JPH10197181A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPH10197181A
JPH10197181A JP35133596A JP35133596A JPH10197181A JP H10197181 A JPH10197181 A JP H10197181A JP 35133596 A JP35133596 A JP 35133596A JP 35133596 A JP35133596 A JP 35133596A JP H10197181 A JPH10197181 A JP H10197181A
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JP
Japan
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tube
heat transfer
outer peripheral
heat exchanger
tubular body
Prior art date
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Pending
Application number
JP35133596A
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English (en)
Inventor
Kenichi Sumimoto
研一 住本
Kiyokatsu Sasaki
清勝 佐々木
Keisuke Shiba
啓介 柴
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
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Publication of JPH10197181A publication Critical patent/JPH10197181A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
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    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、内部流体と外部流体との間の熱交
換効率を向上させるとともに、拡管工程時における管体
の反りを防止することを課題とする。 【解決手段】 内部流体が通過する管体の外周面に、長
手方向に沿う外周溝を周方向に複数形成することによっ
て管体に波状の外周面を形成するとともに、これら管体
が交差するように挿通させられる伝熱フィンに形成した
管体挿通用の孔に、外周溝と嵌合する凸部を形成したこ
とによって、管体と、伝熱フィン相互の隙間を通過する
外部流体との接触面積を大きくするとともに、管体の強
度を向上させている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ルームエアコン等
の空調器に用いられる熱交換器に係わり、特に、内部流
体と外部流体との間の熱交換効率を向上させるのに有効
な熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ルームエアコン等の空調器に用い
られている熱交換器の一例として、相互間隔をおいて互
いに平行に配設される平板状の伝熱フィンと、これら伝
熱フィンに交差するように挿通させられる内部流体通過
用の管体とを備え、熱交換効率の向上を図るために前記
管体の内周面に螺旋状の内周溝を形成した構成のものが
知られている。
【0003】上記構成の熱交換器は、前記伝熱フィン同
士の隙間を通過する外部流体と、この外部流体の流れに
対して交差する方向に前記管体内を通過する内部流体と
の間で熱交換が行われる構成とされており、管体の内周
面に螺旋状の内周溝を形成したことにより、管体内周面
の表面積を大きくし、これにより、熱交換効率を向上さ
せるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うに、熱交換効率の向上を図るためには、管体内周面の
表面積を大きくすることが有効であるが、表面積を大き
くしようとすればするほど内周溝の形状が複雑になるの
で、かえって内部流体の流れが阻害されて熱交換効率の
低下を来すという問題が生じる。
【0005】このように、内周溝の形状が複雑になると
圧力損失が増大するので、内周溝の形状を変えることに
よる熱交換効率の向上には一定の限界があり、しかも内
周溝形状を複雑にすると、加工性が悪くなって加工コス
トが上昇するという問題も生じ得る。
【0006】また、管体および伝熱フィン組立時におけ
る、これら管体および伝熱フィン同士の固定は、伝熱フ
ィンに形成された、管体の外径より若干大径の管体挿通
用の孔に管体を挿通し、次いで、例えば、管体内に該管
体の内径より大径のマンドレルを挿入しながら管体を拡
径させて前記孔に密着させることにより行われるが、こ
の拡管工程の際、管体のわずかな偏肉に起因して管体に
反りが生じる場合がある。
【0007】この管体の反りは、管体を伝熱フィンに挿
通状態に固定するとともに、隣合う管体の開口端同士を
U字管等によって連結することによりストレート状に矯
正されるが、この場合、伝熱フィンには管体のスプリン
グバックによる外力が常に作用している状態となり、伝
熱フィンが変形して管体同士の相互間隔や伝熱フィン同
士の相互間隔が不均一になるおそれがあり、内部流体と
外部流体との間で均一な熱交換が行われず、熱交換効率
の低下を来すといった問題が生じ得る。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、内部流体と外部流体との間の熱交換効率を向上させ
るとともに、拡管工程時における管体の反りの防止に有
効な熱交換器を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の熱交換器は、
相互間隔をおいて互いに平行に配設される平板状の伝熱
フィンと、これら伝熱フィンに交差するように挿通させ
られる内部流体通過用の管体とを備えるとともに、該管
体の内周面に螺旋状の内周溝を形成して熱交換効率を高
めるようにした熱交換器において、前記管体の外周面
に、長手方向に沿う外周溝が形成されているとともに、
前記伝熱フィンに形成された管体挿通用の孔に、前記外
周溝と嵌合する凸部が形成されていることを特徴とする
ものである。
【0010】このような構成としたことにより、管体外
周面の表面積が大きくなるので、管体と、伝熱フィン相
互の隙間を通過する外部流体との接触面積が大きくな
り、管体内を通過する内部流体と外部流体との間の熱交
換効率が高められる。また、管体と、伝熱フィンに形成
した管体挿通用の孔との接触面積が大きくなるので、管
体と伝熱フィンとの間の熱伝導性を高めることができ
る。
【0011】請求項2記載の熱交換器は、請求項1記載
の熱交換器において、前記外周溝が前記管体の周方向に
複数形成され、これら外周溝によって管体に波状の外周
面が形成されていることを特徴とするものである。
【0012】このような構成としたことにより、管体径
方向の圧縮荷重に対する強度を向上させることができる
ので、出荷前に管体をスプーラに巻き取る際、外周溝が
潰れ難くなり、長尺の管体を作製することができる。
【0013】また、曲げ荷重に対する管体の強度も向上
させることができるので、拡管工程時における管体の反
りの発生をなくして伝熱フィンの変形を防ぐことがで
き、伝熱フィン同士の相互間隔および管体同士の相互間
隔が均一に保持されて、内部流体と外部流体との間に均
一な熱交換を行わせることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の実施形態の一例について説明する。図1は、ルームエ
アコン等の空調器に用いられている熱交換器の一例の要
部を示した平面図であり、同図中、符号1は熱交換器、
2は銅管、3はアルミフィン、Fiは内部流体、Foは外
部流体である。
【0015】熱交換器1は、相互に隙間4をあけて互い
に平行に配設される平板状のアルミフィン3と、これら
アルミフィン3に交差するように挿通させられる内部流
体Fi通過用の銅管2とから概略構成されており、U字
管5によって相互接続された銅管2内を通過する内部流
体Fiと、アルミフィン3相互の隙間4を通過する外部
流体Foとの間で熱交換が行われるようになっている。
【0016】銅管2の内周面には、図2に示すように、
螺旋状の内周溝2aが形成されており、内部流体Fiお
よび外部流体Fo間の熱交換効率が高められるようにな
っている。また、銅管2の外周面には、長手方向に沿う
外周溝2bが周方向に複数形成されており、これら外周
溝2bによって、銅管2には波状の外周面が構成されて
いる。
【0017】これにより、銅管2の強度が高められると
ともに、該銅管2と外部流体Foとの接触面積が大きく
なって、熱交換効率のさらなる向上が図られている。
【0018】アルミフィン3には、銅管2挿通用の孔3
aが形成されており、これら孔3aには、前記外周溝2
bと嵌合する凸部3bが形成されている。これら孔3a
は、まず、所望の内径より小径の孔をアルミフィン3に
穿設しておき、次いで、この孔に凸部3bを形成するた
めの溝または突起が外周面周方向に複数形成された、前
記孔より大径の工具を押し込むことによって、孔の周縁
部を前記工具の挿入方向に突出させながら拡径して形成
されている。
【0019】次に、図3を参照しながら、銅管2の内外
周面に、それぞれ内周溝2aおよび外周溝2bを形成す
るための管内外周面加工装置11について説明する。管
内外周面加工装置11は、銅管2を縮径する縮径機構1
2と、銅管2の内外周面に内周溝2aおよび外周溝2b
を形成する溝成形機構20とを備えている。
【0020】縮径機構12は、銅管2に圧接するテーパ
孔13aが形成された縮径ダイス13と、前記テーパ孔
13aに対応する位置の銅管2内に挿入されるフローテ
ィングプラグ14とから構成されている。このフローテ
ィングプラグ14は、大径部14aと、該大径部14a
より小径のロッド部14bとがテーパ部14cを介して
同軸上に一体成形されたものである。
【0021】ロッド部14bの先端には、前記溝成形機
構20の一部を構成する円筒状のマンドレル15が前記
フローティングプラグ14と同軸状態に取り付けられて
おり、マンドレル15の外周面には、銅管2の内周面に
内周溝2aを形成するための螺旋状の溝15aが形成さ
れている。
【0022】溝成形機構20は、前記マンドレル15と
共同して銅管2の内周面に螺旋状の内周溝2aを形成す
るとともに、該銅管2の外周面に長手方向に沿う外周溝
2bを形成するものであり、銅管2をマンドレル15に
圧接する転造ボール21と、該転造ボール21の図示上
下方向の移動を拘束する保持部材22と、該保持部材2
2の外周面と嵌合して保持部材22を内挿状態に保持す
る枠体23,24と、転造ボール21の図示左右方向の
移動を規制する保持部材25,26と、該保持部材26
の後方(図示右側)位置に配設され、銅管2に外周溝2
bを形成する整形ダイス27とから構成されている。
【0023】整形ダイス27は、前記保持部材26の後
方位置に当接状態に配置されるとともに、前記枠体24
の内周面に内挿状態に嵌合して保持されており、銅管2
に外周溝2bを形成するための溝(図示略)または突起
(図示略)が周方向に沿って内周面に複数形成されてい
る。
【0024】上記構成の管内外周面加工装置11にあっ
ては、駆動装置(図示略)により溝成形機構20がその
軸心周りに回転させられ、この状態で、フローティング
プラグ14を内面に挿入した銅管2を縮径ダイス13に
通すとともに該銅管2を引抜機構(図示略)により図示
右方向に引き抜くと、マンドレル15に対応する銅管2
の外周で転造ボール21が公転させられる。
【0025】このとき、銅管2は、縮径ダイス13およ
びフローティングプラグ14によって縮径させられなが
ら、転造ボール21によりマンドレル15に圧接され
る。これにより、内周面に螺旋状の内周溝2aが形成さ
れ、さらに後方に位置する整形ダイス27によって、外
周面に長手方向に沿う外周溝2bが周方向に複数形成さ
れる。
【0026】次に、上記管内外周面加工装置11によっ
て作製した銅管2と、アルミフィン3とを組立てる際の
銅管2の拡管工程の一例について説明する。まず、管内
外周面加工装置11によって所望の外径よりも若干小径
に加工され銅管2は、アルミフィン3に形成した前記孔
3aに挿通させられる。
【0027】次いで、銅管2内にその内径より大径のマ
ンドレルを挿入するとともに、該マンドレルをその軸線
方向に移動させ、銅管2を長手方向に拡径させていく。
そして、図2に示すように、銅管2の外周溝2bと前記
孔3aの凸部3bとが嵌合状態となって、銅管2の外周
面と孔3aの内周面が密着状態に固定される。
【0028】このようにして組み立てられた上記構成の
熱交換器1にあっては、銅管2に前記外周溝2bによっ
て波状の外周面が形成され、曲げ荷重に対する銅管2の
強度が増しているので、銅管2が偏肉している場合であ
っても、拡管工程時の銅管2の反りを防止することがで
きるようになっている。
【0029】よって、組立後のアルミフィン3の変形を
防ぐことができ、アルミフィン3同士の相互間隔(隙間
4)および銅管2同士の相互間隔が均一に保持され、内
部流体Fiと外部流体Foとの間に均一な熱交換を行わせ
ることができる。
【0030】また、銅管2に外周溝2bを形成したこと
によって、銅管2の径方向の圧縮荷重に対する強度を向
上させることができるので、銅管2出荷前に該銅管2を
スプーラに巻き取る際、外周溝2bが潰れ難くなり、長
尺の銅管2を作製することができる。
【0031】さらに、銅管2の外周面と、外部流体Fo
および前記孔3aとの接触面積を大きくしたことによ
り、内部流体Fiと外部流体Foとの熱交換率および銅管
2とアルミフィン3との間の熱伝導性が高められ、熱交
換効率の向上が図られている。
【0032】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、次のような効果を奏することができる。 (a)請求項1記載の熱交換器においては、管体の外周
面に、長手方向に沿う外周溝を形成するとともに、伝熱
フィンに形成された管体挿通用の孔に、外周溝と嵌合す
る凸部を形成したことにより、管体と、伝熱フィン相互
の隙間を通過する外部流体との接触面積が大きくなり、
内部流体と外部流体との間の熱交換効率の向上を図るこ
とができる。
【0033】(b)請求項2記載の熱交換器において
は、外周溝を管体の周方向に複数形成し、これら外周溝
によって管体に波状の外周面を形成したことにより、径
方向の圧縮荷重に対する強度を向上させることができる
ので、管体出荷時に該管体をスプーラに巻き取る際、外
周溝が潰れ難くなり、長尺の管体を作製することができ
る。
【0034】(c)さらに、曲げ荷重に対する管体の強
度も向上させることができるので、拡管工程時における
管体の反りを防止して伝熱フィンの変形を防ぐことがで
き、伝熱フィン同士の相互間隔および管体同士の相互間
隔を均一にして、内部流体と外部流体との間に均一な熱
交換を行わせることができ、熱交換効率の向上を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる熱交換器の実施形態の一例の
要部を示す平面図である。
【図2】 図1のA−A断面矢視の部分拡大図である。
【図3】 銅管に内周溝および外周溝を形成する管内外
周面加工装置の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
1 熱交換器 2 銅管(管体) 2a 内周溝 2b 外周溝 3 アルミフィン(伝熱フィン) 3a 孔 3b 凸部 4 隙間(相互間隔)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相互間隔をおいて互いに平行に配設され
    る平板状の伝熱フィンと、 これら伝熱フィンに直交するように挿通させられる内部
    流体通過用の管体とを備えるとともに、 該管体の内周面に螺旋状の内周溝を形成して熱交換効率
    を高めるようにした熱交換器において、 前記管体の外周面に、長手方向に沿う外周溝が形成され
    ているとともに、 前記伝熱フィンに形成された管体挿通用の孔に、前記外
    周溝と嵌合する凸部が形成されていることを特徴とする
    熱交換器。
  2. 【請求項2】 前記外周溝が前記管体の周方向に複数形
    成され、これら外周溝によって管体に波状の外周面が形
    成されていることを特徴とする請求項1記載の熱交換
    器。
JP35133596A 1996-12-27 1996-12-27 熱交換器 Pending JPH10197181A (ja)

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JP35133596A JPH10197181A (ja) 1996-12-27 1996-12-27 熱交換器

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Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010508