JP2013120044A - Fin tube heat exchanger and method for manufacturing same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fin tube heat exchanger capable of considerably reducing ventilation resistance by sufficiently improving a hydrophilic property.SOLUTION: In at least part of a heat transfer fin, a plurality of concave condensed water discharge grooves are formed so as to discharge condensed water on a heat transfer fin surface and at least part of the plurality of concave condensed water discharge grooves are inclined relative to a flow direction of a gas flowing in a plane direction of the heat transfer fin and formed so as to extend toward a bottom end of the heat transfer fin or the side end of the heat transfer fin at the downstream side of the gas flowing in the plane direction in which an area ratio (A/B) of a surface area A at an interval D from a center of the concave condensed water discharge groove to a center of the neighboring concave condensed water discharge groove and a surface area B at a length equal to the interval D is set so as to be not shorter than 1.0 and not longer than 2.0.

Description

本発明は、空調機、給湯機器等に配備されている、空気と熱交換を行うフィンチューブ熱交換器とその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a finned tube heat exchanger that is provided in an air conditioner, a hot water supply device, and the like and performs heat exchange with air and a method for manufacturing the same.

一般に所定の間隔で平行に並べられて、その間を気体が流通する多数の伝熱フィンと、この伝熱フィンに略直角に挿入されて内部を冷媒が流通する多数の伝熱管とから構成されたフィンチューブ熱交換器は空調機、給湯器の凝縮器または蒸発器などとして広く用いられている。   Generally, it is composed of a large number of heat transfer fins that are arranged in parallel at a predetermined interval and gas flows between them, and a large number of heat transfer tubes that are inserted into the heat transfer fins at substantially right angles and through which refrigerant flows. Fin tube heat exchangers are widely used as air conditioners, condensers or evaporators for water heaters.

蒸発器としてフィンチューブ熱交換器を用いる場合、伝熱フィンの表面温度が熱交換を行う空気の露点より低下すると、空気中の水分が結露し、伝熱フィン表面での水滴の形成、または伝熱フィン間や切起し部への水分の架橋(ブリッジ)が発生する。そして、フィン間の空気流路がこの凝縮水により閉塞し、通風抵抗の増大を招いてしまう。その結果、空調機や給湯機器の消費電力が増加し、エネルギー効率が低下する課題がある。   When a finned tube heat exchanger is used as the evaporator, if the surface temperature of the heat transfer fins falls below the dew point of the air that performs heat exchange, moisture in the air will condense, forming water droplets on the surface of the heat transfer fins, or transferring heat. Moisture cross-linking (bridge) between the heat fins and the raised part occurs. And the air flow path between fins will be obstruct | occluded with this condensed water, and the increase in ventilation resistance will be caused. As a result, there is a problem that the power consumption of the air conditioner and the hot water supply device is increased and the energy efficiency is lowered.

そのため、例えば、先行技術文献1に示すように、伝熱フィン表面に親水性皮膜(親水コーティング層)を形成し、水に対する接触角を小さくすることで、生成した凝縮水による伝熱フィン間の空気流路の閉塞を防止することがよく行われる。   Therefore, for example, as shown in Prior Art Document 1, by forming a hydrophilic film (hydrophilic coating layer) on the surface of the heat transfer fin and reducing the contact angle with respect to water, the heat transfer fin between the generated heat transfer fins It is common to prevent blockage of the air flow path.

しかし、伝熱フィン表面に親水性皮膜を形成するだけでは、凝縮水による空気流路の閉塞を十分に抑制できるとは言い難い。そのため、先行技術文献2では、伝熱フィン表面の親水性皮膜(親水コーティング層)にプラズマ照射を行い、微細凹凸を形成することで、更に親水性を向上させている。   However, it is difficult to say that the formation of a hydrophilic film on the surface of the heat transfer fin can sufficiently suppress the blockage of the air flow path due to condensed water. Therefore, in Prior Art Document 2, the hydrophilicity is further improved by performing plasma irradiation on the hydrophilic film (hydrophilic coating layer) on the surface of the heat transfer fin to form fine irregularities.

特開2010−175131号公報JP 2010-175131 A

表面技術, Vol. 57, p.127 (2006).Surface Technology, Vol. 57, p. 127 (2006).

特許文献1に示すように、伝熱フィン表面に微細凹凸を形成するには、プラズマ照射等の高価な加工プロセスが必要となり、製造コストが格段に高くなる課題がある。   As shown in Patent Document 1, in order to form fine irregularities on the surface of the heat transfer fin, an expensive processing process such as plasma irradiation is required, and there is a problem that the manufacturing cost is remarkably increased.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、安価な加工プロセスにより、伝熱フィン表面の親水性を十分に高め、かつ耐久性に優れたフィンチューブ熱交換器とその製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to sufficiently enhance the hydrophilicity of the heat transfer fin surface by an inexpensive processing process and to have excellent durability, and its fin tube heat exchanger. It is to provide a manufacturing method.

また、非特許文献1では、伝熱フィン間の空気流路の閉塞を十分に抑制することができない課題がある。   Moreover, in the nonpatent literature 1, there exists a subject which cannot fully suppress obstruction | occlusion of the air flow path between heat-transfer fins.

前記従来の課題を解決するために、本発明のフィンチューブ熱交換器は、所定の間隔で平行に並べられて、その間を気体が流通する多数の伝熱フィンと、この伝熱フィンに略直
角に挿入されて内部を冷媒が流通する多数の伝熱管とから構成されたフィンチューブ熱交換器において、前記伝熱フィンの少なくとも一部に、前記伝熱フィン表面の凝縮水を排出する複数の凹状の凝縮水排出溝を有し、前記複数の凹状の凝縮水排出溝の少なくとも一部が、前記伝熱フィンの平面方向に流れる気体の流通方向に対して傾斜し、前記伝熱フィンの底端部または前記平面方向に流れる気体の下流側の前記伝熱フィンの側端部に向かって延伸して形成され、前記凹状の凝縮水排出溝の中心部から隣接する前記凹状の凝縮水排出溝の中心部までの間隔Dにおける表面積Aと、前記間隔Dと等しい長さにおける表面積Bとの表面積比(A/B)が1.0倍以上2.0倍以下であるように構成されている。
In order to solve the above-described conventional problems, a finned tube heat exchanger according to the present invention includes a large number of heat transfer fins that are arranged in parallel at predetermined intervals and through which gas flows, and substantially perpendicular to the heat transfer fins. In a finned tube heat exchanger configured with a large number of heat transfer tubes that are inserted in and through which refrigerant flows, a plurality of concave shapes for discharging condensed water on the surface of the heat transfer fins to at least a part of the heat transfer fins And at least a part of the plurality of concave condensate drain grooves is inclined with respect to the flow direction of the gas flowing in the plane direction of the heat transfer fins, and the bottom ends of the heat transfer fins Of the concave condensate drain groove adjacent to the central portion of the concave condensate drain groove, and extending toward the side end of the heat transfer fin on the downstream side of the gas flowing in the plane direction. In the distance D to the center And a surface area A, the surface area ratio of the surface area B of the distance D equal to length (A / B) is configured to be 2.0 times or less 1.0 times or more.

上記構成によると、凹状の凝縮水排出溝により、伝熱フィン表面に凝縮した凝縮水が引き伸ばされる。また、凹状の凝縮水排出溝が平面方向を流れる気体の流通方向に対して傾斜し、かつ伝熱フィンの底端部または平面方向に流れる気体の下流側の伝熱フィンの側端部に向かって延伸して形成されているので、流通する気体の動圧と凝縮水の自重を利用し、伝熱フィンから凝縮水を迅速に排出することができる。   According to the above configuration, the condensed water condensed on the heat transfer fin surface is stretched by the concave condensed water discharge groove. Further, the concave condensate drain groove is inclined with respect to the flow direction of the gas flowing in the plane direction and is directed toward the bottom end portion of the heat transfer fin or the side end portion of the heat transfer fin on the downstream side of the gas flowing in the plane direction. Therefore, the condensed water can be quickly discharged from the heat transfer fins using the dynamic pressure of the flowing gas and the weight of the condensed water.

本発明によれば、伝熱フィン表面の親水性を十分に高めるとともに、凹状の凝縮水排出溝により、伝熱フィン表面に凝縮した凝縮水を迅速に排出することができる。したがって、伝熱フィン表面に凝縮した凝縮水による空気流路の閉塞を確実に防止できるため、通風抵抗の増大を抑制することができる。   According to the present invention, the hydrophilicity of the heat transfer fin surface can be sufficiently increased, and the condensed water condensed on the heat transfer fin surface can be quickly discharged by the concave condensed water discharge groove. Therefore, the air flow path can be reliably prevented from being blocked by the condensed water condensed on the surface of the heat transfer fins, so that the increase in ventilation resistance can be suppressed.

本発明の実施形態のフィンチューブ熱交換器の構成図The block diagram of the finned-tube heat exchanger of embodiment of this invention 本発明の実施形態の伝熱フィンの構成図The block diagram of the heat-transfer fin of embodiment of this invention 本発明の効果を示す概念図Conceptual diagram showing the effect of the present invention 本発明における凹状の凝縮水排出溝の詳細図(断面図)Detailed view (cross-sectional view) of the concave condensate drain in the present invention 本発明における表面積比(A/B)を説明するための図The figure for demonstrating the surface area ratio (A / B) in this invention 本発明の実施形態における表面積比(A/B)と接触角の関係を示した図The figure which showed the relationship between the surface area ratio (A / B) and contact angle in embodiment of this invention

第1の発明は、所定の間隔で平行に並べられて、その間を気体が流通する多数の伝熱フィンと、この伝熱フィンに略直角に挿入されて内部を冷媒が流通する多数の伝熱管とから構成されたフィンチューブ熱交換器において、前記伝熱フィンの少なくとも一部に、前記伝熱フィン表面の凝縮水を排出する複数の凹状の凝縮水排出溝を有し、前記複数の凹状の凝縮水排出溝の少なくとも一部が、前記伝熱フィンの平面方向に流れる気体の流通方向に対して傾斜し、前記伝熱フィンの底端部または前記平面方向に流れる気体の下流側の前記伝熱フィンの側端部に向かって延伸して形成され、前記凹状の凝縮水排出溝の中心部から隣接する前記凹状の凝縮水排出溝の中心部までの間隔Dにおける表面積Aと、前記間隔Dと等しい長さにおける表面積Bとの表面積比(A/B)が1.0倍以上2.0倍以下であるように構成されている。   The first invention is a large number of heat transfer fins that are arranged in parallel at a predetermined interval and through which gas flows, and a large number of heat transfer tubes that are inserted substantially perpendicular to the heat transfer fins and through which refrigerant flows. In the finned tube heat exchanger, the plurality of concave condensate discharge grooves for discharging condensed water on the surface of the heat transfer fins are provided in at least a part of the heat transfer fins. At least a part of the condensed water discharge groove is inclined with respect to the flow direction of the gas flowing in the plane direction of the heat transfer fin, and the bottom end of the heat transfer fin or the downstream side of the gas flowing in the plane direction. A surface area A in a distance D from a central part of the concave condensate water discharge groove to a central part of the adjacent concave condensate water discharge groove formed to extend toward the side end of the heat fin, and the distance D Surface area B with length equal to Surface area ratio (A / B) is configured to be 2.0 times or less 1.0 times or more.

上記構成によると、凹状の凝縮水排出溝により、伝熱フィン表面に凝縮した凝縮水が引き伸ばされる。また、凹状の凝縮水排出溝が平面方向を流れる気体の流通方向に対して傾斜し、かつ伝熱フィンの底端部または平面方向に流れる気体の下流側の伝熱フィンの側端部に向かって延伸して形成されているので、流通する気体の動圧と凝縮水の自重を利用し、伝熱フィンから凝縮水を迅速に排出することができる。   According to the above configuration, the condensed water condensed on the heat transfer fin surface is stretched by the concave condensed water discharge groove. Further, the concave condensate drain groove is inclined with respect to the flow direction of the gas flowing in the plane direction and is directed toward the bottom end portion of the heat transfer fin or the side end portion of the heat transfer fin on the downstream side of the gas flowing in the plane direction. Therefore, the condensed water can be quickly discharged from the heat transfer fins using the dynamic pressure of the flowing gas and the weight of the condensed water.

また、凹状の凝縮水排出溝の中心部から隣接する前記凹状の凝縮水排出溝の中心部までの間隔Dにおける表面積Aと、凹状の凝縮水排出溝が形成されておらず、かつ前記間隔Dと等しい長さにおける表面積Bとの表面積比(A/B)が1.0倍以上2.0倍以下にな
るように凝縮水排出溝を形成することにより、十分な親水性と耐久性の確保が可能となる。
Further, the surface area A in the distance D from the central part of the concave condensate water discharge groove to the central part of the adjacent concave condensate water discharge groove, the concave condensate water discharge groove is not formed, and the distance D Ensuring sufficient hydrophilicity and durability by forming the condensate drainage groove so that the surface area ratio (A / B) to the surface area B is equal to or greater than 1.0 and less than or equal to 2.0 Is possible.

第2の発明は、第1の発明にさらに、前記伝熱フィンは基材となるフィン材と、前記フィン材の上層に形成された複数の皮膜層とからなり、前記複数の皮膜層の少なくとも一層が親水性皮膜で構成されている。   According to a second invention, in addition to the first invention, the heat transfer fin includes a fin material as a base material and a plurality of coating layers formed in an upper layer of the fin material, and at least one of the plurality of coating layers. One layer is composed of a hydrophilic film.

上記構成によると、親水性皮膜が形成された伝熱フィン表面に凹状の凝縮水排出溝を形成することにより、フィン表面の水に対する接触角を容易に5度以下(超親水)にすることができる。   According to the said structure, the contact angle with respect to the water of a fin surface can be easily made into 5 degrees or less (super hydrophilicity) by forming a concave condensed water discharge groove in the heat-transfer fin surface in which the hydrophilic membrane | film | coat was formed. it can.

第3の発明は、第1または第2の発明にさらに、前記フィン材はアルミニウム材により構成されている。   According to a third invention, in addition to the first or second invention, the fin material is made of an aluminum material.

上記構成によると、凹状の凝縮水排出溝をプレス加工により、容易に加工することができる。   According to the said structure, a concave condensed water discharge groove | channel can be processed easily by press work.

第4の発明は、第1から第3の発明にさらに、前記フィン材の上層に前記親水性皮膜を形成した後に、前記凝縮水排出溝をプレス加工により形成する工程により構成されている。   According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the first to third aspects, the step of forming the condensed water discharge groove by pressing after forming the hydrophilic film on the upper layer of the fin material.

上記構成によると、親水性皮膜が形成された後に、プレス加工により凝縮水排出溝を形成するため、伝熱フィン表面の全体を容易かつ均一に水に対する接触角が5度以下(超親水)にすることができる。   According to the above configuration, since the condensed water discharge groove is formed by pressing after the hydrophilic film is formed, the entire heat transfer fin surface has a water contact angle of 5 degrees or less (superhydrophilic) easily and uniformly. can do.

(実施の形態1)
以下、図面を参照しながら、本発明によるフィンチューブ熱交換器とその製造方法の実施の形態を説明する。図1は、本発明の実施形態のフィンチューブ熱交換器の構成図である。
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of a fin tube heat exchanger and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings. Drawing 1 is a lineblock diagram of a fin tube heat exchanger of an embodiment of the present invention.

本実施形態のフィンチューブ熱交換器は、所定の間隔で並べられてその間を気体が流通する多数の伝熱フィン1と、この伝熱フィン1に略直角に挿入されて内部を冷媒が流通する多数の伝熱管2とから構成され、伝熱フィン1の表面の水に対する接触角が30度以下であり、伝熱フィン1の少なくとも一部に、伝熱フィン1の表面に凝縮した凝縮水を排出する複数の凹状の凝縮水排出溝3を有しており、複数の凹状の凝縮水排出溝3の少なくとも一部が、平面方向に流れる気体4の流通方向に対して傾斜し、かつ伝熱フィン1の底端部5または平面方向に流れる気体4の下流側の伝熱フィン1の側端部6に向かって延伸して形成されている。   The finned tube heat exchanger of the present embodiment has a large number of heat transfer fins 1 arranged at predetermined intervals and through which gas flows, and is inserted into the heat transfer fins 1 at a substantially right angle so that the refrigerant flows through the inside. It is composed of a large number of heat transfer tubes 2, the contact angle of the surface of the heat transfer fin 1 with respect to water is 30 degrees or less, and condensed water condensed on the surface of the heat transfer fin 1 is formed on at least a part of the heat transfer fin 1. It has a plurality of concave condensate drain grooves 3 to be discharged, at least a part of the plurality of concave condensate drain grooves 3 is inclined with respect to the flow direction of the gas 4 flowing in the plane direction, and heat transfer It is formed by extending toward the bottom end portion 5 of the fin 1 or the side end portion 6 of the heat transfer fin 1 on the downstream side of the gas 4 flowing in the plane direction.

伝熱フィン1の表面の材質については、接触角が30度以下の金属を用いることが好ましい。しかし、金属は空気や水分に暴露されると、酸化皮膜や腐食生成物が形成されるため、接触角が大きくなりやすい。したがって、伝熱フィン1の表面には表面処理などにより親水性皮膜を形成して用いることが多い。図2は本発明の実施形態の伝熱フィンの構成図である。この図に示すように下層からフィン材7、耐食性皮膜8、親水性皮膜9、潤滑性皮膜10から構成される。   About the material of the surface of the heat-transfer fin 1, it is preferable to use the metal whose contact angle is 30 degrees or less. However, when a metal is exposed to air or moisture, an oxide film or a corrosion product is formed, so that the contact angle tends to increase. Therefore, a hydrophilic film is often formed on the surface of the heat transfer fin 1 by surface treatment or the like. FIG. 2 is a configuration diagram of the heat transfer fin according to the embodiment of the present invention. As shown in this figure, the fin material 7, the corrosion resistant film 8, the hydrophilic film 9, and the lubricating film 10 are formed from the lower layer.

図2に示すフィン材7については、プレス加工により凝縮水排出溝を形成できるものが好ましい。具体的には鉄鋼材、銅材、アルミニウム材を適用することができるが、本発明の実施形態ではアルミニウム材を用いた。耐食性皮膜8はリン酸クロメート処理により形成した。   About the fin material 7 shown in FIG. 2, what can form a condensed water discharge groove | channel by press work is preferable. Specifically, steel materials, copper materials, and aluminum materials can be applied, but aluminum materials are used in the embodiments of the present invention. The corrosion-resistant film 8 was formed by phosphoric acid chromate treatment.

親水性皮膜9としては無機系(水ガラス系、ベーマイト系)、有機樹脂系及び有機・無機複合系の皮膜を用いることができる。本発明の実施形態では、有機・無機複合系であるシリカ/樹脂の複合系の皮膜を化成処理により形成した。   As the hydrophilic film 9, an inorganic (water glass, boehmite), organic resin, or organic / inorganic composite film can be used. In the embodiment of the present invention, the organic / inorganic composite silica / resin composite film was formed by chemical conversion treatment.

なお、潤滑性皮膜10は伝熱フィン1をプレス加工する際の潤滑性を向上させるためのものであり、水溶性の皮膜を用いた際には水分により容易に消失する。したがって、上層に形成されているこの潤滑性皮膜10により、親水性皮膜9の親水性が低下することはない。このように、複数の皮膜層の少なくとも一層が親水性皮膜で構成しておけば、本発明の効果をさらに効率的に発揮することができる。   The lubricating film 10 is for improving the lubricity when the heat transfer fins 1 are pressed. When the water-soluble film is used, it is easily lost by moisture. Therefore, the hydrophilicity of the hydrophilic film 9 is not lowered by the lubricating film 10 formed in the upper layer. Thus, if at least one of the plurality of coating layers is composed of a hydrophilic coating, the effects of the present invention can be more efficiently exhibited.

図3は本発明の効果を示す概念図である。この図に示すように、伝熱フィン1の表面に凝縮した凝縮水11は凹状の凝縮水排出溝3に沿って、引き伸ばされる。その結果、凝縮水排出溝の延伸方向12から見た水に対する接触角(A)に対して、平面方向を流れる気体4の流通方向から見た水に対する接触角(B)を大幅に小さくすることができる。したがって、伝熱フィン1の間における、平面方向に流れる気体4と表面に凝縮した凝縮水11による通風抵抗(圧力損失)の増加を大幅に低減することができる。   FIG. 3 is a conceptual diagram showing the effect of the present invention. As shown in this figure, the condensed water 11 condensed on the surface of the heat transfer fin 1 is stretched along the concave condensed water discharge groove 3. As a result, the contact angle (B) with respect to water seen from the flow direction of the gas 4 flowing in the plane direction is greatly reduced with respect to the contact angle (A) with respect to water seen from the extending direction 12 of the condensed water discharge groove. Can do. Therefore, the increase in ventilation resistance (pressure loss) between the heat transfer fins 1 due to the gas 4 flowing in the plane direction and the condensed water 11 condensed on the surface can be greatly reduced.

また、凹状の凝縮水排出溝3が平面方向を流れる気体4の流通方向に対して傾斜し、かつ図1に示す伝熱フィン1の底端部5または平面方向流れる気体4の下流側の伝熱フィン1の側端部6に向かって延伸して形成されていれば、平面方向を流れる気体4の動圧と凝縮水の自重を利用し、伝熱フィン1から凝縮した凝縮水11を迅速に排出することができる。   Further, the concave condensate drain groove 3 is inclined with respect to the flow direction of the gas 4 flowing in the plane direction, and the bottom end portion 5 of the heat transfer fin 1 shown in FIG. If it is formed by extending toward the side end portion 6 of the heat fin 1, the condensed water 11 condensed from the heat transfer fin 1 can be quickly utilized by utilizing the dynamic pressure of the gas 4 flowing in the plane direction and the weight of the condensed water. Can be discharged.

図4は本発明における凹状の凝縮水排水溝の詳細図(断面図)である。図に示す開口部13の径は毛細管効果を十分に活用するため、1mm以下とすることが好ましい。このような構成をとることにより、伝熱フィン表面に凝縮した凝縮水を凹状の凝縮水排出溝に誘引するとともに、図3における平面方向を流れる気体4の流通方向から見た水に対する接触角を迅速に小さくすることができる。さらに、図2に示すように親水性皮膜9を形成していれば、容易に接触角5度以下の超親水表面を実現することができる。したがって、伝熱フィン1の間における、平面方向に流れる気体4と表面に凝縮した凝縮水11による通風抵抗(圧力損失)をさらに効果的に低減することができる。   FIG. 4 is a detailed view (cross-sectional view) of a concave condensed water drain in the present invention. The diameter of the opening 13 shown in the figure is preferably 1 mm or less in order to fully utilize the capillary effect. By taking such a configuration, the condensed water condensed on the surface of the heat transfer fin is attracted to the concave condensed water discharge groove, and the contact angle with respect to the water as viewed from the flow direction of the gas 4 flowing in the plane direction in FIG. It can be quickly reduced. Furthermore, if the hydrophilic film 9 is formed as shown in FIG. 2, a superhydrophilic surface having a contact angle of 5 degrees or less can be easily realized. Therefore, the ventilation resistance (pressure loss) due to the gas 4 flowing in the plane direction and the condensed water 11 condensed on the surface between the heat transfer fins 1 can be further effectively reduced.

図5は本発明における表面積比(A/B)を説明するための図である。図5のA)は凹状の凝縮水排出溝を形成した部分の上面14と断面15であり、B)は凹状の凝縮水排出溝を形成していない部分の上面16と断面17である。図5のA)に示すように断面15において、凹状の凝縮水排出溝の中心部から隣接する凹状の凝縮水排出溝の中心部までの間隔をDとし、その間隔に対応する上面14の表面積をAとする。そして、図5のB)に示す断面17の間隔Dは、断面15に示す間隔Dと同じ長さであり、その間隔に対応する上面16の表面積をBとする。   FIG. 5 is a diagram for explaining the surface area ratio (A / B) in the present invention. 5A shows the upper surface 14 and the cross section 15 of the portion where the concave condensed water discharge groove is formed, and B) shows the upper surface 16 and the cross section 17 of the portion where the concave condensed water discharge groove is not formed. As shown in FIG. 5A), in the cross section 15, the distance from the central part of the concave condensate water discharge groove to the central part of the adjacent concave condensate water discharge groove is D, and the surface area of the upper surface 14 corresponding to the distance is D. Is A. 5B) has the same length as the distance D shown in the cross section 15, and the surface area of the upper surface 16 corresponding to the distance is B.

本発明では表面積Aと表面積Bの表面積比(A/B)を1.0倍以上2.0倍以下とした。その根拠について説明をする。   In the present invention, the surface area ratio (A / B) between the surface area A and the surface area B is 1.0 to 2.0 times. The reason is explained.

フィン材として親水性の金属を用いた場合であっても、必要以上に微細なプレス加工を施すと、プレス金型が磨耗しやすくなり、製造コストが上がってしまう。   Even when a hydrophilic metal is used as the fin material, if a fine press process is performed more than necessary, the press mold is likely to be worn, resulting in an increase in manufacturing cost.

また、本発明の実施形態のように、親水性皮膜を形成した際には、プレス加工により形成する凝縮水排出溝を微細化しすぎると、親水性皮膜が欠損してしまい、親水化の効果が十分に発揮されなくなる。   In addition, when the hydrophilic film is formed as in the embodiment of the present invention, if the condensed water discharge groove formed by pressing is excessively refined, the hydrophilic film is lost and the effect of hydrophilization is obtained. It will not be fully demonstrated.

図6は本発明の実施形態における表面積比(A/B)と接触角の関係を示した図である。
ここで、A/B=1は凝縮水排出溝を形成していない場合に対応する。また、この図に示した接触角は、凝縮水排出溝を形成した場合(A/B>1)については、図3のB)に示した平面方向を流れる気体4の流通方向から見た水に対する接触角である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the surface area ratio (A / B) and the contact angle in the embodiment of the present invention.
Here, A / B = 1 corresponds to the case where the condensed water discharge groove is not formed. Moreover, the contact angle shown in this figure is the water seen from the flow direction of the gas 4 flowing in the plane direction shown in FIG. 3B when the condensed water discharge groove is formed (A / B> 1). The contact angle with respect to.

次に、図6に示す関係を得るために行った実験方法について説明する。まず、凝縮水排出溝を形成していない、本発明の実施形態の伝熱フィンを5cm角に切り出し、試験片とした。そして、プレス加工により、所定の表面積比の凝縮水排出溝を形成した各種試験片を作製した。親水性の耐久試験方法としては、これらの各種試験片をビーカーに入れ、8時間流水で浸漬した後、80℃の恒温層で16時間乾燥させる操作を1サイクルとし、この操作を5サイクル行った後の接触角を測定した。   Next, an experimental method performed to obtain the relationship shown in FIG. 6 will be described. First, the heat transfer fin according to the embodiment of the present invention in which no condensed water discharge groove was formed was cut into a 5 cm square to obtain a test piece. And the various test pieces which formed the condensed water discharge groove of predetermined surface area ratio were produced by press work. As a hydrophilic durability test method, these various test pieces were put in a beaker, immersed in running water for 8 hours, and then dried for 16 hours in a constant temperature layer at 80 ° C. for 1 cycle, and this operation was performed for 5 cycles. The subsequent contact angle was measured.

図6に示すように、A/Bが1.0倍以上であれば、耐久試験後(□)であっても、凝縮水排出溝を形成していない初期(▲)(A/B=1)よりも接触角が小さくなり、十分な親水性を発揮することができる。   As shown in FIG. 6, if A / B is 1.0 times or more, even after the endurance test (□), the initial stage (▲) (A / B = 1) in which no condensed water discharge groove is formed. ), The contact angle is smaller than that, and sufficient hydrophilicity can be exhibited.

また、1.2倍以上になると耐久試験後(□)であっても、接触角が5度以下(超親水)になっていることが分かる。しかし、表面積比(A/B)が1.8倍に達すると、耐久試験後(□)の接触角が5度より大きくなりはじめ、接触角が2.1倍になると、耐久試験後の接触角(□)が、凝縮水排出溝を形成していない初期(▲)(A/B=1)よりも大きくなってしまう。このように、A/Bを大きくする、つまり凝縮水排出溝を微細化していくと、親水性がむしろ劣化してしまう。これは、微細な凝縮水排出溝を付与すると、伝熱フィンに形成した親水性皮膜が欠損するからである。したがって、このような現象が起こることから、表面積比(A/B)は1.0倍以上2.0倍以下であることが好ましい。   Moreover, when it becomes 1.2 times or more, even if it is after an endurance test (□), it turns out that the contact angle is 5 degrees or less (superhydrophilic). However, when the surface area ratio (A / B) reaches 1.8 times, the contact angle after the endurance test (□) begins to become larger than 5 degrees, and when the contact angle becomes 2.1 times, the contact after the endurance test The angle (□) becomes larger than the initial (▲) (A / B = 1) in which the condensed water discharge groove is not formed. Thus, when A / B is increased, that is, when the condensed water discharge groove is made finer, the hydrophilicity is rather deteriorated. This is because the hydrophilic film formed on the heat transfer fin is lost when a fine condensed water discharge groove is provided. Therefore, since such a phenomenon occurs, the surface area ratio (A / B) is preferably 1.0 to 2.0 times.

以上のように、本実施形態によれば、伝熱フィン表面の凝縮水を迅速に排出しつつ、伝熱フィン間の通風抵抗を効果的に低減することができる。また、プレス加工等の安価な加工プロセスにより、高性能化が可能となるため、費用対効果に優れたフィンチューブ熱交換器の製造方法の実現が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to effectively reduce the ventilation resistance between the heat transfer fins while quickly discharging the condensed water on the surface of the heat transfer fins. Further, since high performance can be achieved by an inexpensive processing process such as press processing, it is possible to realize a manufacturing method of a fin tube heat exchanger that is cost-effective.

以上のように、本発明にかかるフィンチューブ熱交換器とその製造方法は、親水性を十分に高めるとともに、凹状の凝縮水排出溝により、伝熱フィン表面に凝縮した凝縮水を迅速に排出することができるので、空気調和機の熱交換器として適用できる。   As described above, the finned tube heat exchanger and the manufacturing method thereof according to the present invention sufficiently increase the hydrophilicity and quickly discharge the condensed water condensed on the surface of the heat transfer fin by the concave condensed water discharge groove. Therefore, it can be applied as a heat exchanger of an air conditioner.

1 伝熱フィン
2 伝熱管
3 凹状の凝縮水排出溝
4 平面方向を流れる気体
5 伝熱フィン1の底端部
6 伝熱フィン1の側端部
7 フィン材
8 耐食性皮膜
9 親水性皮膜
10 潤滑性皮膜
11 表面に凝縮した凝縮水
12 凝縮水排出溝の延伸方向
13 開口部
14 凹状の凝縮水排出溝を形成した部分の上面
15 凹状の凝縮水排出溝を形成した部分の断面
16 凹状の凝縮水排出溝を形成していない部分の上面
17 凹状の凝縮水排出溝を形成していない部分の断面
1 Heat Transfer Fin 2 Heat Transfer Tube 3 Concave Condensate Drain Groove 4 Gas Flowing in Plane Direction 5 Bottom End of Heat Transfer Fin 1 6 Side End of Heat Transfer Fin 1 7 Fin Material 8 Corrosion Resistant Film 9 Hydrophilic Film 10 Lubrication 11 Condensed water condensed on the surface 12 Stretch direction of the condensed water discharge groove 13 Opening portion 14 Upper surface of the portion where the concave condensed water discharge groove is formed 15 Cross section of the portion where the concave condensed water discharge groove is formed 16 Condensed condensate The upper surface of the portion where the water discharge groove is not formed. 17 The cross section of the portion where the concave condensed water discharge groove is not formed.

Claims (4)

所定の間隔で平行に並べられて、その間を気体が流通する多数の伝熱フィンと、この伝熱フィンに略直角に挿入されて内部を冷媒が流通する多数の伝熱管とから構成されたフィンチューブ熱交換器において、前記伝熱フィンの少なくとも一部に、前記伝熱フィン表面の凝縮水を排出する複数の凹状の凝縮水排出溝を有し、前記複数の凹状の凝縮水排出溝の少なくとも一部が、前記伝熱フィンの平面方向に流れる気体の流通方向に対して傾斜し、前記伝熱フィンの底端部または前記平面方向に流れる気体の下流側の前記伝熱フィンの側端部に向かって延伸して形成され、前記凹状の凝縮水排出溝の中心部から隣接する前記凹状の凝縮水排出溝の中心部までの間隔Dにおける表面積Aと、前記間隔Dと等しい長さにおける表面積Bとの表面積比(A/B)が1.0倍以上2.0倍以下であることを特徴とするフィンチューブ熱交換器。 Fins composed of a large number of heat transfer fins that are arranged in parallel at predetermined intervals and through which gas flows, and a large number of heat transfer tubes that are inserted substantially perpendicular to the heat transfer fins and through which refrigerant flows. In the tube heat exchanger, at least a part of the heat transfer fins has a plurality of concave condensed water discharge grooves for discharging condensed water on the surface of the heat transfer fins, and at least of the plurality of concave condensed water discharge grooves. Part of the heat transfer fin is inclined with respect to the flow direction of the gas flowing in the plane direction, and the bottom end of the heat transfer fin or the side end of the heat transfer fin on the downstream side of the gas flowing in the plane direction And a surface area A in a distance D from a central portion of the concave condensed water discharge groove to a central portion of the adjacent concave condensed water discharge groove, and a surface area in a length equal to the distance D. Surface area ratio with B ( / B) of the fin tube heat exchanger, characterized in that it is 2.0 times or less 1.0 times or more. 前記伝熱フィンが基材となるフィン材と、前記フィン材の上層に形成された複数の皮膜層とからなり、前記複数の皮膜層の少なくとも一層が親水性皮膜で構成されている請求項1記載のフィンチューブ熱交換器。 The heat transfer fin includes a fin material serving as a base material and a plurality of coating layers formed on an upper layer of the fin material, and at least one of the plurality of coating layers is formed of a hydrophilic coating. The described finned tube heat exchanger. 前記伝熱フィンの基材となるフィン材がアルミニウム材である請求項1または2に記載のフィンチューブ熱交換器。 The finned tube heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the fin material serving as a base material of the heat transfer fin is an aluminum material. 前記フィン材の上層に前記親水性皮膜を形成した後に、前記凝縮水排出溝をプレス加工により形成する請求項1から3のいずれかに記載のフィンチューブ熱交換器の製造方法。 The manufacturing method of the finned-tube heat exchanger in any one of Claim 1 to 3 which forms the said condensed water discharge groove | channel by press work after forming the said hydrophilic film in the upper layer of the said fin material.
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