JPS633185A - フイン付熱交換器 - Google Patents

フイン付熱交換器

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JPS633185A
JPS633185A JP14641686A JP14641686A JPS633185A JP S633185 A JPS633185 A JP S633185A JP 14641686 A JP14641686 A JP 14641686A JP 14641686 A JP14641686 A JP 14641686A JP S633185 A JPS633185 A JP S633185A
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JP
Japan
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heat transfer
transfer tubes
heat exchanger
fins
airstream
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JP14641686A
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Shigeo Aoyama
繁男 青山
Hiroyoshi Tanaka
博由 田中
Yoshiyuki Tsuda
善行 津田
Masaaki Adachi
安立 正明
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Refrigeration Co
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は冷凍・空調機器分野の蒸発器や凝縮器に広く用
いられている気体対気液二相流体(または液体)用のフ
ィン付熱交換器に関するものである。
従来の技術 従来のフィン付熱交換器では、第4図に示すように、一
定間隔で平行に並べられた平板フィン1とこのフィン1
に直角に挿通された伝熱管2とからなり、気流3がフィ
ン1間を流れて、伝熱管2内部を流れる流体と熱交換を
行う構成であった。
この様な熱交換器に対して、近年、小型、高性能化の要
求が強まってきているが、騒音等の観点からフィン1間
を流れる気流3の流速を低く抑える必要があるため、伝
熱管内側の熱抵抗に比して、空気側の熱抵抗が高くなる
という問題があった。
そこで空気側の伝熱面積を拡大することで空気側と管内
側との熱抵抗の差を低減するように工夫している。しか
しながら、伝熱面積を拡大することは、経済性、省スペ
ース性等の点から問題があり、従って、空気側の熱伝達
率を向上せしめて空気側の熱抵抗を低下させることが、
この種の熱交換器に於ける重要な課題となっている。
第6図及び第6図は、上記の課題の克服を目指したフィ
ン付熱交換器の従来例を示したもので、第5図は平面図
、第6図は第5図中のX−X線の断面図である。平板フ
ィン4には、千鳥配列された伝熱管5間に気流と対向す
る二側辺部を開口した切り起こし6が設けられている。
このフィン付熱交換器に於いて伝熱管5の内部にはフロ
ン等の冷媒が循環しており、その熱は伝熱管5からフィ
ンカラー7を介して、平板フィン4及び切り起こし6へ
伝わる。−方、ファン等によって送られる気流8は平板
フィン4間を通過するが、その際、温度の異なる平板フ
ィン4や切り起こし6、及び伝熱管5表面と熱の授受を
行う。特に、切り起こし6の各々には薄い温度境界層が
形成され、いわゆる境界層前線効果によって、冷媒と空
気との熱交換の効率向上を図っている。
発明が解決しようとする問題点 前述の従来例は、平板フィン4に切り起こし6を有する
スリットフィンと称せられるもので、フィン表面に加工
のないフラットフィンと比較すると、表面の熱抵抗が約
20〜30%低下する。しかしながら、この従来例では
、伝熱管5を千鳥状に配列しているため、■送風時の通
風抵抗が大きくなる。■伝熱管5の後流に生じる死水域
が大きくなると共に上記の切り起こし群の一部を覆い、
有効な伝熱面積が減少する。■気流方向の伝熱管5間に
切り起こし6が存在するため伝熱管5からの熱流の移動
を妨げフィン効率が低下する。
そこで本発明は、気流方向に複数列配置された伝熱管群
の配列を工夫し、かつ、伝熱管の気流方向に直角な方向
の管ピンチ及びフィンピッチを工夫することによって前
記の問題点を解決し、フィン付熱交換器のコンパクト化
、かつ高性能化を図ることを目的とする。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は、一定間
隔Sで平行に並べられ、相互間を気体が流動する平板フ
ィンと、その平板フィンを貫通し内部を流体が流動する
外径りの伝熱管を気流方向に複数列配置して構成し、前
記伝熱管相互が、気流の上流側にあるいずれかの伝熱管
の下流側への投影面と部分的な重なりをもって形成され
ておシ、更に、伝熱管の気流方向に直角な方向の管ピッ
チをBとした場合に、B>2Dかつ、“≦(B−D)/
≦18なる関係を有する構成としたものである。
作  用 この技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、各伝熱管が、気流の上流側にあるいずれかの
伝熱管の下流側への投影面と部分的な重なりを有してい
るために、基盤配列でも千鳥配列でも実現でき得ない気
流の流れが実現できる。つまり、千鳥配列の場合より通
風抵抗が低く、かつ、死水域の大きさについては、基盤
配列の場合より小さいため熱伝達率は向上する。また、
重力方向に平行にフィン間距離Sで並べられた平板フィ
ンに外径りの伝熱管を気流方向に複数列配置したフィン
付熱交換器について、第5図は、B、D、S及び気流速
度UFをパラメータとして実験を行い同一ファン動力Δ
p、UF(ΔP :熱交換器の通風抵抗)基準の熱伝達
率αで伝熱性能を評価した結果である。
伝熱管群を気流方向にほぼ平行に配列した場合、伝熱管
後流に死水域が生じるため気流の流路は、縦:S、横:
(B−D)の矩形流路と考えられる。
フィン間距離Sニー定の場合、管ピッチBを大きくする
と、即ち、アスペクト比β: (B−D)/Sを大きく
すればする程、平行平板流れに近づき、流路における熱
伝達率は大きくなるが、逆に、フィン効率は低下してい
くため、結果としてアスペクト比βに対して熱伝達率は
極大値をもつ。−方、管ピッチBを小さくすると同一前
面風速UFではフィン間通過風速が大きくなるため通風
抵抗ΔPは増大する。従って、同一ファン動力ΔP”U
F基準の熱伝達率αで評価するとアスペクト比β−10
に於いて伝熱性能が極大になる。更に、極大値の90%
を示すアスペクト比βとしては7≦β≦18であり、こ
の範囲内であれば実用上伝熱性能が優れている。
実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
第1図及び第2図は本発明の一実施例の熱交換器であり
、第1図はその平面図、第2図は第3図のY−Y断面図
である。12は一定間隔Sで平行に並べられた平板フィ
ンである。13a及び13bは平板フィンN12に挿通
された外径り伝熱管であり、気流上流側にある伝熱管1
3dの投影面14と下流側の伝熱管13bとが部分的に
重なるように構成されており、その内部を冷媒が循環し
ている。そして、その伝熱管13間のピッチBはB)2
Dかつ、(了S+D)≦B≦(1sS+D)としている
また、平板フィン12には気流方向16に開口部を有す
る切り起こし16を平板フィン12の基板に対して上下
に設けており、その切り起こし16の脚部が気流方向1
4に対して傾斜角を有する。
このような構成によυ、伝熱管13内を流動する冷媒と
平板フィン12間を流動する空気とが熱交換を行う。
次に、この一実施例の構成における作用を説明する。
まず、上記の様に伝熱管13a及び13bを配列するこ
とによυ基盤配列でも千鳥配列でも実現でき得ない気流
の流れが実現できる。
すなわち、千鳥配列の場合より通風抵抗が低く、かつ、
死水域1了の大きさについては基盤配列の場合よシ小さ
いため熱伝達率は向上する。更に、気流方向に対して斜
めに設けた切り起こし16脚部から生じる渦流による乱
流促進効果、及び伝熱管13まわりの流速と切り起こし
16を通過する流速がほぼ均一になシ、それによって切
り起こし16による境界層前縁効果が十分に発揮できる
ことによって、熱伝達率は大幅に向上する。
本実施例のように伝熱管13の配列を工夫することによ
り、伝熱管13まわシの流速と伝熱管間の主流速がほぼ
均一になると述べたが、そのため、本実施例のような伝
熱管の配列であっても、各伝熱管13間においては、は
ぼ矩形流路内の流れと考えよい。また、平板フィン12
上に切り起こし16を設けても、隣り合う平板フィン1
2にも切り起こし16が存在するから切り起こし16同
志間の間隔も平板フィンの場合と同様にSとなる。
従って、この場合、気流方向に直角な方向の伝熱管13
間に於ける気流の流路としてはアスペクト比βが7≦β
≦18を満たすため、フィン効率の低下及び通風抵抗の
増大を抑えて平行平板流れが実現できるために伝熱性能
が向上する。
発明の効果 以上のように本発明は、複数枚のフィンをフィン間距離
Sで並べ、それらに外径りの伝熱管を貫通接合し、気流
方向に複数列配置して、かつ、伝熱管相互が気流の上流
側にあるいずれかの伝熱管の下流側への投影面と部分的
な重なりをもつ様構成し、更に、気流方向に直角な方向
の伝熱管間のピッチをBとする時にB>2Dかつ“≦(
B−D)/≦18なる関係を満たすフィン付熱交換器で
あるため、フィン効率の低下及び通普抵抗の増大を抑え
て、かつ、平行平板流れを実現できるために伝熱性能が
著しく向上し、高性能でコンパクトなフィン付熱交換器
が実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の一実施例のフィン付熱交換
器の要部平面図及び要部断面図、第3図は本発明の性能
評価図、第4図は従来例のフィン付熱交換器の斜視図、
第5図及び第6図は従来例のフィン付熱交換器の要部平
面図及び要部断面図である。 12・・・・・・平板フィン、13・・・・・・伝熱管
、14・・・・・・投影面、15・・・・・・気流方向
、16・・・・・・切り起こし。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが1名/2
−−−+2叉フィン 第2図 第3図 アヌノマクト比p=L二Jλ−

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 一定間隔Sで平行に並べられ、相互間を気体が
    流動する平板フィンと、前記平板フィンを貫通し内部を
    流体が流動する、気流方向に複数列配置された外径Dの
    伝熱管とから構成され、前記各伝熱管が、気流の上流側
    にあるいずれかの伝熱管の下流側への投影面と部分的な
    重なりをもっており、更に、伝熱管の気流方向に直角な
    方向の管ピッチをBとした場合にB>2Dかつ、7≦(
    B−D)/S≦18なる関係を有するフィン付熱交換器
  2. (2) 平板フィンの伝熱管間部分に気流方向に開口し
    た複数の切り起こしを設けた特許請求の範囲第1項記載
    のフィン付熱交換器。
  3. (3) 気流方向に開口した切り起こしの脚部が気流方
    向に対して傾斜角を有する特許請求の範囲第2項記載の
    フィン付熱交換器。
JP61146416A 1986-06-23 1986-06-23 フイン付熱交換器 Expired - Lifetime JPH0684876B2 (ja)

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