JPH08170891A - 熱交換器用伝熱管およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】コイルが伝熱管内面に強力に圧接するために、
熱伝導効率が高くなり、且つ、摩耗粉の発生がなくなる
熱交換器用伝熱管およびその製造方法を提供する。 【構成】熱交換器用伝熱管Ｐは、伝熱管２の中に、その
内径よりも大きな外径であって弾性を有するコイル７
を、その外径が小さくなるように弾力に抗して絞ること
により挿入し、絞りを解除して弾性の反発力で伝熱管２
の内面に圧接させ構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、管列形クー
ラー、フィンチューブ形クーラー等の隔壁式熱交換器に
用いられる熱交換器用伝熱管およびその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の伝熱管においては、伝熱
管の内側における伝熱効率を高めるために、伝熱管内面
に縦溝や螺旋溝を形成したり、フィンを軸方向に平行に
形成したりすることにより、伝熱有効面積の拡大を計っ
ている。また、伝熱管の内壁に点状の突起を設けるこ
と、絞り部を周設すること、圧延鋼板材等からなる捩れ
テープまたは鉄線材によるコイルを挿入して、壁面近傍
での流速増加や乱流を促進すること、およびこれらを組
み合わせること等により、伝熱管の伝熱効率を高め、熱
交換器のコンパクト化を計ってきた。

【０００３】図５および図６は、上記のうち、内面にフ
ィン２６を有する伝熱管２２にコイル２７を挿入した場
合を示したもので、コイル２７を固定するために、コイ
ル２７に通し鉄線２５を溶接し、通し鉄線２５を管板２
３に溶接していた。２９がそれらの溶接箇所を示す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】伝熱管の内壁に突起を
設けること、および絞り部を周設することは、伝熱管の
製造そのものがかなり困難となるばかりでなく、多くの
加工行程を必要とするため、コストが大幅に高くなると
いう欠点がある。また、図７および図８に示すように、
内面にフィン２６が形成された伝熱管２２内に捩りテー
プ２１を挿入する場合には、幅広いために流動損失がコ
イルに比べて大きくなるばかりでなく、捩りテープ２１
を伝熱管２２に確実に固定することが難しいため、伝熱
管自体が外部から振動を受けたり、冷却液の波動を受け
たりすると、そのテープが振動する。この振動振幅が大
きい場合には、テープ２１と伝熱管２２とが接触して摩
耗粉が発生するため、熱交換器に接続する機器類に悪影
響を及ぼす等の欠点がある。

【０００５】コイルを用いた場合（前記図５および図
６）には、殊に、フィン２６を有する伝熱管２２内にお
いて、渦粒子の拡散が最も著しい伝熱管の中心と、管壁
の中間付近に螺旋流が発生するため、伝熱効率が高くな
るが、コイルを伝熱管の中に固定するために、通し鉄線
２５を用いていたので、溶接箇所２９が非常に多く作業
が複雑で溶接に高度な熟練を要し、しかも、溶接欠陥に
よりコイルや通し鉄線の脱落や折損の危険性がある。ま
た、コイルが通し鉄線を介して管板にのみ固定され（管
壁とは接していない）、振動しやすい状態にあるため、
その振動振幅が大きいと、管壁に接触し捩れテープの場
合と同様に摩耗粉が発生する不都合があった。

【０００６】これとは違って、コイルを伝熱管の内面に
接するように挿入した場合を想定すると（図示せず）、
その接触が緩いために、上記の原因による伝熱管自体の
振動が大きい時、振動を阻止するだけの強力な圧力によ
り密着していないため、同様に伝熱管との離反に伴う接
触という現象としての振動により摩耗粉が発生する等の
欠点がある。

【０００７】この発明は、上記の問題点を解決するため
になされたもので、コイルが伝熱管内面に強力に圧接す
るために、熱伝導効率が高くなり、且つ、摩耗粉の発生
がなくなる熱交換器用伝熱管およびその製造方法を提供
することを目的とした。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の熱交換器用伝熱管は、伝熱管の中に、
その内径よりも大きな外径であって弾性を有するコイル
を、その外径が小さくなるように弾力に抗して絞ること
により挿入し、絞りを解除して弾性の反発力で伝熱管の
内面に圧接させたことを特徴とする。

【０００９】また、この発明の熱交換器用伝熱管の製造
方法は、伝熱管の内径よりも大きな外径であって弾性を
有するコイルの両端に、その線材がフック形状に曲がる
掛止片を形成し、その一方の掛止片に先端が掛かるハン
ドル付きの挿入軸と、挿入軸の基端部に回転可能に嵌ま
り他方の掛止片に掛かるハンドル付きの軸受とからなる
挿入治具を使用し、両ハンドルを相対的に逆方向に回転
することにより、コイルをその外径が小さくなるように
弾力に抗して絞ることにより伝熱管に挿入し、ハンドル
を緩めることにより絞りを解除して弾性の反発力で伝熱
管の内面に圧接させることを特徴とする。

【００１０】

【作 用】伝熱管の中に挿入されたコイルがその弾性に
伴う反発力で内面に圧接しているために、内面との摩擦
力が非常に大きく、安定して圧接状態が保持され、伝熱
管が激しく振動しても、伝熱管の内面との圧接面に振動
ずれが生じることがない。

【００１１】熱交換器用伝熱管の製造方法によるときに
は、コイルの上下に例えば単なる曲げ加工等による掛止
片を形成しておくだけで、それを絞る操作や、緩める操
作を簡単になすことができ、また、構造的に簡単な挿入
治具の使用となるので、製造が極めて容易となる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１３】図１ないし図４は、この発明の一実施例を
示し、その熱交換器用伝熱管Ｐは、伝熱管２の内面に、
多数の縦溝５を等間隔に形成することにより、フィン６
を列設した場合であるが、内面が均一面であっても同様
に実施できるもので、コイル７を弾性変形により小径状
態において伝熱管２に挿入し、その内面に反発力により
圧接させてある。図２ないし図４がその状態を示したも
ので、このコイル７の伝熱管２内への取付けは、例え
ば、図１に示す如く、次のような方法によって行う。

【００１４】伝熱管２内面に対する圧接状態を得るため
に、コイル７には、伝熱管２の内径よりも大きい外径を
有するものを使用するが、伝熱管２の内径よりも外径を
小さくするために、コイル７の両端には、線材が内側へ
ほゞ直径方向で、且つ、コイル７の延長方向へ傾斜する
ように曲がる内向屈折片８，９を形成し、その両方に掛
かる特別の挿入治具Ｓを使用した。

【００１５】挿入治具Ｓは、基端にハンドル１２付きの
挿入軸１１と、ハンドル１４付きの軸受１３とからなる
もので、軸受１３に挿入軸１１が回転可能に挿入され
る。また、挿入軸１１の先端には、コイル７の一端の内
向屈折片８が掛かる「−」の溝形の掛止部１５を形成
し、軸受１３には、他方の内向屈折片９が掛かる掛止部
１６が切欠きにより形成されている。この軸受１３の掛
止部１６は、内向屈折片９がコイル７の螺旋進行方向に
掛かれば、切欠きによる必要がなく、例えば突部であっ
ても良い。また、軸受１３の掛止部１６が突部である場
合は（図示せず）、コイル７の他端もその突部に掛かる
ように屈折形成される。

【００１６】コイル７を伝熱管２に挿入するには、ま
ず、図１に示すように、挿入軸１１にコイル７を嵌め込
むことによって、それぞれに対応する掛止部１５，１６
に内向屈折片８，９を掛け止めて挿入軸１１に装着す
る。それから、両方のハンドル１２，１４を持ちなが
ら、一方または両方を回転することによって（図１の回
転矢印参照）、コイル７を捩じりながら、その外径を小
さくして、挿入軸１１と共に伝熱管２の中に差し込む。

【００１７】コイル７をこのようにして伝熱管２に挿入
してからは、コイル７の反発力を徐々に緩めるようにハ
ンドル１２，１４を少しずつ戻すことによって、コイル
７を伝熱管２の内面に圧接させる。この時、軸受１３を
伝熱管２の端面に接触させておくと、その端面にまでコ
イル７が挿入された状態となる。圧接状態となると、そ
れでコイル７が固定されるから、挿入軸１１だけを簡単
に引き抜くことができる。

【００１８】このように、内面にフィン６を有する伝熱
管２内面に、コイル７を圧接状態に密着させると、伝熱
管２内面にフィン６があることにより伝熱表面が増加す
ることに加え、冷却液がコイル７に沿って確実に流れる
ために、冷却液の旋回流が理想的となり、また、断面の
減少によって流速が増加するため、レイノルズ数が大き
くなり、乱流傾向となる。さらに、伝熱管２内面にコイ
ル７が圧接されているため、壁面温度境界層や速度境界
層が剥離されて伝熱効率が大幅に向上する。なお、この
コイル７の線材の断面は、円形または楕円形等とするた
め、冷却液の流動に対する抗力が小さくなり、流動損失
は、捩じりテープを挿入した場合のように大幅に増加す
るというようなことはない。

【００１９】伝熱管の内面に対するコイルの圧接力は、
弾性変形に伴う反発力の大きさによるので、コイル７に
はばね線材を用いることが望ましいが、線材の太さによ
っても大きな反発力が得られるので、従来と同様の一般
的な鉄線材を用いることもできる。いずれにしても、通
し鉄線を使って管板３に支持する必要が全くなくなる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、伝熱管の内面にコイルを圧接して固定する手段とし
て、その弾性を利用したから、内接状態における反発力
を強くするだけで、コイルが伝熱管の内面に密着するだ
けでなく、内接が均等となることから、冷却液の乱流の
促進や、壁面の温度境界層や速度境界層の剥離を理想的
になし得るために、有効な伝熱効率が得られる。また、
コイルの固定が確実となり、大きな激しい振動を受けて
も、コイルの密着状態が保持されるから、振動に伴う摩
耗粉の発生を防止できる。さらに、コイルの取付けに
は、複雑で熟練を要する溶接が不要となり、脱落や折損
の生じない安全な固定状態が得られるために、生産性が
高くなり熱交換器のコストダウンを計ることができる等
の優れた効果がある。

【００２１】加えて、この発明の製造方法によれば、極
簡単な挿入治具の使用となり、コイルには、両端に簡単
な曲げ加工を施しておくだけで、そのコイルを強力に圧
接させ得るために、上記効果が特に顕著となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明における熱交換器用伝熱管の製造方法
を説明する斜視図である。

【図２】同熱交換器用伝熱管の平面図である。

【図３】同熱交換器用伝熱管の縦断面図である。

【図４】同熱交換器用伝熱管の底面図である。

【図５】従来例の平面図である。

【図６】同従来例の縦断面図である。

【図７】従来例の平面図である。

【図８】同従来例の縦断面図である。

【符号の説明】

Ｐ 熱交換器用伝熱管 ２ 伝熱管 ５ 縦溝 ６ フィン ７ コイル ８，９ 内向屈折片 １１ 挿入軸 １２ ハンドル １３ 軸受 １４ ハンドル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝熱管の中に、その内径よりも大きい外
   径であって弾性を有するコイルを、その外径が小さくな
   るように弾力に抗して絞ることにより挿入し、絞りを解
   除して弾性の反発力で伝熱管の内面に圧接させたことを
   特徴とする熱交換器用伝熱管。
2. 【請求項２】 伝熱管の内径よりも大きな外径であって
   弾性を有するコイルの両端に、その線材がフック形状に
   曲がる掛止片を形成し、その一方の掛止片に先端が掛か
   るハンドル付きの挿入軸と、挿入軸の基端部に回転可能
   に嵌まり他方の掛止片に掛かるハンドル付きの軸受とか
   らなる挿入治具を使用し、両ハンドルを相対的に逆方向
   に回転することにより、コイルをその外径が小さくなる
   ように弾力に抗して絞ることにより伝熱管に挿入し、ハ
   ンドルを緩めることにより絞りを解除して弾性の反発力
   で伝熱管の内面に圧接させることを特徴とする熱交換器
   用伝熱管の製造方法。