JP2578970B2 - フィンチューブ型熱交換器 - Google Patents

フィンチューブ型熱交換器

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JP2578970B2
JP2578970B2 JP1038570A JP3857089A JP2578970B2 JP 2578970 B2 JP2578970 B2 JP 2578970B2 JP 1038570 A JP1038570 A JP 1038570A JP 3857089 A JP3857089 A JP 3857089A JP 2578970 B2 JP2578970 B2 JP 2578970B2
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heat exchanger
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昭一 横山
尚夫 楠原
正太郎 伊東
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、空調機器あるいは冷凍機器分野に広く用い
られるフィンチューブ型熱交換器に関するものである。
従来の技術 従来のフィン付熱交換器の熱交換効率を改善するた
め、第3図,第4図のように温度境界層の前縁効果を利
用したフィンである。
すなわちフィン1に、フィンカラー2を所定間隔で形
成し、このフィンカラー2の間に気流Aに対して開口し
た切り起こし1aを前記フィンのフィンカラー2側のみ
に、フィンベースからの高さを等しくして形成してい
る。フィンカラー2には、伝熱管3が挿入され拡管され
て、フィンカラー2と伝熱管3が密着する。切り起こし
1aは、温度境界層の発達を阻止する前縁効果を有するの
で、伝熱性能を向上させることができる。
発明が解決しようとする課題 しかし、切り起こし1aとフィンベースの幅はほぼ同じ
であり、前縁効果による伝熱性能は大きくなるが、通風
抵抗もかなり増大することとなる。また、切り起こし1a
の立上がり部は気流A方向に沿って一直線上に並んでい
るため、乱流促進効果はなく、死水域4a、4bも大きく、
有効伝熱面積が減少する。さらに切り起こし1aの前縁距
離が短く、境界前縁効果が少なくなっている。逆にフィ
ンカラー2から切り起こし1aまでの距離は長くなってい
るので、フィン効率が悪い。これらにより切り起こし1a
の効果は充分には期待できないという問題があった。
そこで本発明は、切り起こしによる通風抵抗の増大を
抑え、乱流促進を図り、気流を伝熱管後部を回して、死
水域を減少させ有効伝熱面積を増大させ、前縁距離を長
くし前縁効果を増大させるとともにフィン効率を低下さ
せず、大幅に伝熱性能を向上させたフィンチューブ型熱
交換器を提供するものである。
課題を解決するための手段 本発明のフィン付熱交換器は、 (1)一定間隔で平行に並べられ、その間を気体が流動
するフィンと、フィンに直角に挿入され内部を流体が通
過する伝熱管から構成され、伝熱管の段方向相互間のフ
ィン面に複数列切り起こし片からなる切り起こし群を設
け、切り起こし片を気流に対して開口させ、切り起こし
片の列方向の幅を、列方向に隣接する切り起こし片を切
り起こした後のフィン面の幅の略1/3とし、 (2)切り起こし片がフィンと接合する立上り部を気流
の主流方向と角度を成すように設け、 (3)段方向に隣接する伝熱管の中心を結ぶ直線からの
距離が遠くなるに従い、各列の切り起こし片の数が同数
以上となるとともに、少なくとも直線からの距離が最も
近い列の切り起こし片の数よりも直線からの距離が最も
遠い列の切り起こし片の数のほうが多くなるようにし、 (4)伝熱管近傍側の切り起こし立上り部を概略伝熱管
の外周に沿う方向と位置に形成し、 (5)すべての切り起こし片の立上り方向をフィン面に
対して同一 としたものである。
作用 上記構成によれば、 (1)切り起こし片の列方向の幅を、列方向に隣接する
切り起こし片を切り起こした後のフィン面の幅の略1/3
としたので、気流抵抗をあまり増大させず、温度境界層
前縁効果による伝熱性能の向上を図れる。また、蒸発器
として使用したとき、フィン表面に凝縮し落下する水滴
を流れ落ちやすくでき、通風抵抗の上昇を少なくでき
る。
(2)切り起こし片がフィンと接合する立上り部を気流
の主流方向と角度を成すように設けたので、気流に旋回
成分が誘起され、混合効果が促進される。
(3)段方向に隣接する伝熱管の中心を結ぶ直線からの
距離が遠くなるに従い、各列の切り起こし片の数が同数
以上となるとともに、少なくとも直線からの距離が最も
近い列の切り起こし片の数よりも直線からの距離が最も
遠い列の切り起こし片の数のほうが多くなるようにした
ので、気流下流側での局所的な速度分布が生じにくくな
り、送風騒音の上昇を少なくできる。
(4)伝熱管近傍側の切り起こし片立上り部を概略前記
伝熱管の外周に沿う方向と位置に形成したので、伝熱管
後流側に発生する止水域を減少させ、有効伝熱面積を大
きくすることができるとともに、伝熱管から立上り部ま
での距離が短いのでフィン効率が高く、逆に各列の切り
起こし片の長さの合計が長いので前縁効果の大きい部分
をより多く確保でき、伝熱性能を大きくすることができ
る。
(5)切り起こし片の立上り方向をフィン面に対して同
一としたので、フィン間での気流速度が均一となり、通
風抵抗の上昇が少ない。
等の特徴を有する熱交換器が得られる。
実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面を用いて説明す
る。
第1図は本発明の一実施例のフィン付熱交換器におけ
るフィンの平面図であり、第2図は第1図のD−D線に
よる断面図で、フィン2枚の重ね合わせた状態を示す。
第1図に示すように、フィン11に一定間隔でバーリン
グされたフィンカラー12に伝熱管13が挿入されており、
矢印B方向に気体が流入する。
フィン11は、段方向に隣接する2つの伝熱管13の間に
3列の切り起こし片14a,14b,14cからなる切り起こし群
を有する。3列の切り起こし片の列方向の幅Wfは、フィ
ンベース部の列方向の幅Wbの略1/3になるよう形成され
ている。切り起こし片14a,14b,14cの立上り部15a,15b,1
5c,15d,15e,15fは気流Aの主流方向に平行でなく、ある
角度を有する。段方向の隣接する伝熱管13の中心を結ぶ
直線から切り起こし片14aまでの距離を|1、切り起こし
片14bまでの距離を|2、切り起こし片14cまでの距離を|3
としたとき|1<|2<|3で、切り起こし片14aは1つの切
り起こし片で1列を構成し、切り起こし片14bは2つの
切り起こし片で1列を構成し、切り起こし片14cは3つ
の切り起こし片で1列を構成する。伝熱管13の近傍側の
切り起こし片の立上り部15a,15b,15dは伝熱管13の外周
に概略沿うように配置されている。切り起こし片はフィ
ンカラー12と同じ方向に切り起こし、その高さhはフィ
ンピッチPfの略1/2である。
上記構成によれば、 (1)切り起こし片の列方向の幅Wfを、フィンベースの
列方向のWbの略1/3にしたので、通風抵抗をあまり増大
させず、温度境界層前縁効果による伝熱性能の向上が図
れ、同一空気動力に対して、空気側熱伝達率を向上させ
ることができる。
なお、切り起こし片の列方向の幅に対する切り起こし
片の間の距離すなわちフィンベースの列方向の幅を変化
させた場合の同一空気動力における空気側熱伝達率の変
化の関係について、その実験結果を下表に示す。
上表から、切り起こし片の列方向の幅に対する各切り
起こし片の間の距離の倍率を3倍とすることにより、同
一空気動力における空気側熱伝達率の倍率を最大にする
ことができた。
また、蒸発器として使用したとき、フィン11の表面に
凝縮し落下する水滴を流れやすくし、通風抵抗の上昇を
抑える。
(2)切り起こし片14a,14b,14cがフィンと結合する立
上り部15a,15b,15c,15d,15e,15fを気流の主流方向Aと
角度を成すように設けたので、気流に旋回成分が誘起さ
れ、混合効果が促進される。
(3)各列の切り起こし片の数を14aは1つ、14bは2
つ、14cは3つとしたので、気流下流側での局所的な速
度分布が生じくくなり、送風騒音はあまり高くならな
い。
(4)伝熱管13の近傍側の切り起こし立上り部15a,15b,
15dを伝熱管13の外周を概略沿う方向と位置に配置した
ので、伝熱管13の後流側に発生する止水域16を減少さ
せ、有効伝熱面積を大きくすることができるとともに、
伝熱管13から立上り部15a,15b,15dまでの距離が短いの
でフィン効率を高くすることができ、各列の切り起こし
片の長さの合計が良くなり、前縁効果の大きい部分をよ
り多く確保でき、伝熱性能を大きくすることができる。
(5)切り起こし片はフィンカラー12を立ち上げた方向
と同じ方向に切り起こし、その高さhをフィンピッチPf
の略1/2にしたので、加工が容易であるとともに、フィ
ン間の気流速度の分布が均一となり、通風抵抗の上昇が
少ない。
これら各種効果により、通風抵抗をあまり増大させ
ず、伝熱性能を向上させたフィンチューブ型熱交換器を
得ることができる。
また、上記実施例では各列の切り起こし片の数を14a
は1つ、14bは2つ、14cは3つとしたので、立上り部15
a、15b、15cでの気流旋回成分による混合効果が最も有
効に作用し、送風騒音もあまり上がることはないが、切
り起こし片14a、14b、14cの数を1、1、2あるいは、
1、2、2のように構成しても、効果の程度は落ちるが
同様の効果を得ることが期待できる。
発明の効果 本発明のフィンチューブ型熱交換器のフィンは、 (1)伝熱管の段方向相互間のフィン面に複数列の切り
起こし片からなる切り起こし群を設け、切り起こし片を
気流に対して開口させ、切り起こし片の列方向の幅を、
列方向に隣接する切り起こし片を切り起こした後のフィ
ン面の幅の略1/3とし、 (2)切り起こし片がフィンと接合する立上り部を気流
の主流方向と角度を成すように設け、 (3)段方向に隣接する伝熱管の中心を結ぶ直線からの
距離が遠くになるに従い、各列の切り起こし片の数が同
数以上となるとともに、少なくとも直線からの距離が最
も近い列の切り起こし片の数よりも直線からの距離が最
も遠い列の切り起こし片の数のほうが多くなるように
し、 (4)伝熱管近傍側の切り起こし片立上がり部を伝熱管
の外周に概略沿う方向と位置に形成し、 (5)すべての切り起こし片の立上がり方向をフィ面に
対して同一、 としたもので、 (1)通風抵抗をあまり増大させず、温度境界層前縁効
果による伝熱性能の向上を図れ、蒸発器として使用した
ときには、フィン表面に凝縮し落下する水滴を流れ落ち
やすくでき、通風抵抗の上昇を少なくできる。
(2)気流の旋回成分が誘起され、混合効果が促進され
る。
(3)気流下流側での局所的な速度分布が生じにくくな
り、送風騒音の上昇を少なくできる。
(4)伝熱管後流に発生する止水域を減少させ、有効伝
熱面積を大きくし、フィン効率を大きくし、前縁効果の
大きい部分を広く確保して、伝熱性能が向上できる。
(5)フィン間での気流速度を均一として、通風抵抗の
上昇を少なくする。
という多くの効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すフィンチューブ型熱交
換器のフィンの平面図、第2図は第1図のD−D線によ
る断面図、第3図は従来例のフィンチューブ型熱交換器
のフィンの平面図、第4図は第3図のC−C線による断
面図である。 11……フィン、12……フィンカラー、13……伝熱管、14
a,14b,14c……切り起こし片、15a,15b,15c,15d,15e,15f
……立上り部、16……止水域。
フロントページの続き (72)発明者 伊東 正太郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−183391(JP,A)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一定間隔で平行に並べられ、その間を気体
    が流動するフィンと、前記フィンに直角に挿入され内部
    を流体が通過する伝熱管から構成され、前記伝熱管の段
    方向相互間の前記フィン面に複数列切り起こし片からな
    る切り起こし群を設け、前記切り起こし片を気流に対し
    て開口させ、前記切り起こし片の幅を、列方向に隣接す
    る前記切り起こし片を切り起こした後の前記フィン面の
    幅の略1/3としたフィンチューブ型熱交換器。
  2. 【請求項2】切り起こし片がフィンと接合する立上り部
    を、気流の主流方向と角度をなすように設けた請求項1
    記載のフィンチューブ型熱交換器。
  3. 【請求項3】段方向に隣接する伝熱管の中心を結ぶ直線
    からの距離が遠くなるに従い、各列の切り起こし片の数
    が同数以上となるとともに、少なくとも前記直線からの
    距離が最も近い列の切り起こし片の数よりも前記直線か
    らの距離が最も遠い列の切り起こし片の数のほうが多く
    なる構成とした請求項1または2記載のフィンチューブ
    型熱交換器。
  4. 【請求項4】伝熱管近傍側の切り起こし片立上り部を概
    略前記伝熱管の外周に沿う方向と位置に形成した請求項
    1、2、または3記載のフィンチューブ型熱交換器。
  5. 【請求項5】すべての切り起こし片の立上り方向をフィ
    ン面に対して同一とした請求項1記載のフィンチューブ
    型熱交換器。
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