設けられた伝熱管である。図２は伝熱管６
の冷媒の流れと垂直方向の断面図で、７ａ，７ｂは伝熱
管６の内面に管軸方向に連続して設けられた溝で、伝熱
管６の気流上流側には深さの大きい溝７ａが、また伝熱
管６の気流下流側には深さの小さい溝７ｂが施されてい
る。

【００２４】以上のように構成されたフィン付熱交換器
について、以下その動作を説明する。

【００２５】フィン付熱交換器では、フィン５の相互間
を気流が流動し、伝熱管６の管内を冷媒が流動し、気流
と冷媒が熱交換を行う。この熱交換において、フィン５
は従来と同じ構成であり、気流側では従来と同じ熱伝達
の促進が図られている。冷媒側でも、伝熱管６の内面に
溝７ａ，７ｂが設けられているために、従来と同様に、
液冷媒が表面張力の作用で溝７ａ，７ｂに保持されて液
膜の平均厚さが薄くなり、蒸発過程時、凝縮過程時とも
に冷媒と伝熱管６との熱伝達が促進されている。

【００２６】この際、伝熱管６の気流上流側では、溝７
ａの深さが大きいために溝７ａの液冷媒の保持量は大き
くなり、気流上流側で相変化量が大きく不安定な液冷媒
でも溝７ａからあふれる液冷媒を少なくすることがで
き、溝７ａの伝熱促進効果を高めることができる。逆に
伝熱管６の気流下流側では、溝７ｂの深さが小さいため
に溝７ｂに保持できる液冷媒は少ないが、相変化量が小
さいために液冷媒は比較的安定した流れになっており、
むしろ溝７ｂの深さが小さいほうが、液冷媒は溝７ｂの
底まで侵入し易くなり、溝７ｂの伝熱促進効果を高める
ことができる。

【００２７】以上のように本実施例のフィン付熱交換器
は、伝熱管６の気流上流側の溝７ａの深さを伝熱管６の
気流下流側の溝７ｂの深さよりも大きくすることによ
り、熱交換量が大きい伝熱管６の気流上流側では溝７ａ
からあふれる液冷媒を少なくすることができ、また熱交
換量が小さい伝熱管６の気流下流側では、液冷媒が溝７
ｂの底部まで侵入し易くなり、伝熱管６の気流上流側、
気流下流側ともに冷媒との熱伝達を高めて、熱交換器全
体としての冷媒側の伝熱促進を大幅に図ることができ
る。

【００２８】次に、本発明のフィン付熱交換器の第２の
実施例について、図面を参照しながら説明する。

【００２９】図３は、本発明の第２の実施例によるフィ
ン付熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図である。図３
において、８は一定間隔で平行に並べられたフィンで従
来の構成と同じものである。９はフィン８を貫通し、気
流方向に２列設けられた伝熱管である。図４は伝熱管９
の冷媒の流れと垂直方向の断面図で、１０ａ，１０ｂは
伝熱管９の内面に管軸方向に連続して設けられた溝で、
伝熱管９の気流上流側にはピッチの小さい溝１０ａが、
また伝熱管９の気流下流側にはピッチの大きい溝１０ｂ
が施されている。

【００３０】以上のように構成されたフィン付熱交換器
について、以下その動作を説明する。

【００３１】フィン付熱交換器では、フィン８の相互間
を気流が流動し、伝熱管９の管内を冷媒が流動し、気流
と冷媒が熱交換を行う。この熱交換において、フィン８
は従来と同じ構成であり、気流側では従来と同じ熱伝達
の促進が図られている。冷媒側でも、内面に溝１０ａ，
１０ｂが設けられているために、従来と同様に、液冷媒
が表面張力の作用で溝１０ａ，１０ｂに保持されて液膜
の平均厚さが薄くなり、蒸発過程時、凝縮過程時ともに
冷媒と伝熱管９との熱伝達が促進されている。

【００３２】この際、伝熱管９の気流上流側では、溝１
０ａのピッチが小さいために表面張力により溝１０ａに
保持される液冷媒の保持力が強くなり、相変化量が大き
く不安定な液冷媒でも溝１０ａからの飛散を少なくする
ことができ、溝１０ａの伝熱促進効果を高めることがで
きる。逆に伝熱管９の気流下流側では、溝１０ｂのピッ
チが大きいために溝１０ｂに保持される液冷媒の保持力
は小さいが、相変化量が小さいために液冷媒は比較的安
定した流れになっており、むしろ溝１０ｂのピッチが大
きいほうが、液冷媒の保持量を大きくして溝１０ｂの伝
熱促進効果を高めることができる。

【００３３】以上のように本実施例のフィン付熱交換器
は、伝熱管９の気流上流側の溝１０ａのピッチを伝熱管
９の気流下流側の溝１０ｂのピッチよりも小さくするこ
とにより、熱交換量が大きい気流上流側では液冷媒の保
持力を強くして溝１０ａからの液冷媒の飛散を少なくす
ることができ、また熱交換量が小さい気流下流側では液
冷媒の保持量を大きくして溝１０ｂからの液冷媒の飛散
を少なくすることができ、気流上流側、気流下流側とも
に冷媒との熱伝達を高めて、熱交換器全体としての冷媒
側の伝熱促進を図ることができる。

【００３４】次に、本発明のフィン付熱交換器の第３の
実施例について、図面を参照しながら説明する。

【００３５】図５は、本発明の第３の実施例によるフィ
ン付熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図である。図５
において、１１は一定間隔で平行に並べられたフィンで
従来の構成と同じものである。１２はフィン１１を貫通
し、気流方向に２列設けられた伝熱管である。図６は伝
熱管１２の冷媒の流れと垂直方向の断面図で、１３ａ，
１３ｂは伝熱管１２の内面に管軸方向に連続して設けら
れた溝で、伝熱管１２の気流上流側には底幅の大きい溝
１３ａが、また伝熱管１２の気流下流側には底幅小さい
溝１３ｂが施されている。

【００３６】以上のように構成されたフィン付熱交換器
について、以下その動作を説明する。

【００３７】フィン付熱交換器では、フィン１１の相互
間を気流が流動し、伝熱管１２の管内を冷媒が流動し、
気流と冷媒が熱交換を行う。この熱交換において、フィ
ン１１は従来と同じ構成であり、気流側では従来と同じ
熱伝達の促進が図られている。冷媒側でも、内面に溝１
３ａ，１３ｂが設けられているために、従来と同様に、
液冷媒が表面張力の作用で溝１３ａ，１３ｂに保持され
て液膜の平均厚さが薄くなり、蒸発過程時、凝縮過程時
ともに冷媒と伝熱管９との熱伝達が促進されている。

【００３８】この際、伝熱管１２の気流上流側では、溝
１３ａの底幅が大きいために濡れ縁長さが大きく、気流
上流側で相変化量が大きく不安定な液冷媒でも、液冷媒
と溝１３ａとの接触率を平均的に高めることができ、溝
１３ａの伝熱促進効果を高めることができる。逆に伝熱
管１２の気流下流側では、溝１３ｂの底幅が小さいため
に濡れ縁長さは小さいが、相変化量が小さいために液冷
媒は比較的安定した流れになっており、濡れ縁長さが小
さくても液冷媒は溝１３ｂと安定して接触しており、む
しろ濡れ縁長さが小さいために圧力損失を低減すること
ができる。

【００３９】以上のように本実施例のフィン付熱交換器
は、伝熱管１２の気流上流側の溝１３ａの底幅を、伝熱
管１２の気流下流側の溝１３ｂの底幅よりも大きくする
ことにより、熱交換量が大きい伝熱管１２の気流上流側
では液冷媒と溝１３ａとの接触率を平均的に高めること
ができ、また熱交換量が小さい伝熱管１２の気流下流側
では濡れ縁長さが小さいために圧力損失を低減すること
ができ、熱交換器全体としての冷媒側の伝熱促進を図る
と共に、圧力損失の低減を図ることができる。

【００４０】次に、本発明のフィン付熱交換器の第４の
実施例について、図面を参照しながら説明する。

【００４１】図７は、本発明の第４の実施例によるフィ
ン付熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図である。図７
において、１４は一定間隔で平行に並べられたフィンで
従来の構成と同じものである。１５はフィン１４を貫通
し、気流方向に２列設けられた伝熱管である。図８は伝
熱管１５の冷媒の流れと垂直方向の断面図で、伝熱管１
５の気流上流側にはキャビティ１６を、また伝熱管１５
の気流下流側は管軸方向に連続する微細な溝１７が施さ
れている。

【００４２】以上のように構成されたフィン付熱交換器
について、以下その動作を説明する。

【００４３】フィン付熱交換器では、フィン１４の相互
間を気流が流動し、伝熱管１５の管内を冷媒が流動し、
気流と冷媒が熱交換を行う。この熱交換において、フィ
ン１４は従来と同じ構成であり、気流側では従来と同じ
熱伝達の促進が図られている。

【００４４】冷媒側では、蒸発過程において熱流束が大
きく核沸騰が支配的な伝熱管１５の気流上流側では、多
数のキャビティ１６によって核沸騰が促進され、溝より
も大きな伝熱促進効果を得ることができる。逆に熱流束
が小さく強制対流が支配的な伝熱管１５の気流下流側で
は、溝１７の表面張力の作用で液冷媒が溝１７に保持さ
れて液膜の平均厚さが薄くなり、従来と同様に伝熱促進
効果を得ることができる。

【００４５】以上のように本実施例のフィン付熱交換器
は、伝熱管１５の気流上流側には多数のキャビティ１６
を、また伝熱管１６の気流下流側には管軸方向に連続す
る微細な溝１７を設けることにより、蒸発過程において
熱流束が大きく核沸騰が支配的な伝熱管１５の気流上流
側では、多数のキャビティ１６によって核沸騰が促進さ
れ、溝よりも大きな伝熱促進効果を得ることができる。
逆に熱流束が小さく強制対流が支配的な伝熱管１５の気
流下流側では、溝１７の表面張力の作用で液冷媒が溝１
７に保持されて液膜の平均厚さが薄くなり、伝熱促進効
果を得ることができ、気流上流側、気流下流側ともに冷
媒との熱伝達を高めて、熱交換器全体としての冷媒側の
伝熱促進を図ることができる。

【００４６】次に、本発明のフィン付熱交換器の第５の
実施例について、図面を参照しながら説明する。

【００４７】図９は、本発明の第５の実施例によるフィ
ン付熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図である。図９
において、１８は一定間隔で平行に並べられたフィンで
従来の構成と同じものである。１９ａ，１９ｂはフィン
１８を貫通し、気流方向に２列設けられた伝熱管であ
る。図１０は気流上流側の伝熱管１９ａの冷媒の流れと
垂直方向の断面図で、内面に多数のキャビティ２０が施
されている。図１１は気流下流側の伝熱管１９ｂの冷媒
の流れと垂直方向の断面図で、内面に螺旋状に連続した
微細な溝２１が施されている。

【００４８】以上のように構成されたフィン付熱交換器
について、以下その動作を説明する。

【００４９】フィン付熱交換器では、フィン１８の相互
間を気流が流動し、伝熱管１９ａ，１９ｂの管内を冷媒
が流動し、気流と冷媒が熱交換を行う。この熱交換にお
いて、フィン１８は従来と同じ構成であり、気流側では
従来と同じ熱伝達の促進が図られている。

【００５０】冷媒側では、蒸発過程において熱流束が大
きく核沸騰が支配的な気流上流側の伝熱管１９ａでは、
内面に設けられた多数のキャビティ２０によって核沸騰
が促進され、溝よりも大きな伝熱促進効果を得ることが
できる。逆に熱流束が小さく強制対流が支配的な気流下
流側の伝熱管１９ｂでは、溝２１の表面張力の作用で液
冷媒が溝２１に保持されて液膜の平均厚さが薄くなり、
従来と同様の伝熱促進効果を得ることができる。

【００５１】以上のように本実施例のフィン付熱交換器
は、気流上流側の伝熱管１９ａの内面には多数のキャビ
ティ２０を、また気流下流側の伝熱管１９ｂの内面には
螺旋方向に連続する微細な溝２１を設けることにより、
蒸発過程において熱流束が大きく核沸騰が支配的な気流
上流側の伝熱管１９ａでは、内面に設けられた多数のキ
ャビティ２０によって核沸騰が促進され、溝よりも大き
な伝熱促進効果を得ることができる。逆に熱流束が小さ
く強制対流が支配的な気流下流側の伝熱管１９ｂでは、
溝２１の表面張力の作用で液冷媒が溝２１に保持されて
液膜の平均厚さが薄くなり、従来と同様の伝熱促進効果
を得ることができ、気流上流側の伝熱管１９ａ、気流下
流側の伝熱管１９ｂともに冷媒との熱伝達を高めて、熱
交換器全体としての冷媒側の伝熱促進を図ることができ
る。

【００５２】次に、本発明のフィン付熱交換器の第６の
実施例について、図面を参照しながら説明する。

【００５３】図１２は、本発明の第６の実施例によるフ
ィン付熱交換器の水平方向断面の部分拡大図である。図
１２において、２２は一定間隔で平行に並べられたフィ
ンで従来の構成と同じものである。２３ａ，２３ｂはフ
ィン２２を貫通し、気流方向に２列設けられた伝熱管で
ある。図１３は気流上流側の伝熱管２３ａの冷媒の流れ
方向の断面図で、内面に連続する方向が異なり互いに交
差する微細な交差溝２４が施されている。図１４は気流
下流側の伝熱管２３ｂの冷媒の流れ方向の断面図で、内
面に螺旋状に連続した微細な溝２５が施されている。

【００５４】以上のように構成されたフィン付熱交換器
について、以下その動作を説明する。

【００５５】フィン付熱交換器では、フィン２２の相互
間を気流が流動し、伝熱管２３ａ，２３ｂの管内を冷媒
が流動し、気流と冷媒が熱交換を行う。この熱交換にお
いて、フィン２２は従来と同じ構成であり、気流側では
従来と同じ熱伝達の促進が図られている。

【００５６】冷媒側では、蒸発過程において熱流束が大
きく核沸騰が支配的な気流上流側の伝熱管２３ａでは、
溝と同様に表面張力の作用で液冷媒が交差溝２４に保持
されて液膜の平均厚さが薄くなるとともに、多数の交差
溝２４によって核沸騰が促進され、溝よりも大きな伝熱
促進効果を得ることができる。逆に熱流束が小さく強制
対流が支配的な気流下流側の伝熱管２３ｂでは、溝２５
の表面張力の作用で液冷媒が溝２５に保持されて液膜の
平均厚さが薄くなり、従来と同様の伝熱促進効果を得る
ことができる。

【００５７】以上のように本実施例のフィン付熱交換器
は、気流上流側の伝熱管２３ａの内面には連続する方向
が異なり互いに交差する微細な交差溝２４を、また気流
下流側の伝熱管２３ｂの内面には螺旋方向に連続する微
細な溝２５を設けることにより、蒸発過程において熱流
束が大きく核沸騰が支配的な気流上流側の伝熱管２３ａ
では、溝と同様に表面張力の作用で液冷媒が交差溝２４
に保持されて液膜の平均厚さが薄くなるとともに、多数
の交差溝２４によって核沸騰が促進され、溝よりも大き
な伝熱促進効果を得ることができる。逆に熱流束が小さ
く強制対流が支配的な気流下流側の伝熱管２３ｂでは、
溝２５の表面張力の作用で液冷媒が溝２５に保持されて
液膜の平均厚さが薄くなり、従来と同様の伝熱促進効果
を得ることができ、気流上流側の伝熱管２３ａ、気流下
流側の伝熱管２３ｂともに冷媒との熱伝達を高めて、熱
交換器全体としての冷媒側の伝熱促進を図ることができ
る。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、伝熱管の
気流上流側の溝の深さを伝熱管の気流下流側のの溝の深
さよりも大きくすることにより、熱交換量が大きく冷媒
の相変化が大きい伝熱管の気流上流側では溝からあふれ
る液冷媒を少なくすることができ、また熱交換量が小さ
く冷媒の相変化が小さい伝熱管の気流下流側では、液冷
媒が溝の底部まで侵入し易くなり、伝熱管の気流上流
側、気流下流側ともに冷媒との熱伝達を高めて、熱交換
器全体としての冷媒側の伝熱促進を大幅に図ることがで
きる。

【００５９】また、本発明は、伝熱管の気流上流側の溝
のピッチを伝熱管の気流下流側の溝のピッチよりも小さ
くすることにより、熱交換量が大きく冷媒の相変化が大
きい気流上流側では液冷媒の保持力を強くして溝からの
液冷媒の飛散を少なし、また熱交換量が小さく冷媒の相
変化が小さい伝熱管の気流下流側では、液冷媒の保持量
を大きくして、溝からの液冷媒の飛散を少なし、気流上
流側、気流下流側ともに冷媒との熱伝達を高めて、熱交
換器全体としての冷媒側の伝熱促進を図ることができ
る。

【００６０】さらに、本発明は、伝熱管の気流上流側の
溝の底幅を伝熱管の気流下流側の溝の底幅よりも大きく
することにより、熱交換量が大きく冷媒の相変化が大き
い伝熱管の気流上流側では液冷媒と溝との接触率を平均
的に高めることができ、また熱交換量が小さく冷媒の相
変化が小さい伝熱管の気流下流側では濡れ縁長さが小さ
いために圧力損失を低減することができ、熱交換器全体
としての冷媒側の伝熱促進を図ると共に、圧力損失の低
減を図ることができる。

【００６１】さらに、本発明は、伝熱管の気流上流側に
は多数のキャビティを、また伝熱管の気流下流側には管
軸方向に連続する微細な溝を設けることにより、蒸発過
程において熱流束が大きく核沸騰が支配的な伝熱管の気
流上流側では、多数のキャビティによって核沸騰が促進
され、溝よりも大きな伝熱促進効果を得ることができ
る。逆に熱流束が小さく強制対流が支配的な伝熱管の気
流下流側では、溝の表面張力の作用で液冷媒が溝に保持
されて液膜の平均厚さが薄くなり、従来と同様の伝熱促
進効果を得ることができ、気流上流側、気流下流側とも
に冷媒との熱伝達を高めて、熱交換器全体としての冷媒
側の伝熱促進を図ることができる。

【００６２】さらに、本発明は、気流上流側の伝熱管の
内面には多数のキャビティを、また気流下流側の伝熱管
の内面には螺旋方向に連続する微細な溝を設けることに
より、蒸発過程において熱流束が大きく核沸騰が支配的
な気流上流側の伝熱管では、内面に設けられた多数のキ
ャビティによって核沸騰が促進され、溝よりも大きな伝
熱促進効果を得ることができる。逆に熱流束が小さく強
制対流が支配的な気流下流側の伝熱管では、溝の表面張
力の作用で液冷媒が溝に保持されて液膜の平均厚さが薄
くなり、従来と同様に伝熱促進効果を得ることができ、
気流上流側の伝熱管、気流下流側の伝熱管ともに冷媒と
の熱伝達を高めて、熱交換器全体としての冷媒側の伝熱
促進を図ることができる。

【００６３】さらに、本発明は、気流上流側の伝熱管の
内面には連続する方向が異なり互いに交差する微細な交
差溝を、また気流下流側の伝熱管の内面には螺旋方向に
連続する微細な溝を設けることにより、蒸発過程におい
て熱流束が大きく核沸騰が支配的な気流上流側の伝熱管
では、溝と同様に表面張力の作用で液冷媒が交差溝に保
持されて液膜の平均厚さが薄くなるとともに、多数の交
差溝によって核沸騰が促進され、溝よりも大きな伝熱促
進効果を得ることができる。逆に熱流束が小さく強制対
流が支配的な気流下流側の伝熱管では、溝の表面張力の
作用で液冷媒が溝に保持されて液膜の平均厚さが薄くな
り、従来と同様の伝熱促進効果を得ることができ、気流
上流側の伝熱管、気流下流側の伝熱管ともに冷媒との熱
伝達を高めて、熱交換器全体としての冷媒側の伝熱促進
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるフィン付熱交換器の第１の実施例
の鉛直方向断面の部分拡大図

【図２】同実施例の伝熱管の冷媒の流れと垂直方向の断
面図

【図３】本発明によるフィン付熱交換器の第２の実施例
の鉛直方向断面の部分拡大図

【図４】同実施例の伝熱管の冷媒の流れと垂直方向の断
面図

【図５】本発明によるフィン付熱交換器の第３の実施例
の鉛直方向断面の部分拡大図

【図６】同実施例の伝熱管の冷媒の流れと垂直方向の断
面図

【図７】本発明によるフィン付熱交換器の第４の実施例
の鉛直方向断面の部分拡大図

【図８】同実施例の伝熱管の冷媒の流れと垂直方向の断
面図

【図９】本発明によるフィン付熱交換器の第５の実施例
の鉛直方向断面の部分拡大図

【図１０】同実施例の気流上流側の伝熱管の冷媒の流れ
と垂直方向の断面図

【図１１】同実施例の気流下流側の伝熱管の冷媒の流れ
と垂直方向の断面図

【図１２】本発明によるフィン付熱交換器の第６の実施
例の水平方向断面の部分拡大図

【図１３】同実施例の気流上流側の伝熱管の冷媒の流れ
方向の断面図

【図１４】同実施例の気流下流側の伝熱管の冷媒の流れ
方向の断面図

【図１５】従来のフィン付熱交換器の斜視図

【図１６】従来のフィン付熱交換器のフィンの平面図

【図１７】図１６のＡ−Ａ断面図

【図１８】従来のフィン付熱交換器の伝熱管の冷媒の流
れと垂直方向の断面図

【図１９】従来のフィン付熱交換器の伝熱管の冷媒の流
れ方向の断面図

【図２０】従来のフィン付熱交換器の水平方向断面の部
分拡大図

【図２１】従来のフィン付熱交換器の鉛直方向断面の部
分拡大図

【符号の説明】

５ フィン ６ 伝熱管 ７ａ，７ｂ 溝 ８ フィン ９ 伝熱管 １０ａ，１０ｂ 溝 １１ フィン １２ 伝熱管 １３ａ，１３ｂ 溝 １４ フィン １５ 伝熱管 １６ キャビティ １７ 溝 １８ フィン １９ａ，１９ｂ 伝熱管 ２０ キャビティ ２１ 溝 ２２ フィン ２３ａ，２３ｂ 伝熱管 ２４ 交差溝 ２５ 溝

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定間隔で平行に並べられ、相互間を気
   体が流動するフィンと、前記フィンを貫通し、気流方向
   に複数列配置され、内部を流体が流動する伝熱管とから
   構成され、前記伝熱管の内面に管軸方向に連続する微細
   な溝を多数備えるとともに、前記伝熱管の内面において
   気流上流側の溝の深さを気流下流側の溝の深さよりも大
   きくしたフィン付熱交換器。
2. 【請求項２】 一定間隔で平行に並べられ、相互間を気
   体が流動するフィンと、前記フィンを貫通し、気流方向
   に複数列配置され、内部を流体が流動する伝熱管とから
   構成され、前記伝熱管の内面に管軸方向に連続する微細
   な溝を多数備えるとともに、前記伝熱管の内面において
   気流上流側の溝のピッチを気流下流側の溝のピッチより
   も小さくしたフィン付熱交換器。
3. 【請求項３】 一定間隔で平行に並べられ、相互間を気
   体が流動するフィンと、前記フィンを貫通し、気流方向
   に複数列配置され、内部を流体が流動する伝熱管とから
   構成され、前記伝熱管の内面に管軸方向に連続する微細
   な溝を多数備えるとともに、前記伝熱管の内面において
   気流上流側の溝の底幅を気流下流側の溝の底幅よりも大
   きくしたフィン付熱交換器。
4. 【請求項４】 一定間隔で平行に並べられ、相互間を気
   体が流動するフィンと、前記フィンを貫通し、気流方向
   に複数列配置され、内部を流体が流動する伝熱管とから
   構成され、前記伝熱管の内面の気流上流側には多数のキ
   ャビティを、また前記伝熱管の内面の気流下流側には管
   軸方向に連続する微細な溝を多数備えたフィン付熱交換
   器。
5. 【請求項５】 一定間隔で平行に並べられ、相互間を気
   体が流動するフィンと、前記フィンを貫通し、気流方向
   に複数列配置され、内部を流体が流動する伝熱管とから
   構成され、気流上流側の伝熱管の内面には多数のキャビ
   ティを、また気流下流側の伝熱管の内面には螺旋方向に
   連続する微細な溝を多数備えたフィン付熱交換器。
6. 【請求項６】 一定間隔で平行に並べられ、相互間を気
   体が流動するフィンと、前記フィンを貫通し、気流方向
   に複数列配置され、内部を流体が流動する伝熱管とから
   構成され、気流上流側の伝熱管の内面には連続する方向
   が異なり互いに交差する微細な交差溝を、また気流下流
   側の伝熱管の内面には螺旋方向に連続する微細な溝を多
   数備えたフィン付熱交換器。