JP5039366B2 - フィンアンドチューブ型熱交換器 - Google Patents
フィンアンドチューブ型熱交換器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5039366B2 JP5039366B2 JP2006314729A JP2006314729A JP5039366B2 JP 5039366 B2 JP5039366 B2 JP 5039366B2 JP 2006314729 A JP2006314729 A JP 2006314729A JP 2006314729 A JP2006314729 A JP 2006314729A JP 5039366 B2 JP5039366 B2 JP 5039366B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fin
- tube
- heat transfer
- row
- ridges
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
また、空気熱交換器においては、フィンへの着霜により空気の流通路が閉塞され、交換熱量の低下が懸念されることから、フィンの設計に際しては、着霜の抑制を考慮する必要がある。
また、プレートフィンに設けられるチューブ孔の各列に対して、空気の流通方向に沿って各々3個の山部を設けたものが、特許文献2により提案されている。
また、プレートフィンに設けられるチューブ孔の各列に対して、空気の流通方向に沿って各々複数の山部を設けるとともに、該チューブ孔の回りに同心円状に山部を設けたものが、特許文献3により提案されている。
また、特許文献2のものは、プレートフィン全体に山部を設けているため、フィン全域において、空気の温度境界層を破壊する乱流を生じさせ、熱伝達率を向上させることができる一方、空気の流通抵抗が過大となることがなく、熱交換器全体として伝熱性能の向上が期待される。しかし、構造的には、同一形状山部の単調な繰り返し構成のため、一定の限られた熱伝達率向上効果しか期待できない。また、伝熱チューブの後流領域がいわゆる死水域(非有効伝熱領域)となっており、この点にも改良の余地が残されている。
上記したように、従来のフィンアンドチューブ型熱交換器には、フィン側の熱伝達率および流通抵抗(圧力損失)に関して、まだまだ改善すべき課題が存在する。
すなわち、本発明にかかるフィンアンドチューブ型熱交換器は、所定ピッチで平行に多数配設され、その間を気流が流通されるプレートフィンと、該プレートフィンに所定の列ピッチおよび段ピッチで設けられるチューブ孔に密着して挿入され、内部を流体が流通される伝熱チューブと、を有するフィンアンドチューブ型熱交換器において、前記プレートフィンには、前記チューブ孔の各列に対し、列方向に沿って少なくとも3つ以上の列方向山部が設けられ、該列方向山部は、列方向の両端に形成される両端山部の高さがその間に形成される中央山部の高さよりも低くされているとともに、段方向に隣接する前記チューブ孔間に、段方向に沿う段方向山部が設けられることにより、該段方向に隣接する前記チューブ孔間には、列方向および段方向の双方に突設される三次元山部が設けられていることを特徴とする。
また、チューブ孔の列方向に沿って山部を設けた場合、気流が山部で交互に衝突、剥離を繰り返し、衝突面では熱伝達率が高く、剥離面では熱伝達率が低くなるので、熱伝達率が高い領域を多くすることにより、平均値として熱伝達率を向上させることができる。このため、もともと熱伝達率の高い両端山部の高さを低く、それよりも中央山部の高さを高くすることにより、山部における局所熱伝達率を平均して一定の高い値とすることができる。これによって、気流側の流通抵抗(気流側圧力損失)を増大させることなく、伝熱性能を一定の高い値まで向上させることができる。
また、プレートフィンにおける気流流通方向後端側の山部を低くしているため、伝熱チューブの後流側にも気流を回り込ませることができ、そこでのフィンと気流との熱交換が促進される。従って、伝熱チューブ後流の気流出口側での熱伝達率が回復され、これによっても伝熱性能を向上させることができる。
また、プレートフィンにおける気流流通方向前端側の山部を低くしているため、フィンに対する着霜を抑制することができる。一般に霜は、熱伝達率の高いフィン前端に着霜し易く、フィン前端側の山部の高さが高いと、プレートフィン間の隙間が狭くなり、着霜による抵抗増大に伴って気流量が低下する。これにより、交換熱量が低下し、さらに着霜し易くなる。従って、気流の流通方向前端側の山部を低くしておくことにより、着霜を抑制することができる。
さらに、段方向に隣接するチューブ孔間には、列方向および段方向の双方に突設される三次元山部が設けられるので、この三次元方向に突設される山部のチューブ孔に向かう下向きの傾斜面により、プレートフィン間を流通する気流を伝熱チューブの直後流側に回り込ませることができる。これによって、プレートフィンの非有効伝熱領域、いわゆる死水域を減少させ、有効伝熱面積を増大させることができる。従って、その伝熱面積増大分に相応して伝熱性能を向上させることができる。
図1には、本実施形態にかかるフィンアンドチューブ型熱交換器1の斜視図が示されている。フィンアンドチューブ型熱交換器1は、所定ピッチで平行に多数配設され、その間を気流(空気)が流通されるプレートフィン2と、これらプレートフィン2に所定の列ピッチおよび段ピッチで設けられるチューブ孔3に密着して挿入され、内部を流体(冷媒)が流通される伝熱チューブ4と、を有する。
伝熱チューブ4は、プレートフィン2のチューブ孔3に密着して挿入される多数のヘアピンチューブ4Aと、このヘアピンチューブ4Aの隣接するチューブの端部同士を繋ぐUベンド4Bと、から構成され、熱交換器1のコア部分において、少なくとも1パス以上の冷媒流通経路を形成している。なお、伝熱チューブ4としては、一般に銅チューブが使用される。
プレートフィン2は、図2に示すように、幅方向寸法がM、上下方向寸法がNの長方形状であり、本実施形態では、幅方向に所定の列ピッチm(例えば、19mm)で、チューブ孔3が4列設けられている。なお、幅方向両側のチューブ孔3列のプレートフィン左右端面からの寸法は、1/2m(mは列ピッチ)とされている。また、上下方向において、寸法N1の間に所定の段ピッチn(例えば、25mm)で、チューブ孔3が適宜段数設けられる。なお、各列の最上段および最下段に位置するチューブ孔3のプレートフィン上端および下端からの寸法は、3/4n(nは段ピッチ)または1/4nとされている。これにより、隣り合う列のチューブ孔3は、互いに千鳥配設されることとなる。
また、プレートフィン2の幅方向の両端には、幅方向寸法がr(例えば、0.5mm)の平坦部5E,5Fが設けられている。
なお、各山部5Aないし5Dの頂部および谷部には、適宜寸法の円弧が設けられているものとする。
このように、段方向に隣接するチューブ孔3間に、段方向山部6が設けられることによって、段方向に隣接するチューブ孔3間には、列方向および段方向の双方(三次元方向)に突設される三次元山部が形成されることとなる。なお、本実施形態では、段方向に隣接するチューブ孔3間に列方向の2つの中央山部5B,5Cが配置されているため、段方向山部6もこれに対応して2つ設けられているが、列方向の中央山部が1つの場合(列方向山部5が3つのケース)は、段方向山部6もこれに対応して1つ設けられることとなる。
フィンアンドチューブ型熱交換器1には、図示省略の送風ファンにより、図1に矢印Iで示すように、プレートフィン2の幅方向に沿って空気が送風される。この空気が多数のプレートフィン2間を流通することにより、伝熱チューブ4内を流通する冷媒との間で熱交換が行われる。
プレートフィン2間に流入する空気は、まず幅方向の前端に設けられている幅寸法rの平坦部5Eに案内されて抵抗なくプレートフィン2間に流入される。そして、プレートフィン2間を流通される過程で、列方向山部5および段方向山部6により案内され、山面で衝突、剥離を繰り返し、温度境界層を破壊するだけの十分な乱流を生じさせながら、あるいは伝熱チューブ4の直後流領域へと向きを変えられながら、プレートフィン2間を流動し、その後端から流出される。
図5は、プレートフィン2の一部を示し、矢印Xは空気流れ方向を示している。空気流れ方向Xに直交する矢印方向は局所熱伝達率の測定位置を示している。図6には、空気流れ方向X(mm)の図5に示す矢視測定位置におけるフィンの表面および裏面の局所熱伝達率[αa.local(W/m2K)]の分布が示され、また、図7には、その局所平均熱伝達率比率[αa.local/αam(−)]の分布が示されている。なお、フィンピッチPfは、上記の通り1.2mmであり、正面平均風速Fvは、1.0m/sである。なお、図5と図6および図7の空気流入方向は、逆方向に図示されている。
前述した図3および図4に示されるように、プレートフィン2に列方向山部5を4山設け、その両端山部5A,5Dの高さを低くし、中央山部5B,5Cの高さを両端山部5A,5Dの高さよりも高くしており、更に中央山部5B,5Cに対応して段方向山部6が設けられているので、空気流入部における局所熱伝達率を、平均して略一定の高い値とすることができる。
従って、フィン端面側の両端山部5A,5Dの高さを低くし、中央山部5B,5Cの高さを両端山部5A,5Dよりも高くすることにより、流通抵抗を増大させることなく、局所熱伝達率を平均して高い値とすることができる。
また、プレートフィン2の列方向山部5は、その両端山部5A,5Dの幅方向寸法pよりも、中央山部5B,5Cの列方向に沿う幅方向寸法qの方が大きく(2倍)されているので、両端山部5A,5Dと中央山部5B,5Cの勾配を略同一にすることができる。これによって、空気流に対する流通抵抗(気流側圧力損失)の増大を抑制して送風ファンへの入力を低減しつつ、列方向山部5の高さを高くし、列方向山部5における局所熱伝達率をより高い値とすることができる。
また、この段方向山部6により、段方向に隣接するチューブ孔3間には、チューブ孔3方向に向かう下向きの傾斜面が形成されることとなるため、この傾斜面によりプレートフィン2間を流通する空気流をチューブ孔3’に嵌合されている伝熱チューブ4の直後流域へと回り込ませることができる。
特に、本実施形態では、列方向山部5を4山設け、そのうちの高さを高くしている2つの中央山部5B,5Cに対応させて、2つの段方向山部6を設けている。これにより、段方向に隣接するチューブ孔3間に、列方向および段方向の双方(三次元方向)に突設される三次元山部を形成した構成としているため、空気流に対する抵抗バランスを良好とすることができる。このため、空気流がプレートフィン2の段方向に隣接する伝熱チューブ4間の中央領域を流れるだけでなく、伝熱チューブ4の周囲に沿って十分な空気流が形成されることとなる。従って、伝熱チューブ4の直後流域での有効伝熱面積をより増大させ、熱伝達率を一段と向上させることができる。
さらに、プレートフィン2に設けられるチューブ孔3のカラー3A、列方向山部5および段方向山部6をプレートフィン2のベース面2Aから一方向に突設させているため、プレス面をベース面2Aの一方向に形成すればよく、成形されたプレートフィン2の取り出しやフィン素材の搬送等を容易化し、プレートフィン2を製造し易くすることができる。
プレートフィン2に設けられている列方向山部5および段方向山部6により、空気流の温度境界層を破壊できるだけの十分な乱流を生じさせることができるため、熱伝達率を向上させることができる。
また、列方向山部5を4山形成し、その両端の山部5A,5Dの高さを低く、その間に形成される2つの中央山部5B,5Cの高さを高くして、熱伝達率が高い空気流の衝突面領域を多くすることにより、列方向山部5の局所熱伝達率を平均して一定の高い値とすることができるため、伝熱性能を一定の高い値まで向上させることができる。
また、列方向山部5の前端側の山部5Aを低くし、熱伝達率の高いフィン前端でのフィン隙間を大きくしているため、フィンに対する着霜を抑制することができる。
また、列方向山部5の高さの低い両端山部5A,5Dの幅を小さく、その間に形成されている高さの高い2つの中央山部5B,5Cの幅を大きくして、その勾配を略同一としているため、空気流に対する流通抵抗(気流側圧力損失)の増大を抑制して送風ファンへの入力を低減しつつ、列方向山部5の高さを高くして、列方向山部5の局所熱伝達率を平均して一定の高い値とすることができる。
特に、列方向山部5の高い2つの中央山部5B,5Cに対応させて2つの段方向山部6を設け、三次元方向に突設される山部を形成することにより、空気流に対する抵抗バランスを良くし、段方向に隣接する伝熱チューブ4間の中央領域だけでなく、伝熱チューブ4の周囲に沿って十分な空気流を形成することができるため、伝熱チューブ4の直後流域での有効伝熱面積をより増大させ、熱伝達率を一段と向上させることができる。
また、チューブ孔3の列数、段数は、熱交換器の能力に合わせて適宜変更されるものであることはもちろんである。
2 プレートフィン
3 チューブ孔
4 伝熱チューブ
5 列方向山部
5A,5D 両端山部
5B,5C 中央山部
5E,5F 平坦部
6 段方向山部
Claims (5)
- 所定ピッチで平行に多数配設され、その間を気流が流通されるプレートフィンと、
該プレートフィンに所定の列ピッチおよび段ピッチで設けられるチューブ孔に密着して挿入され、内部を流体が流通される伝熱チューブと、を有するフィンアンドチューブ型熱交換器において、
前記プレートフィンには、前記チューブ孔の各列に対し、列方向に沿って少なくとも3つ以上の列方向山部が設けられ、
該列方向山部は、列方向の両端に形成される両端山部の高さがその間に形成される中央山部の高さよりも低くされているとともに、
段方向に隣接する前記チューブ孔間に、段方向に沿う段方向山部が設けられることにより、該段方向に隣接する前記チューブ孔間には、列方向および段方向の双方に突設される三次元山部が設けられていることを特徴とするフィンアンドチューブ型熱交換器。 - 前記列方向山部が4山形成され、
該列方向山部は、列方向の両端に形成される両端山部の高さよりもその間に形成される2つの中央山部の高さが高くされていることを特徴とする請求項1に記載のフィンアンドチューブ型熱交換器。 - 列方向に沿う両端山部の幅よりも、その間に形成される中央山部の列方向に沿う幅が広くされていることを特徴とする請求項1または2に記載のフィンアンドチューブ型熱交換器。
- 前記プレートフィンには、少なくとも気流の流入側端面に、平坦部が設けられることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のフィンアンドチューブ型熱交換器。
- 前記各山部は、前記プレートフィンのベース面から一方向に突設されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のフィンアンドチューブ型熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006314729A JP5039366B2 (ja) | 2006-11-21 | 2006-11-21 | フィンアンドチューブ型熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006314729A JP5039366B2 (ja) | 2006-11-21 | 2006-11-21 | フィンアンドチューブ型熱交換器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008128569A JP2008128569A (ja) | 2008-06-05 |
JP5039366B2 true JP5039366B2 (ja) | 2012-10-03 |
Family
ID=39554576
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006314729A Active JP5039366B2 (ja) | 2006-11-21 | 2006-11-21 | フィンアンドチューブ型熱交換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5039366B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010112667A (ja) | 2008-11-10 | 2010-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | 空気調和機 |
JP2014214894A (ja) * | 2013-04-23 | 2014-11-17 | 株式会社ティラド | 熱交換器のプレートフィン |
JP2019215118A (ja) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | ダイキン工業株式会社 | 熱交換器及び空気調和装置 |
US20220373270A1 (en) * | 2019-07-26 | 2022-11-24 | Atago Manufacturing Co., Ltd. | Heat exchange promotion member and heat exchanger |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3645330A (en) * | 1970-02-05 | 1972-02-29 | Mcquay Inc | Fin for a reversible heat exchanger |
JPS6027916B2 (ja) * | 1978-04-24 | 1985-07-02 | ダイキン工業株式会社 | 熱交換器 |
JPS604072B2 (ja) * | 1980-09-18 | 1985-02-01 | 東洋食品機械株式会社 | シ−リング装置における容器の空送り装置 |
JPS61153498A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | フイン付熱交換器 |
JPH01179894A (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | フィン付熱交換器 |
JPH0626778A (ja) * | 1992-07-07 | 1994-02-04 | Fujitsu General Ltd | 熱交換器 |
JPH08303979A (ja) * | 1995-04-28 | 1996-11-22 | Daikin Ind Ltd | クロスフィン型熱交換器 |
JPH0979695A (ja) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 熱交換器及びその熱交換器を備えた空気調和機 |
JP3864916B2 (ja) * | 2002-08-29 | 2007-01-10 | 株式会社デンソー | 熱交換器 |
US7261147B2 (en) * | 2003-05-28 | 2007-08-28 | Lg Electronics Inc. | Heat exchanger |
-
2006
- 2006-11-21 JP JP2006314729A patent/JP5039366B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008128569A (ja) | 2008-06-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20090199585A1 (en) | Fin-tube heat exchanger, fin for heat exchanger, and heat pump apparatus | |
US10422588B2 (en) | Heat exchanger coil with offset fins | |
JP5039366B2 (ja) | フィンアンドチューブ型熱交換器 | |
JP2017166757A (ja) | 熱交換器及び空気調和装置 | |
JP2009204279A (ja) | 熱交換器 | |
JP2006078035A (ja) | 熱交換装置 | |
WO2005024309A1 (ja) | フィン付き熱交換器およびその製造方法 | |
JP4876660B2 (ja) | フィン付き熱交換器及び空気調和機 | |
JP2008215670A (ja) | 伝熱フィン、フィンチューブ型熱交換器および冷凍サイクル装置 | |
JP5138408B2 (ja) | フィン・アンド・チューブ式熱交換器 | |
JP5185611B2 (ja) | フィンアンドチューブ型熱交換器 | |
JP2009204277A (ja) | 熱交換器 | |
JP2017161186A (ja) | フィンチューブ熱交換器 | |
JP4196857B2 (ja) | 熱交換器および伝熱部材 | |
JP2006162183A (ja) | フィン付き熱交換器 | |
JP2009162433A (ja) | 伝熱部材 | |
JP2008215737A (ja) | フィンチューブ型熱交換器及び冷凍サイクル | |
JP2006097953A (ja) | フィン付き熱交換器 | |
JP2002235993A (ja) | スパイラルフィンチューブ及び冷凍空調装置 | |
JP6194471B2 (ja) | フィンチューブ熱交換器 | |
JP3898205B2 (ja) | 空気調和機 | |
JPH10185359A (ja) | フィン付き熱交換器 | |
JP6509593B2 (ja) | フィンチューブ熱交換器 | |
JP2015001307A (ja) | フィンチューブ熱交換器 | |
JP2001041670A (ja) | クロスフィンチューブ形熱交換器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091029 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110711 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110719 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110916 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111206 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120203 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120619 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120709 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150713 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5039366 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150713 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |