JP3256634B2 - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JP3256634B2
JP3256634B2 JP18843994A JP18843994A JP3256634B2 JP 3256634 B2 JP3256634 B2 JP 3256634B2 JP 18843994 A JP18843994 A JP 18843994A JP 18843994 A JP18843994 A JP 18843994A JP 3256634 B2 JP3256634 B2 JP 3256634B2
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heat
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孝行 吉田
倫正 竹下
邦彦 加賀
悟 古藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、空調・冷凍用に使用
され、冷媒と空気などの流体間で熱の授受を行う熱交換
器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図10は例えば特開平5−196384
号公報に示された従来のフィン付き熱交換器の平面図、
図11は前記熱交換器の斜視図である。図において3は
板状フィンで、1、1a、1b、1cは板状フィン3に
挿入されて密着された伝熱管で、内部を冷媒が流動す
る。
【0003】次に動作について説明する。板状フィン3
は、列間でミシン目状に切断されている。通常凝縮時の
使用では、管内を流れる冷媒入口温度と出口温度とには
30℃以上の差がある。そこで、温度の異なる伝熱管1
同士の熱移動を防ぐ目的と、製造工程において容易に製
造可能化の目的で、列間でミシン目状に切断されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の熱交換器は以上
のように構成されていたため、完全に板状フィンを分離
した熱交換器と比較して、熱移動があるため熱交換処理
能力が低下する。その結果、熱交換器を大きくしなけれ
ば同等の熱交換処理能力が得られず、コストアップにな
るという問題点があった。
【0005】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、フィンを完全に切断しない、
またはフィンの切断を効果的位置に限定することで熱交
換器の生産性を保ちつつ、熱伝導による熱交換量の低下
を極めて小さく抑えることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係る熱交換器
は、フィンに伝熱管を垂直に貫通し、嵌合させて、前記
伝熱管がフィン上に千鳥状に配列するよう構成した熱交
換器において、凝縮時に列方向にスーパーヒート部とサ
ブクール部とを成す伝熱管間のフィン上に限って設けた
近接する伝熱管の中心同士を直線で結んだ線と交わるI
字型形状の切断部と、前記直線の垂直方向に管直径の4
分の1以上離れた位置にある前記切断部の切断端部と、
前記伝熱管間フィン上に設けた複数の切り起こしとを備
えたものである。
【0007】
【作用】この発明における熱交換器は、冷媒出入口管間
における熱の流路長さを長くとれるため、熱移動量を減
少でき更に管間の熱遮断の効果が大きいので、冷媒同士
の無駄な熱交換を防ぎ、サブクールを一定量とるために
必要な伝熱管長さを短くすることが可能となり、同一仕
様の熱交換器を考えた場合に熱交換器のコンパクト化が
図れる。また、この際、フィンを完全に分断しないた
め、生産性が確保される。さらに、伝熱管間フィンに複
数の切り起こしを設け、伝熱性能の向上が図れる。
【0008】
【実施例】実施例1. 以下、この発明の一実施例を図1(a)、図1(b)、
図2について説明する。図1(a)、図1(b)は平面
図、図2は斜視図である。熱交換器が複数列の列間に、
高温ガス管部と低温液管部間に限って切断部を設け、フ
ィン内熱伝導による熱交換を防止している。図において
1は銅管で、3はフィンである。また5は空気の流れ方
向を示す。
【0009】次に動作について説明する。銅管1の内部
は冷媒が流動しており、凝縮時は銅管1a、1c、1
e、1g(パス数分)より高温高圧のガス冷媒が流入
し、銅管1b、1d、1f、1h(パス数分)より低温
の液となって流出する。ここで、その冷媒の有する熱
は、銅管1、フィン3、銅管1へと順次伝えられる。こ
こで、熱交換器の列間に切断面を具備し出入口管間の熱
交換を防止している。図9は出入口伝熱管間の熱交換を
防止する手段を具備した場合の冷媒温度分布(凝縮時)
を示したものである。前記熱交換器において、出入口伝
熱管間の熱交換を防止する手段を具備した場合の冷媒の
温度分布(凝縮時)を示したものである。図においてT
riは熱交換器入口の冷媒温度である(高温の冷媒ガ
ス)。また、Trcは凝縮温度であり(冷媒2相)、こ
の部分の冷媒側熱伝達率は高く、熱交換器性能を向上さ
せるためにはサブクール(SC=Trc−Tro)を一
定量つけ、熱交換器出入口間の冷媒エンタルピ差を大き
くとることが必要である。この発明によれば、効果的位
置にのみ切断部を設けたことで、冷媒出入口間における
熱交換(高温ガス域と過冷却域にて熱交換)を、生産性
を保ちつつ防止することが可能となり、サブクール(S
C=Trc−Tro)を一定量つけるために必要な伝熱
管長さを短くできる(過冷却液部の熱交換器全体に占め
る割合を小さくできる。)
【0010】実施例2. 図3は列間の切断部をI字型にしたものである。図3
(a)は全体図、(b)はI字型の拡大図である。
【0011】次に動作について説明する。高温ガス管部
の有する熱は、熱伝導によりI字型に切断された切断部
の間を通り、低温液管部に達する。この時、熱伝導によ
る輸送熱量Qは、接合幅lに比例し伝導長さLに反比例
する。すなわち、Q∝l/L従って、切断部をI字型と
することにより、Lが大きくとれ、Qを小さく抑えるこ
とができるため、上記実施例1よりも更に熱伝導による
熱干渉を遮ることができ、同仕様のミシン目状に切断部
を設けた熱交換器と同能力を引き出すのに必要な伝熱管
長さを短くでき、熱交換器のコンパクト化が図れる。
【0012】実施例3. 図4は列間に複数列に破線状の切断部を設けている。次
に動作について説明する。高温ガス管部、低温液管部間
の熱伝導の長さを容易に長くとることが可能となるた
め、上記実施例1〜2よりも更に熱伝導による熱干渉を
遮ることができ、同仕様のミシン目状に切断部を設けた
熱交換器と同能力を引き出すのに必要な伝熱管長さを短
くでき、熱交換器のコンパクト化が図れる。
【0013】実施例4. 図5は、列間で近接する管と管との中間の位置に切断部
を設けている。次に動作について説明する。管付近の管
温度と近い温度を有するフィンを熱的に切断しないた
め、1つの管と熱的に接続した平均温度が管の温度に接
近してフィン効率が向上するため、必要な伝熱管長さを
短くでき、熱交換器のコンパクト化が図れる。
【0014】実施例5. 図6は、列間で近接する管と管との間に複数列の切断部
を設けている。次に動作について説明する。実施例4よ
りも、熱伝導長さが長くなるため、より熱遮断性能が向
上するため、能力が向上し、コンパクト化が可能となる
という効果を有する。なお、図中接合部は、並列するジ
グザグに対して互い違いに、頂点ひとつおきごとに設け
られているが、頂点複数個おきでもよい。また並列する
ジグザグそれぞれに設けられ接合部の位置関係は、互い
違いが最も望ましいが、一致していなければ、互い違い
に準じた効果を奏する。
【0015】実施例6. 図7は、フィンを完全に分離し、スーパーヒート部、二
相部、サブクール部を一つの熱交換器内に設けている。
次に動作について説明する。高温ガス部、二相部、低温
液部と集まるようなパスパターンとし、凝縮時に冷媒の
温度差がある管間フィンにのみ切断部を設けたため、熱
交換器の性能を低下させる主たる要因の高温ガス管部、
低温液管部間の熱干渉をほぼ防止できる。
【0016】実施例7. 図8は実施例1〜6において前記伝熱管間フィンに複数
の切り起こしを設けた熱交換器にも適用している。次に
動作について説明する。実施例7は前記伝熱管間フィン
に複数の切り起こしを設けた熱交換器に対し熱遮断スリ
ットを設けているため、より伝熱性能が向上する。
【0017】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、フィ
ンに伝熱管を垂直に貫通し、嵌合させて、前記伝熱管が
フィン上に千鳥状に配列するよう構成した熱交換器にお
いて、凝縮時に列方向にスーパーヒート部とサブクール
部とを成す伝熱管間のフィン上に限って設けた近接する
伝熱管の中心同士を直線で結んだ線と交わるI字型形状
の切断部と、前記直線の垂直方向に管直径の4分の1以
上離れた位置にある前記切断部の切断端部と、前記伝熱
管間フィン上に設けた複数の切り起こしとを備えたの
で、熱伝導による熱干渉を遮ることができ、冷媒出入口
間における熱交換を、生産性を保ちつつ防止することが
可能となり、高性能で小型、かつ列間フィンを完全に切
断しないので製造が容易な低コストの熱交換器が実現で
きるようになった。また、熱交換器伝熱管間フィン上に
複数の切り起こしを設けたので、より伝熱性能が向上す
る効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例1による熱交換器を表す実
施例である。
【図2】 この発明の熱交換器を示す斜視図である。
【図3】 この発明の実施例2による熱交換器を表す実
施例である。
【図4】 この発明の実施例3による熱交換器を表す実
施例である。
【図5】 この発明の実施例4による熱交換器を表す実
施例である。
【図6】 この発明の実施例5による熱交換器を表す実
施例である。
【図7】 この発明の実施例6による熱交換器を表す実
施例である。
【図8】 この発明の実施例7による熱交換器を表す実
施例である。
【図9】 この発明の実施例による熱交換器の冷媒温度
分布を示す線図である。
【図10】 従来の熱交換器を示す断面図である。
【図11】 従来の熱交換器を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 銅管 2 フィンカラー 3 フィン 4 切り起こし 5 空気
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 孝行 静岡市小鹿三丁目18番1号 三菱電機株 式会社 住環境エンジニアリング統括セ ンター内 (72)発明者 竹下 倫正 静岡市小鹿三丁目18番1号 三菱電機株 式会社 静岡製作所内 (72)発明者 加賀 邦彦 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (72)発明者 古藤 悟 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 平2−254269(JP,A) 特開 平3−194370(JP,A) 特開 昭58−108394(JP,A) 特開 平5−187655(JP,A) 特開 昭57−144893(JP,A) 実公 昭53−17185(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F28F 1/32 F25B 39/00 - 39/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フィンに伝熱管を垂直に貫通し、嵌合さ
    せて、前記伝熱管がフィン上に千鳥状に配列するよう構
    成した熱交換器において、凝縮時に列方向にスーパーヒ
    ート部とサブクール部とを成す伝熱管間のフィン上に
    って設けた近接する伝熱管の中心同士を直線で結んだ線
    と交わるI字型形状の切断部と、前記直線の垂直方向に
    管直径の4分の1以上離れた位置にある前記切断部の切
    断端部と、前記伝熱管間フィン上に設けた複数の切り起
    こしとを備えたことを特徴とする熱交換器。
JP18843994A 1994-08-10 1994-08-10 熱交換器 Expired - Lifetime JP3256634B2 (ja)

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