JP3099621U

JP3099621U - フィン・チューブ型の熱交換機

Info

Publication number: JP3099621U
Application number: JP2003004314U
Authority: JP
Inventors: ナ　ビョン　チョル; ジン　デ　ヒョン
Original assignee: エルジー電子株式会社
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2006-08-24
Also published as: KR20010064688A; JP2001174183A; KR100344801B1; US6325140B1

Abstract

【課題】空気の圧力損失を減らすと共に、熱交換性能を適正に維持させる一方、熱交換機の動作のための維持費用及び製造費用を節減させ得るような最適の設計値を有した熱交換機を提供することを目的とする。
【解決手段】流体が流動する伝熱管と、一定の間隔に多数個が平行に置かれた状態として、その面上には、空気の流動方向に沿ってローピッチ（Ｌ_２　）が伝熱管の管径（Ｄ_０　）に対して１．８Ｄ_０　≦Ｌ_２　≦２．２Ｄ_０　の範囲となるように前記伝熱管を貫通結合すると共に、前記空気の流動方向に対して垂直の方向に沿ってステップピッチ（Ｓ_２　）が伝熱管の管径（Ｄ_０　）に対して３．３Ｄ_０　≦Ｓ_２　≦４．５Ｄ_０　の範囲となるように伝熱管を貫通結合し、上記のように結合された伝熱管と伝熱管との間には空気の流動方向に対応して開口した突出片が形成される板状の冷却フィンと、を含むことを特徴とする。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【考案の属する技術分野】
本考案はフィン・チューブ型熱交換機に関し、特に、製造費用の低減及び、圧力損失によるモータの消費電力を減らすために小型に構成したフィン・チューブ型熱交換機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５及び図６は従来のフィン・チューブ型の熱交換機を示している。
フィン・チューブ型熱交換機は板状の冷却フィン２０を多数個配置すると共に、伝熱管１０の形成方向に対して直交した状態となるように構成することにより、伝熱面積を拡張させ、熱交換効果が極大化するようにしたものである。即ち、前記各冷却フィン２０の面上には多数の結合孔２１が冷却フィン２０の長辺方向に沿って多数個形成され、各結合孔２１には伝熱管１０が貫通して結合される。この際、前記結合孔は冷却フィン２０の上端部と下端部にジグザグ状に形成される。
【０００３】
また、冷却フィン２０の結合孔２１とその同一端の側部に形成された結合孔２１との間には空気の流動方向（冷却フィンの短辺方向）に沿って開口した状態で各冷却フィン２０の間を通過する空気の流れを案内する多数の突出片２２が突出形成される。この際、各突出片２２は冷却フィン２０の全面と後面に交互に形成される。
【０００４】
従って、冷却サイクルの動作によって伝熱管１０の冷媒流入側から流入する冷媒は伝熱管内を通過するうち伝熱管１０を冷却させ、その温度を低下させると同時に、熱交換機の外部から伝達される熱原（空気）がファン（図示せず）の回転によって各冷却フィン２０の間を通過する。これにより、各冷却フィンの間を通過する空気は伝熱管１０、冷却フィン２０、突出片２２などに伝達された冷媒と熱交換を行う。
【０００５】
また、この際は、流動空気が冷却フィン２０の各突出片２２によって開口した部位を通過するうち、各突出片２２に衝突して乱流化となるため、熱交換効果が更に促進される。
【０００６】
一方、従来技術による熱交換機の各設計値は熱伝達効率を最大化させる。即ち、伝熱管内側の熱抵抗に比べ、外部空気が流動する側の熱抵抗が高いことから、その外部空気の流動側の伝熱面積を拡大させることにより、伝熱管内の熱抵抗の差が減少するようにしている。そのため、従来は冷却フィン２０に形成された各結合孔２１の中心点と中心点間の距離（以下、″ステップピッチ；Ｓ_１　″）を伝熱管１０の管径（Ｄ_０　）に対して２．５Ｄ_０　≦Ｓ_１　≦３．０Ｄ_０　の範囲となるようにし、冷却フィン２０の幅（或いは、結合孔が二つ以上の端を形成して冷却フィン２０に形成されている場合隣り合う端間の距離）（以下、″ローピッチ；Ｌ_１　″）を伝熱管１０の管径（Ｄ_０　）に対して１．２Ｄ_０　≦Ｌ_１　≦１．８Ｄ_０　の範囲となるように形成することで伝熱性能の向上を図るようにした。
【０００７】
即ち、一般的に使用可能な伝熱管１０の管径（Ｄ_０　）が９．５２ｍｍ、または７ｍｍであることを考慮するとき、９．５２ｍｍ管径（Ｄ_０　）の伝熱管１０を用いて熱交換機を構成する場合は、冷却フィン２０のステップピッチ（Ｓ_１　）を２．５〜２．７Ｄ_０　の範囲となるように配列し、ローピッチ（Ｌ_１　）を約１．８Ｄ_０　となるように配列した。また、７ｍｍ管径（Ｄ_０　）の伝熱管１０を用いて熱交換機を構成する場合は、冷却フィン２０のステップピッチ（Ｓ_１　）を約３Ｄ_０　の範囲となるように配列し、ローピッチ（Ｌ_１　）を約１．２Ｄ_０　となるように配列した。
【０００８】
上記範囲の熱交換機の構成によれば、各伝熱管１０の管径（Ｄ_０　）に比べてステップピッチ（Ｓ_１　）及びローピッチ（Ｌ_１　）の範囲が狭く、同一風量下で熱伝達性能の向上を図ることができた。
【０００９】
しかし、範囲が狭いため、空気側の圧力損失が相当多くなる。即ち、熱伝達性能の向上のためには空気の流速を増加させなければならず、そのため騒音の増加をもたらす。そして、騒音増加を解決するように構成すると、熱伝達性能が低下する問題点があった。また、前記のように空気側の圧力損失が増加した状態で従来と同一風量を得るためには、ファンモータ（図示せず）の動力を増加させなければならず、それによって電力消費が増加し且つ、ファンモータの損傷をもたらす不具合もあった。
【００１０】
【考案が解決しようとする課題】
本考案は上記した従来の問題点を解決するために案出したもので、空気の圧力損失を減らすと共に熱交換性能を適正に維持させる一方、熱交換機の動作のための維持費用及び製造費用を節減させ得るような最適の設計値を有した熱交換機を提供することにその目的がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本考案のフィン・チューブ型熱交換機は、内部に沿って流体が流動する伝熱管と；一定の間隔に多数個が平行に置かれた状態として、その面上には、空気の流動方向に沿ってローピッチ（Ｌ_２　）が伝熱管の管径（Ｄ_０　）に対して１．８Ｄ_０　＜Ｌ_２　≦２．２Ｄ_０　の範囲となるように前記伝熱管を貫通結合すると共に、前記空気の流動方向に対して垂直の方向に沿ってステップピッチ（Ｓ_２　）が伝熱管の管径（Ｄ_０　）に対して３．３Ｄ_０　≦Ｓ_２　≦４．５Ｄ_０　の範囲となるように伝熱管を貫通結合し、上記のように結合された伝熱管と伝熱管との間には空気の流動方向に対応して開口した突出片が形成される板状の冷却フィンと；を含むことを特徴とする。
【００１２】
【考案の実施の形態】
以下、本考案の構成による好ましい一実施例を添付の図１ないし図４を参照にしてより詳しく説明する。
【００１３】
図１は本考案のよるフィン・チューブ型熱交換機を示す要部断面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図３は本考案の熱交換機の熱伝達性能に対する電力消費量を従来の熱交換機と比較して示すグラフであり、図４は本考案の熱交換機の熱伝達性能に対する騒音量を従来の熱交換機と比較して示すグラフである。
【００１４】
本考案は一般的に熱交換機における熱伝達性能の主要因子が冷却フィン２００に貫通結合した伝熱管１００と伝熱管１００との間にあることを考慮したもので、伝熱管１００間の間隔が狭いほど熱伝達性能は向上するが、空気流動による圧力損失は大きくなる。そして、伝熱管１００間の間隔が広いほど空気流動による圧力損失は低減するものの、熱伝達性能が低下する。
【００１５】
従って、上記のような伝熱管１００と伝熱管１００間の間隔を適切に調節することにより、熱伝達性能を一定に維持し且つ、圧力損失が低減するようにした。
【００１６】
そのために本考案は以下の範囲内で設計される。
即ち、冷却フィン２００に各々貫通して結合される伝熱管１００の管径（Ｄ_０　）に対して、冷却フィン２００の幅或いは、前記冷却フィンが空気の流動方向を基準に二つ以上の多数端からなった場合にその各端に結合された伝熱管１００と伝熱管１００との間の距離、即ち、ローピッチ（Ｌ_２　）を１．８Ｄ_０　≦Ｌ_２　≦２．２Ｄ_０　の範囲となるように形成する。
【００１７】
また、冷却フィン２００の幅或いは、空気の流動方向に対して垂直方向の伝熱管１００の中心間の距離、即ち、ステップピッチ（Ｓ_２　）は前記伝熱管の管径（Ｄ_０　）に対して３．３Ｄ_０　＜Ｓ_２　≦４．５Ｄ_０　の範囲となるように形成する。この際、冷却フィン２００の面上には空気の流動方向に対して開口した突出片２２０が形成される。
【００１８】
上述したような相互間の関係を有しつつ形成される冷却フィン２００を用いてフィン・チューブ型の熱交換機を構成することにより得られる作用効果は図３及び図４のグラフの通りである。
【００１９】
即ち、図３のように、同一熱交換量（略２０００Ｗ）を基準としたとき、従来構成によれば、ファンを駆動するために略２４００ウォンの電気料を支払うのに対し、本考案による構成によれば、略２０００ウォンの電気料を支払うようになる。ここで、熱伝達性能が上昇するほど電気料の差が大きくなることが分かる。
【００２０】
また、図４のように、同一熱交換量（略２０００Ｗ）を基準としたとき、従来構成によれば、各冷却フィン２００の間に空気が流動することで発生する騒音値は略２４．５ｄＢＡであるのに対し、本考案による構成によれば、略２１ｄＢＡとなる。ここでもまた熱伝達性能を上昇させるほど騒音差が大きくなることが分かる。従って、本考案による構成によって騒音値もまた低減させることができる。
【００２１】
結局、冷却フィン２００の幅或いは伝熱管１００の段間距離、即ち、ローピッチ（Ｌ_２　）が伝熱管１００の管径（Ｄ_０　）に対して１．８Ｄ_０　≦Ｌ_２　≦２．２Ｄ_０　の範囲となるように貫通結合すると共に、伝熱管１００の列間距離、即ち、空気の流動方向に対して垂直の方向に沿ってステップピッチ（Ｓ_２　）が伝熱管１００の管径（Ｄ_０　）に対して３．３Ｄ_０　≦Ｓ_２　≦４．５Ｄ_０　の範囲となる場合に熱交換機は最適の性能を発揮する。
【００２２】
この際、伝熱管１００のローピッチ（Ｌ_２　）及びステップビッチ（Ｓ_２　）が上記範囲より低い状態ではその性能が落ちる。また、上記範囲に比べ高い状態である場合は熱交換性能対比の電力消耗量及び騒音が増加する。従って、上記範囲内で形成されることが最も好ましい。
【００２３】
【考案の効果】
本考案の効果は次の通りである。
まず、各伝熱管の列間距離及び段間距離が最適の状態になるようにその設計値を調節することにより、圧力損失を減らし且つ、熱交換性能を適正に維持させ得る効果を奏する。従って、同一熱伝達性能に対してより低い電力を消費することで消費電力が減少する。また、熱交換機の動作に伴う騒音発生もまた低減し、使用者の信頼性を向上させることができる。そして、本考案によれば、熱交換機を製造するための伝熱管の使用量を減らせるから、製造費用の節減及び熱交換機の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案によるフィン・チューブ型熱交換機を示す要部断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】本考案の熱交換機の熱伝達性能に対する電力消費量を従来の熱交換機と比較して示すグラフ。
【図４】本考案の熱交換機の熱伝達性能に対する騒音量を従来の熱交換機と比較して示すグラフ。
【図５】一般的なフィン・チューブ型の熱交換機を示す要部断面図。
【図６】図５のＩ−Ｉ線断面図。
【符号の説明】
１００…伝熱管
２００…冷却フィン
Ｓ_２　…ステップピッチ
Ｌ_２　…ローピッチ

Claims

内部に沿って流体が流動する伝熱管と、
一定の間隔に多数個が平行に置かれた状態として、その面上には、空気の流動方向に沿ってローピッチ（Ｌ_２　）が伝熱管の管径（Ｄ_０　）に対して１．８Ｄ_０　≦Ｌ_２　≦２．２Ｄ_０　の範囲となるように前記伝熱管を貫通結合すると共に、前記空気の流動方向に対して垂直の方向に沿ってステップピッチ（Ｓ_２　）が伝熱管の管径（Ｄ_０　）に対して３．３Ｄ_０　≦Ｓ_２　≦４．５Ｄ_０　の範囲となるように伝熱管を貫通結合し、上記のように結合された伝熱管と伝熱管との間には空気の流動方向に対応して開口した突出片が形成される板状の冷却フィンと、
を含むことを特徴とするフィン・チューブ型の熱交換機。