WO2007004456A1 - フィンチューブ型熱交換器 - Google Patents

フィンチューブ型熱交換器 Download PDF

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WO2007004456A1
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heat transfer
fin
fins
tube
airflow
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PCT/JP2006/312714
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English (en)
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Inventor
Hirokazu Fujino
Hyunyoung Kim
Toshimitsu Kamada
Kazushige Kasai
Original Assignee
Daikin Industries, Ltd.
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a finned tube heat exchanger, in particular, a plurality of heat transfer fins arranged in an air flow, and a plurality of heat transfer fins inserted in the heat transfer fins and arranged in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the air flow.
  • the present invention relates to a finned tube heat exchanger including a heat transfer tube.
  • heat transfer fins arranged in an air flow and a plurality of heat transfer fins inserted in the heat transfer fin and arranged in a direction substantially orthogonal to the air flow direction.
  • Fin tube type heat exchange with a heat tube ie, cross fin and tube type heat exchange
  • a finned tube heat exchanger The purpose of such a finned tube heat exchanger is to reduce the dead water area formed at the downstream side of the airflow direction of the heat transfer tube in the heat transfer fin and to update the boundary layer in the heat transfer fin.
  • a method may be employed in which guide fins that are expanded by the force of the air flow in the upstream direction of the air flow are formed by cutting and raising at positions on both sides of the heat transfer tube on the heat transfer fin surface. (See Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 61-110889
  • the strength of the heat transfer fins near the heat transfer tubes decreases because the guide fins are formed by cutting and raising.
  • the heat transfer promotion effect is obtained by the guide fin formed by cutting and raising while suppressing the strength reduction of the heat transfer fin.
  • the finned tube heat exchanger according to the first invention is a heat transfer fin arranged in an air stream. And a plurality of heat transfer tubes inserted in the heat transfer fins and arranged in a direction substantially orthogonal to the airflow direction.
  • the heat transfer fins are formed on the heat transfer fin surfaces by cutting and raising the guide fin force that expands toward the upstream side in the airflow direction on both sides of the heat transfer tube.
  • the portion of the heat transfer fins on the downstream side of the airflow direction of the guide fins has a waffle shape.
  • guide fins are formed by cutting and raising the upstream side of the heat transfer fin in the airflow direction (hereinafter referred to as the front edge side), and the flow of airflow through the heat transfer fin guide fins
  • the trailing edge side portion By making the portion on the downstream side in the direction (hereinafter referred to as the trailing edge side portion) into a waffle shape, it is possible to prevent the strength of the heat transfer fins from decreasing while obtaining the heat transfer enhancement effect by the guide fins.
  • the heat transfer fins have guide fins formed by cutting and raising, the heat transfer fins and the heat transfer tubes can be connected to each other for pipe expansion work when establishing fin-tube heat exchange. Sufficient contact can be secured and heat exchange performance can be improved.
  • the finned tube heat exchanger that is effective in the second invention is the finned tube heat exchanger according to the first invention, wherein a part of the heat transfer fins in the waffle shape is located near the heat transfer tube.
  • a guide wall is formed to guide the airflow to the rear side of the heat transfer tube in the airflow direction.
  • a guide wall portion is formed on the rear edge side portion of the heat transfer fin having a waffle shape to guide the airflow in the vicinity of the heat transfer tube to the rear side in the flow direction of the heat transfer tube. Therefore, the effect of reducing the dead water area can be obtained.
  • the finned tube type heat exchange according to the third invention includes a heat transfer fin arranged in an air flow and a plurality of heat transfer fins inserted in the heat transfer fin and arranged in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the air flow. And a heat pipe.
  • the heat transfer fins are formed on the heat transfer fin surfaces by cutting and raising the guide fin force that expands toward the upstream side in the airflow direction on both sides of the heat transfer tube.
  • a bulging portion is formed in the portion of the heat transfer fin on the downstream side in the flow direction of the air flow of the guide fin without swelling the heat transfer fin.
  • guide fins are formed by cutting and raising the upstream portion of the heat transfer fin in the air flow direction (hereinafter referred to as the front edge portion) to guide the heat transfer fin.
  • the front edge portion the upstream portion of the heat transfer fin in the air flow direction
  • the trailing edge part the heat transfer fin strength is reduced while the heat transfer promotion effect by the guide fin is obtained. Can be suppressed.
  • the finned tube heat exchanger according to the fourth invention is the finned tube heat exchanger according to the third invention, wherein the bulging portion is configured to generate an airflow in the vicinity of the heat transfer tube and an airflow of the heat transfer tube. It is formed to guide to the rear side in the flow direction.
  • the bulging part formed on the rear edge side of the heat transfer fin is designed to guide the airflow in the vicinity of the heat transfer tube to the rear side in the flow direction of the heat transfer tube.
  • the effect of reducing the dead water area can be obtained.
  • the heat transfer fins have guide fins formed by cutting and raising, sufficient contact between the heat transfer fins and the heat transfer tubes in the tube expansion work when establishing fin-tube type heat exchange The heat exchange performance can be improved.
  • the finned tube heat exchanger according to the fifth aspect of the present invention is the finned tube heat exchanger according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, wherein the guide fins are directed toward the downstream side in the air flow direction. Is gradually increasing
  • the shape of the guide fins is gradually increased in height toward the downstream side of the airflow direction, so that a vertical vortex can be generated behind the guide fins.
  • the heat transfer promotion effect by the guide fins can be further enhanced.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a finned-tube heat exchanger that works according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIGS. 1 and 5.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a portion C in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a finned tube heat exchanger that works in accordance with a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a portion C of FIG.
  • FIG. 1 to FIG. 4 show the main part of the finned tube heat exchanger 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the finned tube heat exchanger 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a portion C of FIG.
  • the fin tube type heat exchange ⁇ 1 is a so-called cross fin and tube type heat exchange ⁇ and mainly includes a plurality of heat transfer fins 2 and a plurality of heat transfer tubes 3.
  • the heat transfer fins 2 are arranged side by side in the plate thickness direction in a state in which the plane direction is generally along the flow direction of an air flow such as air.
  • the heat transfer fin 2 has a flat plate shape on the upstream side in the airflow direction (hereinafter referred to as the front edge portion 2a), and the downstream portion in the airflow direction (hereinafter referred to as the rear edge portion 2b). ) Is a waffle shape.
  • the front edge side portion 2a constitutes a portion of the most leading edge force in the airflow direction of the heat transfer fins 2 up to substantially the center in the airflow direction of the heat transfer fins 2.
  • the trailing edge side portion 2b is the last edge of the leading edge side portion 2a on the downstream side in the air flow direction.
  • the ridge 25 has a ridge line protruding to one side in the plate thickness direction of the heat transfer fin 2 and the valley portion having a ridge line protruding to one side in the plate thickness direction of the heat transfer fin 2 26, and a peak portion 27 having a ridge line projecting to one side in the plate thickness direction of the heat transfer fins 2 are sequentially applied from the center line portion 24 to the last edge in the air flow direction of the heat transfer fins 2 Formation It is the part which did.
  • the heat transfer fins 2 are formed with a plurality of through holes 2c spaced apart in a direction substantially perpendicular to the airflow direction.
  • these through holes 2c are formed on the center line portion 24 so as to straddle the front edge side portion 2a and the rear edge side portion 2b.
  • the peripheral portion of the through hole 2c is an annular collar portion 23 that protrudes to one side of the heat transfer fin 2 in the plate thickness direction.
  • the collar portion 23 is in contact with the surface opposite to the surface on which the collar portion 23 of the heat transfer fin 2 adjacent in the plate thickness direction is formed, and a predetermined gap is provided between the plate thickness directions of the heat transfer fins 2. Secure the interval H.
  • the heat transfer tube 3 is a tube member through which a heat medium such as a refrigerant flows.
  • the heat transfer tube 3 is inserted into the plurality of heat transfer fins 2 arranged side by side in the plate thickness direction, and is approximately in the airflow direction. They are arranged in the orthogonal direction. Specifically, the heat transfer tube 3 passes through the through holes 2c formed in the heat transfer fins 2, and is in close contact with the inner surface of the collar portion 23 by the tube expansion work when the fin tube heat exchanger 1 is assembled. ing.
  • each guide fin 21a, 21b In the front edge side portion 2a of the heat transfer fins 2, on both sides of each heat transfer tube 3 (that is, the lower side and the upper side of each heat transfer tube 3), the guide expands toward the upstream side in the air flow direction.
  • Fins 21a and 21b are formed on the heat transfer fin 2 surface by cutting and raising. The cutting and raising direction of the guide fins 21a and 21b is the same as the protruding direction of the collar portion 23.
  • Each of the guide fins 21a and 21b is formed so as to gradually increase in height as it is directed downstream in the airflow direction.
  • each guide fin 21a, 21b has a substantially trapezoidal shape or a substantially triangular shape (see FIG. 3, FIG.
  • FIG 3 is a diagram showing the guide fin 21b, and the force guide fin 21a has a similar shape. ), And the maximum height h is lower than the height H of the collar portion 23. Further, the slit holes 22a, 22b formed in the heat transfer fin 2 when the guide fins 21a, 21b are cut and raised are arranged on the side farther than the heat transfer tube 3 with the guide fins 21a, 21b interposed therebetween.
  • a flat portion 28 that forms the same surface as the front edge side portion 2a is formed on the rear edge side portion 2b of the heat transfer fin 2 so as to surround the outer peripheral portion of the collar portion 23.
  • a guide wall 29 is formed to guide the airflow in the vicinity of the heat transfer tube 3 to the rear side in the airflow direction of the heat transfer tube 3.
  • the guide wall 29 is connected to the plane formed by the central line 24, the peak 25 and the valley 26 from the downstream edge of the flat part 28 in the air flow direction.
  • the wall portion is a substantially arc-shaped wall portion that rises up in the protruding direction of the collar portion 23.
  • the guide wall portion 29 is formed so that the wall height increases from the central line portion 24 to the mountain portion 25 as the force is applied, and the wall height decreases from the mountain portion 25 to the valley portion 26 as the force is applied. ! As a result, the airflow flowing in the vicinity of the heat transfer tube 3 is easily guided to the rear side of the heat transfer tube 3 by the guide wall portion 29.
  • the guide fins 21a and 21b are formed by cutting and raising the leading edge side portion 2a, which is the upstream side portion of the heat transfer fin 2 in the flow direction of the airflow.
  • the trailing edge 2b which is the downstream part of the air flow direction of the guide fins 21a and 21b of the heat fin 2, is made waffle so as to prevent the strength of the heat transfer fins 2 near the heat transfer tubes 3 from decreasing. I have to. For this reason, when the heat transfer tube 3 is brought into close contact with the inner surface of the collar portion 23 by the tube expansion work during the assembly of the fin tube type heat exchanger ⁇ , the deformation of the heat transfer fin 2 in the vicinity of the heat transfer tube 3 can be suppressed.
  • a guide wall portion 29 for guiding the air flow in the vicinity of the heat transfer tube 3 to the rear side in the flow direction of the air flow of the heat transfer tube 3 is formed on the rear edge side portion 2b of the heat transfer fin 2 having the waffle shape. Therefore, the effect of reducing the dead water area can be obtained.
  • each guide fin 21a, 21b is gradually increased in height by applying force to the downstream side in the flow direction of the air flow, so that each guide fin 21a, 21b Since a vertical vortex can be generated behind the heat sink, the heat transfer promotion effect by the guide fins 21a and 21b can be further enhanced.
  • FIG. 5 to FIG. 7 show the main part of the finned tube heat exchanger 101 that works according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the finned tube heat exchanger 101.
  • 6 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a portion C of FIG.
  • the fin tube type heat exchanger 101 is a so-called cross fin and tube type heat exchanger, and mainly includes a plurality of plate-shaped heat transfer fins 102 and a plurality of heat transfer tubes 3.
  • the heat transfer fins 102 are arranged side by side in the plate thickness direction in a state in which the plane direction is substantially aligned with the flow direction of airflow such as air.
  • a plurality of through holes 102c are formed in the heat transfer fin 102 at intervals in a direction substantially orthogonal to the airflow direction.
  • the peripheral portion of the through hole 102 c is an annular collar portion 123 that protrudes to one side in the plate thickness direction of the heat transfer fin 102.
  • the collar portion 123 is in contact with a surface opposite to the surface on which the collar portion 123 of the heat transfer fins 102 adjacent to each other in the plate thickness direction is formed, and a predetermined interval H is provided between the plate thickness directions of the heat transfer fins 102.
  • the heat transfer tube 3 is a tube member through which a heat medium such as a refrigerant flows.
  • the heat transfer tube 3 is inserted into a plurality of heat transfer fins 102 arranged side by side in the plate thickness direction, and substantially orthogonal to the airflow direction. Arranged in the direction.
  • the heat transfer tube 3 passes through the through-hole 102c formed in the heat transfer fin 102, and is formed on the inner surface of the collar portion 123 by pipe expansion work during the assembly of the fin tube type heat exchanger ⁇ 101. It is in close contact.
  • each heat transfer tube 3 that is, the lower side and the upper side of each heat transfer tube 3.
  • Guide fins 121a and 121b that are expanded by an upward force toward the upstream side in the flow direction are formed on the surface of the heat transfer fin 102 by cutting and raising.
  • the direction in which the guide fins 121a and 121b are cut and raised is the same as the protruding direction of the collar portion 123.
  • Each of the guide fins 121a and 121b is formed so that its height gradually increases as it is directed downstream in the airflow direction.
  • each guide fin 121a, 121b has a substantially trapezoidal shape or a substantially triangular shape (see FIG. 3, FIG. 3 is a diagram showing the guide fin 121b, and the force guide fin 121a has a similar shape. ), And the maximum height h is lower than the height H of the collar portion 123. Further, the slit holes 122a and 122b formed in the heat transfer fin 102 when the guide fins 121a and 121b are cut and raised are arranged on the side farther than the heat transfer tube 3 with the guide fins 121a and 121b interposed therebetween.
  • the heat transfer fin 102 is drawn by drawing or the like so as to surround a portion on the outer peripheral side of the collar portion 123 and corresponding to the downstream side in the air flow direction.
  • the bulging portions 129a and 129b bulged without cutting are formed.
  • the bulging portions 129a and 129b are substantially arc-shaped portions protruding in the same direction as the protruding direction of the collar portion 123.
  • the bulging portion 129a is disposed on the side where the guide fins 121a are formed with respect to a line crossing the tube center of the heat transfer tube 3 in the airflow direction.
  • the bulging portion 129b is arranged on the side where guide fins 12 lb are formed with respect to a line crossing the tube center of the heat transfer tube 3 in the air flow direction. For this reason, the airflow flowing in the vicinity of the heat transfer tube 3 is guided to the rear side in the flow direction of the airflow of the heat transfer tube 3 by the bulging portions 129a and 129b. In addition, a gap is provided between the downstream end of the bulging portion 129a in the airflow direction and the end of the bulging portion 129b on the downstream side in the airflow direction. It is easy to be guided to.
  • guide fins 121a and 12 lb are formed by cutting and raising the leading edge side portion, which is the upstream side of the heat transfer fin 2 in the direction of the air flow, and heat transfer
  • the bulging portions 129a and 129b bulged without cutting the heat transfer fin 102 in the trailing edge side portion that is the downstream side of the airflow direction of the guide fins 121a and 121b of the fin 102, heat transfer fins are formed.
  • the strength in the vicinity of 102 heat transfer tubes 3 is prevented from decreasing.
  • the bulging portions 129a and 129b formed on the rear edge side portion of the heat transfer fin 102 are formed so as to guide the airflow in the vicinity of the heat transfer tube 3 to the rear side in the flow direction of the airflow of the heat transfer tube 3. Therefore, the effect of reducing the dead water area can be obtained.
  • each guide fin 121a, 121b Since the vertical vortex can be generated behind the internal fins 121a and 121b by making the shape of which the height gradually increases toward the downstream side of the airflow direction, the transmission by the guide fins 121a and 121b is possible. The heat promotion effect can be further enhanced.

Abstract

　フィンチューブ型熱交換器において、伝熱フィンの強度低下を抑えつつ、切り起こしにより形成された案内フィンによる伝熱促進効果を得る。フィンチューブ型熱交換器（１）は、気流中に配置された伝熱フィン（２）と、伝熱フィン（２）に挿入されており気流の流れ方向に略直交する方向に配置された複数の伝熱管（３）とを備えている。伝熱フィン（２）には、伝熱管（３）の両側において、気流の流れ方向上流側に向かって拡開する案内フィン（２１ａ、２１ｂ）が、切り起こしにより、伝熱フィン（２）面に形成されている。伝熱フィン（２）の案内フィン（２１ａ、２１ｂ）の気流の流れ方向下流側の部分（２ｂ）は、ワッフル形状になっている。

Description

明 細 書
フィンチューブ型熱交換器
技術分野
[0001] 本発明は、フィンチューブ型熱交換器、特に、気流中に配置された伝熱フィンと、 伝熱フィンに挿入されており気流の流れ方向に略直交する方向に配置された複数の 伝熱管とを備えたフィンチューブ型熱交換器に関する。
背景技術
[0002] 従来より、空気調和装置等において、空気流中に配置された伝熱フィンと、伝熱フ インに挿入されており空気流の流れ方向に略直交する向きに配置された複数の伝熱 管とを備えたフィンチューブ型熱交 (すなわち、クロスフィンアンドチューブ型熱 交翻）がよく用いられて 、る。
このようなフィンチューブ型熱交換器では、伝熱フィンにおける伝熱管の空気流の 流れ方向下流側の部分に形成される死水域の低減、及び、伝熱フィンにおける境界 層の更新を目的とした伝熱促進手法として、伝熱フィン面の伝熱管の両側の位置に 、空気流の流れ方向上流側に向力つて拡開する案内フィンを、切り起こしにより形成 する手法が採用されることがある (特許文献 1参照)。
特許文献 1：特開昭 61— 110889号公報
発明の開示
[0003] しかし、上述のような案内フィンが採用されたフィンチューブ型熱交^^では、案内 フィンが切り起こしにより形成されているため、伝熱フィンの伝熱管付近の強度が低 下し、伝熱フィンに伝熱管を挿入して組み立てる際の拡管作業において、伝熱フィン と伝熱管との十分な接触が行えず、熱交換性能が低下するという問題が生じてしまう 本発明の課題は、フィンチューブ型熱交換器において、伝熱フィンの強度低下を 抑えつつ、切り起こしにより形成された案内フィンによる伝熱促進効果を得ることにあ る。
[0004] 第 1の発明にかかるフィンチューブ型熱交翻は、気流中に配置された伝熱フィン と、伝熱フィンに挿入されており気流の流れ方向に略直交する方向に配置された複 数の伝熱管とを備えている。伝熱フィンには、伝熱管の両側において、気流の流れ 方向上流側に向力つて拡開する案内フィン力 切り起こしにより、伝熱フィン面に形成 されている。伝熱フィンの案内フィンの気流の流れ方向下流側の部分は、ワッフル形 状になっている。
このフィンチューブ型熱交換器では、伝熱フィンの気流の流れ方向上流側の部分（ 以下、前縁側部分とする）に切り起こしにより案内フィンを形成し、伝熱フィンの案内 フィンの気流の流れ方向下流側の部分 (以下、後縁側部分とする）をワッフル形状に することによって、案内フィンによる伝熱促進効果を得ながら、伝熱フィンの強度が低 下するのを抑えることができる。これにより、伝熱フィンが切り起こしにより形成された 案内フィンを有しているにもかかわらず、フィンチューブ型熱交 を み立てる際 の拡管作業にぉ 、て、伝熱フィンと伝熱管との十分な接触を確保することができるよ うになり、熱交換性能を高めることができる。
第 2の発明に力かるフィンチューブ型熱交換器は、第 1の発明にかかるフィンチュー ブ型熱交換器において、伝熱フィンのワッフル形状になっている部分の一部は、伝 熱管近傍の気流を、伝熱管の気流の流れ方向後側に案内する案内壁部を形成して いる。
このフィンチューブ型熱交換器では、ワッフル形状を有する伝熱フィンの後縁側部 分に、伝熱管近傍の気流を伝熱管の気流の流れ方向後側に案内する案内壁部を形 成しているため、死水域を低減する効果を得ることができる。
第 3の発明にかかるフィンチューブ型熱交翻は、気流中に配置された伝熱フィン と、伝熱フィンに挿入されており気流の流れ方向に略直交する方向に配置された複 数の伝熱管とを備えている。伝熱フィンには、伝熱管の両側において、気流の流れ 方向上流側に向力つて拡開する案内フィン力 切り起こしにより、伝熱フィン面に形成 されている。伝熱フィンの案内フィンの気流の流れ方向下流側の部分には、伝熱フィ ンを切り込むことなく膨出させた膨出部が形成されている。
このフィンチューブ型熱交換器では、伝熱フィンの気流の流れ方向上流側の部分（ 以下、前縁側部分とする）に切り起こしにより案内フィンを形成し、伝熱フィンの案内 フィンの気流の流れ方向下流側の部分 (以下、後縁側部分とする）に膨出部を形成 することによって、案内フィンによる伝熱促進効果を得ながら、伝熱フィンの強度が低 下するのを抑えることができる。
[0006] 第 4の発明に力かるフィンチューブ型熱交換器は、第 3の発明にかかるフィンチュー ブ型熱交換器において、膨出部は、伝熱管近傍の気流を、伝熱管の気流の流れ方 向後側に案内するように形成されている。
このフィンチューブ型熱交換器では、伝熱フィンの後縁側部分に形成された膨出部 力 伝熱管近傍の気流を伝熱管の気流の流れ方向後側に案内するように形成され ているため、死水域を低減する効果を得ることができる。これにより、伝熱フィンが切り 起こしにより形成された案内フィンを有しているにもかかわらず、フィンチューブ型熱 交 を み立てる際の拡管作業において、伝熱フィンと伝熱管との十分な接触を 確保することができるようになり、熱交換性能を高めることができる。
第 5の発明にかかるフィンチューブ型熱交翻は、第 1〜第 4の発明のいずれかに かかるフィンチューブ型熱交換器において、案内フィンは、気流の流れ方向下流側 に向力つて高さが漸増している
このフィンチューブ型熱交換器では、案内フィンの形状を気流の流れ方向下流側 に向力つて高さが漸増した形状にすることによって、案内フィンの背後に縦渦を生じ させることができるため、案内フィンによる伝熱促進効果をさらに高めることができる。 図面の簡単な説明
[0007] [図 1]本発明の第 1実施形態に力かるフィンチューブ型熱交換器の断面図である。
[図 2]図 1の A— A断面図である。
[図 3]図 1、図 5の B— B断面図である。
[図 4]図 1の C部分を示す斜視図である。
[図 5]本発明の第 2実施形態に力かるフィンチューブ型熱交換器の断面図である。
[図 6]図 5の A— A断面図である。
[図 7]図 5の C部分を示す斜視図である。
符号の説明
[0008] 1、 101 フィンチューブ型熱交換器 2、 102 伝熱フィン
3 伝熱管
21a, 21b、 121a, 121b 案内フィン
29 案内壁部
129a, 129b 膨出部
発明を実施するための最良の形態
[0009] 以下、本発明にかかるフィンチューブ型熱交^^の実施形態について、図面に基 づいて説明する。
<第 1実施形態 >
図 1〜図 4に本発明の第 1実施形態に力かるフィンチューブ型熱交換器 1の要部を 示す。ここで、図 1は、フィンチューブ型熱交換器 1の断面図である。図 2は、図 1の A A断面図である。図 3は、図 1の B— B断面図である。図 4は、図 1の C部分を示す 斜視図である。
(1)フィンチューブ型熱交換器の構成
フィンチューブ型熱交^^ 1は、 、わゆるクロスフィンアンドチューブ型熱交^^で あり、主として、複数の伝熱フィン 2と、複数の伝熱管 3とを備えている。
[0010] 伝熱フィン 2は、その平面方向を空気等の気流の流れ方向に概ね沿わせた状態で 、板厚方向に並んで配置されている。伝熱フィン 2は、気流の流れ方向上流側の部 分 (以下、前縁側部分 2aとする）が平坦なプレート状であり、気流の流れ方向下流側 の部分 (以下、後縁側部分 2bとする）がワッフル形状となっている。
前縁側部分 2aは、伝熱フィン 2の気流の流れ方向の最前縁力 伝熱フィン 2の気流 の流れ方向の略中央までの部分を構成している。
後縁側部分 2bは、前縁側部分 2aの気流の流れ方向下流側の最後縁である中央 線部 24力 伝熱フィン 2の気流の流れ方向の最後縁までの間の部分を板厚方向に 交互に折り曲げることにより、伝熱フィン 2の板厚方向の一方側に突出する稜線を有 する山部 25、伝熱フィン 2の板厚方向の一方側とは反対側に突出する稜線を有する 谷部 26、及び、伝熱フィン 2の板厚方向の一方側に突出する稜線を有する山部 27を 、中央線部 24から伝熱フィン 2の気流の流れ方向の最後縁に向力つて、順次に形成 した部分である。そして、伝熱フィン 2には、気流の流れ方向に略直交する方向に間 隔を空けて複数の貫通孔 2cが形成されている。これらの貫通孔 2cは、本実施形態に おいて、中央線部 24上において、前縁側部分 2aと後縁側部分 2bに跨るように形成 されている。貫通孔 2cの周囲部分は、伝熱フィン 2の板厚方向の一方側に突出する 環状のカラー部 23となっている。そして、カラー部 23は、板厚方向に隣り合う伝熱フ イン 2のカラー部 23が形成された面と反対の面に当接しており、各伝熱フィン 2の板 厚方向間に所定の間隔 Hを確保して 、る。
[0011] 伝熱管 3は、内部に冷媒等の熱媒体が流れる管部材であり、板厚方向に並んで配 置された複数の伝熱フィン 2に挿入されており、気流の流れ方向に略直交する方向 に配置されている。具体的には、伝熱管 3は、伝熱フィン 2に形成された貫通孔 2cを 貫通しており、フィンチューブ型熱交換器 1の組立時の拡管作業によって、カラー部 23の内面に密着している。
そして、伝熱フィン 2の前縁側部分 2aには、各伝熱管 3の両側（すなわち、各伝熱 管 3の下側及び上側）において、気流の流れ方向上流側に向力つて拡開する案内フ イン 21a、 21b力 切り起こしにより、伝熱フィン 2面に形成されている。案内フィン 21a 、 21bの切り起こし方向は、カラー部 23の突出方向と同じである。また、各案内フィン 21a, 21bは、気流の流れ方向下流側に向力つて高さが漸増するように形成されてい る。本実施形態において、各案内フィン 21a、 21bは、略台形状又は略三角形状で あり（図 3参照、図 3は、案内フィン 21bを示す図である力 案内フィン 21aについても 同様の形状を有する）、その最大高さ hがカラー部 23の高さ Hよりも低くなるように形 成されている。また、案内フィン 21a、 21bが切り起こされる際に伝熱フィン 2に形成さ れるスリット孔 22a、 22bは、案内フィン 21a、 21bを挟んで伝熱管 3よりも遠い側に配 置されている。
[0012] また、伝熱フィン 2の後縁側部分 2bには、カラー部 23の外周部を囲むように前縁側 部分 2aの面と同一の面をなす平坦部 28が形成されている。そして、この平坦部 28の 気流の流れ方向下流側には、伝熱管 3近傍の気流を伝熱管 3の気流の流れ方向後 側に案内する案内壁部 29が形成されている。案内壁部 29は、平坦部 28の気流の 流れ方向下流側の縁部から中央線部 24、山部 25及び谷部 26がなす面に繋がるよ うに、カラー部 23の突出方向に向力つて立ち上がった略円弧状の壁部である。ここ で、案内壁部 29は、中央線部 24から山部 25に向力 につれて壁高さが高くなり、山 部 25から谷部 26に向力 につれて壁高さが低くなるように形成されて!、る。これによ り、伝熱管 3の近傍を流れる気流は、案内壁部 29によって伝熱管 3の後側に案内さ れやすくなつている。
(2)フィンチューブ型熱交換器の特徴
上述のように構成されたフィンチューブ型熱交換器 1では、伝熱フィン 2の気流の流 れ方向上流側の部分である前縁側部分 2aに切り起こしにより案内フィン 21a、 21bを 形成し、伝熱フィン 2の案内フィン 21a、 21bの気流の流れ方向下流側の部分である 後縁側部分 2bをワッフル形状にして、伝熱フィン 2の伝熱管 3の近傍部分の強度が 低下するのを抑えるようにしている。このため、フィンチューブ型熱交^^ 1の組立時 の拡管作業により伝熱管 3をカラー部 23の内面に密着させる際に、伝熱フィン 2の伝 熱管 3の近傍部分の変形を抑えることができるようになり、伝熱管 3とカラー部 23の内 面との間の密着性の低下を抑えることができる。このように、フィンチューブ型熱交換 器 1では、案内フィン 21a、 21bによる伝熱促進効果を得ながら、伝熱フィン 2の強度 が低下するのを抑えることができるようになり、熱交換性能を高めることができる。
[0013] また、ワッフル形状を有する伝熱フィン 2の後縁側部分 2bには、伝熱管 3近傍の気 流を伝熱管 3の気流の流れ方向後側に案内する案内壁部 29が形成されているため 、死水域を低減する効果を得ることができる。
さらに、このフィンチューブ型熱交換器 1では、各案内フィン 21a、 21bの形状を気 流の流れ方向下流側に向力つて高さが漸増した形状にすることによって、各案内フィ ン 21a、 21bの背後に縦渦を生じさせることができるため、各案内フィン 21a、 21bに よる伝熱促進効果をさらに高めることができる。
<第 2実施形態 >
図 5〜図 7に本発明の第 2実施形態に力かるフィンチューブ型熱交換器 101の要部 を示す。ここで、図 5は、フィンチューブ型熱交換器 101の断面図である。図 6は、図 5 の A— A断面図である。図 7は、図 5の C部分を示す斜視図である。
[0014] (1)フィンチューブ型熱交換器の構成 フィンチューブ型熱交換器 101は、いわゆるクロスフィンアンドチューブ型熱交換器 であり、主として、複数のプレート状の伝熱フィン 102と、複数の伝熱管 3とを備えてい る。伝熱フィン 102は、その平面方向を空気等の気流の流れ方向に概ね沿わせた状 態で、板厚方向に並んで配置されている。伝熱フィン 102には、気流の流れ方向に 略直交する方向に間隔を空けて複数の貫通孔 102cが形成されている。貫通孔 102 cの周囲部分は、伝熱フィン 102の板厚方向の一方側に突出する環状のカラー部 12 3となっている。カラー部 123は、板厚方向に隣り合う伝熱フィン 102のカラー部 123 が形成された面と反対の面に当接しており、各伝熱フィン 102の板厚方向間に所定 の間隔 Hを確保している。伝熱管 3は、内部に冷媒等の熱媒体が流れる管部材であ り、板厚方向に並んで配置された複数の伝熱フィン 102に挿入されており、気流の流 れ方向に略直交する方向に配置されている。具体的には、伝熱管 3は、伝熱フィン 1 02に形成された貫通孔 102cを貫通しており、フィンチューブ型熱交^^ 101の組立 時の拡管作業によって、カラー部 123の内面に密着している。
[0015] 次に、本実施形態のフィンチューブ型熱交^^ 101に用いられている伝熱フィン 1 02の詳細形状にっ 、て説明する。
そして、伝熱フィン 2の気流の流れ方向上流側の部分 (以下、前縁側部分とする）に は、各伝熱管 3の両側（すなわち、各伝熱管 3の下側及び上側）において、気流の流 れ方向上流側に向力つて拡開する案内フィン 121a、 121bが、切り起こしにより、伝 熱フィン 102面に形成されている。案内フィン 121a、 121bの切り起こし方向は、カラ 一部 123の突出方向と同じである。また、各案内フィン 121a、 121bは、気流の流れ 方向下流側に向力つて高さが漸増するように形成されている。本実施形態において 、各案内フィン 121a、 121bは、略台形状又は略三角形状であり（図 3参照、図 3は、 案内フィン 121bを示す図である力 案内フィン 121aについても同様の形状を有する )、その最大高さ hがカラー部 123の高さ Hよりも低くなるように形成されている。また、 案内フィン 121a、 121bが切り起こされる際に伝熱フィン 102に形成されるスリット孔 1 22a, 122bは、案内フィン 121a、 121bを挟んで伝熱管 3よりも遠い側に配置されて いる。
[0016] そして、案内フィン 121a、 121bが形成された伝熱フィン 102の前縁側部分の下流 側の部分 (以下、後縁側部分とする）には、カラー部 123の外周側の部分であって気 流の流れ方向下流側に対応する部分を囲むように、絞り加工等により伝熱フィン 102 を切り込むことなく膨出させた膨出部 129a、 129bが形成されている。膨出部 129a、 129bは、カラー部 123の突出方向と同じ方向に突出した略円弧状の部分である。膨 出部 129aは、伝熱管 3の管中心を気流の流れ方向に横切る線に対して案内フィン 1 21aが形成されている側に配置されている。膨出部 129bは、伝熱管 3の管中心を気 流の流れ方向に横切る線に対して案内フィン 12 lbが形成されて 、る側に配置され ている。このため、伝熱管 3の近傍を流れる気流は、膨出部 129a、 129bによって、 伝熱管 3の気流の流れ方向後側に案内されるようになっている。また、膨出部 129a の気流の流れ方向下流側の端部と膨出部 129bの気流の流れ方向下流側の端部と の間には隙間が設けられているため、伝熱管 3の後側に案内されやすくなつている。
[0017] (2)フィンチューブ型熱交換器の特徴
上述のように構成されたフィンチューブ型熱交換器 101では、伝熱フィン 2の気流 の流れ方向上流側の部分である前縁側部分に切り起こしにより案内フィン 121a、 12 lbを形成し、伝熱フィン 102の案内フィン 121a、 121bの気流の流れ方向下流側の 部分である後縁側部分に伝熱フィン 102を切り込むことなく膨出させた膨出部 129a 、 129bを形成することによって、伝熱フィン 102の伝熱管 3の近傍部分の強度が低 下するのを抑えるようにしている。このため、フィンチューブ型熱交^^ 101の組立時 の拡管作業により伝熱管 3をカラー部 123の内面に密着させる際に、伝熱フィン 102 の伝熱管 3の近傍部分の変形を抑えることができるようになり、伝熱管 3とカラー部 12 3の内面との間の密着性の低下を抑えることができる。このように、フィンチューブ型 熱交^^ 101では、案内フィン 121a、 121bによる伝熱促進効果を得ながら、伝熱フ イン 102の強度が低下するのを抑えることができるようになり、熱交換性能を高めるこ とがでさる。
[0018] また、伝熱フィン 102の後縁側部分に形成された膨出部 129a、 129bは、伝熱管 3 近傍の気流を伝熱管 3の気流の流れ方向後側に案内するように形成されているため 、死水域を低減する効果を得ることができる。
さらに、このフィンチューブ型熱交^^ 101では、各案内フィン 121a、 121bの形状 を気流の流れ方向下流側に向かって高さが漸増した形状にすることによって、各案 内フィン 121a、 121bの背後に縦渦を生じさせることができるため、各案内フィン 121 a、 121bによる伝熱促進効果をさらに高めることができる。
<他の実施形態 >
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、 これらの実施形態に限られるものではなぐ発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可 能である。
産業上の利用可能性
本発明を利用すれば、フィンチューブ型熱交換器において、伝熱フィンの強度低 下を抑えつつ、切り起こしにより形成された案内フィンによる伝熱促進効果を得ること ができる。

Claims

請求の範囲
[1] 気流中に配置された伝熱フィン (2)と、
前記伝熱フィンに挿入されており、気流の流れ方向に略直交する方向に配置され た複数の伝熱管 (3)とを備え、
前記伝熱フィンには、前記伝熱管の両側において、気流の流れ方向上流側に向か つて拡開する案内フィン（21a、 21b)が、切り起こしにより、前記伝熱フィン面に形成 されており、
前記伝熱フィンの前記案内フィンの気流の流れ方向下流側の部分は、ワッフル形 状になっている、
フィンチューブ型熱交換器 ( 1)。
[2] 前記伝熱フィン (2)の前記ワッフル形状になって 、る部分の一部は、前記伝熱管（ 3)近傍の気流を、前記伝熱管の気流の流れ方向後側に案内する案内壁部（29)を 形成して!/、る、請求項 1に記載のフィンチューブ型熱交換器 (D o
[3] 気流中に配置された伝熱フィン（102)と、
前記伝熱フィンに挿入されており、気流の流れ方向に略直交する方向に配置され た複数の伝熱管 (3)とを備え、
前記伝熱フィンには、前記伝熱管の両側において、気流の流れ方向上流側に向か つて拡開する案内フィン（121a、 121b)が、切り起こしにより、前記伝熱フィン面に形 成されており、
前記伝熱フィンの前記案内フィンの気流の流れ方向下流側の部分には、前記伝熱 フィンを切り込むことなく膨出させた膨出部（129a、 129b)が形成されている、 フィンチューブ型熱交換器（101)。
[4] 前記膨出部（129a、 129b)は、前記伝熱管（3)近傍の気流を、前記伝熱管の気流 の流れ方向後側に案内するように形成されている、請求項 3に記載のフィンチューブ 型熱交換器 (101)。
[5] 前記案内フィン（21a、 21b、 121a, 121b)は、気流の流れ方向下流側に向かって 高さが漸増して 、る、請求項 1〜4の 、ずれかに記載のフィンチューブ型熱交 (1
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