JP2007032850A

JP2007032850A - フィンチューブ

Info

Publication number: JP2007032850A
Application number: JP2005212172A
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: 2005-07-22
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2007-02-08

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】板材２の幅方向に、両側を非形成部４としてスリット３を複数箇所に形成するとともに、このスリット３とは交差方向に板材2を折曲してフィン部材１を形成し、このフィン部材1を非形成部４側から管部材５の外周面に巻き回す。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や建設機械の油冷却管、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、板材の幅方向に、両側を非形成部としてスリットを複数箇所に形成するとともに、このスリットとは交差方向に板材を折曲してフィン部材を形成し、このフィン部材を非形成部側から管部材の外周面に巻き回したものである。

また、フィン部材は、管部材の外周面に螺旋状に複数回連続して巻き回したものであっても良い。

また、フィン部材は、管部材の外周面に環状に巻き回し、この環状フィン部材を、管部材の軸方向に間隔を設けて複数個配設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、板材の幅方向に両側を非形成部としてスリットを形成し、このスリットとは交差方向に板材を折曲してフィン部材を形成することにより、フィン部材の表面積を容易に広げることができる。また、このようなフィン部材の非形成部側を管部材の外周面に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、非形成部において連続していることから、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３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。このフィン部材(１)は、図２に示す如く、板材(２)の幅方向にスリット(３)を一定間隔を介して平行に複数箇所に形成するとともに、板材(２)の両側には、スリット(３)を形成していない一定幅の非形成部(４)を設けている。そして、この板材(２)を、図２の一点鎖線に示す如く、幅方向中央においてスリット(３)の形成方向とは交差する垂直方向に折曲し、更に図２の二点差線に示す如く、スリット(３)の形成部と非形成部(４)との境界を、同じくスリット(３)の形成方向とは交差する垂直方向に、非形成部(４)が外方に突出するよう折曲する。

上記の如く板材(２)を折曲することにより、図３に示す如く断面Ｖ字型のフィン部材(１)が形成される。このようにフィン部材(１)を形成することにより、フィン部材(１)は非形成部(４)において連続した状態となるとともに、スリット(３)の形成部においては非連続の状態となる。そして、図１に示す如く、フィン部材(１)の非形成部(４)を管部材(５)の外周面に面接触させた状態で、フィン部材(１)を管部材(５)の外周面に螺旋状に巻回する。これにより、フィン部材(１)に複数箇所形成した各スリット(３)の間隔が放射状に拡開し、図１に示す如く、各スリット(３)間にピン状片(６)がそれぞれ形成される。

そのため、管部材(５)の外周にピン状片(６)が突出して配設されるものとなり、このピン状片(６)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、多数の長いエッヂが形成され、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、フィン部材(１)の非形成部(４)と管部材(５)の外周面との接触部を全長にわたってろう付け等により固定している。そのため、この管部材(５)からの熱が非形成部(４)を介して全てのピン状片(６)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。

また、上記の如く、スリット(３)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(５)に螺旋状に巻き回し、フィン部材(１)の非形成部(４)と管部材(５)の外周面との接触部を固定することにより、複数のピン状片(６)を形成したフィン部材(１)を容易に管部材(５)に配設することができるため、放熱性の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２〜５では、フィン部材(１)を断面Ｖ字型のまま巻回しているが、このように断面Ｖ字型のまま巻回すると、フィン部材(１)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、このフィン部材(１)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、フィン部材(１)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字型に形成したフィン部材(１)を管部材(５)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(５)の外周面に螺旋状に複数回連続して巻き回すことにより、フィン部材(１)を管部材(５)に配設しているが、本発明の実施例２では、フィン部材(１)を管部材(５)の外周面に環状に巻き回した環状フィン部材(７)を、管部材(５)に複数個配設している。

本実施例２を図4に於いて説明すると、本実施例２では、フィン部材(１)を、非形成部(４)を内周側に配設して環状に成形することにより、環状フィン部材(７)を形成している。そして、この環状フィン部材(７)の非形成部(４)により形成された開口壁(８)の内径を、管部材(５)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(７)の開口壁(８)内に管部材(５)を挿通し、この管部材(５)をわずかに拡管するか、若しくは開口壁(８)を縮径することにより、環状フィン部材(７)の開口壁(８)の内周面と管部材(５)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(７)の開口壁(８)の内周面と管部材(５)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(５)からの熱を環状フィン部材(７)全体から効率よく放熱することが可能となる。

また、環状フィン部材(７)は、管部材(５)の外周面に複数個、一定間隔を介して配設している。このように、環状フィン部材(７)を管部材(５)の外周面に巻き回すことにより、上記実施例１と同様に、環状フィン部材(７)にピン状片(６)が形成されるため、管部材(５)の外周に複数のピン状片(６)が突出して配設されるものとなり、このピン状片(６)の存在により、環状フィン部材(７)の表面積が広くなるとともに、多数の長いエッヂが形成され、このエッヂ効果によって、管外流体の流れに大きな乱れや渦を発生させることにより、境界層を剥離させるため、放熱性を高めることが可能となる。従って、放熱性を高めるのに十分な表面積を有した環状フィン部材(７)を、上記の如く管部材(５)の外周面に容易に配設することができるため、製造容易かつ低廉で放熱性の高いフィンチューブを得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(ａ)に示す如く、波形とすることも可能である。このように、スリット(３)の形状を波形とすることにより、フィン部材(１)に形成されたピン状片(６)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、本実施例３ではスリット(３)を波形としているが、他の異なる実施例においては、図５(ｂ)に示す如く山型、又は図５(ｃ)に示す如く矩形波型とすることも可能である。

また、上記実施例１〜３では、板材(２)に形成したスリット(３)の形状を全て同一形状としているが、本実施例４では、図６に示す如く、一枚の板材(２)に、それぞれ直線状、山型、波形のスリット(３)を複数個ずつ形成している。そのため、このようなスリット(３)を形成した板材(２)を折曲してフィン部材(１)を形成し、このフィン部材(１)を図７に示す如く、管部材(５)に巻き回すことにより、１個のフィン部材(１)に様々な形状のピン状片(６)を形成することが可能となる。そのため、管部材(５)に巻回したフィン部材(１)の単位周の間隔内で様々な形状のピン状片(６)を配置したり、フィン部材(１)の単位周の間隔内では同一形状のピン状片(６)を配置するとともに、各周毎にピン状片(６)の種類を変えることも可能となる。

また、上記実施例１〜４では、凹凸のない平滑な板材(２)を用いてフィン部材(１)を形成していたが、本発明の実施例５では、図８及び図９に示す如く、板材(２)に形成したスリット(３)の間隔に、凹部(１０)を複数個形成している。このようにスリット(３)の間隔に凹部(１０)を形成することにより、フィン部材(１)のピン状片(６)に凹部(１０)が配設されることとなる。

そのため、この凹部(１０)の存在によって、フィン部材(１)の表面積が広くなり、放熱性を更に高めることが可能となる。また、このようにフィン部材(１)に凹部(１０)を形成することによりエッヂの数及び長さが増加するため、フィン部材(１)の表面を流れる流体の流れに乱流や渦が生じやすくなる。そのため、この乱流によりフィン部材(１)の表面に存在する流体の境界層の剥離が行われ、これにより放熱効果が高まって放熱性を更に向上することが可能となる。

尚、本実施例５ではスリット(３)の間隔に凹部(１０)を形成しているが、他の異なる実施例では突部を形成することも可能である。そして、ピン状片(６)に突部を形成した場合も、本実施例５と同様に、ピン状片(６)の表面積が広くなるとともに、フィン部材(１)の表面を流れる流体に乱流が生じやすくなるため、放熱性を向上させることが可能となる。尚、本実施例５では図９に示す如く凹部を断面コ字型としているが、他の異なる実施例ではこれに限らず、凹部又は突部の形状を他の形状とすることも可能である。そして、例えば凹部又は突部の形状をフィン部材の剛性を高めることができる形状とすることによって、板材を広幅としてフィン部材の周方向の形成高さをより高いものとすることが可能となる。

また、前記実施例５では、スリット(３)の間隔に凹部(１０)を形成しているが、本実施例６では図１０に示す如く、スリット(３)の間隔に開口部(１１)を形成している。そのため、前記実施例５と同様に、フィン部材(１)に形成されたピン状片(６)の表面積は多少は減少するが、エッヂが増加するため、フィン部材(１)の表面を流れる流体に乱流が生じ、放熱性を高めることが可能となる。

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)の断面形状を図１１(ａ)に示す如く３角形としているが、他の異なる実施例においては、図１１に示す如く、フィン部材(１)の断面形状を(ｂ)アーチ状、(ｃ)矩形、(ｄ)棒状とすることも可能である。

また、図１２(ａ)〜(ｆ)及び図１３(ａ)〜(ｇ)に示す如く、板材(２)を４回以上折曲して、ピン状片(６)の断面形状をより複雑なものとすることにより、フィン部材(１)の表面積を広げることができるとともに、フィン部材(１)の表面に流れる流体に乱流を生じやすくすることが可能となるため、フィン部材(１)の放熱性を更に高めることができる。

また、上記実施例１〜６では、フィン部材(１)の非形成部(４)を外方に突出させて形成しているが、本実施例７においては、図１４(ａ)〜(ｃ)に示す如く、非形成部(４)を内方に折曲して形成している。このように非形成部(４)を内方に折曲することにより、管部材(５)における各フィン部材(１)間の配設間隔を、非形成部(４)の形成幅を考慮することなく狭いものとすることが可能となるため、より密度の高い配設を行うことが可能となる。従って、管部材(５)に、より多くのフィン部材(１)を配設することが可能となるため、放熱性を更に高めることが可能となる。尚、上記実施例１〜６及び本実施例７では放熱の場合について説明したが、吸熱の場合は熱の流れが逆になる。

本発明の実施例１を示すフィンチューブの斜視図。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。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及び他の異なる実施例を示す板材の正面図。本発明の実施例４を示す板材の正面図。実施例４を示すフィンチューブの端面図。本発明の実施例５を示す板材の正面図。図８のＡ−Ａ線断面図。本発明の実施例６を示す板材の正面図。実施例１〜６及び他の異なる実施例を示すフィン部材の断面の概念図。他の異なる実施例を示す、板材を４回以上折曲して形成したフィン部材の断面の概念図。他の異なる実施例を示す、板材を４回以上折曲して形成したフィン部材の断面の概念図。本発明の実施例７を示すフィン部材の断面の概念図。

符号の説明

１フィン部材
２板材
３スリット
４非形成部
５管部材
７環状フィン部材

Claims

板材の幅方向に、両側を非形成部としてスリットを複数箇所に形成するとともに、このスリットとは交差方向に板材を折曲してフィン部材を形成し、このフィン部材を非形成部側から管部材の外周面に巻き回したことを特徴とするフィンチューブ。
フィン部材は、管部材の外周面に螺旋状に複数回連続して巻き回したことを特徴とする請求項１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、この環状フィン部材を、管部材の軸方向に間隔を設けて複数個配設したことを特徴とする請求項１のフィンチューブ。