JP5185611B2 - Fin and tube heat exchanger - Google Patents
Fin and tube heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- JP5185611B2 JP5185611B2 JP2007340369A JP2007340369A JP5185611B2 JP 5185611 B2 JP5185611 B2 JP 5185611B2 JP 2007340369 A JP2007340369 A JP 2007340369A JP 2007340369 A JP2007340369 A JP 2007340369A JP 5185611 B2 JP5185611 B2 JP 5185611B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat transfer
- fin
- tube
- 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
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
- F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
- F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Air Filters, Heat-Exchange Apparatuses, And Housings Of Air-Conditioning Units (AREA)
Description
本発明は、伝熱チューブ内を流通する流体(冷媒)と、その外部に設けられる多数のプレートフィン間を流通する気流(空気)との間で熱交換を行う熱交換器に関し、特に空気調和機や冷凍機の空気熱交換器に用いて好適なフィンアンドチューブ型熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger for exchanging heat between a fluid (refrigerant) flowing in a heat transfer tube and an air flow (air) flowing between a large number of plate fins provided outside thereof, and in particular, air conditioning. The present invention relates to a fin-and-tube heat exchanger suitable for use in an air heat exchanger of a refrigerator or refrigerator.
空気調和機や冷凍機等の空気熱交換器に用いられるフィンアンドチューブ型熱交換器では、フィン側に種々の工夫を施し、その伝熱面積を増大させることにより、フィン側(空気側)の熱伝達率を向上させ、高性能化を図っている。一方、熱交換器に空気を流通させる送風ファンへの入力を低減し、省エネルギー化を図るには、フィン側の流通抵抗(空気側圧力損失)をできる限り低減することが望ましい。しかし、このフィン側の流通抵抗の低減と熱伝達率の向上との間には、相反する面がある。
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。
In fin-and-tube heat exchangers used in air heat exchangers such as air conditioners and refrigerators, the fin side (air side) is improved by applying various devices to the fin side and increasing its heat transfer area. The heat transfer rate is improved to improve performance. On the other hand, in order to reduce the input to the blower fan that circulates air through the heat exchanger and to save energy, it is desirable to reduce the fin-side flow resistance (air-side pressure loss) as much as possible. However, there is a conflict between reducing the fin-side flow resistance and improving the heat transfer coefficient.
Further, in the air heat exchanger, since the air flow path is blocked by frost formation on the fins and there is a concern about the reduction of the exchange heat amount, it is necessary to consider the suppression of frost formation when designing the fins. .
こうした中にあって、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複数個の山部を設けるとともに、チューブ孔の周りに平坦面とした座を形成し、この座の下方側の端部を鋭角状としてその頂部を山部の稜線に合致させるようにした熱交換器が、特許文献1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三角状あるいは頂部を平坦にした台形状の山部を設けるとともに、該山部の1つの高さを隣接する山部の高さよりも大きくし、さらにチューブ孔の回りに同心円状に山部を設けた熱交換器が、特許文献2により提案されている。
Under these circumstances, for each row of tube holes provided in the plate fins, a plurality of ridges are provided along the air flow direction, and a flat seat is formed around the tube holes,
Further, for each row of tube holes provided in the plate fin, a plurality of triangular peaks or trapezoidal peaks with flat tops are provided along the air flow direction, and one peak of the peaks is provided.
上記特許文献1のものは、山部によりフィン全域にて空気の温度境界層を破壊する乱流を生じさせるとともに、座の稜線に沿う壁部により気流を伝熱管の後方へと導き、死水域を減少させることによって、熱伝達率を向上させることができる一方、フィン表面に付着した水滴を可及的速やかに流下排出することができる。しかし、その山部構成は、チューブ孔の列方向に沿う同一形状山の単調な繰り返し構成のため、熱伝達率の向上にも限界があり、十分な効果が期待できないのみならず、座の稜線に沿う壁部は、死水域(非有効伝熱領域)の減少に役立つ反面、伝熱チューブ近傍の空気流速の速い領域において空気流に対する壁となり、その流通抵抗により圧損を増大させるという問題がある。
The thing of the said
また、特許文献2のものは、山部の高低変化によりプレートフィン間を流れる気流を蛇行させることができるため、気流の流通抵抗を抑制しながら伝熱性能を向上させることができる。加えて、チューブ孔周り設けた同心円状の山部により、伝熱チューブの後方に気流を導くことができるため、死水域を減少させ伝熱性能を向上させることができる。しかしながら、山部はチューブ孔の列方向に沿う一方向の山のみであり、乱流促進効果による十分な熱伝達率の向上が期待できない。また、チューブ孔周りのフィン側流通抵抗の増大(圧損の増大)は避け難く、送風ファンへの入力増加が懸念される。
このように、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、未だ改善の余地がある。
Moreover, since the thing of
Thus, the conventional fin-and-tube heat exchanger still has room for improvement with respect to the heat transfer coefficient and flow resistance (pressure loss) on the fin side.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、空気側流通抵抗(圧損)を増大させることなく、フィン側熱伝達率の一層の向上を図ることによって、より高性能化されたフィンアンドチューブ型熱交換器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and has been improved in performance by further improving the fin-side heat transfer coefficient without increasing the air-side flow resistance (pressure loss). Another object of the present invention is to provide a fin-and-tube heat exchanger.
上記課題を解決するために、本発明のフィンアンドチューブ型熱交換器は、以下の手段を採用する。
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た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、を備えてい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、該段方向山部は、前記列方向および段方向の双方に突設される三次元山部とされ、その頂部にはフラット部が形成されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the fin-and-tube heat exchanger of the present invention employs the following means.
That is, a number of fin-and-tube heat exchangers according to the present invention are arranged in parallel at a predetermined pitch, plate fins through which airflow flows, and provided at predetermined row pitches and step pitches between the plate fins. A fin-and-tube heat exchanger having a heat transfer tube that is inserted in close contact with the tube hole and through which a fluid is circulated, wherein the plate fin has a row with respect to the row of the tube holes. At least three or more column-direction ridges are provided along the direction, and the step-direction ridges along the step direction are provided between the tube holes adjacent in the step direction. A three-dimensional mountain portion projecting in both the row direction and the step direction is formed, and a flat portion is formed on the top portion .
本発明によれば、プレートフィンのチューブ孔の列に対し、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るとともに、段方向に隣接するチューブ孔間に、段方向に沿う段方向山部が設けられることにより、該段方向山部は、前記列方向および段方向の双方に突設される三次元山部とされ、その頂部にはフラット部が形成されているので、列方向山部と段方向山部との乱流促進の相乗効果によってプレートフィン間を流通する気流に対して温度境界層を破壊するだけの十分な乱流を発生させることができる。このため、熱伝達率を一段と高めることができる。また、三次元山部とされ、三次元方向に突設される段方向山部のチューブ孔に向かう下向きのスロープにより、プレートフィン間を流通する気流を滑らかに伝熱チューブの直後流側に回り込ませることができ、更には段方向山部の頂部のフラット部により局所空気側熱伝達率の高い領域を増加させることができる。このため、気流側の流通抵抗(圧損)を増大させることなく、プレートフィンの死水域を減少させて有効伝熱面積を増大させ、熱伝達率を向上させることができるとともに、局所空気側熱伝達率の高い領域を増加させ、平均熱伝達率を向上させることができる。従って、有効伝熱面積増大分に見合った熱伝達率向上効果を得ることができ、伝熱性能の向上を図ることができる。また、これによって、フィンピッチを広くしながら交換熱量を確保することが可能となるため、フィン枚数を減らし、コストダウンを図ることができる。 According to the present invention, the row of tube holes of the plate fin is provided with at least three or more row ridges along the row direction, and between the tube holes adjacent in the row direction, the step along the row direction. By providing the direction peak portion, the step-direction peak portion is a three-dimensional peak portion protruding in both the row direction and the step direction, and a flat portion is formed at the top portion thereof. Sufficient turbulent flow can be generated to destroy the temperature boundary layer with respect to the airflow flowing between the plate fins by the synergistic effect of promoting turbulent flow between the directional ridge and the step ridge. For this reason, a heat transfer rate can be raised further. In addition, the airflow flowing between the plate fins smoothly flows immediately after the heat transfer tube by the downward slope toward the tube hole of the stepwise mountain portion protruding in the three-dimensional direction. Further, the region having a high local air-side heat transfer coefficient can be increased by the flat portion at the top of the stepwise mountain portion. For this reason, without increasing the flow resistance (pressure loss) on the airflow side, the dead water area of the plate fin can be reduced to increase the effective heat transfer area, the heat transfer rate can be improved, and the local air side heat transfer The area with a high rate can be increased and the average heat transfer rate can be improved. Therefore, the heat transfer rate improvement effect commensurate with the increase in effective heat transfer area can be obtained, and the heat transfer performance can be improved. In addition, this makes it possible to secure the amount of heat for exchange while widening the fin pitch, so that the number of fins can be reduced and the cost can be reduced.
さらに、本発明のフィンアンドチューブ型熱交換器は、上記のフィンアンドチューブ型熱交換器において、前記列方向山部は、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ことを特徴とする。 Furthermore, the fin-and-tube heat exchanger of the present invention is the above-described fin-and-tube heat exchanger, wherein the row ridges are formed at the height of both ridges formed at both ends in the row direction. It is characterized by being lower than the height of the central mountain.
本発明によれば、列方向山部の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ので、これら列方向山部に対して気流が交互に衝突、剥離を繰り返す。一般に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ため、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。この際、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。従って、気流側の流通抵抗(圧損)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することにより、伝熱チューブ後流側に気流を回り込ませることができ、そこでの熱交換が促進される。このため、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。さらに、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おくことにより、フィン着霜による風路の閉塞を抑制することができるため、気流量の低下および交換熱量の低下を抑えることができる。 According to the present invention, the heights of both end ridges formed at both ends in the column direction of the row ridges are lower than the height of the central ridge formed therebetween, On the other hand, air currents alternately collide and peel off repeatedly. In general, the heat transfer coefficient is high on the collision surface and the heat transfer coefficient is low on the peeling surface. Therefore, the heat transfer coefficient can be improved as an average value by increasing the region having a high heat transfer coefficient. At this time, the local heat transfer coefficient at the peak is averaged to be a constant high value by lowering the height of the peak at both ends, which originally has a high heat transfer coefficient, and increasing the height of the central peak than that. be able to. Therefore, the heat transfer performance can be improved to a certain high value without increasing the flow resistance (pressure loss) on the airflow side. Further, by lowering the peak portion on the rear end side in the airflow distribution direction in the plate fin, the airflow can be made to flow around the heat transfer tube downstream side, and heat exchange there is promoted. For this reason, the heat transfer coefficient at the air flow outlet side of the wake of the heat transfer tube is recovered, and the heat transfer performance can be improved by this. Furthermore, since the crest of the air passage due to fin frosting can be suppressed by keeping the peak portion on the front end side in the air flow direction in the plate fin, it is possible to suppress the decrease in the air flow rate and the decrease in the exchange heat amount. it can.
さらに、本発明のフィンアンドチューブ型熱交換器は、上述のいずれかのフィンアンドチューブ型熱交換器において、前記列方向山部は、4山形成され、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。 Furthermore, the fin-and-tube heat exchanger according to the present invention is the above-described fin-and-tube heat exchanger, wherein the row-direction ridges are formed in four ridges, and both-end ridges are formed at both ends in the row direction. It is characterized in that the height of the two central mountain portions formed therebetween is higher than the height of the portion.
本発明によれば、列方向に沿う列方向山部が4山形成され、この列方向山部は、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ので、各山部による乱流促進効果および衝突面の増大による局所熱伝達率の向上効果をもたらすことができると同時に、列方向の気流に対する抵抗バランスを良くすることができる。このため、気流がチューブ孔間の中央領域を流れるだけでなく、伝熱チューブ周囲に沿って多くの流れが形成されることとなる。従って、伝熱チューブの直後流領域での有効伝熱面積を増大させることができ、熱伝達率向上効果をより大きくすることができる。 According to the present invention, four ridges in the row direction along the row direction are formed, and these ridges in the row direction are two centers formed between the heights of the ridge portions at both ends in the row direction. Since the height of the ridges is increased, it can bring about the effect of promoting turbulence by each ridge and the improvement of local heat transfer coefficient by increasing the collision surface, and at the same time, the resistance balance against the airflow in the row direction is improved. can do. For this reason, not only the airflow flows in the central region between the tube holes, but also a lot of flow is formed along the periphery of the heat transfer tube. Therefore, the effective heat transfer area in the region immediately after the heat transfer tube can be increased, and the effect of improving the heat transfer rate can be further increased.
さらに、本発明のフィンアンドチューブ型熱交換器は、上述のいずれかのフィンアンドチューブ型熱交換器において、前記フラット部は、前記段ピッチに対する段方向長さの比率が、1/3以下とされていることを特徴とする。 Furthermore, the fin-and-tube heat exchanger of the present invention is the fin-and-tube heat exchanger according to any one of the above, wherein the flat portion has a ratio of the length in the step direction to the step pitch of 1/3 or less. It is characterized by being.
本発明によれば、フラット部の段ピッチに対する段方向長さの比率が、1/3以下とされているので、気流側の流通抵抗(圧損)を増大させることなく、局所空気側熱伝達率の高い領域を増加させ、高い熱伝達率を確保することができる。フラット部の長さを長くしすぎると、伝熱チューブ周りの空気流速の速い領域での圧損が上昇傾向となるが、段ピッチに対する長さの比率を1/3以下とすることにより、高い熱伝達率を維持することができる。 According to the present invention, since the ratio of the length in the step direction to the step pitch of the flat portion is 1/3 or less, the local air-side heat transfer coefficient is increased without increasing the flow resistance (pressure loss) on the airflow side. The high region can be increased, and a high heat transfer rate can be ensured. If the length of the flat part is too long, the pressure loss in the region where the air flow velocity around the heat transfer tube is high tends to increase. However, by setting the ratio of the length to the step pitch to 1/3 or less, high heat The transmission rate can be maintained.
さらに、本発明のフィンアンドチューブ型熱交換器は、上述のいずれかのフィンアンドチューブ型熱交換器において、前記フラット部は、前記伝熱チューブ間ピッチに対する段方向長さの比率が、0.5以下とされていることを特徴とする。 Furthermore, the fin-and-tube heat exchanger of the present invention is the above-described fin-and-tube heat exchanger, wherein the flat portion has a ratio of the length in the step direction to the pitch between the heat transfer tubes of 0. It is characterized by being 5 or less.
本発明によれば、フラット部の伝熱チューブ間ピッチに対する段方向長さの比率が、0.5以下とされているので、気流側の流通抵抗(圧損)を増大させることなく、局所空気側熱伝達率の高い領域を増加させ、高い熱伝達率を確保することができる。フラット部の長さを長くしすぎると、伝熱チューブ近傍の空気流速の速い領域での圧損が上昇傾向となるが、伝熱チューブ間ピッチに対する長さの比率を0.5以下とすることにより、高い熱伝達率を維持することができる。 According to the present invention, since the ratio of the length in the step direction with respect to the pitch between the heat transfer tubes of the flat portion is 0.5 or less, the local air side is increased without increasing the flow resistance (pressure loss) on the air flow side. A region having a high heat transfer rate can be increased, and a high heat transfer rate can be secured. If the length of the flat part is too long, the pressure loss in the region where the air flow velocity near the heat transfer tube is high tends to increase, but the ratio of the length to the pitch between the heat transfer tubes is 0.5 or less. High heat transfer rate can be maintained.
本発明によると、列方向山部と段方向山部との乱流促進の相乗効果によってプレートフィン間を流通する気流に対して温度境界層を破壊するだけの十分な乱流を発生させることができるため、熱伝達率を一段と高めることができる。また、三次元山部とされ、三次元方向に突設される段方向山部のチューブ孔に向かう下向きのスロープにより、プレートフィン間を流通する気流を滑らかに伝熱チューブの直後流側に回り込ませることができ、更には段方向山部の頂部のフラット部により局所空気側熱伝達率の高い領域を増加させることができる。このため、気流側の流通抵抗(圧損)を増大させることなく、プレートフィンの死水域を減少させて有効伝熱面積を増大させ、熱伝達率を向上させることができるとともに、局所空気側熱伝達率の高い領域を増加させ、平均熱伝達率を向上させることができる。従って、有効伝熱面積増大分に見合った熱伝達率向上効果を得ることができ、伝熱性能の向上を図ることができる。また、これによって、フィンピッチを広くしながら交換熱量を確保することが可能となるため、フィン枚数を減らし、コストダウンを図ることができる。 According to the present invention, it is possible to generate a sufficient turbulent flow to destroy the temperature boundary layer for the airflow flowing between the plate fins by the synergistic effect of the turbulent flow promotion between the row ridge and the step ridge. Therefore, the heat transfer rate can be further increased. In addition, the airflow flowing between the plate fins smoothly flows immediately after the heat transfer tube by the downward slope toward the tube hole of the stepwise mountain portion protruding in the three-dimensional direction. Further, the region having a high local air-side heat transfer coefficient can be increased by the flat portion at the top of the stepwise mountain portion. For this reason, without increasing the flow resistance (pressure loss) on the airflow side, the dead water area of the plate fin can be reduced to increase the effective heat transfer area, the heat transfer rate can be improved, and the local air side heat transfer The area with a high rate can be increased and the average heat transfer rate can be improved. Therefore, the heat transfer rate improvement effect commensurate with the increase in effective heat transfer area can be obtained, and the heat transfer performance can be improved. In addition, this makes it possible to secure the amount of heat for exchange while widening the fin pitch, so that the number of fins can be reduced and the cost can be reduced.
以下に、本発明の一実施形態について、図1ないし図6を参照して説明する。
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、その間に気流(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、を備えている。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。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view of a fin-and-
図2に、上記プレートフィン2の側面図が示されている。プレートフィン2は、一般にアルミニウム製薄板(例えば、厚さ0.1mm)をプレスにより長方形状に打ち抜きして製造される。プレートフィン2は、図2に示されるように、幅方向寸法がM、上下方向寸法がNの長方形状で、本実施形態では、幅方向に所定の列ピッチm(例えば、18mm)で、チューブ孔3が1ないし2列(図示は2列)設けられている。なお、幅方向両側のチューブ孔3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、21mm)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、それぞれ3/4n(nは段ピッチ)または1/4nとされている。これによって、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。
FIG. 2 shows a side view of the
図3には、チューブ孔3を中心に列方向および段方向に4等分したプレートフィン2の一片が示されており、図4には、その図2におけるA−A断面相当図、図5には、その図2におけるB−B断面相当図が示されている。チューブ孔3は、孔周りにバーリング加工によりカラー3Aが設けられている。このチューブ孔3の孔径Φは、細径化した伝熱チューブ4の径(例えば、6.35mm)よりも若干大きめに穿設されており、伝熱チューブ4を挿入後に拡管することにより、カラー3Aと伝熱チューブ4とが密着されるようになっている。カラー3Aは、高さが、例えば、1.2mmであり、このカラー3Aの高さによって、多数積層されて配設されるプレートフィン2のフィンピッチPfが決まる。
FIG. 3 shows one piece of the
上記プレートフィン2には、図4に示されるように、チューブ孔3の各列に対して、それぞれ列方向(幅方向)に沿って少なくとも3つ(本実施形態では、4つの場合が例示され、図4には、そのうちの2つが示されている。)の列方向山部5が設けられている。この複数の列方向山部5は、列方向の両端部に設けられる2つの両端山部5A,5Dの高さh1(例えば、0.4mm)よりも、列方向の中央部に設けられる中央山部5B,5Cの高さh2(例えば、0.7mm)の方が高くされている。
As shown in FIG. 4, the
これら列方向山部5の列方向の幅は、両端山部5A,5Dの最低高さ位置から最高高さ位置までの幅方向寸法pが、例えば1.4mmであるのに対して、中央山部5B,5Cの最低高さ位置から最高高さ位置までの幅方向寸法qは、例えば2.8mmである。これにより、列方向山部5の各山の勾配は略同一とされている。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。
The width in the row direction of these
さらに、プレートフィン2には、図5に示されるように、段方向に隣接するチューブ孔3間に、列方向の中央山部5B,5Cに対応して段方向に沿う2つの段方向山部6が設けられている。この段方向山部6の高さは、列方向の両端山部5A,5Dの高さh1(例えば、0.4mm)と同じ高さとされており、その頂部には、フラット部(平坦部)7が形成されている。このフラット部7の長さF(図5には、1/2Fが示されている。)は、段ピッチnに対して1/3以下、ないしは伝熱チューブ4のチューブ間ピッチPt(図2参照)に対して0.5以下で、概ね2ないし6mmの範囲に設定されている。
Further, as shown in FIG. 5, the
このように、段方向に隣接するチューブ孔3間に、頂部にフラット部7が形成された段方向山部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つ設けられることになるが、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。
In this way, by providing the
In the present embodiment, since the two
上記説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
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、あるいは主に段方向山部6の作用により伝熱チューブ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。
With the configuration described above, according to the present embodiment, the following operational effects are obtained.
Air is blown to the fin-and-
本実施形態においては、図2ないし図5に示されるように、プレートフィン2の列方向に列方向山部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に対応して段方向に段方向山部6を設けているので、これら山部5,6の作用によって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。
In this embodiment, as shown in FIGS. 2 to 5, four
つまり、列方向に複数個の列方向山部5を設けたタイプのプレートフィン2では、衝突面での熱伝達率が高く、剥離面での熱伝達率が低くなることから、衝突面での熱伝達率が高い領域を多くしてやることにより、平均値として熱伝達率を向上させることが可能となる。また、山部5により伝熱面積を増大させることができるため、これによっても伝熱性能を向上させることができる。なお、フィン側の熱伝達率向上だけを考えれば、列方向山部5の高さを全て高くすればよいが、そうすると、フィン側の流通抵抗が増大(空気側圧損の増大)し、送風ファンへの入力が増加するため、省エネ上好ましくない。従って、上記の如く、フィン端面側の両端山部5A,5Dの高さを低くし、その高さよりも中央山部5B,5Cの高さを高くすることによって、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。
That is, in the type of
また、プレートフィン2の後端側の山部5Dを低くしているため、チューブ孔3に嵌合されている伝熱チューブ4後方の気流出口領域での熱伝達率を回復させることができる。これは、フィン後端側の山部5Dを低くすることにより、伝熱チューブ4の後流領域に回り込む空気流が形成され、そこでのフィンと空気流との熱交換が促進されるためと考えられる。さらに、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)されているため、これら山部5Aないし5Dの勾配をすべて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(気流側圧損)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更に高くすることができる。
Moreover, since the
また、プレートフィン2の前端側の山部5Aを低くする別の理由は、フィンに対する着霜を抑制することにある。例えば、空気調和機の室外熱交換器に、このフィンアンドチューブ型熱交換器1を用いた場合、暖房運転時に熱伝達率の高いプレートフィン2の前端縁において、一般に霜が着霜され易くなる。プレートフィン2の前端山部5Aの高さを高くしておくと、フィン隙間が小さくなって、着霜により空気の流通路が閉塞され、あるいは着霜による流路抵抗の増大に伴い風量が低下し、交換熱量の低下が速くなり、さらに着霜し易くなる。しかるに、プレートフィン2前端の山部5Aの高さを低くしておくことによって、フィンに対する着霜を抑制し、これらの問題を解消することができる。
Another reason for lowering the
一方、プレートフィン2には、段方向に隣接するチューブ孔3間に、段方向に沿う段方向山部6が設けられているため、この段方向山部6による乱流促進効果によっても熱伝達率を向上させることができる。また、段方向山部6により、段方向に隣接するチューブ孔3間にチューブ孔3方向に向かう下向きのスロープ(傾斜面)を形成することができるため、このスロープに沿いプレートフィン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の後方へと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2の伝熱チューブ4(チューブ孔3)後方での死水域(非有効伝熱領域)を減少させてフィンの有効伝熱面積を増大させることができ、その分熱伝達率を向上させることができる。
On the other hand, since the
特に、列方向山部5を4山設け、そのうちの高さを高くした2つの中央山部5B,5Cに対応させて、段方向山部6を設けている。これによって、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)に突設されている三次元山部が形成された構成となり、空気流に対する抵抗バランスを良くすることができる。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の周囲に沿っても十分に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。
In particular, four row
さらに、本実施形態では、段方向山部6の頂部にフラット部(平坦部)7が形成されているため、このフラット部7により局所空気側熱伝達率の高い領域を増加させることができ、これによって、平均熱伝達率を向上させることができる。また、フラット部7は、段方向の長さFが段ピッチnに対して1/3以下、ないしは伝熱チューブ4のチューブ間ピッチPtに対して0.5以下で、概ね2ないし6mmの範囲に設定されているので、図6に示されるように、フラット長さFが0の場合と比率で空気側熱伝達率αaを更に数%上昇させることができる。なお、フラット部7の長さFを上記よりも長くすると、伝熱チューブ4周りの空気流速の速い領域での圧力損失が上昇傾向となるので、空気側の流通抵抗(圧損)を抑えつつ、伝熱性能を向上させるには、上記が適正範囲といえる。
Furthermore, in this embodiment, since the flat part (flat part) 7 is formed in the top part of the step direction
以上に述べたように、本実施形態によると、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の相乗効果により、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。
As described above, according to the present embodiment, the turbulence sufficient to destroy the temperature boundary layer of the airflow is obtained by the synergistic effect of the row-
また、列方向山部5の後端側の山部5Dを低くし、この山部5Dにより伝熱チューブ4の後流領域に回り込む空気流が形成されるようにしているため、そこでのフィンと空気流との熱交換を促進させて、伝熱チューブ4の後流領域での熱伝達率を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。
In addition, since the
さらに、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。また、プレートフィン2の幅方向の両端に平坦部5E,5Fを設けて空気の流入を案内し、流入抵抗(気流側の圧力損失)を低減するようにしているため、送風ファンへの入力を低減し、省エネルギー化を図ることができる。
Furthermore, the width of the low-
また、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に突設されて設けられた三次元山部のチューブ孔3に向かう下向きの傾斜面によって、プレートフィン2間を流通する気流を伝熱チューブ4の直後流側に回り込ませ、プレートフィン2の死水域を減少させて有効伝熱面積を増大させることができるため、その分伝熱性能を向上させることができる。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に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。
Further, the
さらに、段方向山部6の頂部にフラット部(平坦部)7を形成することによって、局所空気側熱伝達率の高い領域を増加させているため、平均熱伝達率を向上させることができる。この際、フラット部7の段方向長さFを段ピッチnに対して1/3以下、ないしは伝熱チューブ4のチューブ間ピッチPtに対して0.4以下で、概ね2ないし6mmの範囲に設定しているため、空気側の流通抵抗(圧損)を抑えつつ、フラット長さFが0の場合との比率で空気側熱伝達率αaを更に数%上昇させることができ、伝熱性能を向上させることができる。また、フィン構造の改善で熱伝達率を向上させ、伝熱性能を高めることにより、フィンピッチを広くしながら交換熱量を確保することが可能となるため、プレートフィン2の枚数を減らすことができるとともに、伝熱チューブ4の細径化(例えば、チューブ径Φを6.35mm)に伴っても材料費を低減することができる。従って、コストダウンを実現することができる。
Furthermore, since the area | region with a high local air side heat transfer coefficient is increased by forming the flat part (flat part) 7 in the top part of the step direction
なお、なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、プレートフィン各部の寸法を具体的数値で示しているが、これはあくまでも一例にすぎず、本発明は、これに限定されるものではない。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。 In addition, this invention is not limited to the invention concerning the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably. For example, in the said embodiment, although the dimension of each part of a plate fin is shown with the specific numerical value, this is only an example to the last, and this invention is not limited to this. Of course, the number of rows and the number of stages of the tube holes 3 are appropriately changed according to the ability of the heat exchanger.
1 フィンアンドチューブ型熱交換器
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
6 段方向山部
7 フラット部(平坦部)
F フラット部の長さ
m 列ピッチ
n 段ピッチ
Pt チューブ間ピッチ
DESCRIPTION OF
F Flat length m Row pitch n Step pitch Pt Tube pitch
Claims (5)
前記プレートフィンには、前記チューブ孔の列に対し、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、該段方向山部は、前記列方向および段方向の双方に突設される三次元山部とされ、その頂部にはフラット部が形成さ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。 A large number of parallel plates are arranged at a predetermined pitch, and are inserted in close contact with plate fins through which airflow flows, and tube holes provided at a predetermined row pitch and step pitch in the plate fins, and fluid flows through the inside. A fin-and-tube heat exchanger comprising:
The plate fin is provided with at least three or more row ridges along the row direction with respect to the row of tube holes, and the step direction along the step direction between the tube holes adjacent in the step direction. By providing a peak, the stepwise peak is a three-dimensional peak protruding in both the row direction and the stepwise direction, and a flat portion is formed at the top. Fin-and-tube heat exchanger.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007340369A JP5185611B2 (en) | 2007-12-28 | 2007-12-28 | Fin and tube heat exchanger |
PCT/JP2008/071466 WO2009084347A1 (en) | 2007-12-28 | 2008-11-26 | Fin and tube type heat exchanger |
EP08866432.1A EP2224198A4 (en) | 2007-12-28 | 2008-11-26 | Fin and tube type heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007340369A JP5185611B2 (en) | 2007-12-28 | 2007-12-28 | Fin and tube heat exchanger |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009162406A JP2009162406A (en) | 2009-07-23 |
JP5185611B2 true JP5185611B2 (en) | 2013-04-17 |
Family
ID=40824070
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007340369A Active JP5185611B2 (en) | 2007-12-28 | 2007-12-28 | Fin and tube heat exchanger |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2224198A4 (en) |
JP (1) | JP5185611B2 (en) |
WO (1) | WO2009084347A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4354070A1 (en) | 2022-10-12 | 2024-04-17 | LG Electronics Inc. | Heat exchanger |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013054508A1 (en) * | 2011-10-11 | 2013-04-18 | パナソニック株式会社 | Finned tube heat exchanger |
FR3079604B1 (en) * | 2018-03-27 | 2020-06-26 | Systemair Ac Sas | HIGH PERFORMANCE ANTI-FROST EXCHANGER |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR633229A (en) * | 1927-04-23 | 1928-01-25 | Heating or refrigeration radiator | |
US2046791A (en) * | 1934-01-17 | 1936-07-07 | Przyborowski Stanislaus | Radiator |
JPS6027916B2 (en) * | 1978-04-24 | 1985-07-02 | ダイキン工業株式会社 | Heat exchanger |
JPS57104185U (en) * | 1980-12-15 | 1982-06-26 | ||
JPS60216188A (en) * | 1984-04-10 | 1985-10-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Fin of heat exchanger |
JPH01181093A (en) * | 1988-01-14 | 1989-07-19 | Nippon Denso Co Ltd | Finned heat exchanger |
JPH0626778A (en) * | 1992-07-07 | 1994-02-04 | Fujitsu General Ltd | Heat exchanger |
JPH08170889A (en) * | 1994-12-16 | 1996-07-02 | Daikin Ind Ltd | Cross fin type heat-exchanger |
JP3358355B2 (en) * | 1994-12-22 | 2002-12-16 | ダイキン工業株式会社 | Cross fin heat exchanger |
JP3367353B2 (en) * | 1996-11-12 | 2003-01-14 | 松下電器産業株式会社 | Finned heat exchanger |
JP2001174181A (en) * | 1999-10-06 | 2001-06-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Fin-and-tube heat exchanger and air conditioner equipped with the same |
JP2001317890A (en) * | 2000-05-01 | 2001-11-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heat exchanger with fin |
US7261147B2 (en) * | 2003-05-28 | 2007-08-28 | Lg Electronics Inc. | Heat exchanger |
JP2006138504A (en) * | 2004-11-10 | 2006-06-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Heat exchanger and air conditioner |
US20090199585A1 (en) * | 2006-03-23 | 2009-08-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fin-tube heat exchanger, fin for heat exchanger, and heat pump apparatus |
-
2007
- 2007-12-28 JP JP2007340369A patent/JP5185611B2/en active Active
-
2008
- 2008-11-26 EP EP08866432.1A patent/EP2224198A4/en not_active Withdrawn
- 2008-11-26 WO PCT/JP2008/071466 patent/WO2009084347A1/en active Application Filing
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4354070A1 (en) | 2022-10-12 | 2024-04-17 | LG Electronics Inc. | Heat exchanger |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2009084347A1 (en) | 2009-07-09 |
JP2009162406A (en) | 2009-07-23 |
EP2224198A1 (en) | 2010-09-01 |
EP2224198A4 (en) | 2014-01-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4952196B2 (en) | Heat exchanger | |
EP2236972B1 (en) | Fin for heat exchanger and heat exchanger using the fin | |
US10422588B2 (en) | Heat exchanger coil with offset fins | |
JP4775429B2 (en) | Finned tube heat exchanger | |
EP3021064B1 (en) | Heat pump device | |
JP7136778B2 (en) | Fin improvements for low Reynolds number airflow | |
JPH0791873A (en) | Fin and tube type heat exchanger | |
JP5185611B2 (en) | Fin and tube heat exchanger | |
JP5039366B2 (en) | Fin and tube heat exchanger | |
JP2008121950A (en) | Finned heat exchanger | |
JP2015004451A (en) | Fin tube heat exchanger | |
EP3608618B1 (en) | Heat exchanger and refrigeration cycle device | |
JP2008215670A (en) | Heat transfer fin, fin tube-type heat exchanger and refrigerating cycle device | |
JP2015004449A (en) | Fin tube heat exchanger | |
JP6706839B2 (en) | Fin tube heat exchanger | |
JP2019015432A (en) | Heat exchanger and heat exchange unit | |
JP2004263881A (en) | Heat transfer fin, heat exchanger, evaporator and condenser for car air conditioner | |
JP2009192148A (en) | Fin and tube type heat exchanger | |
JP2013092306A (en) | Fin tube heat exchanger | |
JP2009162433A (en) | Heat transfer member | |
JP2008215737A (en) | Fin tube type heat exchanger and refrigerating cycle | |
KR101601085B1 (en) | evaporator | |
CN210119132U (en) | A fin, heat exchanger and air condensing units for heat exchanger | |
JP2006162183A (en) | Heat exchanger with fin | |
JP2006097953A (en) | Heat exchanger with fin |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101102 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120424 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120625 |
|
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: 20121225 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130118 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5185611 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: 20160125 Year of fee payment: 3 |
|
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 |