JP2015102277A - 複穴管 - Google Patents

Abstract

【課題】 配管されたパイプ相互の側方への連結に他の部材を必要とせず、パイプ相互、パイプの部位又はパイプの流路毎に熱交換の不均一が生じ難い複穴管の提供。
【解決手段】 全長に亘って等断面の複穴管であって、管内空部を放射状に分割した複数の流路１を備え、側方に複数の連結キー４を備えることを特徴とする複穴管及びそれを用いた熱交換器。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱交換器等に用いられる複穴管に関する。

管と呼ばれる部材は、全長に亘って断面形状が等しい長尺材であることから、押出成形という手法で製造されるのが一般的である（下記特許文献１参照）。なかでも複数の流路を有する複穴管は、複数の流路をキャップに設けた管内連結路を介して適宜連結するなどして用いられ（下記特許文献３参照）、殊に、熱交換器に用いられる複穴管にあっては、ヒートシンクとして複数の微細フィン群を突設した例も存在する（下記特許文献２参照）。

熱交換器に用いられる際の成形態様には、扁平な複穴管を蛇行させる例（下記特許文献２参照）や、単穴円筒管を螺旋状に成形する例（下記特許文献３又は６参照）や、単穴円筒管をエルボーを介して方形螺旋状に連結する例（下記特許文献４参照）などが挙げられるが、従来、いずれの場合にあっても、パイプを整然と固定する際には、スペーサや挟み部材を使用し（下記特許文献４参照）、又はバッフルにパイプを確保させ（下記特許文献５参照）るなど、連結固定部材を用いた手法を採る必要があった。

特開平５−７６９２５号公報 特開平９−１４８７５号公報 特開２００１−３１１５７２号公報 特許第４９６３１２６号公報 特表２００７−５０２９６３号公報 特表２０１３−５０４０３２号公報

しかしながら、前記連結部材を用いる手法は、強固な連結状態を求めれば求めるほど全体重量を増加させる傾向があるが、連結部材を多く装着すればするほどその目的である連結固定が不完全となる部位の発生頻度が増加し、熱交換機の稼働に伴い振動や回転等によって異音が発生する可能性も高くなる。

また、その一体性の低さによってパイプ間の熱伝導性も比較的悪く、全長に亘る支持状態の不均一さとも相俟って、パイプの配置やパイプの部位毎に熱交換の不均一が生じるという問題もある。
特に、前記引用文献に開示されている様な偏平な複穴管では、当該パイプに設けられた各流路と周壁との位置関係によって対外表面積が異なり、熱交換の不均一が生じやすいという欠点もある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、配管されたパイプ相互の側方への連結に他の部材を必要とせず、パイプ相互、パイプの部位毎に又はパイプの流路毎に熱交換の不均一が生じることを防止し得る複穴管の提供を目的とする。

上記課題を解決する為になされた本発明による複穴管は、全長に亘って等断面の複穴管であって、管内空部を放射状に分割した複数の流路を備え、側方に複数の連結キーを備えることを特徴とする。
前記連結キーは、種々の構成が可能であるが、他の管と側面を相対して連結する連結部と、前記他の管との間隔を離隔する翼部を備える構成としてもよい。

尚、前記放射状に分割するとは、前記複穴管の内空部をその中心の周囲３６０度を分割する様に仕切ることを意味し、典型的には、前記複穴管の内空部を当該内空部の中心を通る壁で仕切り、分割角度、流路が接する周壁長、流路の断面積等のいずれかが略均等な二以上の流路を設けることを意味する。また、この様に放射状に分割された各流路を更に前記中心を通らない壁で仕切る構造を採用しても良い。

以上の如く本発明による複穴管によれば、管内空部を放射状に分割した複数の流路を備える構成によって、複穴管の全周囲いずれの方向についても、対外的に均一な熱交換が行われ、且つ管内空部を仕切る仕切壁及び当該管の周壁に熱伝導性の良い素材を採用することで、管外の外部熱源が接触する複穴管の周壁と前記仕切壁との熱的の一体感が得られ、前記外部熱源と管の周壁付近を流れる流体との熱交換のみならず、前記外部熱源と管の中心付近を流れる流体との熱交換をも効率よく行うことができる。

また、本発明による複穴管は、側方に複数の連結キーを管本体と一体的に備えているため、配管されたパイプ相互の平行連結に他の部材を用いること要さず、加えて、その連結強度も全長に亘って均一に且つ強固に保つことができるので、連結後の変形（成形）なども可能となり、スパイラル、蛇行、渦巻き形状などの多様なパイプ構成を、平行連結状態を維持したままで比較的容易に実現することができる。
熱交換機能の面にあっても、パイプ相互、パイプの部位毎に又はパイプの流路毎に熱交換の不均一が生じ難く、熱交換の均一化や効率化に、より一層寄与することとなる。

更に、パイプの側面に連結キーを多数設け、更に、各連結キーに翼部を備えれば、当該翼部が管の表面積を拡大するフィンとしての機能も奏することとなり、対外的な熱交換効率をより一層高め得ることになる。

本発明による複穴管の一例を示す（Ａ）：断面図及び（Ｂ）：側面図である。 本発明による複穴管の実施態様例を示す（Ａ）：断面図及び（Ｂ）：側面図である。 本発明による複穴管の実施態様例を示す側面図である。 図３の（Ａ）：Ａ−Ａ矢視図及び（Ｂ）：Ｂ−Ｂ矢視図である。 本発明による複穴管の実施態様例を示す（Ａ）：平面図、（Ｂ）：側面図、（Ｃ）：底面図である。 本発明による複穴管の例を示す横断面図である。 本発明による複穴管で構成し得る管路の例を示す説明図である。

以下、本発明による複穴管の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１に示す複穴管Ｘは、アルミ合金などの熱伝導性の良好な素材を押出成形することによって、全長に亘って断面が均一な複穴型の中空構造に成形した管である。
この例は、管内空部を放射状に分割した四つの扇形の流路１を備え、且つその中心に円形のキャップ装着用のビス穴２を備えた複穴管Ｘであり、前記各流路１は、各々略均等な肉厚を有する仕切壁３で隔される。

この例は、相反する側方へ突出する複数の連結キー４を備える。
前記連結キー４は、断面キノコ状（又は鉤状）に突出する連結部５を有する雄キー４ａと、当該雄キー４ａを保持する断面略Ｃ字状（又はＬ字状）の凹部を具備した連結部５を有する雌キー４ｂを対として備える。

前記雄キー４ａと前記雌キー４ｂは、相嵌合することによって、連結された複穴管Ｘ，Ｘを側方へ引き離す力では離脱不能となり、両複穴管Ｘ，Ｘを側方へ揺動させる力では相互に開閉しない連結状態を実現し、隣接する両複穴管Ｘ，Ｘを前後に摺動することによってのみ相互に位置ズレを生じさせ、ついには分離することができる。

この例は、上記構成を有することにより、当該複穴管Ｘの周壁６を介して、各流路１を通る熱媒体と当該複穴管Ｘ外部との熱交換を万遍なく行う事が出来、且つ各流路１における前記周壁６から当該複穴管Ｘの中心寄りに離れた領域に対しても、当該複穴管Ｘの内部を仕切る前記仕切壁３の良好な熱伝導によって比較的均一な熱交換を行う事ができる（流路１内での流通領域に関わらず偏りの無い熱交換を行うことができる。）。
更に、熱伝導性の良い前記連結キー４を介して、相連結する複穴管Ｘ，Ｘ間においても良好な熱交換を行うことができる。

前記複穴管Ｘを、例えば、図２の様に連結し、図３の様に曲げ成形を施し（仕様に応じて曲げ成形を施さない場合もある。）、相連結した複穴管Ｘの二つの端面に案内キャップを装着すれば、相連結した複穴管Ｘ又はそれらが具備する流路１が一本の管路として連続し、前記複穴管Ｘ又はその流路１の断面積を有し、且つ前記複穴管Ｘの長さにその連結数を乗じた長さの蛇行管路（図７（Ｂ）参照）、又は当該複穴管Ｘの長さに当該複穴管Ｘ一本が内包する流路数を乗じ更に当該複穴管Ｘの連結数を乗じた長さの蛇行管路（図７（Ａ）参照）が複穴管Ｘのみで形成することができる。

各案内キャップは、熱媒体を案内するために、少なくとも一個の供給口若しくは排出口又は管内連絡路若しくは管間連絡路を備える（図示省略）。
前記案内キャップの管内連絡路若しくは管間連絡路は、いずれかの複穴管Ｘ又は当該複穴管Ｘのいずれかの流路１を通過する毎に隣接する他の複穴管Ｘ又は流路１へ熱媒体を供給し、連結すべき全ての複穴管Ｘ又は連結すべき全ての流路１を通過した熱媒体を排出口Ｆへ案内する。
より長い管路を求める場合には、継手（図示省略）を用いて同じ複穴管Ｘを連結することによって適宜延長すればよい。

上記構成によって、全複穴管Ｘの外部熱源に触れる領域連結長に亘り一斉に熱交換が行われ、前記複穴管Ｘ単位で管路を構成すれば、各複穴管Ｘの各流路１を通る熱媒体に対し、一本の複穴管Ｘに対して一度の往路を以って熱交換をおこなうことから、単位時間に比較的大量の熱媒体の熱交換を行えることとなる。一方、前記流路１単位で管路を構成すれば、各複穴管Ｘの各流路１を通る熱媒体に対し、単数又は複数の往復路を以って熱交換をおこなうことから、各複穴管Ｘを通る熱媒体が全流路１の連結長に亘り少量ずつ確実に熱交換が行われることとなる。

前記複穴管Ｘの連結及び曲げ成形の態様は、図３及び図４に示す並列態様の他、図５に示す様な重合態様を採っても良い。この態様に連結・成形した複穴管Ｘを、前記継手を用いて連結することによって、前記複穴管Ｘと前記継手のみで螺旋状の熱交換用管路を形成することができる。

前記連結キー４は、他の複穴管Ｘと側面を相対して連結する連結部５と、前記他の複穴管Ｘとの間隙を離隔する翼部４ｃを備える構成とすることもできる（図６（Ａ）（Ｂ）参照）。前記翼部４ｃを設けることによって、当該翼部４ｃが前記複穴管Ｘの表面積を広めるフィン７となり、熱交換の効率を高めることができる。
前記フィン７又は前記翼部４ｃは、前記複穴管Ｘが具備する流路１の内面積を広め、若しくは複穴管Ｘの素材による良好な熱伝導性を利用すべく、流路１の内側へ突出する様に設けることもでき（図６（Ｃ）（Ｄ）参照）、流路１を通る熱媒体に対して均等な熱交換を行う事に寄与する。

前記ビス穴２は、前記複穴管Ｘの中心の他、当該複穴管Ｘの外側面から突出してもうけることができる（図６（Ｄ）参照）一方、前記複穴管Ｘの内部に適宜設けることができる（図６（Ｃ）参照）。前記複穴管Ｘの外側面や、前記複穴管Ｘの内部の中心から外れた箇所に、Ｃ字状に設けた場合には、ビスと螺合する箇所以外の領域で前記フィン７としての作用を得ることができる。

Ｘ 複穴管，
１ 流路，２ ビス穴，３ 仕切壁，
４ 連結キー，４ａ 雄キー，４ｂ 雌キー，４ｃ 翼部，
５ 連結部，６ 周壁，７ フィン，

Claims (3)

1. 全長に亘って等断面の複穴管であって、管内空部を放射状に分割した複数の流路を備え、側方に複数の連結キーを備えることを特徴とする複穴管。
2. 前記連結キーは、他の管と側面を相対して連結する連結部と、前記他の管との間隔を離隔する翼部を備えることを特徴とする前記請求項１に記載の複穴管。
3. 前記請求項１又は請求項２のいずれかに記載の複穴管を、前記連結キーを介して連結して備えることを特徴とする熱交換器。
   
   
   

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