JPS6338892A

JPS6338892A - フインチユ−ブ型熱交換器

Info

Publication number: JPS6338892A
Application number: JP61182235A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Kato; 薫加藤; Hachiro Koma; 小間　八郎; Shinji Fujimoto; 藤本　真嗣; Yoshiyuki Tsuda; 善行津田; Makoto Obata; 小畑　眞
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-08-01
Filing date: 1986-08-01
Publication date: 1988-02-19
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: JPH0684879B2

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、冷凍、冷蔵庫等に使用され、冷媒と空
気等の流体間で熱の授受を行なうフィンチューブ型熱交
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３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に直角に挿通され
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力、ているため、伝熱管内
側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り、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、Ａ交換器に
おいて重要な課題となっている。

第４図、第５図は、従来のフィンチューブ型熱交換の一
例を示したものである。第４図は、部分側面図、第６図
はＤ−Ｄ／断面図を示す。この従来例は、千鳥管配列の
スリットフィンと呼ばれるもので、板状フィン１の伝熱
管２間に多数のスリット形の切り起こし５ａ〜６ｄを設
けたものである。

伝熱管２の内部はフロン等の冷媒が循環しており、その
熱は、伝熱管２からフィンカラー４へ伝わり、板状フィ
ン１及び切シ起こし６ａ〜６ｄへ伝わる。一方気流３ば
、板状フィン１間を通過するが、その際、温度の異った
板状フィン１面と熱の授受を行う。この作用により、冷
媒と空気の熱交換が連続的に行なわれる。

発明が解決しようとする問題点前述の従来例は、板状フィン１に切り起こし５ａ−ｓａ
を有するスリットフィンと称せられるもので、フィン表
面に加工のないフラットフィンと比較すると表面の熱抵
抗を４０〜５０係低下させている。しかしながら、この
様に切り起こしをフィン面に設けた場合、平板理論を適
用すると層流の助走区間の熱伝達率が非常に高いために
、現在のこの様なスリットフィンにより達成しているフ
ィン表面の熱抵抗値より６０多以上低い熱抵抗値を実現
しつるはずである。この理論値を達成し得ない理由はい
ろいろ考えられるが、それらのうちで重要な理由として
掲げられるものは、■　切り起こし６ａ〜６ｄを通過す
る空気流の通風抵抗が高く、切り起こし５ａ〜５ｄ以外
の部分を通過する空気量が増加するので切り起こし部で
の熱的性能が十分生かされない。■　正水域らが広く存
在するため有効な伝熱面積が低下する。特に空気流３の
上流側にある伝熱管２後流の止水域６は、その後部の切
り起こし５を被うため、これら切シ起こし５の熱抵抗が
増大し、フィンの平均熱抵抗を増大させる。■　伝熱管
２がちどシ状に配置され、伝熱管２の前方又は後方に切
り起こし５が設けられるため伝熱管２からの熱流を妨げ
フィン効率が低下する等の問題点を有していた。

そこで上記問題点に鑑み本発明は、■　伝熱管間の流れ
を均一化し、切り起こし部の通過空気量を低下させない
ようにし、平行平板間流れを実現せしめ理論値に近い熱
伝達率を得ることができる。

■　止水域へ流体の付着現象によって流れを誘導する。

■　伝熱管間の熱流を妨げないといった伝熱管及び伝熱
面構成を採用することで、前記の問題点を解決し、フィ
ンの熱抵抗を低下させ、コンパクトかつ高性能なフィン
チューブ型熱交換器を従業することを目的とするもので
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、重力方向に所定間隔で並べられ、その間
を気体が流動する板状フィン群と、この板状フィン群に
直角に挿通され内部を流体がυ１仁ｊする伝熱管群とか
ら構成され、この伝熱管群は、重力方向のピッチを気流
方向の隣り合う伝熱・マ、′Ｌｊ］、、、’、：）粗雑
、’４り犬きく取って略千鳥配列するととも：・こ′、
、−五方向の伝、”、ノー庁用互が気流の上流側にある
いずれかの伝熱管の下流側への投影面と部分的な重なり
を有し、さらに、板状フィンの伝熱管相互間に、気流と
対向する２側辺部を切り起こして開口したスリット形ま
たは、ルーバー形の切り起こし群を切り起こし群のフィ
ンと接合する脚部列が板状フィンの前縁の法線方向と角
度をなすように設けるという構成を備えている。

作　　用この手段によって次に述べる様な作用が生じる。

すなわち、■　各伝熱管群内の管列は気流方向てわずか
ずれて設置されるために、橋状又はルーバー状の切り起
こしを管の後流部へその一部が入シ込む様に構成できる
ため、伝熱管近傍に部分的に空気流速の高い箇所が生ぜ
ず、切り起こしへ十分な流量の空気を通過させることが
できるため、切り起こしの熱的な性能を十分生かすこと
ができる。つま）、理論的な平行平板の助走区間の熱伝
達率に十分近い値を実現できる。■　各伝熱管は空気流
の上流側の管投影面のどれかと部分的に重なる様に設置
されているために、上流側の管の後流が下流の管により
流動方向を上流側の管の止水域側へ誘引され、止水域が
減少する。まだこの現象は、伝熱管群間の切り起こしを
設けているためより顕著になる。つまり切り起こしは気
流方向に開口しだ側辺部とフィンに接続される脚部を有
するが、この脚部を伝熱管後流部へ入り込む様に設けら
れるので、気流は止水域側へ流動する様になり、止水域
は減少するのである。これは脚部を気流と傾斜させ、仰
角を持たせればより効果は犬きくなる。■　各伝熱管列
は上流側の管と気流方向から見て著しく位置がずれて設
置されることがないので、伝熱管群間のフィンへの熱の
流れは切り起こしにより阻害されることが少ない。

この作用によって従来のものより著しく性能の高いフィ
ン付熱交換器を実現できるのである。

実施例以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。

第１図は本発明の一実施例のフィンチューブ型熱交換器
の部分側面図であり、第２図は第１図のＡ−Ａ’断面図
を示す。１１は所定間隔で平行に並べられた板状フィン
である。、１２は低熱管であり、重力方向のピッチを気
流１３方向の隣り合う伝熱管１２間の距離より太きく取
−て略千鳥配列されるとともに、気流１３方向の伝熱管
１２相互が、上流側の伝熱管１２ａ、１２ｃの投影面１
４に半分だけ伝熱管１２ｂ　、　１２ｄが重なるように
構成されている。そして伝熱管１２は、板状フィン１１
にバーリング加工等で設けたフィンカラー１６に直角に
挿通され拡管加工もしくは、ロウ付加工により固定され
ている。さらに、板状フィン１１には、伝熱管１２相互
間に気流１３方向と対向する２側辺部１ｓａ、１６ｂを
開口した切り起こし群１７が、この切り起こし群１７の
根状フィン１１と接合する脚部１ｓａ、１ｓｂが、１反
状フィン１１の前縁の法線方向と角度をなすように設け
である。

本実施例による作用は、以下のようになる。伝熱管１２
ｂ　、　１２ｄにより伝熱管１２ａ、１２ｃ！の伐流は
、投影面１４に入り込む用に流れるので、止水域１９は
著しく減少する。また、この時、上流側の伝熱管１２ａ
、１２ｃとフィンの存在により発生する馬蹄渦が下流側
の伝熱管１２ｂ、１２ｄへ衝突し、伝熱管１２ｂ、１２
ｄ表面に高い熱伝達域を生じる。本実施例では、伝熱管
１２ｂ。

１２ｄの投影面１４との重なりを丁度伝熱管１２の直径
の３≦としているが部分的に重なっていれば効果はある
。ただ、この正水域１９０減少効果だけを考慝して考え
ると、妥当な効果が期待できるのは、この重なり部が伝
熱管直径の３４から％程度である。さらにスリット形、
またはルーバー形の切り起こしの開口した２側辺部１６
ａ、１６ｂが各々オフセットして設けられているので、
気流１３の下流側の切り起こしには、気流１３の上流側
の切り起こしで生じた温度境界層外に位置する部分が常
に存在し、その部分での伝熱性能はよい。また、切り起
こし群１７ば、伝熱管１２間において板状フィン１１の
前縁と角度を成して設けられているため、切り起こし内
部を流・助する気流は、各々の流動方向が異なり、気流
間にスリップが生じ、乱流が発生し、伝熱性能を高める
。さらＫ、切り起こし脚部１８ａ、１８ｂば、気流１３
方向と角度を成して設けられているので、２次流れによ
る節回成分をもった気流が脚部１８ａ、１８ｂから誘起
される。この気流は、切り起こし部で熱交換された気体
と新鮮気体とを混合させる作用を持つとともに、伝熱管
１２の気流１３後流部への節回成分を持つので死水域１
９がさらに減少し板状フィン１１の有効伝熱面積が拡大
される。この時、伝熱管１２間で一部分だけ空気流の流
速が早くなることがなく、均一空気流速が得られ、切り
起こしの伝熱性能が空気流速の低下によシ損なわれるこ
とがない。以上より本発明のフィンチューブ型熱交換器
によれば、伝熱性能は従来に比べ飛曜的に向上し、小型
、高性能な経済的熱交換器を実現することが可能となる
。

発明の効果以上のように本発明のフィンチューブ型熱交換器は、伝
熱管を略千鳥配列するとともに気流方向の伝熱管相互が
気流の上流側にあるいずれかの伝熱管の下流側への投影
面と部分的な重なりを有し、さらに、板状フィンの伝熱
管相互間に、気流と対向する２側辺部を切り起こして開
口したスリット形または、ルーバー形の切り起こし群を
切り起こし群のフィンと接合する脚部列が板状フィンの
前縁の法線方向と角度をなすように設けるように構成し
ているので、■　伝熱管群間を流れる空気流速が均一化
され、切り起こしの熱抵抗を十分低下させることができ
る。■　上流にある伝熱管の後流が下流の伝熱管によっ
て流れの方向を変え、止水域側へ流動するだめ正水域が
減少し、有効な伝熱面、債が増加する。■　各伝熱管が
気流方向から見て著しく位置がずれて設置されないので
、伝熱管からフィン及び切り起こしへの熱の流れが阻害
されず、フィン効率が向上する。

これにより、伝熱性能は従来に比べ飛躍的て向」ニし、
小型、高性能な経済的熱交換器を実現することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるフィンチューブ型熱
交換器を示す部分側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ’　
断面図、第３図は従来のフィンチューブ型熱交換器を示
す斜視図、第４図は従来のフィンチューブ型熱交換器を
示す部分側面図、第６図は第４図のＤ−Ｄ’　断面図で
ある。１１・・・・・板状フィン、１２・・・・・・伝熱管、
１３・・・・・・気流、１４・・・・・・投影面、１６
ａ、１６ｂ・・・・・・側辺部、１７・・・・・・切シ
起こし群、１８ａ、１８ｂ・・・・・脚部。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名第３
図か　４　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重力方向に平行に所定間隔で並べられ、その間を
気体が流動する板状フィン群と、この板状フィン群に直
角に挿通され内部を流体が流動する伝熱管群とから構成
され、前記伝熱管群は、重力方向のピッチを気流方向の
、隣り合う前記伝熱管間の距離より大きく取って略千鳥
配列するとともに気流方向の伝熱管相互が前記気流の上
流側にあるいずれかの前記伝熱管の下流側への投影面と
部分的な重なりを有して構成されたフィンチューブ型熱
交換器。
（２）伝熱管相互間に、気流と対向する２側辺部を切り
起こして開口したスリット形またはルーバー形切り起こ
し群を、前記各切り起こしフィンと接合する脚部列が板
状フィンの前縁の法線方向と角度をなすように設けた特
許請求の範囲第１項記載のフィンチューブ型熱交換器。