JPH02254269A - フインチューブ式熱交換器 - Google Patents

フインチューブ式熱交換器

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JPH02254269A
JPH02254269A JP7170389A JP7170389A JPH02254269A JP H02254269 A JPH02254269 A JP H02254269A JP 7170389 A JP7170389 A JP 7170389A JP 7170389 A JP7170389 A JP 7170389A JP H02254269 A JPH02254269 A JP H02254269A
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JP
Japan
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heat exchanger
tube
heat
fins
heating tubes
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JP7170389A
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English (en)
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Hiroaki Matsushima
弘章 松嶋
Akio Sakazume
坂爪 秋郎
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空v4磯、給湯機などの冷凍サイクルに使用
されるフィンチューブ式熱交換器に係り、特K、温度勾
配を有する作動流体を、伝熱管内へ流すようにしたフィ
ンチューブ式熱交換器に関するものである。
〔従来の技術〕
従来から、空l!j1m、給湯機などの冷凍サイクルに
使用される熱交換器として、互いに平行に配列した複数
枚の板状フィンと、これらフィンに、該フィンと直交方
向に挿入した複数列の伝熱管とを有するフィンチューブ
式熱交換器が知られている。
なお、この種の熱交換器として関連するものには、たと
えば、特開昭61−243291号公報2%開昭61−
245295号公報、特開昭61−235693号公報
が挙げられる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、伝熱管内部を流れる作動流体が、@度
勾配を有する場合への適用については配慮されていなか
った。したがって、このような場合には、伝熱管列間で
の、フィンの熱伝導により、熱交換性能が低下するとい
う問題点があった。
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決して、伝熱
管内を流れる作動流体が温度勾配を有する場合でも、伝
熱管列間での熱伝導がなく、優れた熱交換性能を有する
フィンチューブ式熱交換器の提供を、その目的とするも
のである。
〔諌題を解決するための手段〕
上記問題点を解決するための、本発明に係るフィンチュ
ーブ式熱交換器の構成は、互いに平行に配列した複数枚
の板状フィンと、これらフィンに、該フィンと直交方向
に挿入した複数列の伝熱管とを具備し、この伝熱管の内
部を流れる、温度勾配を有する作動流体と、前記板状フ
ィンの外部を、前記伝熱管の最前列から最後列方向へ流
れる熱交換流体とを熱交換することができるようにした
フィンチューブ式熱交換器において、 板状フィンを、伝熱管の列間にスリットを設けたスリッ
ト付きフィンにし、最後列の伝熱管に、作動流体の入口
部を設け、最前列の伝熱管に、その出口部を設けるよう
にしたものである。
さらに詳しくは、次のとおりである。
板状フィンを、伝熱管の列間にスリットを設けたスリッ
ト付きフィンくし、伝熱管内部を流れる作動流体の流れ
方向を、フィン外部を流れる熱交換流体の下流側から上
流側へ向くように構成したものである。
なお、伝熱管内部を流れる作動流体が相変化をともなう
流体くたとえば、非共沸混合冷媒)であれば、伝熱管の
途中に減圧器を設けるようにしたものである。
〔作用〕
板状フィンを、伝熱管の列間にスリットを設けたスリッ
ト付きフィンにすること釦より、伝熱管列間での熱伝導
による損失がなくなる。また、作動流体を、フィン外部
を流れる熱交換流体の下流側から上流側へ流すようにす
ることにより、■フフィンチュー式熱交換器を放熱に淘
用する場合には、熱交換流体の上流側から下流側へ向っ
て、該熱交換器の温度が高くなり、一方、■吸熱に利用
する場合には、熱交換流体の上流側から下流側に向って
、該熱交換器の温度が低くなる。
したがって、熱交換流体とフィンチューブ式熱交換器と
の温度差は、伝熱管列に沿って一様になg、作動流体が
温度勾配を有する場合でも、その熱交換性能が優れてい
る。
なお、作動流体が相変化をともなう場合には、伝熱管の
途中(たとえば、伝熱管の列間)に減圧器(たとえば、
千ヤビラリチューブ)を設けることKより、熱伝達率の
高い相変化域が大きくなり、さらに熱交換性能が向上す
る。
〔実施的〕
以下1本発明を実施的によって、図面を用いて説明する
第1図は、本発明の第1の実施的に係るフィンチューブ
式熱交換器を示す斜視図、第2図は、第1図に係るフィ
ンチューブ式熱交換器の要部断面図、第3図は、第2図
のI−I断面に沿っての熱交換流体1作動流体の温度分
布図である。
このフィンチューブ式熱交換器1は、互いに平行に配列
した複数枚の板状フィン(詳細後述)とこれらフィンに
、該フィンと@某方向に挿入した複数列の伝熱管2(詳
細後述)とを具備し、この伝熱管2は、前列伝熱管5ど
、後列伝熱管4と、これら伝熱管4,5を互いに凝続す
るベンド管6とからなるものであり、 この伝熱管2の内部を流れる、温度勾配を有する作動流
体(たとえば、温水)と、前記板状フィンの外部を、前
列伝熱管5から後列伝熱管4方向へ流れる熱交換流体(
たとえば、空気)とを熱交換することができるようにし
たものであって、前記板状フィンを、前列伝熱管5.後
列伝熱管40列間にスリット7を設けたスリット付きフ
ィン5にし、 後列伝熱管4に、前記作動流体の入口部8を設け、前列
伝熱管5に、その出口部9を設けてなるものである。
このように構成したフィンチューブ式熱交換器1におい
て、入口部8から後列伝熱管4内へ、その下部から流入
した作動流体は、該伝熱管2内を流れるに従って、スリ
ット付きフィン5を介して熱交換流体と熱交換し、その
温度を徐々に下げながら、後列伝熱管4.ベンド管6.
前列伝熱管5へと流れて、出口部9から外部へ流出する
。一方、熱交換流体は、フィン間を流れる間に、スリッ
ト付きフィン3および伝熱管2から吸熱して、その@度
がTAIからTA2へと上昇する(第5図参照)。
また、この第3図において、後列伝熱管4内の作動流体
の温度TBIは、前列伝熱管5内の作動流体の温度TB
2よりも高くなり、したがって、熱交換体と、伝熱管2
及びスリット付きフィン5との間の温度差がほぼ一様に
なる。
また、スリット7があるので、前列伝熱管5と後列伝熱
管4との、スリット付きフィン3を介しての熱伝導がな
くなり、後列伝熱管4の放熱は熱交換流体のみKなる。
以上説明した実施例によれば、伝熱管の列間にスリット
を設けるようにしたので、伝熱管列間の熱伝導がなくな
り、また、作動流体を、熱交換流体の下流から上流へ流
すようにしたので、熱交換流体と熱交換器との@度差が
一様になCバ熱交換性能が向上するという効果がある。
なお、本実施例では、作動流体の流れを、後列伝熱管で
は下から上へ、前列伝熱管では上から下へ流すようにし
たが、前、後列で流れ方向が同じになるようにしてもよ
い。このようにすれば、前列伝熱管内の作動流体温度と
後列伝熱管内の作動流体温度との差が、フィンチューブ
式熱交換器の上、下方向で一様となり、さらに熱交換性
能が向上するものである。
以下、他の実施例を説明する。
第4,5図は、それぞれ、本発明の第2.3の実施例に
係るフィンチューブ式熱交換器の要部断面図である。
第4図に係るフィンチューブ式熱交換器IAにおいて、
2人は、前列伝熱管5Aと後列伝熱管4Aとを千鳥状に
配列した伝熱管、3Aは、前列伝熱管5Aと後列伝熱管
4Aとの中間に、管中心を結ぶ直線と垂直方向にスリッ
ト7Aを設けたスリット付きフィンである。
以上のように構成することにより、前列伝熱管5Aと後
列伝熱管4人との間の熱伝導がなくなり、第1の実施例
と同様の効果を奏するとともに、後列伝熱管4AK関し
ては、熱交換流体とスリット付きフィン7人との間の熱
伝達率の高い、伝熱管前方のフィン面積が増加するので
、さらに熱効換性能が向上するという利点がある。
第5図に係るフィンチューブ式熱交換器1Bにおいて、
第4図と同一番号を付したものは同一部分である。そし
て、5]3は、前列伝熱管5Aと後列伝熱管4Aの中央
部よりも前列伝熱管5A側に、前列伝熱管5Aを中心と
してスリン)7Bを設けたスリット付きフィンである。
以上のように構成することにより、前列伝熱管5人と後
列伝熱管4Aとの間の熱伝導がなくなり、第1の実施例
と同様の効果を奏するとともに、スリン)7Bを前列伝
熱管5A寄りに設けるようにしたので、熱伝達率の低い
伝熱管後部面積が少なくなり、熱伝達率の高い伝熱管前
部面積が増加し、全体として、さらに熱伝達性能が同上
するという利点がある。
第6図は、本発明の第4の実施例に係るフィンチューブ
式熱交換器を示す斜視図、第7図は、第6図に係るフィ
ンチューブ式熱交換器を使用した冷凍サイクルの一例を
示すサイクル構成図、第8図は、この冷凍サイクルのモ
リエル線図である。
第6図において、第1図と同一番号を付したものは同一
部分である。
第6図に係るフィンチューブ式熱交換器15が、第1図
に係るフィンチューブ式熱交換器」と異なるところは、
その伝熱管2Cを、前列伝熱管5と後列伝熱管4との間
に、前記ベンド管6に代えて減圧器に係るキャピラリチ
ューブ10を設けるようにした点にある。
このフィンチューブ式熱交換15は、後述する。
第7図に係る冷凍サイクル11において、利用側熱交換
器として用いるものである。
第7図において、11は、給湯装置又は暖房装置等に使
用される冷凍サイクル、12は圧縮機、15は、第6図
に係るフィンチューブ式熱交y8器を用いた利用側熱交
換器、14は主減圧器、15は、第1図に係るフィンチ
ューブ式熱交換器を用いた熱源側熱交換器である。そし
て、この冷凍サイクル11内には、相変化時にも温if
変化を伴なう非共沸混合冷媒(例えば、R12+R22
)が、作動流体とし2て封入されている。この第7図中
の記号a、b、・・・は、第8図中の記号a、b、・・
・と同一場所を表わすものである。
以上のようKm成した冷凍ティクルの動作について説明
する。
圧縮機12で高温高圧になった作動流体は、利用側熱交
換器であるフィンチューブ式熱交換器15で熱交換流体
(fpIJえは、水あるいは空気)と熱交換することに
より冷却され、液流体となり主減圧器14へ送られる。
この間、フィンチューブ式熱交換器13の入口部8では
高温高圧のガスであった作動流体は、後列伝熱管4を通
る間に、熱交換流体によりb−+cに冷却される。そし
て、キャピラリチューブ10を通り、c−+dに減圧さ
れ温度が低下した作動流体は、前列伝熱管5を通る間に
熱交換流体と再び熱交換しd→eに冷却される。
主減圧器14で減圧され低温になった作動流体は、熱源
側熱交換器であるフィンチューブ式熱交換器15へ送ら
れ、後列伝熱管から前列伝熱管へと流れる間に、該フィ
ンチューブ式熱交換器15の熱交換流体(例えば室外空
気)との熱交換によってf→aに吸熱し、再び圧縮機1
2へ戻る。
以上説明した実施例によれば、次の効果がある。
■ 作動光体は、利用側熱交換器であるフィンチューブ
式熱交換器15人口では高温ガス。
出口では液であり、また、非共沸混合冷媒であることか
ら、かわき度が小さくなると同一圧力でも温度が低下す
るために、伝熱管2Cに沿って温度が異なる。さらに、
キャピラリチューブ10によって、前列伝熱管5内の圧
力と後列伝熱管4内の圧力とが異なり、後列伝熱管4の
温度は前列伝熱管5の温度よりも高くなり、熱交換性能
がよい。
@ スリット7があるので、前列伝熱管5と後列伝熱管
4との間に熱伝導を生じない。
θ 前列伝熱管の圧力が低いためK、管内熱伝達率の高
い二相域を大きくとれる。すなわち。
第8図中の実線で示すように、キャピラリチューブ10
を使用した本実施例の熱交換量は、b−46と大きくす
ることができる。これに対して、キャビ2リチエーブを
使用しなければ、同二相域での熱交換量は、破線で示す
ように、b′−e′と小さい、なお、圧縮仕事は、前列
伝熱管の温度が低いためK、後列伝熱管の圧力が高くな
って増加するものの、その増加量はわずかである。した
がって、熱交換性能が向上し冷凍サイクルの省エネルギ
化を図れる。
O熱源側熱交換器にも本発明の第1の実施例に係るフィ
ンチューブ式熱交換器15を用いているために、かわき
度の小さい後列伝熱管の温度は、かわき度の大きい前列
熱交換器の温度よりも小さくなる。したがりで熱交換流
体温度〉前列伝熱管温度〉後列伝熱管温度となり、熱交
換流体と伝熱管との温度差が一様になり、熱交換性能が
向上し、冷凍サイクル11の省エネルギ化をもたら丁。
以上、これを要するに、フィンチューブ式熱交換器15
の゛伝熱管2Cの途中にキャピラリチューブ10を設け
、作ijh流体として相変化をともなう流体を用いるこ
とにより、熱伝達率の高い相変化域を大きくすることが
でき、熱交換性能が向上するという効果がある。
なお、本実施例では、前、後2列の伝熱管を持つフィン
チューブ式熱交換器を用いて説明し7たが、3列以上の
ものでも同様の効果を奏するものである。
さらに、3列以上の伝熱管を有するフィンチューブ式熱
交換器では、すべての列間に減圧器を設けることにより
、さらに熱交換性能が向上する。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように本発明によれば、伝熱管内を
流れる作動流体が温度勾配を有する場合でも、伝熱管列
間での熱伝導がなく、優れた熱交換性能を有するフィン
チューブ式熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の実施例に係るフインチェーブ
式熱交換器を示す斜視図、第2図は、第1図に係るフイ
ンチェーブ式熱交換器の要部断面図、第5図は、第2図
のI−I’断面に沿っての熱交換流体2作動流体の温度
分布囚、第4,5図は、それぞれ、本発明の第2.3の
実施例に係るフィンチューブ式熱交換器の要部断面図、
第6図は、本発明の第4の実施例に係るフインチェーブ
式熱交換器を示す斜視図、第7図は、第6図に係るフイ
ンチェーブ式熱交換器を使用した冷凍サイクルの一例を
示すサイクル構成図、第8図は、この冷凍サイクルのモ
リエル線図である。 1 、 IA、 IB・・・フィンチューブ式熱交換器
2 、2A 、 2G・・・伝熱管 3.3A、3B・・・スリット付フィン4.4A・・・
後列伝熱管 5.5A・・・前列伝熱管 7.7A、7B・・・スリット 8・・・入口部 9・・・出口部 10・・・キャビラリチェーブ 13・・・フィンチューブ式熱交換器 換器) 15・・・フィンチューブ式熱交換器 換器)。 (利用側熱交 (熱源側熱交 第1図 」5図 第20 M4図 J’;5[21 第6図 q 第7図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.互いに平行に配列した複数枚の板状フインと、これ
    らフインに、該フイン直交方向に挿入した複数列の伝熱
    管とを具備し、 この伝熱管の内部を流れる、温度勾配を有する作動流体
    と、 前記板状フインの外部を、前記伝熱管の最前列から最後
    列方向へ流れる熱交換流体とを熱交換することができる
    ようにしたフインチューブ式熱交換器において、 板状フインを、伝熱管の列間にスリットを設けたスリッ
    ト付きフインにし、 最後列の伝熱管に、作動流体の入口部を設け、最前列の
    伝熱管に、その出口部を設けたことを特徴とするフイン
    チューブ式熱交換器。
  2. 2.伝熱管の途中に、減圧器を配設したことを特徴とす
    る請求項1記載のフインチューブ式熱交換器。
JP7170389A 1989-03-27 1989-03-27 フインチューブ式熱交換器 Pending JPH02254269A (ja)

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