專利名稱：外裝有散熱片部件的傳熱管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及傳熱管，其可在汽車或建筑機械的流體冷卻管、調(diào)節(jié)居住用空間溫濕度的空調(diào)機及其他設備中使用，并具有能夠在腐蝕環(huán)境下使用的耐蝕性。本發(fā)明所獲得的傳熱管不僅耐蝕性良好，而且可以利用高散熱特性和吸熱特性進行有效的熱交換。
背景技術：
以往，作為具有耐蝕性的傳熱管，已有如下述專利文獻1、2所述的傳熱管，在實施了鍍鋅或鉻酸鹽被膜等防蝕鍍覆的鋼管或鋁管等金屬管的外周面，利用擠壓成形法設置聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等熱塑性樹脂被膜層。利用該樹脂被膜層具有的沖擊吸收力、耐水性和耐藥品性等，防止因流石(飛び石)等造成的防蝕鍍層、金屬管的破損，同時防止因濺污泥斑(泥はね)或藥品等造成的金屬管的氧化，提高傳熱管的耐蝕性。
另一方面，為了獲得在傳熱管內(nèi)外流動的流體彼此間高的熱交換性能，已有如下述專利文獻3～5所述的傳熱管，其是把尺寸較長的金屬材料制的平板在金屬管的外周纏繞成螺旋狀，通過在該金屬管的外周突出設置散熱片部件，來提高散熱特性和吸熱特性。
專利文獻1 特開平8-188884號公報專利文獻2 特開平10-315295號公報專利文獻3 特開平9-42573號公報專利文獻4 特開平9-136111號公報專利文獻5 特開平11-325778號公報專利文獻6 專利第2750710號公報專利文獻7 專利第2954555號公報專利文獻8 特開平3-47987號公報但是，專利文獻1、2的設有樹脂被膜層的傳熱管，為了提高耐沖擊性和耐蝕性而形成的厚樹脂被膜層，在散熱特性和吸熱特性方面有問題，難以提高在傳熱管內(nèi)外流通的流體彼此間的熱交換效率。
另一方面，專利文獻3～5的突起設置金屬材料制散熱片部件的傳熱管，增大了傳熱面積，可以獲得較高的熱交換性能，但是金屬管表面的防蝕鍍層容易因流石等而破損，在耐蝕性方面存在問題。并且，由于一邊在由平板狀金屬材料形成的散熱片部件與金屬管上的接觸部上設置褶皺等，一邊將其成形為螺旋狀纏繞在金屬管上，所以由于金屬材料的復原力而產(chǎn)生螺旋扭曲，不能很好地實現(xiàn)散熱片部件的接觸部和金屬管的外周面的緊密接合，產(chǎn)生間隙而不能獲得金屬管和散熱片部件間良好的傳熱性。
為了防止這種扭曲，通過夾子固定或螺釘固定等，把螺旋狀的散熱片部件的兩端部固定在金屬管上，但在制造工序中不僅花費許多工時，而且散熱片部件與金屬管間的接觸僅靠該固定還不充分。因此，需要通過涂裝或釬焊等來堵塞散熱片部件與金屬管間的間隙，作業(yè)工序煩雜，不易提高生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，本發(fā)明提供可以防止在金屬管外周纏繞成螺旋狀時的散熱片部件的扭曲，提高金屬管和散熱片部件的接觸性，提高雙方的傳熱性，并且熱交換性能良好的傳熱管。通過散熱片部件的防扭曲效果，使傳熱管的制作作業(yè)容易進行，提高了生產(chǎn)效率。另外，也提高了傳熱管的耐蝕性和耐沖擊性，提高了傳熱管的耐久性，保持了良好的熱交換性能。
本發(fā)明為了解決上述課題，在金屬管的外周面設置至少一層樹脂被膜層，使金屬材料制散熱片部件的一側端面接觸該樹脂被膜層的外周面并纏繞成螺旋狀，使該纏繞接觸部切入樹脂被膜層的表面。
并且，可以使金屬材料制散熱片部件的切入樹脂被膜層的至少一側端面?zhèn)刃纬蔀椴y形。
并且，樹脂被膜層的厚度可以為0.1～1.0mm。
并且，在該樹脂被膜層熔融溫度的100％～130％的溫度下加熱并熔融有金屬材料制散熱片部件切入的樹脂被膜層，以使樹脂被膜層熔融并粘接在散熱片部件上。
并且，金屬材料制散熱片部件及/或金屬管可以用鐵系列材料形成。
并且，金屬材料制散熱片部件及/或金屬管在表面可以設有至少一層防蝕鍍層。
并且，金屬材料制散熱片部件及/或金屬管可以用鋅、錫、鎳、鋁或以它們各自為基礎的合金被覆。
并且，金屬材料制散熱片部件及金屬管的燒結溫度是樹脂被膜層熔融溫度的100％～130％，并且表面可以進行涂裝處理。
并且，金屬材料制散熱片部件的截面形狀可以為從一端到另一端是相同寬度的直邊形狀。
并且，形成為直邊形狀的散熱片部件在樹脂被膜層中的切入深度可以為樹脂被膜層厚度的10％～60％。
并且，金屬材料制散熱片部件的、與樹脂被膜層接觸的接觸部的寬度大于主體部的寬度，其截面形狀為倒T字形，并且所述接觸部的寬度小于等于主體部的寬度的200％。
并且，所述倒T字形的散熱片部件在樹脂被膜層中的切入深度可以為樹脂被膜層厚度的5％～30％。
并且，樹脂被膜層中，可以使樹脂材料含有顆粒及/或纖維，該顆粒及/或纖維的傳熱性高于形成該樹脂被膜層的樹脂材料。
并且，樹脂被膜層中，可以使形成該樹脂被膜層的樹脂材料含有碳納米纖維。
并且，碳納米纖維的含量可以為多于5wt％而少于30wt％。
并且，可以在金屬管的外周面設有兩層樹脂被膜層。
本發(fā)明通過形成上述結構，在設于鋼管、鋁管、其他金屬管的外周的樹脂被膜層的表面，一面使散熱片部件的一側端面切入，一面將散熱片部件纏繞成螺旋狀，可以良好地防止散熱片部件的扭曲，提高散熱片部件與金屬管的適合性，可以防止雙方產(chǎn)生間隙，使其穩(wěn)定并能進行緊密粘接的配置。因此，可以通過樹脂被膜層提高在金屬管和散熱片部件之間的傳熱性。并且，通過設置金屬材料制散熱片部件來增大傳熱面積，所以即使使用樹脂材料時，也能獲得和只用金屬材料形成的產(chǎn)品相同或在其之上的散熱特性和吸熱特性，能夠獲得熱交換性能良好的傳熱管。
并且，利用散熱片部件在樹脂被膜層中的切入，來固定樹脂被膜層和散熱片部件，可以抑制因金屬材料的復原力造成的螺旋狀散熱片部件的扭曲，容易進行散熱片部件在金屬管上的配置作業(yè)，可以提高傳熱管的生產(chǎn)效率，同時提高散熱片部件相對傳熱管的振動或相對在傳熱體外周流動的流體的流動壓力等的耐久性，可以保持良好的熱交換性能。并且，通過設置樹脂被膜層，提高金屬管相對流石等的耐沖擊性和相對雨水、濺污泥斑等的耐蝕性，可以保持傳熱管的良好的熱交換性能。
通過使用這種熱交換性能良好的傳熱管，可以提高汽車或建筑機械的流體冷卻管、調(diào)節(jié)居住用空間的溫濕度的空調(diào)機、利用各種配管進行的吸熱和散熱、一般產(chǎn)業(yè)用、取熱用、供熱水用、其他多管式熱交換器的熱交換性能、耐蝕性、耐熱性、耐久性，并且可以實現(xiàn)產(chǎn)品的低成本化。


圖1是本發(fā)明實施例1的傳熱管的立體圖。
圖2是圖1的側視圖。
圖3是表示散熱片部件切入樹脂被膜層中的狀態(tài)的局部放大剖面圖。
圖4是實施例1的散熱片部件的立體圖。
圖5是實施例1中正準備向樹脂被膜層配置的散熱片部件的立體圖。
圖6是實施例2中正準備向樹脂被膜層配置的散熱片部件的立體圖。
圖7是表示實施例3中散熱片部件切入樹脂被膜層中的狀態(tài)的局部放大剖面圖。
圖8是表示實施例4中散熱片部件切入樹脂被膜層中的狀態(tài)的局部放大剖面圖。
圖9是使用了本發(fā)明的傳熱管的多管圓筒式熱交換器的概略圖。
符號說明1金屬管；2樹脂被膜層；3外周散熱片；5接觸部。
具體實施例方式
以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施例，圖1是本發(fā)明的實施例1的傳熱管的立體圖，在金屬管的外周配置樹脂被膜層，在該樹脂被膜層的外周，把截面形狀制成從一端到另一端為相同寬度的直邊形狀的金屬材料制的散熱片部件設置成螺旋狀。另外，圖2是圖1的側視圖。圖3是表示散熱片部件切入樹脂被膜層中的狀態(tài)的傳熱管的局部放大剖面圖。圖4是實施例1的散熱片部件的立體圖，使散熱片部件整體形成波紋形來設置波紋形褶皺。圖5是實施例1中正準備向樹脂被膜層配置的散熱片部件的立體圖，表示的狀態(tài)是一面把散熱片部件纏繞在樹脂被膜層的外周，一面壓縮形成散熱片部件內(nèi)周側的波紋形褶皺，同時使散熱片部件外周側的波紋形褶皺伸展，使散熱片部件形成為弧狀。
圖6是實施例2中正準備向樹脂被膜層配置的散熱片部件的立體圖，表示在壓縮形成散熱片部件內(nèi)周側的波紋形褶皺的同時，使散熱片部件外周側的波紋形褶皺擴展，使散熱片部件形成為弧狀的狀態(tài)。圖7是實施例3中傳熱管的局部放大剖面圖，在傳熱管的外表面實施了陽離子靜電涂裝。圖8是實施例4中傳熱管的局部放大剖面圖，外裝有散熱片部件，所述散熱片部件的與樹脂被膜層接觸的接觸部的寬度大于主體部的寬度，并且其截面形狀為倒T字形，然后形成傳熱管，在該傳熱管的外表面實施了陽離子靜電涂裝。圖9是使用了本發(fā)明的傳熱管的多管圓筒式熱交換器的概略圖。
另外，散熱片部件所使用的金屬材料可以是任何材料，但在樹脂被膜層上設置散熱片部件時，散熱片部件僅切入樹脂被膜層厚度的一部分，不貫通樹脂被膜層使其破裂，不會因散熱片部件而損傷金屬管。例如，通過用鋁、銅、低碳鋼等較軟質(zhì)的金屬材料形成散熱片部件，可以改善在樹脂被膜層中的切入性，而且即使纏繞力較強時，也可以進行使樹脂被膜不破裂的纏繞。并且，與使用軟質(zhì)金屬材料相比，在使用不銹鋼等較硬質(zhì)的金屬材料時，以比較弱的力在樹脂被膜層上進行纏繞，由此可以使散熱片部件切入樹脂被膜層而不破壞樹脂被膜。
并且，樹脂被膜層的厚度優(yōu)選在0.1～1.0mm的范圍內(nèi)。如果厚度低于0.1mm，則容易被散熱片部件的一側端面破壞，反之如果厚度超過1.0mm，則從管外周表面進行傳熱的傳熱性降低。
并且，切入了金屬材料制散熱片部件的樹脂被膜層，在該樹脂被膜層熔融溫度的100％～130％的溫度下被加熱熔融，如果使樹脂被膜層熔融粘接在散熱片部件上，則散熱片部件在樹脂被膜層中的固定更加牢靠且穩(wěn)定，雙方的傳熱性提高，同時散熱片部件相對在外部流動的流體的流動壓力或振動等的耐久性提高。另外，如果加熱溫度低于樹脂被膜層的熔融溫度的100％，則不能良好地進行樹脂被膜層的熔融，不能實現(xiàn)在散熱片部件和樹脂被膜層之間連接強度的提高。如果加熱溫度高于樹脂被膜層熔融溫度的130％，則樹脂被膜層過度熔融，有可能從金屬管表面流失。因此，優(yōu)選在樹脂被膜層熔融溫度的100％～130％的溫度范圍下加熱。
并且，金屬材料制散熱片部件及/或金屬管通過利用鐵系列材料形成，可以獲得廉價的產(chǎn)品，提高各部件的耐久性，同時提高形成螺旋狀時的散熱片部件的形狀保持性，不易產(chǎn)生扭曲。
另外，散熱片部件和金屬管優(yōu)選在表面設置至少一層防蝕鍍層。特別是在利用鐵系列材料形成散熱片部件和金屬管的情況下，通過用鋅、錫、鎳、鋁或以它們各自為基礎的合金進行被覆，從而散熱片部件和金屬管可以獲得可靠性高的耐久性。
并且，金屬材料制散熱片部件和金屬管如果在燒結溫度為樹脂被膜層熔融溫度的100％～130％的溫度下對表面實施涂裝處理，可以提高它們的耐蝕性，同時因樹脂被膜層熔融并熔融粘接在散熱片部件的外表面，而可以實現(xiàn)散熱片部件和樹脂被膜層的牢靠固定。該情況時，如果燒結溫度低于樹脂被膜層熔融溫度的100％，則不能良好地進行樹脂被膜層的熔融，不能實現(xiàn)在散熱片部件和樹脂被膜層之間連接強度的提高。如果燒結溫度高于樹脂被膜層熔融溫度的130％，則樹脂被膜層過度熔融，有可能從金屬管表面流失。
并且，金屬材料制散熱片部件通過使其截面形狀為從一端到另一端為相同寬度的直邊形狀，可以強力切入樹脂被膜層。由于散熱片部件不會使樹脂被膜層破裂，所以優(yōu)選使直邊形狀的散熱片部件在樹脂被膜層中的切入深度為樹脂被膜層厚度的10％～60％。如果該切入深度小于10％，則散熱片部件在樹脂被膜層上的適合性變差，散熱片部件和金屬管間的傳熱性降低，散熱片部件和樹脂被膜層間的連接力變脆弱。如果該切入深度大于60％，則切入部分的樹脂被膜層變脆弱，樹脂被膜層有可能因散熱片部件的負荷而破裂。另外，在樹脂被膜層的厚度為上面所述的0.1～1.0mm的情況下，切入深度在0.01～0.6mm的范圍內(nèi)。更優(yōu)選使切入深度為樹脂被膜層的20％～40％。
如果金屬材料制散熱片部件的與樹脂被膜層接觸的接觸部的寬度大于主體部的寬度，并且其截面形狀為倒T字形，則樹脂被膜層和散熱片部件的接觸面積增大，可以提高雙方之間的傳熱性，同時進一步提高散熱片部件在樹脂被膜層上的固定穩(wěn)定性。另外，該較寬的接觸部的寬度優(yōu)選小于等于主體部的寬度的200％，如果寬度大于200％，則散熱片部件自身不易成形，并且接觸部側不易形成螺旋狀，設置時有可能在樹脂被膜層和散熱片部件之間產(chǎn)生間隙。
作為這種倒T字形的散熱片部件，通過使表面積較大的接觸部切入樹脂被膜層，而使切入力分散，提高樹脂被膜層的防破裂效果。并且，這種倒T字形的散熱片部件優(yōu)選在樹脂被膜層中的切入深度為樹脂被膜層厚度的5％～30％，即使是這種小的切入深度，也能實現(xiàn)散熱片部件的穩(wěn)定固定。上述切入深度如果小于5％，與使散熱片部件不切入的情況相比，不能提高散熱片部件的固定力。如果倒T字形的散熱片部件的切入深度大于30％，則傳熱性未見差異，且需要較強的纏繞力，有產(chǎn)生樹脂被膜層破裂的危險。
另外，樹脂被膜層所使用的樹脂材料通過使用PA、PP、PE等，可以獲得耐蝕性和耐沖擊性良好且廉價的傳熱管。并且，通過使用單體鑄塑尼龍、聚酰胺-酰亞胺、聚苯并咪唑、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、聚醚砜、聚酰胺、聚苯硫、聚砜、聚四氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷氧基烷、氟化乙烯-丙烯、聚氯三氟乙烯、四氟乙烯-乙烯、乙烯氯三氟乙烯等樹脂材料，可以獲得熱交換性能和耐蝕性良好并且耐熱性良好的傳熱管。
這些樹脂材料中可以含有由銅、鋁、不銹鋼等的金屬材料、碳材料或玻璃材料等形成的顆粒或纖維，即使在使用樹脂材料的情況下也能提高傳熱管的傳熱性，進一步提高熱交換性能。并且，優(yōu)選使用黑色并具有黑體輻射效果的樹脂材料，這種黑色的并具有黑體輻射效果的樹脂材料中可以還含有所述顆?；蚶w維等，這樣在散熱時輻射熱的放射特性良好，吸熱時的熱吸收性良好，可以進一步提高傳熱管的熱交換效率。
另外，通過使上述樹脂材料含有碳納米管、碳納方(カ一ボンナノホ一ン)等碳納米纖維，可以有效提高樹脂材料的傳熱性，進一步提高傳熱管的散熱特性和吸熱特性。并且，優(yōu)選這種碳納米纖維的含量為多于5wt％而少于30wt％，這樣在獲得更加良好的傳熱效果的同時容易進行傳熱管的生產(chǎn)。
上述碳納米纖維的含量如果小于等于5wt％，則傳熱效果的提高作用不足。另外，即使含量大于等于30wt％，傳熱效果也未產(chǎn)生大的差異，而且使其在樹脂材料中的含量大于等于30wt％是有困難的，并且也降低了生產(chǎn)效率，增加了成本。另外，本說明書中所說的碳納米纖維是指納米技術領域包括的碳納米管、碳納方、其他納米單位的碳纖維的總稱。在樹脂材料中，可以使用碳納米管、碳納方及其他碳納米纖維中的一種物質(zhì)或它們的混合物。在樹脂材料中含有碳納米管的情況下，碳納米管可以是單層的也可以是多層的。另外，不考慮該碳納米管的縱橫比，也不考慮碳納米管的粗細、長度等。
(實施例1)首先，詳細說明圖1～圖4所示的實施例1，1表示金屬管，使用管外徑為8mm、壁厚為0.7mm、外表面沒有鍍銅的單層繞鋼管，外表面鍍銅的復疊繞鋼管、鋁管等。該金屬管1通過如后所述設置樹脂被膜層2可以獲得耐蝕性，所以可以直接使用，但在本實施例中，在該金屬管1的外表面還設置替換腐蝕性的防蝕鍍層(未圖示)，即使在惡劣的腐蝕環(huán)境下也能表現(xiàn)良好的耐蝕性。
上述防蝕鍍層可以為鋅、錫、錫-鋅合金、鎳、鋅-鎳合金、鋅-鋁合金等的一層鍍層，也可以在金屬管1)的外表面鍍鎳，在該鎳層的外周面鍍鋅-鎳合金，形成兩層結構等多層鍍層。并且，在實施多層防蝕鍍層時，例如可以采用所述專利文獻6～8所記載的方法。另外，也可以對金屬管1實施鋅系列鍍層和鉻酸鹽被膜，使其具有耐蝕性。
然后，使用擠壓成形裝置等，在如上所述防蝕鍍層的外周面緊密涂覆厚度為0.1～1.0mm的樹脂被膜層2。在本實施例中利用聚酰胺12等聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等僅形成一層樹脂被膜層2。對于樹脂被膜層2，可以根據(jù)需要使所述樹脂材料中含有由銅、鋁、不銹鋼等金屬材料、碳材料或玻璃材料等形成的顆?；蚶w維，也可以使用黑色并具有黑體輻射效果的樹脂材料，或可以含有碳納米纖維，這樣在散熱時輻射熱的散熱特性良好，吸熱時熱吸收性良好，可以提高樹脂被膜層2的傳熱性。
在上述樹脂被膜層2的外周面，按照圖3所示，使由所述鋁、銅、經(jīng)表面處理的低碳鋼、不銹鋼等金屬材料制的平板而形成的尺寸較長的散熱片部件3的一側端面，一面接觸樹脂被膜層2，一面配置成螺旋狀，由此獲得實施例1的傳熱管4。另外，散熱片部件3如圖3所示，使寬度方向的長度L為圖1所示金屬管1的外徑D的50％～150％，使散熱片部件3的厚度t為0.15～0.4mm。在散熱片部件3的表面可以類似所述金屬管1設置防蝕鍍層，可以利用鋅、錫、錫-鋅合金、鎳、鋅-鎳合金、鋅-鋁合金等形成一層鍍層，也可以將它們組合形成多層鍍層。通過設置這種防蝕鍍層，可以防止散熱片部件3的腐蝕，進一步提高傳熱管4整體的耐蝕性。
為了在樹脂被膜層2上將上述散熱片部件3設置成螺旋狀，在實施例1中，按照圖4所示，在厚度均勻并且截面形狀為從一端到另一端為相同寬度的直邊形狀的散熱片部件3上，設置多個涉及整個寬度的波紋形褶皺6，使散熱片部件3整體成形為波紋形。在準備把該散熱片部件3配置在金屬管1上之前，如圖5所示進行成形，使作為散熱片部件3在樹脂被膜層2上的接觸部5的內(nèi)周側，進行縮徑，并增大波紋形褶皺6的起伏，同時使外周側伸展成為平坦狀。通過這種成型，在內(nèi)徑側和外徑側之間產(chǎn)生直徑差，散熱片部件3以接觸部5側為內(nèi)側彎曲成弧狀，容易在設有樹脂被膜層2的金屬管1的外周纏繞成螺旋狀。另外，該波紋形褶皺6在金屬管1上的螺旋狀配置完成后，圖3所示的散熱片部件3形成的波紋形褶皺6的長度d為大于等于散熱片部件3的寬度的約50％。
并且，一面使接觸部5切入樹脂被膜層2的表面一面將散熱片部件3纏繞成螺旋狀。該散熱片部件3的接觸部5在樹脂被膜層2中的切入深度(圖3的I)，在本實施例中為樹脂被膜層2厚度的60％。這樣，一面使散熱片部件3的接觸部5切入樹脂被膜層2，一面進行纏繞，所以接觸部5被樹脂被膜層2束縛著，可以防止因金屬材料的復原力造成的散熱片部件3的扭曲，能夠有效進行散熱片部件3的螺旋狀配置作業(yè)。
由于使設有波紋形褶皺6的接觸部5切入樹脂被膜層2，所以與直線切入時相比，接觸部5和樹脂被膜層2的接觸面積增大，接觸部5可以配置在與散熱片部件3扭曲方向交叉的方向。因此，散熱片部件3更牢靠地切入樹脂被膜層2中，束縛力增大，可以進一步提高防扭曲效果。
以往由于散熱片部件的扭曲，在金屬管和散熱片部件的接觸部產(chǎn)生間隙，需要通過涂裝或釬焊等來堵塞間隙，但在本發(fā)明中，散熱片部件3在樹脂被膜層2中的適合性提高，可以沒有間隙地緊密粘接，所以沒有必要個別進行堵塞間隙的作業(yè)，可以提高作業(yè)效率，降低材料成本，提高生產(chǎn)效率。
在如上所述形成的傳熱管4中，通過利用具有沖擊吸收性、耐水性和耐藥品性等的樹脂被膜層2來被覆保護金屬管1，提高防止該金屬管1及在其表面實施的防蝕鍍層因流石等而破損或因濺污泥斑等造成的氧化等的效果。此外，本實施例中在散熱片部件3也設置防蝕鍍層，所以能夠獲得耐蝕性良好的產(chǎn)品。
另外，在樹脂被膜層2的外周面設置金屬材料制散熱片部件3，可以增大傳熱面積，同時可以使散熱片部件3的一側端面切入樹脂被膜層2并且沒有間隙地緊密粘接，所以能夠獲得介有樹脂被膜層2的金屬管1和散熱片部件3的高傳熱性。并且，根據(jù)需要使樹脂被膜層2含有碳納米纖維，或含有金屬材料制、碳材料制或玻璃材料制等的顆?；蚶w維，或使用黑色并具有黑體輻射效果的樹脂材料，所以能夠提高樹脂被膜層2的傳熱性，可以進一步提高在金屬管1和散熱片部件3之間的傳熱性。
因此，傳熱管4的散熱特性和吸熱特性提高，在傳熱管4內(nèi)部流通的流體和在外部流通的流體可以有效地進行熱交換。并且，利用在樹脂被膜層2中的良好適合性，提高散熱片部件3相對傳熱管4的振動或相對在散熱片部件3的外周流動的流體的流動壓力等的耐久性，可以保持良好的熱交換性能。
另外，如圖9所示，安裝了如上所述的傳熱管4的多管圓筒式熱交換器10，在圓筒狀管體11的兩端連接一對管座12，可以將內(nèi)部密封。在一對管座12之間使多個本實施例的傳熱管4貫通管座12并連接設置。在管體11的兩端連接管蓋16，所述管蓋16設有被冷卻的高溫熱介質(zhì)流體的導入口14和導出口15。
另外，在管體11的外周設置低溫熱介質(zhì)流體的導入口17和導出口18，從而把用一對管座12隔離的氣密空間內(nèi)部作為低溫熱介質(zhì)流體可以流通的冷卻部13。在該冷卻部13內(nèi)接合配置多個支撐板20，使傳熱管4穿過設在支撐板20上的通孔21，這樣支撐板20作為擋板用來穩(wěn)定支撐傳熱管4，同時使在冷卻部13內(nèi)流動的低溫熱介質(zhì)流體進行蛇行流動。
在上述多管圓筒式熱交換器10中，從導入口14向管體11內(nèi)導入高溫熱介質(zhì)流體時，該高溫熱介質(zhì)流體流入配置在管體11內(nèi)的多個傳熱管4中。對于配置在該傳熱管4外部的冷卻部13，預先使低溫熱介質(zhì)流體流通，以使傳熱管4的外表面介于其中，利用高溫熱介質(zhì)流體和低溫熱介質(zhì)流體進行熱交換。
并且，傳熱管4通過按前面所述設置散熱片部件3來增大傳熱面積，同時提高散熱片部件3和樹脂被膜層2的適合性，提高散熱片部件3和金屬管1的傳熱性。另外，通過把散熱片部件3設置成螺旋狀，產(chǎn)生低溫熱介質(zhì)流體的紊流和攪拌效果，通過去除(剝離)邊界層等，可以促進熱交換。并且，通過在散熱片部件3設置波紋形褶皺6，促進低溫熱介質(zhì)流體的紊流和攪拌。根據(jù)這些作用，在金屬管1內(nèi)流動的高溫熱介質(zhì)流體的熱量通過金屬管1、散熱片部件3向在外部流動的低溫熱介質(zhì)流體有效散熱，可以獲得對高溫熱介質(zhì)流體的良好冷卻效果。
并且，在上述實施例1中，在多管圓筒式熱交換器10中使用本發(fā)明的傳熱管4，但利用耐沖擊性和耐蝕性良好的特征，也可以把本發(fā)明的傳熱管4用于配置在地板中的燃料管等。通過與在燃料管外周流動的空氣的接觸，使在內(nèi)部流動的燃料的熱量有效散熱，可以獲得良好的冷卻效果。
這樣，通過使用本發(fā)明的傳熱管4，可以提高多管圓筒式熱交換器10等、汽車或建筑機械的流體冷卻管、調(diào)節(jié)居住用空間的溫濕度的空調(diào)機等的產(chǎn)品品質(zhì)。并且，通過獲得良好的熱交換性能，可以實現(xiàn)這些產(chǎn)品的小型化，獲得也可設置在狹窄場所的布局自由度高的產(chǎn)品。
并且，在實施例1中，在金屬管1和散熱片部件3的外表面設置防蝕鍍層，但不限于鍍覆處理，也可以實施陽極氧化處理等其他表面處理。這些防蝕鍍覆處理或陽極氧化處理等的表面處理作業(yè)可以納入在傳熱管4的制作工序中，但也可以使用預先實施了這些表面處理的細徑金屬管1或散熱片部件3用金屬板等，省略表面處理的工時，可以進一步提高傳熱管4的生產(chǎn)效率。
(實施例2)在上述實施例1中，在準備把設有涉及整個寬度的波紋形褶皺6的散熱片部件3設置在金屬管1上之前，為了容易在金屬管1的外周把散熱片部件3纏繞成螺旋狀，而使內(nèi)周側縮徑并增大波紋形褶皺6的起伏，并使外周側的波紋形褶皺6伸展并成形為平坦狀，使散熱片部件3彎曲成圓弧狀。與此相對，在實施例2中，如圖6所示，把設有多個涉及整個寬度的波紋形褶皺6的散熱片部件3一面在金屬管1上纏繞成螺旋狀，一面使內(nèi)周側縮徑并增大波紋形褶皺6的起伏，同時在外周側如圖6所示，不使波紋形褶皺6伸展成平坦狀而僅擴展保留褶皺，波紋形狀變小，但一面保持該方式一面進行設置。
通過利用這種工序進行成形，在向金屬管1設置散熱片部件3后，在散熱片部件3的整個寬度方向形成波紋形褶皺6，可不必使外周側伸展成平坦狀，容易地進行散熱片部件3的螺旋狀設置。并且，散熱片部件3的表面積增大，可以進一步提高傳熱管4的熱交換性能。
在上述實施例1、2中，在散熱片部件3上設置涉及整個寬度的波紋形褶皺6，一面在金屬管1上纏繞成螺旋狀，一面使內(nèi)周側縮徑并增大波紋形褶皺6的起伏，同時在外周側使波紋形褶皺6按圖5所示伸展或按圖6所示擴展，使該散熱片部件3彎曲成形為圓弧狀，并在金屬管1的外周設置成螺旋狀。與此相對，作為其他不同的實施例，使用未設有波紋形褶皺6的平坦的散熱片部件3，在金屬管1上進行纏繞時，一面使散熱片部件3的內(nèi)周側縮徑一面僅在該內(nèi)周側形成波紋形褶皺6，形成如圖5所示的散熱片部件3的形狀，或如圖6所示，一面使散熱片部件3整體上形成波紋形褶皺6一面在金屬管1上進行纏繞，而且在形成該波紋形褶皺6時使散熱片部件3的內(nèi)周側縮徑，在內(nèi)周側增大波紋形褶皺6的起伏，在外周側使波紋形褶皺6的起伏成為平緩狀態(tài)，由此確保涉及整個寬度的波紋形褶皺6，并且使內(nèi)周側和外周側產(chǎn)生直徑差異并成形為圓弧狀。
在實施例1中，波紋形褶皺6的長度d為散熱片部件3的寬度的約50％，與此相對，在實施例2中，波紋形褶皺6的長度d為散熱片部件3的寬度的100％。這樣，形成于散熱片部件3的波紋形褶皺6的長度d為散熱片部件3的寬度的約50％～100％，從而在設置于金屬管1外周的樹脂被膜層2上容易纏繞成螺旋狀，可以實現(xiàn)樹脂被膜層2和散熱片部件3的良好固定，并提高傳熱性。
(實施例3)在圖7所示實施例3中，對傳熱管4的整個外表面實施陽離子電沉積涂裝。在制作該傳熱管4的工序中，首先對鐵制金屬管1的外周實施鋅系列電鍍以提高耐蝕性，在其外周設置作為底漆的環(huán)氧樹脂后，在該環(huán)氧樹脂的外周擠壓PA，設置樹脂被膜層2。于是，在設有該樹脂被膜層2的金屬管1的外周，把實施鋅系列電鍍而提高耐蝕性的鐵制散熱片部件3設置成螺旋狀，從而形成傳熱管4。該散熱片部件3的螺旋狀配置，可以是把按圖4所示設有涉及整個寬度的波紋形褶皺6的散熱片部件3纏繞在金屬管1上時，如圖5所示的實施例1那樣，一面使外周側伸展一面配置；也可以如圖6所示實施例2那樣，使波紋形褶皺6的外周側擴展，一面保持涉及整個寬度的波紋形褶皺6，一面配置。并且，可以使用未設置波紋形褶皺6的平坦的散熱片部件3，按圖5所示僅在內(nèi)周側設置波紋形褶皺6，或者按圖6所示一面設置涉及整個寬度的波紋形褶皺6一面在金屬管1的外周上進行纏繞。
然后，對如上形成的傳熱管4利用樹脂涂料實施涂裝，在其外表面設置涂裝部7。通過用該樹脂系列的涂裝部7被覆，而提高鐵制散熱片部件3等的耐蝕性，并可以提高傳熱管4的耐久性。另外，該涂裝可以是粉體涂裝、靜電涂裝、浸漬涂裝等以往公知的任何方式，例如進行粉體涂裝時，樹脂系列的涂料不僅附著在散熱片部件3上，也附著在樹脂被膜層2的表面上。因此，形成厚的樹脂被膜層2，多少可能會降低傳熱性。
為了不產(chǎn)生這種不良現(xiàn)象，在實施例3中，采用陽離子電沉積涂裝，同時為實施更有效的涂裝，進行兩次該處理。該情況時，只有鐵制散熱片部件3帶電并附著涂料，在其外表面形成涂裝部7，但是樹脂被膜層2未被涂裝，因此，鐵制散熱片部件3通過涂裝部7可以獲得良好的耐蝕性，而且能夠保持傳熱管4良好的傳熱性。并且，在本實施例的陽離子電沉積涂裝時，燒結溫度為190℃，PA制樹脂被膜層2的熔融溫度為150℃，燒結溫度為熔融溫度的126％。因此，在燒結的同時，樹脂被膜層2的PA熔融，并熔融粘接在切入該樹脂被膜層2的散熱片部件3的外表面，如圖7所示，形成熔融粘接部8，散熱片部件3被牢靠地固定在樹脂被膜層2上，從而提高了散熱片部件3的穩(wěn)定性。并且，如圖7所示，鐵制散熱片部件3和樹脂被膜層2的熔融粘接部8、涂裝部7各邊界部平滑地形成為一體，彼此的傳熱性提高，同時可以進一步提高散熱片部件3的固定穩(wěn)定性。
(實施例4)
在上述實施例1～3中，使用截面形狀為從一端到另一端為相同寬度的直邊形狀的散熱片部件3，但在圖8所示實施例4中，使用與樹脂被膜層2接觸的接觸部5的寬度T大于主體部的寬度t但小于等于主體部的寬度t的200％，并且其截面形狀為倒T字形的散熱片部件3。一面使該較寬的接觸部5切入樹脂被膜層2，一面把散熱片部件3在樹脂被膜層2的外周配置成螺旋狀。在這種結構中，樹脂被膜層2和散熱片部件3的接觸面積增大，可以提高雙方的傳熱性，也能夠提高散熱片部件3在樹脂被膜層2上的固定穩(wěn)定性。并且，通過使接觸部5形成得較寬，而使相對樹脂被膜層2的切入力量分散，提高防止樹脂被膜層2破裂的效果。
在實施例4中，利用陽離子電沉積涂裝而在鐵制散熱片部件3的外周設置涂裝部7，在提高耐蝕性的同時，實現(xiàn)樹脂被膜層2在散熱片部件3上的熔融粘接、及樹脂被膜層2和涂裝部7的平滑一體化。由此，樹脂被膜層2、散熱片部件3和涂裝部7彼此的傳熱性提高，同時也提高散熱片部件3在樹脂被膜層2上的固定穩(wěn)定性。并且，通過使散熱片部件3與樹脂被膜層2接觸的接觸部5的寬度較寬，而使利用熔融粘接部8進行的散熱片部件3的固定更加牢固，可以提高散熱片部件3的耐沖擊性。因此，能夠獲得熱交換性能、耐久性良好的傳熱管4。
另外，即使對于如前述實施例1、2所述未實施涂裝的傳熱管4，通過在樹脂被膜層2的熔融溫度的100％～130％的溫度下加熱，而使樹脂被膜層2熔融并粘接在切入樹脂被膜層2的散熱片部件3的外表面。因此，可以把散熱片部件3牢靠地固定在樹脂被膜層2上，提高雙方的傳熱性，能夠進一步提高傳熱管4的熱交換性能，同時獲得防止散熱片部件3出現(xiàn)扭曲的良好效果，并可以進一步提高實施例1、2所述構成的傳熱管4的品質(zhì)。
權利要求
1.外裝有散熱片部件的傳熱管，其特征在于，在金屬管的外周面設置至少一層樹脂被膜層，使金屬材料制散熱片部件的一側端面接觸該樹脂被膜層的外周面并纏繞成螺旋狀，使該纏繞接觸部切入樹脂被膜層的表面。
2.根據(jù)權利要求1所述的外裝有散熱片部件的傳熱管，其特征在于，使金屬材料制散熱片部件的切入樹脂被膜層的至少一側端面?zhèn)刃纬刹y形。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的外裝有散熱片部件的傳熱管，其特征在于，所述樹脂被膜層的厚度為0.1～1.0mm。
4.根據(jù)權利要求1、2或3中任一項所述的外裝有散熱片部件的傳熱管，其特征在于，在所述樹脂被膜層的熔融溫度的100％～130％的溫度下加熱并熔融有所述金屬材料制散熱片部件切入的樹脂被膜層，以使樹脂被膜層熔融并粘接在散熱片部件上。
5.根據(jù)權利要求1、2、3或4中任一項所述的外裝有散熱片部件的傳熱管，其特征在于，所述金屬材料制散熱片部件及/或金屬管是用鐵系列材料形成的。
6.根據(jù)權利要求1、2、3、4或5中任一項所述的外裝有散熱片部件的傳熱管，其特征在于，所述金屬材料制散熱片部件及/或金屬管在表面設有至少一層防蝕鍍層。
7.根據(jù)權利要求6所述的外裝有散熱片部件的傳熱管，其特征在于，所述金屬材料制散熱片部件及/或金屬管用鋅、錫、鎳、鋁或以它們各自為基礎的合金被覆。
8.根據(jù)權利要求1、2、3、4、5、6或7中任一項所述的外裝有散熱片部件的傳熱管，其特征在于，所述金屬材料制散熱片部件及金屬管的燒結溫度是樹脂被膜層熔融溫度的100％～130％的溫度，并且所述金屬材料制散熱片部件及金屬管表面進行了涂裝處理。
9.根據(jù)權利要求1、2、3、4、5、6、7或8中任一項所述的外裝有散熱片部件的傳熱管，其特征在于，所述金屬材料制散熱片部件的截面形狀為從一端到另一端是相同寬度的直邊形狀。
10.根據(jù)權利要求9所述的外裝有散熱片部件的傳熱管，其特征在于，直邊形狀的散熱片部件在樹脂被膜層中的切入深度為樹脂被膜層厚度的10％～60％。
11.根據(jù)權利要求1、2、3、4、5、6、7或8中任一項所述的外裝有散熱片部件的傳熱管，其特征在于，所述金屬材料制散熱片部件的與樹脂被膜層接觸的接觸部的寬度大于其主體部的寬度，其截面形狀為倒T字形，并且所述接觸部的寬度小于等于所述主體部的寬度的200％。
12.根據(jù)權利要求11所述的外裝有散熱片部件的傳熱管，其特征在于，所述倒T字形的散熱片部件在樹脂被膜層中的切入深度為樹脂被膜層厚度的5％～30％。
13.根據(jù)權利要求1、2、3、4、8、10、11或12中任一項所述的外裝有散熱片部件的傳熱管，其特征在于，所述樹脂被膜層含有顆粒及/或纖維，該顆粒及/或纖維的傳熱性高于形成所述樹脂被膜層的樹脂材料。
14.根據(jù)權利要求1、2、3、4、8、10、11、12或13中任一項所述的外裝有散熱片部件的傳熱管，其特征在于，所述樹脂被膜層由含有碳納米纖維的樹脂材料形成。
15.根據(jù)權利要求14所述的外裝有散熱片部件的傳熱管，其特征在于，所述碳納米纖維的含量為多于5wt％而少于30wt％。
16.根據(jù)權利要求1、2、3、4、8、10、11、12、13、14或15中任一項所述的外裝有散熱片部件的傳熱管，其特征在于，在金屬管的外周面設有兩層所述樹脂被膜層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種耐蝕性良好、散熱特性和吸熱特性高、在內(nèi)部流動的流體和在外部流動的流體的熱交換效率良好的傳熱管。利用簡單的結構和簡易的制作工序，可以低成本地形成這種耐蝕性、散熱特性及吸熱特性良好的傳熱管。其中，在金屬管(1)的外周面設置至少一層樹脂被膜層(2)，使金屬材料制散熱片部件(3)的一側端面接觸該樹脂被膜層(2)的外周面并纏繞成螺旋狀。使該纏繞接觸部(5)切入樹脂被膜層(2)的表面，從而形成傳熱管(4)。
文檔編號F28F1/12GK1590946SQ20041005706
公開日2005年3月9日 申請日期2004年8月25日 優(yōu)先權日2003年9月1日
發(fā)明者橋本康明, 四元眾 申請人:臼井國際產(chǎn)業(yè)株式會社