JPH07248196A

JPH07248196A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH07248196A
Application number: JP4121994A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamashita; 浩幸山下; Kenichi Suehiro; 賢一末広; Katsuya Ninomiya; 克也二宮
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1994-03-11
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】特別な部材を用いることなく、熱交モジュー
ル間の間隔を一定に保持することにより、熱交換性能の
向上を図る。【構成】多数平行に配置された伝熱管１,１・・と、
該伝熱管１,１・・の外周に対してその管軸と平行に接
合された多数の網目状フィン２,２・・とからなる熱交
モジュールＡを複数枚重合して構成された熱交換器にお
いて、前記各熱交モジュールＡを、山部４,４・・およ
び谷部５,５・・を有する波型に屈曲せしめた形状とし
且つ隣合う熱交モジュールＡ,Ａにおける山部４,４・・
と谷部５,５・・とを突き合わせるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、多数平行に配置され
た伝熱管と、該伝熱管の外周に対してその管軸と平行に
接合された多数の網目状フィンとからなる熱交モジュー
ルを複数枚重合して構成された熱交換器に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】多数平行に配置された伝熱管に対して直
交状に多数の板状フィンを配置して構成されたクロスフ
ィンコイルタイプの熱交換器が従来から多用されてお
り、この種の熱交換器における伝熱性能の向上を図るた
めに、各種のフィン加工(例えば、フィン面に各種形状
の切り起こし片を形成する)が施されているが、このよ
うなフィン加工では伝熱性能向上に限界がある。

【０００３】そこで、近年新たな構成の熱交換器である
メッシュフィンタイプの熱交換器の開発が進められてい
る(例えば、実開平３ー７９０７９号公報参照)。

【０００４】このメッシュフィンタイプの熱交換器は、
図１８および図１９に示すように、多数平行に配置され
た細径の伝熱管１,１・・と、該伝熱管１,１・・の外周
に対してその管軸と平行に接合された多数の網目状フィ
ン２,２・・とによって構成された熱交モジュールＡを
基本構成としており、この熱交モジュールＡを複数枚重
合した形態で使用されるのが通例である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように重合され
た熱交モジュールＡ,Ａ・・間の間隔によって性能が変
化するため、その間隔保持が重要となる。しかしなが
ら、メッシュフィンタイプの熱交モジュールＡ単体の強
度が小さいため、図２０に示すように、熱交モジュール
Ａがたわみ変形等を起こして熱交モジュールＡ,Ａ相互
間の間隔を一定に保持することが難しく、間隔にバラツ
キが生じ易い。このような間隔のバラツキは熱交換器の
性能に重要な影響を与えることとなるため、その解決が
希求されている。

【０００６】ちなみに、熱交モジュールＡ,Ａ間の間隔
の変化に対する熱伝達率の変化についてテストしたとこ
ろ、図２１に示す結果が得られた。ここで、Ｒpはモジ
ュール間隔、Ｄは伝熱管の径、Ｐは伝熱管ピッチ、h₀は
測定熱伝達率、(h₀)Ｒp＝∞は熱交モジュール単体での
熱伝達率である。

【０００７】上記結果によれば、モジュール間隔が小さ
くなるに従って熱伝達率が低下しており、モジュール間
隔を一定{例えば、(Ｒp−Ｄ)／Ｄ＝１以上}に保持する
ことが熱伝達率向上に必要であることがわかる。モジュ
ール間隔の低減による熱伝達率の低下の一因としては流
れ方向下流側に位置するモジュールが上流側の伝熱管後
方に生ずる温度境界層に埋没してしまうことが考えられ
る。

【０００８】なお、熱交モジュールＡ,Ａ間の間隔を保
持するためにスペーサを介設することが考えられるが、
特別な部材を必要とするばかりでなく、通風抵抗の増大
を招くおそれがある。

【０００９】本願発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、特別な部材を用いることなく、熱交モジュール間
の間隔を一定に保持することにより、熱交換性能の向上
を図ることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願発明は、多数平行に
配置された伝熱管１,１・・と、該伝熱管１,１・・の外
周に対してその管軸と平行に接合された多数の網目状フ
ィン２,２・・とからなる熱交モジュールＡを複数枚重
合して構成された熱交換器において、前記各熱交モジュ
ールＡを、山部４,４・・および谷部５,５・・を有する
波型に屈曲せしめた形状とし且つ隣合う熱交モジュール
Ａ,Ａにおける山部４,４・・と谷部５，５・・とを突き
合わせた構成を基本構成としている。

【００１１】前記伝熱管１，１・・の配置部分を山部
４,４・・および谷部５,５・・とする波型に屈曲せしめ
る場合、前記伝熱管１,１・・と直交する方向に山部４,
４・・および谷部５,５・・が連なるように波型に屈曲
せしめる場合、前記伝熱管１,１・・の配置部分を山部
４,４・・および谷部５,５・・とするとともに伝熱管
１,１・・と直交する方向に山部４,４・・および谷部
５,５・・が連なるように波型に屈曲せしめる場合もあ
る。

【００１２】また、前記複数枚の熱交モジュールＡ,Ａ
・・における伝熱管１,１・・の配置方向を、隣合う熱
交モジュールＡ,Ａにおいて直交せしめる場合もある。

【００１３】

【作用】本願発明では、熱交モジュールＡを波型形状と
したことにより単体としての剛性が強化されることとな
るとともに、隣合う熱交モジュールＡ,Ａにおける山部
４,４・・と谷部５,５・・とを突き合わせたことにより
両熱交モジュール間に所定の間隔Ｅ(即ち、突き合わさ
れていない部分にできる間隔)が保持されることとな
る。従って、間隔保持された部分を流通する流体Ｗは拡
大・縮小を繰り返すこととなり、乱流化が促進される
(即ち、温度境界層を可及的に小さくできる)とともに、
通風抵抗も低減する。また、熱交換器を谷部が上下方向
に向くように立てた姿勢で使用した場合、谷部５,５・
・がドレン排出路となる。

【００１４】伝熱管１,１・・の配置部分を山部４,４・
・および谷部５,５・・とする波型に屈曲せしめた場
合、伝熱管１,１・・の後流側に生ずる死水域が減少す
る。

【００１５】伝熱管１,１・・と直交する方向に山部４,
４・・および谷部５,５・・が連なるように波型に屈曲
せしめた場合、伝熱管１,１・・が熱交モジュールＡの
形状保持部材としても作用することとなり、モジュール
間隔Ｅの保持が容易となる。特に、熱交モジュールＡを
波型加工する際の加工性がよくなる。

【００１６】伝熱管１,１・・の配置部分を山部４,４・
・および谷部５,５・・とするとともに伝熱管１,１・・
と直交する方向に山部４,４・・および谷部５,５・・が
連なるように波型に屈曲せしめた場合、熱交モジュール
Ａ,Ａ間に形成される間隔Ｅが突き合わせ部を囲む三次
元形状となるため、間隔保持された部分を流通する流体
Ｗの拡大・縮小が三次元的となり、より一層の乱流化が
促進されるとともに、通風抵抗もより一層低減し、伝熱
管１,１・・後流側に生ずる死水域も大幅に低減する。
また、谷部５,５・・が縦横方向に形成されているた
め、熱交換器を立てた状態で使用して、谷部５,５・・
をドレン排出路として活用する場合の方向性を考えなく
ても良くなる。

【００１７】複数枚の熱交モジュールＡ,Ａ・・におけ
る伝熱管１,１・・の配置方向を、隣合う熱交モジュー
ルＡ,Ａにおいて直交せしめた場合、隣合う熱交モジュ
ールＡ,Ａにおける伝熱管同士が重合状態とならないた
め、死水域が大幅に減少するとともに、熱交換器の方向
性がなくなる。

【００１８】

【発明の効果】本願発明によれば、熱交モジュールＡを
波型形状としたことにより単体としての剛性が強化され
るとともに、隣合う熱交モジュールＡ,Ａにおける山部
４,４・・と谷部５,５・・とを突き合わせたことにより
両熱交モジュールＡ,Ａ間に所定の間隔Ｅ(即ち、突き合
わされていない部分にできる間隔)が保持されるので、
間隔保持された部分を流通する流体Ｗは拡大・縮小を繰
り返すこととなり、乱流化が促進される(即ち、温度境
界層を可及的に小さくできる)とともに、通風抵抗も低
減し、熱交換器としての基本性能が向上するという優れ
た効果がある。また、熱交モジュールＡ,Ａ間の間隔が
常時適正に保持できるため、製品毎の性能バラツキがな
くなり、性能管理が容易となるという効果もある。さら
に、熱交換器を谷部５,５・・が上下方向に向くように
立てた姿勢で使用した場合、谷部５,５・・がドレン排
出路となり、ドレン排出が容易にできるという効果もあ
る。

【００１９】伝熱管１,１・・の配置部分を山部４,４・
・および谷部５,５・・とする波型に屈曲せしめた場
合、伝熱管１,１・・の後流側に生ずる死水域が減少す
ることとなるため、有効部分の増大による性能効果を期
することができるという効果が得られる。

【００２０】伝熱管１,１・・と直交する方向に山部４,
４・・および谷部５,５・・が連なるように波型に屈曲
せしめた場合、伝熱管１,１・・が熱交モジュールＡの
形状保持部材としても作用するため、モジュール間隔Ｅ
の保持が容易となり、熱交モジュールＡを波型加工する
際の加工性向上により製作コストの低減に寄与するとい
う効果が得られる。

【００２１】伝熱管１,１・・の配置部分を山部４,４・
・および谷部５,５・・とするとともに伝熱管１,１・・
と直交する方向に山部４,４・・および谷部５,５・・が
連なるように波型に屈曲せしめた場合、熱交モジュール
Ａ,Ａ間に形成される間隔Ｅが突き合わせ部を囲む三次
元形状となるため、間隔保持された部分を流通する流体
Ｗの拡大・縮小が三次元的となり、より一層の乱流化が
促進されるとともに、通風抵抗もより一層低減し、伝熱
管１,１・・後流側に生ずる死水域も大幅に低減し、性
能効果に大いに寄与するという効果が得られる。また、
谷部５,５・・が縦横方向に形成されているため、熱交
換器を立てた状態で使用して、谷部５,５・・をドレン
排出路として活用する場合の方向性を考えなくても良く
なり、熱交換器の使用自由度が拡大するという効果が得
られる。

【００２２】複数枚の熱交モジュールＡ,Ａ・・におけ
る伝熱管１,１・・の配置方向を、隣合う熱交モジュー
ルＡ,Ａにおいて直交せしめた場合、隣合う熱交モジュ
ールＡ,Ａにおける伝熱管同士が重合状態とならないた
め、死水域が大幅に減少するとともに、熱交換器の方向
性がなくなり、使用形態の自由度が向上するという効果
が得られる。

【００２３】

【実施例】以下、添付の図面を参照して本願発明の幾つ
かの好適な実施例を説明する。

【００２４】実施例１図１および図２には、本願発明の実施例１にかかる熱交
換器が示されている。

【００２５】本実施例の熱交換器は、多数平行に配置さ
れた細径の伝熱管１,１・・と、該伝熱管１,１・・の外
周に対してその管軸と平行に接合された多数の網目状フ
ィン２,２・・とからなる複数枚の熱交モジュールＡ,Ａ
・・を重合して構成されており、前記各熱交モジュール
Ａは、前記伝熱管１,１・・の配置部分を山部４,４・・
および谷部５,５・・とする波型に屈曲せしめた形状と
なし且つ隣合う熱交モジュールＡ,Ａにおける山部４,４
・・と谷部５,５・・とを突き合わせて構成されてい
る。伝熱管１および網目状フィン２は共に熱良導性の金
属(例えば、銅、アルミ合金等)からなっており、両者は
ロー付により接合されている(図１９参照)。

【００２６】上記のように構成したことにより、本実施
例の熱交換器では次のような作用効果が得られる。

【００２７】熱交モジュールＡを波型形状としたことに
より単体としての剛性が強化されるとともに、隣合う熱
交モジュールＡ,Ａにおける山部４,４・・と谷部５,５
・・とを突き合わせたことにより両熱交モジュールＡ,
Ａ間に所定の間隔Ｅ(即ち、突き合わされていない部分
にできる間隔)が保持される。従って、図２に示すよう
に、間隔保持された部分を流通する流体Ｗは拡大・縮小
を繰り返すこととなり、乱流化が促進される(即ち、温
度境界層を可及的に小さくできる)とともに、通風抵抗
も低減し、熱交換器としての基本性能が向上する。ま
た、熱交モジュールＡ,Ａ間の間隔が常時適正に保持で
きるため、製品毎の性能バラツキがなくなり、性能管理
が容易となる。さらに、熱交換器を谷部５,５・・が上
下方向に向くように立てた姿勢で使用した場合、谷部
５,５・・がドレン排出路となり、ドレン排出が容易に
できる。

【００２８】また、本実施例の場合、伝熱管１,１・・
の配置部分を山部４,４・・および谷部５,５・・とする
波型に屈曲せしめているため、伝熱管１,１・・の後流
側に生ずる死水域が減少することとなり、有効部分の増
大による性能効果を期することもできる。

【００２９】なお、本実施例の場合、熱交モジュールＡ
を三角形連続状の波型(図３参照)としているが、図４に
示すように円弧連続状の波型、図５に示すように台形連
続状の波型としてもよく、図６に示すように三角形連続
状の波型形状を有する熱交モジュールと円弧連続状の波
型形状を有する熱交モジュールとを組み合わせたもの、
図７に示すように三角形連続状の波型形状を有する熱交
モジュールと台形連続状の波型形状を有する熱交モジュ
ールとを組み合わせたもの、図８に示すように円弧連続
状の波型形状を有する熱交モジュールと台形連続状の波
型形状を有する熱交モジュールとを組み合わせたもの、
図９に示すように三角形連続状の波型形状を有する熱交
モジュールと円弧連続状の波型形状を有する熱交モジュ
ールと台形連続状の波型形状を有する熱交モジュールと
を組み合わせたものとすることも可能である。

【００３０】実施例２図１０および図１１には、本願発明の実施例２にかかる
熱交換器が示されている。

【００３１】本実施例の場合、熱交モジュールＡを、伝
熱管１,１・・と直交する方向に山部４,４・・および谷
部５,５・・が連なるように波型に屈曲せしめた形状と
なし、隣合う熱交モジュールＡ,Ａにおける山部４,４・
・と谷部５,５・・とを突き合わせて熱交換器を構成し
ている。

【００３２】このように構成した場合、伝熱管１,１・
・が熱交モジュールＡの形状保持部材としても作用する
ため、モジュール間隔Ｅの保持が容易となり、熱交モジ
ュールＡを波型加工する際の加工性が向上する。その他
の構成および作用効果は実施例１と同様なので説明を省
略する。なお、熱交モジュールＡの波型形状および波型
形状の組み合わせは実施例１において説明したと同様の
ものが適用可能である。

【００３３】実施例３図１２ないし図１４には、本願発明の実施例３にかかる
熱交換器が示されている。

【００３４】本実施例の場合、熱交モジュールＡを、伝
熱管１,１・・の配置部分を山部４,４・・および谷部
５,５・・とするとともに伝熱管１,１・・と直交する方
向に山部４,４・・および谷部５,５・・が連なるように
波型に屈曲せしめた形状となし、隣合う熱交モジュール
Ａ,Ａにおける山部４,４・・と谷部５,５・・とを突き
合わせて熱交換器を構成している。

【００３５】このように構成した場合、熱交モジュール
Ａ,Ａ間に形成される間隔Ｅが突き合わせ部を囲む三次
元形状となるため、間隔保持された部分を流通する流体
の拡大・縮小が三次元的となり、より一層の乱流化が促
進されるとともに、通風抵抗もより一層低減し、伝熱管
１,１・・後流側に生ずる死水域も大幅に低減し、性能
向上に大いに寄与する。また、谷部５,５・・が縦横方
向に形成されているため、熱交換器を立てた状態で使用
して、谷部５,５・・をドレン排出路として活用する場
合の方向性を考えなくても良くなり、熱交換器の使用自
由度が拡大する。その他の構成および作用効果は実施例
１と同様なので説明を省略する。なお、熱交モジュール
Ａの波型形状および波型形状の組み合わせは実施例１に
おいて説明したと同様のものが適用可能である。

【００３６】実施例４図１５には、本願発明の実施例４にかかる熱交換器が示
されている。

【００３７】本実施例の場合、実施例１における熱交モ
ジュールと実施例２における熱交モジュールとを組み合
わせたもので熱交換器が構成されている。

【００３８】即ち、１列目および３列目の熱交モジュー
ルＡ₁,Ａ₃は、伝熱管１,１・・の配置部分を山部４,４
・・および谷部５,５・・とする波型に屈曲せしめた形
状とされ、２列目の熱交モジュールＡ₂は、伝熱管１,１
・・と直交する方向に山部４,４・・および谷部５,５・
・が連なるように波型に屈曲せしめた形状とされてい
る。つまり、隣合う熱交モジュールＡ₁,Ａ₂,Ａ₃におい
て伝熱管１,１・・が互いに直交することとなっている
のである。なお、熱交モジュールＡ₁,Ａ₃として実施例
２のものを用い、熱交モジュールＡ₂として実施例１の
ものを用いる場合もある。

【００３９】このように構成した場合、隣合う熱交モジ
ュールＡ₁,Ａ₂,Ａ₃における伝熱管１,１・・同士が重合
状態とならないため、死水域が大幅に減少するととも
に、熱交換器の方向性がなくなり、使用形態の自由度が
向上する。その他の構成および作用効果は実施例１と同
様なので説明を省略する。なお、熱交モジュールＡの波
型形状および波型形状の組み合わせは実施例１において
説明したと同様のものが適用可能である。

【００４０】実施例５図１６および図１７には、本願発明の実施例５にかかる
熱交換器が示されている。

【００４１】本実施例の場合、実施例３の熱交換器にお
ける熱交モジュールＡ,Ａ,Ａにおいて２列目の熱交モジ
ュールＡを９０°水平回転させている。従って、隣合う
熱交モジュールＡ,Ａにおいて伝熱管１,１・・が互いに
直交することとなっているのである。

【００４２】このように構成した場合、隣合う熱交モジ
ュールＡ,Ａにおける伝熱管１,１・・同士が重合状態と
ならないため、死水域が大幅に減少するとともに、熱交
換器の方向性がなくなり、使用形態の自由度が向上す
る。その他の構成および作用効果は実施例１と同様なの
で説明を省略する。なお、熱交モジュールＡの波型形状
および波型形状の組み合わせは実施例１において説明し
たと同様のものが適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施例１にかかる熱交換器の部分斜
視図である。

【図２】本願発明の実施例１にかかる熱交換器の部分拡
大断面図である。

【図３】本願発明の実施例１にかかる熱交換器の波型パ
ターンを示す略図である。

【図４】本願発明の実施例１にかかる熱交換器の他の波
型パターンを示す略図である。

【図５】本願発明の実施例１にかかる熱交換器の他の波
型パターンを示す略図である。

【図６】本願発明の実施例１にかかる熱交換器の波型パ
ターンの組み合わせの例を示す略図である。

【図７】本願発明の実施例１にかかる熱交換器の波型パ
ターンの組み合わせの他の例を示す略図である。

【図８】本願発明の実施例１にかかる熱交換器の波型パ
ターンの他の組み合わせの例を示す略図である。

【図９】本願発明の実施例１にかかる熱交換器の波型パ
ターンの他の組み合わせの例を示す略図である。

【図１０】本願発明の実施例２にかかる熱交換器の部分
斜視図である。

【図１１】本願発明の実施例２にかかる熱交換器の部分
拡大断面図である。

【図１２】本願発明の実施例３にかかる熱交換器の部分
斜視図である。

【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図である。

【図１４】図１２のＩＶＸ−ＩＶＸ断面図である。

【図１５】本願発明の実施例４にかかる熱交換器の部分
斜視図である。

【図１６】本願発明の実施例５にかかる熱交換器の部分
斜視図である。

【図１７】図１７のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ断面図である。

【図１８】従来公知のメッシュフィンタイプの熱交モジ
ュールの正面図である。

【図１９】従来公知のメッシュフィンタイプの熱交モジ
ュールの要部拡大断面図である。

【図２０】従来公知のメッシュフィンタイプの熱交モジ
ュールの重合時の断面図である。

【図２１】メッシュフィンタイプの熱交換器におけるモ
ジュール間隔と熱伝達率との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１は伝熱管、２は網目状フィン、４は山部、５は谷部、
Ａは熱交モジュール。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数平行に配置された伝熱管(１),(１)
・・と、該伝熱管(１),(１)・・の外周に対してその管
軸と平行に接合された多数の網目状フィン(２),(２)・
・とからなる熱交モジュール(Ａ)を複数枚重合して構成
された熱交換器であって、前記各熱交モジュール(Ａ)
を、前記伝熱管(１),(１)・・の配置部分を山部(４),
(４)・・および谷部(５),(５)・・とする波型に屈曲せ
しめた形状となし且つ隣合う熱交モジュール(Ａ),(Ａ)
における山部(４),(４)・・と谷部(５),(５)・・とを突
き合わせたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】多数平行に配置された伝熱管(１),(１)
・・と、該伝熱管(１),(１)・・の外周に対してその管
軸と平行に接合された多数の網目状フィン(２),(２)・
・とからなる熱交モジュール(Ａ)を複数枚重合して構成
された熱交換器であって、前記各熱交モジュール(Ａ)
を、前記伝熱管(１),(１)・・と直交する方向に山部
(４),(４)・・および谷部(５),(５)・・が連なるように
波型に屈曲せしめた形状となし且つ隣合う熱交モジュー
ル(Ａ),(Ａ)における山部(４),(４)・・と谷部(５),
(５)・・とを突き合わせたことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】多数平行に配置された伝熱管(１),(１)
・・と、該伝熱管(１),(１)・・の外周に対してその管
軸と平行に接合された多数の網目状フィン(２),(２)・
・とからなる熱交モジュール(Ａ)を複数枚重合して構成
された熱交換器であって、前記各熱交モジュール(Ａ)
を、前記伝熱管(１),(１)・・の配置部分を山部(４),
(４)・・および谷部(５),(５)・・とするとともに伝熱
管(１),(１)・・と直交する方向に山部(４),(４)・・お
よび谷部(５),(５)・・が連なるように波型に屈曲せし
めた形状となし且つ隣合う熱交モジュール(Ａ),(Ａ)に
おける山部(４),(４)・・と谷部(５),(５)・・とを突き
合わせたことを特徴とする熱交換器。
【請求項４】前記複数枚の熱交モジュール(Ａ),(Ａ)
・・における伝熱管(１),(１)・・の配置方向を、隣合
う熱交モジュール(Ａ),(Ａ)において直交せしめたこと
を特徴とする前記請求項１ないし請求項３のいずれか一
項記載の熱交換器。