JP3356151B2 - Fin tube type heat exchanger and refrigeration and air conditioning system using the same - Google Patents
Fin tube type heat exchanger and refrigeration and air conditioning system using the sameInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、冷媒と空気等、
2つの流体間で熱交換を行うフィンチューブ型熱交換器
と、該熱交換器を備えた冷蔵庫または空気調和器等の冷
凍空調装置に関するものである。[0001] The present invention relates to a refrigerant and air, etc.
The present invention relates to a fin tube type heat exchanger for exchanging heat between two fluids, and a refrigeration / air conditioning apparatus such as a refrigerator or an air conditioner provided with the heat exchanger.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２０および図２１はスリット無しおよ
びスリット付きの従来のプレートフィンの外観図および
断面図である。また、図２３は従来の熱交換器の平面図
および断面図である。この熱交換器は、フィンチューブ
型と一般に呼ばれるもので、一定間隔で配置されその間
を気体（空気）が流れるプレートフィン1と、この各プ
レートフィン１へ直角に挿入され、内部に冷媒が流れる
伝熱管６とからなり、伝熱管６の段方向（気体の通過す
る方向に対し直角方向）に隣接するもの同士の間の板状
フィン面には、スリット群が設けられているものもあ
る。スリット群はスリット１２の側端部が風向に対向す
るように位置しており、前記側端部において空気流の速
度境界層および温度境界層を更新する効果を期待出来、
伝熱促進が行われ熱交換能力が増大するとされている。
図２２は図２０、図２１のプレートフィン１におけるフ
ィンカラー２０の拡大図である。フィンカラーはフィン
先端部の折り曲げ開始点となるフィンカラー根元部から
フィン先端となるフィンカラーリフレア部までの折り返
し部分で、図２２において、フィンカラー２０はフィン
カラーリフレア部２、フィンカラー中間部３、フィンカ
ラー根元部４とから形成され、フィンカラーリフレア部
２およびフィンカラー根元部４には曲げRが付けられて
いる。また、フィンカラー中間部３は直線形状となって
いる。このプレートフィン１を多数積層し、伝熱管６を
フィン挿通部に挿入後、拡管玉を挿入することにより、
フィンカラー２０と伝熱管６を密着させることができ
る。図２３は拡管後のフィンチューブ型熱交換器を示し
ている。図２３のように、フィンカラー２０と伝熱管６
が密着することで、フィン１（空気）と伝熱管６（冷
媒）の熱交換が可能となる。また、フィンカラー２０に
おけるフィンカラーリフレア部２により、アベック現象
と言われる拡管時のフィン１の重なり合いを防ぐ。2. Description of the Related Art FIGS. 20 and 21 are an external view and a sectional view of a conventional plate fin having no slit and having a slit. FIG. 23 is a plan view and a sectional view of a conventional heat exchanger. This heat exchanger is generally called a fin tube type, and is disposed at regular intervals and has plate fins 1 through which gas (air) flows, and is inserted at a right angle into each plate fin 1 to transmit a refrigerant therein. Some of the heat transfer tubes 6 are provided with a group of slits on a plate-like fin surface between adjacent heat transfer tubes 6 in a stepwise direction (a direction perpendicular to the gas passing direction). The slit group is located such that the side end of the slit 12 faces the wind direction, and the effect of updating the velocity boundary layer and the temperature boundary layer of the air flow at the side end can be expected.
It is said that heat transfer is promoted and the heat exchange capacity is increased.
FIG. 22 is an enlarged view of the fin collar 20 in the plate fin 1 of FIGS. The fin collar is a folded portion from the fin collar root, which is the bending start point of the fin tip, to the fin collar refrea, which is the fin tip. In FIG. And the fin collar base 4, and the fin collar refrea 2 and the fin collar base 4 are bent. The fin collar intermediate portion 3 has a linear shape. By laminating a large number of the plate fins 1 and inserting the heat transfer tube 6 into the fin insertion portion, and then inserting a tube expanding ball,
The fin collar 20 and the heat transfer tube 6 can be brought into close contact. FIG. 23 shows a fin tube type heat exchanger after expansion. As shown in FIG. 23, the fin collar 20 and the heat transfer tube 6
The heat exchange between the fins 1 (air) and the heat transfer tubes 6 (refrigerant) becomes possible by the close contact between the fins. Moreover, the fin collar refrea portion 2 of the fin collar 20 prevents the fins 1 from overlapping each other at the time of expanding the tube, which is called the Abeck phenomenon.
【０００３】上述したように、フィンチューブ型熱交換
器においてはフィンカラー２０と伝熱管６を密着させる
ことでフィン１と伝熱管６の熱交換を行うが、フィンカ
ラー２０と伝熱管６の間には熱抵抗が存在する。これは
接触熱抵抗とよばれ、その逆数を接触熱伝達率αcとい
う。また、接触熱伝達率αcと熱交換器の空気−冷媒間
の熱通過率Kの関係は次のようになる。 αo=Ao/(Ap+ψAf)/αa＋Ao/Ap/αc ・・・ （式１） K=1/(1/αo＋Ao/Ai/αi) ・・・ （式２） ここで、フィン−空気の熱伝達率をαa、伝熱管内の冷
媒の熱伝達率をαi、伝熱管外の熱伝達率をαo、フィン
部伝熱面積をAf、管外伝熱面積をAo、管内伝熱面積をA
i、フィン効率をψとする。上式より、αcが増大する
と、熱通過率は増大する。なお、接触熱伝達率αcはフ
ィンカラー２０と伝熱管６の密着度合いにより決定さ
れ、特に、接触部の面積と面圧を高くするとαcは大き
くなる。このため、図２２のようにフィンカラー中間部
はストレートとし、この長さを大きくした方が接触部の
面積が大きくなり、αcが向上するものとされてきた。As described above, in the fin tube type heat exchanger, heat is exchanged between the fin 1 and the heat transfer tube 6 by bringing the fin collar 20 and the heat transfer tube 6 into close contact with each other. Has a thermal resistance. This is called contact thermal resistance, and the reciprocal thereof is called contact heat transfer coefficient αc. The relationship between the contact heat transfer coefficient αc and the heat transfer coefficient K between the air and the refrigerant in the heat exchanger is as follows. αo = Ao / (Ap + ψAf) / αa + Ao / Ap / αc (Equation 1) K = 1 / (1 / αo + Ao / Ai / αi) (Equation 2) Here, heat of fin-air The transfer rate is αa, the heat transfer coefficient of the refrigerant in the heat transfer tube is αi, the heat transfer coefficient outside the heat transfer tube is αo, the fin heat transfer area is Af, the heat transfer area outside the tube is Ao, and the heat transfer area in the tube is A.
i, Fin efficiency is ψ. From the above equation, as αc increases, the heat transfer rate increases. Note that the contact heat transfer coefficient αc is determined by the degree of close contact between the fin collar 20 and the heat transfer tube 6, and αc increases as the area of the contact portion and the surface pressure increase. Therefore, as shown in FIG. 22, it has been considered that the middle portion of the fin collar is straight, and that the longer the length, the larger the area of the contact portion and the higher the αc.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のフィンチューブ型熱交換器のフィンカラー２０にお
いては、図2に示すような拡管方法によると、ストレー
トなフィンカラー中間部3が座屈し、拡管した後、フィ
ンカラー中間部が伝熱管から浮き、フィンカラーリフレ
ア部付近と根元部付近しかフィンカラー２０と伝熱管６
が接触せず、十分な熱交換性能が得られないという問題
点があった。However, in the fin collar 20 of the conventional fin tube type heat exchanger, according to the expansion method shown in FIG. 2, the straight fin collar intermediate portion 3 buckles and expands. Then, the intermediate portion of the fin collar floats from the heat transfer tube, and only the fin collar 20 and the heat transfer tube 6 near the fin collar refrea portion and the base portion.
However, there was a problem in that sufficient heat exchange performance could not be obtained due to no contact.
【０００５】また、従来の拡管の際、フィンカラー２０
と伝熱管６が接触している部分に大きな応力集中が発生
し、フィンカラー割れを引き起こしやすく、接触熱伝達
率αcが低下し、十分な熱交換性能が得られないという
問題点があった。[0005] In addition, when a conventional tubing is expanded, a fin collar 20 is used.
There is a problem that a large stress concentration is generated in a portion where the heat transfer tube 6 and the heat transfer tube 6 are in contact with each other, and fin collar cracks are easily caused, the contact heat transfer coefficient αc is reduced, and sufficient heat exchange performance cannot be obtained.
【０００６】この発明は、従来フィンカラーの上記のよ
うな問題点を解決するためになされたもので、この発明
の第1の目的は、フィンカラー形状を適正化することに
より、接触部の面積と面圧を高くし、接触熱伝達率αc
を大きくし、高い熱交換能力を有する熱交換器を得るこ
とを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the conventional fin collar, and a first object of the present invention is to optimize the shape of the fin collar so as to reduce the area of the contact portion. And contact pressure to increase the contact heat transfer coefficient αc
And to obtain a heat exchanger having a high heat exchange capacity.
【０００７】また、この発明の第２の目的はフィンカラ
ーの密着率（=（拡管後のフィンカラー径dfa―拡管前の
フィンカラー径dfb）／拡管前のフィンカラー径dfb）を
適正化することによって、フィンカラー割れを防ぎ、フ
ィンカラーと伝熱管の間の接触熱伝達率を向上させ、高
い熱交換能力を有する熱交換器を得ることを目的とす
る。A second object of the present invention is to optimize the adhesion ratio of the fin collar (= (fin collar diameter dfa after expansion-fin color diameter dfb before expansion) / fin collar diameter dfb before expansion). Accordingly, an object of the present invention is to prevent a fin collar from cracking, improve the contact heat transfer coefficient between the fin collar and the heat transfer tube, and obtain a heat exchanger having a high heat exchange capacity.
【０００８】また、この発明の第3の目的は、高い熱交
換能力を有する熱交換器を備えることにより、エネルギ
ー効率の高い冷凍空調装置を得ることを目的とする。A third object of the present invention is to provide a refrigeration / air-conditioning apparatus having high energy efficiency by providing a heat exchanger having a high heat exchange capacity.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明に係るフィンチ
ューブ型熱交換器は、平行に配置した複数の伝熱管と、
前記伝熱管に対して直交するプレートフィンとを備え、
前記プレートフィンにおける前記伝熱管が挿通されるフ
ィンカラーの形状を伝熱管側に凸とし、前記伝熱管と前
記フィンカラーの曲面部とを接触させるフィンチューブ
型熱交換器であって、前記フィンカラーに３つ以上の曲
げＲを付け、さらにそれぞれの曲げRを滑らかに接続さ
せ、全体的にフィンカラー形状を伝熱管側に凸とし、ス
トレート部分が存在しないようにするものである。A fin tube type heat exchanger according to the present invention comprises: a plurality of heat transfer tubes arranged in parallel;
A plate fin orthogonal to the heat transfer tube,
The shape of the fin collar in which the heat transfer tube is inserted in the plate fin and convex in the heat transfer pipe side, fin tube contacting the curved surface portion of the fin collar and the heat transfer tube
Type heat exchanger, wherein the fin collar has three or more tracks.
Bend R and connect each bend R smoothly.
And make the fin collar shape convex on the heat transfer tube side as a whole,
This is to prevent the trait portion from being present .
【００１０】また、平行に配置した複数の伝熱管と、前
記伝熱管に対して直交するプレートフィンとを備え、前
記プレートフィンにおける前記伝熱管が挿通されるフィ
ンカラーの形状を伝熱管側に凸とし、前記伝熱管と前記
フィンカラーの曲面部とを接触させるフィンチューブ型
熱交換器であって、前記フィンカラーに３つ以上の曲げ
Ｒを付け、さらに前記何れかの曲げＲ間にストレート部
を持ち、それらを滑らかに接続させ、全体的にフィンカ
ラー形状を伝熱管側に凸とするものである。Further, a plurality of heat transfer tubes arranged in parallel,
Plate fins orthogonal to the heat transfer tubes,
In the plate fin, the filter through which the heat transfer tube is inserted
The shape of the collar is convex to the heat transfer tube side, and the heat transfer tube and the
Fin tube type that comes into contact with the curved surface of the fin collar
A heat exchanger, wherein the fin collar is provided with three or more bends R, and a straight portion is provided between any of the bends R.
And make them connect smoothly, and overall
The convex shape is made convex toward the heat transfer tube side .
【００１１】また、３つ以上の曲げRのうち、フィンカ
ラーリフレア部の曲げR1、フィンカラー中間部の曲げR
2、フィンカラー根元部の曲げR3を R2＞R1 かつ R2＞R3 としたものである。Also, among the three or more bends R, the bend R1 of the fin collar refrea portion and the bend R of the intermediate fin collar portion
2. The bending R3 at the root of the fin collar is such that R2> R1 and R2> R3.
【００１２】また、密着率Emの定義を Em＝（拡管後のフィンカラー径−拡管前のフィンカラー
径）／拡管前のフィンカラー径 とすると、0.5≦Em≦3.0の条件を満たすものである。If the definition of the adhesion ratio Em is Em = (fin collar diameter after expansion−fin collar diameter before expansion) / fin collar diameter before expansion, the condition 0.5 ≦ Em ≦ 3.0 is satisfied. .
【００１３】また、前記プレートフィンにおける前記伝
熱管が挿通されるフィンカラーのフィンカラーリフレア
部およびフィンカラー根元部にそれぞれ半径R7およびR8
の２つの曲げRを付け、さらにそれぞれの曲げRを滑らか
に接続させ、全体的にフィンカラー形状を伝熱管側に凸
としたものである。The plate fins have radii R7 and R8 respectively at a fin collar refrea portion and a fin collar root portion of a fin collar through which the heat transfer tube is inserted.
The two bends R are attached, and the respective bends R are connected smoothly, so that the fin collar shape is entirely convex on the heat transfer tube side.
【００１４】また、前記半径R7とR8との間にストレート
部分が存在しないようにするとともに、さらにフィンピ
ッチFpに対し、 R7+R8=FpおよびR7>R8 となるものである。Further, the straight portion does not exist between the radii R7 and R8, and further, with respect to the fin pitch Fp, R7 + R8 = Fp and R7> R8.
【００１５】また、平行に配置した複数の伝熱管と、前
記伝熱管に対して直交するプレートフィンとを備え、前
記プレートフィンにおける前記伝熱管が挿通されるフィ
ンカラーの形状を伝熱管側に凸とし、前記伝熱管と前記
フィンカラーの曲面部とを接触させるフィンチューブ型
熱交換器であって、前記フィンカラーを単一のＲで構成
し、全体的にフィンカラー形状を伝熱管側に凸とし、ス
トレート部分が存在しないようにするとともに、さら
に、この単一の曲げRはフィンピッチFpに対し、 2R=Fp となるものである。 Also, a plurality of heat transfer tubes arranged in parallel,
Plate fins orthogonal to the heat transfer tubes,
In the plate fin, the filter through which the heat transfer tube is inserted
The shape of the collar is convex to the heat transfer tube side, and the heat transfer tube and the
Fin tube type that comes into contact with the curved surface of the fin collar
A heat exchanger, wherein the fin collar comprises a single R
The overall shape of the fin collar is convex to the heat transfer tube side,
Make sure there are no traits
In addition, this single bending R satisfies 2R = Fp with respect to the fin pitch Fp .
【００１６】また、密着率Emの定義を Em＝（拡管後のフィンカラー径−拡管前のフィンカラー
径）／拡管前のフィンカラー径 とすると、1.0≦Em≦3.0の条件を満たすものである。If the definition of the adhesion ratio Em is Em = (fin collar diameter after expansion−fin collar diameter before expansion) / fin collar diameter before expansion, the condition 1.0 ≦ Em ≦ 3.0 is satisfied. .
【００１７】また、前記フィンカラーにおけるフィンカ
ラーリフレア部とフィンカラー根元部との中間付近を伝
熱管側への最大凸としたものである。In the fin collar, an intermediate portion between the fin collar refrea portion and the fin collar root portion is formed to have a maximum protrusion toward the heat transfer tube.
【００１８】また、前記フィンカラーをドローレス加工
法を用いて形成したものである。Further, the fin collar is formed by using a drawless processing method.
【００１９】また、前記伝熱管を楕円管としたものであ
る。Further, the heat transfer tube is an elliptic tube.
【００２０】また、平行に配置した複数の伝熱管と、前
記伝熱管に対して直交するプレートフィンとを備え、前
記プレートフィンにおける伝熱管が挿通されるフィンカ
ラーに対し、フィンカラーリフレア部方向からフィンカ
ラー根元部に向かって拡管玉を挿入して前記伝熱管を拡
管するものである。The heat transfer tube includes a plurality of heat transfer tubes arranged in parallel with each other and plate fins orthogonal to the heat transfer tubes. The plate fin has a fin collar through which the heat transfer tube is inserted. The heat transfer tube is expanded by inserting an expansion ball toward the root of the fin collar.
【００２１】また、この発明に係る冷凍空調装置は、冷
媒を前記伝熱管内に流れる作動流体とし、圧縮機、凝縮
器熱交換器、絞り装置および蒸発器熱交換器を順次接続
して冷媒回路を構成するとともに、前記プレートフィン
間に気流を発生させる送風機を備え、上記のいずれかに
記載のフィンチューブ型熱交換器を備えたものである。Further, in the refrigeration / air-conditioning apparatus according to the present invention, a refrigerant is used as a working fluid flowing in the heat transfer tube, and a compressor, a condenser heat exchanger, a throttle device, and an evaporator heat exchanger are sequentially connected to form a refrigerant circuit. And a blower for generating an air flow between the plate fins, and the fin tube type heat exchanger according to any of the above.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】実施の形態１． （１）フィンチューブ型熱交換器におけるフィンカラー
形状 図1は本発明の実施の形態1に係るフィンチューブ型熱交
換器に用いられるプレートフィンのうち、拡管前のフィ
ンカラーの断面形状を示す断面図である。プレートフィ
ンのその他の形状や外観図は図２０または図２１と同様
である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 (1) Fin Collar Shape in Fin-Tube Heat Exchanger FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross-sectional shape of a fin collar before expansion of plate fins used in a fin tube heat exchanger according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. Other shapes and external views of the plate fin are the same as those in FIG. 20 or FIG.
【００２３】本実施の形態の熱交換器は従来技術の項に
おいて説明したものと同様に平行に配置した複数の伝熱
管６とこの伝熱管６に対して直交する多数のプレートフ
ィン１とを備えた構成とされており、（図２３参照）、
前記伝熱管６を流通する冷媒とフィン１の間の空気流通
路を流通する空気との間で熱交換を行わせて蒸発器ある
いは凝縮器として作用することとなっている。この実施
の形態においてフィン1の積層方向のピッチFpはFp=0.00
12mであり、フィン厚みFt=0.0001m、段ピッチはDp＝0.0
20m、列ピッチはLp=0.013m、列数はN＝2、伝熱管の拡管
前の直径をdob=0.007m、拡管後の直径をdoa=0.00735mと
する。また、拡管率Ekの定義を次のようにする。 Ek=(拡管後の伝熱管外径−拡管前の伝熱管外径)／拡管前の伝熱管外径 ・・・ （式３） この実施の形態では拡管率はEk＝5.0とする。拡管前の
フィンカラー径はdfb＝0.00725m、拡管後のフィンカラ
ー径はdfa＝0.00735mとする。尚、dfb、dfaはともに円
筒形の最短距離である。また、密着率Emの定義を次のよ
うにする。 Em＝（拡管後のフィンカラー径−拡管前のフィンカラー径）／拡管前の フィンカラー径 ・・・ （式４） この実施の形態では密着率をEm＝1.38とする。The heat exchanger of the present embodiment includes a plurality of heat transfer tubes 6 arranged in parallel and a large number of plate fins 1 orthogonal to the heat transfer tubes 6 as described in the section of the prior art. (See FIG. 23).
Heat exchange is performed between the refrigerant flowing through the heat transfer tube 6 and the air flowing through the air flow passage between the fins 1 to act as an evaporator or a condenser. In this embodiment, the pitch Fp of the fins 1 in the stacking direction is Fp = 0.00
12m, fin thickness Ft = 0.0001m, step pitch Dp = 0.0
20m, the row pitch is Lp = 0.013m, the number of rows is N = 2, the diameter of the heat transfer tube before expansion is dob = 0.007m, and the diameter after expansion is doa = 0.00735m. The expansion ratio Ek is defined as follows. Ek = (outside diameter of heat transfer tube after expansion−outside diameter of heat transfer tube before expansion) / outside diameter of heat transfer tube before expansion (Equation 3) In this embodiment, the expansion ratio is Ek = 5.0. The fin collar diameter before expansion is dfb = 0.00725m, and the fin collar diameter after expansion is dfa = 0.00735m. Note that both dfb and dfa are the shortest distances of the cylindrical shape. The definition of the adhesion ratio Em is as follows. Em = (fin collar diameter after expansion-fin collar diameter before expansion) / fin collar diameter before expansion ... (Equation 4) In this embodiment, the adhesion rate is Em = 1.38.
【００２４】本実施の形態よると、フィンカラー２０に
３つの曲げＲ（フィンカラーリフレア部２、フィンカラ
ー中間部３およびフィンカラー根元部４）を設けてお
り、これらは直線部分の無い仕様である。このフィンカ
ラーリフレア部２、フィンカラー中間部３およびフィン
カラー根元部４の曲線部は常に伝熱管６側に凸となって
おり、互いに滑らかに接続される。本実施の形態におい
て、フィンカラーリフレア部２の曲りRはR1＝0.0006m、
フィンカラー中間部３の曲りRはR2＝0.0013m、フィンカ
ラー根元部４の曲りRはR3＝0.0004mとする。According to the present embodiment, the fin collar 20 is provided with three bends R (the fin collar refrea portion 2, the fin collar intermediate portion 3, and the fin collar root portion 4). is there. The curved portions of the fin collar refrea portion 2, the fin collar intermediate portion 3, and the fin collar root portion 4 are always convex toward the heat transfer tube 6 and are smoothly connected to each other. In the present embodiment, the curvature R of the fin collar refrea portion 2 is R1 = 0.006 m,
The curvature R of the intermediate fin collar 3 is R2 = 0.0013 m, and the curvature R of the fin collar base 4 is R3 = 0.0004 m.
【００２５】図２はフィンチューブ型熱交換器の拡管の
様子を示した断面図である。図２において、５は伝熱管
６を内側から広げる拡管玉、４０は拡管玉５が移動する
拡管方向である。図３は、従来のフィンカラーを用いた
場合の拡管初期段階の応力状態およびフィンカラー形状
を示している。図２のようにプレートフィンに拡管玉５
を挿入し拡管を行うことにより、フィンカラー２０と伝
熱管６が密着するが、従来のフィンカラーを用いた場
合、フィンカラー根元部４の内側に極大引っ張り応力
７、伝熱管６側に極大圧縮応力８が生じ、曲げモーメン
ト９が発生する。FIG. 2 is a sectional view showing a state of expansion of the fin tube type heat exchanger. In FIG. 2, reference numeral 5 denotes an expansion tube for expanding the heat transfer tube 6 from the inside, and reference numeral 40 denotes an expansion direction in which the expansion tube 5 moves. FIG. 3 shows a stress state and a fin collar shape in an initial stage of tube expansion when a conventional fin collar is used. As shown in FIG.
The fin collar 20 and the heat transfer tube 6 come into close contact with each other by inserting the fin collar, and when the conventional fin collar is used, the maximum tensile stress 7 is applied inside the fin collar base 4 and the maximum compression is applied to the heat transfer tube 6 side. A stress 8 is generated and a bending moment 9 is generated.
【００２６】図４は従来のフィンカラーを用いた場合の
拡管終了時の応力状態およびフィンカラー形状を示して
いるが、曲げモーメント９の影響で伝熱管６と反対方向
に座屈している。そのため、フィン１と伝熱管６の接触
面積はフィンカラー根元部４とフィンカラーリフレア部
２付近の２点のみとなっている。また、フィンカラーの
内側の引っ張り応力集中がみられ、非常に割れやすい。FIG. 4 shows the state of stress and the shape of the fin collar at the end of expansion when a conventional fin collar is used. The fin collar buckles in the direction opposite to the heat transfer tube 6 due to the bending moment 9. Therefore, the contact area between the fin 1 and the heat transfer tube 6 is only two points near the fin collar base 4 and the fin collar refrea 2. In addition, a tensile stress concentration inside the fin collar is observed, and the fin collar is very easily broken.
【００２７】図５は、本実施の形態のフィンカラー２０
を用いた場合の拡管初期段階の応力状態およびフィンカ
ラー形状を示している。この場合も同様に、フィンカラ
ー根元部４の内側に極大引っ張り応力７、伝熱管６側に
極大圧縮応力８が生じるが、フィンカラー中間部３の曲
面部から伝熱管６との接触がはじまるため、応力集中が
小さく曲げモーメントも小さい。また、フィンカラーリ
フレア部２及びフィンカラー根元部４とフィンカラー中
間部３とは全体にわたって滑らかに繋がっているので、
全体にわたって応力集中が起きにくい。FIG. 5 shows a fin collar 20 according to this embodiment.
5 shows a stress state and a fin collar shape in an initial stage of pipe expansion in the case of using. In this case as well, a maximum tensile stress 7 is generated inside the fin collar base portion 4 and a maximum compressive stress 8 is generated on the heat transfer tube 6 side. However, the contact with the heat transfer tube 6 starts from the curved surface portion of the fin collar intermediate portion 3. Low stress concentration and small bending moment. Also, since the fin collar refrea section 2 and the fin collar base section 4 and the fin collar intermediate section 3 are smoothly connected throughout,
Stress concentration hardly occurs throughout.
【００２８】図６は、本実施の形態のフィンカラーを用
いた場合の拡管終了時の応力状態およびフィンカラー形
状を示しているが、従来フィンのように座屈が生じてお
らず、フィン１と伝熱管６の接触面積も従来の場合と比
べ非常に大きい。また、応力集中の度合いが小さいため
フィンカラー割れ等は起きにくい。特にフィンカラー２
０におけるフィンカラーリフレア部２とフィンカラー根
元部４との中間付近を伝熱管６側への最大凸としている
ため、拡管時の応力分散が良好となり、フィンカラー２
０が座屈しにくくなる。FIG. 6 shows the stress state and the fin collar shape at the end of the expansion when the fin collar of the present embodiment is used. The contact area between the heat transfer tube 6 and the heat transfer tube 6 is also very large as compared with the conventional case. Further, since the degree of stress concentration is small, fin collar cracks and the like are unlikely to occur. Especially fin color 2
0, the vicinity of the middle between the fin collar refrea portion 2 and the fin collar root portion 4 is the largest convex to the heat transfer tube 6 side.
0 becomes difficult to buckle.
【００２９】図７は本実施の形態によるフィンカラー形
状を用いたフィンチューブ型熱交換器の拡管後の形状
と、図中の原点からの位置における、現行の接触面圧を
100とした場合に対する本実施の形態の面圧比をそれぞ
れ示している。従来のフィンカラー形状（図２２）を拡
管する場合、上述したように、拡管前のストレート部分
であるフィンカラー中間部３が座屈し、伝熱管６方向に
凸のフィンカラー形状となり、フィンカラー根元部４と
フィンカラーリフレア部２付近しかフィンカラー２０と
伝熱管６が接触しない。一方、本実施の形態によるフィ
ンカラー形状の場合、座屈が発生せず、接触面積は大幅
に増大する。また、接触部の面圧の平均値は従来のフィ
ンカラーの場合とほぼ同じである。FIG. 7 shows the shape of the fin tube type heat exchanger using the fin collar shape according to the present embodiment after expansion, and the current contact surface pressure at a position from the origin in the figure.
The surface pressure ratio of the present embodiment with respect to the case of 100 is shown. When expanding the conventional fin collar shape (FIG. 22), as described above, the fin collar intermediate portion 3, which is a straight portion before expansion, buckles and becomes a fin collar shape that is convex in the heat transfer tube 6 direction. The fin collar 20 and the heat transfer tube 6 contact only in the vicinity of the portion 4 and the fin collar refrea portion 2. On the other hand, in the case of the fin collar shape according to the present embodiment, buckling does not occur, and the contact area is greatly increased. The average value of the contact pressure at the contact portion is almost the same as that of the conventional fin collar.
【００３０】次に、接触面圧と接触面積から接触熱伝達
率αcを求める手法を示す。フィンカラーと伝熱管が接
触している部分の熱伝達率αclを次に示す。 αcl＝5.83×109／(1／λ1＋1／λ2)×0.6×P×9.8／H＋106λf／(δ1 ＋δ2) ・・・ （式５） ここで、λ1はフィンカラー(アルミニウム)の熱伝導率
[W/(m2K)]、λ2は伝熱管（銅）の熱伝導率[W/(m2K)]、P
は面圧[kgf/mm2]、Hは銅の硬さ[kgf/mm2]、λfは接触面
間の介在物質の熱伝導率[W/(m2K)]、δ1はフィンカラー
の粗さの最大高さ[μm]、δ2は伝熱管（銅）の粗さの最
大高さ[μm]。本実施の形態では次の値を用いた。λ1=2
37 W/(m2K)、λ2=398 W/(m2K)、H=369 kgf/mm2、λf
=26.13×10-3W/(m2K)、δ1=10 μm、δ2=0.29 μm。
また、接触している部分としていない部分のトータルの
接触熱伝達率αcは次のようになる。 αc=∫(x×αcl(x))dx／Fp ・・・ （式６） ここで、xは図７の原点からの距離[ｍ]、αcl(x)はxに
おける熱伝達率、Fpはフィンピッチ[m]。また、積分区
間は0から0.0012[m]である。このようにして、従来フィ
ンカラーと本実施の形態によるフィンカラーによる接触
熱伝達率αcを算出すると、従来のフィンカラー（図２
２）による接触熱伝達率はαc=10000[W/(m2K)]、本実施
の形態（図１）による接触熱伝達率はαc=27000[W/(m2
K)]となった。本実施の形態（図１）によるαcは従来の
フィンカラーに比べて約２.７倍向上した。Next, a method for obtaining the contact heat transfer coefficient αc from the contact surface pressure and the contact area will be described. The heat transfer coefficient αcl at the portion where the fin collar and the heat transfer tube are in contact is shown below. αcl = 5.83 × 109 / (1 / λ1 / + 1 / λ2) × 0.6 × P × 9.8 / H + 106λf / (δ1 + δ2) (Equation 5) where λ1 is the thermal conductivity of the fin collar (aluminum)
[W / (m2K)], λ2 is the thermal conductivity of the heat transfer tube (copper) [W / (m2K)], P
Is the surface pressure [kgf / mm2], H is the hardness of the copper [kgf / mm2], λf is the thermal conductivity of the intervening material between the contact surfaces [W / (m2K)], and δ1 is the maximum roughness of the fin collar Height [μm], δ2 is the maximum height [μm] of the roughness of the heat transfer tube (copper). In this embodiment, the following values are used. λ1 = 2
37 W / (m2K), λ2 = 398 W / (m2K), H = 369 kgf / mm2, λf
= 26.13 × 10 −3 W / (m2K), δ1 = 10 μm, δ2 = 0.29 μm.
In addition, the total contact heat transfer coefficient αc of the contacting part and the non-contacting part is as follows. αc = ∫ (x × αcl (x)) dx / Fp (Equation 6) where x is the distance [m] from the origin in FIG. 7, αcl (x) is the heat transfer coefficient at x, and Fp is Fin pitch [m]. The integration interval is from 0 to 0.0012 [m]. In this way, when the contact heat transfer coefficient αc between the conventional fin collar and the fin collar according to the present embodiment is calculated, the conventional fin collar (FIG. 2)
The contact heat transfer coefficient according to 2) is αc = 10000 [W / (m2K)], and the contact heat transfer coefficient according to the present embodiment (FIG. 1) is αc = 27000 [W / (m2K).
K)]. Αc according to the present embodiment (FIG. 1) is improved about 2.7 times as compared with the conventional fin collar.
【００３１】また、図８は密着率Emを変化させたとき、
従来のフィンカラー形状による接触熱伝達率αcの最大
値を100％としたときの本実施の形態のフィンカラー形
状によるαcとの比率を示したものである。従来のフィ
ンカラーでは、密着率を上げていくと接触面圧および接
触面積が大きくなり、Em＝1程度までαcは向上する。さ
らに密着率を上げていくと接触面積は向上するが、フィ
ンカラー根元部４における応力値が高くなり、割れが生
じ、αcは低下する。本実施の形態のフィンカラーでも
同様に、密着率を上げていくと接触面圧および接触面積
が大きくなり、Em＝1程度までαcは向上する。さらに密
着率を上げた場合でも、図６で示したように、従来フィ
ンカラーに比べフィンカラー根元部４の応力が小さくな
るため、フィンカラー割れが少なく、従来フィンカラー
の場合よりも高いEmでも高いαcを維持する。図８よ
り、密着率はEm=1.0付近で最大となり、0.5≦Em≦3.0の
範囲であれば最大値に対して20以内となり、接触熱伝達
率αcは十分に大きい。FIG. 8 shows that when the adhesion ratio Em is changed,
This figure shows the ratio of αc due to the fin collar shape of the present embodiment when the maximum value of the contact heat transfer coefficient αc according to the conventional fin collar shape is 100%. In the conventional fin collar, as the contact ratio increases, the contact surface pressure and the contact area increase, and αc increases up to about Em = 1. As the adhesion rate is further increased, the contact area increases, but the stress value at the fin collar base 4 increases, causing cracks and reducing αc. Similarly, in the fin collar of the present embodiment, as the contact ratio increases, the contact surface pressure and the contact area increase, and αc increases to about Em = 1. Even when the adhesion rate is further increased, as shown in FIG. 6, since the stress of the fin collar base portion 4 is smaller than that of the conventional fin collar, the fin collar is less cracked, and the Em is higher than that of the conventional fin collar. Maintain high αc. According to FIG. 8, the adhesion ratio is maximum around Em = 1.0, and within 20 within the range of 0.5 ≦ Em ≦ 3.0, the contact heat transfer coefficient αc is sufficiently large.
【００３２】なお、図１ではフィンカラー中間部３に大
きなRを付けているが、従来のフィンカラー（図２２）
のストレート部を曲げる方法もある。すなわち、図９の
ように、フィンカラー２０にフィンカラーリフレア部
２、フィンカラー根元部４にそれぞれ半径R4、R6の2つ
の曲げRを付け、屈曲部１１の角度をθとすると、 90°≦θ＜180° となるようにし、その頂点に曲げR5を付け、全体的にフ
ィンカラー形状を伝熱管６側に凸であるが、屈曲部１１
頂点とフィンカラー根元部４およびフィンカラーリフレ
ア部２の間はストレートとなるようにする。また、フィ
ンカラーリフレア部２の割れを抑制するためにθは90°
以上とすると効果的である。このようにすることで、製
造時にフィンカラー中間部の大きなＲを設ける際の困難
を避けることができる。また、Ｒ同士の間にストレート
部が存在することで、製造時にＲ同士が影響し合って形
状が歪むことを防止できる。この接触熱伝達率αcを上
述した式で算出すると、約１．８倍となった。Although a large radius is attached to the fin collar intermediate portion 3 in FIG. 1, a conventional fin collar (FIG. 22)
There is also a method to bend the straight part of. That is, as shown in FIG. 9, the fin collar Rifurea unit 2 to the fin collar 20, with the two bending R of each fin collars root 4 radius R4, R 6, when the angle of the bent portion 11, theta, 90 ° ≦ θ <180 °, a bend R5 is provided at the apex, and the overall fin collar shape is convex toward the heat transfer tube 6 side.
The space between the top and the fin collar base 4 and the fin collar refrea 2 is straight. Also, θ is 90 ° in order to suppress cracking of the fin color refrea portion 2.
This is effective. By doing so, it is possible to avoid difficulties in providing a large radius of the fin collar middle portion during manufacturing. In addition, the presence of the straight portion between the Rs can prevent the Rs from affecting each other at the time of manufacturing and distorting the shape. When this contact heat transfer coefficient αc was calculated by the above equation, it was about 1.8 times.
【００３３】また、本実施の形態では伝熱管に円管を用
いているがこれが楕円形状および偏平管となったときで
も本実施の形態のフィンカラー形状を用いたとき同様の
効果を奏する。Further, in the present embodiment, a circular tube is used as the heat transfer tube. However, even when the heat transfer tube has an elliptical shape and a flat tube, the same effect can be obtained when the fin collar shape of the present embodiment is used.
【００３４】なお、本実施の形態によるフィンカラーを
用いた熱交換機はフィンのスリットパターンが変化した
ときにも、同様の効果を奏する。The heat exchanger using the fin collar according to the present embodiment has the same effect even when the fin slit pattern changes.
【００３５】さらに、本実施の形態はフィンにアルミニ
ウム、伝熱管に銅を用いているが、この材料がその他の
金属に変わったときにもその効果に変化はない。Further, in this embodiment, aluminum is used for the fins and copper is used for the heat transfer tube. However, when this material is changed to another metal, the effect is not changed.
【００３６】図１０は、本発明におけるフィンカラー成
形方法の工程を示す断面図である。図１０の成形方法は
一般にドローイング加工法と呼ばれている。FIG. 10 is a sectional view showing the steps of the fin collar molding method according to the present invention. The forming method in FIG. 10 is generally called a drawing processing method.
【００３７】以下、その製造方法の工程を順次説明す
る。金属板状に形成するカラー付透孔の開孔径よりも大
径の底面を有する円錐大または円柱状の浅容器部５１を
形成し〔（イ）の工程〕、次いで前記浅容器部５１の径
を縮径しつつ高さを徐々に高くするドローイング加工を
行なう〔（ロ）（ハ）（ニ）の工程〕。ドローイング加
工を施して所定の高さになった容器部５１は、穿設加工
およびバーリング加工を施してカラー５２となり
〔（ホ）の工程〕、さらにカラー５２の先端部を折り曲
げてフィンカラーリフレア部２を形成する〔（ヘ）の工
程〕。Hereinafter, the steps of the manufacturing method will be sequentially described. A conical large or columnar shallow container portion 51 having a bottom surface larger than the opening diameter of the through hole with a collar formed in the shape of a metal plate is formed [step (a)]. Is performed while the height is gradually increased while reducing the diameter [step (b), (c) and (d)]. The container portion 51 having been subjected to the drawing process to have a predetermined height is subjected to a perforating process and a burring process to form a collar 52 [step (e)]. 2 (Step (f)).
【００３８】かかる図１０の製造方法によれば、高いカ
ラーを有するカラー付透孔を形成することができるの
で、曲面の曲率を大きくでき、曲率の面で滑らかな形状
のフィンカラーとすることが可能になる。According to the manufacturing method shown in FIG. 10, since a colored through hole having a high color can be formed, the curvature of the curved surface can be increased, and a fin collar having a smooth curvature can be obtained. Will be possible.
【００３９】図１１は、本発明における他のフィンカラ
ー成形方法の工程を示す断面図である。図１１の成形方
法は一般にドローレス加工法またはアイアニング加工法
と呼ばれている。FIG. 11 is a sectional view showing the steps of another fin collar molding method according to the present invention. The forming method in FIG. 11 is generally called a drawless processing method or an ironing processing method.
【００４０】以下、その製造方法の工程を順次説明す
る。金属板状対に穿設加工およびバーリング加工を行な
い、突出片５３によって周縁が囲まれている穿設孔５４
を形成し〔（ａ）の工程〕、次いで穿設孔５４の開孔径
を拡大しつつ突出片５３をしごきながら延展し、所定の
高さのカラー５２とするアイアニング加工を行なう
〔（ｂ）（ｃ）の工程〕。かかるアイアニング加工は、
通常、ポンチの外壁面とダイスの内壁面とによって突出
片５３またはカラー５２をしごくことによって行なわれ
ている。図１１ではアイアニング加工を二段階で行なっ
ており、各段階で使用されるポンチおよびダイスの径は
異なるものである。このようにして得られる所定高さの
カラー５２は、その先端部が折り曲げられてフィンカラ
ーリフレア部２が形成される〔（ｄ）の工程〕。Hereinafter, the steps of the manufacturing method will be sequentially described. Drilling and burring processes are performed on the metal plate-shaped pair, and a perforated hole 54 whose peripheral edge is surrounded by the protruding piece 53.
[Step (a)], and then, while increasing the opening diameter of the perforated hole 54, extend the projecting piece 53 while squeezing, and perform ironing processing to form the collar 52 of a predetermined height [(b) ( Step c)). Such ironing processing,
Usually, it is performed by squeezing the protruding piece 53 or the collar 52 by the outer wall surface of the punch and the inner wall surface of the die. In FIG. 11, the ironing process is performed in two stages, and the diameters of the punch and the die used in each stage are different. The collar 52 of a predetermined height obtained in this manner is bent at its tip to form the fin collar refrea portion 2 [step (d)].
【００４１】図１０のドローイング加工では、フィンカ
ラーを高くすることができるが、ドローイング加工の際
に容器部５１の径を縮径するため、得られるフィンカラ
ー２０付近に同心円状の打痕が生じたり、金属板状体の
両端部にしわができ、フィン全体に反りや捩じりが発生
する等の可能性がある。従って、打痕やしわ、反り、捩
じり部に応力集中が起き、本発明の効果が十分得られな
い恐れがあるが、かかる図１１の製造方法によれば、フ
ィンカラーの曲面を滑らかにでき、上記問題を解消して
本発明の効果を十分に発揮することができる。In the drawing process of FIG. 10, the fin collar can be made higher. However, the diameter of the container portion 51 is reduced during the drawing process, so that concentric dents occur near the obtained fin collar 20. Or wrinkles may be formed at both ends of the metal plate, and the entire fin may be warped or twisted. Therefore, dents, wrinkles, warpage, and stress concentration may occur in the torsion portion, and the effect of the present invention may not be sufficiently obtained. However, according to the manufacturing method of FIG. 11, the curved surface of the fin collar can be smoothed. It is possible to solve the above problem and sufficiently exhibit the effects of the present invention.
【００４２】実施の形態２．図１２には、本発明実施の
形態にかかる拡管前のプレートフィンの形状が示されて
いる。Embodiment 2 FIG. 12 shows the shape of the plate fin before expansion according to the embodiment of the present invention.
【００４３】図１２は本実施の形態におけるフィンカラ
ー断面の拡大図である。また、本実施の形態の外観図は
図２０または図２１と同様である。この実施の形態にお
いてフィン1の積層方向のピッチFpはFp=0.0012mであ
り、フィン厚みFt=0.0001m、段ピッチはDp＝0.020m、列
ピッチはLp=0.013m、列数はN＝2、伝熱管の拡管前の直
径をdob=0.007m、拡管後の直径をdoa=0.00735mとする。
また、拡管率Ekの定義を次のようにする。 Ek=(拡管後の伝熱管外径−拡管前の伝熱管外径)／拡管前の伝熱管外径 ・・・ （式７） この実施の形態では拡管率はEk＝5.0とする。拡管前の
フィンカラー径はdfb＝0.00725m、dfa＝0.00735mとす
る。また、密着率Emの定義を次のようにする。 Em＝（拡管後のフィンカラー径−拡管前のフィンカラー径）／拡管前の フィンカラー径 ・・・ （式８） この実施の形態では密着率をEm＝1.38とする。FIG. 12 is an enlarged view of the cross section of the fin collar in the present embodiment. The external view of the present embodiment is the same as FIG. 20 or FIG. In this embodiment, the pitch Fp of the fins 1 in the stacking direction is Fp = 0.0012m, the fin thickness Ft = 0.0001m, the step pitch is Dp = 0.020m, the row pitch is Lp = 0.013m, and the number of rows is N = 2. The diameter of the heat transfer tube before expansion is dob = 0.007m, and the diameter after expansion is doa = 0.00735m.
The expansion ratio Ek is defined as follows. Ek = (outside diameter of heat transfer tube after expansion−outside diameter of heat transfer tube before expansion) / outside diameter of heat transfer tube before expansion (Equation 7) In this embodiment, the expansion ratio is Ek = 5.0. The fin collar diameter before expansion is dfb = 0.00725m and dfa = 0.00735m. The definition of the adhesion ratio Em is as follows. Em = (fin collar diameter after expansion-fin collar diameter before expansion) / fin collar diameter before expansion ... (Equation 8) In this embodiment, the adhesion rate is set to Em = 1.38.
【００４４】ここではフィンカラーに２つの曲線部、フ
ィンカラーリフレア部（R7）２、フィンカラー根元部
（R8）４を設けており、直線部分の無い仕様である。こ
の曲線部となるフィンカラーリフレア部２およびフィン
カラー根元部４は常に伝熱管６側に凸となっており、滑
らかに接続される。また、フィンカラー２０に2つの曲
線部を設けており、直線部分の無い仕様である。また、
滑らかに2つのRを接続し、直線部分をつくらないために
は、 R7+R8=Fp ・・・ （式９） となる必要がある。このように2つの曲げRでフィンカラ
ーを作成することで、実施の形態1で示したような、フ
ィンカラー中間部の大きなＲを作成する必要がなく、実
施の形態１よりも製造上で優位性がある。この実施の形
態において、フィンカラーリフレア部の曲りＲはR4＝0.
0006m、フィンカラー根元部の曲りRはR5＝0.0006mとす
る。この場合、フィンカラーは単一Ｒ(=0.0006m)で形成
されていることとなる。In this case, the fin collar is provided with two curved portions, a fin color re-flare portion (R7) 2, and a fin collar root portion (R8) 4, and is a specification having no linear portion. The fin collar refrea portion 2 and the fin collar root portion 4 which are the curved portions are always convex toward the heat transfer tube 6 and are smoothly connected. In addition, the fin collar 20 is provided with two curved portions, and has no linear portion. Also,
R7 + R8 = Fp (Equation 9) needs to be satisfied in order to connect two Rs smoothly and not to form a straight line portion. By creating a fin collar with two bending Rs in this way, it is not necessary to create a large R in the middle of the fin collar as shown in the first embodiment, which is superior to the first embodiment in manufacturing. There is. In this embodiment, the curvature R of the fin collar refrea portion is R4 = 0.
0006m, and the curvature R of the fin collar base is R5 = 0.0006m. In this case, the fin collar is formed by a single R (= 0.0006 m).
【００４５】図１３は、本実施の形態のフィンカラーを
用いた場合の拡管終了時の応力状態およびフィンカラー
形状を示しているが、従来フィンのように座屈が生じて
いない。したがって、フィンと伝熱管の接触面積は従来
フィンカラーと比べて大きくなる。FIG. 13 shows the stress state and the fin collar shape at the end of the expansion when the fin collar of this embodiment is used, but does not buckle unlike the conventional fin. Therefore, the contact area between the fin and the heat transfer tube is larger than that of the conventional fin collar.
【００４６】図１４は本実施の形態によるフィンカラー
形状を用いたフィンチューブ型熱交換器の拡管後の形
状、図中の原点からの位置における、現行の接触面圧を
100とした場合の本実施の形態の面圧比をそれぞれ示し
ている。従来のフィンカラー形状（図２２）を拡管する
場合、上述したように、拡管前のストレート部分３が座
屈し、伝熱管方向に凸のフィンカラー形状となり、根元
部４とリフレア部２しかフィンカラー２０と伝熱管６が
接触しない。一方、本実施の形態のフィンカラー形状の
場合、座屈が発生せず、接触面積は実施の形態1のフィ
ンカラー程ではないが、増大する。また、接触部の面圧
の平均値は従来のフィンカラーの場合よりも大きくな
る。また、実施の形態1で示した、接触熱伝達率αcを計
算する式を用いて、従来フィンカラーと本実施の形態に
よるフィンカラーによる接触熱伝達率αcを算出する
と、本実施の形態によるαcは従来のフィンカラーに比
べて約２．０倍熱伝達率が向上した。FIG. 14 shows the shape after expansion of the fin tube type heat exchanger using the fin collar shape according to the present embodiment, and the current contact surface pressure at a position from the origin in the figure.
The surface pressure ratio of the present embodiment when 100 is set is shown. When expanding the conventional fin collar shape (FIG. 22), as described above, the straight portion 3 before the expansion expands and becomes a fin collar shape convex in the direction of the heat transfer tube, and only the root portion 4 and the refrea portion 2 have the fin collar. 20 and the heat transfer tube 6 do not contact. On the other hand, in the case of the fin collar shape of the present embodiment, buckling does not occur, and the contact area increases, although not as large as the fin collar of the first embodiment. Further, the average value of the contact pressure of the contact portion is larger than that of the conventional fin collar. Further, when the contact heat transfer coefficient αc by the conventional fin collar and the fin collar according to the present embodiment is calculated by using the equation for calculating the contact heat transfer coefficient αc shown in the first embodiment, the αc according to the present embodiment is obtained. The heat transfer coefficient was improved about 2.0 times as compared with the conventional fin collar.
【００４７】また、図１５は密着率Emを変化させたと
き、従来のフィンカラー形状による接触熱伝達率αcの
最大値を100％としたときの本実施の形態のフィンカラ
ー形状によるαcとの比率を示したものである。従来の
フィンカラーでは、密着率を上げていくと接触面圧およ
び接触面積が大きくなり、Em＝1程度までαcは向上す
る。さらに密着率を上げていくと接触面積は向上する
が、フィンカラー根元部４における応力値が高くなり、
割れが生じ、αcは低下する。本実施の形態のフィンカ
ラーでも同様に、密着率を上げていくと接触面圧および
接触面積が大きくなり、Em＝1程度までαcは大幅に向上
する。さらに密着率を上げた場合でも、R部分のつぶれ
が大きくなり接触面積が大きくなるため、2程度までαc
は向上する。したがって、極大値をとる密着率Emの値は
実施の形態1の場合よりも大きくなる。本実施の形態の
場合、1.0≦Em≦3.0の範囲であれば最大値に対して20以
内となり、接触熱伝達率Emは十分に大きい。FIG. 15 shows the relationship between the contact heat transfer coefficient αc of the present embodiment and the maximum value of the contact heat transfer coefficient αc of the conventional fin collar shape of 100% when the adhesion ratio Em is changed. It shows the ratio. In the conventional fin collar, as the contact ratio increases, the contact surface pressure and the contact area increase, and αc increases up to about Em = 1. As the adhesion rate is further increased, the contact area increases, but the stress value at the fin collar base 4 increases,
Cracks occur and αc decreases. Similarly, in the fin collar of the present embodiment, as the contact ratio is increased, the contact surface pressure and the contact area are increased, and αc is significantly improved up to Em = 1. Even when the adhesion rate is further increased, the crushing of the R portion increases and the contact area increases, so
Improves. Therefore, the value of the adhesion ratio Em having the maximum value is larger than in the case of the first embodiment. In the case of the present embodiment, if the range is 1.0 ≦ Em ≦ 3.0, the maximum value is within 20 and the contact heat transfer coefficient Em is sufficiently large.
【００４８】また、本実施の形態では伝熱管に円管を用
いているがこれが楕円形状および偏平管となったときで
も本実施の形態のフィンカラー形状を用いたときと同様
の効果を奏する。In the present embodiment, a circular tube is used as the heat transfer tube. However, even when the heat transfer tube has an elliptical shape or a flat tube, the same effect as when the fin collar shape of the present embodiment is used can be obtained.
【００４９】また、図１２ではフィンカラーリフレア部
R7とフィンカラー根元部R8の２つのRを等しくした場
合、即ちフィンカラーを一つのRで構成した場合を示し
たが、このR7とR8が等しくない場合もR7>R8とすれば拡
管時にフィンとフィンの重なりが少なくなり、本実施の
形態のフィンカラー形状を用いたときと同様の効果を奏
する。FIG. 12 shows a fin collar refrea section.
The case where two Rs of R7 and the fin collar base R8 are made equal, that is, the case where the fin collar is composed of one R is shown, but when this R7 and R8 are not equal, if R7> R8, the fin is expanded at the time of expansion. The overlap between the fin and the fins is reduced, and the same effect as when the fin collar shape of the present embodiment is used can be obtained.
【００５０】なお、本実施の形態によるフィンカラーを
用いた熱交換機はフィンのスリットパターンが変化した
ときにも、同様の効果を奏する。The heat exchanger using the fin collar according to the present embodiment has the same effect even when the fin slit pattern changes.
【００５１】さらに、本実施の形態はフィンにアルミニ
ウム、伝熱管に銅を用いているが、この材料がその他の
金属に変わったときにもその効果に変化はない。Further, in this embodiment, aluminum is used for the fins and copper is used for the heat transfer tube. However, when this material is changed to another metal, the effect is not changed.
【００５２】実施の形態３． 図１６には、この発明の実施の形態３であるフィンチュ
ーブ型熱交換器の構成を示す。図１６において、（ａ）
はフィン１に対して垂直な方向から見た場合の平面断面
図、（ｂ）は上記（ａ）図のＢ−Ｂ面を矢印方向から見
た場合の部分側断面図である。この実施の形態では伝熱
管６の断面形状が楕円管となっている。また、伝熱管６
間のフィン１上には段方向（気体の通過する方向に対し
て直角方向）にフィン１を切り起こして形成したスリッ
ト５３、５４、５５および脚部のみを切り起こして形成
した脚部のみスリット５６、５７が、それぞれ、気体の
流動方向に沿って設けられ、スリット群を構成してい
る。尚、その他の形状は実施の形態１、２と同じであ
り、図中、実施の形態１、２と同一または相当部分には
同一符号を付し、説明を省略する。Embodiment 3 FIG. FIG. 16 shows a configuration of a fin tube type heat exchanger according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 16, (a)
Is a plan sectional view when viewed from a direction perpendicular to the fin 1, and (b) is a partial side sectional view when the BB plane in FIG. In this embodiment, the cross-sectional shape of the heat transfer tube 6 is an elliptic tube. In addition, heat transfer tube 6
The slits 53, 54 and 55 formed by cutting and raising the fin 1 in the stepwise direction (the direction perpendicular to the direction in which gas passes) are formed on the fins 1 between the fins 1 and the slits formed only by cutting and raising only the legs. 56 and 57 are provided along the gas flow direction, respectively, and constitute a slit group. Note that other shapes are the same as those of the first and second embodiments. In the drawings, the same or corresponding parts as those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【００５３】図１６中、フィン１前縁から伝熱管６まで
の距離a1=0.0025m、フィン１後縁から伝熱管６までの距
離a2=0.00489m、伝熱管６の長軸長さda=0.01301m、伝熱
管６の短軸長さdb=0.00377m、伝熱管６の段ピッチDp=0.
0204m、伝熱管６の列ピッチLp=0.005m、フィンピッチFp
=0.0012m、フィン厚さFt=0.0001m、フィン幅L=0.0254m
である。In FIG. 16, the distance a 1 = 0.0025 m from the leading edge of the fin 1 to the heat transfer tube 6, the distance a 2 = 0.00489 m from the trailing edge of the fin 1 to the heat transfer tube 6, and the major axis length da of the heat transfer tube 6 = 0.01301m, short axis length db of heat transfer tube 6 = 0.00377m, step pitch Dp of heat transfer tube 6 = 0.
0204m, row pitch Lp of heat transfer tubes 6 = 0.005m, fin pitch Fp
= 0.0012m, fin thickness Ft = 0.0001m, fin width L = 0.0254m
It is.
【００５４】伝熱管６を楕円管とした場合、拡管時に短
軸側と長軸側とでフィンカラー２０に係る接触圧が異な
る。従って、フィンカラー２０に係る応力集中も場所に
よって異なることになるが、フィンカラー２０の強度を
部分的に変えることは困難である。そこで、ある程度の
応力の違いに対しても対応できるようなフィンカラーと
する必要がある。本実施の形態のフィンカラーによれ
ば、応力集中が発生しにくく、座屈や破壊が起きにくい
ことから、このような楕円管の伝熱管に好適である。When the heat transfer tube 6 is an elliptic tube, the contact pressure on the fin collar 20 differs between the short axis side and the long axis side during expansion. Therefore, the stress concentration on the fin collar 20 also varies depending on the location, but it is difficult to partially change the strength of the fin collar 20. Therefore, it is necessary to provide a fin collar capable of coping with a certain degree of stress difference. According to the fin collar of the present embodiment, since stress concentration hardly occurs and buckling and breakage hardly occur, the fin collar is suitable for such an elliptic heat transfer tube.
【００５５】また、拡管後の密着率や接触熱伝達率が良
好なため、楕円管の長軸側および短軸側における熱交換
効率が良い。しかも楕円管は真円管に比べて熱交換能力
の向上と通風抵抗の低減が図れる。従来、楕円管による
熱交換能力の向上を図ろうとしてもフィンカラーとの接
触面積を十分確保できず、その効果が発揮できなかった
が、本発明によれば楕円管を採用することによる熱交換
能力の向上の効果を十分発揮できる。尚、楕円管形状は
図１６に限定されるものではなく、他の楕円形状でも同
様の効果を奏する。Further, since the adhesion rate and the contact heat transfer coefficient after the expansion are good, the heat exchange efficiency on the long axis side and the short axis side of the elliptic tube is good. In addition, the elliptic tube can improve the heat exchange capacity and reduce the ventilation resistance as compared with the round tube. Conventionally, even if an attempt was made to improve the heat exchange capacity of an elliptical tube, the contact area with the fin collar could not be sufficiently secured, and the effect could not be exerted. The effect of the ability improvement can be fully exhibited. The elliptical tube shape is not limited to that shown in FIG. 16, and the same effect can be obtained with other elliptical shapes.
【００５６】実施の形態４． （２）フィンチューブ型熱交換器の拡管方法 図１７は本実施の形態によるフィンチューブ型熱交換器
の拡管方法を示しており、拡管の途中段階の断面図であ
る。本実施の形態の場合、拡管玉５はフィンカラー２０
のフィンカラーリフレア部２から、フィンカラー根元部
４に向かって積層されたプレートフィンに挿入される。
また、本実施の形態ではプレートフィン２０の仕様は従
来の技術で記載のプレートフィンと類似とする。Embodiment 4 (2) Expansion Method of Fin-Tube Heat Exchanger FIG. 17 shows a method of expanding the fin-tube heat exchanger according to the present embodiment, and is a cross-sectional view of a stage in the middle of expansion. In the case of the present embodiment, the expansion tube 5 is a fin collar 20.
From the fin collar refrea section 2 to the fin collar base section 4.
Further, in the present embodiment, the specifications of the plate fins 20 are similar to the plate fins described in the related art.
【００５７】図１８は、本実施の形態による拡管方法お
よび従来の拡管方法によるフィンチューブ型熱交換器の
拡管後の形状、フィンカラー２０と伝熱管６の接触長さ
および面圧をそれぞれ示している。通常の拡管方法では
拡管玉はフィンカラー根元部から、フィンカラーリフレ
ア部に向かって挿入される（図２）。図１８は、本実施
の形態のように拡管玉５の挿入方向を反対にすること
で、フィン１の座屈が小さくなり、フィンカラー２０と
伝熱管６の接触面積はほとんど変らないが、接触面圧が
増大することを示している。FIG. 18 shows the shapes of the fin tube type heat exchanger after expansion according to the present embodiment and the conventional expansion method, the contact length between the fin collar 20 and the heat transfer tube 6, and the surface pressure. I have. In a normal pipe expanding method, the pipe expanding ball is inserted from the base of the fin collar toward the fin collar refrea (FIG. 2 ). FIG. 18 shows that the buckling of the fin 1 is reduced and the contact area between the fin collar 20 and the heat transfer tube 6 hardly changes by reversing the insertion direction of the expanding ball 5 as in the present embodiment. This indicates that the surface pressure increases.
【００５８】実施の形態1で示した接触熱伝達率αcを求
める式を用いると、従来の拡管方法によるαcに対し、
本実施の形態によるαcは約1.3倍となる。Using the equation for determining the contact heat transfer coefficient αc shown in the first embodiment,
Αc according to the present embodiment is about 1.3 times.
【００５９】また、本実施の形態では伝熱管に円管を用
いているがこれが楕円形状および偏平管となったときで
も本実施の形態のフィンカラー形状を用いたときと同様
の効果を奏する。もちろん実施の形態１、２、３のフィ
ンカラー形状のものについても本実施の形態の拡管方法
は適用可能である。In this embodiment, a circular tube is used as the heat transfer tube. However, even when the heat transfer tube has an elliptical shape or a flat tube, the same effect as when the fin collar shape of the present embodiment is used can be obtained. Of course, the tube expanding method of the present embodiment is also applicable to the fin collar shapes of the first, second, and third embodiments.
【００６０】なお、本実施の形態によるフィンカラーを
用いた熱交換機はフィンのスリットパターンが変化した
ときにも、同様の効果を奏する。The heat exchanger using the fin collar according to the present embodiment has the same effect even when the slit pattern of the fin changes.
【００６１】さらに、本実施の形態はフィンにアルミニ
ウム、伝熱管に銅を用いているが、この材料がその他の
金属に変わったときにもその効果に変化はない。Furthermore, in this embodiment, aluminum is used for the fins and copper is used for the heat transfer tube. However, when this material is changed to another metal, the effect is not changed.
【００６２】実施の形態５． 図１９は冷媒回路図および送風機から構成される冷凍空
調装置を示す概念図である。図に示す冷媒回路は、圧縮
機３１、凝縮熱交換器３２、絞り装置３３、蒸発熱交換
器３４を冷媒配管で順次接続することにより構成されて
いる。勿論冷暖房運転用に四方弁を備えても良い。ま
た、３５は凝縮熱交換器３２、蒸発熱交換器３４を通過
する空気流を発生させる送風機、３６は送風機３５を駆
動する送風機用モータである。上述の実施の形態１、
２、３および４によるフィンチューブ型熱交換器を凝縮
熱交換器２２または蒸発熱交換器２４、もしくは両方に
用いることにより、エネルギ効率の高い冷凍空調装置を
実現することが出来る。ここで、エネルギ効率は、次式
で構成されるものである。 暖房エネルギ効率=室内熱交換器（凝縮器）能力／全入力 ・・・ （式10） 冷房エネルギ効率=室内熱交換器（蒸発器）能力／全入力 ・・・ （式11）Embodiment 5 FIG. 19 is a conceptual diagram showing a refrigerant circuit diagram and a refrigerating air conditioner including a blower. The refrigerant circuit shown in the figure is configured by sequentially connecting a compressor 31, a condensation heat exchanger 32, a throttling device 33, and an evaporation heat exchanger 34 by refrigerant piping. Of course, a four-way valve for cooling and heating operation may be provided. Reference numeral 35 denotes a blower for generating an airflow passing through the condensing heat exchanger 32 and the evaporating heat exchanger 34, and reference numeral 36 denotes a blower motor for driving the blower 35. Embodiment 1 described above,
By using the fin tube type heat exchangers of 2, 3 and 4 for the condensing heat exchanger 22 and / or the evaporating heat exchanger 24, a refrigeration / air-conditioning apparatus with high energy efficiency can be realized. Here, the energy efficiency is represented by the following equation. Heating energy efficiency = indoor heat exchanger (condenser) capacity / all inputs ・ ・ ・ (Equation 10) Cooling energy efficiency = indoor heat exchanger (evaporator) capacity / all inputs ・ ・ ・ (Equation 11)
【００６３】なお、上述の実施の形態１、２および３で
述べた熱交換器およびそれを用いた空調冷凍装置につい
ては、ＨＣＦＣ（Ｒ２２）やＨＦＣ（Ｒ１１６、Ｒ１２
５、Ｒ１３４ａ、Ｒ１４、Ｒ１４３ａ、Ｒ１５２ａ、Ｒ
２２７ｅａ、Ｒ２３、Ｒ２３６ｅａ、Ｒ２３６ｆａ、Ｒ
２４５ｃａ、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ３２、Ｒ４１，ＲＣ３１
８などや、これら冷媒の数種の混合冷媒Ｒ４０７Ａ、Ｒ
４０７Ｂ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０７Ｄ、Ｒ４０７Ｅ、Ｒ４
１０Ａ、Ｒ４１０Ｂ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０７Ａ、Ｒ５０
８Ａ、Ｒ５０８Ｂなど）、ＨＣ（ブタン、イソブタン、
エタン、プロパン、プロピレンなどや、これら冷媒の数
種混合冷媒）、自然冷媒（空気、炭酸ガス、アンモニア
などや、これら冷媒の数種の混合冷媒）、またこれら冷
媒の数種の混合冷媒など、どんな種類の冷媒を用いて
も、その効果を達成することが出来る。The heat exchangers described in the first, second and third embodiments and the air-conditioning and refrigeration systems using the same have the HCFC (R22) and the HFCs (R116 and R12).
5, R134a, R14, R143a, R152a, R
227ea, R23, R236ea, R236fa, R
245ca, R245fa, R32, R41, RC31
8 and several kinds of mixed refrigerants R407A, R
407B, R407C, R407D, R407E, R4
10A, R410B, R404A, R507A, R50
8A, R508B, etc.), HC (butane, isobutane,
Ethane, propane, propylene, etc., and a mixture of several kinds of these refrigerants), natural refrigerants (air, carbon dioxide, ammonia, etc., and a mixture of several kinds of these refrigerants), and a mixture of several kinds of these refrigerants, The effect can be achieved using any kind of refrigerant.
【００６４】また、冷凍機油としては鉱油、エステル
油、アルキルベンゼン系油等、冷媒との相溶性が高い
油、低い油の何れについてもその効果を達成することが
出来る。また、作動流体として、空気と冷媒の例を示し
たが、他の気体、液体、気液混合流体を用いても、同様
の効果を奏する。In addition, the effect can be achieved with any of refrigeration oils such as mineral oils, ester oils, alkylbenzene oils and other oils having high and low compatibility with the refrigerant. Further, although examples of air and refrigerant have been shown as working fluids, similar effects can be obtained by using other gases, liquids, and gas-liquid mixed fluids.
【００６５】また、伝熱管とフィンは異なった材料を用
いていることが多いが、伝熱管とフィンに銅、伝熱管と
フィンにアルミなど、同じ材料を用いることで、フィン
と伝熱管のロウ付けが可能となり、フィン部と伝熱管の
接触熱伝達率が飛躍的に向上し、熱交換能力が大幅に向
上する。また、リサイクル性も向上させることができ
る。Although the heat transfer tube and the fin are often made of different materials, the same material such as copper is used for the heat transfer tube and the fin, and aluminum is used for the heat transfer tube and the fin. Can be attached, the contact heat transfer coefficient between the fin portion and the heat transfer tube is dramatically improved, and the heat exchange capacity is greatly improved. Also, recyclability can be improved.
【００６６】[0066]
【発明の効果】この発明による熱交換器は、以上説明し
たように構成されているので、以下に示すような効果を
奏する。The heat exchanger according to the present invention is configured as described above, and has the following effects.
【００６７】平行に配置した複数の伝熱管と、前記伝熱
管に対して直交するプレートフィンとを備え、前記プレ
ートフィンにおける前記伝熱管が挿通されるフィンカラ
ーの形状を伝熱管側に凸とし、前記伝熱管と前記フィン
カラーの曲面部とを接触させるとともに、前記プレート
フィンにおける前記伝熱管が挿通されるフィンカラーに
３つ以上の曲げRを付け、さらにそれぞれの曲げRを滑ら
かに接続させ、全体的にフィンカラー形状を伝熱管側に
凸とし、ストレート部分が存在しないようにするため、
フィンカラーの応力集中が低減でき、変形や破壊が小さ
く、熱交換能力が高い熱交換器が得られる効果がある。A plurality of heat transfer tubes arranged in parallel with each other, and plate fins orthogonal to the heat transfer tubes, wherein the fin collar of the plate fins through which the heat transfer tubes are inserted is formed to project toward the heat transfer tube; The heat transfer tube is brought into contact with the curved surface portion of the fin collar, and the plate
In the fin collar where the heat transfer tube in the fin is inserted
Attach three or more bends and slide each bend.
Fin collar shape on the heat transfer tube side as a whole
To make it convex and not to have a straight part ,
This has the effect of reducing the stress concentration of the fin collar, reducing deformation and destruction, and obtaining a heat exchanger having a high heat exchange capacity.
【００６８】また、前記プレートフィンにおける前記伝
熱管が挿通されるフィンカラーに3つ以上の曲げRを付
け、さらに前記何れかの曲げＲ間にストレート部を持
ち、それらを滑らかに接続させ、全体的にフィンカラー
形状を伝熱管側に凸とするため、製造時にフィンカラー
中間部に大きなＲを設ける際の困難を避けることがで
き、製作性が良く熱交換能力が高い熱交換器が得られる
効果がある。The fin collar of the plate fin into which the heat transfer tube is inserted is provided with three or more bends R, and a straight portion is provided between any of the bends R to smoothly connect them. Since the fin collar shape is convex toward the heat transfer tube side, it is possible to avoid difficulties in providing a large radius at the fin collar middle part during manufacturing, and to obtain a heat exchanger with good manufacturability and high heat exchange capacity. effective.
【００６９】また、密着率Emの定義を Em＝（拡管後のフィンカラー径−拡管前のフィンカラー径）／拡管前の フィンカラー径 とすると、0.5≦Em≦3.0の条件を満たすようにしたた
め、接触熱伝達率を大きくでき、熱交換能力が高い熱交
換器が得られる効果がある。When the definition of the adhesion ratio Em is Em = (fin collar diameter after expansion−fin collar diameter before expansion) / fin collar diameter before expansion, the condition 0.5 ≦ Em ≦ 3.0 is satisfied. This has the effect of increasing the contact heat transfer coefficient and obtaining a heat exchanger having a high heat exchange capacity.
【００７０】また、前記プレートフィンにおける前記伝
熱管が挿通されるフィンカラーのフィンカラーリフレア
部およびフィンカラー根元部にそれぞれ半径R7およびR8
の２つの曲げRを付け、さらにそれぞれの曲げRを滑らか
に接続させ、全体的にフィンカラー形状を伝熱管側に凸
としたので、応力集中が低減でき、製作性が良く熱交換
能力が高い熱交換器が得られる効果がある。Further, the plate fins have radii R7 and R8 at the fin collar refrea portion and the fin collar root portion of the fin collar through which the heat transfer tube is inserted.
The two bends R are connected, and each bend R is connected smoothly. The overall fin collar shape is convex on the heat transfer tube side, so stress concentration can be reduced, manufacturability is good, and heat exchange capacity is high. There is an effect that a heat exchanger can be obtained.
【００７１】また、前記半径R7とR8との間にストレート
部分が存在しないようにするとともに、さらにフィンピ
ッチFpに対し、R7+R8=FpおよびR7>R8となるようにした
ので、滑らかな形状により応力集中が低減でき、製作性
が良く熱交換能力が高い熱交換器が得られる効果があ
る。In addition, since there is no straight portion between the radii R7 and R8, and R7 + R8 = Fp and R7> R8 with respect to the fin pitch Fp, a smooth shape is obtained. Accordingly, stress concentration can be reduced, and there is an effect that a heat exchanger having good manufacturability and high heat exchange capacity can be obtained.
【００７２】また、前記プレートフィンにおける前記伝
熱管が挿通されるフィンカラーを単一のＲで構成し、全
体的にフィンカラー形状を伝熱管側に凸とし、前記フィ
ンカラーにストレート部分が存在しないようにするとと
もに、さらに、この単一の曲げRはフィンピッチFpに対
し、 2R=Fp となるようにしたので、製作性が良く 熱交換能力が高い
熱交換器が得られる効果がある。[0072] Furthermore, a fin collar the heat transfer tube in the plate fins are inserted and composed of a single R, overall a convex fin collar shape the heat transfer pipe side, the Fi
If there is no straight part in the collar
Furthermore, this single bend R corresponds to the fin pitch Fp.
Since 2R = Fp , a heat exchanger having good manufacturability and high heat exchange ability can be obtained.
【００７３】また、密着率Emの定義を Em＝（拡管後のフィンカラー径−拡管前のフィンカラー径）／拡管前の フィンカラー径 とすると、1.0≦Em≦3.0の条件を満たすようにしたた
め、製作が容易で熱交換能力が高い熱交換器が得られる
効果がある。When the definition of the adhesion rate Em is Em = (fin collar diameter after expansion−fin collar diameter before expansion) / fin collar diameter before expansion, the condition of 1.0 ≦ Em ≦ 3.0 is satisfied. Thus, there is an effect that a heat exchanger which is easy to manufacture and has a high heat exchange capacity can be obtained.
【００７４】また、前記フィンカラーにおけるフィンカ
ラーリフレア部とフィンカラー根元部との中間付近を伝
熱管側への最大凸としたため、拡管時にフィンカラーが
座屈しにくくなる効果がある。Further, since the portion near the middle between the fin collar refrea portion and the fin collar root portion in the fin collar is formed to be the largest convex to the heat transfer tube side, the fin collar is less likely to buckle during tube expansion.
【００７５】また、前記フィンカラーをドローレス加工
法を用いて形成したので、曲面形状を滑らかにできるか
ら、応力集中を低減し、熱交換能力が高い熱交換器が得
られる効果がある。Further, since the fin collar is formed by using the drawless processing method, the curved surface shape can be smoothed, so that stress concentration is reduced and a heat exchanger having a high heat exchange ability can be obtained.
【００７６】また、前記伝熱管を楕円管としたので、楕
円管による熱交換能力の向上と通風抵抗の低減が図れ、
しかも楕円管とフィンカラーの密着性を向上させること
ができる効果がある。Further, since the heat transfer tube is an elliptic tube, the heat exchange capacity of the elliptic tube can be improved and the ventilation resistance can be reduced.
In addition, there is an effect that the adhesion between the elliptical tube and the fin collar can be improved.
【００７７】また、平行に配置した複数の伝熱管と、前
記伝熱管に対して直交するプレートフィンとを備え、前
記プレートフィンにおける伝熱管が挿通されるフィンカ
ラーに対し、フィンカラーリフレア部方向からフィンカ
ラー根元部に向かって拡管玉を挿入して前記伝熱管を拡
管するため、接触面圧が増大し、熱交換能力が高い熱交
換器が得られる効果がある。Further, a plurality of heat transfer tubes arranged in parallel, and plate fins orthogonal to the heat transfer tubes are provided. Since the heat transfer tube is expanded by inserting the expansion tube toward the root portion of the fin collar, the contact surface pressure is increased, and there is an effect that a heat exchanger having a high heat exchange capacity can be obtained.
【００７８】また、この発明による冷凍空調装置は、冷
媒を前記伝熱管内に流れる作動流体とし、圧縮機、凝縮
器熱交換器、絞り装置および蒸発器熱交換器を順次接続
して冷媒回路を構成するとともに、前記プレートフィン
間に気流を発生させる送風機を備えた冷凍空調装置にお
いて、上記いずれかに記載のフィンチューブ型熱交換器
を備えたため、伝熱性能が向上し、エネルギー効率に優
れた冷凍空調装置が得られる効果がある。In the refrigeration / air-conditioning apparatus according to the present invention, a refrigerant is used as a working fluid flowing in the heat transfer tube, and a compressor, a condenser heat exchanger, a throttle device, and an evaporator heat exchanger are connected in order to form a refrigerant circuit. In the refrigeration / air-conditioning apparatus having a blower that generates an air current between the plate fins, the fin tube type heat exchanger according to any one of the above, the heat transfer performance is improved, and the energy efficiency is excellent. There is an effect that a refrigerating air conditioner can be obtained.
【図１】 この発明の実施の形態１を示す図で、プレー
トフィンのフィンカラー部における断面図である。FIG. 1 is a view showing a first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of a fin collar portion of a plate fin.
【図２】 実施の形態１を示す図で、フィンチューブ型
熱交換器の拡管の過渡状態を示した断面図である。FIG. 2 is a view showing the first embodiment and is a cross-sectional view showing a transient state of expansion of the fin tube type heat exchanger.
【図３】 実施の形態１を示す図で、従来フィンカラー
について、拡管開始時のフィンカラーにかかる応力分布
を示した説明図である。FIG. 3 is a diagram showing the first embodiment and is an explanatory diagram showing a stress distribution applied to the fin collar at the start of pipe expansion for a conventional fin collar.
【図４】 実施の形態１を示す図で、従来フィンカラー
について、拡管終了時のフィンカラーにかかる応力分布
を示した説明図である。FIG. 4 is a view showing the first embodiment and is an explanatory view showing a stress distribution applied to the fin collar at the end of the expansion of the conventional fin collar.
【図５】 実施の形態１を示す図で、図1のフィンカラ
ーについて、拡管開始時のフィンカラーにかかる応力分
布を示した説明図である。FIG. 5 is a diagram showing the first embodiment and is an explanatory diagram showing a stress distribution applied to the fin collar at the start of pipe expansion for the fin collar of FIG. 1;
【図６】 実施の形態１を示す図で、図1のフィンカラ
ーについて、拡管終了時のフィンカラーにかかる応力分
布を示した説明図である。6 is a diagram showing the first embodiment, and is an explanatory diagram showing a stress distribution applied to the fin collar at the end of the expansion of the fin collar of FIG. 1. FIG.
【図７】 実施の形態１を示す図で、拡管後のフィンカ
ラー形状の断面図と積層方向距離に対し、接触面圧向上
率を示した特性図である。FIG. 7 shows the first embodiment, and is a cross-sectional view of a fin collar shape after pipe expansion and a characteristic diagram showing a contact surface pressure improvement ratio with respect to a distance in a stacking direction.
【図８】 実施の形態１を示す図で、密着率に対する、
接触熱伝達率向上率を示した特性図である。FIG. 8 is a view showing the first embodiment, wherein
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a contact heat transfer coefficient improvement rate.
【図９】 実施の形態１を示す図で、プレートフィンの
フィンカラー部における断面図である。FIG. 9 shows the first embodiment, and is a cross-sectional view of the fin collar portion of the plate fin.
【図１０】 実施の形態１を示す図で、フィンカラーの
製造方法を示す断面図である。FIG. 10 shows the first embodiment and is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the fin collar.
【図１１】 実施の形態１を示す図で、フィンカラーの
製造方法を示す断面図である。FIG. 11 shows the first embodiment and is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the fin collar.
【図１２】 実施の形態２を示す図で、プレートフィン
のフィンカラー部における断面図である。FIG. 12 shows the second embodiment, and is a cross-sectional view of a fin collar portion of a plate fin.
【図１３】 実施の形態２を示す図で、図1のフィンカ
ラーについて、拡管終了時のフィンカラーにかかる応力
分布を示した説明図である。FIG. 13 is a view showing the second embodiment, and is an explanatory view showing a stress distribution applied to the fin collar at the end of the expansion of the fin collar of FIG. 1;
【図１４】 実施の形態２を示す図で、拡管後のフィン
カラー形状の断面図と積層方向距離に対し、接触面圧向
上率を示した特性図である。FIG. 14 shows the second embodiment, and is a cross-sectional view of a fin collar shape after pipe expansion and a characteristic diagram showing a contact surface pressure improvement ratio with respect to a distance in a stacking direction.
【図１５】 実施の形態２を示す図で、密着率に対す
る、接触熱伝達率向上率を示した特性図である。FIG. 15 shows the second embodiment and is a characteristic diagram showing a contact heat transfer coefficient improvement ratio with respect to an adhesion ratio.
【図１６】 実施の形態３を示す図で、熱交換器の構成
を表す平面断面図および部分側断面図である。FIG. 16 shows the third embodiment, and is a plan sectional view and a partial sectional view showing the configuration of the heat exchanger.
【図１７】 実施の形態４を示す図で、フィンチューブ
型熱交換器の拡管の過渡状態を示した断面図である。FIG. 17 is a view showing the fourth embodiment, and is a cross-sectional view showing a transient state of expansion of the fin tube type heat exchanger.
【図１８】 実施の形態４を示す図で、拡管後のフィン
カラー形状の断面図と積層方向距離に対し、接触面圧向
上率を示した特性図である。FIG. 18 shows the fourth embodiment, and is a cross-sectional view of the fin collar shape after pipe expansion and a characteristic diagram showing a contact surface pressure improvement ratio with respect to a distance in a stacking direction.
【図１９】 実施の形態５を示す図で、冷凍空調装置の
冷媒回路を示す図である。FIG. 19 shows the fifth embodiment and is a diagram showing a refrigerant circuit of a refrigeration / air-conditioning apparatus.
【図２０】 従来の熱交換器を示す図で、プレートフィ
ンの拡管前の状態を示す部分平面図とその側面図および
フィンカラー断面図である。FIG. 20 is a view showing a conventional heat exchanger, which is a partial plan view showing a state before plate fins are expanded, a side view thereof, and a fin collar sectional view.
【図２１】 従来の熱交換器を示す図で、プレートフィ
ンの拡管前の状態を示す部分平面図およびフィンカラー
断面図である。FIG. 21 is a view showing a conventional heat exchanger, and is a partial plan view and a fin collar cross-sectional view showing a state before expansion of a plate fin.
【図２２】 従来の熱交換器を示す図で、プレートフィ
ンのフィンカラー部における断面図である。FIG. 22 is a view showing a conventional heat exchanger, and is a cross-sectional view of a fin collar portion of a plate fin.
【図２３】 従来の熱交換器を示す図で、フィンチュー
ブ型熱交換器のの拡管後の状態を示す部分平面図とその
側面図である。FIG. 23 is a view showing a conventional heat exchanger, and is a partial plan view and a side view showing a state after expansion of a fin tube type heat exchanger.
１ フィン、 ２ フィンカラーリフレア部、 ３ フ
ィンカラー中間部、４ フィンカラー根元部、 ５ 拡
管玉、 ６ 伝熱管、 ７ 極大引っ張り応力、 ８
極大圧縮応力、 ９ 曲げモーメント、 １０ フィン
カラーストレート部、 １１ フィンカラー屈曲部、
１２ スリット、 ２０フィンカラー、 ３１ 圧縮
機、 ３２ 凝縮熱交換器、 ３３ 絞り装置、 ３４
蒸発熱交換器、 ３５ 送風機、 ３６ 送風機用モ
ータ、 ４０ 拡管方向。1 fin, 2 fin collar refrea, 3 fin collar middle, 4 fin collar base, 5 expansion tube, 6 heat transfer tube, 7 maximum tensile stress, 8
Maximum compressive stress, 9 bending moment, 10 fin collar straight part, 11 fin collar bending part,
12 slits, 20 fin collars, 31 compressor, 32 condensation heat exchanger, 33 expansion device, 34
Evaporation heat exchanger, 35 blower, 36 motor for blower, 40 expansion direction.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金澤 浩 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 相場 和也 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 竹下 倫正 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 井上 誠司 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 久森 洋一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−329398（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−27770（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−124669（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭48−3178（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F28F 1/32 B21D 39/06 B21D 53/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Kanazawa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Kazuya Aiba 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Inside Electric Machinery Co., Ltd. (72) Inventor Yoichi Hisamori 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Electric Corporation (56) References JP-A-9-329398 (JP, A) JP-A-64-27770 (JP, A (Japanese) Shokai 49-124669 (JP, U) Jiko 48-3178 (JP, Y1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F28F 1/32 B21D 39/06 B21D 53 / 08
Claims (13)
熱管に対して直交するプレートフィンとを備え、前記プ
レートフィンにおける前記伝熱管が挿通されるフィンカ
ラーの形状を伝熱管側に凸とし、前記伝熱管と前記フィ
ンカラーの曲面部とを接触させるフィンチューブ型熱交
換器であって、前記フィンカラーに３つ以上の曲げＲを
付け、さらにそれぞれの曲げRを滑らかに接続させ、全
体的にフィンカラー形状を伝熱管側に凸とし、ストレー
ト部分が存在しないようにすることを特徴とするフィン
チューブ型熱交換器。1. A heat transfer tube comprising: a plurality of heat transfer tubes arranged in parallel; and a plate fin orthogonal to the heat transfer tube, wherein a shape of a fin collar of the plate fin through which the heat transfer tube is inserted is convex toward the heat transfer tube. And a fin tube type heat exchanger for bringing the heat transfer tube into contact with the curved surface portion of the fin collar, wherein the fin collar is provided with three or more bends R, and each of the bends R is smoothly connected; A fin tube type heat exchanger characterized in that the fin collar shape is entirely convex on the heat transfer tube side so that a straight portion does not exist.
熱管に対して直交するプレートフィンとを備え、前記プ
レートフィンにおける前記伝熱管が挿通されるフィンカ
ラーの形状を伝熱管側に凸とし、前記伝熱管と前記フィ
ンカラーの曲面部とを接触させるフィンチューブ型熱交
換器であって、前記フィンカラーに３つ以上の曲げＲを
付け、さらに前記何れかの曲げＲ間にストレート部を持
ち、それらを滑らかに接続させ、全体的にフィンカラー
形状を伝熱管側に凸とすることを特徴とするフィンチュ
ーブ型熱交換器。2. A heat transfer tube comprising: a plurality of heat transfer tubes arranged in parallel; and a plate fin orthogonal to the heat transfer tube, wherein a shape of a fin collar of the plate fin through which the heat transfer tube is inserted is convex toward the heat transfer tube side. A fin tube type heat exchanger for bringing the heat transfer tube into contact with a curved surface of the fin collar, wherein the fin collar is provided with three or more bends R, and a straight portion is provided between any of the bends R A fin-tube heat exchanger characterized in that the fin collar shape is made convex on the heat transfer tube side as a whole by connecting them smoothly.
リフレア部の曲げR1、フィンカラー中間部の曲げR2、フ
ィンカラー根元部の曲げR3を R2＞R1 かつ R2＞R3 としたことを特徴とする請求項１または２記載のフィン
チューブ型熱交換器。3. The method according to claim 3, wherein, among the three or more bends R, the bend R1 of the fin collar refrea, the bend R2 of the middle of the fin collar, and the bend R3 of the base of the fin collar satisfy R2> R1 and R2> R3. The fin tube type heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein
径）／拡管前のフィンカラー径 とすると、0.5≦Em≦3.0の条件を満たすことを特徴とす
る請求項１または２記載のフィンチューブ型熱交換器。4. When the definition of the adhesion ratio Em is Em = (fin collar diameter after expansion−fin collar diameter before expansion) / fin collar diameter before expansion, the condition of 0.5 ≦ Em ≦ 3.0 is satisfied. The fin tube type heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein
熱管に対して直交するプレートフィンとを備え、前記プ
レートフィンにおける前記伝熱管が挿通されるフィンカ
ラーの形状を伝熱管側に凸とし、前記伝熱管と前記フィ
ンカラーの曲面部とを接触させるフィンチューブ型熱交
換器であって、前記フィンカラーのフィンカラーリフレ
ア部およびフィンカラー根元部にそれぞれ半径R7および
R8の２つの曲げRを付け、さらにそれぞれの曲げRを滑ら
かに接続させ、全体的にフィンカラー形状を伝熱管側に
凸としたことを特徴とするフィンチューブ型熱交換器。5. A heat transfer tube comprising: a plurality of heat transfer tubes arranged in parallel; and a plate fin orthogonal to the heat transfer tube, wherein a shape of a fin collar of the plate fin through which the heat transfer tube is inserted is convex toward the heat transfer tube side. A fin tube type heat exchanger for bringing the heat transfer tube into contact with the curved surface portion of the fin collar, wherein the fin collar has a radius R7 and
A fin tube type heat exchanger characterized in that two bends R of R8 are provided, and the respective bends R are connected smoothly, and the fin collar shape is entirely convex on the heat transfer tube side.
が存在しないようにするとともに、さらにフィンピッチ
Fpに対し、 R7+R8=FpおよびR7>R8 となることを特徴とする請求項５記載のフィンチューブ
型熱交換器。6. A straight portion is not present between the radii R7 and R8, and a fin pitch is further reduced.
The fin-tube heat exchanger according to claim 5, wherein R7 + R8 = Fp and R7> R8 with respect to Fp.
熱管に対して直交するプレートフィンとを備え、前記プ
レートフィンにおける前記伝熱管が挿通されるフィンカ
ラーの形状を伝熱管側に凸とし、前記伝熱管と前記フィ
ンカラーの曲面部とを接触させるフィンチューブ型熱交
換器であって、前記フィンカラーを単一のＲで構成し、
全体的にフィンカラー形状を伝熱管側に凸とし、ストレ
ート部分が存在しないようにするとともに、さらに、こ
の単一の曲げRはフィンピッチFpに対し、 2R=Fp となることを特徴とするフィンチューブ型熱交換器。7. A heat transfer tube comprising: a plurality of heat transfer tubes arranged in parallel; and a plate fin orthogonal to the heat transfer tube, wherein a shape of a fin collar of the plate fin through which the heat transfer tube is inserted is convex toward the heat transfer tube side. A fin tube type heat exchanger for bringing the heat transfer tube into contact with the curved surface portion of the fin collar, wherein the fin collar is constituted by a single R,
The fin has a fin collar shape that is convex toward the heat transfer tube side so that there is no straight portion, and the single bend R is 2R = Fp with respect to the fin pitch Fp. Tube type heat exchanger.
径）／拡管前のフィンカラー径 とすると、1.0≦Em≦3.0の条件を満たすことを特徴とす
る請求項５乃至７のいずれかに記載のフィンチューブ型
熱交換器。8. When the definition of the adhesion ratio Em is Em = (fin collar diameter after expansion−fin collar diameter before expansion) / fin collar diameter before expansion, the condition of 1.0 ≦ Em ≦ 3.0 is satisfied. The fin tube type heat exchanger according to any one of claims 5 to 7.
リフレア部とフィンカラー根元部との中間付近を伝熱管
側への最大凸としたことを特徴とする請求項１乃至８の
いずれかに記載のフィンチューブ型熱交換器。9. The fin tube according to claim 1, wherein an intermediate portion of the fin collar between a fin collar refrea portion and a fin collar root portion has a maximum protrusion toward the heat transfer tube. Type heat exchanger.
伝熱管に対して直交するプレートフィンとを備え、前記
プレートフィンにおける前記伝熱管が挿通されるフィン
カラーの形状を伝熱管側に凸とし、前記伝熱管と前記フ
ィンカラーの曲面部とを接触させるフィンチューブ型熱
交換器であって、前記フィンカラーをドローレス加工法
を用いて形成したことを特徴とするフィンチューブ型熱
交換器。10. A heat transfer tube comprising: a plurality of heat transfer tubes arranged in parallel; and a plate fin orthogonal to the heat transfer tube, wherein a shape of a fin collar of the plate fin through which the heat transfer tube is inserted is convex toward the heat transfer tube side. A fin tube type heat exchanger for bringing the heat transfer tube into contact with a curved surface portion of the fin collar, wherein the fin collar is formed by a drawless processing method.
とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のフィンチュ
ーブ型熱交換器。11. The fin tube type heat exchanger according to claim 1, wherein the heat transfer tube is an elliptic tube.
伝熱管に対して直交するプレートフィンとを備え、前記
プレートフィンにおける伝熱管が挿通されるフィンカラ
ーに対し、フィンカラーリフレア部方向からフィンカラ
ー根元部に向かって拡管玉を挿入して前記伝熱管を拡管
することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記
載のフィンチューブ型熱交換器。12. A fin collar, comprising: a plurality of heat transfer tubes arranged in parallel; and plate fins orthogonal to the heat transfer tubes. The fin tube type heat exchanger according to any one of claims 1 to 11, wherein the heat transfer tube is expanded by inserting an expansion ball toward a root portion of the fin collar.
とし、圧縮機、凝縮器熱交換器、絞り装置および蒸発器
熱交換器を順次接続して冷媒回路を構成するとともに、
前記プレートフィン間に気流を発生させる送風機を備え
た冷凍空調装置において、請求項１乃至１２のいずれか
に記載のフィンチューブ型熱交換器を備えたことを特徴
とする冷凍空調装置。13. A refrigerant circuit is formed by sequentially connecting a compressor, a condenser heat exchanger, a throttling device, and an evaporator heat exchanger with a refrigerant as a working fluid flowing in the heat transfer tube,
In the refrigerating and air-conditioning apparatus provided with a blower for generating an air flow between the plate fins, refrigeration and air conditioning apparatus characterized by comprising a finned tube heat exchanger according to any one of claims 1 to 1 2.
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| JP2000033341A JP3356151B2 (en) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | Fin tube type heat exchanger and refrigeration and air conditioning system using the same |
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- 2000-02-10 JP JP2000033341A patent/JP3356151B2/en not_active Expired - Lifetime
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