(57)【要約】【課題】  高い耐食性を有するとともに、放熱性を高めるのに十分な表面積と多数の長いエッヂを形成したフィン部材を配設したフィンチューブを得る。【解決手段】  管部材３の外周面に少なくとも一層の樹脂被膜層６を被覆するとともに、一本の線材を螺旋状に巻回して形成したフィン部材１を、前記樹脂被膜層６の表面に配設する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管部材の外周面に少なくとも一層の樹脂被膜層を被覆するとともに、一本の線材を螺旋状に巻回して形成したフィン部材を、前記樹脂被膜層の表面に配設したことを特徴とするフィンチューブ。
【請求項２】
フィン部材は、管部材の樹脂被膜層の表面に螺旋状に巻き回したことを特徴とする請求項１のフィンチューブ。
【請求項３】
フィン部材は、管部材の樹脂被膜層の表面に環状に巻き回すとともに、管部材の軸方向に間隔を設けて複数個配設したことを特徴とする請求項１のフィンチューブ。
【請求項４】
フィン部材は、巻回時に管部材側に配置される螺旋の外側部を、管部材の樹脂皮膜層の表面に直接接触させて、管部材に巻き回したことを特徴とする請求項１、２、または３のフィンチューブ。
【請求項５】
フィン部材は、巻回時に管部材側に配置される螺旋の外側部に、ベルト材の一面を固定して形成し、このベルト材の他面を管部材の樹脂皮膜層の表面に面接触させて、管部材に巻き回したことを特徴とする請求項１、２、または３のフィンチューブ。
【請求項６】
フィン部材は、巻回時に管部材側に配置される螺旋の内側部に、内側ベルト材を配置したことを特徴とする請求項１、２、３、４、または５のフィンチューブ。
【請求項７】
フィン部材は、巻回時に管部材側に配置される螺旋の内側部に、内側固定線材を配置したことを特徴とする請求項１、２、３、４、または５のフィンチューブ。
【請求項８】
フィン部材は、接着材にて樹脂皮膜層に接着固定したことを特徴とする請求項１、２、または３のフィンチューブ。
【請求項９】
フィン部材は、樹脂皮膜層に融着固定したことを特徴とする請求項１、２、または３のフィンチューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用や建設機械用の油や燃料等の冷却管、居住用空間の温湿度を調整する空調機、食品の鮮度を保って保存する冷凍冷蔵庫、化学設備の反応塔等に広く使用されるフィンチューブに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１及び２に記載の発明の如く、亜鉛めっきやクロメート皮膜等の防食メッキを施した鋼管や、アルミ管等の金属管の外周面に、押出成型法によりポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン(ＰＰ)、ポリエチレン(ＰＥ)等の熱可塑性の樹脂皮膜層を設けたフィンチューブが存在する。このような従来のフィンチューブは、樹脂皮膜層の衝撃吸収力や耐水性、耐薬品性などにより、飛び石等による防食メッキ層や金属管の破損を防ぐとともに、泥はねや薬品等による金属管の酸化を防止し、フィンチューブの耐食性を高めるものであった。しかしながら、上記特許文献１及び２に記載のフィンチューブは、耐衝撃性や耐食性を高めるために樹脂皮膜層を肉厚に形成しているので、放熱特性の点で問題があり、フィンチューブの内外を流通する流体相互の熱交換を効率的に行うのは困難であった。
【０００３】
そこで、特許文献３に記載の発明の如く、金属管の外周面に耐食性の高い樹脂皮膜層を設けるとともに、この樹脂皮膜層の外周面に伝熱体を設け、更に伝熱体の外周面に樹脂製のフィン部材を螺旋状に巻き回したものが公知となっている。
【特許文献１】特開平８−１８８８８４号公報
【特許文献２】特開平１０−３１５２９５号公報
【特許文献３】特開２００４−１０１１６８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、特許文献３に示す如きフィン部材は表面が平滑であるため、フィンチューブの放熱性を更に高めるためには、より広い表面積が必要となっていた。また、このように形成したフィン部材の表面に流れる流体が整流されるため、このフィン部材の表面に存在する境界層が厚くなり、放熱による熱交換機能を十分発揮することが困難となっていた。
【０００５】
そこで、本発明は上記の如き課題を解決しようとするものであって、高い耐食性を有するとともに、放熱性を高めるのに十分な表面積と多数の長いエッヂを形成したフィン部材を配設したフィンチューブを得ようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上述の如き課題を解決するため、管部材の外周面に少なくとも一層の樹脂被膜層を被覆するとともに、一本の線材を螺旋状に巻回して形成したフィン部材を、前記樹脂被膜層の表面に配設したものである。
【０００７】
また、フィン部材は、樹脂被膜層の表面に螺旋状に巻き回したものであっても良い。
【０００８】
また、フィン部材は、樹脂被膜層の表面に環状に巻き回すとともに、管部材の軸方向に間隔を設けて複数個配設したものであっても良い。
【０００９】
また、フィン部材は、巻回時に管部材側に配置される螺旋の外側部を、管部材の樹脂皮膜層の表面に直接接触させて、管部材に巻き回したものであっても良い。
【００１０】
また、フィン部材は、巻回時に管部材側に配置される螺旋の外側部に、ベルト材の一面を固定して形成し、このベルト材の他面を管部材の樹脂皮膜層の表面に面接触させて、管部材に巻き回したものであっても良い。
【００１１】
また、フィン部材は、巻回時に管部材側に配置される螺旋の内側部に、内側ベルト材を配置したものであっても良い。
【００１２】
また、フィン部材は、巻回時に管部材側に配置される螺旋の内側部に、内側固定線材を配置したものであっても良い。
【００１３】
また、フィン部材は、接着材にて樹脂皮膜層に接着固定したものであっても良い。
【００１４】
また、フィン部材は、樹脂皮膜層に融着固定したものであっても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上述の如く構成したものであって、管部材の外周面に少なくとも一層の樹脂被膜層を被覆することにより、飛び石などに対する管部材の耐食性を高めることが可能となる。また、一本の線材を螺旋状に巻き回して形成したフィン部材を前記樹脂被膜層の表面に配設することにより、フィン部材の表面積を容易に広くすることができるとともに、多数の長いエッヂが形成されて管外側の流体の流れに大きな乱れや渦を発生させて境界層を剥離されるものとなる。そのため、上記の広い表面積と多数の長いエッヂとによりフィンチューブの放熱性や吸熱性を高めることが可能となる。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施例１を図１於いて説明すると、(１)はフィン部材であって、図１に示す如く、一本の線材(２)を螺旋状に巻回して形成した螺旋部材(１８)にて形成したものである。尚、このフィン部材(１)は、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム基合金、銅、銅基合金、鉄等の線材(２)にて、扁平な長円状に巻き回して形成している。
【００１７】
また、このフィン部材(１)を配置する管部材(３)は、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム基合金、銅、銅基合金、鉄等にて形成した金属管(７)の表面に、亜鉛又は亜鉛系のメッキを施して第１メッキ層(４)を形成するとともに、この第１メッキ層(４)の表面に、６価、好ましくは３価のクロメート処理あるいは上層メッキを施して第２メッキ層(５)を形成している。そして、この管部材(３)の第２メッキ層(５)の表面に、押出成形装置等により樹脂被膜層(６)を被覆している。
【００１８】
この樹脂被膜層(６)は、本実施例１及び以下の実施例２〜６ではポリアミド１２等のポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等で形成したものであって、管部材(３)の外周面に１層のみ配置している。尚、本発明の樹脂皮膜層(６)はＰＡ、ＰＰ、ＰＥ等を単体で使用する他に、これらの樹脂を適宜複合させて使用することも可能である。また、他の異なる実施例では樹脂皮膜層(６)を１層のみに限らず、複数層管部材(３)に配置することも可能である。このように、管部材(３)の外周面を樹脂皮膜層(６)にて被覆することにより、管部材(３)の耐食性をより高めることが可能となる。
【００１９】
尚、本実施例１及び以下の実施例２〜６では、第１メッキ層の表面にクロメート処理を行うことにより第２メッキ層(５)を形成しているが、他の異なる実施例では、クロメート処理に代わって塗膜処理を行うことにより第２メッキ層(５)を形成しても良い。また、第１メッキ層(４)としてニッケル又はニッケル基合金をメッキし、第２メッキ層(５)として亜鉛又は亜鉛基合金をメッキしても良いし、更にクロメート処理や樹脂被膜層(６)との密着性を向上させるために、エポキシプライマー等を設けても良い。
【００２０】
また、本実施例１、及び以下の実施例２〜６では、上記の如く金属管(７)に第１メッキ層(４)及び第２メッキ層(５)を設けて管部材(３)を形成しているが、他の異なる実施例では、第１メッキ層(４)及び第２メッキ層(５)等を設けずに、金属管(７)のみから成る管部材(３)の外周面に樹脂皮膜層(６)を直接被覆したものであっても良い。このように第１メッキ層(４)や第２メッキ層(５)を設けない管部材(３)を使用した場合であっても、管部材(３)の外周面に樹脂皮膜層(６)を被覆することにより耐食性に優れた製品を得ることができる。
【００２１】
そして、上記の如く樹脂皮膜層(６)を形成した管部材(３)に、コイル状のフィン部材(１)を引っ張りながら螺旋状に巻き回して管部材(３)にフィン部材(１)を配設している。このようにフィン部材(１)を引っ張りながら巻き回すことにより、フィン部材(１)を形成する螺旋部材(１８)の復元力によって、フィン部材(１)の管部材(３)側に配置された螺旋の外側部(８)と樹脂皮膜層(６)の表面とが密接して配置されるとともに、この外側部(８)の樹脂皮膜層(６)との接触部(１２)が、樹脂皮膜層(６)の弾性力によって若干樹脂被膜層(６)に食い込むものとなる。そのため、上記接触部(１２)と樹脂皮膜層(６)の表面との接触面積が広くなり、フィン部材(１)を管部材(３)に、接着等の特別な作業などを必要とすることなく、より安定した状態で強固に密着配設することが可能となるとともに、管部材(３)からの熱を、樹脂皮膜層(６)を介してより確実にフィン部材(１)に伝達することが可能となる。
【００２２】
そして、このようにフィン部材(１)を管部材(３)に巻き回すことにより、図１に示す如く、フィン部材(１)により形成されたピン状片(１０)が、樹脂皮膜層(６)の表面に螺旋状に複数個連続して配設されるものとなる。そのため、この複数のピン状片(１０)の存在によって、フィン部材(１)の表面積が広くなるとともに多数の長いエッヂが形成され、管部材(３)の管外側の流体の流れに大きな乱れを発生させて境界層を剥離させることが可能となるため、放熱性を高めることが可能となる。
【実施例２】
【００２３】
また、前記実施例１では、管部材(３)にフィン部材(１)を螺旋状に巻き回しているが、本発明の実施例２では、図２に示す如く、管部材(３)にフィン部材(１)を環状に巻き回している。本実施例２を詳細に説明すると、本実施例２のフィン部材(１)は、螺旋部材(１８)の一端と他端とを繋ぎ合わせて環状に形成し、この環状のフィン部材(１)の開口部(１１)に、上記実施例１と同様に樹脂皮膜層(６)を設けた管部材(３)を挿通して、フィン部材(１)を管部材(３)の樹脂被膜層(６)の表面に配設している。また、このような環状のフィン部材(１)を、樹脂皮膜層(６)を設けた管部材(３)に、軸方向に間隔を介して複数個配置している。
【００２４】
この時、環状のフィン部材(１)の開口部(１１)の直径は、樹脂皮膜層(６)を設けた管部材(３)の外径よりも小径なものとしている。そのため、管部材(３)にフィン部材(１)を配置した際に、フィン部材(１)の外側部(８)における樹脂皮膜層(６)との接触部(１２)が、フィン部材(１)を形成する螺旋部材(１８)の復元力によって樹脂皮膜層(６)の方向に収縮付勢された状態で配置される。これにより、樹脂皮膜層(６)の弾性力によってフィン部材(１)の接触部(１２)が若干樹脂被膜層(６)に食い込むものとなる。
【００２５】
そのため、フィン部材(１)は管部材(３)の管軸方向に移動しにくいものとなるとともに、フィン部材(１)の接触部(１２)と樹脂皮膜層(６)の表面との接触面積が広くなりフィン部材(１)を管部材(３)に安定して配置することができる。従って、接着等の特別な作業を行うことなく、フィン部材(１)を容易且つ安定して樹脂皮膜層(６)の表面に配設することが可能となり、製造容易で低廉な製品を得ることができる。
【００２６】
尚、本実施例２では上記の如く、先に螺旋部材(１８)の一端と他端とを環状につなぎ合わせてフィン部材(１)を形成し、このフィン部材(１)を樹脂皮膜層(６)の表面に配設しているが、他の異なる実施例においては、樹脂皮膜層(６)の表面に螺旋部材(１８)を環状に巻き回した後、この螺旋部材(１８)の一端と他端とを繋ぎ合わせることにより、フィン部材(１)を管部材(３)に配設することも可能である。しかしながら、本実施例２の如く、先にフィン部材(１)を形成して樹脂皮膜層(６)の表面に配設した方が、作業上効率的である。
【００２７】
そして、上記の如く環状のフィン部材(１)を管部材(３)に形成した樹脂皮膜層(６)の表面に配設することにより、樹脂皮膜層(６)の表面に、フィン部材(１)により形成されたピン状片(１０)が環状に複数個配設されるものとなる。そのため、管部材(３)の耐食性が高く維持され、更に、フィン部材(１)の表面積が広くなるとともに多数の長いエッヂが形成されることから、この広い表面積と多数の長いエッヂ効果による境界層の剥離とにより、放熱性を高めることが可能となる。
【実施例３】
【００２８】
また、上記実施例１及び２では、巻回形状を長円状とした螺旋部材(１８)にてフィン部材(１)を形成しているが、本発明の実施例３では、図３に示す如く、底辺を他の二辺よりも短尺とした二等辺三角形状の巻回形状の螺旋部材(１８)にてフィン部材(１)を形成している。そして、フィン部材(１)を前記実施例２と同様に環状に形成し、この環状のフィン部材(１)を樹脂皮膜層(６)を設けた管部材(３)の外周面に複数個配設している。尚、本実施例３では上記の如く、フィン部材(１)を管部材(３)の外周面に環状に巻き回しているが、他の異なる実施例では、管部材(３)の外周面に螺旋状に巻き回しても良い。
【００２９】
上記の如くフィン部材(１)を管部材(３)に配設することにより、樹脂皮膜層(６)の表面に、管部材(３)の軸方向とは垂直方向に長尺な略三角形状のピン状片(１０)が環状に複数箇所突設するものとなる。従って、フィン部材(１)の表面積が広くなるとともに多数のエッヂが形成されるため、放熱性を高めることが可能となる。また、フィン部材(１)の外側部(８)の、樹脂皮膜層(６)との接触部(１２)が樹脂皮膜層(６)の表面に環状に密着するとともに、三角形状のフィン部材(１)の底辺が樹脂皮膜層(６)側に収縮付勢された状態で広く線状に接触配置されるため、管部材(３)の外周面にフィン部材(１)を安定して配置することができるとともに、管部材(３)からの熱が全てのピン状片(１０)に確実に伝達されるものとなり、フィン部材(１)全体からの放熱を効率良く行うことが可能となる。
【実施例４】
【００３０】
また、上記実施例１〜３では、螺旋部材(１８)にて形成したフィン部材(１)の螺旋の外側部(８)を、管部材(３)に形成した樹脂皮膜層(６)の表面に直接接触させて、フィン部材(１)を管部材(３)に配設しているが、本発明の実施例４では、フィン部材(１)を、螺旋部材(１８)の螺旋の外側部(８)にベルト材(１３)を固定して形成するとともに、このベルト材(１３)を管部材(３)に形成した樹脂皮膜層(６)の表面に密着させた状態で、フィン部材(１)を管部材(３)に巻き回している。
【００３１】
本実施例４を詳細に説明すると、本実施例４のフィン部材(１)は、巻回形状を長方形とした螺旋部材(１８)を備えて成るものであって、この螺旋部材(１８)の螺旋の外側部(８)を、薄板状で長尺なベルト材(１３)の一面に一端から他端まで連続してろう付け等により固定している。そして、このように螺旋部材(１８)を固定したベルト材(１３)の他面を樹脂皮膜層(６)の表面に面接触させた状態で、ベルト材(１３)を引っ張りながら管部材(３)に螺旋状に巻き回す。
【００３２】
このようにベルト材(１３)を引っ張りながらフィン部材(１)を管部材(３)に巻き回すことにより、管部材(３)に設けた樹脂皮膜層(６)の弾性力によってベルト材(１３)が樹脂被膜層(６)に若干食い込むものとなる。そのため、接着などの特別な固着手段を要さずにベルト材(１３)の他面を樹脂皮膜層(６)の表面に強く密接配置することができ、フィン部材(１)を管部材(３)に安定した状態で配設することが可能となるとともに、管部材(３)からの熱を、樹脂皮膜層(６)を介してより確実にフィン部材(１)に伝達することが可能となる。
【００３３】
また、上記実施例１〜３では、フィン部材(１)の螺旋の外側部(８)を樹脂皮膜層(６)の表面に直接接触させるため、フィン部材(１)の接触部(１２)が樹脂皮膜層(６)に不均一に食い込む場合が生じるが、本実施例４では、ベルト材(１３)の他面が樹脂皮膜層(６)に面接触するため、この接触部(１２)の樹脂皮膜層(６)への食い込みは均一なものとなる。そのため、フィン部材(１)を管部材(３)に、より安定して配置することが可能となる。また、上記の如く螺旋部材(１８)にベルト材(１３)を予め固定してフィン部材(１)を形成することにより、製造時の作業性が良くなり、作業を効率的に行うことが可能となる。
【実施例５】
【００３４】
また、前記実施例４では、螺旋部材(１８)の螺旋の外側部(８)にベルト材(１３)を配置しているが、本発明の実施例５では、螺旋部材(１８)の螺旋の内側部(１４)に薄板状で長尺に形成した内側ベルト材(１５)を配置している。即ち、まず、巻回形状が長方形の螺旋部材(１８)の螺旋の内側部(１４)に、予め内側ベルト材(１５)を配置し、この内側ベルト材(１５)を、螺旋部材(１８)の内側部(１４)に沿って溶接又はろう付けにて固定する。そして次に、螺旋部材(１８)の外側部(８)を樹脂皮膜層(６)の表面に直接接触させた状態で、螺旋部材(１８)を管部材(３)の外周面に螺旋状に巻き回す。
【００３５】
このように内側ベルト材(１５)を螺旋部材(１８)の螺旋の内側部(１４)に配置して管部材(３)に巻き回すことにより、フィン部材(１)が管部材(３)に、より強固に固定されるものとなる。そのため、フィン部材(１)を安定した状態で管部材(３)に配置することが可能となる。また、製造時の作業性が良くなり、作業を効率的に行うことが可能となる。
【実施例６】
【００３６】
また、前記実施例５では、フィン部材(１)の螺旋の内側部(１４)に内側ベルト材(１５)を配置しているが、本発明の実施例６では図６に示す如く、巻回形状を扁平な長円状とした螺旋部材(１８)にて形成したフィン部材(１)の螺旋の内側部(１４)に、内側固定線材(１６)を配置している。このように、フィン部材(１)の螺旋の内側部(１４)に内側固定線材(１６)を配置して管部材(３)に巻き回すことにより、前記実施例５の場合と同様に、フィン部材(１)を管部材(３)に、より強固に固定配置することができる。また、製造時の作業性が良くなり、作業を効率的に行うことが可能となる。
【００３７】
尚、他の異なる実施例においては、上記実施例１〜５及び本実施例６で使用した樹脂皮膜層(６)にカーボンナノファイバーを含有させることにより、伝熱性を更に高めることが可能となるので、更に好ましいものとなる。また、フィン部材(１)を接着材により管部材(３)の樹脂皮膜層(６)に固定することも可能である。この場合には、上記接着材にカーボンナノファイバーを含有させることにより、伝熱性を更に高めることができるため、更に好ましいものとなる。また、このように接着材を使用することにより、当該接着材を介して、樹脂皮膜層からの熱がフィン部材に伝わりやすいものとなるため、伝熱性を更に向上させることが可能となる。
【００３８】
また、他の異なる実施例においては、上記実施例１〜５及び本実施例６に示す如くフィン部材(１)を管部材(３)に巻き回した後、樹脂皮膜層(６)を、この樹脂皮膜層(６)を構成する樹脂のガラス転移点以上で融点未満の温度に加熱することにより軟化させて、フィン部材(１)を樹脂皮膜層(６)に更に深く食い込ませて融着し、フィン部材(１)の接触部(１２)と樹脂皮膜層(６)との接触面積をより広げると、更に好ましいものとなる。また、フィン部材(１)の巻き回し後に、このフィン部材(１)と接触している部分の樹脂皮膜層(６)を、当該樹脂の融点以上に加熱することにより部分的に溶融させて、フィン部材(１)を樹脂皮膜層(６)に融着させると、フィン部材(１)の接触部(１２)と樹脂皮膜層(６)との接触面積が広がるとともに、フィン部材(１)を樹脂皮膜層(６)に、より強固に固定することが可能となるため、更に好ましいものとなる。但し、融点以上に加熱して融着する場合には、製造時に溶融した樹脂が流れ出して液だれが生じる可能性があるため、注意を要する。
【００３９】
また、本実施例６、及び上記実施例１〜５では、図７(ａ)に示す如く線材(２)の断面形状を円形としているが、他の異なる実施例においては、図５に示す如く、(ｂ)楕円形、(ｃ)四角形、(ｄ)三角形、(ｅ)菱形、(ｆ)星形等の如く任意の形状としても良い。また、フィン部材(１)を形成する螺旋部材(１８)の巻回形状を、本実施例及び上記実施例１、２では図８(ａ)に示す如く長円状とし、上記実施例３では図８(ｂ)に示す如く扁平な略二等辺三角形状とするとともに、上記実施例４及び５では図８(ｃ)に示す如く長方形としているが、他の異なる実施例では、図８に示す如く、(ｄ)く字型、(ｅ)略ひょうたん形等の如く任意の巻回形状としても良い。尚、上記実施例１〜５、及び本実施例６では放熱の場合について説明したが、吸熱の場合は熱の流れが逆になる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例１を示すフィンチューブの断面図。
【図２】本発明の実施例２を示すフィンチューブの断面図。
【図３】本発明の実施例３を示すフィンチューブの部分断面図。
【図４】本発明の実施例４を示すフィンチューブの端面図。
【図５】本発明の実施例５を示すフィンチューブの端面図。
【図６】本発明の実施例６を示すフィンチューブの端面図。
【図７】本発明の実施例１〜６及び他の異なる実施例を示す線材の断面図。
【図８】本発明の実施例１〜６及び他の異なる実施例を示す螺旋部材の巻回形状の概念図。
【符号の説明】
【００４１】
１  フィン部材
２  線材
３  管部材
８  外側部
１３  ベルト材
１４  内側部
１５  内側ベルト材
１６  内側固定線材
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007147234.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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