JPH0743236B2 - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPH0743236B2
JPH0743236B2 JP62170969A JP17096987A JPH0743236B2 JP H0743236 B2 JPH0743236 B2 JP H0743236B2 JP 62170969 A JP62170969 A JP 62170969A JP 17096987 A JP17096987 A JP 17096987A JP H0743236 B2 JPH0743236 B2 JP H0743236B2
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JP
Japan
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heat exchanger
fin
louver
flow
angle
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JP62170969A
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JPS6419290A (en
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光夫 工藤
政克 林
誠吾 宮本
敬智 澤幡
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/126Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
    • F28F1/128Fins with openings, e.g. louvered fins

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカーエアコン,パツケージエアコン,ルームエ
アコンなどの空気調和機に適した熱交換器に係る。
〔従来の技術〕
一般に、カーエアコンなどに使用される熱交換器は、実
公昭53−16678号公報に記載のように、屈曲させた扁平
流体管の間にジグザグに折り曲げ成形したコルゲートフ
インを挿入し、一体にろう付して構成し、扁平流体管内
を流れる冷媒と、フイン間を流れる空気とをコルゲート
フインを介して熱交換させるものである。そこで熱交換
を良好にするため、従来、フイン平面に対して交互に打
出されたルーバを空気流れ方向に対して一定角度傾ける
ことが行なわれている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このフインを用いた熱交換器では、主流がルーバの方向
にほぼ平行に流れ、全体として熱交換器を斜めに横切る
よな流れとなり、流れに平行な熱交換器の両側壁部の上
流または下流のいずれかに死水域を生じてしまう。死水
域では流れがよどむため熱交換器作用が行なわれず、こ
の部分の伝熱面積が無駄になるという問題があつた。ま
た死水域が生じる分だけ実質的に流路が狭ばめられるこ
と及び全体として主流が曲つて流れるため通風抵抗も大
きくなるという問題があつた。
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために
なされたもので、通風抵抗が小さく、伝熱性能の優れた
熱交繁器を提供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明の熱交換器は、扁平
流体管面に、波形に折り曲げられたコルゲートフィンの
多数の波形頂部を接合するとともに、前記波形頂部を流
れに平行に配置し、前記コルゲートフィンのフィン平面
部に切り込みを入れて、フィン基板をはさみ交互に反対
側に連続して橋状に切り起こし、フィン基板に対して傾
いた傾斜ルーバを有する熱交換器において、隣い合う断
面が山形の残余フィン基板の間に形成された複数の傾斜
ルーバの傾き角と、前記残余フィン基板の山形の前斜
面、後斜面と略同じ角度に形成し、かつ該角度を流れ方
向に沿って残余フィン基板ピッチ毎に交互に反対方向に
変えて構成したことを特徴とするものである。
〔作用〕
上述のような構成となつているため、熱交換器の傾斜ル
ーバ沿つて流れる空気流は、山形断面をした残余フイン
基板によつてスムーズに方向が変わり、わずかに蛇行し
ながら全体として、フインの波形頂部と平行な流れとな
り、死水域を生じないため通風抵抗が小さく、熱交換作
用が良好に行なわれる。ルーバが流れに対して一定角度
傾いているため、上流側ルーバに沿つて流れる空気流の
後流が下流側ルーバへ悪影響を及ぼさないので各ルーバ
の伝熱作用が促進される。形に形成された残余基板に沿
つて流れの方向が変わる際に、空気流が乱され気流の混
合が促進されるので各ルーバの伝熱作用が一層促進され
る。
〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第1図〜第4図を参照して説
明する。
第1図は、本発明の一実施例を示すカーエアコン用熱交
換器の要部斜視図、第2図は第1図の熱交換器の全体を
示す外観斜視図である。
本実施例の熱交換器は第2図に示すように、冷間加工で
屈曲させた扁平流体管31の間にジグザグに折り曲げ成形
したコルゲートフイン1を挿入し、高温炉で一体にろう
付したのち、管内流体入口管33と管内流体出口34を接続
して構成し、扁平流体管31内を流れる冷媒と管外を流れ
る空気流Aとをコルゲートフイン1を介して熱交換され
るものである。
第1図において、5a,5b,5c,5dはフイン1に、気流Aに
対して一定角度傾斜して形成された切起しルーバ(以下
単に傾斜ルーバという)である。1a,2a,2b,1bはフイン
面に傾斜ルーバを切り起した後に残る残余フイン基板で
ある。残余基板2a,2bは断面形となるように形成され、
山形の前斜面及び後斜面は、隣接する傾斜ルーバと略同
じ角度となつている。
第3図は、第1図のBB矢視断面図を示す。
第3図において、3はフイン基線を示し、θはルーバの
傾斜角である。傾斜ルーバ5a,5b,5c,5dは、フイン基線
に沿つて、フイン基線を挾むように互に反対側に交互に
打出され、気流方向に一定角度θだけ傾いて形成されて
いる。山形に形成された残余基板2a,2bをそれぞれ挾ん
で隣接する傾斜ルーバ群(5a,5b,5c,5d)は、フイン基
線に対する傾き角度は、それぞれ互に同じであり、傾き
方向が互に反対方向となるように構成されている。ルー
バ切り起し高さh1,h2は、略同じ寸法であり、フインピ
ツチPの略1/3の値となつている。一具体例を示せ
ば、通常、空調機用として用いるフインの寸法はP
1.5〜3.0mm,ルーバ幅b=0.8〜2.0mm程度であり、傾斜
角θは、5〜15゜の値に設定されている。次に傾斜ルー
バの傾斜角θについてさらに詳しく考擦を行なう。
第3図において、傾斜角θが変化すると、フイン基線に
対して同じ側に位置し、流れ方向に沿う距離が互いにル
ーバ1個分だけ離れている傾斜ルーバ5a,5c及び傾斜ル
ーバ5b,5dの各々ルーバに垂直な方向の相対位置差寸法
sが次式に従つて変化する。
s=2b・sinθ ……(1) ここで、bはルーバ長さであり、略ルーバ切り込みピツ
チに等しい。この相対位置差寸法sが小さいと上流側ル
ーバに生じた後流の中に下流側ルーバが入つてしまうた
め、伝熱性能が低下する。一方、傾斜角θを大きくする
とs寸法は大きくなるがルーバ成形が困難となる。以
下、下流側ルーバが上流側ルーバの後流の外に位置する
ために最小限必要な相対位置sを確保するための傾斜角
θについて、 エム・ニシオカ他;ジヤーナル・オブ・フルイツト・メ
カニツクス・(1978)、84巻,パート4,705〜715ページ
(M,Nishioks&T・Miyagi;Jurnal of Fluid Mechanics
(1978),Vo1.84.Part4,pp705−715)に示されている如
き一様な流れ中に平行におかれた平板に生じる後流の測
定結果に基づいて考察を行なう。
流れに平行に置かれた平板の下流に生じる後流は、ルー
バに生成して下流側にたなびいて下流側ルーバに影響を
及ぼす温度境界層に相当するものである。したがつて本
実施例におけるフィン基線に対して同じ側に位置し、流
れ方向に沿う距離がルーバ1個分だけ離れている上流側
傾斜ルーバと下流側傾斜ルーバとの相対位置差寸法s
は、この後流の厚さδよりも大きいことが望ましい。本
実施例について、s=δとし上記条件を満足するルーバ
傾斜角θの下限の値を求めると第5図の如くなる。第5
図に於いて横軸はレイノルズ数Reであり次式で表わされ
る。
ここで、vは平板に沿つて流れる主流の流速(m/
s)、νは空気の動粘性係数(m2/s)である。空調用熱
交換器として通常用いられるのは、ルーバ幅としてb=
0.8〜2mm,主流速度v=1〜5m/sであり、この時のRe
=100〜600となり傾斜角θの値としては5〜15゜の小さ
な値で良い。
本実例は、上記のような構成としたので、空気の流れの
方向に隣り合うルーバとルーバとの流路隙間が略一様
で、傾斜ルーバに沿つて主流がわずかに蛇行し、全体と
してはフィン基線に平行な流れとなるので、伝熱性能が
高く、通気抵抗の小さい熱交換器を得ることができる。
第4図は、本実施例による熱交換についてルーバ部の流
れを模式的に示したものである。空気が矢印Aの方向か
ら熱交換器に流入すると傾斜ルーバに沿つた流れを生
じ、山形に形成した残余基板部で方向を反転しながらわ
ずかに蛇行した流れとなる。このため全体としてはフイ
ン基線にほぼ平行な流れとなつており、通風抵抗は小さ
い。ルーバ5に形成される温度境界層は、フイン基線に
対して温じ側にあり互にルーバ1個分の距離だけ離れて
隣り合うルーバが相対位置寸法sだけルーバに平行な流
れに直角方向にずれているため、各ルーバごとに断た
れ、下流側ルーバへ直接影響しないので全てのルーバは
有効に伝熱作用を行なうことができる。また、残余フイ
ン基板2a,2bが断面山形に形成されている座屈強度が強
く、ろう付時のルーバの変形を支える構造となつている
ため、フイン全体としてろう付時の挫屈変形に対する強
度が増す。したがつて、フイン基板の薄肉化が実現で
き、熱交換器の材料費が低減され安価な熱交換器を提供
できる。
以上の実施例は、隣り合う残余フイン基板の間に4個の
傾斜ルーバを切の起した場合を示したがルーバの数をさ
らに増しても本発明の効果は変らない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、フィン基板をは
さみ交互に反対側に連続して橋状に切り起こし、フィン
基板に対して傾いた傾斜ルーバとし、隣り合う断面が山
形の残余フィン基板の間に形成された複数の傾斜ルーバ
の傾き角と、前記残余フィン基板の山形の前斜面、後斜
面と略同じ角度に形成し、かつ該角度を流れ方向に沿っ
て残余フィン基板ピッチ毎に交互に反対方向に変えて構
成したことにより、ルーバ群を通る空気流がわずかに蛇
行した流れを生じ、全体として、ほぼフィン基板と平行
した流れとなり、ルーバに形成される温度境界層を各ル
ーバごとに断つことができるので通風抵抗が小さく、伝
熱性能の高い熱交換器を得ることができる。また、残余
基板が山形に形成されているのでろう付時座屈強度が増
し、生産性の良い熱交換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1乃至第4図は本発明の一実施例になる熱交換器を示
すもので、第1図はその要部斜視図、第2図は全体の外
観斜視図、第3図は要部縦断図、第4図は流れの状態を
示す図である。第5図は本発明のルーバ傾斜角θとレイ
ノルズ数Reの関係を示す線図である。 1……フイン、1a,1b,2a,2b……フイン残余基板、5a,5
b,5c……傾斜ルーバ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤幡 敬智 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所佐和工場内 (56)参考文献 実開 昭58−154382(JP,U) 実開 昭62−34673(JP,U)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】扁平流体管面に、波形に折り曲げられたコ
    ルゲートフィンの多数の波形頂部を接合するとともに、
    前記波形頂部を流れに平行に配置し、前記コルゲートフ
    ィンのフィン平面部に切り込みを入れて、フィン基板を
    はさみ交互に反対側に連続して橋状に切り起こし、フィ
    ン基板に対して傾いた傾斜ルーバを有する熱交換器にお
    いて、隣り合う断面が山形の残余フィン基板の間に形成
    された複数の傾斜ルーバの傾き角と、前記残余フィン基
    板の山形の前斜面、後斜面と略同じ角度に形成し、かつ
    該角度を流れ方向に沿って残余フィン基板ピッチ毎に交
    互に反対方向に変えて構成したことを特徴とする熱交換
    器。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の熱交換器にお
    いて、傾斜ルーバの傾斜角度θを5〜15゜の範囲とした
    熱交換器。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第2項記載の熱交換器にお
    いて、前記傾斜角度をθ、レイノルズ数をReとしたと
    き、 の範囲とした熱交換器。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第1項に記載の熱交換器に
    おいて、傾斜ルーバの切り越し高さh1、h2を略同じと
    し、かつフィンピッチPfの略1/3とした熱交換器。
JP62170969A 1987-07-10 1987-07-10 熱交換器 Expired - Lifetime JPH0743236B2 (ja)

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JPS6419290A JPS6419290A (en) 1989-01-23
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