JP2018017465A - コルゲートフィン型熱交換器コア - Google Patents

Abstract

【課題】 伝熱性能を損なわずに、圧力損失を可及的に低減することができるコルゲートフィン型熱交換器コアを提供すること。
【解決手段】 偏平チューブ１は、その横断面が平行する二本の直線状の平担部１ａとそれらの間を接続する一対の弧状部１ｂとからなり、コルゲートフィン２は、薄いプレートがその長手方向に波形に曲折されてなり、その曲折部４が対向する一対の偏平チューブ１の前記各平坦部１ａに接触し、その接触部間の平面に位置する第１部分２ａと、偏平チューブ１に接触せず、第１部分２ａからフィンの幅方向にずれた平面に位置する第２部分２ｂとを有し、第１部分２ａの平面には、切り起こしのない凹凸模様３が形成され、第２部分２ｂは模様が存在せず平坦に形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱交換器の伝熱性能を損なわずに、圧力損失を可及的に軽減させたコルゲートフィン型熱交換器コアに関する。

下記特許文献１に記載のコルゲートフィンは、細長い帯状金属板を曲折して、その湾曲面を偏平チューブに接合すると共に、偏平チューブ間の平面には多数のルーバを切起こしたものである。
その切り起こし縁の前縁効果により、伝熱性能を向上させている。さらに、この文献の発明では、チューブを複数列に配置し、各チューブ間には導風突部を切り起こし、その切り起こし部から空気を導入して、伝熱性を向上させるものである。

このようなルーバ切り起こし型のコルゲートフィンは、放熱性が向上するものの、圧力損失が大きくなり、チューブを通風方向に複数列配置した場合には、各部の送風抵抗が積算され、全体としてかえって伝熱性能を損なう結果となっていた。また、フィンに多数のルーバを形成すると、そのルーバ間に塵埃が補足され、特に、土木機械用熱交換器としては、頻繁に清掃を行う必要があった。

そこで、特許文献２に記載の熱交換器が提案されている。
これは、コルゲートフィンの表面にＶ字状の凹凸を形成したものであり、ルーバを切起こすことなく、フィン幅の一端から他端まで凹凸の波形を形成したものである。このようにすることにより、フィンの目詰まりを防止するとともに、圧力損失の低減を行うものである。さらには、特許文献３に記載のＶ字状フィンも提案されている。

特公平６−４５１８２号公報 特開２０１２−１９８０２３号公報 特開２０１１−２４７５３９号公報

ルーバを有する切り起こし型のコルゲートフィンは、ルーバによる前縁効果が大きい利点があるものの、フィン幅を大きくして、多数列のチューブを配置した場合、その圧力損失が過大になる欠点があった。また、塵埃によりルーバ間に目詰まりが生じるものとなっていた。
また、特許文献２及び特許文献３のコルゲートフィン型熱交換器は、フィン幅の全長に渡って、Ｖ字状等の凹凸が形成されているため、コルゲートフィンに多数列の偏平チューブを組み合わせると、各部の凹凸自体の圧力損失が積算され、特に大型熱交換器として用いる場合、通風抵抗が大きくなる欠点があった。
そこで、本発明は伝熱性能を損なわずに、圧力損失を可及的に低減することができるコルゲートフィン型熱交換器コアを提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、偏平チューブ（１）とコルゲートフィン（２）とが交互に配置されると共に、コルゲートフィン（２）の幅方向に複数の偏平チューブ（１）が間隔を空けて配置されたコルゲートフィン型熱交換器コアにおいて、
偏平チューブ（１）は、その横断面が平行する二本の直線状の平担部（１ａ）とそれらの間を接続する一対の弧状部（１ｂ）とからなり、
コルゲートフィン（２）は、薄いプレートがその長手方向に波形に曲折されてなり、その曲折部（４）が対向する一対の偏平チューブ（１）の前記各平坦部（１ａ）に接触し、その接触部間の平面に位置する第１部分（２ａ）と、偏平チューブ（１）に接触せず、第１部分からフィンの幅方向にずれた平面に位置する第２部分（２ｂ）とを有し、
第１部分（２ａ）の平面には、切り起こしのない凹凸模様（３）が形成され、第２部分（２ｂ）には模様が存在せず平坦に形成されたことを特徴とするコルゲートフィン型熱交換器コアである。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のコルゲートフィン型熱交換器コアにおいて、
前記コルゲートフィン（２）の前記曲折部（４）には、前記偏平チューブ（１）の平坦部（１ａ）に整合して接触する平坦接触部（４ａ）と、それに連続して偏平チューブ（１）の円弧部（１ｂ）の縁に整合して接触する円弧接触部（４ｂ）とを有し、
その曲折部（４）において、偏平チューブ（１）とコルゲートフィン（２）とが接合されてなるコルゲートフィン型熱交換器コアである。

請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載のコルゲートフィン型熱交換器コアにおいて、
前記凹凸模様（３）は、コルゲートフィン（２）の前記幅方向に並列した多数のＶ字状の突条からなるコルゲートフィン型熱交換器コアである。

請求項４に記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載のコルゲートフィン型熱交換器コアにおいて、
前記凹凸模様（３）は、コルゲートフィン（２）の前記幅方向に直交する凸部（３ａ）と凹部（３ｂ）とが、フィンの長手方向に交互に配置され、それらが波形に前記長手方向に進行するコルゲートフィン型熱交換器コアである。

本発明のコルゲートフィン型熱交換器コアは、コルゲートフィンの第１部分２ａの平面には、切り起こしのない凹凸模様３が形成され、第２部分２ｂには模様が存在せず平坦に形成されたことを特徴とする。
そのため、フィンの第１部分２ａでは、凹凸の模様の存在により、表面を流通する気流が十分攪拌されて、放熱性を向上させる。そして、第２部分２ｂでは、凹凸が存在しないため、気流の流通抵抗を減じ、コルゲートフィン全体として、放熱性がよく流通抵抗の少ない熱交換器コアを提供できる。

請求項２に記載のコルゲートフィン型熱交換器コアは、コルゲートフィン２の前記曲折部４には、平坦接触部４ａと円弧接触部４ｂとを有し、偏平チューブ１とコルゲートフィン２との接触面積を大きして、伝熱性を向上することができる。

請求項３または請求項４に記載のように、コルゲートフィン表面の凹凸模様３をＶ字状または波形に曲折することにより、気流を攪拌して伝熱性を向上することができる。

本発明の第１実施例のコルゲートフィン型熱交換器コアの要部平面図（Ａ）、（Ａ）のＢ部拡大図（Ｂ）、（Ｂ）のＣ−Ｃ矢視断面図（Ｃ）。 同熱交換器コアの偏平チューブ１とコルゲートフィン２の接合状態を示す斜視説明図。 本発明の第２実施例のコルゲートフィン型熱交換器コアの要部平面図（Ａ）、（Ａ）のＢ部拡大図（Ｂ）、（Ｂ）のＣ−Ｃ矢視断面図（Ｃ）。 同熱交換器コアの偏平チューブ１とコルゲートフィン２の接合状態を示す斜視説明図。 従来型（特許文献２）コルゲートフィン型熱交換器コアの一例を示す要部平面図。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。

図１及び図２は、本発明の第１実施例のコルゲートフィン型熱交換器コアであり、図１（Ａ）はその要部平面図、同（Ｂ）は（Ａ）のＢ部拡大図、同（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。図２は、その偏平チューブ１とコルゲートフィン２との接合状態を示す斜視説明図である。

このコルゲートフィン型熱交換器コアは、図１（Ａ）及び図２に示す如く、偏平チューブ１とコルゲートフィン２とを交互に配置すると共に、偏平チューブ１はコルゲートフィン２の幅方向に複数列配置したものである。そのコルゲートフィン２は、図２に示す如く、細長い金属板を波形に曲折したものであり、そのコルゲートフィン２の平面は偏平チューブ１に接触する第１部分２ａと、偏平チューブ１に接触しない第２部分２ｂとが交互に形成されている。
第１部分２ａは、偏平チューブ１の横断面の長軸に略等しい幅で、凹凸模様３が形成されている。この凹凸模様３は、この例では平面Ｖ字状の凹凸に形成されている。また、第２部分２ｂは、その凹凸模様３が存在しない平坦に形成されている。

さらに詳細に説明すると、図２に示す如く、コルゲートフィン２の曲折部４には偏平チューブ１の平坦部１ａに整合する平坦接触部４ａと、偏平チューブ１の弧状部１ｂに整合する円弧接触部４ｂとが形成され、その各接触部間が一体に接合されている（接合方法は、炉内でのろう付け等、公知の方法を用いることができる）。そして、平坦接触部４ａの先端部が図１（Ｂ）に示す如く、偏平チューブ１の弧状部１ｂの先端部を円弧状に被覆する。そして、コルゲートフィン２の平坦接触部４ａ、円弧接触部４ｂは、図２に示す如く、偏平チューブ１の平坦部１ａと、弧状部１ｂとに整合する。

また、コルゲートフィン２は、図１（Ｃ）の如く、その幅方向の断面が波形に形成されている。また、コルゲートフィン２の第２部分２ｂは、その図１（Ｃ）の紙面右側に表されている如く、平坦に形成される。そして、同図において、一例として、空気流は紙面の左方から右方に移動し、第１部分２ａ上をその凹凸模様３に沿って移動する。そしてコルゲートフィン２と接触する偏平チューブ１との間で熱交換する。また、偏平チューブ１の存在しない第２部分２ｂにおいては、空気流は、その平面を直線的に移動し、その気流の流通抵抗を可及的に減少させる。

次に、図３及び図４は、本発明の第２実施例のコルゲートフィン型熱交換器コアであり、図３（Ａ）はその要部平面図、同（Ｂ）は（Ａ）のＢ部拡大図、同（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。図４は、その偏平チューブ１とコルゲートフィン２との接合状態を示す斜視説明図である。
この例が、第１実施例と異なる点は、コルゲートフィン２の第１部分２ａ上の凹凸模様３の形状である。図１の例ではその平面がＶ字状に形成されていたが、図３の例ではその図３（Ｂ）、図３（Ｃ）に示す如く、その各部の縦断面が緩い波形に形成されている。また、コルゲートフィン２の第２部分２ｂにおいては、図１と同様に、その平面が平坦に形成されている。

いずれの例でも、コルゲートフィン２の表面には切起こされたルーバは形成されておらず、ルーバが存在する場合に生ずる目詰まりを防止すると共に、その表面を流通する気体の流通抵抗、即ち、圧力損失を低減させている。
また、この例においても、図４に示す如く、コルゲートフィン２の曲折部４に、平坦接触部４ａと、円弧接触部４ｂとが、第１実施例と同様に形成されている。

１ 偏平チューブ
１ａ 平坦部
１ｂ 弧状部
２ コルゲートフィン
２ａ 第１部分
２ｂ 第２部分

３ 凹凸模様
３ａ 凸部
３ｂ 凹部
４ 曲折部
４ａ 平坦接触部
４ｂ 円弧接触部

Claims (4)

1. 偏平チューブ（１）とコルゲートフィン（２）とが交互に配置されると共に、コルゲートフィン（２）の幅方向に複数の偏平チューブ（１）が間隔を空けて配置されたコルゲートフィン型熱交換器コアにおいて、
   偏平チューブ（１）は、その横断面が平行する二本の直線状の平担部（１ａ）とそれらの間を接続する一対の弧状部（１ｂ）とからなり、
   コルゲートフィン（２）は、薄いプレートがその長手方向に波形に曲折されてなり、その曲折部（４）が対向する一対の偏平チューブ（１）の前記各平坦部（１ａ）に接触し、その接触部間の平面に位置する第１部分（２ａ）と、偏平チューブ（１）に接触せず、第１部分からフィンの幅方向にずれた平面に位置する第２部分（２ｂ）とを有し、
   第１部分（２ａ）の平面には、切り起こしのない凹凸模様（３）が形成され、第２部分（２ｂ）には模様が存在せず平坦に形成されたことを特徴とするコルゲートフィン型熱交換器コア。
2. 請求項１に記載のコルゲートフィン型熱交換器コアにおいて、
   前記コルゲートフィン（２）の前記曲折部（４）には、前記偏平チューブ（１）の平坦部（１ａ）に整合して接触する平坦接触部（４ａ）と、それに連続して偏平チューブ（１）の円弧部（１ｂ）の縁に整合して接触する円弧接触部（４ｂ）とを有し、
   その曲折部（４）において、偏平チューブ（１）とコルゲートフィン（２）とが接合されてなるコルゲートフィン型熱交換器コア。
3. 請求項１または請求項２に記載のコルゲートフィン型熱交換器コアにおいて、
   前記凹凸模様（３）は、コルゲートフィン（２）の前記幅方向に並列した多数のＶ字状の突条からなるコルゲートフィン型熱交換器コア。
4. 請求項１または請求項２に記載のコルゲートフィン型熱交換器コアにおいて、
   前記凹凸模様（３）は、コルゲートフィン（２）の前記幅方向に直交する凸部（３ａ）と凹部（３ｂ）とが、フィンの長手方向に交互に配置され、それらが波形に前記長手方向に進行するコルゲートフィン型熱交換器コア。

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