JP2003269881A - フィンチューブ型熱交換器 - Google Patents

フィンチューブ型熱交換器

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惠 胡摩崎
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Abstract

(57)【要約】 【課題】熱交換効率が向上し、外観に優れた、また、フ
ィンプレス加工が良好にでき、温度センサーによる誤検
出がなく残霜状態が解消されるフィンチューブ型熱交換
器を提供する。 【解決手段】気流方向に配置された複数列の伝熱管２
と、この複数列の伝熱管２に所定の間隔を有して重合さ
れた一体型フィン群３と、伝熱管の各列２ａ毎に分割さ
れ重合された分割型フィン群４とが伝熱管２の延設方向
に組合せて設けられたフィンチューブ型熱交換器におい
て、一体型フィン群３の重合割合と分割型フィン群４の
重合割合を４対６乃至６対４としたフィンチューブ型熱
交換器である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はフィンチューブ型熱
交換器に係わり、特に一体型フィン群と分割型フィン群
が設けられたフィンチューブ型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、フィンチューブ型熱交換器におい
て、伝熱管の延設方向に全て各伝熱管列毎に分割された
分割フィン群で構成されたフィンチューブ型熱交換器に
比べて、実開昭６２−１９２０８６号公報、実開平１−
６１５７０号公報に記載されるように、各伝熱管列に一
体的に取付けられた一体型フィン群と各列毎に分割され
た分割型フィン群を伝熱管の延設方向に組合せて設けら
れた従来のフィンチューブ型熱交換器の方が、一体型フ
ィン群側を通過する通風抵抗を小さくできることから、
熱交換性能が良いことが知られている。
【０００３】しかしながら、従来の組合せ型のフィンチ
ューブ型熱交換器は、その一体型フィン群と分割型フィ
ン群との使用割合と、熱交換性能との関係が十分解明さ
れておらず、十分に熱交換性能を発揮させた使用がなさ
れていなかった。
【０００４】また、従来のフィンチューブ型熱交換器
は、一体型フィン群と分割型フィン群とで構成されてい
るため、両フィン群間の境目にフィンの変形が生じ、外
観品質上も好ましくないという問題があった。
【０００５】さらに、分割型フィン群は、一体型フィン
群に比べ、フィン幅が狭くフィン剛性が低いため、分割
型フィンのフィンプレス加工工程では、フィンプレス加
工が良好にできないという問題があった。
【０００６】また、従来のフィンチューブ熱交換器を室
外熱交換器として使用する場合には、分割型フィン群を
貫通する伝熱管に熱交換器冷媒温度検知センサーを取付
けて使用しているが、一体型フィン群を貫通する伝熱管
に取付けて使用する場合には、除霜運転時、熱交換器冷
媒温度検知センサー取付け位置と高温ガスが流れ込むパ
イプ位置とが近いと、一体型フィンを介して高温パイプ
位置からセンサー取付位置への大きな熱伝導が生じ、セ
ンサーが誤検出し、残霜状態になるという問題があっ
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、熱交換効率が
向上し、外観に優れたフィンチューブ型熱交換器が要望
されていた。また、フィンプレス加工が良好にでき、温
度センサーによる誤検出がなく残霜状態が解消されるフ
ィンチューブ型熱交換器が要望されていた。
【０００８】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、熱交換効率が向上し、外観に優れたフィンチュ
ーブ型熱交換器を提供することを目的とする。また、フ
ィンプレス加工が良好にでき、温度センサーによる誤検
出がなく残霜状態が解消されるフィンチューブ型熱交換
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、本発明の１つの態様によれば、気流方向に配置され
た複数列の伝熱管と、この複数列の伝熱管に所定の間隔
を有して重合された一体型フィン群と、前記複数列の伝
熱管の各列毎に分割され重合された分割型フィン群とが
前記伝熱管の延設方向に組合せて設けられたフィンチュ
ーブ型熱交換器において、前記一体型フィン群の重合割
合と前記分割型フィン群の重合割合を４対６乃至６対４
としたことを特徴とするフィンチューブ型熱交換器が提
供される。これにより、熱交換効率が向上し、外観に優
れたフィンチューブ型熱交換器が提供される。
【００１０】好適な一例では、上記一体型フィン群に気
流方向と垂直の方向に一つまたは複数の切起しあるいは
カットを設ける。これにより、着霜時の霜の成長を抑制
でき、低外気温時の性能低下を抑制しつつ気流に対する
伝熱性能の向上を実現できる。
【００１１】また、他の好適な一例では、上記分割型フ
ィン群のフィンの両端にビードを設ける。これにより、
一体型フィンよりフィン幅が狭い分割型フィンの剛性を
高めることができて、この分割型フィンの良好なフィン
プレス加工性が得られる。
【００１２】また、他の好適な一例では、上記フィン群
と伝熱管の密着は、縮み率２％以下の機械拡管により行
われる。これにより、一体型フィンと分割型フィンとの
境目の分割型フィンに変形が発生しない。
【００１３】また、他の好適な一例では、熱交換器冷媒
温度を検知するセンサーの取付け位置と除霜運転時に高
温となるパイプの位置との距離を管段ピッチの１．５倍
以上にし、室外熱交換器として使用される。これによ
り、センサーの誤検知を防止することができ、残霜とな
るようなことはない。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるフィンチュ
ーブ型熱交換器の第１実施形態について添付図面を参照
して説明する。
【００１５】図１は本発明に係わるフィンチューブ型熱
交換器の斜視図である。
【００１６】図１に示すように、フィンチューブ型熱交
換器１は、図中矢印で示す気流方向に配置された複数列
の伝熱管２と、この複数列の伝熱管２に一体に所定の間
隔を有して重合された一体型フィン３ａからなる一体型
フィン群３と、伝熱管２の各列２ａ毎に分割され重合さ
れた分割型フィン４ａからなる分割型フィン４群を有し
ている。
【００１７】上記伝熱管２と、一体型フィン３ａおよび
分割型フィン４ａの伝熱的密着は、上記伝熱管２を一体
型フィン３ａおよび分割型フィン４ａに穿設された貫通
孔（図示せず）に嵌合することによって行われる。上記
伝熱的密着は、機械管拡方法を用い、縮み率を２％以下
にするのが好ましい。縮み率を２％以下にすることによ
り、一体型フィンと分割型フィンとの境目の分割型フィ
ンに変形が発生しない。縮み率が２％を超えると、境目
の分割型フィンに変形が発生する。なお、縮み率を２％
以下を達成する機械管拡方法は、Ｕ字管の底部（ヘアピ
ン部）と管開口部を固定し、この管開口部から拡管用の
マンドレルを挿入して拡管を行う方法が好ましい。
【００１８】上記一体型フィン群３の重合割合は、分割
型フィン群４の重合割合に対して、４対６乃至６対４で
あり、より好ましくは５対５である。すなわち、フィン
ピッチを同一にした場合のフィン枚数は、４対６乃至６
対４が好ましく、より好ましくは５対５である。この重
合割合を４対６乃至６対４にすることにより、冷房能力
と低温能力（着霜と除霜を伴う暖房性能をいう。）のバ
ランス良いフィンチューブ型熱交換器が実現する。重合
割合が４対６より小さいと、冷房能力は増大するが低温
能力が低下してそのバランスが崩れ、６対４を超える
と、逆に低温能力は増大するが冷房能力が低下してその
バランスが崩れる。
【００１９】なお、図１に示すように、伝熱管２の各列
２ａの数は、２列に限らず、３列でも４列等でも同様の
効果が得られる。
【００２０】次に上記第１実施形態に用いられる一体型
フィン群のフィンの第１変形例について説明する。
【００２１】本第１変形例の一体型フィンは、上記第１
実施形態に用いられる一体型フィンの表面の形状が平坦
であるのに対して、その表面に複数の切起しが形成され
たものである。
【００２２】例えば、図２および図３に示すように、複
数の伝熱管２Ａが貫通、嵌合される一体型フィン３Ａａ
には、その表面に、すべての伝熱管２Ａ間に位置して側
面視台形アーチ形状の複数列の切起し３Ａａ１が形成さ
れている。従って、気流に対する伝熱性能をさらに向上
させることができる。
【００２３】なお、図２に示した第１変形例では、気流
方向と直交する方向に隣接する伝熱管の間に複数列から
なる切起しを形成したが、一列の切起しを形成するだけ
でも相応の伝熱性能を向上させる効果が得られる。
【００２４】また、上記実施形態に用いられる一体型フ
ィン群のフィンの第２変形例について説明する。
【００２５】本第２変形例の一体型フィンは、上記第１
実施形態に用いられる一体型フィンの表面の形状が平坦
であるのに対して、その表面に気流が裏側に抜けるよう
にカットした複数のカットが設けられている。
【００２６】例えば、図４および図５に示すように、本
第２変形例の一体型フィン群３Ｂの一体型フィン３Ｂａ
には、その気流方向と直交方向に隣接する伝熱管２Ｂの
間に、気流が裏側に抜けるようにカットした複数のカッ
ト３Ｂａ１が設けられている。
【００２７】従って、着霜時の霜の成長を抑制でき、低
外気温時の性能低下を抑制しつつ気流に対する伝熱性能
を向上させることができる。
【００２８】なお、図４に示した第２変形例では、気流
方向と直交する方向に隣接する伝熱管の間に複数列から
なる切起しを形成したが、一列の切起しを形成するだけ
でも相応の伝熱性能を向上させる効果が得られる。
【００２９】また、上記第１実施形態に用いられる一体
型フィン群のフィンの第３変形例について説明する。
【００３０】本第３変形例の一体型フィンは、上記第１
実施形態に用いられる一体型フィンの表面の形状が平坦
であるのに対して、その表面の伝熱管の列間に複数のカ
ットが設けられている。
【００３１】例えば、図６に示すように、本第３変形例
の一体型フィン群３Ｃの一体型フィン３Ｃａには、その
気流方向と直交方向に隣接する伝熱管２Ｃの列間に、気
流が裏側に抜けるようにカットした複数のカット３Ｃａ
１が設けられている。従って、着霜時の霜の成長を抑制
でき、低外気温時の性能低下を抑制しつつ気流に対する
伝熱性能を向上させることができる。
【００３２】なお、図４に示す第２変形例あるいは図６
に示す第３変形例では、直線形状のカットの例で説明し
たが、図７に示すように、複数のカット３Ｄａ１は、そ
の形状が傾斜して配設された直線、く字形状、円弧形状
あるいは台形アーチ形状であってもよく、また、これら
の組合せであってもよい。
【００３３】また、上記第１実施形態に用いられる分割
型フィンの第４変形例について説明する。
【００３４】本第４変形例の分割型フィンは、上記第１
実施形態に用いられる一体型フィンの表面の形状が平坦
であるのに対して、分割型フィンの両端面にビードが設
けられたものである。
【００３５】例えば、図８および図９に示すように、分
割型フィン群４Ｅの分割型フィン４Ｅａの両端には、ビ
ード４Ｅａ１が設けられている。なお、分割型フィン４
Ｅａと同時に用いられる一体型フィンは、上記一体型フ
ィンの第１変形例乃至第３変形例のいずれであってもよ
い。従って、一体型フィンよりフィン幅が狭い分割型フ
ィン４Ｅａの剛性を高めることができて、この分割型フ
ィン４Ｅａの良好なフィンプレス加工性が得られる。
【００３６】さらに、本発明に係わる第２実施形態につ
いて説明する。
【００３７】本第２実施形態のフィンチューブ型熱交換
器は、上記第１実施形態のフィンチューブ型熱交換器の
特定位置に熱交換器冷媒温度を検知するセンサーを付加
したものである。
【００３８】例えば、図１０に示すように、フィンチュ
ーブ型熱交換器１Ｆの一体型フィン群３Ｆを貫通する伝
熱管２Ｆに連通する配管２Ｆ１に設けられ熱交換器冷媒
温度を検知するセンサー６Ｆの取付け位置と除霜運転時
に高温となるパイプ７Ｆの位置との距離Ｌが管段ピッチ
Ｐの１．５倍以上になっている。従って、センサー６Ｆ
が分割型フィン群４Ｆでなく、一体型フィン群３Ｆ側に
取付けられても、一体型フィン３Ｆを介して高温パイプ
位置からセンサー６Ｆへの大きな熱伝導がなく、センサ
ー６Ｆが誤検出し、残霜状態になるという問題が解消さ
れる。
【００３９】
【実施例】（試験１） 試験方法： 図１に示すような本発明に係わるフィンチ
ューブ型熱交換器１を用いて、一体型フィン群の割合と
分割型フィン群の割合とを変化させて、熱交換性能を調
査した。
【００４０】結果： 図１１に示す。一体型フィン群の
割合を０（全て分割型フィン群の場合）から１０（全て
一体型フィン群の場合）まで、割合を１づつ変化させ冷
房能力Ｑ（左軸）と低温能力Ｑ（右軸）を測定してプロ
ットしたところ、一体型フィン群の割合が大きいほど、
冷房性能が低下し低温能力が向上することがわかった。
【００４１】これは、本発明に係わるフィンチューブ型
熱交換器を放熱器として使用する場合は、風上と風下と
を熱的に完全に遮断した（図１において一体型フィン群
の割合０）の方が、冷房時の熱交換性能が一番良く、各
列分割されたフィン群の割合が少なくなるにつれて冷房
時の熱交換性能が低下することを示す。また、本発明品
を蒸発器として使用する場合は、風上と風下の熱伝導が
まったく阻害されない（図１の一体成形フィン群の割合
１０）方が低温時の熱交換性能が最も良く、一体成形さ
れたフィン群の割合が少なくなるにつれて低温時の熱交
換器性能が低下することを示す。
【００４２】また、図１１より、冷房能力と低温能力の
最もバランスの良い一体型フィン群の割合は５であり、
実用上支障のない、最高値の約９０％に使用限度を定め
れば、一体型フィン群の割合は４乃至６となる。すなわ
ち、一体型フィン群と分割型フィン群の割合は、４対６
乃至６対４であるのが好ましいことがわかった。
【００４３】（試験２）図１に示すようなフィンチュー
ブ型熱交換器を製造するために、一般的な機械管拡方法
を用い伝熱管の拡管を行い、縮み率と境目の分割型フィ
ンの変形発生との相関関係を調査した。
【００４４】結果： 図１２および図１３に示す。図１
２に示すように、縮み率が２％以下であると境目の分割
型フィンに変形の発生がないことがわかった。これに対
して、縮み率が２％を超えると、図１３に示すように、
境目の分割型フィンに変形が発生することがわかった。
【００４５】
【発明の効果】本発明に係わるによれば、熱交換効率が
向上し、外観に優れたフィンチューブ型熱交換器を提供
することができる。また、フィンプレス加工が良好にで
き、温度センサーによる誤検出がなく残霜状態が解消さ
れるフィンチューブ型熱交換器を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるフィンチューブ型熱交換器の第
１実施形態の斜視図。
【図２】本発明に係わるフィンチューブ型熱交換器の一
体型フィンの第１変形例の平面図。
【図３】図２のａ方向矢印図。
【図４】本発明に係わるフィンチューブ型熱交換器の一
体型フィンの第２変形例の平面図。
【図５】図４のａ方向矢印図。
【図６】本発明に係わるフィンチューブ型熱交換器の一
体型フィンの第３変形例の平面図。
【図７】本発明に係わるフィンチューブ型熱交換器の一
体型フィンの第４変形例の平面図。
【図８】本発明に係わるフィンチューブ型熱交換器の一
体型フィンの第４変形例の側面図。
【図９】図８のｃ−ｃ線に沿う断面の展開図。
【図１０】本発明に係わるフィンチューブ型熱交換器の
第２実施形態の斜視図。
【図１１】実施例に試験結果図。
【図１２】実施例に試験結果図。
【図１３】実施例に試験結果図。
【符号の説明】
１ フィンチューブ型熱交換器 ２ 伝熱管 ２ａ 列 ３ 一体型フィン群 ３ａ 一体型フィン ４ 分割型フィン群 ４ａ 分割型フィン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀部 晋司 静岡県富士市蓼原336番地 東芝キヤリア 株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 気流方向に配置された複数列の伝熱管
    と、この複数列の伝熱管に所定の間隔を有して重合され
    た一体型フィン群と、前記複数列の伝熱管の各列毎に分
    割され重合された分割型フィン群とが前記伝熱管の延設
    方向に組合せて設けられたフィンチューブ型熱交換器に
    おいて、前記一体型フィン群の重合割合と前記分割型フ
    ィン群の重合割合を４対６乃至６対４としたことを特徴
    とするフィンチューブ型熱交換器。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のフィンチューブ型熱交
    換器において、上記一体型フィン群に気流方向と垂直の
    方向に一つまたは複数の切起しあるいはカットを設けた
    ことを特徴とするフィンチューブ型熱交換器。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のフィンチュー
    ブ型熱交換器において、上記分割型フィン群のフィンの
    両端にビードを設けたことを特徴とするフィンチューブ
    型熱交換器。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項に記載
    のフィンチューブ型熱交換器において、上記フィン群と
    伝熱管の密着は、縮み率２％以下の機械拡管により行わ
    れることを特徴とするフィンチューブ型熱交換器。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項に記載
    のフィンチューブ型熱交換器において、熱交換器冷媒温
    度を検知するセンサーの取付け位置と除霜運転時に高温
    となるパイプの位置との距離を管段ピッチの１．５倍以
    上にし、室外熱交換器として使用されることを特徴とす
    るフィンチューブ型熱交換器。
JP2002072369A 2002-03-15 2002-03-15 フィンチューブ型熱交換器 Pending JP2003269881A (ja)

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