JP2000146476A - フィンチューブおよびこのフィンチューブ用フィン部材とその成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無理なく巻回して容易に形成することのでき
るフィン部材の構造により、フィン部材のなす吸放熱性
能を高めるために有効な十分な表面積が得られ、フィン
部材の側面部での凹凸と、外周端縁部側に設けた波形部
とスリットによる長いエッジ部によるエッジ効果とによ
り発生する空気の渦巻き状の流れによる境界層の剥離に
よって、フィンチューブとしての吸放熱交換効率を高め
てその性能を向上せしめることができるフィンチューブ
およびこのフィンチューブ用フィン部材とその成形方法
を提供する。 【解決手段】 金属管の外周面に金属帯材によるフィン
部材を螺旋状に巻付けてなるフィンチューブにおいて、
前記フィン部材は、ほぼ幅手方向の中間部に延長する移
行部を介してその外周側端縁部と内周側端縁部とにそれ
ぞれ円周方向に連続するピッチの波形部を有する形状と
なして金属管の外周面に巻回、固設されて構成したこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に自動車、建
設機械、その他各種の装置などの気体・液体冷却管ある
いは空調器、冷凍冷蔵庫、その他化学設備の冷媒冷却管
として多用される管径３０ｍｍ程度以下の比較的細径か
らなるフィンチューブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のフィンチューブとしては
例えば図７に示すように、金属管Ｐ′の外周面に一定幅
で両側面ともに平滑な長尺金属帯材をもってその幅手方
向に螺旋状に巻付けてフィン部材１１を形成せしめて、
金属管Ｐ′に固設して構成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術においては、前記フィン部材１１のなす
単に一定幅で両側面が平滑な長尺帯材による巻付け構造
によるため、帯材の巻付け成形時の傾き、あるいは金属
管Ｐ′側の細径に関連してフィン部材１１の幅の制限を
余儀なくされ、フィンでの吸放熱性能を高めるために有
効な十分な表面積が得られず、かつ境界層が存在するた
め吸放熱による熱交換機能を未だ効果的に発揮し得ない
問題を有し、その改善が望まれる現状にある。

【０００４】本発明は従来技術の有する前記問題に鑑み
てなされたものであり、無理なく巻回して容易に形成す
ることのできるフィン部材の構造により、フィン部材の
なす吸放熱性能を高めるために有効な十分な表面積が得
られ、フィン部材の側面部での凹凸と、外周端縁部側に
設けた波形部とスリットによる長いエッジ部によるエッ
ジ効果とにより発生する空気の渦巻き状の流れによる境
界層の剥離によって、フィンチューブとしての吸放熱交
換効率を高めてその性能を向上せしめることができるフ
ィンチューブおよびこのフィンチューブ用フィン部材と
その成形方法を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の第１の実施態様は、金属管の外周面に金属帯材
によるフィン部材を螺旋状に巻付けてなるフィンチュー
ブにおいて、前記フィン部材は、ほぼ幅手方向の中間部
に円周方向に延長する移行部を介してその外周側端縁部
と内周側端縁部とにそれぞれ円周方向に連続するピッチ
の波形部を有する形状となして金属管の外周面に巻回、
固設されて構成したことを特徴とし、前記フィン部材の
外周側端縁部に形成した円周方向に連続する波形部に、
外周側端縁側に開口するスリットを間隔を置いて設けた
フィンチューブを特徴とするものである。

【０００６】本発明の第２の実施態様は、ほぼ幅手方向
の中間部に長手方向に延長する移行部を介してその一方
の側縁部と他方の側縁部とにそれぞれ長手方向に連続す
るピッチの波形部を有する帯材からなることを特徴と
し、また前記幅手方向の一方の側縁部に設けた長手方向
に連続する波形部に、前記一方の側端縁側に開口するス
リットを間隔を置いて設け、さらに前記移行部は各側縁
部に長手方向に連続する波形部より低い波形部あるいは
ほぼ平滑面部からなるフィンチューブ用フィン部材を特
徴とするものである。

【０００７】本発明の第３の実施態様は、外周面の軸方
向の両側部に波形状の凹凸部を有する一対の成形ロール
に一定幅の帯材を通板させることにより、該帯材の各側
縁部に連続するピッチの波形部を連続して形成するフィ
ンチューブ用フィン部材の成形方法を特徴とするもので
ある。

【０００８】本発明の第４の実施態様は、外周面の軸方
向の両側部に波形状の凹凸部を有する一対の成形ロール
に一定幅の帯材を通板させることにより、該帯材の各側
縁部に連続するピッチの波形部を連続して形成するとと
もに、前記一対の成形ロールの出側または入側に近接ま
たは離隔して配置した歯車形切込刃にて前記一方の側縁
部に設けた連続するピッチの波形部にスリットを間隔を
おいて連続して形成するフィンチューブ用フィン部材の
成形方法を特徴とするものである。

【０００９】前記本発明の第３および４の実施態様にお
いて、前記外周面の軸方向の両側部に波形状の凹凸部を
有するとともに、該両側の凹凸部の間に平滑な外周面を
有する小径の成形ロールを用いるフィンチューブ用フィ
ン部材の成形方法を特徴とするものである。

【００１０】なお、本発明に係るフィンチューブの製造
方法としては、予め幅手方向の各側縁部に長手方向に連
続する波形部を設けたフィン部材としての帯材を、金属
管の前方への回動に伴いその外周面に螺旋状に巻回せし
め、ついで少くともその長手方向の両端部を、好ましく
は全長に亘って金属管の外周面にろう付け、溶接または
特開平９−１３６１１１号公報記載のようにカシメるこ
とにより固設せしめてフィンチューブを構成するもので
ある。この際各側縁部に形成される波形部のピッチは一
方の側縁部における波形部のピッチを他方の側縁部にお
ける波形部のピッチより大きくしたり、あるいは両ピッ
チを同一とすることができるが、金属管の外周面に巻回
したとき外周側端縁部となる一方の側縁部のピッチを内
周側端縁部となる他方の側縁部のピッチより小さくする
ことが好ましい。その理由は金属管に巻回する際に、帯
材に生ずる塑性変形を大きなピッチを有する他方の側縁
部の波形部を皺状に変形することにより吸収し、一方小
さなピッチを有する一方の側縁部の波形部により長いエ
ッジ部を形成してエッジ効果を高めることができるから
である。なお所望に応じ各側縁部における波形部の深さ
や位相などは適宜選択することができる。また各側縁部
に形成された波形部の幅手方向のほぼ中間部に延長する
移行部は、金属管にフィン部材を巻回する際にフィン部
材の幅手方向の強度を高めるために設けられたものであ
り、各側縁部に形成された波形部の形状やピッチを切り
換えるため、前記各波形部より低い波形部をもって形成
するか、あるいはほぼ平滑面部からなるものである。

【００１１】本発明に係るフィンチューブは、予めフィ
ン部材としての長尺帯材の状態でギア状のロール加工に
より全体に亘り波形部およびスリットを簡易に得ること
ができ、したがって金属管への巻回を容易に行うことが
できてフィン部材のなす吸放熱性能を向上するために有
効な表面積を十分に有するフィン部材を得ることがで
き、同時にフィン部材の側面での凹凸と、外周端縁側に
設けた波形部とスリットにより長いエッジ部を形成し、
そのエッジ効果により発生する空気の乱流化による境界
層の剥離による吸放熱効果によってフィンチューブの吸
放熱交換効率を促進してその性能を向上することができ
ることとなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の好適実施例を添付
図面に基いて説明する。図１は本発明に係るフィン部材
の一実施例の一部を示す側面図、図２（Ａ）は図１ａ−
ａ矢視平面図、図２（Ｂ）は図１ｂ−ｂ線上の横断平面
図、図２（Ｃ）は図１ｃ−ｃ線上の横断平面図、図３は
同上フィン部材の成形方法の一実施例を示す概略図、図
４は、同上フィン部材の成形方法の他の実施例を示す概
略図で、（Ａ）は概略側面図、（Ｂ）は（Ａ）の各部に
おけるフィン部材の状態を示す概略平面図、図５は本発
明に係るフィンチューブの製造方法の一実施例を示す概
略図、図６は図１に示すフィン部材で構成したフィンチ
ューブの一部を示す側面図であり、Ｐは金属管、１はフ
ィン部材、１′は帯材、１−１はピッチの小さい波形
部、１−２はピッチの大きい波形部、１−３はスリッ
ト、１−４は平滑面部、Ｒ１、Ｒ１′は成形ローラ、Ｒ
２、Ｒ２′は切込ローラ、Ｒ３はガイドローラである。
なお添付図面においては、好適実施例である外周側端縁
部となる一方の側縁部にピッチの小さい波形部を、内周
側端縁部となる他方の側縁部にピッチの大きい波形部
を、かつ両波形部のほぼ中間部にほぼ平滑な面部を有す
るフィン部材を用いたものについて説明するが、本発明
は図示実施例に限定されるものではない。

【００１３】まず金属管Ｐは鉄、ステンスレス、銅、真
鍮あるいはアルミニウム材などによる管径３０ｍｍ程度
以下の比較的細径からなるものである。

【００１４】また、フィン部材１は前記金属管Ｐと同一
材質もしくは別材質からなるものであって、フィン部材
１は図１、図２に示すごとく、一定幅の帯材の外周側端
縁部となる一方の側縁部にピッチの小さい波形部１−１
と、内周側端縁部となる他方の側縁部にピッチの大きい
波形部１−２を有し、前記一方の側縁部におけるピッチ
の小さい波形部１−１に端縁側に開口するスリット１−
３を形成し、また一方の側縁部に設けたピッチの小さい
波形部１−１と他方の側縁部に設けたピッチの大きい波
形部１−２との間に移行部としての平滑面部１−４を設
けて構成したものである。ここで、一方の側縁部に設け
るピッチの小さい波形部１−１、他方の側縁部に設ける
ピッチの大きい波形部１−２および平滑面部１−４の幅
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は帯材の幅に応じて適宜定めるが、通
常はそれぞれ１．０〜１０．０ｍｍ、２．０〜１０．０
ｍｍ、５．０〜２０．０ｍｍである。また一方の側縁部
の波形部１−１と他方の側縁部１−２のピッチは、特に
限定するものではないが、それぞれ１．５〜６．０ｍ
ｍ、２．０〜１０．０ｍｍである。なおスリット１−３
と平滑面部１−４は前記したごとく必ずしも設ける必要
はない。なお前述した通り図１および図２に示すフィン
部材１の構成は、好適な実施例を示したものであり、そ
の他の構成を採ることもできる。すなわち外周側端縁
部となる一方の側縁部にピッチの大きい波形部を、内周
側端縁部となる他方の側縁部にピッチの小さい波形部を
設けたり、両側縁部のピッチをほぼ同等としたり、
両側縁部のピッチは同等であるが位相をずらせたり、
両側縁部のピッチも位相も同一であるが各側縁部におけ
る波形部の深さを替えたり、移行部として平滑面部に
替え各波形部の形状やピッチを切り換えるため、前記各
波形部より低い波形部をもって形成するなど適宜選択し
て用いることもできる。

【００１５】つぎに上記フィン部材１の成形方法の実施
例を図３および図４に基づいて説明する。すなわち本発
明に係るフィン部材１の成形方法はロール成形法を採用
したもので、図３に示すようにロール外周面の軸方向の
一側部にフィン部材１の一方の側縁部にピッチの小さい
波形部を形成するための波形状の凹凸部Ｒ１−１と、他
側部に同じく他方の側縁部にピッチの大きい波形部を形
成するための波形状の凹凸部Ｒ１−２と、前記凹凸部Ｒ
１−１とＲ１−２との間に平滑で小径の外周面Ｒ１−３
をそれぞれ設けた一対の成形ロールＲ１に、該成形ロー
ルの軸方向の厚さとほぼ同一幅の帯材１′を通板させて
成形する方法である。この図３の方法によれば、該帯材
の一方の側縁部に連続するピッチの小さい波形部１−１
と、他方の側縁部に連続するピッチの大きい波形部１−
２を連続して形成することができるとともに、ピッチの
小さい波形部１−１とピッチの大きい波形部１−２との
間に平滑面部１−４が設けられたフィン部材１を得るこ
とができる。また前記成形ロールＲ１の出側に切込ロー
ラＲ２を近接または離隔して配置することにより、前記
一方の側縁部に設けた連続するピッチの小さい波形部１
−１にスリット１−３を連続して形成することができ
る。

【００１６】さらに図４に示すように初めに成形ロール
Ｒ１′の入側に切込ローラＲ２′を近接または離隔して
配置して一方の側縁部にスリット１−３を連続して形成
した後に、図３と同様に構成された成形ローラＲ１′に
より帯材の一方の側縁部に連続するピッチの小さい波形
部１−１と、他方の側縁部に連続するピッチの大きい波
形部１−２を連続して形成するとともに、ピッチの小さ
い波形部１−１とピッチの大きい波形部１−２との間に
平滑面部１−４が設けられたフィン部材１を得ることが
できる。すなわち、成形ロールＲ１′の入側に切込ロー
ラＲ２′を設けても図３と同様な効果が得られる。なお
各側縁部に設ける波形部を同一ピッチに等しくする場合
は、各波形状の凹凸部の外周ピッチを等しくすればよ
く、また各波形部の形状やピッチを切り換えるため、前
記各波形部より低い波形部を形成する場合は、平滑で小
径の外周面Ｒ１−３の幅を狭めればよい。さらに各側縁
部に設ける波形部の深さは、各波形状の凹凸部の深さを
変えることにより適宜選ぶことができる。

【００１７】上記の方法により成形したフィン部材１で
構成するフィンチューブを製造する場合は、その製造方
法の一例を図５に示すごとく、前記フィン部材１を、ピ
ッチの小さい波形部１−１を外周側に位置せしめて金属
管Ｐの前方への回動に伴いその外周面に密着するように
螺旋状に巻回せしめ、該フィン部材１の外周側端縁部の
全体を径方向の外方より平滑な外周面を有するガイドロ
ーラＲ３にて内方に押圧せしめて形成することができ、
この際ガイドローラＲ３は押圧状態を維持したまま矢印
イ方向に移動可能とすることができる。そしてフィン部
材１を金属管Ｐの外周面に密着するように螺旋状に巻回
し、少くともその長手方向の両端部を、好ましくは全長
に亘って金属管Ｐの外周面にろう付け、溶接または特開
平９−１３６１１１号公報記載のようにカシメることに
より固設せしめてフィンチューブを構成するものであ
る。なおフィン部材の金属管への巻回に際し、該フィン
部材の側縁部の向きは所望に応じ適宜変更することがで
きる。また巻回されたフィン部材の外周側端縁部と内周
側端縁部との波形部のピッチは、巻回圧力や巻回速度な
どの要因により変わるので必ずしもピッチの大きい内周
側端縁部の波形部が巻回後に大きいピッチを有するとは
限らない。

【００１８】このようにして製造されたフィンチューブ
は、図６に示すごとく外周側端縁部に楔状ないしＵ字状
のスリット１−３を有するピッチが小さく長いエッジ部
を有する波形部１−１と内周側端縁部にピッチの大きく
金属管Ｐの外周面への接触長さが長い波形部１−２を有
し、さらにピッチの小さい波形部１−１とピッチの大き
い波形部１−２との間に平滑面部１−４を有し、外周側
端縁部と内周側端縁部の側面が凹凸状となしたフィン部
材が螺旋状に巻回されて固設されたものとなる。

【００１９】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。 実施例１ 外径４．７６ｍｍ、肉厚０．７ｍｍ、長さ２ｍの二重巻
鋼管からなる金属管の外周面に、肉厚０．３５ｍｍ、幅
９ｍｍのＳＰＣＣ製帯鋼材による予めその幅手方向の一
方の側縁部にピッチ１．５ｍｍの波形部と他方の側縁部
にピッチ３．０ｍｍの波形部を有する帯材をもって、前
記小さいピッチの波形部を外周側に位置させて、前記金
属管側を回動しながら密着するようにピッチ５．０ｍｍ
で螺旋状に巻回した。ついでその長手方向の両端部を金
属管の外周面にろう付けして固設せしめることによりフ
ィンチューブを得た。

【００２０】実施例２ 外径３１．８ｍｍ、肉厚１．２ｍｍ、長さ４ｍのＳＵＳ
３０４製鋼管からなる金属管の外周面に、肉厚０．７
ｍｍ、幅３５ｍｍのＳＵＳ ３０４製帯鋼材による予め
その幅手方向の一方の側縁部にピッチ８．０ｍｍの波形
部と他方の側縁部にピッチ５．０ｍｍの波形部を有し、
前記小さいピッチの波形部に深さ１０ｍｍのスリットを
長手方向の全長に亘って間隔５．０ｍｍを置いて楔状に
設けた該帯材をもって、前記小さいピッチの波形部を外
周側に位置させて、前記金属管側を回動しながら密着す
るようにピッチ８．０ｍｍで螺旋状に巻回した。ついで
その長手方向の両端部を金属管の外周面に仮付溶接し、
その後全長に亘りニッケルろう付けして固設せしめるこ
とによりフィンチューブを得た。

【００２１】実施例３ 外径９．５２ｍｍ、肉厚０．７ｍｍ、長さ３ｍの銅管か
らなる金属管の外周面に、肉厚０．４ｍｍ、幅１５ｍｍ
の帯状アルミニウム材による予めその幅手方向の一方の
側縁部にピッチ５．０ｍｍの波形部と他方の側縁部にピ
ッチ４．０ｍｍの波形部を有し、さらに前記両波形部の
間に幅３ｍｍの平滑面を有し、前記小さいピッチの波形
部に深さ３．０ｍｍのスリットを長手方向の全長に亘っ
て間隔４．０ｍｍを置いて楔状に設けた該帯材をもっ
て、前記小さいピッチの波形部を外周側に位置させて、
前記金属管側を回動しながら密着するようにピッチ６．
０ｍｍで螺旋状に巻回した。ついでその長手方向の両端
部を金属管の外周面に溶接して固設せしめることにより
フィンチューブを得た。

【００２２】これら実施例１〜３により得られたフィン
チューブと、比較のために図７のように一定幅で平滑の
両側面に形成された金属帯材を巻回してなるフィンチュ
ーブとに関して吸放熱試験を実施したところ、いずれの
実施例でも１０〜３０％前後の吸放熱性能の向上が認め
られた。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るフィン
チューブは、予めフィン部材としての長尺帯材の状態で
ギア状のロール加工により全体に亘り波形部およびスリ
ットを簡易に得ることができ、したがって金属管への巻
回を無理なく容易に行うことができ、またフィン部材の
吸放熱性能の向上に有効な表面積を十分に得ることがで
き、同時にフィン部材の側面の凹凸と、外周端縁部に設
けた波形部とスリットにより長いエッジ部を形成し、そ
のエッジ効果により発生する空気の乱流化により境界層
を剥離してフィンチューブの吸放熱交換効率を一層促進
してその性能を向上することができるなど、極めて有用
性に富むものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフィン部材の一実施例の一部を示
す側面図である。

【図２】図２は図１に示すフィン部材の平面形状および
断面形状を示す図で、（Ａ）は図１ａ−ａ矢視平面図、
（Ｂ）は図１ｂ−ｂ線上の横断面図、（Ｃ）は図１ｃ−
ｃ線上の横断面図である。

【図３】同上フィン部材の成形方法の一実施例を示す概
略図である。

【図４】同上フィン部材の成形方法の他の実施例を示す
概略図で、（Ａ）は側面概略側面図、（Ｂ）は（Ａ）の
各部におけるフィン部材の状態を示す概略平面である。

【図５】本発明に係るフィンチューブの製造方法の一実
施例を示す概略図である。

【図６】図１に示すフィン部材で構成したフィンチュー
ブの一部を示す側面図である。

【図７】従来例に係るフィンチューブの断面図である。

【符号の説明】

Ｐ 金属管 １ フィン部材 １−１ ピッチの小さい波形部 １−２ ピッチの大きい波形部 １−３ スリット １−４ 平滑面部 Ｒ１、Ｒ１′ 成形ローラ Ｒ２、Ｒ２′ 切込ローラ Ｒ３ ガイドローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝川 一儀 静岡県沼津市下香貫馬場482−１

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属管の外周面に金属帯材によるフィン
   部材を螺旋状に巻付けてなるフィンチューブにおいて、
   前記フィン部材は、ほぼ幅手方向の中間部に円周方向に
   延長する移行部を介してその外周側端縁部と内周側端縁
   部とにそれぞれ円周方向に連続するピッチの波形部を有
   する形状となして金属管の外周面に巻回、固設されて構
   成したことを特徴とするフィンチューブ。
2. 【請求項２】 前記フィン部材の外周側端縁部に形成し
   た円周方向に連続する波形部に、外周側端縁側に開口す
   るスリットを間隔を置いて設けたことを特徴とする請求
   項１記載のフィンチューブ。
3. 【請求項３】 ほぼ幅手方向の中間部に長手方向に延長
   する移行部を介してその一方の側縁部と他方の側縁部と
   にそれぞれ長手方向に連続するピッチの波形部を有する
   帯材からなることを特徴とするフィンチューブ用フィン
   部材。
4. 【請求項４】 幅手方向の一方の側縁部に設けた長手方
   向に連続する波形部に、前記一方の側端縁側に開口する
   スリットを間隔を置いて設けたことを特徴とする請求項
   ３記載のフィンチューブ用フィン部材。
5. 【請求項５】 前記移行部は各側縁部に長手方向に連続
   する波形部より低い波形部あるいはほぼ平滑面部からな
   ることを特徴とする請求項３または４記載のフィンチュ
   ーブ用フィン部材。
6. 【請求項６】 外周面の軸方向の両側部に波形状の凹凸
   部を有する一対の成形ロールに一定幅の帯材を通板させ
   ることにより、該帯材の各側縁部に連続するピッチの波
   形部を連続して形成することを特徴とするフィンチュー
   ブ用フィン部材の成形方法。
7. 【請求項７】 外周面の軸方向の両側部に波形状の凹凸
   部を有する一対の成形ロールに一定幅の帯材を通板させ
   ることにより、該帯材の各側縁部に連続するピッチの波
   形部を連続して形成するとともに、前記一対の成形ロー
   ルの出側または入側に近接または離隔して配置した歯車
   形切込刃にて前記一方の側縁部に設けた連続するピッチ
   の波形部にスリットを間隔をおいて連続して形成するこ
   とを特徴とするフィンチューブ用フィン部材の成形方
   法。
8. 【請求項８】 外周面の軸方向の両側部に波形状の凹凸
   部を有するとともに、該両側の凹凸部の間に平滑な外周
   面を有する小径の成形ロールを用いることを特徴とする
   請求項６または７記載のフィンチューブ用フィン部材の
   成形方法。