JPH07260382A

JPH07260382A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH07260382A
Application number: JP5059894A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Kasai; 一成笠井; Hiroyuki Yamashita; 浩幸山下; Kannan Ki; 冠南喜
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 1995-10-13

Abstract

(57)【要約】【目的】フィンにおける伝熱管の風上側の面積を、フ
ィンの風上側における伝熱管中間部の面積に対して相対
的に増大せしめて、伝熱管からの熱伝導距離の短かい部
分を有効に生かすことによりフィン効率を向上させると
ともに、フィンにおける伝熱管まわりでの切起片の形成
を容易ならしめる。【構成】平行に配置した複数の伝熱管１,１・・と、
該伝熱管１,１・・に対して直交するプレート状の多数
のフィン２,２・・とを備えた熱交換器において、前記
各フィン２の空気流入側における伝熱管１,１・・の風
上側に位置するフィン面積を、前記各フィン２の空気流
入側における伝熱管１,１・・の管列方向中間部に位置
するフィン面積に対して相対的に増大せしめるようにし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、空気調和機等に用い
られるクロスフィンコイルタイプの熱交換器に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来から良く知られているクロスフィン
コイルタイプの熱交換器は、多数平行に配置された伝熱
管と、該伝熱管に対して直交する多数の矩形形状のプレ
ートフィンとによって構成されており、該フィンに沿う
方向に流通する空気と、伝熱管内を流通する冷媒との間
で熱交換させ、空気調和機の蒸発器あるいは凝縮器とし
て使用されることとなっている(例えば、特開平４ー１
５４９４号公報参照)。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、熱交換器に
おける性能を向上させる重要な要素として、フィンにお
ける熱伝達率の向上およびフィン効率の向上がある。熱
伝達率の向上は、フィンに対する各種加工(例えば、切
起片の形成)による空気流の乱流化・温度境界層の低減
等によって達成されるが、現状では限界に近くなってい
る。

【０００４】一方、フィン効率の向上は、フィン面全体
としての熱交換性能の向上により達成できるものである
が、現状のクロスフィンコイルタイプの熱交換器(即
ち、矩形形状のプレートフィンを有する熱交換器)で
は、フィンの風上側における伝熱管中間部においては伝
熱管からの熱伝導距離が長くなっているため、空気流と
の温度差が小さくなり、実際の熱交換量はあまり多くな
らないし、伝熱管からの熱伝導距離が短い伝熱管の風上
側のフィン面積が限られてしまうため、空気流との温度
差が最も大きい部分が有効に生かされないこととなる。

【０００５】また、フィンにおける伝熱管のまわりに熱
伝達率向上のための切起片を形成する試みがなされてい
るが(特公平３ー６８３２０号公報参照)、フィンにおけ
る伝熱管の風上側の面積が限られているため、伝熱管風
上側に切起片を形成することが難しくなっている。

【０００６】本願発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、フィンの空気流入側における伝熱管の風上側の面
積を、フィンの空気流出側における伝熱管管列方向中間
部の面積に対して相対的に増大せしめて、伝熱管からの
熱伝導距離の短かい部分を有効に生かすことによりフィ
ン効率を向上させるとともに、フィンにおける伝熱管ま
わりでの切起片の形成を容易ならしめることを目的とす
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願発明は、平行に配置
した複数の伝熱管１,１・・と、該伝熱管１,１・・に対
して直交するプレート状の多数のフィン２,２・・とを
備えた熱交換器において、前記各フィン２の空気流入側
における伝熱管１,１・・の風上側に位置するフィン面
積を、前記各フィン２の空気流入側における伝熱管１,
１・・の管列方向中間部に位置するフィン面積に対して
相対的に増大せしめた構成を基本構成としている。

【０００８】前記各フィン２の空気流出側における伝熱
管１,１・・の風下側に位置するフィン面積を、前記各
フィン２の空気流出側における伝熱管１,１・・の管列
方向中間部に位置するフィン面積に対して相対的に増大
せしめる場合もある。

【０００９】前記各フィン２の空気流入側における伝熱
管１,１・・の風上側に位置するフィン面積を、前記各
フィン２の空気流入側における伝熱管１,１・・の管列
方向中間部に位置するフィン面積に対して相対的に増大
せしめるに当たって、前記各フィン２の空気流入側端部
を、前記伝熱管１,１・・の風上側を山部３,３・・とし
且つ伝熱管１,１・・の管列方向中間部を谷部４,４・・
とする凹凸形状となすとともに、前記各山部３と谷部４
とにおけるフィン面積の増減を同一となす場合もある。

【００１０】前記各フィン２の空気流出側における伝熱
管１,１・・の風下側に位置するフィン面積を、前記各
フィン２の空気流出側における伝熱管１,１・・の管列
方向中間部に位置するフィン面積に対して相対的に増大
せしめるに当たって、前記各フィン２における空気流出
側端部を、前記伝熱管１,１・・の風下側を山部５,５・
・とし且つ伝熱管１,１・・の管列方向中間部を谷部６,
６・・とする凹凸形状となすとともに、前記各山部５と
谷部６とにおけるフィン面積の増減を同一となす場合も
ある。

【００１１】前記各フィン２における伝熱管１,１・・
の周囲に、一辺を切り起こし基点として切り起こされた
多数の三角形状切起片７,７・・を形成する場合もあ
る。

【００１２】前記各フィン２における伝熱管１,１・・
の風上側に、前記三角形状切起片７,７・・に代えて、
風上側に開放端を有し且つフィン面に対して互いに反対
方向に切り起こされた多数のひれ状切起片８,８・・を
形成する場合もある。

【００１３】前記各フィン２における伝熱管１,１・・
の管列方向中間部に、空気流通方向に直交し且つ両端を
切り起こし基点として切り起こされた多数の帯状切起片
９,９・・を形成する場合もある。

【００１４】

【作用】本願発明では、各フィン２の空気流入側におい
て伝熱管１,１・・からの熱伝導距離の短かい伝熱管１,
１・・の風上側のフィン面積が増大し、フィン２の空気
流入側において伝熱管１,１・・からの熱伝導距離の長
い伝熱管管列方向中間部のフィン面積が減少することと
なり、最も熱交換に寄与する空気流入側においてフィン
効率が大幅に向上する。従って、このような構成の熱交
換器を空気調和機の室外機用として使用すれば着霜の均
一化が得られる。また、各フィン２の空気流入側におい
て伝熱管のまわりにフィン加工(例えば、切起片の形成)
を行い易くなる。

【００１５】前記各フィン２の空気流出側における伝熱
管１,１・・の風下側に位置するフィン面積を、前記各
フィン２の空気流出側における伝熱管１,１・・の管列
方向中間部に位置するフィン面積に対して相対的に増大
せしめた場合、各フィン２の空気流出側において伝熱管
１,１・・からの熱伝導距離の短かい伝熱管１,１・・の
風下側のフィン面積が増大し、フィン２の空気流出側に
おいて伝熱管１,１・・からの熱伝導距離の長い伝熱管
管列方向中間部のフィン面積が減少することとなり、空
気流出側においてもフィン効率が向上することとなる。
また、各フィンの空気流出側において伝熱管１,１・・
のまわりにフィン加工(例えば、切起片の形成)を行い易
くなる。

【００１６】前記各フィン２の空気流入側(および空気
流出側)における伝熱管１,１・・の風上側(および風下
側)に位置するフィン面積を、前記各フィン２の空気流
入側(および空気流出側)における伝熱管１,１・・の管
列方向中間部に位置するフィン面積に対して相対的に増
大せしめるに当たって、前記各フィン２のにおける空気
流入側端部(および空気流出側端部)を、伝熱管１,１・
・の風上側(および風下側)を山部３,３・・および５,５
・・とし且つ伝熱管１,１・・の管列方向中間部を谷部
４,４・・および６,６・・とする凹凸形状となすととも
に、前記各山部３,５と谷部４,６とにおけるフィン面積
の増減を同一となした場合、上記した作用が得られるこ
とは勿論であるが、各フィン全体としての面積は、従来
の矩形形状のプレートフィンと同じとなるとともに、例
えば、１枚の金属板からフィンを切り出す場合にもほと
んど無駄がでない。

【００１７】前記各フィン２における伝熱管１,１・・
の周囲に、一辺を切り起こし基点として切り起こされた
多数の三角形状切起片７,７・・を形成した場合、伝熱
管周辺での空気流の乱流化・温度境界層の低減化が促進
される。また、三角形状切起片７,７・・の切り起こし
方(即ち、三角形のどの辺を基点として切り起こすか)に
よって空気流に対して常にエッジ効果を有するものが得
られる。従って、切起片に対する空気流の方向に指向性
がなくなる。

【００１８】前記各フィン２における伝熱管１,１・・
の風上側に、前記三角形状切起片７,７・・に代えて、
風上側に開放端を有し且つフィン面に対して互いに反対
方向に切り起こされた多数のひれ状切起片８,８・・を
形成した場合、伝熱管１,１・・の風上側における空気
流の乱流化がより促進される。

【００１９】前記各フィン２における伝熱管１,１・・
の管列方向中間部に、空気流通方向に直交し且つ両端を
切り起こし基点として切り起こされた多数の帯状切起片
９,９・・を形成した場合、伝熱管１,１・・の管列方向
中間部における空気流の乱流化・温度境界層の低減化が
促進される。

【００２０】

【発明の効果】本願発明によれば、各フィン２の空気流
入側において伝熱管１,１・・からの熱伝導距離の短か
い伝熱管１,１・・の風上側のフィン面積が増大し、各
フィン２の空気流入側において伝熱管１,１・・からの
熱伝導距離の長い伝熱管管列方向中間部のフィン面積が
減少するので、最も熱交換に寄与する風上側においてフ
ィン効率が大幅に向上することとなり、熱交換器全体の
熱交換性能が向上するとともに、このような構成の熱交
換器を空気調和機の室外機用として使用した場合、フィ
ン面への着霜の均一化が得られ、フィン間の空気通路の
閉塞を遅延させることができるという優れた効果があ
る。また、各フィン２の空気流入側において伝熱管１,
１・・のまわりにフィン加工(例えば、切起片の形成)を
施す場合、十分な面積が確保できることとなり、製造技
術上有利となる。

【００２１】前記各フィン２の空気流出側における伝熱
管１,１・・の風下側に位置するフィン面積を、前記各
フィン２の空気流出側における伝熱管１,１・・の管列
方向中間部に位置するフィン面積に対して相対的に増大
せしめた場合、各フィン２の空気流出側において伝熱管
１,１・・からの熱伝導距離の短かい伝熱管１,１・・の
風下側のフィン面積が増大し、各フィン２の空気流出側
において伝熱管１,１・・からの熱伝導距離の長い伝熱
管管列方向中間部のフィン面積が減少することとなっ
て、空気流出側においてもフィン効率が向上することと
なり、熱交換器全体の熱交換性能がより向上するという
効果が得られる。また、各フィン２の空気流出側におい
て伝熱管１,１・・のまわりにフィン加工(例えば、切起
片の形成)を施す場合、十分な面積が確保できることと
なり、製造技術上有利となる。

【００２２】前記各フィン２の空気流入側(および空気
流出側)における伝熱管１,１・・の風上側(および風下
側)に位置するフィン面積を、前記各フィン２の空気流
入側(および空気流出側)における伝熱管１,１・・の管
列方向中間部に位置するフィン面積に対して相対的に増
大せしめるに当たって、前記各フィン２における空気流
入側端部(および空気流出側端部)を、伝熱管１,１・・
の風上側(および風下側)を山部３,３・・および５,５・
・とし且つ伝熱管１,１・・の管列方向中間部を谷部４,
４・・および６,６・・とする凹凸形状となすととも
に、前記各山部３,５と谷部４,６とにおけるフィン面積
の増減を同一となした場合、上記した効果が得られるこ
とは勿論であるが、各フィン全体としての面積が、従来
の矩形形状のプレートフィンと同じとなるとともに、例
えば、１枚の金属板からフィンを切り出す場合にもほと
んど無駄がでないこととなり、製造技術上極めて有利と
なる。

【００２３】前記各フィン２における伝熱管１,１・・
の周囲に、一辺を切り起こし基点として切り起こされた
多数の三角形状切起片７,７・・を形成した場合、伝熱
管１,１・・周辺での空気流の乱流化・温度境界層の低
減化が促進されることとなり、熱伝達率の向上による熱
交換性能の向上が図れるという効果が得られる。また、
三角形状切起片７,７・・の切り起こし方(即ち、三角形
のどの辺を基点として切り起こすか)によって空気流に
対して常にエッジ効果を有するものが得られるところか
ら、熱交換器への流入空気の方向に左右されることがな
くなるし、伝熱管まわりのように空気流が曲線状を呈す
る個所での熱伝達率の向上がより効率的に図れるという
効果が得られる。

【００２４】前記各フィン２における伝熱管１,１・・
の風上側に、前記三角形状切起片７,７・・に代えて、
風上側に開放端を有し且つフィン面に対して互いに反対
方向に切り起こされた多数のひれ状切起片８,８・・を
形成した場合、伝熱管１,１・・の風上側における空気
流の乱流化がより促進されるところから、最も熱交換に
寄与するフィン２の風上側での熱交換性能がより一層向
上するという効果が得られる。

【００２５】前記各フィン２における伝熱管１,１・・
の管列方向中間部に、空気流通方向に直交し且つ両端を
切り起こし基点として切り起こされた多数の帯状切起片
９,９・・を形成した場合、伝熱管１,１・・の管列方向
中間部における空気流の乱流化・温度境界層の低減化が
促進されるところから、より一層の熱交換性能の向上が
図れるという効果が得られる。

【００２６】

【実施例】以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾
つかの好適な実施例を説明する。

【００２７】実施例１図１および図２には、本願発明の実施例１にかかる熱交
換器が示されている。

【００２８】本実施例の熱交換器は、図２に示すよう
に、多数平行に配置された伝熱管１，１・・と、該伝熱
管１，１・・に対して直交する多数のプレート状のフィ
ン２,２・・とによって構成されており、該フィン２,２
・・に沿う方向に流通する空気Ｗと、伝熱管１,１・・
内を流通する冷媒との間で熱交換させ、空気調和機の蒸
発器あるいは凝縮器として使用されることとなってい
る。

【００２９】前記各フィン２における風上側および風下
側端部(換言すれば、空気流入側および空気流出側端部)
は、図１に示すように、各伝熱管１,１・・の風上側お
よび風下側を山部３,３・・および５,５・・とし且つ伝
熱管１,１・・の管列方向中間部を谷部４,４・・および
６,６・・とする凹凸形状とされている。本実施例の場
合、前記各山部３,５および谷部４,６は同一の連続円弧
形状とされており、前記各山部３,５と谷部４,６とにお
けるフィン面積の増減を同一となしている。つまり、従
来の矩形形状のフィン２′(図１に点線で示すもの)と比
較して、各谷部４,６でのフィン面積減少分が、各山部
３,５でのフィン面積増大分となっているのである。従
って、フィン２の面積は、従来の矩形形状のフィン２′
と同一面積となる。なお、各山部３,５および谷部４,６
の形状は、本実施例の連続円弧形状に限られず、各種形
状(例えば、連続矩形形状等)とすることもできる。

【００３０】上記のように構成したことにより、本実施
例の熱交換器においては、各フィン２の空気流入側にお
いて伝熱管１,１・・からの熱伝導距離の短かい伝熱管
１,１・・の風上側のフィン面積が増大し、各フィン２
の空気流入側において伝熱管１,１・・からの熱伝導距
離の長い伝熱管管列方向中間部のフィン面積が減少する
こととなる。従って、最も熱交換に寄与する風上側にお
いてフィン効率が大幅に向上することとなり、熱交換器
全体の熱交換性能が向上するとともに、このような構成
の熱交換器を空気調和機の室外機用として使用した場
合、フィン面への着霜の均一化が得られ、フィン間の空
気通路の閉塞を遅延させることができる。

【００３１】しかも、本実施例の場合、各フィン２の空
気流出側において伝熱管１,１・・からの熱伝導距離の
短かい伝熱管１,１・・の風下側のフィン面積が増大
し、各フィン２の空気流出側において伝熱管１,１・・
からの熱伝導距離の長い伝熱管管列方向中間部のフィン
面積が減少することとなっているため、空気流出側にお
いてもフィン効率が向上することとなり、熱交換器全体
の熱交換性能がより向上する。

【００３２】また、各フィン２の空気流入側および空気
流出側において伝熱管１,１・・のまわりにフィン加工
(例えば、切起片の形成)を施す場合、十分な面積が確保
できることとなり、製造技術上有利となる。

【００３３】さらに、フィン２の空気流入側端部および
空気流出側端部が同一形状となっているため、例えば、
１枚の金属板からフィンを切り出す場合にもほとんど無
駄がでないこととなり、製造技術上極めて有利となる。

【００３４】実施例２図３には、本願発明の実施例２にかかる熱交換器が示さ
れている。

【００３５】本実施例の場合、実施例１の熱交換器にお
ける各フィン２において伝熱管１,１・・の回りには、
一辺を切り起こし基点として切り起こされた多数の三角
形状切起片７,７・・が同心円上に二列で形成されてい
る。この三角形状切起片７は、図４に示すように、例え
ば、三角形状切起片７の一つの頂点７aを挟む二本の切
り込みを入れ、一辺７bを基点として切り起こすことに
より形成される。

【００３６】なお、各伝熱管１のまわりにおいては、空
気流が伝熱管１に沿って曲線を描いて流れるが、前記三
角形状切起片７の切り起こし方を変えることにより、三
角形状切起片７の稜線が空気流に対して常にエッジ効果
をなす向きとすることができる。つまり、三角形の他の
辺(例えば、辺７cあるいは７d)を基点として切り起こす
ことにより、三角形状切起片７の稜線を空気流に向ける
ことが可能となるのである。

【００３７】ところで、近年、空気調和機において使用
される熱交換器を、空気流の流れ方向との兼合いで湾曲
形状に変形させる場合があり、その際、熱交換器に流入
する空気流の方向がフィン２に対して直交する方向とな
らない場合が生ずるが、本実施例におけるように、各伝
熱管１のまわりに三角形状切起片７,７・・を形成する
ようにすると、伝熱管１,１・・周辺での空気流の乱流
化・温度境界層の低減化が促進されて、熱伝達率の向上
による熱交換性能の向上が図れることは勿論、熱交換器
への流入空気の方向に左右されることがなくなる。しか
も、伝熱管１,１・・まわりのように空気流が曲線状を
呈する個所での熱伝達率の向上がより効率的に図れる。

【００３８】実施例３図５には、本願発明の実施例３にかかる熱交換器が示さ
れている。

【００３９】本実施例の場合、実施例２の熱交換器にお
ける各フィン２において、伝熱管１,１・・の風上側に
は、前記三角形状切起片７,７・・に代えて、風上側に
開放端を有し且つフィン面に対して互いに反対方向に切
り起こされた多数のひれ状切起片８,８・・(図６参照)
が形成され、伝熱管１,１・・の管列方向中間部には、
空気流通方向に直交し且つ両端を切り起こし基点として
切り起こされた多数の帯状切起片９,９・・(図７参照)
が形成されている。

【００４０】このように構成したことにより、伝熱管
１,１・・の風上側における空気流の乱流化がより促進
されるとともに、伝熱管１,１・・の管列方向中間部に
おける空気流の乱流化・温度境界層の低減化が促進され
る。従って、熱交換器における熱交換性能がより一層向
上することとなる。

【００４１】本願発明は、上記各実施例の構成に限定さ
れるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て適宜設計変更可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施例１にかかる熱交換器の縦断側
面図である。

【図２】本願発明の実施例１にかかる熱交換器の斜視図
である。

【図３】本願発明の実施例２にかかる熱交換器の縦断側
面図である。

【図４】本願発明の実施例２にかかる熱交換器における
三角形状切起片を示す斜視図である。

【図５】本願発明の実施例３にかかる熱交換器の縦断側
面図である。

【図６】本願発明の実施例３にかかる熱交換器における
ひれ状切起片を示す斜視図である。

【図７】本願発明の実施例３にかかる熱交換器における
帯状切起片を示す斜視図である。

【符号の説明】１は伝熱管、２はフィン、３,５は山部、４,６は谷部、
７は三角形状切起片、８はひれ状切起片、９は帯状切起
片。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平行に配置した複数の伝熱管(１),(１)
・・と、該伝熱管(１),(１)・・に対して直交するプレ
ート状の多数のフィン(２),(２)・・とを備えた熱交換
器であって、前記各フィン(２)の空気流入側における伝
熱管(１),(１)・・の風上側に位置するフィン面積を、
前記各フィン(２)の空気流入側における伝熱管(１),
(１)・・の管列方向中間部に位置するフィン面積に対し
て相対的に増大せしめたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】前記各フィン(２)の空気流出側における
伝熱管(１),(１)・・の風下側に位置するフィン面積
を、前記各フィンの空気流出側における伝熱管(１),
(１)・・の管列方向中間部に位置するフィン面積に対し
て相対的に増大せしめたことを特徴とする前記請求項１
記載の熱交換器。
【請求項３】平行に配置した複数の伝熱管(１),(１)
・・と、該伝熱管(１),(１)・・に対して直交するプレ
ート状の多数のフィン(２),(２)・・とを備えた熱交換
器であって、前記各フィン(２)の空気流入側端部を、前
記伝熱管(１),(１)・・の風上側を山部(３),(３)・・と
し且つ伝熱管(１),(１)・・の管列方向中間部を谷部
(４),(４)・・とする凹凸形状となすとともに、前記各
山部(３)と谷部(４)とにおけるフィン面積の増減を同一
となしたことを特徴とする熱交換器。
【請求項４】前記各フィン(２)の空気流出側端部を、
前記伝熱管(１),(１)・・の風下側を山部(５),(５)・・
とし且つ伝熱管(１),(１)・・の管列方向中間部を谷部
(６),(６)・・とする凹凸形状となすとともに、前記各
山部(５)と谷部(６)とにおけるフィン面積の増減を同一
となしたことを特徴とする前記請求項３記載の熱交換
器。
【請求項５】前記各フィン(２)における伝熱管(１),
(１)・・の周囲には、一辺を切り起こし基点として切り
起こされた多数の三角形状切起片(７),(７)・・を形成
したことを特徴とする前記請求項１ないし４のうちいず
れか一項記載の熱交換器。
【請求項６】前記各フィン(２)における伝熱管(１),
(１)・・の風上側には、前記三角形状切起片(７),(７)
・・に代えて、風上側に開放端を有し且つフィン面に対
して互いに反対方向に切り起こされた多数のひれ状切起
片(８),(８)・・を形成したことを特徴とする前記請求
項５記載の熱交換器。
【請求項７】前記各フィン(２)における伝熱管(１),
(１)・・の管列方向中間部には、空気流通方向に直交し
且つ両端を切り起こし基点として切り起こされた多数の
帯状切起片(９),(９)・・を形成したことを特徴とする
前記請求項５および６のうちのいずれ一項記載の熱交換
器。