JPH0684878B2 - フインチユ−ブ型熱交換器 - Google Patents

フインチユ−ブ型熱交換器

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JPH0684878B2
JPH0684878B2 JP61146418A JP14641886A JPH0684878B2 JP H0684878 B2 JPH0684878 B2 JP H0684878B2 JP 61146418 A JP61146418 A JP 61146418A JP 14641886 A JP14641886 A JP 14641886A JP H0684878 B2 JPH0684878 B2 JP H0684878B2
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JP
Japan
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heat transfer
air flow
fin
tube
cut
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JP61146418A
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JPS633187A (ja
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薫 加藤
八郎 小間
聡 丹野
善行 津田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Refrigeration Co
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、空調,冷凍,冷蔵等に使用され、冷媒と空気
等の流体間で熱の授受を行なうフィンチューブ型熱交換
器に関するものである。
従来の技術 従来この種のフィンチューブ型熱交換器は、第7図の斜
視図に示すようにに一定間隔で多数平行に並べられた板
状フィン群1と、この板状フィン群1に直角に挿通され
た伝熱管群2とから構成され、気流3は、板状フィン群
1間を流れ、伝熱管群2内を流れる冷媒と熱交換を行な
う。この様なフィンチューブ型熱交換器は、近年、小
型、高性能化が要求されているが、騒音等の観点からフ
ィン間の気流速度は低く抑えられているため、伝熱管内
側の熱抵抗に比して空気側の熱抵抗は高い。そこで、現
在は、空気側の伝熱面積を拡大することで伝熱管内側の
熱抵抗との差を減少させるように工夫している。しか
し、伝熱面を拡大することには物理的な限界が存在する
とともに、経済性、省スペース等の点から問題もあり、
空気側の熱抵抗を低下させることがこの種のフィンチュ
ーブ型熱交換器において重要な課題となっている。
第8図〜第9図は、従来のフィンチューブ型熱交換器の
一例を示したものである。第8図は、部分側面図を示
す。第9図C−C′断面図を示す。第8図,第9図に示
された従来例は、千鳥管配列のリングフィンと呼ばれる
ものであるが、伝熱管2の気流3方向管列ピッチL′
を伝熱管2の外径D′の2.2倍程度に、また、気流3
を垂直方向の管段ピッチL′を伝熱管2の外径D′
の2.2〜2.5倍程度に取っており、板状フィン1には伝熱
管2を囲う円状の突起4が設けられている。尚、板状フ
ィン1には、1体に設けられたフィンカラー5を介して
伝熱管2を貫通させている。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の構成では、円状の突起4により気流
3は、伝熱管2に当たり、馬蹄渦を生じ、伝熱を促進さ
せるが、伝熱管配列が最適な仕様でないため、その効果
がうまく発揮されないという問題点を有していた。
そこで、上記問題点に鑑み本発明は、伝熱管の管配列を
うまく工夫することで、円状の突起の効果を最大限発揮
させ、空気側総括熱伝達率を気流の流動抵抗ΔPを考慮
した同一ファン動力基準で飛躍的に向上させた経済的フ
ィンチューブ型熱交換器を提供するものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明のフィンチューブ
型熱交換器は、一定間隔で多数平行に並べられ、その間
を気流が流動する板状フィンと、この板状フィンに直角
に挿通された外径D0の伝熱管とから構成され伝熱管の気
流方向管列ピッチL1を1.2D0≦L1≦1.8D0、気流と垂直方
向の管段ピッチL2を2.6D0≦L2≦3.3D0とするとともに、
前記板状フィンに前記伝熱管を囲う円状の突起を設け、
前記気流方向について、伝熱管相互が、前記気流の上流
側にあるいずれかの前記伝熱管の下流側への投影面と部
分的な重なりを有し、さらに、板状フィンの円状の突起
相互間に、気流と対向する2側辺部を切り起こして開口
したスリット形またはルーバー形切り起こし群を、切り
起こし群のフィンと接合する脚部列が板状フィンの前縁
の法線方向と角度を成すように設けるという構成を備え
ている。
作用 この技術的手段による作用を第5図〜第6図より説明す
る。
第5図,第6図は、本発明の構成を備えたフィンチュー
ブ型熱交換器においてD0,L1,L2および気流速度Uをパ
ラメータとして実験および解析を行ない、同一ファン動
力ΔPU(ΔPは熱交換器を通過する気流の流動抵抗)
基準の空気側総括熱伝達率αで伝熱性能を評価したも
のある。第5図は管列ピッチ、第6図は管段ピッチの影
響をみたものである。管列ピッチL1、管段ピッチL2が大
ききくなるとフィン表面での熱伝達率は向上するがフィ
ン効率が低下する。また気流の流動抵抗ΔPは、管列ピ
ッチL1管段ピッチL2が小さい方が増大する。従って空気
側総括熱伝達率αにピークが存在する。L1≒1.3D0,L2
≒2.9D0で伝熱性能が最大になるが、1.2D0≦L1≦1.8D
02.6D0≦L2≦3.3D0であれば実用上十分伝熱性能が優れ
ていることがわかる。この時、円状の突起の効果は最大
限発揮される。また、気流方向について伝熱管相互がわ
ずかずつ気流と垂直方向にずらして設置されているため
上流側の管とフィンの存在により発生する馬蹄渦が下流
側の管へ衝突し、管表面に高い熱係達域を生じる。そし
て、上流から発生する馬蹄渦が、管表面に衝突し、管両
側へ分岐するため止水域が少なくなり有効な伝熱面積が
増加する。さらに上記構成のスリットフィンによれば、
気流下流側に設けた切り起こしが上流側切り起こしで生
じた温度境界層内に入る部分が減少し、切り起こし部で
の境界層前縁効果が十分に生かされ、フィンの伝熱性能
が向上する。また、気流と角度をもたせて切り起こしの
脚部を設置してあるので切り起こし内部を流動する気流
と外部を流動する気流の混合が行なわれ、この混合効果
による伝熱促進が可能である。さらに、脚部で誘起され
る旋回成分をもつ気流は、上記の混合効果を高めると共
に、伝熱管後流部の死水域減少に効果があり、フィンの
有効伝熱面積を増大させることによる伝熱性能向上も大
きい。
実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。第1図,第3図は本発明の一実施例のフィンチュー
ブ型熱交換器の部分側面図であり、第2図第4図はそれ
ぞれ第1図,第3図のA−A′,B−B′断面図を示す。
11は、所定間隔で平行に並べられた板状フィンである。
12は、外径D0の伝熱管であり、気流13方向の管列ピッチ
L1を1.2D0≦L1≦1.8D0、気流13方向に垂直な管段ピッチ
L2を2.6D0≦L2≦3.3D0、とするとともに前記板状フィン
11には、伝熱管12を囲う円状の突起14が設けられ、上流
側の伝熱管12aの投影面15に部分的に伝熱管12bが重なる
ように構成されている。そして伝熱管12は板状フィン11
にバーリング加工等で設けたフィンカラー16に直角に挿
通され、拡管加工もしくは、ロウ付加工により固定され
ている。また、板状フィン11には、円状の突起14相互間
に気流13方向と対向する2側辺部17a,17bを開口した切
り起こし群18の板状フィン11と接合する脚部19a,19bが
板状フィン11の前縁の法線方向と角度をなすように設け
てある。
本実施例による作用は以下のようになる。まず、気流13
方向の管列ピッチL1が1.2D0≦L1≦1.8D0気流13方向と垂
直な管段ピッチL2が2.6D0≦L2≦3.3D0であるため、前述
のように、同一ファン動力基準で最も空気側伝熱性能を
高めることができる。この時、円状の突起により馬蹄渦
を生じ熱を促進させる効果が最大限発揮される。また、
気流13上流側の伝熱管12aの投影面に部分的に後流側の
伝熱管12bが重なるように構成されているため、上流側
の伝熱管12aとフィンの存在により発生する馬蹄渦が下
流側の伝熱管12bへ衝突し、伝熱管12b表面に高い熱伝達
域を生じる。そして上流から発生する馬蹄渦が、伝熱管
12に衝突し、伝熱管12の両側へ分岐するため死水域20が
少なくない有効な伝熱面積が増大する。さらに、スリッ
ト形または、ルーバー形切り起こしの開口した2側辺部
17a,17bが各々オフセットして設けられているので気流1
3の下流側の切り起こしには、気流13の上流側切り起こ
しで生じた温度境界層外に位置する部分が常に存在し、
その部分での伝熱性能はよい。また、切り起こし群17
は、伝熱管12間において板状フィン11前縁と角度を成し
て設けられているため、切り起こし内部を流動する気流
と、外部を流動する気流は、各々の流動方向が異なり、
気流間にスリップが生じ、乱流が発生し、伝熱性能を高
める。さらに切り起こし脚部19a,19bは、気流13方向と
角度を成して設けられているので、2次流れによる旋回
成分をもった気流が、脚部19a,19bから誘起される。こ
の気流は、切り起こし部で熱交換された気体と新鮮気体
を混合させる作用を持つとともに伝熱管12の気流13後流
部への旋回成分を持つので、死水域20が減少し、板状フ
ィン11の有効伝熱面積が拡大され、伝熱性能は飛躍的に
向上する。
発明の効果 以上のように、本発明は、外径D0の伝熱管の気流方向列
ピッチL1を1.2D0≦L1≦1.8D0、気流と垂直方向管段ピッ
チL2を2.6D0≦L2≦3.3D0とするとともに板状フィンに前
記伝熱管を囲う円状の突起を設け、伝熱管相互が気流の
上流側にあるいずれかの前記伝熱管の下流側への投影面
と部分的な重なりを有し、さらに板状フィンの円状の突
起相互間に、気流方向に開口したスリット形または、ル
ーバー形切り起こしを、この切り起こし脚部が、板状フ
ィンの前縁と角度を成すように設けられているため、同
一ファン動力基準で最も空気側伝熱性能を高めることが
でき、またスリットフィンとしても、フィン間を流れる
気流中に旋回成分を持つ流れと乱れを誘起させ、気流の
混合効果、乱流促進効果、死水域減少効果、および境界
層前縁効果が十分に発揮され、空気側伝熱性能を大巾に
向上させることができる。これにより、熱交換器の伝熱
性能は著しく向上し、小型,高性能化を実現させるのに
効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例におけるフィンチューブ型熱
交換器を示す部分側面図、第2図は第1図のA−A′断
面図、第3図は本発明の他の実施例におけるフィンチュ
ーブ型熱交換器を示す部分側面図、第4図は第3図のB
−B′断面図、第5図,第6図は本発明の作用特性図、
第7図は従来のフィンチューブ型熱交換器を示す斜視
図、第8図は従来のフィンチューブ型熱交換器を示す部
分側面図、第9図は第8図のC−C′断面図である。 11……板状フィン、12……伝熱管、D0……伝熱管の外
径、L1……管列ピッチ、L2……管段ピッチ、13……気
流、14……突起、15……投影面、17a,17b……側辺部、1
8……切り起こし群、19a,19b……脚部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹野 聡 大阪府東大阪市高井田本通3丁目22番地 松下冷機株式会社内 (72)発明者 津田 善行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−243292(JP,A) 実公 昭62−5580(JP,Y2)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一定間隔で多数平行に並べられ、その間を
    気流が流動する板状フィンと、前記板状フィンに直角に
    挿通され内部を流体が流動する外径D0の伝熱管とから構
    成され、前記伝熱管の気流方向管列ピッチL1を1.2D0≦L
    1≦1.8D0,気流と垂直方向の管段ピッチL2を2.6D0≦L2
    3.3D0とし、前記気流方向について、伝熱管相互が、前
    記気流の上流側にあるいずれかの前記伝熱管の下流側へ
    の投影面と部分的な重なりを有するとともに、前記板状
    フィンに前記伝熱管を囲う円状の突起を設けたフィンチ
    ューブ型熱交換器。
  2. 【請求項2】板状フィンの円状の突起相互間に気流と対
    向する2側辺部を切り起して開口したスリット形または
    ルーバー状切り起こし群を前記各切り起こし群のフィン
    と接合する脚部列が、前記板状フィンの前縁の法線方向
    と角度を成すように設けた特許請求の範囲第1項記載の
    フィンチューブ型熱交換器。
JP61146418A 1986-06-23 1986-06-23 フインチユ−ブ型熱交換器 Expired - Lifetime JPH0684878B2 (ja)

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JP61146418A JPH0684878B2 (ja) 1986-06-23 1986-06-23 フインチユ−ブ型熱交換器

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JP61146418A JPH0684878B2 (ja) 1986-06-23 1986-06-23 フインチユ−ブ型熱交換器

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JPS633187A JPS633187A (ja) 1988-01-08
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4915887B2 (ja) * 2001-08-01 2012-04-11 株式会社コーアツ ガス系消火設備の操作箱
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JPS6162794A (ja) * 1984-09-04 1986-03-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd フイン付熱交換器

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JPS633187A (ja) 1988-01-08

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