JP2009275967A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気調和機、冷凍機、ヒートポンプ式給湯機などに使用され、多数積層された平板状のフィンの間を流動する空気などの気体と伝熱管内を流動する水や冷媒などの流体との間で熱を授受するフィンアンドチューブ式の熱交換器に関するものである。 The present invention is used in an air conditioner, a refrigerator, a heat pump type water heater, etc., and a gas such as air flowing between a plurality of laminated plate-like fins and a fluid such as water or a refrigerant flowing in a heat transfer tube It is related with the fin and tube type heat exchanger which transfers heat | fever between.
一般に、多数積層された平板状のフィンと伝熱管とで構成されるフィンアンドチューブ式の熱交換器は、図13に示すように、一定のピッチで平行に積層されるとともに、その間を空気などの気体Wが流動する多数の平板状のフィン101と、これらのフィン101に略直角に所定のピッチで挿入され、内部を水や冷媒などの流体Rが流動する伝熱管104とで構成され、伝熱管104はフィン101の貫通穴の外周に垂直に立ち上げた円筒状のフィンカラー102に密着接合されている。また、フィン101には、スリット形成部分103に、図10、図11、図12に示すような切起こし片111、112が設けられている。そして従来の熱交換器の切起こし片111は、図12に示すように基部から先端部に向けて漸次幅狭となり、通過する空気に縦渦Sを発生させる翼部を平板フィンから切起こして形成する。この縦渦により、熱伝達率を向上させるというものである(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来の構成では切起こし片111の後流に発生する縦渦Sにより、熱伝達率は向上するものの、一方では、熱交換器を気体が通過する際の通風抵抗が増大してしまう。このため、切起こし片111の数が多くなるに従い通風抵抗が大幅に増大してしまうため、ファンに負担をかけてしまい、ファンモータの入力を増大させてしまう。
However, although the heat transfer coefficient is improved by the vertical vortex S generated in the wake of the cut and raised
また、熱交換器を蒸発器として使用した場合、フィン表面に凝縮水が付着し、通常はフィン表面に沿って滴下するが、冷媒の温度が0℃以下では、凝縮水が霜となってフィン表面に付着し、その凝縮水は滴下することなくフィン表面に固着し、しだいにその霜が成長し、フィンとフィンの間を閉塞させてしまうことがある。熱伝達率の高い切起こし片の端部は、霜が付着しやすく、急激に霜が成長してしまうため、切起こし片111の数を多くできず、熱交換器の性能向上が抑えられてしまう。
In addition, when the heat exchanger is used as an evaporator, condensed water adheres to the fin surface and usually drops along the fin surface. However, when the temperature of the refrigerant is 0 ° C. or lower, the condensed water becomes frost and becomes finned. The condensed water adheres to the surface and adheres to the fin surface without dripping, and the frost grows gradually, which may block the fins. The end of the cut-and-raised piece with a high heat transfer rate is prone to frost, and the frost grows abruptly. Therefore, the number of the cut-and-raised
さらに、切起こし片を均一に配置させた場合、熱交換器の気体の流入側である風上側では、気体中の水分量が多いため霜が付着しやすく、風上側の切起こし片に集中的に霜が付着するため短時間にフィン間が閉塞してしまう、というこれらの課題を有していた。 Furthermore, when the cut-and-raised pieces are arranged uniformly, frost tends to adhere on the windward side, which is the gas inflow side of the heat exchanger, due to the large amount of moisture in the gas, and is concentrated on the cut-and-raised pieces on the windward side. Since frost adheres to the surface, the problem is that the gap between the fins is closed in a short time.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、熱交換器を気体が通過する際の通風抵抗の増大を抑制しながら熱伝達率を向上させ、熱交換性能を高めた熱交換器を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a heat exchanger that improves heat transfer performance and improves heat exchange performance while suppressing increase in ventilation resistance when gas passes through the heat exchanger. The purpose is to do.
前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、フィンに屈曲形状または曲線形状の切込みを設けて切込みの両端部を結ぶ直線を基本線とし、その基本線で折り曲げてフィン面に略垂直に立ち上げた切起こし片を設け、基本線と気体の主流方向とのなす角度が傾斜を有し、かつ35度以下で配置したものである。また、伝熱管の中心に対し、気体が流出する風下側に設けた切起こし片の数が、気体の流入する風上側に設けた切起こし片
の数より多く配置する。さらに、切起こし片の数を伝熱管から離れるに従い多く配置する。さらに、フィンに四辺形の一辺を残して三辺を切り込んだ切込みを設け、残した一辺を基本線としてその基本線で折り曲げてフィン面に略垂直に立ち上げた立上げ片を形成する。この立上げ片の高さはフィンカラーの高さより高くなるように設定し、フィンを積層するときの所定の間隔を規定するように構成する。さらに、立上げ片の平面が、気体の主流方向に対し、傾斜を有し、かつその角度を35度以下の角度に形成する。
In order to solve the above-mentioned conventional problems, the heat exchanger of the present invention has a fin-shaped surface in which a bent or curved cut is provided in a fin and a straight line connecting both ends of the cut is used as a basic line, and the fin is bent at the basic line. A cut-and-raised piece that is raised substantially vertically is provided, and the angle between the basic line and the main flow direction of the gas has an inclination and is arranged at 35 degrees or less. Further, the number of cut and raised pieces provided on the leeward side from which the gas flows out is more than the number of cut and raised pieces provided on the leeward side from which the gas flows in the center of the heat transfer tube. Furthermore, the number of cut and raised pieces is increased as the distance from the heat transfer tube increases. Further, the fin is provided with a notch obtained by cutting one side of the quadrilateral while leaving one side of the quadrilateral as a basic line, and is bent along the basic line to form a rising piece that is raised substantially perpendicular to the fin surface. The height of the rising piece is set so as to be higher than the height of the fin collar, and the predetermined interval when the fins are stacked is defined. Furthermore, the plane of the rising piece has an inclination with respect to the main flow direction of the gas and forms an angle of 35 degrees or less.
本発明の熱交換器は、フィンに屈曲形状または曲線形状の切込みを設け、切込みの両端部を結ぶ直線を基本線とし、その基本線で折り曲げてフィン面に略垂直に立ち上げた切起こし片を設け、基本線と気体の主流方向とのなす角度が傾斜を有し、かつ35度以下で配置したものである。この構成により、垂直に立ち上げた切起こし片の先端部で熱伝達率の向上が図れると共に、基本線と気体の主流方向と傾斜を有し、かつそのなす角が35度以下に配置することで、切起こし片の後流域の乱流を抑制でき、これにより通風抵抗の増大を抑制できる。したがって、フィン表面の切起こし片の数を多く設けても通風抵抗の増大を抑制できると共に、熱伝達率の向上を図ることができるというものである。 The heat exchanger according to the present invention has a cut or raised piece provided with a bent or curved cut in the fin, a straight line connecting both ends of the cut as a basic line, bent at the basic line and raised substantially perpendicular to the fin surface The angle formed by the basic line and the main flow direction of the gas has an inclination and is arranged at 35 degrees or less. With this configuration, the heat transfer coefficient can be improved at the tip of the vertically raised piece, and the basic line and the main flow direction of the gas and the inclination should be inclined and the angle formed should be 35 degrees or less. Thus, the turbulent flow in the wake area of the cut and raised piece can be suppressed, and thereby the increase in ventilation resistance can be suppressed. Therefore, even if a large number of cut and raised pieces on the fin surface are provided, an increase in ventilation resistance can be suppressed and a heat transfer rate can be improved.
また、伝熱管の中心に対し、気体の流出する風下側に設けた切起こし片の数が、気体の流入する風上側に設けた切起こし片の数より多く配置することにより、伝熱管内を流れる冷媒の温度が0度以下の際にフィンに付着した水滴が霜となってフィン表面に氷結するが、気体中の水分の一部が風上側で付着し、水分が少なくなった気体が風下側に流れることで、風下側の切起こしに付着する水分すなわち霜が少なくなる。風上側では、切起こし片をまばらに配置することで、切起こし片に霜が多く付着してもフィン間を通過する流路が確保でき、風下側では切起こし片を多く配置しても気流中の水分が少ないため、霜の成長を抑制できる。これによりフィン間が霜により閉塞するまでの時間を長く保つことができる。 In addition, the number of cut and raised pieces provided on the leeward side from which gas flows out relative to the center of the heat transfer tube is greater than the number of cut and raised pieces provided on the leeward side from which gas flows in, so that the inside of the heat transfer tube is When the temperature of the flowing refrigerant is 0 degrees or less, the water droplets attached to the fins become frost and freeze on the fin surface, but some of the moisture in the gas adheres on the windward side, and the gas with reduced moisture is leeward By flowing to the side, moisture, that is, frost attached to the leeward cut and raised is reduced. On the leeward side, the cut-and-raised pieces are arranged sparsely to secure a flow path that passes between the fins even if a lot of frost adheres to the cut-and-raised pieces. Since there is little moisture inside, the growth of frost can be suppressed. Thereby, it is possible to maintain a long time until the gap between the fins is blocked by frost.
さらに、切起こし片の数を伝熱管から離れるに従い多く配置する。熱伝導による熱移動は伝熱管との距離が遠くなるに従い少なくなることから、伝熱管から離れたところに切起こし片を多く設けることで、伝熱管内を流れる冷媒の温度が0度以下の場合、切起こし片に付着する量を抑えることができ、霜によるフィン間の閉塞を抑制させることができる。 Furthermore, the number of cut and raised pieces is increased as the distance from the heat transfer tube increases. Since heat transfer due to heat conduction decreases as the distance from the heat transfer tube increases, the temperature of the refrigerant flowing in the heat transfer tube is less than 0 degrees by providing a large number of cut and raised pieces away from the heat transfer tube The amount attached to the cut and raised pieces can be suppressed, and the blockage between the fins due to frost can be suppressed.
さらに、フィンに四辺形の一辺を残して三辺を切り込んだ切込みを設け、残した一辺を基本線とし、その基本線で折り曲げてフィン面に略垂直に立ち上げた立上げ片を形成し、立上げ片がフィンカラーの高さより高くなるようにして、フィンを積層するときの所定の間隔を規定するように構成する。フィンカラーは、プレス加工のしごき加工にて形成されるが、高さが高くなるに従い、フィンカラーの肉厚は薄くなり、先端に割れが生じたり、高さが不均一になるなど加工する際に不具合が発生する。本発明の構成では、フィン間の間隔を立上げ片で規制することで、フィン間の間隔を大きくすることができる。これにより、伝熱管内を流れる冷媒の温度が0度以下の際に、フィン表面や立上げ片に霜が付着しても通風抵抗の急激な増大を抑制することができる。 In addition, the fin is provided with a notch obtained by cutting one side of the quadrilateral, and the remaining one is defined as a basic line, and is bent at the basic line to form a rising piece that rises substantially perpendicular to the fin surface. The rising piece is configured to be higher than the height of the fin collar so as to define a predetermined interval when the fins are stacked. The fin collar is formed by pressing ironing, but as the height increases, the fin collar becomes thinner, causing cracks at the tip or uneven height. Trouble occurs. In the structure of this invention, the space | interval between fins can be enlarged by restrict | limiting the space | interval between fins with a starting piece. Thereby, when the temperature of the refrigerant flowing in the heat transfer tube is 0 ° C. or less, a rapid increase in ventilation resistance can be suppressed even if frost adheres to the fin surface or the rising piece.
さらに、立上げ片の平面が、気体の主流方向に対し、傾斜を有し、かつその角度を35度以下の角度に形成する。この構成により立上げ片に凝縮水が滞留することなく、付着しても速やかに滴下し、排水され、通風抵抗が異常に増大することはない。 Furthermore, the plane of the rising piece has an inclination with respect to the main flow direction of the gas and forms an angle of 35 degrees or less. With this configuration, condensed water does not stay on the rising piece, and even if it adheres, it quickly drops and drains, and the ventilation resistance does not increase abnormally.
第1の発明は、フィンに屈曲形状または曲線形状の切込みを設けて切込みの両端部を結ぶ直線を基本線とし、その基本線で折り曲げてフィン面に略垂直に立ち上げた切起こし片を設け、基本線と気体の主流方向と傾斜を有し、かつそのなす角度が35度以下で配置し
たものである。この構成により、垂直に立ち上げた切起こし片の先端部で熱伝達率の向上が図れると共に、基本線と気体の主流方向とのなす角が35度以下に配置することで、切起こし片の後流域の乱流を抑制でき、これにより通風抵抗の増大を抑制できる。したがって切起こし片の数を多く設けても通風抵抗の増大を抑制できると共に、熱伝達率の向上を図ることができるというものである。
In the first invention, a bent or curved cut is provided in the fin, and a straight line connecting both ends of the cut is used as a basic line, and a cut-and-raised piece that is bent at the basic line and rises substantially perpendicular to the fin surface is provided. The basic line and the main flow direction of the gas are inclined, and the angle between them is arranged at 35 degrees or less. With this configuration, the heat transfer coefficient can be improved at the tip of the vertically raised piece, and the angle between the basic line and the gas main flow direction is set to 35 degrees or less, thereby Turbulent flow in the wake area can be suppressed, and thereby increase in ventilation resistance can be suppressed. Therefore, even if a large number of cut and raised pieces are provided, an increase in ventilation resistance can be suppressed, and an improvement in heat transfer coefficient can be achieved.
第2の発明は、伝熱管の中心に対し、気体が流出する風下側に設けた切起こし片の数が、気体が流入する風上側に設けた切起こし片の数より多く配置することにより、熱交換器を蒸発器として使用した場合、特に伝熱管内を流れる冷媒の温度が0度以下の際にフィンに付着した水滴が霜となってフィン表面に氷結するが、風上側で気体中の水分の一部がフィン表面に凝縮した後に、水分が少なくなった気体が風下側に流れるため、風下側の切起こし片に付着する水分すなわち霜が少なくなり、風下側の切起こし片が多くても霜の成長を抑制できる。これによりフィン間が霜で閉塞するまでの時間を長く保つことができる。また、切起こしの数を風下側で多く配置することで、短時間でフィン間を閉塞することはなく、熱交換性能を向上させることができる。 2nd invention arrange | positions more than the number of the cut-and-raised piece provided in the leeward side where gas flows out with respect to the center of a heat exchanger tube from the number of the cut-and-raised piece provided in the leeward side where gas flows in, When the heat exchanger is used as an evaporator, water drops adhering to the fin become frost and freeze on the fin surface especially when the temperature of the refrigerant flowing in the heat transfer tube is 0 degrees or less. After some of the water has condensed on the fin surface, the gas with less water flows to the leeward side, so there is less moisture or frost adhering to the cut and raised pieces on the leeward side, and there are more cut and raised pieces on the leeward side. Can also suppress the growth of frost. Thereby, it is possible to maintain a long time until the gap between the fins is blocked with frost. Further, by arranging a large number of cuts and raisings on the leeward side, the heat exchange performance can be improved without closing the gaps between the fins in a short time.
第3の発明は、切起こし片の数を伝熱管から離れるに従い多く配置する。熱伝導による熱移動は伝熱管との距離が遠くなるに従い少なくなることから、伝熱管から離れたところに切起こし片を多く設けることで、伝熱管内を流れる冷媒の温度が0度以下の場合に、切起こし片に付着する量を抑えることができ、霜によるフィン間の閉塞を抑制させることができる。 In the third invention, the number of cut and raised pieces is increased as the distance from the heat transfer tube increases. Since heat transfer due to heat conduction decreases as the distance from the heat transfer tube increases, the temperature of the refrigerant flowing in the heat transfer tube is less than 0 degrees by providing a large number of cut and raised pieces away from the heat transfer tube In addition, the amount attached to the cut and raised pieces can be suppressed, and the blockage between the fins due to frost can be suppressed.
第4の発明は、フィンに四辺形の一辺を残して三辺を切り込んだ切込みを設け、残した一辺を基本線として基本線で折り曲げてフィン面に略垂直に立ち上げた立上げ片を形成し、立上げ片の高さをフィンカラーの高さより高くなるようにして、フィンを積層するときの所定の間隔を規定するように構成する。フィンカラーは、プレス加工のしごき加工にて形成されるが、高さを高くするに従い、フィンカラーの肉厚は薄くなり、先端に割れが生じたり、高さが不均一になったりするなど加工する際に不具合が発生する。本発明の構成では、フィン間の間隔を立上げ片で規制することで、立上げ片の間隔を大きくすることができる。これにより、伝熱管内を流れる冷媒の温度が0度以下の際に、フィン表面や立上げ片に霜が付着しても、霜でフィン間が閉塞するまでの時間を長くすることができ、通風抵抗の急激な増大を抑制することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, a notch is formed by cutting one side of the quadrilateral into the fin, and forming a rising piece that is raised substantially perpendicular to the fin surface by bending the remaining one side as a basic line along the basic line. Then, the height of the rising piece is set higher than the height of the fin collar so as to define a predetermined interval when the fins are stacked. The fin collar is formed by pressing ironing, but as the height increases, the fin collar becomes thinner, cracks at the tip, and uneven height, etc. Trouble occurs when doing so. In the configuration of the present invention, the spacing between the fins can be increased by regulating the spacing between the fins with the rising pieces. Thereby, when the temperature of the refrigerant flowing in the heat transfer tube is 0 degrees or less, even if frost adheres to the fin surface or the rising piece, the time until the fins are blocked by the frost can be lengthened, A rapid increase in ventilation resistance can be suppressed.
第5の発明は、立上げ片の平面が、気体の主流方向に対し、傾斜を有し、かつその角度を35度以下の角度に形成する。この構成により立上げ片に凝縮水が滞留することなく、付着しても速やかに滴下し、排水され、通風抵抗が異常に増大することはない。 In the fifth invention, the plane of the rising piece is inclined with respect to the main flow direction of the gas, and the angle is formed to an angle of 35 degrees or less. With this configuration, condensed water does not stay on the rising piece, and even if it adheres, it quickly drops and drains, and the ventilation resistance does not increase abnormally.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1について、図1〜図7にしたがい説明する。図1〜図3は実施の形態1の第1の形状、図4,図5は実施の形態1の第2の形状、図6,図7は実施の形態1の第3の形状である。
(Embodiment 1)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 show the first shape of the first embodiment, FIGS. 4 and 5 show the second shape of the first embodiment, and FIGS. 6 and 7 show the third shape of the first embodiment.
まず、実施の形態1の第1の形状について、図1〜図3に従い説明する。図1は第1の形状のフィンの正面図、図2は同底面図、図3は同斜視図である。図1〜図3において、フィンカラー13の近傍で、段方向の縦中心線13aに対して気流1の上流側に切起こし片11aを、下流側に切起こし片11bを、それぞれフィンカラー13の上下に設けている。複数段設けたフィンカラー13のそれぞれの近傍のフィン10の表面に、三角形の2
辺に切込みを入れた屈曲形状の切込み15a、15bを設け、気流1の上流側の切込み15aの一端部12aと他端部12bとの両端部を結ぶ直線を基本線16aとし、基本線16aで折り曲げてフィン面に垂直に立ち上げた切起こし片11aを設け、また、気流1の下流側の切込み15bの一端部12cと他端部12dとの両端部を結ぶ直線を基本線16bとし、基本線16bで折り曲げてフィン面に垂直に立ち上げた切起こし片11bとを設ける。
First, the 1st shape of
Bending cuts 15a and 15b with cuts on the sides are provided, and a straight line connecting both ends of one
基本線16aは、気体の主流1の主流方向1aとのなす角βaが35度以下で配置し、しかも基本線16aの傾斜の方向は、主流1がフィンカラー13の方に導く方向に傾斜している。基本線16aの傾斜の方向は、言い換えれば、フィンカラー13の縦中心線13aと直交する横中心線13bの方に向かって主流1を導く方向に傾斜している。また、基本線16bも基本線16aと同様に、気体の主流1の主流方向1bとのなす角βbが35度以下で配置し、しかも基本線16bの傾斜の方向は、横中心線13bの方に主流1を導く方向に傾斜している。
The
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。 About the heat exchanger comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
本実施の形態においては、垂直に立ち上げた切起こし片11a、11bの先端部では境界層前縁効果により熱伝達率の向上が図れ、さらに、フィン10の表面の切込み15a、15bの部分についても境界層前縁効果の作用により、熱伝達率の向上が図れ、熱交換性能を向上させることができる。また、基本線16a、16bと気体の主流1の主流方向1aとのなす角βa、βbが35度以下になるように配置することで、切起こし片11a、11bの後流の乱流を抑制でき、これにより通風抵抗の増大を抑制できる。これにより、切起こし片の数を多く設けても通風抵抗の増大を抑制できると共に、熱伝達率の向上を図ることができるというものである。
In the present embodiment, the heat transfer coefficient can be improved by the boundary layer leading edge effect at the front ends of the cut and raised
なお、切込み形状については、上記の第1の形状以外にいろいろな多角形の屈曲形状や円弧や自由な曲線形状などが考えられるが、例として次の第2の形状と第3の形状の2つを示す。 In addition to the first shape described above, various polygonal bent shapes, circular arcs, free curved shapes, and the like are conceivable as the cut shape, but as an example, the following second shape and second shape 2 Indicates one.
実施の形態1の第2の形状を、図4にその正面図、図5にその底面図を示す。図4、図5において、フィン20の表面に、五角形の4辺に切込みを入れた屈曲形状の切込み25a、25bを設け、切込み25aの一端部22aと他端部22bとの両端部を結ぶ直線を基本線26a、また、切込み25bの一端部22cと他端部22dとの両端部を結ぶ直線を基本線26bとし、基本線26aで折り曲げてフィン20の表面に垂直に立ち上げた切起こし片21a、基本線26bで折り曲げてフィン面に垂直に立ち上げた切起こし片21bを設ける。基本線26aは、気体の主流1の主流方向1aとのなす角βaが35度以下で配置し、しかも基本線26aの傾斜の方向は、主流1がフィンカラー23の方に導く方向、言い換えれば、フィンカラー23の縦中心線23aと直交する横中心線23bの方に向かって主流1を導く方向に傾斜している。また、基本線26bも基本線26aと同様に、気体の主流1の主流方向1bとのなす角βbが35度以下で配置し、しかも基本線26bの傾斜の方向は、横中心線23bの方に主流1を導く方向に傾斜している。
FIG. 4 is a front view of the second shape of the first embodiment, and FIG. 5 is a bottom view thereof. 4 and 5, the surface of the
さらに、実施の形態1の第3の形状を、図6にその正面図、図7にその底面図を示す。図6、図7において、フィン30の表面に、円弧形状の切込み35a、35bを設け、切込み35aの両端部32aと32bを結ぶ直線を基本線36a、また、切込み35bの一端部32cと他端部32dとを結ぶ直線を基本線36bとし、基本線36aで折り曲げてフィン30の表面に垂直に立ち上げた切起こし片31a、基本線36bで折り曲げてフィン30の表面に垂直に立ち上げた切起こし片31bを設ける。基本線36aは、気体の主流1の主流方向1aとのなす角βaが35度以下で配置し、しかも基本線36aの傾斜の
方向は、主流1がフィンカラー33の方に導く方向、言い換えれば、フィンカラー33の縦中心線33aと直交する横中心線33bの方に向かって主流1を導く方向に傾斜している。また、基本線36bも基本線36aと同様に、気体の主流1の主流方向1bとのなす角βbが35度以下で配置し、しかも基本線36bの傾斜の方向は、横中心線33bの方に主流1を導く方向に傾斜している。
Furthermore, FIG. 6 shows a front view of the third shape of the first embodiment, and FIG. 7 shows a bottom view thereof. 6 and 7, arc-shaped
上記2つの形状についての動作と作用については、実施の形態1の第1の形状と同等の動作と作用を有するもので、特に説明は省略する。
About operation | movement and an effect | action about said 2 shape, it has an operation | movement and an effect | action equivalent to the 1st shape of
なお、切込みの形状については上に記載した他にも、円弧形状が楕円形状だったり、円弧と屈曲とを組み合わせたり、曲線と直線とを組み合わせたりして形成しても同様の効果を有する。さらに、複数の切起こし片は、それぞれの大きさや形状が異なっても良いし、また、気流の主流とのなす角度が異なっても良い。 As for the shape of the cut, in addition to those described above, the same effect can be obtained if the arc shape is an elliptical shape, a combination of an arc and a bend, or a combination of a curve and a straight line. Further, the plurality of cut and raised pieces may have different sizes and shapes, or may have different angles with the main stream of the airflow.
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2について、図8、図9にしたがい説明する。実施の形態2は、実施の形態1の動作と作用の効果を、切起こし片の数を増やし、最適に配置することでさらに有効に活かすものであり、一つの切起こし片の説明は実施の形態1と同様な作用であるため省略する。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the effect of the operation and action of the first embodiment is further effectively utilized by increasing the number of cut and raised pieces and optimally arranging them. The explanation of one cut and raised piece is as follows. Since the operation is the same as that of the first embodiment, the description is omitted.
図8は実施の形態2のフィンの正面図、図9は同底面図である。図8、図9において、2つのフィンカラー43間のフィン表面の領域を、フィンカラー43の図面上水平方向の横中心線50aとフィンカラー43間を均等に2分割する中間線50cと、横中心線50aと中間線50c間を均等に2分割する分割線50bで領域を区分けし、フィンカラー43に近い領域Aとフィンカラーから遠い領域Bに分割している。フィン40の表面には、三角形の2辺に切込みを入れ、切込みの両端を結ぶ基本線で折り曲げた三角形状の切起こし片41(41a、41b、41c、41d、41e、41f、41g、41h、41i)を設ける。切起こし片41は、中間線50cを線対称とし、フィン40の表面に配置している。他の構成から線対称でない切起こし片41を符号41jで示す。切起こし片41はいずれもフィンカラー43の横中心線の方に主流1を導く方向に傾斜している。
FIG. 8 is a front view of the fin according to the second embodiment, and FIG. 9 is a bottom view thereof. 8 and 9, the fin surface region between the two
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明するが、実施の形態1で説明した切起こし片の効果については、同様の効果を有するもので説明は省略する。また、説明は主に領域A、Bに配置されたものについて説明し、中間線50cと対称な切起こし片41については、同様の効果を有するものであり、説明は省略する。
The operation and operation of the heat exchanger configured as described above will be described below. However, the effect of the cut and raised piece described in the first embodiment has the same effect, and the description thereof is omitted. Further, the description will mainly describe the elements arranged in the areas A and B, and the cut and raised pieces 41 symmetrical to the
本実施の形態においては、フィンカラー43の図面上垂直方向の縦中心線51に対し、気体が流入する風上側に3つの切起こし片41a、41b、41cと、縦中心線51上に1つの切起こし片41dと、風下側に5つの切起こし片41e、41f、41g、41h、41iを配置する。フィンカラー43に挿入され、フィンカラー43と密着された伝熱管44内を流れる冷媒の温度が0℃以下の場合、気流の水分がフィン40の表面に結露し、フィン40の表面では霜となって付着するが、霜は熱伝達率の高い部分で、特に切起こし片41部分に集中して付着する。切起こし片41の数を風上側で少なくすることで、気流の水分の一部は風上側のフィン40の表面に凝縮するため、風下側の気流内の水分量は減少し、風下側で付着する霜量も減少する。このように熱伝達率の高い切起こし片41を風下側より風上側の方を少なくすることで、気流に含まれる水分量が多い風上側では、霜が付着しやすい切起こし片41が少なく、気流に含まれる水分量が少なくなった風下側では熱伝達率の高い切起こし片41を多く設けることで、フィン40の表面に付着する霜の量を均一に付着させることができ、これにより積層されたフィン40間を通過する際の通風抵抗の増大を抑制でき、風量低下による能力の低下を抑制できる。
In the present embodiment, with respect to the
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3について、図8、図9にしたがい説明する。実施の形態3は、実施の形態1及び実施の形態2の動作と作用の効果については同様の効果を有するもので、切起こし片の配置をさらに最適にすることで、切起こし片を有効に活かすものであり、実施の形態1及び実施の形態2と同様の作用については省略する。
(Embodiment 3)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The third embodiment has the same effect as the operation and action of the first embodiment and the second embodiment. By further optimizing the arrangement of the cut and raised pieces, the cut and raised pieces are effectively used. The operation similar to that of the first embodiment and the second embodiment is omitted.
図8、図9において、フィンカラー43の横中心線50aに近い切起こし片41a、41g、次に近いところに41c、41e、41h、離れたところに41b、41d、41f、41iを配置する。
8 and 9, cut and raised
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。 About the heat exchanger comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
伝熱管44は、フィンカラー43に挿入され、密着固定されている。伝熱管44内を流れる冷媒の温度とフィンの温度の差は、伝熱管44から離れるに従い温度差が大きくなり、逆にフィン40の温度と空気との温度差は小さくなることから、局所の熱交換量は小さくなる。つまり、フィンカラー43から離れるに従い、フィン40の表面の温度は空気温度に近くなり、温度差が小さくなることから、局所の熱交換能力は小さくなるということである。ここで、熱交換器を蒸発器として使用し、伝熱管44内を流れる冷媒の温度が0℃以下の場合、フィンカラー43に近い切起こし片41a、41gは温度が低く、熱交換量も大きいことから付着する霜の量も多い。これに対し、フィンカラー43から離れている切起こし片41b、41d、41f、41iの温度は上昇し、空気温度との差が小さくなり、熱交換量も少なく、霜の付着する量も少なくなる。このように切起こし片41の数をフィンカラー43から離れるに従い多くすることで、熱交換性能を高めるとともに霜の付着による急激な通風抵抗の上昇を抑制でき、熱交換能力を高めることができる。
The
なお、図8では、切起こし片41b、41d、41f、41iが、気流の主流1と同じ方向で同一直線状に配置しているが、少なくとも直ぐ後ろの切起こし片とは重ならない千鳥状に配置することで、風上側の切起こし片で発生した境界層に埋没することなく、より高性能化を図ることも可能である。
In FIG. 8, the cut-and-raised
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4について、図8、図9にしたがい説明する。実施の形態4は、実施の形態1から実施の形態3の動作と作用の効果については同様の効果を有するもので、立上げ片を設けることでフィン間を広くすることにより、熱交換器を蒸発器として使用し、伝熱管内を流れる冷媒の温度が0℃以下の場合、霜の付着による通風抵抗の急激な増加を抑制できると言うものである。
(Embodiment 4)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The fourth embodiment has the same effect as the operation and action of the first to third embodiments. By providing a rising piece, the space between the fins is widened, so that the heat exchanger is When used as an evaporator and the temperature of the refrigerant flowing in the heat transfer tube is 0 ° C. or less, it is possible to suppress a rapid increase in ventilation resistance due to frost adhesion.
図8、図9において、フィンカラー43の近傍に、四辺形の一辺を残して三辺を切り込んだ切込み48a、48bを設け、残した一辺を基本線49a、49bとして基本線49a、49bで折り曲げてフィン40の表面に略垂直に立ち上げた立上げ片47a、47bを形成する。立上げ片47a、47bの高さhaは、フィンカラー43の高さhfより高く形成する。また、基本線49a、49bと気体の主流1の主流方向1cとのなす角βcが35度以下で配置し、しかも基本線49a、49bの傾斜の方向は、実施の形態3までに説明した切起こし片41と同様に、主流1がフィンカラー43の横中心線50aに導く方向に傾斜している。
In FIGS. 8 and 9,
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。 About the heat exchanger comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
隣接するフィン40の間隔の規定を、フィンカラー43の高さhfより、立上げ片47
a、47bの高さhaの方を高くすることでフィン間隔を規制することから、切込み48a、48bの形状しだいで隣接するフィンとの距離を規定でき、フィンの間隔も大きくすることができる。これにより、伝熱管44内を流れる冷媒の温度が0度以下の際に、フィン40の表面や切起こし片41a〜41jに霜が付着しても、積層されたフィン40の間を通過する気流の通風抵抗の急激な増大を抑制することができる。
The interval between
Since the fin interval is regulated by increasing the height ha of a and 47b, the distance between adjacent fins can be defined depending on the shape of the
また、立上げ片47a、47bの基本線49a、49bが、気体の主流方向1cに対して傾斜を有し、その角度βcを35度以下の角度に形成することで、立上げ片47a、47bの平面が水平でないことから、立上げ片47a、48bに凝縮水が滞留することなく、付着しても速やかに滴下し、排水され、通風抵抗が異常に増大することはない。また、主流方向1cとなす角を35度以下にすることで、立上げ片47aの後流部分での乱流の発生を抑制でき、通風抵抗の増大を抑制できる。
Further, the
以上のように、本発明にかかる熱交換器は、気体の冷却器として用いる機器に使用した場合、特に伝熱管内を流れる冷媒の温度が0℃以下の場合に有効で、フィンの表面に付着した霜が成長しても急激な通風抵抗の上昇を抑制でき、熱交換器の通過する風量の減少を抑制することで、熱交換性能の高いものを提供するものである。したがって、空気調和機や冷凍機などに使用され、多数積層された平板状のフィンの間を流動する空気などの気体と伝熱管内を流動する水や冷媒などの流体との間で熱を授受するフィンアンドチューブ式の熱交換器に広く適用できるものである。 As described above, the heat exchanger according to the present invention is effective when used in a device used as a gas cooler, particularly when the temperature of the refrigerant flowing in the heat transfer tube is 0 ° C. or less, and adheres to the fin surface. Even if the developed frost grows, a rapid increase in ventilation resistance can be suppressed, and a decrease in the amount of air passing through the heat exchanger is suppressed, thereby providing a high heat exchange performance. Therefore, it is used in air conditioners and refrigerators, and transfers heat between a gas such as air that flows between a large number of stacked flat fins and a fluid such as water and refrigerant that flows in the heat transfer tube. It can be widely applied to fin-and-tube heat exchangers.
1 気体の主流
1a、1b、1c 気体の主流方向
10、20、30、40 フィン
11a、11b 切起こし片
21a、21b 切起こし片
31a、31b 切起こし片
41、41a、41b、41c、41d、41e、41f、41g、41h、41i、41j 切起こし片
12a、12c、22a、22c、32a、32c 切込みの一端部
12b、12d、22b、22d、32b、32d 切込みの他端部
13、23、33、43 フィンカラー
13a、23a、33a フィンカラーの横中心線
13b、23b、33b フィンカラーの縦中心線
15a、15b、25a、25b、35a、35b 切起こし片の切込み
16a、16b、26a、26b、36a、36b 切起こし片の基本線
47a、47b 立上げ片
48a、48b 立上げ片の切込み
49a、49b 立上げ片の基本線
50a フィンカラーの横中心線
50b 分割線
50c 中間線
51 フィンカラーの縦中心線
βa、βb 切起こし片の基本線と主流方向のなす角度
βc 切起こし片の基本線と主流方向のなす角度
ha 立上げ片の高さ
hf フィンカラーの高さ
1 Gas
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