JP2007232283A - フィンチューブ型熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】伝熱フィン面の隣り合う伝熱管間の位置に、空気流の流れ方向下流側に向かって高さが漸増する形状を有する案内フィンが形成されたフィンチューブ型熱交換器において、さらに一層の伝熱促進を図る。
【解決手段】フィンチューブ型熱交換器１は、伝熱フィン２と、伝熱フィン２に挿入された複数の伝熱管３とを備えている。伝熱フィン２には、隣り合う伝熱管３の間において、空気流の流れ方向下流側に向かって高さが漸増し、かつ、Ｖ字状に並ぶ対をなし、空気流の流れ方向に対して傾斜する案内フィン２１ａ、２１ｂが、伝熱フィン２面に複数組形成されている。伝熱管３の近傍に配置される案内フィン２１ａは、伝熱管３近傍の空気流を、伝熱管３の後側に案内するように空気流の流れ方向に対して傾斜している。
【選択図】図２

Description

本発明は、フィンチューブ型熱交換器、特に、気流中に配置された伝熱フィンと、伝熱フィンに挿入されており気流の流れ方向に略直交する方向に配置された複数の伝熱管とを備えたフィンチューブ型熱交換器に関する。

従来より、空気調和装置等において、空気流中に配置された伝熱フィンと、伝熱フィンに挿入されており空気流の流れ方向に略直交する向きに配置された複数の伝熱管とを備えたフィンチューブ型熱交換器（すなわち、クロスフィンアンドチューブ型熱交換器）がよく用いられている。
このようなフィンチューブ型熱交換器では、伝熱フィンにおける伝熱管の空気流の流れ方向下流側の部分に形成される死水域の低減、及び、伝熱フィンにおける境界層の更新を目的とした伝熱促進手法として、図１に示されるフィンチューブ型熱交換器１０１のように、伝熱フィン１０２面の伝熱管１０３の両側の位置に、空気流の流れ方向下流側に向かって高さが漸増し、かつ、空気流の流れ方向上流側に向かって拡開する案内フィン１２１を、切り起こしにより形成する手法が採用されることがある。そして、このとき、図１に示されるように、案内フィン１２１が形成された伝熱フィン１０２を空気流の流れ方向に向かって２列に配置するとともに、各伝熱フィン１０２に複数の伝熱管１０３が挿入された構成にしたり、さらに、上流側の伝熱フィン１０２に挿入された伝熱管１０３と下流側の伝熱フィン１０２に挿入された伝熱管１０３とを、空気流の流れ方向に重ならないように千鳥状に配置する場合もある（特許文献１参照）。
ＷＯ２００３／０１４６４９

上述のような案内フィン１２１が形成された伝熱フィン１０２を採用することによって、フィンチューブ型熱交換器１０１の伝熱促進を図ることが可能であるが、さらに一層の伝熱促進を図りたいという要求もある。
本発明の課題は、伝熱フィン面の隣り合う伝熱管間の位置に、空気流の流れ方向下流側に向かって高さが漸増する形状を有する案内フィンが形成されたフィンチューブ型熱交換器において、さらに一層の伝熱促進を図ることにある。

第１の発明にかかるフィンチューブ型熱交換器は、気流中に配置された伝熱フィンと、伝熱フィンに挿入されており気流の流れ方向に略直交する方向に配置された複数の伝熱管とを備えている。伝熱フィンには、隣り合う伝熱管の間において、気流の流れ方向下流側に向かって高さが漸増し、かつ、Ｖ字状に並ぶ対をなし、気流の流れ方向に対して傾斜する案内フィンが、伝熱フィン面に複数組形成されている。案内フィンのうち伝熱管の近傍に配置される案内フィンは、伝熱管近傍の気流を、伝熱管の気流の流れ方向後側に案内するように、気流の流れ方向に対して傾斜している。

このフィンチューブ型熱交換器では、伝熱フィン面の隣り合う伝熱管の間において、気流の流れ方向下流側に向かって高さが漸増する案内フィンが、Ｖ字状に並ぶ対をなすように複数組形成されているため、伝熱フィンにおける境界層の撹拌効果を向上させることができる。
しかも、案内フィンのうち伝熱管の近傍に配置される案内フィンが伝熱管近傍の気流を伝熱管の後側に案内するように気流の流れ方向に対して傾斜しているため、死水域を低減する効果を確実に得ることができる。

以上のように、本発明にかかるフィンチューブ型熱交換器では、伝熱フィン面の隣り合う伝熱管の間において、気流の流れ方向下流側に向かって高さが漸増する案内フィンが、Ｖ字状に並ぶ対をなすように複数組形成されているため、一層の伝熱促進を図ることができる。

第２の発明にかかるフィンチューブ型熱交換器は、第１の発明にかかるフィンチューブ型熱交換器において、伝熱管は、気流の流れ方向に向かって千鳥状に複数列配置されている。
このフィンチューブ型熱交換器では、伝熱管が気流の流れ方向に向かって千鳥状に複数列配置されているため、伝熱管外を流れる気流と伝熱管内を流れる熱媒体との熱交換をさらに促進することができる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
第１の発明では、伝熱フィン面の隣り合う伝熱管の間において、気流の流れ方向下流側に向かって高さが漸増する案内フィンが、Ｖ字状に並ぶ対をなすように複数組形成されているため、一層の伝熱促進を図ることができる。
第２の発明では、気流と伝熱管内を流れる熱媒体との熱交換をさらに促進することができる。

以下、本発明にかかるフィンチューブ型熱交換器の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図２〜図４に本発明の一実施形態にかかるフィンチューブ型熱交換器１の要部を示す。ここで、図２は、フィンチューブ型熱交換器１の断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ断面図である。

（１）フィンチューブ型熱交換器の基本構成
フィンチューブ型熱交換器１は、いわゆるクロスフィンアンドチューブ型熱交換器であり、主として、複数のプレート状の伝熱フィン２と、複数の伝熱管３とを備えている。伝熱フィン２は、その平面方向を空気等の気流の流れ方向に概ね沿わせた状態で、板厚方向に並んで配置されている。伝熱フィン２には、気流の流れ方向に略直交する方向に間隔を空けて複数の貫通孔２ａが形成されている。貫通孔２ａの周囲部分は、伝熱フィン２の板厚方向の一方側に突出する環状のカラー部２３となっている。カラー部２３は、板厚方向に隣り合う伝熱フィン２のカラー部２３が形成された面と反対の面に当接しており、各伝熱フィン２の板厚方向間に所定の間隔Ｈを確保している。伝熱管３は、内部に冷媒等の熱媒体が流れる管部材であり、板厚方向に並んで配置された複数の伝熱フィン２に挿入されており、気流の流れ方向に略直交する方向に配置されている。具体的には、伝熱管３は、伝熱フィン２に形成された貫通孔２ａを貫通しており、フィンチューブ型熱交換器１の組立時の拡管作業によって、カラー部２３の内面に密着している。

また、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１では、上述の伝熱フィン２と伝熱管３とからなる上流側熱交換部１ａの気流の流れ方向下流側に、上流側熱交換部１ａと同様の構成を有する下流側熱交換部１ｂが設けられている。ここで、下流側熱交換部１ｂを構成する伝熱管３は、上流側熱交換部１ａを構成する伝熱管３と気流の流れ方向に重ならないように、千鳥状に配置されている。

（２）伝熱フィンの詳細形状
次に、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１に用いられている伝熱フィン２の詳細形状について説明する。
伝熱フィン２には、気流の流れ方向に略直交する方向に間隔を空けて隣り合う伝熱管３の間において、気流の流れ方向下流側に向かって高さが漸増し、かつ、Ｖ字状（すなわち、気流の流れ方向下流側に向かうにつれて間隔が大きくなるように）に並ぶ対をなし、気流の流れ方向に対して傾斜する案内フィン２１ａ、２１ｂが、切り起こしにより、伝熱フィン２面に複数組（本実施形態では、２対）形成されている。この案内フィン２１ａ、２１ｂのうち伝熱管３の近傍に配置される案内フィン２１ａは、伝熱管３近傍の気流を、伝熱管３の気流の流れ方向後側に案内するように、気流の流れ方向に対して傾斜している。

本実施形態において、案内フィン２１ａ、２１ｂは、略台形状又は略三角形状であり（図４参照、図４は、案内フィン２１ａを示す図であるが、案内フィン２１ｂについても同様の形状を有する）、その最大高さｈがカラー部２３の高さＨよりも低くなるように形成されている。また、案内フィン２１ａが切り起こされる際に伝熱フィン２に形成されるスリット孔２２ａは、案内フィン２１ａを挟んで伝熱管３よりも遠い側に配置されている。そして、案内フィン２１ｂが切り起こされる際に伝熱フィン２に形成されるスリット孔２２ｂは、スリット孔２２ａ側に配置されている。

（３）フィンチューブ型熱交換器の特徴
上述のように構成されたフィンチューブ型熱交換器１では、伝熱フィン２面の隣り合う伝熱管３の間において形成された気流の流れ方向下流側に向かって高さが漸増する案内フィン２１ａ、２１ｂが、Ｖ字状の対をなすように並んでいるため、伝熱フィンにおける境界層の撹拌効果を向上させることができる。

しかも、案内フィン２１ａ、２１ｂのうち伝熱管３の近傍に配置される案内フィン２１ａが伝熱管３近傍の気流を伝熱管の後側に案内するように気流の流れ方向に対して傾斜しているため、死水域を低減する効果を確実に得ることができる。
以上のように、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１では、伝熱フィン２面の隣り合う伝熱管３の間において、気流の流れ方向下流側に向かって高さが漸増する案内フィン２１ａ、２１ｂが、Ｖ字状に並ぶ対をなすように形成されているため、一層の伝熱促進を図ることができる。
また、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１では、伝熱管３が気流の流れ方向に向かって千鳥状に複数列（本実施形態では、２列）配置されているため、伝熱管３外を流れる気流と伝熱管３内を流れる熱媒体との熱交換をさらに促進することができる。

（４）他の実施形態
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

本発明を利用すれば、伝熱フィン面の隣り合う伝熱管間の位置に、空気流の流れ方向下流側に向かって高さが漸増する形状を有する案内フィンが形成されたフィンチューブ型熱交換器において、さらに一層の伝熱促進を図ることができる。

伝熱フィン面の隣り合う伝熱管間の位置に、空気流の流れ方向下流側に向かって高さが漸増し、かつ、空気流の流れ方向に対して傾斜する案内フィンを、切り起こしにより形成したフィンチューブ型熱交換器の断面図である。 本発明の一実施形態にかかるフィンチューブ型熱交換器の断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

１ フィンチューブ型熱交換器
２ 伝熱フィン
３ 伝熱管
２１ａ、２１ｂ 案内フィン

Claims (2)

1. 気流中に配置された伝熱フィン（２）と、
   前記伝熱フィンに挿入されており、気流の流れ方向に略直交する方向に配置された複数の伝熱管（３）とを備え、
   前記伝熱フィンには、隣り合う前記伝熱管の間において、気流の流れ方向下流側に向かって高さが漸増し、かつ、Ｖ字状に並ぶ対をなし、気流の流れ方向に対して傾斜する案内フィン（２１ａ、２１ｂ）が、前記伝熱フィン面に複数組形成されており、
   前記案内フィンのうち前記伝熱管の近傍に配置される案内フィン（２１ａ）は、前記伝熱管近傍の気流を、前記伝熱管の気流の流れ方向後側に案内するように、気流の流れ方向に対して傾斜している、
   フィンチューブ型熱交換器（１）。
2. 前記伝熱管（３）は、気流の流れ方向に向かって千鳥状に複数列配置されている、請求項１に記載のフィンチューブ型熱交換器（１）。

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