JPH0740857Y2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、フィン付き伝熱管を備えた熱交換器に関する
ものである。

（従来の技術） フィン付き伝熱管を備えた熱交換器においてその伝熱性
能の向上を図る場合、前縁効果を高めて伝熱促進を図る
という観点から、該フィンを微細化することが従来一般
に行なわれている（例えば、特開昭63−61894号公報公
報参照）。

一方、最近注目されている伝熱促進方法として、いわゆ
る吸入・吹出効果を利用した方法がある。即ち、第６図
に示すように、その一端寄り位置に通風穴50を形成した
一対の板状フィン51,51を、該通風穴50側が挟幅側とな
るように傾斜状に対向配置し、これらの間を第１空気流
路52、その両側をそれぞれ第２空気流路53,53とする。
そして、空気を第１空気流路52の拡幅側後方から流す
と、上記通風穴50近傍においては第１空気流路52側の風
速は大きくなり、逆に第２空気流路53,53側の風速は小
さくなり、該通風穴50の両側において圧力差が生じる。
この結果、同図に破線矢印で示すように、第２空気流路
53,53側から第１空気流路52側に空気の流れができる。
このように、通風穴50を通って空気が流れることによ
り、第１空気流路52側の空気と第２空気流路53,53側の
空気とが混合され、各フィン51,51の伝熱促進が図られ
るものである。

（考案が解決しようとする課題） ところが、前者（フィンの前縁効果を利用した伝熱促進
方法）の場合には、加工性、強度等からフィンの微細化
がほぼ限界に達している現状からすれば、今後さらに大
幅な伝熱促進を図ることは至難であり、また、敢えてこ
れを行う場合にはコストアップを招来することになる。

また、後者（吸込・吹出効果を利用した伝熱促進方法）
の場合には、フィンの前縁効果をほとんど利用できない
ため、これのみで大幅な伝熱促進を図ることは困難であ
る。

そこで本願考案は、前縁効果と吸込・吹出効果の双方を
複合的に利用することによって、伝熱性能の向上のみな
らず、装置のコンパクト化及び低コスト化をも実現し得
るようにした熱交換器を提供せんとするものである。

（課題を解決するための手段） 本願考案は、かかる課題を解決するための具体的手段と
して次のような構成を採用している。

（１）請求項１記載の考案では、第１図ないし第５図に
例示するように、複数の伝熱管1,1,・・相互間に板状の
フィン2,2,・・を所定間隔をもって配置し、該各フィン
2,2,・・間を空気流路3,3,・・としてなる熱交換機にお
いて、上記各フィン2,2,・・のそれぞれが空気流の流通
方向に対して順次交互に逆方向へ傾斜する傾斜面部21,2
1,・・を有する如く屈曲形成されるとともに、該各フィ
ン2,2,・・の配置状態においてはこれら各フィン2,2,・
・相互間に形成される上記空気流路3,3,・・の通路面積
が空気流の流通方向において交互に拡大・縮小し、且つ
相隣接する各空気流路3,3間では一方の空気流路３の拡
大通路部3aと他方の空気流路３の縮小通路部3bとが隣合
わする一方、上記各フィン2,2,・・の上記傾斜面部21,2
1,・・には、該傾斜面部21,21,・・の一部を切り起こし
てなる複数の切り起こし片5,5,・・が、少なくとも該切
り起こし片５の空気流の上流側に位置する部位を上記空
気流路3,3,・・の上記拡大通路部3a側へ突出せしめた状
態で形成されるとともに、該切り起こし片5,5,・・の切
り起こし跡を、相互に隣接する上記空気流路3,3,・・の
拡大通路部3aと縮小通路部3bとを相互に連通せしめる通
風穴4,4,・・としたことを特徴としている。

（２）請求項２記載の考案では、第１図ないし第３図に
示すように、請求項１に記載の熱交換器において、上記
切り起こし片５を、該切り起こし片５の空気流の上流側
に位置する部位のみが上記傾斜面部21から切り起こして
ルーバ状としたことを特徴としている。

（３）請求項３記載の考案では、第４図及び第５図に示
すように、請求項１に記載の熱交換器において、上記切
り起こし片５を、該切り起こし片５の空気流の上流側に
位置する部位と下流側に位置する部位の双方を上記傾斜
面部21から同方向へ切り起こしてスリット状としたこと
を特徴としている。

（作用） 本願各考案では、このような構成であるから、それぞれ
次のような作用が得られる。

（ａ）請求項１に記載の考案にかかる熱交換器では、各
フィン2,2,・・の傾斜面部21,21,・・に設けられた各切
り起こし片5,5,・・は、該切り起こし片５の少なくとも
空気上流側に位置する部位が該傾斜面部21から切り起こ
されているので該各切り起こし片5,5,・・の前縁が空気
流に対向することとなり、従って空気流が空気流路3,3,
・・を流れる場合、該空気流は各切り起こし片5,5,・・
の前縁部に衝突して分流され、この流れによってフィン
２の表面における境界層の発達が抑制され、所謂「前縁
効果」によって伝熱促進が図られる。

また、空気流が各通風穴4,4,・・を通って隣接する空気
流路3,3の拡大通路部3a側から縮小通路部3b側へ流れる
ことでフィン面近傍の空気温度の均一化が促進され、所
謂「吸込・吹出効果」によって伝熱促進が図られる。

さらに、空気流が上記各通風路4,4,・・を通って隣接す
る空気流路3,3の一方の拡大通路部3a側から他方の縮小
通路部3b側へ流れる場合、該各通風路4,4.・・が空気流
の流通方向に対して傾斜したフィン２の傾斜面部21に形
成されているので、上記空気流路を流れる空気流の一部
が分流して上記各通風路4,4,・・を流通する場合におけ
る空気流の偏向度合いが少なく、それだけ流通抵抗が低
減されるものである。

（ｂ）請求項２記載の考案にかかる熱交換器では、上記
（１）に記載の作用に加えて、吸込・吹出効果により通
風穴４を通って流れる空気流が、切り起こし片５に案内
されて該通風穴４の上流側の開口縁部に沿って流れると
ころから、該開口縁部における境界層の発達が抑制され
るものである。

（ｃ）請求項３記載の考案にかかる熱交換器では、上記
（１）に記載の作用に加えて、切り起こし片５の他に通
風穴４の下流側の開口縁部も空気流に対して前縁とな
り、該部分における境界層の発達が抑制されるものであ
る。

（考案の効果） 従って、請求項１ないし３記載の各考案では、前縁効果
による伝熱促進と吸込・吹出効果による伝達促進とが複
合的に作用することによってより高水準の伝熱性能が得
られるとともに、例えば、要求伝熱性能を一定とした場
合には前縁効果のみあるいは吸込・吹出効果のみによっ
て伝熱促進を図る場合に比して装置のコンパクト化及び
低コスト化が図れるという効果がある。

さらに、上記効果に加えて、請求項２に記載の熱交換器
では通風穴４の上流側の開口縁部における境界層の発達
が抑制されるところから、また請求項３に記載の熱交換
器では通風穴４の下流側の開口縁部における境界層の発
達が抑制されるところから、それぞれより一層の伝熱性
能の向上及び装置のコンパクト化、低コスト化が図れる
という効果がある。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本願考案の好適な実施例を説
明する。

第１実施例 第１図には、請求項１及び２記載の考案の実施例にかか
る熱交換器Ｚの要部が示されている。この熱交換器Ｚは
伝熱管1,1,・・に対して板状のフィン2,2,・・を所定間
隔をもって直交状態で取り付けたいわゆるクロスフィン
タイプの熱交換器であつて、従来一般のものに比して該
各フィン２の構造に特徴を有している。

即ち、この実施例の熱交換器Ｚにおいては、第１図及び
第２図に示すように、各フィン2,2,・・を、空気流の流
れ方向において方向に交互に折曲する平面部21,21,・・
（特許請求の範囲中の傾斜面部に該当する）をもつ略屏
風状に形成している。そして、この各フィン2,2,・・
は、それぞれ隣接するフィン２との間に形成される空気
流路３が、順次流れ方向に通路面積の大きい拡大通路部
3aと通路面積の小さい縮小通路部3bを交互に形成するよ
うにして配置されている。

さらに、この各2,2,・・は、各伝熱管1,1,・・取付部の
中間位置においては、各平面部21,21,・・のしかも空気
下流側に位置する折曲部22,22,・・寄り部位を折曲方向
に切り起こして所定長さをもつ切り起こし片5,5,・・を
形成するとともに、該切り起こし片５の跡に形成される
開口を通風穴4,4,・・としている。従って、各フィン2,
2,・・により伝熱管１の軸方向に順次形成された各空気
流路3,3,・・の拡大通路部3aと縮小通路部3bは、各通風
穴4,4,・・を介して相互に連通することとなる。また、
各平面部21,21,・・間に位置する折曲部22は折曲方向に
沿って切り欠かれた切り欠き開口６とされている。

このような構成のフィン2,2,・・を備えた熱交換器Ｚに
よれば、後述のように前縁効果と吸込・吹出効果の双方
が複合的に作用しより高水準の伝熱性能が得られるもの
である。

即ち、第２図に示すように、空気を各切り起こし片5,5,
・・の切り起こし方向前方側から通すと、空気流がフィ
ン２の前端縁部2a、切り欠き開口６の下流側に位置する
開口縁部2b及び各切り起こし片5,5,・・前縁部5aにそれ
ぞれ衝突して左右に分流されることによってこれらの部
分の表面に境界層が発達するのがそれぞれ抑制されその
伝熱促進が図れることとなる（前縁効果による伝熱促進
作用）。

また一方、空気が各空気流路3,3,・・を流れる場合、該
空気流路３が交互に拡大通路部3aと縮小通路部3bを有し
且つ隣接する空気流路３との間においては一方の空気流
路３の拡大通路部3aと他方の空気流路３の縮小通路部3b
が隣合っており、しかもこれら相互に隣合う拡大通路部
3aと縮小通路部3bとが通風穴4,4,・・によって相互に連
通されているため、空気流の一部は該拡大通路部3aと縮
小通路部3bとの間の圧力差によって該拡大通路部3a側か
ら縮小通路部3b側に各通風穴4,4,・・を通って流れる。
この結果、各空気流路3,3,・・相互間における空気の混
合が促進され各フィン２の両側における空気温度が可及
的に均一化し、その伝熱促進が図られるものである（吸
込・吹出効果による伝熱促進作用）。

さらに、このように吸込・吹出効果によって空気が通風
穴４を通って隣接する空気流路３相互間を流れる場合
に、これが切り起こし片５のガイド作用により通風穴４
の上流側の開口縁部4aに沿って流れることにより該開口
縁部4aの表面における境界層の発達が抑制され、より一
層伝熱促進が図られるものである。

このように、前縁効果と吸込・吹出効果とが複合的に作
用することによって、熱交換器としての伝熱性能が向上
せしめられるものである。そして、この場合、要求伝熱
性能を一定とした時には、例えば、従来のように単に前
縁効果によってのみ伝熱促進を図るようにしたものに比
して、前縁効果と吸込・吹出効果との相乗的作用によっ
て伝熱促進が図られる装置のコンパクト化及び低コスト
化を図ることができるものである。

尚、第３図には、本実施例の変形例を示している。この
ものは、上記のものが各フィン2,2,・・の折曲部22に切
り欠き開口６を形成し、該切り欠き開口６の下流側の開
口縁部2bにおいても前縁効果を利用するようにしていた
のに対して、フィン２の強度性能を重視して該切り欠き
開口６を廃止したものである。

第２実施例 第４図及び第５図には、請求項１及び３記載の考案の実
施例にかかる熱交換器に用いられる各フィン2,2,・・の
要部構造が示されている。

第４図に示すものは、上記第１実施例の基本構造のもの
において、該第１実施例のものが切り起こし片５をルー
バ状に形成していたのに対して、このものはこれをスリ
ット状としたものであり、また第５図のものは上記第１
実施例の変形例のものにおいて上記切り起こし片５をス
リット状に形成したものである。

従って、これらのものにおいては、上記第１実施例のも
ののように通風穴４の上流側縁部における境界層の発達
抑制作用は得られないものの、切り起こし片５の空気上
流側と下流側の両方がフィン２から切り起こされている
ため、該通風穴４の下流側の開口縁３部4bにも前縁効果
が作用し、該開口縁部4bの表面における境界層の発達が
抑制されその伝熱促進が図られ、結果的に上記第１実施
例のものと同程度の伝熱促進効果が得られるものであ
る。

尚、上記各実施例においては本願考案をクロスフィンタ
イプの熱交換器に適用した例を示したが、本願考案はこ
れに限定されるものでなく、例えば、偏平断面をもつ伝
熱管相互間に板状フィンを波形に取り付けて構成される
いわゆるコルゲートタイプの熱交換器にも適用できるこ
とは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願考案の第１実施例にかかる熱交換器の要部
拡大斜視図、第２図は第１図のII−II横断面図、第３図
は第２図の変形例を示す横断面図、第４図及び第５図は
本願考案の第２実施例にかかる熱交換器のフィン構造を
示す横断面図、第６図は吸込・吹出効果の説明図であ
る。 １……伝熱管 ２……フィン ３……空気流路 ４……通風穴 ５……切り起こし片

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の伝熱管（１），（１），・・相互間
   に板状のフィン（２），（２），・・を所定間隔をもっ
   て配置し、該各フィン（２），（２），・・間を空気流
   路（３），（３），・・としてなる熱交換器であって、 上記各フィン（２），（２），・・のそれぞれが空気流
   の流通方向に対して順次交互に逆方向へ傾斜する傾斜面
   部（21），（21），・・を有する如く屈曲形成されると
   ともに、該各フィン（２），（２），・・の配置状態に
   おいてはこれら各フィン（２），（２），・・相互間に
   形成される上記空気流路（３），（３），・・の通路面
   積が空気流の流通方向において交互に拡大・縮小し、且
   つ相隣接する各空気流路（３），（３）間では一方の空
   気流路（３）の拡大通路部（3a）と他方の空気流路
   （３）の縮小通路部（3b）とが隣合わされる一方、 上記各フィン（２），（２），・・の上記傾斜面部（2
   1），（21），・・には、該傾斜面部（21），（21），
   ・・の一部を切り起こしてなる複数の切り起こし片
   （５），（５），・・が、少なくとも該切り起こし片
   （５）の空気流の上流側に位置する部位を上記空気流路
   （３），（３），・・の上記拡大通路部（3a）側へ突出
   せしめた状態で形成されるとともに、 該切り起こし片（５），（５），・・の切り起こし跡
   を、相互に隣接する上記空気流路（３），（３），・・
   の拡大通路部（3a）と縮小通路部（3b）とを相互に連通
   せしめる通風穴（４），（４），・・としたことを特徴
   とする熱交換器。
2. 【請求項２】上記切り起こし片（５）が、該切り起こし
   片（５）の空気流の上流側に位置する部位のみが上記傾
   斜面部（21）から切り起こされたルーバ状とされている
   ことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
3. 【請求項３】上記切り起こし片（５）が、該切り起こし
   片（５）の空気流の上流側に位置する部位と下流側に位
   置する部位の双方が上記傾斜面部（21）から同方向へ切
   り起こされたスリット状とされていることを特徴とする
   請求項１記載の熱交換器。