JPH10220981A

JPH10220981A - 熱交換器及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10220981A
Application number: JP1856997A
Authority: JP
Inventors: Akihide Washida; 田朗秀鷲
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】フインチューブにおける管外流の剥離を抑制
し、フインチューブ下流側の後流域を減少させ、伝熱面
積の拡大効果を得ること。【解決手段】矩形状のセグメント１４を放射状に配設
したフイン１２における各セグメント１４の外周側先端
部を、フインチューブ１０の軸線から放射方向に延びる
線と交差する折り曲げ線１６によってフインチューブの
軸線方向に折り曲げ、折曲片１５を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外周にフインを取
付けたフインチューブの内部に管内流体を流すとともに
管外に管外流体を流して、上記フインチューブを介して
熱交換を行う熱交換器及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱交換器においては、その熱交
換器内に多数の伝熱管を配列し、その伝熱管内に例えば
冷却水の如き管内流体を流し、その伝熱管の管外に上記
伝熱管の軸線に直交する方向に例えば被冷却流体の如き
管外流体を流して、上記伝熱管内の流体と伝熱管外の流
体との間に熱交換を行わせることが行われている。

【０００３】ところで、上記熱交換器の伝熱管には管外
伝熱面積が大きく、伝熱管一本当たりの熱交換量を増す
ことができるようにフインチューブが用いられている。
すなわち、図２６は上記フインチューブを使用した熱交
換器の断面図であって、熱交換器内には多数のフインチ
ューブ１が互いに平行に配列されており、その管外には
矢印で示すように上記伝熱管１の軸線と直交する方向に
管外流体が流され、また上記フインチューブ１内には他
の管内流体が流される。

【０００４】上記フインチューブ１の形状としては図２
７に示すソリッドフインチューブや図２８に示すセレー
テッドフインチューブが広く用いられている。上記ソリ
ッドフインチューブはチューブ２の外周にフイン３を取
り付けたものであり、セレーテッドフインチューブはフ
イン３がセグメント４と呼ばれる放射状の矩形フインに
形づくられたものである。上記セレーテッドフインチュ
ーブは同一寸法のソリッドフインチューブよりも伝熱面
積は少ないがセグメント化によりフイン表面での温度環
境層の発達が抑止されて管外熱伝達率はソリッドフイン
チューブよりも高くなり、伝熱面積と管外熱伝達率との
積で表わされる収熱量としてはソリッドフインチューブ
と同等以上となる。

【０００５】管外流体は前述のように図中矢印で示すよ
うにフインチューブの軸と直交する方向から流入してフ
イン３間を流れて、フイン表面およびチューブ２の表面
を通して管内流体と熱交換を行うため、このようなフイ
ンチューブで構成された熱交換器は、フインのないチュ
ーブのみで構成された熱交換器と比較した場合、交換熱
量が規定されている場合はチューブ本数を減らし小形化
が可能となり、またチューブ本数が規定されている場合
は、熱交換量の増加が可能となる。

【０００６】ところが、図２９にフインチューブ廻りの
管外流体の流線を示すように、図中矢印の方向から流入
した管外流体のフイン間の流れは、よどみ点から角度θ
の位置ａで剥離し、フインチューブ下流側には後流域ｂ
が形成される。この後流域ｂでは管外流体の流速は殆ど
０または逆流であり、局所管外熱伝達率は著しく小さい
値となる。したがって、この後流域に位置するフインは
伝熱には殆ど寄与しておらず、フインの付加による伝熱
面積拡大の効果が十分に得られていない。

【０００７】この管外流の剥離を抑止して管外熱伝達率
の向上を図ったものとしては、例えば特開昭５６−１６
５８９７号公報記載のように、剥離が生じるフインチュ
ーブの斜め後ろ位置に低抗体を取り付けることも提案さ
れている。すなわち、上記公報記載のものには、上記抵
抗体として図３０に示すように適当な幅の板５が設けら
れ、或は図３１に示すようにフイン３の外周に折り曲げ
片６が設けられており、このような低抗体によって剥離
しようとする管外流がフインチューブの下流側に回り込
み、管外熱伝達率が向上される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、剥離の位置
および後流域の形成状況は、管外流体の種類，温度，圧
力および流速によって変化するので、低抗体の設置位
置、範囲Ｌ或は高さｈが前記管外流体の条件に対応した
ものである必要がある。

【０００９】そこで、上記図３０記載の抵抗板の場合、
低抗体としての板５の幅を変化させることにより設置範
囲Ｌを対応させることができるが、図３１に示すもので
は高さｈは常にフインの大きさ等により規制される。こ
の抵抗板設置個所ではフイン隙間の流路が抵抗板により
塞がれてしまい、設置範囲が広い場合は、フイン隙間流
路の閉塞による圧力損失の増加は無視できないものにな
り、しかも抵抗板の付加により重量も増加する等の問題
がある。また折り曲げ片６を設けた場合には折り曲げ範
囲Ｌを決定すると、その幾何形状から折り曲げ高さｈも
決定されてしまう。

【００１０】このように、従来の方法では管外流の剥離
の抑止に最も重要な形状要素である抵抗体設置範囲およ
び低抗体の大きさを最適に設定することが困難であり、
したがって、後流抑止効果を最適に得ることができない
等の問題がある。

【００１１】本発明は、このような点に鑑み、フイン外
周に管外流体の条件に応じて形状自由度の高い低抗体を
設けて、管外流の剥離を抑止し、フインチューブ下流側
の後流域を減少させることにより、後流域の局所管外熱
伝達率を上昇させて伝熱面積の拡大効果を得て伝熱性能
の高い熱交換器を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、矩形状の
セグメントを放射状に配設したフインをチューブの外周
に設けたフインチューブを、その軸が管外流体の流れに
対して直交するように配設した熱交換器において、上記
フインにおける各セグメントの外周側先端部を、フイン
チューブの軸線から放射方向に延びる線と交差する折り
曲げ線によってフインチューブの軸線方向に折り曲げた
ことを特徴とする。

【００１３】第２の発明は、第１の発明において、折り
曲げ線によって折り曲げられた折曲片が三角形状である
ことを特徴とする。

【００１４】第３の発明は、第１の発明において、折り
曲げ線によって折り曲げられた折曲片が四角形状である
ことを特徴とする。

【００１５】第４の発明は、上記各発明のいずれかにお
いて、折り曲げ線によって折り曲げられた各折曲片の高
さが、フイン外周に沿って異なっていることを特徴とす
る。

【００１６】また、第５の発明は、第２の発明におい
て、折り曲げ線によって折り曲げられた折曲片をフイン
外周の特定部分に設けるとともに、チューブの軸心を含
む管外流体の流れ方向軸線に対してその片方側のセグメ
ントの折り曲げ線と他方側のセグメントの折り曲げ線が
互いに反対方向に形成されていることを特徴とする。

【００１７】さらに、第６の発明は上記各発明のいずれ
かにおいて、折り曲げ線によって折り曲げられた折曲片
は、その折曲片の軸線のまわりにねじられていることを
特徴とする。

【００１８】第７の発明は、矩形状のセグメントを放射
状に配設したフインをチューブの外周に設けたフインチ
ューブを、その軸が管外流体の流れに対して直交するよ
うに配設した熱交換器の製造方法において、板材の一端
から他端に向かって切り込みを入れ複数個のセグメント
を形成する段階と、上記各セグメントの一端側先端部
を、そのセグメントの軸線と交差する折り曲げ線によっ
て折り曲げ折曲片を形成する段階と、上記板材の他端部
をチューブの外周に巻き付け溶着する段階とを有するこ
とを特徴とする。

【００１９】また第８の発明は、矩形状のセグメントを
放射状に配設したフインをチューブの外周に設けたフイ
ンチューブを、その軸が管外流体の流れに対して直交す
るように配設した熱交換器の製造方法において、フイン
用板材の外周部から中心方向に向かう切り欠きを入れ複
数個のセグメントを形成する段階と、各セグメントの外
周側先端部を、そのセグメントの軸線と交差する折り曲
げ線によって折り曲げる折曲片を形成する段階と、上記
切り欠きが入れられた板材の中央部をフインを形成する
ようにチューブに取付ける段階とを有することを特徴と
する。

【００２０】第９の発明は、第７或は第８の発明におい
て、各折曲片に各セグメントの軸線まわりにねじりを加
える段階を有することを特徴とする。

【００２１】さらに第１０の発明は、第２または第３の
発明の熱交換器を製造する方法において、一端側にチュ
ーブの外周に係合する係合凹部が形成され他端側に折り
曲げ線に対応する端縁部が形成された当て金を、チュー
ブに取付けられたフインの表面に当接し、上記当て金の
折り曲げ線に対応する端縁部から外方に突出したセグメ
ントの外方先端部を上記当て金方向に押圧することによ
って折曲片を形成することを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図１は本発明における
フインチューブ１０の断面側面図で、図２は上記フイン
チューブ１０のＡ−Ａ線に沿う断面図であって、チュー
ブ１１の外周にフイン１２が設けられている。そのフイ
ン１２にはその外周部から中心に向かってフイン高さＨ
の５０％程度の深さＨｃの放射方向の切り欠き１３が設
けられ、略矩形状の複数のセグメント１４が放射状に形
成されている。そして、上記各セグメント１４の外周側
先端部が、チューブ１１の軸線から放射方向に延びる線
と交差する折り曲げ線に沿ってチューブ１１の軸線方向
に、フイン面を含む面に対して角度θになるように折り
曲げられ折曲片１５が形成されている。図１においては
下方から上方にθ＝９０°で折り曲げられている。

【００２３】図３は上記折曲片１５部の拡大斜視図で、
図４は上記折り曲げ線の説明図であり、セグメント１４
にはその一側線の先端隅角部ａと他側縁の一点ｂとを結
ぶ線によって折り曲げ線１６が形成され、セグメント１
４の先端縁と上記他側縁及び折り曲げ線１６で構成され
る略三角形の部分が折曲片１５として上記折り曲げ線１
６によってフイン１２の面に対して直角に折り曲げられ
ている。

【００２４】ところで、このようなフインチューブを有
する熱交換器においては、従来と同様にチューブ１１の
外部に気体或は液体の管外流体を流し、チューブ１１の
内側に流体或は気体を流して、チューブ１１の内外間で
熱交換を行なう。図２において管外流体の流れ方向を矢
印で示している。

【００２５】しかして、チューブ１１によって流れ方向
が偏向された管外流体は前記折曲片１５によりその流れ
方向が管外流体の流れ方向に対しフインチューブ１０の
後面側に変えられ、フインチューブ１０の下流側まで回
り込み、従来のように後流域が形成されるようなことが
殆どなくなる。管外流体の流れのチューブ１１からの剥
離位置及び後流域の大きさは管外流体の種類や流速によ
って異なるが、いずれの場合も折曲片１５の大きさ、角
度によって、折曲片１５がないものに比し後流域は大き
く減少される。

【００２６】したがって、上記の如き管外流のフインチ
ューブ１０の下流側への流れ込みにより、従来のフイン
チューブでは後流域であったフインチューブ下流側の管
外流体の流速が高まり、局所管外熱伝達率が向上され
る。すなわち、フイン全面が伝熱に寄与するようにな
り、伝熱面積拡大の効果が十分得られる。このようにし
てフインチューブの上流側に比べて下流側の局所管外熱
伝熱率が著しく低かったことが改善されるため、フイン
チューブ全体での平均管外熱伝達率が大きく向上する。

【００２７】本発明の熱交換器（ここではＤ３型熱交換
器と呼ぶ）の伝熱性能と、従来のセレーテッドフインチ
ューブを有する熱交換器（ここではＦ型熱交換器と呼
ぶ）の伝熱性能との比較を示すと図５に示すようにな
る。図５において、縦軸はＤ３型熱交換器の交換熱量と
Ｆ型熱交換器の熱交換熱量の比Ｑｆを表わし、横軸は管
外流れのレイノルズ数Ｒｅを表わしている。この図から
も判るように、同一レイノズル数Ｒｅに対する上記交換
熱量の比は１より大きく、Ｄ３型熱交換器の交換熱量の
方がＦ型熱交換器の交換熱量よりも１５％から２５％大
きいことが判る。

【００２８】ところで、上記折曲片１５の大きさ設置位
置は必要に応じてそれぞれ独立して最適に設定すること
ができ、形状自由度を高いものとすることができる。す
なわち、上記折曲片１５の折り曲げ角度θは９０°以外
の角度でよく、例えばフインの上流側、下流側において
はθ＝１０°とし、フインの中流部においてはθ＝９０
°としてもよい。また、上記折曲片１５にはその軸線回
りにねじりを加えてもよい。

【００２９】図６、図７は折曲片１５の形状を異ならし
めた他の実施の形態を示すフインチューブの縦断側面図
及び図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、平面形状が長
方形の折曲片１７が各セグメント１４の外周側先端部に
折曲形成されている。すなわち、各セグメント１４の外
周側先端部が、図８に拡大して示すように、セグメント
１４の両側縁間を結ぶ折り曲げ線１８に沿ってθ°だけ
折り曲げられ折曲片１７が形成されている。

【００３０】しかして、この場合も第１の実施の形態と
同様に、従来は剥離していたフイン間の管外流が、折曲
片１７によってフインチューブの下流側まで回り込んで
後流域は殆どなくなる。したがって、前述と同様にフイ
ンチューブ下流側の流速が高まり、局所管外熱伝達率が
上昇し、フインチューブ全体での平均管外熱伝達率を大
きく向上させることができる。

【００３１】また、この場合も折曲片１７にその軸線回
りにねじりを加えてもよい。

【００３２】ところで、折曲片の高さは折曲片の平面形
状が図３に示すような三角形の場合は次のようになる。
すなわち、折曲片１５の折り曲げ角度をθとし、折り曲
げ線１６のセグメント側縁とのなす角をαとし、折り曲
げ線１６の長さをｈ₀とすると、折曲片１５のフイン面
に垂直な最大高さｈ₁は次式で表わされる。ｈ₁＝ｈ₀・ｓｉｎα・ｓｉｎθ したがって、所定の最大高さｈ₁はｈ₀，α，θの選び
方により選定することができる。

【００３３】一方、図８に示すように折曲片が四角形に
近い場合は、セグメントの両側縁における折り曲げ部の
位置が端縁から遠い方の位置までの長さをｈ₀とし、上
式より最大高さｈ₁を求めることができる。ただし、最
大高さｈ₁はフイン間隔よりも小さくなければならな
い。すなわち、フイン間隔をｆ_p、フイン板厚をｔ_fと
すると、ｈ₁は（ｆ_p−ｔ_f）以下となる。

【００３４】ここで、折曲片の管外流体の流れ方向に垂
直な面への垂直投影面積が大きい程圧力損失が大きくな
る。したがって、折曲片がフイン部下流側に流体を導き
易く、圧力損失が小さくなるようにｈ_o，α，θを選ぶ
とよい。

【００３５】図９は本発明のさらに他の実施の形態を示
す断面図であり、折曲片１７は図６等に示すものとほぼ
同じであるが、各セグメント１４の位置により折曲片１
７のフイン面からの高さが異なっている。すなわち、管
外流の最上流側及び最下流側の２つのセグメント１４
ａ，１４ｂには折曲片１７は形成されておらず、順次下
流側に行くにしたがって高さが高い折曲片１７ａ，１７
ｂ，１７ｃが形成され、前記セグメント１４ｂの両側の
セグメントには折曲片１７ｃより高さが低い折曲片１７
ｂが形成されている。図１０の（ａ），（ｂ），（ｃ）
に各折曲片１７ａ，１７ｂ，１７ｃの拡大側面図を示
す。

【００３６】図１０に示すように、上流側のセグメント
に設けられた折曲片１７ａの最大高さｈ₁はフイン高さ
Ｈの１５％（α＝９０°、θ＝９０°）であり、それよ
り下流側のセグメントに設けられた折曲片１７ｂの最大
高さｈ₁はフイン高さＨの３０％（α＝９０°、θ＝９
０°）であり、さらに下流側のセグメントに設けられた
折曲片１７ｃの最大高さｈ₁はフイン高いＨの４５％
（α＝９０°、θ＝９０°）である。

【００３７】このようにすることによって、管外流体の
圧力損失の増加を抑制し、伝熱性能の向上を図ることが
できる。

【００３８】ここで、上記折曲片は全て製造上の点から
θ＝９０°としたが、圧力損失の増加をさらに抑制した
い場合は、例えば折曲片１７ａの最大高さｈ₁をフイン
高さＨの５％（ｈ₀＝０．１５Ｈ、α＝９０°、θ＝２
０°）にすればよい。このようにフインの上流側におけ
る折曲片の最大高さｈ₁を相対的に低くすることによ
り、管外流体の流れ方向に垂直な面への垂直投影面積を
小さくでき、圧力損失の増加を抑制することができる。

【００３９】図１１は本発明の他の実施の形態を示す図
であり、図３の示すものに比し、折曲片１５を設ける位
置が、管外流の剥離が生じ易い管外流の中流部及び下流
部に限定されている。すなわち、チューブ１１の中心点
０から管外流体の流れ方向に延びる線に対して、時計回
りに０°から１２０°の範囲（範囲Ｊという）と反時計
回りに０°から１２０°の範囲（範囲Ｋという）のセグ
メントにのみ折曲片１５が形成されている。さらに、折
曲片１５の平面形状は三角形であるが、範囲Ｊと範囲Ｋ
において、また管外流れの中流部と下流部においては折
り曲げ線の方向が互いに異なっている。

【００４０】図１２、図１３にそれぞれ互いに方向が異
なった折り曲げ線に沿って折り曲げられた折曲片の拡大
図を示す。図１２、図１３において、折り曲げ角度θ＝
９０°であり、最大フイン高さｈ₁はフイン高さＨの２
２％である。範囲Ｊ，Ｋにおいて管外流体をフイン内部
に導き易いように向きを変えて折り曲げていること、ま
た両範囲Ｊ，Ｋ以外の部分には折曲片を設けていないこ
とにより、図１等に示すものと同様な伝熱性能が得られ
るとともに、さらに圧力損失の増加が抑制される。

【００４１】また、範囲Ｊ及び範囲Ｋ内のセグメントで
あれば、どのセグメントに折曲片を設けてもよく、また
折曲片の平面形状を四角形にしてもよいし、折曲片の垂
直最大高さｈ₁を変化させてもよい。さらに折曲片にね
じりを加えてもよい。

【００４２】次に、上述の如き熱交換器の製造方法につ
いて説明する。図１４は上記製造方法の第１段階の説明
図であって、まず帯状の板材２０にその一端縁ＬＭから
他端縁ＮＰに向ってカッター或はプレス機で所定長さの
切り込み２１を入れ、その切り込み２１によって複数の
セグメント２２を形成する。図１４においては、上記切
り込みの深さはフイン高さとなる辺ＬＮの５０％として
ある。

【００４３】そこで、第２段階として図１４に示すよう
に、一つの切り込み２１の一点とその切り込み２１に隣
接する他の切り込み２１の外端縁とを結ぶ線を折り曲げ
線２３として、その折り曲げ線２３によってセグメント
２２の先端側を折り曲げ、図１５に示すように各セグメ
ント２２の先端部に折曲片２４を形成する。なお、図１
４、図１５においては三角形状の折曲片２４を形成した
ものを示したが、前記折り曲げ線２３を適宜選定するこ
とによって図８に示すような四角形状の折曲片を形成す
ることもできる。

【００４４】上述のようにして板材２０に複数の折曲片
２３が出来たら、第３段階として上記折曲片２４が形成
された板材２０を、端縁ＮＰがチューブの外周面に接す
るようにフイン巻き溶接機によって巻き付け溶着する。
このようにして、チューブの外周面の所定位置に所定の
形状、寸法の折曲片２４を有するフインを簡単に形成す
ることができる。

【００４５】ところで、上記製造方法においては帯状の
板材２０を使用したものを示したが、板材の平面形状が
円形或は正方形であってもよい。

【００４６】図１６（ａ）は平面形状が円形の板材２５
の平面図及び（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図で
あって、円形の板材２５の中心部にはチューブ挿入筒部
２６が設けられている。

【００４７】そこで、上記板材２５の外周部に、図１７
に示すように、板材２５の中心方向に延びる所定の幅を
もった複数の切り欠き２７をカッター或は打ち抜き機に
よって形成し、上記切り欠き２７によって板材２５の外
周部に複数のセグメント２８を形成する。

【００４８】次に、上記各セグメント２８の外周側先端
部に図１８（ａ），（ｂ）に示すように所定形状、寸法
（図では四角形状）の折曲片２９を形成する。

【００４９】その後、第３段階として、チューブを上記
チューブ挿入筒部２６内に挿通し、チューブとチューブ
挿入筒部２６とを圧着させ、さらに溶着することにより
フインチューブを形成することができる。

【００５０】次に、板材が正方形の場合には次のように
してフインチューブを形成する。すなわち、図１９
（ａ）は上記正方形の板材３０の平面図及び（ｂ）は
（ａ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図であって、その板材３０
の中心部にはチューブ挿入筒部３１が設けられている。

【００５１】そこで、図２０に示すように、上記板材３
０の両側縁部に互いに対向するように複数の所定幅をも
った切り欠き３２をカッター或は打ち抜き機によって形
成するとともに、上記両側縁部の上部には切り込み３３
を形成し、さらに上記隅角部は折曲片の高さを揃えるた
めに斜めに切り取る。

【００５２】次に、上記切り欠き３２或は切り込み３３
によって形成されたセグメント３４の外周側先端部を、
図２１に示すように、折り曲げ折曲片３５を形成し、さ
らに、板材３０のチューブ挿入筒部３１にチューブを挿
入し、そのチューブとチューブ挿入筒部３１とを圧着さ
せ、さらに溶着させる。

【００５３】しかして、このように板材の平面形状が正
方形の場合でも、板材が円形の場合と同様に熱交換器の
フインチューブを製造することができる。

【００５４】ところで、上記各実施の形態においては、
折曲片２４，２９，３５を形成した後にチューブに装着
するようにしたけれども、切り込み或は切り欠きを入れ
た板材をチューブに装着した後に折曲片を形成するよう
にしてもよい。

【００５５】すなわち、図２２及び図２３はそれぞれ折
曲片形成用の当て金の平面図であり、図２２は折曲片の
平面形状が長方形の場合のもので、図３３は三角形の場
合のものである。

【００５６】折曲片が長方形の当て金４０及び折曲片が
三角形状用の当て金４１には、その一辺にチューブとの
係合凹部４０ａ，４１ａが形成されている。一方、上記
当て金４０，４１の他辺部には、折曲片形成用の切り欠
き４０ｂ，４１ｂが形成されている。すなわち、上記切
り欠き４０ｂ，４１ｂには、それぞれ折り曲げ線１８或
は１６に対応する直線状の折り曲げ用縁部４０ｃ，４１
ｃが形成されている。

【００５７】しかして、上記当て金４０或いは４１を、
図２４に示すように、チューブに取り付けたフイン１２
の間に介装し、フイン１２の表面に当て金４０或は４１
が接触するように当て金４０或は４１を固定する。そし
て、当て金４０或は４１の切り欠き４０ｂは４１ｂの位
置に対応するセグメント１４に矢印Ｆ１に示すように外
力を加え、上記セグメントの外周側先端部をセグメント
の平面から所定角度だけ折り曲げる。このようにして、
セグメント１４の外周側先端部が当て金の折り曲げ用縁
部４０ｃ或は４１ｃに沿って折り曲げられ、セグメント
１４に所定形状の折曲片が形成される。

【００５８】ところで、上述のようにして形成された折
曲片にはセグメントの軸線回りにねじりを与えることも
できる。上記ねじり加工はプレス機によって行なうこと
ができるが、図２５に示すように、相対する２つのロー
ラ４５ａ，４５ｂの外周にそれぞれ多数の突部４６ａ，
４６ｂを突設したローラ機を使用してもよい。上記両ロ
ーラ４５ａ，４５ｂから突設された突部４６ａ，４６ｂ
の先端面は所望のねじり方向に対応するように傾斜せし
められており、両ローラ４５ａ，４５ｂの突部４６ａ，
４６ｂ間にセグメントが挟持されることによってそのセ
グメントのねじれが行なわれる。

【００５９】すなわち、例えば切り込みが入れられた帯
状の板材２０を両ローラ４５ａ，４５ｂ間に挿入して、
その板材２０を図２５の矢印Ｗ方向に移動させ、上下の
回転するローラ４５ａ，４５ｂの突部４６ａ，４６ｂ間
にセグメントを挟み込ませる。これによりセグメント先
端部にねじりを加えることができる。

【００６０】しかして、上記凸部４６ａ，４６ｂの形状
を変えることにより、ねじり角度を変えることができ
る。また、各セグメントに折曲片を形成した後にローラ
機にフインを通してねじりを加えるようにしてもよい。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明はチューブ
の外周に設けられたフインにおける矩形状の各セグメン
トの外周側先端部を、フインチューブの軸線から放射状
に延びる線と交差する折り曲げ線によってフインチュー
ブの軸線方向に折り曲げ、折曲片を形成したので、上記
折曲片によって管外流の剥離を抑止し、後流域を減少さ
せてフインチューブ下流側の局所熱伝達率を向上させ、
伝熱面積の拡大効果を十分に得ることができ、フインチ
ューブ全体の平均管外熱伝達率を十分に得ることがで
き、フインチューブ全体の平均管外熱伝達率を向上させ
ることができる。また、本発明の製造方法は板材に切り
込み或は切り欠きを入れる段階と、セグメントを折り曲
げ折曲片を形成する段階と、板材をチューブに取り付け
る段階とを有しているので、小型で軽量の熱交換器用フ
インチューブを簡便に製造することができる。しかも変
形させる部分の形状、寸法を容易に変えることができ、
伝熱性能が向上した小型、軽量の熱交換器を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるフインチューブの第１の実施の
形態の断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図３】図２における折曲部の拡大斜視図。

【図４】図２における折曲部の折り曲げ前の拡大斜視
図。

【図５】図１に示した熱交換器の伝熱性能を示す図。

【図６】本発明におけるフインチューブの他の実施の形
態の断面図。

【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図８】図７における折曲部の拡大斜視図。

【図９】本発明のさらに他の実施の形態を示す縦断正面
図。

【図１０】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図９にお
ける折曲部の説明図。

【図１１】本発明の他の実施の形態を示す縦断正面図。

【図１２】図１１における折曲部の拡大斜視図。

【図１３】図１１における折曲部の拡大斜視図。

【図１４】図１に示すフインチューブの製造方法の第１
段階の説明図。

【図１５】図１に示すフインチューブの製造方法の第２
段階の説明図。

【図１６】（ａ）は図１に示すフインチューブの製造方
法に使用する板材の平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線
に沿う断面図。

【図１７】図１６に示す板材によるフインチューブの製
造方法の第１段階の説明図。

【図１８】（ａ）は図１６に示す板材を使用した製造方
法の第２段階の説明図、（ｂ）は上記（ａ）のＤ−Ｄ線
に沿う断面図。

【図１９】（ａ）はそれぞれ他の板材の平面図及び
（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図。

【図２０】図１９に示す板材からフインを形成する方法
の第１段階を示す図。

【図２１】（ａ）は図１９に示す板材からフインを形成
する方法の第２段階を示す図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ
線に沿う断面図。

【図２２】折曲片形成用の当て金の一例を示す図。

【図２３】折曲片形成用の当て金の他の例を示す図。

【図２４】当て金の使用例を示す図。

【図２５】折曲片部にねじりを加えるローラ機の側面
図。

【図２６】熱交換器の縦断面図。

【図２７】（ａ），（ｂ）は従来のソリッドチューブの
断面図及び側面図。

【図２８】（ａ），（ｂ）は従来のセレーテッドフイン
チューブの断面図及び側面図。

【図２９】従来のフインチューブ回りの管外流体線図。

【図３０】（ａ），（ｂ）は従来のフインチューブの断
面図及び側面図。

【図３１】（ａ），（ｂ）はさらに従来の他のフインチ
ューブの断面図及び側面図。

【符号の説明】

１０フインチューブ１１チューブ１２フイン１３切り欠き１４セグメント１５，１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，２４，２９，３
５折曲片１６，１８，２３折り曲げ線２０，２５，３０板材２１，３３切り込み２２，２８セグメント２７，３２切り欠き４０，４１当て金４５ａ，４５ｂローラ４６ａ，４６ｂ凸部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】矩形状のセグメントを放射状に配設したフ
インをチューブの外周に設けたフインチューブを、その
軸が管外流体の流れに対して直交するように配設した熱
交換器において、上記フインにおける各セグメントの外
周側先端部を、フインチューブの軸線から放射方向に延
びる線と交差する折り曲げ線によってフインチューブの
軸線方向に折り曲げたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】折り曲げ線によって折り曲げられた折曲片
は三角形状であることを特徴とする、請求項１記載の熱
交換器。
【請求項３】折り曲げ線によって折り曲げられた折曲片
は四角形状であることを特徴とする、請求項１記載の熱
交換器。
【請求項４】折り曲げ線によって折り曲げられた各折曲
片の高さが、フイン外周に沿って異なっていることを特
徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の熱交換
器。
【請求項５】折り曲げ線によって折り曲げられた折曲片
をフイン外周の特定部分に設けるとともに、チューブの
軸心を含む管外流体の流れ方向軸線に対してその片方側
のセグメントの折り曲げ線と他方側のセグメントの折り
曲げ線が互いに反対方向に形成されていることを特徴と
する、請求項２記載の熱交換器。
【請求項６】折り曲げ線によって折り曲げられた折曲片
は、その折曲片の軸線のまわりにねじられていることを
特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の熱交換
器。
【請求項７】矩形状のセグメントを放射状に配設したフ
インをチューブの外周に設けたフインチューブを、その
軸が管外流体の流れに対して直交するように配設した熱
交換器の製造方法において、板材の一端から他端に向かって切り込みを入れ複数個の
セグメントを形成する段階と、上記各セグメントの一端側先端部を、そのセグメントの
軸線と交差する折り曲げ線によって折り曲げ折曲片を形
成する段階と、上記板材の他端部をチューブの外周に巻き付け溶着する
段階とを有することを特徴とする、熱交換器の製造方
法。
【請求項８】矩形状のセグメントを放射状に配設したフ
インをチューブの外周に設けたフインチューブを、その
軸が管外流体の流れに対して直交するように配設した熱
交換器の製造方法において、フイン用板材にその外周部から中心方向に向かう切り欠
きを入れ複数個のセグメントを形成する段階と、各セグメントの外周側先端部を、そのセグメントの軸線
と交差する折り曲げ線によって折り曲げ折曲片を形成す
る段階と、上記切り欠きが入れられた板材の中央部をフインを形成
するようにチューブに取付ける段階とを有することを特
徴とする、熱交換器の製造方法。
【請求項９】各折曲片に各セグメントの軸線まわりにね
じりを加える段階を有することを特徴とする、請求項７
または８記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１０】請求項２または３記載の熱交換器を製造
する方法において、一端側にチューブの外周に係合する
係合凹部が形成され他端側に折り曲げ線に対応する端縁
部が形成された当て金を、チューブに取付けられたフイ
ンの表面に当接し、上記当て金の折り曲げ線に対応する
端縁部から外方に突出したセグメントの外方先端部を上
記当て金方向に押圧することによって折曲片を形成する
ことを特徴とする、熱交換器の製造方法。