JP3272855B2 - フィン付伝熱管 - Google Patents

フィン付伝熱管

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JP3272855B2
JP3272855B2 JP04700494A JP4700494A JP3272855B2 JP 3272855 B2 JP3272855 B2 JP 3272855B2 JP 04700494 A JP04700494 A JP 04700494A JP 4700494 A JP4700494 A JP 4700494A JP 3272855 B2 JP3272855 B2 JP 3272855B2
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勝也 津田
和夫 大嶋
昇 林
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瀬尾高圧工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ボイラ、排熱回収装
置等に使用されるフィン付伝熱管の構造、その製造方法
及びそのフィン片の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術及びその課題】この種のフィン付伝熱管P
は、図7乃至図10に示すように、鋼製伝熱管1の外周
面長さ方向に正四角形状のフィン2を並べて固着したも
のである。
【0003】このフィン2を固着する従来の第1の手段
として、図7に示すように、伝熱管1にフィン2を挿通
したのち、伝熱管1を拡径してその外周面をフィン2貫
通孔内縁に圧接したり、フィン2を昇温して焼嵌めす
る、などの機械的に嵌めて固着するものがある。
【0004】しかしながら、この固着手段は、伝熱管1
が高温下及び大きな温度変化のある環境下で使用される
と、フィン2及び伝熱管1の膨縮により、フィン2の嵌
め合いがゆるむ恐れがある。フィン2がゆるめば、フィ
ン2の並列状態がくずれて、熱媒体(熱風等)との接触
に不具合が生じ、また、フィン2と伝熱管1との接触面
積も減少してフィン2から伝熱管1への熱伝導率が減少
し、伝熱管Pの熱交換率が低下する。
【0005】第2の手段は、図8に示すように、伝熱管
1にフィン2を、シーム溶接、スポット溶接又はアーク
溶接などの溶接aによって固着するものである。この手
段は、各溶接作業が煩雑であり、生産性に問題があり、
コスト高となるため量産に適さない。
【0006】第3の手段は、図9、図10に示すよう
に、フィン2を2〜4枚の片2a、2b……から成し、
各片2a……を伝熱管1に押さえ付けながら、フィン2
と伝熱管1の間に大電流を瞬間的に流し、フィン2と伝
熱管1の当接部を赤熱溶融する、すなわち抵抗溶接aし
て固着するものである。この手段は、量産性に適してい
る。
【0007】しかしながら、この手段によるフィン片2
a……の溶接部は、例えば、図10の矢印の方向から付
勢(加圧)されていたとすれば、その加圧方向の軸上が
最も強く加圧されて溶接点となり、他は十分に溶接しな
い。すなわち、溶接長さ(接合長さ)が短く、フィン片
2a……が剥離する恐れがある。また、溶接長さが短い
ことはフィン2から伝熱管1への熱伝導率の低下を招
く。
【0008】さらに、フィン2を分割することにより、
各片2a……間には少なからず間隙tが生じ、この間隙
tによってフィン2の伝熱面積が減少し、伝熱効果の低
下を招いている。
【0009】因みに、図7、8のように、フィン2を分
割しない一枚ものとすれば、一方向の加圧(付勢)しか
行えないため、一個所での溶接(接合)となり、到底、
温度変化によるフィン2及び伝熱管1の伸縮にその固着
が耐えられず、フィン2は剥離し易い。このため、フィ
ン2は分割せざるを得ない。
【0010】この発明は、このような実情の下、生産性
のよい抵抗溶接でもってフィンを接合する手段におい
て、そのフィンの剥離防止及び熱交換率の向上を図るこ
とを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明にあっては、導電性伝熱管の外周面長さ方
向に導電性フィンを並べて固着した前述の周知のフィン
付伝熱管において、上記フィンは、その中央を上記伝熱
管が貫通し、その中心から放射状のスリットが周囲等間
隔に形成されており、各スリットにはそれぞれ両側のフ
ィン材の連結部が形成され、この連結部は電気抵抗熱に
よって溶融して前記スリットの間隔を極力せばめたもの
であり、各フィンは伝熱管に抵抗溶接されたものである
構成としたのである。
【0012】このように構成するファン付伝熱管の製造
方法に係る発明にあっては、上記伝熱管にフィン片をそ
の貫通孔を介して挿通し、上記スリットを境にしてその
両側を前記伝熱管の中心方向に加圧するとともに、その
両側フィン材間に小電流を流して上記連結部を赤熱溶融
し、前記加圧力でもって前記スリットの間隔を縮めてフ
ィン片貫通孔内縁を前記伝熱管外周面に当接し、その
後、前記加圧状態で、フィン片と伝熱管の間に大電流を
流してフィン片を伝熱管に抵抗溶接する構成としたので
ある。
【0013】上記ファン付伝熱管及びその製造方法に使
用するフィン片に係る発明は、中央に上記伝熱管の貫通
孔が形成され、この貫通孔内周の曲率は伝熱管の外面曲
率とほぼ同じとなっており、この貫通孔から外縁に向っ
て放射状のスリットが周方向等間隔に形成されていると
ともに、スリットには両側のフィン材の連結部が形成さ
れている構成としたのである。
【0014】
【作用】このように構成するこの発明は、まず、フィン
材間に小電流を流すと、スリット内の連結部に電流が集
中し、その抵抗熱により連結部が赤熱溶融し、加圧力に
より、その連結部が縮み、スリット幅寸法分が追込代と
して変形し、各フィン材が相互に寄り合い、フィン材の
内縁が伝熱管に密着する。
【0015】つぎに、フィンと伝熱管の間に大電流を流
すと、フィンと伝熱管の接触部には抵抗熱が発生して、
溶融状態となり、さらなる加圧によって、各フィン材は
押し込まれて、益々その間隙(スリット幅)が減少する
とともに、伝熱管に溶着接合する。
【0016】このフィンの伝熱管への固着(接合)状態
は、各フィン材はそれぞれ溶接されるとともに、連接部
でもって相互に支え合っているため、すなわちブリッジ
が架けられているため、フィン全体としては強固な固着
状態のものとなる。また、スリットは加圧によって極力
せばめられるため、殆んどなくなり、図7、8の一枚板
のものに比べて、伝熱面積の減少が極力少ないものとな
る。
【0017】
【実施例】図1に示すフィン付伝熱管Pに関するもので
あり、まず、図2に示すように、一辺73mmの鋼板状正
四角形フィン片12’(厚さ:2.3mm)を用意し、こ
のフィン片12’は、中央に伝熱管11が貫通する孔1
3が形成され、対角線上に幅5mmのスリット14が形成
されている。孔13は、伝熱管11の外径(38.1m
m)と同じか、それより少し大きい程度の曲率(同一径
又は少し大きい径)であって、スリット14の幅分、中
央でもって離れたものである。すなわち、後述のように
スリット14がなくなれば、孔13は真円となってその
内縁が伝熱管11の外周面にぴったりと当たる。
【0018】スリット14の幅は、後述の溶融・加圧に
よって、ほぼ両側縁が当接して閉じるとともに、孔13
の内縁が伝熱管11の外周面にぴったり当たる程度を考
慮して適宜に決定する。スリット14の途中には連結部
15を設ける。この連結部15の位置は、いずれでもよ
いが、外縁(角)より内に入っていると、後述の溶融・
圧縮によって、その連結部15が角から突出しないため
好ましい。すなわち、スリット14の角部14aがその
突出を吸収する。伝熱管11はステンレス鋼、耐硫酸鋼
などの耐蝕鋼製である。
【0019】つぎに、図3に示すように、このフィン片
12’を伝熱管11に所要間隔(例えば、8.47mm)
で挿通し、伝熱管11を矢印方向に移動させながら、途
中において、フィン片12’を伝熱管11に抵抗溶接す
る。
【0020】その抵抗溶接は、図3(a)に示すよう
に、クランプ16a、16bによって、フィン片12’
のスリット14両側材(フィン材)12a、12bをそ
れぞれつかみ、クランプ16a、16bを絶縁材を介し
てシリンダ17a、17b(総称符号:17)により進
退可能とする。この状態で、まず、図4(a)に示すよ
うに、両クランプ16a、16b間に1.2万アンペア
の小電流をながすとともに、S矢印のごとくシリンダ1
7により約1000g/cm2 の圧力を付与する。する
と、電流は、フィン片12’の貫通孔13内縁が伝熱管
11に触れているためb矢印のごとく流れて連結部15
が赤熱溶融し、加圧力でもってスリット14が縮み、貫
通孔13の内縁が伝熱管11の外周面に当接する。
【0021】つぎに、一定時間の後(冷却時間、例えば
5秒)、加圧状態において図4(b)に示すように、ク
ランプ16a、16b間に3.4万アンペアの大電流を
流すと、ファン片12’の貫通孔12’内縁が伝熱管1
1に当接しているため、同図c矢印のごとく電流は流れ
て、フィン材12a、12b(ファン片12’)の伝熱
管11との当接部が赤熱溶融し、加圧力により、ファン
材12a、12bは、押し込まれて益々その間隙(スリ
ット14幅)が減少するとともに、伝熱管11に溶着接
合する。
【0022】上記作用を各フィン12について行い、伝
熱管11をフィン12のピッチ(間隔)で間欠送りして
連続的にフィン12の溶着を行ってフィン付伝熱管Pを
得る。その作用フローチャートを図3(b)に示す。
【0023】図5に示す実施例は、小電流によるフィン
材12a、12bの圧縮(A位置)と、大電流によるフ
ィン材12a、12bの伝熱管11への溶融接合(B位
置)を別位置で行うようにしたものである。このように
すれば、A位置からB位置までの移動の間に冷却時間を
確保できるため、前記実施例(図3)の冷却時間を削減
することができる。
【0024】実施例は、スリット14を一対角線上とし
たが、図6(a)に示すように、二対角線上に形成して
もよく、この場合には加圧方向は同図S矢印のごとく4
方向となる。また、同図(b)に示すように、スリット
14は対角線上でなくてもよい。要は、放射方向で周囲
等間隔にあって、加圧はそのスリット14、14間のフ
ィン材12a、12bを伝熱管11の中心に向って押す
ようにすればよい。フィン片12’は、四角形に限ら
ず、円形、正多角形などとし得る。
【0025】さらに、実施例では、大電流を流す際、+
−電極を両フィン材12a、12bに接続したが、+電
極を両フィン材12a、12b、−電極を伝熱管11と
してもよい。このとき、−電極の伝熱管11への接続具
は溶接するフィン片12’にでき得るかぎり近づけると
よい。
【0026】なお、小電流値と大電流値は、フィン片1
2’(貫通孔13)内縁と伝熱管11の当接(接触)面
積によって適宜に選定すればよく、例えば、小電流値は
数千〜2万アンペアの間、大電流は2〜8万アンペアの
間で選定する。加圧力も同様である。このとき、前記接
触面積と小電流値及び大電流値並びに加圧力との間には
ほぼ比例関係がある。
【0027】
【発明の効果】この発明は、以上のように構成し、スリ
ットによって分割されたフィン材をブリッジして一体と
するとともに、各フィン材をそれぞれ溶着接合するよう
にしたので、フィン全体としては強固な固着状態となっ
て、容易にフィンが剥離しないものとなる。
【0028】また、スリットも極力せばめられて殆んど
なくなり、一枚板のものに比べて伝熱面積の減少が極め
て少ないものであり、伝熱効率の低下も極力少ない。
【0029】さらに、抵抗溶着による連続作業が可能の
ため、コスト的にも安いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の斜視図
【図2】同実施例のフィン片の正面図
【図3】同実施例の製作説明図であり、aは概略正面
図、bはフローチャート図
【図4】同製作説明図であり、a、bはそれぞれ電流の
流れを示す図
【図5】他の実施例の製作説明用概略正面図
【図6】a、bはフィン片の各例の正面図
【図7】従来例の斜視図
【図8】従来例の斜視図
【図9】従来例の斜視図
【図10】従来例の斜視図
【符号の説明】
1、11 伝熱管 2、12 フィン 12’ フィン片 12a、12b フィン材 13 伝熱管貫通孔 14 スリット 15 連結部 16、16a、16b クランプ(電極) 17、17a、17b シリンダ P フィン付伝熱管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−118224(JP,A) 特開 昭59−232618(JP,A) 実開 昭61−106783(JP,U) 実開 昭57−82682(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F28F 1/32 B23K 11/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性伝熱管11の外周面長さ方向に導
    電性フィン12を並べて固着したフィン付伝熱管Pであ
    って、 上記フィン12は、その中央を上記伝熱管11が貫通
    し、その中心から放射状のスリット14が周囲等間隔に
    形成されており、各スリット14にはそれぞれ両側のフ
    ィン材12a、12bの連結部15が形成され、この連
    結部15は電気抵抗熱によって溶融して前記スリット1
    4の間隔を極力せばめたものであり、各フィン12は伝
    熱管11に抵抗溶接されたものであることを特徴とする
    フィン付伝熱管。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のフィン付伝熱管Pのフィ
    ン片12’であって、中央に上記伝熱管11の貫通孔1
    3が形成され、この貫通孔13内周の曲率は伝熱管11
    の外面曲率とほぼ同じとなっており、この貫通孔13か
    ら外縁に向って放射状のスリット14が周方向等間隔に
    形成されているとともに、スリット14には両側のフィ
    ン材12a、12bの連結部15が形成されていること
    を特徴とするフィン片。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のフィン付伝熱管Pの製造
    方法であって、上記伝熱管11に請求項2記載のフィン
    片12’をその貫通孔13を介して挿通し、上記スリッ
    ト14を境にしてその両側を前記伝熱管11の中心方向
    に加圧するとともに、その両側フィン材12a、12b
    間に小電流を流して上記連結部15を赤熱溶融し、前記
    加圧力でもって前記スリット14の間隔を縮めてフィン
    片貫通孔13内縁を前記伝熱管11外周面に当接し、そ
    の後、前記加圧状態で、フィン片12’と伝熱管11の
    間に大電流を流してフィン片12’を伝熱管11に抵抗
    溶接することを特徴とするフィン付伝熱管。
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