JPS61500310A - 熱交換装置０改良 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 熱交換装置の改良 本発明は、熱交換装置に関する。

熱交換装置においては、二種の流体が境界部壁部によって物理的に分離された状 態に保たれており、かつ前記境界部壁部を貫通して前記二種の流体間の熱移動が 実施できるようにされている。もし前記二種の流体またはそのうちの一種が、前 記境界部壁部の表面に沿って高速で流れるようにされると、熱移動効率が改善さ れることが知られている。熱交換装置を通る流体の正常流の流速に渦巻流速を７ １Ｆ＋えると効果的であり、それにより単に正常流で流体が流れると仮定した場 合に比べて、流体は前記表面上をより強い流れでもって循環するであろうことが 知られている。

螺旋状に捻じられた一定長さのプラスチックリボンを配置することによって渦巻 運動を発生させることができる。前記捻じられたプラスチックリボンは熱交換装 置のチューブ内に挿入される。そこで前記チューブに沿って流れる流体は螺旋状 通路内を移動し、前記チューブの壁部に近接した流体は最も高速で移動する。

それにも拘わらず流体は滑らかに流れ、流体の不定常流振動はｉらない。そして しかも流体自身は容易に混り合うので、流体内に内部温度勾配が生ｆ５ｙ、され ることかない。前記捻じられたプラスチックリボンは、前記チューブをほぼ充満 させるべきである。もし前記リボンがあまりに小径であるときは、特徴的渦巻効 果は失われるであろう。

チューブの壁部内側にプラスチックリボンを固定する必要があると仮定すると、 このことに非常に困難でかつ高価であろう。しかしながら前記リボンは固定され る必要はなく、単にチューブに対して相対回転しないように保持される必要があ るだけであり、このことはチューブの外側から容易に行うことができる。実際に は、前記捻じられたプラスチックリボンは各チューブの長さに対して単に二倍に されるだけでよく、即ち前記リボンは二つ折りにされそして前記チューブ内に両 端部を挿入されるだけでよく、その他の支持装置または位置決め装置−を必要と しない。

自動車エンジン用ラジェータは熱交換装置のありふれた形態である。普通かかる ラジェータは自身の表面面積を増大させるために幾分平坦にされた銅チューブが 使用されていた。アルミニウムは銅の熱伝導率に殆ど近いそれを有するが、アル ミニウムは容易にクランクを起し易いので、アルミニウム製の平坦にしたチュー ブを作ることは比較的に困難であり、もしクランクを起さないようにするために 前記チューブを円形断面とするとその表面積はあまりにも少となる。しかしなが ら円形断面放熱管付アルミニウムラジェータは、アルミニウムチューブ壁部の内 側表面に沿ったクーラントの流速を増大させる安価な装置が提供されるならば経 済的に利用可能となる。そして前記捻じられたグラスチックリボンはまさにかか る用途に格別に適している。

不発明は自動車ラジェータに対して捻じられたプラスチックリボンの使用が実施 可能な前提要件を提供するように、換言すれば円形断面のアルミニラ台数熱管ラ ジェータを実施可能にするような、捻じられたプラスチックリボンの製造装置お よび製造方法を提供する。

自動車に対して適当であるような品質および価格で前記リボンを製造できるとい う事実は、さらにまた非常に広範な他の種類の熱交換装置にもまた前記リボンな 使用すると有利であるということに通じる。

本発明に基づくリボンは、それが押出された後に以下の方法で捻じられる。２組 の引張りローラが配置さ−れ、各組の引張りの強さは前記２組の引張りローラー 間を通過するリボンがわずかに引張られているように調節される。前記２組の引 張りローラー間で、前記リボンはまず臨界的温ｇ　（ｃｒｉｚｉｃａｌ　ｚｅｍ ｐｅｒａｚｕｒｅ　）　以上まで加熱され、そしてその後で冷却される。前記リ ボンに所望の螺旋状捻じりを与えるために、最終引張りローラーの組は前記リボ ンの長さ方向に沿った軸線のまわりで回転させられる。

前記臨界的温度以上では、前記リボンの材料は「自身の復原力（ｍｅｍｏｒｙ　 ）を失う」、換言すればもし前記材料が曲げられかつ前記高温下で変形させられ ると、それの新しい形状は冷却後は永久的となるが、反対に前記温度以下で変形 させられるならば、前記材料はそれのもとの形状に徐々に戻るであろう。前記リ ボンがそれの臨界的温度以上にある時は、前記リボンは非常に軽度の引張り力で のみ支持することができる程度まで構造的強度を失う。それ故に本発明では前記 装置の各部材とリボンとが出会う順序が重要である。前記リボンは冷却されてい ないときは前記各ローラーを通過して送られるだけの十分な強さを有しない。そ こでこのような場合には加熱装置と冷却装置とをノ胆次的に前記２組のローラー 間に配置することが適当である。本発明では前記リボンが高温にあるときは、リ ボンは何物にも触れる必要がない。またリボンが押出し型から出て来る位置にあ る時は、リボンは高温にあり（そして弱い）、そこで好ましくは、前記リボンは ２組の引張りローラーに送り込まれる前に冷却される。

水槽は便利な冷却装置となる。このことは前記２組の引張りローラーの間の冷却 装置についても、また前記押出し型と前記最初の引張りローラーの組との間の冷 却装置についても適合する。

本発明の例示的実施例が、添付図面を参照して以下において開示される。

図面の説明 第１図は捻じられたプラスチックリボンの斜視図を示し、 第２図は捻じられたプラスチックリボンを内蔵した自動車ラジェータの断面図を 示し、 第３図は前記リボンの製造装置の概略図を示す。

第２図に示すラジェータ１１は、ヘッダタンク１２〜底部タンク１３および放熱 管１４を含む。前記放熱管１４は連続したフィンチューブ１５を含む。各前記チ ューブ１５の壁部は円形断面をしておりかつアルミニウム製である。

捻じられたプラスチックリボン１７の長さは各前記チューブ１５の長さの２倍に され、かつ前記リボン１１０２個の端部はそれぞれ１個ずつ各チューブ１５内に 挿入されている。すべてのチューブ１５はこのように配置された捻じられたプラ スチックリボンを内蔵スル。（ラジェータ１１を作る時にヘンダタンク１２は、 前記リボン１７がすべて各前記チューブ１５内に挿入された後に至るまでは、前 記放熱管１４に画定されない。） 捻じられたリボン１７に外接する円はチューブ１５の穴（即ち壁部１６の内径） よりわずかに小である。

そこでリボン１１は手で容易にチューブ１５内のどこへでも挿入されることがで き、しかもなおリボン１１はチューブ１５内にすべりばめされ、水は捻じられた リボン１７によって形成された螺旋状通路をたどって進む以外にはチューブに沿 って通過することができないようにされている。

前記リボン１７は以下に説明する本発明に基づく装置および方法を使用して螺旋 状に捻じられた形状に形成された。

前記リボン１７は第６図に示すように押出し乱５０から周知方法を使用して押出 される。この時点ではリボンは非常に高温（約２５０°Ｃ）でかつ非常にこわれ 易い。第１引張りローラーの組を通過する前に、前記リボンは前記ローラーの組 に付着することなくさらにそれらによって損傷されることがなく前記ローラーの 組を通過できる程度にまで冷却されなければならない。

この冷却は、約４０’Ｃに温度が保たれている水槽５４を含む初期冷却装置内に リボンを直接に押出すことによって行われる。前記リボンが第１引張りローラー の組を通過した後でもう一度７＋１］熱されるであろうから、前記ローラーの組 を通過させるために丁度十分なだけの力をリボンに与えるに必要である以上の冷 却温度以下に冷却される必要はないであろう。

前記水槽５４から出てくると、前記リボンは第１引張りローラーの組５５に入る 。前記組５５によりＤ０見られる張力は、前記リボンにわずかな引張りを与えて 前記リボンが水槽５４の底に触れることなく水槽内の水に浸されるように、設定 される。

次に前記リボンは加熱コイル５６を通る。普通前記７１０熱装置には電気が供給 される。加熱装置の目的は前記リボンを前記臨界的温度以上まで卯熱し、前記リ ボンが捻じられた時にリボンが捻じられた形状を保持するようにされる。このこ とを達成するためには、前記カロ熱装置は約２５０’Ｃ以上の温度に設定されな ければならない。前記リボンはふたたびかかる温度に７１１］熱され極端にこわ れ易い状態となる。

前記加熱装置５６を出ると、前記リボンは再び急冷冷水権５７を含む主冷却装置 内に入り、そこで室温にまで冷却されて強度と頑丈さとを与えられる。

前記水槽５７から出たいまや頑丈なリボンは最終引張りローラーの組５８によっ て引張られる。前記組５８により刀口えられる張力は、前記第１の組５５と前記 最終の組５８との間に位置するリボンがわずかに引張られて保持されるように設 定される。前記リボンは前記加熱装置５６を通過するときに非常に弱くなるので 、前記張力は非常に小さい。実際には、前記小さい張力は成る程度リボンを引き 延ばす効果があり、従らて前記押出された断面はその後に行われる断面の収縮を 補償する程度だけわずかに寸法を大きくすべきである。

最終引張りローラーの組５８は前記リボンの長さ方向に沿う軸線のまわりで回転 するように配置されており、この回転が前記リボンに所望の螺旋状捻じりを与え る。前記リボンは加熱装置５６内にある時はそれが最も弱い状態にあるので、大 部分の捻じれはこの位置で行われる。前記ローラー５８の引張り駆動装置として 電気モーターが配置されてもよい。前記ローラーの組は回転しなければならない ので、前記モーターに対する電力供給はスリップリングによって供給されると好 都合である。引張り駆動装置を前記ローラーの組の回転速度とは独立して調節可 能にすることによって、回旋部の特定のぎンチに対するリボンの張りの正しい量 を細かく調節することができる。正しいバランスがひとたび得られると、前記回 転速度と引張りローラーによる引張り速度とは、一方を他方に対して連動させる ことによって、比例的に固定することができる。同様に第１引張りローラーの組 ５５の引張り速度は最終引張りローラーの組５８のそれと連動させることができ る。

上述した装置によって、前記リボンは連続作業で製造されることができる。リボ ンを加熱しそして捻じる前に適当な長さに切断する必要はない。上述した本発明 の経済性と有用性とは、すべてが前記捻じられたリボンが連続的作業によって製 作されることができるという事実から基本的に導かれる。

もちろん結局は前記リボンはある長さに切断されなければならないが、しかしこ のことは前記リボンがまだ回転している間の前記最終ローラーの組５８から出浄 書（内容）こ変更なし） てきた時に行うことができる。迅速なたたき切りによって、回転するリボンを不 当に巻締めることなくリボンを切断できる。前記捻じられたリボンは切断される と直ちに使用することができる。

ラジェータに使用する前記リボンの材料は汎用押出し用のホモポリマーポリプロ ピレンであり、これは本来的に溶融強度（Ｉｒ１ｅｌｔ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　） 、艮好な化学日ワ耐性および良好な熱安定性を有する。他の用途に対してはＡＢ Ｓ　、　ｊ４１性のＰＶＣ、ナイロンまたはその他の化学構造のポリマーが使用 されてもよい。

捻じられたリボンの経済的製作に起因する諸利点は、アルミニウム製の円形断面 放熱管を有する自動車エンジンラジェータにのみ応用できるものではない。前記 捻じられたリボンは熱交換チューブが円形断面であるときにのみ完全に機能を発 揮するが、潜在的により効果的熱伝達は常に有用である。また高温流体が使用さ れる時は、上述したプラスチック材料は約１６０°Ｃ以上の温度では破損される であろうから適当ではないかも知れない。そこで前記リボンが使用される流体に 応じて、適当な材料が選択されなくてはならない。

手続補正書（方式） 昭和６０年／、）−月Ｖ　日

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．捻じられたリボン製造装置において、第１引張りローラーの組（５５）と、 前記リボンの材料をその臨界的温度以上まで加熱する加熱装置（５６）と、 前記リボンを冷却する主冷却装置（５７）と、最終引張りローラーの組（５８） と、を含み、前記リボンが、前記第１引張りローラーの組、前記加熱装置、前記 冷却装置、および前記最終引張りローラーの組を連続した順序で通過するように 配置されており、かつ 前記最終引張りローラーの組は前記リボンを捻じるように前記リボンの長さ方向 に沿う軸線のまわりで回転するように支持されている、ことを特徴とする捻じら れたリボン製造装置。
2. ２．各前記ローラーの組（５５，５８）の各引張り駆動装置は、２個の前記ロー ラーの組の間に位置する前記リボンがわずかに引張られた状態に保たれるように 調節された請求の範囲第１項記載の捻じられたリボン製造装置。
3. ３．前記装置は前記リボンを冷却する初期冷却装置（５４）を含み、かつ 前記リボンが前記第１引張りローラーの組（５５）に入る前に前記初期冷却装置 を通過するように配置された請求の範囲第２項記載の捻じられたリボン製造装置 。
4. ４．前記リボンはそれが押出された直後に前記初期冷却装置（５４）内を通過す るように配置された請求の範囲第３項記載の捻じられたリボン製造装置。
5. ５．前記主冷却装置（５７）および前記初期冷却装置（５４）はそれぞれ水槽を 含む請求の範囲第４項記載の捻じられたリボン製造装置。
6. ６．捻じられたリボン製造方法において、捻じられていないリボンを第１引張り ローラーの組（５５）の間を通過させ、 前記リボンをそれの臨界的温度以上の温度まで加熱し、 前記リボンを冷却し、 前記リボンを最終引張りローラーの組（５８）の間を通過させ、そして前記リボ ンを捻じるように前記リボンの長さ方向に沿つた軸線のまわりで前記最終引張り ローラーの組を回転させる、ことを順次的に行うことを特徴とする捻じられたリ ボン製造方法。
7. ７．前記リボンは前記引張りローラーの組（５５，５８）の間でわずかに引張ら れた状態に保持される請求の範囲第６項記載の捻じられたリボン製造方法。
8. ８．前記リボンは押出され、かつ前記第１引張りローラーの組（５５）に送り込 まれる前に冷却される請求の範囲第７項記載の捻じられたリボン製造方法。
9. ９．前記リボンは前記最終引張りローラーの組（５８）を通過した後に、かつ前 記最終引張りローラーの組（５８）が前記軸線のまわりを回転している間に、前 記リボンをたたき切りすることによつて所定の長さに切断された請求の範囲第５ 項記載の捻じられたリボン製造方法。
10. １０．請求の範囲第５項記載の装置によつて製造された一定の長さの捻じられた リボン。
11. １１．請求の範囲第９項記載の方法によつて製造された一定長さの捻じられたリ ボン。
12. １２．前記リボンの材料は押出し用ホモポリマーポリプロピレンであり、かつ前 記リボンは自動車ラジエータの円形断面放熱管アルミニウムチユーブ内に挿入さ れるようにされた請求の範囲第１０項記載の一定長さの捻じられたリボン。
13. １３．前記リボンは熱交換装置のチユーブ内に挿入されるようにされた請求の範 囲第１０項記載の一定長さの捻じられたリボン。