JPH0684879B2 - 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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JPH0684879B2
JPH0684879B2 JP61182235A JP18223586A JPH0684879B2 JP H0684879 B2 JPH0684879 B2 JP H0684879B2 JP 61182235 A JP61182235 A JP 61182235A JP 18223586 A JP18223586 A JP 18223586A JP H0684879 B2 JPH0684879 B2 JP H0684879B2
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JP
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heat transfer
fin
tube
air flow
cut
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JP61182235A
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JPS6338892A (ja
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薫 加藤
八郎 小間
真嗣 藤本
善行 津田
眞 小畑
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Refrigeration Co
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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,冷蔵庫等に使用され、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 従来のこの種のフィンチューブ型熱交換器は、第3図の
斜視図に示すよう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4図,第5図は、従来のフィンチューブ型熱交換の一
例を示したものである。第4図は、部分側面図、第5図
はD−D′断面図を示す。この従来例は、千鳥管配列の
スリットフィンと呼ばれるもので、板状フィン1の伝熱
管2間に多数のスリット形の切り起こし5a〜5dを設けた
ものである。
伝熱管2の内部はフロン等の冷媒が循環しており、その
熱は、伝熱管2からフィンカラー4へ伝わり、板状フィ
ン1及び切り起こし5a〜5dへ伝わる。一方気流3は、板
状フィン1間を通過するが、その際、温度の異った板状
フィン1面と熱の授受を行う。この作用により、冷媒と
空気の熱交換が連続的に行なわれる。
発明が解決しようとする問題点 前述の従来例は、板状フィン1に切り起こし5a〜5dを有
するスリットフィンと称せられるもので、フィン表面に
加工のないフラットフィンと比較すると表面の熱抵抗を
40〜50%低下させている。しかしながら、この様に切り
起こしをフィン面に設けた場合、平板理論を適用すると
層流の助走区間の熱伝達率が非常に高いために、現在の
この様なスリットフィンにより達成しているフィン表面
の熱抵抗値より50%以上低い熱抵抗値を実現しうるはず
である。この理論値を達成し得ない理由はいろいろ考え
られるが、それらのうちで重要な理由として掲げられる
ものは、 切り起こし5a〜5dを通過する空気流の通風
抵抗が高く、切り起こし5a〜5d以外の部分を通過する空
気量が増加するので切り起こし部での熱的性能が十分生
かされない。 止水域6が広く存在するため有効な伝
熱面積が低下する。特に空気流3の上流側にある伝熱管
2後流の止水域6は、その後部の切り起こし5を被うた
め、これら切り起こし5の熱抵抵が増大し、フィンの平
均熱抵抗を増大させる。 伝熱管2がちどり状に配置
され、伝熱管2の前方又は後方に切り起こし5が設けら
れるため伝熱管2からの熱流を妨げフィン効率が低下す
る等の問題点を有していた。
そこで上記問題点に鑑み本発明は、 伝熱管間の流れ
を均一化し、切り起こし部の通過空気量を低下させない
ようし、平行平板間流れを実現せしめ理論値に近い熱伝
達率を得ることができる。 止水域へ流体の付着現象
によって流れを誘導する。 伝熱管間の熱流を妨げな
いといった伝熱管及び伝熱面構成を採用することで、前
記の問題点を解決し、フィンの熱抵抗を低下させ、コン
パクトかつ高性能なフィンチューブ型熱交換器を提案す
ることを目的とするものである。
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、重力方向に所定間隔で並べられ、その間
を気体が流動する板状フィン群と、この板状フィン群に
直角に挿通され内部を流体が流動する伝熱管群とから構
成され、この伝熱管群は、重力方向のピッチを気流方向
の隣り合う伝熱管間の距離より大きく取って略千鳥配列
するとともに気流方向の伝熱管相互が気流の上流側にあ
るいずれかの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、板状フィンの伝熱管相互間に、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、ルーバー形の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
角度をなすように設けるという構成を備えている。
作用 この手段によって次に述べる様な作用が生じる。すなわ
ち、 各伝熱管群内の管列は気流方向にわずかずれて
設置されるために、橋状又はルーバー状の切り起こしを
管の後流部へその一部が入り込む様に構成できるため、
伝熱管近傍に部分的に空気流速の高い箇所が生ぜず、切
り起こしへ十分な流量の空気を通過させることができる
ため、切り起こしの熱的な性能を十分生かすことができ
る。つまり、理論的な平行平板の助走区間の熱伝達率に
十分近い値を実現できる。 各伝熱管は空気流の上流
側の管投影面のどれかと部分的に重なる様に設置されて
いるために、上流側の管の後流が下流の管により流動方
向を上流側の管の止水域側へ誘引され、止水域が減少す
る。またこの現象は、伝熱管群間の切り起こしを設けて
いるためより顕著になる。つまり切り起こしは気流方向
に開口した側辺部とフィンに接続される脚部を有する
が、この脚部を伝熱管後流部へ入り込む様に設けられる
ので、気流は止水域側へ流動する様になり、止水域は減
少するのである。これは脚部を気流と傾斜させ、仰角を
持たせればより効果は大きくなる。 各伝熱管列は上
流側の管と気流方向から見て著しく位置がずれて設置さ
れることがないので、伝熱管群間のフィンへの熱の流れ
は切り起こしにより阻害されることが少ない。
この作用によって従来のものより著しく性能の高いフィ
ン付熱交換器を実現できるのである。
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図は第1図のA−A′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伝熱管であり、重力方向のピッチを気流13方向
の隣り合う伝熱管12間の距離より大きく取って略千鳥配
列されるとともに、気流13方向の伝熱管12相互が、上流
側の伝熱管12a,12cの投影面14に半分だけ伝熱管12b,12d
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15
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。さらに、板状フィン11には、伝熱管12
相互間に気流13方向と対向する2側辺部16a,16bを開口
した切り起こし群17が、この切り起こし群17の板状フィ
ン11と接合する脚部18a,18b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。伝熱管12b,
12dにより伝熱管12a,12cの後流は、投影面14に入り込む
用に流れるので、止水域19は著しく減少する。また、こ
の時、上流側の伝熱管12a,12c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,12dへ衝突し、伝熱
管12b,12d表面に高い熱伝達域を生じる。本実施例で
は、伝熱管12b,12dの投影面14との重なりを丁度伝熱管1
2の直径の1/2としているが部分的に重なっていれば効果
はある。ただ、この止水域19の減少効果だけを考慮して
考えると、妥当な効果が期待できるのは、この重なり部
が伝熱管直径の1/2から2/3程度である。さらにスリット
形、またはルーバー形の切り起こしの開口した2側辺部
16a,16bが各々オフセットして設けられているので、気
流13の下流側の切り起こしには、気流13の上流側の切り
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の前縁と角度を
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18a,18b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18a,18b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とを混合させる作用
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19がさらに減少し板状フィン11の有効
伝熱面積が拡大される。この時、伝熱管12間で一部分だ
け空気の流速が早くなることがなく、均一空気流速が得
られ、切り起こしの伝熱性能が空気流速の低下により損
なわれることがない。以上より本発明のフィンチューブ
型熱交換器によれば、伝熱性能は従来に比べ飛躍的に向
上し、小型,高性能な経済的熱交換換器を実現すること
が可能となる。
発明の効果 以上のように本発明のフィンチューブ型熱交換器は、伝
熱管を略千鳥配列するとともに気流方向の伝熱管相互が
気流の上流側にあるいずれかの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、板状フィンの伝熱
管相互間に、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、ルーバー形の切り起こし群を
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なすように設けるように構成し
ているので、 伝熱管群間を流れる空気流速が均一化
され、切り起こしの熱抵抗を十分低下させることができ
る。 上流にある伝熱管の後流が下流の伝熱管によっ
て流れの方向を変え、止水域側へ流動するため止水域が
減少し、有効な伝熱面積が増加する。 各伝熱管が気
流方向から見て著しく位置がずれて設置されないので、
伝熱管からフィン及び切り起こしへの熱の流れが阻害さ
れず、フィン効率が向上する。
これにより、伝熱性能は従来に比べ飛躍的に向上し、小
型,高性能な経済的熱交換器を実現することが可能とな
る。
【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図は従来のフィンチューブ型熱交換器を示す
斜視図、第4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5図は第4図のD−D′断面図であ
る。 11……板状フィン、12……伝熱管、13……気流、14……
投影面、16a,16b……側辺部、17……切り起こし群、18
a,18b……脚部。
フロントページの続き (72)発明者 藤本 真嗣 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 (72)発明者 小畑 眞 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重力方向に平行に所定間隔で並べられ、そ
    の間を気体が流動する板状フィン群と、この板状フィン
    群に直角に挿通され内部を流体が流動する伝熱管群とか
    ら構成され、前記伝熱管群は、重力方向のピッチを気流
    方向の隣り合う前記伝熱管間の距離より大きく取って略
    千鳥配列するとともに気流方向の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て構成されたフィンチューブ
    型熱交換器。
  2. 【請求項2】伝熱管相互間に、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、前記各切り起こし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なすように設
    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。
JP61182235A 1986-08-01 1986-08-01 フインチユ−ブ型熱交換器 Expired - Lifetime JPH0684879B2 (ja)

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JPS6338892A JPS6338892A (ja) 1988-02-19
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Families Citing this family (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02149116A (ja) * 1988-11-30 1990-06-07 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 圧電振動子
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JPH0227597A (ja) * 1988-07-14 1990-01-30 Nec Corp 双方向シフトレジスタ

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JPS6338892A (ja) 1988-02-19

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