JPS6315096A - フインチユ−ブ型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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 従来の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だ工夫している
。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、省スペース性等の点あ・ら問
題もあシ、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、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方向列ピッチＬ′１を伝熱管２
の外径化の２．２倍程度、また、気流３と垂直方向の管
段ピッチＬ′２　を伝熱管２の外径ｙ。の２，２〜２．
５倍程度に取っており、板状フィル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によシ気
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
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ＪＰ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
挿通された外径り。の伝熱管から構成され、伝熱管の気
流方向管列ピッチＬ１を１．２Ｄｏ≦Ｌ１≦１．８ｐ０
とし、気流と垂直方向の管段ピッチＬ２を２．６Ｄｏ≦
Ｌ２≦ｓ　、　ｓ　Ｄｏ　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、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
を切シ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なすよう
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６図〜第６図により説明
する。

第６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、Ｄｏ、Ｌｌ、Ｌ２およ、び気流速
度ｖＦ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ΔｐｖＦ（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
能を評価したものである。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ａ。にピ
ークが存在する。Ｌ１＝：＝１，３Ｄｏ゜Ｌ−４＝２．
９Ｄｏで伝熱性能が最大になるが、１、２　Ｄ　ｏ≦Ｌ
１≦１．８Ｄｏ，２．６Ｄｏ≦Ｌ２≦３．３Ｄ。

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。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
部を設置しであるので、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
よる伝熱促進も期待される。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シ、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Ｄｏの伝熱管であυ、気流１３方
向に平行な管列ピッチＬ１　を１．２Ｄｏ≦Ｌ１≦１．
ａ　Ｄｏまた気流１３方向に垂直な管段ピッチＬ２を ２．６Ｄ　　＜　Ｌ　　＜３．３Ｄｏ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
が設けである。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。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１６ａ、１６ｂ
を開口した切り起こし群１７を、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の前線の法線方向と角度をなすように設けで
ある。

本実施例による作用は以下のようになる。まず、気流１
３方向の管列ピッチＬ１が１．２Ｄｏ≦Ｌ、≦１．８Ｄ
。

また、気流１３方向と垂直な管段ピッチＬ２が２．８Ｄ
　　＜Ｌ　　＜　３，３Ｄｏ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向上さ
せることができる。この時円状の突起によシ馬蹄渦を生
じ伝熱を促進させる効果が最大限発揮される。さらに、
スリット形または、ノ・−バー形切り起こしの開口しｆ
Ｃ，２側辺部１ｅａ、１ｅｂ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ては、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１
．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１８ａ、１８ｂは気流１３方向と角度をなして
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を混合
させる作用を持つとともに、伝熱管１２の気流後流部へ
の旋回成分を持つので、死水域１９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Ｄｏの伝熱管の気流方向
ピッチＬ１を１．２　Ｄｏ≦Ｌ１≦１．８Ｄｏ、気流と
垂直方向段ピツチＬ２を２．６Ｄｏ≦Ｌ２≦３．ｓ　Ｄ
。

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
な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
をもつ流れと乱れを誘起させ、気流の混合効果、翫乱流
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、空気側熱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６図。 第６図は本発明の作用説明図、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
、Ｄ。・・・・・・伝熱管の外径、Ｌｌ・・・・・・管
列ピッチ、Ｌ２・・・・・・管段ピッチ、１３・・・・
・・気流、１４・・・・・・突起、１６ａ。 １６ｂ・・・・・・側辺部、１７・・・・・・切り起こ
し群、１８ａ。 １８ｂ・・・・・・脚部っ 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第５
図 Ｌ・／Ｄ。 第６図 Ｌ２／／Ｄ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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Ｄ＿ｏの伝熱管とから成
   り、前記伝熱管の気流方向管列ピッチＬ＿１を、１．２
   Ｄ＿ｏ≦Ｌ＿１≦１．８Ｄ＿ｏとし、気流と垂直方向の
   管段ピッチＬ＿２を２．６Ｄ＿ｏ≦Ｌ＿２≦３．３Ｄ＿
   ｏとするとともに、前記板状フィンに前記伝熱管を囲う
   円状の突起を設けたフィンチューブ型熱交換器。
2. （２）　板状フィンの前記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。