JP2005233512A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器に関し、例えば、自動販売機、ショーケース等に適用するフィンアンドチューブ型の熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger, for example, a fin-and-tube heat exchanger applied to a vending machine, a showcase, and the like.
図14および図15に示すように、従来から所定の間隔で平行に並べた複数の平板フィン1と、平板フィン1を貫通し、内部を冷媒が循環する伝熱管2とを備え、平板フィン1に送風して空気と冷媒との間で熱交換するようにした、いわゆるフィンアンドチューブ型の熱交換器が知られている。
As shown in FIG. 14 and FIG. 15, conventionally, a plurality of
このフィンアンドチューブ型の熱交換器においては、熱交換性能を高めるために、伝熱管2と伝熱管2との間にいわゆるルーバと称される微細な切り起こし3を形成した平板フィン1が各種提案されている(特許文献1および特許文献2参照)。
In this fin-and-tube heat exchanger, in order to improve heat exchange performance, there are various types of flat plate fins 1 in which
ところで、このような切り起こし3を形成した平板フィン1は、効率が良い一方で、切り起こし3の表面上の空気を乱流化するため摩擦抵抗が大きくなり、圧力損失が大きくなるという問題がある。また、ほこりの堆積や着霜の発生により、伝熱性能が経時劣化する虞れもある。
By the way, the
本発明は、上記実情に鑑みて、圧力損失が少なく、ほこりの堆積や着霜の発生に起因した伝熱性能の経時劣化を抑制する熱交換器を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a heat exchanger that has little pressure loss and suppresses deterioration with time of heat transfer performance due to dust accumulation and frost formation.
上記の目的を達成するために、本発明の請求項1に係る熱交換器は、内部を冷媒が通過する伝熱管に平板フィンを設けるとともに、平板フィンにおいて伝熱管の上流側となる部位に上流側に向けて漸次幅狭となる翼部を形成し、該翼部を通過する空気に縦渦を発生させた状態で平板フィンに沿って流れる空気と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器であって、前記翼部は、第1の減少率で漸次幅狭となる第1翼構成部と、この第1翼構成部の上流側において第1の減少率とは異なる第2の減少率で漸次幅狭となる第2翼構成部とを有したものであることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a heat exchanger according to
また、本発明の請求項2に係る熱交換器は、上述した請求項1において、前記第1の減少率が前記第2の減少率よりも大きくなる態様で前記第1翼構成部および前記第2翼構成部を構成したことを特徴とする。 A heat exchanger according to a second aspect of the present invention is the heat exchanger according to the first aspect, wherein the first reduction rate is higher than the second reduction rate in the aspect in which the first reduction rate is larger than the second reduction rate. A two-wing component is configured.
また、本発明の請求項3に係る熱交換器は、内部を冷媒が通過する伝熱管に平板フィンを設けるとともに、平板フィンにおいて伝熱管の上流側となる部位に上流側に向けて漸次幅狭となる翼部を形成し、該翼部を通過する空気に縦渦を発生させた状態で平板フィンに沿って流れる空気と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器であって、前記翼部と前記伝熱管との間に上流側に向けて漸次幅狭となり、かつ該翼部とは異なる位置に縦渦を発生させる補助翼部を設けたことを特徴とする。
In the heat exchanger according to
また、本発明の請求項4に係る熱交換器は、上述した請求項3において、前記補助翼部が、少なくともその上流側に位置する頂部が前記翼部の形成域内に位置することを特徴とする。
Further, the heat exchanger according to claim 4 of the present invention is characterized in that, in the above-described
また、本発明の請求項5に係る熱交換器は、上述した請求項3において、前記補助翼部が、前記翼部の形成域内を切り起こすことによって形成したものであることを特徴とする。
The heat exchanger according to claim 5 of the present invention is characterized in that, in the above-described
また、本発明の請求項6に係る熱交換器は、上述した請求項3において、前記翼部とは異なる迎え角を有する態様で前記補助翼部を形成したことを特徴とする。
A heat exchanger according to claim 6 of the present invention is characterized in that, in the above-described
また、本発明の請求項7に係る熱交換器は、上述した請求項3において、平板フィンを一方の表面側に切り起こすことによって前記翼部を形成する一方、平板フィンを他方の表面側に切り起こすことによって前記補助翼部を形成したことを特徴とする。 A heat exchanger according to a seventh aspect of the present invention is the heat exchanger according to the third aspect, wherein the wing portion is formed by cutting and raising the flat plate fin on one surface side, while the flat plate fin is on the other surface side. The auxiliary wing portion is formed by cutting and raising.
また、本発明の請求項8に係る熱交換器は、内部を冷媒が通過する伝熱管に平板フィンを設けるとともに、平板フィンにおいて伝熱管の上流側となる部位に上流側に向けて漸次幅狭となる翼部を形成し、該翼部を通過する空気に縦渦を発生させた状態で平板フィンに沿って流れる空気と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器であって、少なくとも平板フィンに沿って流れる空気に対向する翼前縁部が該平板フィンの表面と連続する態様で前記翼部を形成したことを特徴とする。 In the heat exchanger according to claim 8 of the present invention, a flat fin is provided on the heat transfer tube through which the refrigerant passes, and the width of the flat fin is gradually narrowed toward the upstream side in the upstream side of the heat transfer tube. A heat exchanger for exchanging heat between the air flowing along the plate fins and the refrigerant in a state in which a vertical vortex is generated in the air passing through the wing portion. The wing portion is formed in such a manner that a blade leading edge facing the air flowing along the fin is continuous with the surface of the flat plate fin.
また、本発明の請求項9に係る熱交換器は、上述した請求項8において、前記伝熱管に近接する下流側縁部を開放端とした状態で平板フィンを一方の表面側に膨出させることにより、平板フィンに対して傾斜する2つの案内面を有する翼部を形成したことを特徴とする。 A heat exchanger according to a ninth aspect of the present invention is the heat exchanger according to the eighth aspect, wherein the flat plate fin bulges to one surface side with the downstream side edge close to the heat transfer tube as an open end. Thus, a wing portion having two guide surfaces inclined with respect to the flat plate fin is formed.
また、本発明の請求項10に係る熱交換器は、上述した請求項1または3または8において、前記翼部よりも下流側となる部位に平板フィンに沿って流れる空気を伝熱管の下流側領域に引き寄せるための小翼部を形成したことを特徴とする。 A heat exchanger according to a tenth aspect of the present invention is the heat exchanger according to the first, third, or eighth aspect described above, wherein the air flowing along the flat plate fins is caused to flow downstream from the blade portion on the downstream side of the heat transfer tube. A small wing portion for attracting the region is formed.
本発明の請求項1および2に係る熱交換器によれば、内部を冷媒が通過する伝熱管に平板フィンを設けるとともに、平板フィンにおいて伝熱管の上流側となる部位に上流側に向けて漸次幅狭となる翼部を形成し、該翼部を通過する空気に縦渦を発生させた状態で平板フィンに沿って流れる空気と冷媒との間で熱交換を行うようにしているため、この平板フィンの表面に発生した渦巻き状に流れる縦渦によって平板フィン表面の温度境界層が薄くなり、伝熱効果を促進することができる。また、縦渦を発生させるための翼部は、空気の流れを寸断することもなく、圧力損失を小さく保つことができるため、ほこりの堆積や着霜の発生を抑制することが可能となる。さらに、翼部として、第1の減少率で漸次幅狭となる第1翼構成部と、この第1翼構成部の上流側において第1の減少率とは異なる第2の減少率で漸次幅狭となる第2翼構成部とを有したものを適用しているため、それぞれの翼構成部から互いに異なる領域に縦渦が発生することになり、上述した効果が一層顕著となる。 According to the heat exchangers of the first and second aspects of the present invention, the flat fins are provided in the heat transfer tubes through which the refrigerant passes, and the plate fins are gradually moved upstream toward the upstream side of the heat transfer tubes. A narrow wing is formed, and heat exchange is performed between the air flowing along the plate fins and the refrigerant in a state where longitudinal vortices are generated in the air passing through the wing. The temperature boundary layer on the surface of the flat fin is thinned by the spiral vortex generated on the surface of the flat fin, and the heat transfer effect can be promoted. Moreover, since the wing | blade part for generating a vertical vortex can keep pressure loss small, without interrupting the flow of air, it becomes possible to suppress generation | occurrence | production of dust accumulation and frost formation. Further, as the wing part, a first wing component that gradually narrows at the first reduction rate, and a gradual width at a second reduction rate that is different from the first reduction rate on the upstream side of the first wing component. Since what has the 2nd wing | blade structure part which becomes narrow is applied, a vertical vortex will generate | occur | produce in a mutually different area | region from each wing | blade structure part, and the effect mentioned above becomes still more remarkable.
また、本発明の請求項3〜7に係る熱交換器によれば、内部を冷媒が通過する伝熱管に平板フィンを設けるとともに、平板フィンにおいて伝熱管の上流側となる部位に上流側に向けて漸次幅狭となる翼部を形成し、該翼部を通過する空気に縦渦を発生させた状態で平板フィンに沿って流れる空気と冷媒との間で熱交換を行うようにしているため、この平板フィンの表面に発生した渦巻き状に流れる縦渦によって平板フィン表面の温度境界層が薄くなり、伝熱効果を促進することができる。また、縦渦を発生させるための翼部は、空気の流れを寸断することもなく、圧力損失を小さく保つことができるため、ほこりの堆積や着霜の発生を抑制することが可能となる。さらに、翼部と伝熱管との間に上流側に向けて漸次幅狭となり、かつ該翼部とは異なる位置に縦渦を発生させる補助翼部を設けているため、この補助翼部からも縦渦が発生することになり、上述した効果が一層顕著となる。 Moreover, according to the heat exchanger which concerns on Claims 3-7 of this invention, while providing a flat plate fin in the heat exchanger tube which a refrigerant | coolant passes through an inside, it directs upstream in the site | part used as the upstream side of a heat exchanger tube in a flat plate fin. In this way, a wing part that gradually becomes narrower is formed, and heat exchange is performed between the air flowing along the flat plate fin and the refrigerant in a state where a longitudinal vortex is generated in the air passing through the wing part. The temperature boundary layer on the surface of the flat plate fin is thinned by the spiral vortex generated on the surface of the flat plate fin, and the heat transfer effect can be promoted. Moreover, since the wing | blade part for generating a vertical vortex can keep pressure loss small, without interrupting the flow of air, it becomes possible to suppress generation | occurrence | production of dust accumulation and frost formation. Furthermore, since an auxiliary wing portion is provided between the wing portion and the heat transfer tube, the width gradually decreases toward the upstream side, and a vertical vortex is generated at a position different from the wing portion. Longitudinal vortices are generated, and the above-described effects become more remarkable.
また、本発明の請求項8および9に係る熱交換器によれば、内部を冷媒が通過する伝熱管に平板フィンを設けるとともに、平板フィンにおいて伝熱管の上流側となる部位に上流側に向けて漸次幅狭となる翼部を形成し、該翼部を通過する空気に縦渦を発生させた状態で平板フィンに沿って流れる空気と冷媒との間で熱交換を行うようにしているため、この平板フィンの表面に発生した渦巻き状に流れる縦渦によって平板フィン表面の温度境界層が薄くなり、伝熱効果を促進することができる。また、縦渦を発生させるための翼部は、空気の流れを寸断することもなく、圧力損失を小さく保つことができるため、ほこりの堆積や着霜の発生を抑制することが可能となる。特に、平板フィンに沿って流れる空気に対向する翼前縁部が該平板フィンの表面と連続する態様で翼部を形成するようにしているため、空気の流れに対する抵抗を一層小さいものとすることができる。 According to the heat exchanger according to claims 8 and 9 of the present invention, a flat fin is provided on the heat transfer tube through which the refrigerant passes, and the upstream portion of the flat fin is located upstream of the heat transfer tube. In this way, a wing part that gradually becomes narrower is formed, and heat exchange is performed between the air flowing along the flat plate fin and the refrigerant in a state where a longitudinal vortex is generated in the air passing through the wing part. The temperature boundary layer on the surface of the flat plate fin is thinned by the spiral vortex generated on the surface of the flat plate fin, and the heat transfer effect can be promoted. Moreover, since the wing | blade part for generating a vertical vortex can keep pressure loss small, without interrupting the flow of air, it becomes possible to suppress generation | occurrence | production of dust accumulation and frost formation. In particular, since the blade leading edge that faces the air flowing along the flat fins is formed to be continuous with the surface of the flat fins, the resistance to the air flow should be further reduced. Can do.
また、本発明の請求項10に係る熱交換器によれば、翼部よりも下流側となる部位に平板フィンに沿って流れる空気を伝熱管の下流側領域に引き寄せるための小翼部を形成しているため、伝熱管よりも下流側となる部位の死水領域を減少することができるようになる。
Further, according to the heat exchanger according to
以下に添付図面を参照して、本発明に係る熱交換器の好適な実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a heat exchanger according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
図1および図2は、本発明の実施の形態1である熱交換器を示したものである。ここで例示する熱交換器は、例えば自動販売機やショーケースに適用される冷凍機の蒸発器や凝縮器として用いられるもので、図14および図15に示したものと同様に、伝熱管10に複数の平板フィン11を設けて構成したフィンアンドチューブ型と称されるものである。
(Embodiment 1)
1 and 2 show a heat exchanger according to Embodiment 1 of the present invention. The heat exchanger exemplified here is used, for example, as an evaporator or a condenser of a refrigerator applied to a vending machine or a showcase, and similarly to the one shown in FIGS. 14 and 15, the
伝熱管10は、例えば銅製の円柱管であり、内部を冷媒が循環するように構成してある。この伝熱管10は、適宜折り曲げることにより蒸発器や凝縮器において三列の千鳥状となるように配設してある。
The
平板フィン11は、鋼製の薄板によって矩形の平板状に構成したものである。これらの平板フィン11は、互いの間に所定の間隔を確保した状態で相互に平行となり、かつ伝熱管10が貫通する態様で設けてある。伝熱管10と平板フィン11との間は、全周に亘って互いに隙間なく密着してある。従来の熱交換器では、0.5mm以下の板厚を有した鋼板を打ち抜いて平板フィン11を構成するのが一般的であるが、本実施の形態1では0.3mmの板厚を有した鋼板を打ち抜いて平板フィン11を構成してある。尚、平板フィン11の表面には、ベーマート処理、あるいは浸水性塗料を塗布する等、適宜親水性処理を施すことが好ましい。
The
これらの平板フィン11には、一方の縁部に複数の翼部12が形成してある。翼部12は、互いに同一の大きさ、同一の形状および同一の迎え角α1となるように平板フィン11を切り起こすことによって平板状に構成したもので、それぞれが第1翼構成部12aと第2翼構成部12bとを有している。第1翼構成部12aは、平板フィン11の一方の縁部に向けて比較的大きな減少率(以下、「第1の減少率」という)で二等辺三角形状に漸次幅狭となるように構成した部分である。第2翼構成部12bは、第1翼構成部12aにおいて最も幅狭となる一方の縁部側に位置する部位から第1翼構成部12aに連続し、かつ第1の減少率よりも小さな減少率(以下、「第2の減少率」という)で二等辺三角形状に漸次幅狭となるように構成した部分である。それぞれの翼部12は、伝熱管10の中心から平板フィン11の一方の縁部に向けて延在した垂線(以下、「翼中心線C」という)が第2翼構成部12bの頂角を通過し、かつこの翼中心線Cが左右対称軸となる位置に配設してある。
These
上記のように構成した熱交換器では、例えば平板フィン11の一方の縁部側に送風ファン(図示せず)を配置し、伝熱管10の内部に冷媒を通過させるとともに、送風ファン(図示せず)から平板フィン11の一方の縁部から送風を行うと、平板フィン11に沿って流れる空気と伝熱管10の内部を通過する冷媒とが平板フィン11および伝熱管10を通じて熱交換を行うことになり、蒸発器において吸熱を行うことができる一方、凝縮器において放熱を行うことができるようになる。
In the heat exchanger configured as described above, for example, a blower fan (not shown) is arranged on one edge side of the
その際、この熱交換器によれば、平板フィン11に沿って流れる空気が第2翼構成部12bの傾斜する2つの翼前縁12bbを通過する際に一対の縦渦(以下、「第2縦渦S12」という)となり、さらに第1翼構成部12aの傾斜する2つの翼前縁12aaを通過する際に一対の縦渦(以下、「第1縦渦S11」という)となる。具体的に説明すると、第2翼構成部12bによる第2縦渦S12は、翼中心線Cに近接した部位から翼部12の外側に回転するように発生し、第1翼構成部12aによる第1縦渦S11は、翼中心線Cから第2縦渦S12よりも離隔した部位から内側に翼部12の内側に回転するように発生することになる。
At this time, according to this heat exchanger, when the air flowing along the
これら第2縦渦S12および第1縦渦S11は、それぞれ平板フィン11の表面に空気を吹き下ろすように作用し、表面の温度境界層が薄くなるため、伝熱効果を促進することができるようになり、熱交換器の熱伝達性能を向上させることが可能になる。また、伝熱管10に至った第2縦渦S12および第1縦渦S11は、伝熱管10の根元部に生成される馬蹄形渦Hと相互に干渉することによって強力かつ強大になるため、伝熱管10の下流側にも回り込むようになり、伝熱管10回りの温度境界層を薄くできるとともに、下流側の死水領域を抑制して伝熱効果を促進することができるようになる。しかも、第2縦渦S12および第1縦渦S11を発生させるための翼部12は、空気の流れを寸断することもなく、圧力損失を小さく保つことができるため、ほこりの堆積や着霜の発生を抑制することが可能となる。尚、平板フィン11の表面にベーマート処理、あるいは浸水性塗料を塗布する等の親水性処理を施した場合には、水分を含んだ空気が翼部12に衝突しても着霜することがなくなる。
The second vertical vortex S12 and the first vertical vortex S11 act so as to blow air down on the surface of the
さらに、翼部12として、第1の減少率で漸次幅狭となる第1翼構成部12aと、この第1翼構成部12aの上流側において第1の減少率とは異なる第2の減少率で漸次幅狭となる第2翼構成部12bとを有したものを適用しているため、それぞれの翼構成部12a,12bから互いに異なる領域に縦渦S11,S12が発生することになり、上述した効果が一層顕著となる。
Further, as the
尚、上述した実施の形態1では、第2翼構成部12bを幅狭とする減少率を第1翼構成部12aよりも小さく設定しているが、第2翼構成部12bと第1翼構成部12aとで幅の減少率が互いに相違すれば十分であり、例えば逆の態様で減少率を設定するようにしても同様の作用効果を期待することが可能である。
In the first embodiment described above, the reduction rate for narrowing the
また、上述した実施の形態1では、平板フィン11を切り起こすことによって翼部12を構成するようにしているが、平板フィン11のフィン前縁11aから突出する態様で翼部12を構成するようにしても良い。
Moreover, in
(実施の形態2)
図3および図4は、本発明の実施の形態2である熱交換器を示したものである。ここで例示する熱交換器も実施の形態1と同様に、例えば自動販売機やショーケースに適用される冷凍機の蒸発器や凝縮器として用いられるもので、実施の形態1とは平板フィンの形態のみが異なる。
(Embodiment 2)
3 and 4 show a heat exchanger according to
すなわち、実施の形態2の熱交換器では、平板フィン11において翼部12よりも下流側となる部位にそれぞれ対となる第1小翼部14もしくは第2小翼部15が形成してある。より具体的には、平板フィン11を一方の縁部から見た場合に各伝熱管10の斜め後方となる部位を切り起こすことによって第1小翼部14および第2小翼部15を形成してある。それぞれの小翼部14,15は、平板フィン11の一方の縁部に向けて漸次高さが低くなるように三角形状に構成したものである。
That is, in the heat exchanger of the second embodiment, the
対を成す第1小翼部14および第2小翼部15は、伝熱管10の中心から平板フィン11の一方の縁部に向けて延在した垂線(以下、「翼中心線C」という)に対して左右対称となるように配設してある。このうち、第1小翼部14は、平板フィン11の一方の縁部に向けて互いの間隔が漸次小さくなるように傾斜角β1をもって傾斜配置してある。第2小翼部15は、平板フィン11の一方の縁部に向けて互いの間隔が漸次大きくなるように傾斜角β2をもって傾斜配置してある。
The
尚、その他の構成は実施の形態1と同様であり、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。 Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same reference numerals are given and detailed descriptions thereof are omitted.
上記のように構成した熱交換器では、例えば平板フィン11の一方の縁部側に送風ファン(図示せず)を配置し、伝熱管10の内部に冷媒を通過させるとともに、送風ファン(図示せず)から平板フィン11の一方の縁部から送風を行うと、平板フィン11に沿って流れる空気と伝熱管10の内部を通過する冷媒とが平板フィン11および伝熱管10を通じて熱交換を行うことになり、蒸発器において吸熱を行うことができる一方、凝縮器において放熱を行うことができるようになる。
In the heat exchanger configured as described above, for example, a blower fan (not shown) is arranged on one edge side of the
その際、この熱交換器によれば、平板フィン11に沿って流れる空気が第2翼構成部12bの傾斜する2つの翼前縁12bbを通過する際に一対の縦渦(以下、「第2縦渦S12」という)となり、さらに第1翼構成部12aの傾斜する2つの翼前縁12aaを通過する際に一対の縦渦(以下、「第1縦渦S11」という)となる。具体的に説明すると、第2翼構成部12bによる第2縦渦S12は、翼中心線Cに近接した部位から翼部12の外側に回転するように発生し、第1翼構成部12aによる第1縦渦S11は、翼中心線Cから第2縦渦S12よりも離隔した部位から内側に翼部12の内側に回転するように発生することになる。
At this time, according to this heat exchanger, when the air flowing along the
これら第2縦渦S12および第1縦渦S11は、それぞれ平板フィン11の表面に空気を吹き下ろすように作用し、表面の温度境界層が薄くなるため、伝熱効果を促進することができるようになり、熱交換器の熱伝達性能を向上させることが可能になる。また、伝熱管10に至った第2縦渦S12および第1縦渦S11は、伝熱管10の根元部に生成される馬蹄形渦Hと相互に干渉することによって強力かつ強大になるため、伝熱管10の下流側にも回り込むようになり、伝熱管10回りの温度境界層を薄くできるとともに、下流側の死水領域を抑制して伝熱効果を促進することができるようになる。しかも、第2縦渦S12および第1縦渦S11を発生させるための翼部12は、空気の流れを寸断することもなく、圧力損失を小さく保つことができるため、ほこりの堆積や着霜の発生を抑制することが可能となる。尚、実施の形態1と同様に、平板フィン11の表面にベーマート処理、あるいは浸水性塗料を塗布する等の親水性処理を施せば、水分を含んだ空気が翼部12に衝突しても着霜することがなくなる。
The second vertical vortex S12 and the first vertical vortex S11 act so as to blow air down on the surface of the
さらに、翼部12として、第1の減少率で漸次幅狭となる第1翼構成部12aと、この第1翼構成部12aの上流側において第1の減少率とは異なる第2の減少率で漸次幅狭となる第2翼構成部12bとを有したものを適用しているため、それぞれの翼構成部12a,12bから互いに異なる領域に縦渦S11,S12が発生することになり、上述した効果が一層顕著となる。
Further, as the
またさらに、上記熱交換器によれば、平板フィン11を一方の縁部から見た場合に各伝熱管10の斜め後方となる部位を切り起こすことによって第1小翼部14および第2小翼部15を形成しているため、平板フィン11に沿って流れる空気が伝熱管10の下流側領域に引き寄せられることになる。より具体的に説明すると、第1小翼部14では、これを横切る空気に第1小翼部14の先端側に偏向した強い旋回成分が生じるため、平板フィン11に沿って流れる空気が伝熱管10の下流側領域に引き寄せられることになる。また第2小翼部15では、通過する空気の偏向成分と旋回成分とが同調し、伝熱管10の下流側領域に引き寄せられることになる。これらの結果、上述した第2縦渦S12、第1縦渦S11および馬蹄形渦Hによる効果と相俟って伝熱管10の周囲の温度境界層を薄くできるとともに、下流側の死水領域を抑制して伝熱効果を一層促進することができるようになる。
Still further, according to the above heat exchanger, the
尚、上述した実施の形態2では、互いに傾斜角度の異なる第1小翼部14および第2小翼部15を形成するようにしているが、必ずしも2種類の小翼部を形成する必要はなく、いずれか一方の小翼部を形成すれば十分である。
In the second embodiment described above, the
(実施の形態3)
図5〜図7は、本発明の実施の形態3である熱交換器の要部を示したものである。ここで例示する熱交換器も実施の形態1と同様に、例えば自動販売機やショーケースに適用される冷凍機の蒸発器や凝縮器として用いられるもので、実施の形態1とは平板フィンの形態のみが異なる。
(Embodiment 3)
5-7 shows the principal part of the heat exchanger which is
すなわち、実施の形態3の熱交換器では、平板フィン21の一方の縁部に複数の翼部22が形成してあるとともに、それぞれの翼部22の形成域内に補助翼部23を形成するようにしている。
That is, in the heat exchanger according to the third embodiment, a plurality of
翼部22は、互いに同一の大きさ、同一の形状および同一の迎え角α2となるように平板フィン21を一方の表面側に切り起こすことによって平板状に構成したもので、平板フィン21の一方の縁部に向けて漸次幅狭となる二等辺三角形状を成している。それぞれの翼部22は、伝熱管10の中心から平板フィン21の一方の縁部に向けて延在した垂線(以下、「翼中心線C」という)が翼部22の頂角を通過し、かつこの翼中心線Cが左右対称軸となる位置に配設してある。
The
補助翼部23は、互いに同一の大きさ、同一の形状および同一の迎え角α3となるように平板フィン21を他方の表面側に切り起こすことによって平板状に構成したもので、平板フィン21の一方の縁部に向けて漸次幅狭となる二等辺三角形状を成している。それぞれの補助翼部23は、翼部22と同一の頂角を有した相似形状のとなるものであり、翼中心線Cが左右対称軸となる態様で頂角を通過する位置に配設してある。補助翼部23を切り起こす折れ線は、翼部22を切り起こした折れ線と同一の位置である。
The
尚、実施の形態1と同様の構成に関しては、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
In addition, about the structure similar to
上記のように構成した熱交換器では、例えば平板フィン21の一方の縁部側に送風ファン(図示せず)を配置し、伝熱管10の内部に冷媒を通過させるとともに、送風ファン(図示せず)から平板フィン21の一方の縁部から送風を行うと、平板フィン21に沿って流れる空気と伝熱管10の内部を通過する冷媒とが平板フィン21および伝熱管10を通じて熱交換を行うことになり、蒸発器において吸熱を行うことができる一方、凝縮器において放熱を行うことができるようになる。
In the heat exchanger configured as described above, for example, a blower fan (not shown) is disposed on one edge side of the
その際、この熱交換器によれば、平板フィン21に沿って流れる空気が翼部22の傾斜する2つの翼前縁22aを通過する際に一対の縦渦S21となり、さらに補助翼部23の傾斜する2つの翼前縁23aを通過する際に一対の縦渦S22となる。具体的に説明すると、翼部22による縦渦S21は、翼中心線Cに離隔した部位から翼部22の内側に回転するように発生し、補助翼部23による縦渦S22は、翼部22による縦渦S21よりも翼中心線Cに近接した部位から内側に補助翼部23の内側に回転するように発生することになる。
At that time, according to this heat exchanger, when the air flowing along the
翼部22による縦渦S21は、平板フィン21の一方の表面に空気を吹き下ろすように作用し、かつ補助翼部23による縦渦S22は、平板フィン21の他方の表面に空気を吹き下ろすように作用し、それぞれの表面の温度境界層が薄くなるため、伝熱効果を促進することができるようになり、熱交換器の熱伝達性能を向上させることが可能になる。また、伝熱管10に至った縦渦S21,S22は、伝熱管10の根元部に生成される馬蹄形渦Hと相互に干渉することによって強力かつ強大になるため、伝熱管10の下流側にも回り込むようになり、伝熱管10回りの温度境界層を薄くできるとともに、下流側の死水領域を抑制して伝熱効果を促進することができるようになる。しかも、縦渦S21,S22を発生させるための翼部22および補助翼部23は、空気の流れを寸断することもなく、圧力損失を小さく保つことができるため、ほこりの堆積や着霜の発生を抑制することが可能となる。尚、実施の形態1と同様に、平板フィン21の表面にベーマート処理、あるいは浸水性塗料を塗布する等の親水性処理を施せば、水分を含んだ空気が翼部22に衝突しても着霜することがなくなる。
The vertical vortex S21 caused by the
さらに、平板フィン21に設けた翼部22と伝熱管10との間に補助翼部23を設けるようにしているため、翼部22による縦渦S21に加えて補助翼部23による縦渦S22が異なる領域に発生することになり、上述した効果が一層顕著となる。
Further, since the
尚、上述した実施の形態3では、翼部22の形成域内に補助翼部23を形成するようにしているため、補助翼部23を設けるために別途スペースを必要とせず、熱交換器が大型化する事態を招来することがないが、必ずしも補助翼部23を翼部22の形成域内に設ける必要はなく、また補助翼部23の一部、例えば少なくともその上流側に位置する頂部のみが翼部22の形成域内に位置するように構成しても構わない。
In the third embodiment described above, the
さらに、上述した実施の形態3では、翼部22とは異なる方向に切り起こすことによって補助翼部23を形成しているが、翼部22と同じ表面側に補助翼部23を設けるようにしても良い。この場合、必ずしも翼部22は迎え角α2を有している必要はない。
Further, in
また、上述した実施の形態3では、平板フィン21を切り起こすことによって翼部22を構成するようにしているが、平板フィン21のフィン前縁21aから突出する態様で翼部22を構成するようにしても良い。
In the above-described third embodiment, the
(実施の形態4)
図8および図9は、本発明の実施の形態4である熱交換器の要部を示したものである。ここで例示する熱交換器も実施の形態3と同様に、例えば自動販売機やショーケースに適用される冷凍機の蒸発器や凝縮器として用いられるもので、実施の形態3とは平板フィンの形態のみが異なる。
(Embodiment 4)
8 and 9 show the main part of the heat exchanger according to Embodiment 4 of the present invention. Similarly to the third embodiment, the heat exchanger exemplified here is used as an evaporator or a condenser of a refrigerator applied to, for example, a vending machine or a showcase. The third embodiment is a flat fin. Only the form is different.
すなわち、実施の形態4の熱交換器では、平板フィン21において翼部22よりも下流側となる部位にそれぞれ対となる第1小翼部24もしくは第2小翼部25が形成してある。より具体的には、平板フィン21を一方の縁部から見た場合に各伝熱管10の斜め後方となる部位を切り起こすことによって第1小翼部24および第2小翼部25を形成してある。それぞれの小翼部24,25は、平板フィン21の一方の縁部に向けて漸次高さが低くなるように三角形状に構成したものである。
That is, in the heat exchanger of the fourth embodiment, the
対を成す第1小翼部24および第2小翼部25は、伝熱管10の中心から平板フィン21の一方の縁部に向けて延在した垂線(以下、「翼中心線C」という)に対して左右対称となるように配設してある。このうち、第1小翼部24は、平板フィン21の一方の縁部に向けて互いの間隔が漸次小さくなるように傾斜角β3をもって傾斜配置してある。第2小翼部25は、平板フィン21の一方の縁部に向けて互いの間隔が漸次大きくなるように傾斜角β4をもって傾斜配置してある。
The
尚、その他の構成は実施の形態3と同様であり、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。 Other configurations are the same as those of the third embodiment, and the same reference numerals are given and detailed descriptions thereof are omitted.
上記のように構成した熱交換器では、例えば平板フィン21の一方の縁部側に送風ファン(図示せず)を配置し、伝熱管10の内部に冷媒を通過させるとともに、送風ファン(図示せず)から平板フィン21の一方の縁部から送風を行うと、平板フィン21に沿って流れる空気と伝熱管10の内部を通過する冷媒とが平板フィン21および伝熱管10を通じて熱交換を行うことになり、蒸発器において吸熱を行うことができる一方、凝縮器において放熱を行うことができるようになる。
In the heat exchanger configured as described above, for example, a blower fan (not shown) is disposed on one edge side of the
その際、この熱交換器によれば、平板フィン21に沿って流れる空気が翼部22の傾斜する2つの翼前縁22aを通過する際に一対の縦渦S21となり、さらに補助翼部23の傾斜する2つの翼前縁23aを通過する際に一対の縦渦S22となる。具体的に説明すると、翼部22による縦渦S21は、翼中心線Cに離隔した部位から翼部22の内側に回転するように発生し、補助翼部23による縦渦S22は、翼部22による縦渦S21よりも翼中心線Cに近接した部位から内側に補助翼部23の内側に回転するように発生することになる。
At that time, according to this heat exchanger, when the air flowing along the
翼部22による縦渦S21は、平板フィン21の一方の表面に空気を吹き下ろすように作用し、かつ補助翼部23による縦渦S22は、平板フィン21の他方の表面に空気を吹き下ろすように作用し、それぞれの表面の温度境界層が薄くなるため、伝熱効果を促進することができるようになり、熱交換器の熱伝達性能を向上させることが可能になる。また、伝熱管10に至った縦渦S21,S22は、伝熱管10の根元部に生成される馬蹄形渦Hと相互に干渉することによって強力かつ強大になるため、伝熱管10の下流側にも回り込むようになり、伝熱管10回りの温度境界層を薄くできるとともに、下流側の死水領域を抑制して伝熱効果を促進することができるようになる。しかも、縦渦S21,S22を発生させるための翼部22および補助翼部23は、空気の流れを寸断することもなく、圧力損失を小さく保つことができるため、ほこりの堆積や着霜の発生を抑制することが可能となる。尚、実施の形態1と同様に、平板フィン21の表面にベーマート処理、あるいは浸水性塗料を塗布する等の親水性処理を施せば、水分を含んだ空気が翼部22に衝突しても着霜することがなくなる。
The vertical vortex S21 caused by the
さらに、平板フィン21に設けた翼部22と伝熱管10との間に補助翼部23を設けるようにしているため、翼部22による縦渦S21に加えて補助翼部23による縦渦S22が異なる領域に発生することになり、上述した効果が一層顕著となる。
Further, since the
またさらに、上記熱交換器によれば、平板フィン21を一方の縁部から見た場合に各伝熱管10の斜め後方となる部位を切り起こすことによって第1小翼部24および第2小翼部25を形成しているため、平板フィン21に沿って流れる空気が伝熱管10の下流側領域に引き寄せられることになる。より具体的に説明すると、第1小翼部24では、これを横切る空気に第1小翼部24の先端側に偏向した強い旋回成分が生じるため、平板フィン21に沿って流れる空気が伝熱管10の下流側領域に引き寄せられることになる。また第2小翼部25では、通過する空気の偏向成分と旋回成分とが同調し、伝熱管10の下流側領域に引き寄せられることになる。これらの結果、上述した縦渦S21、縦渦S22および馬蹄形渦Hによる効果と相俟って伝熱管10の周囲の温度境界層を薄くできるとともに、下流側の死水領域を抑制して伝熱効果を一層促進することができるようになる。
Still further, according to the above heat exchanger, the
尚、上述した実施の形態4では、互いに傾斜角度の異なる第1小翼部24および第2小翼部25を形成するようにしているが、必ずしも2種類の小翼部を形成する必要はなく、いずれか一方の小翼部を形成すれば十分である。
In the fourth embodiment described above, the
(実施の形態5)
図10および図11は、本発明の実施の形態5である熱交換器の要部を示したものである。ここで例示する熱交換器も実施の形態1と同様に、例えば自動販売機やショーケースに適用される冷凍機の蒸発器や凝縮器として用いられるもので、実施の形態1とは平板フィン31に設けた翼部32の形態のみが異なる。
(Embodiment 5)
10 and 11 show the main part of the heat exchanger according to the fifth embodiment of the present invention. Similarly to the first embodiment, the heat exchanger exemplified here is used as an evaporator or a condenser of a refrigerator applied to, for example, a vending machine or a showcase. The first embodiment is a
すなわち、実施の形態5の熱交換器では、平板フィン31に沿って流れる空気に対向する翼前縁部32aが平板フィン31の表面と連続する態様で翼部32を形成している。より具体的には、伝熱管10に近接する下流側縁部32bを開放端とした状態で平板フィン31を一方の表面側に膨出させることにより、伝熱管10の中心から平板フィン31の一方の縁部に向けて延在した垂線(以下、「翼中心線C」という)を稜線とし、平板フィン31に対して傾斜する2つの案内面32cを有した三角錐状の翼部32を形成するようにしている。翼部32の案内面32cは、それぞれ平板フィン31の一方の縁部に向けて漸次幅狭となる三角形状を成している。それぞれの翼部32は、互いに同一の大きさ、同一の形状および同一の迎え角α4となるように構成したもので、翼中心線Cを対称軸として左右対称形状となっている。翼部32において伝熱管10に対向する部位には、二等辺三角形状の開口が形成されている。
That is, in the heat exchanger of the fifth embodiment, the
尚、実施の形態1と同様の構成に関しては、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
In addition, about the structure similar to
上記のように構成した熱交換器では、例えば平板フィン31の一方の縁部側に送風ファン(図示せず)を配置し、伝熱管10の内部に冷媒を通過させるとともに、送風ファン(図示せず)から平板フィン31の一方の縁部から送風を行うと、平板フィン31に沿って流れる空気と伝熱管10の内部を通過する冷媒とが平板フィン31および伝熱管10を通じて熱交換を行うことになり、蒸発器において吸熱を行うことができる一方、凝縮器において放熱を行うことができるようになる。
In the heat exchanger configured as described above, for example, a blower fan (not shown) is arranged on one edge side of the
その際、この熱交換器によれば、平板フィン31に沿って流れる空気が翼部32の傾斜する2つの案内面32cを通過する際に案内面32cから外側に回転するように一対の縦渦S31を発生する。
At this time, according to this heat exchanger, when the air flowing along the
この翼部32による縦渦S31は、平板フィン31の一方の表面に空気を吹き下ろすように作用し、その表面の温度境界層が薄くなるため、伝熱効果を促進することができるようになり、熱交換器の熱伝達性能を向上させることが可能になる。また、伝熱管10に至った縦渦S31は、伝熱管10の根元部に生成される馬蹄形渦Hと相互に干渉することによって強力かつ強大になるため、伝熱管10の下流側にも回り込むようになり、伝熱管10回りの温度境界層を薄くできるとともに、下流側の死水領域を抑制して伝熱効果を促進することができるようになる。しかも、縦渦S31を発生させるための翼部32は、空気の流れを寸断することもなく、圧力損失を小さく保つことができるため、ほこりの堆積や着霜の発生を抑制することが可能となる。特に、平板フィン31に沿って流れる空気に対向する翼前縁部32aが平板フィン31の表面と連続する態様で翼部32を形成しているため、空気の流れに対する抵抗を一層小さいものとすることができ、ほこりの堆積や着霜の発生等に起因した伝熱性能の経時劣化を大幅に抑制することが可能となる。尚、実施の形態1と同様に、平板フィン31の表面にベーマート処理、あるいは浸水性塗料を塗布する等の親水性処理を施せば、水分を含んだ空気が翼部32に衝突しても着霜することがなくなる。
The vertical vortex S31 by the
(実施の形態6)
図12および図13は、本発明の実施の形態6である熱交換器の要部を示したものである。ここで例示する熱交換器も実施の形態5と同様に、例えば自動販売機やショーケースに適用される冷凍機の蒸発器や凝縮器として用いられるもので、実施の形態5とは平板フィンの形態のみが異なる。
(Embodiment 6)
12 and 13 show the main part of the heat exchanger according to the sixth embodiment of the present invention. Similarly to the fifth embodiment, the heat exchanger exemplified here is used as an evaporator or a condenser of a refrigerator applied to, for example, a vending machine or a showcase. The fifth embodiment is a flat fin. Only the form is different.
すなわち、実施の形態6の熱交換器では、平板フィン31において翼部32よりも下流側となる部位にそれぞれ対となる第1小翼部34もしくは第2小翼部35が形成してある。より具体的には、平板フィン31を一方の縁部から見た場合に各伝熱管10の斜め後方となる部位を切り起こすことによって第1小翼部34および第2小翼部35を形成してある。それぞれの小翼部34,35は、平板フィン31の一方の縁部に向けて漸次高さが低くなるように三角形状に構成したものである。
That is, in the heat exchanger according to the sixth embodiment, the first
対を成す第1小翼部34および第2小翼部35は、伝熱管10の中心から平板フィン31の一方の縁部に向けて延在した垂線(以下、「翼中心線C」という)に対して左右対称となるように配設してある。このうち、第1小翼部34は、平板フィン31の一方の縁部に向けて互いの間隔が漸次小さくなるように傾斜角β5をもって傾斜配置してある。第2小翼部35は、平板フィン31の一方の縁部に向けて互いの間隔が漸次大きくなるように傾斜角β6をもって傾斜配置してある。
The
尚、その他の構成は実施の形態5と同様であり、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。 Other configurations are the same as those of the fifth embodiment, and the same reference numerals are given and detailed descriptions thereof are omitted.
上記のように構成した熱交換器では、例えば平板フィン31の一方の縁部側に送風ファン(図示せず)を配置し、伝熱管10の内部に冷媒を通過させるとともに、送風ファン(図示せず)から平板フィン31の一方の縁部から送風を行うと、平板フィン31に沿って流れる空気と伝熱管10の内部を通過する冷媒とが平板フィン31および伝熱管10を通じて熱交換を行うことになり、蒸発器において吸熱を行うことができる一方、凝縮器において放熱を行うことができるようになる。
In the heat exchanger configured as described above, for example, a blower fan (not shown) is arranged on one edge side of the
その際、この熱交換器によれば、平板フィン31に沿って流れる空気が翼部32の傾斜する2つの案内面32cを通過する際に案内面32cから外側に回転するように一対の縦渦S31を発生する。
At this time, according to this heat exchanger, when the air flowing along the
この翼部32による縦渦S31は、平板フィン31の一方の表面に空気を吹き下ろすように作用し、その表面の温度境界層が薄くなるため、伝熱効果を促進することができるようになり、熱交換器の熱伝達性能を向上させることが可能になる。また、伝熱管10に至った縦渦S31は、伝熱管10の根元部に生成される馬蹄形渦Hと相互に干渉することによって強力かつ強大になるため、伝熱管10の下流側にも回り込むようになり、伝熱管10回りの温度境界層を薄くできるとともに、下流側の死水領域を抑制して伝熱効果を促進することができるようになる。しかも、縦渦S31を発生させるための翼部32は、空気の流れを寸断することもなく、圧力損失を小さく保つことができるため、ほこりの堆積や着霜の発生を抑制することが可能となる。特に、平板フィン31に沿って流れる空気に対向する翼前縁部32aが平板フィン31の表面と連続する態様で翼部32を形成しているため、空気の流れに対する抵抗を一層小さいものとすることができ、ほこりの堆積や着霜の発生等に起因した伝熱性能の経時劣化を大幅に抑制することが可能となる。尚、実施の形態1と同様に、平板フィン31の表面にベーマート処理、あるいは浸水性塗料を塗布する等の親水性処理を施せば、水分を含んだ空気が翼部32に衝突しても着霜することがなくなる。
The vertical vortex S31 by the
またさらに、上記熱交換器によれば、平板フィン31を一方の縁部から見た場合に各伝熱管10の斜め後方となる部位を切り起こすことによって第1小翼部34および第2小翼部35を形成しているため、平板フィン31に沿って流れる空気が伝熱管10の下流側領域に引き寄せられることになる。より具体的に説明すると、第1小翼部34では、これを横切る空気に第1小翼部34の先端側に偏向した強い旋回成分が生じるため、平板フィン31に沿って流れる空気が伝熱管10の下流側領域に引き寄せられることになる。また第2小翼部35では、通過する空気の偏向成分と旋回成分とが同調し、伝熱管10の下流側領域に引き寄せられることになる。これらの結果、上述した縦渦S31および馬蹄形渦Hによる効果と相俟って伝熱管10の周囲の温度境界層を薄くできるとともに、下流側の死水領域を抑制して伝熱効果を一層促進することができるようになる。
Still further, according to the heat exchanger, the
尚、上述した実施の形態6では、互いに傾斜角度の異なる第1小翼部34および第2小翼部35を形成するようにしているが、必ずしも2種類の小翼部を形成する必要はなく、いずれか一方の小翼部を形成すれば十分である。
In the sixth embodiment described above, the
10 伝熱管
11 平板フィン
11a フィン前縁
12 翼部
12a 第1翼構成部
12aa 翼前縁
12b 第2翼構成部
12bb 翼前縁
14 第1小翼部
15 第2小翼部
21 平板フィン
21a フィン前縁
22 翼部
22a 翼前縁
23 補助翼部
23a 翼前縁
24 第1小翼部
25 第2小翼部
31 平板フィン
32 翼部
32a 翼前縁部
32b 下流側縁部
32c 案内面
34 第1小翼部
35 第2小翼部
C 翼中心線
H 馬蹄形渦
S11 第1縦渦
S12 第2縦渦
S21 縦渦
S22 縦渦
S31 縦渦
α1 迎え角
α2 迎え角
α3 迎え角
α4 迎え角
β1 傾斜角
β2 傾斜角
β3 傾斜角
β4 傾斜角
β5 傾斜角
β6 傾斜角
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記翼部は、第1の減少率で漸次幅狭となる第1翼構成部と、この第1翼構成部の上流側において第1の減少率とは異なる第2の減少率で漸次幅狭となる第2翼構成部とを有したものであることを特徴とする熱交換器。 The flat plate fin is provided in the heat transfer tube through which the refrigerant passes, and the blade that gradually narrows toward the upstream side is formed in the plate fin on the upstream side of the heat transfer tube, and the air passing through the blade unit A heat exchanger for exchanging heat between the air flowing along the plate fins and the refrigerant in a state in which a vertical vortex is generated,
The wing portion has a first wing component that gradually narrows at a first reduction rate, and a gradual narrowness at a second reduction rate that is different from the first reduction rate on the upstream side of the first wing component. A heat exchanger characterized by having a second blade constituent part.
前記翼部と前記伝熱管との間に上流側に向けて漸次幅狭となり、かつ該翼部とは異なる位置に縦渦を発生させる補助翼部を設けたことを特徴とする熱交換器。 The flat plate fin is provided in the heat transfer tube through which the refrigerant passes, and a blade portion gradually narrowing toward the upstream side is formed in a portion of the flat plate fin on the upstream side of the heat transfer tube, and the air passing through the blade portion A heat exchanger for exchanging heat between the air flowing along the flat plate fins and the refrigerant in a state in which a vertical vortex is generated,
A heat exchanger characterized in that an auxiliary wing portion is provided between the wing portion and the heat transfer tube. The auxiliary wing portion gradually narrows toward the upstream side and generates a vertical vortex at a position different from the wing portion.
少なくとも平板フィンに沿って流れる空気に対向する翼前縁部が該平板フィンの表面と連続する態様で前記翼部を形成したことを特徴とする熱交換器。 The flat plate fin is provided in the heat transfer tube through which the refrigerant passes, and the blade that gradually narrows toward the upstream side is formed in the plate fin on the upstream side of the heat transfer tube, and the air passing through the blade unit A heat exchanger for exchanging heat between the air flowing along the plate fins and the refrigerant in a state in which a vertical vortex is generated,
A heat exchanger characterized in that the blade portion is formed in such a manner that at least the blade leading edge facing the air flowing along the plate fin is continuous with the surface of the plate fin.
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