JPS633187A

JPS633187A - フインチユ−ブ型熱交換器

Info

Publication number: JPS633187A
Application number: JP14641886A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Kato; 薫加藤; Hachiro Koma; 小間　八郎; Satoshi Tanno; 聡丹野; Yoshiyuki Tsuda; 善行津田
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-06-23
Filing date: 1986-06-23
Publication date: 1988-01-08
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: JPH0684878B2

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、冷蔵等て使用され、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て並べられた板状
フィン群１と、この板状フィン群１ンて直角に挿通され
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
、高性能化カ要求されているが、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失している。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図は、部分側面図を示す
。第９図Ｃ−Ｃ’断面図を示す。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方向管列ピッチＬ′１　
を伝熱管２の外径佑の２．２倍程度に、また、気流３を
垂直方向の管段ピッチＬ５を伝熱管２の外径Ｄδの２．
２〜２．５倍程度に取っており、板状フィンＩＫ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体に設けられたフィンカラー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により気流
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
うまく工夫することで、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ΔＰ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ＤＯの伝熱管とから構成され伝熱管の
気流方向管列ピッチＬ１　を１．２　Ｄｏ≦Ｌ１≦１．
８ＤＯ、気流と垂直方向の管段ピッチＬ　を２．６ＤＯ
≦Ｌ２≦３．３ＤＯ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、前記気流方向につ
いて、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、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、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
を成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５図〜第６図より説明す
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り。、Ｌｌ、Ｌ２および気流速度
ＵＦ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ΔＰＵＦ（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。管列ピッチ稿、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。

にビークが存在する。Ｌ！；１．３ＤＯ．Ｌ２＃２．９
Ｄ。

で伝熱性能が楽人になるが、１．２ＤＯ≦Ｌ１≦１．ｓ
　Ｄ。

２．６ＤＯ≦Ｌ２≦ｓ　−３Ｄｏ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。この時、円状の突起
の効果は最大限発揮される。また、気流方向について伝
熱管相互がわずかずつ気流と垂直方向にずらして設置さ
れているため上流側の管とフィンの存在により発生する
馬蹄渦が下流側の管へ衝突し、管表面に高い熱伝達域を
生じる。そして、上流から発生する馬蹄渦が、管表面に
衝突し、管側側へ分岐するため止水域が少なくなり有効
な伝熱面積が増加する。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
シ起こし部での境界層前線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０脚部を設置し
であるので切シ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
進が可能である。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、フィンの有効伝熱面積
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り、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。１２ｆ′ｉ、外径り。

の伝熱管であり、気流１３方向の管列ピッチＬ１をｉ　
−２ＤＯ≦Ｌ１≦１．８ＤＯ、気流１３方向に垂直な管
段ピンチＬ　を２−　ｅ　Ｄｏ≦Ｌ２≦３．ｓＤ。。

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が設けられ、上流側の伝熱管１２ａ
の投影面１５に部分的に伝熱管１２ｂ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１６に直角に挿通
され、拡管加工もしくは、ロウ付加工によシ固定されて
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１７ａ、１７ｂを
開口した切シ起こし群１８の板状フィン１１と接合する
脚部１９ａ、１９ｂ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≦Ｌ１≦１．８Ｄ
Ｏ気流１３方向と垂直な管段ピッチＬ２が２　、６　Ｄ
ｏ≦Ｌ２≦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高めることがで
きる。この時、円状の突起により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。また、気流１３上流
側の伝熱管１２ａの投影面に部分的に後流側の伝熱管１
２ｂが重なるように構成されているため、上流側の伝熱
管１２ａ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へ衝突し、伝熱管１２ｂ表面に高い熱伝
達域を生じる。そして上流から発生する馬蹄渦が、伝熱
管１２に衝突し、伝熱管１２の両側へ分岐するため死水
域２０が少なくない有効な伝熱面積が増大する。さらに
、スリット形または、ルーバー形切り起こしの開口した
２側辺部１７ａ、１７ｂ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１
３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
、切シ起こし群１了は、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、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１
９ａ、１９ｂ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１９ａ、１９））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１３後流部への旋
回成分を持つので、死水域２０が減少し、板状フィン１
１の有効伝熱面積が拡大され、伝熱性能は角鑵的に向上
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
列ピツチＬ１　を１．２ＤＯ≦Ｌ１≦ｉ　、ｓＤｏ。

気流と垂直方向管段ピッチＬ２を２．６ＤチＬ２≦３．
３ＤＯ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、伝熱管相互が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、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、ルーパー形切り起こ
しを、この切シ起こし脚部が、板状フィンの前縁と角度
を成すように設けられているため、同一フ７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
を持つ流れと乱れを誘起させ、気流の混合効果、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、空気側伝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５図。第６図は本発明の作用特性図、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、１５・・・・・投影
面、１７ａ　、　１７ｂ・・・・・・側辺部、１８・・
・・・・切り起こし群、１９ａ、１９ｂ・・・・・・脚
部。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第５
図第６図 ’ｚ／Ｄ。

Claims

【特許請求の範囲】

（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の伝熱管とから構
成され、前記伝熱管の気流方向管列ピッチＬ＿１を１．
２Ｄ＿Ｏ≦Ｌ＿１≦１．８Ｄ＿Ｏ，気流と垂直方向の管
段ピッチＬ＿２を２．６Ｄ＿Ｏ≦Ｌ＿２≦３．３Ｄ＿Ｏ
とし、前記気流方向について、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）　板状フィンの円状の突起相互間に気流と対向す
る２側辺部を切り起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。