JP2009270731A - Fin tube type heat exchanger, and refrigerating device and hot water supply device comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体同士を直接接触させることなく熱交換を行わせるフィンチューブ型熱交換器、これを備えた冷凍装置および給湯装置に関する。 The present invention relates to a finned tube heat exchanger that allows heat exchange without directly contacting fluids, and a refrigeration apparatus and a hot water supply apparatus including the same.
従来、冷凍装置の熱交換器として、狭い間隔で並べたプレート状のフィン群を管列が貫通した構造の熱交換器が利用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a heat exchanger for a refrigeration apparatus, a heat exchanger having a structure in which a tube row penetrates plate-like fin groups arranged at narrow intervals is used.
このようなフィンチューブ熱交換器を流れる冷媒としては、地球環境保護の観点から、従来用いられていたR−12やR−22等のフルオロカーボン系の冷媒に替わって、R−32等のHFC系冷媒やCO2等の自然冷媒が利用されるようになってきている。 As a refrigerant flowing through such a finned tube heat exchanger, from the viewpoint of protecting the global environment, instead of conventionally used fluorocarbon refrigerants such as R-12 and R-22, HFCs such as R-32 are used. Natural refrigerants such as refrigerant and CO 2 have been used.
ここで、CO2等の自然冷媒を利用する場合には、冷凍サイクルにおける作動圧力が臨界圧力を超えることとなり、配管設計等において従来よりも高い耐圧強度が求められることになる。このため、例えば、以下の特許文献1に示すように、フィンチューブ熱交換器の伝熱管についても、肉厚を増大させる等して耐圧強度を確保させる技術が検討されている。
上述の伝熱管を採用する場合には、従来の伝熱管と比べて、単位長さ当たりの伝熱管のコストが増大してしまうため、結果として熱交換器全体のコストが増大してしまう。さらには、肉厚が増大しているため、熱交換器の総重量が増大してしまう。 When the above-described heat transfer tube is employed, the cost of the heat transfer tube per unit length is increased as compared with the conventional heat transfer tube, and as a result, the cost of the entire heat exchanger is increased. Furthermore, since the wall thickness increases, the total weight of the heat exchanger increases.
これに対して、耐圧強度を増した伝熱管を採用する場合であっても、合計長さが短くなるように、採用本数を減らすことで、コストの増大を抑えることができ、総重量の増大も抑えることができる。 On the other hand, even when heat transfer tubes with increased pressure resistance are used, the increase in cost can be suppressed and the total weight increased by reducing the number of tubes used so that the total length is shortened. Can also be suppressed.
しかし、このようにして平板フィンの単位面積当たりに存在する伝熱管の本数を少なくすると、熱交性能が低下してしまう問題が生じる。 However, if the number of heat transfer tubes existing per unit area of the flat plate fins is reduced in this way, there arises a problem that the heat exchange performance is deteriorated.
そこで、さらに、平板フィンの板厚方向の枚数密度を増大させたり、平板フィンの一部に凹凸を設けたりする等して、熱交性能の低下を小さく抑えることが考えられる。 In view of this, it is conceivable to further suppress a decrease in heat exchange performance by increasing the number density of the flat fins in the plate thickness direction, or by providing irregularities in a part of the flat fins.
ところが、このように、平板フィンの板厚方向の枚数密度を増大させたり、平板フィンの一部に凹凸を設けたりすると、屋外に配置されている場合には、霜が付着しやすくなってしまう。このように着霜してしまうと、結果として熱交性能の低下を小さく抑えることができない。 However, when the number density of the plate fins in the plate thickness direction is increased as described above, or when unevenness is provided on a part of the plate fins, frost tends to adhere to the plate fins disposed outdoors. . If frosting occurs in this way, the reduction in heat exchange performance cannot be minimized.
本発明の課題は、伝熱管の耐圧強度を増大させたい場合であっても、熱交換器のコストの増大を小さく抑えつつ、着霜による熱高性能の低下を小さく抑えることが可能なフィンチューブ型熱交換器、これを備えた冷凍装置および給湯装置を提供することにある。 Even if it is a case where the subject of this invention wants to increase the pressure-resistant intensity | strength of a heat exchanger tube, it can suppress the increase in the cost of a heat exchanger small, and can suppress the fall of the thermal performance by frost formation small It is providing a type | mold heat exchanger, a freezing apparatus provided with this, and a hot water supply apparatus.
第1発明のフィンチューブ型熱交換器は、流体同士を直接接触させることなく熱交換を行わせるフィンチューブ型熱交換器であって、第1伝熱管、第2伝熱管およびフィンを備えている。第1伝熱管は、円筒形状である。第2伝熱管は、第1伝熱管と外径が略等しい円筒形状である。フィンは、第1貫通孔、第2貫通孔、突出部および略平坦部を有している。第1貫通孔は、内側が第1伝熱管の外周と接している。第2貫通孔は、内側が第2伝熱管の外周と接している。突出部は、第1貫通孔もしくは第2貫通孔の少なくともいずれか一方からの距離が第1貫通孔と第2貫通孔との最近接距離の1/3以内である位置に設けられ、板厚方向に突出している。略平坦部では、第1貫通孔と第2貫通孔との間のうち突出部を除いた位置において板厚方向に突出した形状が設けられていない。そして、第1貫通孔の中心から第2貫通孔の中心までの距離である孔中心間距離を第1伝熱管の外径で除した値が3.0より大きい。なお、孔中心間距離を第1伝熱管の外径で除した値は、より好ましくは3.5より大きい。また、第1伝熱管と第2伝熱管とは、U字管等を介して繋がっていてもよい。 A finned tube heat exchanger according to a first aspect of the present invention is a finned tube heat exchanger that performs heat exchange without directly contacting fluids, and includes a first heat transfer tube, a second heat transfer tube, and fins. . The first heat transfer tube has a cylindrical shape. The second heat transfer tube has a cylindrical shape whose outer diameter is substantially equal to that of the first heat transfer tube. The fin has a first through hole, a second through hole, a protruding portion, and a substantially flat portion. The inside of the first through hole is in contact with the outer periphery of the first heat transfer tube. The inner side of the second through hole is in contact with the outer periphery of the second heat transfer tube. The protrusion is provided at a position where the distance from at least one of the first through hole and the second through hole is within 1/3 of the closest distance between the first through hole and the second through hole. Protrudes in the direction. The substantially flat portion is not provided with a shape protruding in the plate thickness direction at a position between the first through hole and the second through hole except for the protruding portion. And the value which remove | divided the distance between hole centers which is the distance from the center of a 1st through-hole to the center of a 2nd through-hole by the outer diameter of a 1st heat exchanger tube is larger than 3.0. The value obtained by dividing the distance between the hole centers by the outer diameter of the first heat transfer tube is more preferably greater than 3.5. Further, the first heat transfer tube and the second heat transfer tube may be connected via a U-shaped tube or the like.
このフィンチューブ型熱交換器では、孔中心間距離を第1伝熱管の外径で除した値が3.0より大きい関係で設けられている。このため、伝熱管の強度を増すために外径を短くしたり、耐圧強度を確保するために肉厚化させてこれに伴う材料コスト増加分や重量増加分を小さく抑えるために伝熱管の本数密度を小さく抑えたとしても、突出部が設けられていることで熱交性能が落ちにくい。 In this fin tube type heat exchanger, the value obtained by dividing the distance between the hole centers by the outer diameter of the first heat transfer tube is set to be greater than 3.0. For this reason, the number of heat transfer tubes is reduced in order to shorten the outer diameter to increase the strength of the heat transfer tube or to increase the material cost and weight increase associated with this by increasing the thickness to ensure the pressure strength. Even if the density is kept small, the heat exchange performance is hardly lowered by the provision of the protruding portion.
また、突出部を設けることによりフィン上で熱交換を有効に行うことができる部分を増大させているため、このことによっても熱交換性能を向上させることができる。 Moreover, since the part which can perform heat exchange effectively on a fin is provided by providing a protrusion part, heat exchange performance can be improved also by this.
そして、伝熱管近傍や突出部近傍は使用状況下によっては着霜が生じやすいが、このフィンには略平坦部が確保されており、この略平坦部は伝熱管や突出部近傍と比較して着霜が生じにくい。 And near the heat transfer tube and the vicinity of the protruding part, frost formation is likely to occur depending on the usage conditions, but this fin has a substantially flat part, which is compared with the vicinity of the heat transfer tube and the protruding part. Frosting hardly occurs.
このため、使用状況によって伝熱管や突出部近傍に着霜が生じたとしても、この略平坦部には着霜が生じることなく通過空気との間で有効に熱交換を行うことができるため、一部着霜した状況下であっても熱交性能の低下を小さく抑えることが可能になる。 For this reason, even if frost formation occurs in the vicinity of the heat transfer tube and the protruding portion depending on the use situation, heat exchange can be effectively performed with the passing air without frost formation on this substantially flat portion. Even under partially frosted conditions, it is possible to suppress a decrease in heat exchange performance.
なお、伝熱管の本数を少ない数に抑えるため、耐圧強度を確保させた伝熱管を用いた場合であっても、熱交換器自体の総重量の増大を小さく抑えることができ、フィンチューブ型熱交換器が、軽くて扱いやすくなる。 In order to keep the number of heat transfer tubes to a small number, even when heat transfer tubes with sufficient pressure resistance are used, the increase in the total weight of the heat exchanger itself can be kept small, and the fin tube type heat The exchanger is light and easy to handle.
第2発明のフィンチューブ型熱交換器は、第1発明のフィンチューブ型熱交換器において、突出部の長さのうちフィンの面上でフィンの長手方向に対して直交する方向に投影される長さ成分を、第1伝熱管の外径で除した値は、1.0より大きく、2.5より小さい。 The finned tube heat exchanger of the second invention is the finned tube heat exchanger of the first invention, and is projected in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the fin on the surface of the fin out of the length of the protrusion. A value obtained by dividing the length component by the outer diameter of the first heat transfer tube is larger than 1.0 and smaller than 2.5.
このフィンチューブ型熱交換器では、ここでの比率が1.0以下である場合には、伝熱を促進させるという突出部による効果を十分に得ることができなくなる。また、ここでの比率が2.5以上である場合には、空気流れの抜けを良好に保つことができず熱交効率が低下する。このため、フィンの長手方向に対してフィンの面上で直交する方向における突出部の長さ成分を第1伝熱管の外径で除した値として、1.0より大きく2.5より小さい範囲を採用することで、空気流れの抜けを良好に維持したままで伝熱を促進させることが可能となる。 In this fin tube type heat exchanger, when the ratio here is 1.0 or less, it is not possible to sufficiently obtain the effect of the protruding portion that promotes heat transfer. Moreover, when the ratio here is 2.5 or more, it is not possible to maintain a good air flow and heat exchange efficiency is reduced. For this reason, as a value obtained by dividing the length component of the protruding portion in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the fin by the outer diameter of the first heat transfer tube, a range larger than 1.0 and smaller than 2.5 By adopting, it becomes possible to promote heat transfer while maintaining good air flow omission.
第3発明のフィンチューブ型熱交換器は、第1発明または第2発明のフィンチューブ型熱交換器において、フィンの面上でフィンの長手方向に対して直交する方向におけるフィンの長さであるフィン幅を、第1伝熱管の外径で除した値は、2.2より大きく、3.5より小さい。 The finned tube heat exchanger of the third invention is the finned tube heat exchanger of the first invention or the second invention, wherein the fin length is in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the fin on the fin surface. A value obtained by dividing the fin width by the outer diameter of the first heat transfer tube is larger than 2.2 and smaller than 3.5.
このフィンチューブ型熱交換器では、ここでの比率が2.2以下である場合には、伝熱管の関係を小さくすることが困難になっていき、かつ、伝熱管を流れる冷媒から得た熱を外部の空気と熱交換させるためのフィン面積が不足することになる。また、ここでの比率が3.5以上である場合には、伝熱管を通じて供給される冷媒の熱をフィン幅方向の端部まで伝えることができず、フィン幅方向端部において熱交換を有効に行わせることができず、むしろ通風抵抗が増大してしまう。このため、フィン幅を第1伝熱管の外径で除した値として、2.2より大きく、3.5より小さい範囲を採用することで、通風抵抗の増大を小さく抑えつつ有効な熱交換に必要とされるフィン面積を確保することが可能になる。 In this finned tube heat exchanger, when the ratio here is 2.2 or less, it becomes difficult to reduce the relationship between the heat transfer tubes, and the heat obtained from the refrigerant flowing through the heat transfer tubes The fin area for exchanging heat with the external air is insufficient. If the ratio is 3.5 or more, the heat of the refrigerant supplied through the heat transfer tube cannot be transferred to the end in the fin width direction, and heat exchange is effective at the end in the fin width direction. However, ventilation resistance increases. For this reason, as a value obtained by dividing the fin width by the outer diameter of the first heat transfer tube, a range larger than 2.2 and smaller than 3.5 is adopted, so that an effective heat exchange can be achieved while suppressing an increase in ventilation resistance. It becomes possible to secure the required fin area.
第4発明のフィンチューブ型熱交換器は、第1発明から第3発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、突出部は、第1貫通孔の中心近傍と第2貫通孔の中心近傍とを結ぶラインで2つに分けられるフィンの領域のうち、空気流れ方向において風下側となる領域にのみ設けられている。 The finned tube heat exchanger according to a fourth aspect of the present invention is the finned tube heat exchanger according to any one of the first to third aspects of the present invention, wherein the protrusions are near the center of the first through hole and near the center of the second through hole. Of the fin regions divided into two by the line connecting the two, the region is provided only in the region on the leeward side in the air flow direction.
このフィンチューブ型熱交換器では、着霜は、熱交換器の風上側で生じやすい。これに対して、このフィンチューブ熱交換器では、空気流れ方向において風下流となる領域にのみ突出部を設け、風上側となる領域には突出部を設けていない。これにより、着霜の発生を抑えることができるようになる。 In this fin tube type heat exchanger, frost formation is likely to occur on the windward side of the heat exchanger. On the other hand, in this finned-tube heat exchanger, a protrusion is provided only in a region that is downstream of the wind in the air flow direction, and no protrusion is provided in a region that is on the windward side. Thereby, generation | occurrence | production of frost formation can be suppressed now.
第5明のフィンチューブ型熱交換器は、第1発明から第4発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、突出部は、空気流れ方向の風上側よりも風下側の方がフィンの板厚方向における長さである突出長さが長い傾斜部分を少なくとも一部に有している。 The finned tube heat exchanger according to a fifth aspect of the present invention is the finned tube heat exchanger according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, wherein the protruding portion has fins on the leeward side rather than on the leeward side in the air flow direction. An inclined portion having a long protruding length, which is a length in the plate thickness direction, is at least partially included.
このフィンチューブ型熱交換器では、空気流れの風上側に突出長さが長い部分を設けてしまうと、当該部分よりも下流側に大きな死水域が生じてしまい、空気が滞留しやすく効率的な熱交換を行う部分を減少させてしまう。これに対して、このフィンチューブ熱交換器では、風上側においては突出長さが短くなるように形成することで、死水域をできるだけ小さく抑えることが可能になる。 In this finned tube heat exchanger, if a portion with a long protruding length is provided on the windward side of the air flow, a large dead water area is generated on the downstream side of the portion, so that air is likely to stay and efficient. The part which performs heat exchange will be reduced. On the other hand, in this fin tube heat exchanger, it is possible to keep the dead water area as small as possible by forming the projection length to be shorter on the windward side.
第6発明のフィンチューブ型熱交換器は、第1発明から第5発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、突出部は、空気流れ方向の上流側に位置する第1突出部と、第1突出部とは離れており第1突出部より下流側に位置する第2突出部と、を有している。 The finned tube heat exchanger according to a sixth aspect of the present invention is the finned tube heat exchanger according to any one of the first to fifth aspects of the present invention, wherein the protruding portion is a first protruding portion located on the upstream side in the air flow direction, A second projecting portion which is separated from the first projecting portion and is located downstream of the first projecting portion;
このフィンチューブ型熱交換器は、熱交性能を向上させることができるとともに、分割されて何もない部分を通じて空気流れを漏れ出させることができ、水捌け性を向上させることができる。 The finned tube heat exchanger can improve the heat exchange performance, and can leak the air flow through a portion that is divided and has nothing, thereby improving water drainage.
第7発明のフィンチューブ型熱交換器は、第6発明のフィンチューブ型熱交換器において、第1突出部の板厚方向における突出長さは、所定長さ以上である。 The finned tube heat exchanger of the seventh invention is the finned tube heat exchanger of the sixth invention, wherein the protruding length of the first protruding part in the thickness direction is not less than a predetermined length.
第1突出部の板厚方向における突出長さを、フィンの切り起こしによる製造が可能な所定長さ以上とすることで、製造における信頼性を向上させることが可能になる。 By setting the protruding length of the first protruding portion in the plate thickness direction to be equal to or longer than a predetermined length that can be manufactured by cutting and raising the fins, it is possible to improve reliability in manufacturing.
第8発明のフィンチューブ型熱交換器は、第1発明から第7発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、1枚当たりの厚みが0.05mmよりも大きく0.50mmよりも小さいフィンが、複数枚設けられているものである。これらの複数のフィンは、板厚方向に互いに重なるように配置されている。そして、フィン同士の板厚方向の間隔は、1.0mmより大きく、3.0mmより小さい。 The finned tube heat exchanger according to an eighth aspect of the present invention is the finned tube heat exchanger according to any one of the first to seventh aspects, wherein the fin has a thickness of more than 0.05 mm and less than 0.50 mm. However, a plurality of sheets are provided. The plurality of fins are arranged so as to overlap each other in the plate thickness direction. And the space | interval of the plate | board thickness direction of fins is larger than 1.0 mm, and smaller than 3.0 mm.
このフィンチューブ型熱交換器は、フィンピッチを短くすることで、単位面積当たりの熱交性能を向上させることが可能となっている。 This fin tube type heat exchanger can improve the heat exchange performance per unit area by shortening the fin pitch.
第9発明のフィンチューブ型熱交換器は、第8発明のフィンチューブ型熱交換器において、突出部の板厚方向の長さをフィン同士の板厚方向の間隔で除した値が、0.9以下である。 The finned tube heat exchanger of the ninth invention is the finned tube heat exchanger of the eighth invention, wherein the value obtained by dividing the length of the protruding portion in the plate thickness direction by the interval in the plate thickness direction of the fins is 0.00. 9 or less.
このフィンチューブ熱交換器では、突出部の高さはフィン同士の板厚方向の間隔未満となるように設けられているため、突出部とその上方に位置しているフィンとの間に空気が流れることができるため、突出部近傍で空気が停滞してしまうことを防ぐことが可能になる。 In this finned tube heat exchanger, the height of the protrusions is set to be less than the distance between the fins in the plate thickness direction, so that air flows between the protrusions and the fins located above the protrusions. Since it can flow, it becomes possible to prevent air from stagnating in the vicinity of the protrusion.
第10発明のフィンチューブ型熱交換器は、第1発明から第9発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、フィンは、長手方向に延びる複数の折り目を有している。 The finned tube heat exchanger according to a tenth aspect of the present invention is the finned tube heat exchanger according to any one of the first to ninth aspects, wherein the fin has a plurality of folds extending in the longitudinal direction.
このフィンチューブ熱交換器では、フィンが波形に湾曲しており、その折り目が長手方向に延びているため、フィンの強度を向上させることができる。 In this fin tube heat exchanger, the fin is curved in a corrugated shape, and the fold line extends in the longitudinal direction, so that the strength of the fin can be improved.
第11発明のフィンチューブ型熱交換器は、第10発明のフィンチューブ型熱交換器において、突出部は、空気流れ方向の上流側に位置する第1突出部と、第1突出部とは離れており第1突出部より下流側に位置する第2突出部と、を有している。第1突出部および第2突出部は、それぞれフィンの複数の折り目の間に位置しており、折り目上には位置していない。 The finned tube heat exchanger of the eleventh aspect of the invention is the finned tube heat exchanger of the tenth aspect of the invention, wherein the protruding part is separated from the first protruding part and the first protruding part located on the upstream side in the air flow direction. And a second protrusion located downstream from the first protrusion. The first protrusion and the second protrusion are each positioned between the plurality of folds of the fin and are not positioned on the fold.
このフィンチューブ型熱交換器では、突出部が折り目の間に位置しているため、製造が容易になる。また、突出部が分割されているため、突出部での熱交換を終えた空気を突出部同士の間の空間に向けて流すことができ、空気の停滞を防止できる。 In this fin tube type heat exchanger, since the protrusions are located between the folds, the manufacture becomes easy. Moreover, since the protrusion part is divided | segmented, the air which finished heat exchange in a protrusion part can be flowed toward the space between protrusion parts, and the stagnation of air can be prevented.
第12発明のフィンチューブ型熱交換器は、第1発明から第11発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、フィンは、略平坦部に対して空気流れの下流方向の位置において、フィンの長手方向およびフィンの板厚方向に広がる突出壁を有している。 The finned tube heat exchanger according to a twelfth aspect of the present invention is the finned tube heat exchanger according to any one of the first to eleventh aspects of the present invention, wherein the fin is located at a position in the downstream direction of the air flow with respect to the substantially flat portion. And a protruding wall extending in the plate thickness direction of the fin.
このフィンチューブ熱交換器では、上流側に位置している伝熱管や突出部を避けて流れ込んでくる空気が、突出壁に突き当たって流れていく。このため、突出壁における熱交によってさらに熱交性能を向上させることが可能になる。 In this finned tube heat exchanger, the air flowing in avoiding the heat transfer tubes and the protrusions located on the upstream side hits the protruding wall and flows. For this reason, it becomes possible to further improve heat exchange performance by heat exchange in the protruding wall.
第13発明のフィンチューブ型熱交換器は、第1発明から第12発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、円筒形状の第3伝熱管をさらに備えている。フィンは、略平坦部に対して空気流れの下流方向に位置しており、内側が第3伝熱管の外周と接している第3貫通孔をさらに有している。 A finned tube heat exchanger according to a thirteenth aspect of the present invention is the finned tube heat exchanger according to any one of the first to twelfth aspects of the present invention, further comprising a cylindrical third heat transfer tube. The fin is further located in the downstream direction of the air flow with respect to the substantially flat portion, and further includes a third through hole whose inner side is in contact with the outer periphery of the third heat transfer tube.
このフィンチューブ熱交換器では、空気流れの上流側である伝熱管や突出部近傍において着霜が生じた場合であっても、着霜が生じにくい略平坦部を介して下流側の第3伝熱管に空気が送られることになる。このため、上流側の伝熱管や突出部近傍で着霜が生じた場合であっても、熱交性能の低下を小さく抑えることが可能になる。 In this finned-tube heat exchanger, even if frost formation occurs near the heat transfer tube or the protruding portion on the upstream side of the air flow, the third transfer on the downstream side via the substantially flat portion where frost formation does not easily occur. Air will be sent to the heat pipe. For this reason, even if it is a case where frosting arises in the heat exchanger tube and protrusion part of an upstream, it becomes possible to suppress the fall of heat exchange performance small.
また、着霜が生じていない状況であっても、第1伝熱管に向かう空気流れについては第1伝熱管で、第2伝熱管に向かう空気流れについては第2伝熱管で、突出部に向かう空気流れについては伝熱管の近傍で熱を得やすい突出部において、それぞれ熱交換を行うことができる。そして、これら第1伝熱管、第2伝熱管および突出部に向かうことなく突出部付近によって略平坦部近傍に導かれた空気流れや、第1伝熱管と第2伝熱管のちょうど中間を通過した空気流れについては、第3伝熱管において熱交換を行わせることができる。これにより、各所において十分な熱交換を行わせることが可能になる。 Further, even in a situation where no frost formation occurs, the air flow toward the first heat transfer tube is the first heat transfer tube, and the air flow toward the second heat transfer tube is the second heat transfer tube toward the protruding portion. About an air flow, heat exchange can be performed in the protrusion part which is easy to obtain heat in the vicinity of a heat exchanger tube, respectively. Then, the air flow guided to the vicinity of the substantially flat portion by the vicinity of the protrusion portion without going to the first heat transfer tube, the second heat transfer tube, and the protrusion portion, or just the middle between the first heat transfer tube and the second heat transfer tube. About an air flow, heat exchange can be performed in a 3rd heat exchanger tube. Thereby, it becomes possible to perform sufficient heat exchange in each place.
第14発明のフィンチューブ型熱交換器は、第1発明から第12発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、円筒形状の第3伝熱管と、内側が第3伝熱管の外周と接している第3貫通孔を有する下流側フィンと、をさらに備えている。第3伝熱管および下流側フィンは、第1伝熱管、第2伝熱管およびフィンに対して空気流れの下流方向に位置している。第3伝熱管は、略平坦部に対して空気流れ下流側に位置している。なお、伝熱管を3段以上の複数段設けてもよい。 A finned tube heat exchanger according to a fourteenth aspect of the present invention is the finned tube heat exchanger according to any one of the first to twelfth aspects of the present invention, wherein the cylindrical third heat transfer tube and the inner side are in contact with the outer periphery of the third heat transfer tube. And a downstream fin having a third through hole. The third heat transfer tube and the downstream fin are located in the downstream direction of the air flow with respect to the first heat transfer tube, the second heat transfer tube, and the fin. The third heat transfer tube is located on the downstream side of the air flow with respect to the substantially flat portion. In addition, you may provide the heat transfer tube in multiple steps | paragraphs of 3 steps or more.
このフィンチューブ型熱交換器では、空気流れの上流側である第1伝熱管、第2伝熱管や突出部近傍において着霜が生じた場合であっても、着霜が生じにくい略平坦部を介して下流側の第3伝熱管に空気が送られることになる。このため、上流側の伝熱管や突出部近傍で着霜が生じた場合であっても、熱交性能の低下を小さく抑えることが可能になる。 In this finned tube heat exchanger, even if frost formation occurs near the first heat transfer tube, the second heat transfer tube, or the protruding portion on the upstream side of the air flow, a substantially flat portion that hardly generates frost is formed. Thus, air is sent to the third heat transfer tube on the downstream side. For this reason, even if it is a case where frosting arises in the heat exchanger tube and protrusion part of an upstream, it becomes possible to suppress the fall of heat exchange performance small.
また、着霜が生じていない状況であっても、第1伝熱管に向かう空気流れについては第1伝熱管で、第2伝熱管に向かう空気流れについては第2伝熱管で、突出部に向かう空気流れについては伝熱管の近傍で熱を得やすい突出部において、それぞれ熱交換を行うことができる。そして、これら第1伝熱管、第2伝熱管および突出部に向かうことなく突出部付近によって略平坦部近傍に導かれた空気流れや、第1伝熱管と第2伝熱管のちょうど中間を通過した空気流れについては、第3伝熱管において熱交換を行わせることができる。これにより、各所において十分な熱交換を行わせることが可能になる。 Further, even in a situation where no frost formation occurs, the air flow toward the first heat transfer tube is the first heat transfer tube, and the air flow toward the second heat transfer tube is the second heat transfer tube toward the protruding portion. About an air flow, heat exchange can be performed in the protrusion part which is easy to obtain heat in the vicinity of a heat exchanger tube, respectively. Then, the air flow guided to the vicinity of the substantially flat portion by the vicinity of the protrusion portion without going to the first heat transfer tube, the second heat transfer tube, and the protrusion portion, or just the middle between the first heat transfer tube and the second heat transfer tube. About an air flow, heat exchange can be performed in a 3rd heat exchanger tube. Thereby, it becomes possible to perform sufficient heat exchange in each place.
第15明のフィンチューブ型熱交換器は、第1発明から第12発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、円筒形状の第3伝熱管と、内側が第3伝熱管の外周と接している第3貫通孔と、を有する下流側フィンと、をさらに備えている。下流側フィンは、下流側フィンの長手方向および下流側フィンの板厚方向に広がる第1突出壁および第2突出壁を有しており、第1突出壁、第3貫通孔、第2突出壁がこの順に前記下流側フィンの長手方向に並んで配置されている。そして、第3伝熱管および下流側フィンは、第1伝熱管、第2伝熱管およびフィンに対して空気流れの下流方向に位置している。さらに、第3伝熱管は、略平坦部に対して空気流れの下流方向に位置している。第1突出壁は、第1伝熱管に対して空気流れの下流方向に位置している。第2突出壁は、第2伝熱管に対して空気流れの下流方向に位置している。 The fifteenth fin-tube heat exchanger is the fin-tube heat exchanger according to any one of the first to twelfth inventions, wherein the cylindrical third heat transfer tube and the inner side are in contact with the outer periphery of the third heat transfer tube. A downstream fin having a third through hole. The downstream fin has a first projecting wall and a second projecting wall extending in the longitudinal direction of the downstream fin and the plate thickness direction of the downstream fin, and the first projecting wall, the third through hole, and the second projecting wall. Are arranged in this order in the longitudinal direction of the downstream fin. And a 3rd heat exchanger tube and a downstream fin are located in the downstream direction of an air flow with respect to a 1st heat exchanger tube, a 2nd heat exchanger tube, and a fin. Furthermore, the 3rd heat exchanger tube is located in the downstream direction of an air flow with respect to a substantially flat part. The first protruding wall is located in the downstream direction of the air flow with respect to the first heat transfer tube. The second protruding wall is located in the downstream direction of the air flow with respect to the second heat transfer tube.
このフィンチューブ型熱交換器では、空気流れの上流側である第1伝熱管、第2伝熱管や突出部近傍において着霜が生じた場合であっても、着霜が生じにくい略平坦部を介して下流側の第3伝熱管に空気が送られることになる。また、第1突出壁や第2突出壁が設けられており下流側フィンに流れ込む空気を第3伝熱管近傍に集めることができ、上流側の伝熱管や突出部近傍で着霜が生じた場合であっても、熱交性能の低下を小さく抑えることが可能になる。 In this finned tube heat exchanger, even if frost formation occurs near the first heat transfer tube, the second heat transfer tube, or the protruding portion on the upstream side of the air flow, a substantially flat portion that hardly generates frost is formed. Thus, air is sent to the third heat transfer tube on the downstream side. Moreover, when the 1st protrusion wall and the 2nd protrusion wall are provided, the air which flows into a downstream fin can be collected in the 3rd heat exchanger tube vicinity, and frost formation has arisen in the heat exchanger tube and protrusion vicinity of an upstream side Even so, it is possible to suppress a decrease in heat exchange performance.
また、着霜が生じていない状況であっても、第1伝熱管に向かう空気流れについては第1伝熱管で、第2伝熱管に向かう空気流れについては第2伝熱管で、突出部に向かう空気流れについては伝熱管の近傍で熱を得やすい突出部において、それぞれ熱交換を行うことができる。そして、これら第1伝熱管、第2伝熱管および突出部に向かうことなく突出部付近によって略平坦部近傍に導かれた空気流れや、第1伝熱管と第2伝熱管のちょうど中間を通過した空気流れについては、第3伝熱管において熱交換を行わせることができる。これにより、各所において十分な熱交換を行わせることが可能になる。 Further, even in a situation where no frost formation occurs, the air flow toward the first heat transfer tube is the first heat transfer tube, and the air flow toward the second heat transfer tube is the second heat transfer tube toward the protruding portion. About an air flow, heat exchange can be performed in the protrusion part which is easy to obtain heat near the heat exchanger tube, respectively. Then, the air flow led to the vicinity of the substantially flat portion by the vicinity of the protrusion portion without going to the first heat transfer tube, the second heat transfer tube, and the protrusion portion, or just the middle between the first heat transfer tube and the second heat transfer tube. About an air flow, heat exchange can be performed in a 3rd heat exchanger tube. Thereby, it becomes possible to perform sufficient heat exchange in each place.
第16発明のフィンチューブ型熱交換器は、第1発明から第15発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、フィンは、一部を板厚方向に切り込んだ切り込み部を有している。突出部は、切り込み部を板厚方向に起こした切り起こし部である。 The finned tube heat exchanger according to a sixteenth aspect of the present invention is the finned tube heat exchanger according to any one of the first to fifteenth aspects of the present invention, wherein the fin has a cut portion that is partially cut in the thickness direction. . The projecting portion is a cut-and-raised portion obtained by raising the cut portion in the plate thickness direction.
このフィンチューブ型熱交換器では、突出部を別途取り付ける必要がなく、通過空気の流れを切り起こし部によって変化させることができる。これにより、伝熱管の近傍に配置されている切り起こし部は、通過空気と十分に触れあうことができるため、熱交換効率を向上させることができる。さらに、切り込み部には、空気を通過する空気流れができるため、切り込み部の空気流れ下流側における死水域を小さくすることができ、熱交換済みの空気が停滞してしまうことを防ぎ、有効に熱交換を行わせることが可能になる。 In this fin tube type heat exchanger, it is not necessary to separately attach the protruding portion, and the flow of the passing air can be cut and raised by the raised portion. Thereby, since the cut-and-raised part arrange | positioned in the vicinity of the heat exchanger tube can fully contact with passing air, heat exchange efficiency can be improved. Furthermore, since the cut portion has an air flow that passes through the air, the dead water area on the downstream side of the cut portion can be reduced, and the heat exchanged air can be prevented from stagnation and effectively. Heat exchange can be performed.
第17発明のフィンチューブ型熱交換器は、第16発明のフィンチューブ型熱交換器において、切り起こし部は、第1貫通孔の中心と第2貫通孔の中心とのうちより近い方との距離は、風上側よりも風下側の方が短い。また、切り起こし部の長手方向と、フィンの長手方向に対してフィンの面上で直交する方向と、がなす角度である迎え角は、10度より大きく40度より小さい。なお、通風抵抗と熱交性能との関係から、迎え角は14度とするのが好ましい。 The finned tube heat exchanger of the seventeenth invention is the finned tube heat exchanger of the sixteenth invention, wherein the cut-and-raised portion is closer to the center of the first through hole and the center of the second through hole. The distance is shorter on the leeward side than on the leeward side. The angle of attack, which is an angle formed by the longitudinal direction of the cut and raised portion and the direction orthogonal to the longitudinal direction of the fin on the surface of the fin, is larger than 10 degrees and smaller than 40 degrees. In addition, from the relationship between ventilation resistance and heat exchange performance, the angle of attack is preferably 14 degrees.
このフィンチューブ型熱交換器では、迎え角を40度よりも小さくすることで通風抵抗の増大を抑えることができる。また、迎え角を10度より大きくすることで熱交性能を十分に確保することができる。これにより、通風抵抗の増大を抑えつつ、熱交性能を向上させることができる。 In this fin tube type heat exchanger, an increase in ventilation resistance can be suppressed by making the angle of attack smaller than 40 degrees. Moreover, heat exchange performance is fully securable by making an angle of attack larger than 10 degree | times. Thereby, heat exchange performance can be improved, suppressing increase in ventilation resistance.
第18発明のフィンチューブ型熱交換器は、第1発明から第17発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、第1伝熱管および第2伝熱管は、銅もしくは銅を含有する合金からなり、外径が4mm以上7mm以下である。 The finned tube heat exchanger according to an eighteenth aspect of the present invention is the finned tube heat exchanger according to any one of the first to the seventeenth aspects, wherein the first heat transfer tube and the second heat transfer tube are made of copper or an alloy containing copper. The outer diameter is 4 mm or more and 7 mm or less.
このフィンチューブ型熱交換器では、冷凍サイクルにおける冷媒圧力が高くなる場合であっても耐圧強度を確実に確保することが可能になる。 In this finned tube heat exchanger, it is possible to reliably ensure the pressure strength even when the refrigerant pressure in the refrigeration cycle is high.
第19発明のフィンチューブ型熱交換器は、第1発明から第18発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、作動冷媒は、二酸化炭素である。 The finned tube heat exchanger of the nineteenth invention is the finned tube heat exchanger of any one of the first to eighteenth inventions, wherein the working refrigerant is carbon dioxide.
フィンチューブ型熱交換器の作動冷媒が二酸化炭素の場合には、臨界圧力を超える高圧で冷凍サイクルが行われるが、この場合であっても耐圧強度を確保しつつ能力を維持させることが可能になる。 When the working refrigerant of the finned tube heat exchanger is carbon dioxide, the refrigeration cycle is performed at a high pressure exceeding the critical pressure. Even in this case, it is possible to maintain the capacity while ensuring the pressure strength. Become.
第20発明の冷凍装置は、冷凍サイクルにおいて冷媒の蒸発器としてのみ機能させ、屋外に配置される請求項1から19のいずれか1項に記載のフィンチューブ型熱交換器と、フィンチューブ熱交換器に空気流れを供給する送風部と、圧縮機と、熱源側熱交換器と、膨張機構と、を備えている。
The refrigeration apparatus according to a twentieth aspect of the present invention is the finned-tube heat exchanger according to any one of
この冷凍装置では、暖房運転時に外気温が低下して着霜が生じやすいことがあっても、熱高性能を維持することが可能になる。 In this refrigeration apparatus, even if the outside air temperature is lowered during the heating operation and frost formation is likely to occur, it is possible to maintain high thermal performance.
第21発明の給湯装置は、冷凍サイクルにおいて冷媒の蒸発器としてのみ機能させ、屋外に配置される請求項1から19のいずれか1項に記載のフィンチューブ型熱交換器と、フィンチューブ熱交換器に空気流れを供給する送風部と、圧縮機と、熱源側熱交換器と、膨張機構と、熱源側熱交換器に加熱対象となる水を供給させる水回路と、を備えている。
The hot-water supply device according to a twenty-first aspect of the present invention is the finned-tube heat exchanger according to any one of
この給湯装置では、フィンチューブ型熱交換器が冷媒の蒸発器として機能することで熱を汲み取って、水回路を流れる水を加熱している。このため、フィンチューブ型熱交換器の周囲の環境によっては、フィンチューブ型熱交換器には着霜が生じやすい状況となる。これに対して、ここでは、このように着霜が生じやすい状況下や一部着霜した状況下であっても熱交性能の低下を小さく抑えることが可能になる。 In this hot water supply device, the fin tube type heat exchanger functions as a refrigerant evaporator to draw heat and heat the water flowing through the water circuit. For this reason, depending on the environment around the finned tube heat exchanger, the finned tube heat exchanger is likely to be frosted. On the other hand, here, it is possible to suppress a decrease in the heat exchange performance even under such a situation where frost formation is likely to occur or a partial frost formation.
第1発明では、一部着霜した状況下であっても熱交性能の低下を小さく抑えることが可能になる。 In the 1st invention, it becomes possible to suppress the fall of heat exchange performance small even under the situation where it partially frosted.
第2発明では、空気流れの抜けを良好に維持したままで伝熱を促進させることが可能となる。 In the second aspect of the invention, it is possible to promote heat transfer while maintaining good airflow escape.
第3発明では、通風抵抗の増大を小さく抑えつつ有効な熱交換に必要とされるフィン面積を確保することが可能になる。 In the third aspect of the invention, it is possible to secure a fin area required for effective heat exchange while suppressing an increase in ventilation resistance.
第4発明では、着霜の発生を抑えることができるようになる。 In 4th invention, generation | occurrence | production of frost formation can be suppressed now.
第5発明では、死水域をできるだけ小さく抑えることが可能になる。 In the fifth invention, it is possible to keep the dead water area as small as possible.
第6発明では、分割されて何もない部分を通じて空気流れを漏れ出させることができ、水捌け性を向上させることができる。 In the sixth aspect of the invention, the air flow can be leaked through a portion that is divided and has nothing, and water drainage can be improved.
第7発明では、製造における信頼性を向上させることが可能になる。 In the seventh invention, reliability in manufacturing can be improved.
第8発明では、単位面積当たりの熱交性能を向上させることが可能となっている。 In the eighth invention, it is possible to improve the heat exchange performance per unit area.
第9発明では、突出部とその上方に位置しているフィンとの間に空気が流れることができるため、突出部近傍で空気が停滞してしまうことを防ぐことが可能になる。 In the ninth aspect of the invention, air can flow between the protrusion and the fin located above it, so that it is possible to prevent the air from stagnating in the vicinity of the protrusion.
第10発明では、フィンの強度を向上させることができる。 In the tenth aspect, the strength of the fin can be improved.
第11発明では、製造が容易になり、空気の停滞を防止できる。 In the eleventh aspect, the manufacture is facilitated and the stagnation of air can be prevented.
第12発明では、突出壁における熱交によってさらに熱交性能を向上させることが可能になる。 In the twelfth aspect, the heat exchange performance can be further improved by the heat exchange in the protruding wall.
第13発明では、各所において十分な熱交換を行わせることが可能になる。 In the thirteenth aspect, sufficient heat exchange can be performed at various places.
第14発明では、各所において十分な熱交換を行わせることが可能になる。 In the fourteenth aspect, sufficient heat exchange can be performed at various places.
第15発明では、各所において十分な熱交換を行わせることが可能になる。 In the fifteenth aspect, sufficient heat exchange can be performed at various places.
第16発明では、切り起こし部では、通過空気と十分に触れあうことができるため、熱交換効率を向上させることができ、切り込み部では、熱交換済みの空気が停滞してしまうことを防ぎ、有効に熱交換を行わせることが可能になる。 In the sixteenth aspect of the invention, the cut-and-raised part can sufficiently contact with the passing air, so that the heat exchange efficiency can be improved, and the cut-off part can prevent the heat exchanged air from being stagnant and effective. Can be made to exchange heat.
第17発明では、通風抵抗の増大を抑えつつ、熱交性能を向上させることができる。 In the seventeenth aspect, heat exchange performance can be improved while suppressing an increase in ventilation resistance.
第18発明では、冷凍サイクルにおける冷媒圧力が高くなる場合であっても耐圧強度を確実に確保することが可能になる。 In the eighteenth aspect, it is possible to ensure the pressure resistance even when the refrigerant pressure in the refrigeration cycle is high.
第19発明では、耐圧強度を確保しつつ能力を維持させることが可能になる。 In the nineteenth aspect, it is possible to maintain the capacity while ensuring the pressure strength.
第20発明では、暖房運転時に外気温が低下して着霜が生じやすいことがあっても、熱高性能を維持することが可能になる。 In the twentieth invention, even if the outside air temperature is lowered during the heating operation and frost formation is likely to occur, it is possible to maintain high thermal performance.
第21発明では、着霜が生じやすい状況下や一部着霜した状況下であっても熱交性能の低下を小さく抑えることが可能になる。 In the twenty-first aspect, it is possible to suppress a decrease in heat exchange performance to a small extent even under conditions where frost formation tends to occur or conditions where partial frost formation occurs.
<1−1>給湯装置の構成
図1は、本発明にかかる冷凍装置の一実施形態としての給湯装置1の概略構成図である。給湯装置1は、超臨界域で作動する冷媒(ここでは、二酸化炭素)を使用して二段圧縮式冷凍サイクルを行うことで、温水を作り出す装置である。
<1-1> Configuration of Hot Water Supply Apparatus FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hot
給湯装置1は、水回路90と、冷媒回路10とを有している。
The hot
(水回路)
水回路90は、図1に示すように、外部から供給される水をポンプ91によって後述する熱源側熱交換器4に導く入水配管92と、この熱源側熱交換器4から供給先へとお湯を供給する出水配管93とから構成されている。このポンプ91は、モータ91mを有しており、制御によって熱源側熱交換器4に供給する水量を調節できるようになっている。
(Water circuit)
As shown in FIG. 1, the
(冷媒回路)
冷媒回路10は、主として、圧縮機構2と、熱源側熱交換器4と、膨張機構5と、利用側熱交換器6と、中間冷媒管22と、中間冷却器7等を有している。
(Refrigerant circuit)
The
圧縮機構2は、本実施形態において、2つの圧縮要素で冷媒を二段圧縮させる。
In the present embodiment, the
中間冷媒管22は、圧縮機構2の低段側の圧縮要素から吐出する冷媒を、高段側の圧縮要素に導く配管である。
The
中間冷却器7は、この中間冷媒管22を通過する冷媒を冷却させることで、圧縮仕事の量を低減化させる外部冷却装置である。
The intermediate cooler 7 is an external cooling device that reduces the amount of compression work by cooling the refrigerant passing through the
熱源側熱交換器4は、水回路90によって供給される水を加熱するために、冷媒の放熱器として機能する熱交換器である。この熱源側熱交換器4における熱交換によって、冷媒回路10の冷媒は放熱し、水回路の水は加熱される。
The heat source-
膨張機構5は、熱源側熱交換器4と利用側熱交換器6との間に設けられ、通過する冷媒を減圧しつつ、冷媒流量を調節する。
The
利用側熱交換器6は、フィンチューブ型熱交換器であって、冷媒を、送風機3から供給される外部空気との間で熱交換させる。ここでは、利用側熱交換器6は、膨張機構5において減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。この利用側熱交換器6の詳細については、後述する。
The use
送風機3は、モータ3mを有しており、利用側熱交換器6に供給する風量を調節することができる。
The
そして、利用側熱交換器6で蒸発された冷媒は、上記圧縮機構2に吸入されることで冷凍サイクルが行われる。
The refrigerant evaporated in the use
<1−2>利用側熱交換器
次に、利用側熱交換器6の詳細構成について図を参照しつつ説明する。
<1-2> Usage side heat exchanger Next, the detailed configuration of the usage
図2は、利用側熱交換器6の正面図である。図3は、利用側熱交換器6の右側面図である。図4は、利用側熱交換器6の上面図である。
FIG. 2 is a front view of the use
なお、正面側には送風機3が設けられ、背面側から正面側に流れる空気流れを形成させる。このため、以下、正面側は風下側を、背面側は風上側を意味するものとする。そして、右側、左側との表現は、それぞれ正面側から見た場合の位置を示すものとする。
In addition, the
この利用側熱交換器6は、複数のフィンから構成されるフィン群に対して、複数の伝熱管から構成される管列が貫通するように構成されている。
The use
上面図である図4に示すように、利用側熱交換器6は、略L字形状に折れ曲がって、送風機3を背面側および左側面側から覆うように形成されている。
As shown in FIG. 4 which is a top view, the use
この利用側熱交換器6は、図4に示すように、送風機3が駆動することによって、矢印で示す方向に空気流れFが形成される。
As shown in FIG. 4, in the use
ここで、風上側のフィン61,62,63・・・が鉛直方向(図4の奥行き方向)を長手方向として、互いに面平行の位置関係で厚み方向に並ぶことで、風上側フィン群60を構成している。また、風上側フィン群60を板厚方向に貫通させている風上側の伝熱管41,42,43・・・がフィン61,62,63・・・の板厚方向を長手方向としつつ、互いに平行の位置関係で鉛直方向(図4の奥行き方向)に並ぶことで風上側伝熱管列40を構成している。
Here, the
風下側のフィン71,72,73・・・についても、風下側に配置されている点以外は、風上側フィン群60と同様であり、風下側フィン群70を構成している。また、風下側の伝熱管51,52,53・・・についても、風下側に配置されている点以外は、風上側伝熱管列40と同様であり、風下側伝熱管群50を構成している。
The
なお、後述するが、給湯装置1の蒸発器として機能する利用側熱交換器6は、運転条件や周囲温度によって、着霜が生じることがあるが、この場合の着霜は、主として風上側フィン群60や風上側伝熱管群40の風上側から生じはじめることになる。
As will be described later, the use-
<1−3>伝熱管の詳細
伝熱管41,42,43・・・,51,52,53・・・は、いずれも銅製の配管である。なお、伝熱管41,42,43・・・,51,52,53・・・の材質としては、銅に限られるものではなく、例えば、銅を含んだ合金によって形成されていてもよい。
<1-3> Details of heat transfer tubes All of the
なお、上記給湯装置1において作動冷媒として二酸化炭素が用いられ、所定効率以上の冷凍サイクルを実行する場合には、冷媒の圧力が臨界圧力を超えるまで高圧になる。この高圧は、従来のR−22等のフルオロカーボン系の冷媒を用いた冷凍サイクルの高圧よりも非常に高いため、この利用側熱交換器6の伝熱管41,42,43・・・,51,52,53・・・としては、耐圧強度を確保するために、素材として銅を用い、かつ、外径を7mmとしている。なお、この伝熱管の肉厚は、耐圧強度を十分に確保する観点から、管径、使用冷媒、対象機器に適用される法規に基づいて定まる値とすることができる。また、この伝熱管の外径は、7mmに限られるものではなく、例えば、4mm以上7mm未満であっても、耐圧強度を確保することができる。
When carbon dioxide is used as the working refrigerant in the hot
<1−4>フィンの詳細形状
以下、図5〜図9を参照しつつ、フィン61および伝熱管41,42を例に挙げて、利用側熱交換器6のフィンの詳細形状を説明する。
<1-4> Detailed shape of fin Hereinafter, with reference to FIGS. 5 to 9, the detailed shape of the fin of the use-
図5は、フィン61に伝熱管41,42が貫通している様子を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the
図6は、フィン61の正面図である。
FIG. 6 is a front view of the
図7は、フィン61の部分拡大正面図である。
FIG. 7 is a partially enlarged front view of the
図8は、フィン61の図7で示すI−I面の断面図である。
8 is a cross-sectional view of the
なお、各図面においてFで示す空気流れ方向は、送風機3が駆動した場合に生じる空気流れ方向を示しており、この矢印Fを基準に風上側か風下側かを示しながら、以下説明する。
In addition, the air flow direction shown by F in each drawing has shown the air flow direction which arises when the
フィン61は、折り目P1、P2,P3、板61a、61b、61c、61d、貫通孔O1、O2、スリットS11〜S26、切り起こしW11〜W26、略平坦部Rを有しており、アルミによって形成されている。なお、アルミのみに限らず、アルミを含む合金で形成されていてもよい。
The
なお、このフィン61は、一枚当たりの厚みが、0.1mmとなっている。なお、この厚みは、0.1mmに限られず、例えば、0.05mmよりも大きく0.50mmよりも小さくてもよい。
The
このフィン61は、図6および図8に示すように、フィン61の長手方向に対して平行に延びる折り目P1、折り目P3が山となっており、同様に平行に延びる折り目P2が谷となるように、波形形状となっている。この波形形状の傾斜程度は、図8に示すように、4.5mmに対して0.3mm上昇もしくは下降する程度の傾斜となっている。
As shown in FIGS. 6 and 8, the
ここで、板61aは、フィン61の折り目P1より風上側に位置する板である。また、板61bは、フィン61の折り目P1と折り目P2とによって囲まれている板である。板61cは、フィン61の折り目P2と折り目P3とによって囲まれている板である。板61dは、フィン61の折り目P3より風下側に位置する板である。
Here, the
貫通孔O1には、伝熱管41が貫通するように設けられている。そして、伝熱管41の外周と、貫通孔O1の内周と、が互いに密着している。また、同様に、貫通孔O2には、伝熱管42が貫通するように設けられている。そして、伝熱管42の外周と、貫通孔O2の内周と、が互いに密着している。この密着形状によって、伝熱管41,42を流れる冷媒の熱を効率的にフィン61に伝達させることができる。
A
スリットS11〜S26は、それぞれ切り起こしW11〜W26を設けるために切り込まれた部分であり、フィン61の厚み方向に貫通している。例えば、スリットS11の開口形状は、切り起こしW11の形状に対応しており、略台形形状を有している。そして、スリットS11のうちフィン61の長手方向の一方側の1つの辺を介して、スリットS11と切り起こしW11とが繋がっている。すなわり、スリットS11は、フィン61に対して切り込みを入れ、それを板厚方向に延びる方向に起こした結果生じる開口である。この1つの辺のフィン61の対応スリットに対する長手方向の向き(切り起こされる向き)は、いずれも同じ側となって統一されており製造が容易になっている。また、切り起こしW11は、同様に、フィン61に対して切り込みを入れ、それを板厚方向に延びる方向に起こした結果生じる突出部である。
The slits S <b> 11 to S <b> 26 are portions that are cut and raised to provide the W <b> 11 to W <b> 26, and penetrate the
なお、切り起こしW11、W12、W13のひとかたまり、切り起こしW14、W15、W16のひとかたまり等、には、それぞれ切り起こしW11と切り起こしW12との間のように、それぞれ間隔が設けられている。このため、切り起こしに触れて十分に熱交換した空気は、切り起こしの間から漏れ出しながら流れることができ、通風抵抗が増大し過ぎないようにすることができている。また、この切り起こし同士の間隔が設けられていることで、ドレン水が生じた場合であっても、水捌け性を向上させることができている。 It should be noted that an interval is provided between the cut and raised groups W11, W12, and W13 and the cut and raised groups W14, W15, and W16, such as between the cut and raised W11 and the cut and raised W12. For this reason, the air that has been sufficiently heat-exchanged by touching the cut and raised can flow while leaking from between the cut and raised, so that the ventilation resistance does not increase excessively. Moreover, even if it is a case where drain water arises because the space | interval of this cut and raised is provided, the drainage property can be improved.
また、これらの切り起こしW11、W14、W21、W24およびスリットS11、S14,S21,S24は、いずれも板61aの範囲内に位置しており、折り目P1までは達していない。また、切り起こしW12、W15、W22、W25およびスリットS12、S15,S22,S25は、いずれも板61bの範囲内に位置しており、折り目P1、P2のいずれにも達していない。さらに、切り起こしW13、W16、W23、W26およびスリットS13、S16,S23,S26は、いずれも板61cの範囲内に位置しており、折り目P2、P3のいずれにも達していない。
Further, these cut and raised portions W11, W14, W21, W24 and the slits S11, S14, S21, S24 are all located within the range of the
なお、切り起こしW11〜W26は、貫通孔O1の近傍に配置される切り起こしW11〜W16と、貫通孔O2の近傍に配置される切り起こしW21〜W26と、が設けられている。このうち、切り起こしW11、W12、W13およびスリットS11、S12,S13は、貫通孔O1に対して、フィン61の長手方向の一方側に設けられており、風上側に向かうほど、貫通孔O1の中心線(フィン61の長手方向に垂直な方向の線)との距離が長くなるように配置されている。なお、切り起こしW11、W12、W13は、いずれも同一面上に位置するように配置されている。また、切り起こしW14、W15、W16およびスリットS14、S15,S16についても同様に、貫通孔O1に対して、フィン61の長手方向の他方側(切り起こしW11等が設けられている位置とは反対側)に設けられており、風上側に向かうほど、貫通孔O1の中心線(フィン61の長手方向に垂直な方向の線)との距離が長くなるように配置されている。なお、切り起こしW14、W15、W16は、いずれも同一面上に位置するように配置されている。これにより、切り起こしW11〜W16は、風上側に向かうほど、同一の板61a,61b,61c内での距離が離れていくように配置されている。なお、ここで、貫通孔O1の中心から幅方向に延びる線と、切り起こしW11,W12,W13が並ぶ面とフィン61との交わりと、がなす角であって、風上側に向けて広がっている迎え角の大きさは、14度となるように設けられている。なお、この迎え角が14度であるのは、切り起こしW14,W15,W16や、切り起こしW21,W22,W23や、切り起こしW24,W25,W26についても同様である。
The cut and raised W11 to W26 are provided with cut and raised W11 to W16 disposed in the vicinity of the through hole O1, and cut and raised W21 to W26 disposed in the vicinity of the through hole O2. Of these, the cut-and-raised W11, W12, W13 and the slits S11, S12, S13 are provided on one side in the longitudinal direction of the
この迎え角についても、14度に限られず、例えば、10度より大きく、40度より小さければ、他の角度を採用してもよい。ここで、迎え角を40度より小さくするのは、40度以上にすると、空気流れに対する通風抵抗が増大し過ぎてしまい、利用側熱交換器6全体としての熱交性能を良好に保つことができないからである。また、迎え角を10度より大きくするのは、10度以下にすると、切り起こし周辺の空気流れが早すぎることになり、熱交性能を向上させることができないからである。
The angle of attack is not limited to 14 degrees. For example, other angles may be adopted as long as they are larger than 10 degrees and smaller than 40 degrees. Here, if the angle of attack is made smaller than 40 degrees, if the angle is made 40 degrees or more, the ventilation resistance against the air flow will increase excessively, and the heat exchange performance as a whole of the use
略平坦部Rは、図7に示すように、貫通孔O1と貫通孔O2との間のうち、切り起こしW14,W15,W16と切り起こしW21,W22,W23との間の、切り起こしやスリット等が設けられていない略平坦部分である。すなわち、この略平坦部Rには、切り起こしやスリット等が無く、単に波形のフィン61の形状による凹凸があるだけであり、通風抵抗が非常に少ない部分である。なお、伝熱管41、42や切り起こしW14、W15、W16、W21、W22、W23に着霜が生じることで伝熱管41,42や切り起こしW14、W15、W16、W21、W22、W23における空気流れの通過が困難になった状況であっても、この略平坦部Rは、通風抵抗が少ないために着霜が生じにくく、空気流れとの間で熱交換を続けることができるようになる。
As shown in FIG. 7, the substantially flat portion R is formed between the through hole O1 and the through hole O2, and is cut and raised between the cut and raised W14, W15, and W16 and the cut and raised W21, W22, and W23. It is a substantially flat portion where no etc. are provided. In other words, the substantially flat portion R has no cut and raised, slits, and the like, and has only irregularities due to the shape of the
なお、上述したように、切り起こしが切り起こされる向きが統一されているため、切り起こしに対するスリットの配置方向も統一され、製造が容易になっている。このため、ここでは、切り起こしのスリットが最寄りの貫通孔側に位置しているところ(例えば、切り起こしW22に対するスリットS22)では、切り起こし位置を風下寄りにしつつ(切り起こしW21と切り起こしW22との距離が3.5mmで、切り起こしW22と切り起こしW23との距離が2.8mm)、切り起こしのスリットが最寄りの貫通孔とは反対側に位置しているところ(例えば、同じ板61b上である切り起こしW15に対するスリットS15)では、切り起こし位置を風上寄りにして配置している(切り起こしW14と切り起こしW15との距離が2.8mmで、切り起こしW15と切り起こしW16との距離が3.5mm)。これにより、伝熱管42近傍で熱交換された空気は、スリットS22を介して流れやすくなり、死水域が生じにくくしている。また、伝熱管41近傍で熱交換された空気は、切り起こしW15が風上側に離れて配置されていることで、スリットが切り起こしと伝熱管41との間に位置していなくても、切り起こしW15と伝熱管41との間を介して空気が流れやすくなり、死水域を生じにくくしている。
Note that, as described above, since the direction in which the cut-and-raised portions are cut and raised is unified, the arrangement direction of the slits relative to the cut-and-raised portion is also unified, and manufacturing is easy. For this reason, here, when the cut and raised slit is located on the nearest through hole side (for example, the slit S22 for the cut and raised W22), the cut and raised position is made closer to the leeward side (cut and raised W21 and the cut and raised W22). The distance between the cut and raised W22 and the cut and raised W23 is 2.8 mm), and the cut and raised slit is located on the opposite side of the nearest through hole (for example, the
<1−5>切り起こしの詳細形状
切り起こしW11〜W26は、図8および図9に示すように、風上側の方が切り起こし高さ(フィン61の板厚方向の長さ)が概ね高くなるように形成されている。
<1-5> Detailed shape of the cut and raised As shown in FIGS. 8 and 9, the cut and raised W11 to W26 have a generally higher height on the windward side (the length of the
具体的には、図7に示すように、上底を風上側として、下底を風下側として、高さをスリットと切り起こしとの共通の辺の長さとすると、各切り起こしの形状は以下のようになる。切り起こしW11,W14,W21,W24は、上底が0.25mm、下底が1.0mm、高さが1.7mmである。また、切り起こしW12、W15、W22、W25は、上底が0.51mm、下底が0.76mm、高さが2.0mmである。さらに、切り起こしW13、W16、W23、W26は、上底が0.65mm、下底が0.8mm、高さが2.0mmである。このように、風上側の上底が下底よりも短くなるように形成することで、死水域を生じさせる原因となる高い切り起こしを、フィン61の風上側に存在させないようにしている。これにより、風上側に設けられた切り起こしの風下側においても空気流れとフィン61の面とが十分に触れあうようにすることができ、熱交性能を向上させている。ここでの切り起こしの辺は、いずれも0.25mm以上となるように設計している。これは、本実施形態のアルミ製の板厚0.1mm程度のフィンでは、0.25mmより小さい辺を有する切り起こしを設けようとしても、製造が困難であるためである。
Specifically, as shown in FIG. 7, assuming that the upper bottom is the windward side, the lower bottom is the leeward side, and the height is the length of the common side of the slit and the raised part, the shape of each raised part is as follows: become that way. The cut-and-raised W11, W14, W21, and W24 have an upper base of 0.25 mm, a lower base of 1.0 mm, and a height of 1.7 mm. Further, the cut-and-raised W12, W15, W22, and W25 have an upper base of 0.51 mm, a lower base of 0.76 mm, and a height of 2.0 mm. Further, the cut-and-raised W13, W16, W23, and W26 have an upper base of 0.65 mm, a lower base of 0.8 mm, and a height of 2.0 mm. In this way, by forming the upper side of the windward side to be shorter than the lower side, the high uplifting that causes the dead water area is prevented from existing on the windward side of the
なお、切り起こしについては、このような形状に限られず、例えば、図9に示すように、切り起こしW21、W22,W23の各辺の長さを、h21f<h21b<h22<h23<FP(フィンピッチ)となるように形成してもよい。 The cut and raised is not limited to such a shape. For example, as shown in FIG. 9, the length of each side of the cut and raised W21, W22, and W23 is set to h21f <h21b <h22 <h23 <FP (fin (Pitch).
さらには、フィン61の波形形状を考慮して山である折り目P1の風下側の切り起こしを長めに、谷である折り目P2の風下側の切り起こしを短めになるように、形成してもよい。
Furthermore, in consideration of the corrugated shape of the
<1−6>フィンのスタッキング状態
図10にフィン61、62、63、64、65・・・がスタッキングされてフィン群を構成している様子を示す。
<1-6> Fin Stacking State FIG. 10 shows a state where the
なお、ここでのフィン同士の板厚方向の間隔であるフィンピッチFPが、1.0mmより大きく、3.0mmより小さくなるように設けられており、ここでは、1.5mmとされている。このように、フィンピッチFPを狭くすることで、利用側熱交換器6の単位体積当たりの熱交換量を増大させることができる。
In addition, the fin pitch FP which is the space | interval of the plate | board thickness direction between fins here is provided so that it may be larger than 1.0 mm and smaller than 3.0 mm, and is 1.5 mm here. Thus, the amount of heat exchange per unit volume of the use
さらに、ここでは、切り起こしW21,W22、W23のフィン厚み方向の高さが、フィンピッチFPの0.9以下となるように設計されている。これにより、切り起こしの上端とその上方に位置しているフィンの下面との間に空気が流れやすくなるため、切り起こし近傍で空気が停滞してしまうことを防ぐことができ、熱交性能を向上させている。 Furthermore, the height of the cut-and-raised W21, W22, and W23 in the fin thickness direction is designed to be 0.9 or less of the fin pitch FP. This makes it easier for air to flow between the upper end of the cut and raised and the lower surface of the fin located above it, so that the air can be prevented from stagnating in the vicinity of the cut and raised, and the heat exchange performance can be improved. It is improving.
<1−7>貫通孔の内径D(伝熱管の外径)と各値との関係
図11に、フィン61の簡略形状を示すように、貫通孔O1や貫通孔O2の内径(=伝熱管の外径)をDとして、貫通孔O1の中心と貫通孔O2の中心との間の孔中心間距離をS1として、フィン61の長手方向に垂直な方向の距離であるフィン幅をS2とする。
<1-7> Relationship between the inner diameter D of the through hole (outer diameter of the heat transfer tube) and each value FIG. 11 shows the inner diameter of the through hole O1 and the through hole O2 (= heat transfer tube) as shown in the simplified shape of the fin 61. ) Is defined as D, the distance between the centers of the through holes O1 and O2 is defined as S1, and the fin width, which is the distance in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the
(S1/Dについて)
本実施形態のフィン61では、孔中心間距離S1を伝熱管の外径Dで除した値が3.0より大きい関係で設計されている。ここで、S1/Dの値が大きくなるということは、貫通孔の内径D(伝熱管の外径)に比べて孔中心間距離S1が長いということ、すなわち、伝熱管の本数密度が低いということ、もしくは、伝熱管が細いということである。ここで、図12において、従来の切り起こしの無い熱交換器のS1/Dの関係について点線で、上記実施形態のS1/Dの関係について実線で示す。ここでは、従来の熱交換器ではS1/Dの値が3を超えたあたりから熱交性能比が減少しているのに対して、本実施形態の利用側熱交換器6では熱交性能比の落ち方が従来よりも緩やかになる。このように、伝熱管の強度を増すために管径を短くしたり、耐圧強度を確保するために肉厚化させてこれに伴う材料コスト増加分や総重量増加分を小さく抑えるために伝熱管の本数密度を小さく抑えたとしても、切り起こしが設けられていることで熱交性能が落ちにくい。この効果は、S1/Dの値が3.5であればより大きくなるため、3.0の値の代わりに3.5を用いてもよい。
(About S1 / D)
In the
(S2/Dについて)
また、ここでは、S2/Dの値が、2.2より大きく、3.5より小さくなるように設計されている。S2/Dの値がこの範囲となるフィン形状では、図13に示すように、熱交性能比を良好にすることができている。ここで、S2/Dの比率が2.2以下である場合には、伝熱管の関係を小さくすることが困難になっていき、かつ、伝熱管を流れる冷媒から得た熱を外部の空気と熱交換させるためのフィン面積が不足することになる。また、S2/Dの比率が3.5以上である場合には、伝熱管を通じて供給される冷媒の熱をフィン幅方向の端部まで伝えることができず、フィン幅方向端部において熱交換を有効に行わせることができず、むしろ通風抵抗が増大してしまう。このため、フィン幅S2を伝熱管の外径Dで除した値として、2.2より大きく、3.5より小さい範囲を採用することで、通風抵抗の増大を小さく抑えつつ有効な熱交換に必要とされるフィン面積を確保することができている。
(About S2 / D)
Further, here, the S2 / D value is designed to be larger than 2.2 and smaller than 3.5. In the fin shape in which the value of S2 / D falls within this range, the heat exchange performance ratio can be improved as shown in FIG. Here, when the ratio of S2 / D is 2.2 or less, it becomes difficult to reduce the relationship between the heat transfer tubes, and the heat obtained from the refrigerant flowing through the heat transfer tubes is exchanged with external air. The fin area for heat exchange is insufficient. When the ratio of S2 / D is 3.5 or more, the heat of the refrigerant supplied through the heat transfer tube cannot be transferred to the end in the fin width direction, and heat exchange is performed at the end in the fin width direction. It cannot be performed effectively, but rather the draft resistance increases. For this reason, by adopting a range larger than 2.2 and smaller than 3.5 as a value obtained by dividing the fin width S2 by the outer diameter D of the heat transfer tube, effective heat exchange is achieved while suppressing an increase in ventilation resistance. The required fin area can be secured.
(W/Dについて)
本実施形態のフィン61では、図7に示すように、切り起こしの空気流れ方向の長さ成分Wを、貫通孔の内径D(伝熱管の外径)で除した値が、1.0より大きく2.5より小さくなるように設計している。
(About W / D)
In the
このW/Dの値が1.0以下である場合には、伝熱を促進させるという突出部による効果を十分に得ることができなくなる。また、W/Dの値が2.5以上である場合には、空気流れの抜けを良好に保つことができず熱交効率が低下する。このため、これらの範囲を除いた本実施形態のフィン形状では、空気流れの抜けを良好に維持したままで伝熱を促進させることができている。 When the value of W / D is 1.0 or less, it becomes impossible to sufficiently obtain the effect of the protruding portion that promotes heat transfer. On the other hand, when the value of W / D is 2.5 or more, the air flow cannot be kept well and the heat exchange efficiency is lowered. For this reason, in the fin shape of the present embodiment excluding these ranges, heat transfer can be promoted while maintaining good airflow omission.
<1−8>2列配置について
図4で示したように、本実施形態の利用側熱交換器6では、風上側のフィン61(風上側フィン群60)と、風下側のフィン71(風下側フィン群70)と、が並列に配置されている。ここでは、風上側のフィン61に設けられる伝熱管の位置と、風下側のフィン71に設けられる伝熱管の位置とが、千鳥状、すなわち、正面視において風上側の伝熱管と風下側の伝熱管が交互に見えるように配置される。
<1-8> About Two-row Arrangement As shown in FIG. 4, in the use
図14に二列配置の簡略構成図を示す。 FIG. 14 shows a simplified configuration diagram of a two-row arrangement.
ここでは、フィン61が上流側に、フィン71が下流側に配置されている。
Here, the
この風下側のフィン71も、形状は、上述したフィン61と同様である。
The shape of the
ここでは、説明の便宜上、フィン71の中心付近に設けられており伝熱管51を貫通させる開口を貫通孔O3とする。
Here, for convenience of explanation, an opening provided near the center of the
また、空気流れとして、フィン61のうち、伝熱管41に向かっている空気流れf1、切り起こしに向かっている空気流れf2、略平坦部Rに向かっている空気流れf3があるとする。
Further, as the air flow, it is assumed that, among the
ここでは、空気流れf1については、伝熱管42に触れながら通過することで、十分な熱交換が行われる。また、空気流れf2については、伝熱管42の近くに設けられている切り起こしに触れながら通過することで十分な熱交換が行われる。また、切り起こしを避けるように流れた空気流れf2の一部は、略平坦部R近傍に向けて流れる。さらに、空気流れf3については、切り起こしを避けるように流れた空気流れf2の一部をも含めて、略平坦部Rにおいて多少の熱交換を行いつつ、通風抵抗が低いことから、風下側のフィン71の伝熱管51に向かい、伝熱管51に触れながら通過することで十分な熱交換が行われる。また、
これにより、空気流れは、いずれの箇所を通過する場合であっても、2列設けられた利用側熱交換器6を通過する際に十分に熱交換される。
Here, sufficient heat exchange is performed by passing the air flow f <b> 1 while touching the
As a result, the air flow is sufficiently heat exchanged when passing through the use
また、仮に、風上側のフィン61の風上側で着霜が生じたとしても、主として伝熱管42近傍および切り起こし近傍において生じるだけで、略平坦部Rには生じない。これにより、着霜が生じる状況下であっても、空気流れf3については、略平坦部での多少の熱交換と、伝熱管51における熱交換を確保することができるようになっている。
Moreover, even if frost formation occurs on the windward side of the
<1−9>変形例A
上記実施形態では、略平坦部Rには切り起こしが無い場合を例に挙げて説明した。
<1-9> Modification A
In the above embodiment, the case where the substantially flat portion R is not cut and raised has been described as an example.
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、図15に示すように、略平坦部Rの風下側において、板厚方向上方かつフィンの長手方向に延びて壁を形成している切り起こしV1、V2、V3をさらに備えたフィン261を採用してもよい。
However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 15, on the leeward side of the substantially flat portion R, a wall is formed extending in the plate thickness direction and in the longitudinal direction of the fin. You may employ | adopt the
ここでは、略平坦部Rを通過する空気流れについても切り起こしV1に触れさせることで十分に熱交換させることができるようになる。これにより、二列でなく、一列のみで用いる場合であっても、全体的に熱交換を行わせることが可能になる。 Here, the air flow passing through the substantially flat portion R can be sufficiently heat-exchanged by cutting and raising the air flow so as to touch the V1. Thereby, even if it is a case where it uses only not one line but one line, it becomes possible to perform heat exchange as a whole.
<1−10>変形例B
上記実施形態では、風上側のフィン61と風下側のフィン71とが同一形状の場合を例に挙げて説明した。
<1-10> Modification B
In the above embodiment, the case where the
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、図16に示すように風上側のフィン361については上記実施形態のフィン61と同一の形状としつつ、風下側のフィン371については、切り起こしW11、W12、W13のように空気流れ方向に向けて傾斜させて設けるのではなく、伝熱管41の下流側に板厚方向上方かつフィンの長手方向に延びて壁を形成している切り起こしKを、伝熱管42の下流側に板厚方向上方かつフィンの長手方向に延びて壁を形成している切り起こしLを、それぞれ位置させるようにしてもよい。
However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 16, the
<1−11>変形例C
上記実施形態では、給湯装置1を例に挙げて説明した。
<1-11> Modification C
In the above embodiment, the hot
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、図17に示すように、水の加熱に限られない冷凍装置201としてもよい。
However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 17, a
<1−12>変形例D
上記実施形態では、貫通孔O1、O2の中心を結んだラインに対して上流側においても切り起こしが設けられている場合を例に挙げて説明した。
<1-12> Modification D
In the above embodiment, the case where the cut and raised portions are provided on the upstream side with respect to the line connecting the centers of the through holes O1 and O2 has been described as an example.
しかし、本発明は、これに限られるものではなく、例えば、図18に示すように、切り起こしは、貫通孔O1、O2の中心を結んだラインに対して上流側には設けず、下流側にのみ設けるフィン461を採用してもよい。この場合には、着霜が生じやすい風上側の通風抵抗を抑えることができ、着霜を生じにくくさせることができる。
However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 18, the cut-and-raised portion is not provided on the upstream side with respect to the line connecting the centers of the through holes O1 and O2. A
本発明の冷凍装置は、伝熱管の耐圧強度を増大させたい場合であっても、熱交換器のコストの増大を小さく抑えつつ、着霜による熱高性能の低下を小さく抑えることが可能になるため、流体同士を直接接触させることなく熱交換を行わせるフィンチューブ型熱交換器、これを備えた冷凍装置および給湯装置に適用した場合に特に有用である。 The refrigeration apparatus of the present invention can suppress a decrease in thermal performance due to frosting while suppressing an increase in the cost of the heat exchanger even when it is desired to increase the pressure resistance of the heat transfer tube. Therefore, the present invention is particularly useful when applied to a finned tube heat exchanger that performs heat exchange without bringing fluids into direct contact with each other, a refrigeration apparatus equipped with the heat exchanger, and a hot water supply apparatus.
1 給湯装置
2 圧縮機構
4 熱源側型熱交換器
5 膨張機構
6 利用側型熱交換器(フィンチューブ型熱交換器)
7 中間冷却器
10 冷媒回路
22 中間冷媒管
41 伝熱管(第1伝熱管)
42 伝熱管(第2伝熱管)
61 フィン
71 下流側フィン
90 水回路
201 冷凍装置
FP フィンピッチ
K 切り起こし(第1突出壁)
L 切り起こし(第2突出壁)
O1 貫通孔(第1貫通孔)
O2 貫通孔(第2貫通孔)
O3 貫通孔(第3貫通孔)
R 略平坦部
S1 孔中心間距離
S2 フィン幅
S11〜S26 スリット(切り込み部)
V1、V2,V3 切り起こし(突出壁)
W11〜W26 切り起こし(突出部)
DESCRIPTION OF
7
42 Heat transfer tube (second heat transfer tube)
61
L Cut and raise (second protruding wall)
O1 through hole (first through hole)
O2 through hole (second through hole)
O3 through hole (third through hole)
R substantially flat portion S1 distance between hole centers S2 fin width S11 to S26 slit (cut portion)
V1, V2, V3 Cut and raised (protruding wall)
W11-W26 Cut and raise (protrusion)
Claims (21)
円筒形状の第1伝熱管(41)と、
前記第1伝熱管と外径が略等しい円筒形状の第2伝熱管(42)と、
内側が前記第1伝熱管の外周と接している第1貫通孔(O1)と、内側が前記第2伝熱管の外周と接している第2貫通孔(O2)と、前記第1貫通孔もしくは前記第2貫通孔の少なくともいずれか一方からの距離が前記第1貫通孔と前記第2貫通孔との最近接距離の1/3以内である位置に設けられ板厚方向に突出した突出部と、(W11〜W26)と、前記第1貫通孔と前記第2貫通孔との間のうち前記突出部を除いた位置において板厚方向に突出した形状が設けられていない略平坦部(R)と、を有しており、前記第1貫通孔の中心から前記第2貫通孔の中心までの距離である孔中心間距離(S1)を前記第1伝熱管の外径(D)で除した値が3.0より大きい形状のフィン(61)と、
を備えたフィンチューブ型熱交換器(6)。 A fin tube type heat exchanger (6) for performing heat exchange without directly contacting fluids,
A cylindrical first heat transfer tube (41);
A cylindrical second heat transfer tube (42) having an outer diameter substantially equal to the first heat transfer tube;
A first through hole (O1) whose inner side is in contact with the outer periphery of the first heat transfer tube, a second through hole (O2) whose inner side is in contact with the outer periphery of the second heat transfer tube, and the first through hole or A protrusion provided at a position where the distance from at least one of the second through-holes is within 1/3 of the closest distance between the first through-hole and the second through-hole and protruding in the thickness direction; , (W11 to W26) and a substantially flat portion (R) that is not provided with a shape protruding in the plate thickness direction at a position between the first through hole and the second through hole excluding the protruding portion. The hole center distance (S1), which is the distance from the center of the first through hole to the center of the second through hole, is divided by the outer diameter (D) of the first heat transfer tube. A fin (61) with a value greater than 3.0;
A finned tube heat exchanger (6).
請求項1に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 Of the lengths of the protrusions (W11 to W26), the length component (W) projected in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the fin on the surface of the fin is the outer diameter of the first heat transfer tube. The value divided by (D) is greater than 1.0 and less than 2.5.
The finned tube heat exchanger (6) according to claim 1.
請求項1または2に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 The value obtained by dividing the fin width (S2), which is the length of the fin in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the fin, on the surface of the fin by the outer diameter (D) of the first heat transfer tube is 2 Greater than 2, less than 3.5,
The finned tube heat exchanger (6) according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 The protrusions (W11 to W26) are divided into two areas by the line connecting the vicinity of the center of the first through hole (O1) and the vicinity of the center of the second through hole (O2). Provided only in the area on the leeward side in the air flow direction,
The finned-tube heat exchanger (6) according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のいずれか1項に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 The protrusions (W11 to W26) have at least a part of an inclined portion having a long protrusion length that is a length in the plate thickness direction of the fin on the leeward side than on the leeward side in the air flow direction.
The finned tube heat exchanger (6) according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から5のいずれか1項に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 The protrusions (W11 to W26) are separated from the first protrusions (W11, W12) located on the upstream side in the air flow direction and the first protrusions, and are located downstream of the first protrusions. Second protrusions (W12, W13)
The finned tube heat exchanger (6) according to any one of claims 1 to 5.
請求項6に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 The protrusion length in the plate thickness direction of the first protrusion (W11) is not less than a predetermined length.
The finned tube heat exchanger (6) according to claim 6.
前記複数のフィン(61,62,63)は、板厚方向に互いに重なるように配置されており、
前記フィン同士の板厚方向の間隔(FP)は、1.0mmより大きく、3.0mmより小さい、
請求項1から7のいずれか1項に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 A plurality of the fins having a thickness of more than 0.05 mm and less than 0.5 mm is provided per sheet,
The plurality of fins (61, 62, 63) are arranged to overlap each other in the thickness direction,
An interval (FP) between the fins in the plate thickness direction is larger than 1.0 mm and smaller than 3.0 mm.
The finned tube heat exchanger (6) according to any one of claims 1 to 7.
請求項8に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 The value obtained by dividing the length in the plate thickness direction of the protrusions (W11 to W26) by the interval (FP) in the plate thickness direction between the fins is 0.9 or less.
The finned tube heat exchanger (6) according to claim 8.
請求項1から9のいずれか1項に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 The fin (61) has a plurality of folds extending in the longitudinal direction.
The finned-tube heat exchanger (6) according to any one of claims 1 to 9.
前記第1突出部および前記第2突出部は、それぞれ前記フィンの複数の折り目(P1,P2,P3)の間に位置しており、前記折り目上には位置していない、
請求項10に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 The protrusions (W11 to W26) are separated from the first protrusions (W11, W12) located on the upstream side in the air flow direction and the first protrusions, and are located downstream of the first protrusions. A second protrusion (W12, W13)
The first protrusion and the second protrusion are each positioned between a plurality of folds (P1, P2, P3) of the fin and are not positioned on the folds.
The finned-tube heat exchanger (6) according to claim 10.
請求項1から11のいずれか1項に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 The fin (61) has projecting walls (V1, V2, V3) extending in the longitudinal direction of the fin and the plate thickness direction of the fin at a position downstream of the substantially flat portion (R) in the air flow direction. Have
The finned tube heat exchanger (6) according to any one of claims 1 to 11.
前記フィン(61)は、前記略平坦部(R)に対して空気流れの下流方向に位置しており、内側が前記第3伝熱管の外周と接している第3貫通孔(O3)をさらに有している、
請求項1から12のいずれか1項に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 It further includes a cylindrical third heat transfer tube (51),
The fin (61) is located in the downstream direction of the air flow with respect to the substantially flat portion (R), and further has a third through hole (O3) whose inner side is in contact with the outer periphery of the third heat transfer tube. Have
The finned tube heat exchanger (6) according to any one of claims 1 to 12.
内側が前記第3伝熱管の外周と接している第3貫通孔(O3)を有する下流側フィン(71)と、
をさらに備え、
前記第3伝熱管および前記下流側フィンは、前記第1伝熱管、前記第2伝熱管および前記フィンに対して空気流れの下流方向に位置しており、
前記第3伝熱管は、前記略平坦部(R)に対して空気流れ下流側に位置している、
請求項1から12のいずれか1項に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 A cylindrical third heat transfer tube (51);
A downstream fin (71) having a third through hole (O3) whose inner side is in contact with the outer periphery of the third heat transfer tube;
Further comprising
The third heat transfer tube and the downstream fin are located in the downstream direction of the air flow with respect to the first heat transfer tube, the second heat transfer tube and the fin,
The third heat transfer tube is located on the downstream side of the air flow with respect to the substantially flat portion (R).
The finned tube heat exchanger (6) according to any one of claims 1 to 12.
内側が前記第3伝熱管の外周と接している第3貫通孔(O3)と、を有する下流側フィン(71)と、
をさらに備え、
前記下流側フィンは、前記下流側フィンの長手方向および前記下流側フィンの板厚方向に広がる第1突出壁(K1,K2,K3)および第2突出壁(L1,L2,L3)を有しており、前記第1突出壁、前記第3貫通孔、前記第2突出壁がこの順に前記下流側フィンの長手方向に並んで配置されており、
前記第3伝熱管および前記下流側フィンは、前記第1伝熱管、前記第2伝熱管および前記フィンに対して空気流れの下流方向に位置しており、
前記第3伝熱管(71)は、前記略平坦部(R)に対して空気流れの下流方向に位置し、
前記第1突出壁(K)は、前記第1伝熱管(41)に対して空気流れの下流方向に位置し、
前記第2突出壁(L)は、前記第2伝熱管(51)に対して空気流れの下流方向に位置している、
請求項1から12のいずれか1項に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 A cylindrical third heat transfer tube (51);
A downstream fin (71) having a third through hole (O3) whose inner side is in contact with the outer periphery of the third heat transfer tube;
Further comprising
The downstream fin has a first projecting wall (K1, K2, K3) and a second projecting wall (L1, L2, L3) extending in the longitudinal direction of the downstream fin and the plate thickness direction of the downstream fin. The first projecting wall, the third through hole, and the second projecting wall are arranged in this order in the longitudinal direction of the downstream fin,
The third heat transfer tube and the downstream fin are located in the downstream direction of the air flow with respect to the first heat transfer tube, the second heat transfer tube and the fin,
The third heat transfer tube (71) is located in the downstream direction of the air flow with respect to the substantially flat portion (R),
The first protruding wall (K) is located in the downstream direction of the air flow with respect to the first heat transfer tube (41),
The second protruding wall (L) is located in the downstream direction of the air flow with respect to the second heat transfer tube (51),
The finned tube heat exchanger (6) according to any one of claims 1 to 12.
前記突出部は、前記切り込み部(S11〜S26)を板厚方向に起こした切り起こし部(W11〜W26)である、
請求項1から15のいずれか1項に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 The fin (61) has a cut portion (S11 to S26) that is partially cut in the thickness direction.
The protruding portion is a cut-and-raised portion (W11 to W26) obtained by raising the cut portion (S11 to S26) in the thickness direction.
The finned tube heat exchanger (6) according to any one of claims 1 to 15.
前記切り起こし部の長手方向と、前記フィンの長手方向に対して前記フィンの面上で直交する方向と、がなす角度である迎え角は、10度より大きく40度より小さい、
請求項16に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 The cut-and-raised portions (W11 to W26) are shorter on the leeward side than on the leeward side, the distance between the center of the first through hole and the center of the second through hole being closer.
The angle of attack, which is the angle formed by the longitudinal direction of the cut and raised portion and the direction perpendicular to the longitudinal direction of the fin on the surface of the fin, is greater than 10 degrees and less than 40 degrees.
The finned tube heat exchanger (6) according to claim 16.
請求項1から17のいずれか1項に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 The first heat transfer tube and the second heat transfer tube are made of copper or an alloy containing copper, and have an outer diameter of 4 mm to 7 mm.
The finned-tube heat exchanger (6) according to any one of claims 1 to 17.
請求項1から18のいずれか1項に記載のフィンチューブ型熱交換器(6)。 The working refrigerant is carbon dioxide,
The finned tube heat exchanger (6) according to any one of claims 1 to 18.
前記フィンチューブ熱交換器に空気流れを供給する送風部(3)と、
圧縮機(2)と、
熱源側熱交換器(4)と、
膨張機構(5)と、
を備えた冷凍装置(201)。 The finned tube heat exchanger (6) according to any one of claims 1 to 19, wherein the finned tube heat exchanger (6) is allowed to function only as a refrigerant evaporator in a refrigeration cycle and is disposed outdoors.
A blower (3) for supplying an air flow to the finned tube heat exchanger;
A compressor (2);
A heat source side heat exchanger (4);
An expansion mechanism (5);
A refrigeration apparatus (201).
前記フィンチューブ熱交換器に空気流れを供給する送風部(3)と、
圧縮機(2)と、
熱源側熱交換器(4)と、
膨張機構(5)と、
前記熱源側熱交換器(4)に加熱対象となる水を供給させる水回路(90)と、
を備えた給湯装置(1)。 The finned tube heat exchanger (6) according to any one of claims 1 to 19, wherein the finned tube heat exchanger (6) is allowed to function only as a refrigerant evaporator in a refrigeration cycle and is disposed outdoors.
A blower (3) for supplying an air flow to the finned tube heat exchanger;
A compressor (2);
A heat source side heat exchanger (4);
An expansion mechanism (5);
A water circuit (90) for supplying water to be heated to the heat source side heat exchanger (4);
A hot water supply device (1).
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