JPS5844196B2 - ネツデンタツソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的には熱交換装置に関し、詳しくは空気の
ような冷却流体流れを冷却フィンの環状配列を通すこと
により、管のアノードから熱を取り去るようになってい
る、電子ビーム管のアノード構造体を冷却するのに特に
好適な熱交換器に関する。

これまで、電子ビーム管のアノードを冷却する熱交換器
はいろいろ提案されている。

この種の装置の一例では、半径方向に延びる冷却フィン
の環状配列がアノードに連結してあり、フィンは互に円
周方向に離間して外向きに突起していて、フィンの配列
を通る流体の軸方向流れを収容しフィンとアノードとを
冷却している。

さらに、フィンは波形形状になっていて、波形の前線は
フィンの環状配列の回転軸線に対してほぼ平行になって
いる。

冷却フィンのこのような配置は、１９６６年１２月２０
日に特許され、その後本発明の譲受人に譲渡された米国
特許第３２９３４８０号に開示しである。

ここに開示されたフィン形状は、しわ形のない冷却フィ
ンに比べると、改良された熱伝達を提供しうろことは確
かであるが、この分野では、さらに熱伝達効率のよい装
置の開発が期待されている従来提案されている他の型式
のものとしては、波状フィンに橋絡状タブを打ち出した
ものがありここでタブは各フィン面から隣接フィン間の
領域へ突起していて、フィンから冷却空気流れへの熱伝
達、特にかなり大きいパーセンテージの空気流れが冷却
フィンに密接しない、半径方向に分岐するフィンの外周
近傍での熱伝達を改良している。

打ち出した橋絡状タブを用いるこの型式のものは波状形
状の波形前線がフィンの配列の長手方向軸線および流体
流路に対し平行に延びているしわ形フィンの熱伝達性能
に比較して、改良された熱伝達効率をもたらしている。

さらに他の型式のものとして、フィンをその配列の回転
軸線のまわりで時計方向あるいは反時計方向に彎曲させ
て円曲線のうす巻きを形成して、隣接フィン間の円周方
向の間隔がフィンの半径方向広がりを超えて維持される
ようにしたものがある。

この型式のものは、隣接フィン間、特にその配列の外周
での空気流路の一層効果的な利用を提供している。

しかし、このうす巻き型配列の性能は前記タブ状配列の
性能とほぼ同様である。

橋絡タブフィンにはい（つかの問題がある。

その１つは、橋絡タブをすぎた空気流れあるいは他の流
体が雑音源になることであり、この雑音は６００〜１２
００Ｈ７，の可聴範囲の非常に鋭いものである。

加えて、タブはフィンの配列を通る冷却流体流れを妨げ
るごみ（１ｉｎｔ ）を集めるので、熱伝達効率の損失
をもたらすという欠点がある。

本発明の主たる目的は、冷却流体流れ内にフィンを用い
た、改良された熱伝達装置を提供することである。

本発明においては、熱伝達装置が波形形状をした熱交換
フィンからなる弧状もしくは環状配列を含み、ツインの
波形前線は、空気流れがフィンの配列の回転軸線に対し
平行になるようにフィンの配列を通る空気流れの方向に
対しある角度で配置してあり、この結果、改善された熱
伝達が得られる。

本発明ではまた、フィンの弧状もしくは環状配列におけ
るしわ形は波状をなしていて、波状の前線は回転軸線お
よび流体流れに対しである角度をなし、さらに波状しわ
形の振幅あるいは広がりは半径方向外向きに太き（なっ
ていて、これにより、流体流路の長さを増し、かつある
量の流れをフィンの配列の中心部すなわちコアに向って
導いて、熱伝達を改善している。

本発明では、さらに、フィンの配列における隣接フィン
の波形頂部は整合していて、その間には軸線方向に屈曲
状流体流路が形成されており、この流路はフィンの配列
の中心部から所与の半径で実質的に均一厚さになってい
る。

以下、本発明の実施例を添付図面にしたがって説明する
。

第１図を参照すると、ここには、電力格子管、クライス
トロン、進行波形管のような電子ビーム管の電子ビーム
コレクタあるいはアノードアセンブリ１１が示されてお
り、ここで電子ビームは、外測が円筒状をした銅製の、
空気の抜かれた円筒状コレクタパケット１２の内表面に
収集される。

冷却フィン１３からなる環状配列は、コレクタ１２の外
測円筒状周面に、ろうづげあるいははんだづげにより連
結もしくは固定される。

一般にフィン１３は、コレクタパケット１２の周面の長
手方向凹部１４内に取付けられ、凹部１４の内壁に、フ
ィンの根本部分でろうづげされる。

冷却フィン１３はアル□あるいは銅（特に銅が好ましい
）のような熱伝導性材料の薄いシートであり、これらシ
ートは環状配列を形成するようにコレクタパケット１２
から外方に延びている。

一般にフィン１３は、約８．２６ｃｒＩＬ（３，２５“
）の半径方向広がりを持つ約０．６４％（０，０２５“
）厚の銅製シートから作っである。

フィン１３は波状形状のしわを形成していて、このしわ
には隆起線１５によって定義されるような前線があり、
これは、波状頂部に沿い、かつフィンの環状配列の回転
軸線に対しある角度でかつ軸線に対しほぼ横方向に延び
ている。

さらに波形の振幅は回転軸線から半径方向外方に大きく
なっていて、第２図に明瞭に示すように隣接波状フィン
間に、屈曲状すなわち蛇行状流路１６を形成している。

空気のような冷却流体流れは、隣接フィン１３間の蛇行
状流路１６を通って、その環状配列の回転軸線のほぼ長
手方向に導かれる。

銅製の円筒状じゃま板１７はフィンの環状配列の周囲を
取囲んで、冷却流体流れを隣接フィン１３間の蛇行状流
路１６に関込めている。

図示しない適当なマニホールドは、冷却流体をフィン１
３を通して導き、かつフィンの配列を通過した冷却流体
を排出するため収集する。

一般に、隣接フィン間の間隔はフィンの波状ゆがみ幅に
ほぼ等しい。

参照数字１８で示すように各フィン１３の中央面はその
配列の回転軸線に対し平行である。

フィン１３の波状しわ形は、第１゜２図に示すように半
波状である必要はなく、各フィンの中央面１８の両側に
実質的に同一しわ形が形成されるような形状でもよい。

第３図には、フィンの両側での波状幅が同一である場合
が示されており、ここではしわ形は、第１，２図に示す
屈曲形状よりもさらに曲がった三角波形形状である。

作動時、蛇行状流路１６の長さはフィンの配列の回転軸
線から半径方向に遠くなるにしたがって大きくなる。

流路長さが大きくきることは、フィンの配列の外周近傍
の流路幅の増大により、冷却流体流れに対するその通過
の局部的インピーダンスを大きくし、かつインピーダン
スの減少を妨げる。

流路１６の蛇行状形状は、第２図に矢印で示すように、
流れ中の流体分子をフィン１３０表面に衝突させ、かつ
強く接触させることになる。

この事実が、流体流れとフィン間の実質的に改善された
熱伝達に寄与し、良好な熱伝達効率をもたらすものと考
えられる。

さらに、外周近傍で振幅が大きくなるしわ形は、ある量
の流れを中心コア１２に向って導くと共に冷却フィン１
３の根元部分に向って導（ことにより、熱伝達効率を改
善しているものと考えられる。

さらに、また、内倶υに向かう流体流れとコア付近の軸
方向に向かう流体流れの影響により、フィン１３の表面
にさらに強く接触する渦巻き作用が生じ、熱伝達が一層
改良されると考えられる。

第４，５図には従来のタブ型フィン２１が示されており
、このフィン２１は、その外周面のところに、押出し成
形した橋絡状タブ２２を備えている。

この型式のフィンの問題点は、橋絡状タブ２２への熱伝
達が限定されるということである。

というのは、参照数字２３のところで、タブ２２はその
両縁に沿ってフィンから切断されているので、このフィ
ンの連続性の中断により、橋絡状タブへの熱流れはタブ
の両縁からだけとなるからである。

このような理由により、タブ型フィンは、流体流れの中
心域における付加的熱伝達域を提供するが、タブ２２へ
の相対的に小さい熱流れにより、タブの十分な熱伝達利
益は得られない。

その上、タブ２２を形成するためフィンに孔をあげてい
るので、フィンの配列を軸方向に通る空気流れはかなり
の雑音を発生する。

特に、従来一般的に用いられているある種のタブ型フィ
ンでは、６００〜１２００Ｈ７，間の可聴周波数域にお
いて、雑音パワースペクトルのピークがあり、これは、
鋭い音を発生させ、近くにいる労働者あるいは操作者に
かなりの不決感を与える。

本発明のしわ形フィンの利点は、これが熱伝達効率をか
なり高めるということである。

さらに特に、熱伝達馬力パラメータ、すなわち、コア１
２を所定温度に維持するのに必要な流体流れにおける圧
力降下に、毎分当りの立方フィートの流体流れ速度をか
げた積に比例する量は、冷却流体を冷却フィンの配列を
通して動かすに必要な馬力量に直接関係する。

ある場合には、このパラメータは、本発明のしわ形フィ
ンを用いると、第４，５図に示すタブ形フィンに比べて
９５％も減じられる。

さらに、本発明のしわ形フィンの配列は比較的清浄な気
体力学的流路１６を提供することができ、これにより、
タブ形フィンによりもたらされるような不都合な金切音
をなくすることができる。

また、本発明の比較的すっきりした気体力学的表面によ
り、リントがフィンの配列間に収集されるのを防止する
ことができる。

さらにまた、本発明のしわ形フィンの熱効率の向上によ
り、銅のようなフィン材料の使用量を少なくとも２０％
節約し、これによりかなりのコストダウンを計ることが
できる。

加えて、冷却液体をフィンの配列に導くための流体ダク
トあるいはマニホールドの径を小さくすることができ、
かつファン、プロワの重量、寸法を小さくすることがで
き、特に上記寸法の縮小化は空気を媒体とする場合に好
都合である。

上記した本発明の波形フィン１３では、その流体流路厚
さは、コア１２から半径方向に遠ざかるにしたがって広
くなっているが、これは必ずしも必要ではない。

詳しく云えば、半径方向フィン１３は、隣接フィン間の
間隔がフィンの半径方向床がりを一様に超えるような円
弧状インポルートに彎曲されてもよい。

また、フィン１３０波形頂部は連続的である必要はなく
、中断していてもよい。

しかし、フィン１３の隣接波形における中断は蛇行状に
して、流体流路１６の非蛇行状部分を最小限にすべきで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の冷却フィンからなる環状配列を用い
た電子ビーム管のアノードの一部切欠部分側面図、第２
図は第１図のフィンの配列における隣接フィン間に形成
される蛇行状流路の拡大略図、第３図は他の波形形状を
示す第２図に相当する図、第４図は従来のタブ形冷却フ
ィンの平面図、第５図は第４図のタブ形フィンの部分測
面図であり、２つの隣り合うフィン間の流路を示す。 １１・・・・・・アノードアセンブリ、１２・・°・・
°コレクタパケット、１３・・・・・・冷却フィン、１
５・・・・・・隆起線、１６・・・・・・蛇行状流路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ある部材と流体流れとの間で熱伝達を行なう熱伝達
   装置であって、前記のある部材と熱交換関係で連結され
   かつそこから外向きに延びる、円周方向に離間した複数
   の熱伝導性フィンからなる弧状配列と、前記弧状配列の
   周囲を取り囲むじゃま板とよりなり、前記フィンの各々
   の中央面は前記弧状列の回転軸線に対しほぼ平行でしか
   もその回転軸線を含んでおり、前記フィンの各々は、前
   記弧状配列の回転軸線から外向きに半径方向距離を増す
   にしたがって振幅の太き（なる波形を有する波状形状に
   なっており、前記波形の前線は前記弧状配列回転軸線の
   横方向に延びており、前記フィンの隣り合うフィンの波
   形頂部は互に整合して、前記弧状配列の回転軸線から任
   意の半径方向距離での隣接フィン間の間隔が前記弧状配
   列の回転軸線方向においてほぼ均一になりおり、前記隣
   接フィン間の間隔は前記ある部材からの半径方向距離に
   沿ってほぼ均一に増大している熱伝達装置。 ２ 前記第１項に記載の熱伝達装置において、フィンに
   連結された部材が電子管のビームコレクタ構造体であり
   、フィンがコレクタ構造体から流体流れへ熱を伝達する
   ような冷却フィンであり、フィンの波形の振幅がそれら
   半径方向の最も内側の深部において実質的にゼロとなっ
   ていることを特徴とする熱伝達装置。 ３ 前記第２項に記載の熱伝達装置において、フィンが
   銅およびアルミニウムの群から選択された金属から作ら
   れかつ実質的に均一な厚さを有する金属製シートである
   ことを特徴とする熱伝達装置。 ４ 前記第１項に記載の熱伝達装置において、フィンに
   は穿孔が存在しないことを特徴とする熱伝達装置。