JP2004333117A - コイル型フィンチューブ凝縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、フィンチューブ凝縮機に関するものであって、特に製作が容易であり、より多くの量の空気がフィンと接触することにより、熱交換効率を増大させることができる構造を有する、コイル型フィンチューブ凝縮機に関するものである。
【解決手段】本発明によるコイル型フィンチューブ凝縮機は、冷媒が流れるチューブの外周に螺旋状にフィンが密着され巻回されたフィンチューブを利用するフィンチューブ凝縮機において、コイル状に巻回され、外側を取り囲む内/外側ブラケットにより固定されるコイル型フィンチューブ；コイル型フィンチューブにより形成された内側空間に配置されるモータ；モータにより駆動され、外気をコイル型フィンチューブ内に吸引するための送風ファン；及びコイル型フィンチューブの冷媒移動方向下流端に内/外側ブラケット端部から突出したチューブを螺旋状に巻回したチューブバッフルを含む。
【選択図】 図５

Description

本発明は、フィンチューブ凝縮機に関するものであって、特に製作が容易であり、より多くの量の空気がフィンと接触することにより、熱交換効率を増大させることができる構造を有するコイル型フィンチューブ凝縮機に関するものである。

一般的に、空気調和機に使用される凝縮機は、圧縮機から吐出された高温、高圧の気体冷媒の熱を外部に放熱し、気体冷媒を高圧液化させるために使用される。最近では、全世界的にエネルギー効率と関連して、先進国での規制が強化されている。これに伴って、冷蔵、冷凍及び空気調和機の分野でエネルギー消費を減少させ、冷却性能を大幅に向上させる方法の一つとして、主にワイヤーチューブ形態の熱交換機の代わりに、フィンチューブを用いた凝縮機が採用されている。

図７に示すように、一般的なフィンチューブ１は冷媒が通過するチューブ１ａと、チューブ１ａを通過する冷媒と外気との間の熱交換を促進させるために、チューブ１ａの外部に巻き着けられるフィン１ｂを備える。フィン１ｂはチューブ１ａと外気の接触面積を広げるように、チューブ１ａの外周面に螺旋状に巻回される。このため、まず適当な幅の平滑面でないフィン１ｂがチューブ１ａの外周に螺旋状に密着して巻回される。

前述のように、チューブ１ａにフィン１ｂが密着して巻回されると、必要に応じて、熱伝達効率を増加させるべくブレイジング処理により、チューブ１ａとフィン１ｂがさらに密着され得る。

図８及び図９は一般的なフィンチューブ１を利用したバンディング型凝縮機を示し、このバンディング型凝縮機のフィンチューブ１は、ジグザグ状に1次バンディングされた後、再びジグザグ状に1次バンディングされたフィンチューブ１が上下方向に重畳するよう２次バンディングされる。

そして、フィンチューブ１は上部及び下部ブラケット２ａ，２ｂにより固定され、フィンチューブ１の冷媒移動方向上流端にはモータ４が設置される。このモータ４はフィンチューブ１の間に空気を吸引するための送風ファン５と連結される。

そして、フィンチューブ１の冷媒移動方向下流端（前方）には遮断カバー６が装着される。この遮断カバー６により前方が遮断されるため、送風圧が高くなる。従って、外気は強い圧力でフィンチューブ１の側面に流入し、内側を通過して送風ファン５が設置された冷媒移動方向下流側に流れ出る。

しかし、前記バンディング型フィンチューブ凝縮機は、フィンチューブ１の１次バンディングと２次バンディングを通して製作されるため製造工程が複雑であり、外気をフィンチューブ１の間に通過させるように設置されたモータ４及び送風ファン５が共に外部に突出して配置されるため、多大な設置空間を必要とすることになる問題点がある。

また、送風ファン５に吸引された外気がフィンチューブ１の間を通過する時、前後及び上下方向にバンディングされたフィンチューブ１により、フィン１ｂに対する空気の接触面積は広くなるが、多層に重畳構成されたフィン１ｂ自体の空気抵抗により、フィン１ｂと接触する外気の量が少なく、熱交換効率が低くなるという問題点が発生する。

本発明は、上述のような問題点等を解消するために開発されたもので、設置空間が小さいながらフィンと接触する外気の量を増大させることにより、熱交換効率を高くすることのできるコイル型フィンチューブ凝縮機の提供を目的とする。

前記目的を達成するために、本発明フィンチューブ凝縮機は、冷媒が流れるチューブの外周に螺旋状にフィンが密着され巻回されたフィンチューブを備え、
コイル状に巻回され、外側を取り囲む内/外側ブラケット２０，３０により固定されるコイル型フィンチューブ１０；
コイル型フィンチューブ１０により形成された内側空間に配置されるモータ４０；
モータ４０により駆動され、外気をコイル型フィンチューブ１０内に吸引するための送風ファン５０；とから成り、且つ、
コイル型フィンチューブ１０の冷媒移動方向下流端で内側ブラケット２０又は外側ブラケット３０又は両者の端部から突出したチューブ１１が、螺旋状に巻回されてチューブバッフル８０を形成して成ることを特徴とする。

また、前記チューブバッフル８０は、前記内側ブラケット２０に両端が固定され、一側面にチューブ１１を固定する複数のクリップ７１を有する固定ブラケット７０により支持されることが好ましい。

又、前記内側ブラケット２０は、端部がT字状に切欠き成形された多数の係合片２１が一方向に突出され、前記外側ブラケット３０は、前記係合片２１を嵌合する係合孔３２が穿設形成され、前記係合孔３２に挿通した係合片２１の端部２１ａを折曲して内側ブラケット２０と外側ブラケット３０が相互に結合され得る。

また、上記外側ブラケット３０の一端には、所望の枠体に外側ブラケット３０を固定させるフランジ３３を形成することが好ましい。

又、前記外側ブラケット３０に固定される挿孔が上部に形成され、一側に支持されるフランジ９１が下部に形成され、フィンチューブ凝縮機を水平に固定させる水平ブラケット９０がさらに備えられることが好ましい。

また、前記コイル型フィンチューブ１０は、通気可能な所定の間隔を介して同心円状に少なくとも２層構造に配置され、前記内側コイル１５、外側コイル１６として配置されたフィンチューブは、それぞれ、コイル状を成す互いに隣接したチューブ間に通気可能な間隙が形成されて構成することができる。

又、前記フィン１２はチューブ１１に巻回されるピッチが４mm〜６mmの範囲であることが好ましい。

後述、実施例１及び実施例２に構成された本発明のコイル型フィンチューブ凝縮機によると、コイル内部に送風ファン及びモータを配置させる構成により、設置空間を縮小させることができるため、熱交換機の小型化を達成できる。

特に、従来のバンディング型フィンチューブに適用された遮断カバーが排除され、ここに熱交換面積を最大化した螺旋状のチューブバッフルを形成させることにより、熱交換性能が向上する。

また、外側ブラケットの係合孔を挿通した内側ブラケットの係合片の端部を折曲して相互に固着することによって、内側ブラケットと外側ブラケットの固着が容易になるだけではなく、固着力もまた向上され得る。

又、コイルを内部コイルと外部コイルで多層形成することにより、凝縮機の熱交換性能が向上されるとともに、大容量の凝縮機械を製作できる。

次に、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら以下説明する。

図１及び図２に示すように、本発明によるコイル型フィンチューブ凝縮機は、冷媒が流れるチューブ１１の外周にフィン１２が螺旋状に密着するよう巻回されたフィンチューブ１０が円形コイルの形態をとる。このフィンチューブ１０の内側と外側にはそれぞれ帯状の内側ブラケット２０と外側ブラケット３０が配置され、内側ブラケット２０と外側ブラケット３０には、フィン１２を受容するための弧状の溝が反復的に形成される。

フィンチューブ１０が形成するコイルの内部空間には、外気をコイル内に吸引するための送風ファン５０、及び送風ファン５０を駆動させるモータ４０が設置される。前記モータ４０はコイルの内側に折曲して嵌装された支持板６０に固定され、コイルの内側に設置される。そして、モータ４０にはコイルの間を通して外部の空気をコイル内に吸引するために、モータ４０により駆動される送風ファン５０が設置される。前記支持板６０は内側ブラケット２０の一側に固定される。本実施例ではコイルの前方にモータ４０が設置し例を示す。

フィンチューブ１０が内側ブラケット２０と外側ブラケット３０が帯状にフィンチューブ１０の一側面のみに接触している状態であるため、外気は内側ブラケット２０と外側ブラケット３０により遮断されなかったコイルの間の空間を通してコイルの内部に流入され得る。

図３に示すように、フィンチューブ１０の下流端は内/外側ブラケット２０，３０端部から突出したチューブ１１を、外気との接触面積が極大化するよう螺旋状に巻回してチューブバッフル８０が形成される。このチューブバッフル８０はジグザグ環状に形成されてもよい。そして、チューブバッフル８０は、内側ブラケット２０の一側に両端が連結された固定ブラケット７０により支持されることが好ましい。

固定ブラケット７０は、フィンチューブ１０の冷媒移動方向下流側に架設され、チューブバッフル８０を成すチューブ１１の各部分を固定させるための多数のクリップ７１が装着される。このクリップ７１は、外気がフィンチューブ１０の冷媒移動方向下流側に高速排出されることにより発生するチューブバッフル８０の移動を防止し、チューブ１１の内部の冷媒の流れを円滑にする。

本発明によると、フィンチューブ１０が形成するコイルの前方内側に送風ファン５０及びモータ４０が設置されることにより、凝縮機全体に対する設置空間を縮小させることができる。

また、外気が単層から構成されたコイルの間を通して、コイル型フィンチューブ凝縮機の内側に容易に流入され得るため、コイルの間を通過する外気がフィン１２の全周と満遍なく接触することになるのは勿論、従来のバンディング型フィンチューブ凝縮機に比べて、フィンチューブ１０の空気抵抗が非常に小さくなる。従って、チューブ１１内を流れる冷媒と外気の間に熱交換が効果的に行われる。

特に、フィンチューブ１０の内側に流入した外気は、冷媒移動方向下流端のチューブバッフル８０を通過しながらもう一度熱交換されるため、熱交換性能がさらに向上され得る。

一方、内側ブラケットと外側ブラケットの締結を容易にするための内側ブラケットと外側ブラケットの他の実施例として、図４に示すように、内側ブラケット２０には、外側ブラケット３０に向けて一定間隔に突出したT字状を成す端部２１ａを有する多数の係合片２１が形成され、外側ブラケット３０の弧状の溝には一定間隔で、前記係合片２１を嵌合して係合可能な係合孔３２を形成することができる。

上述のように内側ブラケット２０と外側ブラケット３０を設ければ、内側ブラケット２０の係合片２１を外側ブラケット３０の係合孔３２に挿通した後、係合片の端部２１ａを９０゜折曲するなどして、内側ブラケット２０と外側ブラケット３０を非常に容易に相互に結合固定させることができる。

すなわち、図５ａに示すように、内側ブラケット２０の係合片２１の端部２１ａがフィンチューブ１０とフィンチューブ１０の間を通過して、外側ブラケット３０の係合孔３２に挿通するように、凝縮機の内側と外側に内側ブラケット２０と外側ブラケット３０を配置させる。そして、係合孔３２に挿通した係合片２１の端部２１ａを例えば９０゜折曲して内側ブラケット２０と外側ブラケット３０の間にフィンチューブ１０を固定する。

外側ブラケット３０の係合孔３２はフィンチューブ１０とフィンチューブ１０との間に挿入される弧状の溝のため、初期状態では内側ブラケット２０と外側ブラケット３０が互いに密着されないが、図５ａに示すように、係合片２１の端部２１ａを折曲して係合片２１上部の左右端が、外側ブラケット３０の傾斜面を押圧することになり、外側ブラケット３０と内側ブラケット２０は自然に密着され得る。

一方、フィンチューブ１０及び送風ファン５０からなるフィンチューブ凝縮機を所望の枠体(図示しない)に固定するため、上記外側ブラケット３０の一端には、外側に折曲されたフランジ３３を形成することもできる。

また、凝縮機を任意位置に水平に固定するため、水平ブラケット９０を設けることが好ましい。この水平ブラケット９０は、上部に前記外側ブラケット３０に固定するための挿孔が形成され、下部にフランジ９１が形成されている。

又、前記外側ブラケット３０と内側ブラケット２０の両端部には、ボルト、螺子等で両者を相互に結合するための挿孔を、さらに形成することが好ましい。

図６に示すように、本発明によるコイル型フィンチューブ凝縮機は、凝縮機の熱交換効率を増大させるために、内側コイル１５と外側コイル１６の多層のコイルから構成され得る。

前記内側コイル１５と外側コイル１６は、フィン１２が螺旋状に熱交換媒体が流れるチューブ１１の外周に密着され巻回されるフィンチューブ１０の形態をとる。

前記内側コイル１５と外側コイル１６を除いた残りの構成は実施例1と同一であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

前記外側コイル１６は隣接したコイルの間に空気が通るようにコイルの間に間隙が形成され、内側コイル１５は外側コイル１６の内側から一定距離離れるように、外側コイル１６内に配置される。隣接したコイルの間に空気が通るようにコイルの間にも間隙が形成される。

従って、ブラケット２０ａ，２０ｂ，３０ａ，３０ｂにより固定された外側コイル１６と内側コイル１５は、両コイルの間の間隙を通して外気がコイル内に流入され得る。即ち、外気はブラケット２０ａ，２０ｂ，３０ａ，３０ｂが帯状の材料で作られるため、外側コイル１６及び内側コイル１５への空気の流入が、ブラケット２０ａ，２０ｂ，３０ａ，３０ｂにより遮断されないコイル１５，１６の間の空間を通して、コイル内に流入され得る。

本実施例では２層に構成されたコイル型フィンチューブ凝縮機に対して例を挙げて説明したが、コイルの構成は、３層など複数層に構成されてもよい。

上述のような構成を有する多層コイル型フィンチューブ凝縮機によると、同一な設置空間で熱交換されるコイルの断面積が増大されるため、熱交換性能が向上されると共に、大容量の凝縮機を製作できる。

一方、下記の表1は、同一なコイル型フィンチューブ凝縮機を対象に、フィン１２のピットをそれぞれ異にして、フィンチューブ１０の放熱量を比較実験した結果であって、本実験結果から分かるように、本発明のフィン１２はピッチが４mm〜６mmになるようにすることが好ましい。

即ち、ピッチが6mm以上になると、チューブ１１に巻回されるフィン１２の数量が不足し、放熱性能が低くなり、4mm以下になると、フィン１２の間隔があまりにも狭くなり、放熱された空気が外部に円滑に排出されず、放熱性能が低くなるためである。

本実験では、フィン１２を通過する空気の風量、湿度、温度などを一定に維持し、チューブ１１の内部を流れる水の温度をそれぞれ入口と出口で測定し、フィンによる放熱量を計算した。

本発明によるコイル型フィンチューブ凝縮機の外観図。 図１のII−II線断面図。 本発明によるコイル型フィンチューブ凝縮機の側面図。 本発明を構成する内側ブラケットと外側ブラケットの他の実施例による凝縮機の組立状態を示す分解斜視図。 図４に示すブラケットの部分詳細図で、同図ａ及び同図ｂは、それぞれ、内側ブラケットと外側ブラケットの装着状態を示す。 本発明の他の実施例による多層コイル型フィンチューブ凝縮機の構成を示す側断面図。 一般的なフィンチューブを概略的に示す図。 図７に示すフィンチューブを利用したバンディング型フィンチューブ凝縮機の側面図。 図８のIX−IX線断面図。

符号の説明

１０ コイル型フィンチューブ
１５ 内側コイル
１６ 外側コイル
１１ チューブ
１２ フィン
２０ 内側ブラケット
２１ 係合片
２１a 端部
３０ 外側ブラケット
３２ 係合孔
４０ モータ
５０ 送風ファン
７０ 固定ブラケット
７１ クリップ
８０ チューブバッフル
９０ 水平ブラケット
９１ フランジ

Claims (7)

1. 冷媒が流れるチューブの外周に、螺旋状にフィンが密着され巻回されたフィンチューブを有するフィンチューブ凝縮機において、
   コイル状に巻回され、外側を取り囲む内側及び外側ブラケットにより固定されるコイル型フィンチューブと、
   該コイル型フィンチューブにより形成された内側空間に配置されるモータと、
   該モータにより駆動され、外気をコイル型フィンチューブ内に吸引するための送風ファン、及び
   前記コイル型フィンチューブの下流端は、内側ブラケット、外側ブラケット端部から突出したチューブが、螺旋状に巻回されてチューブバッフルを形成して成ることを特徴とするコイル型フィンチューブ凝縮機。
2. 前記内側ブラケットに固定ブラケットの両端を固定し、該固定ブラケットの一側面に複数のクリップを設け、前記チューブを前記クリップにより支持固定したことを特徴とする請求項１記載のコイル型フィンチューブ凝縮機。
3. 前記内側ブラケットは、端部がT字状を成す多数の係合片が一方向に突出形成され、
   前記外側ブラケットは、前記係合片に対応する係合孔が形成され、
   前記外側ブラケットの係合孔に挿通した前記内側ブラケットの係合片の前記端部を折曲して前記内側ブラケットと外側ブラケットを相互に結合して成ることを特徴とする請求項１又は２記載のコイル型フィンチューブ凝縮機。
4. 前記外側ブラケットの一端にフランジを形成し、該フランジを介して前記外側ブラケットを枠体に固定したことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のコイル型フィンチューブ凝縮機。
5. 前記外側ブラケットを、上部に挿孔を形成し、下部にフランジを設けた水平ブラケットに前記挿孔を介して連結したことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のコイル型フィンチューブ凝縮機。
6. 前記コイル型フィンチューブは、同心円状に所定の間隔を介して少なくとも２層構造に配置され、前記内側、外側に配置されたフィンチューブは、それぞれコイル状を成す互いに隣接したチューブ間に通気可能な間隙を有することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載のコイル型フィンチューブ凝縮機。
7. 前記フィンは、チューブに巻回されるピッチが４mm〜６mmの範囲であることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載のコイル型フィンチューブ凝縮機。
   

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