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JP2730649B2 - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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Publication number
JP2730649B2
JP2730649B2 JP1337220A JP33722089A JP2730649B2 JP 2730649 B2 JP2730649 B2 JP 2730649B2 JP 1337220 A JP1337220 A JP 1337220A JP 33722089 A JP33722089 A JP 33722089A JP 2730649 B2 JP2730649 B2 JP 2730649B2
Authority
JP
Japan
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cut
heat transfer
raised
fin
fins
Prior art date
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JP1337220A
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Inventor
輝彦 平
浩一 中山
晋一 井手
治 青柳
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Refrigeration Co
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed by Matsushita Refrigeration Co, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Refrigeration Co
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、空調機器や冷凍,冷蔵機器等に用いられる
熱交換器に関するものである。
従来の技術 近年、空調機器や冷凍,冷蔵機器の小型化に伴い、そ
の構成部品である熱交換器は益々性能向上が要望され、
実開昭51-124850号公報に示されるように、フィンに多
数の切り起こしを設け、熱交換性能の向上が図られてい
る。
以下、図面を参照しながら上述した従来の熱交換器に
ついて説明する。
第3図は従来の熱交換器の斜視図であり、第4図は従
来の熱交換器のフィン2の正面図であり、第5図は第4
図のB-B線断面図である。
第3図〜第5図において、1は熱交換器、2はフィ
ン、3は内部を冷媒が流動する伝熱管であり、フィン2
に2列で千鳥状に配列され挿入,密着固定されている。
Aはフィン2の間を流動する気流である。また、フィン
2には、段方向に隣り合せた伝熱管3の間に、段方向と
平行な2側辺部を開口させたスリット状の切り起こし2a
を設けている。
以上のように構成された従来の熱交換器について、以
下その作用を説明する。
気流Aは、フィン2の間を流動し、伝熱管3の内部を
流動する冷媒との間で熱交換をする。その際、フィン2
に設けられた、気流Aにほぼ直交して開口する複数列の
切り起こし2aは、気流Aの温度境界層の発達を阻止し、
フィン2の性能向上が図られている。
さらに、切り起こし2aの開口面積は充分大きいため、
熱交換器を蒸発器として用いた際に、フィン2の表面の
結露水が切り起こし2aの開口部に保持されることなく排
出される。また、伝熱管3の気流A後流側には、死水域
4が形成される。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の構成では、全ての切り起こ
し2aが、段方向に隣り合わせた伝熱管3の間において、
段方向に連続した一体型の切り起こしで、一様な長さで
設けられ、広く開口しているため、切り起こし2aに対す
る伝熱管3前後からの平均熱伝達距離が長く、フィン効
率が悪い。
そこで、フィン効率を向上させるため、切り起こし2a
を小さくすると、切り起こし2aの開口面積が小さくな
り、結露水が切り起こし2aの開口部に保持され、空気抵
抗が増加する。
また、伝熱管3の気流A後流側に形成される死水域4
により、有効伝熱面積が小さい。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、結露水
のスムーズな排出とフィン効率の向上を両立させること
により、熱交換性能を向上させることを第1の目的とし
ている。また、本発明は、第1の目的に加えて、死水域
を減少させることによりフィンの有効伝熱面積を拡大さ
せ、さらに熱交換性能を向上させることを第2の目的と
している。
課題を解決するための手段 この第1の目的を達成するために本発明の熱交換器
は、多数平行に並べられ、その間を気流が流動するフィ
ンと、複数列で千鳥状に配列され、前記フィンに挿入密
着された伝熱管とから構成され、前記フィンにおける段
方向に隣り合わせた前記伝熱管の間に、段方向と平行な
2側辺部を開口させた多数列の切り起こしを設けた熱交
換器において、前記切り起こしのうち前記フィンの気流
上流側縁部近傍及び下流側縁部近傍に位置する切り起こ
しを、段方向に連続した一体型の切り起こしとし、前記
切り起こしのうち最上流側列の前記伝熱管と最下流側列
の前記伝熱管との間に位置する切り起こしを、段方向に
複数に分割した切り起こしとしたのである。
また、第2の目的を達成するために本発明の熱交換器
は、上記構成に加えて、さらに、気流方向に対して常に
フィンの基盤を間にはさんで前記フィンに交互に反対方
向に切り起こすとともに、前記切り起こしの前記フィン
の基盤と接合する脚部のうち伝熱管に隣接する側の脚部
を、前記伝熱管を取り巻くように傾斜させたのである。
作用 本発明では、切り起こしのうちフィンの気流上流側縁
部近傍及び下流側縁部近傍に位置する切り起こしを、段
方向に連続した一体型の切り起こしとしたことにより、
蒸発器として使用した際に、気流上流側で比較的多く発
生する結露水と、気流により気流下流側に流れた結露水
は、段方向に連続した一体型の切り起こしの開口部に保
持されずにスムーズに排出され、結露水の滞留による空
気抵抗の増加を防止できる。また、切り起こしのうち最
上流側列の伝熱管と最下流側列の伝熱管との間に位置す
る切り起こしを、段方向に複数に分割した切り起こしと
したことにより、最上流側列の伝熱管と最下流側列の伝
熱管との間では、平均熱伝達距離の短い切り起こしが増
え、フィン効率が向上する。
また、切り起こしを、気流方向に対して常にフィンの
基盤を間にはさんでフィンに交互に反対方向に切り起こ
したことにより、フィンの両面で伝熱性能の均一化が図
れ、フィン間を流動する気流がその両側の2枚のフィン
におけるそのフィン間側に設けられた切り起こしに交互
に触れることになるため各フィンでの伝熱性能が均一化
される。またさらに、切り起こしのフィンの基盤と接合
する脚部のうち伝熱管に隣接する側の脚部を、伝熱管を
取り巻くように傾斜させたことにより、フィンの両面で
死水域が減少し、フィン有効伝熱面積が拡大される。
これらの相乗効果により、大幅に熱交換性能を向上さ
せることができる。
実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。
第1図は本発明の熱交換器の一実施例におけるフィン
の正面図であり、第2図は第1図のC-C線断面図であ
る。
第1図、第2図において、12は多数平行に並べられ、
その間を気流が流動するフィンである。13は2列で千鳥
状に配列され、フィン12に挿入密着された伝熱管であ
る。フィン12における段方向に隣り合わせた伝熱管13の
間には、段方向と平行な2側辺部を開口させた多数列の
スリット状の切り起こし12a,12bが、気流A方向に対し
て常にフィン12の基盤を間にはさんでフィン12に交互に
反対方向に切り起こされている。
切り起こし12a,12bのうち、フィン12の気流上流側縁
部近傍及び下流側縁部近傍に位置する切り起こし12a
は、段方向に連続した一体型の切り起こしであり、上流
側列の伝熱管13と下流側列の伝熱管13との間に位置する
切り起こし12bは、間に基盤12cを残して段方向に2段に
分割した切り起こしである。
また、12dは切り起こし12aのフィン12の基盤と接合す
る脚部であり、12e,12fは切り起こし12bのフィン12の基
盤と接合する脚部である。切り起こし12a,12bの脚部12
d,12e,12fのうち伝熱管13に隣接する側の脚部12d,12e
は、伝熱管13を取り巻くように配置され、伝熱管13を取
り巻くように傾斜させている。
以上のように構成された本実施例の熱交換器につい
て、以下その動作を説明する。
切り起こし12bは間にフィン基盤部12cを残して段方向
に2段に分割して設けられており、このフィン基盤部12
cでの熱伝導によって、伝熱管の気流Aの上流側あるい
は下流側からの平均熱伝達距離も短かくなりフィン効率
は向上する。切り起こし12bの脚部12fが伝熱管13に対し
て気流Aの後流側に設けられており、この脚部12fでの
気流Aのコアンダ効果及び、伝熱管13に隣接する脚部12
d,12eが伝熱管を取り巻くように設けられている為、気
流Aはこの脚部によって発達する速度境界層の影響によ
り、伝熱管13を取り巻くように流れ死水域14は減少しフ
ィン有効伝熱面積は増大する。
本実施例の熱交換器をルームエアコン等の蒸発器とし
て使用した際、結露水の発生が比較的多い気流Aの上流
側のフィン縁部近傍の切り起こし12aと、気流により流
された結露水が溜りやすい気流Aの下流側のフィン縁部
近傍の切り起こし12aは、段方向に連続した一体型の切
り起こしであり、その開口部も大きく毛細管力が小さい
為、結露水は切り起こし12aの開口部に溜ることなくス
ムーズに排出され、結露水による通風抵抗の増加は小さ
い。
以上のように本実施例によれば、多数平行に並べら
れ、その間を気流Aが流動するフィン12と、複数列で千
鳥状に配列され、フィン12に挿入密着された伝熱管13と
から構成され、フィン12における段方向に隣り合わせた
伝熱管13の間に、段方向と平行な2側辺部を開口させた
多数列の切り起こし12a,12bを設けた熱交換器におい
て、切り起こし12a,12bは気流A方向に対して常にフィ
ン12の基盤を間にはさんでフィン12に交互に反対方向に
切り起こすとともに、切り起こし12a,12bのフィン12の
基盤と接合する脚部12d,12e,12fのうち伝熱管13に隣接
する側の脚部12d,12eを、伝熱管13を取り巻くように傾
斜させ、切り起こし12a,12bのうちフィン12の気流上流
側縁部近傍及び下流側縁部近傍に位置する切り起こし12
aを、段方向に連続した一体型の切り起こしとし、切り
起こし12a,12bのうち上流側列の伝熱管13と下流側列の
伝熱管13との間に位置する切り起こし12bを、段方向に
複数に分割した切り起こしとしたことにより、蒸発器と
して使用した際に、気流A上流側で比較的多く発生する
結露水と、気流Aにより気流下流側に流れた結露水をス
ムーズに排出でき、結露水の滞留による空気抵抗の増加
を防止でき、また、上流側列の伝熱管13と下流側列の伝
熱管13との間では、平均熱伝達距離の短い切り起こし12
bが増え、フィン効率が向上することとなり、これらの
相乗効果により、大幅に熱交換性能を向上させることが
できる。
また、フィン12は列方向の中心線に対して対象な形状
であるため、フィン12が気流上流側に反るような変形が
生じず、上流側列の伝熱管13間の切り起こし12a,12bを
形成するための金型と下流側列の伝熱管13間の切り起こ
し12a,12bを形成するための金型を同じものにすること
ができ、製造がしやすく、また、気流上流側と気流下流
側が逆になっても性能が変らないため、熱交換器の設置
の自由度が高く、状況により風向きを逆転させるような
用途にも適用可能である。
また、切り起こし12a,12bを、気流A方向に対して常
にフィン12の基盤を間にはさんでフィン12に交互に反対
方向に切り起こしたことにより、フィン12の「こし」が
強くなり、フィン12が片面方向に反ることがなく、フィ
ン12の両面で伝熱性能の均一化が図れ、フィン12間を流
動する気流Aがその両側の2枚のフィン12におけるその
フィン12間側に設けられた切り起こし12a,12bに交互に
触れることになるため各フィン12での伝熱性能が均一化
される。
またさらに、切り起こし12a,12bのフィン12の基盤と
接合する脚部12d,12e,12fのうち伝熱管13に隣接する側
の脚部12d,12eを、伝熱管13を取り巻くように傾斜させ
たことにより、フィン12の両面で死水域14が減少し、フ
ィン有効伝熱面積が拡大される。
なお、本実施例では切り起こし12a,12bをスリット状
の切り起こしとしたが、ルーバー状の切り起こしとして
も同様の効果が得られる。
発明の効果 以上説明したように本発明の熱交換器は、多数平行に
並べられ、その間を気流が流動するフィンと、複数列で
千鳥状に配列され、前記フィンに挿入密着された伝熱管
とから構成され、前記フィンにおける段方向に隣り合わ
せた前記伝熱管の間に、段方向と平行な2側辺部を開口
させた多数列の切り起こしを設けた熱交換器において、
前記切り起こしのうち前記フィンの気流上流側縁部近傍
及び下流側縁部近傍に位置する切り起こしを、段方向に
連続した一体型の切り起こしとし、前記切り起こしのう
ち最上流側列の前記伝熱管と最下流側列の前記伝熱管と
の間に位置する切り起こしを、段方向に複数に分割した
切り起こしとしたことにより、蒸発器として使用した際
に、気流上流側で比較的多く発生する結露水と、気流に
より気流下流側に流れた結露水をスムーズに排出でき、
結露水の滞留による空気抵抗の増加を防止でき、また、
最上流側列の伝熱管と最下流側列の伝熱管との間では、
平均熱伝達距離の短い切り起こしが増え、フィン効率が
向上することとなり、これらの相乗効果により、大幅に
熱交換性能を向上させることができる。
また、フィンは列方向の中心線に対して対象な形状で
あるため、フィンが気流上流側に反るような変形が生じ
ず、最上流側列の伝熱管間の切り起こしを形成するため
の金型と最下流側列の伝熱管間の切り起こしを形成する
ための金型を同じものにすることができ、製造がしやす
く、また、気流上流側と気流下流側が逆になっても性能
が変らないため、熱交換器の設置の自由度が高く、状況
により風向きを逆転させるような用途にも適用可能であ
るという効果が得られる。
またさらに、切り起こしを、気流方向に対して常にフ
ィンの基盤を間にはさんで前記フィンに交互に反対方向
に切り起こしたことにより、フィンの「こし」が強くな
り、フィンが片面方向に反ることがなく、フィンの両面
で伝熱性能の均一化が図れ、フィン間を流動する気流が
その両側の2枚のフィンにおけるそのフィン間側に設け
られた切り起こしに交互に触れることになるため各フィ
ンでの伝熱性能が均一化される。
またさらに、切り起こしのフィンの基盤と接合する脚
部のうち伝熱管に隣接する側の脚部を、前記伝熱管を取
り巻くように傾斜させたことにより、フィンの両面で死
水域が減少し、フィン有効伝熱面積が拡大されるという
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の熱交換器の一実施例におけるフィンの
正面図、第2図は第1図のC-C線断面図、第3図は従来
の熱交換器の斜視図、第4図は従来の熱交換器における
フィンの正面図、第5図は第4図のB-B線断面図であ
る。 A……気流、12……フィン、12a,12b……切り起こし、1
2c……基盤、12d,12e,12f……脚部、13……伝熱管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井手 晋一 大阪府東大阪市高井田本通3丁目22番地 松下冷機株式会社内 (72)発明者 青柳 治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−194293(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多数平行に並べられ、その間を気流が流動
    するフィンと、複数列で千鳥状に配列され、前記フィン
    に挿入密着された伝熱管とから構成され、前記フィンに
    おける段方向に隣り合わせた前記伝熱管の間に、段方向
    と平行な2側辺部を開口させた多数列の切り起こしを設
    けた熱交換器において、前記切り起こしのうち前記フィ
    ンの気流上流側縁部近傍及び下流側縁部近傍に位置する
    切り起こしを、段方向に連続した一体型の切り起こしと
    し、前記切り起こしのうち最上流側列の前記伝熱管と最
    下流側列の前記伝熱管との間に位置する切り起こしを、
    段方向に複数に分割した切り起こしとしたことを特徴と
    する熱交換器。
  2. 【請求項2】切り起こしは、気流方向に対して常にフィ
    ンの基盤を間にはさんで前記フィンに交互に反対方向に
    切り起こすとともに、前記切り起こしの前記フィンの基
    盤と接合する脚部のうち伝熱管に隣接する側の脚部を、
    前記伝熱管を取り巻くように傾斜させたことを特徴とす
    る請求項1記載の熱交換器。
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