(57)【要約】【課題】  フィンと管及び板とが一体に形成され、体積が小さく、熱効率、機械的強度も高い伝熱管及び伝熱板を提供する。【解決手段】  管２と、管の外表面に一体に突設されたフィン１とを備えた伝熱管であって、フィンを曲面状に形成した。また、流体が流れる板４と、板の一方の面に一体に突設されたフィンとを備えた伝熱板であって、フィンを曲面状に形成した。流体がフィンの部分を通過する際に、フィンの表面形状の影響を受け、ビーム状回転に強制的に変化させられ、乱流強度を増強し、熱交換効率を高める。フィンは、１本の直線状に互いに重なるように複数配置してもよく、管の内部に補強板３を設けて強度を高めることができる。管の軸線６または板の長手方向と、フィンの基部が管または板と接触する線状部分とが垂直に交差し、フィンは、管の軸線または板の長手方向に対して垂直な方向に複数列配置することが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管と、該管の外表面に一体に突設されたフィンとを備えた伝熱管であって、前記フィンが曲面状に形成されることを特徴とする伝熱管。
【請求項２】
前記フィンは、１本の直線状に互いに重なるように複数配置されることを特徴とする請求項１に記載の伝熱管。
【請求項３】
前記管の内部に補強板を有することを特徴とする請求項１または２に記載の伝熱管。
【請求項４】
前記管の軸線と、前記フィンの基部が前記管と接触する線状部分とが垂直に交差することを特徴とする請求項１、２または３に記載の伝熱管。
【請求項５】
前記フィンは、前記管の軸線に対して垂直な方向に複数列配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の伝熱管。
【請求項６】
流体が流れる板と、該板の一方の面に一体に突設されたフィンとを備えた伝熱板であって、前記フィンが曲面状に形成されることを特徴とする伝熱板。
【請求項７】
前記フィンは、１本の直線状に互いに重なるように複数配置されることを特徴とする請求項６に記載の伝熱板。
【請求項８】
前記板の長手方向と、前記フィンの基部が前記板と接触する線状部分とが垂直に交差することを特徴とする請求項６または７に記載の伝熱板。
【請求項９】
前記フィンは、前記板の長手方向に対して垂直な方向に複数列配置されることを特徴とする請求項６、７または８に記載の伝熱板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱管及び伝熱板に関し、特に、自動車用ラジエター、電気・機械設備、空調機器、冷凍用ラジエター、各種技術の工程及び設備用ラジエター等に適用することのできる伝熱管及び伝熱板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直形のフィンを有し、フィンと管または板とが一体に形成された伝熱管または伝熱板が知られている。この伝熱管または伝熱板を備えたラジエターは、コルゲートフィン方式のラジエターと比較すると、熱伝導効果は明らかに向上している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の伝熱管及び伝熱板は、直形のプレート状フィンを採用したことから、以下のような種々の問題点が存在し、放熱効率の向上に直接影響するものも存在する。
【０００４】
具体的には、
（１）フィン形状が直板状であるため、加工の影響によって、重なり合う角度が一定にならず、流体がフィンの部分を通過する際の抵抗が増加する。
（２）フィンが直板状であるため、フィンと管との間の夾角が大きく（とりわけ９０°）なるに伴い、フィンの占める空間サイズが増大する。伝熱面積が一定であれば、伝熱管の軸方向に対して垂直方向の寸法が増大する。
（３）直板状フィンの機械的強度は低く、圧縮能力は劣り、軽く押すだけでフィンが倒れてしまう。
（４）放熱管の内部の許容圧力が小さく、とりわけ内径の大きな矩形状管は、さらに容易に変形する。例えば、管の肉厚が０．５〜０．８ｍｍの伝熱管は、０．１Ｍｐａの圧力で変形して損傷する。仮に、管の肉厚を厚くして圧力抵抗力を高めれば、材料の浪費となりコストが上昇することとなる。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来の伝熱管及び伝熱板における問題点に鑑みてなされたものであって、フィンと管及び板とが一体に形成され、体積が小さく、熱効率、機械的強度も高い伝熱管及び伝熱板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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、管と、該管の外表面に一体に突設されたフィンとを備えた伝熱管であって、前記フィンを曲面状に形成したことを特徴とする。また、本発明は、流体が流れる板と、該板の一方の面に一体に突設されたフィンとを備えた伝熱板であって、前記フィンが曲面状に形成されることを特徴とする。
【０００７】
そして、本発明によれば、フィンを曲面状としたことにより、流体がフィンの部分を通過する際に、フィンの表面形状の影響を受け、ビーム状回転に強制的に変化させられ、乱流強度を増強し、熱交換効率を高める。本出願人が行った試験では、２％以上効率を高めることができた。また、フィンが曲面状であるため、機械的強度が大幅に高められ、その反発能力は、直板フィン式より１０倍高まり、強度に対する製品要求を満足させることができ、従来のギルド管式とバンディド管式構造のものより機械的強度が大幅に向上した。曲面は直面に比べ、流体の流れる方向に対して垂直な方向の寸法が小さくなるため、従来の直面フィンで寸法が大きくなり過ぎる欠点を根本から解決し、製品を小型化させることができる。
【０００８】
前記フィンを、１本の直線状に互いに重なるように複数配置させることができる。また、前記管の内部に補強板を設けることができる。管の内部に補強板を設けることにより、管の内側の圧縮強度は５〜６倍大きくなった。例えば、肉厚が０．４ｍｍの管の場合には、補強板が存在しないと、０．１Ｍｐａの圧力で変形するが、補強板が存在する場合には、０．６〜０．７Ｍｐａの圧力に耐えることができる。
【０００９】
前記管の軸線または前記板の長手方向と、前記フィンの基部が前記管または前記板と接触する線状部分とが垂直に交差するように構成することができる。これによって、複数のフィンが互いに交差したり、重なり合うことによって発生する抵抗を減少させ、管または板の外側の流体抵抗を大幅に減少させることができ、管外側の流体に対する動力要求が減少し、エネルギを節約することができる。
【００１０】
前記フィンは、前記管の軸線、または前記板の長手方向に対して垂直な方向に複数列配置することができる。これによって、粘性作用によって熱交換能力を下降させるような、フィンの部分を通過する流体を無くすことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、フィンと管及び板とが一体に形成され、体積が小さく、熱効率、機械的強度も高い伝熱管及び伝熱板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１乃至図５に示されるように、本発明にかかる伝熱管及び伝熱板は、管２または板４と曲形のフィン１とで構成され、管２の内側に補強板３を配設し、フィン１を横方向に管２または板４上に配列し、フィン１は、横方向に多列に並べ（特殊な場合として、一列に並べることもできる）、フィン１の基部の交線５と、管２の軸線６とを直交させることにより、フィン１を軸線６に対して左右に傾斜させず、夾角を０°とする（特殊な情況下では、９０°より小さい交線を採用することもでき、抵抗は増大するが、その他の技術要求に応えるようにすることもできる）。
【００１３】
直板状の伝熱板については、図３及び図４に示すように、フィン１を板４の一方の面に配列させる。
【００１４】
本発明にかかる曲形のフィン１の曲面形状は、円弧形、放物線形、双曲線形、三角形、サインウエーブ形、直線結曲線形等の形状でよく、フィン１の厚さは、０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲が最適で、フィン１の垂直方向の間隔は、最小で０．１ｍｍとすることができる。
【００１５】
例えば、内側に温水が流れ、外側に横方向に空気が通過して強制冷却する伝熱管を生産する場合には、図１及び図２に示すような構造となる。
【００１６】
伝熱管は、管２と曲形のフィン１とで構成され、管２とフィン１は一体である。この伝熱管のフィン１の曲面は、使用状況と偏流の要求に基づき、円弧曲面に設計する。各パラメーターは、下記の通りである。
δ＝０．３３ｍｍ、ｔ＝３ｍｍ、ｗ＝円弧状、Ｒ＝６．５ｍｍ、ｓ＝１３ｍｍ、Ｈ＝２０．４１ｍｍ、ｎ＝４、Ｐ＝３、Ａ＝７．７ｍｍ、Ｂ＝８．７ｍｍ、材料：鋳鍛アルミＬＤ５、材料利用率＞９５％、管形：長方形、外形サイズ：３０．４×７．９ｍｍ、耐圧＞０．４Ｍｐａ、品質上における当該例の質量風速＝６ｋｇ／ｍ2・Ｓ、水流７３Ｌ／ｍｉｎ、標準放熱量＞３２ｋｗの条件下、偏流の実測値は、ΔＰａ＜５８０Ｐａ（標準は、ΔＰａ＜１０５５Ｐａ）である。
【００１７】
例えば、一方の面にフィンが配列された伝熱板を生産する場合には、そのパラメーターは下記の通りである。
δ＝０．５ｍｍ、ｔ＝４ｍｍ、ｗ＝曲面半円弧状、Ｒ＝１０ｍｍ、ｓ＝４０ｍｍ、Ｈ＝６２．８２ｍｍ、ｎ＝２、Ａ＝１５ｍｍ、Ｂ＝１６ｍｍ、材料：アルミニウム
【００１８】
パラメーターの説明：δ＝フィンの厚さ、ｔ＝フィンの垂直方向間隔、ｗ＝曲面形状、Ｒ＝弧半径、ｓ＝管（板）の軸方向に垂直に占めるフィンの高さ、Ｈ＝フィンの展開高さ、ｎ＝フィンの列数、Ｐ＝補強板の数、Ａ＝フィンの幅、Ｂ＝フィンの横方向の間隔
【００１９】
本発明にかかる伝熱管及び伝熱板は、各種用途の熱交換器に用いることができ、その管（板）の材料としては、アルミニウム、アルミ合金、銅合金、軟鉄等で無削り加工のため、材料の利用率は９５％以上、作業技術は簡単で、生産効率は高く、コストは安い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかる伝熱管の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１の伝熱管の平面図である。
【図３】本発明にかかる伝熱板の一実施の形態を示す正面図である。
【図４】図３の伝熱板の平面図である。
【図５】本発明にかかる伝熱管の曲形フィンの基部と伝熱管の交線の見取図である。
【符号の説明】
【００２１】
１      フィン
２      管
３      補強板
４      板
５      交線
６      軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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