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JP2008128569A - Fin and tube type heat exchanger - Google Patents

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JP2008128569A
JP2008128569A JP2006314729A JP2006314729A JP2008128569A JP 2008128569 A JP2008128569 A JP 2008128569A JP 2006314729 A JP2006314729 A JP 2006314729A JP 2006314729 A JP2006314729 A JP 2006314729A JP 2008128569 A JP2008128569 A JP 2008128569A
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tube
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明 吉越
Kenichi Miyazawa
賢一 宮澤
Yuji Okada
有二 岡田
Yoshinori Watanabe
吉典 渡辺
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fin and tube type heat exchanger, further improving the fin side heat transfer coefficient and reducing the circulation resistance on the air side to achieve high performance. <P>SOLUTION: This fin and tube type heat exchanger 1 includes: a number of plate fins 2 disposed in parallel at a predetermined pitch to circulate an air current therebetween; and a heat transfer tube 4 closely inserted in tube holes 3 provided at predetermined column pitch and step pitch in the plate fins 2 to circulate a fluid through the interior thereof, wherein the plate fins 2 are provided with a first crest part 6 provided along the step direction between the tube holes 3 adjacent to each other in the step direction. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、伝熱チューブ内を流通する流体(冷媒)と、その外部に設けられる多数のプレートフィン間を流通する気流(空気)との間で熱交換を行う熱交換器に関し、特に空気調和機や冷凍機の空気熱交換器に用いて好適なフィンアンドチューブ型熱交換器に関するものである。   The present invention relates to a heat exchanger for exchanging heat between a fluid (refrigerant) flowing in a heat transfer tube and an air flow (air) flowing between a large number of plate fins provided outside thereof, and in particular, air conditioning. The present invention relates to a fin-and-tube heat exchanger suitable for use in an air heat exchanger of a refrigerator or refrigerator.

空気調和機や冷凍機の空気熱交換器に用いるフィンアンドチューブ型熱交換器では、フィン側に種々の工夫を施し、その伝熱面積を増大させることにより、フィン側(空気側)の熱伝達率を向上させ、高性能化を図っている。一方、熱交換器に空気を流通させる送風ファンへの入力を低減し、省エネルギー化を図るためには、フィン側の流通抵抗(空気側圧力損失)をできる限り低減することが望ましい。しかし、このフィン側の流通抵抗の低減と熱伝達率の向上との間には、相反する面がある。
また、空気熱交換器においては、フィンへの着霜により空気の流通路が閉塞され、交換熱量の低下が懸念されることから、フィンの設計に際しては、着霜の抑制を考慮する必要がある。
In fin-and-tube heat exchangers used for air conditioners and refrigerator air heat exchangers, heat is transferred on the fin side (air side) by making various improvements on the fin side and increasing its heat transfer area. The rate is improved to improve performance. On the other hand, it is desirable to reduce the fin-side flow resistance (air-side pressure loss) as much as possible in order to reduce input to the blower fan that circulates air through the heat exchanger and save energy. However, there is a conflict between reducing the fin-side flow resistance and improving the heat transfer coefficient.
Further, in the air heat exchanger, since the air flow path is blocked by frost formation on the fins and there is a concern about the reduction of the exchange heat amount, it is necessary to consider the suppression of frost formation when designing the fins. .

こうした中にあって、プレートフィンの前縁部に波状成形部を設けるとともに、フィンの伝熱チューブ後流部(フィンの後縁部)にディンプルを設けたものが、特許文献1により提案されている。
また、プレートフィンに設けられるチューブ孔の各列に対して、空気の流通方向に沿って各々3個の山部を設けたものが、特許文献2により提案されている。
また、プレートフィンに設けられるチューブ孔の各列に対して、空気の流通方向に沿って各々複数の山部を設けるとともに、該チューブ孔の回りに同心円状に山部を設けたものが、特許文献3により提案されている。
Under these circumstances, Patent Document 1 proposes a wave finned portion provided at the front edge portion of the plate fin and a dimple provided in the heat transfer tube downstream portion (fin rear edge portion) of the fin. Yes.
Further, Patent Document 2 proposes a structure in which three peaks are provided along the air flow direction for each row of tube holes provided in the plate fin.
In addition, for each row of tube holes provided in the plate fin, a plurality of peaks are provided along the air flow direction, and peaks are provided concentrically around the tube holes. Proposed by reference 3.

特開平7−63490号公報JP 7-63490 A 特開平9−79695号公報JP-A-9-79695 特許第2661356号公報Japanese Patent No. 2661356

しかしながら、特許文献1のものは、波状成形部およびディンプルが、プレートフィンの前縁部および後縁部にしか設けられていないため、前縁部と後縁部での部分的な熱伝達率向上効果が期待されるにすぎない。従って、このような構成では、高性能化を図るために、フィンピッチを詰めて伝熱面積を増加させる等の対応が必要となる。
また、特許文献2のものは、プレートフィン全体に山部を設けているため、フィン全域において、空気の温度境界層を破壊する乱流を生じさせ、熱伝達率を向上させることができる一方、空気の流通抵抗が過大となることがなく、熱交換器全体として伝熱性能の向上が期待される。しかし、構造的には、同一形状山部の単調な繰り返し構成のため、一定の限られた熱伝達率向上効果しか期待できない。また、伝熱チューブの後流領域がいわゆる死水域(非有効伝熱領域)となっており、この点にも改良の余地が残されている。
However, in the thing of patent document 1, since the wavy forming part and the dimple are provided only at the front edge part and the rear edge part of the plate fin, the partial heat transfer coefficient is improved at the front edge part and the rear edge part. The effect is only expected. Therefore, in such a configuration, in order to improve performance, it is necessary to take measures such as increasing the heat transfer area by closing the fin pitch.
Moreover, since the thing of patent document 2 has provided the peak part in the whole plate fin, it can produce the turbulent flow which destroys the temperature boundary layer of air in the whole fin area, and can improve a heat transfer rate, The air flow resistance does not become excessive, and the heat transfer performance of the entire heat exchanger is expected to be improved. However, structurally, only a limited and limited heat transfer coefficient improvement effect can be expected due to the monotonous repetitive configuration of the same shape peak portion. Moreover, the wake area of the heat transfer tube is a so-called dead water area (ineffective heat transfer area), and there is still room for improvement in this respect.

また、特許文献3のものは、列方向に設けられた山部により、特許文献2のものと同等の熱伝達率向上効果が得られる。加えて、チューブ孔回りに設けられている同心円状の山部により、伝熱チューブ後流領域に空気流を導くことができるため、死水域を減少させて伝熱性能を向上させることができる。しかし、その反面において、チューブ孔回りのフィン側流通抵抗が増大(圧力損失の増大)することは避け難く、送風ファンへの入力増加が懸念される。
上記したように、従来のフィンアンドチューブ型熱交換器には、フィン側の熱伝達率および流通抵抗(圧力損失)に関して、まだまだ改善すべき課題が存在する。
Moreover, the thing of patent document 3 can acquire the heat-transfer rate improvement effect equivalent to the thing of patent document 2 by the peak part provided in the row direction. In addition, since the air flow can be guided to the wake area of the heat transfer tube by the concentric peaks provided around the tube hole, the dead water area can be reduced and the heat transfer performance can be improved. However, on the other hand, it is unavoidable that the fin-side flow resistance around the tube hole increases (increase in pressure loss), and there is a concern about an increase in input to the blower fan.
As described above, the conventional fin-and-tube heat exchanger still has problems to be improved regarding the heat transfer coefficient and flow resistance (pressure loss) on the fin side.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、フィン側熱伝達率の一層の向上を図るとともに、空気側の流通抵抗(圧力損失)を低減することにより、より高性能化されたフィンアンドチューブ型熱交換器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and further improves the performance by further improving the fin-side heat transfer coefficient and reducing the air-side flow resistance (pressure loss). An object of the present invention is to provide a fin-and-tube heat exchanger.

上記課題を解決するために、本発明のフィンアンドチューブ型熱交換器は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるフィンアンドチューブ型熱交換器は、所定ピッチで平行に多数配設され、その間を気流が流通されるプレートフィンと、該プレートフィンに所定の列ピッチおよび段ピッチで設けられるチューブ孔に密着して挿入され、内部を流体が流通される伝熱チューブと、を有するフィンアンドチューブ型熱交換器において、前記プレートフィンには、段方向に隣接する前記チューブ孔間に、段方向に沿う段方向山部が設けられることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the fin-and-tube heat exchanger of the present invention employs the following means.
That is, the fin-and-tube heat exchanger according to the present invention is provided in a large number in parallel at a predetermined pitch, plate fins through which airflow flows, and a predetermined row pitch and step pitch on the plate fins. A fin-and-tube heat exchanger having a heat transfer tube inserted in close contact with the tube hole and through which a fluid flows, wherein the plate fin has a step between the tube holes adjacent in the step direction. A stepwise mountain portion along the direction is provided.

本発明によれば、プレートフィンの段方向に隣接するチューブ孔間に、段方向に沿う段方向山部が設けられるので、段方向山部による乱流促進効果により熱伝達率を向上させることができるのみならず、段方向山部のチューブ孔に向かう下向きの傾斜面によって、プレートフィン間を流通する気流を伝熱チューブの直後流側に回り込ませることができる。これにより、プレートフィンの非有効伝熱領域、いわゆる死水域を減少させて有効伝熱面積を増大させることができ、その分熱伝達率を向上させることができる。従って、気流側の流通抵抗(気流側圧力損失)を増大させることなく、伝熱性能を向上させることができる。   According to the present invention, since the step ridges along the step direction are provided between the tube holes adjacent to the plate fin in the step direction, the heat transfer coefficient can be improved by the effect of promoting turbulence by the step ridges. In addition, the airflow flowing between the plate fins can be caused to circulate immediately after the heat transfer tube by the downward inclined surface toward the tube hole in the stepped mountain portion. Thereby, the ineffective heat transfer area | region of a plate fin, what is called a dead water area, can be decreased, an effective heat transfer area can be increased, and a heat transfer rate can be improved by that. Therefore, the heat transfer performance can be improved without increasing the airflow resistance (airflow pressure loss).

また、本発明にかかるフィンアンドチューブ型熱交換器は、所定ピッチで平行に多数配設され、その間を気流が流通されるプレートフィンと、該プレートフィンに所定の列ピッチおよび段ピッチで設けられるチューブ孔に密着して挿入され、内部を流体が流通される伝熱チューブと、を有するフィンアンドチューブ型熱交換器において、前記プレートフィンには、前記チューブ孔の各列に対し、列方向に沿って少なくとも3つ以上の列方向山部が設けられ、該列方向山部は、列方向の両端に形成される両端山部の高さがその間に形成される中央山部の高さよりも低くされていることを特徴とする。   Also, the fin-and-tube heat exchanger according to the present invention is provided with a large number of parallel fins arranged at a predetermined pitch, and plate fins through which airflow is circulated, and are provided at predetermined row pitches and step pitches on the plate fins. A fin-and-tube heat exchanger having a heat transfer tube inserted in close contact with the tube hole and through which a fluid flows, wherein the plate fin has a row direction with respect to each row of the tube hole. There are at least three or more row-direction ridges along the row, and the row-direction ridges are lower than the height of the center ridge formed between the both-end ridges formed at both ends in the row direction. It is characterized by being.

本発明によれば、プレートフィンには、チューブ孔の各列に対し、列方向に沿って少なくとも3つ以上の列方向山部が設けられ、この列方向山部の列方向の両端に形成される両端山部の高さがその間に形成される中央山部の高さよりも低くされているので、これら列方向山部により、プレートフィン間を流通する気流に対して温度境界層を破壊できるだけの十分な乱流を生じさせることができる。従って、熱伝達率を向上させることができる。
また、チューブ孔の列方向に沿って山部を設けた場合、気流が山部で交互に衝突、剥離を繰り返し、衝突面では熱伝達率が高く、剥離面では熱伝達率が低くなるので、熱伝達率が高い領域を多くすることにより、平均値として熱伝達率を向上させることができる。このため、もともと熱伝達率の高い両端山部の高さを低く、それよりも中央山部の高さを高くすることにより、山部における局所熱伝達率を平均して一定の高い値とすることができる。これによって、気流側の流通抵抗(気流側圧力損失)を増大させることなく、伝熱性能を一定の高い値まで向上させることができる。
また、プレートフィンにおける気流流通方向後端側の山部を低くしているため、伝熱チューブの後流側にも気流を回り込ませることができ、そこでのフィンと気流との熱交換が促進される。従って、伝熱チューブ後流の気流出口側での熱伝達率が回復され、これによっても伝熱性能を向上させることができる。
また、プレートフィンにおける気流流通方向前端側の山部を低くしているため、フィンに対する着霜を抑制することができる。一般に霜は、熱伝達率の高いフィン前端に着霜し易く、フィン前端側の山部の高さが高いと、プレートフィン間の隙間が狭くなり、着霜による抵抗増大に伴って気流量が低下する。これにより、交換熱量が低下し、さらに着霜し易くなる。従って、気流の流通方向前端側の山部を低くしておくことにより、着霜を抑制することができる。
According to the present invention, the plate fin is provided with at least three or more row-direction ridges along the row direction for each row of tube holes, and is formed at both ends of the row direction ridges in the row direction. The height of both end ridges is lower than the height of the central ridge formed between them, so that these row ridges can destroy the temperature boundary layer against the airflow flowing between the plate fins. Sufficient turbulence can be generated. Therefore, the heat transfer coefficient can be improved.
In addition, when the ridges are provided along the row direction of the tube holes, the air current repeatedly collides and peels at the ridges, the heat transfer coefficient is high on the collision surface, and the heat transfer coefficient is low on the peel surface. By increasing the region having a high heat transfer coefficient, the heat transfer coefficient can be improved as an average value. For this reason, the local heat transfer coefficient in the peak is averaged to a constant high value by lowering the height of the peak at both ends, which originally has a high heat transfer coefficient, and increasing the height of the central peak than that. be able to. Thus, the heat transfer performance can be improved to a certain high value without increasing the flow resistance on the airflow side (airflow side pressure loss).
Moreover, since the peak portion on the rear end side in the airflow distribution direction in the plate fin is lowered, the airflow can also be circulated to the downstream side of the heat transfer tube, and heat exchange between the fin and the airflow is promoted there. The Accordingly, the heat transfer coefficient at the airflow outlet side of the heat transfer tube downstream is recovered, and the heat transfer performance can be improved by this.
Moreover, since the peak part of the airflow distribution direction front end side in a plate fin is made low, the frost formation with respect to a fin can be suppressed. In general, frost tends to form on the front end of the fin with a high heat transfer coefficient.If the height of the peak on the front end side of the fin is high, the gap between the plate fins becomes narrow, and the air flow rate increases as the resistance increases due to frost formation. descend. Thereby, the amount of exchange heat falls and it becomes easy to form frost further. Therefore, it is possible to suppress frost formation by lowering the peak portion on the front end side in the flow direction of the airflow.

さらに、本発明のフィンアンドチューブ型熱交換器は、上記のフィンアンドチューブ型熱交換器において、前記プレートフィンには、列方向に沿う前記列方向山部と共に段方向に隣接する前記チューブ孔間に、段方向に沿う段方向山部が設けられ、該段方向に隣接する前記チューブ孔間には、列方向および段方向の双方に突設される三次元山部が設けられることを特徴とする。   Furthermore, the fin-and-tube heat exchanger according to the present invention is the fin-and-tube heat exchanger described above, wherein the plate fin includes a gap between the tube holes adjacent to each other in the row direction along with the row direction mountain portions along the row direction. In addition, a step-wise peak portion is provided along the step direction, and a three-dimensional peak portion protruding in both the row direction and the step direction is provided between the tube holes adjacent in the step direction. To do.

本発明によれば、段方向に隣接するチューブ孔間には、列方向および段方向の双方に突設される三次元山部が設けられるので、この三次元方向に突設される山部のチューブ孔に向かう下向きの傾斜面により、プレートフィン間を流通する気流を伝熱チューブの直後流側に回り込ませることができる。これによって、プレートフィンの非有効伝熱領域、いわゆる死水域を減少させ、有効伝熱面積を増大させることができる。従って、その伝熱面積増大分に相応して伝熱性能を向上させることができる。   According to the present invention, between the tube holes adjacent to each other in the step direction, there is provided a three-dimensional peak portion protruding in both the column direction and the step direction. Due to the downwardly inclined surface facing the tube hole, the airflow flowing between the plate fins can be made to circulate immediately after the heat transfer tube. As a result, the ineffective heat transfer area of the plate fin, the so-called dead water area, can be reduced and the effective heat transfer area can be increased. Therefore, the heat transfer performance can be improved corresponding to the increase in the heat transfer area.

さらに、本発明のフィンアンドチューブ型熱交換器は、上述のいずれかのフィンアンドチューブ型熱交換器において、列方向山部が4山形成され、該列方向山部は、列方向の両端に形成される両端山部の高さよりもその間に形成される2つの中央山部の高さが高くされていることを特徴とする。   Furthermore, the fin-and-tube heat exchanger of the present invention is the above-described fin-and-tube heat exchanger, wherein four column-direction peaks are formed at both ends in the column direction. It is characterized in that the height of the two central mountain portions formed between them is higher than the height of the mountain portions formed at both ends.

本発明によれば、列方向に沿う列方向山部が4山形成され、この列方向山部は、列方向の両端に形成される両端山部の高さよりもその間に形成される2つの中央山部の高さが高くされているので、各山部による乱流促進効果および衝突面の増大による局所熱伝達率の向上効果をもたらすことができると同時に、列方向の気流に対する抵抗バランスを良好とすることができる。これにより、気流がチューブ孔間の中央領域を流れるだけでなく、伝熱チューブ周囲に沿って多くの流れが形成されることとなる。従って、伝熱チューブの直後流領域での有効伝熱面積を増大させることができ、熱伝達率向上効果をより大きくすることができる。   According to the present invention, four ridges in the row direction along the row direction are formed, and the ridges in the row direction are two centers formed between the heights of the ridge portions at both ends in the row direction. Since the height of the ridges is high, it is possible to bring about the effect of promoting turbulence by each ridge and the improvement of local heat transfer coefficient by increasing the collision surface, and at the same time, the resistance balance against the airflow in the row direction is good It can be. Thereby, not only the airflow flows in the central region between the tube holes, but also a lot of flow is formed along the periphery of the heat transfer tube. Therefore, the effective heat transfer area in the region immediately after the heat transfer tube can be increased, and the effect of improving the heat transfer rate can be further increased.

さらに、本発明のフィンアンドチューブ型熱交換器は、上述のいずれかのフィンアンドチューブ型熱交換器において、列方向に沿う両端山部の幅よりもその間に形成される中央山部の列方向に沿う幅が広くされていることを特徴とする。   Furthermore, the fin-and-tube heat exchanger of the present invention is the above-described fin-and-tube heat exchanger, in the row direction of the central mountain portion formed between the widths of the both-end mountain portions along the row direction. The width along the line is widened.

本発明によれば、列方向に沿う両端山部の幅よりもその間に形成される中央山部の列方向に沿う幅が広くされているので、高さが異なる両端山部と中央山部の勾配を略同一にすることができる。これにより、気流に対する流通抵抗(気流側圧力損失)の増大を抑制して送風ファンへの入力を低減しつつ、山部の高さを高くし、山部における局所熱伝達率をより高くすることができる。   According to the present invention, since the width along the column direction of the central mountain portion formed therebetween is wider than the width of the mountain peaks at both ends along the column direction, The gradient can be made substantially the same. This suppresses an increase in the flow resistance against the airflow (airflow side pressure loss) and reduces the input to the blower fan, while increasing the height of the peak and increasing the local heat transfer coefficient in the peak. Can do.

さらに、本発明のフィンアンドチューブ型熱交換器は、上述のいずれかのフィンアンドチューブ型熱交換器において、前記プレートフィンには、少なくとも気流の流入側端面に、平坦部が設けられることを特徴とする。   Furthermore, the fin-and-tube heat exchanger according to the present invention is characterized in that, in any of the fin-and-tube heat exchangers described above, the plate fin is provided with a flat portion at least on an inflow side end surface thereof. And

本発明によれば、プレートフィンには、少なくとも気流の流入側端面に、平坦部が設けられるので、この平坦部により列方向に気流の流入を案内することができるともに、気流の流入抵抗(気流側の圧力損失)を低減することができる。従って、送風ファンへの入力を低減し、省エネルギー化を図ることができる。また、この平坦部をプレートフィンのプレス製造時の把持部として利用することができるため、フィンの製造を容易化することができる。   According to the present invention, since the plate fin is provided with a flat portion at least on the inflow side end surface of the airflow, the flat portion can guide the inflow of the airflow in the row direction, and the airflow inflow resistance (airflow Side pressure loss). Therefore, input to the blower fan can be reduced and energy saving can be achieved. Moreover, since this flat part can be utilized as a grip part at the time of manufacturing the press of a plate fin, manufacture of a fin can be facilitated.

さらに、本発明のフィンアンドチューブ型熱交換器は、上述のいずれかのフィンアンドチューブ型熱交換器において、前記各山部は、前記プレートフィンのベース面から一方向に突設されていることを特徴とする。   Furthermore, the fin-and-tube heat exchanger of the present invention is any one of the fin-and-tube heat exchangers described above, wherein each of the peak portions protrudes in one direction from the base surface of the plate fin. It is characterized by.

本発明によれば、各山部は、プレートフィンのベース面から一方向に突設されているので、プレートフィンの製造を容易化することができる。つまり、通常この種プレートフィンは、プレス成形により製造されるが、各山部がベース面から一方向に突設されているため、プレス面をベース面の一方向に形成すればよい。従って、成形されたプレートフィンの取り出しやフィン素材の搬送等を容易化することができ、フィンの生産性を向上させることができる。   According to the present invention, since each peak portion protrudes in one direction from the base surface of the plate fin, the manufacture of the plate fin can be facilitated. That is, this type of plate fin is usually manufactured by press molding, but since each peak portion projects in one direction from the base surface, the press surface may be formed in one direction of the base surface. Accordingly, it is possible to facilitate removal of the formed plate fins, conveyance of the fin material, and the like, and to improve fin productivity.

本発明のフィンアンドチューブ型熱交換器によると、段方向山部による乱流促進効果により熱伝達率を向上させることができるのみならず、段方向山部のチューブ孔に向かう下向きの傾斜面により、プレートフィン間を流通する気流を伝熱チューブの直後流側に回り込ませることができる。このため、プレートフィンの非有効伝熱領域、いわゆる死水域を減少させて有効伝熱面積を増大させ、それに相当する分だけ、熱伝達率を向上させることができる。従って、フィン側通風抵抗(空気側圧力損失)を増大させることなく、伝熱性能を向上させることができる。   According to the fin-and-tube heat exchanger of the present invention, not only can the heat transfer rate be improved by the turbulent flow promoting effect by the stepped ridges, but also by the downward inclined surface toward the tube hole of the stepped ridges. The airflow flowing between the plate fins can be made to circulate immediately after the heat transfer tube. For this reason, it is possible to increase the effective heat transfer area by reducing the ineffective heat transfer area of the plate fin, so-called dead water area, and to improve the heat transfer coefficient by the corresponding amount. Therefore, the heat transfer performance can be improved without increasing the fin side ventilation resistance (air side pressure loss).

また、本発明のフィンアンドチューブ型熱交換器によると、列方向山部により、プレートフィン間を流通する気流に対して温度境界層を破壊できるだけの十分な乱流を生じさせることができるため、その分熱伝達率を向上させることができる。また、列方向山部のうち、もともと熱伝達率の高い両端山部の高さを低く、それよりも中央山部の高さを高くすることにより、山部における局所熱伝達率を平均して一定の高い値とすることができる。このため、フィン側通風抵抗(空気側圧力損失)を増大させることなく、伝熱性能を一段と向上させることができる。また、気流の流通方向前端側の山部を低くしているため、気流の流通方向前端でのフィン隙間を確保して気流量の低下を防止することができる。従って、フィンへの着霜を抑制することができる。   In addition, according to the fin and tube heat exchanger of the present invention, the ridges in the row direction can generate a sufficient turbulent flow that can destroy the temperature boundary layer for the airflow flowing between the plate fins. Accordingly, the heat transfer rate can be improved. Also, among the ridges in the row direction, the local heat transfer coefficient in the ridges is averaged by lowering the height of the ridges at both ends, which originally had a high heat transfer coefficient, and increasing the height of the central ridges. It can be a constant high value. For this reason, the heat transfer performance can be further improved without increasing the fin side ventilation resistance (air side pressure loss). Moreover, since the peak portion on the front end side in the air flow direction is lowered, a fin gap at the front end in the air flow direction can be secured to prevent a decrease in the air flow rate. Therefore, frost formation on the fins can be suppressed.

以下に、本発明の一実施形態について、図1ないし図9を参照して説明する。
図1には、本実施形態にかかるフィンアンドチューブ型熱交換器1の斜視図が示されている。フィンアンドチューブ型熱交換器1は、所定ピッチで平行に多数配設され、その間を気流(空気)が流通されるプレートフィン2と、これらプレートフィン2に所定の列ピッチおよび段ピッチで設けられるチューブ孔3に密着して挿入され、内部を流体(冷媒)が流通される伝熱チューブ4と、を有する。
伝熱チューブ4は、プレートフィン2のチューブ孔3に密着して挿入される多数のヘアピンチューブ4Aと、このヘアピンチューブ4Aの隣接するチューブの端部同士を繋ぐUベンド4Bと、から構成され、熱交換器1のコア部分において、少なくとも1パス以上の冷媒流通経路を形成している。なお、伝熱チューブ4としては、一般に銅チューブが使用される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view of a fin-and-tube heat exchanger 1 according to the present embodiment. A large number of fin-and-tube heat exchangers 1 are arranged in parallel at a predetermined pitch, and plate fins 2 through which airflow (air) flows are provided, and these plate fins 2 are provided at a predetermined row pitch and step pitch. A heat transfer tube 4 that is inserted in close contact with the tube hole 3 and through which a fluid (refrigerant) flows.
The heat transfer tube 4 is composed of a number of hairpin tubes 4A inserted in close contact with the tube holes 3 of the plate fins 2, and a U bend 4B that connects the ends of adjacent tubes of the hairpin tubes 4A. In the core portion of the heat exchanger 1, a refrigerant flow path having at least one pass is formed. In general, a copper tube is used as the heat transfer tube 4.

図2に、上記プレートフィン2の側面図が示されている。プレートフィン2は、一般にアルミニウム合金製の薄板(例えば、厚さ0.1mm)をプレスにより長方形状に打ち抜き成形して製造される。
プレートフィン2は、図2に示すように、幅方向寸法がM、上下方向寸法がNの長方形状であり、本実施形態では、幅方向に所定の列ピッチm(例えば、19mm)で、チューブ孔3が4列設けられている。なお、幅方向両側のチューブ孔3列のプレートフィン左右端面からの寸法は、1/2m(mは列ピッチ)とされている。また、上下方向において、寸法N1の間に所定の段ピッチn(例えば、25mm)で、チューブ孔3が適宜段数設けられる。なお、各列の最上段および最下段に位置するチューブ孔3のプレートフィン上端および下端からの寸法は、3/4n(nは段ピッチ)または1/4nとされている。これにより、隣り合う列のチューブ孔3は、互いに千鳥配設されることとなる。
FIG. 2 shows a side view of the plate fin 2. The plate fin 2 is generally manufactured by punching and forming a thin plate made of an aluminum alloy (for example, a thickness of 0.1 mm) into a rectangular shape by pressing.
As shown in FIG. 2, the plate fin 2 has a rectangular shape with a width dimension of M and a vertical dimension of N. In this embodiment, the tube fin 2 has a predetermined column pitch m (for example, 19 mm) in the width direction. Four rows of holes 3 are provided. In addition, the dimension from the plate fin right-and-left end surface of the tube hole 3 row | line | columns of the width direction both sides is 1 / 2m (m is row pitch). Further, in the vertical direction, the tube holes 3 are appropriately provided at a predetermined step pitch n (for example, 25 mm) between the dimensions N1. In addition, the dimension from the upper end and lower end of the plate fin of the tube hole 3 located in the uppermost stage and the lowermost stage of each row is 3 / 4n (n is a step pitch) or 1 / 4n. As a result, the tube holes 3 in adjacent rows are staggered with respect to each other.

図3には、図2のA−A断面図が示されている。チューブ孔3は、孔周りにバーリング加工によってカラー3Aが設けられている。このチューブ孔3は、伝熱チューブ4の径より若干大きめに穿設されており、伝熱チューブ4を挿入後に拡管することにより、カラー3Aと伝熱チューブ4とが密着されるようになっている。カラー3Aは、高さがh1(例えば、1.2mm)であり、この高さh1により、多数積層されて配設されるプレートフィン2のフィンピッチPfが決まる。   FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. The tube hole 3 is provided with a collar 3A around the hole by burring. The tube hole 3 is formed to be slightly larger than the diameter of the heat transfer tube 4, and the collar 3 </ b> A and the heat transfer tube 4 are brought into close contact with each other by expanding the tube after the heat transfer tube 4 is inserted. Yes. The collar 3 </ b> A has a height h <b> 1 (for example, 1.2 mm), and the fin pitch Pf of the plate fins 2 disposed in a stacked manner is determined by the height h <b> 1.

プレートフィン2には、図3に示されているように、チューブ孔3の各列に対して、各々列方向(幅方向)に沿って少なくとも3つ(本実施形態では、4つの場合が例示されている。)の列方向山部5が設けられている。この列方向山部5は、列方向の両端部に設けられる2つの両端山部5A,5Dの高さh2(例えば、0.4mm)よりも、列方向の中央部に設けられる中央山部5B,5Cの高さh3(例えば、0.7mm)の方が高くされている。   As shown in FIG. 3, the plate fin 2 has at least three (in this embodiment, four cases) along the row direction (width direction) for each row of tube holes 3. )) Is provided. The row direction peak portion 5 is a center peak portion 5B provided at the center portion in the row direction, rather than the height h2 (for example, 0.4 mm) of the two end peak portions 5A and 5D provided at both end portions in the row direction. , 5C height h3 (for example, 0.7 mm) is made higher.

また、列方向山部5の列方向の幅は、両端山部5A,5Dの最低高さ位置から最高高さ位置までの幅方向寸法pが、例えば1.5mmであるのに対して、中央山部5B,5Cの最低高さ位置から最高高さ位置までの幅方向寸法qは、例えば3mmである。従って、列方向山部5の各山の勾配は略同一とされている。
また、プレートフィン2の幅方向の両端には、幅方向寸法がr(例えば、0.5mm)の平坦部5E,5Fが設けられている。
なお、各山部5Aないし5Dの頂部および谷部には、適宜寸法の円弧が設けられているものとする。
Further, the width in the column direction of the column direction ridges 5 is such that the width direction dimension p from the lowest height position to the highest height position of both the mountain ridges 5A and 5D is 1.5 mm, for example. The width direction dimension q from the lowest height position to the highest height position of the peaks 5B and 5C is, for example, 3 mm. Accordingly, the slopes of the peaks in the row direction peak 5 are substantially the same.
Further, flat portions 5E and 5F having a width direction dimension r (for example, 0.5 mm) are provided at both ends of the plate fin 2 in the width direction.
In addition, it is assumed that an appropriately sized arc is provided at the top and valley of each peak 5A to 5D.

図4には、図2のB−B断面図が示されている。プレートフィン2には、図4に示されているように、段方向に隣接するチューブ孔3間に、列方向の中央山部5B,5Cに対応して段方向に沿う2つの段方向山部6が設けられている。この段方向山部6の高さは、中央山部5B,5Cの高さh3(例えば、0.7mm)と同じである。
このように、段方向に隣接するチューブ孔3間に、段方向山部6が設けられることによって、段方向に隣接するチューブ孔3間には、列方向および段方向の双方(三次元方向)に突設される三次元山部が形成されることとなる。なお、本実施形態では、段方向に隣接するチューブ孔3間に列方向の2つの中央山部5B,5Cが配置されているため、段方向山部6もこれに対応して2つ設けられているが、列方向の中央山部が1つの場合(列方向山部5が3つのケース)は、段方向山部6もこれに対応して1つ設けられることとなる。
FIG. 4 shows a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. As shown in FIG. 4, the plate fin 2 has two stepwise peaks along the stepwise direction corresponding to the central peaks 5B and 5C in the row direction between the tube holes 3 adjacent to each other in the stepwise direction. 6 is provided. The height of the stepwise peak 6 is the same as the height h3 (for example, 0.7 mm) of the central peaks 5B and 5C.
As described above, by providing the stepwise mountain portions 6 between the tube holes 3 adjacent to each other in the step direction, both the column direction and the step direction (three-dimensional direction) are provided between the tube holes 3 adjacent to each other in the step direction. A three-dimensional mountain portion projecting from is formed. In the present embodiment, since the two central mountain portions 5B and 5C in the column direction are arranged between the tube holes 3 adjacent in the step direction, two stepwise mountain portions 6 are also provided correspondingly. However, when there is one central peak portion in the column direction (in the case of three column direction peak portions 5), one stepwise peak portion 6 is also provided correspondingly.

また、プレートフィン2は、ロール素材から、上記したようにプレスにより打ち抜き成形されるが、プレス成形に際して、チューブ孔3のカラー3A、列方向山部5および段方向山部6は、図3に示すプレートフィン2のベース面2Aから一方向に突設されて成形されるようになっている。   Further, the plate fins 2 are stamped and formed from a roll material by pressing as described above. At the time of press forming, the collar 3A, the row direction peak portion 5 and the step direction peak portion 6 of the tube hole 3 are shown in FIG. The plate fin 2 shown is formed so as to protrude from the base surface 2A in one direction.

以下に、本実施形態にかかるフィンアンドチューブ型熱交換器1の作用を説明する。
フィンアンドチューブ型熱交換器1には、図示省略の送風ファンにより、図1に矢印Iで示すように、プレートフィン2の幅方向に沿って空気が送風される。この空気が多数のプレートフィン2間を流通することにより、伝熱チューブ4内を流通する冷媒との間で熱交換が行われる。
プレートフィン2間に流入する空気は、まず幅方向の前端に設けられている幅寸法rの平坦部5Eに案内されて抵抗なくプレートフィン2間に流入される。そして、プレートフィン2間を流通される過程で、列方向山部5および段方向山部6により案内され、山面で衝突、剥離を繰り返し、温度境界層を破壊するだけの十分な乱流を生じさせながら、あるいは伝熱チューブ4の直後流領域へと向きを変えられながら、プレートフィン2間を流動し、その後端から流出される。
Below, an effect | action of the fin and tube type heat exchanger 1 concerning this embodiment is demonstrated.
Air is blown into the fin-and-tube heat exchanger 1 along the width direction of the plate fins 2 as shown by an arrow I in FIG. When this air flows between the plate fins 2, heat exchange is performed with the refrigerant flowing in the heat transfer tubes 4.
The air flowing between the plate fins 2 is first guided to the flat portion 5E having the width dimension r provided at the front end in the width direction and flows between the plate fins 2 without resistance. Then, in the process of flowing between the plate fins 2, the turbulent flow is guided by the row direction ridges 5 and the step direction ridges 6, and turbulent enough to repeatedly collide and peel off the ridges and destroy the temperature boundary layer. While generating or changing the direction to the flow area immediately after the heat transfer tube 4, it flows between the plate fins 2 and flows out from the rear end.

ここで、図5ないし図9を参照して、上記プレートフィン2の熱流動解析結果の概略を説明する。
図5は、プレートフィン2の一部を示し、矢印Xは空気流れ方向を示している。空気流れ方向Xに直交する矢印方向は局所熱伝達率の測定位置を示している。図6には、空気流れ方向X(mm)の図5に示す矢視測定位置におけるフィンの表面および裏面の局所熱伝達率[αa.local(W/mK)]の分布が示され、また、図7には、その局所平均熱伝達率比率[αa.local/αam(−)]の分布が示されている。なお、フィンピッチPfは、上記の通り1.2mmであり、正面平均風速Fvは、1.0m/sである。なお、図5と図6および図7の空気流入方向は、逆方向に図示されている。
前述した図3および図4に示されるように、プレートフィン2に列方向山部5を4山設け、その両端山部5A,5Dの高さを低くし、中央山部5B,5Cの高さを両端山部5A,5Dの高さよりも高くしており、更に中央山部5B,5Cに対応して段方向山部6が設けられているので、空気流入部における局所熱伝達率を、平均して略一定の高い値とすることができる。
Here, with reference to FIG. 5 thru | or FIG. 9, the outline of the heat flow analysis result of the said plate fin 2 is demonstrated.
FIG. 5 shows a part of the plate fin 2, and the arrow X indicates the air flow direction. The arrow direction orthogonal to the air flow direction X indicates the measurement position of the local heat transfer coefficient. FIG. 6 shows the local heat transfer coefficient [αa. On the front and back surfaces of the fin at the measurement position indicated by the arrows in FIG. 5 in the air flow direction X (mm). local (W / m 2 K)] is shown, and FIG. 7 shows the local average heat transfer coefficient ratio [αa. The distribution of local / αam (−)] is shown. The fin pitch Pf is 1.2 mm as described above, and the front average wind speed Fv is 1.0 m / s. 5, 6 and 7 are shown in the opposite directions.
As shown in FIG. 3 and FIG. 4 described above, the plate fins 2 are provided with four ridges 5 in the column direction, the heights of the ridges 5A and 5D at both ends are lowered, and the heights of the central ridges 5B and 5C. Is higher than the heights of both end ridges 5A and 5D, and further, stepwise ridges 6 are provided corresponding to the central ridges 5B and 5C, so the local heat transfer coefficient in the air inflow portion is averaged. Thus, it can be set to a substantially constant high value.

上記のように、列方向山部5を設けたタイプのプレートフィン2では、衝突面での熱伝達率が高く、剥離面での熱伝達率が低くなることから、衝突面での熱伝達率が高い領域を多くすることによって、平均値として熱伝達率を向上させることができる。また、山部5により伝熱面積を増大させることができるため、これによっても伝熱性能を向上させることができる。なお、フィン側の熱伝達率向上だけを考えれば、列方向山部5の高さを全て高くすればよいが、そうすると、フィン側の流通抵抗増大(空気側圧力損失の増大)によって、送風ファンへの入力が増加するため、省エネルギー化に反することとなる。
従って、フィン端面側の両端山部5A,5Dの高さを低くし、中央山部5B,5Cの高さを両端山部5A,5Dよりも高くすることにより、流通抵抗を増大させることなく、局所熱伝達率を平均して高い値とすることができる。
As described above, in the plate fin 2 of the type provided with the row direction ridges 5, the heat transfer coefficient at the collision surface is high and the heat transfer coefficient at the separation surface is low. By increasing the area with a high value, the heat transfer coefficient can be improved as an average value. Moreover, since the heat transfer area can be increased by the mountain portion 5, the heat transfer performance can be improved also by this. If only the heat transfer coefficient improvement on the fin side is considered, all the heights of the ridges 5 in the row direction need only be increased. However, if the flow resistance increases on the fin side (increase in air-side pressure loss), then the blower fan This increases the input to, which is against energy conservation.
Therefore, by reducing the height of both end ridges 5A, 5D on the fin end face side and making the height of the central ridges 5B, 5C higher than both end ridges 5A, 5D, without increasing the flow resistance, The local heat transfer coefficient can be averaged to a high value.

また、図6および図7に示すように、チューブ孔3’に嵌合されている伝熱チューブ4後方の気流出口領域で熱伝達率を回復させることができる。これは、プレートフィン2の後端側の山部5Dを低くしているためであり、この山部5Dによって伝熱チューブ4の後流領域に回り込む空気流が形成され、そこでのフィンと空気流との熱交換が促進されるためと考えられる。
また、プレートフィン2の列方向山部5は、その両端山部5A,5Dの幅方向寸法pよりも、中央山部5B,5Cの列方向に沿う幅方向寸法qの方が大きく(2倍)されているので、両端山部5A,5Dと中央山部5B,5Cの勾配を略同一にすることができる。これによって、空気流に対する流通抵抗(気流側圧力損失)の増大を抑制して送風ファンへの入力を低減しつつ、列方向山部5の高さを高くし、列方向山部5における局所熱伝達率をより高い値とすることができる。
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, the heat transfer coefficient can be recovered in the airflow outlet region behind the heat transfer tube 4 fitted in the tube hole 3 ′. This is because the crest 5D on the rear end side of the plate fin 2 is lowered, and this crest 5D forms an air flow that wraps around the wake area of the heat transfer tube 4, and the fin and air flow there This is thought to be because heat exchange with the plant is promoted.
Further, in the row direction peak portion 5 of the plate fin 2, the width direction dimension q along the row direction of the central peak portions 5B and 5C is larger (twice) than the width direction dimension p of the both end peak portions 5A and 5D. ), The slopes of the peak portions 5A, 5D and the central peak portions 5B, 5C can be made substantially the same. This suppresses an increase in the flow resistance (airflow side pressure loss) with respect to the air flow and reduces the input to the blower fan, while increasing the height of the row direction ridges 5 and local heat in the row direction ridges 5. The transmission rate can be set to a higher value.

また、プレートフィン2の前端側の山部5Aを低くするもう1つの理由は、フィンに対する着霜を抑制することである。例えば、空気調和機の室外熱交換器に上記のフィンアンドチューブ型熱交換器1を用いた場合、暖房運転時に、熱伝達率の高いプレートフィン2の前端縁に霜が着霜され易くなる。ここで、プレートフィン2の前端山部5Aの高さを高くしておくと、フィン隙間が小さくなって、着霜により空気の流通路が閉塞されたり、あるいは着霜による流路抵抗の増大に伴い風量が低下し、交換熱量の低下が速くなり、さらに着霜し易くなる。従って、プレートフィン2前端の山部5Aの高さを低くしておくことにより、フィンに対する着霜を抑制し、これらの問題を解消することができる。   Another reason for lowering the peak portion 5A on the front end side of the plate fin 2 is to suppress frost formation on the fin. For example, when the fin-and-tube heat exchanger 1 is used as an outdoor heat exchanger of an air conditioner, frost is likely to be formed on the front end edge of the plate fin 2 having a high heat transfer rate during heating operation. Here, if the height of the front end crest portion 5A of the plate fin 2 is increased, the fin gap becomes smaller and the air flow path is blocked by frost formation, or the flow path resistance is increased by frost formation. Along with this, the air volume decreases, the decrease in the exchange heat amount becomes faster, and frost formation becomes easier. Therefore, by lowering the height of the peak portion 5A at the front end of the plate fin 2, frost formation on the fin can be suppressed and these problems can be solved.

一方、プレートフィン2には、段方向に隣接するチューブ孔3間に、段方向に沿う段方向山部6が設けられているため、この段方向山部6による乱流促進効果によっても熱伝達率を向上させることができる。
また、この段方向山部6により、段方向に隣接するチューブ孔3間には、チューブ孔3方向に向かう下向きの傾斜面が形成されることとなるため、この傾斜面によりプレートフィン2間を流通する空気流をチューブ孔3’に嵌合されている伝熱チューブ4の直後流域へと回り込ませることができる。
On the other hand, since the plate fin 2 is provided with a stepwise ridge 6 along the stepwise direction between the tube holes 3 adjacent to each other in the stepwise direction, heat transfer is also caused by the effect of promoting turbulence by the stepwise ridge 6. The rate can be improved.
In addition, since the stepped ridges 6 form a downward inclined surface in the direction of the tube hole 3 between the tube holes 3 adjacent to each other in the stepwise direction, the inclined surface allows the gap between the plate fins 2 to be formed. The flowing air flow can be made to flow into the flow area immediately after the heat transfer tube 4 fitted in the tube hole 3 ′.

図8には、フィン上面0.2mm位置における速度ベクトル分布図が示されている。この速度ベクトル分布図からも、伝熱チューブ4(チューブ孔3)の直後流域において、空気流が十分確保されていることが判る。   FIG. 8 shows a velocity vector distribution diagram at the fin upper surface position of 0.2 mm. Also from this velocity vector distribution diagram, it can be seen that a sufficient air flow is secured in the flow area immediately after the heat transfer tube 4 (tube hole 3).

上記により、図9に示すように、プレートフィン2における伝熱チューブ4(チューブ孔3)の直後流領域での非有効伝熱領域(死水域)2Sを減少させることができる。このため、フィンの有効伝熱面積を増大させることができ、その分熱伝達率を向上させることができる。
特に、本実施形態では、列方向山部5を4山設け、そのうちの高さを高くしている2つの中央山部5B,5Cに対応させて、2つの段方向山部6を設けている。これにより、段方向に隣接するチューブ孔3間に、列方向および段方向の双方(三次元方向)に突設される三次元山部を形成した構成としているため、空気流に対する抵抗バランスを良好とすることができる。このため、空気流がプレートフィン2の段方向に隣接する伝熱チューブ4間の中央領域を流れるだけでなく、伝熱チューブ4の周囲に沿って十分な空気流が形成されることとなる。従って、伝熱チューブ4の直後流域での有効伝熱面積をより増大させ、熱伝達率を一段と向上させることができる。
As described above, as shown in FIG. 9, the ineffective heat transfer region (dead water region) 2S in the region immediately after the heat transfer tube 4 (tube hole 3) in the plate fin 2 can be reduced. Therefore, the effective heat transfer area of the fin can be increased, and the heat transfer rate can be improved accordingly.
In particular, in the present embodiment, four column-direction peaks 5 are provided, and two step-direction peaks 6 are provided so as to correspond to the two central peaks 5B and 5C having a higher height. . As a result, a three-dimensional mountain portion projecting in both the row direction and the step direction (three-dimensional direction) is formed between the tube holes 3 adjacent to each other in the step direction. It can be. For this reason, not only the air flow flows through the central region between the heat transfer tubes 4 adjacent to each other in the step direction of the plate fins 2, but also a sufficient air flow is formed along the periphery of the heat transfer tubes 4. Therefore, the effective heat transfer area in the flow area immediately after the heat transfer tube 4 can be further increased, and the heat transfer rate can be further improved.

また、プレートフィン2の幅方向の両端部には、平坦部5E,5Fが設けられ、この平坦部5E,5Fにより列方向に気流の流入を案内することができるため、気流の流入抵抗(気流側の圧力損失)を低減することができる。また、この平坦部5E,5Fをプレートフィンのプレス製造時の把持部として有効に利用することができる。
さらに、プレートフィン2に設けられるチューブ孔3のカラー3A、列方向山部5および段方向山部6をプレートフィン2のベース面2Aから一方向に突設させているため、プレス面をベース面2Aの一方向に形成すればよく、成形されたプレートフィン2の取り出しやフィン素材の搬送等を容易化し、プレートフィン2を製造し易くすることができる。
Further, flat portions 5E and 5F are provided at both ends in the width direction of the plate fin 2, and the inflow of airflow can be guided in the row direction by the flat portions 5E and 5F. Side pressure loss). Further, the flat portions 5E and 5F can be effectively used as a grip portion during plate fin press manufacturing.
Further, since the collar 3A, the row direction peak portion 5 and the step direction peak portion 6 of the tube hole 3 provided in the plate fin 2 protrude in one direction from the base surface 2A of the plate fin 2, the press surface is the base surface. The plate fins 2 may be formed in one direction, facilitating the removal of the formed plate fins 2 and the conveyance of the fin material, and the plate fins 2 can be easily manufactured.

しかして、本実施形態によると、以下の効果を奏する。
プレートフィン2に設けられている列方向山部5および段方向山部6により、空気流の温度境界層を破壊できるだけの十分な乱流を生じさせることができるため、熱伝達率を向上させることができる。
また、列方向山部5を4山形成し、その両端の山部5A,5Dの高さを低く、その間に形成される2つの中央山部5B,5Cの高さを高くして、熱伝達率が高い空気流の衝突面領域を多くすることにより、列方向山部5の局所熱伝達率を平均して一定の高い値とすることができるため、伝熱性能を一定の高い値まで向上させることができる。
Thus, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
The row-direction ridges 5 and the step-wise ridges 6 provided on the plate fins 2 can generate a sufficient turbulent flow that can destroy the temperature boundary layer of the air flow, thereby improving the heat transfer coefficient. Can do.
In addition, four row ridges 5 are formed, the heights of the ridges 5A and 5D at both ends are lowered, and the heights of the two central ridges 5B and 5C formed therebetween are increased to transfer heat. By increasing the collision area of the air flow with a high rate, the local heat transfer coefficient of the ridges 5 in the row direction can be averaged to a constant high value, thus improving the heat transfer performance to a constant high value. Can be made.

また、列方向山部5の後端側の山部5Dを低くし、この山部5Dにより伝熱チューブ4の後流領域に回り込む空気流が形成されるようにしているため、そこでのフィンと空気流との熱交換を促進させて、伝熱チューブ4の後流領域での熱伝達率を向上させることができる。
また、列方向山部5の前端側の山部5Aを低くし、熱伝達率の高いフィン前端でのフィン隙間を大きくしているため、フィンに対する着霜を抑制することができる。
また、列方向山部5の高さの低い両端山部5A,5Dの幅を小さく、その間に形成されている高さの高い2つの中央山部5B,5Cの幅を大きくして、その勾配を略同一としているため、空気流に対する流通抵抗(気流側圧力損失)の増大を抑制して送風ファンへの入力を低減しつつ、列方向山部5の高さを高くして、列方向山部5の局所熱伝達率を平均して一定の高い値とすることができる。
In addition, since the peak portion 5D on the rear end side of the row direction peak portion 5 is lowered, and this peak portion 5D forms an air flow that wraps around the wake region of the heat transfer tube 4, the fins there Heat exchange with the air flow can be promoted, and the heat transfer coefficient in the wake region of the heat transfer tube 4 can be improved.
Moreover, since the peak portion 5A on the front end side of the row direction peak portion 5 is lowered and the fin gap at the fin front end having a high heat transfer coefficient is increased, frost formation on the fins can be suppressed.
Moreover, the width of the low-end ridges 5A, 5D of the row direction ridges 5 is reduced, and the widths of the two central ridges 5B, 5C formed between them are increased, and the gradient is increased. Therefore, while increasing the flow resistance (air flow side pressure loss) against the air flow and reducing the input to the blower fan, the height of the row direction mountain portion 5 is increased, and the row direction mountain is increased. The local heat transfer coefficient of the part 5 can be averaged to a constant high value.

また、段方向に隣接するチューブ孔3間に設けられる列方向および段方向の双方に突設される三次元山部のチューブ孔3に向かう下向きの傾斜面により、プレートフィン2間を流通する気流を伝熱チューブ4の直後流側に回り込ませ、プレートフィン2の死水域を減少させることにより、有効伝熱面積を増大させることができるため、その分伝熱性能を向上させることができる。
特に、列方向山部5の高い2つの中央山部5B,5Cに対応させて2つの段方向山部6を設け、三次元方向に突設される山部を形成することにより、空気流に対する抵抗バランスを良くし、段方向に隣接する伝熱チューブ4間の中央領域だけでなく、伝熱チューブ4の周囲に沿って十分な空気流を形成することができるため、伝熱チューブ4の直後流域での有効伝熱面積をより増大させ、熱伝達率を一段と向上させることができる。
In addition, the airflow flowing between the plate fins 2 by the downward inclined surface toward the tube hole 3 of the three-dimensional mountain portion provided in both the row direction and the step direction provided between the tube holes 3 adjacent in the step direction. Since the effective heat transfer area can be increased by reducing the dead water area of the plate fin 2 by flowing around the heat transfer tube 4 immediately after the heat transfer tube 4, the heat transfer performance can be improved accordingly.
In particular, by providing two stepwise ridges 6 corresponding to the two central ridges 5B and 5C of the rowwise ridges 5 and forming ridges protruding in a three-dimensional direction, Immediately after the heat transfer tube 4, the resistance balance is improved and a sufficient air flow can be formed not only in the central region between the heat transfer tubes 4 adjacent in the step direction but also around the heat transfer tube 4. The effective heat transfer area in the basin can be further increased and the heat transfer rate can be further improved.

また、プレートフィン2の幅方向の両端に平坦部5E,5Fを設けて空気の流入を案内し、流入抵抗(気流側の圧力損失)を低減するようにしているため、送風ファンへの入力を低減し、省エネルギー化を図ることができる。また、この平坦部5E,5Fをプレートフィン2のプレス製造時の把持部として利用することができるため、フィンの製造を容易化することができる。   Further, the flat fins 5E and 5F are provided at both ends in the width direction of the plate fin 2 to guide the inflow of air and reduce the inflow resistance (pressure loss on the airflow side). Reduction and energy saving can be achieved. Further, since the flat portions 5E and 5F can be used as gripping portions when the plate fins 2 are manufactured by pressing, the manufacture of the fins can be facilitated.

また、伝熱チューブ4を通すチューブ孔3のカラー3Aおよび列方向山部5、段方向山部6をプレートフィン2のベース面から一方向に突設されているため、プレス面をベースの一方向に形成すればよく、成形されたプレートフィン2の取り出しやフィン素材の搬送等、プレートフィン2の製造を容易化し、フィンの生産性を向上させることができる。   Further, since the collar 3A of the tube hole 3 through which the heat transfer tube 4 passes, the row direction ridges 5, and the step direction ridges 6 are projected in one direction from the base surface of the plate fin 2, the press surface is one of the bases. The plate fins 2 may be formed in the direction, facilitating the production of the plate fins 2 such as taking out the formed plate fins 2 and transporting the fin material, and improving the fin productivity.

なお、上記の実施形態において、プレートフィン各部の寸法を具体的数値で示しているが、これはあくまでも一例にすぎず、本発明は、これに限定されるものではない。
また、チューブ孔3の列数、段数は、熱交換器の能力に合わせて適宜変更されるものであることはもちろんである。
In addition, in said embodiment, although the dimension of each part of a plate fin is shown with the specific numerical value, this is only an example to the last, and this invention is not limited to this.
Of course, the number of rows and the number of stages of the tube holes 3 are appropriately changed according to the ability of the heat exchanger.

本発明の一実施形態に係るフィンアンドチューブ型熱交換器の斜視図である。It is a perspective view of the fin and tube type heat exchanger concerning one embodiment of the present invention. 図1に示すフィンアンドチューブ型熱交換器のプレートフィンの側面図である。It is a side view of the plate fin of the fin and tube type heat exchanger shown in FIG. 図2に示すプレートフィンのA−A断面相当図である。It is an AA cross-section equivalent view of the plate fin shown in FIG. 図2に示すプレートフィンのB−B断面相当図である。It is a BB cross-section equivalent figure of the plate fin shown in FIG. 図2に示すプレートフィンの熱流動解析のための空気流れ方向Xとその断面位置の説明図である。It is explanatory drawing of the air flow direction X for the heat flow analysis of the plate fin shown in FIG. 2, and its cross-sectional position. 図5に示す空気流れ方向X(mm)の断面1位置におけるフィンの表面および裏面の局所熱伝達率の分布図である。It is a distribution map of the local heat transfer coefficient of the surface of a fin, and a back surface in the cross-sectional 1 position of the air flow direction X (mm) shown in FIG. 図5に示す空気流れ方向X(mm)の断面1位置におけるフィンの表面および裏面の局所/平均熱伝達率比率の分布図である。FIG. 6 is a distribution diagram of local / average heat transfer coefficient ratios on the front and back surfaces of the fin at the position of the cross section 1 in the air flow direction X (mm) shown in FIG. 5. 図2に示すプレートフィンのフィン上面0.2mm位置における速度ベクトル分布図である。It is a velocity vector distribution map in the fin upper surface 0.2mm position of the plate fin shown in FIG. 図2に示すプレートフィンの伝熱チューブ直後方での非有効伝熱領域を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the ineffective heat-transfer area | region just after the heat-transfer tube of the plate fin shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 フィンアンドチューブ型熱交換器
2 プレートフィン
3 チューブ孔
4 伝熱チューブ
5 列方向山部
5A,5D 両端山部
5B,5C 中央山部
5E,5F 平坦部
6 段方向山部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fin and tube type heat exchanger 2 Plate fin 3 Tube hole 4 Heat transfer tube 5 Row direction peak part 5A, 5D Both-ends peak part 5B, 5C Central peak part 5E, 5F Flat part 6 Step direction peak part

Claims (7)

所定ピッチで平行に多数配設され、その間を気流が流通されるプレートフィンと、
該プレートフィンに所定の列ピッチおよび段ピッチで設けられるチューブ孔に密着して挿入され、内部を流体が流通される伝熱チューブと、を有するフィンアンドチューブ型熱交換器において、
前記プレートフィンには、段方向に隣接する前記チューブ孔間に、段方向に沿う段方向山部が設けられることを特徴とするフィンアンドチューブ型熱交換器。
Plate fins that are arranged in parallel at a predetermined pitch and through which airflow flows,
In a fin-and-tube heat exchanger having a heat transfer tube, which is inserted in close contact with tube holes provided at a predetermined row pitch and step pitch in the plate fin and through which a fluid flows.
A fin-and-tube heat exchanger, wherein the plate fin is provided with a stepwise mountain portion along the step direction between the tube holes adjacent to each other in the step direction.
所定ピッチで平行に多数配設され、その間を気流が流通されるプレートフィンと、
該プレートフィンに所定の列ピッチおよび段ピッチで設けられるチューブ孔に密着して挿入され、内部を流体が流通される伝熱チューブと、を有するフィンアンドチューブ型熱交換器において、
前記プレートフィンには、前記チューブ孔の各列に対し、列方向に沿って少なくとも3つ以上の列方向山部が設けられ、
該列方向山部は、列方向の両端に形成される両端山部の高さがその間に形成される中央山部の高さよりも低くされていることを特徴とするフィンアンドチューブ型熱交換器。
Plate fins that are arranged in parallel at a predetermined pitch and through which airflow flows,
In a fin-and-tube heat exchanger having a heat transfer tube, which is inserted in close contact with tube holes provided at a predetermined row pitch and step pitch in the plate fin and through which a fluid flows.
The plate fin is provided with at least three or more row ridges along the row direction for each row of the tube holes,
The fins and tubes type heat exchanger characterized in that the row ridges are formed such that the heights of both ridges formed at both ends in the row direction are lower than the height of the central ridge formed therebetween. .
前記プレートフィンには、列方向に沿う前記列方向山部と共に段方向に隣接する前記チューブ孔間に、段方向に沿う段方向山部が設けられ、
該段方向に隣接する前記チューブ孔間には、列方向および段方向の双方に突設される三次元山部が設けられることを特徴とする請求項2に記載のフィンアンドチューブ型熱交換器。
The plate fin is provided with a step ridge along the step direction between the tube holes adjacent in the step direction together with the row ridge along the row direction.
The fin-and-tube heat exchanger according to claim 2, wherein a three-dimensional mountain portion protruding in both the row direction and the step direction is provided between the tube holes adjacent to each other in the step direction. .
前記列方向山部が4山形成され、
該列方向山部は、列方向の両端に形成される両端山部の高さよりもその間に形成される2つの中央山部の高さが高くされていることを特徴とする請求項2または3に記載のフィンアンドチューブ型熱交換器。
Four ridges in the row direction are formed,
4. The height of two central peaks formed between the peak portions in the row direction is higher than the height of peak portions formed at both ends in the row direction. 5. A fin-and-tube heat exchanger described in 1.
列方向に沿う両端山部の幅よりもその間に形成される中央山部の列方向に沿う幅が広くされていることを特徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載のフィンアンドチューブ型熱交換器。   The fin and tube type according to any one of claims 2 to 4, wherein a width along a column direction of a central mountain part formed therebetween is wider than a width of both peak parts along the column direction. Heat exchanger. 前記プレートフィンには、少なくとも気流の流入側端面に、平坦部が設けられることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のフィンアンドチューブ型熱交換器。   The fin-and-tube heat exchanger according to any one of claims 1 to 5, wherein the plate fin is provided with a flat portion at least on an end surface on the inflow side of the airflow. 前記各山部は、前記プレートフィンのベース面から一方向に突設されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のフィンアンドチューブ型熱交換器。

The fin-and-tube heat exchanger according to any one of claims 1 to 7, wherein each of the peak portions protrudes in one direction from a base surface of the plate fin.

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