WO2007004457A1 - フィンチューブ型熱交換器 - Google Patents

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guide fins
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Hirokazu Fujino
Hyunyoung Kim
Toshimitsu Kamada
Kazushige Kasai
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Daikin Industries, Ltd.
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    • F28F17/00—Removing ice or water from heat-exchange apparatus
    • F28F17/005—Means for draining condensates from heat exchangers, e.g. from evaporators

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 finned tube type heat exchange according to the first 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 a plurality of guide fins that are arranged straight from the upstream side to the downstream side in the airflow direction on both sides of the heat transfer tube.
  • the straight line that virtually connects the plurality of guide fins is inclined with respect to the airflow direction so as to guide the airflow in the vicinity of the heat transfer tube to the rear side in the airflow direction of the heat transfer tube.
  • the guide fins are divided into a plurality of parts by directing the airflow from the upstream side to the downstream side, and the plurality of guide fins transfer the airflow in the vicinity of the heat transfer tube to the heat transfer tube. Since it is inclined with respect to the flow direction of the air flow so that it is guided to the rear side in the flow direction of the air flow, the boundary layer is mainly formed by the guide fins arranged on the front side in the flow direction of the air flow of the heat transfer fins among the plurality of guide fins. To reduce the dead water area formed in the rear portion of the heat transfer tube in the air flow direction by the guide fins arranged on the rear side in the air flow direction of the heat transfer fin.
  • drain water generated on the heat transfer fin surface can be easily discharged from the gap between the guide fins.
  • the guide fins are arranged on the rear side in the airflow direction of the heat transfer fin among the plurality of guide fins by arranging the plurality of guide fins straightly from the upstream side to the downstream side in the airflow direction. Will have the same slope as the guide fins located on the front side of the airflow direction, so that it will be behind the guide fins just by reducing the dead water area formed at the rear side of the heat transfer tube in the airflow direction. It can prevent the formation of new dead water areas.
  • the finned tube heat exchanger according to the present invention can obtain the heat transfer promoting effect by the guide fins without being affected by the drain water generated on the heat transfer fin surface, and the guide fins. Since it is possible to prevent a new dead water area from being formed behind the heat sink, it is possible to achieve both the heat transfer promotion effect by the guide fins and the drainage.
  • the finned tube type heat exchanger that is effective in the second invention is the fin tube heat exchanger according to the first invention.
  • the height of each guide fin gradually increases toward the downstream side in the airflow direction.
  • each guide fin is directed to the downstream side in the air flow direction, and the height is gradually increased, thereby generating a vertical vortex behind each guide fin. Therefore, the heat transfer promotion effect by the guide fins can be further enhanced.
  • the finned tube heat exchanger that works on the third invention is the finned tube heat exchanger that works on the first or second invention, in which the heat transfer fins are adjacent to each other on a straight line.
  • a drainage promotion part is formed to allow water staying between the fins to flow downward.
  • the drainage promotion part is formed between the guide fins, the drainage of the heat transfer fins can be further enhanced.
  • the finned tube heat exchanger according to the fourth invention is the finned tube heat exchanger according to the third invention, wherein the drainage promotion portion is formed between guide fins adjacent to each other on a straight line. It is a slit.
  • the finned tube heat exchanger according to the fifth invention is the finned tube heat exchanger according to the third invention, wherein the drainage promotion portion is at the end of the guide fins adjacent to each other on a straight line. And it is a notch formed in the part used as the lower end part of a guide fin.
  • the finned tube heat exchanger according to the sixth invention is the finned tube heat exchanger according to the third invention, wherein the drainage promotion portion is formed between the guide fins adjacent to each other on a straight line. It is a water guide rib.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a finned tube heat exchanger according to a 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 FIG.
  • FIG. 4 is a view showing a finned tube heat exchanger that works on a modification of the first embodiment, and is a view showing a portion C of FIG.
  • FIG. 5 is a view showing a finned tube heat exchanger that works on a modification of the first embodiment, and shows a portion C in FIG.
  • FIG. 6 is a view showing a finned tube heat exchanger that works on a modification of the first embodiment, and shows a portion C in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a finned tube heat exchanger that can be applied to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 9 is a sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 10 is a view showing a finned tube heat exchanger that works on a modification of the second embodiment, and is a view showing a portion C in FIG. 7.
  • FIG. 11 is a view showing a finned tube heat exchanger that works on a modification of the second embodiment, and shows a portion C in FIG.
  • FIG. 12 is a diagram showing a finned tube heat exchanger that works on a modification of the second embodiment, and is a diagram showing a portion C in FIG.
  • FIG. 1 to FIG. 3 show the main part of the finned tube heat exchanger 1 that works 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.
  • Fin tube type heat exchange ⁇ 1 is a so-called cross fin and tube type heat exchange ⁇ Yes, it mainly includes a plurality of plate-like 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 the airflow such as air.
  • a plurality of through holes 2a are formed in the heat transfer fin 2 at intervals in a direction substantially orthogonal to the airflow direction.
  • the peripheral portion of the through hole 2a 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 interval H is provided between the plate thickness directions of the heat transfer fins 2. Is secured.
  • 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 substantially perpendicular to the airflow direction. Is located. Specifically, the heat transfer tubes 3 pass through the through holes 2a formed in the heat transfer fins 2, and are brought into close contact with the inner surface of the collar portion 23 by the tube expansion work during the assembly of the finned tube heat exchanger 1. ing.
  • the finned tube heat exchanger 1 of the present embodiment is used in a state where it is installed so that the arrangement direction of the plurality of heat transfer tubes 3 is substantially vertical. For this reason, the airflow will flow across the fin tube type heat exchanger ⁇ 1 in a substantially horizontal direction.
  • the arrangement direction of the heat transfer tubes 3 is indicated.
  • a plurality of heat transfer fins 2 are arranged in a straight line from the upstream side to the downstream side in the airflow direction 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 two guide fins 21a and 21b and the guide fins 21c and 21d are formed on the two surfaces of the heat transfer fins by force cutting and raising.
  • the straight lines L and L that virtually connect the guide fins 21a and 21b or the guide fins 21c and 21d indicate the airflow in the vicinity of the heat transfer tube 3 and the flow direction of the airflow in the heat transfer tube 3.
  • the angle of attack, with respect to the air flow direction, is in the range of 10 ° to 30 °.
  • each of the guide fins 21a to 21d is formed so that its height gradually increases toward the downstream side in the airflow direction.
  • each of the guide fins 21a to 21d has a substantially trapezoidal shape or a substantially triangular shape (see FIG. 3 and FIG. 3 is a view showing the guide fins 21c and 21d.
  • the maximum height h is lower than the height H of the collar portion 23.
  • the slit holes 22a to 22d formed in the heat transfer fin 2 when the guide fins 21a to 21d are cut and raised are arranged on the far side of the heat transfer tube 3 with the guide fins 21a to 21d interposed therebetween.
  • a plurality of guide fins formed on both sides of each heat transfer tube 3 are directed from the upstream side to the downstream side in the airflow direction (this embodiment) 2), the guide fins 21a, 21b and the guide fins 21c, 21d are divided, and the guide fins 21a, 21b and the guide fins 21c, 21d convert the airflow in the vicinity of the heat transfer tube 3 into the airflow of the heat transfer tube 3. Since it is inclined with respect to the flow direction of the air flow so as to be guided to the rear side in the flow direction, the guide fins 2 la arranged mainly on the front side of the flow direction of the air flow of the heat transfer fin 2 among the guide fins 21a to 21d.
  • the guide fins 21a and 21b and the guide fins 21c and 21d are also aligned straight on the straight line L and the straight line L by directing force from the upstream side to the downstream side in the airflow direction.
  • the guide fins 21b and 21d arranged on the rear side in the airflow direction of the heat transfer fin 2 have the same inclination as the guide fins 21a and 21c arranged on the front side in the airflow direction.
  • it is possible to prevent the formation of a new dead water area behind the guide fins 21b and 21d which can be achieved simply by reducing the dead water area formed in the rear portion of the heat transfer tube 3 in the air flow direction.
  • the finned tube heat exchanger 1 of the present embodiment it is possible to obtain the heat transfer promotion effect by the guide fins 21a to 21d that are not affected by the drain water generated on the two surfaces of the heat transfer fins.
  • it is possible to prevent the formation of a new dead water area behind the guide fins 21b and 21d it is possible to achieve both heat transfer promotion effect and drainage performance by the guide fins.
  • each guide fin 21a to 21d is formed in a shape in which the height is gradually increased toward the downstream side in the flow direction of the airflow, so that the back of each guide fin 21a to 21d Since vertical vortices can be generated in the heat sink, the effect of promoting heat transfer by the guide fins 21a to 21d can be further enhanced.
  • the drain water generated on the two surfaces of the heat transfer fins is straightened so as to be more easily discharged from the gaps between the guide fins 21a and 21b and between the guide fins 21c and 21d. And between the adjacent guide fins 21a, 21b on L or the guide fins
  • FIGS. 4 to 6 are views showing a C portion of FIG. 1 when various drainage promotion portions are formed on the heat transfer fins 2.
  • the slits 32 and 35 are formed in the heat transfer fin 2
  • the slits 32 and 35 are provided between the guide fins 21a and 21b adjacent to each other on the straight line L and between the guide fins 21c and 21d adjacent to each other on the straight line L.
  • a straight line is formed in the middle, and L is formed so as to cross the vertical direction.
  • , 35 has a narrow slit width by, for example, forming a longitudinal cut on the two surfaces of the heat transfer fin so as not to affect the heat transfer performance as much as possible.
  • slits 31, 33, 34, and 36 similar to the slits 32 and 35 are also provided on the ends of the guide fins 21a to 21d other than the gaps between the guide fins 21a and 21b and between the guide fins 21c and 21d. It may be formed.
  • the notches 42 and 43 are adjacent to each other on the straight lines L and L.
  • the end portions of the guide fins 21a, 21b and the guide fins 21c, 21d, which are the lower ends of the guide fins 21a, 21b and the guide fins 21c, 21d i.e., the guide fins 21a, 21b and the guide fins 21c, It is formed on the lower part along the gravity direction of 21d). Specifically, it is formed at the lower end of the guide fin 21b and the lower end of the guide fin 21c.
  • the notches 42 and 43 are longitudinally formed at the lower ends of the guide fins 21b and 21c so as to communicate with the slit holes 22b and 22c formed when the guide fins 21b and 21c are cut and raised. It is a break in the direction. Also, notches 41 and 44 similar to the notches 42 and 43 may be formed at the end portions of the guide fins 21a and 21d other than the lower end portions of the guide fins 21b and 21c.
  • the water guiding rib 52 is a gap between the guide fins 21a and 21b adjacent to each other on the straight line L and between the guide fins 21c and 21d adjacent to each other on the straight line L.
  • the water guide rib 52 is
  • the water guide ribs 52 cannot be extended straight in the vertical direction, so only the portion near the collar portion 23 is formed in an arc shape, so that it is formed continuously in the direction of gravity. Maintained.
  • Water guide ribs 51 and 53 similar to the water guide rib 52 may also be formed on the side portion.
  • the guide fins 21a and 21b adjacent to each other on the straight line L of the heat transfer fin 2 and the adjacent to each other on the straight line L are adjacent to each other.
  • the drainage of the heat transfer fins 2 can be further enhanced. .
  • FIGS. 7 to 9 show the main part of the finned tube heat exchanger 101 that is effective in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the finned tube heat exchanger 101.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • the basic configuration of the finned tube heat exchanger 101 is the same as the configuration of the finned tube heat exchanger 1 of the first embodiment except for guide fins 121a to 121f of the heat transfer fins 102 described later. For this reason, the basic configuration of the finned tube heat exchanger 101 is omitted by replacing the reference numerals for the heat transfer fins 102 from the 10th to the 100th. Next, the detailed shape of the heat transfer fin 102 used in the fin tube type heat exchanger 101 of this embodiment will be described.
  • a plurality of heat transfer fins 102 are arranged in a straight line on both sides of each heat transfer tube 3 (that is, on the lower side and upper side of each heat transfer tube 3) by directing the force from the upstream side to the downstream side in the airflow direction (this embodiment). Then, three) guide fins 121a, 121b, 121c and guide fins 121d, 121e, 121f are formed on the surface of the heat transfer fin 102 by cutting and raising. This guide fin 121a, 121b, 121c or ⁇ guide fin 121d, 121e, 12 If virtually connecting straight line L, L ⁇ , transmission
  • the angle of attack for the air flow direction 1 and 2 is set to be in the range of 10 ° to 30 °.
  • Each of the guide fins 121a to 121f is formed so that its height gradually increases as it is directed toward the downstream side in the airflow direction.
  • each of the guide fins 121a to 121f has a substantially trapezoidal shape or a substantially triangular shape (see FIG. 9, FIG. 9 is a diagram showing the guide fins 121d, 121e, and 121f.
  • the force guide fins 121a, 121b, 121c has the same shape), and the maximum height h is lower than the height H of the collar portion 123.
  • the slit holes 122a to 122f formed in the heat transfer fin 102 when the guide fins 121a to 121d are cut and raised are arranged on the far side of the heat transfer tube 3 with the guide fins 12la to 12 If interposed therebetween. Yes.
  • the guide fins of the fin tube type heat exchanger 1 of the first embodiment are the guide fins 21a and 21b and the guide fins 21c.
  • the two-part structure of 21d it has a three-part structure of guide fins 121a, 121b, 121c and guide fins 121d, 121e, 121f.
  • the number of gaps between guide fins for discharging water is increasing. For this reason, compared with the fin tube type heat exchange of 1st Embodiment, the drainage of drain water can be improved.
  • drain water generated on the surface of the heat transfer fins 102 is guided between the guide fins 121a and 12 lb, and the guide fins 121b. , 121c, between guide fins 121d and 121e, and between guide fins 121e and 12 If, they are straight and adjacent to each other on L
  • FIG. 10 to FIG. 12 are views showing a portion C of FIG. 7 when various drainage promotion portions are formed on the heat transfer fins 102.
  • the shapes of the slits, notches, and water guide ribs are the same as the slits 32, 35, the notches 42, 43, or the water guide ribs 52, which are useful for the modification of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted. Further, in the fin tube type heat exchanger 101, the drain water generated on the surface of the heat transfer fins 102 is guided to the guide fins 121a, similarly to the fin tube type heat exchange 1 according to the modification of the first embodiment.
  • slits 131b, 121b, 121c, between guide fins 121d, 121e, and between the inner fins 121e, 121f, slits 131, 134, 135, 138, notches 14 1, 146 or water guide ribs 151 154 may be formed.

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Abstract

　フィンチューブ型熱交換器において、案内フィンによる伝熱促進効果と排水性とを両立させる。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から下流側に向かって真っ直ぐに並ぶ案内フィン（２１ａ、２１ｂ）及び案内フィン（２１ｃ、２１ｄ）が、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）又は案内フィン（２１ｃ、２１ｄ）を仮想的に結ぶ直線（Ｌ１、Ｌ２）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、気流の流れ方向に対して傾斜している。

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 を、空気調 和装置等に代表されるような空気を熱源とする冷媒等の熱媒体の蒸発器として使用 する場合には、空気と熱媒体との熱交換により発生したドレン水が案内フィンに滞留 して通風抵抗を増大させるという問題が生じてしまう。また、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換器を、空気調和装置の室外ユニットを構成する 室外熱交換器として使用する場合には、伝熱フィン面に発生した霜を除霜運転によ り除去することがあるが、この際の排水性を低下させ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、案内フィンによる伝熱促進 効果と排水性とを両立させることにある。 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 方向上流側から下流側に向かって真っ直ぐに並ぶ複数の案内フィン力 切り起こし により、伝熱フィン面に形成されている。複数の案内フィンを仮想的に結ぶ直線は、 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、気流の流 れ方向に対して傾斜して 、る。
このフィンチューブ型熱交換器では、案内フィンが気流の流れ方向上流側から下 流側に向力つて複数に分割されており、かつ、複数の案内フィンが伝熱管近傍の気 流を伝熱管の気流の流れ方向後側に案内するように気流の流れ方向に対して傾斜 しているため、主として、複数の案内フィンのうち伝熱フィンの気流の流れ方向前側 に配置された案内フィンによって境界層を更新する効果を確実に得ること、及び、伝 熱フィンの気流の流れ方向後側に配置された案内フィンによって伝熱管の気流の流 れ方向後側の部分に形成される死水域を低減する効果を得ることができるとともに、 伝熱フィン面に発生したドレン水を案内フィン間の隙間から排出されやすくすることが できる。これにより、伝熱フィン面に発生するドレン水の影響を受けることなぐ案内フ インによる伝熱促進効果を得ることができるようになる。
し力も、複数の案内フィンが気流の流れ方向上流側から下流側に向かつて真つ直 ぐに並ぶことによって、複数の案内フィンのうち伝熱フィンの気流の流れ方向後側に 配置された案内フィンが気流の流れ方向前側に配置された案内フィンと同じ傾斜を 有することになるため、伝熱管の気流の流れ方向後側の部分に形成される死水域を 低減するだけでなぐ案内フィンの背後に新たな死水域が形成されるのを防ぐことが できる。
以上のように、本発明に力かるフィンチューブ型熱交換器では、伝熱フィン面に発 生するドレン水の影響を受けることなぐ案内フィンによる伝熱促進効果を得ることが できるとともに、案内フィンの背後に新たな死水域が形成されるのを防ぐことができる ため、案内フィンによる伝熱促進効果と排水性とを両立させることができる。
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、各案内フィンは、気流の流れ方向下流側に向かって高さが 漸増している。
このフィンチューブ型熱交換器では、各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、各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。
[0005] 第 3の発明に力かるフィンチューブ型熱交 は、第 1又は第 2の発明に力かるフィ ンチューブ型熱交換器において、伝熱フィンには、直線上において互いに隣り合う案 内フィン間に滞留する水を、下方に流下させるための排水促進部が形成されている。 このフィンチューブ型熱交^^では、案内フィン間に排水促進部が形成されている ため、伝熱フィンの排水性をさらに高めることができる。
[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、排水促進部は、直線上において互いに隣り合う案内フィン 間に形成されたスリットである。
[0007] 第 5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、排水促進部は、直線上において互いに隣り合う案内フィン の端部であって、案内フィンの下端部となる部分に形成された切り欠きである。
[0008] 第 6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、排水促進部は、直線上において互いに隣り合う案内フィン 間に形成された導水リブである。
図面の簡単な説明
[0009] [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の B— B断面図である。
[図 4]第 1実施形態の変形例に力かるフィンチューブ型熱交換器を示す図であって、 図 1の C部分を示す図である。
[図 5]第 1実施形態の変形例に力かるフィンチューブ型熱交換器を示す図であって、 図 1の C部分を示す図である。 [図 6]第 1実施形態の変形例に力かるフィンチューブ型熱交換器を示す図であって、 図 1の C部分を示す図である。
[図 7]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 8]図 7の A— A断面図である。
[図 9]図 8の B— B断面図である。
[図 10]第 2実施形態の変形例に力かるフィンチューブ型熱交換器を示す図であって 、図 7の C部分を示す図である。
[図 11]第 2実施形態の変形例に力かるフィンチューブ型熱交換器を示す図であって 、図 7の C部分を示す図である。
[図 12]第 2実施形態の変形例に力かるフィンチューブ型熱交換器を示す図であって 、図 7の C部分を示す図である。
符号の説明
[0010] 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〜21d、 121a〜121f 案内フィン
32、 35、 132、 133、 136、 137 スリット（排水促進部）
42、 43、 142、 143、 144、 145 切り欠き（排水促進部）
52、 151、 154 導水リブ
発明を実施するための最良の形態
[0011] 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 3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。
(1)フィンチューブ型熱交換器の基本構成
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、複数のプレート状の伝熱フィン 2と、複数の伝熱管 3とを備えている。 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 2aが形成されている。貫通孔 2a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。カラ 一部 23は、板厚方向に隣り合う伝熱フィン 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 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 2a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。
また、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器 1は、複数の伝熱管 3の配列方向が 略上下方向となるように設置された状態で使用されるものである。このため、気流は、 フィンチューブ型熱交^^ 1を、略水平方向に向力つて横切るように流れることになる 。尚、以下の説明において、「上側」、「上方」や「下側」、「下方」という文言を用いる場 合には、伝熱管 3の配列方向を示しているものとする。
(2)伝熱フィンの詳細形状
次に、本実施形態のフィンチューブ型熱交 に用いられて 、る伝熱フィン 2の 詳細形状について説明する。
伝熱フィン 2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から下流側に向かって真っ直ぐに並ぶ複数 (本実施形 態では、 2つ）の案内フィン 21a、 21b及び案内フィン 21c、 21d力 切り起こしにより、 伝熱フィン 2面に形成されている。この案内フィン 21a、 21b又は案内フィン 21c、 21d を仮想的に結ぶ直線 L、 Lは、伝熱管 3近傍の気流を、伝熱管 3の気流の流れ方向
1 2
後側に案内するように、気流の流れ方向に対して傾斜している。ここで、直線し、 L
1 2 の気流の流れ方向に対する迎え角ひ 、 は、 10° 〜30° の範囲内になるように
1 2
設定されている。 また、各案内フィン 21a〜21dは、気流の流れ方向下流側に向かって高さが漸増す 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〜21d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 21c、 21dを示す図であるが 、案内フィン 21a、 21b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〜21d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〜22dは、案内フィン 21a〜21d を挟んで伝熱管 3よりも遠 、側に配置されて 、る。
(3)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、各伝熱管 3の両側に形 成された案内フィンのそれぞれが気流の流れ方向上流側から下流側に向力う複数（ 本実施形態では、 2つ）の案内フィン 21a、 21b及び案内フィン 21c、 21dに分割され ており、かつ、案内フィン 21a、 21b及び案内フィン 21c、 21dが伝熱管 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気流の流れ方向に対して傾斜し ているため、主として、案内フィン 21a〜21dのうち伝熱フィン 2の気流の流れ方向前 側に配置された案内フィン 2 la, 21cによって境界層を更新する効果を確実に得るこ と、及び、伝熱フィン 2の気流の流れ方向後側に配置された案内フィン 21b、 21dによ つて伝熱管 3の気流の流れ方向後側の部分に形成される死水域を低減する効果を 得ることができるとともに、伝熱フィン 2面に発生したドレン水を案内フィン 21a、 21b 間及び案内フィン 21c、 21dの隙間から排出されやすくすることができる。これにより、 伝熱フィン 2面に発生するドレン水の影響を受けることなぐ案内フィン 21a〜21dに よる伝熱促進効果を得ることができるようになる。
し力も、案内フィン 21a、 21b及び案内フィン 21c、 21dが気流の流れ方向上流側か ら下流側に向力つて直線 L及び直線 L上を真っ直ぐに並ぶことによって、案内フィン
1 2
21a〜21dのうち伝熱フィン 2の気流の流れ方向後側に配置された案内フィン 21b、 21dが気流の流れ方向前側に配置された案内フィン 21a、 21cと同じ傾斜を有するこ とになるため、伝熱管 3の気流の流れ方向後側の部分に形成される死水域を低減す るだけでなぐ案内フィン 21b、 21dの背後に新たな死水域が形成されるのを防ぐこと ができる。 以上のように、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器 1では、伝熱フィン 2面に発 生するドレン水の影響を受けることなぐ案内フィン 21a〜21dによる伝熱促進効果を 得ることができるとともに、案内フィン 21b、 21dの背後に新たな死水域が形成される のを防ぐことができるため、案内フィンによる伝熱促進効果と排水性とを両立させるこ とがでさる。
また、このフィンチューブ型熱交換器 1では、各案内フィン 21a〜21d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〜21d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〜21dによ る伝熱促進効果をさらに高めることができる。
(4)変形例
上述のフィンチューブ型熱交換器 1にお 、て、伝熱フィン 2面に発生したドレン水を 案内フィン 21a、 21b間及び案内フィン 21c、 21d間の隙間からさらに排出されやすく なるように、直線し、 L上において互いに隣り合う案内フィン 21a、 21b間又は案内フ
1 2
イン 21c、 21d間に滞留する水を下方に流下させる排水促進部としてのスリット 32、 3 5 (図 4参照）、切り欠き 42、 43 (図 5参照)又は導水リブ 52 (図 6参照）を形成してもよ い。ここで、図 4〜図 6は、伝熱フィン 2に各種排水促進部を形成した場合における図 1の C部分を示す図である。
まず、伝熱フィン 2にスリット 32、 35を形成した場合について、図 4を用いて説明す る。本変形例において、スリット 32、 35は、直線 L上において互いに隣り合う案内フ イン 21a、 21b間及び直線 L上において互いに隣り合う案内フィン 21c、 21d間の隙
2
間部分に、直線し、 Lを上下方向に横切るように形成されている。ここで、スリット 32
1 2
、 35は、伝熱性能にできるだけ影響を及ばさないようにするために、例えば、伝熱フ イン 2面に縦向きの切れ目を形成することにより、スリット幅を狭いものとなっている。ま た、案内フィン 21a、 21b間及び案内フィン 21c、 21d間の隙間部分以外の各案内フ イン 21a〜21dの端咅にも、スリット 32、 35と同様のスリット 31、 33、 34、 36を形成し てもよい。
次に、伝熱フィン 2に切り欠き 42、 43を形成した場合について、図 5を用いて説明 する。本変形例において、切り欠き 42、 43は、直線 L、 L上において互いに隣り合う 案内フィン 21a、 21b及び案内フィン 21c、 21dの端部であって、案内フィン 21a、 21 b及び案内フィン 21c、 21dの下端部となる部分 (すなわち、案内フィン 21a、 21b及 び案内フィン 21c、 21dの重力方向に沿って下部となる部分）に形成されている。具 体的には、案内フィン 21bの下端部及び案内フィン 21cの下端部に形成されている。 ここで、切り欠き 42、 43は、案内フィン 21b、 21cの下端部において、案内フィン 21b 、 21cを切り起こしにより形成する際に形成されるスリット孔 22b、 22cに連通するよう に形成された縦向きの切れ目である。また、案内フィン 21b、 21cの下端部となる部 分以外の各案内フィン 21a、 21dの端部にも、切り欠き 42、 43と同様の切り欠き 41、 44を形成してもよい。
次に、伝熱フィン 2に導水リブ 52を形成した場合について、図 6を用いて説明する。 本変形例において、導水リブ 52は、直線 L上において互いに隣り合う案内フィン 21 a、 21b間及び直線 L上において互いに隣り合う案内フィン 21c、 21d間の隙間部分
2
に、直線し、 Lを上下方向に横切るように形成されている。ここで、導水リブ 52は、伝
1 2
熱フィン 2面にプレス加工等を施すことにより形成された縦向きに延びる細長い突起 であり、案内フィン 21a、 21b間の隙間部分と案内フィン 21c、 21d間の隙間部分とを 上下方向（すなわち、重力方向）に連続的に結ぶように形成されている。尚、伝熱管 3の近傍においては、導水リブ 52を上下方向に真っ直ぐに延ばすことができないた め、カラー部 23の近傍部分のみを円弧状に形成することで、概ね重力方向に連続 的に形成された状態が維持されている。また、案内フィン 21a、 21b間の隙間部分及 び案内フィン 21c、 21d間の隙間部分以外の案内フィン 21a、 21cの気流の流れ方 向前側の部分や案内フィン 21b、 21dの気流の流れ方向後側の部分にも、導水リブ 52と同様の導水リブ 51、 53を形成してもよい。
以上のように、本変形例のフィンチューブ型熱交換器 1では、伝熱フィン 2の直線 L 上において互いに隣り合う案内フィン 21a、 21b間及び直線 L上において互いに隣
2
り合う案内フィン 21c、 21d間に、排水促進部としてのスリット 32、 35、切り欠き 42、 4 3又は導水リブ 52が形成されているため、伝熱フィン 2の排水性をさらに高めることが できる。
<第 2実施形態 > 図 7〜図 9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 7は、フィンチューブ型熱交換器 101の断面図である。図 8は、図 7 の A— A断面図である。図 9は、図 7の B— B断面図である。
(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換器 101の基本構成は、後述する伝熱フィン 102の案内フィ ン 121a〜121fを除いては、第 1実施形態のフィンチューブ型熱交換器 1の構成と同 じである。このため、フィンチューブ型熱交換器 101の基本構成については、伝熱フ イン 102に関する符号を 10番台から 100番台に読み替えることで、説明を省略する。 次に、本実施形態のフィンチューブ型熱交翻101に用いられて 、る伝熱フィン 1 02の詳細形状につ 、て説明する。
伝熱フィン 102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から下流側に向力つて真っ直ぐに並ぶ複数 (本実 施形態では、 3つ）の案内フィン 121a、 121b, 121c及び案内フィン 121d、 121e、 1 21fが、切り起こしにより、伝熱フィン 102面に形成されている。この案内フィン 121a、 121b, 121c又 ίま案内フィン 121d、 121e、 12 Ifを仮想的に結ぶ直線 L 、 L ίま、伝
1 2 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、気流の流 れ方向に対して傾斜している。ここで、直線 L 、 L
1 2の気流の流れ方向に対する迎え 角ひ 、 ひ は、 10° 〜30° の範囲内になるように設定されている。
1 2
また、各案内フィン 121a〜121f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〜121fは、 略台形状又は略三角形状であり（図 9参照、図 9は、案内フィン 121d、 121e、 121f を示す図である力 案内フィン 121a、 121b, 121c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〜121d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 122a〜 122fは、案内フィン 12 la〜 12 Ifを挟んで伝熱管 3よりも遠 、側に配置され ている。
以上のように、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器 101では、第 1実施形態の フィンチューブ型熱交換器 1の案内フィンが案内フィン 21a、 21b及び案内フィン 21c 、 21dの 2分割構造であつたのに対して、案内フィン 121a、 121b, 121c及び案内フ イン 121d、 121e、 121fの 3分割構造になっているため、伝熱フィン 102面に発生し たドレン水を排出するための案内フィン間の隙間の数が増加している。このため、第 1 実施形態のフィンチューブ型熱交 に比べて、ドレン水の排水性を高めることが できる。
(2)変形例
上述のフィンチューブ型熱交換器 101においても、第 1実施形態のフィンチューブ 型熱交換器 1と同様に、伝熱フィン 102面に発生したドレン水を案内フィン 121a、 12 lb間、案内フィン 121b、 121c間、案内フィン 121d、 121e間、案内フィン 121e、 12 If間の隙間からさらに排出されやすくなるように、直線し、 L上において互いに隣り
1 2
合う案内フィン 121a、 121b間、案内フィン 121b、 121c間、案内フィン 121d、 121e 間、及び案内フィン 121e、 121f間に滞留する水を下方に流下させる排水促進部とし てのスリット 132、 133、 136、 137 (図 10参照）、切り欠き 142、 143、 144、 145 (01 1参照）又は導水リブ 152、 153 (図 12参照）を形成してもよい。ここで、図 10〜図 12 は、伝熱フィン 102に各種排水促進部を形成した場合における図 7の C部分を示す 図である。
尚、スリット、切り欠き及び導水リブの形状等は、第 1実施形態の変形例に力かるスリ ット 32、 35、切り欠き 42、 43又は導水リブ 52と同様であるため説明を省略する。また 、このフィンチューブ型熱交換器 101においても、第 1実施形態の変形例にかかるフ インチューブ型熱交翻 1と同様に、伝熱フィン 102面に発生したドレン水を案内フィ ン 121a、 121b間、案内フィン 121b、 121c間、案内フィン 121d、 121e間、及び案 内フィン 121e、 121f間以外の部分にも、スリット 131、 134、 135、 138、切り欠き 14 1、 146又は導水リブ 151、 154を形成してもよい。
<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、案内フィンによる伝熱 促進効果と排水性とを両立させることができる。

Claims

請求の範囲
気流中に配置された伝熱フィン（2、 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から下 流側に向かって真っ直ぐに並ぶ複数の案内フィン（21a〜21d、 121a〜121f)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、
前記複数の案内フィンを仮想的に結ぶ直線 (L、 L )は、前記伝熱管近傍の気流
1 2
を、前記伝熱管の気流の流れ方向後側に案内するように、気流の流れ方向に対して 傾斜している、
フィンチューブ型熱交換器（1、 101)。
前記各案内フィン（21a〜21d、 121a〜121f)は、気流の流れ方向下流側に向か つて高さが漸増している、請求項 1に記載のフィンチューブ型熱交翻（1、 101)。 前記伝熱フィン（2、 102)には、前記直線 (L、 L )上において互いに隣り合う前記
1 2
案内フィン（21a〜21d、 121a〜121f)間に滞留する水を、下方に流下させるための 排水促進部が形成されている、請求項 1又は 2に記載のフィンチューブ型熱交換器（ 1、 101)。
前記排水促進部は、前記直線 (L、 L )上において互いに隣り合う前記案内フィン (
1 2
21a〜21d、 121a〜121f)間に形成されたスリット（32、 35、 132、 133、 136、 137 )である、請求項 3に記載のフィンチューブ型熱交翻（1、 101)。
前記排水促進部は、前記直線 (L、 L )上において互いに隣り合う前記案内フィン
1 2
の端部（21a〜21d、 121a〜121f)であって、前記案内フィンの下端部となる部分に 形成された切り欠き（42、 43、 142、 143、 144、 145)である、請求項 3に記載のフィ ンチューブ型熱交換器（1、 101)。
前記排水促進部は、前記直線 (L、 L )上において互いに隣り合う前記案内フィン (
1 2
21a〜21d、 121a〜121f)間に形成された導水リブ（52、 151、 154)である、請求 項 3に記載のフィンチューブ型熱交翻（1、 101)。
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