JP6236622B2 - Finned heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、主として空気調和機等に用いられるフィン付き熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a finned heat exchanger mainly used for an air conditioner or the like.
一般に従来のフィン付き熱交換器は、図6に示すように、所定間隔で並べられたフィン群1とこのフィン群1に略直角に挿入し貫通する伝熱管群2とから構成されている。気体Xはフィン間を矢印方向に流動して伝熱管群2の管内の流体と熱交換を行う。
In general, as shown in FIG. 6, a conventional heat exchanger with fins is composed of a
このようなフィン付き熱交換器において、着霜を抑制しつつ熱交換性能を向上させるためにフィンを山形状に折曲するとともにフィンの風下側にスリットを設けたものが見られる(例えば、特許文献1参照)。 In such a heat exchanger with fins, in order to improve heat exchange performance while suppressing frost formation, a fin is bent into a mountain shape and a slit is provided on the leeward side of the fin (for example, a patent) Reference 1).
図7は上記特許文献1に記載されているフィン付き熱交換器のフィンを示し、(a)は
フィンの部分平面図、(b)は(a)のA−A線での断面図、(c)は(a)のA−A線断面での着霜様態を示した図である。
FIG. 7 shows the fins of the heat exchanger with fins described in the above-mentioned
図7において、このフィン111は伝熱管112を挿入して拡管固着するための円筒状のカラー部112aを備えた複数の孔112を所定間隔で有し、矢印で示す熱交換用の空気流に対してフィン111の中央部を境にした風上側に緩やかな斜面を有する折曲部113を備えるとともに、風下側の中央部に切起こしスリット114を設けてなり、多数枚を図7(c)に示すように積層することにより構成してある。
In FIG. 7, the
そして、このフィン111は、特に低温暖房運転時において、着霜が起こりやすい風上側は折曲部113のみとなっていて、フィン間にはほぼ等間隔の空気通路が出来上がるので、風上側の前縁部111aが図7(c)に示すように着霜してもその霜層115によりフィン間が閉塞するようなことはなく、また、着霜の恐れがないフィン111の風下側には流通する空気への熱伝達の向上に有効な切り起こしスリット114があるため、熱伝達が促進され、結果として熱交換性能が向上する、としている。
The
しかしながら、上記特許文献1のフィン構成の場合、スリット114を有しているため、フィン111の風上側において流通空気を完全に除湿出来ない限り、風下側切り起こしスリット114部での着霜、および霜層成長によるフィン111間の閉塞は避け難く、また、凝縮水がフィン表面全体を覆いやすい通常暖房運転時には、風下側切り起こしスリット114部において凝縮水ブリッジが発生するため、能力の大幅低下が懸念される。
However, in the case of the fin configuration of
本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、フィンの伝熱性能を向上させつつ、暖房運転時においても凝縮水や着霜によるフィン間閉塞を抑制できるフィン付き熱交換器を提供するものである。 This invention is made in view of such a point, and provides the heat exchanger with a fin which can suppress the obstruction | occlusion between fins by condensed water or frost formation also at the time of heating operation, improving the heat transfer performance of a fin. Is.
本発明は上記課題を解決するため、気体の流路を形成するように平行に並べられた複数のフィンと、前記フィンに貫設して前記気体と熱交換する媒体が内部を流れる伝熱管とを備え、前記フィンは、前記伝熱管の風下側エッジに略半円弧状の立ち上げカラー部を設け、この立ち上げカラー部は、気体の流れ方向に対して前記伝熱管と千鳥配列となるように配置するとともに、前記気体の流れ方向に前記フィンを複数列並べて配置し、さらに、前記略半円弧状の立ち上げカラー部同士を向かい合うように配置することで、一つの略円状カラーを構成したことを特徴とするフィン付き熱交換器である。 In order to solve the above problems, the present invention provides a plurality of fins arranged in parallel so as to form a gas flow path, and a heat transfer tube in which a medium penetrating the fin and exchanging heat with the gas flows. The fin is provided with a substantially semicircular arc-shaped rising collar portion at the leeward edge of the heat transfer tube, and the rising collar portion is arranged in a staggered arrangement with the heat transfer tube in the gas flow direction. And arranging the fins in a plurality of rows in the gas flow direction, and further arranging the substantially semicircular arc-shaped collar portions so as to face each other, thereby forming one substantially circular collar. This is a heat exchanger with fins .
これによって、フィン風下側において、半円弧状の立ち上げカラー部が、伝熱管に対して千鳥配列となっているので、伝熱管通過直後の加速された風が立ち上げカラー部の風上側正面に衝突し、伝熱管風上側正面に準じた高い熱伝達率を発生させることができる。しかもこれによる伝熱促進に加え、立ち上げカラー部を円弧状に構成したことで衝突損失を抑制し、さらに立ち上げカラー部を避ける流れが伝熱管背面の死水域を縮小させる働きをすることになり、通風抵抗の増加を抑制することができる。また、暖房運転時に発生する凝縮水や、除霜運転後のドレンは、立ち上げカラー部の円弧面上をフィン風下側エッジまでなめらかに滑り、速やかに排水処理することができる。更に着霜時についても、立ち上げカラー部を風下エッジ部に設けたことによって伝熱管と立ち上げカラー部との間隔を十
分広く確保でき、霜による早期目詰まりを回避することができる。
As a result, on the leeward side of the fin, the semi-arc-shaped rising collar portion is in a staggered arrangement with respect to the heat transfer tube, so that the accelerated wind immediately after passing through the heat transfer tube is in front of the windward side of the rising collar portion Colliding and generating a high heat transfer coefficient according to the front side of the heat transfer tube. Moreover, in addition to the heat transfer promotion by this, the rising collar part is configured in an arc shape to suppress collision loss, and the flow avoiding the rising collar part serves to reduce the dead water area on the back of the heat transfer tube. Thus, an increase in ventilation resistance can be suppressed. Further, the condensed water generated during the heating operation and the drain after the defrosting operation can smoothly slide on the arc surface of the start-up collar portion to the fin leeward edge and can be quickly drained. Further, even during frost formation, by providing the rising collar portion at the leeward edge portion, a sufficiently wide interval between the heat transfer tube and the rising collar portion can be secured, and early clogging due to frost can be avoided.
本発明は、冷房・暖房の運転種類を問わず、着霜や凝縮水の影響を抑制しつつ高水準の熱交換性能を発揮するフィン付き熱交換器を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a finned heat exchanger that exhibits high-level heat exchange performance while suppressing the effects of frost formation and condensed water regardless of the type of cooling / heating operation.
第1の発明は、気体の流路を形成するように平行に並べられた複数のフィンと、前記フィンに貫設して前記気体と熱交換する媒体が内部を流れる伝熱管とを備え、前記フィンは、前記伝熱管の風下側エッジに略半円弧状の立ち上げカラー部を設け、この立ち上げカラー部は、気体の流れ方向に対して前記伝熱管と千鳥配列となるように配置するとともに、前記気体の流れ方向に前記フィンを複数列並べて配置し、さらに、前記略半円弧状の立ち上げカラー部同士を向かい合うように配置することで、一つの略円状カラーを構成したことを特徴とするフィン付き熱交換器である。 A first invention includes a plurality of fins arranged in parallel so as to form a gas flow path, and a heat transfer tube through which the medium passing through the fin and exchanging heat with the gas flows, The fin is provided with a substantially semi-circular rising collar portion at the leeward edge of the heat transfer tube, and the rising collar portion is arranged in a staggered arrangement with the heat transfer tube in the gas flow direction. The fins are arranged in a plurality of rows in the gas flow direction, and the substantially semicircular arc-shaped rising collar portions are arranged so as to face each other, thereby constituting one substantially circular collar. It is a heat exchanger with a fin .
これによって、フィン風下側において、半円弧状の立ち上げカラー部が、伝熱管に対して千鳥配列となるように位置していることで、伝熱管通過直後の加速された風が立ち上げカラー部の風上側正面に衝突し、伝熱管風上側正面に準じた高い熱伝達率を発生させることができる。 As a result, on the leeward side of the fin, the semi-arc-shaped rising collar portion is positioned so as to form a staggered arrangement with respect to the heat transfer tube, so that the accelerated wind immediately after passing through the heat transfer tube is raised. It is possible to generate a high heat transfer coefficient according to the windward front side of the heat transfer tube.
しかもこれによる伝熱促進に加え、立ち上げカラー部を円弧状に構成したことで衝突損失を抑制し、さらに立ち上げカラー部を避ける流れが伝熱管背面の死水域を縮小させる働きをすることになり、通風抵抗の増加を抑制することができる。 Moreover, in addition to the heat transfer promotion by this, the rising collar part is configured in an arc shape to suppress collision loss, and the flow avoiding the rising collar part serves to reduce the dead water area on the back of the heat transfer tube. Thus, an increase in ventilation resistance can be suppressed.
また、暖房運転時に発生する凝縮水や、除霜運転後のドレンは、立ち上げカラー部の円弧面上をフィン風下側エッジまでなめらかに滑り、速やかに排水処理することができる。 Further, the condensed water generated during the heating operation and the drain after the defrosting operation can smoothly slide on the arc surface of the start-up collar portion to the fin leeward edge and can be quickly drained.
更に着霜時についても、立ち上げカラー部を風下エッジ部に設けたことによって伝熱管と立ち上げカラー部との間隔を十分広く確保でき、霜による早期目詰まりを回避することができる。これらの効果により、冷房・暖房の運転種類を問わず、着霜の影響を抑制しつつ高水準の熱交換性能を維持することが可能となる。 Further, even during frost formation, by providing the rising collar portion at the leeward edge portion, a sufficiently wide interval between the heat transfer tube and the rising collar portion can be secured, and early clogging due to frost can be avoided. With these effects, it is possible to maintain a high level of heat exchange performance while suppressing the influence of frost formation regardless of the operation type of cooling / heating .
また、これにより、略半円弧状の立ち上げカラー部同士によって形成した略円状カラーが、千鳥配列された伝熱管のように位置するため、2列フィン列の熱交換器を想定した場合、熱交換器サイズや伝熱管本数を増加させずに熱交性能を向上することができ、3列フィン列の熱交換器に準じるほどの高い伝熱効果を得ることができる。 Moreover, since the substantially circular collar formed by the substantially semicircular arc-shaped rising collar portions is positioned like the heat transfer tubes arranged in a staggered manner, when assuming a heat exchanger with two rows of fins, Heat exchange performance can be improved without increasing the size of the heat exchanger and the number of heat transfer tubes, and a high heat transfer effect can be obtained as in a heat exchanger of a three-row fin row.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1におけるフィン付き熱交換器のフィンを示し、(a)はフィンの部分平面図、(b)は(a)のA−A線での断面図、図2は同実施の形態1におけるフィン付き熱交換器と従来のフィン付き熱交換器の作用を説明する図で、(a)は従来フィン上の風流れと死水域を示した図、(b)は本発明実施の形態1におけるフィン上の風流れと死水域を示した図、図3は同実施の形態1におけるフィン付き熱交換器のフィン上の凝縮水排水状態を示した図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows fins of a heat exchanger with fins according to
図1〜図3において、本発明の実施の形態1のフィン付き熱交換器は、気体Xの流路を形成するために平行に並べられた複数のフィン1と、前記フィン1を気体Xの流れ方向に略直角に配列・貫通しており、気体Xと熱交換する媒体が内部を流れる伝熱管2とを備えている。
1 to 3, the heat exchanger with fins according to the first embodiment of the present invention includes a plurality of
前記フィン1は、前記伝熱管2の風下側に位置する風下側エッジ4にこれと接続される形で形成された略半円弧状の立ち上げカラー部5を有しており、前記略半円弧状の立ち上げカラー部5は、気体Xの流れ方向に対して前記伝熱管2と千鳥配列になるように配置されている。
The
以下に、実施の形態1の効果について説明する。
Below, the effect of
気体Xはフィン1の間を流れ、伝熱管2内の媒体と熱交換するが、伝熱管2の通過直後の加速された風が立ち上げカラー部5の風上側正面に衝突するため、伝熱管2の風上側正面に準じた高い熱伝達率を発生させることができる。これによる伝熱促進に加え、立ち上げカラー部5を円弧状に構成したことで衝突損失を抑制し、さらに図2(b)に示すように、立ち上げカラー部5を避ける流れ6が伝熱管2背面の死水域7を縮小させる働きをするため、図2(a)に示す従来フィンの場合と比較すると、伝熱有効面積を拡大でき、かつ通風抵抗増加を抑制することができる。また、暖房運転時に発生する凝縮水や、除霜運転後のドレンに対しても、図3に示すように、凝縮水8は立ち上げカラー部5の円弧面上を風下側エッジ4までなめらかに滑り、速やかに排水処理することができる。着霜時についても、立ち上げカラー部5を風下側エッジ4部に設けたことによって伝熱管2と立ち上げカラー部5との間隔を十分広く確保でき、霜による早期目詰まりを回避することができる。これらの効果により、冷房・暖房の運転種類を問わず、高水準の性能を維持することが可能となる。
The gas X flows between the
(参考例1)
図4は本発明の参考例1におけるフィン付き熱交換器と従来のフィン付き熱交換器の作用を説明する図で、(a)は従来の複数列熱交換器フィン上の風流れと死水域を示した図、(b)本発明の参考例1における複数列熱交換器フィン上の風流れと死水域を示した図である。
( Reference Example 1 )
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the finned heat exchanger and the conventional finned heat exchanger in Reference Example 1 of the present invention, and (a) shows the wind flow and dead water area on the conventional multi-row heat exchanger fins. (B) It is the figure which showed the wind flow and dead water area on the multi-row heat exchanger fin in the reference example 1 of this invention.
この参考例1の熱交換器は、図4(b)に示すように気体Xの流れ方向に複数列のフィンを配置して構成してある。そして、上記フィンのうち、風上側のフィンは従来からある
フィン1a、すなわち略半円弧状の立ち上げカラー部5を持たない山形状のフィン1aとし、最風下側のフィンは前記実施の形態1で説明した立ち上げカラー部5を風下側エッジ4部に設けたフィン1として、略半円弧状の立ち上げカラー部5が気体流れ方向の最風下側に位置するようにしたものである。
The heat exchanger of the reference example 1 is configured by arranging a plurality of rows of fins in the flow direction of the gas X as shown in FIG. Of the fins, the fin on the windward side is the
次に上記構成からなるフィン付き熱交換器の効果について説明する。まず、従来フィン1aのみを複数並べた場合、図4(a)に示すように、最下流側に位置するフィン1aでは、死水域7を縮小させる働きをもつ千鳥配置された伝熱管2が風下側に存在しないために、伝熱管2の背面側に大きな死水域7が発生する。しかしながらこの参考例1のように立ち上げカラー部5を風下側エッジ4部に設けたフィン1を最下流側に配置した場合、図4(b)に示すように、立ち上げカラー部5が風上側のフィン1aの死水域7を縮小させる働きを発揮し、熱交換器全体の死水域を小さく維持することができる。これにより、有効伝熱面積の拡大と、通風抵抗の抑制が可能となり、熱交性能を向上することができる。
Next, effects of the finned heat exchanger having the above-described configuration will be described. First, when only a plurality of
なお、この参考例1では気体の流れ方向に対しフィンを2列配置したもので説明したが、それ以上配置したものであってもよく、その場合は最風下側列のフィンの風下側エッジ4に立ち上げカラー部5を設けておけばよいものである。
In the reference example 1 , the fins are arranged in two rows with respect to the gas flow direction. However, more fins may be arranged, and in that case, the
(実施の形態2)
図5は本発明の実施の形態2におけるフィン付き熱交換器のフィンを示し、熱交換器フィン上の風流れと死水域を示した図である。
( Embodiment 2 )
FIG. 5 shows the fins of the heat exchanger with fins according to the second embodiment of the present invention, and shows the wind flow and dead water area on the heat exchanger fins.
この実施の形態2の熱交換器も、気体Xの流れ方向に複数列のフィンを配置して構成してある。そして、上記各フィンは実施の形態1で説明した風下側エッジ4部に略半円弧状の立ち上げカラー部5を設けた構成としてあり、更に上記各フィン1はその略半円弧状の立ち上げカラー部5同士が向かい合うように配置して一つの略円状カラーを形成する構成としてある。
The heat exchanger of the second embodiment is also configured by arranging a plurality of rows of fins in the gas X flow direction. Each of the fins has a configuration in which the substantially semi-arc-shaped rising
以上のように構成されたフィン付き熱交換器は、略半円弧状の立ち上げカラー部5同士が向かい合って一つの略円状カラーを構成しているので、この略円状カラーが、千鳥配列された伝熱管2のように位置し、例えば図5に示すような2列フィン列の熱交換器を想定した場合、熱交換器サイズや伝熱管本数を増加させずに、3列フィン列の熱交換器に準じるほどの伝熱効果を得ることができる。
In the finned heat exchanger configured as described above, the substantially semicircular arc-shaped rising
本発明は、着霜や凝縮水の影響を抑制しつつ高水準の熱交換性能を発揮するフィン付き熱交換器を提供することができ、給湯機、冷凍・空調機器などのヒートポンプ装置用のフィン付き熱交換器として広く利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a finned heat exchanger that exhibits a high level of heat exchange performance while suppressing the effects of frost formation and condensed water, and is used for heat pump devices such as water heaters and refrigeration / air conditioning equipment. It can be widely used as an attached heat exchanger.
1、111 フィン
2、112 伝熱管
4 風下側エッジ
5 立ち上げカラー部
6 風の流れ
7 死水域
8 凝縮水
X 気体(方向)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,111 Fin 2,112
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