JPH01107096A - フィン付熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、空調機、冷凍機等に使用され、冷媒と空気等
の流体間で熱の授受を行う熱交換器に関するものである
。

従来の技術 従来のこの種のフィンチューブ型熱交換器は、第に図の
斜視図に示すように一定間隔で多数平行に並べられた板
状フィン群１と、この板状フィン群１に直角に挿入され
た伝熱管群２とから構成され、気流３は、板状フィン群
１間を流れ、伝熱管群２内を流れる冷媒と熱交換を行な
う。

この様なフィンチューブ型熱交換器は、近年、小型、高
性能化が要求されているが、騒音等の観点からフィン間
の気流速度は低く抑えられているため、伝熱管内の熱抵
抗に比して空気側の熱抵抗は高い。

そこで、現在は、空気側の伝熱面積を拡大することで伝
熱管内側の熱抵抗との差を減少させるように工夫してい
る。

しかし、伝熱面を拡大することには、物理的な限界が存
在するとともに、経済性、省スペース等の点から問題も
あシ、空気側の熱抵抗を低下させることがこの種のフィ
ンチューブ型熱交換器において重要な課題となっている
。

３ベーノ 第６図〜第９図は、従来のフィンチューブ型熱交換器の
一例を示したものである。第６図、第８図は部分側面図
を示す。第７図、第９図はそれぞれＥ　−Ｅ’断面図、
Ｆ　−Ｆ’断面図を示す。

第６図、第７図に示した従来例は、千鳥管配列のフラッ
トフィンと呼ばれるものであり、伝熱管２の気流３方向
管列ピッチＬ１’を伝熱管２の外径Ｄ’ｏ　（Ｄｂ−＝
１０ｔｒｔｍ　）の２．２倍程度に、また、気流３と垂
直方向の管段ピッチＬ′２を伝熱管２の外径Ｄ’ｏの２
．２〜２．５倍程度に取っている。

さらに、第８図、第９図に示した従来例はスリットフィ
ンと呼はれるもので、上記フラットフィンをベースにし
、板状フィン１の伝熱管２間に多数のスリット形切シ起
こし５ａ〜５ｄを設けたものである。尚、板状フィン１
には、一体に設けたフィンカラー４を介して伝熱管２を
貫通させている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記の構成のフラットフィンでは、通風
抵抗が低く、蒸発器として使った場合の着霜に関しても
有効であるが、空気側の熱伝達率が低い。これは、伝熱
管２の外径Ｄ’ｏが大きく、その分その後流に生じる死
水域６が大きいのと、フィンの前縁端面から生じた温度
境界層が厚く後縁端面走用を引く為で空気側の熱抵抗は
高くなっている。

また、これをベースとしたスリットフィンについては、
多数の切シ起こし５ａ〜５ｄによシ、７ラツトフインの
時に生じた厚い温度境界層を破壊し、薄い温度境界層を
作るので、切シ起こし部での伝熱性能は良好である。従
って、空気側の熱伝達率はフラットフィンに比べて著し
く高くなる。

しかし、その反面通風抵抗が高くなり、また、スリット
を設けることによシ、フィン間距離が自ら縮まシ、着霜
現象を早めることになる。

そこで、上記問題点に鑑み、本発明は、フィン形状およ
び管配列、管径に工夫を加えることで、乱流効果による
フィン部の伝熱性能の向上、さらには死水域の著しい減
少によシ、空気側の熱伝達率の高い、しかも通風抵抗の
低い、さらには着霜５ベーノ が生じにくいフィンチューブ型熱交換器を提供するもの
である。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために、本発明のフィンチューブ
型熱交換器は、一定間隔で平行に並べられ、相互間を気
体が流動する複数の平板フィンと、この平板フィンを貫
通し内部を流体が流動する外径Ｄｏ　（３關＜Ｄｏ　＜
７５ｍｍ　）の複数の伝熱管群とから構成され、この伝
熱管群の気流方向管列ピッチＬ１を１−２　Ｄｏ　（Ｌ
　１（１，８Ｄｏとし、気流と垂直方向管段ピッチＬ２
を・２．６　Ｄｏ　＜　１２　（３，７Ｄ。

とすると共に、さらに、この平板フィンにおける伝熱管
群の相互間のフィンを波形状に形成し、さらにこの各伝
熱管群を、伝熱管相互が千鳥状と々るような構成を備え
ている。

作　　　用 この技術的手段による作用は、以下のように々る。

波形状のフィン部を気流が通過する際、その山頂部の後
流部で乱流が発生し、空気側の局所熱伝達率を高める。

また、伝熱管後部の死水域に乱流がオわ如込むことによ
シ、死水域自体を減少させる。この死水域については、
従来のＤ’ｏ　＊　１０ｍｍの場合と比べて絶対量が小
さくなるので、前記の乱流効果と合わせて、著しく伝熱
性能を高めることになる。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面に基ついて説明する。

なお、従来例と同じものについては同じ符号を付して説
明を省略する。

第１図ないし第３図は、本発明の一実施例を示すフィン
付熱交換器の要部平面図、Ａ−Ｎ断面図、Ｂ−び断面図
である。

同図において、矢印３方向より流入した気流は、気流側
第１列において伝熱管９ａの間隙を通過する際、波形状
の山頂部後方で乱流が発生し、空気側局所熱伝達率を向
上させ、さらに、気流側第２列において伝熱管９ｂによ
り、伝熱管９ａの後方の死水域を減少させる。そしてこ
のような過程を順次繰］返し、矢印３′方向に流出する
。この際の７ベーニＩ 系 流れおよび伝熱の状態は、第磨図に示したように、波形
状の山頂部８後方で、剥離を生じ、流れが乱され、気流
がフィン表面に再付着した後フィンに沿って流れ始める
。尚、７は流れがよどんでおり、死水域になっている。

第４図に示すように、山頂部８後方で急激に空気の局所
熱伝達率が向上していることが分かるＯまた、千鳥配列
を用いることにより、下流側の伝熱管がその上流側の伝
熱管の死水域を減少させる効果を持っておシ、これらの
複合効果として、空気側の伝熱状態が飛躍的に向上する
ものである。

発明の効果 以上のように、本発明のフィン形状と管配列を用いれば
、乱流効果によるフィン部の伝熱性能の向上、さらには
死水域の著しい減少によシ、空気側の熱伝達率の高い、
しかも通風抵抗の低い、さらには着霜に対しても強いフ
ィンチューブ型熱交換器を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフィン付熱交換器の要
部平面図、第２図は第１図のＡ−Ａ’線による要部断面
図、第３図は第１図のＢ　−Ｂ’線による要部断面図、
第４図は、局所熱伝達率を説明する説明図、第５図はフ
ィン付熱交換器の全体斜視図、第６図は第１の従来例を
示すフィン付熱交換器の要部平面図、第７図は第６図の
Ｅ　−Ｅ’線による要部断面図、第８図は第２の従来例
を示すフィン付熱交換器の要部平面図、第９図は第８図
のＦ　−Ｆ’線による要部断面図である。 １・・・・・・板状フィン、２・・・・・・伝熱管、３
．３′・・・・・・’に流、４．１０−・−フィンカラ
ー、５ａ〜５ｄ・・・・・・スリット切シ起こし、６・
・・・・・死水域、７・・・・・・死水域、８・・・・
・・山頂部、９ａ〜９ｄ・・・・・・伝熱管。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／−
−−板沃フイン ３．３’−ｍ−気流 ８−Ｊ、、　７ｉ部 り’ａ−９ｄ　　−ｍ−伝　Ｍ　　管 ＩＯ−フィンカラー 第１図 チー　フィンカラー 第３図 第４図 第５図 第６図 ｔｒ’ 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一定間隔で平行に並べられ、相互間を気体が流動する
   複数の平板フィンと前記平板フィンを貫通し内部を流体
   が流動する外径Ｄｏ（３ｍｍ≦Ｄｏ≦７．５ｍｍ）の複
   数の伝熱管群とから構成され、前記伝熱管の気流方向管
   列ピッチＬ＿１を、１．２Ｄｏ≦Ｌ＿１≦１．８Ｄｏと
   し、気流と垂直方向管段ピッチＬ＿２を、２．６Ｄｏ≦
   Ｌ＿２≦３．７Ｄｏとすると共に、さらに、前記平板フ
   ィンにおける前記伝熱管群の相互間のフィンを波形状に
   形成し、さらに前記各伝熱管群を、伝熱管群相互が千鳥
   状となるように配列したフィン付熱交換器。