JP3314087B2 - 熱交換器管及びその製造方法 - Google Patents

熱交換器管及びその製造方法

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    • F28D7/106—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ある流体媒体から他の流体媒体への熱移動
を行うための熱交換器管であって、金属製の外管及び金
属製の内管からなり、これら管の対向表面に実質的に相
補的な形状をした輪郭部分を設け、かつそれらの管を剛
固な当接状態として外管と内管の間に長手方向に伸びる
少なくとも１つの漏れ検出用のチャンネル溝を形成した
熱交換器管に関する。また、本発明はそのような熱交換
器管の製造方法にも関する。
そのような熱交換器管はGB−Ａ−2109913で知られて
いる。二重壁構造の熱交換器管を形成する外管及び内管
は平滑な管として成形装置に送られ、この成形装置で初
期的にこれら管を縮径し、かつ外管上にフィンが形成さ
れる。成形工程の最後に、フィンの間に位置する外管の
箇所が、内管の対応する箇所と共に、波形の二重壁構造
の管となるように内側へ押圧され、二重管構造の管の内
側に押圧された二箇所の波形部分の間に漏れ検出用のチ
ャンネル溝が常に残るようにされる。
しかしながらこの熱交換器管においては、二重管構造
の熱交換器管の両側を流れる媒体管の温度差、あるいは
一方の媒体の温度変化が大きい場合には、所望で適切な
熱移動を行うべく内管と外管の間の面接触が要求される
状態に維持されることが保証されない。実験では、内管
あるは外管の膨張や収縮の動きの結果、２つの管の間に
ゆっくりと進行する分離が起こり、徐々に熱移動容量を
減少させることを示している。
本発明の課題は上記問題が起こることのない冒頭項に
記載された種類の熱交換器管を提供することである。
その目的のため、本発明による熱交換器管は、内管が
外管に対して収縮するか外管が内管に対して膨張した場
合に、より堅固に引き合うように前記輪郭部分を下側切
り込み係合（undercut engagement）させたものとす
る。
本発明のこの特徴により、本発明の熱交換器管は、比
較的簡便かつ安価に製造可能であり、かつ熱変形に際し
て更に面接触が強まる構造故、比較的大きな温度変化や
温度交替があっても最適に機能し続ける。
この点に関して、縦方向のチャンネル溝は輪郭部分の
上または中に溝を設けることで形成し得る。しかしなが
ら本発明の好適な実施形態によれば、少なくとも内管又
は外管の輪郭部分の自由端の角部を丸くするか面取りす
ることにより、長手方向の漏れ検出用のチャンネル溝を
特に簡便な態様で設けることができる。このように多数
の円周状に配列された長手方向のチャンネル溝が容易に
形成され、公知の態様で漏れ検出器やセンサーに結合で
きる。
本発明の更なる実施形態によれば、外管及び／又は内
管の輪郭部分はその断面が自由端の方向に連続して広が
る形状にあり、この場合、外管及び内管の係合面は密接
かつ堅固な接触状態とされかつその状態が保たれ、その
接触状態は温度変化に際してくさびのような締め込み作
用により更に強固なものとなる。そのような構造は、外
管及び／又は内管の輪郭部分の断面を二等辺台形の形状
にすることにより比較的簡単に実現でき、内管の収縮あ
るいは外管の膨張時、輪郭部分はそれらの蟻溝形状の噛
み合いのために、より堅固な接触状態へと引っ張られ、
その結果、最適な当接状態、従って適切な熱移動が保証
されかつ維持される。
また、好適な実施形態によれば、外管及び内管の輪郭
部分がねじ山形状とされ、ねじのねじ山のように相互に
噛み合う構成とされる。その他の特に有効な実施形態で
は、外管及び内管の輪郭部分が長手方向に伸びるリブと
して構成され、長手方向の歯として相互に係合する構成
とされる。
本発明はまたそのような熱交換器管の製造方法をも提
供するものであり、その方法は、内管及び外管に輪郭部
分を設け、内管を外管の内部へ挿入し、組み合わされた
管を引き抜き工程で冷間で成形し、輪郭部分が形成され
た内管の外壁が輪郭部分が形成された外管の内壁に対し
て全横方向にも遊びなく締め込まれるように直径を変化
させるものとする。この方法によれば、内管及び外管の
製造は比較的大きな公差をとり得るものとなり、その結
果、管の組み合わせは容易となり、さらに成形後におい
ては、内管及び外管は、大きな温度変化や温度交替に対
し抵抗がありかつ常に最適な熱移動を保証する１本の管
として機能する。例えば引き抜きダイスによる引き抜き
工程中に外管の内径を減少するか、内管の外径を増大
し、全体で１部品として機能する組み合わせを得る。
この点に関して、ねじ込み又は滑り込みによって内管
を外管内に挿入できるようにする内管及び外管を構成す
れば、これら管は特に簡便に組み合わせることができ
る。
以下に、添付図面を参照して本発明による熱交換器管
の２つの例示的な実施形態に基づき、本発明を詳述す
る。添付図面において： 図１は第１実施形態の縦断面図を示すものであり、 図２は第２実施形態の横断面図を示すものである。
図１は熱交換器１縦断面図で示すものであり、熱交換
器１は２本の管２、３からなる熱交換器管４及びその周
囲に設けられた要素、例えば第３の管５で形成されてい
る。熱交換器管４は第１媒体用の空間６を第２媒体用の
空間から隔離維持する。熱交換器管４の外管２及び内管
３は、それらの対向接触表面上にそれぞれ噛み合い結合
するねじ山形状の輪郭部分８及び９を有している。
図示の断面において、ねじ山形状輪郭部分８、９は上
下逆向きの二等辺台形の形状をしており、この形状は空
間６中の媒体と空間７中の媒体との間の温度差、又は媒
体それ自体の温度差が大きい場合に特に好適である。ね
じ山形状輪郭部分８、９の蟻溝形状の噛み合いは、外管
２の膨張あるいは内管３の収縮が輪郭部分８及び９のね
じ山斜面をより堅固に相互に押圧する結果、熱交換器管
４を構成する２本の管２、３のいわゆる“splitting ap
art（分離）”を回避する。
ねじ山形状輪郭部分８及び９の自由端の角部は面取り
され、熱交換器管４の長手方向に伸び、公知の態様で漏
れ検出に使用され得る４本の螺旋形状のチャンネル溝1
0、11及び12、13を提供している。しかしながら、輪郭
部分８又は９の一方のみの角部を面取りすることも可能
であり、この場合は２本の長手方向のチャンネル溝10、
11又は12、13が形成される。
図２は熱交換器管4'を横断面図で示すものであり、こ
の熱交換器管4'は内側輪郭部分8'を有する外管2'及び外
側輪郭部分9'を有する内管3'で構成されている。輪郭部
分8'、9'は長手方向の歯として相互に噛み合い結合する
長手方向に伸びるリブからなっている。この実施例にお
いてもまた、輪郭部分8'及び9'の自由端の角部は面取り
され、内歯または外歯毎に熱交換器管4'の長手方向に直
線的に伸びる４本のチャンネル溝10'、11'、12'、13'を
形成している。外管2'の輪郭部分8'は長方形の断面形状
を有し、内管3'の輪郭部分9'は上下逆向きの二等辺台形
の断面形状を有している。
図１又は２の熱交換器管は、まず最初に外管及び内管
２、３又は2'、3'上に輪郭部分８、９又は8'、9'を形成
し、次いで外管２又は2'の内部に内管３又は3'をねじ込
む又は滑り込ませることによって製造できる。その後、
組み合わされた管は引き抜き工程にて冷間で成形され、
外管及び内管２、３又は2'、3'の個々の管壁が１本の管
壁に圧縮される如く処理される。その引き抜き工程にお
いては、例えば引き抜きダイスにより、外管２又は2'の
外径が減少されるか、あるいは内管の内径３又は3'が増
大されるので、組み合わせた構成物は１本の導管として
機能する熱交換器管となるよう成形されする。
添付した請求の範囲に規定された本発明の範囲以内で
種々のされた変形が可能である。例えば輪郭部分は他の
形状であってもよく、例えば長手方向に伸びるＴ字型断
面形状であってもよい。また、輪郭部分の側部または内
管及び外管の対向表面に溝を設け、漏れ検出用の長手方
向のチャンネル溝を構成してもよい。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F28F 1/00 F28F 11/00 B21D 53/06

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ある流体媒体から他の流体媒体への熱移動
    を行うための熱交換器管（４、4'）であって、金属製の
    外管（２、2'）及び金属製の内管（３、3'）からなり、
    これら管の対向表面に実質的に相補的な形状をした輪郭
    部分（８、9;8'、9'）を設け、かつそれらの管を剛固な
    当接状態として外管と内管の間に長手方向に延びる少な
    くとも１つの漏れ検出用のチャンネル溝を形成した熱交
    換器管において、 内管（３、3'）が外管（２、2'）に対して収縮するか外
    管が内管に対して膨張した場合に、より堅固に引き合う
    ように前記輪郭部分（10、11;10'、11'）を下側切り込
    み係合させたことを特徴とする熱交換器管。
  2. 【請求項２】請求項１記載の熱交換器管において、外管
    又は内管（２、3;2'、3'）の輪郭部分（８、9;8'、9'）
    は自由端の角部を丸くされているか又は面取りされてい
    ることを特徴とする熱交換器管。
  3. 【請求項３】請求項１又は２記載の熱交換器管におい
    て、外管及び／又は内管（２、3;3'）の輪郭部分（８、
    9;9'）はその断面が自由端の方向に連続して広がる形状
    にあることを特徴とする熱交換器管。
  4. 【請求項４】請求項３記載の熱交換器管において、外管
    （８、9;9'）及び／又は内管（２、3;3'）の輪郭部分は
    断面が上下逆向きの二等辺台形の形状にあることを特徴
    とする熱交換器管。
  5. 【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１項記載の熱
    交換器管において、外管及び内管（２、３）の輪郭部分
    （８、９）がねじ山形状とされ、ねじのねじ山のように
    相互に噛み合う構成とされていることを特徴とする熱交
    換器管。
  6. 【請求項６】請求項１ないし４のいずれか１項記載の熱
    交換器において、外管及び内管（2'、3'）の輪郭部分
    （8'、9'）が長手方向に伸びるリブとして構成され、長
    手方向の歯として相互に係合する構成とされていること
    を特徴とする熱交換器。
  7. 【請求項７】請求項１ないし６のいずれか１項記載の熱
    交換器管の製造方法において、内管（3;3'）及び外管
    （2;2'）に輪郭部分（８、9;8'、9'）を設け、内管を外
    管の内部へ挿入し、組み合わされた管を引き抜き工程で
    冷間で成形し、輪郭部分が形成された内管の外壁が輪郭
    部分が形成された外管の内壁に対して全横方向にも遊び
    なく締め込まれるように直径を変化させることを特徴と
    する製造方法。
  8. 【請求項８】請求項７記載の製造方法において、引き抜
    き工程中に外管（3;3'）の内径が減少されるか、内管
    （2;2'）の外径が増大されることを特徴とする製造方
    法。
  9. 【請求項９】請求項７又は８記載の製造方法において、
    内管（３）及び外管（２）に対応するねじ山形状の輪郭
    部分（８、９）を設け、一方を他方の中にねじ込むこと
    で組み合わせることを特徴とする製造方法。
  10. 【請求項１０】請求項７又は８記載の製造方法におい
    て、内管（3'）及び外管（2'）に長手方向に伸びて対応
    する輪郭部分（8';9'）を設け、一方を他方の中に滑り
    込ませることで組み合わせることを特徴とする製造方
    法。
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