CN1125967C - 内表面带槽的传热管及所用金属带条的加工辊 - Google Patents

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Abstract

本发明的内表面带有槽的传热管，其内表面沿着管轴方向划分出连续的多个区域(W1、W2)，在相邻的区域(W1、W2)上形成多个相对于管轴方向(L)的导角(θ、θ’)，翅片顶角(α、α’)以及翅片节距(p、p’)中至少一种不同的翅片(10、11)，相邻区域(W1、W2)的相互交界线产生部(a)形成相对于管轴方向L波浪形弯曲的形状。本发明的金属带条加工辊是将在外周面上形成有多道槽(20、21)的多个辊子片盘(2a、2b)在沿着轴线方向重叠的状态下组合起来，将相邻的辊子片盘(2a、2b)的相互接触面(c)形成倾斜面。

Description

内表面带槽的传热管及所用金属带条的加工辊
技术领域
本发明涉及一种制冷机或空调机等的热交换器中使用的内表面上有槽的传热管，以及对这种内表面有槽的传热管用金属带条进行压延加工用的金属带条加工辊。
更具体地说，涉及将金属管的内表面沿着管轴方向划分出多个区域，在相邻的区域中分别形成有翅片模式不同的(相对于管轴方向的翅片导角，翅片角以及翅片节距等)细小平行翅片的内表面带槽的传热管，以及适用于对这种传热管用金属带条进行压延加工的金属带条加工辊。
背景技术
金属管的内表面沿着管轴方向划分出连续的多个区域，在相邻的区域中形成有多个图式不同的翅片的内表面带槽的传热管例如在特开平3-13796号公报或特开平4-158193号公报中已被记载。
下面将上述特开平3-13796号公报中所记载的内表面带槽的传热管参照图19进行说明。
金属管1的内表面沿着管轴方向L划分出连续的多个区域W1、W2、W1、W2，在相邻的区域W1、W2上形成多个分别相对于管轴方向L带有反向的导角θ、θ’的平行细小翅片10、11。
在图19的内表面带有槽的传热管的制造中，将例如铜或者铜合金制成的一定宽度的带状金属带条1a是通过图20所示的加工辊3以及压在该加工辊3上表面平滑的图中未示的受压托辊之间而进行压延的。
加工辊3将呈有预定厚度的圆盘状多个辊子片盘3a、3b、3a、3b在沿着轴线方向重叠的状态下组合形成预定长度的辊，在各自相邻的辊子片盘3a、3b的外周面上密集地形成多个相对于轴线方向导角θ1、θ1’相反的细小的平行槽30、31。
然而，在压延的图19的金属带条1a的一面上，通过各加工辊3a、3b的上述多道槽30、31转印，分别形成上述的多个翅片10、11。
接着，让上述金属带条1a在将上述翅片转印的面做为内侧的状态下置于图中未示的电焊装置中，将其朝着该电焊装置的很多级设置的各对成形辊组(图中未示)之间，在宽度方向卷成圆形，将宽度方向对接的端部相互焊接而形成管状。
然后，将管状成形品的焊滴缝点部切去，再将其由预定的拉伸装置拉伸，使其直径缩小到预定的直径，从而形成图19所示的金属管1
图19的传热管，在管内部的制冷剂例如向图19的上方流动时，制冷剂向由翅片10、11导向的分别相邻的各区域W1、W2的交界线部a’流动，在该交界线部a’的部分上相互冲突，形成紊流，通过这种紊流防止产生制冷剂中的温度梯度，从而提高管内的传热性能。
上述以往的传热管在将其组装入热交换器的情况下，可以在上述交界线部a’上通过促进制冷剂的紊流来提高传热性能。
然而，交界线部a’是与管轴方向L平行的，在该交界线部a’上制冷流动方向的前方所发生的紊流与其后方发生的紊流相干涉，使紊流的效果相互抵消，从而不能够充分地实现传热性能的提高。
另外，虽然能够消除沿着管轴方向L的温度梯度，由于沿着圆周方向容易产生温度梯度，因此还会有不能充分实现传热性能提高的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够抑制相邻区域W1、W2的交界线部上沿管轴方向流动的制冷剂的紊流相互干涉，同时，通过将制冷剂的紊流发生部分朝着管的内周方向依次导向，从而可以提高管内的传热性能的内表面带槽的传热管。
本发明的另一目的是提供一种能够将实现上述目的的内表面带槽的传热管用金属带条顺利进行加工的金属带条加工辊。
为了解决上述问题，本发明的内表面带槽的传热管具有以下结构。
即本发明第1种形态的内表面带槽的传热管的特征是：
金属管1的内表面沿着管轴方向L被划分成连续的多个区域W1、W2，
在相邻的区域W1、W2上分别形成多道细小平行的翅片10、11，
相邻一方区域W1的翅片10与另一方区域W2的翅片11在相对于管轴方向L的导角θ、θ’，翅片顶角α、α’以及翅片节距p、p’的至少一项是不同的，
至少一个区域W1同与该区域相邻的另一区域W2之间的交界线部a相对于上述金属管1的管轴方向是波浪状弯曲的。
本发明第2种形态的内表面带槽的传热管是在第1种形态的内表面带槽的传热管的基础上，其特征是：相邻的一方的区域W1上形成的翅片10与另一方区域W2上形成的翅片11相对于上述管轴方向L的导角θ、θ’是相反的。
本发明第3种形态的内表面带槽的传热管是在第2种形态的内表面带槽的传热管的基础上，其特征是：上述相邻的一方区域W1的各翅片10的上述导角θ为15°～50°，而另一方区域W2上的各翅片11的上述导角θ’则为-15°～-50°。
本发明第4种形态的内表面带槽的传热管是在第1种或者第2种形态的内表面带槽的传热管的基础上，其特征是：相邻区域W1、W2的上述相互交界线部a以相对于上述管轴方向L一定的波浪形节距P弯曲，该波浪形弯曲的节距P是上述金属管1的断面外周长W的8～60倍。
本发明第5种形态的内表面带槽的传热管是在第1种或者第2种形态的内表面带槽的传热管的基础上，其特征是：相邻区域W1、W2的各翅片10、11的断面呈大致锐角三角形，这些翅片10、11的顶角α为10°～30°。
本发明的第6种形态的内表面带槽的传热管是在第1种或者第2种形态的内表面带槽的传热管的基础上，其特征是：上述相邻区域W1、W2的各翅片10、11的翅片高度h是上述金属管1的外径R的1/15～1/70。
为了解决上述问题，本发明第1种形态的内表面带槽的传热管用金属带条加工辊的特征是：
将多个辊子片盘2a、2b沿着轴线方向以重叠状态组合成预定长度的辊，
在相邻的辊子片盘2a、2b的外周面上分别形成多道细小的平行槽20、21，
相邻的一方辊子片盘2a的槽20与另一方辊子片盘2b的槽21其相对于轴线方向的导角θ1、θ1’，槽底角α1、α1’以及槽节距p1、p1’中的至少一种是不同的，
至少一个辊子片盘2a与同该辊子片盘2a相邻的另一辊子片盘2b的相互接触面c是相对于该各辊子片盘2a、2b的轴线方向带有一定倾斜角的倾斜面。
为了解决上述问题，本发明第2种形态的内表面带槽的传热管用金属带条加工辊的特征是：
将多个辊子片盘2a、2b沿着轴线方向以重叠状态组合成预定长度的辊，
在相邻的辊子片盘2a、2b的外周面上分别形成多道细小的平行槽20、21，
相邻一方的辊子片盘2a的槽20与另一方辊子片盘2b的槽21其相对于轴线方向的导角θ1、θ1’，槽底角α1、α1’以及槽节距p1、p1’中的至少一种是不同的，
至少一个辊子片盘2a与同该辊子片盘2a相邻的另一辊子片盘2b的相互接触面c是相对于该各辊子片盘2a、2b的轴线方向分别带有不同倾斜角的多个连续的倾斜面。
附图说明
图1是本发明第1实施形态的内表面带槽的传热管部分的展开俯视图。
图2是制造本发明第1实施形态的内表面带槽的传热管用的金属带条加工辊的正视简图。
图3是图1的实施形态的内表面带槽的传热管制造之前的压延金属带条的局部放大剖视图。
图4是制造本发明第2实施形态内表面带槽的传热管用的金属带条加工辊的正视简图。
图5是使用图4的金属带条加工辊制造出的第2实施形态的内表面带槽的传热管部分展开俯视简图。
图6是制造本发明第3实施形态的内表面带槽的传热管用的金属带条加工辊的正视简图。
图7使用图6的金属带条加工辊制造出的第3实施形态的内表面带槽的传热管部分展开俯视简图。
图8是制造本发明第4实施形态的内表面带槽的传热管用的金属带条加工辊的正视简图。
图9使用图8的金属带条加工辊制造出的第4实施形态的内表面带槽的传热管部分展开俯视简图。
图10是制造本发明第5实施形态的内表面带槽的传热管用的金属带条加工辊的正视简图。
图11是使用图10的金属带条加工辊制造出的第5实施形态的内表面带槽的传热管部分展开俯视简图。
图12是制造本发明第6实施形态的内表面带槽的传热管用的金属带条加工辊的正视简图。
图13是使用图12的金属带条加工辊制造出的第6实施形态的内表面带槽的传热管部分展开俯视简图。
在图14中，(A)是制造本发明第7实施形态的内表面带槽的传热管用的金属带条加工辊的正视简图，(B)是图(A)的金属带条加工辊中的一个辊子片盘表面的槽的放大剖视图，(C)是图(A)的金属带条加工辊中另一个辊子片盘表面的槽的放大剖视图。
在图15中，(D)是使用图14的金属带条加工辊制造出的第7实施形态的内表面带槽的传热管部分展开俯视简图，(E)是图(D)的内表面带槽的传热管内一侧区域中的翅片的放大剖视图，(F)是图(D)的内表面带槽的传热管内另一侧区域中的翅片的放大剖视图。
图16是制造本发明第8实施形态的内表面带槽的传热管用的金属带条加工辊的正视简图。
图17是使用图16的金属带条加工辊制造出的第8实施形态的内表面带槽的传热管部分展开俯视简图。
图18是制造另一种实施形态的内表面带槽的传热管用的金属带条加工辊的俯视简图。
图19是特开平3-13786号公报所记载的以往的内表面带槽的传热管的部分展开图。
图20是制造图19的内表面带槽的传热管用金属带条加工辊的正视简图。
具体实施方式
下面参照图1～图18说明本发明的内表面带槽的传热管的实施形态。
第1实施形态
如图1所示，由脱氧铜制成的厚度为0.25mm、周长W(压延金属带条1a宽度)＝21mm(外径6.7mm)的金属管1的内表面被划分成沿圆周方向宽度变化并且沿管轴方向L连续的4个区域W1、W2、W1、W2。
金属管1的展开的部分示出压延金属带条1a，压延金属带条1a的两侧相互邻接的区域W1、W2的相互交界线部a相对于管轴方向L有一定的波浪形弯曲节距P377mm、以一定的波浪形弯曲宽度(6mm)的规则形成波浪状弯曲，中央的相邻区域W2、W1的相互交界线部b与管轴方向L平行。
在各奇数区域W1上形成多个平行的相对于管轴方向L的导角θ＝20°、图3中所示的翅片高度(自槽底的高度)h＝0.2mm、顶角α＝30°的翅片10，在上述区域W1与同上述区域W1相邻的偶数区域W2上形成多个平行的相对于管轴方向L的反向导角θ’＝-20°、翅片高度h’＝0.2mm、顶角α’＝30°的翅片11。在压延金属带条1a的宽度方向的两侧缘上形成宽度较窄的平滑部12。
各翅片10、11的各自的节距p、p’(金属管1的切成圆片状的表面断面外周上的翅片顶部中心相互平均间隔)设定成平均约为0.31mm。
为了制造第1实施形态的内表面带槽的传热管，使用如图2所示的金属带条加工辊2。
该加工辊2由于是将超硬合金制成的多个辊子片盘2a、2b、2a、2b在沿着轴线方向彼此重叠地固定在轴22上，相邻的一组中的一侧辊子片盘2a与另一侧辊子片盘2b的相互接触面c形成带有相对于该辊子片盘2a、2b的轴线方向具有预定倾斜角θ2的倾斜面。自左侧的第2辊子片盘2b与第3辊子片盘2c的接触面d相对于轴线方向呈直角。
在辊子片盘2a、2b的外周面上以与上述金属管1的翅片10、11相对应方式让相对于轴线方向导角θ1、θ1’相互反向平行的多道槽20、21形成相同的节距(在辊2的长度方向上的槽顶部的相互间隔)。
在这种加工辊2中，各辊子片盘2a、2b的外径(槽底部的外径)为120mm，相邻辊子片盘2a、2b的相互接触面c相对于轴线方向倾斜角度θ23°、相对于槽20、21的轴线方向的导角θ1、θ1’＝±20°。
由上述实施例的加工辊2和表面平滑的图中未示的受压辊来压延金属带条时，与上述各辊子片盘2a、2b以及在它们上形成的多道槽20、21相对应，如图1所示，在压延金属带条1a的一面上形成4个区域W1、W2、W1、W2，同时，在各区域W1、W2上形成多道细小平行的翅片10、11。
在压延金属带条1a中，从左起的奇数区域W1与偶数区域W2的交界线部a由加工辊2的相邻奇数的各辊子片盘2a与偶数的各辊子片盘2b的相互接触面的倾斜角度所对应的波浪形弯曲宽度和与各辊子片盘2a、2b的断面周长相对应的节距P(377mm)，形成相对于管轴方向波浪形弯曲状态。
如图1所示，让一侧各区域W1、W2上加工有多道翅片10、11的压延金属带条1a以与上述以往方法相同的方式制成管件，便加工出了图1所示的金属管1。
根据作为该实施形态的内表面带槽的传热管的金属管1，将其组装在图中未示的热交换器中，在管内沿着管轴方向L(从图1下方向上方)流动制冷剂时，制冷剂便会沿着相邻区域W1、W2上形成的翅片10、11流动，在两区域W1、W2的交界线部a处形成冲突、紊流，通过这种紊流促进制冷剂与管内表面的热交换，从而提高传热效率。
这时，制冷剂冲突、紊流的区域W1、W2相互间的交界线部a相对于管轴方向L呈波浪形弯曲，发生制冷剂冲突、紊流的部位(交界线部a)的管内周方向的位置由于至少在制冷剂流动方向的前后方是不同的，因此抑制了制冷剂流动方向前方产生的紊流与制冷剂后方产生的紊流的干涉，故可以防止制冷剂效率的降低。
另外，由于制冷剂的冲突、紊流部沿着波浪形弯曲的交界线部a朝着管内周方向呈波浪形移动，因此抑制了沿圆周方向的温度梯度，从而能够充分实现传热性能的提高。
实施例1
使用脱氧铜金属带条，将管的内周面划分出管轴方向上的连续的4个区域W1、W2、W1、W2，断面外周长W(金属带条的宽度)＝21mm，壁厚(槽底的壁厚)t＝0.25mm，相邻区域W1、W2之间的交界线部a的波浪形弯曲节距P＝30W(630mm)，交界线部a的波浪形弯曲幅度＝6mm，翅片10、11的高度h、h’＝0.2mm，翅片10、11的节距p、p’＝0.31mm，翅片顶角α、α’＝30°，相对于翅片10的管轴方向L的导角θ＝20°，相对于翅片11的导角θ’＝-20°，从而制造出了图1所示形态的本发明实施例的传热管。
比较例1
使用脱氧铜金属带条，将管的内周面划分成朝圆周方向均等的4个区域W1、W2、W1、W2，断面外周长W＝21mm，壁厚(槽底的壁厚)t＝0.25mm，翅片10、11的高度h＝0.2mm，翅片10、11的节距＝0.31mm，各翅片顶角＝30°，相对于翅片10的管轴方向L的导角θ＝20°，翅片11的该导角θ’＝-20°，而制造出了如图19所示以往形态的比较例的传热管。
对于上述实施例1的传热管和比较例1的传热管，改变制冷剂流速，测定出各个制冷剂流速的每个的冷凝热传导率和蒸发热传导率，将这些热传导率之比由表1及表2表示出来。各热传导率之比是对两传热管在单管状态下由测定装置各测定10次，求出其平均值，将比较例的传热管的各制冷剂流速的各测定值作为100进行比较。
如表1及表2所示，本发明实施例的传热管与比较例的传热管相比，其冷凝热传导率是48～62％，蒸发热传导率则为28～38％，从而可确认传热性能提高了。表1(冷凝热传导率比)
制冷剂流速(kg/m2s) 比较例的传热管 实施例的传热管
150200250300350400 100100100100100100 148152156162154150
表2(蒸发热传导率比)
制冷剂流速(kg/m2s) 比较例的传热管 实施例的传热管
150200250300350400 100100100100100100 128131134138133130
实施例2
将翅片10、11的顶角α、α’在5～40°的范围变化，让各相邻区域W1、W2之间的交界线部a的波浪形弯曲节距P＝30W(而W＝管的断面外周长)，其它的构成要素与实施例1的传热管相同，从而制造出8种实施例的传热管。
这样，对于这些各传热管，让制冷剂流速在200kg/m2s的情况下测定冷凝热传导率，在表3中示出各实施例传热管的冷凝热传导率比。
各传热管的热传导率比分别在单管的状态下由测定装置测定10次，求出其平均值，将翅片α、α’＝30°状态下实施例传热管的冷凝热传导率比作为100进行比较。
如表3所示，根据管径或者翅片的密度，翅片的顶角α、α’确定为10～30°。表3
(翅片顶角α的变化与冷凝热传导率比的关系，其中制冷剂流速＝200kg/m2s)
翅片顶角α(° ) 冷凝热传导率比(α＝30°的传热管100)
510152025303540 901171191141101008578
第2实施形态
图4的金属带条加工辊2的相互面对的接触面c形成有相对于辊的轴线方向一样的倾斜的倾斜面，另外的接触面d形成相对于辊的轴线方向的垂直面，从而构成辊子片盘2a、2b，由于是三组组合而成的，因此全部是由六个辊子片盘来构成。
奇数的辊子片盘2a以及偶数的辊子片盘2b形成各自相互正反的姿态。
在使用图4的金属带条加工辊2制造出的第2种实施形态的内表面带槽的传热管中，压延金属带条1a用图5所示的方式加工。
第2实施形态的内表面带槽的传热管与第1实施形态的内表面带槽的传热管相比，由于相对于管轴线方向L波浪形弯曲的交界线部a的数目多，因此在管内让制冷剂从图5的上方向下的方向流动的情况下，在相同外径的传热管中更进一步提高了热传导率。
另外，在管的外径大的情况下，这各实施形态的传热管通过增加沿管轴方向L的连续的区域W1、W2的数目以及两者之间波浪形弯曲的交界线部a，能够更进一步提高其热传导率。
第2实施形态的内表面带槽的传热管的其它结构或者作用、效果与第1实施形态的传热管相同，在此省略其说明。
第3实施形态
图6的金属带条加工辊2的相互的接触面c形成有相对于辊的轴线方向一样倾斜的倾斜面，另外的接触面d形成相对于辊的轴线方向的垂直面，从而构成辊子片盘2a、2b，将它们两组相组合，奇数的辊子片盘2a以及偶数的辊子片盘2b各自形成相同的姿态。
在使用图6的金属带条加工辊2制造出的第3种实施形态的内表面带槽的传热管中，压延金属带条1a用如图7所示的方式加工。
在第3实施形态的内表面带槽的传热管的内表面上相对于管轴方向L形成波浪形状的2条交界线部a，在管轴方向L的相同位置带有相同方向以及相同量的波浪形弯曲形状。
第3实施形态的内表面带槽的传热管的其它结构或者作用、效果与第1实施形态的传热管相同，在此省略其说明。
第4实施形态
图8的金属带条加工辊2是将辊子片盘2a、2b两组组合而构成，而该辊子片盘2a、2b是将相互的接触面c形成与相对于辊轴方向成直角的面一样的倾斜的倾斜面。两端部辊子片盘2a、2b外侧的端面形成相对于辊的轴线方向的成直角的面，中间相邻的辊子片盘2b、2a的相互接触面c形成相对于与辊轴方向成直角的面一样倾斜的倾斜面。
在使用图8的金属带条加工辊2制造出的第4种实施形态的内表面带槽的传热管中，压延金属带条1a用如图9所示的方式加工。
在第4实施形态的内表面带槽的传热管的内表面上，在图9中自左侧的相邻区域W1和W2、W2和W1、W1和W2相互之间分别形成相对于管轴方向L成波浪形弯曲的条交界线部a、a、a。
在传热管内朝较图9的下方更靠上方流动制冷剂时，制冷剂以两侧部各交界线部a、a的部分为主产生紊流，制冷剂在从图9的上方向下方的流动时，制冷剂以中央部的交界线a的部分为主产生紊流。
这样，在压延金属带条1a的一面上形成沿着传热管管轴方向L的连续的5个区域，在各区域之间分别形成相对于管轴方向L波浪形弯曲的交界线部a，这样，在制冷剂朝任何方向流动时，由于紊流的交界线部a的数目相同，制冷剂在该传热管内朝任何方向流动都会有相同的热传导效率。
第4实施形态的内表面带槽的传热管的其它结构或者作用、效果由于与第1实施形态的传热管相同，在此省略其说明。
第5实施形态
图10的金属带条加工辊2由于是由3个辊子片盘2a、2b、2a组合而构成，因此两侧各辊子片盘2a与中央辊子片盘2b的相互接触面c形成相对于辊轴方向相同的倾斜，两侧的辊子片盘2a、2a以正反的姿态与中央的辊子片盘2b相接。
在使用图10的金属带条加工辊2制造出的第5种实施形态的内表面带槽的传热管中，压延金属带条1a用如图11所示的方式加工。
在第5实施形态的内表面带槽的传热管的内表面上，在各区域W1、W2、W1相互之间分别形成相对于管轴方向L成波浪形弯曲的条交界线部a，各交界线部a、a形成相互平行状态。
该实施形态的内表面带槽的传热管不论制冷剂向那个方向流动，都具有大致相等的热传导效率。
第5实施形态的内表面带槽的传热管的其它结构或者作用、效果由于与第1实施形态的传热管相同，在此省略其说明。
第6实施形态
图12的金属带条加工辊2是将4个辊子片盘2a、2b、2a、2b沿着轴线方向重叠地组合而构成，这样在相邻的各辊子片盘2a、2b的表面上分别形成多个相对于轴线方向的导角θ1、θ1’呈相反状态的细小的平行槽20、21。
相邻辊子片盘2a、2b的相互接触面c是相对于与辊2的轴线方向呈直角的面带有预定的倾斜角θ2的倾斜面，与该倾斜面相连续，带有与相对于该辊2的轴线方向呈直角的面相反倾斜角θ2’的倾斜面构成。
中央的辊子片盘2b和2a的相互接触面d是相对于辊2的轴线方向呈直角的面。
在使用图12的金属带条加工辊2制造出的第6种实施形态的内表面带槽的传热管中，压延金属带条1a用如图13所示的方式加工。
在第6实施形态的内表面带槽的传热管的内表面被划分出与上述各辊子片盘2a、2b相对应的4个区域W1、W2、W1、W2，在相邻的4个区域W1、W2相互之间分别形成与上述接触面c相对应的相对于管轴方向L带有一定的节距P的且成波浪形弯曲的交界线部a，各交界线部a、a呈对称的波浪形弯曲，而且是不平行的。中央相邻区域W2、W1的相互交界线部b形成与管轴方向L平行。
在相邻的一方区域W1上形成与上述槽20对应的相对于管轴方向L带有预定导角θ的细小平行的翅片10，在其相邻的区域W2上形成与上述槽21对应的相对于管轴方向L带有与上述导角θ’的细小平行翅片11。各翅片10、11的相互节距P、P’是相同的。
第6实施形态的金属带条加工辊2其相邻辊子片盘2a、2b的相互接触面c由于是由相对于与辊2的轴前方向呈直角的面分别带有不同倾斜角的连续的多个倾斜面构成，因此与第1实施形态的金属带条加工辊2相比，辊2的直径比较大，相对形成于金属带条1a上的相邻区域W1、W2的相互交界线部a的沿管轴方向L的波浪形弯曲节距P变小。
交界线部a的波浪形弯曲节距P形成得比较小的结果是第6实施形态的内表面带槽的传热管与第1实施形态的内表面带槽的传热管相比，其传热性能更进一步提高。
第6实施形态的金属带条加工辊以及内表面带槽的传热管的其它结构或者作用、效果与第1实施形态大致相同。
实施例3
使用脱氧铜金属带条，将管的内周面划分出沿管轴方向连续的4个区域W1、W2、W1、W2，断面外周长W(金属带条的宽度)＝20mm，壁厚(槽底的壁厚)t＝0.25mm，相邻区域W1、W2之间的交界线部a的波浪形弯曲节距P＝15W(300mm)，交界线部a的波浪形弯曲幅度＝6mm，翅片10、11的高度h、h’＝0.2mm，翅片10、11的节距p、p’＝0.22mm，翅片顶角α、α’＝25°，相对于翅片10的管轴方向L的导角θ＝20°，翅片11的该导角θ’＝-20°，从而制造出如图13(第6实施形态)所示形态的本发明实施例3的传热管。
比较例3
使用脱氧铜金属带条，将管的内周面划分成沿圆周方向均等的4个区域W1、W2、W1、W2，断面外周长W＝20mm，壁厚(槽底的壁厚)t＝0.25mm，翅片10、11的高度h＝0.2mm，翅片10、11的节距＝0.22mm，各翅片顶角＝25°，相对于翅片10的管轴方向L的导角θ＝20°，翅片11的该导角θ’＝-20°，从而制造出如图19所示以往形态的比较例3的传热管。
对于上述实施例3的传热管和比较例3的传热管，改变制冷剂流速，测定出各个制冷剂流速的每个的冷凝热传导率和蒸发热传导率，将这些热传导率之比表示在表4及表5中。各热传导率之比是对两传热管在单管状态下由测定装置各测定10次，求出其平均值，将各制冷剂流速中比较例3的传热管的各测定值作为100进行比较。
如表4及表5所示，本发明实施例3的传热管与比较例3的传热管相比，其冷凝热传导率为58～71％，其蒸发热传导率则为38～48％，可以确认传热性能提高。表4(冷凝热传导率比)
制冷剂流速(kg/m2s) 比较例的传热管 实施例的传热管
150200250300350400 100100100100100100 158163166171167165
表5(蒸发热传导率比)
制冷剂流速(kg/m2s) 比较例的传热管 实施例的传热管
150200250300350400 100100100100100100 138141144148143140
实施例4
将各区域W1、W2之间的交界线部a的波浪形弯曲节距P相对于管的断面外周长(金属带条1a的宽度)W在4W～80W的范围变化，其它的构成要素与实施例3相同，制造出20种实施例4的传热管。
这样，对于各传热管，在制冷剂流速在200kg/m2s的情况下测定冷凝热传导率，在表6中示出各实施例传热管的冷凝热传导率比，以及压延加工金属带条时辊卷刃(加工辊2的槽20、21破坏)的发生状况。
各传热管的热传导率比分别在单管的状态下由测定装置测定10次，求出其平均值，将该值以上述比较例3的传热管的冷凝热传导率(制冷剂流速为作为200kg/m2s)作为100时的值进行置换来表示。
对于辊卷刃，在金属带条压延加工时，发生这种情况由×表示，没发生这种情况则由○表示。
如表6所示，交界线部a的波浪形弯曲节距P是管的断面外周长W的4倍的情况下虽然其热传导率大，但发生了金属带条压延时的辊卷刃。
另一方面，交界线部a波浪形弯曲节距P一旦超过管的断面周长W的60倍，相对于比较例的冷凝热传导率的差变小，这样，与波浪形弯曲节距P超过60W的交界线部a的单位长度相当的波浪形弯曲数目变得极少，因此在考虑在交界线部a上的翅片突出配合部发生的紊流相互形成干涉的问题。
从以上的结果来看，金属管1的外径或者是区域W1、W2的数目以及翅片的高度等因素中，上述线部a相对于管轴方向L波浪形弯曲节距P最好在管的断面外周长W的8～60倍。表6(区域W1、W2之间的交界线中a的波浪形弯曲节距P与冷凝热传导率之间的关系，以及与发生辊卷刃之间的关系。其中制冷剂流速＝200kg/m2s)
交界线部a的波浪形弯曲节距P(与W之比) 冷凝热传导率比(比较例传热管100 ) 辊卷刃的发生状况
4W8W12W16W20W24W28W32W36W40W44W48W52W56W60W64W68W72W76W80W 163163163155154153153150148146145143142138134119108104103101 ×○○○○○○○○○○○○○○○○○○○
实施例5
相对于翅片10、11的管轴方向L的导角θ、θ’在±5～±60°的范围内变化，让各区域W1、W2之间的交界线部a的波浪形弯曲节距P＝15W(W＝传热管的断面外周长)，其它的构成要素与实施例3的传热管相同，制造出12种实施例的传热管。
这样，对于各实施例的传热管，在制冷剂流速为200kg/m2s的情况下测定冷凝热传导率，将各实施例传热管的冷凝热传导率比在表7中示出。各传热管的热传导率比分别在单管的状态下由测定装置测定10次，求出其平均值，以相对于翅片的管轴方向L的导角θ、θ’＝±20°的实施例传热管的冷凝热传导率比作为100进行比较。
如表7所示，对于管外径以外的其它要素，最好是翅片10的导角在θ＝15～50°，翅片11的导角在θ’＝-15～-50°的范围内来判明。表7
(翅片导角θ、θ’的变化与冷凝热传导率比之间的关系，其中制冷剂流速＝200kg/m2s)
翅片的导角θ、θ’(±0  ) 冷凝热传导率比(θ、θ’＝±20°的传热管)
51015202530354045505560 6076961001051101131141151108075
实施例6
将翅片的高度h相对于金属管1的外径R在R/80～R/10的范围内变化，让各区域W1、W2之间的交界线部a的波浪形弯曲节距P＝15W(W＝传热管的断面外周长)，其它的构成要素与实施例3的传热管相同，制造出15种实施例的传热管。
这样，对于各实施例的传热管，在制冷剂流速为200kg/m2s的情况下测定冷凝热传导率与冷凝压力损失，将各实施例传热管的冷凝热传导率比和冷凝压力损失比在表8中示出。
各传热管的热传导率比以及压力损失比分别在单管的状态下由测定装置测定10次，求出其平均值，将翅片高度h＝R/40的实施例传热管的冷凝热传导率比以及冷凝压力损失比作为100进行比较。
如表8所示，翅片的高度h变大，冷凝热传导率变高，冷压缩损失则变大。考察两者，翅片的高度h最好在R/70～R/15的范围内。表8(翅片高度h与冷凝热传导率比以及冷凝压力损失比，其中制冷剂流速＝200kg/m2s，R＝管的外径)
翅片的高度h(与R之比) 冷凝热传导率比(h＝R/40的传热管100) 冷凝压力损失比(h＝R/40的传热管100)
R/10R/15R/20R/25R/30R/35R/40R/45R/50R/55R/60R/65R/70R/75R/80 1421361281211121071009795949291897972 1651301211161071041009693918987847065
第7实施形态
图14的金属带条加工辊2是将2个辊子片盘2a、2b沿着轴线方向重叠组合而构成，因此，在相邻的各辊子片盘2a、2b的表面上分别形成相对于轴线方向的导角θ1、θ1’呈相反状态的细小的平行槽20、21。各槽20的槽底角α1和各槽21的槽底角α1’设置得比前面的要小。
相邻辊子片盘2a、2b的相互接触面c是相对于与辊2的轴线方向呈直角的面带有预定的倾斜角θ2的倾斜面。
在使用图14的金属带条加工辊2制造出的第7种实施形态的内表面带槽的传热管中，压延金属带条1a用如图15所示的方式加工。
在第7实施形态的内表面带槽的传热管的内表面被划分出与上述各辊子片盘2a、2b相对应的2个区域W1、W2，在相邻的区域W1、W2相互之间分别形成与上述接触面c相对应的以相对于管轴方向L带有一定的节距P成波浪形弯曲的交界线部a。
在相邻的一方区域W1上形成与上述槽20对应的相对于管轴方向L带有预定导角θ的细小平行的翅片10，在与其相邻的区域W2上形成与上述槽21对应的相对于管轴方向L带有与上述导角θ的方向及大小都相同的导角θ’的细小平行翅片11。各翅片10、11的相互节距均相同。
分别与上述槽20和槽21的槽底角α1和α1’的差相对应，区域W1的翅片10的顶角α形成得比区域W2的翅片11的顶角α’小。
第7实施形态的传热管其相邻区域W1、W2的翅片10、11各自的顶角α、α’是不同的，而且，两区域W1、W2的交界线部a是相对于管轴方向呈波浪形弯曲的，因此，在交界线部a的流动方向前后翅片对接部分上阻碍制冷剂紊流的相互干涉，因此能够得到传热性能更高的内表面带槽的传热管。
第7实施形态的传热管的其它结构或者作用、效果与第1实施形态的传热管大致相同。
实施例7
使用脱氧铜金属带条，将管的内周面划分出管轴方向上的连续的2个区域W1、W2，断面外周长W(金属带条的宽度)＝20mm，壁厚(槽底的壁厚)t＝0.25mm，相邻区域W1、W2之间的交界线部a的波浪形弯曲节距P＝15W(300mm)，交界线部a的波浪形弯曲幅度＝10mm，翅片10、11的高度h、h’＝0.2mm，翅片10、11的节距p、p’＝0.30mm，翅片10、11的相对于管轴方向的导角θ，θ′＝20°，各翅片10的顶角α在5～30°的范围内变化，各翅片11的顶角α’在10～35°的范围内变化，各翅片顶角α、α’不相同(除了例1)制造出22根图15所示实施例的传热管。
这样，对于各实施例的传热管，在制冷剂流速为200kg/m2s的情况下测定冷凝热传导率比与冷凝压力损失比，将各实施例传热管的冷凝热传导率比和冷凝压力损失比在表9中示出。同时，将各传热管扩管(通过在管内压入扩管杆而使管扩大一定量)，对扩管时的翅片的倒伏，也由表9表示。
此外，各实施例的传热管的冷凝热传导率比与冷凝压力损失比分别在单管的状态下由测定装置测定10次，求出其平均值，以翅片10的顶角α与翅片11的顶角α’都是25°时的传热管的冷凝热传导率比以及冷凝压力损失比作为100进行比较。另外，对于扩管时的翅片倒伏，在确认翅片倒佚的情况下由印记x表示，而没发生这种情况则由印记○表示。
如表9所示，在翅片顶角α、α’的任何一方未满10°的情况下，扩管时发生了翅片倒伏。另一方面，任何一方的翅片顶角一旦超过30°，则被认为有热传导率的提高，冷凝压力损失回升的倾向。因此，各翅片的顶角α、α’最好选择在10～30°的范围内。
此外，任何一方的翅片顶角在20°以下，另一方的翅片顶角在30°以下的范围内，通过将各翅片顶角α、α’设置有差值，通过提高传热性能。表9(翅片顶角α、α’不同变化时的冷凝热传导率比、冷凝压力损失比以及有无扩管时的翅片倒伏)
翅片顶角α、(°) 翅片顶角α’(°) 冷凝热传导率比 冷凝压力损失比 有无扩管时的倒伏
55555510101010101515151520202025252530 10152025303515202630352025303525303525303535  ------130125120115109120114110104108104991001008876  ------121117115112111110108107105103101100100979189 ××××××○○○○○○○○○○○○○○○○
第8实施形态
图16的金属带条加工辊2是将3个辊子片盘2a、2b、2a沿轴线方向重叠组合而构成的。
图中左侧的辊子片盘2a与中央辊子片盘2b的接触面c以及中央的辊子片盘2b与右侧的辊子片盘2a的接触面c形成相对于与辊2轴线方向成直角的面带有相互反向的倾斜角的连续的两个倾斜面，两侧的接触面c、c呈对称的形状。
辊子片盘2a、2a的内周面上分别形成相对于辊2的轴线方向带有一定的导角θ1的细小平行的多道槽20。
在中央的辊子片盘2b周面上形成逞带有与相对于辊2的轴线方向一定的导角θ1反向的导角θ1’的细小平行的多道槽21。
形成于各辊子片盘2a、2a的周面上的槽20其槽的节距(沿着辊的宽度方向的槽底中央相互间的间隔)p1形成得比中央辊子片盘的槽21的槽节距p1’要小。
在使用图16的金属带条加工辊2制造出的第8种实施形态的内表面带槽的传热管中，压延金属带条1a用如图17所示的方式加工。
在第8实施形态的内表面带槽的传热管的内表面上，与上述辊子片盘1a、2b、1a的接触面相对应，分别在图17的自左侧相邻的区域W1和W2、区域W2和W1相互之间，分别形成以相对于管轴方向L的一定节距P面波浪形弯曲的交界线部a、a。交界线部a、a呈相互对称形状的波浪形弯曲状态。
两侧的各区域W1、W1上形成有带有相对于管轴方向L的预定导角θ的细小平行的多个翅片10，在中央区域W2上形成带有与相对于管轴方向L的上述导角θ反向的导角θ’的细小平行的多个翅片11。
 由于上述辊2的槽20的相互节距p1比槽21的相互节距p1’要小，因此各区域W1、W1的翅片10的相互节距p也比中央区域W2的翅片11的相互节距p’形成得要小。
第8实施形态的内表面带槽的传热管相邻区域W1、W2之间的交界线a相对于管轴方向L不呈波浪形弯曲，相邻区域W1、W2的翅片10、11的各导角θ、θ’相反，同时，翅片10、11翅片节距p、p’也不同，因此，在交界线部a的翅片10、11的合流部其制冷剂的干涉很小，从而提高了传热性能。
第8实施形态的内表面带槽的传热管的其它结构或者作用、效果与第6实施形态的传热管大致相同。
其它的实施形态
本发明的内表面带槽的传热管用金属带条加工辊例如图18所示，是在通过多个连续的倾斜面构成的接触面c相邻的一组辊子片盘2a、2b，以及通过多个象暖气片一样连续的倾斜面构成的接触面c与相邻另一组辊子片盘2a、2b进行组合的情况下，不需要将各接触面c、c由相同数量的倾斜面来构成。
另外，在该图以及图16所示的辊中，一侧的接触面c由多个连续的倾斜面构成，另一侧的接触面c由一个倾斜面构成也不会产生妨碍。
而且，接触面c为连续的多个倾斜面中，不需要让各倾斜面的长度都相同。
在本发明的内表面带槽的传热管中，相对于相邻区域W1、W2(或者W2、W1)的翅片10、11的管轴方向L导角θ、θ’虽然象上述实施形态那样是相反的，若不是如此，只是上述导角θ、θ’不同也是可以的。
相邻区域W1、W2的相互交界线部a如果是作为整体相对于管轴方向呈波浪形弯曲，一部分形成与管轴平行的部分也无妨。
不论怎样，即使在交界线a的一部分上有与管轴方向平行的部分，在其它的波浪形弯曲的部分上都能产生上述那样的作用和效果。
管内形成的区域W1、W2的数目相对于管的外径增减。
产业上应用的可能性
根据本发明的内表面带槽的传热管，在管内沿着管轴方向L流动制冷剂时，制冷剂便会沿形成于相邻区域W1、W2上的翅片10、11流动，在两区域W1、W2彼此交界线部a处产生紊流，通过这种紊流可促进制冷剂与管内表面的热交换，从而提高传热效率。
此时，制冷剂紊流的区域W1、W2的相互间的交界部a是相对于管轴方向L呈波浪状弯曲的，发生制冷剂紊流的部分(交界线部a)的管内周方向的位置由于至少在制冷剂流动方向的前后是不同的，因此抑制了制冷剂流动方向的前方发生的紊流与后方发生的紊流之间的干涉，由此能防止传热效率的降低。
此外，由于制冷剂的紊流部是沿着波浪形弯曲的交界线部a朝管内周方向呈锯齿状流动，因此抑制了沿圆周方向的温度梯度，从而能够更进一步提高传热性能。
根据权利要求2的发明的内表面带槽的传热管，形成于相邻一侧区域W1上的翅片10与形成于另一侧区域W2的翅片11由于其相对于管轴方向L的导角θ、θ’是相反的，因此使得制冷剂在相邻的区域W1、W2的相互交界线部a上发生的冲突、紊流更大，从而能够更进一步提高传热性能。
根据权利要求3的发明的内表面带槽的传热管，相邻区域W1、W2的上述相互交界线部a以相对于上述管轴方向L一定的波浪形弯曲节距P呈波浪形弯曲，该波浪形弯曲的节距P是上述金属管的断面外周长W的8～60倍，因此，在传热管用金属带条上加工翅片时，能够防止辊卷刃，同时发挥出更高的传热性能。
根据权利要求4的发明的内表面带槽的传热管，上述相邻区域W1、W2的各翅片10、11断面制成大致锐角三角形，由于这些各翅片10、11的顶角α为10～30°，使传热效率更好。
根据权利要求5的发明的内表面带槽的传热管，由于相邻区域W1、W2的各翅片10、11相对于管轴方向的导角θ、θ’在±15°～±50°之中，因此提高了传热效率。
根据权利要求6的发明的内表面带槽的传热管，由于相邻区域W1、W2的各翅片10、11其翅片高度h是金属管1的外径R的1/15～1/70，因此能够抑制压力损失的增大，同时提高传热性能。
根据权利要求7的发明的内表面带槽的传热管用金属加工辊，它是将多个辊子片盘2a、2b在沿着轴线方向重叠地组合，在相邻的辊子片盘2a、2b的外周面上形成相对于辊的轴线方向的导角θ1、θ1’，槽底角α1、α1’以及槽节距p1、p1’的至少一种不同的相互平行的多道槽20、21，让相邻的辊子片盘2a、辊子片盘2b的相互接触面c形成相对于与辊轴方向呈直角的面倾斜的倾斜面，从而能够将制造本发明的内表面带槽的传热管的压延金属带条以工业的方式顺利地加工出来。
根据权利要求8的发明的内表面带槽的传热管用金属加工辊，它是将多个辊子片盘2a、2b在沿着轴线方向重叠组合，在相邻的辊子片盘2a、2b的外周面上形成：相对于辊的轴线方向的导角θ1、θ1’，槽底角α1、α1’以及槽节距p1、p1’的至少一种不同的相互平行的多道槽20、21，让相邻的辊子片盘2a、辊子片盘2b的相互接触面c形成相对于与辊轴方向呈直角的面倾斜的连续的多个倾斜面，从而在对制造本发明的内表面带槽的传热管的压延金属带条进行加工时，通过让相邻区域W1、W2相互之间的交界线部a的波浪形弯曲节距P形成得更小。

Claims (11)

1.一种内表面带槽的传热管，其特征在于：
将金属管(1)的内表面沿着管轴方向(L)划分成连续的多个区域(W1、W2)，
在相邻的区域(W1、W2)上分别形成多道细小平行的翅片(10、11)，
相邻一方区域(W1)的翅片(10)与另一方区域(W2)的翅片(11)在相对于管轴方向(L)的导角(θ、θ’)，翅片顶角(α、α’)以及翅片节距(p、p’)的至少一项是不同的，
至少一个区域(W1)同与该区域相邻的另一区域(W2)之间的交界线部(a)相对于上述金属管(1)的管轴方向成波浪状弯曲。
2.如权利要求1所述的内表面带槽的传热管，其特征在于：相邻的一方区域(W1)上形成的翅片(10)与另一方区域(W2)上形成的翅片(11)相对于上述管轴方向(L)的导角(θ、θ’)是相反的。
3.如权利要求2所述的内表面带槽的传热管，其特征在于：上述相邻的一方区域(W1)的各翅片(10)的上述导角(θ)为15～50°，另一方区域(W2)的各翅片(11)的上述导角(θ’)为-15～-50°。
4.如权利要求1所述的内表面带槽的传热管，其特征在于：相邻区域(W1、W2)的上述相互交界线部(a)以相对于上述管轴方向(L)一定的波浪形节距(P)形成弯曲，该波浪形弯曲的节距(P)是上述金属管(1)的断面外周长(W)的8～60倍。
5.如权利要求2所述的内表面带槽的传热管，其特征在于：相邻区域(W1、W2)的上述相互交界线部(a)以相对于上述管轴方向(L)一定的波浪形节距(P)形成弯曲，该波浪形弯曲的节距(P)是上述金属管(1)的断面外周长(W)的8～60倍。
6.如权利要求1所述的内表面带槽的传热管，其特征在于：相邻区域(W1、W2)的各翅片(10、11)的断面大致呈锐角三角形，这些翅片(10、11)的顶角(α)为10°～30°。
7.如权利要求2所述的内表面带槽的传热管，其特征在于：相邻区域(W1、W2)的各翅片(10、11)的断面大致呈锐角三角形，这些翅片(10、11)的顶角(α)为10°～30°。
8.如权利要求1所述的内表面带槽的传热管，其特征在于：上述相邻区域(W1、W2)的各翅片(10、11)的翅片高度(h)是上述金属管(1)的外径(R)的1/15～1/70。
9.如权利要求2所述的内表面带槽的传热管，其特征在于：上述相邻区域(W1、W2)的各翅片(10、11)的翅片高度(h)是上述金属管(1)的外径(R)的1/15～1/70。
10.一种内表面带槽的传热管用金属带条加工辊，其特征在于：
将多个辊子片盘(2a、2b)沿着轴线方向以重叠的状态组合成预定长度的辊，
在相邻的辊子片盘(2a、2b)的外周面上分别形成多道细小的平行槽(20、21)，
相邻一方的辊子片盘(2a)的槽(20)与另一方辊子片盘(2b)的槽(21)的相对于轴线方向的导角(θ1、θ1’)，槽底角(α1、α1’)以及槽节距(p1、p1’)中的至少一种是不同的，
至少一个辊子片盘(2a)与同该辊子片盘(2a)相邻的另一辊子片盘(2b)的相互接触面(c)是相对于该各辊子片盘(2a、2b)的轴线方向带有一定倾斜角的倾斜面。
11.一种内表面带槽的传热管用金属带条加工辊，其特征在于：
将多个辊子片盘(2a、2b)沿着轴线方向以重叠的状态组合成预定长度的辊，
在相邻的辊子片盘(2a、2b)的外周面上分别形成多道细小的平行槽(20、21)，
相邻一方的辊子片盘(2a)的槽(20)与另一方辊子片盘(2b)的槽(21)的相对于轴线方向的导角(θ1、θ1’)，槽底角(α1、α1’)以及槽节距(p1、p1’)中的至少一种是不同的，
至少一个辊子片盘(2a)与同该辊子片盘(2a)相邻的另一辊子片盘(2b)的相互接触面(c)是相对于该各辊子片盘(2a、2b)的轴线方向呈直角的面并分别带有不同倾斜角的多个连续的倾斜面。
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