(57)【要約】【課題】高い熱交換効率を有し、更に通風抵抗が低いため、送風機の動力を低減することができるフィン付き熱交換器を提供する。【解決手段】所定の間隔で平行に並べられてその間を気体が流動する多数のフィン１と、このフィン１に略直角に挿入されて内部を冷媒が流動する多数の伝熱管２とから構成されたフィン付き熱交換器において、多数の伝熱管２の間に流入する気体の主流方向Ｗ１に対して直角で段方向に隣り合う伝熱管２の間のフィン１に複数のスリット型の切起こしを設け、複数の切起こしの内、風上側の少なくとも１列の切起こし４ａ，４ｂを段方向に隣り合う伝熱管２の中心線Ｓ２に対して略ハの字型に成形した構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔で平行に並べられてその間を気体が流動する多数のフィンと、このフィンに略直角に挿入されて内部を冷媒が流動する多数の伝熱管とから構成されたフィン付き熱交換器において、前記多数の伝熱管の間に流入する気体の主流方向に対して略直角で段方向に隣り合う伝熱管の間のフィンに複数のスリット型の切起こしを設け、前記複数の切起こしの内、風上側の少なくとも１列の切起こしを段方向に隣り合う伝熱管の中心線に対して略ハの字型に成形したことを特徴とするフィン付き熱交換器。
【請求項２】
段方向に隣り合う伝熱管の間のフィンに設けられた複数の切起こし形状の内、風上側の少なくとも１列の切起こしを段方向に隣り合う伝熱管の中心線に対して略ハの字型に成形すると共に、その他の複数の切起こしの形状を、段方向に隣り合う伝熱管の中心線に対して平行に成形したことを特徴とする請求項１に記載のフィン付き熱交換器。
【請求項３】
複数の切起こしの内、略ハの字型に成形された切起こしのフィンから遠い側の面を、気体の主流に対して傾斜を持つように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のフィン付き熱交換器。
【請求項４】
略ハの字型に成形された切起こしの傾斜部下端はフィンと繋がっていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載のフィン付き熱交換器。
【請求項５】
フィンに略直角に挿入された伝熱管の中心位置は、気流の主流方向に対して前記フィンの中心より風下側に配置されていることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載のフィン付き熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒と空気等の流体間での熱交換を行うためのフィン付き熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に所定の間隔で平行に並べられてその間を気体が流動する多数のフィンと、このフィンに略直角に挿入されて内部を冷媒が流動する多数の伝熱管とから構成された熱交換器は空気調和機用の凝縮器または蒸発器などとして広く用いられている。
【０００３】
従来、この種の熱交換器のフィンは、熱交換性能を高めるために、金型プレス加工などにより、切起こしが成形されている。この切起こしにより、気体の流れに沿って、連続的に発達しようとする温度境界層を分断し、平均熱伝達率を向上させていた。
【０００４】
例えば、空気調和機の室内機に用いられるフィン付き熱交換器では、図６に示すように気体の主流に対して直角方向に隣り合う伝熱管の間のフィン１に複数列切起こし１００が設けられている。そして切起こし１００はフィン１から切り離された端面が気体の主流方向に対しておおむね垂直になるように設けられている。
【０００５】
これにより、切起こしが設けられていない場合にはフィンの風下側に進むに従って発達する温度境界層を分断し、気体とフィンの間の熱交換を促進することが出来る。
【０００６】
更に、図７に示すように隣り合う伝熱管の間に、伝熱管の中心から放射状に切起こしを設けた形状が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
この構成によれば、多数の伝熱管の間に平板フィン１の裏面および表面に交互に形成された複数のスリット型切起こし群１２０の第１ないし第８スリット部１０６ａ、１０６ｂ、１０７ａ、１０７ｂ、１０８ａ、１０８ｂ、１０９ａ、１０９ｂを気流が通り抜けながら乱流化するため、熱伝達率が高くなる。更に風下側のスリット部１０７ａ、１０７ｂ、１０９ａ、１０９ｂにより伝熱管の後方に生じる気流の停滞域を減少させることで、伝熱管後方の熱伝達効果を高めている。
【特許文献１】特開平８−２１０６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の構成のフィン付き熱交換器では、風上側、風下側双方に放射状の切起こしを多数設けているため、気流とフィンの間の熱伝達率が高くなる一方、通風抵抗も増大し、フィン付き熱交換器に気流を送る送風機の動力が増加してしまうという問題があった。
【０００９】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、高い熱交換効率を有し、しかも通風抵抗が低いため、送風機の動力を低減することができるフィン付き熱交換器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係るフィン付き熱交換器は、所定の間隔で平行に並べられてその間を気体が流動する多数のフィンと、このフィンに略直角に挿入されて内部を冷媒が流動する多数の伝熱管とから構成されたフィン付き熱交換器において、多数の
伝熱管の間に流入する気体の主流方向に対して略直角で段方向に隣り合う伝熱管の間のフィンに複数のスリット型の切起こしを設け、複数の切起こしの内、風上側の少なくとも１列を、段方向に隣り合う伝熱管の中心を結ぶ線に対して略ハの字型に成形している。
【００１１】
この構成によれば、熱交換器に流入する気体の流速が遅い風上側の箇所にて略ハの字型の切起こしによって気体の温度境界層を分断しているため、通風抵抗を抑えながら、フィンと気流の間の平均熱伝達率を向上させることが可能となる。更に、風上側の切起こしを略ハの字型としているため、切起こしによる、伝熱管からフィンへの熱流遮断を最小限に抑えることが出来るため、高い熱交換効率を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高い熱交換効率を有し、しかも通風抵抗が低いため、送風機の動力を低減することができるフィン付き熱交換器を構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、所定の間隔で平行に並べられてその間を気体が流動する多数のフィンと、このフィンに略直角に挿入されて内部を冷媒が流動する多数の伝熱管とから構成されたフィン付き熱交換器において、前記多数の伝熱管の間に流入する気体の主流方向に対して略直角で段方向に隣り合う伝熱管の間のフィンに複数のスリット型の切起こしを設け、前記複数の切起こしの内、風上側の少なくとも１列を段方向に隣り合う伝熱管の中心を結ぶ線に対して略ハの字型に成形したものである。この構成により、熱交換器に流入する気体の流速が遅い風上側の箇所にて略ハの字型の切起こしによって気体の温度境界層を分断しているため、通風抵抗を抑えながら、フィンと気流の間の平均熱伝達率を向上させることが可能となる。更に、風上側の切起こしを略ハの字型としているため、切起こしによる、伝熱管からフィンへの熱流遮断を最小限に抑えることが出来るため、通風抵抗を低くして高い熱交換効率を得ることができる。
【００１４】
第２の発明は、特に第１の発明において、段方向に隣り合う伝熱管の間のフィンに設けられた複数の切起こし形状の内、風上側の少なくとも１列を段方向に隣り合う伝熱管の中心を結ぶ線に対して略ハの字型に成形すると共に、その他の複数の切起こし形状を、段方向に隣り合う伝熱管の中心を結ぶ線に対して平行に成形したものである。この構成により、熱交換器に流入する気体の流速が速い伝熱管の間、および風下側において、切起こしが前記気体の流線に対して概略直行して交わる構成となり、無駄に通風抵抗をあげることなく、温度境界層を分断することができる。更に、金型プレス加工などで切起こしを設ける場合、金型の研磨が容易となるといった製造上の利点もある。
【００１５】
第３の発明は、特に第１又は第２の発明において、複数の切起こしの内、略ハの字型に成形された切起こしのフィンから遠い側の面を、気体の主流に対して傾斜を持つように構成したものである。この構成により、気体が、気体と温度差の大きい伝熱管側へ流れやすくなるため、通風抵抗としては若干増加するが、熱交換効率を向上させることができる。
【００１６】
第４の発明は、特に第１又から第３の発明のいずれかにおいて、略ハの字型に成形された切起こしの傾斜部下端をフィンと繋がった構成としたものである。この構成により、第３の発明以上に、気体が、気体と温度差の大きい伝熱管側へ流れやすくなるため、熱交換効率を更に向上させることができる。
【００１７】
第５の発明は、特に第１又から第４の発明のいずれかにおいて、フィンに略直角に挿入された伝熱管の中心位置を気流の主流方向に対して前記フィンの中心より風下側に配置したものである。この構成により、熱伝達率の高い風上側に配置するフィンの面積を大きく確保し、伝熱管の後方に生じる気流の停滞域、および温度境界層の発達により、熱伝達率
が低下する風下側のフィンを少なくした構成とでき、同一面積のフィンを用いた場合、より大きな熱交換効率を発揮することができる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るフィン付き熱交換器の要部平面図、図２は同フィン付き熱交換器のフィンのＸ−Ｘ線矢視断面図、図３は同フィン付き熱交換器の要部斜視図である。
【００２０】
図１において、本実施の形態に係るフィン付き熱交換器では、所定の間隔で平行に並べられたフィン１とこのフィン１に略直角に挿入されて内部を冷媒が流動する多数の伝熱管２とで構成される。伝熱管２は、多数の伝熱管２の間に流入する気体の主流方向Ｗ１に対して略直角で段方向に隣り合う。そして、フィン付き熱交換器に流入する気流の主流方向Ｗ１、すなわち列方向に伝熱管２を２列配置している。風上側のフィン１には、段方向に隣り合う伝熱管２の中心線Ｓ１に対して平行に成形したスリット型の切起こし３ａ，３ｂ，３ｃを配置し、風下側のフィン１には、フィン１に設けた複数列のスリット型の切起こしの内、風上側の１列に段方向に隣り合う伝熱管２の中心線Ｓ２に対して略ハの字型に成形した切起こし４ａ，４ｂを配置し、それより風下側には段方向に隣り合う伝熱管２の中心線Ｓ２に対して平行に成形した切起こし５ａ，５ｂ，５ｃを配置している。
【００２１】
図２において、３ａ，３ｂ，３ｃ，４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，５ｃはフィン１から切り起こされており、これにより、フィン付き熱交換器に流入した気体の発達する温度境界層を分断し、気体とフィン１の熱伝達率を向上させている。更に、図１に示すように、１列目と２列目の伝熱管２をずらせて千鳥配列で構成する場合、風下側のフィン１に設けた複数列の切起こしの内、風上側の１列に段方向に隣り合う伝熱管２の中心線Ｓ２に対して略ハの字型に成形した切起こし４ａ，４ｂを配置し、それより風下側には段方向に隣り合う伝熱管２の中心線Ｓ２に対して平行に成形した切起こし５ａ，５ｂ，５ｃを配置した構成とすることで、切起こしが気体の流線Ｗ２，Ｗ３に対して概略直行して交わる構成となり、無駄に通風抵抗をあげることなく、温度境界層を分断することができる。
【００２２】
また、段方向に隣り合う伝熱管２の中心を結ぶ線より風下側に設けられた切起こし３ｃ，５ｃの伝熱管２に近接する端面３ｃ１，３ｃ２，５ｃ１，５ｃ２を伝熱管２の同心円２ａに概略沿う形状とすることで、伝熱管２の後方に生じる気流の停滞域を減少させ、伝熱管２後方の熱伝達効果を高めて熱交換効率を向上することができる。同時に、通風抵抗を低くすることで送風機の動力を低減することができる。
【００２３】
また、本実施の形態に係るフィン付き熱交換器では、気体とフィン１の平均熱伝達率の高い風上列のフィン１のフィン幅Ａを、温度境界層の発達により風上側と比較すると平均熱伝達率が低下する風下列のフィン２のフィン幅Ｂよりも小さく設定している。これにより気体とフィン１との間の熱交換量と、伝熱管２とフィン１との間の熱交換量とのバランスを風上側、風下側で均一に近づけることで熱交換効率を向上させている。
【００２４】
また、本実施の形態に係るフィン付き熱交換器では風下側のフィン１において、伝熱管２の中心線Ｓ２を気流の主流方向に対して風下側のフィン１の中心より風下側に配置した構成としている。すなわち、伝熱管２の中心線Ｓ２の左側寸法Ｂ１を同右側寸法Ｂ２より大きく設定している。この構成により、熱伝達率の高い風上側に配置するフィン１の面積を大きく確保し、伝熱管２の後方に生じる気流の停滞域、および温度境界層の発達により、熱伝達率が低下する風下側のフィン１を少なくすることで、より大きな熱交換効率を発
揮できる。
【００２５】
（実施の形態２）
以下、図４、図５を参照し、実施の形態２のフィン付き熱交換器について説明する。ただし、図１から図２に示した実施の形態１の熱交換器と共通部分を有するため、ここでは主に実施の形態１と異なる点について説明する。
【００２６】
図４は本発明の実施の形態２に係るフィン付き熱交換器の要部平面図、図５は同フィン付き熱交換器の要部斜視図である。図４、図５において、本実施の形態に係るフィン付き熱交換器では伝熱管２を千鳥状に配列しない。そして、複数のスリット型の切起こしの内、略ハの字型に成形された切起こし４ｃ、４ｄをフィン１に対して傾斜を持つように構成し、傾斜面下端４ｃ１，４ｄ１がそれぞれフィン１と繋がった構成としている。この構成により、フィン付き熱交換器に流入した気体が、傾斜した切起こし４ｃ，４ｄと衝突し、気体と温度差の大きい伝熱管２側へ流れやすくなるため、通風抵抗としては若干増加するが、熱交換効率を向上させることができる。
【００２７】
特に図４に示すように伝熱管２を千鳥状に配列しない場合、フィン付き熱交換器の風上から風下にかけて伝熱管２付近を流動せず十分な熱交換が期待できない気体を、気体の流線Ｗ４，Ｗ５のように伝熱管２近傍の気体と温度差の大きい領域へ誘導するため、本実施の形態２の効果は増加する。
【００２８】
また、本実施の形態では、切起こし４ｃ，４ｄの傾斜面下端４ｃ１，４ｄ１をフィン１と完全に繋がった構成としたが、フィン１とある程度離した構成としてもよい。この場合、切起こし４ｃ，４ｄへ流入した気体がやや伝熱管２方向へ流れにくくなるが、通風抵抗が低下し、フィン１と空気の熱伝達率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係るフィン付き熱交換器は、フィンの形状を改善して熱交換効率を向上させるもので、特に空気調和機の室内ユニットに適用することができる他、伝熱管内を流れる冷媒と外部を流れる空気との間で熱交換を行う機器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るフィン付き熱交換器の要部平面図
【図２】同フィン付き熱交換器のフィンのＸ−Ｘ線矢視断面図
【図３】同フィン付き熱交換器の要部斜視図
【図４】本発明の実施の形態２に係るフィン付き熱交換器の要部平面図
【図５】同フィン付き熱交換器の要部斜視図
【図６】従来のフィン付き熱交換器の要部平面図
【図７】従来の他のフィン付き熱交換器の要部平面図
【符号の説明】
【００３１】
１  フィン
２  伝熱管
２ａ  同心円
３ａ，３ｂ，３ｃ  切起こし
３ｃ１，３ｃ２  端面
４ａ，４ｂ  切起こし
４ｃ，４ｄ  傾斜した切起こし
４ｃ１，４ｄ１  傾斜面下端
５ａ，５ｂ，５ｃ  切起こし
５ｃ１，５ｃ２  端面
Ｓ１，Ｓ２  中心線
Ｗ１  気体の主流方向
Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５  気体の流線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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