JP2005090939A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 冷媒が流動し、所定間隔離間して配置された多数のチューブ130と;前記チューブ130が直角に貫通し、貫通されるチューブ130を支持するフィンカラー116と、前記フィンカラー116の下端外周辺を支持するシート118と、フィンカラー間の領域上に空気の流動に変動を与えるために前記チューブ間の領域上に少なくとも3つ以上が所定の高さ差で交叉して連設される山部112および谷部114とが設けられたフィン110と;を備える。
【選択図】 図1
Description
また、フィン−チューブ式熱交換器において、冷媒を流動させるチューブに挿着されるフィンとしては、スリットフィン、ルーバーフィン、W字形状のコルゲートフィンなどが挙げられる。
同図に示されたように、熱交換器1は、一定間隔離間して配設され、逆W字形を呈するコルゲートフィン10と、冷媒が流動し、前記フィン10と直交して貫通する多数のチューブ30とで構成される。
ここで、前記フィン10は、チューブが貫通しない領域(即ち、傾斜領域)に一定の傾斜角度で互いに交叉して連設される山部12および谷部14と、フィン中心をチューブ30が貫通するようにフィン中心に設けられたフィンカラー16と、前記フィンカラー16を支持する同心円状のシート18とで構成される。
図8は、従来のコルゲートフィンが設けられた熱交換器を示す斜視図である。
同図に示されたように、熱交換器1は、フィン−チューブ式のものであって、多数のフィン10と多数のチューブ30とが互いに直角に交叉し、所定間隔離間して配置される構造で、2列のチューブ30が複数連結されたフィン10に貫通して直交する構造となっている。
そして、フィン10の中心部に縦方向に設けられるフィンカラー16は、円柱状に突出し、その内部に形成されたチューブ挿入口16aを介してチューブ30が挿入され、面接触する。
また、前記シート18の周りには、チューブ30の周囲を取り囲みながら流動中の空気が前記チューブ30周囲から外れないように山部傾斜面20が形成される。前記山部傾斜面20は、前記シート18から隣接した山部12に向かって所定角度で上向き傾斜するように連なる構造である。
図11は、前記フィンの正面図および背面図であって、図11の(a)における山部12は、図11の(b)における谷部14となり、谷部14は、山部12となる。
前述のようにフィン10の表面に霜層が成長すると、隣接した他のフィン10との間の距離が狭くなるため、空気通過面積が減少し、これによって、空気の流速が一層速くなる現象が発生する。これに対する空気の圧力損失は、経時的に放物線状に増加し、熱交換器の伝熱量も大きく減少するという問題点があった。
本発明の第2の目的は、チューブ間の領域上に、フィン内側に形成される山部および谷部の高さよりフィン外側に形成される山部および谷部の高さの方が高く形成されるようにした熱交換器を提供することにある。
本発明の第4の目的は、フィンの中間の山部の内角が外側の山部の内角より大きくなることを特徴とする熱交換器を提供することにある。
また、フィンの傾斜領域の間に一定の幅(広さ)を有する平板状の谷部を形成させることにより、その領域における空気の流動が変動され、圧力損失は減少し、熱伝達量は、増加するため、全体として熱交換器の効率が向上するという効果が得られる。
図1乃至図3に示されたように、熱交換器101は、所定間隔離間して配置されるフィン110と、冷媒が流動し、前記フィン110に直交して貫通し、一定間隔離間して配置されるチューブ130とで構成される。
図1乃至図4に示されたように、熱交換器101は、フィン−チューブ式のものであって、逆W字形状のコルゲートフィンがチューブ130に対して直交し、所定間隔離間して配置される。
かかるフィン110は、一定間隔のチューブ130が貫通するフィンカラー領域とチューブ130が貫通しないフィンカラー116間の領域(即ち、傾斜領域)とに分けられ、傾斜領域の頂点および底点が互いに異なる高さに形成される。
このため、前記フィン110は、3つの頂点部(山部)112a、112b、112c(112)およびこれらに連なる底点部(谷部)114a、114b、114c、114d(114)が互いに異なる角度(θ1、θ2)で交叉して連設される。また、空気の流入および流出のために底点部114aから始まり、底点部114dで終わる。
ここで、図2のように前記各底点部(谷部)114a、114b、114c、114d(114)は、互いに同一線上に位置し、頂点部112a、112b、112cが互いに異なる高さおよび角度を有する構造となっている。
図2および図3に示されたように、フィンの底点部(谷部)114a〜114d(114)は、互いに同一線上に位置し、前記フィンの谷部114を基準にフィンの頂点部(山部)112a〜112c(112)がフィンの外側に位置するか内側に位置するかによって互いに異なる高さH11、H12に形成される。即ち、中間の頂点部112bの高さH12は、互いに同じ高さH11を有する外側の頂点部112a、112cよりは低く形成される。
実施例として、同一線上に位置したフィンの山部112の頂点を基準線にして内側の底点部114b、114cの高さH12は、最外郭底点部114a、114dの高さH12より低く形成される。
なお、前記フィン110の中間の頂点部112bを基準線として縦方向に所定間隔離間してそれぞれのチューブ130が貫通するフィンカラー116は、所定の高さに突出し、チューブ外径に対応するチューブ挿入口116aを介してチューブ130を支持および固定することとなる。
また、山部傾斜面120は、前記シート118の外径を底辺とし、2つの底点部114b、114cおよび1つの頂点部112aに連なる傾斜した面として形成される。かかる山部傾斜面120は、流動中の空気が前記フィンカラー116の外面に沿って流動されるようにガイドする。
図4は、本発明の実施例に係るフィンの正面図および背面図であって、フィンをチューブに挿着する方向に沿って正面から見てフィンの山部が反対側では谷部となるため、本発明は、フィンの山部を基準に谷部の高さを異ならせることができる。
同図に示されたように、フィン150の頂点部(山部)152a、152b、152c(152)が同一である場合、同一線上のフィンの山部152を基準に内側底点部154b、154cの高さH13が最外郭底点部154a、154bの高さよりは低く形成される。即ち、H11’>H13となる。また、第1の頂点部152aの内角(θ1’)は、第2の頂点部152bの内角(θ2’)よりは小さくなる。
実施例として、フィンにおいて特定の谷部または山部を同一線上に位置させ、同一線上の頂点または底点を基準にフィン内部に行くほど高さが段階的に低くなり、フィンの外部に行くほど高さが段階的に高くなる構造とすることができる。
図6に示されたように、外気が流入されると、外気は、多数の頂点部(山部)112a、112b、112c(112)および底点部(谷部)114a、114b、114c、114d(114)に沿って一定回数以上上昇および下降しながらチューブの間を速く流動するため、従来のフィンに比べて空気接触面が増大することとなる。
以下、前述のようなフィンにおける空気の流動特性について詳述する。
チューブ130とチューブ130との間を空気が高速で通過する場合、前記チューブ130とチューブ130との間を通過する高速流の空気は、フィンの内部と外部との高さ差によって既存のものに比べて熱伝達が減少し、これにより、霜層の成長が遅延される。従って、着霜下でも既存のものに比べて高い熱量を維持し、熱交換能力が向上するため、長時間の運転が可能となる。
110、150…フィン
112(112a、112b、112c)、152(152a、152b、153c)…山部(頂点部)
113a、113b…傾斜面
114(114a、114b、114c、114d)、154(154a、154b、154c)…谷部(底点部)
116…フィンカラー
116a…チューブ挿入口
118…傾斜部
120…山部傾斜面
130…チューブ
Claims (16)
- 冷媒が流動し、所定間隔離間して配置された多数のチューブと、
前記チューブが直角に貫通し、貫通されるチューブを支持するフィンカラーと、前記フィンカラーの下端外周辺を支持するシートと、フィンカラー間の領域上に空気の流動に変動を与えるために前記チューブ間の領域上に少なくとも3つ以上が所定の高さ差で交叉して連設される山部および谷部とを有するフィンと、
を備えることを特徴とする熱交換器。 - 前記フィンは、逆W字形状のコルゲートフィンであることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 前記フィンは、フィンカラー領域上に、空気の流動方向を基準に一側の最外郭谷部から始まって他側の最外郭谷部で終わり、前記最外郭谷部の間に少なくとも2つ以上の山部および谷部の高さ差によって空気の流動に変動が発生することを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 前記フィンは、空気の流動方向を基準に谷部が同一線上に形成され、前記谷部の間に形成される山部が前記谷部の底点を基準に互いに異なる高さを有することを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 前記フィンの山部は、最外郭谷部と所定の傾斜角度で傾斜した面で連結される最外郭山部が内側山部より低い高さを有することを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 前記最外郭山部の間に単一の内側山部が形成され、前記内側山部の内角が最外郭山部の内角よりは小さくなることを特徴とする請求項5に記載の熱交換器。
- 前記フィンは、空気の流動方向を基準に山部が同一線上に形成され、前記山部の間に形成される谷部が前記山部の頂点を基準に互いに異なる高さを有することを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 前記フィンの谷部は、空気の流入側および流出側に形成される最外郭谷部の高さが内側の谷部より低い高さに形成されることを特徴とする請求項7に記載の熱交換器。
- 前記最外郭谷部の内側に複数の内側谷部が形成され、前記内側谷部の高さが互いに同一であることを特徴とする請求項8に記載の熱交換器。
- 前記最外郭谷部の間に複数の内側谷部が形成され、前記内側谷部の高さが互いに異なることを特徴とする請求項8に記載の熱交換器。
- 前記フィンの中心線上を通る中間の山部を基準に左・右側が対称となる構造であり、左・右側に行くほど谷部の高さ(深さ)が高いことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 前記フィンの中心線上を通る中間の山部を基準に左・右側が対称となる構造であり、左・右側に行くほど谷部の高さが高いことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 前記フィンは、前記フィンカラーの下端外周面に形成される同心円状のシートと内側山部および谷部に所定の傾斜面で連結され、空気の流動をチューブ外径に沿ってガイドするための流動ガイド部を有することを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 前記シートは、谷部と同一線上に位置し、一定の幅を有することを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 冷媒が流動する多数のチューブと、
前記チューブが直交して貫通するフィンカラー領域の間に空気の流動方向に変動を与えるために内側の頂点が外側の頂点よりは低い山部が谷部と交叉して傾斜するように連設され、一定間隔離間して配置される多数のフィンと、
を備えることを特徴とする熱交換器。 - 前記フィンは、フィンカラー領域間のフィン中心が流動の変動が大きくなり得るように、内側の底点が外側の底点よりは低い谷部が山部と交叉して連設されることを特徴とする請求項15に記載の熱交換器。
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