KR20110010133A - 핀 튜브형 열교환기 - Google Patents

핀 튜브형 열교환기 Download PDF

Info

Publication number
KR20110010133A
KR20110010133A KR1020107029120A KR20107029120A KR20110010133A KR 20110010133 A KR20110010133 A KR 20110010133A KR 1020107029120 A KR1020107029120 A KR 1020107029120A KR 20107029120 A KR20107029120 A KR 20107029120A KR 20110010133 A KR20110010133 A KR 20110010133A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat transfer
flow direction
airflow
height
fin
Prior art date
Application number
KR1020107029120A
Other languages
English (en)
Inventor
히로까즈 후지노
도시미쯔 가마다
하루오 나까따
Original Assignee
다이킨 고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 다이킨 고교 가부시키가이샤 filed Critical 다이킨 고교 가부시키가이샤
Publication of KR20110010133A publication Critical patent/KR20110010133A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F28F1/24—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 transversely
    • F28F1/32—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 transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • F28F1/325—Fins with openings

Abstract

핀 튜브형 열교환기(1)는, 판 두께 방향으로 간격을 두고 배열하여 기류 중에 배치되는 복수의 전열 핀(2)과, 복수의 전열 핀(2)에 삽입되어 있고 기류의 흐름 방향에 대략 직교하는 방향으로 배치되는 복수의 전열관(3)을 구비하고 있다. 각 전열 핀(2)에는, 전열관(3)의 연직 방향에 있어서의 양측에 있어서, 기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 복수의 절곡 기립부가 형성되어 있고, 각 절곡 기립부는, 기류의 흐름 방향 하류측을 향해 전열 핀면으로부터의 높이가 점증하고 있고, 기류의 흐름 방향의 전단에 있어서의 전열 핀면으로부터의 높이인 전단 높이(a)와 기류의 흐름 방향의 후단에 있어서의 전열 핀면으로부터의 높이인 후단 높이(b)와의 평균 높이(H)를 핀 피치(FP)로 나눈 값이 0.3보다 크고, 또한 0.6보다 작게 되어 있다.

Description

핀 튜브형 열교환기{FIN-TUBE HEAT EXCHANGER}
본 발명은, 핀 튜브형 열교환기, 특히 판 두께 방향으로 간격을 두고 배열하여 기류 중에 배치되는 복수의 전열 핀과, 복수의 전열 핀에 삽입되어 있고 기류의 흐름 방향에 대략 직교하는 방향으로 배치되는 복수의 전열관을 구비하고 있고, 전열 핀면의 전열관의 연직 방향에 있어서의 양측에 있어서, 기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 복수의 절곡 기립부가 절곡 기립 가공에 의해 형성된 핀 튜브형 열교환기에 관한 것이다.
공기 조화 장치 등에 사용되는 핀 튜브형 열교환기로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전열 핀(102)에 있어서의 전열관(103)의 공기류의 흐름 방향 하류측의 부분에 형성되는 사수(死水) 영역의 저감이나 전열 핀(102)에 있어서의 경계층의 갱신 등에 의한 전열 촉진을 위해, 전열 핀면(102b)의 전열관(103)의 연직 방향에 있어서의 양측에 있어서, 전열관(103) 근방의 공기류를 전열관(103)의 공기류의 흐름 방향 후방측으로 안내하도록, 공기류의 흐름 방향에 대해 경사진 절곡 기립부(104a 내지 104c, 104d 내지 104f)가 절곡 기립 가공에 의해 형성되고, 또한 공기와 냉매 등의 열매체와의 열교환으로부터 발생한 드레인수가 절곡 기립부(104a 내지 104c, 104d 내지 104f)에 체류하여 배수성이 저하되는 것을 방지하기 위해, 절곡 기립부(104a 내지 104c, 104d 내지 104f)를 공기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 3개로 분할하여 배열한 것이 있다. 그리고, 공기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 절곡 기립부(104a 내지 104c)의 전열 핀면으로부터의 높이나 공기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 절곡 기립부(104d 내지 104f)의 전열 핀면으로부터의 높이는, 공기류의 흐름 방향 하류측을 향해 전체에 걸쳐 점증하도록 형성되어 있다(특허문헌 1로서의 일본 특허 공개 제2008-111646호 공보 참조).
일본 특허 공개 제2008-111646호 공보
제1 발명에 관한 핀 튜브형 열교환기는, 복수의 전열 핀과, 복수의 전열관을 구비하고 있다. 전열 핀은, 판 두께 방향으로 간격을 두고 배열하여 기류 중에 배치된다. 전열관은, 복수의 전열 핀에 삽입되어 있고, 기류의 흐름 방향에 대략 직교하는 방향으로 배치된다. 그리고, 각 전열 핀에는, 전열관의 연직 방향에 있어서의 양측에 있어서, 기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 복수의 절곡 기립부가, 절곡 기립 가공에 의해 형성되어 있고, 복수의 절곡 기립부는, 전열관 근방의 기류가, 전열관의 기류의 흐름 방향 후방측으로 안내되도록 기류의 흐름 방향에 대해 경사져 있고, 각 절곡 기립부는, 기류의 흐름 방향 하류측을 향해 전열 핀면으로부터의 높이가 점증하고 있고, 기류의 흐름 방향의 전단에 있어서의 전열 핀면으로부터의 높이인 전단 높이와 기류의 흐름 방향의 후단에 있어서의 전열 핀면으로부터의 높이인 후단 높이와의 평균 높이를 전열 핀 사이의 간격인 핀 피치로 나눈 값이 0.3보다 크고, 또한 0.6보다 작게 되어 있다.
종래와 같이, 공기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 복수의 절곡 기립부의 전열 핀면으로부터의 높이가 공기류의 흐름 방향 하류측을 향해 전체에 걸쳐 점증하도록 전열 핀에 형성한 구성을 채용하는 것은, 전열관 근방의 공기류를 전열관의 공기류의 흐름 방향 후방측으로 안내하는 가이드 작용이 얻어지기 쉽게 하여, 사수 영역의 저감을 도모함과 함께, 공기류의 흐름 방향 상류측의 절곡 기립부에 있어서의 통풍 저항이 증대되는 것을 가능한 한 방지하는 것에 있지만, 이러한 구성의 채용에 수반하여, 공기류의 흐름 방향 상류측의 절곡 기립부의 전열 핀면으로부터의 높이를 지나치게 낮게 하면, 절곡 기립부의 배후에 종방향 소용돌이를 발생시키는 작용이 작아져, 이 종방향 소용돌이에 의한 전열 촉진 효과가 얻어지기 어려워진다는 문제가 발생한다.
이로 인해, 공기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 복수의 절곡 기립부를 전열 핀에 형성하는 경우에는, 절곡 기립부에 의한 전열 성능과 통풍 성능이 양립되도록, 각 절곡 기립부의 전열 핀면으로부터의 높이를 결정할 필요가 있고, 이러한 관점을 고려하지 않고, 공기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 복수의 절곡 기립부의 전열 핀면으로부터의 높이가 공기류의 흐름 방향 하류측을 향해 전체에 걸쳐 점증하도록 절곡 기립부를 전열 핀에 형성하는 것은 바람직한 것이라고는 할 수 없다.
이에 대해, 본원 발명자는, 기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 복수의 절곡 기립부가, 전열관 근방의 기류가 전열관의 기류의 흐름 방향 후방측으로 안내되도록 기류의 흐름 방향에 대해 경사지도록 배치된 핀 튜브형 열교환기에 있어서, 통풍 저항을 고려한 형태로 절곡 기립부의 전열 성능을 평가하고, 각 절곡 기립부에 대해, 기류의 흐름 방향 하류측을 향해 전열 핀면으로부터의 높이가 점증하고 있는 것으로 하고(즉, 기류의 흐름 방향의 전단에 있어서의 전열 핀면으로부터의 높이인 전단 높이보다도 기류의 흐름 방향의 후단에 있어서의 전열 핀면으로부터의 높이인 후단 높이의 쪽이 높아지도록 하고), 전단 높이와 후단 높이와의 평균 높이를 핀 피치로 나눈 값을 0.3보다 크고, 또한 0.6보다 작게 하는 것으로 함으로써, 통풍 저항당의 전열 성능을 높게 할 수 있는 것을 발견했다.
그리고, 이 핀 튜브형 열교환기에서는, 전열관 근방의 기류가 전열관의 기류의 흐름 방향 후방측으로 안내되도록 기류의 흐름 방향에 대해 경사지도록 배치된 복수의 절곡 기립부의 각각에 대해, 전단 높이보다도 후단 높이의 쪽이 높은 것을 전제로 하여 상술한 평균 높이와 핀 피치와의 관계가 적용되고 있기 때문에, 기류의 흐름 방향 상류측의 절곡 기립부에 대해서는, 기류의 흐름 방향 상류측의 절곡 기립부의 전열 핀면으로부터의 높이를 지나치게 낮게 하는 일이 없게 되고, 이에 의해, 절곡 기립부의 배후에 종방향 소용돌이를 발생시키는 작용을 크게 하여, 통풍 저항당의 전열 성능을 향상시킬 수 있다(즉, 통풍 저항의 증대를 가능한 한 억제하면서 전열 성능을 향상시킬 수 있음). 또한, 기류의 흐름 방향 하류측의 절곡 기립부에 대해서는, 전열관 근방의 기류를 전열관의 기류의 흐름 방향 후방측으로 안내하는 가이드 작용이 얻어지기 쉽게 하기 위해, 절곡 기립부의 전열 핀면으로부터의 높이를 지나치게 높게 하는 일이 없게 되고, 이에 의해, 통풍 저항당의 전열 성능을 향상시킬 수 있다(즉, 가이드 작용을 가능한 한 얻으면서 통풍 저항의 증대를 억제할 수 있음).
이와 같이, 이 핀 튜브형 열교환기에서는, 절곡 기립부에 의한 전열 성능과 통풍 성능을 양립시킬 수 있어, 고성능화를 도모할 수 있다.
제2 발명에 관한 핀 튜브형 열교환기는, 제1 발명에 관한 핀 튜브형 열교환기에 있어서, 각 절곡 기립부의 산등성이와 전열 핀면이 이루는 각도인 경사각은 30도보다 작다.
상술한 제1 발명에 관한 핀 튜브형 열교환기에서는, 전단 높이보다도 후단 높이의 쪽이 높은 것을 전제로 하여 상술한 평균 높이와 핀 피치와의 관계가 적용되고 있기 때문에, 예를 들어, 절곡 기립부의 전단 높이를 매우 낮게 한 경우에는, 절곡 기립부의 후단 높이를 높게 해야만 하게 되고, 이에 의해, 절곡 기립부의 산등성이와 전열 핀면이 이루는 각도인 경사각이 커진다.
그러나, 이 경사각을 지나치게 크게 하면, 통풍 저항당의 전열 성능이 저하되어 버려, 전단 높이보다도 후단 높이의 쪽이 높은 것을 전제로 하여 상술한 평균 높이와 핀 피치와의 관계를 적용함으로써 통풍 저항당의 전열 성능의 향상에 방해가 되어 버린다.
따라서, 본원 발명자는, 경사각과 통풍 저항당의 전열 성능과의 관계를 평가하고, 경사각을 30도보다 작게 함으로써, 통풍 저항당의 전열 성능을 높게 유지할 수 있는 것을 발견했다.
그리고, 이 핀 튜브형 열교환기에서는, 전열관 근방의 기류가 전열관의 기류의 흐름 방향 후방측으로 안내되도록 기류의 흐름 방향에 대해 경사지도록 배치된 복수의 절곡 기립부의 각각에 대해, 상술한 경사각의 조건을 더 적용하고 있기 때문에, 상술한 평균 높이와 핀 피치와의 관계를 적용함으로써 통풍 저항당의 전열 성능의 향상 효과를 확실하게 얻을 수 있다.
제3 발명에 관한 핀 튜브형 열교환기는, 제1 또는 제2 발명에 관한 핀 튜브형 열교환기에 있어서, 복수의 절곡 기립부는, 각 절곡 기립부의 평균 높이가, 복수의 절곡 기립부 중 기류의 흐름 방향 상류측의 절곡 기립부보다도 기류의 흐름 방향 하류측의 절곡 기립부의 쪽이 순차적으로 커지도록 배치되어 있다.
상술한 제1 또는 제2 발명에 관한 핀 튜브형 열교환기에서는, 절곡 기립부마다의 형상이 규정되어 있는 것뿐이기 때문에, 예를 들어, 복수의 절곡 기립부 중 기류의 흐름 방향 상류측의 절곡 기립부의 전열 핀면으로부터의 높이가 기류의 흐름 방향 하류측의 절곡 기립부의 전열 핀면으로부터의 높이보다도 높아지는 경우 등이 발생할 수 있게 되고, 이에 의해, 기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 복수의 절곡 기립부의 전열 핀면으로부터의 높이가 기류의 흐름 방향 하류측을 향해 전체에 걸쳐 점증하도록 전열 핀에 형성한 구성을 채용하는 경우에 비해, 전열관 근방의 기류를 전열관의 기류의 흐름 방향 후방측으로 안내하는 가이드 작용이 얻어지기 어려워질 우려가 있다.
따라서, 이 핀 튜브형 열교환기에서는, 복수의 절곡 기립부를, 각 절곡 기립부의 평균 높이가 복수의 절곡 기립부 중 기류의 흐름 방향 상류측의 절곡 기립부보다도 기류의 흐름 방향 하류측의 절곡 기립부의 쪽이 순차 커지도록 배치함으로써, 전열관 근방의 기류를 전열관의 기류의 흐름 방향 후방측으로 안내하는 가이드 작용이 얻어지기 쉽게 하고 있기 때문에, 사수 영역의 저감을 도모할 수 있다.
도 1은 종래의 핀 튜브형 열교환기의 단면도.
도 2는 도 1의 I-I 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 핀 튜브형 열교환기의 단면도.
도 4는 도 3의 I-I 단면도.
도 5는 도 3의 II-II 단면 또는 III-III 단면을 모식적으로 도시한 도면.
도 6은 절곡 기립부의 형상(평균 높이)의 전열 촉진에의 영향을 나타내는 도면.
도 7은 절곡 기립부의 형상(경사각)의 전열 촉진에의 영향을 나타내는 도면.
도 8은 변형예에 관한 핀 튜브형 열교환기의 단면도.
도 9는 도 8의 I-I 단면도.
이하, 본 발명에 관한 핀 튜브형 열교환기의 실시 형태에 대해, 도면에 기초하여 설명한다.
도 3 내지 도 7에 본 발명의 일 실시 형태에 관한 핀 튜브형 열교환기(1)의 주요부를 도시한다. 여기서, 도 3은, 핀 튜브형 열교환기(1)의 단면도이다. 도 4는, 도 3의 I-I 단면도이다. 도 5는, 도 3의 II-II 단면 또는 III-III 단면을 모식적으로 도시한 도면이다. 도 6은, 절곡 기립부의 형상(평균 높이)의 전열 촉진에의 영향을 나타내는 도면이다. 도 7은, 절곡 기립부의 형상(경사각)의 전열 촉진에의 영향을 나타내는 도면이다.
(1) 핀 튜브형 열교환기의 기본 구성
핀 튜브형 열교환기(1)는, 크로스 핀 앤드 튜브형 열교환기이며, 주로 복수의 플레이트 형상의 전열 핀(2)과, 복수의 전열관(3)을 구비하고 있다. 전열 핀(2)은, 그 평면을 공기 등의 기류의 흐름 방향을 대략 따르게 한 상태에서, 판 두께 방향으로 소정의 간격을 두고 배열하여 배치되어 있다. 전열 핀(2)에는, 기류의 흐름 방향에 대략 직교하는 방향으로 간격을 두고 복수의 관통 구멍(2a)이 형성되어 있다. 관통 구멍(2a)의 주위 부분은, 전열 핀(2)의 판 두께 방향의 일방측으로 돌출하는 환형의 칼라부(8)로 되어 있다. 칼라부(8)는, 판 두께 방향에 인접하는 전열 핀(2)의 칼라부(8)가 형성된 면과 반대의 면에 접촉하고 있고, 전열 핀(2)의 판 두께 방향 사이에 소정의 간격(이하, 이 소정의 간격을 핀 피치 FP로 함)이 확보되도록 되어 있다. 전열관(3)은, 내부에 냉매 등의 열매체가 흐르는 관 부재이며, 복수의 전열 핀(2)에 삽입되어 있고, 기류의 흐름 방향에 대략 직교하는 방향으로 배치되어 있다. 구체적으로는, 전열관(3)은, 전열 핀(2)에 형성된 관통 구멍(2a)을 관통하고 있고, 핀 튜브형 열교환기(1)의 조립시의 확관 작업에 의해, 칼라부(8)의 내면에 밀착되어 있다.
또한, 본 실시 형태의 핀 튜브형 열교환기(1)는, 복수의 전열관(3)의 배열 방향이 대략 상하 방향으로 되도록 설치된 상태에서 사용되는 것이다[즉, 도 3은, 복수의 전열관(3) 중 2개만을 도시하고 있음]. 이로 인해, 기류는, 핀 튜브형 열교환기(1)를, 대략 수평 방향을 향해 가로지르도록 흐르게 된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 「상측」, 「상방」이나 「하측」, 「하방」이라는 문언을 사용하는 경우에는, 전열관(3)의 배열 방향을 나타내고 있는 것으로 한다.
(2) 전열 핀의 상세 형상
다음에, 본 실시 형태의 핀 튜브형 열교환기(1)에 사용되고 있는 전열 핀(2)의 상세 형상에 대해 설명한다.
전열 핀(2)에는, 각 전열관(3)의 연직 방향에 있어서의 양측[즉, 각 전열관(3)의 하측 및 상측]에 있어서, 기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 복수[본 실시 형태에서는, 전열관(3)의 하측에 3개, 전열관(3)의 상측에 3개]의 절곡 기립부(4a 내지 4f)가, 절곡 기립 가공에 의해 전열 핀면(2b)에 형성되어 있다. 여기서, 전열관(3)의 하측의 3개의 절곡 기립부를 제1 절곡 기립부(4a 내지 4c), 전열관(3)의 상측의 3개의 절곡 기립부를 제2 절곡 기립부(4d 내지 4f)로 한다. 각 절곡 기립부(4a 내지 4f)는, 전열 핀(2)에 절입부를 형성하여 전열 핀(2)의 판 두께 방향으로 연장되는 방향으로 일으킴으로써 형성된 대략 사다리꼴 형상의 부분이다. 그리고, 전열 핀(2)의 각 절곡 기립부(4a 내지 4f)에 인접하는 부분에는, 절곡 기립부(4a 내지 4f)가 절곡 기립되는 데 수반하여, 대략 사다리꼴 형상의 슬릿 구멍(7a 내지 7f)이 각 절곡 기립부(4a 내지 4f)에 대응하도록 형성되어 있다.
이들 제1 절곡 기립부(4a 내지 4c) 및 제2 절곡 기립부(4d 내지 4f)는, 전열관(3) 근방의 기류가, 전열관(3)의 기류의 흐름 방향 후방측으로 안내되도록 기류의 흐름 방향에 대해 경사지도록 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 제1 절곡 기립부(4a 내지 4c)에 대해서는, 제1 절곡 기립부(4a 내지 4c)의 기류의 흐름 방향에 대한 영각(迎角) α1이 플러스값이며, 제1 절곡 기립부(4a 내지 4c)가 직선 M1 상에 곧게 배열하여 배치되어 있다. 또한, 제2 절곡 기립부(4d 내지 4f)에 대해서는, 제2 주 절곡 기립부(4d 내지 4f)의 기류의 흐름 방향에 대한 영각 α2가 플러스값이며, 제2 절곡 기립부(4d 내지 4f)가 직선 M2 상에 곧게 배열하여 배치되어 있다. 여기서, 영각 α1, α2는, 각 절곡 기립부(4a 내지 4f)의 기류의 흐름 방향 전단(5a 내지 5f)이 각 절곡 기립부(4a 내지 4f)의 기류의 흐름 방향 후단(6a 내지 6f)보다도 전열관(3)으로부터 먼 측에 위치하도록 경사져 있는 경우를 플러스값인 것으로 한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 각 절곡 기립부(4a 내지 4f)는, 기류의 흐름 방향 하류측을 향해 전열 핀면(2b)으로부터의 높이가 점증하고 있다. 보다 구체적으로는, 제1 절곡 기립부(4a)에 대해서는, 전단(5a)의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이보다도 후단(6a)의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이가 높게 되어 있고, 제1 절곡 기립부(4b)에 대해서는, 전단(5b)의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이보다도 후단(6b)의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이가 높게 되어 있고, 제1 절곡 기립부(4c)에 대해서는, 전단(5c)의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이보다도 후단(6c)의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이가 높게 되어 있고, 제2 절곡 기립부(4d)에 대해서는, 전단(5d)의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이보다도 후단(6d)의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이가 높게 되어 있고, 제2 절곡 기립부(4e)에 대해서는, 전단(5e)의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이보다도 후단(6e)의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이가 높게 되어 있고, 제2 절곡 기립부(4f)에 대해서는, 전단(5f)의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이보다도 후단(6f)의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이가 높게 되어 있다. 그리고, 각 절곡 기립부(4a 내지 4f)의 기류의 흐름 방향의 전단에 있어서의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이를 전단 높이 a로 하고, 기류의 흐름 방향의 후단에 있어서의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이를 후단 높이 b로 하고, 전단 높이 a와 후단 높이 b와의 평균값(즉, (a+b)/2)을 평균 높이 H로 하면(도 5 참조), 이 평균 높이 H를 핀 피치 FP로 나눈 값(즉, {(a+b)/2}/FP)은 0.3보다 크고, 또한 0.6보다 작아지도록 설정되어 있다. 이러한 각 절곡 기립부(4a 내지 4f)에 있어서의 평균 높이 H와 핀 피치 FP와의 관계는, 본원 발명자가 기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 복수의 절곡 기립부가, 전열관 근방의 기류가 전열관의 기류의 흐름 방향 후방측으로 안내되도록 기류의 흐름 방향에 대해 경사지도록 배치된 핀 튜브형 열교환기에 있어서, 통풍 저항을 고려한 형태로 절곡 기립부의 전열 성능을 평가함으로써 발견된 것이다. 구체적으로는, 본원 발명자는, 기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 복수의 절곡 기립부가, 전열관 근방의 기류가 전열관의 기류의 흐름 방향 후방측으로 안내되도록 기류의 흐름 방향에 대해 경사지도록 배치된 핀 튜브형 열교환기에 있어서, 통풍 저항을 고려한 형태로 절곡 기립부의 전열 성능을 평가한 결과, 절곡 기립부를 부가한 경우의 통풍 저항의 증가율 ΔPa를 절곡 기립부를 부가한 경우의 열전달률의 증가율 Δha로 나눈 값(즉, ΔPa/Δha)과 상술한 {(a+b)/2}/FP와의 사이에, 도 6에 나타내어진 바와 같은 관계를 갖는 것을 발견하고, 이 관계로부터 통풍 저항당의 전열 성능의 촉진율이 높아지는 {(a+b)/2}/FP의 범위가 0.3보다 크고, 또한 0.6보다 작은 범위인 것을 도출하고 있다.
그리고, 본 실시 형태의 핀 튜브형 열교환기(1)에서는, 전열관(3) 근방의 기류가 전열관(3)의 기류의 흐름 방향 후방측으로 안내되도록 기류의 흐름 방향에 대해 경사지도록 배치된 복수의 절곡 기립부(4a 내지 4f)의 각각에 대해, 전단 높이 a보다도 후단 높이 b의 쪽이 높은 것을 전제로 하여 상술한 평균 높이 H와 핀 피치 FP와의 관계가 적용되고 있기 때문에, 기류의 흐름 방향 상류측의 절곡 기립부[예를 들어, 기류의 흐름 방향의 가장 상류측에 배치된 절곡 기립부(4a, 4d)]에 대해서는, 기류의 흐름 방향 상류측의 절곡 기립부의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이를 지나치게 낮게 하는 일이 없게 되고, 이에 의해, 절곡 기립부의 배후에 종방향 소용돌이를 발생시키는 작용을 크게 하여, 통풍 저항당의 전열 성능을 향상시킬 수 있다(즉, 통풍 저항의 증대를 가능한 한 억제하면서 전열 성능을 향상시킬 수 있음). 또한, 기류의 흐름 방향 하류측의 절곡 기립부[예를 들어, 기류의 흐름 방향의 가장 하류측에 배치된 절곡 기립부(4c, 4f)]에 대해서는, 전열관(3) 근방의 기류를 전열관의 기류의 흐름 방향 후방측으로 안내하는 가이드 작용이 얻어지기 쉽게 하기 위해, 절곡 기립부의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이를 지나치게 높게 하는 일이 없게 되고, 이에 의해, 통풍 저항당의 전열 성능을 향상시킬 수 있다(즉, 가이드 작용을 가능한 한 얻으면서 통풍 저항의 증대를 억제할 수 있음).
이와 같이, 본 실시 형태의 핀 튜브형 열교환기(1)에서는, 절곡 기립부(4a 내지 4f)에 의한 전열 성능과 통풍 성능을 양립시킬 수 있어, 고성능화를 도모할 수 있도록 되어 있다.
그런데, 본 실시 형태의 핀 튜브형 열교환기(1)에서는, 전단 높이 a보다도 후단 높이 b의 쪽이 높은 것을 전제로 하여 상술한 평균 높이 H와 핀 피치 FP와의 관계가 적용되고 있기 때문에, 예를 들어, 절곡 기립부의 전단 높이 a를 매우 낮게 한 경우에는, 절곡 기립부의 후단 높이 b를 높게 해야만 하게 되고, 이에 의해, 절곡 기립부의 산등성이와 전열 핀면(2b)이 이루는 각도인 경사각 θ(도 5 참조)가 커진다. 여기서, 각 절곡 기립부(4a 내지 4f)의 산등성이라 함은, 각 절곡 기립부(4a 내지 4f)의 전단(5a 내지 5f)의 전열 핀면(2b)으로부터 가장 먼 측의 선단과, 각 절곡 기립부(4a 내지 4f)의 후단(6a 내지 6f)의 전열 핀면(2b)으로부터 가장 먼 측의 선단을 연결하는 선을 의미하고 있다. 또한, 경사각 θ는, 각 절곡 기립부(4a 내지 4f)의 산등성이와 전열 핀면(2b)과의 끼인각이다.
그러나, 이 경사각 θ를 지나치게 크게 하면, 통풍 저항당의 전열 성능이 저하되어 버리고(도 7 참조), 전단 높이 a보다도 후단 높이 b의 쪽이 높은 것을 전제로 하여 상술한 평균 높이 H와 핀 피치 FP와의 관계를 적용함으로써 통풍 저항당의 전열 성능의 향상에 방해가 되어 버리기 때문에, 경사각 θ에 제한을 두어, 통풍 저항당의 전열 성능을 높게 유지하는 것이 바람직하다.
따라서, 본원 발명자는, 경사각 θ와 통풍 저항당의 전열 성능과의 관계를 평가하여, 절곡 기립부를 부가한 경우의 통풍 저항의 증가율 ΔPa를 절곡 기립부를 부가한 경우의 열전달률의 증가율 Δha로 나눈 값(즉, ΔPa/Δha)과 경사각 θ와의 사이에, 도 7에 나타내어진 바와 같은 관계를 갖는 것을 발견하고, 이 관계로부터 통풍 저항당의 전열 성능을 높게 유지할 수 있는 경사각 θ가 30도보다 작은 범위인 것을 도출하고 있다.
그리고, 본 실시 형태의 핀 튜브형 열교환기(1)에서는, 전열관(3) 근방의 기류가 전열관(3)의 기류의 흐름 방향 후방측으로 안내되도록 기류의 흐름 방향에 대해 경사지도록 배치된 복수의 절곡 기립부(4a 내지 4f)의 각각에 대해, 상술한 경사각 θ의 조건을 더 적용하고 있기 때문에, 상술한 평균 높이 H와 핀 피치 FP와의 관계를 적용함으로써 통풍 저항당의 전열 성능의 향상 효과를 확실하게 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 가령 절곡 기립부(4a 내지 4f)마다의 형상이 규정되어 있는 것뿐(즉, 상술한 평균 높이 H와 핀 피치 FP와의 관계, 또는 상술한 평균 높이 H와 핀 피치 FP와의 관계 및 상술한 경사각 θ의 조건이 적용되고 있는 것뿐)인 경우에는, 예를 들어, 제1 절곡 기립부(4a 내지 4c) 중 기류의 흐름 방향 상류측의 절곡 기립부의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이가 기류의 흐름 방향 하류측의 절곡 기립부의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이보다도 높아지는 경우나 제2 절곡 기립부(4d 내지 4f) 중 기류의 흐름 방향 상류측의 절곡 기립부의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이가 기류의 흐름 방향 하류측의 절곡 기립부의 전열 핀면(2b)으로부터의 높이보다도 높아지는 경우 등이 발생할 수 있게 되고, 이에 의해, 기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 복수의 절곡 기립부의 전열 핀면으로부터의 높이가 기류의 흐름 방향 하류측을 향해 전체에 걸쳐 점증하도록 전열 핀에 형성한 구성을 채용하는 경우에 비해, 전열관(3) 근방의 공기류를 전열관(3)의 기류의 흐름 방향 후방측으로 안내하는 가이드 작용이 얻어지기 어려워질 우려가 있다.
따라서, 본 실시 형태의 핀 튜브형 열교환기(1)에서는, 제1 절곡 기립부(4a 내지 4c)를, 각 제1 절곡 기립부(4a 내지 4c)의 평균 높이 H가 제1 절곡 기립부(4a 내지 4c) 중 기류의 흐름 방향 상류측의 절곡 기립부보다도 기류의 흐름 방향 하류측의 절곡 기립부의 쪽이 순차 커지도록 배치하고, 제2 절곡 기립부(4d 내지 4f)를, 각 제2 절곡 기립부(4d 내지 4f)의 평균 높이 H가 제2 절곡 기립부(4a 내지 4c) 중 기류의 흐름 방향 상류측의 절곡 기립부보다도 기류의 흐름 방향 하류측의 절곡 기립부의 쪽이 순차 커지도록 배치함으로써, 전열관(3) 근방의 기류를 전열관(3)의 기류의 흐름 방향 후방측으로 안내하는 가이드 작용이 얻어지기 쉽게 하고 있기 때문에, 사수 영역의 저감을 도모할 수 있다.
(3) 변형예
상술한 실시 형태(도 3 및 도 4 참조)에서는, 전열 핀으로서 평판 형상의 핀을 채용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 와플 형상의 전열 핀을 채용해도 좋다.
예를 들어, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상술한 실시 형태(도 3 및 도 4 참조)에 있어서, 전열 핀으로서 연직 방향으로 평행한 접음선(19a 내지 19c)을 갖는 전열 핀(12)을 채용하고, 각 전열관(3)의 연직 방향에 있어서의 하측에 있어서, 기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 3개의 제1 절곡 기립부(14a 내지 14c)를, 절곡 기립 가공에 의해, 전열 핀(12)의 기류의 흐름 방향 전단과 그 하류측의 접음선(19a)과의 사이의 전열 핀면(12c), 접음선(19a)과 그 하류측의 접음선(19b)과의 사이의 전열 핀면(12d) 및 접음선(19b)과 그 하류측의 접음선(19c)과의 사이의 전열 핀면(12e)에 형성하고, 각 전열관(3)의 연직 방향에 있어서의 상측에 있어서, 기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 3개의 제2 절곡 기립부(14d 내지 14f)를, 전열 핀면(12c 내지 12e)에 형성하도록 해도 좋다. 여기서, 접음선(19a 내지 19c)은, 접음선(19a, 19c)이 산접기로 되어 있고, 접음선(19b)이 골접기로 되어 있다. 또한, 전열 핀면(12f)에는, 절곡 기립부는 형성되어 있지 않다. 또한, 본 변형예에 있어서의 전열 핀(12)의 각 부에 대해서는, 상술한 실시 형태 1에 있어서의 1자리대의 부호를 10번대로 치환하고, 영각에 대해서는, 상술한 실시 형태에 있어서의 영각의 부호에 「1」을 첨자로서 부가한 것으로 치환하는 것으로 하고, 접음선(19a 내지 19c) 및 전열 핀면(12c 내지 12f) 이외의 전열 핀(12)의 각 부의 설명에 대해서는 생략하는 것으로 한다.
본 변형예의 핀 튜브형 열교환기(1)에 있어서도, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
(4) 다른 실시 형태
이상, 본 발명의 실시 형태 및 그 변형예에 대해 도면에 기초하여 설명했지만, 구체적인 구성은, 이들 실시 형태 및 그 변형예에 한정되는 것이 아니라, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 변경 가능하다.
본 발명은, 판 두께 방향으로 간격을 두고 배열하여 기류 중에 배치되는 복수의 전열 핀과, 복수의 전열 핀에 삽입되어 있고 기류의 흐름 방향에 대략 직교하는 방향으로 배치되는 복수의 전열관을 구비하고 있고, 전열 핀면의 전열관의 연직 방향에 있어서의 양측에 있어서, 기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 복수의 절곡 기립부가 절곡 기립 가공에 의해 형성된 핀 튜브형 열교환기에 널리 적용 가능하다.
1: 핀 튜브형 열교환기
2, 12: 전열 핀
3: 전열관
4a 내지 4f, 14a 내지 14f: 절곡 기립부
a: 전단 높이
b: 후단 높이
FP: 핀 피치
H: 평균 높이
θ: 경사각

Claims (3)

  1. 판 두께 방향으로 간격을 두고 배열하여 기류 중에 배치되는 복수의 전열 핀(2, 12)과,
    상기 복수의 전열 핀에 삽입되어 있고, 기류의 흐름 방향에 대략 직교하는 방향으로 배치되는 복수의 전열관(3)을 구비하고,
    상기 각 전열 핀에는, 상기 전열관의 연직 방향에 있어서의 양측에 있어서, 기류의 흐름 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배열되는 복수의 절곡 기립부(4a 내지 4f, 14a 내지 14f)가 절곡 기립 가공에 의해 형성되어 있고,
    상기 복수의 절곡 기립부는, 상기 전열관 근방의 기류가 상기 전열관의 기류의 흐름 방향 후방측으로 안내되도록 기류의 흐름 방향에 대해 경사져 있고,
    상기 각 절곡 기립부는, 기류의 흐름 방향 하류측을 향해 상기 전열 핀면으로부터의 높이가 점증하고 있고, 기류의 흐름 방향의 전단에 있어서의 상기 전열 핀면으로부터의 높이인 전단 높이와 기류의 흐름 방향의 후단에 있어서의 상기 전열 핀면으로부터의 높이인 후단 높이와의 평균 높이를 상기 전열 핀 사이의 간격인 핀 피치로 나눈 값이 0.3보다 크고, 또한 0.6보다 작게 되어 있는 핀 튜브형 열교환기(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 각 절곡 기립부(4a 내지 4f, 14a 내지 14f)의 산등성이와 상기 전열 핀면이 이루는 각도인 경사각은 30도보다 작은 핀 튜브형 열교환기(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 절곡 기립부(4a 내지 4f, 14a 내지 14f)는, 상기 각 절곡 기립부의 상기 평균 높이가 상기 복수의 절곡 기립부 중 기류의 흐름 방향 상류측의 절곡 기립부보다도 기류의 흐름 방향 하류측의 절곡 기립부의 쪽이 순차적으로 커지도록 배치되어 있는 핀 튜브형 열교환기(1).
KR1020107029120A 2008-05-27 2009-05-25 핀 튜브형 열교환기 KR20110010133A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2008-138145 2008-05-27
JP2008138145A JP5304024B2 (ja) 2008-05-27 2008-05-27 フィンチューブ型熱交換器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110010133A true KR20110010133A (ko) 2011-01-31

Family

ID=41376799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107029120A KR20110010133A (ko) 2008-05-27 2009-05-25 핀 튜브형 열교환기

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20110067849A1 (ko)
EP (1) EP2314973B1 (ko)
JP (1) JP5304024B2 (ko)
KR (1) KR20110010133A (ko)
CN (1) CN102027307A (ko)
AU (1) AU2009252652B2 (ko)
ES (1) ES2746909T3 (ko)
WO (1) WO2009144909A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO336628B1 (no) * 2012-12-07 2015-10-12 Sundseth Eiendom As Varmeveksler
KR20190124820A (ko) * 2014-09-08 2019-11-05 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 열교환기
US9991501B2 (en) 2015-01-05 2018-06-05 Johnson Controls Technology Company Vent shield for a battery module
WO2017179399A1 (ja) * 2016-04-15 2017-10-19 三菱電機株式会社 熱交換器
CN109297345A (zh) * 2017-07-25 2019-02-01 刘勇 翅片换热管
WO2019062493A1 (zh) * 2017-09-30 2019-04-04 杭州三花微通道换热器有限公司 换热器和翅片
CN108007258A (zh) * 2017-10-18 2018-05-08 衢州学院 金属聚合物复合式微结构换热器的传热及成型方法
US11835306B2 (en) * 2021-03-03 2023-12-05 Rheem Manufacturing Company Finned tube heat exchangers and methods for manufacturing same
CN113758353A (zh) * 2021-08-13 2021-12-07 博格思众（常州）热交换器有限公司 翅片、换热器和制冷系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0670555B2 (ja) * 1987-01-23 1994-09-07 松下冷機株式会社 フィンチューブ型熱交換器
JPS63294494A (ja) * 1987-05-27 1988-12-01 Nippon Denso Co Ltd 熱交換器
DE3737217C3 (de) * 1987-11-03 1994-09-01 Gea Luftkuehler Happel Gmbh Wärmeaustauscherrohr
CA2391077A1 (en) * 2001-06-28 2002-12-28 York International Corporation High-v plate fin for a heat exchanger and a method of manufacturing
KR100932677B1 (ko) * 2001-08-10 2009-12-22 요코하마 티엘오 가부시키가이샤 열전달 장치
JP2007010279A (ja) * 2005-07-01 2007-01-18 Daikin Ind Ltd フィンチューブ型熱交換器
WO2007077968A1 (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 National University Corporation Yokohama National University 伝熱装置
WO2007108386A1 (ja) * 2006-03-23 2007-09-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. フィンチューブ型熱交換器、熱交換器用フィンおよびヒートポンプ装置
JP4940871B2 (ja) * 2006-10-02 2012-05-30 ダイキン工業株式会社 フィンチューブ型熱交換器
JP4169079B2 (ja) * 2006-10-02 2008-10-22 ダイキン工業株式会社 フィンチューブ型熱交換器

Also Published As

Publication number Publication date
US20110067849A1 (en) 2011-03-24
EP2314973A1 (en) 2011-04-27
EP2314973B1 (en) 2019-07-10
JP2009287797A (ja) 2009-12-10
CN102027307A (zh) 2011-04-20
JP5304024B2 (ja) 2013-10-02
EP2314973A4 (en) 2014-04-02
AU2009252652B2 (en) 2012-05-24
WO2009144909A1 (ja) 2009-12-03
AU2009252652A1 (en) 2009-12-03
ES2746909T3 (es) 2020-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110010133A (ko) 핀 튜브형 열교환기
KR100973225B1 (ko) 핀 튜브형 열교환기
US8613307B2 (en) Finned tube heat exchanger
KR102590069B1 (ko) 열 교환기용 핀 조립체 및 그러한 핀 조립체를 가지는 열 교환기
JP4775429B2 (ja) フィンチューブ型熱交換器
KR20140040221A (ko) 코러게이트핀식 열교환기의 배수 구조
WO2017050237A1 (zh) 翅片和具有它的换热器
JPWO2013001744A1 (ja) フィンチューブ型熱交換器
CN103890527A (zh) 翅片管热交换器
JP6706839B2 (ja) フィンチューブ熱交換器
JP6375897B2 (ja) 熱交換器
JP4626422B2 (ja) フィンチューブ型熱交換器
JP2015004449A (ja) フィンチューブ熱交換器
JP2008116095A (ja) 空気熱交換器
JP2006207966A (ja) 熱交換器
JP4940871B2 (ja) フィンチューブ型熱交換器
JP2013019578A (ja) フィンチューブ熱交換器
JP2008249298A (ja) フィンチューブ型熱交換器
JP2006153327A (ja) 熱交換器
JP2008209025A (ja) 伝熱部材およびそれを用いた熱交換器
JP2006153290A (ja) 熱交換器
JP2008241059A (ja) フィンチューブ型熱交換器
JP5162929B2 (ja) フィンチューブ型熱交換器
JP5088236B2 (ja) フィンチューブ型熱交換器
JP2014126212A (ja) フィンチューブ熱交換器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application