JPH04356689A - 自然対流式熱交換器用の放熱管およびその製造方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、熱交換される内部流
体と外部流体との流れが、その流体の温度差、つまり比
重差のみにより駆動される自然対流式熱交換器用の放熱
管に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の放熱管は、例えば、放熱体を囲
むケーシングの外側に縦に取り付け、上下両端をケーシ
ングに接続して使用される。その流体の流れを実施例の
説明をなす図８について説明する。

【０００３】同図は、変圧器におけるガスーガス式の熱
交換器を示したもので、ケーシング３０内には変圧器３
２が内装され、放熱管Ｐがそのケーシング３０の外に縦
に取り付けられているが、ケーシング３０内では、変圧
器３２の放熱により絶縁ガスの上昇気流が生じることに
より、放熱管Ｐには絶縁ガスが上端口３４から流入し、
放熱管Ｐでは外気による冷却により下降し、下端口３６
からケーシング３０内に流入し、このようにして温度の
変化によって自動的に循環する。また、放熱管Ｐの外側
においては、空気が温められることによって、上昇気流
が生じ、この空気の対流現象によっても熱交換が促進さ
れる。

【０００４】従来のこの種放熱管には、絶縁ガスの外気
による冷却、つまり内部流体の放熱を促進するために、
外部伝熱フィンが突設されている。この外部伝熱フィン
には縦形と横形とがあって、縦形の場合であると、アル
ミ押出形材が用いられ（例えば実開昭６３ー１３４２７
４号公報）、その押出により長手方向に外部伝熱フィン
が一体に形成される。また、横形の場合であると、押出
成形に適しない鉄合金製において、鍔状に形成してその
外部伝熱フィンを上下段々に列設される。押出形材の場
合であると、外部伝熱フィンの他に内部伝熱フィンも縦
形に形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、流体の
自然対流を利用する放熱管においては、その外側におい
て対流の妨げがあってはならないので、外部伝熱フィン
は、鍔状の横形であるよりも縦形であることが望ましい
。しかし、従来、縦形の外部伝熱フィンは、成形上の都
合から、アルミ押出形材からなるもの以外では設けられ
ることはなかった。

【０００６】放熱管がアルミ製であると、その熱伝導率
から熱交換性が良好であるが、放熱側の流体が自然の外
気の場合であると、海岸近くのように塩害を受けやすい
個所においては使用できない制約を受ける。また、普通
の個所であっても、取付けにはイオン化傾向の異なる金
属の継手等が用いられ、接続部分が腐食するという問題
があるので、鉄合金のようにその問題が生じない金属製
であることが望ましい。

【０００７】この発明は、上記のような実情に鑑みて、
押出成形に適しないアルミ合金以外の金属であっても、
縦形の外部伝熱フィンを形成でき、しかも、熱交換効率
が良好で丈夫な自然対流式熱交換器用の放熱管およびそ
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、この発明は、放熱管を直径方向に数分割し、分割さ
れた各縦部材には、一次伝熱面となる管壁の両側端に外
部二次伝熱面となる放熱片を放射方向に一体に突設され
、隣接する縦部材とは放熱片を合わせて固着することに
より連結し、その連結により一次伝熱管の周囲に放熱片
の合体による外部伝熱フィンが縦に形成されたことを特
徴とする自然対流式熱交換器用の放熱管を構成した。

【０００９】加えて、各隣接する縦部材間において、一
次伝熱管の中心に向かって内部伝熱フィンを突設し、そ
れを縦部材間に挾み込んで一体的に固着することもある
。

【００１０】また、各内部伝熱フィンが板材からなり、
その板材を隣接する外部伝熱フィン間に挾み込まれてい
るようにしても良い。

【００１１】さらに、内部伝熱フィンが上下段々に分割
され、段階的に左右に折り曲げ或いは捩じられているこ
ともある。

【００１２】或いは、上下段々に分割された内部伝熱フ
ィンが、管の中心を通り、それぞれ相対向する縦部材間
に挾み込まれて一体的に固着されることもある。

【００１３】また、この発明は、縦長の伝熱板により複
数の縦部材を形成し、その縦部材の形成につき、プレス
成形により巾中央に或る円の一部をなす一次伝熱面とな
る円弧形の管壁を形成し、その両端を前記円の放射方向
に屈折することにより、その両端に二次伝熱面となる放
熱片を突設し、隣接する縦部材の放熱片を合わせて固着
することにより順次縦部材を連結することを特徴とする
自然対流式熱交換器用の放熱管の製造方法を構成した。

【００１４】

【作用】上記の放熱管の使用については、一次伝熱管の
中を内部流体が下降し、その一次伝熱管に流体から受け
た熱は、直接外部流体に排出される他、それと一体の放
熱片に接続なしに直接伝導され、外部流体に排出される
。また、外部伝熱フィンが縦形として、外部流体の対流
を妨げないので、熱交換が効率的に行なわれる。

【００１５】外部伝熱フィンは管壁と一体の放熱片を二
つ合わせにして合体したものであるから、丈夫なリブと
しての作用を果たし、内圧に対して抗することになるの
で、熱交換率を高め得るように管壁を薄く形成できる。

【００１６】製造については、押出成形に適しない鉄合
金等の金属板により、縦部材を同じ形状に形成し、それ
を順次溶接して簡単に組み立てることができる。

【００１７】内部伝熱フィンを突設したときには、それ
だけ、受熱面積が多くなるので、さらに熱交換効率が良
好となる。

【００１８】また、それが外部伝熱フィン間に挾み込ま
れているようにすれば、内圧による管の変形・破損の防
止効果が大きくなる。

【００１９】また、内部伝熱フィンが、段階的に左右に
折り曲げ或いは捩じられているようにすれば、管内にお
いて、それが流体の境膜の発達を妨げるために、熱伝導
効率が良好となる。

【００２０】さらに、内部伝熱フィンを数分割されたそ
れぞれの縦フィンに段階的に取り付けていくことにより
、内圧強度を飛躍的に向上させることができる。

【００２１】

【実施例】図１ないし図３は、第一の実施例を示したも
ので、その放熱管Ｐは、１０本の縦部材１，１・・と、
１０枚の板材３，３・・との組み合わせからなり、その
組み合わせにより、一次伝熱管２と、二次伝熱面となる
外部伝熱フィン４と、内部伝熱フィン６とが形成される
。

【００２２】次に、その構造を製造方法に従って具体的
に説明する。縦部材１および板材３には、それぞれ鉄合
金の帯板状の伝熱板を用いる。そのうち、縦部材１につ
いては、図２に示すように、巾中央を一次伝熱面となる
管壁９として、その両端を外側に末広がりに折り曲げる
ことにより、その両端に二次伝熱面となる放熱片１１，
１１を形成する。しかし、上下両端部においては、この
放熱片１１は形成されない（図３）。

【００２３】管壁９は、一次伝熱管２の円形に従って円
弧形に湾曲して形成する。しかし、放熱片１１の突出個
所においては、板材３の厚み分だけ巾狭く形成し、それ
以外の上下両端部においては、一次伝熱管２を１０等分
した巾に形成する。

【００２４】放熱片１１は、一次伝熱管２の円に対して
放射方向に形成され、基端より半部で板材３を挾持する
ために、突出巾中央に外側へ高くなる段部１３をもうけ
、その段差を板材３の厚みの半分に形成する。

【００２５】組み立てるときには、隣接する縦部材１，
１を合わせて放熱片１１，１１の間に板材３を挾み、こ
の状態において抵抗溶接を行うことにより、三者を一体
に結合する。これを順次繰り返しながら、全体を組み立
て、上下両端部においては、合わせ目１５を溶接により
シールする。

【００２６】これで組立てが完了し、多数の管壁９，９
，・・の接続により一次伝熱管２が形成され、その外周
には、二次の放熱片１１，１１が合わさることにより、
外部伝熱フィン４が放射方向に形成され、また、板材３
が二枚の放熱片１１，１１の間に挾まれて固着し、その
一部が一次伝熱管２の中心に向かって内部伝熱フィン６
，６，・・として形成される。また、上下両端部が継手
１７との接続口１９，１９となる（図８参照）。

【００２７】図４は、第二の実施例を示したもので、そ
の放熱管Ｐは、各内部伝熱フィン６の突出基端部の両側
に薄い補助内部伝熱フィン１２，１２が溶接され、その
補助内部伝熱フィン１２，１２は、突出方向に離反する
ように屈折して突設され、また、交差可能に上下に段を
違えて断続している。

【００２８】その他の点については、上記実施例と同様
であって、このように補助内部伝熱フィン１２を設ける
と、さらに内部伝熱効率が良好となる。

【００２９】図５および図６は、第三の実施例を示した
もので、この放熱管Ｐは、基本的には第一の実施例と同
様であって、８等分された各縦部材１，１，・・には、
それぞれ管壁９の外面の巾中央にチャンネル形部材２１
を溶接することにより、それぞれ一対の補助外部伝熱フ
ィン１４，１４が突設される。

【００３０】図７は、第四の実施例を示したもので、そ
の放熱管Ｐは、第二の実施例と同じく補助内部伝熱フィ
ン１２を形成したものであるが、加えて、内部伝熱フィ
ン６の先端部に上下段々に切込みを入れることにより、
左の先端フィン６ａと、直の先端フィン６ｂと、右先端
フィン６ｃとが順次段階的に形成される。この各先端ィ
ンをそれぞれ捩じると内部流体の境界層の発達がさらに
妨げられる。補助内部伝熱フィン１２を捩じってあって
も同様である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明は、押出
成形に適しない鉄合金等の金属によっても、縦形の外部
伝熱フィンを形成できることに成功したもので、その放
熱管によれば、一次伝熱管に内部流体から受けた熱は、
それと一体の放熱片に接続なしに直接伝導され、その熱
伝導の効率から外部伝熱フィンからの放熱が非常に良好
であり、外部伝熱フィンが外部流体の対流を妨げないこ
ととも相俟って、熱交換が効率的に行われる。また、外
部伝熱フィンがリブの作用を有効に果たすため、内圧に
よる管の変形、破損を防止できることは勿論、管壁を薄
く形成することによる熱交換効率の向上を期待できる。

【００３２】製造については、縦部材を同じ形状に形成
し、それを順次溶接して簡単に組み立てることができ、
量産に適し安価な提供が可能である。

【００３３】内部伝熱フィンを突設したときには、それ
だけ受熱面積が多くなり、内外二次伝熱面積の調和によ
り、さらに熱交換効率が良好となる。

【００３４】内部伝熱フィンが外部伝熱フィン間に挾み
込まれているようにすれば、内外二次伝熱フィンの一体
化によりさらに熱交換効率が良くなり、また、内圧によ
る管の変形、破損の防止効果が大きくなる。

【００３５】また、内部伝熱フィンが、段階的に左右に
折り曲げ或いは捩じられているようにすれば、管内にお
いて、それが流体に乱流を起こし境界層ないし境膜の発
達を妨げるために、非常に熱伝導効率が良好となる。

【００３６】さらに、内部伝熱フィンを数分割されたそ
れぞれの縦フィンに段階的に取り付けていくことにより
、内圧強度を飛躍的に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一実施例を示す放熱管の横断面図
である。

【図２】組立て手順を示す同実施例の斜視説明図である
。

【図３】同実施例の上端部正面図である。

【図４】第二実施例の横断正面である。

【図５】第三実施例の横断正面図である。

【図６】同実施例の上端部正面図である。

【図７】第四実施例の横断面図である。

【図８】この発明の放熱管の使用状態を示す説明図であ
る。

【符号の説明】 Ｐ　　自然対流式熱交換器用の放熱管 １　　縦部材 ２　　一次伝熱管 ３　　板材 ４　　外部伝熱フィン ６　　内部伝熱フィン ９　　管壁 １１　　放熱片

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　放熱管を直径方向に数分割し、分割さ
   れた各縦部材には、一次伝熱面となる管壁の両側端に外
   部二次伝熱面となる放熱片を放射方向に一体に突設され
   、隣接する縦部材とは放熱片を合わせて固着することに
   より連結し、その連結により一次伝熱管の周囲に放熱片
   の合体による外部伝熱フィンが縦に形成されたことを特
   徴とする自然対流式熱交換器用の放熱管。
2. 【請求項２】　　各隣接する縦部材間において、一次伝
   熱管の中心に向かって内部伝熱フィンを突設し、それを
   縦部材間に挾み込んで一体的に固着したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の自然対流式熱交換器用の
   放熱管。
3. 【請求項３】　　各内部伝熱フィンが板材からなり、そ
   の板材を隣接する外部伝熱フィン間に挾み込まれている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の自然対流
   式熱交換器用の放熱管。
4. 【請求項４】　　内部伝熱フィンが上下段々に分割され
   、段階的に左右に折り曲げ或いは捩じられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項または第３項記載の自
   然対流式熱交換器用の放熱管。
5. 【請求項５】　　上下段々に分割された内部伝熱フィン
   が管の中心を通りそれぞれ相対向する縦部材間に挾み込
   まれて一体的に固着されたことを特徴とする特許請求の
   範囲第２項ないし第４項記載の自然対流式熱交換器用の
   放熱管。
6. 【請求項６】　　縦長の伝熱板により複数の縦部材を形
   成し、その縦部材の形成につき、プレス成形により巾中
   央に或る円の一部をなす一次伝熱面となる円弧形の管壁
   を形成し、その両端を前記円の放射方向に屈折すること
   により、その両端に二次伝熱面となる放熱片を突設し、
   隣接する縦部材の放熱片を合わせて固着することにより
   順次縦部材を連結することを特徴とする自然対流式熱交
   換器用の放熱管の製造方法。