(57)【要約】【課題】  外周フィンと金属管との密着性を高めて、互いの熱伝導性を向上させる事を可能として、熱交換性能に優れる伝熱管を得る。また、飛び石等に対する耐衝撃性に優れ、伝熱管の曲げ加工時に、折れ曲がり等を生じる事のない頑強な外周フィンを得る。そして、小さな曲げ半径での伝熱管の曲げ加工を可能とし、狭い空間であっても設置が可能な伝熱管を得るとともに、耐久性を高めて優れた熱交換性能を維持する事を可能とする。【解決手段】  全表面に犠牲腐食性の耐食メッキ層４を配設したスチール製の帯状フィン部材３を、銅、アルミ、銅基合金又はアルミ基合金製の金属管２の外周面に、螺旋状に巻き回して伝熱管１を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全表面に犠牲腐食性の耐食メッキ層を配設したスチール製の帯状フィン部材を、銅、アルミ、銅基合金又はアルミ基合金製の金属管の外周面に、螺旋状に巻き回した事を特徴とするフィン部材を外装した伝熱管。
【請求項２】
全表面に犠牲腐食性の耐食メッキ層を配設したスチール板を、形成目的の幅にスリットして形成したスチール製の帯状フィン部材を、銅、アルミ、銅基合金又はアルミ基合金製の金属管の外周面に、螺旋状に巻き回した事を特徴とするフィン部材を外装した伝熱管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や建設機械の流体冷却管、ＥＧＲガス冷却装置等の多管式熱交換器、居住用空間の温湿度を調整する空調機、その他で使用するフィン部材を外装した伝熱管に係るもので、フィン部材の密着性を高めて伝熱管の熱交換性能を向上させるとともに、飛び石等への耐衝撃性等にも優れる製品を得るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車や建設機械の流体冷却管、ＥＧＲガス冷却装置等の多管式熱交換器、居住用空間の温湿度を調整する空調機、その他で使用する伝熱管として、下記特許文献１〜３に示す如く金属管の外周に長尺な金属材製のフィン部材を螺旋状に配設したものが存在する。このフィン部材の外装により、伝熱管の伝熱面積を増大させ、放吸熱特性を高める事で、伝熱管の内外の流体相互の熱交換性能を向上させようとするものである。また、フィン部材により大きな飛び石等の障害物をガードして、金属管への衝突を防いで、金属管の破損を防止しようとするものである。
【０００３】
また、伝熱管は、特に自動車の床下や室外機等に使用するもの等では、泥はねや風雨等により腐食を生じる虞があるので、信頼性の高い耐食性が要求されるとともに、熱伝導性が高い事から、金属管やフィン部材の材料として銅、亜鉛、アルミ等が多く使用されている。
【特許文献１】特開平９−４２５７３号公報
【特許文献２】特開平９−１３６１１１号公報
【特許文献３】特開平１１−３２５７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、銅、亜鉛、アルミ等で形成した比較的柔らかい帯状のフィン部材を、金属管の外周に螺旋状に巻き回した場合に、フィン部材の抗張力が低いため、巻き付け完了後のフィン部材の金属管の外周への巻き付き力が比較的弱く弛みを生じ易い。従って、フィン部材と金属管との密着が良好に行われにくくなり、双方の間に隙間を生じて金属管とフィン部材との熱伝導性が損なわれる事があった。また、フィン部材に銅、亜鉛、アルミ等を使用する事により、伝熱管が高価なものとなっていた。
【０００５】
そして、特許文献１〜３では、金属管の外周に螺旋状の凹溝を設け、この凹溝内にフィン部材の一側端部を嵌合させる事により、フィン部材と金属管との接触性を高めようとしているが、凹溝幅がフィン部材より広幅の場合は、フィン部材の弛みによる隙間の発生は免れないし、金属管に凹溝を形成する手間も必要となる。更に、この隙間による熱伝導性の低下を防ぐには、溶接やろう付け等によりフィン部材と金属管との隙間を閉塞する必要があり、作業工程が煩雑で生産効率を向上させにくかった。
【０００６】
また、伝熱管は、自動車の床下や室外機への配設により、飛び石等の障害物が衝突し易いので、耐食性だけでなく耐衝撃性も要求される。しかしながら、銅製、亜鉛製、アルミ製等のフィン部材では、大きな飛び石や縁石への衝突等への耐衝撃性に乏しく、破損を生じる可能性があった。このフィン部材の破損により、飛び石等が金属管まで到達してこれを破損する場合があり、伝熱管の耐久性が損なわれる虞があった。
【０００７】
更に、この銅製、亜鉛製、アルミ製等のフィン部材では、伝熱管の曲げ加工を行う際に、金属管と曲げロールとの間でフィン部材が潰れ易く、曲げ加工に大きな力を作用させる事ができないため、大きな曲げ半径でしか曲げ加工する事ができなかった。そのため、床下等の狭い空間への設置が困難であった。また、近年は、自動車、建設機械、空調機等のコンパクト化や軽量化が求められているが、従来の大きな曲げ半径でしか曲げ加工ができない伝熱管を配設したのでは、前記製品のコンパクト化や軽量化には限界があった。
【０００８】
本発明は上述の如き問題を解決するため、スチール製の頑強なフィン部材を使用して強い巻き付き力で金属管の外周に螺旋状に配設する事により、フィン部材の弛みを少なくして、金属管とフィン部材との密着性を高める事を可能とするものである。これにより、金属管とフィン部材との熱伝導性を向上させ、熱交換性能に優れる伝熱管を得ようとするものである。また、伝熱管の曲げ加工時には、フィン部材の折れ曲がり等を生じる事がなく、かつ小さな曲げ半径での曲げ加工を容易に行う事を可能とし、床下等の狭い空間への設置が可能なレイアウト性に優れた伝熱管を得るものである。また、フィン部材により、飛び石等を確実にガードして、金属管の破損の防止効果を高め、伝熱管の優れた熱交換性能を維持する事を可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の如き課題を解決するため、第１の発明は、全表面に犠牲腐食性の耐食メッキ層を配設したスチール製の帯状フィン部材を、銅、アルミ、銅基合金又はアルミ基合金製の金属管の外周面に、螺旋状に巻き回した事を特徴とするフィン部材を外装して成るものである。
【００１０】
また、第２の発明は、全表面に犠牲腐食性の耐食メッキ層を配設したスチール板を、形成目的の幅にスリットして形成したスチール製の帯状フィン部材を、銅、アルミ、銅基合金又はアルミ基合金製の金属管の外周面に、螺旋状に巻き回して成るものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は上述の如く構成したもので、銅、アルミ、銅基合金又はアルミ基合金製の金属管の外周に、金属管よりも抗張力の高い材質のスチールで形成したフィン部材を螺旋状に配設する事により、フィン部材の弛みを生じにくく、フィン部材を金属管の外周に強い巻き付き力で密着させて配設する事ができ、フィン部材と金属管との間の隙間の発生を防止する事ができる。このように、密着性が高まる事で、アルミや銅等に比べて熱伝導性の低いスチール製のフィン部材であっても、フィン部材と金属管との熱伝導性が高まるとともに、熱伝導性の良い銅、アルミ、銅基合金又はアルミ基合金製金属管を使用している事から、伝熱管の熱交換性能を向上させる事ができる。また、スチール製とする事で、フィン部材の信頼性の高い耐衝撃性が得られ、飛び石等の障害物を確実にガードして、金属管の破損を防止する事が可能となり、伝熱管の耐久性を高めて、優れた熱交換性能を維持する事ができる。
【００１２】
また、伝熱管の曲げ加工時には、強い曲げ力を作用させても、スチール製のフィン部材は折れ曲がりを生じにくく、小さな曲げ半径での曲げ加工を容易に行う事が可能となる。従って、床下や各種機器背面等の狭い空間でも容易に設置が可能な、レイアウト性に優れた伝熱管を得る事ができる。また、フィン部材をスチール製とする事により、全体を銅、アルミ、銅基合金又はアルミ基合金のみで形成した伝熱管に比べて廉価な製品を得る事ができる。
【００１３】
このような熱交換性能、耐久性、レイアウト性に優れる伝熱管を使用する事で、自動車や建設機械の流体冷却管、居住用空間の温湿度を調整する空調機、各種配管による吸放熱、一般産業用、暖房用、給湯用、その他の多管式熱交換器の熱交換性能、耐久性を高める事ができるとともに、これらの製品のコンパクト化も可能となる。
【実施例１】
【００１４】
本発明の伝熱管の実施例１を、図１〜図３を用いて詳細に説明すれば、(１)は伝熱管で、銅、アルミ、銅基合金又はアルミ基合金製の金属管(２)の外周に、スチール製の帯状フィン部材(３)を螺旋状に配設している。
【００１５】
このように、金属管(２)を銅、アルミ、銅基合金又はアルミ基合金製とする事により、風雨や泥はね、その他に対する耐食性に優れるものとなる。また、フィン部材(３)は、スチール板を使用する事により、金属管(２)の外周に配設する際の強い巻き付け力や、飛び石等の衝撃に対する信頼性の高い耐久性が得られる。また、このフィン部材(３)による耐衝撃性により、前記比較的柔らかい素材の金属管(２)であっても、破損が良好に防止され、耐久性の高い伝熱管(１)を得る事ができる。
【００１６】
また、実施例１では、フィン部材(３)を作成する際に、スチール板を所望の形成幅にスリットして形成している。尚、このスチール板は、広幅な平板状のスチール板、帯状に加工したスチール板等を含む概念で用いている。そして、図３に示す如く、スリットされたフィン部材(３)の外表面全体、即ち、両表面と幅方向の両側端面、更に好ましくは長さ方向先端面と後端面に、亜鉛、亜鉛−アルミ合金等の溶融メッキ処理を施したり、亜鉛−ニッケル合金、亜鉛−鉄合金、亜鉛−コバルト合金等のメッキ処理を施す事により、犠牲腐食性の耐食メッキ層(４)を設けている。この犠牲腐食性の耐食メッキ層(４)を設けたフィン部材(３)と、銅、アルミ、銅基合金又はアルミ基合金製の金属管(２)の使用により、伝熱管(１)は過酷な腐食環境下での使用も可能な、信頼性の高い耐食性を得る事ができる。
【００１７】
そして、上記フィン部材(３)を金属管(２)の外周に螺旋状に配設する際には、金属材の弛みを生じないように、強い変形力を作用させながら巻き付ける。本発明のスチール製のフィン部材(３)では、変形後の形状保持性も良好であるから、フィン部材(３)の一側端面と、金属管(２)の外周面との間に隙間を生じにくく、更にスチール製のフィン部材(３)が、比較的柔らかい金属管(２)の表面に多少食い込みながら巻き付くので、フィン部材(３)が金属管(２)の外周に強い巻き付き力で巻き付くものとなる。また、従って、フィン部材(３)と金属管(２)との密着性が高くなり、アルミや銅製の従来フィンと比較して、熱伝導性が多少低いスチール製のフィン部材(３)であっても、フィン部材(３)と金属管(２)との熱伝導性を高める事ができ、アルミや銅製の製品に劣らない熱伝導性を有する伝熱管(１)とする事ができるとともに、材料コストを低減して廉価な製品を得る事ができる。
【００１８】
また、この弛みを生じない強い巻き付き力により、フィン部材(３)と金属管(２)との密着面全体をろう付けや溶接する必要がなく、フィン部材(３)と金属管(２)との強い密着性が保持され、高い熱伝導性を維持する事ができる。
【００１９】
また、床下や機器背面等、限られた空間への配設のため、伝熱管(１)を曲げ加工する際には、スチール製のフィン部材(３)は頑強であるから、図２に示す如く、曲げロール(５)による曲げ加工時に、強い曲げ力が作用しても、金属管(２)と曲げロール(５)との間でフィン部材(３)が潰れにくく、かつ伝熱管(１)を所望の曲げ半径で曲げ加工する事が可能となる。従って、床下や機器等、狭い場所であっても設置が可能なレイアウト性に優れる伝熱管(１)が得られるものとなる。
【実施例２】
【００２０】
上記実施例１では、図３に示す如く、フィン部材(３)の外表面全体に犠牲腐食性の耐食メッキ層(４)を配設する事により、フィン部材(３)の信頼性の高い耐食性を得ている。これに対して、実施例２では、図４に示す如く、フィン部材(３)の両表面のみに耐食メッキ層(４)を設け、幅方向の両側端面には耐食メッキ層(４)を設けていない。このようなフィン部材(３)の作成手順は、予め犠牲腐食性のメッキ処理が表面全体に施された広幅のスチール板を、フィン部材(３)の幅寸法に応じて一定間隔でスリットして形成している。このような工程で得られるフィン部材(３)では、両側表面には耐食メッキ層(４)が設けられているが、幅方向の端面には何等メッキ処理が施されておらず、スチールの表面が外部に露出している。
【００２１】
しかしながら、このようなフィン部材(３)であっても、両表面に設けた耐食メッキ層(４)の犠牲腐食作用により、幅方向の端面から露出するスチールが腐食されるのを良好に防止する事ができ、実施例２の伝熱管(１)に於いても、信頼性の高い耐食性を得る事ができる。そして、予めメッキ処理の施されたスチール板を使用し、フィン部材(３)へのメッキ処理の手間を省く事ができるから、伝熱管(１)の製作工程や材料コストを省いて、生産性を向上させる事が可能となる。
【００２２】
また、上記実施例１、２等の本発明の伝熱管(１)を自動車のフューエルパイプとして床下パネル(６)に配設使用した一例を図５に示す。本発明の伝熱管(１)は、前述の如く、フィン部材(３)を破損する事なく、小さな曲げ半径での曲げ加工が容易である。従って、燃料タンク(７)からエンジン(８)までの長い距離であっても、他の床下機器(図示せず)を避けながら狭い空間に配設する事ができ、レイアウト性に優れるものとなる。また、フィン部材(３)の配設により、伝熱管(１)の熱交換性能を高めているから、伝熱管(１)内を流動する燃料の熱を、伝熱管(１)を介して外気に効率的に放熱する事が可能となる。従って、燃料への高い冷却効果を得る事ができるから、クーラーユニット等の燃料の冷却手段を別個に設ける必要がなく、部品点数を減らして自動車の製造コストを減らす事ができる。また、スチール製のフィン部材(３)により、飛び石等への耐衝撃性にも優れるとともに、耐食メッキ層(４)により、泥はねや風雨等への耐食性にも優れ、床下パネル(６)への配置であっても、伝熱管(１)の高い耐久性を得て、優れた熱交換性能を維持可能となる。
【００２３】
また、上記実施例１又は実施例２の伝熱管(１)を多管円筒式熱交換器(10)に組み付けて使用した一例を、図６に示す。この多管円筒式熱交換器(10)は、円筒状の胴管(11)の両端にチューブシート(12)を一対接続し、内部を密閉可能としている。そして、一対のチューブシート(12)間に、本実施例の伝熱管(１)を複数本、チューブシート(12)を貫通して接続配置している。また、胴管(11)の両端には、被冷却高温熱媒体流体の導入口(14)と導出口(15)とを設けたボンネット(16)を接続している。
【００２４】
更に、胴管(11)の外周には、低温熱媒体流体の流入口(17)と流出口(18)を設ける事により、一対のチューブシート(12)で仕切られた気密空間内を、低温熱媒体流体が流通可能な冷却部(13)としている。また、この冷却部(13)内に、複数の支持板(20)を接合配置し、この支持板(20)に設けた挿通孔(21)に、実施例１又は実施例２の直線的な伝熱管(１)を挿通する事により、バッフルプレートとして伝熱管(１)を安定的に支持するとともに、冷却部(13)内を流動する低温熱媒体流体の流れを蛇行化している。
【００２５】
上記多管円筒式熱交換器(10)に於いて、導入口(14)から胴管(11)内に高温熱媒体流体が導入されると、この高温熱媒体流体は胴管(11)内に複数配置した伝熱管(１)内に流入する。この伝熱管(１)を配置した冷却部(13)では、予め伝熱管(１)の外部に低温熱媒体流体を流通させているので、本発明の熱交換性能に優れる伝熱管(１)の外表面を介して高温熱媒体流体と低温熱媒体流体とで熱交換が効率的に行われる。
【００２６】
また、上記では、直線的な伝熱管(１)を複数本、冷却部(13)に配設しているが、他の異なる実施例として、一本又は複数本の伝熱管(１)を曲げ加工して冷却部(13)に配設しても良い。本発明の伝熱管(１)は、前述の如く小さな曲げ半径で曲げ加工ができるから、胴管(11)内への収納性が良く、多管円筒式熱交換器(10)の大径化を抑制する事ができる。
【００２７】
このように、本発明の伝熱管(１)を使用することにより、自動車や建設機械の流体冷却管、居住用空間の温湿度を調整する空調機等の製品の品質を向上させる事ができる。また、優れた熱交換性能が得られる事により、これらの製品の小型化が可能となり、狭い場所への設置も可能なレイアウトの自由度の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例１の伝熱管の斜視図。
【図２】伝熱管の曲げ加工工程を示す平面図。
【図３】実施例１のフィン部材と金属管との密着部付近の拡大断面図。
【図４】実施例２のフィン部材と金属管との密着部付近の拡大断面図。
【図５】本発明の伝熱管を使用したフューエルデリバリパイプの配管図。
【図６】本発明の伝熱管を用いた多管円筒式熱交換器の概略図。
【符号の説明】
【００２９】
１  伝熱管
２  金属管
３  フィン部材
４  耐食メッキ層
【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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【図６】
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