JPH10332292A

JPH10332292A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH10332292A
Application number: JP14258797A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kimura; 村賢一木; Akihide Washida; 田朗秀鷲
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1998-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】フィン外周に管外流体の条件に応じて自由度
の高い剥離抑止形状部を設けて、管外流の剥離を抑止
し、フィンチューブ下流側の後流域を減少させることに
より、後流域の局所管外熱伝達率を上昇させ、伝熱性能
を高める。【解決手段】矩形状のセグメント１４を放射状に配置
したフィン１２を外周に取付けたフィンチューブ１０を
有する熱交換器において、各セグメント１４にそのセグ
メントの高さより短い少なくとも一つの切り込みまたは
切り欠き１６を入れ、各セグメント１４に小矩形片１７
を区画形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外周にフィンを取
り付けたフィ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、上記フィンチューブを介し
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ィンチューブが用いられている。
すなわち図２３は上記フィンチューブを使用した熱交換
器の断面図であって、熱交換器には多数のフィンチュー
ブ１が互いに平行に配列されており、その管外には矢印
で示すように上記フィンチューブ１の軸線と直交する方
向に管外流体が流され、また上記フィンチューブ１内部
には他の管内流体が流される。

【０００４】上記フィンチューブ１の形状としては図２
４の（ａ）および（ｂ）に示すソリッドフィンチューブ
や、図２５の（ａ）および（ｂ）に示すセレーテッドフ
ィンチューブが広く用いられている。上記ソリッドフィ
ンチューブはチューブ２の外周にフィン３を取り付けた
ものであり、セレーテッドフィンチューブはフィン３が
セグメント４と呼ばれる放射状の矩形フィンに形づくら
れたものである。上記セレーテッドフィンチューブは同
一寸法のソリッドフィンチューブよりも切り欠き分だけ
伝熱面積は少ないが、セグメント化によりフィン表面で
の温度境界層の発達が抑止されて、かつ管外流体との有
効温度差が大きいフィン根元部へ管外流体が流れ込むの
で、熱伝達率はソリッドフィ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される収熱量と
してはソリッドフィンチューブと同等以上となる。そこ
で、上記フィ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
うにフィンチューブの軸と直交する方向から流入してフ
ィン３の間を流れて、フィン３の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
なフィンチューブで構成された熱交換器は、フィンのな
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、交換熱量の増加が可能となる。

【０００６】ところが、図２６にセレーテッドフィンチ
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ィン間の流れは、よどみ
点から角度θの位置ａで剥離し、フィンチューブ下流側
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、局所管外熱伝達率は
著しく小さい値となる。また、フィン形状をソリッドフ
ィンとした場合でも上記の後流域の形成状態はセレーテ
ッドフィンの場合と殆ど変わらす、フィンには伝熱に寄
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、剥離が生じるフィンチュ
ーブの斜め後ろ位置に抵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２７に示すように適当な幅Ｌの板５が設け
られ、或いは図２８に示すようにフィン３の外周に折り
曲げ片６が設けられており、このような抵抗体によって
剥離しようとする管外流がフィ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、抵抗体の設置位
置、範囲Ｌ或いは高さｈは上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２７に記載の抵抗板の場
合、板５の設置範囲すなわち幅Ｌを変化させることによ
り流体条件に対応させることができるが、この抵抗板の
設置個所によってはフィ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、フィン隙間流の
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。図２８に示す折曲げ片６では高さｈは常にフィンの
大きさ等により規制されるので、折曲げ範囲Ｌを決定す
ると、その幾何形状から折り曲げ高さｈも決定されてし
まい、両者を独立に決定することはできない。

【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Ｌお
よび抵抗体の高さｈ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、フィン外
周に管外流体の条件に応じて自由度の高い剥離抑止形状
部を設けて、管外流の剥離を抑止し、フィンチューブ下
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、矩形状の
セグメントを放射状に配置したフィンを外周に取り付け
たフィンチューブを配設した熱交換器において、上記各
セグメントにそのセグメントの高さより短い少なくとも
一つの切り込みまたは切り欠きを入れて、上記セグメン
トに小矩形片が区画形成されていることを特徴とする。

【００１３】第２の発明は、第１の発明において、上記
切り込みまたは上記切り欠きの方向が上記フィンの外周
からチューブ本体へ向かう方向とされていることを特徴
とする。

【００１４】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、上記セグメントがフィンに対して折り曲げまたは
ねじられていることを特徴とする。

【００１５】第４の発明は、第１乃至第３の発明のいず
れかにおいて、上記小矩形片が上記セグメントに対して
折り曲げまたはねじられていることを特徴とする。

【００１６】第５の発明は、第１乃至第４の発明のいず
れかにおいて、上記切り込みの長さがフィン外周の位置
により変化させられていることを特徴とする。

【００１７】第６の発明は、第１乃至第５の発明のいず
れかにおいて、上記切り込みの位置がフィン外周の特定
部に限定されていることを特徴とする。

【００１８】

【作用】このようにすると、フィンチューブから剥離し
ようとする管外流が、フィン外周に位置する切り込みま
たは切り欠き部での乱れの増加により、フィンチューブ
下流側まで回り込み、後流域を減少させてフィンチュー
ブ下流側の局所管外熱伝達率が上昇し、フィンチューブ
全体での平均管外熱伝達率が上昇して熱交換器の伝熱性
能が向上される。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を図１
より図６を参照して説明する。図１の（ａ）は本発明に
おけるフィンチューブ１０の断面図であり、（ｂ）はそ
の側面図である。図中の矢印は管外流体の流れ方向を示
している。チューブ１１の外周にフィン１２が設けら
れ、フィンチューブ１０が構成されている。上記フィン
１２の外周部には、フィン１２の外周からチューブ１１
の軸心に向かう複数の切り込み１３によりセグメント１
４と呼ばれる放射状の小フィン（図中では２４個）に分
割されている。この切り込みの長さをセグメント高さＨ
と呼ぶ。このセグメント部の拡大図を図２の（ａ），
（ｂ）に示す。上記セグメント設置面１５はフィン設置
面と略同一面上に位置している。上記セグメント１４の
フィン外周に、セグメント高さより短い切り込み１６
（以下小切り込みと呼ぶ）を入れる。上記小切り込み１
６により上記セグメント１４は矩形形状の、複数の小矩
形片１７に分割される（図では計４８個）。図２の
（ｂ）は図２の（ａ）のＡ−Ａ部矢視であるが、小矩形
片１７はセグメント設置面１５に対して小矩形片の放射
方向軸線まわりに角度θｓねじられている。

【００２０】このフィンチューブ１０の軸線を管外流の
流れ方向と直交するように従来と同様に複数本配設して
図２３と同様の熱交換器が構成される。このように構成
された熱交換器のフィンチューブ１０廻りの管外流体の
流線は図３のようになる。従来のセレーテッドフィンで
は図２６で示したように、よどみ点からθなる角度で管
外流はフィンチューブから剥離していたが、本発明では
セグメント１４に小切り込み１６を設けて複数の小矩形
片１７に区画し、さらに小矩形片１７をセグメント設置
面１５に対して角度θｓねじることにより、フィン外周
の小矩形片部での管外流の乱れが増し、管外流はフィン
チューブから剥離しにくくなり、フィンチューブ１０の
下流側まで回り込んで従来のような後流域は殆ど形成さ
れなくなる。

【００２１】上記の剥離位置および後流域の形成状態は
管外流体の種類や流速によって異なるが、いずれの場合
もセグメント高さや小切り込み長さおよび小矩形片のね
じり角度θｓを変化させることにより、従来のセレーテ
ッドフィンに比べて後流域を大きく減少させることがで
きる。

【００２２】したがって、上述の如き管外流のフィンチ
ューブ１０の下流側への流れ込みにより、フィンチュー
ブ下流側の管外流体の流速が従来のフィンチューブより
高まり、この部分での局所管外熱伝達率が向上する。す
なわちフィ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。このようにして従来のフ
ィンチューブにおいて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、熱交
換器全体での管外熱伝達率が大きく向上する。さらに、
小切り込み１６によりセグメント１４が微細化されるの
でセグメント表面の温度境界層の発達が抑止される。ま
た従来のセレーテッドフィンの特徴である切り込み１３
により、フィン根本部への管外流の流れ込みは保持され
るので、管外流との有効温度差が最も大きくなるチュー
ブ近傍での高伝熱性能は維持される。

【００２３】各部の詳細寸法を図４（ａ），（ｂ）のよ
うにした本実施の形態のフィンチューブで構成した熱交
換器と、従来のセレーテッドフィンチューブの熱交換器
の伝熱特性の対比をを図５に示す。図５の横軸は管外流
体近寄り流速であり、縦軸は平均管外熱伝達率である。
小切り込みを入れて小矩形片を形成し、さらに小矩形片
をセグメント設置面に対してねじったフィンチューブを
使用したことにより、熱交換器の平均管外熱伝達率は図
５に示したように約３０％向上する。すなわち、従来の
熱交換器と同一の交換熱量を得るとすると、本発明熱交
換器では伝熱面積を３０％削減しフィンチューブ本数の
削減が可能となる。また、伝熱面積すなわちフィンチュ
ーブ総本数を同一とすると交換熱量を３０％増すことが
できる。

【００２４】また、上述の説明では小矩形フィン設置面
をセグメント設置面１５に対して角度θｓの位置として
いるが、図６の（ａ）および（ｂ）に示すように、小矩
形片設置面をセグメント設置面１５と略同一面上（θｓ
＝０゜）としても、小切り込み１６により分割された小
矩形片１７により、フィン外周部での管外流の乱れは従
来のセレーテッドフィンに比べて増すので管外流の剥離
が抑止され、上述と同様の効果が得られる。（第２の実施の形態）本発明第２の実施の形態を図７乃
至図９を参照して説明する。図７の（ａ）は本発明にお
けるフィンチューブ２０の断面図であり、図７の（ｂ）
はその側面図である。図中の矢印は管外流体の流れ方向
を示している。チューブ２１の外周にフィン２２が設け
られ、フィンチューブ２０が構成されている。上記フィ
ン２２の外周部には、フィン２２の外周からチューブ２
１の軸心に向かう複数の切り込み２３によりセグメント
２４と呼ばれる小フィン（図中では２４個）に分割され
ている。このセグメント部の拡大図を図８の（ａ），
（ｂ）に示す。上記セグメント設置面２５はフィン設置
面と略同一面上に設置される。上記セグメント２４のフ
ィン外周に、セグメント高さより短い複数の切り込み２
６を入れる（図ではセグメント当たり３ヶ所）。上記小
切り込み２６によりセグメント２４は矩形形状の、複数
の小矩形片２７に分割される（図ではセグメント当たり
４個、計９６個）。図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ部
矢視であるが、小矩形フィン２７はセグメント設置面２
５に対して小矩形片の放射軸線まわりに角度θｓねじら
れている。

【００２５】このフィンチューブ２０の軸線を管外流の
流れ方向と直交するように従来と同様に複数本配設して
図２３と同様の熱交換器が構成される。

【００２６】本実施の形態では、セグメント２４上に多
数の小切り込み２６を入れて多数の小矩形片２７を形成
することにより、フィン外周での管外流の乱れは増し、
管外流の剥離は抑止されるので後流域の形成を抑えるこ
とができ、かつ、微細化により小矩形片表面の温度境界
層の発達も抑止されて、第１の実施の形態同様に本実施
の形態の熱交換器の管外熱伝達率も向上する。

【００２７】また、上述の説明では小矩形片設置面をセ
グメント設置面２５に対して角度θｓの位置としている
が、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、小矩形
片設置面をセグメント設置面２５と略同一面上（θｓ＝
０゜）としても、小切り込み２６により分割された小矩
形片２７により、フィン外周部での管外流の乱れは従来
のセレーテッドフィンに比べて増すので管外流の剥離が
抑止され、上述と同様の効果が得られる。したがって、
これらの実施の形態でも第１の実施の形態と同様の効果
を奏する。（第３の実施の形態）本発明第３の実施の形態を図１０
乃至図１２を参照して説明する。図１０の（ａ）は本発
明におけるフィンチューブ３０の断面図であり、図１０
の（ｂ）はその側面図である。図中の矢印は管外流体の
流れ方向を示す。チューブ３１の外周にフィン３２が設
けられ、フィンチューブ３０が構成されている。上記フ
ィン３２の外周部には、フィン３２の外周からチューブ
３１の軸心に向かう複数の切り込み３３によりセグメン
ト３４と呼ばれる小フィン（図中では２４個）に分割さ
れている。このセグメント部の拡大図を図１１（ａ），
（ｂ）に示す。上記セグメント設置面３５はフィン設置
面に対してセグメントの放射方向軸線まわりに角度θｔ
ねじられた位置にある。上記セグメントのフィン外周
に、セグメント高さより短い切り込み３６を入れる。上
記の小切り込み３６によりセグメントは矩形形状の、複
数の小矩形片３７に分割される（図では計４８個）。こ
の小矩形片３７はセグメント設置面３５に対して小矩形
片の放射方向軸線まわりに角度θｓねじられている。す
なわち、小矩形片３７はフィン設置面に対して角度θｔ
＋θｓねじられている。

【００２８】このフィンチューブ３０の軸線を管外流の
流れ方向と直交するように従来と同様に複数本配設して
図２３と同様の熱交換器が構成される。

【００２９】本実施の形態では、セグメント３４上に小
切り込み３６を入れて複数の小矩形片３７を形成するこ
とにより、フィン外周での管外流の乱れは増し、管外流
の剥離は抑止されるので後流域の形成を抑えることがで
き、かつ、微細化により小矩形片表面の温度境界層の発
達も抑止される。さらに、フィンチューブ３０はセグメ
ント３４がフィン設置面に対して角度θｔねじられた、
一般にツイストタイプと呼ばれるセレーテッドフィンチ
ューブをベースとしているので、セグメント部での管外
流の乱れは図２５のセレーテッドフィンチューブよりも
大きく、より高い伝熱性能が得られる。このようにし
て、第１の実施の形態同様に本実施の形態の熱交換器の
管外熱伝達率も向上する。

【００３０】また、上述の説明では小矩形フィン設置面
をセグメント設置面に対して角度θｓの位置としている
が、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、小
矩形片設置面をセグメント設置面と略同一面上（θｓ＝
０゜）としても、小切り込みにより分割された小矩形片
により、フィン外周部での管外流の乱れは従来のセレー
テッドフィンに比べて増すので管外流の剥離が抑止さ
れ、上述と同様の効果が得られる。したがって、これら
の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の効果を奏す
る。（第４の実施の形態）本発明第４の実施の形態を図１３
乃至図１５を参照して説明する。図１３の（ａ）は本発
明におけるフィンチューブ４０の断面図であり、図１３
の（ｂ）はその側面図である。図中の矢印は管外流体の
流れ方向を示している。チューブ４１の外周にフィン４
２が設けられ、フィンチューブ４０が構成されている。
上記フィン４２の外周部には、フィン４２の外周からチ
ューブ４１の軸心に向かう複数の切り込み４３によりセ
グメント４４と呼ばれる小フィン（図中では２４個）に
分割されている。セグメント部の拡大図を図１４
（ａ），（ｂ）に示す。上記セグメント設置面４５はフ
ィン設置面に対してセグメントの放射方向軸線まわりに
角度θｔねじられた位置にある。上記セグメント４４の
フィン外周に、セグメント高さより短い複数の切り込み
４６を入れる（図ではセグメント当たり３ヶ所）。上記
の小切り込み４６によりセグメント４４は矩形形状の、
複数の小矩形片４７に分割される（図ではセグメント当
たり４個、計９６個）。図１４（ｂ）は図１４（ａ）の
Ａ−Ａ部矢視であるが、この小矩形片４７はセグメント
設置面４５に対して小矩形片の放射方向軸線まわりに角
度θｓねじられている。すなわち、小矩形片４７はフィ
ン設置面に対して角度θｔ＋θｓねじられている。

【００３１】このフィンチューブ４０の軸線を管外流の
流れ方向と直交するように従来と同様に複数本配設して
図２３と同様の熱交換器が構成される。

【００３２】本実施の形態では、セグメント４４上に多
数の小切り込み４６を入れて多数の小矩形片４７を形成
することにより、フィン外周での管外流の乱れは増し、
管外流の剥離は抑止されるので後流域の形成を抑えるこ
とができ、かつ、微細化により小矩形片表面の温度境界
層の発達も抑止される。さらに、フィンチューブ４０は
セグメント４４がフィン設置面に対して角度θｔねじら
れた、一般にツイストタイプと呼ばれるセレーテッドフ
ィンチューブをベースとしているので、セグメント部で
の管外流の乱れは図２５のセレーテッドフィンチューブ
よりも大きく、より高い伝熱性能が得られる。このよう
にして、第１の実施の形態同様に本実施の形態の熱交換
器の管外熱伝達率も向上する。

【００３３】また、上述の説明では小矩形片設置面をセ
グメント設置面４５に対して角度θｓの位置としている
が、図１５の（ａ）および（ｂ）に示すように、小矩形
片設置面をセグメント設置面４５と略同一面上（θｓ＝
０゜）としても、小切り込みにより分割された小矩形片
により、フィン外周部での管外流の乱れは従来のセレー
テッドフィンに比べて増すので管外流の剥離が抑止さ
れ、上述と同様の効果が得られる。したがって、これら
の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の効果を奏す
る。（第５の実施の形態）本発明の第５の実施の形態を図１
６を用いて説明する。図１６は本発明におけるフィンチ
ューブ５０の断面図である。図中の矢印は管外流体の流
れ方向を示している。チューブ５１の外周にフィン５２
が設けられ、フィンチューブ５０が構成されている。上
記フィン５２の外周部には、フィン５２の外周からチュ
ーブ５１の軸心に向かう複数の切り込み５３によりセグ
メント５４と呼ばれる放射状の小フィン（図では２４
個）に分割されている。上記セグメント５４のフィン外
周に、セグメント高さよりも短い切り込み５６（以下小
切り込みと呼ぶ）を入れる。この小切り込みの長さはフ
ィン外周の位置により変化している。この小切り込みに
よりセグメント５４はそれぞれ大きさの異なる矩形形状
の、複数の小矩形片５７に分割される（図では３２
個）。

【００３４】このフィンチューブ５０の軸線を管外流の
流れ方向と直交するように従来と同様に複数本配設して
図２３と同様の熱交換器が構成される。

【００３５】本実施の形態では、管外流の剥離が生じや
すいフィンチューブ下流側の小切り込み５６の長さを大
きくして、他の部分よりも大きな小矩形片５７を区画形
成しているので、この小切り込み長さが大きい部分では
フィン外周のでの管外流の乱れは他の部分よりも増し、
管外流の剥離が抑止されるので後流域の形成を抑えるこ
とができる。さらに、管外流の剥離が生じにくい上流側
では小切り込み５６の長さを短くしているあるいは小切
り込み５６を入れていないので、この部分ではフィン外
周での管外流の乱れはフィン外周全域にわたって同一長
さの小切り込み５６を入れた場合よりもフィン外周での
管外流の乱れは小さく、乱れの増加による管外圧力損失
の増加を最小限に抑えることができる。本実施の形態で
は図のような小切り込み長さの分布を設定しているが、
もちろんこの範囲は熱交換器が使用する管外流体の条件
から最適に設定すればよい。このように、本実施の形態
でも第１の実施の形態と同様の効果を奏する。（第６の実施の形態）本発明の第６の実施の形態を図１
７を用いて説明する。図１７は本発明におけるフィンチ
ューブ６０の断面図である。図中の矢印は管外流体の流
れ方向を示している。チューブ６１の外周にフィン６２
が設けられ、フィンチューブ６０が構成されている。上
記フィン６２の外周部にはフィン６２の外周からチュー
ブ６１の軸心に向かう複数の切り込み６３によりセグメ
ント６４と呼ばれる放射状の小フィン（図では２４個）
に分割されている。上記セグメント６４のフィン外周の
範囲Ａに、セグメント高さよりも短い切り込み６６（以
下小切り込みと呼ぶ）を入れる。小切り込み６６により
セグメント６４は矩形形状の、複数の小矩形片６７に分
割される（図では計２２個）。

【００３６】このフィンチューブ６０の軸線を管外流の
流れ方向と直交するように従来と同様に複数本配設して
図２３と同様の熱交換器が構成される。

【００３７】本実施の形態では、管外流の剥離が生じや
すい範囲Ａにおいては小切り込み６６を入れて多数の小
矩形片６７が区画形成されているので、フィン外周での
管外流の乱れは増し、管外流の剥離は抑止されるので後
流域の形成を抑えることができる。さらに、管外流の剥
離が生じやすい範囲Ａ以外では小矩形片６７を区画して
いないので、範囲Ａ以外ではフィン外周での管外流の乱
れはセレーテッドフィンチューブと同程度であり、乱れ
の増加による管外圧力損失の増加を最小限に抑えること
ができる。本実施の形態では図のような範囲Ａを設定し
ているが、もちろんこの範囲は熱交換器が使用する管外
流体の条件から最適に設定すればよい。

【００３８】また、図１８に示すように、剥離の生じに
くい上流側ではセグメントも区画しないで、ソリッドフ
ィンをベースとするフィン形状としても同様の効果が得
られる。このように、本実施の形態でも第１の実施の形
態と同様の効果を奏する。（他の実施の形態）以上の実施の形態では、小矩形片を
セグメントに対してねじる場合はセグメントに形成した
すべての小矩形片のねじり角度θｓを同一方向かつ同一
角度としており、また、小矩形片の幅も同一フィンチュ
ーブではすべて同一としている。図１９および図２０に
示すように、これらの図はいずれも図２の（ｂ）と同様
にフィン外周方向からフィンを眺めた図であるが、、小
矩形片のセグメント設置面に対するねじり角度θｓ１、
θｓ２は必ずしも同一方向または同一角度である必要は
ない。また、図２１（ａ）および（ｂ）に示すように、
これらの図は図２の（ａ）および（ｂ）と同様にセグメ
ント部の拡大図であるが、小切り込みにより分割された
小矩形片の幅Ｗ１，Ｗ２は必ずしも同一寸法である必要
はない。さらに、小切り込みを入れる方向はフィン外周
からチューブ本体に向かう方向としているが、必ずしも
この方向である必要はない。これらの小矩形片のねじり
角度や小矩形片幅および小切り込みの方向は、熱交換器
が必要とする交換熱量や許容される管外圧力損失、使用
管外流体の物性や竜頭の条件から最適に定めればよい。
もちろん、フィン設置面に対するセグメントのねじり角
度やセグメント幅、セグメント数およびセグメント高さ
についても同様に、熱交換器の使用条件から最適に定め
ればよい。

【００３９】また、小切り込み数を可能な限り多くすれ
ば、小矩形片は図２２のような針状のフィンとなり、よ
り高い伝熱性能を得ることができる。

【００４０】いずれにおいても、セグメント上に小切り
込みを入れて複数の小矩形片を形成することにより、フ
ィン外周での管外流の乱れは増し、管外流の剥離は抑止
されるので後流域の形成を抑えることができ、かつ微細
化により小矩形片表面の温度境界層の発達も抑止され
て、第１の実施の形態同様に本実施の形態の熱交換器の
管外熱伝達率も向上する。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明においては
セレーテッドフィンチューブのセグメントにフィン外周
からチューブ本体側に向かうセグメント高さよりも短い
複数の切り込みまたは切り欠きを入れ、形状自由度の高
い小矩形片を形成することにより、フィン外周部での管
外流の乱れを増して、管外流の剥離を抑止し後流域の形
成を減少させてフィンチューブ下流側の局所管外熱伝達
率を向上させると同時に、セレーテッドフィンの特徴で
ある深い切り込みによるフィン根元部への管外流の流れ
込みによる効果は保持させている。さらに、セグメント
を小矩形片に微細化することにより表面での温度境界層
の発達を抑止して、伝熱面積の拡大効果を十分に得るこ
とができ、熱交換器全体の平均管外熱伝達率を向上させ
ることができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施の形態の
フィンチューブの断面図および側面図。

【図２】（ａ），（ｂ）は第１図のセグメント部拡大図
およびＡ−Ａ矢視図。

【図３】本発明の第１の実施の形態のフィンチューブ廻
りの管外流体流線図。

【図４】（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施の形態の
フィンチューブの詳細寸法図。

【図５】本発明の熱交換器の管外伝熱性能特性図。

【図６】（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に
おける小矩形片をセグメント設置面に対してねじらない
例を示すセグメント部拡大図およびＡ−Ａ矢視図。

【図７】（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施の形態の
フィンチューブの断面図および側面図。

【図８】（ａ），（ｂ）は第７図のセグメント部拡大図
およびＡ−Ａ矢視図。

【図９】（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施の形態に
おける小矩形をセグメント設置面に対してねじらない例
を示すセグメント部拡大図およびＡ−Ａ矢視図。

【図１０】（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施の形態
のフィンチューブの断面図および側面図。

【図１１】（ａ），（ｂ）は第１０図のセグメント部拡
大図およびＡ−Ａ矢視図。

【図１２】（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施の形態
における小矩形片をセグメント設置面に対してねじらな
い例を示すセグメント部拡大図およびＡ−Ａ矢視図。

【図１３】（ａ），（ｂ）は本発明の第４の実施の形態
のフィンチューブの断面図および側面図。

【図１４】（ａ），（ｂ）は第１３図のセグメント部拡
大図およびＡ−Ａ矢視図。

【図１５】（ａ），（ｂ）は本発明の第４の実施の形態
におけるフィンチューブの小矩形片をセグメント設置面
に対してねじらない例を示すセグメント部拡大図および
Ａ−Ａ矢視図。

【図１６】本発明の第５の実施の形態のフィンチューブ
断面図。

【図１７】本発明の第６の実施の形態のフィンチューブ
断面図。

【図１８】本発明の他の形態のフィンチューブ断面図。

【図１９】本発明の他の実施の形態のフィンチューブの
小矩形片のねじり角度を示す図。

【図２０】フィンチューブの小矩形片のねじり角度の他
の例を示す図。

【図２１】（ａ），（ｂ）は本発明のさらに他の実施の
形態のフィンチューブのセグメント部拡大図およびＡ−
Ａ矢視図。

【図２２】本発明のさらに他の実施の形態のフィンチュ
ーブのセグメント部拡大図。

【図２３】熱交換器の縦断面図。

【図２４】（ａ），（ｂ）は従来のソリッドフィンチュ
ーブの断面図および側面図。

【図２５】（ａ），（ｂ）は従来のセレーテッドフィン
チューブの断面図および側面図。

【図２６】従来のフィンチューブ廻りの管外流体流線
図。

【図２７】（ａ），（ｂ）は従来のフィンチューブの断
面図および側面図。

【図２８】（ａ），（ｂ）はさらに従来のフィンチュー
ブの断面図および側面図。

【符号の説明】

１０、２０、３０、４０、５０、６０フィンチューブ１１、２１、３１、４１、５１、６１チューブ１２、２２、３２、４２、５２、６２フィン１３、２３、３３、４３、５３、６３セグメント１４、２４、３４、４４、５４、６４切り込み１５、２５、３５、４５、５５、６５セグメント設置
面１６、２６、３６、４６、５６、６６小切り込み１７、２７、３７、４７、５７、６７小矩形片Ｈセグメント高さ θｓフィン設置面に対する小矩形フィンのねじり角度 θｔフィン設置面に対するセグメント設置面のねじり
角度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】矩形状のセグメントを放射状に配置したフ
ィンを外周に取り付けたフィンチューブを有する熱交換
器において、上記各ゼグメントにそのセグメントの高さ
より短い少なくとも一つの切り込みまたは切り欠きを入
れて、上記セグメントに小矩形片が区画形成されている
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】上記切り込みまたは上記切り欠きの方向が
上記フィンの外周からチューブ本体へ向かう方向とされ
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】上記セグメントがフィンに対して折り曲げ
またはねじられていることを特徴とする請求項１または
２記載の熱交換器。
【請求項４】上記小矩形片が上記セグメントに対して折
り曲げまたはねじられていることを特徴とする請求項１
乃至３のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項５】上記切り込みまたは切り欠きの長さがフィ
ン外周の位置により変化させ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６】上記切り込みの位置がフィン外周の特定部
に限定さ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。