JPH04278197A - 流水手段付きピンフィン熱交換器 - Google Patents
流水手段付きピンフィン熱交換器Info
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- JPH04278197A JPH04278197A JP3747691A JP3747691A JPH04278197A JP H04278197 A JPH04278197 A JP H04278197A JP 3747691 A JP3747691 A JP 3747691A JP 3747691 A JP3747691 A JP 3747691A JP H04278197 A JPH04278197 A JP H04278197A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F17/00—Removing ice or water from heat-exchange apparatus
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱交換器に関する。より
詳しくは熱交換効率のよいピンフィン型熱交換器に関す
るものである。
詳しくは熱交換効率のよいピンフィン型熱交換器に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、主に用いられている熱交換器の形
状は管内流体と管外流体間の熱交換効率を高めるために
管内流体用パイプの外周にプレート状のフィンを取り付
けたもので、フィンの形状も使用目的や使用条件により
いろいろな形状のものが各種提案されており、更に熱交
換効率の高い熱交換器が望まれている。こうした中で、
最近ピンフィン型の熱交換器が有望なものの一つとして
考えられている。
状は管内流体と管外流体間の熱交換効率を高めるために
管内流体用パイプの外周にプレート状のフィンを取り付
けたもので、フィンの形状も使用目的や使用条件により
いろいろな形状のものが各種提案されており、更に熱交
換効率の高い熱交換器が望まれている。こうした中で、
最近ピンフィン型の熱交換器が有望なものの一つとして
考えられている。
【０００３】ピンフィン型熱交換器の管内流体用パイプ
の構成はプレートフィン型と同様で段状に平行且つ等間
隔にパイプが配置されている。この管内流体用パイプの
形状は偏平であり、パイプの偏平面と隣り合ったパイプ
の偏平面に対して垂直にピンフィンが配列されている。 ピンフィン型熱交換器はコンデンサ、ラジエータ等の用
途ではプレートフィン型に比べて熱交換効率が非常に優
れているために熱交換器のコンパクト化が可能である。
の構成はプレートフィン型と同様で段状に平行且つ等間
隔にパイプが配置されている。この管内流体用パイプの
形状は偏平であり、パイプの偏平面と隣り合ったパイプ
の偏平面に対して垂直にピンフィンが配列されている。 ピンフィン型熱交換器はコンデンサ、ラジエータ等の用
途ではプレートフィン型に比べて熱交換効率が非常に優
れているために熱交換器のコンパクト化が可能である。
【０００４】しかし、エバポレータ、水冷式熱交換器等
の用途ではピンフィン表面温度が大気の露点温度以下に
なるとフィンの表面に水滴が発生し、この水滴が水平に
配置された偏平パイプの偏平面上に溜まり管外流体の圧
力損失の増加、さらには熱交換効率が低下する。この現
象は熱交換器の性能向上とコンパクト化を図るためにフ
ィンにピンフィンを用いたピンフィン型熱交換器におい
て特に顕著に現れる。
の用途ではピンフィン表面温度が大気の露点温度以下に
なるとフィンの表面に水滴が発生し、この水滴が水平に
配置された偏平パイプの偏平面上に溜まり管外流体の圧
力損失の増加、さらには熱交換効率が低下する。この現
象は熱交換器の性能向上とコンパクト化を図るためにフ
ィンにピンフィンを用いたピンフィン型熱交換器におい
て特に顕著に現れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は管外流
体の圧力損失の増加、さらには熱交換効率がより高い流
水手段付きピンフィン熱交換器を提供することである。
体の圧力損失の増加、さらには熱交換効率がより高い流
水手段付きピンフィン熱交換器を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は管内流体
用偏平パイプ間に線状熱伝導体が配置されている積層型
熱交換器において、積層された管内流体用偏平パイプの
下流側の側面にパイプ間を接続する板状の流水手段を設
けることを特徴とする流水手段付きピンフィン型熱交換
器によって達成される。
用偏平パイプ間に線状熱伝導体が配置されている積層型
熱交換器において、積層された管内流体用偏平パイプの
下流側の側面にパイプ間を接続する板状の流水手段を設
けることを特徴とする流水手段付きピンフィン型熱交換
器によって達成される。
【０００７】以下本発明の一例を示す図面を参照して本
発明を詳述する。図１、図２は本発明の熱交換器の一実
施例を示す。熱交換器１、６では複数の管内流体用パイ
プ２が等間隔を開けて配置され、この管内流体用パイプ
２と隣接する管内流体用パイプ２の間には複数本の線状
熱伝導体３が互いに所定の間隔をあけて平行に配置され
、それぞれ管内流体用パイプ２の偏平部に固着されてい
る。更に、熱交換器１では管内流体用偏平パイプの側面
にパイプ間を接続する一体形板状の流水手段５が設けら
れ、熱交換器６では分離形板状の流水手段５が設けられ
ている。
発明を詳述する。図１、図２は本発明の熱交換器の一実
施例を示す。熱交換器１、６では複数の管内流体用パイ
プ２が等間隔を開けて配置され、この管内流体用パイプ
２と隣接する管内流体用パイプ２の間には複数本の線状
熱伝導体３が互いに所定の間隔をあけて平行に配置され
、それぞれ管内流体用パイプ２の偏平部に固着されてい
る。更に、熱交換器１では管内流体用偏平パイプの側面
にパイプ間を接続する一体形板状の流水手段５が設けら
れ、熱交換器６では分離形板状の流水手段５が設けられ
ている。
【０００８】ここで、管内流体用パイプ２及び線状熱伝
導体３としては、銀、銅、アルミニウム等の純金属或い
は合金又は前記金属にハンダメッキ、スズメッキ等を施
した金属等、熱伝導性の良い材料を用いることができる
が、これらに限定されるものではない。管内流体用パイ
プ２の構成としてはサーペンタイン型はヘッダ型及び各
々を複合したものを用いることができる。
導体３としては、銀、銅、アルミニウム等の純金属或い
は合金又は前記金属にハンダメッキ、スズメッキ等を施
した金属等、熱伝導性の良い材料を用いることができる
が、これらに限定されるものではない。管内流体用パイ
プ２の構成としてはサーペンタイン型はヘッダ型及び各
々を複合したものを用いることができる。
【０００９】サーペンタイン型は図１に示すように、一
本の直線状の偏平パイプをＳ字状に屈曲させたもの又は
直線状パイプと隣接する直線状パイプの両端を交互にＵ
字状のベンド４で接続した構造を言う。Ｕ字状ベンド４
の断面形状は特に限定しないが管内流体の圧力損失を小
さくするために円形のものを用いるとよい。ヘッダ型は
図示していないが複数本の直線状パイプの両端を一対の
マニホールドに開口接続した構造を言う。
本の直線状の偏平パイプをＳ字状に屈曲させたもの又は
直線状パイプと隣接する直線状パイプの両端を交互にＵ
字状のベンド４で接続した構造を言う。Ｕ字状ベンド４
の断面形状は特に限定しないが管内流体の圧力損失を小
さくするために円形のものを用いるとよい。ヘッダ型は
図示していないが複数本の直線状パイプの両端を一対の
マニホールドに開口接続した構造を言う。
【００１０】管内流体用パイプ２と複数本の線状熱伝導
体３の接合は、ろう付けにより行なうがこのろう付けに
使用するろう材はパイプ２、線状熱伝導体３の材質によ
り異なり、例えば銅を用いた場合、すず−鉛を主成分と
する半田が好ましく、用いる材質により適宜選定すれば
よく、或るいは熱伝導性の良い樹脂を用いてもよい。流
水手段５としては金属、例えば銀、銅、アルミニウム等
の純金属或いは合金又は前記金属にハンダメッキ、スズ
メッキ等を施した金属、或いは、樹脂、セラミック等用
いられるが、熱交換性能の向上を図るには熱伝導性の良
い金属を用いたほうが好ましく、水はけ性を良くするた
め表面に親水性を持つもの或いは親水性を付与したもの
が好ましい。
体３の接合は、ろう付けにより行なうがこのろう付けに
使用するろう材はパイプ２、線状熱伝導体３の材質によ
り異なり、例えば銅を用いた場合、すず−鉛を主成分と
する半田が好ましく、用いる材質により適宜選定すれば
よく、或るいは熱伝導性の良い樹脂を用いてもよい。流
水手段５としては金属、例えば銀、銅、アルミニウム等
の純金属或いは合金又は前記金属にハンダメッキ、スズ
メッキ等を施した金属、或いは、樹脂、セラミック等用
いられるが、熱交換性能の向上を図るには熱伝導性の良
い金属を用いたほうが好ましく、水はけ性を良くするた
め表面に親水性を持つもの或いは親水性を付与したもの
が好ましい。
【００１１】流水手段５としては板状が用いられ、断面
形状はオーバル形、偏平形或いは矩形形で特に限定はし
ないが、管外流体の圧力損失・熱交換性能・作業性等を
考慮して矩形型断面形状で且つ厚みが線状熱伝導体３の
径と同じかそれ以下のほうが好ましい。又、図３（Ｂ）
に示すように流水手段５とピンフィン３との距離Ｌはピ
ンフィン３の径、配列ピッチにより異なり、できるだけ
小さくした方が好ましい。例えば、線状熱伝導体の直径
０．２ｍｍΦ、入口フィンピッチＰｆｘ＝０．９ｍｍ、
奥行フィンピッチＰｆｚ＝０．５ｍｍの場合流水手段５
とピンフィン３との距離Ｌは０．５ｍｍ以下が好ましい
。
形状はオーバル形、偏平形或いは矩形形で特に限定はし
ないが、管外流体の圧力損失・熱交換性能・作業性等を
考慮して矩形型断面形状で且つ厚みが線状熱伝導体３の
径と同じかそれ以下のほうが好ましい。又、図３（Ｂ）
に示すように流水手段５とピンフィン３との距離Ｌはピ
ンフィン３の径、配列ピッチにより異なり、できるだけ
小さくした方が好ましい。例えば、線状熱伝導体の直径
０．２ｍｍΦ、入口フィンピッチＰｆｘ＝０．９ｍｍ、
奥行フィンピッチＰｆｚ＝０．５ｍｍの場合流水手段５
とピンフィン３との距離Ｌは０．５ｍｍ以下が好ましい
。
【００１２】流水手段５は図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に
示すように半田付け、ろう付け、超音波接着、抵抗溶接
、接着剤等により管内流体用パイプの空気流の下流側の
側面に固着される。半田材、ろう材、接着剤等も水はけ
性を良くするために表面に親水性をもつもの又は親水性
を付与したものが好ましい。
示すように半田付け、ろう付け、超音波接着、抵抗溶接
、接着剤等により管内流体用パイプの空気流の下流側の
側面に固着される。半田材、ろう材、接着剤等も水はけ
性を良くするために表面に親水性をもつもの又は親水性
を付与したものが好ましい。
【００１３】
【実施例】次に、実施例及び比較例によって本発明をさ
らに詳細に説明する。
らに詳細に説明する。
【００１４】
【実施例１〜４】下記に示した条件で図１に示す流水手
段付きピンフィン熱交換器を作る。 ・熱交換器タイプ サーペンタイン型・
ピンフィンの条件 線状熱伝導体の材質 銅〃
断面形状 円形〃
直径 ０．２ｍｍΦピンフィンの高
さｈ １３ｍｍ入口フィンピッチＰ
ｆｘ ０．９ｍｍ奥行フィンピッチＰｆｚ
０．５ｍｍ・管内流体用パイプの条件 直線状の偏平パイプ 材 質 銅断面
形状 偏平長
径 １０．３ｍｍ短
径 ３．６ｍｍ
Ｕ字状ベンド 材 質 銅断面
形状 円外 径
７．０ｍｍΦ・流水
手段 材 質
銅断面形状
矩形（サイズ：３ｍｍ×０．１ｍｍ） 取り付けピッチ ３．０ｍ
ｍ流水手段とピンフィンとの距離Ｌ 表１に示す
接着方法 半
田材
段付きピンフィン熱交換器を作る。 ・熱交換器タイプ サーペンタイン型・
ピンフィンの条件 線状熱伝導体の材質 銅〃
断面形状 円形〃
直径 ０．２ｍｍΦピンフィンの高
さｈ １３ｍｍ入口フィンピッチＰ
ｆｘ ０．９ｍｍ奥行フィンピッチＰｆｚ
０．５ｍｍ・管内流体用パイプの条件 直線状の偏平パイプ 材 質 銅断面
形状 偏平長
径 １０．３ｍｍ短
径 ３．６ｍｍ
Ｕ字状ベンド 材 質 銅断面
形状 円外 径
７．０ｍｍΦ・流水
手段 材 質
銅断面形状
矩形（サイズ：３ｍｍ×０．１ｍｍ） 取り付けピッチ ３．０ｍ
ｍ流水手段とピンフィンとの距離Ｌ 表１に示す
接着方法 半
田材
【００１５】
【比較例１】図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示す構造を有す
る熱交換器７を作る。この比較例１の熱交換器は実施例
の熱交換器から流水手段を除去したものであり、その他
の条件は実施例と同じである。前記実施例１及び比較例
１の熱交換器を用いて熱通過率及び管外流体の圧力損失
を、実施例１〜４及び比較例１の熱交換器を用いて結露
水の水位を測定した。
る熱交換器７を作る。この比較例１の熱交換器は実施例
の熱交換器から流水手段を除去したものであり、その他
の条件は実施例と同じである。前記実施例１及び比較例
１の熱交換器を用いて熱通過率及び管外流体の圧力損失
を、実施例１〜４及び比較例１の熱交換器を用いて結露
水の水位を測定した。
【００１６】測定に用いる装置は図５に示す吸引型風洞
装置１０１であり、用いる熱交換器１０２の流路断面は
、３００ｍｍ×３００ｍｍである。矢印１０３の方向に
流れる空気の風量は熱線風速計１０４（（株）日吉製
ＨＹＢＲＩＤ ＡＮＥＭＯＭＥＴＥＲＤＰ７０Ｃ）を用
いて風速を測定して流路断面と風速値から求め、熱交換
器１０２の圧力損失ΔＰは、熱交換器１０２の前後の風
洞壁面静圧差Ｈ′をマノメータ１０５を用いて、測定し
た。熱交換器１０２の管内（図示していない）には、熱
交換器入口１０６から冷水（５℃）が流され熱交換器１
０２内が管外流体と熱交換された冷水が熱交換器出口１
０７から排出され流量計（図示していない）を経て、冷
水温度コントロール装置（図示していない）に戻る。前
記冷水流量と熱交換器入口１０６の冷水温度、出口１０
７の冷水温度から水側熱交換量Ｑｗが求められ、熱通過
率Ｋを下式で求めた。
装置１０１であり、用いる熱交換器１０２の流路断面は
、３００ｍｍ×３００ｍｍである。矢印１０３の方向に
流れる空気の風量は熱線風速計１０４（（株）日吉製
ＨＹＢＲＩＤ ＡＮＥＭＯＭＥＴＥＲＤＰ７０Ｃ）を用
いて風速を測定して流路断面と風速値から求め、熱交換
器１０２の圧力損失ΔＰは、熱交換器１０２の前後の風
洞壁面静圧差Ｈ′をマノメータ１０５を用いて、測定し
た。熱交換器１０２の管内（図示していない）には、熱
交換器入口１０６から冷水（５℃）が流され熱交換器１
０２内が管外流体と熱交換された冷水が熱交換器出口１
０７から排出され流量計（図示していない）を経て、冷
水温度コントロール装置（図示していない）に戻る。前
記冷水流量と熱交換器入口１０６の冷水温度、出口１０
７の冷水温度から水側熱交換量Ｑｗが求められ、熱通過
率Ｋを下式で求めた。
【００１７】Ｋ＝Ｑｗ／（Ａ０ ・ΔＴ）ここでＱｗは
、水側熱交換量、Ａ０ は、熱交換器全伝熱面積、ΔＴ
は、空気側と冷水側の平均温度差である。なお管外流体
の空気流（２０℃、６０％ＲＨ）の風速は１ｍ／ｓｅｃ
で測定した。又、結露水の水位は前記測定条件と同様
の方法で２４時間運転した後、図６に示す熱交換器の偏
平パイプ上に溜まった結露水１０８の高さＨを求めた。
、水側熱交換量、Ａ０ は、熱交換器全伝熱面積、ΔＴ
は、空気側と冷水側の平均温度差である。なお管外流体
の空気流（２０℃、６０％ＲＨ）の風速は１ｍ／ｓｅｃ
で測定した。又、結露水の水位は前記測定条件と同様
の方法で２４時間運転した後、図６に示す熱交換器の偏
平パイプ上に溜まった結露水１０８の高さＨを求めた。
【００１８】得られた結果を表２、表３に示す。表２お
よび表３より、本発明による流水手段付きピンフィン型
熱交換器を用いることにより、管外流体の圧力損失を抑
えることができると共に伝熱性能が向上されることが証
明された。
よび表３より、本発明による流水手段付きピンフィン型
熱交換器を用いることにより、管外流体の圧力損失を抑
えることができると共に伝熱性能が向上されることが証
明された。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【表３】
【００２２】
【発明の効果】本発明のピンフィン型熱交換器では、従
来の熱交換器において結露水によって生じていた管外流
体の圧力損失が大幅に低減するとともに熱交換効率が向
上し、その結果熱交換器のコンパクト化が可能となる。
来の熱交換器において結露水によって生じていた管外流
体の圧力損失が大幅に低減するとともに熱交換効率が向
上し、その結果熱交換器のコンパクト化が可能となる。
【図１】本発明の流水手段付きピンフィン型熱交換器の
一実施例の斜視図である。
一実施例の斜視図である。
【図２】本発明の流水手段付きピンフィン型熱交換器の
一実施例の斜視図である。
一実施例の斜視図である。
【図３】（Ａ）は図１で示した熱交換器の正面図であり
、（Ｂ）は（Ａ）の熱交換器のＡ−Ａ′断面図である。
、（Ｂ）は（Ａ）の熱交換器のＡ−Ａ′断面図である。
【図４】（Ａ）は公知のピンフィン熱交換器の略示正面
図であり、（Ｂ）は（Ａ）の熱交換器のＢ−Ｂ′断面図
である。
図であり、（Ｂ）は（Ａ）の熱交換器のＢ−Ｂ′断面図
である。
【図５】熱交換器の熱通過率、管外流体の圧力損失、結
露水の水位を測定する装置を示す略示正面図である。
露水の水位を測定する装置を示す略示正面図である。
【図６】熱交換器の偏平パイプ上に溜まった結露水の水
位Ｈを説明するための略示断面図である。
位Ｈを説明するための略示断面図である。
１ 本発明の流水手段付きピンフィン型熱交
換器２ 管内流体用パイプ ３ 線状熱伝導体（ピンフィン）４
Ｕ字状ベンド ５ 流水手段 ６ 本発明の流水手段付ピンフィン型熱交換
器７ 公知のピンフィン型熱交換器Ｌ
流水手段と線状熱伝導体との距離ｈ
ピンフィンの高さ １０１ 吸引型風洞装置 １０２ 熱交換器 １０３ 空気の流れの方向 １０４ 熱線風速計 １０５ マノメータ １０６ 熱交換器入口 １０７ 熱交換器出口 １０８ 結露水 Ｈ 結露水の高さ Ｈ′ 風洞壁面静圧差
換器２ 管内流体用パイプ ３ 線状熱伝導体（ピンフィン）４
Ｕ字状ベンド ５ 流水手段 ６ 本発明の流水手段付ピンフィン型熱交換
器７ 公知のピンフィン型熱交換器Ｌ
流水手段と線状熱伝導体との距離ｈ
ピンフィンの高さ １０１ 吸引型風洞装置 １０２ 熱交換器 １０３ 空気の流れの方向 １０４ 熱線風速計 １０５ マノメータ １０６ 熱交換器入口 １０７ 熱交換器出口 １０８ 結露水 Ｈ 結露水の高さ Ｈ′ 風洞壁面静圧差
Claims (1)
- 【請求項１】 管内流体用偏平パイプ間にピンフィン
が配置されている積層型熱交換器において、積層された
管内流体用偏平パイプの下流側の側面にパイプ間を接続
する板状の流水手段を設けることを特徴とする流水手段
付きピンフィン熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3747691A JPH04278197A (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 流水手段付きピンフィン熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3747691A JPH04278197A (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 流水手段付きピンフィン熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04278197A true JPH04278197A (ja) | 1992-10-02 |
Family
ID=12498577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3747691A Withdrawn JPH04278197A (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 流水手段付きピンフィン熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04278197A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012037092A (ja) * | 2010-08-04 | 2012-02-23 | Sharp Corp | 熱交換器及びそれを搭載した空気調和機 |
| WO2017017814A1 (ja) * | 2015-07-29 | 2017-02-02 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器及び冷凍サイクル装置 |
-
1991
- 1991-03-04 JP JP3747691A patent/JPH04278197A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012037092A (ja) * | 2010-08-04 | 2012-02-23 | Sharp Corp | 熱交換器及びそれを搭載した空気調和機 |
| WO2017017814A1 (ja) * | 2015-07-29 | 2017-02-02 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器及び冷凍サイクル装置 |
| JPWO2017017814A1 (ja) * | 2015-07-29 | 2018-02-01 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器及び冷凍サイクル装置 |
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