JPH0684876B2 - フイン付熱交換器 - Google Patents
フイン付熱交換器Info
- Publication number
- JPH0684876B2 JPH0684876B2 JP61146416A JP14641686A JPH0684876B2 JP H0684876 B2 JPH0684876 B2 JP H0684876B2 JP 61146416 A JP61146416 A JP 61146416A JP 14641686 A JP14641686 A JP 14641686A JP H0684876 B2 JPH0684876 B2 JP H0684876B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat transfer
- fins
- air flow
- heat exchanger
- cut
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は冷凍・空調機器分野の蒸発器や凝縮器に広く用
いられている気体対気液二相流体（または液体）用のフ
ィン付熱交換器に関するものである。
いられている気体対気液二相流体（または液体）用のフ
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では、第４図に示すように、一
定間隔で平行に並べられた平板フィン１とこのフィン１
に直角に挿通された伝熱管２とからなり、気流３がフィ
ン１間を流れて、伝熱管２内部を流れる流体と熱交換を
行う構成であった。この様な熱交換器に対して、近年、
小型、高性能化の要求が強まってきているが、騒音等の
観点からフィン１間を流れる気流３の流速を低く抑える
必要があるため、伝熱管内側の熱抵抗に比して、空気側
の熱抵抗が高くなるという問題があった。そこで空気側
の伝熱面積を拡大することで空気側と管内側との熱抵抗
の差を低減するように工夫している。しかしながら、伝
熱面積を拡大することは、経済性，省スペース性等の点
から問題があり、従って、空気側の熱伝達率を向上せし
めて空気側の熱抵抗を低下させることが、この種の熱交
換器に於ける重要な課題となっている。
定間隔で平行に並べられた平板フィン１とこのフィン１
に直角に挿通された伝熱管２とからなり、気流３がフィ
ン１間を流れて、伝熱管２内部を流れる流体と熱交換を
行う構成であった。この様な熱交換器に対して、近年、
小型、高性能化の要求が強まってきているが、騒音等の
観点からフィン１間を流れる気流３の流速を低く抑える
必要があるため、伝熱管内側の熱抵抗に比して、空気側
の熱抵抗が高くなるという問題があった。そこで空気側
の伝熱面積を拡大することで空気側と管内側との熱抵抗
の差を低減するように工夫している。しかしながら、伝
熱面積を拡大することは、経済性，省スペース性等の点
から問題があり、従って、空気側の熱伝達率を向上せし
めて空気側の熱抵抗を低下させることが、この種の熱交
換器に於ける重要な課題となっている。
第５図及び第６図は、上記の課題の克服を目指したフィ
ン付熱交換器の従来例を示したもので、第５図は平面
図、第６図は第５図中のＸ−Ｘ線の断面図である。平板
フィン４には、千鳥配列された伝熱管５間に気流と対向
する二側辺部を開口した切り起こし６が設けられてい
る。このフィン付熱交換器に於いて伝熱管５の内部には
フロン等の冷媒が循環しており、その熱は伝熱管５から
フィンカラー７を介して、平板フィン４及び切り起こし
６へ伝わる。一方、ファン等によって送られる気流８は
平板フィン４間を通過するが、その際、温度の異なる平
板フィン４や切り起こし６、及び伝熱管５表面と熱の授
受を行う。特に、切り起こし６の各々には薄い温度境界
層が形成され、いわゆる境界層前縁効果によって、冷媒
と空気との熱交換の効率向上を図っている。
ン付熱交換器の従来例を示したもので、第５図は平面
図、第６図は第５図中のＸ−Ｘ線の断面図である。平板
フィン４には、千鳥配列された伝熱管５間に気流と対向
する二側辺部を開口した切り起こし６が設けられてい
る。このフィン付熱交換器に於いて伝熱管５の内部には
フロン等の冷媒が循環しており、その熱は伝熱管５から
フィンカラー７を介して、平板フィン４及び切り起こし
６へ伝わる。一方、ファン等によって送られる気流８は
平板フィン４間を通過するが、その際、温度の異なる平
板フィン４や切り起こし６、及び伝熱管５表面と熱の授
受を行う。特に、切り起こし６の各々には薄い温度境界
層が形成され、いわゆる境界層前縁効果によって、冷媒
と空気との熱交換の効率向上を図っている。
発明が解決しようとする問題点 前述の従来例は、平板フィン４に切り起こし６を有する
スリットフィンと称せられるもので、フィン表面に加工
のないフラットフィンと比較すると、表面の熱抵抗が約
20〜30％低下する。しかしながら、この従来例では、伝
熱管５を千鳥状に配列しているため、送風時の通風抵
抗が大きくなる。伝熱管５の後流に生じる死水域が大
きくなると共に上記の切り起こし群の一部を覆い、有効
な伝熱面積が減少する。気流方向の伝熱管５間に切り
起こし６が存在するため伝熱管５からの熱流の移動を妨
げフィン効率が低下する。
スリットフィンと称せられるもので、フィン表面に加工
のないフラットフィンと比較すると、表面の熱抵抗が約
20〜30％低下する。しかしながら、この従来例では、伝
熱管５を千鳥状に配列しているため、送風時の通風抵
抗が大きくなる。伝熱管５の後流に生じる死水域が大
きくなると共に上記の切り起こし群の一部を覆い、有効
な伝熱面積が減少する。気流方向の伝熱管５間に切り
起こし６が存在するため伝熱管５からの熱流の移動を妨
げフィン効率が低下する。
そこで本発明は、気流方向に複数列配置された伝熱管群
の配列を工夫し、かつ、伝熱管の気流方向に直角な方向
の管ピッチ及びフィンピッチを工夫することによって前
記の問題点を解決し、フィン付熱交換器のコンパクト
化、かつ高性能化を図ることを目的とする。
の配列を工夫し、かつ、伝熱管の気流方向に直角な方向
の管ピッチ及びフィンピッチを工夫することによって前
記の問題点を解決し、フィン付熱交換器のコンパクト
化、かつ高性能化を図ることを目的とする。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は、一定間
隔Ｓで平行に並べられ、相互間を気体が流動する平板フ
ィンと、その平板フィンを貫通し内部を流体が流動する
外径Ｄの伝熱管を気流方向に複数列配置して構成し、前
記伝熱管相互が、気流の上流側あるいずれかの伝熱管の
下流側への投影面と部分的な重なりをもって形成されて
おり、更に、伝熱管の気流方向に直角な方向の管ピッチ
をＢとした場合に、Ｂ＞2Dかつ、７≦（B-D）/S≦18な
る関係を有する構成としたものである。
隔Ｓで平行に並べられ、相互間を気体が流動する平板フ
ィンと、その平板フィンを貫通し内部を流体が流動する
外径Ｄの伝熱管を気流方向に複数列配置して構成し、前
記伝熱管相互が、気流の上流側あるいずれかの伝熱管の
下流側への投影面と部分的な重なりをもって形成されて
おり、更に、伝熱管の気流方向に直角な方向の管ピッチ
をＢとした場合に、Ｂ＞2Dかつ、７≦（B-D）/S≦18な
る関係を有する構成としたものである。
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、各伝熱管が、気流の上流側にあるいずれかの伝熱管
の下流側への投影面と部分的な重なりを有しているため
に、碁盤配列でも千鳥配列でも実現でき得ない気流の流
れが実現できる。つまり、千鳥配列の場合より通風抵抗
が低く、かつ、死水域の大きさについては、碁盤配列の
場合より小さいため熱伝達率は向上する。また、重力方
向に平行にフィン間距離Ｓで並べられた平板フィンに外
径Ｄの伝熱管を気流方向に複数列配置したフィン付熱交
換器について、第５図は、B,D,S及び気流速度ＵＦをパ
ラメータとして実験を行い同一ファン動力ΔＰ・Ｕ
Ｆ（ΔP:熱交換器の通風抵抗）基準の熱伝達率αで伝達
性能を評価した結果である。
ち、各伝熱管が、気流の上流側にあるいずれかの伝熱管
の下流側への投影面と部分的な重なりを有しているため
に、碁盤配列でも千鳥配列でも実現でき得ない気流の流
れが実現できる。つまり、千鳥配列の場合より通風抵抗
が低く、かつ、死水域の大きさについては、碁盤配列の
場合より小さいため熱伝達率は向上する。また、重力方
向に平行にフィン間距離Ｓで並べられた平板フィンに外
径Ｄの伝熱管を気流方向に複数列配置したフィン付熱交
換器について、第５図は、B,D,S及び気流速度ＵＦをパ
ラメータとして実験を行い同一ファン動力ΔＰ・Ｕ
Ｆ（ΔP:熱交換器の通風抵抗）基準の熱伝達率αで伝達
性能を評価した結果である。
伝熱管群を気流方向にほぼ平行に配列した場合、伝熱管
後流に死水域が生じるため気流の流路は、縦:S,横：
（Ｂ−Ｄ）の矩形流路と考えられる。フィン間距離S:一
定の場合、管ピッチＢを大きくすると、即ち、アスペク
ト比β＝（B-D）/Sを大きくすればする程、平行平板流
れに近づき、流路における熱伝達率は大きくなるが、逆
に、フィン効率は低下していくため、結果としてアスペ
クト比βに対して熱伝達率は極大値をもつ。一方、管ピ
ッチＢを小さくすると同一前面風速ＵＦではフィン間通
過風速が大きくなるため通風抵抗ΔＰは増大する。従っ
て、同一ファン動力ΔＰ・ＵＦ基準の熱伝達率αで評価
するとアスペクト比β≒10に於いて伝熱性能が極大にな
る。更に、極大値の90％を示すアスペクト比βとしては
７≦β≦18であり、この範囲内であれば実用上伝熱性能
が優れている。
後流に死水域が生じるため気流の流路は、縦:S,横：
（Ｂ−Ｄ）の矩形流路と考えられる。フィン間距離S:一
定の場合、管ピッチＢを大きくすると、即ち、アスペク
ト比β＝（B-D）/Sを大きくすればする程、平行平板流
れに近づき、流路における熱伝達率は大きくなるが、逆
に、フィン効率は低下していくため、結果としてアスペ
クト比βに対して熱伝達率は極大値をもつ。一方、管ピ
ッチＢを小さくすると同一前面風速ＵＦではフィン間通
過風速が大きくなるため通風抵抗ΔＰは増大する。従っ
て、同一ファン動力ΔＰ・ＵＦ基準の熱伝達率αで評価
するとアスペクト比β≒10に於いて伝熱性能が極大にな
る。更に、極大値の90％を示すアスペクト比βとしては
７≦β≦18であり、この範囲内であれば実用上伝熱性能
が優れている。
実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
る。
第１図及び第２図は本発明の一実施例の熱交換器であ
り、第１図はその平面図、第２図は第３図のＹ−Ｙ断面
図である。12は一定間隔Ｓで平行に並べられた平板フィ
ンである。13a及び13bは平板フィン12に挿通された外径
Ｄ伝熱管であり、気流上流側にある伝熱管13dの投影面1
4と下流側の伝熱管13bとが部分的に重なるように構成さ
れており、その内部を冷媒が循環している。そして、そ
の伝熱管13間のピッチＢはＢ＞2Dかつ、（7S＋Ｄ）≦Ｂ
≦（18S＋Ｄ）としている。
り、第１図はその平面図、第２図は第３図のＹ−Ｙ断面
図である。12は一定間隔Ｓで平行に並べられた平板フィ
ンである。13a及び13bは平板フィン12に挿通された外径
Ｄ伝熱管であり、気流上流側にある伝熱管13dの投影面1
4と下流側の伝熱管13bとが部分的に重なるように構成さ
れており、その内部を冷媒が循環している。そして、そ
の伝熱管13間のピッチＢはＢ＞2Dかつ、（7S＋Ｄ）≦Ｂ
≦（18S＋Ｄ）としている。
また、平板フィン12には気流方向15に開口部を有する切
り起こし16を平板フィン12の基板に対して上下に設けて
おり、その切り起こし16の脚部が気流方向14に対して傾
斜角を有する。このような構成により、伝熱管13内を流
動する冷媒と平板フィン12間を流動する空気とが熱交換
を行う。
り起こし16を平板フィン12の基板に対して上下に設けて
おり、その切り起こし16の脚部が気流方向14に対して傾
斜角を有する。このような構成により、伝熱管13内を流
動する冷媒と平板フィン12間を流動する空気とが熱交換
を行う。
次に、この一実施例の構成における作用を説明する。
まず、上記の様に伝熱管13a及び13bを配列することによ
り碁盤配列でも千鳥配列でも実現でき得ない気流の流れ
が実現できる。
り碁盤配列でも千鳥配列でも実現でき得ない気流の流れ
が実現できる。
すなわち、千鳥配列の場合より通風抵抗が低く、かつ、
死水域17の大きさについては碁盤配列の場合より小さい
ため熱伝達率は向上する。更に、気流方向に対して斜め
に設けた切り起こし16脚部から生じる渦流による乱流促
進効果、及び伝熱管13まわりの流速と切り起こし16を通
過する流速がほぼ均一になり、それによって切り起こし
16による境界層前縁効果が十分に発揮できることによっ
て、熱伝達率は大幅に向上する。
死水域17の大きさについては碁盤配列の場合より小さい
ため熱伝達率は向上する。更に、気流方向に対して斜め
に設けた切り起こし16脚部から生じる渦流による乱流促
進効果、及び伝熱管13まわりの流速と切り起こし16を通
過する流速がほぼ均一になり、それによって切り起こし
16による境界層前縁効果が十分に発揮できることによっ
て、熱伝達率は大幅に向上する。
本実施例のように伝熱管13の配列を工夫することによ
り、伝熱管13まわりの流速と伝熱管間の主流速がほぼ均
一になると述べたが、そのため、本実施例のような伝熱
管の配列であっても、各伝熱管13間においては、ほぼ矩
形流路内の流れと考えよい。また、平板フィン12上に切
り起こし16を設けても、隣り合う平板フィン12にも切り
起こし16が存在するから切り起こし16同志間の間隔も平
板フィンの場合と同様にＳとなる。従って、この場合、
気流方向に直角な方向の伝熱管13間に於ける気流の流路
としてはアスペクト比βが７≦β≦18を満たすため、フ
ィン効率の低下及び通風抵抗の増大を抑えて平行平板流
れが実現できるために伝熱性能が向上する。
り、伝熱管13まわりの流速と伝熱管間の主流速がほぼ均
一になると述べたが、そのため、本実施例のような伝熱
管の配列であっても、各伝熱管13間においては、ほぼ矩
形流路内の流れと考えよい。また、平板フィン12上に切
り起こし16を設けても、隣り合う平板フィン12にも切り
起こし16が存在するから切り起こし16同志間の間隔も平
板フィンの場合と同様にＳとなる。従って、この場合、
気流方向に直角な方向の伝熱管13間に於ける気流の流路
としてはアスペクト比βが７≦β≦18を満たすため、フ
ィン効率の低下及び通風抵抗の増大を抑えて平行平板流
れが実現できるために伝熱性能が向上する。
発明の効果 以上のように本発明は、複数板のフィンをフィン間距離
Ｓで並べ、それらに外径Ｄの伝熱管を貫通接合し、気流
方向に複数列配置して、かつ、伝熱管相互が気流の上流
側にあるいずれかの伝熱管の下流側への投影面と部分的
な重なりをもつ様構成し、更に、気流方向に直角な方向
の伝熱管間のピッチをＢとする時にＢ＞2Dかつ７≦（B-
D）/S≦18なる関係を満たすフィン付熱交換器であるた
め、フィン効率の低下及び通普抵抗の増大を抑えて、か
つ、平行平板流れを実現できるために伝熱性能が著しく
向上し、高性能でコンパクトなフィン付熱交換器が実現
できる。
Ｓで並べ、それらに外径Ｄの伝熱管を貫通接合し、気流
方向に複数列配置して、かつ、伝熱管相互が気流の上流
側にあるいずれかの伝熱管の下流側への投影面と部分的
な重なりをもつ様構成し、更に、気流方向に直角な方向
の伝熱管間のピッチをＢとする時にＢ＞2Dかつ７≦（B-
D）/S≦18なる関係を満たすフィン付熱交換器であるた
め、フィン効率の低下及び通普抵抗の増大を抑えて、か
つ、平行平板流れを実現できるために伝熱性能が著しく
向上し、高性能でコンパクトなフィン付熱交換器が実現
できる。
第１図及び第２図は本発明の一実施例のフィン付熱交換
器の要部平面図及び要部断面図、第３図は本発明の性能
評価図、第４図は従来例のフィン付熱交換器の斜視図、
第５図及び第６図は従来例のフィン付熱交換器の要部平
面図及び要部断面図である。 12……平板フィン、13……伝熱管、14……投影面、15…
…気流方向、16……切り起こし。
器の要部平面図及び要部断面図、第３図は本発明の性能
評価図、第４図は従来例のフィン付熱交換器の斜視図、
第５図及び第６図は従来例のフィン付熱交換器の要部平
面図及び要部断面図である。 12……平板フィン、13……伝熱管、14……投影面、15…
…気流方向、16……切り起こし。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津田 善行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 安立 正明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−62794（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】一定間隔Ｓで平行に並べられ、相互間を気
体が流動する平板フィンと、前記平板フィンを貫通し内
部を流体が流動する、気流方向に複数列配置された外径
Ｄの伝熱管とから構成され、前記各伝熱管が、気流の上
流側にあるいずれかの伝熱管の下流側への投影面と部分
的な重なりをもっており、更に、伝熱管の気流方向に直
角な方向の管ピッチをＢとした場合にＢ＞2Dかつ、７≦
（B-D）/S≦18なる関係を有するフィン付熱交換器。 - 【請求項２】平板フィンの伝熱管間部分に気流方向に開
口した複数の切り起こしを設けた特許請求の範囲第１項
記載のフィン付熱交換器。 - 【請求項３】気流方向に開口した切り起こしの脚部が気
流方向に対して傾斜角を有する特許請求の範囲第２項記
載のフィン付熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61146416A JPH0684876B2 (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | フイン付熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61146416A JPH0684876B2 (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | フイン付熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS633185A JPS633185A (ja) | 1988-01-08 |
| JPH0684876B2 true JPH0684876B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=15407194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61146416A Expired - Lifetime JPH0684876B2 (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | フイン付熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0684876B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5738168A (en) * | 1995-12-08 | 1998-04-14 | Ford Motor Company | Fin tube heat exchanger |
| US5690569A (en) * | 1996-03-13 | 1997-11-25 | Borg-Warner Automotive, Inc. | Single piece reinforced chain guide |
| US5813935A (en) * | 1996-07-23 | 1998-09-29 | Borg-Warner Automotive, Inc. | Chain guide with extruded wear face |
| US5846150A (en) * | 1997-03-21 | 1998-12-08 | Borg-Warner Automotive, Inc. | Guide posts for guiding and damping chain movement |
| KR19980086240A (ko) * | 1997-05-31 | 1998-12-05 | 윤종용 | 공기조화기용 열교환기 |
| JP5553101B2 (ja) * | 2012-10-15 | 2014-07-16 | 三菱電機株式会社 | 冷却器および保冷庫 |
| ES2877582T3 (es) * | 2017-04-04 | 2021-11-17 | Mitsubishi Electric Corp | Intercambiador de calor y dispositivo de ciclo de refrigeración |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59103071U (ja) * | 1982-12-24 | 1984-07-11 | 三菱重工業株式会社 | 熱交換器 |
| JPS6162794A (ja) * | 1984-09-04 | 1986-03-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | フイン付熱交換器 |
-
1986
- 1986-06-23 JP JP61146416A patent/JPH0684876B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS633185A (ja) | 1988-01-08 |
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| JPS63101698A (ja) | フイン付熱交換器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |