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技術 スパイラルフィンチューブ及び冷凍空調装置

出願人 松下冷機株式会社
発明者 五井靖砂田正樹加瀬広明
出願日 2001年2月9日 (19年1ヶ月経過) 出願番号 2001-033446
公開日 2002年8月23日 (17年6ヶ月経過) 公開番号 2002-235993
状態 未査定
技術分野 冷蔵庫の冷凍ユニット 一般的な熱交換又は熱伝達装置の細部1 ラジエータ、流路群をもつ熱交換装置
主要キーワード ダクト幅 帯状薄板 吸入面積 スパイラルフィン 内面積 伝熱チューブ 流動様式 プレートフィンチューブ型熱交換器
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

本発明は、スパイラルフィンチューブに関し、効率的に熱交換を行うことのできる形状を提供する。

解決手段

内部に冷媒流動蛇行状に曲げられた伝熱チューブ22と、伝熱チューブ22の周囲にスパイラル状に巻かれたフィン21のピッチを、冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次疎となるように備えたスパイラルフィンチューブ

概要

背景

近年、冷蔵庫凝縮器等においては空気流入側フィン間塵埃による目詰まりの問題に対して、通常のプレートフィンチューブ型熱交換器より有利であると言う理由でスパイラルフィンチューブ型が多く用いられている。この種のスパイラルフィンチューブの凝縮器としては、特開2000−310473号公報に示すようなものがある。

下図面を参照しながら、上述した従来の冷蔵庫用のスパイラルフィンチューブ凝縮器の一例について説明する。

図7は従来の冷蔵庫の構造を示す要部の横断平面図である。図のごとく凝縮器のスパイラルフィンチューブ10を設置しており、このスパイラルフィンチューブ10においては、フィン11のピッチが均等に巻かれており、フィン幅についても均一である。

一般に上記構成の凝縮器では、熱交換により温度上昇する風と放熱する冷媒との温度差を保つために風下側冷媒流入側とし、風上側冷媒流出側として冷媒を流動させ、放熱効率を向上させている。

概要

本発明は、スパイラルフィンチューブに関し、効率的に熱交換を行うことのできる形状を提供する。

内部に冷媒が流動し蛇行状に曲げられた伝熱チューブ22と、伝熱チューブ22の周囲にスパイラル状に巻かれたフィン21のピッチを、冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次疎となるように備えたスパイラルフィンチューブ

目的

本発明は従来の課題を解決するもので、伝熱管内部を流れる冷媒の熱伝達量に合わせて、フィンを付けた伝熱チューブの外表面積または熱伝達率を変化させることで、より効率的に熱交換を行うことのできるスパイラルフィンチューブを提供することを目的とする。また、このように改良されたスパイラルフィンチューブを用いることによってエネルギー効率の高い冷凍空調装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
1件

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請求項1

内部に冷媒流動蛇行状に曲げられた伝熱チューブと、前記伝熱チューブの周囲にスパイラル状に巻かれたフィンを備えたスパイラルフィンチューブにおいて、前記フィンのピッチを、冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次疎にしたことを特徴とするスパイラルフィンチューブ。

請求項2

内部に冷媒が流動し蛇行状に曲げられた伝熱チューブと、前記伝熱チューブの周囲にスパイラル状に巻かれたフィンを備えたスパイラルフィンチューブにおいて、前記フィンのピッチを、伝熱チューブの列ごとに冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次疎にしたことを特徴とするスパイラルフィンチューブ。

請求項3

内部に冷媒が流動し蛇行状に曲げられた伝熱チューブと、前記伝熱チューブの周囲にスパイラル状に巻かれたフィンを備えたスパイラルフィンチューブにおいて、前記フィンの幅を、冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次狭くしたことを特徴とするスパイラルフィンチューブ。

請求項4

内部に冷媒が流動し蛇行状に曲げられた伝熱チューブと、前記伝熱チューブの周囲にスパイラル状に巻かれたフィンを備えたスパイラルフィンチューブにおいて、前記フィンの幅を、伝熱チューブの列ごとに冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次狭くしたことを特徴とするスパイラルフィンチューブ。

請求項5

内部に冷媒が流動し蛇行状に曲げられた伝熱チューブと、前記伝熱チューブの周囲にスパイラル状に巻かれたフィンを備えたスパイラルフィンチューブにおいて、前記フィンの板厚を、伝熱チューブの列ごとに冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次薄くしたことを特徴とするスパイラルフィンチューブ。

請求項6

内部に冷媒が流動し蛇行状に曲げられた伝熱チューブと、前記伝熱チューブの周囲にスパイラル状に巻かれたフィンを備えたスパイラルフィンチューブにおいて、前記伝熱チューブ直管部の長さを冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次長くしたことを特徴とするスパイラルフィンチューブ。

請求項7

空気との熱交換部において請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のスパイラルフィンチューブを備えたことを特徴とする冷凍空調装置

請求項8

冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次広く形成された、スパイラルフィンチューブが設置されるダクトを備え、該ダクト内に請求項6記載のスパイラルフィンチューブを設けた冷凍空調装置。

技術分野

0001

本発明は、例えば冷蔵庫低温ショーケース等の冷凍空調装置におけるスパイラルフィンチューブ型熱交換器及びそのような熱交換器を備えた冷凍空調装置に関するものである。

背景技術

0002

近年、冷蔵庫の凝縮器等においては空気流入側フィン間塵埃による目詰まりの問題に対して、通常のプレートフィンチューブ型熱交換器より有利であると言う理由でスパイラルフィンチューブ型が多く用いられている。この種のスパイラルフィンチューブの凝縮器としては、特開2000−310473号公報に示すようなものがある。

0003

下図面を参照しながら、上述した従来の冷蔵庫用のスパイラルフィンチューブ凝縮器の一例について説明する。

0004

図7は従来の冷蔵庫の構造を示す要部の横断平面図である。図のごとく凝縮器のスパイラルフィンチューブ10を設置しており、このスパイラルフィンチューブ10においては、フィン11のピッチが均等に巻かれており、フィン幅についても均一である。

0005

一般に上記構成の凝縮器では、熱交換により温度上昇する風と放熱する冷媒との温度差を保つために風下側冷媒流入側とし、風上側冷媒流出側として冷媒を流動させ、放熱効率を向上させている。

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら上記のような構成では、フィンと伝熱チューブとの外表面積が十分に大きくない場合、または空気側の熱伝達率が小さい場合には、伝熱チューブの内側つまり冷媒側の熱伝達率の増減にかかわらず、伝熱チューブ内外熱伝達量は空気側の熱伝達量に支配され、効率的に熱交換することができない。

0007

一般に冷媒流入側では冷媒が気相で流入してくるため、流速が速く、熱交換により液化した冷媒は次第に流速を落として、冷媒流出側では流速が遅くなる。気体液体、およびそれらの流動様式により予測することが難しいが、気液単相域では冷媒の流速が大きくなれば、それに従い熱伝達率が大きくなる。また凝縮時の熱伝達率については、冷媒流入口付近で凝縮をはじめる飽和温度から一気に熱伝達率が上昇し、凝縮が進むにつれて熱伝達率が小さくなっていく傾向がある。すなわち伝熱チューブ内の熱伝達率は冷媒流入口付近で上昇した後、流出側へ行くに従い徐々に低下していき、凝縮が終わった時点で一定となる。

0008

スパイラルフィンチューブの冷媒から空気への合成の熱伝達率は、その逆数が、伝熱チューブ内面の熱伝達率と伝熱面積の積の逆数と伝熱チューブ外側の熱伝達率と伝熱面積の積の逆数との和で示される。

0009

冷媒流入側の一部分での冷媒から空気への合成の熱伝達率を考察すると、伝熱チューブの内側については、冷媒の流速が速く熱伝達率が大きくなる、また凝縮が始まった時点で熱伝達率はさらに大きくなる。つまり冷媒流入側の内面では、その熱伝達率と伝熱チューブ内面積の積の逆数は小さくなる。次に、伝熱チューブの外側については、空気に対する熱伝達率とフィンを加えた伝熱チューブ外表面積の積の逆数は、冷媒の流れに対しては無関係ため変化しない。したがって、流入側での合成の熱伝達率は、それぞれの逆数の和になるが、伝熱チューブ内面側の増加した熱伝達率による変化に対して、伝熱チューブ外側つまり空気側が変化しないため、逆数の和である合成の熱伝達率の変化度は小さい。

0010

すなわちフィンと伝熱チューブ外表面積が十分に大きくない場合、または空気側の熱伝達率が小さい場合には、伝熱チューブの内側つまり冷媒側の熱伝達率が増大しているにもかかわらず、合成の熱伝達率は十分には大きくならず、効率的に熱交換することができない。

0011

また外表面積を増やす目的でフィンピッチを詰めると、空気の流れを阻害し、通風抵抗が増大し能力低下を招く。

0012

本発明は従来の課題を解決するもので、伝熱管内部を流れる冷媒の熱伝達量に合わせて、フィンを付けた伝熱チューブの外表面積または熱伝達率を変化させることで、より効率的に熱交換を行うことのできるスパイラルフィンチューブを提供することを目的とする。また、このように改良されたスパイラルフィンチューブを用いることによってエネルギー効率の高い冷凍空調装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0013

上記目的を達成するために本発明は、内部に冷媒が流動し蛇行状に曲げられた伝熱チューブと、前記伝熱チューブの周囲にスパイラル状に巻かれたフィンを備えたスパイラルフィンチューブにおいて、前記フィンのピッチを、冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次疎にしたものである。これにより、冷媒の熱伝達量の大きい流入側では、フィンピッチが詰められ、伝熱チューブの外表面積が増大し、管内外の熱伝達率が双方で増大しており、効率的に熱交換できる。また冷媒の熱伝達量が減少するに従いフィンピッチが疎となり、十分な熱交換を行いながら、通風抵抗を低減できる。

0014

また本発明は、内部に冷媒が流動し蛇行状に曲げられた伝熱チューブと、前記伝熱チューブの周囲にスパイラル状に巻かれたフィンを備えたスパイラルフィンチューブにおいて、フィンのピッチを、伝熱チューブの列ごとに冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次疎にしたのである。これにより、冷媒の熱伝達量の大きい流入側では、フィンピッチが詰められ、管外表面積が増大し効率的に熱交換でき、冷媒の熱伝達量が減少するに従い列ごとにフィンピッチが疎となり、十分な熱交換を行いながら、通風抵抗を低減できる。フィンピッチが連続して変化しないため、加工方法が比較的簡略化できる。

0015

また本発明は、内部に冷媒が流動し蛇行状に曲げられた伝熱チューブと、前記伝熱チューブの周囲にスパイラル状に巻かれたフィンを備えたスパイラルフィンチューブにおいて、フィンの幅を、冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次狭くしたのである。これにより、冷媒の熱伝達量の大きい流入側では、フィン幅が広くなり、伝熱チューブの外表面積が増大し、管内外の熱伝達率が双方で増大しており、効率的に熱交換できる。また冷媒の熱伝達量が減少するに従いフィン幅が狭くなり、十分な熱交換を行いながら、通風抵抗を低減できる。

0016

また本発明は、内部に冷媒が流動し蛇行状に曲げられた伝熱チューブと、前記伝熱チューブの周囲にスパイラル状に巻かれたフィンを備えたスパイラルフィンチューブにおいて、フィンの幅を、伝熱チューブの列ごとに冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次狭くしたのである。これにより、冷媒の熱伝達量の大きい流入側では、フィン幅が広くなり、管外表面積が増大し効率的に熱交換でき、冷媒の熱伝達量が減少するに従い列ごとにフィン幅が狭くなり、十分な熱交換を行いながら、通風抵抗を低減できる。フィン幅が連続して変化しないため、加工方法が比較的簡略化できる。

0017

また本発明は、内部に冷媒が流動し蛇行状に曲げられた伝熱チューブと、前記伝熱チューブの周囲にスパイラル状に巻かれたフィンを備えたスパイラルフィンチューブにおいて、前記スパイラルフィンチューブが設置される風路を冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次広くしたのである。これにより、冷媒の熱伝達量の大きい流入側では、風路が狭いために、風速が高められ、管外熱伝達率が増大し、管内外の熱伝達率が双方で増大することになり、効率的に熱交換できる。また冷媒の熱伝達量が減少するに従い風路が広くなり、風速が低くなっているが、十分な熱交換を行いながら、通風抵抗を低減できる。

発明を実施するための最良の形態

0018

以下、本発明の実施の形態について、図1から図6を用いて説明する。

0019

(実施の形態1)本発明によるスパイラルフィンチューブの実施の形態1について図面を参照しながら説明する。

0020

図1は本発明の実施の形態1におけるスパイラルフィンチューブの凝縮器の構造を示す要部の横断平面図である。図1において、21はスパイラルフィン帯状薄板を後述する伝熱チューブに螺旋状に巻いたものである。22は周知の伝熱チューブで、サーペンタイン状に形成されており前記スパイラルフィン21が巻装されている。而してスパイラルフィン21は図1のA側において密に巻かれ、B側に行くに従って疎になるように巻かれている。そしてA側は冷凍サイクル(図示せず)の冷媒流入側に接続され、B側は冷媒流出側に接続される。

0021

以上のように構成されたスパイラルフィンチューブについて、以下にその作用を説明する。

0022

冷媒は図1のA側から流入し、伝熱チューブ22内を通り、B側に流出していく。このとき凝縮器であることから、A側から進入する冷媒は、ガス状態である。そして伝熱チューブ22外へ熱を放出しながら、徐々にガス状態から液状態へ変化していき、流出するB側では、液状態になる。このときの伝熱チューブ22内側の熱伝達率を図2に示した。これは実験ならびに数値シミュレーションにより求めた概略値である。流入側から進入した冷媒が凝縮の始まる飽和温度に達すると熱伝達率は一気に増大し、その後凝縮が終了するまで徐々に低下し、冷媒が液体状態になった時点で、熱伝達率は一定化する。したがって伝熱チューブ22内表面積が一定であることから、A側からB側に行くに従い、熱伝達量は徐々に低下していくことになる。

0023

上記した如くフィン21はA側からB側に行くに従い、疎となっている。従って、伝熱チューブ22の空気側の表面積をA側では大きく、B側に行くに従い小さくなるようにしている。つまり伝熱チューブ22の空気側の熱伝達量は、A側が大きく、B側に行くに従い小さくなっている。伝熱チューブ22内側の冷媒の熱伝達量と同様にすることで、A側では十分に熱交換ができると共に、B側で必要十分な熱交換量を確保しつつ、フィンピッチを疎にし、通風抵抗を低減することができる。

0024

すなわち、材料費の低減はもとより、より効率的な熱交換を行うスパイラルフィンチューブの凝縮器を提供することができる。なお図1ではスパイラルフィンチューブの曲げ部分にフィン21を設けているが、なくても良い。また図のスパイラルフィンチューブの横方向の長さがそろっているが違っていても良い。またスパイラルフィンチューブの全体に渡ってフィンピッチを疎に変化させているが、冷媒の流出側に近い側のみのフィンピッチを疎にしても良く、冷媒の流入側に近い側のみのフィンピッチを密にしても良い。

0025

(実施の形態2)本発明によるスパイラルフィンチューブの実施の形態2について図3を参照しながら説明する。

0026

図3において、31はスパイラルフィンで、伝熱チューブ22に螺旋状に巻装されている。本実施の形態においてはスパイラルフィン31はA側が密に巻かれ、B側に行くに従って列毎に疎になるように巻かれているが、その他の構成は実施の形態1と同様の構成である。

0027

以上のように構成されたスパイラルフィンチューブについて、以下にその作用を説明する。

0028

冷媒は図3のA側から流入し、伝熱チューブ22内を通り、B側に流出していく。このとき凝縮器であることから、A側から進入する冷媒は、ガス状態である。そして伝熱チューブ22外へ熱を放出しながら、徐々にガス状態から液状態へ変化していき、流出するB側では、液状態になる。このときの伝熱チューブ22内側の熱伝達率を図2に示した。これは実験ならびに数値シミュレーションにより求めた概略値である。流入側から進入した冷媒が凝縮の始まる飽和温度に達すると熱伝達率は一気に増大し、その後凝縮が終了するまで徐々に低下し、冷媒が液体状態になった時点で、熱伝達率は一定化する。したがって伝熱チューブ22内表面積が一定であることから、A側からB側に行くに従い、熱伝達量は徐々に低下していくことになる。

0029

上記の通り、フィン31はA側からB側に行くに従い、列毎に疎となっている。従って、伝熱チューブ22の空気側の表面積をA側では大きく取り、B側に行くに従い列毎に小さくなるようにしている。つまり伝熱チューブ22の空気側の熱伝達量は、A側が大きく、B側に行くに従い列毎に小さくなっている。伝熱チューブ22内側の冷媒の熱伝達量と同様にすることで、A側では十分に熱交換ができると共に、B側で必要十分な熱交換量を確保しつつ、フィンピッチを疎にし、通風抵抗を低減することができる。また列毎にフィンピッチを変化しているため、加工を比較的簡略化することができる。

0030

すなわち、材料費の低減はもとより、より効率的な熱交換を行うスパイラルフィンチューブの凝縮器を提供することができる。なお図3ではスパイラルフィンチューブの曲げ部分にフィン31を設けているが、なくても良い。また図の横方向の長さがそろっているが違っていても良い。またスパイラルフィンチューブの全体に渡ってフィンピッチを疎に変化させているが、冷媒の流出側に近い側のみのフィンピッチを疎にしても良く、冷媒の流入側に近い側のみのフィンピッチを密にしても良い。

0031

(実施の形態3)本発明によるスパイラルフィンチューブの実施の形態3について図4を参照しながら説明する。

0032

図4は本発明の実施の形態3におけるスパイラルフィンチューブの凝縮器の構造を示す要部の横断平面図である。図において、41はスパイラルフィンでA側のフィン幅が最も大きくB側に行くに従って小さくなるように、伝熱チューブ22に巻装されている。その他の構成は実施の形態1、2と同様であるため説明を省略する。

0033

以上のように構成されたスパイラルフィンチューブについて、以下にその作用を説明する。

0034

冷媒は図4のA側から流入し、伝熱チューブ22内を通り、B側に流出していく。このとき凝縮器であることから、A側から進入する冷媒は、ガス状態である。そして伝熱チューブ22外へ熱を放出しながら、徐々にガス状態から液状態へ変化していき、流出するB側では、液状態になる。このときの伝熱チューブ22内側の熱伝達率を図2に示した。これは実験ならびに数値シミュレーションにより求めた概略値である。流入側から進入した冷媒が凝縮の始まる飽和温度に達すると熱伝達率は一気に増大し、その後凝縮が終了するまで徐々に低下し、冷媒が液体状態になった時点で、熱伝達率は一定化する。したがって伝熱チューブ22内表面積が一定であることから、A側からB側に行くに従い、熱伝達量は徐々に低下していくことになる。

0035

ここでフィン41はA側からB側に行くに従い、幅が小さくなっている。これは、伝熱チューブ22の空気側の表面積をA側では大きく取り、B側に行くに従い小さくなるようにしている。つまり伝熱チューブ22の空気側の熱伝達量は、A側が大きく、B側に行くに従い小さくなっている。伝熱チューブ22内側の冷媒の熱伝達量と同様にすることで、A側では十分に熱交換ができると共に、B側で必要十分な熱交換量を確保しつつ、フィン幅を小さくし、通風抵抗を低減することができる。

0036

すなわち、材料費の低減はもとより、より効率的な熱交換を行うスパイラルフィンチューブの凝縮器を提供することができる。なお図4ではスパイラルフィンチューブの曲げ部分にフィン41を設けているが、なくても良い。また図の横方向の長さがそろっているが違っていても良い。またスパイラルフィンチューブの全体に渡ってフィン幅を減少させているが、冷媒の流出側に近い側のみのフィン幅を小さくしても良く、冷媒の流入側に近い側のみのフィン幅を大きくしても良い。

0037

(実施の形態4)本発明によるスパイラルフィンチューブの実施の形態4について図5を参照しながら説明する。

0038

図5は本発明の実施の形態4におけるスパイラルフィンチューブの凝縮器の構造を示す要部の横断平面図である。図において、51はスパイラルフィンでA側の列のフィン幅が最も大きく、B側の列に行くに従って小さくなるように伝熱チューブ22に巻装されている。その他の構成は前述のものと同様である。

0039

以上のように構成されたスパイラルフィンチューブについて、以下にその作用を説明する。

0040

冷媒は図5のA側から流入し、伝熱チューブ2内を通り、B側に流出していく。このとき凝縮器であることから、A側から進入する冷媒は、ガス状態である。そして伝熱チューブ外へ熱を放出しながら、徐々にガス状態から液状態へ変化していき、流出するB側では、液状態になる。このときの伝熱チューブ22内側の熱伝達率を図2に示した。これは実験ならびに数値シミュレーションにより求めた概略値である。流入側から進入した冷媒が凝縮の始まる飽和温度に達すると熱伝達率は一気に増大し、その後凝縮が終了するまで徐々に低下し、冷媒が液体状態になった時点で、熱伝達率は一定化する。したがって伝熱チューブ22内表面積が一定であることから、A側からB側に行くに従い、熱伝達量は徐々に低下していくことになる。

0041

ここでフィン51はA側からB側に行くに従い、列毎に幅が小さくなっている。これは、伝熱チューブ22の空気側の表面積をA側では大きく取り、B側に行くに従い小さくなるようにしている。つまり伝熱チューブ22の空気側の熱伝達量は、A側が大きく、B側に行くに従い列毎に小さくなっている。伝熱チューブ22内側の冷媒の熱伝達量と同様にすることで、A側では十分に熱交換ができると共に、B側で必要十分な熱交換量を確保しつつ、フィン幅を小さくし、通風抵抗を低減することができる。また列毎にフィン幅を変化しているため、加工を比較的簡略化することができる。すなわち、材料費の低減はもとより、より効率的な熱交換を行うスパイラルフィンチューブの凝縮器を提供することができる。なお図5ではスパイラルフィンチューブの曲げ部分にフィン51を設けているが、なくても良い。また図の横方向の長さがそろっているが違っていても良い。またスパイラルフィンチューブの全体に渡ってフィン幅を減少させているが、冷媒の流出側に近い側のみのフィン幅を小さくしても良く、冷媒の流入側に近い側のみのフィン幅を大きくしても良い。

0042

(実施の形態5)本発明によるスパイラルフィンチューブの実施の形態5について図6を参照しながら説明する。

0043

図6は本発明の実施の形態5におけるスパイラルフィンチューブの凝縮器の構造を示す要部の横断平面図である。図において、61はスパイラルフィンで後記する伝熱チューブ22’に等ピッチで巻装されている。22’はサーペンタイン状に形成された電熱チューブ直管部の長さがA側が最も短く、B側に行くに従って末広がり状に形成されている。63は風路を構成するダクトで冷蔵庫等の機械室に設けられている。而してダクト63はスパイラルフィンチューブの形状に対応した形状をなし、空気流入側の開口幅が最も大きく、出口側にいくに従って小さくなるように構成されており、フィンチューブは冷媒流入側を空気出口側に、冷媒出口側を空気流入側に位置させてダクト63内に適当な方法により装着されるものである。

0044

以上のように構成されたスパイラルフィンチューブについて、以下にその作用を説明する。

0045

冷媒は図6のA側から流入し、伝熱チューブ22内を通り、B側に流出していく。このとき凝縮器であることから、A側から進入する冷媒は、ガス状態である。そして伝熱チューブ22外へ熱を放出しながら、徐々にガス状態から液状態へ変化していき、流出するB側では、液状態になる。このときの伝熱チューブ22内側の熱伝達率を図2に示した。これは実験ならびに数値シミュレーションにより求めた概略値である。流入側から進入した冷媒が凝縮の始まる飽和温度に達すると熱伝達率は一気に増大し、その後凝縮が終了するまで徐々に低下し、冷媒が液体状態になった時点で、熱伝達率は一定化する。したがって伝熱チューブ22内表面積が一定であることから、A側からB側に行くに従い、熱伝達量は徐々に低下していくことになる。

0046

ここでダクト63は風の流れに対して徐々に狭められている。つまり風上側から風下側に行くに従い風速が高められることになる。これはスパイラルフィンチューブにおいてA側からB側に行くに従い、風速が小さくなっている。伝熱チューブ22外側の熱伝達率は、空気の風速に比例して増大するので、伝熱チューブ22の風速をA側では大きく取り、B側に行くに従い小さくなるようにしている。つまり伝熱チューブ22の空気側の熱伝達量は、A側が大きく、B側に行くに従い小さくなっている。伝熱チューブ22内側の冷媒の熱伝達量と同様にすることで、A側では十分に熱交換ができると共に、B側で必要十分な熱交換量を確保することができる。

0047

すなわち、ダクト形状吸入面積の小さいファン等に合わすことで、より効率的な熱交換を行うスパイラルフィンチューブの凝縮器を提供することができる。なお図6ではスパイラルフィンチューブの曲げ部分にフィン61を設けているが、なくても良い。また図6はダクト63の形状を横方向で幅の長さを漸次変化させているが、ダクト形状をスパイラルフィンチューブの図に対して垂直方向を漸次変化させても同じ効果が得られる。またスパイラルフィンチューブの全体に渡ってダクト63を減少させているが、風下側の冷媒流出側に近い側のみのダクト幅を小さくしても良く、風上側の冷媒流入側に近い側のみのダクト幅を大きくしても良い。

発明の効果

0048

以上のように請求項1記載の発明は、内部に冷媒が流動し蛇行状に曲げられた伝熱チューブと、前記伝熱チューブの周囲にスパイラル状に巻かれたフィンを備えたスパイラルフィンチューブにおいて、前記フィンのピッチを、冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次疎にしたのである。これにより、冷媒の熱伝達量の大きい流入側では、フィンピッチが詰められ、伝熱チューブの外表面積が増大し、管内外の熱伝達率が双方で増大しており、効率的に熱交換できる。また冷媒の熱伝達量が減少するに従いフィンピッチが疎となり、十分な熱交換を行いながら、通風抵抗を低減できる。

0049

また請求項2記載の発明は、内部に冷媒が流動し蛇行状に曲げられた伝熱チューブと、前記伝熱チューブの周囲にスパイラル状に巻かれたフィンを備えたスパイラルフィンチューブにおいて、フィンのピッチを、伝熱チューブの列ごとに冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次疎にしたのである。これにより、冷媒の熱伝達量の大きい流入側では、フィンピッチが詰められ、管外表面積が増大し効率的に熱交換でき、冷媒の熱伝達量が減少するに従い列ごとにフィンピッチが疎となり、十分な熱交換を行いながら、通風抵抗を低減できる。フィンピッチが連続して変化しないため、加工方法が比較的簡略化できる。

0050

また請求項3記載の発明は、内部に冷媒が流動し蛇行状に曲げられた伝熱チューブと、前記伝熱チューブの周囲にスパイラル状に巻かれたフィンを備えたスパイラルフィンチューブにおいて、フィンの幅を、冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次狭くしたのである。これにより、冷媒の熱伝達量の大きい流入側では、フィン幅が広くなり、伝熱チューブの外表面積が増大し、管内外の熱伝達率が双方で増大しており、効率的に熱交換できる。また冷媒の熱伝達量が減少するに従いフィン幅が狭くなり、十分な熱交換を行いながら、通風抵抗を低減できる。

0051

また請求項4記載の発明は、内部に冷媒が流動し蛇行状に曲げられた伝熱チューブと、前記伝熱チューブの周囲にスパイラル状に巻かれたフィンを備えたスパイラルフィンチューブにおいて、フィンの幅を、伝熱チューブの列ごとに冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次狭くしたのである。これにより、冷媒の熱伝達量の大きい流入側では、フィン幅が広くなり、管外表面積が増大し効率的に熱交換でき、冷媒の熱伝達量が減少するに従い列ごとにフィン幅が狭くなり、十分な熱交換を行いながら、通風抵抗を低減できる。フィン幅が連続して変化しないため、加工方法が比較的簡略化できる。

0052

また請求項5記載の発明は、内部に冷媒が流動し蛇行状に曲げられた伝熱チューブと、前記伝熱チューブの周囲にスパイラル状に巻かれたフィンを備えたスパイラルフィンチューブにおいて、前記スパイラルフィンチューブが設置される風路を冷媒流入側から冷媒流出側へ漸次広くしたのである。これにより、冷媒の熱伝達量の大きい流入側では、風路が狭いために、風速が高められ、管外熱伝達率が増大し、管内外の熱伝達率が双方で増大することになり、効率的に熱交換できる。また冷媒の熱伝達量が減少するに従い風路が広くなり、風速が低くなっているが、十分な熱交換を行いながら、通風抵抗を低減できる。

0053

また請求項7、請求項8記載の発明は、上記したフィンチューブを設けた冷凍空調装置であり、それぞれ運転効率を向上させ、省エネルギー効果が得られる。

図面の簡単な説明

0054

図1本発明によるスパイラルフィンチューブの実施の形態1の横断平面図
図2伝熱チューブ内面の熱伝達率の特性図
図3本発明によるスパイラルフィンチューブの実施の形態2の横断平面図
図4本発明によるスパイラルフィンチューブの実施の形態3の横断平面図
図5本発明によるスパイラルフィンチューブの実施の形態4の横断平面図
図6本発明によるスパイラルフィンチューブの実施の形態5の横断平面図
図7従来のスパイラルフィンチューブの横断平面図

--

0055

21フィン
31 フィン
41 フィン
51 フィン
61 フィン
22伝熱チューブ
22’伝熱チューブ

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