JP2015004449A

JP2015004449A - フィンチューブ熱交換器

Info

Publication number: JP2015004449A
Application number: JP2013128218A
Authority: JP
Inventors: 富之野間; Tomiyuki Noma; 健二名越; Kenji Nagoshi
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2015-01-08

Abstract

【課題】熱交換器全体の通風抵抗の低減や熱交換性能の向上を図ったフィンチューブ熱交換器を提供する。【解決手段】所定の間隔を保って複数枚並設されたフィン１と、前記フィンを嵌挿する複数本の伝熱管５により構成されるフィンチューブ熱交換器であって、前記フィン全体にわたり気流方向に対して山と谷が交互に形成されるコルゲート形状１６を成すとともに、気流方向に対して風上端から風下側かつ斜め下方に向けて略直線状に伸びるドレン水排出用のガイド溝４を設けた構成としてある。これにより、フィンチューブ熱交換器を蒸発器として作用させたときにフィン表面に生じるドレン水を風下側に集め、熱交換器の下端近傍において、熱伝達率の高いフィン風上側に滞留するドレン水を減らすことができ、通風抵抗の増加軽減と熱交換性能の向上を図ることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、フィンチューブ熱交換器の構造に関するものである。

従来、この種のフィンチューブ熱交換器は、フィン表面に生じるドレン水を集めて、下方に排出することにより、通風抵抗や熱抵抗の増加を抑制するように構成してある（例えば、特許文献１参照）。

図５、図６は特許文献１に記載されているフィンチューブ熱交換器を示し、このフィンチューブ熱交換器は、所定のピッチで複数枚並設されるフィン１と、前記フィン１に設けられた複数の伝熱管嵌挿用のカラー部２と、前記カラー部２に嵌挿された複数本の伝熱管５と、前記複数本の伝熱管５相互間の空気流通部のフィン１の表面に、必要に応じて空気流上流側から下流側にかけて設けられた複数の切り起し部（図示の例では、スリット）３ａ〜３ｆとからなる。そして、このフィンチューブ熱交換器には、前記各伝熱管嵌挿用のカラー部２の下方に、上下方向に直線的に延びる隙間を形成するドレン水排出用のガイド溝４が設けてあり、このドレン水排出用のガイド溝４によって、前記伝熱管嵌挿用のカラー部２および前記フィン１の表面に生じるドレン水を集めて、下方にスムーズに排出することで、通風抵抗や熱抵抗の増加を抑制するようになっている。

特開２００６−０３８３１１号公報

しかしながら、上記従来のフィンチューブ熱交換器は、熱交換器の上下方向中央付近においては効果的にドレン水を下方へ排出することができるが、熱交換器の下端においては、図６（ａ）の灰色部分で示すようにフィンの表面張力によってドレン水がフィン間に保持されて滞留する。そしてこの水の滞留は図６（ｂ）に示すようにフィンの風上側から風下までの全域で発生し、通風抵抗の低減や熱交換性能の向上の妨げとなるという問題があった。

また、上記従来の構成は、フラットフィン、もしくは切り起しを有するスリットフィンを対象としており、図７（ａ）（ｂ）に示すような気流方向に対して山と谷が交互に形成されるコルゲート形状を有するフィンの場合を対象としていない。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、熱交換器の下端近傍に滞留するドレン水が、熱伝達率の高いフィン風上側に滞留するのを低減することで、熱交換器全体の通風抵抗の低減や熱交換性能の向上を可能にしたフィンチューブ熱交換器を提供することを目的とする。

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、所定の間隔を保って複数枚並設されたフィンと、前記フィンを嵌挿する複数本の伝熱管により構成されるフィンチューブ熱交換器であって、前記フィン全体にわたり気流方向に対して山と谷が交互に形成されるコルゲート形状を成すとともに、気流方向に対して風上端から風下側かつ斜め下方に向けて略直線状に伸びるドレン水排出用のガイド溝を設けた構成としてある
。

これにより、フィンチューブ熱交換器を蒸発器として作用させたときにフィン表面に生じるドレン水を風下側に集めてフィン下端部へと流下させるので、熱交換器の下端近傍において、熱伝達率の高いフィン風上側に滞留するドレン水を減らすことができ、熱交換器全体の通風抵抗の低減や熱交換性能の向上を図ることができる。

本発明によれば、フィン表面のドレン水の滞留量を減少させて、通風抵抗、熱抵抗を小さくした伝熱性能に優れたフィンチューブ熱交換器を提供することができる。

本発明の実施の形態１におけるフィンチューブ熱交換器の斜視図同実施の形態１におけるフィンチューブ熱交換器のフィンを示す正面図（ａ）（ｂ）同実施の形態１におけるフィンチューブ式熱交換器のフィンに設けたドレン水排出用のガイド溝の構造を示す断面図（ａ）（ｂ）同実施の形態１におけるフィンチューブ熱交換器の作用を示す説明図で、（ａ）はフィン間を側面から見た説明図、（ｂ）は同フィンを上面から見た説明図従来のフィンチューブ熱交換器におけるフィンの正面図（ａ）（ｂ）同従来のフィンチューブ熱交換器の作用を説明する説明図で、（ａ）はフィンを上面から見た説明図、（ｂ）は同フィンを側面から見た説明図（ａ）（ｂ）従来の他のフィンチューブ熱交換器のフィン形状を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図

第１の発明は、所定の間隔を保って複数枚並設されたフィンと、前記フィンを嵌挿する複数本の伝熱管により構成されるフィンチューブ熱交換器であって、前記フィン全体にわたり気流方向に対して山と谷が交互に形成されるコルゲート形状を成すとともに、気流方向に対して風上端から風下側かつ斜め下方に向けて略直線状に伸びるドレン水排出用のガイド溝を設けた構成としてある。

第２の発明は、第１の発明において、ガイド溝は伝熱管が貫挿されるカラー部近傍の平坦部を除くコルゲート形状の部分にのみ設けた構成としてある。

これにより、ガイド溝の形状が単純になり、ガイド溝に沿って流れるドレン水が脱落する可能性が減少するので、効率的にドレン水を風下側に集めることができ、更に効果的に通風抵抗の増加軽減と熱交換性能の向上を図ることができる。

第３の発明は、ガイド溝はフィン端部の平坦部を除くコルゲート形状の部分にのみ設けた構成としてある。

これにより、フィン端部には加工を加えずフィンを成形することになるので、ガイド溝を加工することによって生じるフィンの歪や剛性の低下といった弊害を回避しながら、通風抵抗の増加軽減と熱交換性能の向上を図ることができ、効果的である。

第４の発明は、第１、第２、第３の発明において、ガイド溝を成形した後にコルゲート形状を加工したものである。

これにより、形状や寸法の異なるコルゲート形状でも同様にガイド溝が形成できるので、より柔軟性の高いフィンチューブ熱交換器の設計ができる。

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本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるフィンチューブ熱交換器の斜視図、図２は同フィンチューブ熱交換器のフィンを示す正面図、図３（ａ）（ｂ）は同実施の形態１におけるフィンチューブ式熱交換器のフィンに設けたドレン水排出用のガイド溝の構造を示す断面図、図４は同フィンチューブ熱交換器の作用を示す説明図で、（ａ）はフィン間を側面から見た説明図、（ｂ）は同フィンを上面から見た説明図である。

図１〜図４に示すものは空気調和機の室外機に搭載されるフィンチューブ熱交換器であり、このフィンチューブ熱交換器は、図１に示すように、所定の間隔を保って複数枚並設されたフィン１と、前記フィン１を嵌挿する複数本の伝熱管５により構成されている。

フィン１は、図２に示すように、全体にわたり気流方向に対して山と谷が交互に形成されるコルゲート形状１６を成すとともに、伝熱管が嵌挿するカラー部２の近傍にはカラー部近傍平坦部１７が存在する。フィン１の最も風上側には風上平坦部１４、最も風下側には風下平坦部１５を備えており、この風上平坦部１４、風下平坦部１５および前記カラー部近傍平坦部１７を除くコルゲート形状１６部分にガイド溝４が形成してある。

上記ガイド溝４は風上平坦部１４から風下平坦部１５に向かって斜め下方に直線状にコルゲート形状１６の表面に設けられており、図３（ａ）に示すようなリブ形状６、もしくは図３（ｂ）に示すような段差形状７を成している。

以上のように構成されたフィンチューブ熱交換器において、これを蒸発器として使用した場合、フィン１の表面やカラー部２の温度が低下し、気流の露点温度以下になると、フィン１全体にドレン水８が発生する。ドレン水８は、重力により鉛直下方へ流下する途中、ガイド溝４の凹部に引き寄せられ、ガイド溝４に沿って風下側に方向を変えて流れ、風下平坦部１５に到達すると風下平坦部１５に沿って、鉛直下方へ流下する。

以上の結果、フィンチューブ熱交換器の下端部においては、図４（ａ）に示すように、ドレン水８はフィン１の間に表面張力によって保持されるが、ドレン水８は風下平坦部１５に沿って流下しているので、図４（ｂ）に示すように風下側にのみ、若しくは風下側に多く存在する。すなわち、ドレン水量は風上側と風下側を比較して、明らかに風上側が少なくなり、相対的に熱伝達率の高い風上側において、ドレン水８により熱抵抗が増すことが軽減されるので、フィンチューブ式熱交換器全体としての有効な熱交換性能を十分に発揮させることができるようになる。また風下側に保持されるドレン水量は、ドレン水８に働く表面張力と重力とのバランスにより保たれるので、従来同等となることから、フィンチューブ熱交換器全体に保持されるドレン水量は、風上側で減少した分だけ減少することになり、通風抵抗の増加も軽減され、さらにフィンチューブ式熱交換器全体としての有効な熱交換性能を十分に発揮させることができるようになる。

また、この実施の形態では、伝熱管５が貫挿されるカラー部近傍平坦部１７を除く、コ
ルゲート形状１６の部分にのみガイド溝４を設けているので、ガイド溝４の形状が単純になり、ガイド溝４に沿って流れるドレン水８がガイド溝４から脱落（乗り越え）して流下する可能性が減少し、効率的にドレン水８を風下側に集めることができ、より効果的に通風抵抗の増加軽減と熱交換性能の向上を図ることができる。

また、前記フィン端部の平坦部１４，１５にはガイド溝４を形成していないので、フィン端部には加工を加えずフィン１を成形することになるので、ガイド溝４を加工することによって生じるフィン１の歪や剛性の低下といった弊害を回避しながら、通風抵抗の増加軽減と熱交換性能の向上を図ることができる。

更に、上記フィン１はガイド溝４を成形した後にコルゲート形状１６を加工してあり、これにより、形状や寸法の異なるコルゲート形状１６でも同様にガイド溝４が形成できるので、より柔軟性の高いフィンチューブ熱交換器の設計ができる。

本発明は、通風抵抗、熱抵抗を小さくした伝熱性能に優れたフィンチューブ熱交換器を提供することができ、空気調和機はもとよりヒートポンプ給湯器、冷凍ケース等の各種冷凍機器に適用することができる。

１フィン
２カラー部
４ガイド溝
５伝熱管
６リブ形状
７段差形状
８ドレン水
１４風上平坦部
１５風下平坦部
１６コルゲート形状
１７カラー部近傍平坦部

Claims

所定の間隔を保って複数枚並設されたフィンと、前記フィンを嵌挿する複数本の伝熱管により構成されるフィンチューブ熱交換器であって、前記フィン全体にわたり気流方向に対して山と谷が交互に形成されるコルゲート形状を成すとともに、気流方向に対して風上端から風下側かつ斜め下方に向けて略直線状に伸びるドレン水排出用のガイド溝を設けたことを特徴とするフィンチューブ熱交換器。
ガイド溝は、伝熱管が貫挿されるカラー部近傍の平坦部を除くコルゲート形状の部分にのみ設けたことを特徴とする請求項１に記載のフィンチューブ熱交換器。
ガイド溝は、フィン端部の平坦部を除くコルゲート形状の部分にのみ設けた構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載のフィンチューブ熱交換器。
コルゲート形状は、ガイド溝を成形した後に加工することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィンチューブ熱交換器。