JP2828941B2 - フィン付きチューブならびに熱交換器 - Google Patents
フィン付きチューブならびに熱交換器Info
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- JP2828941B2 JP2828941B2 JP7329056A JP32905695A JP2828941B2 JP 2828941 B2 JP2828941 B2 JP 2828941B2 JP 7329056 A JP7329056 A JP 7329056A JP 32905695 A JP32905695 A JP 32905695A JP 2828941 B2 JP2828941 B2 JP 2828941B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば燃焼排ガス
から熱を回収する熱回収装置などに使用される熱交換器
に係り、特に鋸歯状のフィンをチューブの周りに巻き付
けて形成した熱交換器に関する。
から熱を回収する熱回収装置などに使用される熱交換器
に係り、特に鋸歯状のフィンをチューブの周りに巻き付
けて形成した熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１２は特開昭５５−４３３１０号公報
や実開昭６０−２８３６５号公報に開示されたＵ字形分
割フィン１２を示す図、図１３はそのＵ字形分割フィン
１２をチューブ１０に取りつけた状態を示す図である。
や実開昭６０−２８３６５号公報に開示されたＵ字形分
割フィン１２を示す図、図１３はそのＵ字形分割フィン
１２をチューブ１０に取りつけた状態を示す図である。
【０００３】このＵ字形分割フィン１２は図１２に示さ
れているように、帯状をしたフィン素材の中央取付部１
１を残してその両側から切込みを入れ、その切込みの根
元から同じ方向に折り曲げてＵ字形分割フィン１２を構
成する。
れているように、帯状をしたフィン素材の中央取付部１
１を残してその両側から切込みを入れ、その切込みの根
元から同じ方向に折り曲げてＵ字形分割フィン１２を構
成する。
【０００４】そしてこのＵ字形分割フィン１２は図１３
に示されているように、前記中央取付部１１の部分をチ
ューブ１０に巻き付けて固定することにより、多数のフ
ィン１２は放射方向に向き、かつフィン１２の外周部が
中央取付部１１より上方を向くように傾斜している。
に示されているように、前記中央取付部１１の部分をチ
ューブ１０に巻き付けて固定することにより、多数のフ
ィン１２は放射方向に向き、かつフィン１２の外周部が
中央取付部１１より上方を向くように傾斜している。
【０００５】
【発明が解決しょうとする課題】ところでこのフィン１
２を取りつけた熱交換器では図１３に示されているよう
に、チューブ１０の外周に平面状の取付部１１が互いに
隣接して貼り付けられた状態となり、結局、管壁が二重
構造となり、管壁の厚さが増し、チューブ１０の管壁と
取付部１１の間に境界面が形成され、そのために熱抵抗
が増大して熱伝達特性が低下することになる。
２を取りつけた熱交換器では図１３に示されているよう
に、チューブ１０の外周に平面状の取付部１１が互いに
隣接して貼り付けられた状態となり、結局、管壁が二重
構造となり、管壁の厚さが増し、チューブ１０の管壁と
取付部１１の間に境界面が形成され、そのために熱抵抗
が増大して熱伝達特性が低下することになる。
【０００６】また、フィンをチューブの外周に巻き付け
る際、帯状のフィン素材にかなりの張力をかけながらチ
ューブの外周に巻き付けていく訳であるが、前述のよう
にフィン素材の両側から切込みが入っているため、それ
を高張力でチューブに巻き付けるときに中央取付部１１
に亀裂が入り易く、フィン素材が途中で切断される心配
があり、作業能率ならびに歩留りが悪い。
る際、帯状のフィン素材にかなりの張力をかけながらチ
ューブの外周に巻き付けていく訳であるが、前述のよう
にフィン素材の両側から切込みが入っているため、それ
を高張力でチューブに巻き付けるときに中央取付部１１
に亀裂が入り易く、フィン素材が途中で切断される心配
があり、作業能率ならびに歩留りが悪い。
【０００７】さらにこのフィン１２は根元の所まで切り
込まれているため、１本１本のフィンの傾斜角度が不揃
いになり勝ちで、フィンの間を通過する流体の流動抵抗
が高くなり、そのために熱伝達特性が低下するなどの欠
点を有している。
込まれているため、１本１本のフィンの傾斜角度が不揃
いになり勝ちで、フィンの間を通過する流体の流動抵抗
が高くなり、そのために熱伝達特性が低下するなどの欠
点を有している。
【０００８】本発明は上記従来技術の欠点を解消し、装
置重量を低減し、装置の小型化が図れ、熱伝達特性の良
い熱交換器用フィン付きチューブならびにそれを用いた
熱交換器を提供することを目的とする。
置重量を低減し、装置の小型化が図れ、熱伝達特性の良
い熱交換器用フィン付きチューブならびにそれを用いた
熱交換器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の本発明は、一方の側に多数の分割部を設け、
他方の側に前記分割部を連結する共通ベース部を有する
平板鋸歯状のフィンを、前記共通ベース部の端縁がチュ
ーブの外周部に接合するようにチューブの周りに巻き付
け、チューブの軸芯に沿って間隔をおいて多段に固定し
て、そのチューブ外周部上のフィン根元部とフィン根元
部の間に熱交換のためのガスが流通するフィン付きチュ
ーブを対象とするものである。 そして前記フィンを前記
チューブの軸芯に垂直に立てた直線に対して２〜２０度
の範囲で傾斜させて設けると共に、 前記共通ベース部の
径方向の高さｈとフィン全体の径方向の高さＨとの比
（Ｈ／ｈ）を、フィン根元部のしわ幅が小さくなるよう
に１．５〜１５の範囲に規制したことを特徴とするもの
である。上記目的を達成するため、第２の本発明は、 一
方の側に多数の分割部を設け、他方の側に前記分割部を
連結する共通ベース部を有する平板鋸歯状のフィンを、
前記共通ベース部の端縁がチューブの外周部に接合する
ようにチューブの周りに巻き付け、チューブの軸芯に沿
って間隔をおいて多段に固定して、そのチューブ外周部
上のフィン根元部とフィン根元部の間に熱交換のための
ガスが流通するフィン付きチューブをガス流内に配置し
た熱交換器を対象とするものである。 そして前記フィン
を前記チューブの軸芯に垂直に立てた直線に対して２〜
２０度の範囲で傾斜させて設けると共に、 前記共通ベー
ス部の径方向の高さｈとフィン全体の径方向の高さＨと
の比（Ｈ／ｈ）を、フィン根元部のしわ幅が小さくなる
ように１．５〜１５の範囲に規制したことを特徴とする
ものである。
め、第１の本発明は、一方の側に多数の分割部を設け、
他方の側に前記分割部を連結する共通ベース部を有する
平板鋸歯状のフィンを、前記共通ベース部の端縁がチュ
ーブの外周部に接合するようにチューブの周りに巻き付
け、チューブの軸芯に沿って間隔をおいて多段に固定し
て、そのチューブ外周部上のフィン根元部とフィン根元
部の間に熱交換のためのガスが流通するフィン付きチュ
ーブを対象とするものである。 そして前記フィンを前記
チューブの軸芯に垂直に立てた直線に対して２〜２０度
の範囲で傾斜させて設けると共に、 前記共通ベース部の
径方向の高さｈとフィン全体の径方向の高さＨとの比
（Ｈ／ｈ）を、フィン根元部のしわ幅が小さくなるよう
に１．５〜１５の範囲に規制したことを特徴とするもの
である。上記目的を達成するため、第２の本発明は、 一
方の側に多数の分割部を設け、他方の側に前記分割部を
連結する共通ベース部を有する平板鋸歯状のフィンを、
前記共通ベース部の端縁がチューブの外周部に接合する
ようにチューブの周りに巻き付け、チューブの軸芯に沿
って間隔をおいて多段に固定して、そのチューブ外周部
上のフィン根元部とフィン根元部の間に熱交換のための
ガスが流通するフィン付きチューブをガス流内に配置し
た熱交換器を対象とするものである。 そして前記フィン
を前記チューブの軸芯に垂直に立てた直線に対して２〜
２０度の範囲で傾斜させて設けると共に、 前記共通ベー
ス部の径方向の高さｈとフィン全体の径方向の高さＨと
の比（Ｈ／ｈ）を、フィン根元部のしわ幅が小さくなる
ように１．５〜１５の範囲に規制したことを特徴とする
ものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】一方の側に多数の分割部を設け、
他方の側に前記分割部を連結する共通ベース部を有する
平板鋸歯状のフィンを、前記共通ベース部の端縁がチュ
ーブの外周部に接合するようにチューブの周りに巻き付
け、チューブの軸芯に沿って間隔をおいて多段に固定し
て、そのチューブ外周部上のフィン根元部とフィン根元
部の間に熱交換のためのガスが流通するフィン付きチュ
ーブをガス流内に配置する熱交換器において、熱交換性
能を向上し、装置の重量低減と小型化を図るためには、
フィンの山数を増やす必要がある。 そしてフィンの山数
を増やすためには、本発明のようにフィンの傾斜角θを
２〜２０度の範囲に規制する手段が有効である。
他方の側に前記分割部を連結する共通ベース部を有する
平板鋸歯状のフィンを、前記共通ベース部の端縁がチュ
ーブの外周部に接合するようにチューブの周りに巻き付
け、チューブの軸芯に沿って間隔をおいて多段に固定し
て、そのチューブ外周部上のフィン根元部とフィン根元
部の間に熱交換のためのガスが流通するフィン付きチュ
ーブをガス流内に配置する熱交換器において、熱交換性
能を向上し、装置の重量低減と小型化を図るためには、
フィンの山数を増やす必要がある。 そしてフィンの山数
を増やすためには、本発明のようにフィンの傾斜角θを
２〜２０度の範囲に規制する手段が有効である。
【００１１】またトータルとしてのフィンの山数を増や
すにはチューブ軸芯方向のフィンの間隔を狭くする必要
があるが、フィンの間隔、特にチューブ外周部上におけ
るフィン根元部の間隔が狭くなるとその間を通るガスの
流動抵抗が大きな問題となる。そしてフィン根元部でガ
スの流動抵抗が高くなると、その部分の熱伝達が悪くな
り、フィンの中間部や先端部で熱を吸収しても、フィン
根元部の熱伝達が悪いとチューブへの熱の移動が阻害さ
れる。放熱の場合はその逆で、フィン根元部の熱伝達が
悪いとフィンの中間部や先端部での放熱効果が充分に発
揮できない。 本発明者等はこのフィン根元部におけるガ
スの流動抵抗（熱伝達）について種々検討した結果、前
記共通ベース部を有する平板鋸歯状のフィンをチューブ
の外周部に巻き付ける際にフィン根元部に生じる蛇行状
のしわが大きく影響していることを新たに解明した。 そ
してこのフィン根元部のしわの輻は、共通ベース部の径
方向の高さｈとフィン全体の径方向の高さＨとの比（Ｈ
／ｈ）によって変わることを究明し、フィン根元部のし
わ幅を小さくするためには前記Ｈ／ｈの値を１．５〜１
５の範囲に規制する必要がある。 またＨ／ｈの値が１５
を超えると共通ベース部に対する分割部の割合が極端に
長くなり、そのため分割部が外力により折れ易くなり、
フィンの傾斜角θが２０度を超えてしまい、隣の分割部
との間隔が狭くなって、分割部間におけるガスの流動抵
抗も高くなり、熱交換特性の低下を招く。 以上のような
ことから、フィンの傾斜角θを２〜２０度の範囲に規制
し、かつＨ／ｈの値を１．５〜１５の範囲に規制するこ
とにより、熱交換性能を向上し、装置の重量低減と小型
化を図ることができる。
すにはチューブ軸芯方向のフィンの間隔を狭くする必要
があるが、フィンの間隔、特にチューブ外周部上におけ
るフィン根元部の間隔が狭くなるとその間を通るガスの
流動抵抗が大きな問題となる。そしてフィン根元部でガ
スの流動抵抗が高くなると、その部分の熱伝達が悪くな
り、フィンの中間部や先端部で熱を吸収しても、フィン
根元部の熱伝達が悪いとチューブへの熱の移動が阻害さ
れる。放熱の場合はその逆で、フィン根元部の熱伝達が
悪いとフィンの中間部や先端部での放熱効果が充分に発
揮できない。 本発明者等はこのフィン根元部におけるガ
スの流動抵抗（熱伝達）について種々検討した結果、前
記共通ベース部を有する平板鋸歯状のフィンをチューブ
の外周部に巻き付ける際にフィン根元部に生じる蛇行状
のしわが大きく影響していることを新たに解明した。 そ
してこのフィン根元部のしわの輻は、共通ベース部の径
方向の高さｈとフィン全体の径方向の高さＨとの比（Ｈ
／ｈ）によって変わることを究明し、フィン根元部のし
わ幅を小さくするためには前記Ｈ／ｈの値を１．５〜１
５の範囲に規制する必要がある。 またＨ／ｈの値が１５
を超えると共通ベース部に対する分割部の割合が極端に
長くなり、そのため分割部が外力により折れ易くなり、
フィンの傾斜角θが２０度を超えてしまい、隣の分割部
との間隔が狭くなって、分割部間におけるガスの流動抵
抗も高くなり、熱交換特性の低下を招く。 以上のような
ことから、フィンの傾斜角θを２〜２０度の範囲に規制
し、かつＨ／ｈの値を１．５〜１５の範囲に規制するこ
とにより、熱交換性能を向上し、装置の重量低減と小型
化を図ることができる。
【００１２】以下、本発明の具体例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の一具体例に係る熱交換器の斜視
図、図２は図１Ａ−Ａ線上の断面図、図３は図１の熱交
換器の拡大平面図である。
明する。図１は本発明の一具体例に係る熱交換器の斜視
図、図２は図１Ａ−Ａ線上の断面図、図３は図１の熱交
換器の拡大平面図である。
【００１３】これらの図に示されているように、一方の
側に多数の分割部３を設け、他方の側に各分割部３を連
結する歯を切っていない共通ベース部２を径方向に有す
る平板鋸歯状のフィン４を、前記共通ベース部２の端縁
がチューブ１の外周部に接合するようにチューブ１の周
りに巻き付けて熱交換器を構成している。
側に多数の分割部３を設け、他方の側に各分割部３を連
結する歯を切っていない共通ベース部２を径方向に有す
る平板鋸歯状のフィン４を、前記共通ベース部２の端縁
がチューブ１の外周部に接合するようにチューブ１の周
りに巻き付けて熱交換器を構成している。
【００１４】図２に示すようにフィン４は、チューブ１
の軸芯に垂直に立てた直線に対して角度θをもって傾斜
している。
の軸芯に垂直に立てた直線に対して角度θをもって傾斜
している。
【００１５】図６は、フィン４の傾斜角θ（図２参照）
とフィン山数（管軸方向の単位長さ当たりの巻数）Ｎと
の関係を示す特性図である。この図から明らかなように
フィン４の傾斜角θが大きくなるに従ってフィン山数Ｎ
も増し、特にθが２〜２０度の範囲でフィン山数Ｎの増
加が顕著である。
とフィン山数（管軸方向の単位長さ当たりの巻数）Ｎと
の関係を示す特性図である。この図から明らかなように
フィン４の傾斜角θが大きくなるに従ってフィン山数Ｎ
も増し、特にθが２〜２０度の範囲でフィン山数Ｎの増
加が顕著である。
【００１６】図７は、フィン山数Ｎと装置全体の重量Ｗ
との関係を示す特性図である。この図から明らかなよう
に、管軸方向の単位長さ当たりのフィン山数Ｎが多いと
いうことは、装置を小さくしても所定の伝熱面積が確保
できるということであり、その分装置重量Ｗが軽くな
る。従ってフィン４の傾斜角θを２〜２０度の範囲に規
制することにより、フィン山数Ｎを増し、装置重量Ｗが
軽減できる。
との関係を示す特性図である。この図から明らかなよう
に、管軸方向の単位長さ当たりのフィン山数Ｎが多いと
いうことは、装置を小さくしても所定の伝熱面積が確保
できるということであり、その分装置重量Ｗが軽くな
る。従ってフィン４の傾斜角θを２〜２０度の範囲に規
制することにより、フィン山数Ｎを増し、装置重量Ｗが
軽減できる。
【００１７】図８は、共通ベース部２の径方向の高さｈ
とフィン全体の径方向の高さＨ（ともに図３参照）との
比率（Ｈ／ｈ）と、フィン４をチューブ１に巻付けたと
きの根元のしわの幅との関係を示す特性図である。な
お、フィン４の根元のしわの幅は図１１に示す幅であ
る。
とフィン全体の径方向の高さＨ（ともに図３参照）との
比率（Ｈ／ｈ）と、フィン４をチューブ１に巻付けたと
きの根元のしわの幅との関係を示す特性図である。な
お、フィン４の根元のしわの幅は図１１に示す幅であ
る。
【００１８】図９は、フィン根元しわの幅とドラフト損
失との関係を示す特性図である。この図から明らかなよ
うに、フィン根元しわの幅とドラフト損失とは相関関係
があり、フィン根元しわの幅が大きくなるとドラフト損
失が大となり、ドラフト損失が大きいということは、フ
ィン根元部での流体の流れが悪くなり、結局、伝熱特性
の低下をきたすことを意味する。
失との関係を示す特性図である。この図から明らかなよ
うに、フィン根元しわの幅とドラフト損失とは相関関係
があり、フィン根元しわの幅が大きくなるとドラフト損
失が大となり、ドラフト損失が大きいということは、フ
ィン根元部での流体の流れが悪くなり、結局、伝熱特性
の低下をきたすことを意味する。
【００１９】これら図８ならびに図９から明らかなよう
に、Ｈ／ｈが１．５未満であると、すなわち共通ベース
部２の高さｈの占める割合が大きいと、フィン根元しわ
の幅が大きく、そのためドラフト損失が大となり、伝熱
特性の低下をきたす。
に、Ｈ／ｈが１．５未満であると、すなわち共通ベース
部２の高さｈの占める割合が大きいと、フィン根元しわ
の幅が大きく、そのためドラフト損失が大となり、伝熱
特性の低下をきたす。
【００２０】この点Ｈ／ｈが１．５を超えるとフィン根
元しわの幅が極端に小さくなり、そのためドラフト損
失、すなわちフィン根元部での流動抵抗が小さくなり、
フィン根元部での伝熱効率が良好である。この傾向はＨ
／ｈが１５を超えても同じであるが、Ｈ／ｈの値がこれ
以上大きくなるということは共通ベース部２が極端に低
くなることであり、そうすればフィン素材の引張強度が
低下し、フィン４をチューブ１に巻付ける際にフィン素
材が切断することがあり、作業効率が低下する。
元しわの幅が極端に小さくなり、そのためドラフト損
失、すなわちフィン根元部での流動抵抗が小さくなり、
フィン根元部での伝熱効率が良好である。この傾向はＨ
／ｈが１５を超えても同じであるが、Ｈ／ｈの値がこれ
以上大きくなるということは共通ベース部２が極端に低
くなることであり、そうすればフィン素材の引張強度が
低下し、フィン４をチューブ１に巻付ける際にフィン素
材が切断することがあり、作業効率が低下する。
【００２１】従ってフィン根元しわの幅を小さく抑え、
しかもフィン素材をチューブに作業性よく巻付けるため
には、Ｈ／ｈの値を１．５〜１５の範囲に規制するとよ
い。
しかもフィン素材をチューブに作業性よく巻付けるため
には、Ｈ／ｈの値を１．５〜１５の範囲に規制するとよ
い。
【００２２】図４は上述した熱交換器の配列構造を示す
平面図、図５は図４Ｂ−Ｂ線矢視図である。図４ならび
に図５に示されているように、ガス６の流れ方向に沿っ
て傾斜フィン付き熱交換器１が４本づつ４列千鳥状に配
置されており、図５に示す如く上流側の熱交換器１はフ
ィン４が下向きで、その後流側の熱交換器１はフィン４
が上向きになっており、フィン４の傾斜方向が互いに異
なっている。
平面図、図５は図４Ｂ−Ｂ線矢視図である。図４ならび
に図５に示されているように、ガス６の流れ方向に沿っ
て傾斜フィン付き熱交換器１が４本づつ４列千鳥状に配
置されており、図５に示す如く上流側の熱交換器１はフ
ィン４が下向きで、その後流側の熱交換器１はフィン４
が上向きになっており、フィン４の傾斜方向が互いに異
なっている。
【００２３】図１０は、フィンの傾斜方向を異ならしめ
たケースＡと、フィンの傾斜方向を同一にしたケースＢ
について、ガス流速ｖと熱伝達率αとの関係を示す特性
図である。この図から明らかなように、フィンの傾斜方
向を異ならしめることにより（ケースＡ）ガスの拡散が
非常に良好となり、その結果、ケースＢに比較して熱伝
達率αを著しく向上させることができた。
たケースＡと、フィンの傾斜方向を同一にしたケースＢ
について、ガス流速ｖと熱伝達率αとの関係を示す特性
図である。この図から明らかなように、フィンの傾斜方
向を異ならしめることにより（ケースＡ）ガスの拡散が
非常に良好となり、その結果、ケースＢに比較して熱伝
達率αを著しく向上させることができた。
【００２４】また図１ならびに図２に示すように、フィ
ン４の外周部がチューブ１と接合している内周部よりも
下方に向けて傾斜しておれば、例えばガスの通気を停止
した際の共通ベース部２上でのダストの堆積が少なく、
また、水洗などをしたときに共通ベース部２上に水が溜
まる心配もない。
ン４の外周部がチューブ１と接合している内周部よりも
下方に向けて傾斜しておれば、例えばガスの通気を停止
した際の共通ベース部２上でのダストの堆積が少なく、
また、水洗などをしたときに共通ベース部２上に水が溜
まる心配もない。
【００２５】
【発明の効果】一方の側に多数の分割部を設け、他方の
側に前記分割部を連結する共通ベース部を有する平板鋸
歯状のフィンを、前記共通ベース部の端縁がチューブの
外周部に接合するようにチューブの周りに巻き付け、チ
ューブの軸芯に沿って間隔をおいて多段に固定して、そ
のチューブ外周部上のフィン根元部とフィン根元部の間
に熱交換のためのガスが流通するフィン付きチューブを
ガス流内に配置する熱交換器において、熱交換性能を向
上し、装置の重量低減と小型化を図るためには、フィン
の山数を増やす必要がある。 そしてフィンの山数を増や
すためには、本発明のようにフィンの傾斜角θを２〜２
０度の範囲に規制する手段が有効である。
側に前記分割部を連結する共通ベース部を有する平板鋸
歯状のフィンを、前記共通ベース部の端縁がチューブの
外周部に接合するようにチューブの周りに巻き付け、チ
ューブの軸芯に沿って間隔をおいて多段に固定して、そ
のチューブ外周部上のフィン根元部とフィン根元部の間
に熱交換のためのガスが流通するフィン付きチューブを
ガス流内に配置する熱交換器において、熱交換性能を向
上し、装置の重量低減と小型化を図るためには、フィン
の山数を増やす必要がある。 そしてフィンの山数を増や
すためには、本発明のようにフィンの傾斜角θを２〜２
０度の範囲に規制する手段が有効である。
【００２６】またトータルとしてのフィンの山数を増や
すにはチューブ軸芯方向のフィンの間隔を狭くする必要
があるが、フィンの間隔、特にチューブ外周部上におけ
るフィン根元部の間隔が狭くなるとその間を通るガスの
流動抵抗が大きな問題となる。そしてフィン根元部でガ
スの流動抵抗が高くなると、その部分の熱伝達が悪くな
り、フィンの中間部や先端部で熱を吸収しても、フィン
根元部の熱伝達が悪いとチューブへの熱の移動が阻害さ
れる。放熱の場合はその逆で、フィン根元部の熱伝達が
悪いフィンの中間部や先端部での放熱効果が充分に発揮
できない。 本発明者等はこのフィン根元部におけるガス
の流動抵抗（熱伝達）について種々検討した結果、前記
共通ベース部を有する平板鋸歯状のフィンをチューブの
外周部に巻き付ける際にフィン根元部に生じる蛇行状の
しわが大きく影響していることを新たに解明した。 そし
てこのフィン根元部のしわの幅は、共通ベース部の径方
向の高さｈとフィン全体の径方向の高さＨとの比（Ｈ／
ｈ）によって変わることを究明し、フィン根元部のしわ
幅を小さくするためには前記Ｈ／ｈの値を１．５〜１５
の範囲に規制する必要がある。 またＨ／ｈの値が１５を
超えると共通ベース部に対する分割部の割合が極端に長
くなり、そのため分割部が外力により折れ易くなり、フ
ィンの傾斜角θが２０度を超えてしまい、隣の分割部と
の間隔が狭くなって、分割部間におけるガスの流動抵抗
も高くなり、熱交換特性の低下を招く。 以上のようなこ
とから、フィンの傾斜角θを２〜２０度の範囲に規制
し、かつＨ／ｈの値を１．５〜１５の範囲に規制するこ
とにより、熱交換性能を向上し、装置の重量低減と小型
化を図ることができる。
すにはチューブ軸芯方向のフィンの間隔を狭くする必要
があるが、フィンの間隔、特にチューブ外周部上におけ
るフィン根元部の間隔が狭くなるとその間を通るガスの
流動抵抗が大きな問題となる。そしてフィン根元部でガ
スの流動抵抗が高くなると、その部分の熱伝達が悪くな
り、フィンの中間部や先端部で熱を吸収しても、フィン
根元部の熱伝達が悪いとチューブへの熱の移動が阻害さ
れる。放熱の場合はその逆で、フィン根元部の熱伝達が
悪いフィンの中間部や先端部での放熱効果が充分に発揮
できない。 本発明者等はこのフィン根元部におけるガス
の流動抵抗（熱伝達）について種々検討した結果、前記
共通ベース部を有する平板鋸歯状のフィンをチューブの
外周部に巻き付ける際にフィン根元部に生じる蛇行状の
しわが大きく影響していることを新たに解明した。 そし
てこのフィン根元部のしわの幅は、共通ベース部の径方
向の高さｈとフィン全体の径方向の高さＨとの比（Ｈ／
ｈ）によって変わることを究明し、フィン根元部のしわ
幅を小さくするためには前記Ｈ／ｈの値を１．５〜１５
の範囲に規制する必要がある。 またＨ／ｈの値が１５を
超えると共通ベース部に対する分割部の割合が極端に長
くなり、そのため分割部が外力により折れ易くなり、フ
ィンの傾斜角θが２０度を超えてしまい、隣の分割部と
の間隔が狭くなって、分割部間におけるガスの流動抵抗
も高くなり、熱交換特性の低下を招く。 以上のようなこ
とから、フィンの傾斜角θを２〜２０度の範囲に規制
し、かつＨ／ｈの値を１．５〜１５の範囲に規制するこ
とにより、熱交換性能を向上し、装置の重量低減と小型
化を図ることができる。
【図１】本発明の一具体例に係る熱交換器の斜視図であ
る。
る。
【図２】図１Ａ−Ａ線上の断面図である。
【図３】その熱交換器の拡大平面図である。
【図４】その熱交換器の配列構造を示す平面図である。
【図５】図４Ｂ−Ｂ線矢視図である。
【図６】フィン傾斜角とフィン山数との関係を示す特性
図である。
図である。
【図７】フィン山数と装置重量との関係を示す特性図で
ある。
ある。
【図８】Ｈ／ｈとフィン根元しわの幅との関係を示す特
性図である。
性図である。
【図９】フィン根元しわの幅とドラフト損失との関係を
示す特性図である。
示す特性図である。
【図１０】ケースＡとケースＢのガス流速と熱伝達率と
の関係を示す特性図である。
の関係を示す特性図である。
【図１１】フィン根元しわの幅を示す説明図である。
【図１２】従来提案されたフィンの斜視図である。
【図１３】そのフィンを取りつけた熱交換器の断面図で
ある。
ある。
１……チューブ ２……共通ベース部 ３……分割部 ４……フィン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 公哉 広島県呉市宝町６番９号 バブ日立工業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−107098（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−112849（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−28365（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F28F 1/36
Claims (2)
- 【請求項１】 一方の側に多数の分割部を設け、他方の
側に前記分割部を連結する共通ベース部を有する平板鋸
歯状のフィンを、前記共通ベース部の端縁がチューブの
外周部に接合するようにチューブの周りに巻き付けて、
チューブの軸芯に沿って間隔をおいて多段に固定して、
そのチューブ外周部上のフィン根元部とフィン根元部の
間に熱交換のためのガスが流通するフィン付きチューブ
において、 前記フィンをチューブの軸芯に垂直に立てた直線に対し
て２〜２０度の範囲で傾斜させて設けると共に、 前記共通ベース部の径方向の高さｈとフィン全体の径方
向の高さＨとの比（Ｈ／ｈ）を、フィン根元部のしわ幅
が小さくなるように１．５〜１５の範囲に規制したこと
を特徴とする熱交換器用フィン付きチューブ。 - 【請求項２】 一方の側に多数の分割部を設け、他方の
側に前記分割部を連結する共通ベース部を有する平板鋸
歯状のフィンを、前記共通ベース部の端縁がチューブの
外周部に接合するようにチューブの周りに巻き付け、チ
ューブの軸芯に沿って間隔をおいて多段に固定して、そ
のチューブ外周部上のフィン根元部とフィン根元部の間
に熱交換のためのガスが流通するフィン付きチューブを
ガス流内に配置した熱交換器において、 前記フィンを前記チューブの軸芯に垂直に立てた直線に
対して２〜２０度の範囲で傾斜させて設けると共に、 前記共通ベース部の径方向の高さｈとフィン全体の径方
向の高さＨとの比（Ｈ／ｈ）を、フィン根元部のしわ幅
が小さくなるように１．５〜１５の範囲に規制した こと
を特徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7329056A JP2828941B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | フィン付きチューブならびに熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7329056A JP2828941B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | フィン付きチューブならびに熱交換器 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2246034A Division JP2728146B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 熱交換器及び熱交換器の配列構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08226783A JPH08226783A (ja) | 1996-09-03 |
| JP2828941B2 true JP2828941B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=18217124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7329056A Expired - Fee Related JP2828941B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | フィン付きチューブならびに熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2828941B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015021650A (ja) * | 2013-07-17 | 2015-02-02 | 三菱重工業株式会社 | 伝熱管構造 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8403278A (nl) * | 1984-10-30 | 1986-05-16 | Philips Nv | Warmtewisselaar met gevinde pijp. |
-
1995
- 1995-12-18 JP JP7329056A patent/JP2828941B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08226783A (ja) | 1996-09-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |