JPH03177794A - コルゲート状フィン部材の製法 - Google Patents

コルゲート状フィン部材の製法

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JPH03177794A
JPH03177794A JP31541489A JP31541489A JPH03177794A JP H03177794 A JPH03177794 A JP H03177794A JP 31541489 A JP31541489 A JP 31541489A JP 31541489 A JP31541489 A JP 31541489A JP H03177794 A JPH03177794 A JP H03177794A
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sheet
ladder
corrugated
linear
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JP31541489A
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Toshio Isobe
敏夫 磯部
Yoko Nishida
西田 洋子
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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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
    • F28F1/126Tubular 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 consisting of zig-zag shaped fins
    • F28F1/128Fins with openings, e.g. louvered fins

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱交換器用コルゲート状ピンフィン部材の製法
に関する。より詳しくは熱伝達効率のよいピンフィン付
き熱交換器の製造を容易且つ精度高〈実施するのに役立
つコルゲート状ピンフィン部材の製法に関する。
〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕熱交換器
において、管内流体と管外流体との間の熱交換性能を高
めるために、管内流体が流れているパイプの外周に通常
フィンを取り付ける。フィンの形状は通常プレート状の
ものが多く、パイプの周囲にらせん状又は環状に形成さ
れる。このようなプレート状フィンの場合、プレートの
表面に空気の境界層が発生し、この境界層がプレートの
表面に滞留して断熱層を形成するので高い熱効率が得ら
れない。その点からはビン状フィンの方が好ましい。又
ピン状フィンのパイプ表面への取付密度を高くすれば熱
交換効率を向上させることができる。
しかしながらパイプの外周にピン状フィンを配置するた
めの実際の作業は極めて困難なものであり、且つ熱交換
効率を高めるためにビンを密に配置しようとする際には
ビンの線径に対応して定められる密度で正しくピン状フ
ィンを配置することを要し、その作業はますます困難と
なる。
そこで、これまで多くの複雑な機械を用いて優れたピン
状フィンを有する熱交換器を提供すべく検討されてきた
が、未だに工業的に実用化されていないのが現状である
本発明は従来公知の熱交換器の有する問題点を解決して
、熱伝達効率のよいピンフィン付き熱交換器の製造を容
易且つ精度高〈実施するのに役立つ熱交換器用コルゲー
ト状ピンフィン部材の製法を提供することを目的とする
〔課題を解決するための手段〕
本発明の目的は、シートの長手方向に多数のスリットを
打抜いて梯子状シートを作り、該梯子状シートに複数の
線状熱伝導体を平行且つ所定の間隔で配列固定して複合
シートを作り、該複合シートをコルゲート状に加工し、
その際コルゲート形状の湾曲頂部を梯子状シートのスリ
ットに位置させることを特徴とする熱交換器用コルゲー
ト状ピンフィン部材の製法によって達成される。
前述の製法によって得られたコルゲート状のフィン部材
を隣接する2本の管内流体用パイプの間にピンフィン部
材中の線状熱伝導体のコルゲート形状の頂部が管内流体
用パイプに当接するように配置した上で当接点で線状熱
伝導体を管内流体用パイプに固定し、真後シートを除去
することによってコルゲート状ピンフィン付き熱交換器
が得られる。
以下本発明のコルゲート状フィン部材の製法の好ましい
実施例を示す添付図面を参照して本発明を以下詳述する
第1図に一例として示す本発明の製法によって得られる
コルゲート状フィン部材1では、梯子状シート2のシー
ト本体2aに複数の線状熱伝導体3がシート2の長手方
向に間隔をあけて平行に固定され、長手方向にコルゲー
トの湾曲頂部4.4′に梯子状シート2の窓状のスリッ
ト5が位置するようにコルゲート底形されている。
梯子状シート(仮固定材料〉としては熱や薬品等によっ
て溶解、分解又は焼失することができる材料を用いるこ
とができる。例えばセルロース系・ポリビニルアルコー
ル系・ポリエステル系・ポリスチレン系・セルロース誘
導体や、該誘導体とセルロースパルプから成るシート等
を用いることができる。又、例えばカルボキシメチルセ
ルロースとセルロースバルブを混合したシートにポリビ
ニルアルコールをコーティングやラミネートしたもので
もよく、各種シートを適宜組み合わせてもよい。ただし
その取扱い性の容易さからポリビニルアルコール系が好
ましく、中でも温水で容易に溶解させるためにはけん化
度75〜90%の部分けん化物で重合度が500程度の
ものがより好ましい。
シートの幅、厚みについては適宜選定すればよいが例え
ば幅0.5〜1.5m、厚みは10〜200μのものが
取扱い上好ましい。
又、シートに複数の線状熱伝導体3を固定する方法とし
ては、シート中に埋込みを行う、或いは、熱または、薬
品等で分解・焼失・溶解する接着剤層をシート上に塗布
する方法を用いることができる。接着剤として例えばポ
リビニルアルコール系・ポリエステル系・エチレン−酢
酸ビニル系◆たんばく質系・セルロース系誘導体等を用
いることができる。
梯子状シートの形状は第2図(A)に示すようにシート
の両端部2bをわずかに残して多数のス・リット5を打
抜きシート本体2aを残したものである。第2図(A)
に示すシート2中のスリット5は矩形に作られているが
第2図(B)に示すシート2のように端部に丸みを持た
せたスリット5にしてもよい。このシート2の寸法およ
び打抜き形状については特に限定しないがコルゲートの
湾曲頂部4,4′に、スリット5が位置するようにコル
ゲート加工することが必要である。又第2図(C)に示
すように多数列のスリットを有する梯子状シート2′を
用いて、フィン部材製造中の任意の工程でN−N’に沿
って切断加工してもよい。
本発明の製法において用いられる線状熱伝導体としては
、銀、銅、アルミニウム等の純金属細線。
或いは合金細線、又は前記金属細線にハンダメツキ、ス
ズメツキ等を施した金属細線を用いることができる。線
状熱伝導体の断面形状については特に限定はしないが、
熱交換器のフィンとして用いる場合の圧力損失を小さく
するためには円形に近い断面の線状熱伝導体を用いると
よい。
線状熱伝導体の熱伝導率は0.038ca l / c
m・sec・℃以上が好ましく、用途によってはさらに
適切な熱伝導率を有する線状熱伝導体を選定して用いる
ことができる。
親水処理、防錆処理、セラミックコーティング等の各種
の表面処理を、コルゲート状フィン部材の製造中の任意
の工程で線状熱伝導体に必要に応じて付与することがで
きる。
本発明の製法によって得られた熱交換器用ピンフィン部
材を用いて圧力損失が少なく且つ熱交換効率の高い熱交
換器を得るためには、線状熱伝導体の大きさと複数のコ
ルゲート状線状熱伝導体の配列密度が下記式を満足する
ように設定すると好ましい。
0.25≦X≦2.5 0.5≦XY≦2.5 上記式において、Xは線状熱伝導体断面の外周長(mm
)であり、Yは線状熱伝導体の配列密度(本/mm)で
ある。
第1図に示す例では、4本の線状熱伝導体3a。
3b、3C,および3dがコルゲート状にシート2に配
列されている。4本の線状熱伝導体3a3b、3c、お
よび3dは互いに間隔をあけて、仮固定材料、例えばプ
ラスチックシート2の中に埋設されている。第1図に示
すように、隣接する2本の線状熱伝導体の間隔が22と
規定する。それぞれの線状熱伝導体はコルゲート状に湾
曲している。1本の線状熱伝導体の湾曲頂部4の中心と
同じ線状熱伝導体の隣接する湾曲頂部4′の中心との間
の間隔、換言すれば、第1図において1本の線状熱伝導
体3aの隣接する2本の平行部分間の間隔を21 と規
定する。
前記Zlの値から線状熱伝導体の長手方向での線状熱伝
導体の配列密度Y1を計算し、一方線状熱伝導体の長手
方向に直角方向での線状熱伝導体の配列密度Y2を前記
Z2の値から計算する。前記式で用いられるYはYlと
Y2の平均値を用いる。尚Y+ は0.2本/叩〜lO
本/1111I11Y2は0.2本/ mm〜10本/
Mの範囲が好ましい。
X<0.25の場合は、線状熱伝導体の線径が小さすぎ
て、その力学的特性が低くなりすぎるため、ピンフィン
付き熱交換器の製造時の取扱い性が悪くなり、且つ生産
効率が低下する。
X > 2.5の場合は、線状熱伝導体の線径が大きす
ぎてビン状フィンとしての性能を発揮しにくくなる傾向
がある。
X Y < 0.5の場合は、ピンフィン用線状熱伝導
体の表面積が小さくなり、高い熱交換率が得られにくい
XY>2.5の場合は、表面積の大きい線状熱伝導体を
用いることができるが、林立するフィン間の間隔が狭く
なりすぎて、熱交換流体の圧力損失が大きくなる傾向が
ある。
第3図にシートの長手方向に多数のスリットを打抜き、
梯子状シートを作るための工程を略本する。
第3図に示すように巾Wのシート6を予じめ必要な寸法
(L 、 Wl)を具備した上下一対のプレス型7.7
′を有するプレス機に通過させ、シート本体2aと両端
部2bを残して等ピッチPで多数のスリット5を打抜成
形し、梯子状シート2 (仮固定材料)が得られる。
この場合、梯子状シート2のピッチP1打抜き形状のサ
イズL、W+は第1図に図示したコルゲート状フィン部
材のフィン高さh1フィンピッチZls及び複数の線状
熱伝導体3の配列巾W2を考慮して選定すればよい。
次に第4図に複数の線状熱伝導体と梯子状シートから成
る複合シートを作るための装置を例示する。
第4図に示すように、複数本の線状熱伝導体3は図示し
ていないパッケージ形状に巻取られてクリール8に所要
本数だけ仕掛けられ、後述の一対の加熱プレスロール9
,9′によって引出される。
その際複数本の線状熱伝導体3は目板10、前液11を
経てテンションバー12を介して引出されることによっ
て張力が均一に揃えられ、その後溝付きガイドローラ1
3および配列筬14を経て、−平面内に実質的に等ピッ
チに揃えられる。
一方溶解性樹脂から成る梯子状シート2はシートロール
30から引出され、ガイドロール15 、16を経て、
前記線状熱伝導体3の群とともに一対の加熱プレスロー
ル9.9′に導かれる。加熱プレスロール9.9′では
線状熱伝導体3の群と梯子状シート2とが加熱押圧され
、シート2の中に線状熱伝導体3が埋込まれたような状
態が一体化される。
前記線状熱伝導体3の群と梯子状シート2の一体化は第
4図に示した方法以外に線状熱伝導体3の群の両側から
シート2を加熱押圧する方法によって行ってもよい。
この場合、線状熱伝導体3の梯子状シート2への埋込み
状態は、梯子状シート2内へ完全に埋込む、或いは、梯
子状シート2上に、例えば線状熱伝導体3の一部を埋込
んでも良い。
埋込み程度は、梯子状シート2の厚みにも影響するが線
状熱伝導体3の1割以上好ましくは3割以上が良い。
前記加熱プレスロール9.9′を通過して一体化された
複合シート17は一対の送り出しローラ18゜18′を
経た後、巻取りロール19により、巻き取られる。
梯子状シート2に線状熱伝導体3が互いに平行な間隔を
あけて配列接合された複合シー)17は、従来公知のコ
ルゲート型熱交換器のプレート状コルゲートフィンを成
形するコルゲート成形機、例えば第5図に例示するよう
に上下一対のコルゲート成形プレス20 、20’間に
複合シー)17を送り込みコルゲートの湾曲頂部4,4
′にスリット5が位置するように圧縮成形することによ
って第1図に示すようなフィン部材1が得られる。
この場合に溶解性樹脂シート2上へ線状熱伝導体3が露
出している場合は湾曲頂部4.4′のいずれか一方だけ
に梯子状シート2のスリット5が位置するようにしても
よい。
第4図および第5図に基づいたフィン部材の製造法の説
明では俤子状シートは第2図(A)に示す一列のスリッ
ト5を有するシートを用いているが、第2図(B)に示
す複数列のスリット5を有するシート2′を用いてもよ
い。この場合には工程中の任意の個所で線状熱伝導体3
が接合されたシート2′を長手方向に切断すればよい。
このようにして得られたフィン部材1を用いて熱交換器
を製造する際の例について第6図(A)〜第9図を参照
して説明する。
なお第6図(A)〜第9図におけるコルゲート状フィン
部材では、説明の都合上線状熱伝導体3が1本だけ示さ
れるが、実際には第1図に示すように紙面の後方に複数
本の線状熱伝導体3が間隔をあけて、平行に配置されて
いる。
又、コルゲート状フィン部材1は予じめ管内流体用バイ
ブ21に合せて製造したものである。〔第6図(A)、
第6図(B)、第7図(A)、第7El (B)参照〕
すなわち、管内流体用バイブ21の長径Kにフィン部材
の巾Wを合わせ、管内流体用バイブ21のストレート部
Pに複数の線状熱伝導体の配列中Fを合わせ、管内流体
用の長さJより若干短かくフィン部材lの長さlを設定
する。なお、コルゲート状フィン部材lの巾Wおよび線
状熱伝導体の巾Fは、熱交換性能並びに作業性を考慮し
て適宜設定すればよい。
前記コルゲート状フィン部材1を第8図に示すように予
じめろう材或いは半田材付管内流体用バイブ22 、2
2’間にはさみ込みコルゲート状フィン部材1の湾曲頂
部4.4′と管内流体用バイブ22゜22′の表面とを
ろう付し、積層体23aを作る。
なお、ろう材或いは半田材は管内流体用バイブ21、線
状熱伝導体3の材質により異なり、例えば銅を用いた場
合、鉛−錫を主成分とする半田が好ましく、用いる材質
、用途に応じて適宜選定すればよい。
次に前記積層体23aには、未だ溶解性樹脂シート2が
線状熱伝導体間に残存しているので熱水処理して除去し
、ピンフィン付き熱交換器の一構成部分が得られる(第
9図参照〉。この構成部分を所要の数だけ組み合せ、且
つ管内流体の受入れ口、排水口等を設けることにより熱
交換器が得られる。
〔実施例〕
以下実施例をあげて本発明によるコルゲート状フィン部
材の製法をさらに詳述する。
第3図に示す装置に準じた装置を用いて、シート6の長
手方向に多数のスリットを打抜き12列のスリットを有
する梯子状シート2′を作る。
その際の製造条件を下記に示す。
シート条件 原料   ポリビニルアルコール 厚み 10〇− 巾      144關 プレス打抜き条件 打抜きサイズ   巾W、  、3mm長さL2mm 列数   12列 打抜きピッチP   9mm 第4図に示す装置に準じた装置を用いて12列の梯子状
シート2′に複数の線状熱伝導体3を平行且つ互いに間
隔をあけて配列固定し複合シート17を作る。
その際の製造条件を下記に示す。
線状熱伝導体。
断面形状     円 形 直径   200#Iφ 材質   銅 クリール本数    180本 給糸方法      ボビン回転よこ取り送り込み速度
    1m/分 使用液       50.8羽/1nch (したが
ッテ筬ピッチ0.5mm) 加熱プレス条件   温 度 200℃荷重 20kg スリット加工条件  スリット巾 12mm列数 12
列 次に複合シート17を第5図に示す装置に準じた装置を
用いてコルゲート成形した後にシート2′を12個に分
割して第1図に示すコルゲート状フィン部材1を作る。
その際の製造条件を下記に示す。
コルゲート高さh8II1m コルゲートピッチ   1本/m口 前記条件で製造したコルゲート状フィン部材は本発明で
いう線状熱伝導体3の外周長Xは0.628となり線状
熱伝導体のフィン林立部の配列密度Yは1.5本/ m
mとなる。
このコルゲート状フィン部材1を、j!=15cmに切
断した後、半田材付管内流体用パイプ〈G=5mm、 
K=12mm、 M=0.34mm、 J =16cm
>を用いて第6図〜第9図に基づいて説明したようにコ
ルゲート状ピンフィン付熱交換器を作り、その性能を調
べたところ、優れた熱交換性能を示した。
〔発明の効果〕
本発明によるコルゲート状フィン部材は前述のように構
成されているので、ピンフィン付熱交換として用いる場
合に所望の熱伝達効率を得るための線径および配列密度
を容易且つ精度高く達成することができると共に、熱交
換器の管内流体パイプへの取付けを線状熱伝導体と梯子
状シートの一体物で確実な接合ができるので前述のよう
に優れた性能を有する熱交換器の製造を容易にすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるコルゲート状フィン部材の一例を
示す斜視図であり、第2図(A)はコルゲート成形前の
梯子状シートの一例を示す平面図であり、第2図(B)
は梯子状シートの他の例を示す平面図であり、第2図(
C)はさらに他の梯子状シートの例を示す平面図であり
、第3図は本発明のコルゲート状フィン部材に用いられ
る梯子状シートを作るための装置の略本斜視図であり、
第4図は梯子状シートに複数の線状熱伝導体を配列固定
し複合シートを作るための装置の路用正面図であり、第
5図は複合シートをコルゲート成形し本発明のコルゲー
ト状フィン部材を作るための方法を説明する斜視図であ
り、第6図(A)は管内流体用パイプの一例を示す正面
図であり、第6図(B)は第6図(A)に示すパイプの
横断面図であり、第7図(A)は管内流体用パイプとの
寸法関係を説明するためのピンフィン部材の一例を示す
正面図であり、第7図(B)は第7図(A)に示すピン
フィン部材の側面図であり、第8図は、コルゲート状フ
ィン部材を熱交換器用パイプ間にはさみ込み線状熱伝導
体の湾曲頂部をろう付けした状態を示す正面図であり、
第9図はコルゲート状フィン部材中の梯子状シートを分
解水洗除去して得られたピンフィン付き熱交換器の一構
成部分を示す正面図である。 1・・・コルゲート状フィン部材(本発明)、2.2′
・・・梯子状シート(仮固定材料)、3・・・線状熱伝
導体、  4.4′・・・湾曲頂部、5・・・スリット
、     7.7’・・・プレス型、17・・・複合
シート、 20 、20’・・・コルゲート成形ブレス、21・・
・管内流体用パイプ。 第 図 第 図(B) 2′ 第 図(C) 第 図 第 図 第 図(A) ’J+?       +で    、ネ 61な(8
J 第 7 図(A) 第 図(B) 3a 第 図 第 図 手 続 補 正 書 (自発) 平底1年12月 /4 日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、シートの長手方向に多数のスリットを打抜いて梯子
    状シートを作り、該梯子状シートに複数の線状熱伝導体
    を平行且つ所定の間隔で配列固定して複合シートを作り
    、該複合シートをコルゲート状に加工し、その際コルゲ
    ート形状の湾曲頂部を梯子状シートのスリットに位置さ
    せることを特徴とする熱交換器用コルゲート状ピンフィ
    ン部材の製法。
JP31541489A 1989-12-06 1989-12-06 コルゲート状フィン部材の製法 Pending JPH03177794A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100450279B1 (ko) * 2001-11-15 2004-09-24 (주)유창금속 열교환기용 튜브 및 그 제조방법
JP2011196626A (ja) * 2010-03-19 2011-10-06 Denso Corp 多工程ローラ成形によるコルゲートフィンの製造方法

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