JP2960883B2 - 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Info
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Description
空気等の間で熱の授受を行うフィンチューブ型熱交換器
に関するものである。
い、その構成部品であるフィンチューブ型熱交換器おい
ても増々その性能向上が要望されている。
示すもので、図1に示すように熱交換器(10)は、ア
ルミニウム製で形成されたフィン(20)が所定間隔に
多数枚併設されて、このフィン群に複数本の伝熱管(3
0)を貫通し、貫通部を拡管手段にて密着させている。
このフィン(20)には熱交換性能を高めるために切り
起こし片が形成されている。
ーブ型熱交換器について説明すると次の通りである。
フィンカラー(22)を等間隔にジグザグ状に立て上げ
ている。このフィンカラー(22)の上下方向の間には
気流(A)に向って開口する切り起こし片(24)を、
フィンカラー(22)が立て上げられた同一面の方にの
みフィンベースからの高さを等しくして形成している。
そして、この切り起こし片(24)はジグザグ状の上記
フィンカラー(22)の側に位置する。30は、伝熱管
であって上記板状フィン(20)を多数枚併設し、フィ
ンカラー(22)を挿通した後、伝熱管(30)を拡管
することによってフィンカラー(22)の内面に密着さ
せている。この伝熱管(30)はU字形状に形成され
て、その端部は、バンドによって連結する。26は、こ
のようなフィンチューブ型熱交換器に気流(A)を流し
た場合伝熱管(30)の後流側に生じる気流の流れない
部分であって、これを死領域と言う。
方向に同一形状の切り起こし片(24)が形成してある
ので、気流の流れは切り起こし片(24)及び切り起こ
し片(24)の立て上げ部(24a)を通過してからも
渦が稍起こるばかりで伝熱管(30)の下流側に生じる
死領域(26)を縮めることはできなかった。尚、切り
起こし片(24)の反対側の面は、板状フィン(20)
が平面状になっているので気流には乱流が発生しない。
従って死領域(26)を減少させることができなかっ
た。
(24a)の全体の長さを長くすることができないので
全体的な熱伝達の向上には限界があった。
げ部(24a)から気流がそのまま、通過することによ
って空気出口側の流速に偏差が大きくなり、これが騒音
の原因となっていた。
4(a)に示すような従来のフィンチューブ型熱交換器
が日本国特開昭63−183391号公報に開示されて
いる。図4(a)における切り起こし片(24)の全体
的な配置パタンはX形状である。図4(b)は、このよ
うな熱交換器の気流速度を示す風速分布図である。
ブ型熱交換器を示すもなであって日本国特開平2−24
2092号公報に開示されているものである。図5の切
り起こし片(24)では、立て上げ部(24a)が気流
Aの方向に並べられているが出口側の小数列においての
み立て上げ部(24a)9が気流A方向に対して斜めに
形成されている。
では、伝熱管(30)の辺りの立て上げ部(24a)に
おいて気流の急激な旋回により伝熱管(30)の後流側
においては気流の速度が急激に減少することになるので
(図4(b)参照)死領域を減少させることはできなか
った。
管の後流側の死領域を減少させ、有効伝熱面積を拡大
し、熱交換の性能を向上させながら、特に高速の切り起
こし加工を可能にすることを目的としたものである。請
求項2記載の発明は、請求項1に記載の発明の目的に加
えて、凝縮水が滑らかに流れるようにすることを目的と
したものである。
うち請求項1記載の発明は、少なくとも1列の伝熱管
に、挿入孔を複数個有する長手方向の板状フィンが一定
間隔で多数個平行に配列され、上記各フィンとフィンと
の間を気流が流動する板状フィン群と、上記板状フィン
群に直交する方向に上記板状フィンの伝熱管挿入孔に挿
通される伝熱管から構成されて、上記各板状フィンに
は、気流方向に開口された切り起こし片を、フィンベー
スを間にして交互に反対方向に複数個形成し、上記切り
起こし片は、気流方向に複数列形成して、上記伝熱管挿
入孔と挿入孔との中心の間を連結する線上に近い方の列
の切り起こし片の伝熱管側の立て上げ部は、伝熱管と同
じ中心の円弧に沿って形成され、又、板状フィンの端部
に近い方の列の切り起こし片の伝熱管側の立て上げ部
は、上記円弧の外周接線に沿って形成され、上記伝熱管
挿入孔と挿入孔との中心の間を連結する線上に近い方の
列の切り起こし片の数に比べて、板状フィンの端部に近
い方の切り起こし片の数の方を多くし、前記切り起こし
片の伝熱管側の立て上げ部の傾斜角よりも、中央部側の
立て上げ部の傾斜角の方を小さくすることを特徴とする
ものである。請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明の構成に、前記伝熱管側の立て上げ部の傾斜角が35
〜42°であり、中央部側の立て上げ部の傾斜角が27
〜35°である構成を加えたことを特徴とする。
基づき説明すると次の通りである。図6に示すように板
状フィン(20)に一定間隔でバーリング(burri
ng)されたフィンカラー(22)に伝熱管(30)が
挿入されて矢印A方向に気体が流入する。上記フィン
(20)は、隣接する2本の伝熱管(30)の間には、
気流の流入側に3列、又流出側に3列、合わせて6列の
切り起こし片からなる切り起こし片群を有する。この6
列の切り起こし片の各々の開口部は気流A方向に対して
垂直に形成される。第3列目及び第4列目の切り起こし
片130a、140aの伝熱管30側の立て上げ部13
0b、140bは伝熱管とは同一中心の円弧180に沿
って形成される。
坦部110cによって分離された2個の切り起こし片1
10a、111aによって構成される。
aの伝熱管30側の立て上げ部110b、111bは、
上記円弧180の外周接線に沿う方向に傾斜角度を合わ
せて配置する。第2列目の切り起こし片は1個の切り起
こし片120aによって構成されると共に、第2列目の
切り起こし片120aの立て上げ部120bもこれ又、
上記円弧180の外周接線に沿う方向に傾斜角度を合わ
せて配置する。気流流入側の外周接線は所定の気流流入
角αを有する。
部150cによって分離された2個の切り起こし片15
0a、151aによって構成される。
aの伝熱管30側の立て上げ部150b、151bは、
上記円弧180の気流出口側の外周接線に沿う方向に傾
斜角度を合わせて配置する。
分割平坦部160c、160cによって分離された3個
の切り起こし片160a、161a、160dから構成
される。又、二つの小分割平坦部160c、160c間
の切り起こし片160dは、矩形状に形成されて、立て
上げ部160d’が気流A方向と同じ方向に形成され
る。上記切り起こし片160dの両側に位置する2個の
切り起こし片160a、161aの伝熱管30側の立て
上げ部160b、161bは、上記円弧180の気流出
口側の外周接線に沿う方向に傾斜角度を合わせて配置す
る。
角度βを有する。従って、上記6列の切り起こし片は、
フィン20の表面と裏面とに交互に形成されている。一
方、第1列目、第5列目、第6列目の切り起こし片11
0a、111a、150a、151a、160a、16
1aの中央部側の立て上げ部110b’、111b’、
150b’、151b’,160b’、161b’は、
気流A方向と同じ方向に形成する。
し片には境界層前縁効果を有するようになり気流Aの流
れを伝熱管30とフィン20部位とに略均等の分配する
ようになる。又、伝熱管30側の立て上げ部140b、
150b、151b、160b、161bによって気流
が旋回することになるので伝熱管30後流部の死領域2
6は減少されることになる(図7参照)。即ち、円弧1
80の外周接線に沿って配列された立て上げ部によって
気流は滑らかに旋回することになる。
熱交換器に比べて本説明の熱交換器の気流速度は更に均
一になる。
気流流出角が大きくなるにつれて切り起こし片の数が増
すと同時に切り起こし片の形状も複雑化することによっ
て風速分布図が均一になる。従って従来の熱交換器に比
べて騒音も減少することになる。
6列には平坦部110c、150c、160cを形成す
ることによって加工及び熱交換器の折り曲げ時のフィン
の強度を高める。
に配置された場合にも同じ効果を奏する。
を境界に上流側の列部と下流側の列部とに分かれて、各
々の列部において、気流A方向に対して直角方向に伝熱
管30が貫通されるフィンカラー(22)が穿説してあ
る。
列と下流側の列とが気流方向に対して重ならないように
配置する。
成された切り起こし片群は、図6に示す切り起こし片1
10a、111a、120a、130a、140a、1
50a、151a、160a、160d、161aによ
り形成されている。一方、下流側の列においても上流側
の列の切り起こし片群と同じ形状の切り起こし片群が形
成されている。
気流は切り起こし片に沿って図9の矢印方向に流れるよ
うになる。
ものである。図10aの実施例では、気流流入角αと気
流流出角βとは同一であり、図6の伝熱管の中心線を境
界に気流流入側の3列と、気流流出側の3列とが互いに
置き換えられたような形状を示している。
も、気流流出角βの方が大きく、切り起こし片の形状は
図10aの切り起こし片と同じである。
速度によって気流流入角及び気流流出角の調節をするこ
とによって上記伝熱管と、フィンに形成された切り起こ
し片にて気流が効果的に分配されることになる。尚伝熱
管側の立て上げ部によって気流の流れが伝熱管側に旋回
されて、伝熱管の後流部の死領域を減少させるので有効
伝熱面積が増加することになる。
た熱交換器が蒸発器として用いられる場合においては、
上記伝熱管の中心線を境界に気流流入側の切り起こし片
の数を気流流出側の切り起こし片の数よりも少なくする
ことによって上記フィンに生じた凝縮水が容易に流れる
ようになる。
させて、気流流出部においての気流速度を均一化させ、
よって、騒音の縮小も図ることができる。
によるフィンチューブ型熱交換器を示すものである。図
11aの実施例では、蒸発器として用いられる熱交換器
を示すものである。
例と同じ伝熱管を気流Aに対して2列に配列したもので
ある。フィンは、中心線Lを境界に上流側列部と下流側
列部とに分離されて、上記上流側列の切り起こし片群は
図10bに示した切り起こし片群と同一形状のものであ
る。下流側列の切り起こし片群は、中心線Lを対称軸と
して対称の形状である。熱伝達が集中的に行われる気流
流入側の伝熱管の中心線L1と、気流流出側の伝熱管の
中心線L2との間に多くの凝縮水が形成されるので、こ
の部位の切り起こし片の数を少なくする。即ち、気流流
入側の伝熱管の中心線L1と、気流流出側の伝熱管の中
心線L2との間に形成される切り起こし片の数をフィン
端部近くの残りの切り起こし片の数よりも少なくするこ
とによって凝縮水の流れを滑らかにする。
される熱交換器を示す。図11bに示すように、上流側
の列の切り起こし片群は図6に示した切り起こし片群と
同じ形状であり、下流側の列の切り起こし片群は中心線
Lを対称軸として対称の形状である。凝縮機として使用
する時には、水滴の形成はないので熱伝達が集中的に行
われる気流流入側の伝熱管の中心線L1と、気流流入側
の伝熱管の中心線L2との間の切り起こし片の数を残り
の切り起こし片の数よりも多くする。
によるフィンチューブ型熱交換器の正面図である。
B−12B、12C−12C、12D−12D線断面図
である。
片は、フィン20の表面側と裏面側に交互に形成してあ
る。
し片150a、151aの伝熱管30側の立て上げ部1
50b、151bは35〜42°の傾斜角θ1を有す
る。しかし、中央部側の立て上げ部150b’、151
b’は27〜35°の傾斜角θ2を有する。
し片160a、161aの伝熱管30側の立て上げ部1
60b、161bは35〜42°の傾斜角θ1を有す
る。しかし、中央部の立て上げ部160b’、161
b’、160d’は27〜35°の傾斜角θ2を有す
る。
熱管側の立て上げ部の傾斜角よりも小さくして、高速の
切り起こし加工が可能にしたのである。
部の傾斜角である45°よりも小さくすることによって
凝縮水が滑らかに流れるようにした。
ある。
図である。
型熱交換器の部分正面図及び、風速分布図である。
部分正面図である。
型熱交換器のフィンを示す部分正面図である。
布図である。
り、(b)は本発明のフィンチューブ型熱交換器の風速
分布図である。
る。
るフィンチューブ型熱交換器のフィンを示す部分正面図
である。
によるフィンチューブ型熱交換器の正面図である。
る。
(a)の12B−12B、12C−12C及び12D−
12D線断面図である。
150a、151a、160a、161a:切り起こし
片 110b、110b’、111b、111b’、120
b、130b、140b、150b、150b’、15
1b、151b’、160b、160b’、160
d’、161b、161b’:立上げ部 110c、150c、160c:平坦部 180:円弧 A:気流 α:気流流入角 β:気流流出角
Claims (2)
- 【請求項1】 少なくとも1列の伝熱管(30)に、挿
入孔を複数個有する長手方向の板状フィン(20)が一
定間隔で多数個平行に配列され、上記各フィンとフィン
との間を気流が流動する板状フィン群と、上記板状フィ
ン群に直交する方向に上記板状フィンの伝熱管挿入孔に
挿通される伝熱管から構成されて、上記各板状フィンに
は、気流(A)方向に開口された切り起こし片(110
a、111a、120a、130a、140a、150
a、151a、160a、161a)を、フィンベース
を間にして交互に反対方向に複数個形成し、上記切り起
こし片は、気流方向に複数列形成して、上記伝熱管挿入
孔と挿入孔との中心の間を連結する線上に近い方の列の
切り起こし片の伝熱管側の立て上げ部(110b、11
0b’、111b、111b’、120b、130b、
140b、150b、150b’、151b、151
b’、160b、160b’、160d’、161b、
161b’)は、伝熱管と同じ中心の円弧に沿って形成
され、又、板状フィンの端部に近い方の列の切り起こし
片の伝熱管側の立て上げ部は、上記円弧の外周接線に沿
って形成され、上記伝熱管挿入孔と挿入孔との中心の間
を連結する線上に近い方の列の切り起こし片の数に比べ
て、板状フィンの端部に近い方の切り起こし片の数の方
を多くし、前記切り起こし片の伝熱管側の立て上げ部の
傾斜角(θ1)よりも、中央部側の立て上げ部の傾斜角
(θ2)の方を小さくすることを特徴とするフィンチュ
ーブ型熱交換器。 - 【請求項2】 前記伝熱管側の立て上げ部の傾斜角が3
5〜42°であり、中央部側の立て上げ部の傾斜角が2
7〜35°である請求項1記載のフィンチューブ型熱交
換器。
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