JP2004020108A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】インナーフィンの熱伝達率を向上させ、効率よく熱交換を行うことができる熱交換器を提供する。
【解決手段】この熱交換器は、流体を通す偏平チューブ1内にインナーフィン2を配設した構造の熱交換器である。インナーフィン2が多数のコルゲートフィン3,4,5・・を列状に並設して形成され、並設された各コルゲートフィン3,4,5・・は、各々の山と谷の位置を順に所定の長さだけ一方向にずらして配置されている。
【選択図】図2
【解決手段】この熱交換器は、流体を通す偏平チューブ1内にインナーフィン2を配設した構造の熱交換器である。インナーフィン2が多数のコルゲートフィン3,4,5・・を列状に並設して形成され、並設された各コルゲートフィン3,4,5・・は、各々の山と谷の位置を順に所定の長さだけ一方向にずらして配置されている。
【選択図】図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体間で熱交換を行う熱交換器に関し、特に流体を通す偏平通路内にインナーフィンを配設した構造の熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、ヒートポンプサイクルで使用される放熱器として、冷媒を通す多数の第一チューブに接触して、流体を通すための多数の偏平チューブを配置し、それらの偏平チューブ内にインナーフィンを配置した構造の熱交換器が知られている(例えば、特開2001−324291号公報等参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この種の熱交換器で使用される偏平チューブ内のインナーフィン30は、従来、図6に示すように、薄い金属板をプレス成形して多数列のコルゲートフィンを一列おきにその山と谷の位置をずらすように配置して一体成形されていた。つまり、従来のインナーフィン30は、多数列のコルゲートフィン31,32,33,34・・を並設した形状に形成されているが、隣接する一対のコルゲートフィン31,32または33,34は、その山と谷の位置をフィンの長さ方向に山または谷の半分の長さだけずらすように配置して形成され、このような対をなしたコルゲートフィン31,32または33,34を単純に並べて形成していた。
【0004】
このため、従来のインナーフィン30は、図6のように、隣接するコルゲートフィンつまり一対のコルゲートフィン31,32または33,34については、その山と谷の位置が山または谷の半分の長さだけずらすように配置され、一方のフィンの山または谷に、他方のフィンの山と谷の間である内柱が位置しているものの、隣接する一対のコルゲートフィン33、34の前後に位置する他の対のコルゲートフィン31,32または35,36を注目すると、その対のコルゲートフィン33,34の山と谷の位置が、その前後の対のコルゲートフィン31,32または35,36の山と谷の位置と、流体の流れ方向からみた場合、同列となって一致していた。
【0005】
つまり、図6のように、各対のコルゲートフィン31,32又は33,34又は35,36の前列と後列の配置が、流体の流通方向に繰り返すように配置され、次の対の前列のコルゲートフィンが前の対の前列のコルゲートフィンと同じ位置に配置され、次の対の後列のコルゲートフィンが前の対の後列のコルゲートフィンと同じ位置に配置されていた。
【0006】
したがって、このような熱交換器の偏平チューブ内に流体を通したとき、流体はインナーフィン30の各コルゲートフィン31,32,33,34・・の横断方向に連通して形成された山と谷の空間を通過するが、この際、図7(a)に示すように、各対の前列と後列のコルゲートフィン31,32の山と谷の位置が山または谷の半分の長さだけずれて配置されていても、図7(b)のように、次の対の前列のコルゲートフィン33は前の対の前列のコルゲートフィン31の山と谷の位置が同じとなり、同様に、次の対の後列のコルゲートフィン34も前の対の後列のコルゲートフィン32の山と谷の位置が同じとなってしまう。
【0007】
このために、流体を偏平チューブ内に通したとき、山と谷の中間部に位置する内柱が流体の流通方向に一列おきに一致して位置するために、内柱の周囲に形成される温度境界層がコルゲートフィンの一列おきに流体の流れ方向からみて一致する状態となって、インナーフィンと流体間での熱伝達率が低く抑制されるという課題があった。
【0008】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、インナーフィンの熱伝達率を向上させ、効率よく熱交換を行うことができる熱交換器を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の熱交換器は、流体を通す偏平通路内にインナーフィンを配設した構造の熱交換器において、インナーフィンが多数のコルゲートフィンを列状に並設して形成され、並設された各コルゲートフィンは、各々の山と谷の位置を順に所定の長さだけ一方向にずらして配置されていることを特徴とする。
【0010】
ここで、請求項2のように、上記各コルゲートフィンは、各々の山と谷の位置を順に山または谷の略半分の長さだけ一方向にずらして配置することができる。
【0011】
【作用】
上記構成の熱交換器では、偏平通路内に流体を流通させると、流体はインナーフィン上に並設され多数のコルゲートフィンの山と谷の空間をその横断方向に流れるが、並設された各コルゲートフィンの山と谷の位置は、所定の長さだけ(例えば山または谷の略半分の長さだけ)一方向にずらして配置されているから、流体の流れ方向からみて、従来のように山と谷の間の内柱が流体の流通方向に一列おきに一致する状態とはならず、内柱は隣接する前後のコルゲートフィンの山または谷の内側に入り、且つ前後の内柱の位置は必ず相互にずれて位置することになる。したがって、内柱の周囲に形成される温度境界層が流体の流れ方向からみて前後に一致することはなく、インナーフィンと流体間での熱伝達率を従来より向上させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明を適用した熱交換器で使用される偏平チューブ1の断面図を示している。この偏平チューブ1は、例えばヒートポンプサイクルで使用される放熱器としての熱交換器内に流体の偏平通路として配設され、偏平チューブ1内には、インナーフィン2が配設される。偏平チューブ1の外側には冷媒を通すための冷媒チューブ9がロウ付けなどで接合されている。
【0013】
偏平チューブ1は、薄い金属板材を所定形状にプレス成形して形成された半割り状板材を使用し、その半割り状板材の内側にインナーフィン2を挟み込むように配置し、その半割り状板材を重ね合わせ、ロウ付けなどにより接合して、内部に偏平通路を形成するように構成される。偏平チューブ1内にはインナーフィン2が、チューブ内の流体の流れ方向に沿って、その山と谷の空間を連続させるように配設される。図1においては、偏平チューブ1内の流体の流れ方向は紙面に対し垂直方向であり、偏平チューブ1の縦方向の各所を絞るようにして閉鎖することにより、偏平チューブ1内に紙面に対し垂直方向の流路が複数本形成されている。
【0014】
インナーフィン2は、薄い金属板をプレス成形して一体に形成され、図2に示すように、多数の細い波形で帯状のコルゲートフィン3,4,5,6,7・・が並設・形成される。各コルゲートフィン3,4,5・・は、薄い金属板を波形つまり山と谷が連続するコルゲート状に成形して形成され、これらのコルゲートフィン3,4,5・・は、前の列のコルゲートフィンに対しその後の列のコルゲートフィンが、山と谷の位置を順に一方向に、その山または谷の略半分の長さだけずらすように配置されている。偏平チューブ1内を通過する流体の流れ方向は、コルゲートフィンの長手方向に対し直角の方向である。
【0015】
すなわち、図2に示すように、例えば4本のコルゲートフィン3,4,5,6が並設される部分では、各コルゲートフィンの山と谷の位置のずれは山または谷の長さの半分の長さに設定されるから、コルゲートフィン3を基準にしてみた場合、コルゲートフィン3と4は山と谷の位置が山または谷の半分の長さだけずれ、コルゲートフィン3と5は山と谷の位置が山または谷の長さだけずれ、コルゲートフィン3と6は山と谷の位置が山または谷の1.5倍の長さだけずれて配置されている。
【0016】
したがって、コルゲートフィン3を基準にして流体の流れ方向からみた場合、図3(a)に示すように、後のコルゲートフィン4の山Yと谷Tの間の内柱Uの位置は、前のコルゲートフィン3の内柱Uと内柱Uの間に入る。同様に、その後のコルゲートフィン5の山Yと谷Tの間の内柱Uの位置は、コルゲートフィン3の内柱Uと内柱Uの間に入り、同様に、その後のコルゲートフィン6の山Yと谷Tの間の内柱Uの位置も、コルゲートフィン3の内柱Uと内柱Uの間に入り、それらのコルゲートフィン3,4,5,6の山と谷の間の内柱が流体の流れ方向で一致することはなく、内柱Uの位置は相違する。
【0017】
さらに、一列おきのコルゲートフィン3,5又は4,6をみた場合、図3(b)に示すように、一方のコルゲートフィン3または4の山Yまたは谷Tと他方のコルゲートフィン5または6の谷Tまたは山Yが一致し、その山と谷の間の内柱Uも一致するが、一致する内柱Uの傾斜は相互に逆向きとなる。
【0018】
したがって、このようなコルゲートフィン3,4,5,6・・を並設してなるインナーフィン2の任意の部分の4列のコルゲートフィンをみた場合、各コルゲートフィンの各々の山と谷の間の内柱は、他のコルゲートフィンの内柱とその位置が一致せずにずれて配置され、また、位置の一致した内柱は傾斜が相互に逆向き状態となる。
【0019】
このように構成される偏平チューブ1は、図示しないヘッダタンク間に多数本が連通して接続され、各偏平チューブ1内にはヘッダタンクを通して水などの流体が流され、偏平チューブ1に接合された冷媒チューブ9には、炭酸ガスなどの冷媒が圧縮機を介して供給される。
【0020】
偏平チューブ1内を通過する水などの流体は、インナーフィン2の各コルゲートフィン3,4,5,6・・の横断方向に流れ、各コルゲートフィンの山と谷の空間を通過して流れるが、このとき、図3のように、任意の4列のコルゲートフィンの各山Yと谷Tの間の内柱Uは、流体の流れ方向からみて、相互に重なる位置とはならず、相互に異なる位置に内柱Uが配置される。
【0021】
したがって、流体が偏平チューブ1内を流れる際、インナーフィン2の各コルゲートフィン3,4,5,6・・の山と谷の間の内柱の周囲に、温度境界層が発生するが、前のコルゲートフィンの内柱の温度境界層に後のコルゲートフィンの内柱が入ることはなく、つまり前のコルゲートフィンの内柱の温度境界層と後のコルゲートフィンの内柱の温度境界層が、流体の流れ方向の前後で一致することがないため、インナーフィン2と流体間の熱伝達率を向上させることができる。このために、図6のような従来のインナーフィンを偏平チューブ内に配設した熱交換器にくらべ、その熱交換率を大幅に向上させることができる。
【0022】
図4は他の実施形態の熱交換器のインナーフィン12の概略平面図を示している。この例のインナーフィン12は、上記と同様に、薄い金属板をプレス成形して形成され、多数の細い波形で帯状のコルゲートフィン13,14,15・・が並設・形成される。
【0023】
また、各コルゲートフィン13,14,15・・は、薄い金属板を波形つまり山と谷が連続するコルゲート状に成形して形成されが、これらのコルゲートフィン13,14,15・・は、隣接するコルゲートフィンに対しその山と谷の位置がその山または谷の半分の長さだけずらすように配置されている。しかし、その山と谷ずれは、フィンの長さ方向に順にずれていくのではなく、一つおきのコルゲートフィン13と15では、その山と谷の位置が一致するように、一列おきに同じ山と谷の配置を有するコルゲートフィンが繰り返し配置される。
【0024】
さらに、これらのコルゲートフィン13,14,15・・では、その山Yと谷Tの間の内柱Uが流体の流通方向に対し斜めに傾斜角度αだけ傾斜して配置されている。つまり、コルゲートフィン13,14,15・・は、その山と谷を作る際にその横断方向に対し折り曲げ線を角度αだけ傾斜させて折り曲げ、それによって山Yと谷Tの間の内柱Uを流体の流通方向に対し斜めに傾斜して配置するようにしている。
【0025】
このようなインナーフィン12を配設した偏平チューブ内を水などの流体を流通させた場合、流体は、インナーフィン12の各コルゲートフィン13,14,15・・の横断方向に流れ、各コルゲートフィンの山と谷の空間を通過して流れるが、このとき、一つおきに隣接するコルゲートフィンの各山Yと谷Tの間の内柱Uは、流体の流れ方向からみて、相互に重なる位置となるが、内柱Uが流体の流通方向に対し傾斜して配置されるため、内柱Uに当たった流体の流れが変化して、前の内柱周辺の温度境界層と後の内柱周辺の温度境界層が一致せず、流体とインナーフィン12間の熱伝達率を向上させることができ、これによって、熱交換器の熱交換率を向上させることができる。
【0026】
さらに、図5は他の実施形態の熱交換器のインナーフィン22の概略平面図を示している。この例のインナーフィン22は、上記と同様に、コルゲートフィン23,24,25・・が、その山Yと谷Tの間の内柱Uを流体の流通方向に対し傾斜角度αだけ傾斜させるように形成されている。つまり、コルゲートフィン23,24,25・・は、その山と谷を作る際にその横断方向に対し折り曲げ線を角度αだけ傾斜させて折り曲げ、それによって山Yと谷Tの間の内柱Uを流体の流通方向に対し斜めに傾斜して配置するようにしているが、隣接する一方のコルゲートフィン24の内柱Uの流体の流通方向に対する傾斜方向は、他のコルゲートフィン23または25の内柱Uの傾斜方向と逆方向に傾斜している。
【0027】
このように、隣接する一方のコルゲートフィン24の内柱Uの流体の流通方向に対する傾斜方向を、他のコルゲートフィン23または25の内柱Uの傾斜方向と逆方向にすることにより、流体を流通させた際のインナーフィンと流体間の熱伝達率は、さらに向上し、一層、熱交換器の熱交換率を向上させることができる。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の熱交換器によれば、インナーフィン上に並設され多数のコルゲートフィンの山と谷の空間をその横断方向に流体が流れるとき、並設された各コルゲートフィンの山と谷の位置が、順に所定の長さだけ一方向にずらして配置されているから、流体の流れ方向からみて、従来のように山と谷の間の内柱が流体の流通方向に一列おきに一致する状態とはならず、内柱は隣接する前後のコルゲートフィンの山または谷の内側に入り、且つ前後の内柱の位置は必ず相互にずれて位置することになる。したがって、内柱の周囲に形成される温度境界層が流体の流れ方向からみて前後に一致することはなく、インナーフィンと流体間での熱伝達率を従来より向上させることができ、それによって、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す熱交換器の偏平チューブの断面図である。
【図2】偏平チューブ内に配設するインナーフィンの斜視図である。
【図3】(a)はコルゲートフィン3と4の山と谷の配置状態を示す説明図、(b)はコルゲートフィン3と5の山と谷の配置状態を示す説明図である。
【図4】(a)は他の実施形態のインナーフィンの概略平面図、(b)はそのコルゲートフィン13と14の山と谷の配置状態を示す説明図である。
【図5】(a)は他の実施形態のインナーフィンの概略平面図、(b)はそのコルゲートフィン23と24の山と谷の配置状態を示す説明図である。
【図6】従来のインナーフィンの斜視図である。
【図7】(a)は従来のコルゲートフィン31と32の山と谷の配置状態を示す説明図、(b)は従来のコルゲートフィン31と33の山と谷の配置状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1−偏平チューブ(偏平通路)
2−インナーフィン
3,4,5,6−コルゲートフィン
Y−山
T−谷
U−内柱
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体間で熱交換を行う熱交換器に関し、特に流体を通す偏平通路内にインナーフィンを配設した構造の熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、ヒートポンプサイクルで使用される放熱器として、冷媒を通す多数の第一チューブに接触して、流体を通すための多数の偏平チューブを配置し、それらの偏平チューブ内にインナーフィンを配置した構造の熱交換器が知られている(例えば、特開2001−324291号公報等参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この種の熱交換器で使用される偏平チューブ内のインナーフィン30は、従来、図6に示すように、薄い金属板をプレス成形して多数列のコルゲートフィンを一列おきにその山と谷の位置をずらすように配置して一体成形されていた。つまり、従来のインナーフィン30は、多数列のコルゲートフィン31,32,33,34・・を並設した形状に形成されているが、隣接する一対のコルゲートフィン31,32または33,34は、その山と谷の位置をフィンの長さ方向に山または谷の半分の長さだけずらすように配置して形成され、このような対をなしたコルゲートフィン31,32または33,34を単純に並べて形成していた。
【0004】
このため、従来のインナーフィン30は、図6のように、隣接するコルゲートフィンつまり一対のコルゲートフィン31,32または33,34については、その山と谷の位置が山または谷の半分の長さだけずらすように配置され、一方のフィンの山または谷に、他方のフィンの山と谷の間である内柱が位置しているものの、隣接する一対のコルゲートフィン33、34の前後に位置する他の対のコルゲートフィン31,32または35,36を注目すると、その対のコルゲートフィン33,34の山と谷の位置が、その前後の対のコルゲートフィン31,32または35,36の山と谷の位置と、流体の流れ方向からみた場合、同列となって一致していた。
【0005】
つまり、図6のように、各対のコルゲートフィン31,32又は33,34又は35,36の前列と後列の配置が、流体の流通方向に繰り返すように配置され、次の対の前列のコルゲートフィンが前の対の前列のコルゲートフィンと同じ位置に配置され、次の対の後列のコルゲートフィンが前の対の後列のコルゲートフィンと同じ位置に配置されていた。
【0006】
したがって、このような熱交換器の偏平チューブ内に流体を通したとき、流体はインナーフィン30の各コルゲートフィン31,32,33,34・・の横断方向に連通して形成された山と谷の空間を通過するが、この際、図7(a)に示すように、各対の前列と後列のコルゲートフィン31,32の山と谷の位置が山または谷の半分の長さだけずれて配置されていても、図7(b)のように、次の対の前列のコルゲートフィン33は前の対の前列のコルゲートフィン31の山と谷の位置が同じとなり、同様に、次の対の後列のコルゲートフィン34も前の対の後列のコルゲートフィン32の山と谷の位置が同じとなってしまう。
【0007】
このために、流体を偏平チューブ内に通したとき、山と谷の中間部に位置する内柱が流体の流通方向に一列おきに一致して位置するために、内柱の周囲に形成される温度境界層がコルゲートフィンの一列おきに流体の流れ方向からみて一致する状態となって、インナーフィンと流体間での熱伝達率が低く抑制されるという課題があった。
【0008】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、インナーフィンの熱伝達率を向上させ、効率よく熱交換を行うことができる熱交換器を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の熱交換器は、流体を通す偏平通路内にインナーフィンを配設した構造の熱交換器において、インナーフィンが多数のコルゲートフィンを列状に並設して形成され、並設された各コルゲートフィンは、各々の山と谷の位置を順に所定の長さだけ一方向にずらして配置されていることを特徴とする。
【0010】
ここで、請求項2のように、上記各コルゲートフィンは、各々の山と谷の位置を順に山または谷の略半分の長さだけ一方向にずらして配置することができる。
【0011】
【作用】
上記構成の熱交換器では、偏平通路内に流体を流通させると、流体はインナーフィン上に並設され多数のコルゲートフィンの山と谷の空間をその横断方向に流れるが、並設された各コルゲートフィンの山と谷の位置は、所定の長さだけ(例えば山または谷の略半分の長さだけ)一方向にずらして配置されているから、流体の流れ方向からみて、従来のように山と谷の間の内柱が流体の流通方向に一列おきに一致する状態とはならず、内柱は隣接する前後のコルゲートフィンの山または谷の内側に入り、且つ前後の内柱の位置は必ず相互にずれて位置することになる。したがって、内柱の周囲に形成される温度境界層が流体の流れ方向からみて前後に一致することはなく、インナーフィンと流体間での熱伝達率を従来より向上させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明を適用した熱交換器で使用される偏平チューブ1の断面図を示している。この偏平チューブ1は、例えばヒートポンプサイクルで使用される放熱器としての熱交換器内に流体の偏平通路として配設され、偏平チューブ1内には、インナーフィン2が配設される。偏平チューブ1の外側には冷媒を通すための冷媒チューブ9がロウ付けなどで接合されている。
【0013】
偏平チューブ1は、薄い金属板材を所定形状にプレス成形して形成された半割り状板材を使用し、その半割り状板材の内側にインナーフィン2を挟み込むように配置し、その半割り状板材を重ね合わせ、ロウ付けなどにより接合して、内部に偏平通路を形成するように構成される。偏平チューブ1内にはインナーフィン2が、チューブ内の流体の流れ方向に沿って、その山と谷の空間を連続させるように配設される。図1においては、偏平チューブ1内の流体の流れ方向は紙面に対し垂直方向であり、偏平チューブ1の縦方向の各所を絞るようにして閉鎖することにより、偏平チューブ1内に紙面に対し垂直方向の流路が複数本形成されている。
【0014】
インナーフィン2は、薄い金属板をプレス成形して一体に形成され、図2に示すように、多数の細い波形で帯状のコルゲートフィン3,4,5,6,7・・が並設・形成される。各コルゲートフィン3,4,5・・は、薄い金属板を波形つまり山と谷が連続するコルゲート状に成形して形成され、これらのコルゲートフィン3,4,5・・は、前の列のコルゲートフィンに対しその後の列のコルゲートフィンが、山と谷の位置を順に一方向に、その山または谷の略半分の長さだけずらすように配置されている。偏平チューブ1内を通過する流体の流れ方向は、コルゲートフィンの長手方向に対し直角の方向である。
【0015】
すなわち、図2に示すように、例えば4本のコルゲートフィン3,4,5,6が並設される部分では、各コルゲートフィンの山と谷の位置のずれは山または谷の長さの半分の長さに設定されるから、コルゲートフィン3を基準にしてみた場合、コルゲートフィン3と4は山と谷の位置が山または谷の半分の長さだけずれ、コルゲートフィン3と5は山と谷の位置が山または谷の長さだけずれ、コルゲートフィン3と6は山と谷の位置が山または谷の1.5倍の長さだけずれて配置されている。
【0016】
したがって、コルゲートフィン3を基準にして流体の流れ方向からみた場合、図3(a)に示すように、後のコルゲートフィン4の山Yと谷Tの間の内柱Uの位置は、前のコルゲートフィン3の内柱Uと内柱Uの間に入る。同様に、その後のコルゲートフィン5の山Yと谷Tの間の内柱Uの位置は、コルゲートフィン3の内柱Uと内柱Uの間に入り、同様に、その後のコルゲートフィン6の山Yと谷Tの間の内柱Uの位置も、コルゲートフィン3の内柱Uと内柱Uの間に入り、それらのコルゲートフィン3,4,5,6の山と谷の間の内柱が流体の流れ方向で一致することはなく、内柱Uの位置は相違する。
【0017】
さらに、一列おきのコルゲートフィン3,5又は4,6をみた場合、図3(b)に示すように、一方のコルゲートフィン3または4の山Yまたは谷Tと他方のコルゲートフィン5または6の谷Tまたは山Yが一致し、その山と谷の間の内柱Uも一致するが、一致する内柱Uの傾斜は相互に逆向きとなる。
【0018】
したがって、このようなコルゲートフィン3,4,5,6・・を並設してなるインナーフィン2の任意の部分の4列のコルゲートフィンをみた場合、各コルゲートフィンの各々の山と谷の間の内柱は、他のコルゲートフィンの内柱とその位置が一致せずにずれて配置され、また、位置の一致した内柱は傾斜が相互に逆向き状態となる。
【0019】
このように構成される偏平チューブ1は、図示しないヘッダタンク間に多数本が連通して接続され、各偏平チューブ1内にはヘッダタンクを通して水などの流体が流され、偏平チューブ1に接合された冷媒チューブ9には、炭酸ガスなどの冷媒が圧縮機を介して供給される。
【0020】
偏平チューブ1内を通過する水などの流体は、インナーフィン2の各コルゲートフィン3,4,5,6・・の横断方向に流れ、各コルゲートフィンの山と谷の空間を通過して流れるが、このとき、図3のように、任意の4列のコルゲートフィンの各山Yと谷Tの間の内柱Uは、流体の流れ方向からみて、相互に重なる位置とはならず、相互に異なる位置に内柱Uが配置される。
【0021】
したがって、流体が偏平チューブ1内を流れる際、インナーフィン2の各コルゲートフィン3,4,5,6・・の山と谷の間の内柱の周囲に、温度境界層が発生するが、前のコルゲートフィンの内柱の温度境界層に後のコルゲートフィンの内柱が入ることはなく、つまり前のコルゲートフィンの内柱の温度境界層と後のコルゲートフィンの内柱の温度境界層が、流体の流れ方向の前後で一致することがないため、インナーフィン2と流体間の熱伝達率を向上させることができる。このために、図6のような従来のインナーフィンを偏平チューブ内に配設した熱交換器にくらべ、その熱交換率を大幅に向上させることができる。
【0022】
図4は他の実施形態の熱交換器のインナーフィン12の概略平面図を示している。この例のインナーフィン12は、上記と同様に、薄い金属板をプレス成形して形成され、多数の細い波形で帯状のコルゲートフィン13,14,15・・が並設・形成される。
【0023】
また、各コルゲートフィン13,14,15・・は、薄い金属板を波形つまり山と谷が連続するコルゲート状に成形して形成されが、これらのコルゲートフィン13,14,15・・は、隣接するコルゲートフィンに対しその山と谷の位置がその山または谷の半分の長さだけずらすように配置されている。しかし、その山と谷ずれは、フィンの長さ方向に順にずれていくのではなく、一つおきのコルゲートフィン13と15では、その山と谷の位置が一致するように、一列おきに同じ山と谷の配置を有するコルゲートフィンが繰り返し配置される。
【0024】
さらに、これらのコルゲートフィン13,14,15・・では、その山Yと谷Tの間の内柱Uが流体の流通方向に対し斜めに傾斜角度αだけ傾斜して配置されている。つまり、コルゲートフィン13,14,15・・は、その山と谷を作る際にその横断方向に対し折り曲げ線を角度αだけ傾斜させて折り曲げ、それによって山Yと谷Tの間の内柱Uを流体の流通方向に対し斜めに傾斜して配置するようにしている。
【0025】
このようなインナーフィン12を配設した偏平チューブ内を水などの流体を流通させた場合、流体は、インナーフィン12の各コルゲートフィン13,14,15・・の横断方向に流れ、各コルゲートフィンの山と谷の空間を通過して流れるが、このとき、一つおきに隣接するコルゲートフィンの各山Yと谷Tの間の内柱Uは、流体の流れ方向からみて、相互に重なる位置となるが、内柱Uが流体の流通方向に対し傾斜して配置されるため、内柱Uに当たった流体の流れが変化して、前の内柱周辺の温度境界層と後の内柱周辺の温度境界層が一致せず、流体とインナーフィン12間の熱伝達率を向上させることができ、これによって、熱交換器の熱交換率を向上させることができる。
【0026】
さらに、図5は他の実施形態の熱交換器のインナーフィン22の概略平面図を示している。この例のインナーフィン22は、上記と同様に、コルゲートフィン23,24,25・・が、その山Yと谷Tの間の内柱Uを流体の流通方向に対し傾斜角度αだけ傾斜させるように形成されている。つまり、コルゲートフィン23,24,25・・は、その山と谷を作る際にその横断方向に対し折り曲げ線を角度αだけ傾斜させて折り曲げ、それによって山Yと谷Tの間の内柱Uを流体の流通方向に対し斜めに傾斜して配置するようにしているが、隣接する一方のコルゲートフィン24の内柱Uの流体の流通方向に対する傾斜方向は、他のコルゲートフィン23または25の内柱Uの傾斜方向と逆方向に傾斜している。
【0027】
このように、隣接する一方のコルゲートフィン24の内柱Uの流体の流通方向に対する傾斜方向を、他のコルゲートフィン23または25の内柱Uの傾斜方向と逆方向にすることにより、流体を流通させた際のインナーフィンと流体間の熱伝達率は、さらに向上し、一層、熱交換器の熱交換率を向上させることができる。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の熱交換器によれば、インナーフィン上に並設され多数のコルゲートフィンの山と谷の空間をその横断方向に流体が流れるとき、並設された各コルゲートフィンの山と谷の位置が、順に所定の長さだけ一方向にずらして配置されているから、流体の流れ方向からみて、従来のように山と谷の間の内柱が流体の流通方向に一列おきに一致する状態とはならず、内柱は隣接する前後のコルゲートフィンの山または谷の内側に入り、且つ前後の内柱の位置は必ず相互にずれて位置することになる。したがって、内柱の周囲に形成される温度境界層が流体の流れ方向からみて前後に一致することはなく、インナーフィンと流体間での熱伝達率を従来より向上させることができ、それによって、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す熱交換器の偏平チューブの断面図である。
【図2】偏平チューブ内に配設するインナーフィンの斜視図である。
【図3】(a)はコルゲートフィン3と4の山と谷の配置状態を示す説明図、(b)はコルゲートフィン3と5の山と谷の配置状態を示す説明図である。
【図4】(a)は他の実施形態のインナーフィンの概略平面図、(b)はそのコルゲートフィン13と14の山と谷の配置状態を示す説明図である。
【図5】(a)は他の実施形態のインナーフィンの概略平面図、(b)はそのコルゲートフィン23と24の山と谷の配置状態を示す説明図である。
【図6】従来のインナーフィンの斜視図である。
【図7】(a)は従来のコルゲートフィン31と32の山と谷の配置状態を示す説明図、(b)は従来のコルゲートフィン31と33の山と谷の配置状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1−偏平チューブ(偏平通路)
2−インナーフィン
3,4,5,6−コルゲートフィン
Y−山
T−谷
U−内柱
Claims (4)
- 流体を通す偏平通路内にインナーフィンを配設した構造の熱交換器において、
該インナーフィンが多数のコルゲートフィンを列状に並設して形成され、並設された各コルゲートフィンは、各々の山と谷の位置を順に所定の長さだけ一方向にずらして配置されていることを特徴とする熱交換器。 - 前記各コルゲートフィンは、各々の山と谷の位置を順に該山または谷の略半分の長さだけ一方向にずらして配置されていることを特徴とする請求項1記載の熱交換器。
- 流体を通す偏平通路内にインナーフィンを配設した構造の熱交換器において、
該インナーフィンが多数のコルゲートフィンを列状に並設して形成され、並設された各コルゲートフィンは、隣接するコルゲートフィンに対し各々の山と谷の位置を所定の長さだけずらして配置され、該コルゲートフィンの山と谷の間の内柱が流体の流通方向に対し斜めに傾斜して配置されていることを特徴とする熱交換器。 - 前記内柱が隣接するコルゲートフィン間で相互に逆向きに傾斜して配置されていることを特徴とする請求項3記載の熱交換器。
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