JP5536312B2 - 熱交換システム - Google Patents
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Description
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1は第1実施形態の熱交換システムを示す概略構成図である。熱交換システム10は熱交換器1及びファン4を備えている。熱交換器1は水、CO2、HCF系冷媒等の第1流体が流通するチューブ2とチューブ2に取り付けられるフィン3とを有したフィンチューブ型になっている。
次に、第2実施形態の熱交換システム10について説明する。本実施形態は前述の図1に示す第1実施形態と同様に構成され、フィン3の配置が異なっている。図8〜図12は熱交換器1を第2流体が通過する際の状態を説明する平面図である。熱交換器1は隣接するフィン3の凹部7と凸部8とが向かい合って配置される。その他の部分は第1実施形態と同様である。
次に、図13は第3実施形態の熱交換システムを示す概略構成図である。説明の便宜上、前述の図1に示す第1実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態の熱交換システム11はファン4の羽根6が第1実施形態と異なっている。その他の部分は第1実施形態と同様である。
次に、図15は第4実施形態の熱交換システムを示す概略構成図である。説明の便宜上、前述の図13、図14に示す第3実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態の熱交換システム12はファン4の羽根6の取付けが第3実施形態と異なっている。その他の部分は第3実施形態と同様である。
次に、図17は第5実施形態の熱交換システムを示す概略構成図である。説明の便宜上、前述の図1、図2に示す第1実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態の熱交換システム13はファン31がクロスフローファン等の貫流ファンから成り、ケーシング32の両端の開口部32a、32bにそれぞれ第1実施形態と同様の熱交換器1が配置される。
次に、図19は第6実施形態の熱交換システムを示す概略構成図である。説明の便宜上、前述の図1〜図2に示す第1実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態の熱交換システム14は第1実施形態と同様の熱交換器1の両側にシロッコファン等の遠心ファンから成るファン33、34がそれぞれ配置される。
次に、図21は第7実施形態の熱交換システムを示す概略構成図である。説明の便宜上、前述の図19、図20に示す第6実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態の熱交換システム15は第6実施形態に対して熱交換器1のチューブ2の配列数が多く、熱交換器1の主流方向が厚くなっている。その他の部分は第6実施形態と同様である。
次に、図22は第8実施形態の熱交換システムを示す概略構成図である。説明の便宜上、前述の図19、図20に示す第6実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態の熱交換システム16は第6実施形態に対して熱交換器1のチューブ2の配列数が多く、同様の熱交換器1が2列に設けられる。その他の部分は第6実施形態と同様である。
次に、図23は第9実施形態の熱交換システムを示す概略構成図である。説明の便宜上、前述の図19、図20に示す第6実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態の熱交換システム17はシロッコファン等の遠心ファンから成るファン33、34が対向配置される。また、ファン33、34の周方向に第6実施形態と同様の熱交換器1が配置される。
次に、図25は第10実施形態の熱交換システムを示す概略構成図である。説明の便宜上、前述の図23、図24に示す第9実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態の熱交換システム18は第9実施形態に対して一方のファン34(図23参照)及び隔壁36a(図23参照)が省かれ、案内装置38が設けられる。その他の部分は第9実施形態と同様である。
次に、図27は第11実施形態の熱交換システムを示す概略構成図である。説明の便宜上、前述の図1、図2に示す第1実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態の熱交換システム19はファン31がクロスフローファン等の貫流ファンから成り、ファン31のケーシング37の周囲を囲んで第1実施形態と同様の熱交換器1が複数配置される。
2 チューブ
3 フィン
4、31、33、34 ファン
5 モータ
6、6a、6b 羽根
7 凹部
7a、7b、7c 渦
8 凸部
8a 平面部
10〜19 熱交換システム
32、35、36、37 ケーシング
Claims (15)
- 第1流体が流通するチューブと前記チューブに取り付けられるとともに前記チューブが延びた方向に並設された薄板から成る複数のフィンとを有する熱交換器と、前記フィン間に第2流体を導くファンとを備えた熱交換システムにおいて、前記フィンは蛇行により連続した凹部及び凸部が周期的に形成され、前記凹部及び前記凸部が前記フィン間を通過する第2流体の流通方向に対して交差する方向に延びて配されるとともに、
前記ファンの回転数を連続的に変化し続け、かつ回転方向を同じ時間間隔で正転及び反転させて駆動することにより、前記フィンに供給される第2流体の流量を連続的に変化し続け、かつ第2流体の向きを同じ時間間隔で正転及び反転し、
前記凹部内に渦が留まって停滞する第1の状態と、該渦が角速度の低下によって前記凹部からはみ出して前記フィン間を流通する第2流体の流れと熱交換する第2の状態とを周期的に発生させ、
第1、第2の状態に連続して、反転した第2流体が前記凹部に沿って前記凹部内に流入する第3の状態と、前記凹部内に第1の状態と逆向きの渦が発生する第4の状態とを周期的に発生させることを特徴とする熱交換システム。 - 前記ファンの回転数が正弦関数的に変化し、正転時の第2流体の最大流速と反転時の第2流体の最大流速とが同じであることを特徴とする請求項1に記載の熱交換システム。
- 第1流体が流通するチューブと前記チューブに取り付けられるとともに前記チューブが延びた方向に並設された薄板から成る複数のフィンとを有する熱交換器と、前記フィン間に第2流体を導くファンと、前記ファンの上流側または下流側に設けられるとともに第2流体を案内する案内装置とを備えた熱交換システムにおいて、前記フィンは蛇行により連続した凹部及び凸部が周期的に形成され、前記凹部及び前記凸部が前記フィン間を通過する第2流体の流通方向に対して交差する方向に延びて配されるとともに、前記ファンの駆動により前記フィンに第2流体が供給され、前記フィンに供給される第2流体の向きを前記案内装置によって周期的に可変することにより、前記フィン間を通過する第2流体の流量を周期的に可変させて、前記凹部内に渦が留まって停滞する第1の状態と、該渦が角速度の低下によって前記凹部からはみ出して前記フィン間を流通する第2流体の流れと熱交換する第2の状態とを周期的に発生させることを特徴とする熱交換システム。
- 第1流体が流通するチューブと前記チューブに取り付けられるとともに前記チューブが延びた方向に並設された薄板から成る複数のフィンとを有する熱交換器と、前記フィン間に第2流体を導くファンとを備えた熱交換システムにおいて、前記ファンが両端に第2流体の流入口及び流出口を有するケーシングで覆われた貫流ファンまたは遠心ファンから成るとともに前記熱交換器が前記ファンの周囲を囲んで配置され、
前記フィンは蛇行により連続した凹部及び凸部が周期的に形成され、前記凹部及び前記凸部が前記フィン間を通過する第2流体の流通方向に対して交差する方向に延びて配されるとともに、前記ファンの駆動により前記フィンに第2流体が供給され、前記ケーシングを回転させて前記フィンに供給される第2流体の流量または向きを可変することにより、前記フィン間を通過する第2流体の流量を周期的に可変させて、前記凹部内に渦が留まって停滞する第1の状態と、該渦が角速度の低下によって前記凹部からはみ出して前記フィン間を流通する第2流体の流れと熱交換する第2の状態とを周期的に発生させることを特徴とする熱交換システム。 - 前記凹部及び前記凸部が前記フィン間を通過する第2流体の流通方向に対して直交する方向に延びて配されることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の熱交換システム。
- 隣接する前記フィンの前記凹部の開口側同士が向かい合うことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の熱交換システム。
- 隣接する前記フィンの前記凹部と前記凸部とが向かい合うことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の熱交換システム。
- 前記凸部は前記フィン間を通過する第2流体の流通方向に平行な平面部を有し、前記平面部は前記凹部の側壁に連続して前記平面部と前記凹部の側壁との成す角度を直角または鋭角にしたことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の熱交換システム。
- 前記凹部の断面形状を矩形にしたことを特徴とする請求項8に記載の熱交換システム。
- 前記フィン間を通過する第2流体の流速が最大となる時に、前記凹部または前記凸部の流れ方向の長さを代表長さとするレイノルズ数が臨界レイノルズ数よりも大きいことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかに記載の熱交換システム。
- 前記フィン間を通過する第2流体の流速が最小となる時に、前記レイノルズ数が臨界レイノルズ数よりも小さいことを特徴とする請求項10に記載の熱交換システム。
- 前記ファンが軸流ファンまたは貫流ファンから成り、前記ファンの回転方向が周期的に反転することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱交換システム。
- 前記ファンが複数の羽根を有する軸流ファンから成り、前記羽根の少なくとも一部は対向角が逆向きに配されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱交換システム。
- 前記ファンは前記熱交換器の上流側及び下流側にそれぞれ配されて交互に駆動されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱交換システム。
- 前記ファンが遠心ファンから成ることを特徴とする請求項14に記載の熱交換システム。
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