JPWO2012117440A1 - 熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷蔵庫、空気調和機 - Google Patents
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Abstract
Description
前記フィンカラーは、該フィンカラーのリフレア部と根元部に曲げ部が設けられてこれら両曲げ部の間に平坦な中間部が形成され、前記リフレア部の厚さは前記根元部の厚さより薄く形成され、前記リフレア部の曲げ部の半径は前記根元部の曲げ部の半径より大きく形成されて、前記リフレア部の曲げ部の半径と前記厚さとの比率が前記根元部の曲げ部の半径と前記厚さとの比率の2分の1以上になるように構成されたものである。
図1は本発明の実施の形態1に係る熱交換器の拡管後の要部の拡大断面図である。図1において、1は銅合金又はアルミニウム合金などの耐熱性金属板からなる(他の実施の形態においても同様である)フィンで、フィン1と直交して、銅若しくは銅合金又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金などの金属材料からなる(他の実施の形態においても同様である)伝熱管10が設けられている。
熱交換器を製造するにあたっては、先ず、各伝熱管10をそれぞれ長手方向の中央部で所定の曲げピッチでヘアピン状に曲げ加工し、複数のヘアピン管を製作する。ついで、これらのヘアピン管を所定の間隔をおいて相互に平行に配置した複数枚のフィン1のフィンカラー2の間に挿通し、その後、図2(a)に示すように、ヘアピン管内に拡管玉15をロッド16により押し込む機械拡管方式、又は図2(b)に示すように、ヘアピン管内に拡管玉15を流体17により押し込む液圧拡管方式によりヘアピン管を拡管して、各フィン1とヘアピン管、すなわち伝熱管10とを接合する。こうしてフィンチューブ型熱交換器が製造される。
フィンカラー2の形状は、リフレア部3と根元部4に半径R1,R2の円弧状の曲げ部を設け、リフレア部3の厚さTw1が根元部4の厚さTw2より薄く形成され、リフレア部3の曲げ部の半径R1と厚さTw1との比率(Tw1/R1)が、根元部4の曲げ部の半径R2と厚さTw2との比率(Tw2/R2)の2分の1以上になっている。なお、リフレア部3と根元部4の曲げ部の間には外面側が平坦な中間部5が設けられ、全体としてほぼJ字状に形成されている。
フィンカラー2のリフレア部3の曲げ部の半径R1は、リフレア部3の厚さTw1と密接な関係があり、リフレア部3の曲げ部の半径R1を大きくする場合は、リフレア部3の厚さTw1も厚くしなければならない。フィンカラー2のリフレア部3の曲げ部の半径R1が大きくなっているときに、リフレア部3の厚さTw1が薄くなるとリフレア部3に応力が集中し、中間部5と伝熱管10との接触面圧が低下して接触熱抵抗が増加し、熱交換能力が低下する。
図5は本発明の実施の形態2に係る熱交換器の要部の拡大断面図、及び伝熱管の断面図である。なお、実施の形態1と同じ部分には、これと同じ符号が付してある。
図において、1は銅合金又はアルミニウム合金などの耐熱性金属板からなるフィンで、フィン1と直交して、銅若しくは銅合金又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金などの金属材料からなり、内周面の軸方向に複数の内面突起11が設けられた伝熱管10が設けられている。
図6、図7は、フィン1のフィンカラー2の厚さTw、伝熱管10の外径D、及び伝熱管10の内面突起11の条数Nとの関係式と、熱交換率(%)との関係を示す線図である。
図6、図7に示すように、熱交換器の熱交換能力を維持するためには、外径Dの伝熱管10の円周長さ(3.14×D)と内面突起11の条数Nとの比率(3.14×D/N)に、フィンカラー2の中間部5平均厚さ(Tw1+Tw2)/2と、フィンカラー2の根元部4との厚さTw2との比率((Tw2+Tw1)/2))/Tw2を乗じた関係式(3.14×D/N)×((Tw1+Tw2)/2))/Tw2が、0.26以上0.34以下であることが必要である。
これにより、フィン1と伝熱管10との接触熱抵抗が低減し、熱交換能力が増大する。
本実施の形態は、冷蔵庫又は空気調和機に実施の形態1又は2のいずれかに係る熱交換器を用いたものである。
これにより、熱交換器のフィン1と伝熱管10との接触抵抗が低減し、熱交換能力が増大した高効率の冷蔵庫又は空気調和機を得ることができる。
次に、本発明の実施例について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して説明する。
表1に示すように、フィン1のフィンカラー2の根元部4の曲げ部の半径R2が0.3mm、厚さTw2が0.1mmで、リフレア部3の曲げ部の半径R1が0.4mm、厚さTw1が0.67mm又は0.09mmである熱交換器を製作した(実施例1及び実施例2)。
また、比較例として、フィン1のフィンカラー2の根元部4の曲げ部の半径R2が0.3mm、厚さTw1が0.1mmで、リフレア部3の曲げ部の半径R1が0.4mm、厚さTw2が0.05mm及び0.06mmの熱交換器を製作した(比較例1及び比較例2)。
また、比較例として、フィン1のフィンカラー2の根元部4の曲げ部の半径R2が0.3mm、厚さTw2が0.1mmで、リフレア部3の曲げ部の半径R1が0.5mm、厚さTw1が0.06mm及び0.07mmの熱交換器を製作した(比較例3及び比較例4)。
また、比較例として、フィン1のフィンカラー2のリフレア部3の厚さTw1が0.07mm、根元部4の厚さTw2が0.1mmで、伝熱管10の外径Dが7mm、内面突起11の条数Nが45、50及び80の熱交換器を製作した(比較例5、比較例6及び比較例7)。
また、比較例として、フィン1のフィンカラー2のリフレア部3の厚さTw1が0.09mm、根元部4の厚さTw2が0.1mmで、伝熱管10の外半径Dが7mm、内面突起11の条数Nが50、55及び85の熱交換器を製作した(比較例8、比較例9及び比較例10)。
前記フィンカラーは、該フィンカラーのリフレア部と根元部に曲げ部が設けられ、前記リフレア部の厚さが前記根元部の厚さと比較して薄く形成され、前記リフレア部の曲げ部の半径が前記根元部の曲げ部の半径と比較して大きく形成されるように構成されたものである。
フィンカラー2の形状は、リフレア部3と根元部4に半径R1,R2の円弧状の曲げ部を設け、リフレア部3の厚さTw1が根元部4の厚さTw2より薄く形成され、リフレア部3の曲げ部の半径R1に対する厚さTw1の比率(Tw1/R1)が、根元部4の曲げ部の半径R2に対する厚さTw2の比率(Tw2/R2)の2分の1以上になっている。なお、リフレア部3と根元部4の曲げ部の間には外面側が平坦な中間部5が設けられ、全体としてほぼJ字状に形成されている。
フィンカラー2のリフレア部3の曲げ部の半径R1は、リフレア部3の厚さTw1と密接な関係があり、リフレア部3の曲げ部の半径R1を大きくする場合は、リフレア部3の厚さTw1も厚くしなければならない。フィンカラー2のリフレア部3の曲げ部の半径R1が大きくなっているときに、リフレア部3の厚さTw1が薄くなるとリフレア部3に応力が集中し、中間部5と伝熱管10との接触面圧が低下して接触熱抵抗が増加し、熱交換能力が低下する。
図6、図7は、フィン1のフィンカラー2の厚さTw、伝熱管10の外径D、及び伝熱管10の内面突起11の条数Nとの関係式と、熱交換率(%)との関係を示す線図である。
図6、図7に示すように、熱交換器の熱交換能力を維持するためには、外径Dの伝熱管10の円周長さ(3.14×D)の内面突起11の条数Nに対する比率(3.14×D/N)に、フィンカラー2の中間部5平均厚さ(Tw1+Tw2)/2の、フィンカラー2の根元部4との厚さTw2に対する比率((Tw1+Tw2)/2)/Tw2を乗じた関係式(3.14×D/N)×((Tw1+Tw2)/2)/Tw2が、0.26以上0.34以下であることが必要である。
これにより、フィン1と伝熱管10との接触熱抵抗が低減し、熱交換能力が増大する。
次に、本発明の実施例について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して説明する。
表1に示すように、フィン1のフィンカラー2の根元部4の曲げ部の半径R2が0.3mm、厚さTw2が0.1mmで、リフレア部3の曲げ部の半径R1が0.4mm、厚さTw1が0.067mm又は0.09mmである熱交換器を製作した(実施例1及び実施例2)。
また、比較例として、フィン1のフィンカラー2の根元部4の曲げ部の半径R2が0.3mm、厚さTw2が0.1mmで、リフレア部3の曲げ部の半径R1が0.4mm、厚さTw1が0.05mm又は0.06mmの熱交換器を製作した(比較例1及び比較例2)。
また、比較例として、フィン1のフィンカラー2の根元部4の曲げ部の半径R2が0.3mm、厚さTw2が0.1mmで、リフレア部3の曲げ部の半径R1が0.5mm、厚さTw1が0.06mm又は0.07mmの熱交換器を製作した(比較例3及び比較例4)。
また、比較例として、フィン1のフィンカラー2のリフレア部3の厚さTw1が0.07mm、根元部4の厚さTw2が0.1mmで、伝熱管10の外径Dが7mm、内面突起11の条数Nが45、50又は80の熱交換器を製作した(比較例5、比較例6及び比較例7)。
また、比較例として、フィン1のフィンカラー2のリフレア部3の厚さTw1が0.09mm、根元部4の厚さTw2が0.1mmで、伝熱管10の外半径Dが7mm、内面突起11の条数Nが50、55又は85の熱交換器を製作した(比較例8、比較例9及び比較例10)。
Claims (4)
- 平行に配置した複数の伝熱管と、該伝熱管に対して直交して設けられた複数の板状フィンとを備え、前記板状フィンの前記伝熱管が挿通されるフィンカラーに前記伝熱管を接触させてなるフィンチューブ型の熱交換器であって、
前記フィンカラーは、該フィンカラーのリフレア部と根元部に曲げ部が設けられてこれら両曲げ部の間に平坦な中間部が形成され、前記リフレア部の厚さは前記根元部の厚さより薄く形成され、前記リフレア部の曲げ部の半径は前記根元部の曲げ部の半径より大きく形成されて、前記リフレア部の曲げ部の半径と前記厚さとの比率が前記根元部の曲げ部の半径と前記厚さとの比率の2分の1以上になるように構成されていることを特徴とする熱交換器。 - 前記伝熱管を、その円周長さと内面突起の合計条数との比に、前記フィンカラーの中間部の平均厚さと該フィンカラーの根元部の厚さとの比を掛けた関係式の値が0.26以上
0.34以下の範囲になるように形成したことを特徴とする請求項1記載の熱交換器。 - 前記請求項1又は2に記載の熱交換器を備えたことを特徴とする冷蔵庫。
- 前記請求項1又は2に記載の熱交換器を備えたことを特徴とする空気調和機。
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