JP2010286133A

JP2010286133A - Plate fin type heat exchanger

Info

Publication number: JP2010286133A
Application number: JP2009138330A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Hata; 聖一端
Original assignee: T Rad Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2010-12-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plate fin type heat exchanger having better heat exchange performance. <P>SOLUTION: In each plate fin 2 used for the heat exchanger, a cylindrical part 2a is formed in a tube insertion hole 1 of the plate fin 2, and an annular recess 5 is formed in a root part of the cylindrical part 2a. A trapezoidal part 6 is protruded between the respective annular recesses 5. Slits 7 or louvers 8 are cut and raised in a flat part 6a of the trapezoidal part 6. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本願発明は、断面円形チューブとプレートフィンとの組み合わせからなるプレート型熱交換器であって、空調用熱交換器等に用いられるものに関する。 The present invention relates to a plate type heat exchanger composed of a combination of a circular tube and a plate fin, which is used for an air conditioner heat exchanger or the like.

空調用熱交換器に用いられる従来のプレートフィン型熱交換器は、そのプレートフィンとして図１１〜図１３に示すような波型プレートフィン９、スリット型プレートフィン１１、ルーバ型プレートフィン１２が用いられていた。スリット型プレートフィン１１は図１２に示すごとく、平坦な細長いフィン本体に、チューブ挿通用の多数の筒状部２ａを立上げ形成すると共に、各筒状部２ａ間にスリット７を切起し形成したものである。またルーバ型プレートフィン１２は図１３に示すごとく、平坦な細長いフィン本体の筒状部２ａ間に多数のルーバ８を切起し形成したものである。
次に、波型プレートフィン９は図１１（Ｂ）に示すごとく、プレート本体の基面が波形に曲折されたものである。 A conventional plate fin type heat exchanger used for an air conditioning heat exchanger uses a wave type plate fin 9, a slit type plate fin 11, and a louver type plate fin 12 as shown in FIGS. It was done. As shown in FIG. 12, the slit-type plate fin 11 is formed by raising and forming a large number of tubular portions 2a for inserting a tube in a flat and slender fin body, and cutting and forming slits 7 between the respective tubular portions 2a. It is what. Further, as shown in FIG. 13, the louver-type plate fin 12 is formed by cutting up and forming a large number of louvers 8 between the cylindrical portions 2a of a flat and slender fin body.
Next, as shown in FIG. 11B, the corrugated plate fin 9 is obtained by bending the base surface of the plate body into a corrugated shape.

図１１に示す波型プレートフィン９は、そのフィン本体が波形に曲折されているため、空気流を波形に導いて熱交換を促進させる効果がある。しかしながら、その波形の熱交換性能の効果は、スリット７、ルーバ８のそれより劣るものである。
次に、スリット型プレートフィン１１、ルーバ型プレートフィン１２は、そのプレート本体が平坦に形成されているため、空気流を波形に導くことができず、空気流の流速が波型プレートフィン９のそれに比べて小さい。それと共に、筒状部２ａの下流側背面に空気流の滞留部が生じ、その部分で熱交換性能が低下する。 Since the corrugated plate fin 9 shown in FIG. 11 has a fin body that is bent into a waveform, the corrugated plate fin 9 has an effect of guiding the air flow into the waveform and promoting heat exchange. However, the effect of the heat exchange performance of the corrugation is inferior to that of the slit 7 and the louver 8.
Next, since the plate body of the slit type plate fin 11 and the louver type plate fin 12 is formed flat, the air flow cannot be guided to the waveform, and the flow rate of the air flow is the same as that of the wave type plate fin 9. Smaller than that. At the same time, a stagnant portion of the air flow is generated on the downstream side rear surface of the cylindrical portion 2a, and the heat exchange performance is lowered at that portion.

なお、波型プレートフィン９の構造と、スリット型プレートフィン１１またはルーバ型プレートフィン１２との構造を組合わせることも考えられる。これは波形の各斜面にスリットまたはルーバを切り起したことになる。ところが、本発明者の実験によれば、単にその斜面に、スリットまたはルーバを切り起しても、熱交換性能が向上しないことが明らかとなった。これは斜面に配置したスリットまたはルーバの存在により、斜面の空気流の案内効果が減少するからと思われる。それと共に、斜面においては、スリットまたはルーバの前縁効果も減少するものと思われる。そのため、全体として通常のスリットフィン、ルーバフィンより熱交換性能が劣ることが分かった。
そこでこれらの知見に基づいて、性能のよい新たなプレートフィン型熱交換器を提供することを課題とする。 It is also conceivable to combine the structure of the corrugated plate fin 9 and the structure of the slit plate fin 11 or the louver plate fin 12. This means that a slit or louver has been cut and raised on each slope of the waveform. However, according to the experiments of the present inventors, it has been clarified that the heat exchange performance is not improved even if a slit or louver is cut and raised on the slope. This seems to be because the air flow guiding effect on the slope is reduced by the presence of slits or louvers arranged on the slope. At the same time, on the slope, the leading edge effect of slits or louvers will also decrease. Therefore, it turned out that heat exchange performance is inferior to a normal slit fin and a louver fin as a whole.
Then, based on these knowledge, it makes it a subject to provide a new plate fin type heat exchanger with good performance.

請求項１に記載の本発明は、複数の円形のチューブ挿通孔(1) が長手方向に離間して並列された互いに整合する多数のプレートフィン(2) の積層体と、その各プレートフィン(2) のチューブ挿通孔(1) に挿通された複数のチューブ(3) とを有し、そのプレートフィン(2) の幅方向に空気流(4)が流通するプレートフィン型熱交換器において、
各プレートフィン(2) は、そのチューブ挿通孔(1) が筒状に立ち上げられて筒状部(2a)を形成し、その根元部が環状に凹陥された環状凹陥部(5)を有し、隣り合う環状凹陥部(5)間に、その幅方向に沿う横断面を台形状とした台形部(6)が突設形成され、その台形部(6)の頂部平坦面(6a)に前記幅方向に対して交差するスリット(7) またはルーバ (8) が切り起こし形成されたことを特徴とするプレートフィン型熱交換器である。
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記プレートフィン(2) の多数のチューブ挿通孔(1) が、幅方向に離間して複数列に配置され且つ、各チューブ挿通孔(1) が千鳥配置されているプレートフィン型熱交換器である。 The present invention according to claim 1 is a laminate of a plurality of plate fins (2) in which a plurality of circular tube insertion holes (1) are aligned in parallel in a longitudinal direction, and each plate fin ( In a plate fin type heat exchanger having a plurality of tubes (3) inserted through the tube insertion holes (1) of 2) and an air flow (4) flowing in the width direction of the plate fins (2),
Each plate fin (2) has an annular recess (5) in which the tube insertion hole (1) is raised in a cylindrical shape to form a cylindrical portion (2a), and the root portion is annularly recessed. A trapezoidal portion (6) having a trapezoidal cross section along the width direction is projected between adjacent annular recesses (5), and is formed on the top flat surface (6a) of the trapezoidal portion (6). A plate fin type heat exchanger characterized in that a slit (7) or a louver (8) intersecting with the width direction is cut and raised.
The present invention according to claim 2 is the method according to claim 1,
In the plate fin type heat exchanger, a large number of tube insertion holes (1) of the plate fin (2) are arranged in a plurality of rows separated in the width direction, and each tube insertion hole (1) is arranged in a staggered manner. is there.

本発明のプレートフィン型熱交換器は、その各プレートフィン２の表面に台形部６が突設形成され、その台形部６の平坦部６ａに幅方向に対して交差するスリット７またはルーバ８が切起し形成されたから、積層されたプレートフィン２を空気流４が流通するとき、台形部６の斜面によって流速が高まり、速い空気流４を台形波状に流通させる。そして、その平坦部６ａに設けられたスリット７またはルーバ８によって空気流の境界層を分断し、熱交換性能を向上させる。すなわち、本発明の熱交換器は、そのプレートフィン２によって台形波の効果と、スリット７またはルーバ８による境界層分離効果とを極めて簡単な構造で達しうる。しかも、スリット７、ルーバ８は平坦部６ａに形成されているため、空気流４の安定域において且つ流速が増大した状態で境界層を分断するため、熱交換性能が向上することが確認された。
さらに、このプレートフィン２は筒状部２ａの根元部に環状凹陥部５を有するので、そこに空気が導かれ、その空気流がチューブの背面側に円滑に導かれて、それが下流方向に流出し、チューブ背面側の空気の滞留域を減少し、熱交換性能を向上させる効果がある。 The plate fin type heat exchanger of the present invention has a trapezoidal portion 6 projectingly formed on the surface of each plate fin 2, and a slit 7 or a louver 8 intersecting the flat portion 6 a of the trapezoidal portion 6 in the width direction. Since the airflow 4 flows through the laminated plate fins 2 because it is cut and raised, the flow velocity is increased by the slope of the trapezoidal portion 6, and the fast airflow 4 is circulated in a trapezoidal shape. And the boundary layer of an airflow is parted by the slit 7 or the louver 8 provided in the flat part 6a, and heat exchange performance is improved. That is, the heat exchanger of the present invention can achieve the effect of trapezoidal waves by the plate fins 2 and the boundary layer separation effect by the slits 7 or the louvers 8 with a very simple structure. In addition, since the slit 7 and the louver 8 are formed in the flat portion 6a, the boundary layer is divided in the stable region of the air flow 4 and the flow velocity is increased, so that it was confirmed that the heat exchange performance is improved. .
Further, since the plate fin 2 has an annular recess 5 at the base of the cylindrical portion 2a, air is guided there, and the air flow is smoothly guided to the back side of the tube, and it is downstream. It has the effect of flowing out, reducing the air retention area on the back side of the tube, and improving the heat exchange performance.

本発明の第１の実施の形態を示すプレートフィン型熱交換器に用いるプレートフィン２の要部斜視図。The principal part perspective view of the plate fin 2 used for the plate fin type heat exchanger which shows the 1st Embodiment of this invention. 同平面図。FIG. 図２のIII−III矢視断面図。III-III arrow sectional drawing of FIG. 同熱交換器の要部断面説明図。Cross-section explanatory drawing of the principal part of the heat exchanger. 本発明の第２のプレートフィン型熱交換器におけるプレートフィン２の斜視図。The perspective view of the plate fin 2 in the 2nd plate fin type heat exchanger of this invention. 同平面図。FIG. 図６のVII−VII矢視断面図。VII-VII arrow sectional drawing of FIG. 同熱交換器の要部を示す説明図。Explanatory drawing which shows the principal part of the same heat exchanger. 本発明の第３のプレートフィン型熱交換器に用いるプレートフィン２の平面図。The top view of the plate fin 2 used for the 3rd plate fin type heat exchanger of this invention. 同第４のプレートフィン型熱交換器に用いるプレートフィン２の平面図。The top view of the plate fin 2 used for the 4th plate fin type heat exchanger. 従来のプレートフィン型熱交換器に用いる波型プレートフィン９の平面図およびＢ−Ｂ矢視断面図。The top view and BB arrow sectional drawing of the corrugated plate fin 9 used for the conventional plate fin type heat exchanger. 従来の他のプレートフィン型熱交換器に用いるスリット型プレートフィン１１の平面図およびＢ−Ｂ矢視断面図。The top view and BB arrow sectional drawing of the slit type plate fin 11 used for the other conventional plate fin type heat exchanger. 従来のさらに他のプレートフィン型熱交換器に用いるルーバ型プレートフィン１２の平面図およびＢ−Ｂ矢視断面図。The top view and BB arrow sectional drawing of the louver type plate fin 12 used for the further another conventional plate fin type heat exchanger.

図１〜図４には本発明の第１実施例のプレートフィン型熱交換器に用いるプレートフィン２が図示されている。その熱交換器のプレートフィン２は、この例では複数の円形のチューブ挿通孔１が長手方向に等間隔に離間して形成されると共に、幅方向にそれが２列に且つ、隣り合う各チューブ挿通孔１が千鳥状に配置されている。プレートフィン２の孔縁部は立ち上げられて、筒状部２ａを形成する。それと共に、筒状部２ａの先端は僅かにフランジ状に形成されている。筒状部２ａの根元部には環状凹陥部５が、内周をすり鉢状に、形成されている。 1 to 4 show a plate fin 2 used in the plate fin heat exchanger according to the first embodiment of the present invention. In this example, the plate fins 2 of the heat exchanger have a plurality of circular tube insertion holes 1 formed at equal intervals in the longitudinal direction, and are adjacent to each other in two rows in the width direction. The insertion holes 1 are arranged in a staggered manner. The hole edge portion of the plate fin 2 is raised to form a cylindrical portion 2a. At the same time, the tip of the cylindrical portion 2a is formed in a slightly flange shape. An annular recess 5 is formed at the base of the cylindrical portion 2a in a mortar shape on the inner periphery.

次に、プレートフィン２はその幅方向に全体として横断面台形状とした台形部６が突設形成されている。その台形部６の平坦部６ａに、複数のスリット７がその上面側および下面側に切起し形成され、それらが平坦面に平行に突設されている。このスリット７はプレートフィン２の長手方向に台形状の断面を有する。
そして、互いに整合するプレートフィン２を図４に示すごとく、多数積層すると共に、各プレートフィン２の筒状部２ａ内に断面円形のチューブ３をそれぞれ挿通する。次いで、そのチューブ３内に拡開治具を挿通して、チューブ３を拡開し、その外周と筒状部２ａ内周との間を圧着固定する。そして、各チューブ３端どうしを連通し（図示せず）、本発明のプレートフィン型熱交換器を完成する。 Next, the plate fin 2 is formed with a trapezoidal portion 6 having a trapezoidal cross section in the width direction. A plurality of slits 7 are formed in the flat portion 6a of the trapezoidal portion 6 so as to be cut and raised on the upper surface side and the lower surface side, and projecting in parallel to the flat surface. The slit 7 has a trapezoidal cross section in the longitudinal direction of the plate fin 2.
Then, as shown in FIG. 4, a large number of plate fins 2 aligned with each other are stacked, and the tubes 3 having a circular cross section are inserted into the cylindrical portions 2 a of the plate fins 2. Next, an expansion jig is inserted into the tube 3, the tube 3 is expanded, and the outer periphery of the tube 3 and the inner periphery of the cylindrical portion 2a are crimped and fixed. And the end of each tube 3 is connected (not shown), and the plate fin type heat exchanger of the present invention is completed.

（作用）
図４において、各プレートフィン２の幅方向に空気流４を流通させる。すると、空気流４は台形部６に導かれて台形状に案内され、その分だけ流速が増速する。そして、平坦部６ａでは空気流４が安定し、そこに設けたスリット７によって境界層が分断され、スリット７の前縁効果が生じ、空気流４とチューブ３内の流体との間の熱交換が促進される。平坦部６ａを通過した空気流４はさらに波型に導かれ下流側の環状凹陥部５に誘導される。そして、筒状部２ａの外周を流通して下流側に導かれる。このすり鉢状の環状凹陥部５の存在は、それに延在する波型部との相互作用により、空気流４の流通を円滑に行うことができる。そして、筒状部２ａの下流側における空気流の滞留を防止し、円滑な流通を確保する。 (Function)
In FIG. 4, an air flow 4 is circulated in the width direction of each plate fin 2. Then, the air flow 4 is guided to the trapezoidal portion 6 and guided in a trapezoidal shape, and the flow velocity increases accordingly. And in the flat part 6a, the air flow 4 is stabilized, the boundary layer is divided by the slit 7 provided therein, the leading edge effect of the slit 7 occurs, and heat exchange between the air flow 4 and the fluid in the tube 3 occurs. Is promoted. The air flow 4 that has passed through the flat portion 6a is further guided in a wave shape and guided to the annular recess 5 on the downstream side. And it distribute | circulates the outer periphery of the cylindrical part 2a, and is guide | induced to the downstream. The presence of the mortar-shaped annular recess 5 allows the air flow 4 to flow smoothly due to the interaction with the corrugated portion extending thereto. And the stay of the airflow in the downstream of the cylindrical part 2a is prevented, and smooth distribution is ensured.

次に、図５〜図７は本発明の第２のプレートフィン型熱交換器に用いるプレートフィン２を示し、図８はその積層状態を示す熱交換器の要部説明図である。この例が第１の実施例と異なる点は、スリット７の代わりにルーバ８を設けた点のみである。スリット７は平坦部６ａに並行に切起し形成されているが、ルーバ８は平坦部６ａに傾斜して切起し形成されたものである。この熱交換器も空気流４が各プレートフィン２の幅方向に流通し、平坦部６ａにおいて、空気流４の一部はルーバ８によって各プレートフィン２の裏面側から表面側に導かれる。そのときルーバ８による前縁効果でチューブ３内の流体と空気流４との熱交換が促進される。他の作用は第１実施例と同様である。 Next, FIG. 5 to FIG. 7 show the plate fins 2 used in the second plate fin type heat exchanger of the present invention, and FIG. 8 is an explanatory view of the main part of the heat exchanger showing its laminated state. This example is different from the first embodiment only in that a louver 8 is provided instead of the slit 7. The slit 7 is cut and raised in parallel to the flat portion 6a, while the louver 8 is formed to be inclined and raised to the flat portion 6a. Also in this heat exchanger, the air flow 4 flows in the width direction of each plate fin 2, and a part of the air flow 4 is guided from the back surface side of each plate fin 2 to the front surface side by the louver 8 in the flat portion 6 a. At that time, heat exchange between the fluid in the tube 3 and the air flow 4 is promoted by the leading edge effect of the louver 8. Other operations are the same as in the first embodiment.

次に図９は、本発明の第３の実施例を示す平面図であり、これが図２の第１実施例のそれと異なる点は、平坦部６ａに形成されたスリット７の向きのみである。このスリット７はプレートフィン２の幅方向に対して斜めに且つ平面ハの字状に形成されている。なお、ハの字のスリット対は図示のように、各列同一方向に形成されているが、それを１列ごとに逆向きにスリットを形成することもできる。
次に図１０は、本発明の第４の実施の形態を示すプレートフィン２の平面図であり、これが図２の実施例と異なる点は、スリット７が平坦部６ａに、その中心に対し放射状に形成されている点のみである。 Next, FIG. 9 is a plan view showing a third embodiment of the present invention, and this is different from that of the first embodiment of FIG. 2 only in the direction of the slit 7 formed in the flat portion 6a. The slit 7 is formed obliquely with respect to the width direction of the plate fin 2 and in the shape of a plane C. As shown in the figure, the C-shaped slit pairs are formed in the same direction in each column, but it is also possible to form a slit in the opposite direction for each column.
Next, FIG. 10 is a plan view of the plate fin 2 showing the fourth embodiment of the present invention. This is different from the embodiment of FIG. 2 in that the slit 7 is radially formed in the flat portion 6a with respect to the center thereof. This is the only point that is formed.

１チューブ挿通孔
２プレートフィン
2a 筒状部
３チューブ
４空気流
５環状凹陥部
６台形部
6a 平坦部 1 Tube insertion hole 2 Plate fin
2a Tubular part 3 Tube 4 Air flow 5 Annular recess 6 Trapezoidal part
6a Flat part

７スリット
８ルーバ
９波型プレートフィン
10 波形面
11 スリット型プレートフィン
12 ルーバ型プレートフィン 7 Slit 8 Louver 9 Wave plate fin
10 Corrugated surface
11 Slit plate fin
12 Louver type plate fin

Claims

A plurality of circular plate insertion holes (1) are stacked in parallel with each other in the longitudinal direction, and a plurality of plate fins (2) stacked together and a tube insertion hole (1) of each plate fin (2) A plate fin type heat exchanger having a plurality of inserted tubes (3) and an air flow (4) flowing in the width direction of the plate fin (2).
Each plate fin (2) has an annular recess (5) in which the tube insertion hole (1) is raised in a cylindrical shape to form a cylindrical portion (2a), and the root portion is annularly recessed. A trapezoidal portion (6) having a trapezoidal cross section along the width direction is projected between adjacent annular recesses (5), and is formed on the top flat surface (6a) of the trapezoidal portion (6). A plate fin type heat exchanger characterized in that a slit (7) or a louver (8) intersecting the width direction is cut and raised.

In claim 1,
A plate fin type heat exchanger in which a large number of tube insertion holes (1) of the plate fins (2) are arranged in a plurality of rows apart in the width direction, and the tube insertion holes (1) are arranged in a staggered manner.