JPH08170895A - Heat exchanger - Google Patents
Heat exchangerInfo
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- JPH08170895A JPH08170895A JP31155094A JP31155094A JPH08170895A JP H08170895 A JPH08170895 A JP H08170895A JP 31155094 A JP31155094 A JP 31155094A JP 31155094 A JP31155094 A JP 31155094A JP H08170895 A JPH08170895 A JP H08170895A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、フィンや伝熱管に振動
を加えることによって熱交換効率の向上を図った熱交換
器に関し、冷凍機器や空調機器等の分野において広く利
用されている。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat exchanger in which heat exchange efficiency is improved by applying vibration to fins and heat transfer tubes, and is widely used in the fields of refrigeration equipment and air conditioning equipment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の熱交換器の構造を図８に示す。こ
の熱交換器は、空気が流動する一定の隙間を存して平行
に配置された複数枚のフィン５２，５２・・・と、これ
らフィン５２，５２・・・を貫通して連続するＳ字状に
配設された伝熱管５３とからなり、この伝熱管５３内を
流れる熱交換流体と、フィン５２，５２・・・の隙間を
流れる空気との間で、熱の伝達が行われる。そして、こ
のときフィン５２の表面近傍には、図９に示すような温
度境界層５４が形成される。ただし、図中に示す白抜き
の矢符は、空気の流動方向を示している。この温度境界
層５４では、熱の伝達率が低いため、境界層が薄いほど
熱伝達効率が向上することになる。2. Description of the Related Art The structure of a conventional heat exchanger is shown in FIG. This heat exchanger has a plurality of fins 52, 52 ... Arranged in parallel with a certain clearance through which air flows, and an S-shape that passes through these fins 52, 52. The heat transfer tubes 53 are arranged in a shape, and heat is transferred between the heat exchange fluid flowing in the heat transfer tubes 53 and the air flowing in the gaps between the fins 52, 52. Then, at this time, a temperature boundary layer 54 as shown in FIG. 9 is formed near the surface of the fin 52. However, the white arrow in the figure indicates the flow direction of air. Since the thermal boundary layer 54 has a low heat transfer coefficient, the thinner the boundary layer, the higher the heat transfer efficiency.
【０００３】そこで、フィン近傍の空気を振動させて温
度境界層を破壊、若しくは消滅させることで熱伝達の効
率を改善するものとして、例えば特開昭５４−１４０５
０号公報等が提案されている。また、フィンや伝熱管を
加振装置によって振動させるものとして、例えば特開昭
４８−３８５５５号公報、特開昭５８−９５１９７号公
報、特開昭６１−６６００号公報等が提案されている。To improve the heat transfer efficiency by vibrating the air near the fins to destroy or eliminate the temperature boundary layer, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 54-1405.
No. 0 publication and the like have been proposed. Further, as means for vibrating the fins and heat transfer tubes by a vibrating device, for example, JP-A-48-38555, JP-A-58-95197, JP-A-61-6600 and the like have been proposed.
【０００４】そして、加振装置を用いた上記従来技術で
は、熱交換器に加えられる振動は、熱交換器の環境条件
に関わらず一定の強度、周波数に設定されている。In the above-mentioned conventional technique using the vibration exciter, the vibration applied to the heat exchanger is set to have a constant intensity and frequency regardless of the environmental conditions of the heat exchanger.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、実際には熱交
換器の使用される環境条件によってフィンの表面に形成
される温度境界層の厚さが変化し、温度境界層を破壊す
るために必要なエネルギーも変化する。However, in reality, the thickness of the temperature boundary layer formed on the surface of the fin changes depending on the environmental conditions in which the heat exchanger is used, and it is necessary to destroy the temperature boundary layer. Energy also changes.
【０００６】そのため、上記した従来の熱交換器では、
必ずしも最適な振動がフィンや伝熱管に加えられている
とは限らず、熱伝達の効率が効果的に改善されていると
は必ずしも言えないといった問題があった。また、上記
した従来の熱交換器では、温度境界層の状態を把握する
手段がないことから、効果的な振動を加えることも困難
であり、またどの程度の効果があったのかもわからな
い。Therefore, in the above-mentioned conventional heat exchanger,
There is a problem that the optimum vibration is not always applied to the fins and the heat transfer tube, and the efficiency of heat transfer is not necessarily improved effectively. Further, in the above-mentioned conventional heat exchanger, it is difficult to apply effective vibration because there is no means for grasping the state of the temperature boundary layer, and it is not known how effective it was.
【０００７】本発明は係る問題点を解決すべく創案され
たもので、その目的は、温度境界層の状態を把握するこ
とによって、より効率的な熱交換を可能とした熱交換器
を提供することにある。The present invention was devised to solve the above problems, and an object thereof is to provide a heat exchanger capable of more efficient heat exchange by grasping the state of the temperature boundary layer. Especially.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１記載の熱交換器は、空気が流動す
る一定の隙間を存して平行に配置されたフィンと、この
フィンを貫通して配設された内部を熱交換流体が流動す
る伝熱管と、これらフィン及び伝熱管を振動させるため
の加振装置とからなり、この加振装置により前記フィン
及び伝熱管に振動を加えることによって熱伝達率を改善
する熱交換器に適用し、前記フィンの表面近傍に形成さ
れる温度分布を測定するする測定手段と、この測定手段
によって測定されたフィンの表面近傍の温度分布データ
に基づいて温度境界層を判定する判定手段と、この判定
手段によって判定された温度境界層の厚さに応じて前記
加振装置の振動量を制御する制御手段とを備えた構成と
する。In order to solve the above-mentioned problems, a heat exchanger according to claim 1 of the present invention has fins arranged in parallel with a certain clearance through which air flows, and the fins. It consists of a heat transfer tube in which a heat exchange fluid flows through the inside of the fin and a vibrating device for vibrating the fins and the heat transfer tube, and the vibrating device vibrates the fins and the heat transfer tube. It is applied to a heat exchanger that improves the heat transfer coefficient by adding it, and measuring means for measuring the temperature distribution formed near the surface of the fin, and temperature distribution data near the surface of the fin measured by this measuring means. And a control means for controlling the vibration amount of the vibration exciter according to the thickness of the temperature boundary layer determined by the determination means.
【０００９】また、本発明の請求項２記載の熱交換器
は、請求項１記載の熱交換器において、測定手段の取り
付け位置をフィンの風下側の任意の位置としたものであ
る。The heat exchanger according to a second aspect of the present invention is the heat exchanger according to the first aspect, wherein the mounting position of the measuring means is an arbitrary position on the lee side of the fin.
【００１０】また、本発明の請求項３記載の熱交換器
は、空気が流動する一定の隙間を存して平行に配置され
たフィンと、このフィンを貫通して配設された内部を熱
交換流体が流動する伝熱管と、これらフィン及び伝熱管
を振動させるための加振装置とからなり、この加振装置
により前記フィン及び伝熱管に振動を加えることによっ
て熱伝達率を改善する熱交換器に適用し、前記フィンの
表面近傍に形成される温度分布を測定するする測定手段
と、この測定手段によって測定されたフィンの表面近傍
の温度分布データに基づいて温度境界層を判定する判定
手段と、前記加振装置による前記フィンの振動強度を検
出する検出手段と、前記判定手段によって判定された温
度境界層の厚さと、前記検出手段によって検出されたフ
ィンの振動強度とに基づいて、フィンの振動強度が温度
境界層の厚さに見合った状態となるように前記加振装置
の振動量を制御する制御手段とを備えた構成とする。Further, in the heat exchanger according to the third aspect of the present invention, the fins arranged in parallel with a certain gap through which air flows, and the inside arranged through the fins are heated. A heat exchange tube consisting of a heat transfer tube through which an exchange fluid flows and an oscillating device for vibrating the fins and the heat transfer tube. The heat exchanging device improves the heat transfer coefficient by applying vibration to the fins and the heat transfer tube. Means for measuring the temperature distribution formed in the vicinity of the surface of the fin, and determining means for determining the temperature boundary layer based on the temperature distribution data in the vicinity of the surface of the fin measured by the measuring means. A detecting means for detecting the vibration intensity of the fin by the vibrating device, the thickness of the temperature boundary layer determined by the determining means, and the vibration intensity of the fin detected by the detecting means. Zui it, a configuration in which a control means for controlling the amount of vibration of the vibrating device such that the state in which the vibration intensity of the fins commensurate with the thickness of the temperature boundary layer.
【００１１】[0011]
【作用】請求項１記載の熱交換器の作用について説明す
る。The operation of the heat exchanger according to claim 1 will be described.
【００１２】フィンの表面近傍に形成される温度分布を
測定手段によって測定し、その温度分布データに基づい
て判定手段により温度境界層の厚さを判定し、その判定
された温度境界層の厚さに応じて、制御手段により加振
装置の振動量を制御する。これにより、熱交換器の使用
される環境条件がどのような条件であっても、熱伝達の
効率が効果的に改善される。The temperature distribution formed near the surface of the fin is measured by the measuring means, the thickness of the temperature boundary layer is determined by the determining means based on the temperature distribution data, and the determined thickness of the temperature boundary layer is determined. In accordance with the above, the control unit controls the vibration amount of the vibration exciter. This effectively improves the efficiency of heat transfer regardless of the environmental conditions in which the heat exchanger is used.
【００１３】請求項２記載の熱交換器の作用について説
明する。The operation of the heat exchanger according to claim 2 will be described.
【００１４】測定手段の取り付け位置をフィンの風下側
の任意の位置とする。温度境界層の厚さは、フィンの風
下部分が最大となるため、それだけ温度境界層の測定が
容易となる。加えて、この部分の温度境界層にあわせた
振動を加えることによって、振動による熱伝達率の改善
の効果を最大にすることが可能となる。The mounting position of the measuring means is an arbitrary position on the lee side of the fin. The thickness of the temperature boundary layer is maximized in the leeward portion of the fin, which facilitates measurement of the temperature boundary layer. In addition, it is possible to maximize the effect of improving the heat transfer coefficient by vibrating by applying vibration adapted to the temperature boundary layer in this portion.
【００１５】請求項３記載の熱交換器の作用について説
明する。The operation of the heat exchanger according to claim 3 will be described.
【００１６】フィンの表面近傍に形成される温度分布を
測定手段によって測定し、その温度分布データに基づい
て判定手段により温度境界層の厚さを判定する。一方、
温度境界層の測定と平行して、検出手段によりフィンの
振動強度を検出する。制御手段では、判定手段によって
判定された温度境界層の厚さと、検出手段によって検出
されたフィンの振動強度とに基づいて、フィンの振動強
度が温度境界層の厚さに見合った状態となるように、加
振装置の振動量を制御する。これにより、熱交換器の使
用される環境条件がどのような条件であっても、熱伝達
の効率が効果的に改善される。The temperature distribution formed near the surface of the fin is measured by the measuring means, and the thickness of the temperature boundary layer is judged by the judging means based on the temperature distribution data. on the other hand,
In parallel with the measurement of the temperature boundary layer, the vibration intensity of the fin is detected by the detecting means. The control means, based on the thickness of the temperature boundary layer determined by the determination means and the vibration intensity of the fins detected by the detection means, ensures that the vibration intensity of the fins matches the thickness of the temperature boundary layer. First, the vibration amount of the vibrating device is controlled. This effectively improves the efficiency of heat transfer regardless of the environmental conditions in which the heat exchanger is used.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１８】図１は、本発明の熱交換器の外観構成図で
ある。FIG. 1 is an external view of the heat exchanger of the present invention.
【００１９】すなわち、本発明の熱交換器は、空気が流
動する一定の隙間を存して平行に配置された複数枚のフ
ィン２，２・・・と、これらフィン２，２・・・を貫通
して連続するＳ字状に配設された伝熱管３とで構成され
ている。そして、これらフィン２，２・・・のうちの任
意のフィン２ａに、当該フィン２ａの表面近傍に形成さ
れる温度分布を測定するサーミスタ列５からなる測定手
段が取り付けられるとともに、最外側のフィン２ｂに加
振装置１３が取り付けられた構成となっている。That is, in the heat exchanger of the present invention, a plurality of fins 2, 2 ... Arranged in parallel with a certain gap through which air flows and these fins 2, 2 ,. The heat transfer tubes 3 are arranged in an S-shape that penetrates and is continuous. Then, a measuring means including a thermistor array 5 for measuring a temperature distribution formed near the surface of the fin 2a is attached to any of the fins 2, 2 ... The vibrating device 13 is attached to 2b.
【００２０】また、サーミスタ列５の出力は、フィン２
ａの表面近傍の温度分布データに基づいて温度境界層を
判定する温度境界層判定回路６に導かれており、温度境
界層判定回路６の出力は、温度境界層の厚さに応じて加
振装置１３の振動量を制御する制御回路１１に導かれて
いる。また、加振装置１３には、加振装置電源１２から
電源が供給されており、この加振装置電源１２は、制御
回路１１の制御信号によって加振装置１３に与える電流
量を制御、すなわち加振装置１３の振動量を制御するよ
うになっている。また、図中に示す白抜きの矢符は、空
気の流動方向を示している。The output of the thermistor array 5 is the fin 2
The temperature boundary layer determination circuit 6 determines the temperature boundary layer based on the temperature distribution data in the vicinity of the surface a, and the output of the temperature boundary layer determination circuit 6 vibrates according to the thickness of the temperature boundary layer. It is guided to a control circuit 11 that controls the amount of vibration of the device 13. Further, the vibration device 13 is supplied with power from the vibration device power supply 12, and the vibration device power supply 12 controls the amount of current to be given to the vibration device 13 by the control signal of the control circuit 11, that is, the vibration is generated. The vibration amount of the vibration device 13 is controlled. Moreover, the white arrow in the figure indicates the flow direction of air.
【００２１】図２は、フィン２ａに取り付けられたサー
ミスタ列５の拡大断面図を示しており、白抜きの矢符は
空気の流動方向を示している。FIG. 2 shows an enlarged sectional view of the thermistor row 5 attached to the fins 2a, and the white arrows indicate the air flow direction.
【００２２】図中に示す温度境界層４の厚さは、隣接す
るフィン２，２間の空気の流速や、空気の物性値等の環
境条件により常に変化している。The thickness of the temperature boundary layer 4 shown in the figure constantly changes depending on environmental conditions such as the flow velocity of air between the adjacent fins 2 and 2, the physical property value of air, and the like.
【００２３】一般に、速度境界層の厚さσV は、フィン
２の風上側の端からの距離をＸ、隣接するフィン２，２
間の空気の主流の流速をＵS 、空気の動粘性係数をνと
すると、近似的に、In general, the thickness of the velocity boundary layer σ V is X, the distance from the windward end of the fin 2 is X, and the adjacent fins 2 and 2 are
Assuming that the flow velocity of the main flow of air between is U S and the kinematic viscosity of air is ν, approximately,
【００２４】[0024]
【数１】 [Equation 1]
【００２５】となる。ここで、ＲｅX はレイノルズ数で
ある。また、温度境界層の厚さσは、空気の比熱を
ＣP 、粘性係数をη、熱伝導率をλとすると、[0025] Here, Re X is the Reynolds number. Further, the thickness σ of the temperature boundary layer is defined as follows: C P is the specific heat of air, η is the viscosity coefficient, and λ is the thermal conductivity.
【００２６】[0026]
【数２】 [Equation 2]
【００２７】となる。ここで、Ｐｒはプラントル数であ
る。空気の各定数は、常温（３００Ｋ）においてはν＝
１．５８３×１０-5ｍ2 ／ｓ、Ｐｒ＝０．７１７になる
ので、ＵS ＝１．５ｍ／ｓ、Ｘ＝０．０４ｍとすると、
上記（１）、（２）式より、σ V ＝３．０１ｍｍ、σ＝
３．２８ｍｍになる。[0027] Where Pr is the Prandtl number
It Each constant of air is ν = at normal temperature (300K)
1.583 x 10-Fivem2/ S, Pr = 0.717
So US= 1.5 m / s and X = 0.04 m,
From the above equations (1) and (2), σ V= 3.01 mm, σ =
It becomes 3.28 mm.
【００２８】この場合、サーミスタ列５の高さは５ｍｍ
程度が適当であり、２０個のサーミスタ５A ，５B ・・
・５S ，５T を使用するとすると、絶縁物を挟んで０．
２５ｍｍ間隔で積み重ねることになる。In this case, the height of the thermistor row 5 is 5 mm.
20 thermistors 5 A , 5 B ...
・ When 5 S and 5 T are used, the insulation is sandwiched between 0.
It will be stacked at 25 mm intervals.
【００２９】また、サーミスタ５A ，５B ・・・間のば
らつきを補正するために、個々のサーミスタ５A ，５B
・・・の抵抗体ＲA ，ＲB ・・・の抵抗値の温度特性
を、同一条件下において測定しておく。このサーミスタ
列５を、フィン２ａの面に垂直な方向に各サーミスタ５
A ，５B ・・・が並ぶように配置する。Further, in order to correct the variation between the thermistors 5 A , 5 B ..., The individual thermistors 5 A , 5 B
The temperature characteristics of the resistance values of the resistors R A , R B, ... Are measured under the same conditions. This thermistor row 5 is arranged in the direction perpendicular to the surface of the fin 2a.
Arrange so that A , 5B ...
【００３０】図３は、図２に示すII−II′線に沿う断面
での温度分布を示している。ただし、熱交換器が蒸発器
である場合にはＴ0 ＞ＴS 、凝縮器である場合にはＴ0
＜Ｔ S である。FIG. 3 is a cross section taken along line II-II 'shown in FIG.
Shows the temperature distribution at. However, the heat exchanger is an evaporator
If T0> TS, T if it is a condenser0
<T SIs.
【００３１】図４は、サーミスタ列５を含む温度境界層
判定回路６の等価回路を示している。各サーミスタ
５A ，５B ・・・の抵抗体ＲA ，ＲB ・・・での温度
差、つまり各抵抗体ＲA ，ＲB ・・・での抵抗値の違い
は、それぞれが定電流源８A ，８B・・・によって一定
電流に保たれていることから、電位差の違いとなって現
れる。そして、各抵抗体ＲA ，ＲB ・・・の一方の端子
が接地されて同電位となっているため、Ａ／Ｄコンバー
タ９の入力電圧により、各抵抗体ＲA ，ＲB ・・・での
温度が測定できる。FIG. 4 shows an equivalent circuit of the temperature boundary layer determination circuit 6 including the thermistor array 5. Each thermistor 5 A, 5 B · · · of the resistor R A, temperature difference between the R B · · ·, i.e. the difference of the resistance value of each resistor R A, R B · · ·, each constant current Since a constant current is maintained by the sources 8 A , 8 B, ..., It appears as a potential difference. Since one terminal of each of the resistors R A , R B, ... Is grounded and has the same potential, the resistors R A , R B, ... By the input voltage of the A / D converter 9. The temperature at can be measured.
【００３２】マイクロコンピュータ１０では、Ａ／Ｄコ
ンバータ９より与えられる各抵抗体ＲA ，ＲB ・・・の
温度測定値に基づいて、温度境界層の厚さを判定する。In the microcomputer 10, the thickness of the temperature boundary layer is determined based on the temperature measurement values of the resistors R A , R B ... Provided by the A / D converter 9.
【００３３】図５は、温度境界層の厚さを判定処理する
ための動作フローチャートを示している。以下、必要に
応じて同図を参照しつつ、温度境界層の厚さ判定処理に
ついて説明する。FIG. 5 shows an operation flow chart for determining the thickness of the temperature boundary layer. Hereinafter, the thickness determination process of the temperature boundary layer will be described with reference to FIG.
【００３４】まず、マイクロコンピュータ１０の初期設
定と、ＲＡＭのクリアを行った後（ステップＳ１）、Ａ
／Ｄコンバータ９より各抵抗体ＲA ，ＲB ・・・の温度
測定データを取り込み、一旦ＲＡＭに格納する（ステッ
プＳ２）。次に、係数ｍを１に設定して、１番目のサー
ミスタ５A からの測定データをＲＡＭから取り出し（ス
テップＳ３，Ｓ４）、予め測定してある個々の抵抗体Ｒ
A ，ＲB ・・・の温度特性より、１番目のサーミスタ５
A での温度を決定する（ステップＳ５）。First, after initializing the microcomputer 10 and clearing the RAM (step S1), A
The temperature measurement data of the resistors R A , R B, ... Are fetched from the / D converter 9 and temporarily stored in the RAM (step S2). Next, the coefficient m is set to 1, the measurement data from the first thermistor 5 A is taken out from the RAM (steps S3 and S4), and the individual resistor R measured in advance is read.
A, the temperature characteristics of the R B · · ·, 1 th thermistor 5
The temperature at A is determined (step S5).
【００３５】ここで、１番目のサーミスタ５A の場合に
は、ステップＳ８での演算対象がないため、ｍ＝２とし
て２番目のサーミスタ５B について再度ステップＳ４，
Ｓ５を実行する（ステップＳ６，Ｓ７）。Here, in the case of the first thermistor 5 A , since there is no calculation target in step S8, m = 2 is set and the second thermistor 5 B is again processed in step S4.
S5 is executed (steps S6 and S7).
【００３６】次に、ステップＳ８において、２番目のサ
ーミスタ５B と１番目のサーミスタ５A との温度差δを
求め、この温度差δと、ステップＳ１で設定した設定値
（サーミスタの最小測定単位の整数倍程度とする）とを
比較する（ステップＳ９）。そして、温度差δが設定値
よりも大きい場合には、δが設定値よりも小さくなるま
で、ステップＳ４〜Ｓ８を繰り返す。また、δが設定値
よりも小さい場合には、そのときのサーミスタとフィン
２との距離を温度境界層の厚さσとする（ステップＳ１
０）。Next, in step S8, the temperature difference δ between the second thermistor 5 B and the first thermistor 5 A is obtained, and this temperature difference δ and the set value set in step S1 (the minimum measurement unit of the thermistor). Is set to be an integer multiple of (step S9). When the temperature difference δ is larger than the set value, steps S4 to S8 are repeated until δ becomes smaller than the set value. When δ is smaller than the set value, the distance between the thermistor and the fin 2 at that time is set as the thickness σ of the temperature boundary layer (step S1).
0).
【００３７】また、図６は、温度境界層の厚さを判定処
理するための他の実施例を示しており、図５に示したス
テップＳ８での処理の代わりに、隣接するフィン２，２
間を流れる空気の主流の温度Ｔ0 と、ｍ番目のサーミス
タ５m との温度差をδとして求め、以後、同様の処理
（ステップＳ９，Ｓ１０）を行って、温度境界層の厚さ
σを求めてもよい。FIG. 6 shows another embodiment for determining the thickness of the temperature boundary layer. Instead of the processing in step S8 shown in FIG. 5, the adjacent fins 2 and 2 are used.
The temperature difference between the temperature T 0 of the main flow of air flowing between them and the m-th thermistor 5 m is obtained as δ, and thereafter, the same processing (steps S9 and S10) is performed to determine the thickness σ of the temperature boundary layer. You may ask.
【００３８】このようにして得られた温度境界層の厚さ
δは、温度境界層判定回路６より制御回路１１に与えら
れる。制御回路１１は、加振装置電源１２を制御して、
この温度境界層の厚さσに応じた振動を加振装置１３に
加えて、フィン２，２・・・を振動させる。そして、そ
の振動の結果変化した温度境界層の厚さを再び制御装置
１１にフィードバックさせることにより、フィン２，２
・・・の表面近傍に形成される温度境界層を最適な加振
力で破壊することが可能となる。The temperature boundary layer thickness δ thus obtained is supplied from the temperature boundary layer determination circuit 6 to the control circuit 11. The control circuit 11 controls the vibration device power supply 12,
A vibration according to the thickness σ of the temperature boundary layer is applied to the vibrating device 13 to vibrate the fins 2, 2. Then, the thickness of the temperature boundary layer changed as a result of the vibration is fed back to the control device 11 again, so that the fins 2, 2
It is possible to destroy the temperature boundary layer formed in the vicinity of the surface of ... With an optimum excitation force.
【００３９】ところで、上記（１）、（２）式より、同
一条件下では各フィン２，２・・・の風上側の端からの
距離Ｘが大きいほど温度境界層の厚さが厚くなるので、
温度境界層の厚さが最大となるのは、各フィン２，２・
・・の風下部分である。例えば、フィン２の長さが４０
ｍｍとして、風上側の端より１０ｍｍの部分では、フィ
ン２の風下側の端の部分に比べて温度境界層の厚さがお
よそ半分（上記条件において１．６４ｍｍ）となる。つ
まり、温度境界層の厚さが薄い分だけ、境界層の判定が
困難になる。そのため、サーミスタ列５は、フィン２ａ
の風下部分に取り付けることが好ましく、温度境界層の
判定がそれだけ容易となるものである。また、風下部分
の温度境界層の厚さを極小となるように制御すること
で、フィン２，２・・・に関して最大の熱伝達効率が得
られることになる。From the above equations (1) and (2), the thickness of the temperature boundary layer increases as the distance X from the windward end of each fin 2, 2 ... ,
The maximum thickness of the temperature boundary layer is that each fin 2, 2 ...
・ ・ This is the leeward part. For example, the length of the fin 2 is 40
In terms of mm, the thickness of the temperature boundary layer is about half (1.64 mm under the above conditions) in the portion 10 mm from the windward end compared to the leeward end of the fin 2. That is, since the temperature boundary layer is thin, the boundary layer is difficult to determine. Therefore, the thermistor row 5 includes the fins 2a.
It is preferable to attach it to the leeward part of the sheet, which makes the determination of the temperature boundary layer easier. Further, by controlling the thickness of the temperature boundary layer in the leeward portion to be the minimum, the maximum heat transfer efficiency can be obtained for the fins 2, 2.
【００４０】また、フィン２，２・・・の一部を圧電素
子で構成し、フィン２，２・・・に加えられる振動強度
をこの圧電素子で測定して制御回路１１に与えるように
構成する。そして、この測定した振動強度に基づいて、
フィン２，２・・・の振動状態を温度境界層の厚さに見
合ったものに制御することにより、熱伝達の促進が効果
的に行われることになる。Further, a part of the fins 2, 2, ... Is composed of a piezoelectric element, and the vibration intensity applied to the fins 2, 2, ... Is measured by this piezoelectric element and given to the control circuit 11. To do. And based on this measured vibration intensity,
The heat transfer is effectively promoted by controlling the vibration state of the fins 2, 2 ... In accordance with the thickness of the temperature boundary layer.
【００４１】図７は、本発明の熱交換器の他の実施例を
示している。FIG. 7 shows another embodiment of the heat exchanger of the present invention.
【００４２】すなわち、冷蔵庫の蒸発器のように、フィ
ン２１，２１・・・が複数に分断されたものである。つ
まり、１つのフィン２１が、連続するＳ字状に形成され
た伝熱管３を図中縦方向に連結しないように分断された
ものである。そして、このように構成されたフィン２
１，２１・・・の隙間を順番に空気が流動するような熱
交換器では、そのフィン２１が何列目のフィンであるか
によって温度境界層の厚さが変わってくる。つまり、フ
ィン２１の位置によって最適な振動条件が変わってく
る。That is, like the evaporator of a refrigerator, the fins 21, 21 ... Are divided into a plurality of pieces. That is, one fin 21 is divided so as not to connect the continuous S-shaped heat transfer tubes 3 in the vertical direction in the figure. And the fin 2 configured in this way
In a heat exchanger in which air flows through the gaps 1, 21, ... In sequence, the thickness of the temperature boundary layer changes depending on the number of rows of fins 21. That is, the optimum vibration condition changes depending on the position of the fin 21.
【００４３】そのため、本実施例では複数箇所、例えば
風上側と風下側の２箇所にそれぞれ加振装置１３，１３
とサーミスタ列５，５とを取り付け、風上側のフィン２
１，２１・・・については、風上側に取り付けたサーミ
スタ列５と加振装置１３とで、境界温度層の厚さに見合
った加振制御を行い、風下側のフィン２１，２１・・・
については、風下側に取り付けたサーミスタ列５と加振
装置１３とで、境界温度層の厚さに見合った加振制御を
行うことにより、熱交換器全体として熱伝達の促進が効
果的に行われることになる。ただし、図中に示す白抜き
の矢符は空気の流動方向を示している。Therefore, in this embodiment, the vibrating devices 13, 13 are respectively provided at a plurality of locations, for example, two locations on the windward side and the leeward side.
And the thermistor rows 5 and 5 are attached, and the fin 2 on the windward side
With respect to 1, 21, ..., The thermistor row 5 and the vibration device 13 mounted on the leeward side perform vibration control according to the thickness of the boundary temperature layer, and the fins 21, 21 ,.
With regard to the above, the thermistor array 5 and the vibration device 13 mounted on the leeward side perform vibration control corresponding to the thickness of the boundary temperature layer, thereby effectively promoting heat transfer in the heat exchanger as a whole. Will be seen. However, the white arrows in the figure indicate the flow direction of air.
【００４４】[0044]
【発明の効果】本発明の請求項１記載の熱交換器は、加
振装置によりフィン及び伝熱管に振動を加えることによ
って熱伝達率を改善するものにおいて、フィンの表面近
傍に形成される温度分布を測定するする測定手段と、こ
の測定手段によって測定されたフィンの表面近傍の温度
分布データに基づいて温度境界層を判定する判定手段
と、この判定手段によって判定された温度境界層の厚さ
に応じて加振装置の振動量を制御する制御手段とを備え
た構成としたので、どのような環境条件下においても、
熱交換器のフィン近傍に形成される温度境界層を最適な
振動条件で破壊することができ、熱交換器全体で熱伝達
の促進が効果的に行われるものである。In the heat exchanger according to claim 1 of the present invention, the heat transfer coefficient is improved by vibrating the fins and the heat transfer tubes by the vibrating device, and the temperature formed near the surface of the fins. Measuring means for measuring the distribution, determining means for determining the temperature boundary layer based on the temperature distribution data near the surface of the fin measured by the measuring means, and thickness of the temperature boundary layer determined by this determining means Since it is configured to include a control means for controlling the amount of vibration of the vibrating device according to
The temperature boundary layer formed in the vicinity of the fins of the heat exchanger can be destroyed under optimum vibration conditions, and heat transfer can be effectively promoted in the entire heat exchanger.
【００４５】また、本発明の請求項２記載の熱交換器
は、測定手段の取り付け位置を温度境界層の厚さが大き
くなるフィンの風下側の任意の位置としたので、それだ
け温度境界層の測定が容易となるものである。また、こ
の部分の温度境界層にあわせた振動を加えることによっ
て、振動による熱伝達率の改善の効果を最大にすること
が可能となるものである。Further, in the heat exchanger according to the second aspect of the present invention, since the mounting position of the measuring means is set to an arbitrary position on the lee side of the fin where the thickness of the temperature boundary layer becomes large, the temperature boundary layer is reduced accordingly. It is easy to measure. In addition, by applying vibration in accordance with the temperature boundary layer of this portion, it is possible to maximize the effect of improving the heat transfer coefficient due to the vibration.
【００４６】また、本発明の請求項３記載の熱交換器
は、加振装置によりフィン及び伝熱管に振動を加えるこ
とによって熱伝達率を改善するものにおいて、フィンの
表面近傍に形成される温度分布を測定するする測定手段
と、この測定手段によって測定されたフィンの表面近傍
の温度分布データに基づいて温度境界層を判定する判定
手段と、加振装置によるフィンの振動強度を検出する検
出手段と、判定手段によって判定された温度境界層の厚
さと検出手段によって検出されたフィンの振動強度とに
基づいて、フィンの振動強度が温度境界層の厚さに見合
った状態となるように加振装置の振動量を制御する制御
手段とを備えた構成としたので、どのような環境条件下
においても、熱交換器のフィン近傍に形成される温度境
界層を最適な振動条件で破壊することができ、熱交換器
全体で熱伝達の促進が効果的に行われるものである。In the heat exchanger according to claim 3 of the present invention, the heat transfer coefficient is improved by vibrating the fins and the heat transfer tubes by a vibrating device, and the temperature formed near the surface of the fins is improved. Measuring means for measuring the distribution, determining means for determining the temperature boundary layer based on the temperature distribution data near the surface of the fin measured by the measuring means, and detecting means for detecting the vibration intensity of the fin by the vibrating device Based on the thickness of the temperature boundary layer determined by the determination means and the vibration intensity of the fins detected by the detection means, vibration is applied so that the vibration intensity of the fins matches the thickness of the temperature boundary layer. Since the configuration is provided with the control means for controlling the amount of vibration of the device, the temperature boundary layer formed near the fins of the heat exchanger has an optimal vibration strip under any environmental conditions. In can destroy, those which promote heat transfer across the heat exchanger is effectively performed.
【図１】本発明の熱交換器の外観構成図である。FIG. 1 is an external configuration diagram of a heat exchanger of the present invention.
【図２】フィンに取り付けられたサーミスタ列の拡大断
面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a thermistor row attached to a fin.
【図３】図２に示すII−II′線に沿う断面での温度分布
図である。FIG. 3 is a temperature distribution diagram in a cross section taken along line II-II ′ shown in FIG.
【図４】サーミスタ列を含む温度境界層判定回路の等価
回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a temperature boundary layer determination circuit including a thermistor array.
【図５】温度境界層の厚さを判定処理するための動作フ
ローチャートである。FIG. 5 is an operation flowchart for determining the thickness of a temperature boundary layer.
【図６】温度境界層の厚さを判定処理するための他の実
施例を示す動作フローチャートである。FIG. 6 is an operation flowchart showing another embodiment for determining the thickness of the temperature boundary layer.
【図７】本発明の熱交換器の他の実施例を示す外観構成
図である。FIG. 7 is an external configuration diagram showing another embodiment of the heat exchanger of the present invention.
【図８】従来の熱交換器の構造の一例を示す外観図であ
る。FIG. 8 is an external view showing an example of the structure of a conventional heat exchanger.
【図９】フィン断面での温度分布図である。FIG. 9 is a temperature distribution diagram in a fin cross section.
２，２１ フィン ３ 伝熱管 ５ サーミスタ列 ６ 温度境界層判定回路 １１ 制御回路 １２ 加振装置電源 １３ 加振装置 2,21 Fins 3 Heat transfer tube 5 Thermistor row 6 Temperature boundary layer determination circuit 11 Control circuit 12 Excitation device power supply 13 Excitation device
Claims (3)
配置されたフィンと、このフィンを貫通して配設された
内部を熱交換流体が流動する伝熱管と、これらフィン及
び伝熱管を振動させるための加振装置とからなり、この
加振装置により前記フィン及び伝熱管に振動を加えるこ
とによって熱伝達率を改善する熱交換器において、 前記フィンの表面近傍に形成される温度分布を測定する
する測定手段と、 この測定手段によって測定されたフィンの表面近傍の温
度分布データに基づいて温度境界層を判定する判定手段
と、 この判定手段によって判定された温度境界層の厚さに応
じて前記加振装置の振動量を制御する制御手段とを備え
たことを特徴とする熱交換器。Claims: 1. Fins arranged in parallel with a certain clearance through which air flows, a heat transfer tube through which a heat exchange fluid flows, and a fin and a transfer tube. In a heat exchanger that comprises a vibrating device for vibrating the heat pipe, and improves the heat transfer coefficient by vibrating the fin and the heat transfer pipe by the vibrating device, the temperature formed near the surface of the fin Measuring means for measuring the distribution, judging means for judging the temperature boundary layer based on the temperature distribution data near the surface of the fin measured by the measuring means, and thickness of the temperature boundary layer judged by this judging means And a control means for controlling the amount of vibration of the vibration exciter according to the above.
の風下側の任意の位置としたことを特徴とする請求項１
記載の熱交換器。2. The mounting position of the measuring means is an arbitrary position on the leeward side of the fin.
The heat exchanger described.
配置されたフィンと、このフィンを貫通して配設された
内部を熱交換流体が流動する伝熱管と、これらフィン及
び伝熱管を振動させるための加振装置とからなり、この
加振装置により前記フィン及び伝熱管に振動を加えるこ
とによって熱伝達率を改善する熱交換器において、 前記フィンの表面近傍に形成される温度分布を測定する
する測定手段と、 この測定手段によって測定されたフィンの表面近傍の温
度分布データに基づいて温度境界層を判定する判定手段
と、 前記加振装置による前記フィンの振動強度を検出する検
出手段と、 前記判定手段によって判定された温度境界層の厚さと、
前記検出手段によって検出されたフィンの振動強度とに
基づいて、フィンの振動強度が温度境界層の厚さに見合
った状態となるように前記加振装置の振動量を制御する
制御手段とを備えたことを特徴とする熱交換器。3. Fins arranged parallel to each other with a constant gap through which air flows, a heat transfer tube through which a heat exchange fluid flows, the fins and transfer fins. In a heat exchanger that comprises a vibrating device for vibrating the heat pipe, and improves the heat transfer coefficient by vibrating the fin and the heat transfer pipe by the vibrating device, the temperature formed near the surface of the fin Measuring means for measuring the distribution, determining means for determining the temperature boundary layer based on the temperature distribution data near the surface of the fin measured by the measuring means, and detecting the vibration intensity of the fin by the vibrating device. Detecting means, and the thickness of the temperature boundary layer determined by the determining means,
Control means for controlling the amount of vibration of the vibrating device based on the vibration intensity of the fin detected by the detection means so that the vibration intensity of the fin is in a state corresponding to the thickness of the temperature boundary layer. A heat exchanger characterized by that.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31155094A JPH08170895A (en) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31155094A JPH08170895A (en) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | Heat exchanger |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08170895A true JPH08170895A (en) | 1996-07-02 |
Family
ID=18018593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31155094A Pending JPH08170895A (en) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | Heat exchanger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08170895A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040042162A (en) * | 2002-11-13 | 2004-05-20 | 주식회사 대우일렉트로닉스 | Evaporator using ultrasonic vibrations |
| JP2008514897A (en) * | 2004-09-30 | 2008-05-08 | ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー | Method of cooling a heat transfer body and supercharged air |
| US7381788B2 (en) | 2002-08-30 | 2008-06-03 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | Method for continuous production of polyamide |
| JP2016217564A (en) * | 2015-05-15 | 2016-12-22 | 株式会社デンソー | Fluid transport device |
| CN113670809A (en) * | 2021-09-16 | 2021-11-19 | 广州大学 | Corrosion electrochemical measuring device and method for coupling heat transfer and flow field |
-
1994
- 1994-12-15 JP JP31155094A patent/JPH08170895A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| US7381788B2 (en) | 2002-08-30 | 2008-06-03 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | Method for continuous production of polyamide |
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| CN113670809A (en) * | 2021-09-16 | 2021-11-19 | 广州大学 | Corrosion electrochemical measuring device and method for coupling heat transfer and flow field |
| CN113670809B (en) * | 2021-09-16 | 2023-08-29 | 广州大学 | Corrosion electrochemical measurement device and measurement method for coupling heat transfer and flow field |
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