JPS5812993A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、いわゆるクロスフィンコイル截の熱交換器に
関し、詳しくはフィン面にスリットフィン又はルーバ形
フィンを形成した熱交換器の改良に関するものである。

先に提案されているクロスフィンコイル型の熱交換器に
おいては、空気等のガス状熱交換流体とフィンとの間の
伝熱効果を向上させるべく、アイ７面に楕々の加工を施
すことがなされて−る。例えば、その−例として、フィ
ン基板に、巾の狭いスリットを縦方向に多数プレス加工
によ抄穿設するとともに、ブリッジ状に切起してなるい
わゆるスリットフィン又はスリットの一長辺をフィン基
板に接続して立上り変形させたいわゆるルーバ形フィン
などを多数形成し九アイ／ユニットが提案されている。

即ち、第１図、第２図は、本発明の基本形状となるアル
ミニウム製のスリットフィン、ルーパ形フィンをそれぞ
れ使用したフィンユニット（７）であって、フィン基板
（１）には、熱媒管（！）を挿通可能な挿通穴１ｓ）＊
　ｌｓｌ・・が−後２列に、千鳥配列状に多数穿設され
、挿通穴（＄１．１８１・・の中心を結ぶ直線（Ｏに平
行に巾の挟いスリット１４１＊　（４１・・が前記挿通
穴（３）ｔ（３）・・を順巻〈ようＫそのごく周辺のみ
を残して、相互にはぼ平行く多数穿設されているととも
Ｋ。

該スリット（４）に対応して、スリットフィンの場合は
第１図（ａ）、　（す、（Ｏ）図の如く、上下両短辺（
ａａ）＋（５ｂ）ｔ−フィン基［１１）に接続せしめて
ブリッジ状に立上がらせて形成され、ルーパ杉アイ／め
場合は、１翳 第２図（＆）、（至）の如く上下角短辺（６ａ）ｔ　（
６ｂ）番よび一長辺（６ｏ）あるいは（６（Ｌ）ｔ−フ
ィン基板（１）Ｋ接続せしめ、スリット（４）を形成し
た一長辺（６（Ｌ）、１りるｉは（５１０）ｔ−立上炒
変形させて形成され゛、これらの立上りスリットフィン
（６１ｅ　ｆｓ）・・父はルーバ形フィン（＠）。

（６）・・Ｋよりフィンユニット（７）が構成され、こ
のフィンユニット１７１ｆｌ多数、その挿通穴（ｓ）＊
　ｔｓ＞・・Ｋて熱媒’５ｉｌｌｚ＋ｔ　１２＋・・に
所定のフィン間隔をもって嵌挿すしてクロスフィンコイ
ル（８）が形成され、咳′クロスフィンコイル（８）ｔ
スリット（４）が上、下方向くなる如く配置し、熱交換
流体の気流を前記スリット（４）Ｋはぼ直角に流通させ
るようにして熱交換器が構成されている。

斯かる熱交換器の基本構成において、先に提案され友も
のは、スリットフィン（６）・・、ルーパ形フィン（６
１・・とも、フィン立上り隙間（第１図（１）、　（６
）および第２図（→参照）　（ＩＪＷ）は、上、Ｆ部と
も一定の隙間である。

ところで、このような提案の熱交換ｇｅｔ−、空気冷却
器（湿りコ、イル）として用いる場合ＫＦｉ、空気中の
湿気外がツイン面に凝縮し、フィン向が一！？ れ面となる。すなわち、フィン面にドレンが生成し、そ
して落下するという現象を繰り返すことになり、こうし
たドレンの挙動が熱交換性能および空気の適職抵抗に大
きく影響することが判明し九〇これは、湿りコイルとし
て用いた場合、第５図〜第６図に示すように、ドレンが
立上９スリツトフイン（暴）・・ｂるーはルーパ形フィ
ン（６）・・の立上り隙間（ＬＷ）Ｋ水膜等を形成して
付着することくより、立上０１１間（ＩｓｌｌＦ）１１
６分が閉塞され、空気流が全くその部分を通過しなくな
るために、立上りフィン（６）・・又は４＠）・・の前
縁効果、混合効果が損われ、熱的性ｆｍｋ著しく低下さ
せるためである。斯くの如く乾！フィル（ドレ／が生成
せず、フィン（凰）面が乾−丸状ｌＩにあるコイル）と
して用い九場合に性能良好なものであっても、湿りコイ
ルでは前述の理由により性能良好とならない場合が多く
生ずるのである・この友めフィン基板０）今市ｔ−親水
性地理ｔして耐蝕性を向上させるとともに空気抵抗を減
少させているが十分とはいえない。

本発明祉、斯かる問題点を改善し、前記提案のものより
も立上り隙間（ＩＩＷ）Ｋ水膜による閉塞現象が起らな
いようにし電熱交換器ｆ：提供しようとするものである
。

すなわち、本発明者らは前述の立上りスリットフィン（
６）・・又はルーパ形フィン（６）・・の立上炒隙関（
Ｌｖ）部分へのドレン付着の原因ｌｓｌ究すべく、ドレ
ンの生成と落下の状ｌＩを湿りフィン可視化装置で目視
−察したところ、 （イ）親水性表面では、フィン（１）表面にドレンが薄
膜状に生成して落下し、立上９１１間（Ｌｗ）部分にお
いては＃膜状のドレン付着が起ξ９、鍍立上り隙間（Ｌ
ｗ）を閉塞すること、 （ロ）疎水性表面では、フィン口）表＊ＶＣドレ／が滴
状に生成し、ある大きさに成長してから落下し立上９隙
間（ＬＷ）＊分においてはドレン液滴が積み重なったよ
うになって付着し、前記の親水性表面の場合のように薄
膜状にドレｙが付着して立上り隙間（Ｌｗ）を全面閉塞
する場合もあるが、立上り隙間（Ｌｗ）の下部付近のみ
が閉塞される場合が多いこと、 （→　親水性、疎水性表面共に、立上や隙間（Ｌｗ）が
大きい程、立上り隙間（Ｌｗ）の閉ＩＩ構象は起９―く
、さらに親水性表面では各フィンある−は各ルーパの長
さく１１１＞も影響し、その長さくＬＺ）が大である程
、噴記閉塞現象は起り嫌いこと勢が判明した。

そこで、これらの実峡結果をもとに１前記閉塞現象の原
因を究明検討した結果、下記のことか百える。すなわち ａ−親水性表面の場合； 立上Ｄｓ間（Ｌｗ）の上部と下部とでは水膜の巾が異な
り、上部では下部よりも水膜中が小さい。このため、水
膜表面の凹−率は上部の方が下部よりも大きくなる・そ
して、一般に液体表面に凹面が生じると、表１張力によ
る圧力差が周囲との間に生じ、その差圧の大きさは曲率
に比例するので、前記上部と１部との曲率の差違は、水
膜内部の圧力の差を生ぜしめるから、水膜の重量と表面
張力による圧力とが平衡し、水膜が立とり一関（−Ｗ）
部□。

分に安定して存在することとな、、るＯｂ・疎水性表面
の場合； 縦方向に長い水滴が立上り隙間（Ｌｗ）の下部に引掛っ
て藩下しな−という付着現象″は、傾斜平面に置かれた
液滴の転落角の問題として捉えられ、（１）接触角５０
ｄＩｇ付近で最も落下し離くなること、（ｉｉ）液滴の
大きさが大である禍、落下じゃすいこと、＜ｍ遥滴の巾
が小である程、落下しやすい仁とが知られている。　。

これより、水滴の大きさは（ＬＷ）Ｋよって決定される
から、（Ｌｖ）が大である程、水滴は落下しやすく、閉
塞現象は起り―い。また、以上のことから下記のことを
結論することができる。

即ち、水膜付着の原因が、スリットフィンあるいはルー
バ形フィンの立上り部の上端部近傍の水膜がもつ濡れ力
が、水滴自身の重力と約９合い、立上り隙間に水膜付着
現象が生ずるのである。従って ■立上り隙間（ＬＷ）が小さｉｓ１水膜上端のヨー率が
大きくなり、濡れ力の合力が大となること、ｌｔ、。

■フィン立上り部や兼、、さくＬＺ）が小さい程、水膜
の重量が小さくなること などＫより、立上り隙間に水膜が耐着し隙間の閉１ｉＩ
Ｉ現象が起り易い。

七〇九め、本発明においては、前記提案の基本構成に加
えて、フィンＣＬ！＞の喪さｔ大にするには限界がある
ので、フィン基板面を親水性処理するとともに、スリッ
トフィンあるいはルーバ形フィンの一関を咳フィンの上
部機、所定範囲に大きく設定することにより、ドレンに
よる隙間部分の閉塞＊蹴が生じなφようＫし、よってド
レンがフイ／面ｔａ下する湿り時においても前記立上り
フィンの前縁効果および混合効果を有効に発揮して熱的
性能の著しｉ向上１図り得るようにした熱交換Ｓｔ−提
供せんとするものである。

すなわち、本発明は、フィン基板に熱媒管挿通用の挿通
穴を多数穿設し、各列の挿通穴の中心を結ぶ直線に平行
に巾の挟いスリットｔ％前記挿通穴１＊＊＜ようにその
周辺を残して相互にほぼ平行に多数穿設するとともに、
上下両短辺會フィン基板に＠絖せしめてブリッジ状に立
上がらせ九スリットアイ／又紘上下両短辺および一豪辺
ｔ−アイン基板ＫＩ！絖せしめスリットを形成し友−長
辺を立上り変形させたルーパ形フィンを形成して、フィ
ンユニットを形成し、多数の熱媒管に該フィンユニット
を多数嵌挿してクロスフイ／コイルｔ−形成シ、該クロ
スフィンコイルをスリットが上下方向になる如く配置し
、気流を前記スリットにほぼ直角Ｋｆｔ通させるように
した熱交換器において、フィン基板全面を親水性処理す
るとともに１前記スリツトフイン、父はルーパ形フィン
の上部短辺匈の立上り隙間を、下部短区側の立上ＯＨ関
よりも大に設定したことを特徴とするものである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

本発明熱交換！の基本構成は、既に前記第１図、＠２図
について説明した通りであるので、ここでは基本構成に
ついての説明は省略し、本発明の要部ｔなすフィンユニ
ットを構成するスリットフィン又はルーバ形アイ／につ
いて１．第１図〜第、９図に従って説明する。

＠１図（ａ）及び（ｂ）＃′ｉ、、スリットフィンを用
−九ときのフィンユニットの要部拡大図であって、第１
図（ａ）、は、スリットフィンの立上り側（表側）から
み丸面、第１図（切は裏側からみた図でｈり、’（１）
は親水性地理をしえアルオニウム製のフィン基板、（４
１Ｆｉ熱媒管（り挿通用の挿通穴１３１９１３１・・の
各列の中心を結ぶ直線（４に平行に設けた巾の狭いスリ
ットであって、前記挿通孔１３１９１ｍ）・・を取巻く
ようにその周辺を残して相互にほぼ平行に多数穿設され
ておりｓ　１６１＊　（Ｍ）　”はその上下両短辺（５
ａ）ｅ　（５ｂ）ｔ−フィン基板＋１）Ｋｌ！続せしめ
て、ブリッジ状に立上らせ九スリットフィンである（第
１図参照）。叫は立上り部上力の前記短辺（６ａ）・・
の基部周囲にフィン基板（１）Ｋ凹設し九凹部である。

第８図（→及び（１））は、ルーパ形アイ／１ｒ用いた
ときのフィンユニットの要部拡大図であって、第８図（
ＳＬ）は、ルーパ形アイｙの立上り＠（表Ｎ）からみた
図、第８図（りはその裏側からみた図であり、０）は栽
水性逃環七したブイ７基板、Ｉ４）は熱媒管（２）挿通
用の挿通穴１ｓｌｅ　ｔｉ＞・・め各列の中心を結ぶ直
線（４に平行に設けた巾のｗ４’；：”スリットでろっ
て、前記挿通孔（ｇ）＊　１３）・・堆巻くようにその
周辺に残して、相互Ｋｅｔぼ平行にかつ垂直方向に多数
穿設されており、（６）は立上抄ルーパ形フィンで毒っ
て、上下両短辺（６８）？　（６ｍ））および−長辺（
６１）ｋフィン基板（１）に接続せしめ、スリブ）（４
）を形成した他の長辺（ｄ）、　（０）を立上り変形さ
せ九ものである（第２図参照）。而して、（１１１は立
上り部上力の前記短辺（６ａ）・・の基部周囲にフィン
基板（１）Ｋ凹設し九凹部である。このように短辺（６
＆）基部Ｗ４囲に凹部（！ｌ）を設けたことＫより、立
上り隙間（Ｌｗｌ）は、凹部（ＩＩ）のないト＊ノ隙間
Ｃ”ｓ）Ｋ　凹＠（Ｉｌｌの味す（”４）　ｔ−プラｘ
し是ものとなゆ、結局、ルーパ形フィンの立上り部上端
部におりて、凹部（１１）の深さくＬｗｌ４）だけ、ス
リット隙間が大となつ九ものである。

つぎに、第９図（＆）、　（功は、前記スリットフィン
の場合の他の実１ｔｊｉ例でるり％＃！’図←）はスリ
ットブイ／の立上り１ｌｌ（表側）からみた図、第９図
（ロ）は裏側からみた図でろって、前記同様、田は親水
性処理をしたフィン基板、１４１ｔｉ前記同様のスリブ
″□。

トであり、ｔｅｌｓ　１６１”＝はその上下両短辺（５
ａ）、　（ｓｂ）：♂ ｔフィン基板用ｒｃｍ続せしめてブリッジ状に立上らせ
たスリットブイ／であるが、立上り隙間は上端部側の隙
間（Ｌｗ、）を最大とし漸次下端部側に向つて隙間を小
とし、下端部の隙間（Ｌ’ｓ）が最小になるよう傾斜し
て立上らせえものである。

なお、第マ図〜第９ｆｊＡ実施例においては、前記立上
り部上力の前記短辺（６ａ）・・（第１図、第９図）あ
るいは上記短辺（６ａ）・・（＠８図）のそれぞれの基
部周辺におけるフィン基板（１）ｍｌの表置面に疎水性
処１１ｕ日を施している。これ社立上り上端部近傍の面
′では、親木性地理面の如く噛れ面となることなく、ド
レンが滴状に生成し、ある大きさに成長して落下し墨く
し、水＠による閉塞現象防止をより改善するためのもの
である。

また、前記親水性処理材料としては、コロイダルシリカ
およびポリオキシエチレングリコール、フェノールエー
テルなどの界面活性剤が使用され、一方、疎水性麩環材
料としては、ポリ四フッ化エチレン、ポリジメチルシロ
キャン（シリコン樹脂）、ポリプロピレンなどが使用さ
れ、アル電ニウム地肌のままでもよ−０ 以上１ｌｌ施例社、フィン基板（１）が平板状の場合に
ついて説明したが、例えば第１図及び第２図において、
直線（１）において屈曲する２波の波形に屈曲した波形
フィン基板であっても良いことはいうまでもない。

以上の如く、本発明熱交換器においては、要部ｔなｔフ
ィンユニットにおいて、フィン基板（−）全面ｔ−親水
性処理したことにより、該熱交換器を空気冷却器として
用いた場合、７４７面が濡れ面とナリ、スリットブイ／
（ｂ）・・又はルーパ形アイ／（６１・・の立上り上端
部近傍の水膜の−れ力が大とＩ６、立上り隙間（ＬＷ）
ｔ−水膜で閉塞し易くなるが、本発明では、さらＶＣス
リットフィン偵ト・又ハルーパ形フィン（６）・・のＩ
：部短辺（５ａ）・・又ｔｉ（６ｍ）・・側の立上り−
ｂ１（Ｌ”、）　ｋ、下部ｉ辺（６ｂ）・・又は（６ｂ
）・・側の立上り隙間（ＬＷ□）よりも大に設定し九こ
とにより、立上り上端部近傍の水膜上端の凹−率は小と
なってこの部分の水滴は落丁し、よって立上り隙間の上
方での閉塵現象は阻止され、立上９下端部近傍の水滴も
通風により吹き飛ばされ、結局、立上り隙間全体の水＠
ＩＣよる閉塵現象は解消される。

従って、スリットブイ゛１１６１・・又はルーパ形フイ
該立上りフィンの前縁効果および、１ａ幼乗物最大限に
発揮することができ、熱伝達率の一層の向上を図ること
かで色、よって熱伝達効果の極めて優れた熱交ｍ１ｓｔ
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

軌１図及び第２図社、それぞれスリットフィン及びルー
パ形フィンを用いたときの熱交換器用フィンユニットを
示し、第１図（功は第１図（＆）のＩ−ＩＩＩ面図、第
１図（０）社斜視図、第２図（号は第２図（ａ）の■−
・■断面図、ｔａ３図〜第６図は従来のスリットフィン
およびルーパ形フィンの立上抄隙間に耐着する水膜の状
ｌｌ【示す図であって、ｖＩｇ３図（ＩＬ）はスリット
フィンの場合、躯３図（→は七の裏面からみ九図、第４
ｄＡ（ａ）はルーパ形フィンの場合、第４図（りはその
裏面からみた図、第６図Ｃ８）、　（切はスリットフィ
ンの場合のそれ七些の乾きコイル、湿やコイルの場合の
状態図で、同図（すに水膜形成状態を示し、第６ａｍ（
ａ）ｓ　（１））ａルーパ形アインＯ場合のそれぞれ乾
きコイル、湿抄コイ、ルの場合の状１図で、同図（呻に
水１１１［形成状態ギ示し、第１図１〜９図は本発明要
部のスリットフィンおよびルーパ形アイ／の実施例會示
し、第１図１９図各（ＳＬ）Ｆ１表側から、各（→は裏
側からみた図である。 （１）・・フィン基板、（３）・・挿通穴、ｃ４）・・
スリット、山・・スリットフィン、（５ｍ）ｅ　（５１
））・・’ＦＭ超、１ｌｌ−・ルーバ型フィン、（６１
Ｌ）Ｉ　（ａｂ）・・短辺、（６０）ｔ　（６Ｌ）−・
４辺、（７）・・フィンユニット、（８）・・クロスフ
ィンコイル、叫、　（１１・・凹部、（ＩＪＷ鳳）＊　
（Ｌ’ｓ）・・立上り隙間。 第１図（Ｇ） 第２図（Ｇ） 第２図（ｂ） 第５図（ａ） ５ 第５図（ｂ） ら ６　　納鴎（″ 始６図（ｂ） 第９図（Ｇ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１）　　フィン基１１（鳳ＩＫ＃＆媒管（！）挿通用
   の挿通穴（３）。 １＄１・・を多数穿設し、各列の挿通穴（組、（３１・
   ・の中心を結ぶ直線（４に平行に巾の狭いスリブ）　（
   ｉ）ｔ（４）・・１−＝前記挿通穴（１）を取巻〈よう
   にその周辺を残して相互Ｋｆｔぼ平行に多数穿設すると
   ともに、上下両短辺（５１Ｌ）＃　（５→をアイ７基板
   （１）に接続せしめてブリッジ状に立上がらせ九スリッ
   トフイ７（１ｋ）ｅ　１６）”ＸＦｉ上下両短辺（６６
   ）ｔ　（６１３）および−長辺（６Ｃ）又は（６ｄ）を
   アイ７基板ｕ）ＫＩＩ絖せしめスリット（４）を形成し
   た一長辺（６ｄ）あるいは（６０）を立上ヤ変形させ九
   ルーパ形フィンｔ６１ｗ　１ｇ１・・管形成して、フィ
   ンエエット（１）ｔ−形成し、多数の熱媒管（！）、け
   ）・・Ｋ鍍フインエニツＮｉ１ｓ　（７）・・を多数嵌
   挿してクロスフィンコイル（＠）を杉ｄシ、該クロスフ
   ィンコイル（１）ｔスリット（４）が上Ｆ方向となる如
   く配置し、気流を前記スリット（４１１＋４）・・にほ
   ぼ直角に流通させるようにした熱交換器において、前記
   スリットアイ７　（ａｌｔ　（Ｉｆ・・又はルーバ形フ
   イｙ（ａｌｅ　１６１・・の上部短辺（５ａ）Ｉ　。 （６ａ）−・又は（６ａ）ｔ　（６ｍ）−・情の立上り
   隙間（ＬＷ、）ｔ。 下部短辺（５ｂ）ｓ　（ａｔ））・・又はＣ６ｂ）＊　
   （６ｂ）・・側の立上り隙間（ＩＪｖ、）よりも大に設
   定し九ことを特徴とする熱交換器。