JPS5892796A - 伝熱フイン - Google Patents

伝熱フイン

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Publication number
JPS5892796A
JPS5892796A JP16833582A JP16833582A JPS5892796A JP S5892796 A JPS5892796 A JP S5892796A JP 16833582 A JP16833582 A JP 16833582A JP 16833582 A JP16833582 A JP 16833582A JP S5892796 A JPS5892796 A JP S5892796A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fins
heat transfer
heat
louvers
fin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP16833582A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumio Harada
文雄 原田
Hajime Futawatari
二渡 肇
Takehiko Yanagida
柳田 武彦
Kunio Fujie
藤江 邦男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP16833582A priority Critical patent/JPS5892796A/ja
Publication of JPS5892796A publication Critical patent/JPS5892796A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F28F1/24Tubular 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 and extending transversely
    • F28F1/32Tubular 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 and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • F28F1/325Fins with openings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Air-Flow Control Members (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は空気調和機、冷凍機弗るいは除湿機等に用いら
れる対空気熱交換器の伝熱7づンに係り、特に切起しル
ーバを備えた伝熱フィンに関するものである。
〔従来技術〕
クロスフィンチー−ブ式熱交換器ハ、一般にアルミ材等
で形成された適宜面積を有するフィンを、フ1ンビッチ
数IIIIKシて多数個並設し、このフィンに銅管等の
複数本の伝熱管を頁通し貫通部を拡管等にて密着して形
成され、史に空気II和機用および潜凍機用の熱交換器
等はこの伝熱管を互にフ1ン外儒でU字形のベンド管を
用いて接続し、す、または冷水、温水あるいは冷媒等の
熱交換媒体を流通させ、一方管外はフィンに平行に空気
にて代表される熱交換媒体をフィン間を流通せしめが高
温で、フィン間を流通する熱交換媒体が低温の場合、或
はその逆に管内媒体が低温で、管外媒体が鳥温の場合が
ある。
上記栴造の従来のクロスフインチー−ブ式熱交換器を第
1図、第2図を参照して説明する。
図において、1は適宜面積を有するフィンで、アルミ!
等で形成され、伝熱管を挿入する複数個の孔2が一口さ
れ、このフィン1は数m(2〜5a)ピッチで多数個並
設され、複数本の伝熱管(鋼管またはアルミ管)3が上
記孔2を貫通して配設され、拡管等の手段によシ伝熱管
3とフィン1を密着して形成している。上記複数本の伝
熱管3内にはニクロム線等を内蔵したり、または冷水、
温水(フロン冷媒)あるいは冷媒等の熱交換媒体を流通
させ、−古管外にはフィン1に平行に空気にて代表され
る他の熱変換媒体をフィン間を適宜流速にて流通せしめ
、この管3内の熱交換媒体と空気等の他の熱交換媒体と
が管壁およびフィンを介して互に熱交換を行なう。 。
この熱交換器において、フィン間を流通する空気は、第
1図では紙面に直交する方向に流れる。
(纂2図の矢印方向)、伝熱管3内の熱交換媒体の熱は
伝熱管3に伝達し、次いで鉄管に密着されているフィン
1に伝導し、この熱伝導ね管庵囲からフィン全体にハソ
放射状に伝導していきこのフィン表面および伝熱管表面
と間部を流通する空気との間で熱伝達が行なわれる。し
かしてこの場合フィン1間を流れる空気流には第3図に
示すような流れの境界層4ができ、この境界層4内の熱
伝導は着しぐ悪い。境界層4は図示の如くフィン先端部
1/よシ下流に向うに従って厚く発達し、対向するフィ
ン面上に発達する境界層はフィン先端1′よシや一下流
位置で合致し、同位置より下流部分では着しく熱伝達が
低下する。
ま九フィン間を流通する空気流は伝熱管3部通過後は乱
れ境界層は破壊されるが第2図に示すように空気流に淀
み部5ができる丸め間部ではフィン表面温度とを気との
温度差が小さいため熱伝達量は少なくなる。上述1如く
フラットなフィンを用いたクロスフィンチー−ブ式熱交
換協ではフィン表面に生ずる空気流れの層流境界層のた
め熱伝達率は低い。この空気情熱伝襖率を向上させる九
めには境界層の形成を妨げることが有効である。
上記境界層の発生を防止するためフィンを波形にしたも
のが実用化されている。第4図、第5図は波形フィンを
用いたクロスフィンチー−ブ式熱変換器を示し、多数個
のフィン6を波形(または山形)に形成し喪ものである
。しかして矢印方向に空気が流通すると、第5図かられ
かるように波形頂部6/以後の空気の流れはフィン表面
から剥離し、渦を生ずる九め境界層の形成は妨げられ熱
伝導率は向上するが、フィン間の空気流路は波形状に屈
曲する九め流通空気流の衝突損失が大きく結果として通
風抵抗は著しく大きくなる。従って大容量の送風機を心
機とし、また騒音も増大される等の欠点が大きい。また
第6図、第7図に示すようにフィン7にルーバ状の切起
し部8を複数個設けたものもあシ、空気流の境界層の形
成および発達を妨げ熱伝導率の向上をFi’i−うてい
るが、ルーバ8の切起し部の立上シ壁8ノが矢印で示さ
れるフィン間の空気流119に平行でない為通風抵抗が
大きく、更にこの場合は第6図に示すように伝熱管よシ
フイン7に熱伝導される熱流−がとのルーバ部8で切断
され熱伝導はルーバを迂回して達成する丸め71ンの熱
伝導が低下する欠点を有する。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、並設フィン間を流通する空気の空気流
線に夫々直交するように多数個の切起しルーバを設け、
広範囲の空気流線を切断して境界層の発達を妨げ熱伝達
率の向上をはかると表。他の目的は、伝熱管からフィン
に伝わる熱流線に添う九方向に上記ルーバを形成し、伝
熱管からフィンに伝わる熱伝導を妨げないようにルーバ
を形成することである。
また第2の発明の目的は上記目的に付加し、更に、上記
ルーバの立上夛壁をわん曲状の空気流線に平行に形成し
、フィン間を流通する空気流の通風抵抗を低下せしめる
ことである。
〔発明の概豊〕 上記目的を達成するため本発明は、並設フィン間を流通
する空気の流通方向に着目し、この流通方向に常に直交
する様に多数個のルーバを形成しに設けることによシ臣
気流11E−B/に常に直交するように形成することが
できる。第10図に空気流線B−F/に沿ってフィン部
を切断し喪展開断面図を示し、第8図、第10図に示さ
れるように同−空気流縁は伝熱管130回りに複数個設
けられたルーバを複数回通過し、フィン間を流通する空
気流に生ずる層流境界層は通過ルーバ数に比例して切断
されその発達は阻止される。即ち流れに対しルーバ前4
115aおよびルーバを切起し一口した一口前轍11m
の如くフィン先端部がルーバ数の2倍形成されるととK
l)境界層のはとんど無い熱伝達率の高い部分が多く形
成され(2倍)全体として熱伝達率は着しく向上される
。史にとのルーバ前轍15mおよび開口前縁11mより
下流部に生ずる境界層18.19.20も未発達の状態
となシ、従来の第3図に示したような上下面の境界層の
合致は抑制され、従来のものに比しこの部分での熱伝達
率も着しく向上される。
を九前述の如くどの切起しルーバも常に空気流に直交す
るようルーバを設けることによシ切起しルーバ15の立
上9壁15#(一般にルーバの長手方向に直角に形成さ
れる)は空気流h−E/に対しどのルーバの立上シ壁1
5#も平行に形成されることになり、空気の流れを妨げ
ることが極めて少な  ゛く通風抵抗は小さくなる。さ
らにこの立上シ壁15#が、孔縁の立上ル壁14の表面
にできる層流境界層内に位置すれば、上記通風抵抗は極
めて小さいものとなる。またとのルーバ15の構成は伝
熱管13からフィンへの熱伝導の面からも也めて有効で
ある。先ずフィンにスリットを形成する場合、スリット
は熱流線を堰止めることなく、伝熱管の孔に向って半径
方向に走らせることが好ましいと特公昭31−4087
号にて開示されている。
本発明のルーバ15は空気流線に対し全ルーバが常には
輩直交するよう即ち伝熱管に対しはソ放射状に形成され
ている為、ルーバ15社熱流線を切断せず熱伝導を妨げ
ない。第11図にフィン表面の&度分布の一例を示す。
12は伝熱管の挿入される孔、実線の波形曲線および孔
12の外側を囲む線は等温線である。即ち伝熱管1,3
の熱は管に密着された孔縁立上fili14に伝導し、
11[Iiから等温−に直交す、る破1i(熱流縁)2
1に沿って伝導する。この熱伝導を妨げないようにルー
/<を設ければ、ルーバは熱tMIIIを切断せぬ様即
ち伝熱管からはソ放射状に形成されることになる。第1
2図乃至第15図は夫々他の実施例を示し、いずれも製
作面を考慮してルー/<を効果的位置に配しルーバ数を
へらしたもので、上記実施例の如くフィン全範Hに亘っ
て放射状の切起しルー/<1−設は九−のに比較し、熱
伝達は若干低下するがルーツ(数が減少し製作が答易な
実用的効果を有する吃のである。第12図は伝熱管列が
二列の場令の変娶例の一例を示し、製作上切起しルー/
<22の数を減らしたい場合は第2図にてa明した如く
伝熱管の背部の流れは乱れる丸め間部のルーツくは省略
し、即ち図示の如く伝熱管列23と24の中間部分25
にはルーパを設けずに、両!列23,24と4フイン外
縁11/側のはソ180°範囲のみ放射状の切起しルー
バ22を設け、ルー/(数を減じても所期の作用効果を
奏する奄のである。
亀13図は伝熱管列が3列25,26.27の場合の一
例で、第8図の実施例の如く、〕1ン30全範囲に亘っ
て伝熱管より放射状に切起しルーバを設けても勿論よく
、この構造が熱伝達は敵も好ましいが、本実施例は図示
の如くルーl<数を減らしたものである。即ち第12図
の実施例と同様伝熱管の背部は流れが乱れるから間部の
スリットは省略し、両側管列25.27に対してはフィ
ン外側に向けはソ180°範囲に放射状の切起しルーパ
28を形成し、中央管列26に対しては、管列方向にの
み放射状の切起しルーバ29を設けたもので、ルーバ数
i減じても所期の作用効果を奏するものである。
第14図は伝熱管列が3列37,38.39の場合の史
に他の実施例を示すもので、両側管列37.39に対し
てはフィン外側に向けはソロ0°範囲に第11図に示し
た熱流縁に沿ったわん曲した切起しルーパ40を設け、
中央管列38に対しては管列方向にのみ放射状の切起し
ルー/<41が設けられている。この場合のわん曲状ル
ーパ40″も勿細空気m@g−1!/に直交し、且つ義
手方向両端の立上り1140’は該流線に平行に形成さ
れ、ルーパ数を減じても所期の作用効果を奏する。
同上述のはソ放射状なる記載は伝熱管中心から放射状に
形成することは勿論、管外周から偏心的に放射される形
状および第14図の如き熱流線に沿ったわん曲暦状等の
変形形状も含み、更に管外周全Ji11範囲卸ち四方に
放射された形状は勿論、管に対し例えば第13図の如き
180°範囲、また第14図の如き601′範囲、更に
第13図の如き直径方向のみ等の部分範囲に放射されf
c形状をも含み、本発明の%黴を備えた各種の変形形状
を包含するものである。
同上記aqrz管内の熱変換媒体の熱がフィン間1**
する他の熱交換媒体忙伝達されるものとして説明したが
、他の熱交換媒体が高温で管内の熱変換媒体が低温の場
合に伝熱方向が逆になるだけで作用効果は全く同様であ
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、切起しルーーパを
備えた伝熱フィンにおいて、フ1/閣を伝熱管の外局に
添っ七わん1B流通する空気にすべて直交するよう放射
状に複数個の切起しルーパを設けているから、ルーパ長
さに応じ九広範囲の空気流線を切断し、広範囲の層流境
界層を切断し、空気流はルーバおよびルーパを切起した
一口部のスリットを複数回通過することになp境界層の
発達は極めて抑制され、且つフづンはルーバおよびスリ
ットにより境界層のない熱伝達率の高い先端部が多数形
成もれ、熱交換器の熱伝達率を著しく向上することがで
きる。
更に上記構成によシルーバは伝熱管に対し放射状に形成
されることになり、フイ/の熱流縁にほぼ平行に形成さ
れフィンの熱伝導を妨げることなく従来のルーバ付フ1
ンに比べ熱交換器の熱伝達は史に大巾に向上される。
また第2の発明は上記効果に加え、切起しルーパ長手方
向両端の立上シ壁は上記わん1空気流と平行方向になシ
、従来のルーバ付フィンに比べ通風抵抗は極めて小さく
な、る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のクロスフインチー−ブ式熱交換器の正面
図、第2図は第1図のフラットフ1ンの正面図、第3図
は第2図のA−A/矢視断面部分図第4図は従来の波形
フィン正面図、第5図は第4図のB−B’矢視断面部分
図、第6図は従来のルーバ付フィンの正面部分図、第7
図は第6図のC−C/矢視断面部分図、第8図に本発明
の一実施例を示すルーバつきクロスフづンチーーブ式熱
交換器のフィン正面図、第9図は第8図のD−D’矢視
断面部分図、第10図は第8図の空気流1i1E−B’
に沿って切断した断面部分図、第11図は717表面の
等電線および熱流線を示す図、第12図乃至第14図は
夫々本発明の他の実施例を示すフィン正面図である。 11.30・・・フィン  12・・・孔  13・・
・伝熱管  15.22,28.29.34.35゜3
6.40.41・・・切起しルーバ  15#・・・立
上り壁  E−E’矢印・・・空気流線  ・15#/
・・・フィンに平行な壁

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、伝熱フィンに貫通さ扛る伝熱管の外周に添ってわん
    曲状にフィン壁近傍を流通する空気流に直交するよう上
    記フィンの伝熱管挿入孔の周囲近傍からは輩放射状に細
    長く蝙び九複数個の切起しルーバが形成されていること
    を臀黴とする伝熱フィン。 2、伝熱フ1ンに貫通される伝熱管の外周に添ってわん
    曲状にフィン壁近傍を流通する空気流に直交するよう上
    記71ノの伝熱管挿入孔の周囲近傍からはソ放射状に細
    長く蝙びた複数個の切起しルーバが形成され、この切起
    しルーバは、長手方向両端の立上り壁がわん曲状の空気
    流にtt ’y平行に形成され友ことを特徴とする伝熱
    フィン。
JP16833582A 1982-09-29 1982-09-29 伝熱フイン Pending JPS5892796A (ja)

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JP16833582A JPS5892796A (ja) 1982-09-29 1982-09-29 伝熱フイン

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5975199A (en) * 1996-12-30 1999-11-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Cooling fin for heat exchanger
CN1130542C (zh) * 1995-12-05 2003-12-10 三星电子株式会社 空气调节器的热交换器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1130542C (zh) * 1995-12-05 2003-12-10 三星电子株式会社 空气调节器的热交换器
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