JPH10206059A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JPH10206059A JPH10206059A JP9007378A JP737897A JPH10206059A JP H10206059 A JPH10206059 A JP H10206059A JP 9007378 A JP9007378 A JP 9007378A JP 737897 A JP737897 A JP 737897A JP H10206059 A JPH10206059 A JP H10206059A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/34—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely
- F28F1/36—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely the means being helically wound fins or wire spirals
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Details Of Fluid Heaters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 フインチューブにおける管外流の剥離を抑止
し、フインチューブ下流側の後流域を減少させ、伝熱面
積の拡大効果を得ること。 【解決手段】 熱交換器におけるフインチューブ１０の
フイン１２の外周からチューブ本体側に向う複数の切り
込み１３を入れ、その切り込み１３により区画されたフ
イン外周部を、フインチューブの軸線から放射方向に延
びる線と交差する折り曲げ線１４によってフインチュー
ブの軸線方向に折り曲げた。
し、フインチューブ下流側の後流域を減少させ、伝熱面
積の拡大効果を得ること。 【解決手段】 熱交換器におけるフインチューブ１０の
フイン１２の外周からチューブ本体側に向う複数の切り
込み１３を入れ、その切り込み１３により区画されたフ
イン外周部を、フインチューブの軸線から放射方向に延
びる線と交差する折り曲げ線１４によってフインチュー
ブの軸線方向に折り曲げた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、外周にフインを取
付けたフインチューブの内部に管内流体を流すとともに
管外に管外流体を流して、上記フインチューブを介して
熱交換を行う熱交換器に関する。
付けたフインチューブの内部に管内流体を流すとともに
管外に管外流体を流して、上記フインチューブを介して
熱交換を行う熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、熱交換器においては、その熱交
換器内に多数の伝熱管を配列し、その伝熱管内に例えば
冷却水の如き管内流体を流し、その伝熱管の管外に上記
伝熱管の軸線に直交する方向に例えば被冷却流体の如き
管外流体を流して、上記伝熱管内の流体と伝熱管外の流
体との間に熱交換を行わせることが行われている。
換器内に多数の伝熱管を配列し、その伝熱管内に例えば
冷却水の如き管内流体を流し、その伝熱管の管外に上記
伝熱管の軸線に直交する方向に例えば被冷却流体の如き
管外流体を流して、上記伝熱管内の流体と伝熱管外の流
体との間に熱交換を行わせることが行われている。
【０００３】ところで、上記熱交換器の伝熱管には管外
伝熱面積が大きく、伝熱管一本当たりの熱交換量を増す
ことができるようにフインチューブが用いられている。
すなわち、図２６は上記フインチューブを使用した熱交
換器の断面図であって、熱交換器内には多数のフインチ
ューブ１が互いに平行に配列されており、その管外には
矢印で示すように上記伝熱管１の軸線と直交する方向に
管外流体が流され、また上記フインチューブ１内には他
の管内流体が流される。
伝熱面積が大きく、伝熱管一本当たりの熱交換量を増す
ことができるようにフインチューブが用いられている。
すなわち、図２６は上記フインチューブを使用した熱交
換器の断面図であって、熱交換器内には多数のフインチ
ューブ１が互いに平行に配列されており、その管外には
矢印で示すように上記伝熱管１の軸線と直交する方向に
管外流体が流され、また上記フインチューブ１内には他
の管内流体が流される。
【０００４】上記フインチューブ１の形状としては図２
７に示すソリッドフインチューブや図２８に示すセレー
テッドフインチューブが広く用いられている。上記ソリ
ッドフインチューブはチューブ２の外周にフイン３を取
り付けたものであり、セレーテッドフインチューブはフ
イン３がセグメント４と呼ばれる放射状の短形フインに
形づくられたものである。上記セレーテッドフインチュ
ーブは同一寸法のソリッドフインチューブよりも伝熱面
積は少ないがセグメント化によりフイン表面での温度環
境層の発達が抑止されて管外伝達率はソリッドフインチ
ューブよりも高くなり、伝熱面積と管外熱伝達率との積
で表わされる収熱量としてはソリッドフインチューブと
同等以上となる。そこで、上記フインチューブは用途に
応じて使い分けられている。
７に示すソリッドフインチューブや図２８に示すセレー
テッドフインチューブが広く用いられている。上記ソリ
ッドフインチューブはチューブ２の外周にフイン３を取
り付けたものであり、セレーテッドフインチューブはフ
イン３がセグメント４と呼ばれる放射状の短形フインに
形づくられたものである。上記セレーテッドフインチュ
ーブは同一寸法のソリッドフインチューブよりも伝熱面
積は少ないがセグメント化によりフイン表面での温度環
境層の発達が抑止されて管外伝達率はソリッドフインチ
ューブよりも高くなり、伝熱面積と管外熱伝達率との積
で表わされる収熱量としてはソリッドフインチューブと
同等以上となる。そこで、上記フインチューブは用途に
応じて使い分けられている。
【０００５】管外流体は前述のように図中矢印で示すよ
うにフインチューブの軸と直交する方向から流入してフ
イン３間を流れて、フイン表面およびチューブ２の表面
を通して管内流体と熱交換を行うため、このようなフイ
ンチューブで構成された熱交換器は、フインのないチュ
ーブのみで構成された熱交換器と比較した場合、交換熱
量が規定されている場合はチューブ本数を減らし小形化
が可能となり、またチューブ本数が規定されている場合
は、交換量の増加が可能となる。
うにフインチューブの軸と直交する方向から流入してフ
イン３間を流れて、フイン表面およびチューブ２の表面
を通して管内流体と熱交換を行うため、このようなフイ
ンチューブで構成された熱交換器は、フインのないチュ
ーブのみで構成された熱交換器と比較した場合、交換熱
量が規定されている場合はチューブ本数を減らし小形化
が可能となり、またチューブ本数が規定されている場合
は、交換量の増加が可能となる。
【０００６】ところが、図２９にソリッドフインチュー
ブ廻りの管外流体の流線を示すように、図中矢印の方向
から流入した管外流体のフイン間の流れは、よどみ点か
ら角度θの位置ａで剥離し、フインチューブ下流側には
後流域ｂが形成される。この後流域ｂでは管外流体の流
速は殆ど０または逆流であり、局所管外伝達率は著しく
小さい値となる。したがって、この後流域に位置するフ
インは伝熱には殆ど寄与しておらず、フインの付加によ
る伝熱面積拡大の効果が十分に得られていない。また、
フイン形状をセレーテッドフインとした場合でも前記の
後流域の形成状態はソリッドフインの場合と殆ど変わら
ず、フインには伝熱に寄与しない部分が存在する。
ブ廻りの管外流体の流線を示すように、図中矢印の方向
から流入した管外流体のフイン間の流れは、よどみ点か
ら角度θの位置ａで剥離し、フインチューブ下流側には
後流域ｂが形成される。この後流域ｂでは管外流体の流
速は殆ど０または逆流であり、局所管外伝達率は著しく
小さい値となる。したがって、この後流域に位置するフ
インは伝熱には殆ど寄与しておらず、フインの付加によ
る伝熱面積拡大の効果が十分に得られていない。また、
フイン形状をセレーテッドフインとした場合でも前記の
後流域の形成状態はソリッドフインの場合と殆ど変わら
ず、フインには伝熱に寄与しない部分が存在する。
【０００７】この管外流の剥離を抑止して管外熱伝達率
の向上を図ったものとしては、例えば特開昭５６−１６
５８９７号公報記載のように、剥離が生じるフインチュ
ーブの斜め後ろ位置に低抗体を取り付けることも提案さ
れている。すなわち、上記公報記載のものには、上記抵
抗体として図３０に示すように適当な幅の板５が設けら
れ、或は図３１に示すようにフイン３の外周に折り曲げ
片６が設けられており、このような低抗体によって剥離
しようとする管外流がフインチューブの下流側に回り込
み、管外熱伝達率が向上される。
の向上を図ったものとしては、例えば特開昭５６−１６
５８９７号公報記載のように、剥離が生じるフインチュ
ーブの斜め後ろ位置に低抗体を取り付けることも提案さ
れている。すなわち、上記公報記載のものには、上記抵
抗体として図３０に示すように適当な幅の板５が設けら
れ、或は図３１に示すようにフイン３の外周に折り曲げ
片６が設けられており、このような低抗体によって剥離
しようとする管外流がフインチューブの下流側に回り込
み、管外熱伝達率が向上される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、剥離の位置
および後流域の形成状況は、管外流体の種類，温度，圧
力および流速によって変化するので、低抗体の設置位
置、範囲Ｌ或は高さｈが前記管外流体の条件に対応した
ものである必要がある。
および後流域の形成状況は、管外流体の種類，温度，圧
力および流速によって変化するので、低抗体の設置位
置、範囲Ｌ或は高さｈが前記管外流体の条件に対応した
ものである必要がある。
【０００９】そこで、上記図３０記載の抵抗板の場合、
低抗体としての板５の幅を変化させることにより設置範
囲Ｌを対応させることができるが、図３１に示すもので
は高さｈは常にフインの大きさ等により規制される。こ
の抵抗板設置個所ではフイン隙間の流路が抵抗板により
塞がれてしまい、設置範囲が広い場合は、フイン隙間流
路の閉塞による圧力損失の増加は無視できないものにな
り、しかも抵抗板の付加により重量も増加する等の問題
がある。また折り曲げ片６を設けた場合には折り曲げ範
囲Ｌを決定すると、その幾何形状から折り曲げ高さｈよ
りも決定されてしまう。
低抗体としての板５の幅を変化させることにより設置範
囲Ｌを対応させることができるが、図３１に示すもので
は高さｈは常にフインの大きさ等により規制される。こ
の抵抗板設置個所ではフイン隙間の流路が抵抗板により
塞がれてしまい、設置範囲が広い場合は、フイン隙間流
路の閉塞による圧力損失の増加は無視できないものにな
り、しかも抵抗板の付加により重量も増加する等の問題
がある。また折り曲げ片６を設けた場合には折り曲げ範
囲Ｌを決定すると、その幾何形状から折り曲げ高さｈよ
りも決定されてしまう。
【００１０】このように、従来の方法では管外流の剥離
の抑止に最も重要な形状要素である抵抗体設置範囲およ
び低抗体の大きさを最適に設定することが困難であり、
したがって、後流抑止効果を最適に得ることができない
等の問題がある。
の抑止に最も重要な形状要素である抵抗体設置範囲およ
び低抗体の大きさを最適に設定することが困難であり、
したがって、後流抑止効果を最適に得ることができない
等の問題がある。
【００１１】本発明は、このような点に鑑み、フイン外
周に管外流体の条件に応じて形状自由度の高い低抗体を
設けて、管外流の剥離を抑止し、フインチューブ下流側
の後流域を減少させることより、後流域の局所管外熱伝
達率を上昇させて伝熱面積の拡大効果を得て伝熱性能の
高い熱交換器を得ることを目的とする。
周に管外流体の条件に応じて形状自由度の高い低抗体を
設けて、管外流の剥離を抑止し、フインチューブ下流側
の後流域を減少させることより、後流域の局所管外熱伝
達率を上昇させて伝熱面積の拡大効果を得て伝熱性能の
高い熱交換器を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、管外流体
の流れに対してフインチューブの軸が直交するように配
設された熱交換器において、上記フインチューブのフイ
ンの外周からチューブ本体側に向う複数の切り込みをい
れるとともに、その切り込みにより区画されたフイン外
周部を、フインチューブの軸線から放射方向に延びる線
と交差する折り曲げ線によってフインチューブの軸線方
向に折り曲げたことを特徴とする。
の流れに対してフインチューブの軸が直交するように配
設された熱交換器において、上記フインチューブのフイ
ンの外周からチューブ本体側に向う複数の切り込みをい
れるとともに、その切り込みにより区画されたフイン外
周部を、フインチューブの軸線から放射方向に延びる線
と交差する折り曲げ線によってフインチューブの軸線方
向に折り曲げたことを特徴とする。
【００１３】第２の発明は、上記切り込みにより区画さ
れたフイン外周部が、切り込み上の一点と、フイン外周
上の一点とを結ぶ線を折り曲げ線として折り曲げられて
いることを特徴とする。
れたフイン外周部が、切り込み上の一点と、フイン外周
上の一点とを結ぶ線を折り曲げ線として折り曲げられて
いることを特徴とする。
【００１４】また、第３の発明は、上記切り込みにより
区画されたフイン外周部が、切り込み上の一点と隣接す
る切り込み上とを結ぶ線を折り曲げ線として折り曲げら
れていることを特徴とする。
区画されたフイン外周部が、切り込み上の一点と隣接す
る切り込み上とを結ぶ線を折り曲げ線として折り曲げら
れていることを特徴とする。
【００１５】さらに第４の発明は、第３の発明におい
て、切り込み上の一点と、隣接する切り込み上の一点
が、フインチューブの軸心を中心とする同心円上にない
ことを特徴とする。
て、切り込み上の一点と、隣接する切り込み上の一点
が、フインチューブの軸心を中心とする同心円上にない
ことを特徴とする。
【００１６】第５の発明は、第３の発明において、切り
込み上の一点と、隣接する切り込み上の一点が、フイン
チューブの軸心を中心とする同心円上にあることを特徴
とする。
込み上の一点と、隣接する切り込み上の一点が、フイン
チューブの軸心を中心とする同心円上にあることを特徴
とする。
【００１７】また、第６の発明は、上記各発明におい
て、切り込みにより区画されたフイン外周部が、前記折
り曲げ線によって交互に逆方向に折り曲げられているこ
とを特徴とする。
て、切り込みにより区画されたフイン外周部が、前記折
り曲げ線によって交互に逆方向に折り曲げられているこ
とを特徴とする。
【００１８】第７の発明は、第１乃至第４の発明のいず
れかにおいて、切り込みにより区画された各フイン外周
部が、前記折り曲げ線によって同一方向に折り曲げられ
ていることを特徴とする。
れかにおいて、切り込みにより区画された各フイン外周
部が、前記折り曲げ線によって同一方向に折り曲げられ
ていることを特徴とする。
【００１９】また、第８の発明は、折り曲げ線によって
折り曲げられた折曲片はフイン外周全体に形成されてい
ることを特徴とする。
折り曲げられた折曲片はフイン外周全体に形成されてい
ることを特徴とする。
【００２０】さらに第９の発明は、折り曲げ線によって
折り曲げられた折曲片が、フイン外周の特定部分のみに
形成されていることを特徴とする。
折り曲げられた折曲片が、フイン外周の特定部分のみに
形成されていることを特徴とする。
【００２１】第１０の発明は、切り込みにより区画され
た各フイン外周部が、周方向に一つおきに折り曲げ線に
よって折り曲げられていることを特徴とする。
た各フイン外周部が、周方向に一つおきに折り曲げ線に
よって折り曲げられていることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。
の実施の形態について説明する。
【００２３】図１（ａ）は本発明におけるフインチュー
ブ１０の断面図で図１の（ｂ）はその側面図であり、チ
ューブ１１の外周にフイン１２が設けられ、フインチュ
ーブ１０が構成されている。上記フイン１２の外周部に
は、フイン１２の外周からフインチューブ１０の軸心に
向う複数（図では１２個）の切り込み１３が入れられて
おり、その切り込み１３によって区画されたフイン外周
部がチューブ１１の軸線から放射方向に延びる線と交差
する折り曲げ線に沿ってチューブ１１の軸線方向に折り
曲げられている。
ブ１０の断面図で図１の（ｂ）はその側面図であり、チ
ューブ１１の外周にフイン１２が設けられ、フインチュ
ーブ１０が構成されている。上記フイン１２の外周部に
は、フイン１２の外周からフインチューブ１０の軸心に
向う複数（図では１２個）の切り込み１３が入れられて
おり、その切り込み１３によって区画されたフイン外周
部がチューブ１１の軸線から放射方向に延びる線と交差
する折り曲げ線に沿ってチューブ１１の軸線方向に折り
曲げられている。
【００２４】図２は上記折り曲げ部の詳細を示す図であ
り、上記フイン１２の外周部には上述のようにフイン１
２の外周からフインチューブ１０の軸心に向う複数の切
り込み１３が入れられている。そして、上記切り込み１
３上の一点ａとフイン１２の外周上の点ｂとを結ぶ線に
よって折り曲げ線１４が形成され、上記切り込み１３と
折り曲げ線１４およびフイン外周で構成される略三角形
の要素が折曲片１５として上記折り曲げ線１４によって
フイン１２の面に対してほぼ直角に折り曲げられてい
る。
り、上記フイン１２の外周部には上述のようにフイン１
２の外周からフインチューブ１０の軸心に向う複数の切
り込み１３が入れられている。そして、上記切り込み１
３上の一点ａとフイン１２の外周上の点ｂとを結ぶ線に
よって折り曲げ線１４が形成され、上記切り込み１３と
折り曲げ線１４およびフイン外周で構成される略三角形
の要素が折曲片１５として上記折り曲げ線１４によって
フイン１２の面に対してほぼ直角に折り曲げられてい
る。
【００２５】上記折曲片１５はフイン１２の周方向に交
互に反対方向に折り曲げられ、フイン１２の表側或は裏
側に交互に突出するように形成されている。
互に反対方向に折り曲げられ、フイン１２の表側或は裏
側に交互に突出するように形成されている。
【００２６】ところで、図２においては、折り曲げ線を
構成する切り込み上の一点ａとして切り込み１３の端点
を用いているが、必ずしも端点である必要はなく切り込
み１３の長さとともに、フイン隙間間隔などから上記切
り込み１３の途中ａ′としてもよい。
構成する切り込み上の一点ａとして切り込み１３の端点
を用いているが、必ずしも端点である必要はなく切り込
み１３の長さとともに、フイン隙間間隔などから上記切
り込み１３の途中ａ′としてもよい。
【００２７】このように切り込みによって区画されたフ
イン外周部を折り曲げることよって、三角形状の折曲片
１５がフイン外周部にフイン１２の表面から突設されて
いる。このようにしてフイン外周部が折り曲げられた折
り曲げ部の斜視図を図３に示す。
イン外周部を折り曲げることよって、三角形状の折曲片
１５がフイン外周部にフイン１２の表面から突設されて
いる。このようにしてフイン外周部が折り曲げられた折
り曲げ部の斜視図を図３に示す。
【００２８】しかして、上記切り込み１３を適当に設定
することで、折曲片１５の大きさおよび設置位置は必要
に応じてそれぞれ独立して最適に設定することができ、
形状自由度を高いものとすることができる。
することで、折曲片１５の大きさおよび設置位置は必要
に応じてそれぞれ独立して最適に設定することができ、
形状自由度を高いものとすることができる。
【００２９】このように形成されたフインチューブ１０
は、従来と同様にその軸線が管外流体の流れ方向に直交
するように配設され、熱交換器が構成される。しかし
て、このように構成された熱交換器におけるフインチュ
ーブ１０の廻りの管外流体の流線は図４に示すようにな
る。
は、従来と同様にその軸線が管外流体の流れ方向に直交
するように配設され、熱交換器が構成される。しかし
て、このように構成された熱交換器におけるフインチュ
ーブ１０の廻りの管外流体の流線は図４に示すようにな
る。
【００３０】すなわち、チューブ１１によって流れ方向
が偏向された管外流体は前記折曲片１５によりその流れ
方向が管外流体の流れ方向に対しフインチューブ１０の
後面側に変えられ、図４に示すように、フインチューブ
１０の下流側まで回り込み、従来のように後流域が殆ど
形成されなくなる。管外流体の流れのチューブ１１から
の剥離位置および後流域の大きさは管外流体の種類や流
速によって異なるが、いずれの場合も切り込んで折り曲
げた折り曲げ片１５を突設することによって、上述の如
き折曲片１５がないものに比し後流域は大きく減少され
る。
が偏向された管外流体は前記折曲片１５によりその流れ
方向が管外流体の流れ方向に対しフインチューブ１０の
後面側に変えられ、図４に示すように、フインチューブ
１０の下流側まで回り込み、従来のように後流域が殆ど
形成されなくなる。管外流体の流れのチューブ１１から
の剥離位置および後流域の大きさは管外流体の種類や流
速によって異なるが、いずれの場合も切り込んで折り曲
げた折り曲げ片１５を突設することによって、上述の如
き折曲片１５がないものに比し後流域は大きく減少され
る。
【００３１】したがって、上述の如き管外流のフインチ
ューブ１０の下流側への流れ込みにより、従来のフイン
チューブでは後流域であったフインチューブ下流側の管
外流体の流速が高まり、局所管外熱伝達率が向上され
る。すなわち、フイン全面が伝熱に寄与するようにな
り、伝熱面積拡大の効果が十分得られる。このようにし
てフインチューブの上流側に比べて下流側の局所管外熱
伝達率が著しく低かったことが改善されるため、フイン
チューブ全体での平均管外熱伝達率が大きく向上する。
ューブ１０の下流側への流れ込みにより、従来のフイン
チューブでは後流域であったフインチューブ下流側の管
外流体の流速が高まり、局所管外熱伝達率が向上され
る。すなわち、フイン全面が伝熱に寄与するようにな
り、伝熱面積拡大の効果が十分得られる。このようにし
てフインチューブの上流側に比べて下流側の局所管外熱
伝達率が著しく低かったことが改善されるため、フイン
チューブ全体での平均管外熱伝達率が大きく向上する。
【００３２】横軸を管外流近寄り流速、縦軸を平均管外
熱伝達率とした本発明熱交換器と従来の熱交換器（ソリ
ッドフインチューブ）での伝熱特性図を図５に示す。折
曲片１５を有するフインチューブの使用により平均管外
熱伝達率も大きく向上していることがわかる。
熱伝達率とした本発明熱交換器と従来の熱交換器（ソリ
ッドフインチューブ）での伝熱特性図を図５に示す。折
曲片１５を有するフインチューブの使用により平均管外
熱伝達率も大きく向上していることがわかる。
【００３３】ところで、この実施の形態においては、フ
イン外周全体にわたり折曲片１５を突設させているの
で、使用管外流速範囲が広く、管外流体の剥離位置およ
び後流域の形成状況が常に一定でない熱交換器の場合に
も適用できる。一方、使用管外流速範囲が一定であり、
管外流体の剥離位置および後流域の形成状況が一定であ
る場合は、図６に示すように切り込み１３をいれる位置
を管外流の剥離が生じる位置に特定することができる。
この場合もフイン間を流れる管外流体は切曲片１５によ
りフインチューブ１０の下流側の後流域だった部分に回
り込み、上述と同様な効果が得られ、しかも必要最小限
の突起しか設けていないので、切曲片１５による圧力損
失の増加を最小とすることができる。
イン外周全体にわたり折曲片１５を突設させているの
で、使用管外流速範囲が広く、管外流体の剥離位置およ
び後流域の形成状況が常に一定でない熱交換器の場合に
も適用できる。一方、使用管外流速範囲が一定であり、
管外流体の剥離位置および後流域の形成状況が一定であ
る場合は、図６に示すように切り込み１３をいれる位置
を管外流の剥離が生じる位置に特定することができる。
この場合もフイン間を流れる管外流体は切曲片１５によ
りフインチューブ１０の下流側の後流域だった部分に回
り込み、上述と同様な効果が得られ、しかも必要最小限
の突起しか設けていないので、切曲片１５による圧力損
失の増加を最小とすることができる。
【００３４】図７の（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施
の形態を示すフインチューブ１０の断面図および側面図
であり、略三角形状の折曲片１５がフインチューブ１２
の片側面側にのみ折曲突設されている。この折り曲げ部
の斜視図を図８に示す。
の形態を示すフインチューブ１０の断面図および側面図
であり、略三角形状の折曲片１５がフインチューブ１２
の片側面側にのみ折曲突設されている。この折り曲げ部
の斜視図を図８に示す。
【００３５】この場合も、第１の実施の形態と同様に、
従来は剥離していたフイン間の管外流が、折曲片１５に
よってフインチューブの下流側まで回り込んで後流域は
殆どなくなる。したがって、前述と同様にフインチュー
ブ下流側の流速が高まり、局所管外熱伝達率が上昇し、
フインチューブ全体での平均管外熱伝達率を大きく向上
させることができる。
従来は剥離していたフイン間の管外流が、折曲片１５に
よってフインチューブの下流側まで回り込んで後流域は
殆どなくなる。したがって、前述と同様にフインチュー
ブ下流側の流速が高まり、局所管外熱伝達率が上昇し、
フインチューブ全体での平均管外熱伝達率を大きく向上
させることができる。
【００３６】また、上記実施の形態においては、フイン
外周全体に折曲片１５を設けたものを示したが、図９に
示すように折曲片１５を設ける位置を管外流の剥離が生
じる位置に特定することもできる。
外周全体に折曲片１５を設けたものを示したが、図９に
示すように折曲片１５を設ける位置を管外流の剥離が生
じる位置に特定することもできる。
【００３７】図１０の（ａ）、（ｂ）は切曲片の形状を
異ならしめた第３の実施の形態を示すフインチューブ１
０の断面図および側面図であり、略四角形の折曲片１６
がフイン外周部に折曲突設されている。すなわち、図１
１は上記折曲片１６の折り曲げ部の詳細を示す図であ
り、フイン１２の外周部にはそのフイン外周からフイン
チューブ１０の軸心に向う複数の切り込み１３が入れら
れている。そして、上記一つの切り込み１３の一点ａ
と、その切り込み１３に隣接する他の切り込み１３上の
上記切り込み１３の一点ａを通るフインチューブ軸心を
中心とする同心円Ｒ上にない点ｃを結ぶ線によって折り
曲げ線１７が形成され、上記切り込み線１３と、それに
隣接する他の切り込み線１３と、折り曲げ線１７及びフ
イン外周で構成される略四角形の要素が折曲片１６とし
て上記折り曲げ線１７によってフイン１２の面に対して
ほぼ直角に折り曲げられている。
異ならしめた第３の実施の形態を示すフインチューブ１
０の断面図および側面図であり、略四角形の折曲片１６
がフイン外周部に折曲突設されている。すなわち、図１
１は上記折曲片１６の折り曲げ部の詳細を示す図であ
り、フイン１２の外周部にはそのフイン外周からフイン
チューブ１０の軸心に向う複数の切り込み１３が入れら
れている。そして、上記一つの切り込み１３の一点ａ
と、その切り込み１３に隣接する他の切り込み１３上の
上記切り込み１３の一点ａを通るフインチューブ軸心を
中心とする同心円Ｒ上にない点ｃを結ぶ線によって折り
曲げ線１７が形成され、上記切り込み線１３と、それに
隣接する他の切り込み線１３と、折り曲げ線１７及びフ
イン外周で構成される略四角形の要素が折曲片１６とし
て上記折り曲げ線１７によってフイン１２の面に対して
ほぼ直角に折り曲げられている。
【００３８】上記折曲片１６はフイン１２の周方向に交
互に反対方向に折り曲げられ、フイン１２の表側或は裏
側に交互に突出するように形成されている。このように
して形成された折曲片１６部の斜視図を図１２に示す。
互に反対方向に折り曲げられ、フイン１２の表側或は裏
側に交互に突出するように形成されている。このように
して形成された折曲片１６部の斜視図を図１２に示す。
【００３９】しかして、この場合も第１の実施の形態と
同様に、従来は剥離していたフイン間の管外流が、折曲
片１６によってフインチューブの下流側まで回り込んで
後流域はほとんどなくなる。したがって、前述と同様に
フインチューブ下流側の流速が高まり、局所管外熱伝達
率が上昇し、フインチューブ全体での平均管外熱伝達率
を大きく向上させることができる。
同様に、従来は剥離していたフイン間の管外流が、折曲
片１６によってフインチューブの下流側まで回り込んで
後流域はほとんどなくなる。したがって、前述と同様に
フインチューブ下流側の流速が高まり、局所管外熱伝達
率が上昇し、フインチューブ全体での平均管外熱伝達率
を大きく向上させることができる。
【００４０】また、図１３に示すように、折曲片１６を
設ける位置は、管外流の剥離が生じる位置に特定するこ
ともできる。さらに、図１４（ａ）、（ｂ）および図１
５に示すように、折曲片１６をフイン１２の片側面一方
向のみに折り曲げることもできる。このとき切り込み上
の点ａ、ｃがフインチューブ１０の軸心を中心とする同
心円Ｒ上でないため、図１６に示すように隣接する折曲
片が互いに重なり合いフイン表面流路を塞いで管外流の
フイン表面への流入を阻害することはなく、第１の実施
の形態等と同様な作用効果を奏する。
設ける位置は、管外流の剥離が生じる位置に特定するこ
ともできる。さらに、図１４（ａ）、（ｂ）および図１
５に示すように、折曲片１６をフイン１２の片側面一方
向のみに折り曲げることもできる。このとき切り込み上
の点ａ、ｃがフインチューブ１０の軸心を中心とする同
心円Ｒ上でないため、図１６に示すように隣接する折曲
片が互いに重なり合いフイン表面流路を塞いで管外流の
フイン表面への流入を阻害することはなく、第１の実施
の形態等と同様な作用効果を奏する。
【００４１】また、使用管外流速範囲が一定であり、管
外流体の剥離位置および後流域の形成状況が一定である
場合には、図１７に示すように折曲片１６を設ける位置
を管外流の剥離が生じる位置に特定することもできる。
この場合もフイン間を流れる管外流は折曲片１６により
フインチューブ下流側の後流域だった部分に回り込み前
述と同様の効果が得られる。
外流体の剥離位置および後流域の形成状況が一定である
場合には、図１７に示すように折曲片１６を設ける位置
を管外流の剥離が生じる位置に特定することもできる。
この場合もフイン間を流れる管外流は折曲片１６により
フインチューブ下流側の後流域だった部分に回り込み前
述と同様の効果が得られる。
【００４２】図１８の（ａ）、（ｂ）は切曲片の形状を
異ならしめた他の実施の形態を示すフインチューブ１０
の断面図および側面図で、折曲片１８の折り曲げ線の両
端位置がフインチューブ１０の軸心を中心とする同心円
Ｒ上に設けられている。
異ならしめた他の実施の形態を示すフインチューブ１０
の断面図および側面図で、折曲片１８の折り曲げ線の両
端位置がフインチューブ１０の軸心を中心とする同心円
Ｒ上に設けられている。
【００４３】すなわち、図１９は上記折曲片１８の折り
曲げ部の詳細を示す図であり、フイン１２の外周部には
そのフイン外周部からフインチューブ１０の軸心に向う
複数の切り込み１３が入れられる。そして、上記一つの
切り込み１３の一点ａと、その切り込み１３に隣接する
他の切り込み１３′の上記切り込み１３の一点ａを通る
フインチューブ軸心を中心とする同心円Ｒ上の点ａ′を
結ぶ線によって折り曲げ線１７が形成され、上記切り込
み線１３、１３′、折り曲げ線１７およびフイン外周で
構成される略四角形の要素が折曲片１８として上記折り
曲げ線１７によってフイン１２の面に対して直角に折り
曲げられている。
曲げ部の詳細を示す図であり、フイン１２の外周部には
そのフイン外周部からフインチューブ１０の軸心に向う
複数の切り込み１３が入れられる。そして、上記一つの
切り込み１３の一点ａと、その切り込み１３に隣接する
他の切り込み１３′の上記切り込み１３の一点ａを通る
フインチューブ軸心を中心とする同心円Ｒ上の点ａ′を
結ぶ線によって折り曲げ線１７が形成され、上記切り込
み線１３、１３′、折り曲げ線１７およびフイン外周で
構成される略四角形の要素が折曲片１８として上記折り
曲げ線１７によってフイン１２の面に対して直角に折り
曲げられている。
【００４４】上記折曲片１８は、特に図２０に示すよう
に、フイン１２の周方向に交互に反対方向に折り曲げら
れ、フイン１２の表側或は裏側に交互に突出するように
形成されている。
に、フイン１２の周方向に交互に反対方向に折り曲げら
れ、フイン１２の表側或は裏側に交互に突出するように
形成されている。
【００４５】しかして、この場合も第３の実施の形態と
同様に、管外流が折曲片１８によってフインチューブの
下流側まで回り込んで後流域がほとんどなくなり、平均
管外熱伝達率を向上させることができる。
同様に、管外流が折曲片１８によってフインチューブの
下流側まで回り込んで後流域がほとんどなくなり、平均
管外熱伝達率を向上させることができる。
【００４６】また、上記折曲片１８は、図２１に示すよ
うに、管外流の剥離が生じる特定位置のみに設けてもよ
い。さらに、図２２（ａ）、（ｂ）および図２３に示す
ように、折曲片１８をフイン１２の片面側一方向のみに
折り曲げることもできる。なお、この場合には隣接する
折曲片１８が互いに重なり合うことがないように、切り
込みにより区画されたフイン外周部が一つおきに折り曲
げられ、隣接する上記フイン外周部が連続して折り曲げ
られた状態にならないようにしてある。
うに、管外流の剥離が生じる特定位置のみに設けてもよ
い。さらに、図２２（ａ）、（ｂ）および図２３に示す
ように、折曲片１８をフイン１２の片面側一方向のみに
折り曲げることもできる。なお、この場合には隣接する
折曲片１８が互いに重なり合うことがないように、切り
込みにより区画されたフイン外周部が一つおきに折り曲
げられ、隣接する上記フイン外周部が連続して折り曲げ
られた状態にならないようにしてある。
【００４７】また、この場合も使用管外流速範囲が一定
であり、管外流体の剥離位置および後流域の形成状況が
一定である場合には、図２４に示すように折曲片１８を
設ける位置を管外流の剥離が生じる位置に特定すること
もできる。
であり、管外流体の剥離位置および後流域の形成状況が
一定である場合には、図２４に示すように折曲片１８を
設ける位置を管外流の剥離が生じる位置に特定すること
もできる。
【００４８】以上各実施の形態では、いずれも切り込み
長さおよび折り曲げ高さを同一としているが、これらは
熱交換器の管外流体種類、温度、圧力、流速、フイン隙
間距離、必要交換熱量および許容圧力損失などから定め
ればよい。例えば図２５に示すように、剥離が生じる位
置の切り込み長さおよび折り曲げ高さが最大になるよう
に、フイン外周で折り曲げ高さを変化させた場合も前記
実施の形態と同様の効果が得られる。
長さおよび折り曲げ高さを同一としているが、これらは
熱交換器の管外流体種類、温度、圧力、流速、フイン隙
間距離、必要交換熱量および許容圧力損失などから定め
ればよい。例えば図２５に示すように、剥離が生じる位
置の切り込み長さおよび折り曲げ高さが最大になるよう
に、フイン外周で折り曲げ高さを変化させた場合も前記
実施の形態と同様の効果が得られる。
【００４９】また、上記各図ではチューブ外周にフイン
を巻回したスパイラルフインについて示しているが、勿
論リングフインであってもその効果は同様である。
を巻回したスパイラルフインについて示しているが、勿
論リングフインであってもその効果は同様である。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、フインチューブのフインの外周からチューブ本体側
に向う複数の切り込みを入れるとともに、上記切り込み
により区画されたフイン外周部をフインチューブの軸線
から放射方向に延びる線と交差する折り曲げ線によって
フインチューブの軸線方向に折り曲げ、折曲片を形成し
たので、上記折曲片によって管外流の剥離を抑止し、後
流域を減少させてフインチューブ下流側の局所熱伝達率
を向上させ、伝熱面積の拡大効果を十分に得ることがで
き、フインチューブ全体の平均管外熱伝達率を向上させ
ることができ、熱交換器としての伝熱性能を向上させる
ことができる等の効果を奏する。
は、フインチューブのフインの外周からチューブ本体側
に向う複数の切り込みを入れるとともに、上記切り込み
により区画されたフイン外周部をフインチューブの軸線
から放射方向に延びる線と交差する折り曲げ線によって
フインチューブの軸線方向に折り曲げ、折曲片を形成し
たので、上記折曲片によって管外流の剥離を抑止し、後
流域を減少させてフインチューブ下流側の局所熱伝達率
を向上させ、伝熱面積の拡大効果を十分に得ることがで
き、フインチューブ全体の平均管外熱伝達率を向上させ
ることができ、熱交換器としての伝熱性能を向上させる
ことができる等の効果を奏する。
【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明の第１の実施の形態の
フインチューブの断面図および側面図。
フインチューブの断面図および側面図。
【図２】図１における折り曲げ部の詳細説明図。
【図３】折り曲げ部の斜視図。
【図４】本発明の第１の実施の形態のフインチューブ廻
りの管外流体流線図。
りの管外流体流線図。
【図５】本発明の熱交換器の管外伝熱性能特性図。
【図６】本発明の第１の実施の形態における折曲片を特
定位置に設けた例を示す断面図。
定位置に設けた例を示す断面図。
【図７】（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施の形態のフ
インチューブの断面図および側面図。
インチューブの断面図および側面図。
【図８】図７の折り曲げ部の斜視図。
【図９】図７に示す実施の形態における折曲片を特定位
置に設けた例を示す図。
置に設けた例を示す図。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は本発明のさらに他の実施の
形態のフインチューブの断面図および側面図。
形態のフインチューブの断面図および側面図。
【図１１】図１０における折り曲げ部の詳細説明図。
【図１２】図１０の折り曲げ部の斜視図。
【図１３】図１０に示す実施の形態における折曲片を特
定位置に設けた例を示す図。
定位置に設けた例を示す図。
【図１４】（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施の形態の
フインチューブの断面図および側面図。
フインチューブの断面図および側面図。
【図１５】図１４の折り曲げ部の斜視図。
【図１６】折り曲げ部の不適な例を示す図。
【図１７】図１４に示す実施の形態における折曲片を特
定位置に設けた例を示す図。
定位置に設けた例を示す図。
【図１８】（ａ）、（ｂ）は本発明のさらに他の実施の
形態のフインチューブの断面図および側面図。
形態のフインチューブの断面図および側面図。
【図１９】図１８の折り曲げ部の詳細説明図。
【図２０】図１８の折り曲げ部の斜視図。
【図２１】図１８に示す実施の形態における折曲片を特
定位置に設けた例を示す図。
定位置に設けた例を示す図。
【図２２】（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施の形態の
フインチューブの断面図および側面図。
フインチューブの断面図および側面図。
【図２３】図２２の折り曲げ部の斜視図。
【図２４】図２２に示す実施の形態における折曲片を特
定位置に設けた例を示す図。
定位置に設けた例を示す図。
【図２５】本発明のさらに他の実施の形態のフインチュ
ーブの断面図。
ーブの断面図。
【図２６】熱交換器の縦断面図。
【図２７】（ａ）、（ｂ）は従来のソリッドチューブの
断面図および側面図。
断面図および側面図。
【図２８】（ａ）、（ｂ）は従来のセレーテッドフイン
チューブの断面図および側面図。
チューブの断面図および側面図。
【図２９】従来のフインチューブ廻りの管外流体線図。
【図３０】（ａ）、（ｂ）は従来のフインチューブの断
面図および側面図。
面図および側面図。
【図３１】（ａ）、（ｂ）はさらに従来のフインチュー
ブの断面図および側面図。
ブの断面図および側面図。
１０ フインチューブ １１ チューブ １２ フイン １３ 切り込み １４、１７ 折り曲げ線 １５、１６、１８ 折曲片
Claims (10)
- 【請求項１】管外流体の流れに対してフインチューブの
軸が直交するように配設された熱交換器において、上記
フインチューブのフインの外周からチューブ本体側に向
う複数の切り込みを入れると共に、上記切り込みにより
区画されたフイン外周部を、フインチューブの軸線から
放射方向に延びる線と交差する折り曲げ線によってフイ
ンチューブの軸線方向に折り曲げたことを特徴とする熱
交換器。 - 【請求項２】切り込みにより区画されたフイン外周部
は、切り込み上の一点と、フイン外周上の一点とを結ぶ
線を折り曲げ線として折り曲げられていることを特徴と
する、請求項１記載の熱交換器。 - 【請求項３】切り込みにより区画されたフイン外周部
は、切り込み上の一点と、隣接する切り込み上の一点と
を結ぶ線を折り曲げ線として折り曲げられていることを
特徴とする、請求項１記載の熱交換器。 - 【請求項４】切り込み上の一点と、隣接する切り込み上
の一点は、フインチューブの軸心を中心とする同心円上
にないことを特徴とする、請求項３記載の熱交換器。 - 【請求項５】切り込み上の一点と、隣接する切り込み上
の一点は、フインチューブの軸心を中心とする同心円上
にあることを特徴とする、請求項３記載の熱交換器。 - 【請求項６】切り込みにより区画された各フイン外周部
は、前記折り曲げ線によって交互に逆方向に折り曲げら
れていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか
に記載の熱交換器。 - 【請求項７】切り込みにより区画された各フイン外周部
は、前記折り曲げ線によって同一方向に折り曲げられて
いることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記
載の熱交換器。 - 【請求項８】折り曲げ線によって折り曲げられた折曲片
はフイン外周全体に形成されていることを特徴とする、
請求項１乃至７のいずれかに記載の熱交換器。 - 【請求項９】折り曲げ線によって折り曲げられた折曲片
はフイン外周の特定部分のみに形成されていることを特
徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の熱交換
器。 - 【請求項１０】切り込みにより区画された各フイン外周
部は、周方向に一つおきに折り曲げ線によって折り曲げ
られていることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれ
かに記載の熱交換器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9007378A JPH10206059A (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | 熱交換器 |
| CNB981001335A CN1135358C (zh) | 1997-01-20 | 1998-01-14 | 热交换器 |
| KR1019980001417A KR100283314B1 (ko) | 1997-01-20 | 1998-01-19 | 열교환기 |
| AT98100889T ATE245793T1 (de) | 1997-01-20 | 1998-01-20 | Wärmetauscher |
| EP98100889A EP0854344B1 (en) | 1997-01-20 | 1998-01-20 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9007378A JPH10206059A (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10206059A true JPH10206059A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=11664298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9007378A Pending JPH10206059A (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | 熱交換器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0854344B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10206059A (ja) |
| KR (1) | KR100283314B1 (ja) |
| CN (1) | CN1135358C (ja) |
| AT (1) | ATE245793T1 (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2007289852A (ja) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | 蒸発器 |
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| KR101114468B1 (ko) * | 2009-07-08 | 2012-02-24 | 군산대학교 산학협력단 | 핀 튜브 열교환기 |
| EP2784426A1 (en) | 2013-03-27 | 2014-10-01 | GEA Batignolles Technologies Thermiques | Tube heat exchanger with optimized thermo-hydraulic characteristics |
| US10436524B2 (en) | 2014-07-03 | 2019-10-08 | King Mongkut's University Of Technology Thonburi | Mixed louver spiral fin |
| WO2018044319A1 (en) | 2016-09-02 | 2018-03-08 | General Electric Company | Finned tube heat exchanger with enhanced serrated fins and method of assembling same |
| CN107192294B (zh) * | 2017-07-05 | 2022-12-06 | 江苏萃隆精密铜管股份有限公司 | 高翅片热交换管 |
| CN107401861A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-11-28 | 河南科隆集团有限公司 | 一种翅片蒸发器及其制造方法 |
| US11499747B2 (en) * | 2019-10-04 | 2022-11-15 | Rheem Manufacturing Company | Heat exchanger tubes and tube assembly configurations |
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| GB340765A (en) * | 1929-12-20 | 1931-01-08 | Heenan & Froude Ltd | Improvements in heat exchanging apparatus |
| BE561143A (ja) * | 1956-09-28 | |||
| US2896426A (en) * | 1957-03-01 | 1959-07-28 | Carrier Corp | Heat exchange construction |
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| JPS5866794A (ja) * | 1981-10-16 | 1983-04-21 | Yamaguchi Kikai Kenkyusho:Kk | 熱交換器用フイン付き管 |
| JPS5986896A (ja) * | 1982-11-09 | 1984-05-19 | Seiichi Konaka | 小ビレ付フイン管熱交換装置 |
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-
1997
- 1997-01-20 JP JP9007378A patent/JPH10206059A/ja active Pending
-
1998
- 1998-01-14 CN CNB981001335A patent/CN1135358C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1998-01-19 KR KR1019980001417A patent/KR100283314B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-01-20 EP EP98100889A patent/EP0854344B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-01-20 AT AT98100889T patent/ATE245793T1/de not_active IP Right Cessation
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|---|---|
| EP0854344A2 (en) | 1998-07-22 |
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| EP0854344B1 (en) | 2003-07-23 |
| EP0854344A3 (en) | 2000-01-26 |
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