JP2015004451A - Fin tube heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はフィンチューブ熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a finned tube heat exchanger.
一般にフィンチューブ熱交換器は、所定間隔で並べられた複数のフィンと、複数のフィンを貫通する伝熱管とによって構成されている。空気は、フィンとフィンとの間を流れて伝熱管の中の流体と熱交換する。 Generally, the fin tube heat exchanger is configured by a plurality of fins arranged at predetermined intervals and a heat transfer tube penetrating the plurality of fins. The air flows between the fins and exchanges heat with the fluid in the heat transfer tubes.
フィンチューブ熱交換器を、エアコン等の室外熱交換器として使用し、室外熱交換器が蒸発器として機能するとき、周囲環境や運転条件によって、空気中の水分が伝熱管およびフィンに凝縮、着霜し、冷媒と空気との熱交換を妨げるだけでなく、通風抵抗の増大等の問題を引き起こすことが知られている。 When a finned tube heat exchanger is used as an outdoor heat exchanger such as an air conditioner, and the outdoor heat exchanger functions as an evaporator, moisture in the air condenses and settles on the heat transfer tubes and fins depending on the ambient environment and operating conditions. It is known that frosting not only hinders heat exchange between the refrigerant and air but also causes problems such as increased ventilation resistance.
そこで、従来のフィンチューブ熱交換器の中にはフィン下端部の排水性能を向上させるようにしたものが見られる(例えば、特許文献1参照)。 Thus, some conventional fin tube heat exchangers have improved drainage performance at the lower end of the fin (see, for example, Patent Document 1).
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で、このフィンチューブ熱交換器101は、プレートフィン102の最下部をドレンパン103に向かって、傾斜して形成し、かつプレートフィン102の下端部を不揃いにすることで、プレートフィン102の下端部の通風抵抗を低減し、かつプレートフィン102に付着した凝縮水をドレンパン103に導きやすくして、除霜性能を向上させていた。
FIG. 6 is a fin tube heat exchanger described in
しかしながら、上記特許文献1のように、プレートフィン102の下端部を不揃いにし、かつ傾斜を設ける構成では、熱交換器下端部に片寄って気流が流れやすく、熱交換器上端側を有効に活用できていないという課題を有していた。
However, in the configuration in which the lower ends of the
本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、優れた除霜性能を有しつつ熱交換効率を向上させたフィンチューブ熱交換器を提供するものである。 This invention is made | formed in view of such a point, and provides the finned-tube heat exchanger which improved the heat exchange efficiency, having the outstanding defrosting performance.
本発明は上記課題を解決するため、複数の積層したフィンと、前記積層したフィンを貫通する伝熱管とを備え、前記フィンはフィン長の異なる2種類のフィンで構成し、かつフィン長の長いフィンとフィン長の短いフィンは、その中央部で一定距離重なり上下両端部が重ならないよう交互に積層した構成としてある。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes a plurality of stacked fins and a heat transfer tube that penetrates the stacked fins, and the fin is composed of two types of fins having different fin lengths, and has a long fin length. The fins and the fins having short fin lengths are configured such that they overlap each other at a central portion so that the upper and lower ends do not overlap.
これにより、熱交換器上下両端部において、フィンピッチが広くなり、熱交換器上下端部の通風抵抗を低減できる。上下端部が密に揃っている熱交換器では、熱交換器中央部の風速が速く、熱交換器を通過する気流の風速分布が均一ではなかったが、この構成を採用することで、熱交換器上下端部の風速が速まるため、熱交換器全体の風速分布は均一に近づき、熱交換効率を向上できる。しかも、熱交換器が蒸発器として機能するときは、伝熱管やフィンに付着した凝縮水が、重力によって熱交換器下端部に流れ落ちてくる際に、熱
交換器下端部の風速が速いいこと、下端部のフィンピッチが広がったことで、フィン間に付着する水の表面張力の影響が小さくなって、付着した水がフィンや伝熱管から剥離しやすくなり、凝縮水や霜の成長を抑制でき、優れた除霜性能を発揮することになる。
Thereby, a fin pitch becomes wide in the upper and lower ends of the heat exchanger, and the ventilation resistance at the upper and lower ends of the heat exchanger can be reduced. In heat exchangers where the upper and lower ends are densely packed, the wind speed at the center of the heat exchanger is fast and the wind speed distribution of the airflow passing through the heat exchanger is not uniform. Since the wind speed at the upper and lower ends of the exchanger is increased, the wind speed distribution of the entire heat exchanger approaches uniformly and heat exchange efficiency can be improved. In addition, when the heat exchanger functions as an evaporator, when the condensed water adhering to the heat transfer tubes and fins flows down to the lower end of the heat exchanger due to gravity, the wind speed at the lower end of the heat exchanger must be fast. The expansion of the fin pitch at the lower end reduces the effect of the surface tension of the water adhering between the fins, making it easier for the adhering water to peel off the fins and heat transfer tubes and suppressing the growth of condensed water and frost. It is possible to exhibit excellent defrosting performance.
本発明は、熱交換器全体の風速分布の均一化が促進できて熱交換効率が向上すると同時に、熱交換器下端部での凝縮水や霜の成長も抑制できて優れた除霜性能を発揮するフィンチューブ熱交換器を提供することができる。 The present invention can promote the uniform wind speed distribution of the entire heat exchanger to improve the heat exchange efficiency, and at the same time can suppress the growth of condensed water and frost at the lower end of the heat exchanger and exhibits excellent defrosting performance. A finned tube heat exchanger can be provided.
第1の発明は、複数の積層したフィンと、前記積層したフィンを貫通する伝熱管とを備え、前記フィンはフィン長の異なる2種類のフィンで構成し、かつフィン長の長いフィンとフィン長の短いフィンは、その中央部で一定距離重なり上下両端部が重ならないよう交互に積層した構成としてある。 A first invention includes a plurality of stacked fins and a heat transfer tube penetrating the stacked fins, wherein the fin is composed of two types of fins having different fin lengths, and a fin having a long fin length and a fin length The short fins are configured such that they overlap each other at a certain distance so that the upper and lower ends do not overlap.
これにより、従来の上下両端部が揃っている熱交換器よりも、上下両端部の通風抵抗が小さくなり、風速が速まるため、熱交換器全体を通過する気流の風速分布が均一に近づき、熱交換効率を向上できる。また、熱交換器が蒸発器として機能するときは、重力によってフィンを伝って熱交換器下段部に流れ落ちる凝縮水が、風速が速まることで、剥離しやすくなる。また、熱交換器に付着する凝縮水は、水の表面張力によってフィンとフィンとの間に、張り付くように付着するが、熱交換器下端部はフィン間隔が大きいため、水の表面張力の影響が小さくなり、凝縮水が剥離しやすくなって、除霜性能が向上する。 As a result, the ventilation resistance at the upper and lower ends is smaller and the wind speed is faster than the conventional heat exchanger with both upper and lower ends, so that the wind speed distribution of the airflow passing through the entire heat exchanger becomes more uniform, Exchange efficiency can be improved. In addition, when the heat exchanger functions as an evaporator, the condensed water that flows down the fins by gravity and flows down to the lower stage of the heat exchanger is easily separated due to the increased wind speed. Condensed water adhering to the heat exchanger adheres between the fins due to the surface tension of the water, but the lower end of the heat exchanger has a large gap between the fins. Becomes smaller, the condensed water is easily peeled off, and the defrosting performance is improved.
第2の発明は、上記第1の発明のフィンチューブ熱交換器を気流方向に複数列並設して構成したフィンチューブ熱交換器であって、前記各フィンチューブ熱交換器は、気流方向に対し、前列のフィンチューブ熱交換器のフィン長の長いフィン、フィン長の短いフィンの積層する順番と、後列のフィンチューブ熱交換器のフィン長の長いフィンとフィン長の短いフィンの積層する順番を逆にして構成したものである。 The second invention is a fin tube heat exchanger configured by arranging a plurality of rows of fin tube heat exchangers of the first invention in the air flow direction, and each fin tube heat exchanger is arranged in the air flow direction. On the other hand, the fins with the long fin length of the fin tube heat exchanger in the front row, the order of stacking the fins with the short fin length, and the sequence of stacking the fins with the long fin length and the fins with the short fin length of the fin tube heat exchanger in the back row Is the reverse of the above.
これにより、気流方向に対し、前後列の熱交換器の上下端部の通風抵抗が小さくなりすぎることを防ぎ、熱交換器を通過する気流の風速分布を均一に近い状態にできるので、熱交換効率をより向上させることができる。 This prevents the airflow resistance at the upper and lower ends of the heat exchangers in the front and rear rows from becoming too small with respect to the airflow direction, and the air velocity distribution of the airflow passing through the heat exchanger can be made nearly uniform, so that heat exchange Efficiency can be further improved.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(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は同実施の形態1におけるフィンの正面図、図3は同実施の形態1におけるフィンの積層方法を示す説明図、図4は同実施の形態1におけるフィンの作用を示す説明図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view of a finned tube heat exchanger according to
図1において、このフィンチューブ熱交換器1は、気体Xの流路を形成するために平行
に多数積層されたフィン2と、前記積相されたフィン2に貫設され、気体Xと熱交換する媒体が内部を流れる伝熱管3とを備えている。
In FIG. 1, the fin
前記フィン2は、図1〜図4の各図に示すようにフィン長が長短異なる2種類のフィンからなる。すなわち、フィン長の長いフィン2−1と、フィン長の短いフィン2−2が交互に並べられ、フィン長の長いフィン2−1とフィン長の短いフィン2−2の中央部が一定距離重なり、かつフィン長の長いフィン2−1とフィン長の短いフィン2−2の上下両端部は重ならないように積層してある。そして前記フィン長の長いフィン2−1とフィン長の短いフィン2−2が重なった部分に伝熱管3が貫設されており、伝熱管3は、フィンチューブ熱交換器1に流入する気流の主流方向Xに対して、略直角で段方向に隣りあうように配置してある。
The
図2に示すように、この実施の形態においては、前記フィン長の長いフィン2−1とフィン長の短いフィン2−2は、山部4、谷部5を有する同形状のコルゲートフィンとしてあり、谷部5に設けたフィンカラー6の伝熱管用穴7に伝熱管を貫通させてある。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, the fin 2-1 having a long fin length and the fin 2-2 having a short fin length are corrugated fins having the same shape and having a
また、図3に示すように、前記フィン長の長いフィン2−1とフィン長の短いフィン2−2は、それらの中央部が重なる距離をL1、上端部の重ならない距離をL2、下端部の重ならない距離をL3とすると、L2=L3とし、フィンチューブ熱交換器1の上下端部の通風抵抗を同程度低減して、フィン2を通過する気流Xの風速分布がフィンチューブ熱交換器全体に亘りほぼ均一に近づくようにしてある。
Also, as shown in FIG. 3, the fin 2-1 having a long fin length and the fin 2-2 having a short fin length have a distance L1 at which their central portions overlap, a distance L2 at which the upper end portions do not overlap, and a lower end portion. L3 = L3, the airflow resistance of the airflow X passing through the
上記構成において、このフィンチューブ熱交換器は、熱交換器上下端側のフィンピッチが、熱交換器中央部よりも大きくなり、熱交換器上下端部の通風抵抗を低減でき、フィン2間を通過する空気の風速分布が熱交換器上下方向全体に亘りほぼ均一化でき、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。 In the above configuration, in the fin tube heat exchanger, the fin pitch on the upper and lower ends of the heat exchanger is larger than the central portion of the heat exchanger, and the ventilation resistance at the upper and lower ends of the heat exchanger can be reduced. The air velocity distribution of the passing air can be substantially uniform over the entire heat exchanger in the vertical direction, and the heat exchange efficiency of the heat exchanger can be improved.
また、熱交換器の下端側を流れる風速が速まることで、熱交換器上端からフィン2を伝って流れ落ちてきた凝縮水も、フィン2から剥離しやすくなる。
Moreover, the condensate which has flowed down from the upper end of the heat exchanger through the
更に、図4に示すように、フィン2の下端部に付着する凝縮水は、水8の表面張力によって、フィン長の長いフィン2−1とフィン長の短いフィン2−2との間に張り付くように存在するが、本構成では、熱交換器下端側は、フィン長の長いフィン2−1しか存在せず、フィン2−1同士の間隔が広いので、水8の表面張力の影響が小さくなり、水8が隣り合うフィン2−1間で付着している面積が、従来の密な状態のフィン同士管に付着しているものより格段に小さくなり、剥離しやすくなる。
Furthermore, as shown in FIG. 4, the condensed water adhering to the lower end portion of the
したがって、前記熱交換器下端部側の風速が速まったことと、熱交換器下端部における凝縮水の表面張力の影響が小さくなって剥離しやすくなることの2点から、熱交換器下端部に付着残存する凝縮水の量が大きく低減されて、除霜性能が向上する。 Therefore, from the two points that the wind speed on the lower end side of the heat exchanger is increased and that the influence of the surface tension of the condensed water at the lower end portion of the heat exchanger is reduced, and it is easy to peel off, the lower end portion of the heat exchanger The amount of condensed water remaining on the surface is greatly reduced, and the defrosting performance is improved.
以上のように、この実施の形態によるフィンチューブ熱交換器はフィン長の異なるフィン2−1とフィン2−2を交互に積層することで、熱交換器上下両端部の通風抵抗を低減させ、熱交換器の風速分布を均一化させて熱交換効率を向上させるとともに、熱交換器の除霜性能を向上させることができる。 As described above, the fin tube heat exchanger according to this embodiment reduces the ventilation resistance at the upper and lower ends of the heat exchanger by alternately laminating fins 2-1 and fins 2-2 having different fin lengths. While uniforming the wind speed distribution of the heat exchanger to improve the heat exchange efficiency, the defrosting performance of the heat exchanger can be improved.
なお、本実施の形態では、フィン長の長いフィン2−1とフィン長の短いフィン2−2の上下の重ならない距離L2、L3をL2=L3としたもので説明したが、熱交換器が配設される室外ユニット内には、圧縮機、室外ファン、膨張弁など他の構成部品が多く存在し、かつ室外ユニットの形状も様々なので、この室外ユニットの構成によって熱交換器内
を通過する風速分布も大きく変化する。したがって上記L2とL3の距離は、室外ユニットの形状等に合わせ、熱交換器を通過する気流の風速分布を均一化できるよう適宜変更すれば良い。
In the present embodiment, the distance L2 and L3 where the upper and lower sides of the fin 2-1 having a long fin length and the fin 2-2 having a short fin length do not overlap each other are set to L2 = L3. There are many other components such as a compressor, an outdoor fan, and an expansion valve in the arranged outdoor unit, and the shape of the outdoor unit varies, so the outdoor unit passes through the heat exchanger depending on the configuration of the outdoor unit. The wind speed distribution also changes greatly. Therefore, the distance between L2 and L3 may be appropriately changed according to the shape of the outdoor unit and the like so that the wind speed distribution of the airflow passing through the heat exchanger can be made uniform.
(実施の形態2)
図5は実施の形態2におけるフィンチューブ熱交換器を示し、この実施の形態のフィンチューブ熱交換器は先の実施の形態1で説明したフィンチューブ熱交換器を気流の方向に複数列、例えば二つ並設し、気流に方向に対し、前列のフィンチューブ熱交換器1のフィン長の長いフィン2−1、フィン長の短いフィン2−2の積層する順番と、後列のフィンチューブ熱交換器1のフィン長の長いフィン2−1とフィン長の短いフィン2−2の積層する順番を逆にして構成したものである。すなわち、図5に示すように、前列のフィンチューブ熱交換器1の両端はフィン長の長いフィン2−1であり、後列のフィンチューブ熱交換器1の両端はフィン長の短いとフィン2−2となっている。
(Embodiment 2)
FIG. 5 shows a finned-tube heat exchanger according to the second embodiment. The finned-tube heat exchanger according to this embodiment has a plurality of fin-tube heat exchangers described in the first embodiment in the direction of the airflow, for example, Two fins are arranged side by side, and the order in which the fins 2-1 having the long fin length and the fins 2-2 having the short fin length of the front row fin
かかる構成としたことにより、先の実施の形態1と同様の効果が得られるのはもちろん、更に熱交換器上下端の通風抵抗が小さくなりすぎることを防止し、熱交換器を通過する気流の風速分布をより均一に近づけ、熱交換器全体の熱交換効率を一段と向上させることができる。 By adopting such a configuration, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and further, the ventilation resistance at the upper and lower ends of the heat exchanger can be prevented from becoming too small, and the airflow passing through the heat exchanger can be prevented. The wind speed distribution can be made more uniform, and the heat exchange efficiency of the entire heat exchanger can be further improved.
なお、熱交換器上下端部の通風抵抗をより低減したい場合は、気流方向に対し、前後列の熱交換器のフィン長の長いフィン2−1とフィン長の短いフィン2−2の積層する順番を揃えて、並設しても良い。 In addition, when it is desired to further reduce the ventilation resistance at the upper and lower ends of the heat exchanger, the fins 2-1 having the long fin length and the fins 2-2 having the short fin length are stacked in the air flow direction. They may be arranged side by side in the same order.
本発明は、熱交換器全体の風速分布の均一化が促進できて熱交換効率が向上すると同時に、熱交換器下端部での凝縮水や霜の成長も抑制できて優れた除霜性能を発揮するフィンチューブ熱交換器を提供することができ、給湯機、冷凍・空調機器などのヒートポンプ装置用のフィンチューブ熱交換器として広く利用することができる。 The present invention can promote the uniform wind speed distribution of the entire heat exchanger to improve the heat exchange efficiency, and at the same time can suppress the growth of condensed water and frost at the lower end of the heat exchanger and exhibits excellent defrosting performance. The fin tube heat exchanger can be provided, and can be widely used as a fin tube heat exchanger for a heat pump device such as a water heater or a refrigeration / air conditioner.
1 フィンチューブ熱交換器
2 フィン
2−1 フィン長の長いフィン
2−2 フィン長の短いフィン
3 伝熱管
4 山部
5 谷部
6 フィンカラー
7 伝熱管用穴
8 水
DESCRIPTION OF
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013128220A JP2015004451A (en) | 2013-06-19 | 2013-06-19 | Fin tube heat exchanger |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN106168391A (en) * | 2016-08-23 | 2016-11-30 | 珠海格力电器股份有限公司 | Heat exchanger and air conditioner |
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2013
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