WO2009145115A1 - フィンチューブ型熱交換器 - Google Patents

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WO2009145115A1
WO2009145115A1 PCT/JP2009/059398 JP2009059398W WO2009145115A1 WO 2009145115 A1 WO2009145115 A1 WO 2009145115A1 JP 2009059398 W JP2009059398 W JP 2009059398W WO 2009145115 A1 WO2009145115 A1 WO 2009145115A1
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WO
WIPO (PCT)
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heat transfer
cut
raised portions
raised
main cut
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2009/059398
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English (en)
French (fr)
Inventor
宏和 藤野
俊光 鎌田
春男 中田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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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 the airflow with a gap in the plate thickness direction, and inserted in the plurality of heat transfer fins in the airflow direction.
  • a plurality of heat transfer tubes arranged in a substantially orthogonal direction, and a plurality of cut-and-raised portions arranged from the upstream side to the downstream side in the airflow direction on both sides in the vertical direction of the heat transfer tubes on the heat transfer fin surface
  • the present invention relates to a finned tube heat exchanger formed by cutting and raising.
  • the dead water area formed in the downstream portion of the heat transfer fin 102 in the air flow direction of the heat transfer tube 103 is reduced.
  • the air flow in the vicinity of the heat transfer tubes 103 is changed to the air flow in the heat transfer tubes 103 on both sides in the vertical direction of the heat transfer tubes 103 on the surface of the heat transfer fins.
  • Cut-and-raised portions 104a to 104c and 104d to 104f that are inclined with respect to the flow direction of the air flow are formed by the cut-and-raise processing so as to guide to the rear side of the direction, and further heat exchange between air and a heat medium such as a refrigerant
  • the cut-raised portions 104a to 104c 104d to 104f are divided into three parts from the upstream side to the downstream side in the air flow direction and arranged on a straight line (see straight line L in FIG. 1) (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-111646 as Patent Document 1). No. publication). reference).
  • An object of the present invention is to arrange a plurality of heat transfer fins arranged in the airflow side by side with an interval in the plate thickness direction, and to be inserted in the plurality of heat transfer fins and in a direction substantially orthogonal to the flow direction of the airflow.
  • a plurality of cut-and-raised parts arranged from the upstream side to the downstream side in the air flow direction are formed by cutting and raising on both sides of the heat transfer pipe in the vertical direction of the heat transfer pipe.
  • the fin tube type heat exchanger the drainage property between the cut and raised portions is ensured, and the heat transfer promoting effect at each cut and raised portion is sufficiently exhibited.
  • the finned tube heat exchanger includes a plurality of heat transfer fins and a plurality of heat transfer tubes.
  • the heat transfer fins are arranged in the airflow side by side with a space in the thickness direction.
  • the heat transfer tubes are inserted into the plurality of heat transfer fins, and are arranged in a direction substantially orthogonal to the airflow direction.
  • a plurality of main cut and raised portions arranged from the upstream side to the downstream side in the air flow direction are formed by cutting and raising processing.
  • the main cut and raised portion is inclined with respect to the flow direction of the air flow so that the air flow in the vicinity of the heat transfer tube is guided to the rear side in the flow direction of the air flow of the heat transfer tube, and the plurality of main cut and raised portions of the heat transfer fins
  • an auxiliary cut-and-raised part is further formed by a cut-and-raised process at a position far from the heat transfer tube.
  • a plurality of main cut and raised portions arranged from the upstream side to the downstream side in the airflow direction are guided so that the airflow in the vicinity of the heat transfer tube is guided to the rear side in the airflow direction of the heat transfer tube.
  • the portion of the heat transfer fin on the downstream side in the flow direction of the airflow in the heat transfer fin is arranged to be inclined with respect to the flow direction of the airflow, the portion of the heat transfer fin on the downstream side in the flow direction of the airflow in the heat transfer fin, as in the case where a plurality of conventional cut-and-raised portions are arranged in a straight line It is possible to obtain a heat transfer promoting effect by reducing the dead water area formed in the heat sink and renewing the boundary layer in the heat transfer fin.
  • each main cut and raised part Since the number of cut-and-raised parts can be increased without making the gap between them as small as possible, it is possible to secure a gap between the main cut-and-raised parts compared to the conventional arrangement of multiple raised and raised parts on a straight line. Thus, even when the number of cut-and-raised portions is increased while reducing the angle of attack, drainage between the cut-and-raised portions can be ensured.
  • the auxiliary cut-and-raised part is arranged at a position farther from the heat transfer tube than the plurality of main cut-and-raised parts of the heat transfer fins, the auxiliary cut and raised part is located in a region sandwiched between the plurality of main cut and raised parts and the heat transfer tube.
  • the airflow passing through the main cut-and-raised portion and the airflow passing through the auxiliary cut-and-raised portion are less likely to interfere with each other, thereby increasing the number of cut-and-raised portions while reducing the angle of attack.
  • the effect of promoting heat transfer at each cut and raised portion can be sufficiently exhibited.
  • the angle of attack is reduced while ensuring the drainage between the cut and raised portions and sufficiently exhibiting the heat transfer promoting effect at each cut and raised portion.
  • heat transfer can be promoted by increasing the number of cut and raised portions.
  • the finned tube heat exchanger according to a second aspect of the present invention is the finned tube heat exchanger according to the first aspect of the present invention, wherein the plurality of main cut-and-raised portions are front ends or rear ends in the air flow direction of the respective main cut-raised portions.
  • the straight lines that virtually connect each other are arranged so as to form an angle larger than the angle of attack with respect to the flow direction of the air flow of each main cut and raised portion.
  • the straight line that virtually connects the front ends or the rear ends of the air flow direction of each main cut and raised portion has an angle larger than the angle of attack with respect to the air flow direction of each main cut and raised portion.
  • each main cut-and-raised part and the air flow direction front end of the main cut-and-raised part downstream are the front end of each main cut-and-raised part in the air flow direction. Or, since it is arranged in a state shifted from the straight line that virtually connects the rear ends, it is possible to secure a gap between the main cut and raised portions compared to a case where a plurality of main cut and raised portions are arranged on a straight line. This makes it easier to ensure the drainage between the main raised parts.
  • each main cut and raised portion and the front end in the air flow direction of the main cut and raised portion on the downstream side virtually connect the front end or rear end of the main cut and raised portions in the air flow direction. Since it is arranged in a state deviated from the connecting straight line, the air flow guided to the downstream side by each main cut-and-raised part is compared to the case where a plurality of main cut-and-raised parts are arranged on a straight line. It becomes difficult to interfere with the airflow that is about to pass through the portion, and the effect of promoting heat transfer in each main cut and raised portion can be more easily exhibited.
  • the finned tube heat exchanger according to a third aspect of the present invention is the finned tube heat exchanger according to the second aspect of the present invention, wherein each main cut-and-raised part extends from the heat transfer fin surface toward the downstream side in the air flow direction.
  • the height is gradually increasing.
  • the shape of each main cut and raised portion is formed so that the height gradually increases toward the downstream side in the air flow direction, thereby generating a vertical vortex behind each main cut and raised portion. Therefore, the heat transfer promotion effect by the main raising part can be further enhanced. And such a vertical vortex grows toward the downstream side of the airflow direction, and brings about a large heat transfer promotion effect.
  • the airflow direction of each main cut and raised portion By arranging the rear end and the front end in the air flow direction of the main cut-and-raised part on the downstream side of the main cut-and-raised part in a state shifted from the straight line that virtually connects the front ends or rear ends of the air flow in the main cut-and-raised part Since the growth of the vertical vortex is less likely to be hindered, the effect of promoting heat transfer by the vertical vortex can be reliably obtained.
  • FIG. 1 It is sectional drawing of the conventional fin tube type heat exchanger. It is a figure which shows the relationship between an angle of attack and exchange heat quantity. It is a figure which shows the relationship between an angle of attack and the amount of exchange heat per ventilation resistance. It is sectional drawing of the fin tube type heat exchanger concerning one Embodiment of this invention. It is II sectional drawing of FIG. It is sectional drawing of the fin tube type heat exchanger concerning the modification 1. FIG. It is sectional drawing of the finned-tube type heat exchanger concerning the modification 2. It is II sectional drawing of FIG. It is sectional drawing of the finned-tube type heat exchanger concerning the modification 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the finned tube heat exchanger 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. (1)
  • the fin tube type heat exchanger 1 is a cross fin and tube type heat exchanger, and mainly includes a plurality of plate-shaped heat transfer fins 2 and a plurality of heat transfer tubes 3. And.
  • the heat transfer fins 2 are arranged side by side at a predetermined interval in the plate thickness direction with the plane thereof being generally along the flow direction of the airflow such as air.
  • a plurality of through holes 2 a are formed in the heat transfer fins 2 at intervals in a direction substantially orthogonal to the airflow direction.
  • a peripheral portion of the through hole 2 a is an annular collar portion 8 that protrudes to one side in the plate thickness direction of the heat transfer fin 2.
  • the collar portion 8 is in contact with the surface opposite to the surface on which the collar portion 8 of the heat transfer fin 2 adjacent in the plate thickness direction is formed, and a predetermined interval (hereinafter, referred to as the plate thickness direction of the heat transfer fin 2). This predetermined interval is set as a fin pitch FP).
  • 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 and is disposed in a direction substantially orthogonal to the airflow direction. Specifically, the heat transfer tube 3 passes through the through holes 2 a formed in the heat transfer fins 2, and comes into close contact with the inner surface of the collar portion 8 by tube expansion work when the fin tube heat exchanger 1 is assembled. ing.
  • the finned tube heat exchanger 1 of the present embodiment is used in a state where the plurality of heat transfer tubes 3 are arranged so that the arrangement direction of the heat transfer tubes 3 is substantially vertical (that is, FIG. Only one of the heat transfer tubes 3 is shown). For this reason, the airflow flows so as to cross the finned tube heat exchanger 1 in a substantially horizontal direction.
  • the arrangement direction of the heat transfer tubes 3 is indicated.
  • the heat transfer fins 2 have a plurality of (in this embodiment) arranged from the upstream side to the downstream side in the airflow direction on both sides in the vertical direction of the heat transfer tubes 3 (that is, the lower side and the upper side of the heat transfer tubes 3).
  • the three main cut-and-raised portions 4a to 4f on the lower side of the heat transfer tube 3 and three on the upper side of the heat transfer tube 3 are formed on the heat transfer fin surface 2b by the cut-and-raise processing.
  • the three main cut and raised portions on the lower side of the heat transfer tube 3 are defined as first main cut and raised portions 4a to 4c, and the three upper cut and raised portions on the heat transfer tube 3 are referred to as second main cut and raised portions 4d to 4f. .
  • Each of the main cut and raised portions 4a to 4f is a substantially trapezoidal portion formed by cutting the heat transfer fin 2 and raising it in the direction extending in the plate thickness direction of the heat transfer fin 2. Then, in the portions adjacent to the main cut-and-raised portions 4a to 4f of the heat transfer fin 2, as the main cut-and-raised portions 4a to 4f are cut and raised, the substantially trapezoidal slit holes 7a to 7f are formed. It is formed so as to correspond to the cut and raised portions 4a to 4f.
  • first main cut-and-raised portions 4a to 4c and second main cut-and-raised portions 4d to 4f allow the airflow to flow so that the airflow in the vicinity of the heat transfer tube 3 is guided to the rear side in the airflow direction of the heat transfer tube 3. It arrange
  • the parts 4a to 4c are arranged in a straight line on the straight line M1 (that is, the angle of attack ⁇ a, the angle of attack ⁇ b, and the angle of attack ⁇ c are the same angle).
  • the attack angles ⁇ d to ⁇ f with respect to the air flow direction of the second main cut and raised portions 4d to 4f are positive values
  • the second main cut and raised portions 4d to 4f are positive values.
  • the attack angles ⁇ a to ⁇ f are such that the front ends 5a to 5f in the air flow direction of the main cut and raised portions 4a to 4f are more heat transfer tubes than the rear ends 6a to 6f of the main cut and raised portions 4a to 4f in the air flow direction. It is assumed that it is a positive value when it is inclined so as to be located on the side far from 3.
  • the heat transfer fin 2 includes the first auxiliary cut and raised portion 4g at a position farther from the heat transfer tube 3 than the first main cut and raised portions 4a to 4c, and the second main cut and raised portion.
  • a second auxiliary cut-and-raised portion 4h is further formed by the cut-and-raft process at a position farther from the heat transfer tube 3 than the raised portions 4d to 4f. That is, the auxiliary cut-and-raised portions 4g and 4h are arranged so as to avoid the area sandwiched between the main cut-and-raised portions 4a to 4f and the heat transfer tube 3.
  • the first auxiliary cut-and-raised portion 4g The second main cut-and-raised portion 4h is arranged on the lower side in the vertical direction of the first main cut-and-raised portion 4b. For this reason, the number of cut-and-raised portions can be increased without reducing the gap between the main cut-and-raised portions as much as possible.
  • the airflow passing through the main cut-and-raised portions 4a to 4f and the airflow passing through the auxiliary cut-and-raised portions 4g and 4h are compared with the case where the airflow passes through the main cut-and-raised portions 4a to 4f and the heat transfer tube 3.
  • the auxiliary cut-and-raised portions 4g and 4h are formed by cutting the heat transfer fins 2 and raising them in the direction extending in the plate thickness direction of the heat transfer fins 2 in the same manner as the main cut-and-raised portions 4a to 4f. It is a substantially trapezoidal part.
  • assistant cut-and-raised part 4g and 4h are cut and raised, and substantially trapezoidal shaped slit holes 7g and 7h are each auxiliary
  • the first auxiliary cut-and-raised portion 4g and the second auxiliary cut-and-raised portion 4h are similar to the first main cut and raised portions 4a to 4c and the second main cut and raised portions 4d to 4f.
  • the angles of attack ⁇ g and ⁇ h with respect to the flow direction are positive values
  • the angle of attack ⁇ g of the first auxiliary cut and raised portion 4g is the angle of attack ⁇ a to the first main cut and raised portions 4a to 4c.
  • the angle of attack ⁇ h of the second auxiliary cut-and-raised portion 4h is set to be less than ⁇ c, and is set to be less than the angles of attack ⁇ d to ⁇ f of the second main cut-and-raised portions 4d to 4f. Therefore, the airflow passing through the first main cut and raised portions 4a to 4c and the airflow passing through the first auxiliary cut and raised portion 4g are less likely to interfere with each other, and pass through the second main cut and raised portions 4d to 4f. The airflow and the airflow passing through the second auxiliary cut and raised portion 4h are further less likely to interfere with each other.
  • the heights of the main cut-and-raised portions 4a to 4f and the auxiliary cut-and-raised portions 4g and 4h from the heat transfer fin surface 2b gradually increase toward the downstream side in the airflow direction. More specifically, with respect to the first main cut and raised portion 4a, the height from the heat transfer fin surface 2b of the rear end 6a is higher than the height from the heat transfer fin surface 2b of the front end 5a.
  • the height from the heat transfer fin surface 2b of the rear end 6b is higher than the height from the heat transfer fin surface 2b of the front end 5b
  • the first main cut and raised portion 4c The height of the rear end 6c from the heat transfer fin surface 2b is higher than the height of the front end 5c from the heat transfer fin surface 2b
  • the second main cut and raised portion 4d has the heat transfer fin surface 2b of the front end 5d.
  • the height from the heat transfer fin surface 2b of the rear end 6d is higher than the height from the rear end 6e
  • the rear end 6e of the second main cut and raised portion 4e is higher than the height from the heat transfer fin surface 2b of the front end 5e.
  • the height from the heat transfer fin surface 2b is high, Regarding the two main cut and raised portions 4f, the height of the rear end 6f from the heat transfer fin surface 2b is higher than the height of the front end 5f from the heat transfer fin surface 2b.
  • the height of the rear end 6g from the heat transfer fin surface 2b is higher than the height of the front end 5g from the heat transfer fin surface 2b, and the second auxiliary cut-and-raised portion 4h has a heat transfer fin surface of the front end 5h.
  • the height from the heat transfer fin surface 2b of the rear end 6h is higher than the height from 2b.
  • a plurality of main cut-and-raised portions 4a to 4f arranged from the upstream side to the downstream side in the airflow direction are heat transfer tubes.
  • 3 is arranged so as to be inclined with respect to the flow direction of the air flow so that the air flow in the vicinity of the heat transfer tube 3 is guided to the rear side in the flow direction of the air flow of the heat transfer tube 3.
  • the heat transfer enhancement effect by reducing the dead water area formed in the downstream portion of the heat transfer fin 3 in the air flow direction of the heat transfer fin 2, updating the boundary layer in the heat transfer fin 2, etc.
  • the auxiliary cut-and-raised portions 4g and 4h are further provided at positions far from the heat transfer tube 3 with respect to the plurality of main cut-and-raised portions 4a to 4f of the heat transfer fin 2.
  • the number of cut and raised portions can be increased without minimizing the gap between the main cut and raised portions, and when arranging a plurality of cut and raised portions on a straight line (for example, the first main cut and raised portions) Compared to the case where the number of parts is increased from three to four and arranged straight on the straight line M1, or the second cut-and-raised part is increased from three to four and arranged straight on the straight line M2, each first main When it is easy to secure the gaps C4a, C4b, C4d, C4e between the cut-and-raised portions 4a to 4c and between the second cut-and-raised portions 4d to 4f, and when increasing the number of cut-and-raised portions while reducing the angle of attack ( For example, the configuration in which three cut-and-raised portions are formed on the lower side and upper side of the heat transfer tube in FIG.
  • the auxiliary cut-and-raised portions 4g and 4h are arranged at positions farther from the heat transfer tube 3 than the plurality of main cut-and-raised portions 4a to 4f of the heat transfer fin 2.
  • the airflow passing through the main cut-and-raised portion interferes with the airflow passing through the auxiliary cut-and-raised portion as compared with the case where the airflow passes through the main cut-and-raised portion compared to the case where the airflow passes through the main cut and raised portions 4a to 4f and the heat transfer tube 3.
  • the drainage between the cut and raised portions is ensured and the effect of promoting heat transfer in each cut and raised portion is sufficiently exhibited.
  • Heat transfer can be promoted by increasing the number of cut and raised portions while reducing the corners.
  • the angle of attack ⁇ g of the first auxiliary cut-and-raised portion 4g is set to be less than the angle of attack ⁇ a to ⁇ c of the first main cut-and-raised portion 4a to 4c
  • the second The angle of attack ⁇ h of the auxiliary cut-and-raised portion 4h is set to be less than the angle of attack ⁇ d to ⁇ f of the second main cut-and-raised portions 4d to 4f
  • the airflow passing through the cut and raised portion 4g is less likely to interfere
  • the airflow passing through the second main cut and raised portions 4d to 4f and the airflow passing through the second auxiliary cut and raised portion 4h are further less likely to interfere. Therefore, the heat transfer promoting effect at each cut and raised portion is more easily exhibited.
  • each cut-and-raised portion 4a to 4h is formed such that the height from the heat transfer fin surface 2b gradually increases toward the downstream side in the airflow direction.
  • a vertical vortex can be generated behind each cut-and-raised portion 4a to 4h, so that the heat transfer promoting effect by the cut-and-raised portions 4a to 4h can be further enhanced.
  • the first main cut and raised portions 4a to 4c are arranged in a straight line on the straight line M1, and the second main cut and raised portions 4d to 4h are straight on the straight line M2.
  • the arrangement of the first main cut-and-raised portions 4a to 4c and the second main cut-and-raised portions 4d to 4h is devised, and between the first main cut-and-raised portions 4a to 4c and each second cut
  • the gaps C4a, C4b, C4d, and C4e between the raised portions 4d to 4f are further increased to further ensure the drainage between the raised portions, and the effect of promoting heat transfer at each main raised portion is further exhibited. It is preferable to make it easy.
  • the first main cut and raised portions 14a to 14c are connected to the air currents of the first main cut and raised portions 14a to 14c.
  • a straight line that virtually connects the flow direction front ends 15a to 15c in the present modification, a straight line M11
  • ⁇ 11 is arranged, and the second main cut and raised portions 14d to 14f are virtually connected to the front ends 15d to 15f in the airflow direction of the second main cut and raised portions 14d to 14f.
  • the air flow direction rear ends 16a and 16b of the first main cut and raised portions 4a and 4b and the air flow of the cut and raised portions 14b and 14c on the downstream side thereof are arranged in a state of being deviated from the straight line M11, and the air flow direction rear ends 16d and 16e of the second main cut and raised portions 14d and 14e and the cut and raised portions 14e on the downstream side thereof. Since the front ends 15e and 15f of the air flow direction 14f are displaced from the straight line M12, the first cut and raised portions are arranged in a straight line as in the above-described embodiment.
  • the fin tube type heat exchanger 1 of this modification while being able to obtain the same operation effect as the above-mentioned embodiment, when arranging the main raising part on a straight line like the above-mentioned embodiment, In comparison, the drainage between the main cut and raised portions can be further ensured, and the effect of promoting heat transfer in each main cut and raised portion can be more easily exhibited.
  • the main cut and raised portions 14a to 14f gradually increase in height from the heat transfer fin surface 12b toward the downstream side in the airflow direction.
  • a vertical vortex is generated behind each of the main raised portions 14a to 14f to further enhance the heat transfer promotion effect. Because it grows toward the downstream side in the air flow direction, it brings about a large heat transfer enhancement effect. In order to reliably obtain the heat transfer enhancement effect, the growth of this vertical vortex is hardly hindered. In this sense, in a configuration in which a plurality of main cut-and-raised portions are aligned in a straight line as in the above-described embodiment, the growth of the vertical vortex is somewhat hindered.
  • the air flow direction rear ends 16a, 16b of the first main cut-and-raised portions 14a, 14b and the cut-raised portions 14b on the downstream side thereof, 14c is arranged in a state where the air flow front ends 15b and 15c of the air flow 14c are displaced from the straight line M11, and the air flow rear ends 16d and 16e of the second main cut and raised portions 14d and 14e and the downstream cuts thereof.
  • the vertical direction vortex growth is less likely to be hindered by arranging the raising portions 14e and 14f in a state where the air flow direction front ends 15e and 15f of the raising portions 14e and 14f are deviated from the straight line M12, the heat transfer promotion effect by the vertical vortex is ensured Can get to.
  • the air flow direction front ends 15a to 15c of the first main cut and raised portions 14a to 14c are virtually connected to each other, and the air flow front ends 15d of the second main cut and raised portions 14d to 14f.
  • a straight line that virtually connects 15 f to 15 f is an angle of attack ⁇ 1 a to ⁇ 1 c with respect to the air flow direction of each of the first main cut-and-raised portions 14 a to 14 c and an angle of arrival with respect to the air flow direction of each of the second main cut-and-raised portions 14 d to 14 f.
  • the air flow direction rear ends 16a, 16b of the first main cut-and-raised portions 14a, 14b and the air-flow of the cut-raised portions 14b, 14c on the downstream side thereof can be obtained.
  • the flow direction front ends 15b and 15c are arranged in a state shifted from the straight line M11, and the air flow direction rear ends 16d and 16e of the second main cut and raised portions 14d and 14e and
  • the air flow direction front ends 15e and 15f of the flow side cut-and-raised parts 14e and 14f are arranged so as to be deviated from the straight line M12, but the air flow of each of the first main cut and raised parts 14a to 14c.
  • a straight line that virtually connects the rear ends 16a to 16c in the direction and a straight line that virtually connects the rear ends 16d to 16f in the flow direction of the second main cut and raised portions 14d to 14f are the first main cut and raised portions.
  • the angles of attack ⁇ 1a to ⁇ 1c with respect to the airflow direction of 14a to 14c and the angles of attack ⁇ 1d to ⁇ 1f with respect to the airflow direction of the second main cut and raised portions 14d to 14f may be larger.
  • a flat fin is employed as the heat transfer fin, but the present invention is not limited to this, and a waffle heat transfer fin may be employed.
  • the heat transfer fins 22 having folds 29a to 29c parallel to the vertical direction are adopted as the heat transfer fins, and each heat transfer tube is used. 3 in the vertical direction, the three first main raised portions 24a to 24c arranged from the upstream side to the downstream side in the airflow direction are cut and raised to the front end in the airflow direction of the heat transfer fins 22.
  • the first auxiliary cut-and-raised portion 24g and the second auxiliary cut-and-raised portion 24h are formed on the heat transfer fin surface 22d on which the first main cut-and-raised portion 24b and the second main cut-and-raised portion 24e are formed.
  • the heat transfer fin surface 22f is formed with no cut-and-raised portion.
  • symbol of the 1-digit number in the above-mentioned embodiment is replaced with the 20th order, and about the angle of attack, "2" is set to the code
  • the subscripts are replaced with those added as subscripts, and description of each part of the heat transfer fins 22 other than the folds 29a to 29c and the heat transfer fin surfaces 22c to 22f is omitted.
  • the three first main cut-and-raised parts 34a to 34c arranged from the upstream side to the downstream side in the airflow direction are cut and raised to the front end of the heat transfer fin 32 in the airflow direction and Heat transfer fin surface 32c between the downstream fold 39a, heat transfer fin surface 32d between the fold 39a and the downstream fold 39b, and heat transfer between the fold 39b and the downstream fold 39c.
  • Three second main raised portions 34d to 34f formed on the fin surface 32e and arranged from the upstream side to the downstream side in the air flow direction on the upper side in the vertical direction of each heat transfer tube 3 are connected to the heat transfer process. It may be formed on the emission surface 32c ⁇ 32e.
  • the fold lines 39a to 39c are mountain folds, and the fold line 39b is a valley fold.
  • the first auxiliary cut-and-raised portion 34g and the second auxiliary cut-and-raised portion 34h are formed on the heat transfer fin surface 32d on which the first main cut-and-raised portion 34b and the second main cut-and-raised portion 34e are formed. It is formed, and the cut-and-raised part is not formed on the heat transfer fin surface 32f.
  • the present invention includes a plurality of heat transfer fins arranged in the airflow side by side at intervals in the plate thickness direction, and a plurality of heat transfer fins inserted in the plurality of heat transfer fins and arranged in a direction substantially orthogonal to the flow direction of the airflow.
  • a plurality of cut-and-raised portions arranged from the upstream side to the downstream side in the air flow direction on both sides of the heat transfer tube in the vertical direction of the heat transfer tube. Widely applicable to tube heat exchangers.

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Abstract

　フィンチューブ型熱交換器（１）は、板厚方向に間隔を空けて並べて気流中に配置される複数の伝熱フィン（２）と、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る複数の伝熱管（３）とを備えている。各伝熱フィン（２）には、伝熱管（３）の鉛直方向における両側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ複数の主切り起こし部が形成されており、伝熱フィン（２）の複数の主切り起こし部に対して伝熱管（３）から遠い側の位置には、補助切り起こし部が、切り起こし加工によりさらに形成されている。

Description

フィンチューブ型熱交換器
　本発明は、フィンチューブ型熱交換器、特に、板厚方向に間隔を空けて並べて気流中に配置される複数の伝熱フィンと、複数の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る複数の伝熱管とを備えており、伝熱フィン面の伝熱管の鉛直方向における両側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ複数の切り起こし部が切り起こし加工により形成されたフィンチューブ型熱交換器に関する。
　空気調和装置等に使用されるフィンチューブ型熱交換器として、図１に示されるように、伝熱フィン１０２における伝熱管１０３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や伝熱フィン１０２における境界層の更新等による伝熱促進のために、伝熱フィン面の伝熱管１０３の鉛直方向における両側において、伝熱管１０３近傍の空気流を伝熱管１０３の空気流の流れ方向後側に案内するように、空気流の流れ方向に対して傾斜した切り起こし部１０４ａ～１０４ｃ、１０４ｄ～１０４ｆが切り起こし加工により形成され、さらに、空気と冷媒等の熱媒体との熱交換より発生したドレン水が切り起こし部１０４ａ～１０４ｃ、１０４ｄ～１０４ｆに滞留して排水性が低下するのを防ぐために、切り起こし部１０４ａ～１０４ｃ、１０４ｄ～１０４ｆを空気流の流れ方向上流側から下流側に向かって３つに分割して一直線（図１の直線Ｌ参照）上に並べたものがある（特許文献１としての特開２００８－１１１６４６号公報参照）。
参照）。
　ところで、上述の切り起こし部の空気流の流れ方向に対する迎え角α（図１参照）を小さくすると、切り起こし部１個当たりの伝熱促進効果は低下する傾向にあるが（図２における迎え角αと交換熱量Ｑとの関係を参照）、通風抵抗ΔＰ当たりの伝熱促進効果は大きくなる傾向にある（図３における迎え角αと通風抵抗当たりの交換熱量Ｑ／ΔＰとの関係を参照）。
　このため、上述のような、伝熱フィン面の伝熱管の鉛直方向における両側において、空気流の流れ方向上流側から下流側に向かって一直線上に並ぶ複数の切り起こし部が切り起こし加工により形成されたフィンチューブ型熱交換器においては、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やすことで、理論的には、さらなる伝熱促進を図ることが可能になる。
　しかし、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やすと、切り起こし部間の間隔が小さくなり、ドレン水が切り起こし部間の隙間にブリッジ状に滞留しやすくなり、排水性が確保できなくなるおそれがある。また、切り起こし部間の間隔が小さい状態で複数の切り起こし部を一直線上に並べると、各切り起こし部によって下流側に導かれる空気流が、その下流側の切り起こし部を通過しようとする空気流に干渉しやすくなり、各切り起こし部における伝熱促進効果が十分に発揮されなくなるおそれがある。
　このため、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やすことで伝熱促進を図るためには、切り起こし部間の排水性を確保しつつ、各切り起こし部における伝熱促進効果が十分に発揮されるようにする必要がある。
　本発明の課題は、板厚方向に間隔を空けて並べて気流中に配置される複数の伝熱フィンと、複数の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る複数の伝熱管とを備えており、伝熱フィン面の伝熱管の鉛直方向における両側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ複数の切り起こし部が切り起こし加工により形成されたフィンチューブ型熱交換器において、切り起こし部間の排水性を確保し、かつ、各切り起こし部における伝熱促進効果が十分に発揮されるようにすることにある。
　第１の発明にかかるフィンチューブ型熱交換器は、複数の伝熱フィンと、複数の伝熱管とを備えている。伝熱フィンは、板厚方向に間隔を空けて並べて気流中に配置される。伝熱管は、複数の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る。そして、各伝熱フィンには、伝熱管の鉛直方向における両側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ複数の主切り起こし部が、切り起こし加工により形成されており、複数の主切り起こし部は、伝熱管近傍の気流が、伝熱管の気流の流れ方向後側に案内されるように気流の流れ方向に対して傾斜しており、伝熱フィンの複数の主切り起こし部に対して伝熱管から遠い側の位置には、補助切り起こし部が、切り起こし加工によりさらに形成されている。
　このフィンチューブ型熱交換器では、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ複数の主切り起こし部が、伝熱管近傍の気流が伝熱管の気流の流れ方向後側に案内されるように気流の流れ方向に対して傾斜するように配置されているため、従来の複数の切り起こし部を一直線上に並べる場合と同様に、伝熱フィンにおける伝熱管の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や伝熱フィンにおける境界層の更新等による伝熱促進効果を得ることができる。そして、このフィンチューブ型熱交換器では、伝熱フィンの複数の主切り起こし部に対して伝熱管から遠い側の位置に補助切り起こし部がさらに形成されていることから、各主切り起こし部間の隙間を極力小さくすることなく切り起こし部の数を増加させることができるため、従来の複数の切り起こし部を一直線上に並べる場合に比べて、各主切り起こし部間の隙間を確保しやすくなり、これにより、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やす場合であっても、切り起こし部間の排水性を確保することができる。しかも、補助切り起こし部は伝熱フィンの複数の主切り起こし部に対して伝熱管から遠い側の位置に配置されているため、複数の主切り起こし部と伝熱管とによって挟まれた領域に配置する場合に比べて、主切り起こし部を通過する気流と補助切り起こし部を通過する気流とが干渉しにくくなり、これにより、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やす場合であっても、各切り起こし部における伝熱促進効果が十分に発揮されるようにすることができる。
　このように、このフィンチューブ型熱交換器では、切り起こし部間の排水性を確保し、かつ、各切り起こし部における伝熱促進効果が十分に発揮されるようにしながら、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やすことで伝熱促進を図ることができる。
　第２の発明にか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、複数の主切り起こし部は、各主切り起こし部の気流の流れ方向前端又は後端同士を仮想的に結ぶ直線が、各主切り起こし部の気流の流れ方向に対する迎え角よりも大きな角度をなすように、配置されている。
　このフィンチューブ型熱交換器では、各主切り起こし部の気流の流れ方向前端同士又は後端同士を仮想的に結ぶ直線が各主切り起こし部の気流の流れ方向に対する迎え角よりも大きな角度をなすように配置されていることから、各主切り起こし部の気流の流れ方向後端とその下流側の主切り起こし部の気流の流れ方向前端とが各主切り起こし部の気流の流れ方向前端又は後端同士を仮想的に結ぶ直線からずれた状態で配置されることになるため、複数の主切り起こし部を一直線上に並べる場合に比べて、各主切り起こし部間の隙間を確保しやすくなり、主切り起こし部間の排水性をさらに確保しやすくできる。しかも、各主切り起こし部の気流の流れ方向後端とその下流側の主切り起こし部の気流の流れ方向前端とが各主切り起こし部の気流の流れ方向前端又は後端同士を仮想的に結ぶ直線からずれた状態で配置されているため、複数の主切り起こし部を一直線上に並べる場合に比べて、各主切り起こし部によって下流側に導かれる気流が、その下流側の主切り起こし部を通過しようとする気流に干渉しにくくなり、各主切り起こし部における伝熱促進効果がさらに発揮されやすくすることができる。
　第３の発明にかかるフィンチューブ型熱交換器は、第２の発明にかかるフィンチューブ型熱交換器において、各主切り起こし部は、気流の流れ方向下流側に向かって伝熱フィン面からの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、各主切り起こし部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、各主切り起こし部の背後に縦渦を生じさせることができるため、主切り起こし部による伝熱促進効果をさらに高めることができるようになっている。
　そして、このような縦渦は、気流の流れ方向下流側に向かって成長することで、大きな伝熱促進効果をもたらすものであるが、上述のように、各主切り起こし部の気流の流れ方向後端とその下流側の主切り起こし部の気流の流れ方向前端とが各主切り起こし部の気流の流れ方向前端又は後端同士を仮想的に結ぶ直線からずれた状態で配置されることによって、この縦渦の成長が妨げられにくくなるため、縦渦による伝熱促進効果を確実に得ることができる。
従来のフィンチューブ型熱交換器の断面図である。 迎え角と交換熱量との関係を示す図である。 迎え角と通風抵抗当たりの交換熱量との関係を示す図である。 本発明の一実施形態にかかるフィンチューブ型熱交換器の断面図である。 図４のＩ－Ｉ断面図である。 変形例１にかかるフィンチューブ型熱交換器の断面図である。 変形例２にかかるフィンチューブ型熱交換器の断面図である。 図７のＩ－Ｉ断面図である。 変形例２にかかるフィンチューブ型熱交換器の断面図である。
　以下、本発明にかかるフィンチューブ型熱交換器の実施形態について、図面に基づいて説明する。
　図４、図５に本発明の一実施形態にか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４は、フィンチューブ型熱交換器１の断面図である。図５は、図４のＩ－Ｉ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換器１は、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、板厚方向に所定の間隔を空けて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８となっている。カラー部８は、板厚方向に隣り合う伝熱フィン２のカラー部８が形成された面と反対の面に当接しており、伝熱フィン２の板厚方向間に所定の間隔（以下、この所定の間隔をフィンピッチＦＰとする）が確保されるようになっている。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、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８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（すなわち、図４は、複数の伝熱管３のうちの１つだけを示している）。このため、気流は、フィンチューブ型熱交換器１を、略水平方向に向かって横切るように流れることになる。なお、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換器１に用いられている伝熱フィン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の鉛直方向における両側（すなわち、各伝熱管３の下側および上側）において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ複数（本実施形態では、伝熱管３の下側に３つ、伝熱管３の上側に３つ）の主切り起こし部４ａ～４ｆが、切り起こし加工により、伝熱フィン面２ｂに形成されている。ここで、伝熱管３の下側の３つの主切り起こし部を第１主切り起こし部４ａ～４ｃ、伝熱管３の上側の３つの切り起こし部を第２主切り起こし部４ｄ～４ｆとする。各主切り起こし部４ａ～４ｆは、伝熱フィン２に切り込みを入れて伝熱フィン２の板厚方向に延びる方向に起こすことによって形成された略台形形状の部分である。そして、伝熱フィン２の各主切り起こし部４ａ～４ｆに隣接する部分には、主切り起こし部４ａ～４ｆが切り起こされるのに伴って、略台形形状のスリット孔７ａ～７ｆが各主切り起こし部４ａ～４ｆに対応するように形成されている。
　これらの第１主切り起こし部４ａ～４ｃ及び第２主切り起こし部４ｄ～４ｆは、伝熱管３近傍の気流が、伝熱管３の気流の流れ方向後側に案内されるように気流の流れ方向に対して傾斜するように配置されている。より具体的には、第１主切り起こし部４ａ～４ｃについては、第１主切り起こし部４ａ～４ｃの気流の流れ方向に対する各迎え角αａ～αｃが正値であり、第１主切り起こし部４ａ～４ｃが直線Ｍ１上に真っ直ぐ並んで（すなわち、迎え角αａと迎え角αｂと迎え角αｃとは同じ角度である）、配置されている。また、第２主切り起こし部４ｄ～４ｆについては、第２主切り起こし部４ｄ～４ｆの気流の流れ方向に対する各迎え角αｄ～αｆが正値であり、第２主切り起こし部４ｄ～４ｆが直線Ｍ２上に真っ直ぐ並んで（すなわち、迎え角αｄと迎え角αｅと迎え角αｆとは同じ角度である）配置されている。ここで、迎え角αａ～αｆは、各主切り起こし部４ａ～４ｆの気流の流れ方向前端５ａ～５ｆが各主切り起こし部４ａ～４ｆの気流の流れ方向後端６ａ～６ｆよりも伝熱管３から遠い側に位置するように傾斜している場合を正値であるものとする。
　また、本実施形態において、伝熱フィン２には、第１主切り起こし部４ａ～４ｃに対して伝熱管３から遠い側の位置に第１補助切り起こし部４ｇが、また、第２主切り起こし部４ｄ～４ｆに対して伝熱管３から遠い側の位置に第２補助切り起こし部４ｈが、切り起こし加工によりさらに形成されている。すなわち、補助切り起こし部４ｇ、４ｈは、主切り起こし部４ａ～４ｆと伝熱管３とによって挟まれた領域を避けて配置されており、本実施形態においては、第１補助切り起こし部４ｇは、第１主切り起こし部４ｂの鉛直方向下側に配置され、また、第２補助切り起こし部４ｈは、第２主切り起こし部４ｅの鉛直方向上側に配置されている。このため、各主切り起こし部間の隙間を極力小さくすることなく切り起こし部の数を増加させることができるようになっている。このため、複数の切り起こし部を一直線上に並べる場合（例えば、第１主切り起こし部を３つから４つに増やして直線Ｍ１上に真っ直ぐに並べる場合や第２切り起こし部を３つから４つに増やして直線Ｍ２上に真っ直ぐに並べる場合）に比べて、各第１主切り起こし部４ａ～４ｃ間及び各第２切り起こし部４ｄ～４ｆ間の隙間Ｃ４ａ、Ｃ４ｂ、Ｃ４ｄ、Ｃ４ｅを確保しやすくなっている。しかも、主切り起こし部４ａ～４ｆと伝熱管３とによって挟まれた領域に配置する場合に比べて、主切り起こし部４ａ～４ｆを通過する気流と補助切り起こし部４ｇ、４ｈを通過する気流とが干渉しにくくなっている。尚、各補助切り起こし部４ｇ、４ｈは、主切り起こし部４ａ～４ｆと同様に、伝熱フィン２に切り込みを入れて伝熱フィン２の板厚方向に延びる方向に起こすことによって形成された略台形形状の部分である。そして、伝熱フィン２の各補助切り起こし部４ｇ、４ｈに隣接する部分には、補助切り起こし部４ｇ、４ｈが切り起こされるのに伴って、略台形形状のスリット孔７ｇ、７ｈが各補助切り起こし部４ｇ、４ｈに対応するように形成されている。
　また、本実施形態において、第１補助切り起こし部４ｇ及び第２補助切り起こし部４ｈは、第１主切り起こし部４ａ～４ｃ及び第２主切り起こし部４ｄ～４ｆと同様に、これらの気流の流れ方向に対する迎え角αｇ、αｈが正値になるように配置されており、しかも、第１補助切り起こし部４ｇの迎え角αｇは、第１主切り起こし部４ａ～４ｃの迎え角αａ～αｃ以下に設定され、第２補助切り起こし部４ｈの迎え角αｈは、第２主切り起こし部４ｄ～４ｆの迎え角αｄ～αｆ以下に設定されている。このため、第１主切り起こし部４ａ～４ｃを通過する気流と第１補助切り起こし部４ｇを通過する気流とがさらに干渉しにくくなっており、第２主切り起こし部４ｄ～４ｆを通過する気流と第２補助切り起こし部４ｈを通過する気流とがさらに干渉しにくくなっている。
　また、本実施形態において、各主切り起こし部４ａ～４ｆ及び各補助切り起こし部４ｇ、４ｈは、気流の流れ方向下流側に向かって伝熱フィン面２ｂからの高さが漸増している。より具体的には、第１主切り起こし部４ａについては、前端５ａの伝熱フィン面２ｂからの高さよりも後端６ａの伝熱フィン面２ｂからの高さが高くなっており、第１主切り起こし部４ｂについては、前端５ｂの伝熱フィン面２ｂからの高さよりも後端６ｂの伝熱フィン面２ｂからの高さが高くなっており、第１主切り起こし部４ｃについては、前端５ｃの伝熱フィン面２ｂからの高さよりも後端６ｃの伝熱フィン面２ｂからの高さが高くなっており、第２主切り起こし部４ｄについては、前端５ｄの伝熱フィン面２ｂからの高さよりも後端６ｄの伝熱フィン面２ｂからの高さが高くなっており、第２主切り起こし部４ｅについては、前端５ｅの伝熱フィン面２ｂからの高さよりも後端６ｅの伝熱フィン面２ｂからの高さが高くなっており、第２主切り起こし部４ｆについては、前端５ｆの伝熱フィン面２ｂからの高さよりも後端６ｆの伝熱フィン面２ｂからの高さが高くなっており、第１補助切り起こし部４ｇについては、前端５ｇの伝熱フィン面２ｂからの高さよりも後端６ｇの伝熱フィン面２ｂからの高さが高くなっており、第２補助切り起こし部４ｈについては、前端５ｈの伝熱フィン面２ｂからの高さよりも後端６ｈの伝熱フィン面２ｂからの高さが高くなっている。
　（３）フィンチューブ型熱交換器の特徴
　本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１では、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ複数の主切り起こし部４ａ～４ｆが、伝熱管３近傍の気流が伝熱管３の気流の流れ方向後側に案内されるように気流の流れ方向に対して傾斜するように配置されているため、複数の切り起こし部を一直線上に並べる場合（図１参照）と同様に、伝熱フィン２における伝熱管３の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や伝熱フィン２における境界層の更新等による伝熱促進効果を得ることができる。
　そして、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の複数の主切り起こし部４ａ～４ｆに対して伝熱管３から遠い側の位置に補助切り起こし部４ｇ、４ｈがさらに形成することによって、各主切り起こし部間の隙間を極力小さくすることなく切り起こし部の数を増加させることができ、複数の切り起こし部を一直線上に並べる場合（例えば、第１主切り起こし部を３つから４つに増やして直線Ｍ１上に真っ直ぐに並べる場合や第２切り起こし部を３つから４つに増やして直線Ｍ２上に真っ直ぐに並べる場合）に比べて、各第１主切り起こし部４ａ～４ｃ間及び各第２切り起こし部４ｄ～４ｆ間の隙間Ｃ４ａ、Ｃ４ｂ、Ｃ４ｄ、Ｃ４ｅを確保しやすくなっているため、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やす場合（例えば、図１の伝熱管の下側及び上側に３つの切り起こし部が形成された構成を伝熱管の下側及び上側に４つの切り起こし部が形成された構成にする場合）であっても、切り起こし部間の排水性を確保することができる。本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１では、補助切り起こし部４ｇ、４ｈが伝熱フィン２の複数の主切り起こし部４ａ～４ｆに対して伝熱管３から遠い側の位置に配置されており、複数の主切り起こし部４ａ～４ｆと伝熱管３とによって挟まれた領域に配置する場合に比べて、主切り起こし部を通過する気流と補助切り起こし部を通過する気流とが干渉しにくくなっているため、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やす場合（例えば、図１の伝熱管の下側及び上側に３つの切り起こし部が形成された構成を伝熱管の下側及び上側に４つの切り起こし部が形成された構成にする場合）であっても、各切り起こし部における伝熱促進効果が十分に発揮されるようにすることができる。
　このように、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１では、切り起こし部間の排水性を確保し、かつ、各切り起こし部における伝熱促進効果が十分に発揮されるようにしながら、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やすことで伝熱促進を図ることができる。
　また、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１では、第１補助切り起こし部４ｇの迎え角αｇが、第１主切り起こし部４ａ～４ｃの迎え角αａ～αｃ以下に設定され、第２補助切り起こし部４ｈの迎え角αｈが、第２主切り起こし部４ｄ～４ｆの迎え角αｄ～αｆ以下に設定されており、第１主切り起こし部４ａ～４ｃを通過する気流と第１補助切り起こし部４ｇを通過する気流とがさらに干渉しにくく、また、第２主切り起こし部４ｄ～４ｆを通過する気流と第２補助切り起こし部４ｈを通過する気流とがさらに干渉しにくくなっているため、各切り起こし部における伝熱促進効果がさらに発揮されやすくなっている。
　また、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１では、各切り起こし部４ａ～４ｈの形状を気流の流れ方向下流側に向かって伝熱フィン面２ｂからの高さが漸増した形状にすることによって、各切り起こし部４ａ～４ｈの背後に縦渦を生じさせることができるため、切り起こし部４ａ～４ｈによる伝熱促進効果をさらに高めることができるようになっている。
　（４）変形例１
　上述の実施形態（図４参照）では、第１主切り起こし部４ａ～４ｃが直線Ｍ１上に真っ直ぐ並んで配置されており、また、第２主切り起こし部４ｄ～４ｈが直線Ｍ２上に真っ直ぐ並んで配置されているが、第１主切り起こし部４ａ～４ｃ及び第２主切り起こし部４ｄ～４ｈの配置を工夫して、各第１主切り起こし部４ａ～４ｃ間及び各第２切り起こし部４ｄ～４ｆ間の隙間Ｃ４ａ、Ｃ４ｂ、Ｃ４ｄ、Ｃ４ｅをさらに大きくして、切り起こし部間の排水性をさらに確保しやすくするとともに、各主切り起こし部における伝熱促進効果がさらに発揮されやすくすることが好ましい。
　そこで、本変形例では、図６に示されるように、上述の実施形態（図４参照）において、第１主切り起こし部１４ａ～１４ｃを、各第１主切り起こし部１４ａ～１４ｃの気流の流れ方向前端１５ａ～１５ｃ同士を仮想的に結ぶ直線（本変形例においては、直線Ｍ１１）が各第１主切り起こし部１４ａ～１４ｃの気流の流れ方向に対する迎え角α１ａ～α１ｃよりも大きな角度（本変形例においては、β１１）をなすように配置し、また、第２主切り起こし部１４ｄ～１４ｆを、各第２主切り起こし部１４ｄ～１４ｆの気流の流れ方向前端１５ｄ～１５ｆ同士を仮想的に結ぶ直線（本変形例においては、直線Ｍ１２）が各第２主切り起こし部１４ｄ～１４ｆの気流の流れ方向に対する迎え角α１ｄ～α１ｆよりも大きな角度（本変形例においては、β１２）をなすように配置している。尚、本変形例における伝熱フィン１２の各部については、上述の実施形態における１桁台の符号を１０番台に置き換え、迎え角については、上述の実施形態における迎え角の符号に「１」を添え字として加えたものに置き換えるものとし、主切り起こし部１４ａ～１４ｆ以外の伝熱フィン１２の各部の説明については省略するものとする。
　このような本変形例のフィンチューブ型熱交換器１では、各第１主切り起こし部４ａ、４ｂの気流の流れ方向後端１６ａ、１６ｂとその下流側の切り起こし部１４ｂ、１４ｃの気流の流れ方向前端１５ｂ、１５ｃとが直線Ｍ１１からずれた状態で配置され、また、各第２主切り起こし部１４ｄ、１４ｅの気流の流れ方向後端１６ｄ、１６ｅとその下流側の切り起こし部１４ｅ、１４ｆの気流の流れ方向前端１５ｅ、１５ｆとが直線Ｍ１２からずれた状態で配置されることになるため、上述の実施形態のように主切り起こし部を一直線上に並べる場合に比べて、第１主切り起こし部１４ａ～１４ｃ間及び各第２主切り起こし部１４ａ～１４ｃ間の隙間Ｃ１４ａ、Ｃ１４ｂ、Ｃ１４ｄ、Ｃ１４ｅを確保しやすくなっている。しかも、上述の実施形態のように主切り起こし部を一直線上に並べる場合に比べて、主切り起こし部１４ａ、１４ｂ、１４ｄ、１４ｅによって下流側に導かれる気流がその下流側の切り起こし部１４ｂ、１４ｃ、１４ｅ、１４ｆを通過しようとする気流に干渉しにくくなっている。これにより、本変形例のフィンチューブ型熱交換器１では、上述の実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、上述の実施形態のように主切り起こし部を一直線上に並べる場合に比べて、主切り起こし部間の排水性をさらに確保しやすくでき、しかも、各主切り起こし部における伝熱促進効果がさらに発揮されやすくすることができる。
　また、本変形例のフィンチューブ型熱交換器１においても、各主切り起こし部１４ａ～１４ｆは、気流の流れ方向下流側に向かって伝熱フィン面１２ｂからの高さが漸増しているため、上述の実施形態と同様に、各主切り起こし部１４ａ～１４ｆの背後に縦渦を生じさせて、伝熱促進効果をさらに高めることができるようになっているが、このような縦渦は、気流の流れ方向下流側に向かって成長することで、大きな伝熱促進効果をもたらすものであることから、その伝熱促進効果を確実に得るためには、この縦渦の成長が妨げられにくくすることが好ましく、その意味では、上述の実施形態のような複数の主切り起こし部が一直線上に並んだ構成では、この縦渦の成長がやや妨げられやすい状態になっている。しかし、本変形例のフィンチューブ型熱交換器１では、上述のように、各第１主切り起こし部１４ａ、１４ｂの気流の流れ方向後端１６ａ、１６ｂとその下流側の切り起こし部１４ｂ、１４ｃの気流の流れ方向前端１５ｂ、１５ｃとが直線Ｍ１１からずれた状態で配置され、また、各第２主切り起こし部１４ｄ、１４ｅの気流の流れ方向後端１６ｄ、１６ｅとその下流側の切り起こし部１４ｅ、１４ｆの気流の流れ方向前端１５ｅ、１５ｆとが直線Ｍ１２からずれた状態で配置されることによって、この縦渦の成長が妨げられにくくなるため、縦渦による伝熱促進効果を確実に得ることができる。
　尚、上述においては、各第１主切り起こし部１４ａ～１４ｃの気流の流れ方向前端１５ａ～１５ｃ同士を仮想的に結ぶ直線や各第２主切り起こし部１４ｄ～１４ｆの気流の流れ方向前端１５ｄ～１５ｆ同士を仮想的に結ぶ直線が、各第１主切り起こし部１４ａ～１４ｃの気流の流れ方向に対する迎え角α１ａ～α１ｃや各第２主切り起こし部１４ｄ～１４ｆの気流の流れ方向に対する迎え角α１ｄ～α１ｆよりも大きな角度をなすようにすることで、各第１主切り起こし部１４ａ、１４ｂの気流の流れ方向後端１６ａ、１６ｂとその下流側の切り起こし部１４ｂ、１４ｃの気流の流れ方向前端１５ｂ、１５ｃとが直線Ｍ１１からずれた状態で配置され、また、各第２主切り起こし部１４ｄ、１４ｅの気流の流れ方向後端１６ｄ、１６ｅとその下流側の切り起こし部１４ｅ、１４ｆの気流の流れ方向前端１５ｅ、１５ｆとが直線Ｍ１２からずれた状態で配置されるようにしているが、各第１主切り起こし部１４ａ～１４ｃの気流の流れ方向後端１６ａ～１６ｃ同士を仮想的に結ぶ直線や各第２主切り起こし部１４ｄ～１４ｆの気流の流れ方向後端１６ｄ～１６ｆ同士を仮想的に結ぶ直線が、各第１主切り起こし部１４ａ～１４ｃの気流の流れ方向に対する迎え角α１ａ～α１ｃや各第２主切り起こし部１４ｄ～１４ｆの気流の流れ方向に対する迎え角α１ｄ～α１ｆよりも大きな角度をなすようにしてもよい。
　（５）変形例２
　上述の実施形態（図４及び図５参照）では、伝熱フィンとして平板状のフィンを採用しているが、これに限定されず、ワッフル形状の伝熱フィンを採用してもよい。
　例えば、図７及び図８に示されるように、上述の実施形態（図４参照）において、伝熱フィンとして鉛直方向に平行な折り目２９ａ～２９ｃを有する伝熱フィン２２を採用し、各伝熱管３の鉛直方向における下側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ３つの第１主切り起こし部２４ａ～２４ｃを、切り起こし加工により、伝熱フィン２２の気流の流れ方向前端とその下流側の折り目２９ａとの間の伝熱フィン面２２ｃ、折り目２９ａとその下流側の折り目２９ｂとの間の伝熱フィン面２２ｄ、及び折り目２９ｂとその下流側の折り目２９ｃとの間の伝熱フィン面２２ｅに形成し、各伝熱管３の鉛直方向における上側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ３つの第２主切り起こし部２４ｄ～２４ｆを、伝熱フィン面２２ｃ～２２ｅに形成するようにしてもよい。ここで、折り目２９ａ～２９ｃは、折り目２９ａ、２９ｃが山折りとなっており、折り目２９ｂが谷折りとなっている。また、本変形例においては、第１補助切り起こし部２４ｇ及び第２補助切り起こし部２４ｈは、第１主切り起こし部２４ｂ及び第２主切り起こし部２４ｅが形成された伝熱フィン面２２ｄに形成されており、伝熱フィン面２２ｆには、切り起こし部は形成されていない。尚、本変形例における伝熱フィン２２の各部については、上述の実施形態における１桁台の符号を２０番台に置き換え、迎え角については、上述の実施形態における迎え角の符号に「２」を添え字として加えたものに置き換えるものとし、折り目２９ａ～２９ｃ及び伝熱フィン面２２ｃ～２２ｆ以外の伝熱フィン２２の各部の説明については省略するものとする。
　本変形例のフィンチューブ型熱交換器１においても、上述の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
　（６）変形例３
　上述の変形例１（図６参照）では、伝熱フィンとして平板状のフィンを採用しているが、これに限定されず、ワッフル形状の伝熱フィンを採用してもよい。
　例えば、図９に示されるように、上述の変形例１（図６参照）において、伝熱フィンとして鉛直方向に平行な折り目３９ａ～３９ｃを有する伝熱フィン３２を採用し、各伝熱管３の鉛直方向における下側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ３つの第１主切り起こし部３４ａ～３４ｃを、切り起こし加工により、伝熱フィン３２の気流の流れ方向前端とその下流側の折り目３９ａとの間の伝熱フィン面３２ｃ、折り目３９ａとその下流側の折り目３９ｂとの間の伝熱フィン面３２ｄ、及び折り目３９ｂとその下流側の折り目３９ｃとの間の伝熱フィン面３２ｅに形成し、各伝熱管３の鉛直方向における上側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ３つの第２主切り起こし部３４ｄ～３４ｆを、伝熱フィン面３２ｃ～３２ｅに形成するようにしてもよい。ここで、折り目３９ａ～３９ｃは、折り目３９ａ、３９ｃが山折りとなっており、折り目３９ｂが谷折りとなっている。また、本変形例においては、第１補助切り起こし部３４ｇ及び第２補助切り起こし部３４ｈは、第１主切り起こし部３４ｂ及び第２主切り起こし部３４ｅが形成された伝熱フィン面３２ｄに形成されており、伝熱フィン面３２ｆには、切り起こし部は形成されていない。尚、本変形例における伝熱フィン３２の各部については、上述の変形例１における１０番台の符号を３０番台に置き換え、迎え角については、上述の変形例１における迎え角の符号に「３」を添え字として加えたものに置き換えるものとし、折り目３９ａ～３９ｃ及び伝熱フィン面３２ｃ～３２ｆ以外の伝熱フィン３２の各部の説明については省略するものとする。
　本変形例のフィンチューブ型熱交換器１においても、上述の変形例１と同様の作用効果を得ることができる。
　（７）他の実施形態
　以上、本発明の実施形態及びその変形例について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
　本発明は、板厚方向に間隔を空けて並べて気流中に配置される複数の伝熱フィンと、複数の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る複数の伝熱管とを備えており、伝熱フィン面の伝熱管の鉛直方向における両側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ複数の切り起こし部が切り起こし加工により形成されたフィンチューブ型熱交換器に対して、広く適用可能である。
　１　フィンチューブ型熱交換器
　２、１２、２２、３２　伝熱フィン
　３　伝熱管
　４ａ～４ｆ、１４ａ～１４ｆ、２４ａ～２４ｆ、２４ａ～３４ｆ　主切り起こし部
　４ｇ、４ｈ、１４ｇ、１４ｈ、２４ｇ、２４ｈ、３４ｇ、３４ｈ　補助切り起こし部
　Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ２１、Ｍ２２、Ｍ３１、Ｍ３２　直線
　αａ～αｈ、α１ａ～α１ｈ、α２ａ～α２ｈ　迎え角
特開２００８－１１１６４６号公報

Claims (3)

  1. 　板厚方向に間隔を空けて並べて気流中に配置される複数の伝熱フィン（２、１２、２２、３２）と、
    　前記複数の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る複数の伝熱管（３）とを備え、
    　前記各伝熱フィンには、前記伝熱管の鉛直方向における両側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ複数の主切り起こし部（４ａ～４ｆ、１４ａ～１４ｆ、２４ａ～２４ｆ、２４ａ～３４ｆ）が、切り起こし加工により形成されており、
    　前記複数の主切り起こし部は、前記伝熱管近傍の気流が、前記伝熱管の気流の流れ方向後側に案内されるように気流の流れ方向に対して傾斜しており、
    　前記伝熱フィンの前記複数の主切り起こし部に対して前記伝熱管から遠い側の位置には、補助切り起こし部（４ｇ、４ｈ、１４ｇ、１４ｈ、２４ｇ、２４ｈ、３４ｇ、３４ｈ）が、切り起こし加工によりさらに形成されている、
    フィンチューブ型熱交換器（１）。
  2. 　前記複数の主切り起こし部（１４ａ～１４ｆ、２４ａ～３４ｆ）は、前記各主切り起こし部の気流の流れ方向前端又は後端同士を仮想的に結ぶ直線が、前記各主切り起こし部の気流の流れ方向に対する迎え角（α１ａ～α１ｃ、α１ｄ～α１ｆ、α３ａ～α３ｃ、α３ｄ～α３ｆ）よりも大きな角度をなすように配置されている、請求項１に記載のフィンチューブ型熱交換器（１）。
  3. 　前記各主切り起こし部（１４ａ～１４ｆ、２４ａ～３４ｆ）は、気流の流れ方向下流側に向かって前記伝熱フィン面からの高さが漸増している、請求項２に記載のフィンチューブ型熱交換器（１）。
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