JPS6126786Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、いわゆるクロスフインコイル型の熱
交換器に関し、詳しくはフイン面にルーバ形の立
上りフインを形成した熱交換器の改良に関するも
のである。

従来の技術 従来より、クロスフインコイル型の熱交換器に
おいて、空気等のガス状熱交換流体とフインとの
間の伝熱効果を向上させるべく、フイン面に種々
の加工を施すことがなされている。例えば、その
一例として、第３図に示すように、フイン基板ａ
に、プレス加工によりブリツジ状の切起してなる
フイン部ｂとスリツト部ｃとを有するいわゆるス
リツトフインｄを多数形成したフインユニツトｅ
が提案されている。

考案が解決しようとする問題点 しかしながら、この従来のものにおいては、ス
リツトフインｄの面が熱交換流体Ｗの流通方向と
平行に形成されているため、該スリツトフインｄ
によつて熱交換流体Ｗの乱流化が十分に促進され
ないとともに、フインユニツトｅ，ｅ間の空気流
が面積の大部分を占めるフイン基板ａによつて大
きく拘束され、速度および温度境界層がフイン基
板ａより発達するため、スリツトフインｄ部分で
の伝熱性能は良好であるが、フイン基板ａ部分で
の伝熱性能は劣り、特にスリツトフインｄ，ｄ間
に残されたフイン基板ａで伝熱性能が悪いという
ことが判明した。さらに、スリツトフインｄの高
さを一定としたものにおいては、前方のスリツト
フインｄの下流域に後方のスリツトフインｄが位
置するため、後方のスリツトフインｄの熱交換効
率が低下するという欠点がある。

そこで、前記のような欠点を解消するために、
本出願人は、先に、フイン基板に熱媒管挿通用の
挿通穴を多数穿設し、該挿通穴の中心を結ぶ直線
に平行に幅の狭いスリツトを、前記挿通穴の周辺
を残して相互にほぼ平行に多数穿設するととも
に、前記挿通穴側の両短辺および一長辺をフイン
基板に接続せしめた状態で立上り変形させてなる
ルーバ形の立上りフインを形成して、フインユニ
ツトを構成し、熱媒管に該フインユニツトを多数
嵌挿してクロスフインコイルを形成し、気流を前
記スリツトにほぼ直角に、且つ立上りフインに対
して傾斜して流通させるようにすることにより、
フイン面の大部分にルーバ形の立上りフインを多
数形成して、伝熱性能の劣るフイン基板部分の面
積を可及的に減少させるとともに、前方スリツト
の下流域による影響を解消し、しかも前記立上り
フインの前縁効果によつて境界層の発達を抑制
し、かつ熱交換流体の乱流化を促進するように
し、よつて伝熱効果を飛躍的に向上させ得るよう
にしたクロスフインコイル型の熱交換器を提案し
ている（実願昭55−13580号明細書参照）。

ところで、このような提案のものにおいて、気
流が立上りフインによつてスリツトを通つて屈曲
して流れる流れと、フインユニツト間を直進する
流れとの混合効果による乱流化を促進するために
は、立上りフインの数をできるだけ減少させるこ
となく該立上りフインのルーバ隙間を大きくとる
必要がある。また、熱媒管周辺部におけるバイパ
ス空気流の発生をなくすべく熱媒管（挿通穴）を
千鳥配列とした場合、フイン基板の前記熱媒管列
よりも上流側では気流の流速幅が縮小傾向にあつ
て流速が増速され、立上りフインのフイン面境界
層が発達し難くて薄く、その伝熱性能が高いが、
一方、下流側では逆に流速幅が拡大傾向にあつて
流速が減速され、フイン面境界層が発達し易くて
厚く、その伝熱性能が低いという問題がある。ま
た、立上りフインを多数設ける関係上、フインユ
ニツトの長手方向の曲げに対する強度が弱いとい
う問題もある。

本考案はかかる点に鑑み、前記提案のものをさ
らに一歩進めるべく開発されたもので、熱媒管を
千鳥配列とした場合において、フイン基板を波形
とするとともに、該波形フイン基板に対する立上
りフインの立上り傾斜関係を適切に設定すること
により、前記提案のルーバ形立上りフインによる
伝熱効果の飛躍的な向上を確保しつつ、立上りフ
インの数を減らすことなく該立上りフインのルー
バ隙間を大きく確保できて乱流化の一層の促進を
図るとともに、フイン基板の熱媒管列下流側での
伝熱性能を向上させ、さらにフインユニツトの長
手方向の曲げに対する強度を増大させるようにす
ることを目的とする。

問題点を解決するための手段 この目的の達成のため、本考案の解決手段は、
フイン基板に熱媒管挿通用の挿通穴を千鳥配列と
して多数穿設し、該挿通穴の気流の流通方向の各
列の中心を結ぶ直線を稜線として前記フイン基板
を気流の流通方向に対して傾斜して波形に屈曲
し、該屈曲の稜線に平行に幅の狭いスリツトを、
前記挿通穴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するとともに、両短辺およ
び一長辺をフイン基板に接続せしめた状態で立上
り変形させてなるルーバ形の立上りフインを形成
して、フインユニツトを形成し、熱媒管に該フイ
ンユニツトを多数嵌挿してクロスフインコイルを
形成し、気流を前記スリツトにほぼ直角に、且つ
立上りフインに対して傾斜して流通させるように
するとともに、前記立上りフインを、前記直線に
対して上流側では一方の長辺を折目として前方に
向つて、下流側では他方の長辺を折目として後方
に向つてそれぞれ基板面上方に、かつ気流の流通
方向に対してフイン基板面とは対称方向に立上り
傾斜させるように形成し、フイン基板の屈曲の稜
線部にフイン基板の波形状とは逆向きの山形状の
リブが形成されていることを特徴とするものであ
る。

作 用 前記の構成により、本考案では、前述の如くル
ーバ形立上りフインにより伝熱効果を飛躍的に向
上させることに加えて、立上りフインを、前記直
線に対して上流側では一方の長辺を折目として前
方に向つて、下流側では他方の長辺を折目として
後方に向つてそれぞれ基板面上方に、かつ気流の
流通方向に対してフイン基板の傾斜方向と対称方
向に立上り傾斜させたことによつて、立上りフイ
ンの数を減少させることなく該立上りフインのル
ーバ隙間を大きくとることができ、よつて気流が
立上りフインによつてスリツトを通つて屈曲して
流れる流れとフインユニツト間を直進する流れと
の混合効果による乱流化が促進される。しかも、
熱媒管の千鳥配列によつて熱媒管周辺部における
バイパス空気流の発生をなくしながら、流れが最
も増速されたフイン基板の波形稜線（熱媒管列）
上でフイン基板間の流れの向きが変わることによ
つて、該波形稜線上で発生した乱れが熱媒管下流
側に伝播して、比較的伝達性能の低い下流側にお
ける立上りフインの伝熱性能が、ルーバ形立上り
フイン自体の効果と相俟つて向上する。また、フ
イン基板の波形状とは逆向きの山形状のリブによ
つて、フインユニツトの長手方向の曲げに対する
強度が増大されることになる。

実施例 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図および第２図は本考案の実施例に係る空
気熱交換器を示し、１は例えば２波の波形に屈曲
したフイン基板であつて、該フイン基板１には、
その波形の稜線上に、熱媒管２が挿通可能な挿通
穴３，３……が前後（第１図では左右）に２列、
千鳥配列状に多数穿設され、該挿通穴３，３……
の中心を結ぶ直線（すなわち稜線）に平行に幅
の狭いスリツト４，４……が前記挿通穴３を取巻
くようにそのごく周辺のみを残して、相互にほぼ
平行に多数穿設されているとともに、該スリツト
４に対応して、前記挿通穴３側の両短辺５ａ，５
ｂおよび一長辺５ｃ（又は５ｄ）をフイン基板１
に接続せしめた状態で所定の傾斜角度に立上り変
形させてなるルーバ形の立上りフイン５，５……
が多数形成されて、フインユニツト６が構成され
ている。このフインユニツト６は多数、その挿通
穴３，３……にて熱媒管２，２……に所定のフイ
ン間隔をもつて嵌挿支持されてクロスフインコイ
ル７が形成され、熱交換流体の気流Ｗを前記スリ
ツト４にほぼ直角に流通させるようにして、本考
案に係る熱交換器が構成されている。

そして、前記フイン基板１は気流Ｗの流通方向
に対して傾斜して波形に屈曲しており、前記ルー
バ形立上りフイン５は、挿通穴３，３……を結ぶ
直線（稜線）に対して上流側では風下のフイン
基板１上に位置した長辺５ｄを折目として前方に
向つてフイン基板面上方（図では下方）に傾斜す
る一方、下流側では風上のフイン基板１上に位置
した長辺５ｃを折目として後方に向つて基板面上
方（図では下方）に立上り傾斜するように形成さ
れているとともに、気流Ｗの流通方向に対して前
記フイン基板１のフイン基板面（波形傾斜角度α
_１）とは対称方向にそれぞれ傾斜角度α_２でもつ
て傾斜するように形成されている。また、このこ
とにより、フイン基板１の屈曲の稜線には、第２
図に示す如くフイン基板１の波形状とは逆向きの
山形状のリブ８が形成される。また、前記フイン
基板１の波形のピツチは、挿通穴３，３……の気
流Ｗの流通方向の各列の中心を結ぶ直線−間
の距離に等しく設定されている。尚、９は挿通穴
３周縁に設けたカラー部である。

したがつて、前記実施例においては、フイン基
板１にスリツト４および立上りフイン５を挿通穴
３のごく周辺を残して多数設けたことにより、フ
インユニツト６が熱媒管２に嵌挿支持されるため
の強度を確保しつつ、伝熱性能の劣つたフイン基
板１部分が可及的に減少し、伝熱性能の優れた立
上りフイン５部分が大部分の面積を占めるため、
伝熱効果が著しく向上することになる。特に、前
記立上りフイン５は、挿通穴３側の両短辺５ａ，
５ｂおよび一長辺５ｃ又は５ｄがフイン基板１に
接続されて形成されているため、立上りフイン５
からフイン基板１を介して熱媒管２に十分に伝熱
され、伝熱性能を一層向上させることができる。

しかも、第２図に示すように、各フインユニツ
ト６，６間に形成される流体通路Ｂを流通する熱
交換流体の気流Ｗはその主流Waが、直線より
上流側では前方に向つて立上る立上りフイン５に
よつてスリツト４を通つて上方に屈曲して流れ、
下流側では後方に向つて立上る立上りフイン５に
よつて下方に屈曲して流れるので、立上りフイン
５，５間を通つた主流Waとフインユニツト６，
６間を直進する分流Wbとが衝突混合して渦流を
生ぜしめるとともに、全体として主流Waが上方
流れの後に下方の流れとなつて波形状に大きく方
向を変えて流れる一方、分流Wbがフイン基板１
の波形に沿つて下方流れの後に上方の流れとなつ
て波形状に大きく方向を変えて流れることによ
り、大きな乱流を生ぜしめ、それに伴つて主流
Waと分流Wbとが激しく混合することになり、よ
つて熱交換流体の乱流化が著しく助長されて、熱
交換流体とフインユニツト６との間の熱伝達率を
著しく向させることができる。

さらに、立上りフインユニツト５，５間を通つ
た主流Waの下流域には立上りフイン５が位置し
ないため、前方の立上りフイン５の下流域の影響
が解消され、何れの立上りフイン５も良好な伝熱
性能が得られることになり、より一層伝熱効果の
向上を図ることができる。

さらにまた、立上りフイン５の立上りによつ
て、従来のスリツトフインと同様に、境界層を断
ち切る効果を発揮し、より一層熱伝達率の向上を
図ることができる。

また、前記ルーバ形立上りフイン５を、前記直
線に対して上流側では一方の長辺５ｃを折目と
して前方に向つて、下流側では他方の長辺５ｄを
折目として後方に向つてそれぞれ基板面上方に、
かつ熱交換流体の気流Ｗの流通方向に対してフイ
ン基板１の傾斜方向と対称方向に立上り傾斜させ
たことにより、立上りフイン５のフイン幅を大き
くすることなく（すなわち立上りフイン５の数を
減少させることなく）、該立上りフイン５のルー
バ隙間ｔを大きくとることができ、主流Waと分
流Wbとの混合効果による乱流化をより一層促進
させることができる。

また、前記フイン基板１は段方向にスリツト
４，４……と平行に波形屈曲の稜線を設け、該稜
線部に沿つて挿通穴３，３……（熱媒管２，２…
…）を設けたことにより、フイン基板１の段方向
の腰（強度）が強くなり、拡管時にフイン基板１
の変形を生じることがないとともに、湿りコイル
として使用したときには前記屈曲の稜線部をドレ
ンが流下し、ドレンはけが良くなるという利点を
有する。

さらに、立上りフイン５が、前記直線に対し
て上流側では一方の長辺５ｃを折目として前方に
向つて、下流側では他方の長辺５ｄを折目として
後方に向つてそれぞれ基板面上方に、かつ気流Ｗ
の流通方向に対してフイン基板１の波形傾斜方向
と対称方向に立上り傾斜していることにより、熱
媒管２の千鳥配列によつて波形フイン基板１の波
形稜線（直線）よりも上流側では気流Ｗの流速
幅が縮小傾向にあつて流速が増速され、立上りフ
イン５のフイン面境界層が発達し難くて薄く、そ
の伝熱性能が高いが、一方、下流側では逆に流速
幅が拡大傾向にあつて流速が減速され、フイン面
境界層が発達し易くて厚く、その伝熱性能が低い
という傾向があるが、流れが最も増速された直線
上でフイン基板１，１間の流れの向きが変わる
ことによつて、直線上で発生した乱れが熱媒管
２後方（下流側）に伝播し、その結果、比較的伝
達性能の低い下流側における立上りフイン５の伝
熱性能を、前述のルーバ形立上りフイン５自体の
効果と相俟つて向上させることができる。特に、
フイン基板１の波形ピツチが直線−間の距離
と等しい場合には通路抵抗（圧力損失）の増大を
招くことなく上記効果を有効に発揮できる。しか
も、フイン基板１の屈曲の稜線部に、フイン基板
１の波形状とは逆向きの山形状のリブが形成され
るので、フインユニツト６の長手方向の曲げに対
する強度を著しく増大させることができる。

また、従来のこの種のルーバフインは、自動車
のラジエータ用のコルゲートフインに用いられて
いたが、このコルゲートフインでは、ルーバ形立
上りフインが一列状に整列されて設けられている
ため、該立上りフイン列側方のフイン基板に沿つ
てバイパス空気流が生じるのに対し、本考案で
は、熱媒管２を千鳥配列としたことにより、熱媒
管２周辺部におけるバイパス空気流の発生がな
く、前記効果をさらに効率的に発揮させることが
できる。

尚、前記立上りフイン５の幅（短辺の幅）は必
ずしも一定ではなく、かえつて一定でない方が乱
流化の点で好ましい。

また、本考案は前記実施例に限定されるもので
はなく、その他種々の変形例をも包含するもので
あり、例えば前記実施例では、熱媒管２，２……
（すなわち挿通穴３，３……）を２列千鳥配列と
したが、３列以上であつてもよいのは言うまでも
ない。

また、熱媒管２として図面では円管のものしか
示していないが、流れ方向に長軸をもつ楕円管あ
るいは偏平管を使用すれば、通風抵抗を小さく抑
えて良好な伝熱性能が得られることになるのは勿
論である。

考案の効果 以上の如く、本考案によれば、フイン基板１に
熱媒管２挿通用の挿通穴３，３……を千鳥配列と
して多数穿設し、該挿通穴３，３……の気流Ｗの
流通方向の各列の中心を結ぶ直線を稜線として
前記フイン基板１を気流Ｗの流通方向に対して傾
斜して波形に屈曲し、該屈曲の稜線に平行に幅の
狭いスリツト４，４……を、前記挿通穴３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
穿設するとともに、両短辺５ａ，５ｂおよび一長
辺５ｃ又は５ｄをフイン基板１に接続せしめた状
態で立上り変形させてなるルーバ形の立上りフイ
ン５，５……を形成して、フインユニツト６を形
成し、熱媒管２に該フインユニツト６，６……を
多数嵌挿してクロスフインコイル７を形成し、気
流を前記スリツト４，４……にほぼ直角に、且つ
立上りフイン５，５……に対して傾斜して流通さ
せるようにするとともに、前記立上りフイン５
を、前記直線に対して上流側では一方の長辺５
ｃを折目として前方に向つて、下流側では他方の
長辺５ｄを折目として後方に向つてそれぞれ基板
上方に、かつ気流の流通方向に対してフイン基板
面とは対称方向に立上り傾斜させるように形成
し、フイン基板１の屈曲の稜線部にフイン基板１
の波形状とは逆向きの山形状のリブ８が形成され
ていることにより、伝熱性能の劣るフイン基板部
分の可及的な減少と伝熱性能の良好な立上りフイ
ン部分の増大とによつて、伝熱性能を著しく向上
させることができ、しかも前記立上りフインの熱
媒管に対する良好な伝熱性によつて伝熱性能の向
上が顕著なものをなる。さらに、熱交換流体の主
流と分流との混合効果、主流および分流の変向に
よる乱れの発生およびそれに伴う混合効果によつ
て乱流化を著しく促進させることができ、また立
上りフインによる境界層の発生の抑制化、前方ス
リツトの下流域の影響解消による各立上りフイン
の均一且つ良好な伝熱性能の確保、および熱媒管
の千鳥配列による管周辺部におけるバイパス気流
の発生防止化をも併せ有する。特に、立上りフイ
ンの数を減らすことなく該立上りフインのルーバ
隙間を大きくとることができて前記主流と分流と
の混合効果による乱流化を一層促進できるととも
に、フイン基板の熱媒管列下流側での伝熱性能を
向上させることができ、またフイン基板の段方向
の強度と共にフインユニツトの長手方向の曲げに
対する強度を増大さることができ、よつて伝熱効
果が著しく優れかつ強度的にも優れた熱交換器を
提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の実施例を示し、
第１図は部分側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線
断面図であり、第３図は従来例を示す部分斜視図
である。 １……フイン基板、２……熱媒管、３……挿通
穴、４……スリツト、５……立上りフイン、５
ａ，５ｂ……短辺、５ｃ，５ｄ……長辺、６……
フインユニツト、７……クロスフインコイル、８
……リブ、……挿通穴の中心を結ぶ直線、Ｗ…
…熱交換流体の気流、α_１……波形傾斜角度、α
_２……立上り傾斜角度。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. フイン基板１に熱媒管２挿通用の挿通穴３，３
   ……を千鳥配列として多数穿設し、該挿通穴３，
   ３……の気流Ｗの流通方向の各列の中心を結ぶ直
   線を稜線として前記フイン基板１を気流Ｗの流
   通方向に対して傾斜して波形に屈曲し、該屈曲の
   稜線に平行に幅の狭いスリツト４，４……を、前
   記挿通穴３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するとともに、両短辺５
   ａ，５ｂおよび一長辺５ｃ又は５ｄをフイン基板
   １に接続せしめた状態で立上り変形させてなるル
   ーバ形の立上りフイン５，５……を形成して、フ
   インユニツト６を形成し、熱媒管２に該フインユ
   ニツト６，６……を多数嵌挿してクロスフインコ
   イル７を形成し、気流を前記スリツト４，４……
   にほぼ直角に、且つ立上りフイン５，５……に対
   して傾斜して流通させるようにするとともに、前
   記立上りフイン５を、前記直線に対して上流側
   では一方の長辺５ｃを折目として前方に向つて、
   下流側では他方の長辺５ｄを折目として後方に向
   つてそれぞれ基板面上方に、かつ気流の流通方向
   に対してフイン基板面とは対称方向に立上り傾斜
   させるように形成し、フイン基板１の屈曲の稜線
   部にフイン基板１の波形状とは逆向きの山形状の
   リブ８が形成されていることを特徴とする熱交換
   器。