JPS6313074B2 - - Google Patents

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JPS6313074B2
JPS6313074B2 JP54101869A JP10186979A JPS6313074B2 JP S6313074 B2 JPS6313074 B2 JP S6313074B2 JP 54101869 A JP54101869 A JP 54101869A JP 10186979 A JP10186979 A JP 10186979A JP S6313074 B2 JPS6313074 B2 JP S6313074B2
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JP
Japan
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pipe
heat radiation
tube
pipes
heat
Prior art date
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Expired
Application number
JP54101869A
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English (en)
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JPS5628379A (en
Inventor
Hiroaki Yonekubo
Yoshihisa Matsumoto
Yukinori Ozaki
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS6313074B2 publication Critical patent/JPS6313074B2/ja
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  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、温水暖房装置等に用いられる管体に
関するもので、その目的とするところは二連管の
内外直径比と形状の適正化を図り、管からの放熱
損失や伝熱損失を低減させ、施工の容易化を図つ
た二連管を提供するものである。
従来温水暖房装置に用いられる配管材としては
第6図,第7図に断面図として示すようなものが
あつた。第6図は、ゴム製のチユーブで、ゴム管
1の内部には耐圧強度を増す目的で補強布2が配
設され、外表面には体裁を整えるためにひだ3が
形成されていた。そして、断熱性向上のため、熱
伝導率が低いゴムを用いて断熱材の役割をも果た
させ、ゴム管の肉厚はできるだけ大きく、管内直
径の2〜3倍にしていた。このためコスト高とな
り、その上放熱損失も期待に反し、高くなる場合
もあつた。また、配管は往き管と戻り管とを別々
に取り扱わねばならなく、施工性の面でまだ問題
が残つていた。第7図は、被覆銅管による二連管
で、銅管4,4′をプラスチツクの被覆材5で覆
つて温水の往き管6と戻り管7を2連一体に形成
していた。また、往き管6側から戻り管7側へ熱
が伝わり、往き管側の温水温度が下るのを防ぐ目
的で両者間には空間8が設けられていた。この配
管材は二連管となつているため、取り扱いは容易
であつたが金属管であるので機器への接続がゴム
製チユーブの様には簡単でなかつた。また、金属
管の宿命である熱伝導率が高い点を解消し配管材
として実用に耐え得るものにするためには、必ず
被覆材5で覆つたり、空間8を設けたりする必要
があり、寸法的にも大きくなり、放熱損失も、け
つして低くなく、コスト的にも高くなる欠点があ
つた。
以上の様に従来の配管材は放熱損失を少なくす
る目的で、肉厚を厚くしたり、断熱性を有する被
覆材で覆つたりしていたため、コストアツプや寸
法が大きくなる欠点を有し、また配管外表面のひ
だや、往き管、戻り管の間に空間を設けて管同志
を隔離することは、外表面の熱伝達率や放熱面積
の増加につながり、放熱損失の増加する原因とな
つていた。
本発明は、上記の様な従来の欠点を除去したも
ので、以下その一実施例を図面により詳述する。
温水の往き管9と戻り管10はゴム材により作ら
れ、一部を接合形成して二連一体となつている。
両管の接合部は第1図に示すように管内直径より
短く構成されている。そして温水が通る管11,
11′の内側は、耐熱、耐水性に優れたEPT(エ
チレン;プロピレン;ターポリマー)やNBR(ニ
トリルゴム)等のゴム材で、そして外気に接触す
る外側12,12′は耐熱・耐外気性に優れた、
CSM(クロロ・スルホン化・ポリエチレン)等の
ゴム材料でそれぞれ被覆されている。なお条件が
満たされるならば内側・外側とも一種類のゴム材
で構成しても良い。また、13は補強布で、管の
内圧が上昇した時に耐圧強度を増す役割をしてい
る。この補強布13は、管肉厚と使用圧に応じ二
重・三重としても良いし、また使用しなくても良
い。さらに管の外側12,12′を被覆するCSM
の外表面14,14′は平滑に成形して熱伝達率
の低減を図るとともに、往き管9と戻り管10の
間には空気断熱層の間隙を設けることなく、極力
外気との接触面積を少なくし、放熱損失の低減を
図つている。なお外表面にひだが有る場合の熱伝
達率α0≒13Kcal/h.m2.deg、無い場合のそれは
α0=10Kcal/h.m2.degである。この空気断熱層
が不必要な理由は、配管構成材がゴムの場合は、
銅管(熱伝導率λ=320Kcal/m・h・deg)や
プラスチツク(λ=5Kcal/m・h・deg)に比
べ熱伝導率が極めて低いλ=0.14Kcal/m・h・
degであることによる。
次に、管の内外直径比について理論式を交え述
べる。
管(単管)の放熱損失は次の式で求められる。
Q=(θi−θp)/1/2π(1/αiri+1/λlnro/
ri+1/αoro)……(1) Q ;単位長さ当り放熱損失(Kcal/h・m) θi;管内温度(℃) θp;雰囲気温度(℃) αi;管内壁熱伝達率(Kcal/h・m2・deg) ri;管内半径(m)(=直径Di/2) rp管外 〃 (m)(= 〃 Dp/2) αp;管外表面熱伝達率(Kcal/h・m2・deg) λ ;管材熱伝導率(Kcal/h・m・deg) 第2図に示すような同径の二連管の場合の放熱
損失は次のように考えられる。往き管、戻り管の
接合部の接触面積分だけ放熱損失が減少する。こ
の時、各々の管の放熱損失量は、接触角をβ(ラ
ジアン)とすると次の式で表わされる。
往き管側放熱損失Q1=(θ1−θp)/1/2π(1/
α1ri+1/λlnro/ri+1/αoro)×(1−β/2π
)……(2) 戻り管側放熱損失Q2=(θ2−θ0)/1/2π(1/
α2ri+1/λlnro/ri+1/αoro)×(1−β/2π
)……(3) ここで、管内壁熱伝達率α1≒α2、管内外半径比
rp/ri=ε(=管内外直径比Dp/Di)、とおくと、往き 管・戻り管の総放熱損失量QTは QT=Q1+Q2=(θ1+θ2−2θ0)/1/2π(1/αi
ri+1/λlnε+1/αoεri)×2π−β/2π……(4)
となる。
このQTとεとの関係は、第3図に示すように
最大値を有する曲線を描き、当初はεが増加する
にしたがつて総放熱損失量が増し、最大値をすぎ
るとεが増加するにしたがつて総放熱損失量が減
少している。
この総放熱損失量が最大値を取るεの値は、(4)
式から分母が最小値となるεの値として与えら
れ、計算によりこのε(εnax)を求めると、 εnax=λ/αpri ……(5) となるので、このεnaxはλ,αp,riにより左右さ
れることになる。通常の温水暖房装置を想定し各
種の材料による放熱損失量が最大値を取るεnax
傾向を見てみると、第3図のようにグラスウール
等熱伝導率の極めて低い材料では、内外半径比ε
はほゞ1、またプラスチツクの様に熱伝導率がや
や高いか、銅の様に非常に高い材料に於いては、
εは1より極めて大きい所で放熱損失量が最大と
なつている。一方、ゴム材料の場合は、放熱損失
量が最大となる時のεnaxは2〜3前後となり、従
来経済的な面、強度的な面等から適正寸法として
設定していた肉厚の範囲内に、熱的に見れば放熱
損失量が最大となる点が存在していたと云える。
ゴム材より成る二連管の場合、耐圧強度面では補
強布を入れることにより強度は自由に増すことが
できるので、経済的にも管の肉厚を薄くした方が
安価となり、かつ外径が小さい方がコンパクトで
取扱いが容易となるため、内外半径比εは、放熱
損失量の最大値の点に於けるεnaxより小さく取る
方が有利となる。
この場合、εをあまり小さく、すなわち肉厚を
小さく設定しすぎると二連管であるため、往き管
側の熱が戻り管側に伝導し、端末機すなわち放熱
機に至る迄に温度降下を起して端末機の放熱能力
が低下することが懸念される。
往き管側から戻り管への伝熱による温度降下△
tは、次の近似式で表わされる。
△t=(θ1−θ2)・roβ/1/α1+2(ro−ri)
/λ+1/α2×L/c・r・q rpβ;単位長さ当りの接触面積(m2/m) L ;往き管長(m) c ;水の比熱(Kcal/Kg・deg) r ; 〃 比重(Kg/m2) q ;流 量 m2/h いまα1=α2,rp/ri=εとすれば △t=(θ1−θ2)ri・ε・β・L/2(1/α1+r
i(ε−1)/λ)c・r・q となる。
例えば、平均的な温水暖房装置を想定し、 θ1−θ2=20(deg) ri=0.00375(m) β =30゜=π/6(ラジアン) L =20m q =1.5/min として、△tを仮に2deg、以下におさえる時の
値を計算してみると、ε=1.08となり管肉厚は極
く薄くても良いことが分かる。端末機入口の降下
温度が2deg程度ならば、端末機の放熱能力の低
下は、第4図からも明らかなように数%程度であ
り室温への影響はほとんどない。βをあまり大き
くするとこの影響が大きくなるため、接合部の長
さとしては内直径2riより短く設定することが望
ましい。
次に、具体的にゴム二連配管として最適な内外
半径比εの設定について述べる。第5図は、ゴム
二連配管の内外半径比εと往復放熱損失量QT
関係を、管内半径riについてグラフとしたもので
あり、半径riが大きくなると放熱損失量の最大値
をとるεnaxは小さくなり、場合によつては耐圧強
度上の最小肉厚範囲内にεnaxの値が存在する様に
なる。したがつて、強度面、経済面とも考慮に入
れたεの適正範囲内にεnaxが来ないようにするに
は管半径riを小口径のものに限定する必要があ
る。
前述した往き管側から戻り管側への熱伝導のこ
とも考慮に入れると管内半径riと内外直径比εの
適正範囲は次の範囲が好ましくなる。
管内半径 ri≦0.006m(=直径12mm) 管内外半径比ε=1.6±0.4(=管内外直径比) したがつて温水暖房装置に用いられる二連管を
ゴム材で構成し、かつ管内径Di及び管内外直径比
εを所定の範囲に限定しているため、管の放熱量
の最大値を取るような点が存在することが決して
なく、かつεを小さく、すなわち管肉厚を薄くし
ても放熱量が減少して行く領域にεが設定されて
いる。上記のものは最も好ましい管内半径と管内
外半径比を示したものであるが、要するに第5図
に示すようにいかなる管内半径のものであつても
管内直径と管外直径との比を1より大きく総放熱
損失量が最大となる値より小さい範囲内に限定す
ることにより以下の効果を奏する。
(1) 二連管としているため外表面積が少なく、ま
たゴムで構成された寸法も適正に設定されてい
るので配管からの放熱ロスが小さく、かつ管の
肉厚も薄く設定でき、低コストでコンパクトな
配管材となる。
(2) 配管外表面にひだがなく、かつゴム材で構成
されているため、往き管と戻り管の間に空気層
の間隙を設ける必要もなく、外周部の熱伝達率
や放熱面積を小さくでき、一層放熱損失の少な
いものとなる。
(3) ゴム二連管であり、かつ、外形寸法も小さい
ものとなつているため、施工や取り扱いが容易
である。
(4) 往き管と戻り管の接合部の長さを管内直径よ
りも短く設定しているため、両管の間の伝熱を
低減することができる。
以上の様に本発明は、放熱損失の低減、施工の
簡易化の面で多大な効果を有する管体を提供する
工業的価値の大なるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例における二連管の
断面図、第2図は同実施例の理論説明図、第3図
は各種材料による内外半径比εと総放熱損失量
QTとの関係線図、第4図は端末機の特性線図、
第5図はゴム材を用いた場合の管内半径riと内外
半径比εおよび総放熱損失量QTとの関係、第6
図および第7図は、従来における管体の断面図で
ある。 9…往き管、10…戻り管、13,13′…補
強布、14,14′…管の外表面。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 温水往き管と温水戻り管とからなる二連管
    を、内部に管路以外の間隙を有さず、表面が平滑
    をなす形状にゴムをもつて構成し、両管の接合部
    の長さを管内直径よりも短く設定するとともに、
    この管内直径と管外直径との比を1より大きく総
    放熱損失量が最大となる値より小さい範囲に定め
    た管体。
JP10186979A 1979-08-09 1979-08-09 Pipe Granted JPS5628379A (en)

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