JP2007147233A

JP2007147233A - フィンチューブ

Info

Publication number: JP2007147233A
Application number: JP2005345864A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Usui; 正佳臼井
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-06-14

Abstract

【課題】製造が容易かつ製造コストが低廉で、放熱性を高めるのに十分な表面積を有するとともに、エッヂが多く、放熱を安定して効率良く行うことができるフィン部材を配設したフィンチューブを得る。
【解決手段】スリット3を複数箇所に形成するとともに、スリット3を形成しない非形成間隔5を設けた板材2を、スリット3とは交差方向に折曲してフィン部材1を形成し、このフィン部材1を、スリット3を外周方向に配置して非形成間隔5側から管部材10の外周面に巻き回す。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用や建設機械用の油や燃料などの冷却管、居住用空間の温湿度を調整する空調機、食品の鮮度を保って保存する冷凍冷蔵庫、化学設備の反応塔等に広く使用されるフィンチューブに係るものである。

従来より、上記の如く自動車の油冷却管等に用いられるフィンチューブとして、特許文献１に示す如く管部材の外周面に長尺な一定幅の板材を螺旋状に巻き付けて、フィン部材を形成しているものが知られているが、このようなフィン部材は表面が平滑であるため、更に放熱性を高めるためには、より広い表面積が必要となっていた。また、このように形成したフィン部材の表面に流れる流体が整流されるため、このフィン部材の表面に存在する境界層が厚くなり、放熱による熱交換機能を十分発揮することが困難であった。

そこで、特許文献２に示す如く、管材の表面に固定帯を螺旋状に巻き付け、この固定帯と管材の表面との間隔に複数個のピン状のフィン部材を一定間隔で配設することにより、管材にピン部材を突設したものが公知となっている。そして、このように管材の表面にピン状のフィン部材を設けて表面積を広げるとともに、フィン部材の表面に流れる流体に乱流を生じさせて境界層を剥離することにより、放熱による熱交換機能を高めることを目的としている。
特開平０９−４２５７３号公報特開２００３−２１４７９２号公報

しかしながら、この特許文献２に示す如きフィン部材は、管部材に巻き付ける固定帯や複数個のピン状のフィン部材を個別に形成しなければならず、また、このようなピン状のフィン部材を一本ずつ管材に配設しなければならないため、製造に手間がかかるとともに、製造コストが高くつくものであった。また、このようなピン状のフィン部材は、各々のピン毎に管部材表面への接着の度合いにバラつきが生じやすいものとなっていたため、各ピン毎の放熱性に差が生じ、効率が安定しないものとなっていた。

本発明は上記の如き課題を解決しようとするものであって、製造が容易かつ製造コストが低廉で、放熱性を高めるのに十分な表面積を有するとともに放熱を安定して効率良く行うことができるフィン部材を配設したフィンチューブを得ようとするものである。

本発明は上述の如き課題を解決するため、複数個のスリットを間隔を介して形成配置したスリット群を、このスリット群を形成しない非形成間隔を介して板材の複数箇所に設け、この板材をスリットの形成方向と交差する方向に折曲してフィン部材を形成し、このフィン部材のスリットの折曲部を外周方向に配置するとともに、非形成間隔を管部材の外周面に配置して、フィン部材を管部材に巻き回したものである。

また、スリットは、板材の長さ方向に平行に形成したものであっても良い。

また、スリットは、板材の幅方向に平行に形成したものであっても良い。

また、板材は、スリットの形成方向とは直角方向に折曲したものであっても良い。

また、フィン部材は、板材の幅方向に平行に非形成間隔を形成したものであっても良い。

また、フィン部材は、板材の長さ方向に平行に非形成間隔を形成したものであっても良い。

また、フィン部材は、管部材の外周面に環状に巻き回したものであっても良い。

また、フィン部材は、管部材の外周面に螺旋状に巻き回したものであっても良い。

また、フィン部材は、１回の巻き回しによって、管部材の外周面を被覆するよう形成したものであっても良い。

また、フィン部材は、管部材に複数個配置したものであっても良い。

本発明は上述の如く構成したものであって、スリットを複数個形成配置したスリット群を、スリットを形成しない非形成間隔を介して板材の複数箇所に設け、この板材を折曲して形成したフィン部材を管部材に巻き回すことにより、フィン部材の表面積を容易に広げることができる。また、フィン部材に長いエッヂが多数密集して形成され、このエッヂ効果によって、管外側の流体の流れに大きな乱れや渦を発生させることにより境界層を剥離させて、放熱性を高めることが可能となる。

また、このようなフィン部材を、スリットの折曲部を外周方向に配置するとともに非形成間隔を管部材の外周面に配置して巻き回すことにより、管部材にフィン部材を容易に配設することができる。そのため、放熱性を高めるのに十分な表面積を有するフィン部材を設けたフィンチューブの製造を容易なものとするとともに、製造コストを低廉なものとすることが可能となる。また、フィン部材は、非形成間隔を介して連続するとともに、該非形成間隔が管部材に面接触することから、管部材からの熱がフィン部材全体に広く伝達されるため、放熱を安定して効率良く行うことが可能となる。

本発明の実施例１を図１〜図４に於いて説明すると、(１)はフィン部材であって、図２に示す如く長尺な板材(２)にて形成したものである。この板材(２)は、図２に示す如く、長さ方向に平行に形成した一定長さのスリット(３)を、一定間隔を介して板材(２)の幅方向に複数箇所平行に配置して、スリット群(４)を形成している。

また、このスリット群(４)は、板材(２)の複数箇所に配置されており、このスリット群(４)の間隔、及び板材(２)の長さ方向両端には、スリット(３)を形成しない一定幅の非形成間隔(５)を、板材(２)の幅方向に平行に設けている。そして、上記の如くスリット(３)を形成配置した板材(２)を、図２の二点鎖線に示す各スリット(３)の幅方向中央においてスリット(３)の形成方向とは垂直方向にＶ字型に折曲するとともに、図２の一点差線に示すスリット群(４)と非形成間隔(５)との境界を、板材(２)の表面とは垂直方向に折曲する。

上記の如く板材(２)を折曲することにより、板材(２)の一端から他端までスリット(３)形成方向とは垂直方向に襞状に突出した突部(６)が形成される。そして、図３に示す如く、このような襞状の突部(６)を複数箇所に平行に配置したフィン部材(１)が形成される。上記の如くフィン部材(１)を形成することにより、フィン部材(１)は非形成間隔(５)を介して連続した状態となるとともに、スリット(３)のスリット群(４)では非連続の状態となる。尚、フィン部材(１)により管部材(１０)の外周面を覆うために、板材(２)の幅を管部材(１０)の外周長さとほぼ同一なものとしている。

そして、フィン部材(１)を、図１に示す如く、管部材(１０)の管軸方向とスリット(３)の形成方向が平行になるようにして、フィン部材(１)を管部材(１０)の外周に湾曲配置するとともに、図４に示す如く、管部材(１０)の外周面に環状に一回巻き回して、フィン部材(１)の突部(６)形成側とは反対側の内面を管部材(１０)の外周面に面接触させた状態で、非形成間隔(５)の内面と管部材(１０)の外周面との接触部をろう付け等によって接続固定している。

尚、本実施例１では、フィン部材(１)を管部材(１０)に巻き回した際に、フィン部材(１)の形成長さを管部材(１０)の軸方向の形成長さよりも短尺なものとしているため、図４に示す如く、管部材(１０)の長さ方向において部分的にフィン部材(１)が管部材(１０)を環状に被覆するものとなる。また、このようにフィン部材(１)を管部材(１０)に環状に被覆することにより、フィン部材(１)の折曲部が外周方向に配置され、フィン部材(１)に形成した各スリット(３)の間隔が拡開して、図４に示す如く、各スリット(３)間に断面Ｖ字型のピン状片(７)が放射状で且つ環状に形成される。そして、このピン状片(７)の存在によってフィン部材(１)の表面積が広くなると共に多数のエッヂが形成され、このエッヂ効果によって、管外側の流体の流れに大きな乱れや渦を発生させることにより境界層を剥離させて、放熱性を高めることが可能となる。

また、上記の如くフィン部材(１)の内面を管部材(１０)の外周面に面接触させて配置しているため、管部材(１０)からの熱が非形成間隔(５)を介して全てのピン状片(７)に広く伝達されるものとなり、フィン部材(１)全体からの放熱を効率良く行うことが可能となる。尚、吸熱の場合は熱の流れが逆になる。

また、上記の如く、スリット群(４)を複数箇所に形成した板材(２)を折曲することにより、表面積の広いフィン部材(１)を容易に得ることができ、また、このようなフィン部材(１)を管部材(１０)に一回のみ巻き回し、フィン部材(１)の非形成間隔(５)と管部材(１０)の外周面との接触部を固定することにより、放射状に突出したピン状片(７)を環状に複数箇所連続して配置したフィン部材(１)を、容易に管部材(１０)に配設することができる。そのため、放熱性を高めるのに十分な表面積を有するフィン部材(１)を設けたフィンチューブの製造を容易なものとするとともに、製造コストを低廉なものとすることが可能となる。

尚、本実施例１及び下記の実施例２〜７では、フィン部材(１)のピン状片(７)を断面Ｖ字型に形成して管部材(１０)に巻回しているが、このようにピン状片(７)を断面Ｖ字型に形成するとピン状片(７)の内面も伝熱面として作用するので熱伝達性能には優れるが、ピン状片(７)の内側に間隔が生じるため、この間隔内に粉塵などが堆積しやすいものとなる。そのため、他の異なる実施例においては、ピン状片(７)の内面を互いに密着させて断面Ｔ字型とし、このように断面Ｔ字型に形成したピン状片(７)を複数箇所に配置したフィン部材(１)を管部材(１０)に巻回しても良い。

また、上記実施例１では、フィン部材(１)を管部材(１０)の長さ方向に部分的に配置しているが、本発明の実施例２では、フィン部材(１)を管部材(１０)に巻き回した際に、フィン部材(１)の形成長さを管部材(１０)の軸方向の長さとほぼ同一長さとしている。そのため、フィン部材(１)を管部材(１０)に巻き回すことにより、図５に示す如く、管部材(１０)は全長にわたってフィン部材(１)に被覆されるものとなる。従って、管部材(１０)の外周面全体にフィン部材(１)のピン状片(７)が万遍なく配置されるものとなり、フィン部材(１)を配置した管部材(１０)の表面積をより広くすることができるとともに、エッヂがより多く形成されるため、放熱性を更に高めることが可能となる。

また、上記実施例１及び２では、フィン部材(１)を管部材(１０)に巻き回すことにより、管部材(１０)にフィン部材(１)を固定配置しているが、本発明の実施例３では、図６に示す如く、予め環状フィン部材(１１)を形成した後に、この環状フィン部材(１１)にの非形成間隔(５)にて形成された開口壁(１２)に管部材(１０)を挿通することも可能である。この時、この環状フィン部材(１１)の開口壁(１２)の内径を、管部材(１０)の外径よりも若干大きいものとしている。

そして、この環状フィン部材(１１)の開口壁(１２)内に管部材(１０)を挿通し、この管部材(１０)をわずかに拡管するか、若しくは開口壁(１２)を縮径することにより、環状フィン部材(１１)の開口壁(１２)の内周面と管部材(１０)の外周面とが全周にわたって面接触し、この接触部をろう付け等により固定している。このように、環状フィン部材(１１)の開口壁(１２)の内周面と管部材(１０)の外周面とが全周にわたって面接触しているため、管部材(１０)からの熱を環状フィン部材(１１)全体から効率よく放熱することが可能となる。

また、上記実施例１及び２では、図２に示す如く、板材(２)に直線状のスリット(３)を形成してフィン部材(１)を形成しているが、他の異なる実施例では、スリット(３)の形状を、図５に示す如く、山型とすることも可能である。このように、スリット(３)の形状を山型とすることにより、フィン部材(１)に形成されたピン状片(７)の輪郭形状が複雑なものとなり、フィン部材(１)の表面積をより広くし、且つエッヂの数を多くし、長さを長くすることができるため、管外側の流体の流れに大きな乱れや渦を発生させることにより境界層を剥離させて、放熱性を更に高めることが可能となる。また、他の異なる実施例では、図８に示す如く、波型に形成することも可能である。

また、上記実施例１〜４では、スリット(３)を板材(２)の長さ方向に平行に形成しているが、本発明の実施例５では、図９に示す如く、スリット(３)を板材(２)の幅方向に平行に連続して形成している。また、板材(２)の一側及び他側には、スリット(３)を形成しない一対の非形成間隔(５)を、板材(２)の長さ方向に平行に形成している。また、図９の一点鎖線及び二点差線に示す如く、この板材を、スリット(３)とは垂直方向に、連続したＶ字型を形成するよう交互に向きを変えて複数回折曲している。

これにより、図１０に示す如く、フィン部材(１)の長さ方向に突部(６)を複数個連続して形成する。また、このように形成したフィン部材(１)のスリット(３)形成方向の形成長さを、管部材(１０)の外周長さとほぼ同一とすると共に、スリット(３)の形成方向とは垂直方向の形成長さを、フィン部材(１)を配設する管部材(１０)の形成長さとほぼ同一としている。

そして、上記の如く形成したフィン部材(１)の一方の非形成間隔(５)を管部材(１０)の外周面に接続固定するとともに、図１１に示す如く、このフィン部材(１)を管部材(１０)の外周面に環状に巻き回し、他方の非形成間隔(５)を一方の非形成間隔(５)の上面に重ね合わせた状態で接続固定することにより、図１２に示す如く、管部材(１０)の外周面全体がフィン部材(１)により被覆されるものとなる。

このようにフィン部材(１)を管部材(１０)に１回巻き回すことにより、管部材(１０)の外周面の全長にわたって、フィン部材(１)のピン状片(７)を容易に配置することが可能となる。尚、本実施例５では図１２に示す如く、各スリット(３)の間隔は拡開しないが、各ピン状片(７)の位置を互いに周方向にずらすことが可能であり、スリット(３)の間隔を拡開することができる。そのため、表面積を更に広げることができるとともに、より高いエッヂ効果を得ることが可能となる。

また、前記実施例５では、フィン部材(１)の突部(６)が管部材(１０)の管軸方向に沿って配置されるよう、フィン部材(１)を管部材(１０)の外周面に環状に巻き回しているが、本実施例５では、フィン部材(１)の突部(６)が管部材(１０)の管軸方向とは交差して配置されるよう、フィン部材(１)を管部材(１０)の外周面に螺旋状に巻き回している。このようにフィン部材(１)を螺旋状に巻き回すことにより、図１３に示す如く、フィン部材(１)のピン状片(７)が螺旋状に、周方向への位置をそれぞれずらして配置されるものとなる。

そのため、フィン部材(１)に形成した各スリット(３)の間隔が放射状に拡開して各ピン状片(７)が互いに分離するため、表面積が広くなると共に、多数のエッヂが形成され、このエッヂ効果によって、管外側の流体の流れに大きな乱れや渦を発生させることにより境界層を剥離させて、放熱性を高めることが可能となる。

また、上記実施例６では、板材(２)の一側及び他側に一対の非形成間隔(５)を形成するとともにスリット(３)を幅方向に連続して形成し、フィン部材(1)の一対の非形成間隔(５)の間隔に、突部(６)を複数個連続して形成しているが、本実施例６では、図１４に示す如く、板材(２)の長さ方向にスリット群(４)を形成配置するとともに、板材(２)の一側、他側及び各スリット群(４)の間隔に、それぞれ一定幅の非形成間隔(５)を配置している。そのため、図１４の一点鎖線及び二点差線において板材(２)を折曲することにより、フィン部材(１)の一側、他側、及び、各突部(６)の間隔に、非形成間隔(５)が配置されるものとなる。

また、上記実施例１〜５及び本実施例６では、板材(２)を図の一点鎖線及び２点鎖線において折曲することにより、フィン部材(１)に形成されるピン状片(７)の断面形状を図１５(ａ)に示す如くＶ字型としているが、他の異なる実施例においては、図１５に示す如く、(ｂ)及び(ｃ)の菱形、(ｄ)の翼型、(ｅ)のＭ字型、(ｆ)のループ型、(ｇ)のアーチ型とすることも可能である。

本発明の実施例１を示す管部材及びフィン部材の斜視図。実施例１の板材の正面図。実施例１のフィン部材の斜視図。実施例１のフィンチューブの斜視図。本発明の実施例２を示すフィンチューブの斜視図。本発明の実施例３を示すフィンチューブ及び環状フィン部材の斜視図。本発明の実施例４を示す板材の正面図。他の異なる実施例を示す板材の正面図。本発明の実施例５を示す板材の正面図。実施例５のフィン部材の斜視図。本発明の実施例５を示す管部材とフィン部材の斜視図。実施例５のフィンチューブの斜視図。本発明の実施例６を示すフィンチューブの斜視図。本発明の実施例７を示す板材の正面図。本発明の実施例１〜７及び他の異なる実施例を示すフィン部材の断面図。

符号の説明

１フィン部材
２板材
３スリット
４スリット群
５非形成間隔
１０管部材

Claims

複数個のスリットを間隔を介して形成配置したスリット群を、スリットを形成しない非形成間隔を介して板材の複数箇所に設け、この板材をスリットの形成方向と交差する方向に折曲してフィン部材を形成し、このフィン部材のスリットの折曲部を外周方向に配置するとともに、非形成間隔を管部材の外周面に配置して、フィン部材を管部材に巻き回したことを特徴とするフィンチューブ。
スリットは、板材の長さ方向に平行に形成したことを特徴とする請求項１のフィンチューブ。
スリットは、板材の幅方向に平行に形成したことを特徴とする請求項１のフィンチューブ。
板材は、スリットの形成方向とは直角方向に折曲したことを特徴とする請求項１、２または３のフィンチューブ。
フィン部材は、板材の幅方向に平行に非形成間隔を形成したことを特徴とする請求項１、２、３、または４のフィンチューブ。
フィン部材は、板材の長さ方向に平行に非形成間隔を形成したことを特徴とする請求項１、２、３または４のフィンチューブ。
フィン部材は、管部材の外周面に環状に巻き回したことを特徴とする請求項１、５、または６のフィンチューブ。
フィン部材は、管部材の外周面に螺旋状に巻き回したことを特徴とする請求項１、５、または６のフィンチューブ。
フィン部材は、１回の巻き回しによって、管部材の外周面を被覆するよう形成したことを特徴とする請求項１、５、６、７または８のフィンチューブ。
フィン部材は、管部材に複数個配置したことを特徴とする請求項１、５、６、７または８のフィンチューブ。