JPH08178573A - クロスフィン熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィンカラーを備えた座の部分における「水
捌け性」を良好ならしめることで暖房運転時間の延長及
びフィンの伝熱性能の維持を図る。 【構成】 フィン３に設けた座３の形状を、少なくとも
その下方側の端部を鋭角状に形成するとともにその頂部
３ｂを上記フィン１の稜線１ｂに合致せしめているの
で、特に上記座３の部分に付着した水は、順次その平坦
面を伝って流下して該座３の稜線３ａに至り、ここから
該座３の稜線３ａを伝ったスムーズにその下端の頂部３
ｂに集まり、さらにここからはこの頂部３ｂに合致して
いるフィン１の稜線１ｂを伝って容易に流下排出され、
フィン１の表面の水残りが可及的に減少せしめられる。
従って、該座３の部分における「水捌け性」が良好とな
り、例えば除霜運転後の暖房運転の再開時においても座
３の部分に溜まった水が氷結して通風抵抗を急激に上昇
させ暖房運転の継続可能時間が短くなるというようなこ
とが可及的に抑制されそれだけ良好な暖房特性が得られ
るとともに、フィン１における伝熱性能が良好に維持さ
れるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、フィンの座に設けた
フィンカラーを貫通させて伝熱管を取り付けてなるクロ
スフィン熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機の室外機における熱交換器と
してクロスフィン熱交換器を使用した場合、暖房運転時
においては該クロスフィン熱交換器が凝縮器として機能
することから、特に外気温度が低い場合には水蒸気が凝
縮してフィン表面に着霜する。この着霜量が多くなると
フィン間を流れる空気の通風抵抗が過度に増加し所要の
熱交換性能が達成できなくなる。このため、かかる場合
には、室内機を停止させての逆サイクルによる除霜運転
を行って上記フィン表面の着霜を融解除去し、しかる
後、暖房運転を再開するようにしている。

【０００３】ところが、除霜運転後の暖房運転時におい
ては、除霜運転による融霜でフィン表面に生じた水が水
滴としてフィン表面に残っているとこれが氷となり通風
抵抗の急激な上昇を引き起こし、暖房運転の継続時間を
短縮させることになり（換言すれば、除霜運転間隔が短
縮し）、暖房特性が損なわれることになる。

【０００４】また一方、通常の暖房運転時においても、
フィン表面に付着した水滴の水捌けが悪いと、該フィン
の伝熱性能が低下するとともに通風抵抗が上昇し、結果
的に暖房性能の低下を招来することとなり、好ましくな
い。

【０００５】尚、クロスフィン熱交換器は、例えば特開
平４−２６８１９５号公報に開示されるように、板厚方
向へ交互に折曲した波板状形態を有する複数のフィンを
所定のフインピッチで順次対向配置するとともに、これ
ら各フィンを板厚方向に順次貫通させて複数の伝熱管を
取り付けて構成され、且つ上記フィンの稜線を上下方向
に向けた状態で設置されるが、この場合、このフィン上
の伝熱管の貫通部分においては、フィンカラーを備えた
円形とかフィン段方向に長軸をもつ楕円形の平坦面で構
成される座を形成し、該フィンカラーを通して伝熱管を
貫通配置している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる構造
のフィンを備えたクロスフィン熱交換器においては、フ
ィンの平坦面に付着した水滴は該フィン面を流下しなが
ら次第に稜線部分に集まって成長し、大水滴となって順
次稜線に沿って流下排出される。従って、フィン表面の
うちでも平坦面部分の水捌けはかなり良好である。

【０００７】ところが、特に座の部分に付着した水滴
は、その平坦面を伝って流下し該座の下端部に集められ
るが、該座の形状が円形とか楕円形とされていることか
ら、この座の下端部に集まった水がここに溜まる傾向に
あり、特に「水捌け性」を考慮すべき部位であると言える。
しかるに、従来はかかるフィンカラーを備えた座の部分
の「水捌け性」については有効な手段は講じられていな
い。そこで本願発明は、フィンカラーを備えた座の部分に
おける「水捌け性」を良好ならしめることで暖房運転時間
の延長及びフィンの伝熱性能の維持を図るようにしたク
ロスフィン熱交換器を提供せんとしてなされたものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明ではかかる課題
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。

【０００９】本願の第１の発明では、図１〜図５に例示
するように、板厚方向へ交互に折曲した波板状形態を有
し且つその複数の稜線１ｂ，１ｂ，・・に跨がって板面
方向に延びる平坦面でなる複数の座３，３，・・が設け
られるとともに該各座３，３，・・にはその平面方向に
直交する方向に立ち上がる円筒状のフィンカラー２がそ
れぞれ形成された複数枚のフィン１，１，・・を、上記
稜線１ｂ，１ｂ，・・が上下方向に向くようにしてその
板厚方向に所定のフィンピッチで順次対向配置するとと
もに、該各フィン１，１，・・の上記フィンカラー２，
２，・・部分を貫通し該各フィン１，１，・・間に跨が
った状態で複数本の伝熱管４，４，・・を取り付けてな
るクロスフィン熱交換器において、上記座３は、少なく
ともその下方側の端部を鋭角状に形成するとともにその
頂部３ｂを上記フィン１の稜線１ｂに合致せしめたこと
を特徴としている。

【００１０】本願の第２の発明では、図１及び図２に示
すように、上記第１の発明にかかるクロスフィン熱交換
器において、上記座３の平面形状を、上下方向に長軸を
もつ流線形とし且つ該長軸の一端を上記頂部３ｂとして
上記フィン１の稜線１ｂに合致せしめたことを特徴とし
ている。

【００１１】本願の第３の発明では、図３〜図５に例示
するように、上記第１の発明にかかるクロスフィン熱交
換器において、上記座３の平面形状を、上下方向に対角
線の一つをもつ多角形とし且つ該対角線の一端を上記頂
部３ｂとして上記フィン１の稜線１ｂに合致せしめたこ
とを特徴としている。

【００１２】

【発明の作用・効果】本願発明ではかかる構成とするこ
とにより次のような作用・効果が得られる。

【００１３】 本願の第１の発明では、フィン３に設
けた平坦面で構成される座３の形状を、少なくともその
下方側の端部を鋭角状に形成するとともにその頂部３ｂ
を上記フィン１の稜線１ｂに合致せしめているので、特
に上記座３の部分に付着した水は、順次その平坦面を伝
って流下して該座３の稜線３ａに至り、ここから該座３
の稜線３ａを伝ってスムーズにその下端の頂部３ｂに集
まり、さらにここからはこの頂部３ｂに合致しているフ
ィン１の稜線１ｂを伝って容易に流下排出され、フィン
１の表面の水残りが可及的に減少せしめられる。

【００１４】従って、該座３の部分における「水捌け性」
が良好となり、例えば除霜運転後の暖房運転の再開時に
おいても座３の部分に溜まった水が氷結して通風抵抗を
急激に上昇させ暖房運転の継続可能時間が短くなるとい
うようなことが可及的に抑制され、それだけ良好な暖房
特性が得られるとともに、フィン１における伝熱性能が
良好に維持されるものである。

【００１５】また、フィン１に対してその段方向の一端
側から流入する空気流Ａは、上記座３の稜線３ａに沿っ
て形成される壁部３ｃに案内されて伝熱管４の後方側へ
スムーズに回り込むことから、該伝熱管４の下流側の死
水域が減少し、それだけフィン１の有効伝熱面積が拡大
して伝熱性能の向上が期待できることになる。

【００１６】 本願の第２の発明では、上記第１の発
明にかかるクロスフィン熱交換器において、上記座３の
平面形状を、上下方向に長軸をもつ流線形とし且つ該長
軸の一端を上記頂部３ｂとして上記フィン１の稜線１ｂ
に合致せしめているので、上記に記載したと同様の作
用効果が期待できるものである。

【００１７】 本願の第３の発明では、上記第１の発
明にかかるクロスフィン熱交換器において、上記座３の
平面形状を、上下方向に対角線の一つをもつ多角形とし
且つ該対角線の一端を上記頂部３ｃとして上記フィン１
の稜線１ｂに合致せしめているので、上記に記載した
と同様の作用効果が期待できるものである。

【００１８】

【実施例】以下、本願発明のクロスフィン熱交換器を添
付図面に基づいて具体的に説明する。

【００１９】第１実施例 図１には、本願発明の第１実施例にかかるクロスフィン
熱交換器の要部を示している。このクロスフィン熱交換
器は空調機の室外機として適用されるものであって、薄
板を波板状に所定間隔で板厚方向へ交互に折曲して複数
の稜線１ｂ，１ｂ，・・で区画された複数の平坦面１
ａ，１ａ，・・をもつ複数枚のフィン１，１，・・を備
えている。

【００２０】また、このフィン１には、その複数の稜線
１ｂ，１ｂ，・・のうちの特定の稜線１ｂに対応する位
置に中心をもち且つその中心位置に短管状のフィンカラ
ー２を備えた平坦面状の座３が、プレスによる折曲加工
と同時に形成されている。そして、このフィンカラー２
を密着貫通して伝熱管４がフィン１に対して直交状態に
取り付けられてクロスフィン熱交換器を構成している。

【００２１】ところで、上記座３は、隣接する三つの稜
線１ｂ，１ｂ，１ｂに跨がって平坦面状に形成される
が、その形状は、その長軸が隣接する稜線１ｂ，１ｂ，
１ｂのうちの中央の稜線１ｂに合致する流線形とすると
ともに、特にこの実施例ではフィン１の上方側の端部は
これを丸みをもった形状とするが、下方側の端部はこれ
を鋭角状に形成しその下端の頂部３ｂを上記中央の稜線
１ｂに合致させている。従って、この座３の稜線３ａは
下方に尖った流線形を呈するとともに、該稜線３ａと座
３の平坦面部分との間には該稜線３ａに沿って立ち上が
る壁部３ｃが形成されている。

【００２２】かかるフィン構造をもつクロスフィン熱交
換器においては、例えば、除霜運転により上記座３部分
に融解付着した水は、該座３の平坦面部分に沿って流下
し、上記壁部３ｃあるいは稜線３ａに沿ってスムーズに
上記頂部３ｂ側に流下し、さらにこの頂部３ｂからこれ
に合致したフィン１の稜線１ｂに沿って速やかに流下排
出される。従って、従来のクロスフィン熱交換器のよう
に座３の下端部が水が溜まり易い曲面状とされている場
合に比して、フィン１の表面の「水捌け性」が良好となり
水残りが可及的に減少することになる。このため、例え
ば除霜運転後の暖房運転の再開時においても座３の部分
に溜まった水が氷結して通風抵抗を急激に上昇させ暖房
運転の継続可能時間が短くなるというようなことが可及
的に抑制され、それだけ良好な暖房特性が得られるとと
もに、フィン１における伝熱性能も良好に維持されるも
のである。

【００２３】尚、図６には、かかる構造の座３をもつフ
ィン１を備えたこの実施例にかかるクロスフィン熱交換
器における通風抵抗特性を曲線Ｌ₂で、また従来構造の
座をもつフィンを備えたクロスフィン熱交換器における
通風抵抗を曲線Ｌ₁で、それぞれ示している。この特性
図によれば、この実施例のクロスフィン熱交換器におい
ては上記構成の座３を備えることで通風抵抗が除霜運転
基準となる値に達するまでの時間（Ｔ₂）が、従来のク
ロスフィン熱交換器における該時間（Ｔ₁）に比して、
ほぼ２倍と長いことが分かる。

【００２４】一方、フィン１に対してその段方向の一端
側から流入する空気流Ａは、上記座３の稜線３ａに沿っ
て形成される壁部３ｃに案内されて伝熱管４の後方側へ
スムーズに回り込むため、該伝熱管４の下流側の死水域
が減少し、それだけフィン１の有効伝熱面積が拡大し伝
熱性能のより一層の向上が期待できるものである。

【００２５】第２実施例 図２には、本願発明の第２実施例にかかるクロスフィン
熱交換器の要部を示している。この実施例のフィン１
は、上記第１実施例にかかるフィン１と同様の基本構成
をもちフィンカラー２を備えた座３が形成されている
が、該第１実施例のものと異なる点は、該第１実施例に
おいては該座３の形状をフィン１の下方に位置する長軸
の一端のみを尖頭状に形成していたが、この実施例にお
いては長軸の上下両端をそれぞれ上方あるいは下方に尖
った尖頭状に形成している点である。

【００２６】かかる構成とすることにより、上記座３の
下端部においては上記第１実施例の場合と同様に良好な
「水捌け性」が確保されることは勿論であるが、これに加
えて該座３の上端部においても座３の稜線３ａが上方に
向けて尖っていることから、この座３より上方側のフィ
ン平坦面１ａを伝って座３側に流下する水が該座３の稜
線３ａに至るとこれに沿って速やかに流下し上記頂部３
ｂに集められ、ここでフィン１の稜線１ｂに沿って流下
排出されることから、上記座３部分の「水捌け性」のみな
らず該座３より上方のフィン平坦面１ａの「水捌け性」も
向上し、結果的に上記第１実施例の場合よりもさらに高
い伝熱性能が確保されるものである。

【００２７】第３実施例 図３には、本願発明の第３実施例にかかるクロスフィン
熱交換器の要部を示している。この実施例のものは、上
記第１及び第２実施例においては上記座３の形状を流線
形としていたのに対して、該座３の形状を四角形とし、
且つその二本の対角線のうちの一方を上記フィン１の特
定の稜線１ｂに合致させることで、該座３の下端部に位
置する頂部３ｂを該稜線１ｂに合致させた構成とされ
る。特に、この実施例においては、上記座３の四つの稜
線３ａ，３ａ，・・のうち、該座３の上半部に位置する
左右二つの稜線３ａ，３ａはフィン幅方向中央の稜線１
ｂから斜め下方へ向け左右に別れて幅方向外側の稜線１
ｂ，１ｂに至り、また、該座３の下半部に位置する左右
二つの稜線３ａ，３ａは、上記幅方向外側の稜線１ｂ，
１ｂから斜め下方に向け集合し中央の稜線１ｂに至るよ
うにその形状を設定している。

【００２８】従って、かかる構成の座３を備えること
で、上記座３部分に付着した水が下半部の稜線３ａ，３
ａに沿ってスムーズに頂部３ｂに流下集合されさらにフ
ィン１の稜線１ｂを伝って速やかに排出されることは勿
論であるが、該座３の上方側のフィン１の平坦面１ａ部
分に付着した水も上記座３の上半部の稜線３ａ，３ａに
沿って流下し、フィン１の幅方向外側の稜線１ｂ，１ｂ
を伝ってスムーズに流下排出されるので、フィン１全体
としてより高い「水捌け性」が確保されるものである。

【００２９】第４実施例 図４には、本願発明の第４実施例にかかるクロスフィン
熱交換器の要部を示している。この実施例のものは、上
記第３実施例と同様に多角形の形状をもつ座３を備えた
ものであるが、この第３実施例のものよりもさらに高い
「水捌け性」を確保するために、上記座３の形状を、その
長軸を上下方向に向けた菱形に形成したものである。

【００３０】かかる菱形の座３とすることで、該座３の
下端部の頂部３ｂの角度が四角形の場合よりも小さいこ
とから、上記座３に付着した水、及び該座３の上方側の
フィン平坦面１ａに付着した水を、上記第３実施例の場
合よりもさらに速やかに流下排出することができるもの
である。

【００３１】第５実施例 図５には、本願発明の第５実施例にかかるクロスフィン
熱交換器の要部を示している。この実施例のものは、上
記第３実施例においては座３を四角形に形成していたの
に対して、これを六角形に形成したものである。このよ
うに座３を六角形とした場合には、比較的「水捌け性」の
良い座３の平坦面の面積を四角形の場合よりも広くとる
ことができるため、それだけ上記第３実施例の場合より
もさらに高い「水捌け性」が確保されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第１実施例にかかるクロスフィン熱
交換器の要部斜視図である。

【図２】本願発明の第２実施例にかかるクロスフィン熱
交換器の要部斜視図である。

【図３】本願発明の第３実施例にかかるクロスフィン熱
交換器の要部斜視図である。

【図４】本願発明の第４実施例にかかるクロスフィン熱
交換器の要部斜視図である。

【図５】本願発明の第５実施例にかかるクロスフィン熱
交換器の要部斜視図である。

【図６】クロスフィン熱交換器の通風抵抗曲線である。

【符号の説明】

１はフィン、１ａはフィンの平坦面、１ｂはフィンの稜
線、２はフィンカラー、３は座、３ａは座の稜線、３ｂ
は座の頂部３、４は伝熱管である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板厚方向へ交互に折曲した波板状形態を
   有し且つその複数の稜線（１ｂ），（１ｂ），・・に跨
   がって板面方向に延びる平坦面でなる複数の座（３），
   （３），・・が設けられるとともに該各座（３），
   （３），・・にはその平面方向に直交する方向に立ち上
   がる円筒状のフィンカラー（２）がそれぞれ形成された
   複数枚のフィン（１），（１），・・を、上記稜線（１
   ｂ），（１ｂ），・・が上下方向に向くようにしてその
   板厚方向に所定のフィンピッチで順次対向配置するとと
   もに、該各フィン（１），（１），・・の上記フィンカ
   ラー（２），（２），・・部分を貫通し該各フィン
   （１），（１），・・間に跨がった状態で複数本の伝熱
   管（４），（４），・・を取り付けてなるクロスフィン
   熱交換器であって、 上記座（３）は、少なくともその下方側の端部が鋭角状
   に形成されるとともにその頂部（３ｂ）が上記フィン
   （１）の稜線（１ｂ）に合致せしめられていることを特
   徴とするクロスフィン熱交換器。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記座（３）の平面
   形状が、上下方向に長軸をもつ流線形とされ且つ該長軸
   の一端が上記頂部（３ｂ）として上記フィン（１）の稜
   線（１ｂ）に合致せしめられていることを特徴とするク
   ロスフィン熱交換器。
3. 【請求項３】 請求項１において、上記座（３）の平面
   形状が、上下方向に対角線の一つをもつ多角形とされ且
   つ該対角線の一端が上記頂部（３ｂ）として上記フィン
   （１）の稜線（１ｂ）に合致せしめられていることを特
   徴とするクロスフィン熱交換器。