JP2001280877A - 熱交換器用伝熱管及びフィンチューブ型熱交換器 - Google Patents
熱交換器用伝熱管及びフィンチューブ型熱交換器Info
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 銅又は銅合金管とフィン材との間の空隙が狭
く熱抵抗が小さい伝熱性能が優れた熱交換器用伝熱管及
びフィンチューブ型熱交換器を提供する。 【解決手段】 熱交換器用伝熱管は、銅管又は銅合金管
の外表面に金属又は合金の皮膜が形成されている。この
皮膜の熱伝導率は例えば１０Ｗ／ｍＫ以上であり、膜厚
が０．１乃至５０μｍである。更に、銅又は銅合金管の
外表面の管軸方向の中心線平均粗さが０．５μｍ以下で
あり、最大平均粗さが１．０μｍ以下であることが好ま
しく、皮膜はＳｎ、Ｓｎ合金、Ｚｎ及びＺｎ合金からな
る群から選択された１種からなるものとすることができ
る。
く熱抵抗が小さい伝熱性能が優れた熱交換器用伝熱管及
びフィンチューブ型熱交換器を提供する。 【解決手段】 熱交換器用伝熱管は、銅管又は銅合金管
の外表面に金属又は合金の皮膜が形成されている。この
皮膜の熱伝導率は例えば１０Ｗ／ｍＫ以上であり、膜厚
が０．１乃至５０μｍである。更に、銅又は銅合金管の
外表面の管軸方向の中心線平均粗さが０．５μｍ以下で
あり、最大平均粗さが１．０μｍ以下であることが好ま
しく、皮膜はＳｎ、Ｓｎ合金、Ｚｎ及びＺｎ合金からな
る群から選択された１種からなるものとすることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はフロン又は水等の伝
熱媒体を管内に流通させる熱交換器用伝熱管及びフィン
チューブ型熱交換器に関し、特に伝熱媒体からの熱を空
気層へ効率良く伝達させて熱交換器の性能を向上させる
ために外表面に金属又は合金の皮膜が形成された熱交換
器用伝熱管及びフィンチューブ型熱交換器に関する。
熱媒体を管内に流通させる熱交換器用伝熱管及びフィン
チューブ型熱交換器に関し、特に伝熱媒体からの熱を空
気層へ効率良く伝達させて熱交換器の性能を向上させる
ために外表面に金属又は合金の皮膜が形成された熱交換
器用伝熱管及びフィンチューブ型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、フィンチューブ型熱交換器には、
伝熱管として加工性、伝熱性、施工性及び耐食性の点か
ら銅又は銅合金管（以下、銅又は銅合金管を総称して、
単に銅管という）が使用され、フィン材としては成形加
工性、伝熱性及び軽量性等の点からアルミニウム又はア
ルミニウム合金材（以下、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金材を総称してアルミ材という）が使用されてい
る。
伝熱管として加工性、伝熱性、施工性及び耐食性の点か
ら銅又は銅合金管（以下、銅又は銅合金管を総称して、
単に銅管という）が使用され、フィン材としては成形加
工性、伝熱性及び軽量性等の点からアルミニウム又はア
ルミニウム合金材（以下、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金材を総称してアルミ材という）が使用されてい
る。
【０００３】エアコンディショナー等に使用されている
フィンチューブ型熱交換器は、以下に示す方法により製
造されている。
フィンチューブ型熱交換器は、以下に示す方法により製
造されている。
【０００４】先ず、アルミ材の薄板をプレス加工により
銅管挿入孔を成形し、所定の寸法に切断し、アルミニウ
ムフィン材を作製する。
銅管挿入孔を成形し、所定の寸法に切断し、アルミニウ
ムフィン材を作製する。
【０００５】次に、熱交換器の寸法に合せてフィン材を
所定の間隔で数百枚重ね合せ、事前に所定の長さ及び幅
に切断し、そしてヘアピン加工された銅管を多層状に配
置されたフィン材の銅管挿入孔に挿入する。又は、ヘア
ピン加工された銅管にフィン材を多層に挿入する。
所定の間隔で数百枚重ね合せ、事前に所定の長さ及び幅
に切断し、そしてヘアピン加工された銅管を多層状に配
置されたフィン材の銅管挿入孔に挿入する。又は、ヘア
ピン加工された銅管にフィン材を多層に挿入する。
【０００６】次に、銅管の管端部からビレットと呼ばれ
る銅管内径を押し広げる工具を挿入して、管外径を拡管
前外径比１０５％前後に拡管加工し、銅管をアルミニウ
ムフィン材に密着させる。
る銅管内径を押し広げる工具を挿入して、管外径を拡管
前外径比１０５％前後に拡管加工し、銅管をアルミニウ
ムフィン材に密着させる。
【０００７】次に、銅管の開口部にＵ字状に曲げ加工し
た銅管（リターンベント）をろう付けして取り付けるこ
とにより熱交換器を製造することができる。
た銅管（リターンベント）をろう付けして取り付けるこ
とにより熱交換器を製造することができる。
【０００８】このようにして製造された熱交換器は、冷
媒と銅管又はアルミニウムフィン材と大気との熱伝達性
能を向上させるため、種々の対策が講じられている。銅
管については、熱伝達性能を向上させるため、銅管内に
螺旋状の溝を形成した内面溝付管が提案されている。内
面溝付管については、近時、地球環境保護及び省エネル
ギ化の動きの中で、更なる伝熱性能の向上を目的とし
て、複雑化した内面の溝形状の開発が行なわれており、
様々な溝形状のシームレス管及び溶接溝付管が提案され
ている（特公平７−９６９９５号公報、特公平５−７１
８７４号公報、特公平５−１０５９４号公報及び特開平
４−１５８１９３号公報等）。
媒と銅管又はアルミニウムフィン材と大気との熱伝達性
能を向上させるため、種々の対策が講じられている。銅
管については、熱伝達性能を向上させるため、銅管内に
螺旋状の溝を形成した内面溝付管が提案されている。内
面溝付管については、近時、地球環境保護及び省エネル
ギ化の動きの中で、更なる伝熱性能の向上を目的とし
て、複雑化した内面の溝形状の開発が行なわれており、
様々な溝形状のシームレス管及び溶接溝付管が提案され
ている（特公平７−９６９９５号公報、特公平５−７１
８７４号公報、特公平５−１０５９４号公報及び特開平
４−１５８１９３号公報等）。
【０００９】一方、アルミニウムフィン材については、
熱伝達性能を向上させるため、アルミニウムフィン材の
表面の濡れ性等に関して検討がなされている。このアル
ミニウムフィン材についても。性能向上のため親水化処
理又は撥水処理等の各種表面処理を行った素材が開発さ
れている。
熱伝達性能を向上させるため、アルミニウムフィン材の
表面の濡れ性等に関して検討がなされている。このアル
ミニウムフィン材についても。性能向上のため親水化処
理又は撥水処理等の各種表面処理を行った素材が開発さ
れている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図１は従来のフィンチ
ューブ型熱交換器における銅管とフィン材との接合状態
を示す模式的断面図である。
ューブ型熱交換器における銅管とフィン材との接合状態
を示す模式的断面図である。
【００１１】しかしながら、上述の如く製造されたフィ
ンチューブ型熱交換器においては、外観上は、銅管１と
フィン材２とが密着しているように見えるが、実際に
は、拡管加工後の銅管１のスプリングバック又は銅管１
の偏肉等により、銅管１とフィン材２との間には０．１
μｍ乃至数十μｍの空隙３が存在することが多い。熱交
換器の伝熱は管内の冷媒と銅管との間、銅管とアルミニ
ウムフィン材との間及びアルミニウムフィン材と空気と
の間で行われる。冷媒と銅管との間及びアルミニウムフ
ィン材と空気との間の熱伝達に関しては、上述の如く、
性能を向上させるため、個々に研究開発されている。し
かし、冷媒と銅管との間及びアルミニウムフィン材と空
気との間の熱伝達が向上しても、銅管とアルミニウムフ
ィン材との密着部に空隙が存在すると、空隙の空気層が
熱抵抗となり、上述の個々の部位での伝熱性能が熱交換
器全体の性能の向上に有効に反映されないという問題点
がある。例えば、銅管とアルミニウムフィン材との密着
部に空隙が存在する場合には、銅管とアルミニウムフィ
ン材とが完全に接触する場合と比較して、熱交換器の性
能が約６％低下してしまう。
ンチューブ型熱交換器においては、外観上は、銅管１と
フィン材２とが密着しているように見えるが、実際に
は、拡管加工後の銅管１のスプリングバック又は銅管１
の偏肉等により、銅管１とフィン材２との間には０．１
μｍ乃至数十μｍの空隙３が存在することが多い。熱交
換器の伝熱は管内の冷媒と銅管との間、銅管とアルミニ
ウムフィン材との間及びアルミニウムフィン材と空気と
の間で行われる。冷媒と銅管との間及びアルミニウムフ
ィン材と空気との間の熱伝達に関しては、上述の如く、
性能を向上させるため、個々に研究開発されている。し
かし、冷媒と銅管との間及びアルミニウムフィン材と空
気との間の熱伝達が向上しても、銅管とアルミニウムフ
ィン材との密着部に空隙が存在すると、空隙の空気層が
熱抵抗となり、上述の個々の部位での伝熱性能が熱交換
器全体の性能の向上に有効に反映されないという問題点
がある。例えば、銅管とアルミニウムフィン材との密着
部に空隙が存在する場合には、銅管とアルミニウムフィ
ン材とが完全に接触する場合と比較して、熱交換器の性
能が約６％低下してしまう。
【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、銅又は銅合金管とフィン材との間の空隙が
狭く熱抵抗が小さい伝熱性能が優れた熱交換器用伝熱管
及びフィンチューブ型熱交換器を提供することを目的と
する。
のであって、銅又は銅合金管とフィン材との間の空隙が
狭く熱抵抗が小さい伝熱性能が優れた熱交換器用伝熱管
及びフィンチューブ型熱交換器を提供することを目的と
する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係る熱交換器用
伝熱管は、銅管又は銅合金管の外表面に金属又は合金の
皮膜が形成されていることを特徴とする。
伝熱管は、銅管又は銅合金管の外表面に金属又は合金の
皮膜が形成されていることを特徴とする。
【００１４】この場合、前記皮膜の熱伝導率が１０Ｗ／
ｍＫ以上であることが好ましい。また、前記皮膜の膜厚
が０．１乃至５０μｍであることが好ましい。更に、前
記銅又は銅合金管の外表面の管軸方向の中心線平均粗さ
が０．５μｍ以下であり、最大平均粗さが１．０μｍ以
下であることが好ましい。更にまた、前記皮膜はＳｎ、
Ｓｎ合金、Ｚｎ及びＺｎ合金からなる群から選択された
１種からなることが好ましい。
ｍＫ以上であることが好ましい。また、前記皮膜の膜厚
が０．１乃至５０μｍであることが好ましい。更に、前
記銅又は銅合金管の外表面の管軸方向の中心線平均粗さ
が０．５μｍ以下であり、最大平均粗さが１．０μｍ以
下であることが好ましい。更にまた、前記皮膜はＳｎ、
Ｓｎ合金、Ｚｎ及びＺｎ合金からなる群から選択された
１種からなることが好ましい。
【００１５】また、前記皮膜は電気めっき、無電解めっ
き、溶融めっき及び溶射からなる群から選択された１種
の方法により製造することができる。この場合、前記皮
膜は融点以上の温度に加熱して溶融されていることが好
ましい。皮膜を形成した後、金属又は合金の皮膜を融点
以上の温度に加熱し溶融させても、皮膜の効果は変わら
ない。
き、溶融めっき及び溶射からなる群から選択された１種
の方法により製造することができる。この場合、前記皮
膜は融点以上の温度に加熱して溶融されていることが好
ましい。皮膜を形成した後、金属又は合金の皮膜を融点
以上の温度に加熱し溶融させても、皮膜の効果は変わら
ない。
【００１６】本発明においては、銅又は銅合金管として
平滑管、内面溝付管及び溶接溝付管等が使用でき、管内
の溝形状並びに管の外径及び肉厚に関係なく、本発明を
適用することができる。
平滑管、内面溝付管及び溶接溝付管等が使用でき、管内
の溝形状並びに管の外径及び肉厚に関係なく、本発明を
適用することができる。
【００１７】本発明に係るフィンチューブ型熱交換器
は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱交換器用
伝熱管が組み込まれていることを特徴とする。
は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱交換器用
伝熱管が組み込まれていることを特徴とする。
【００１８】この場合、前記熱交換器用伝熱管をアルミ
ニウム合金フィンに挿入し、拡管加工を施した後、前記
皮膜の融点以上の温度に加熱されているものである。こ
れにより、熱伝性能が更に向上するので好ましい。
ニウム合金フィンに挿入し、拡管加工を施した後、前記
皮膜の融点以上の温度に加熱されているものである。こ
れにより、熱伝性能が更に向上するので好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。通常、銅管とアルミニウムフィン材との間には、
銅管のスプリングバック、銅管の真円度及びアルミニウ
ムフィン材に形成された銅管挿入孔の真円度等により、
０．１μｍ乃至数十μｍの空隙が生じている。本願発明
者等が鋭意実験研究し、これらの空隙の厚さを低減する
方法について検討した結果、銅管の外表面に金属又は合
金皮膜を設けることが有効であることを見出した。
する。通常、銅管とアルミニウムフィン材との間には、
銅管のスプリングバック、銅管の真円度及びアルミニウ
ムフィン材に形成された銅管挿入孔の真円度等により、
０．１μｍ乃至数十μｍの空隙が生じている。本願発明
者等が鋭意実験研究し、これらの空隙の厚さを低減する
方法について検討した結果、銅管の外表面に金属又は合
金皮膜を設けることが有効であることを見出した。
【００２０】本発明においては、銅又は銅合金管の材質
は、特に制限されるものではなく、ＯＦＣ（Ｃ１０２
０）、りん脱酸銅（Ｃ１２０１、Ｃ１２２０、Ｃ１２２
１）、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金（Ｃ１９２１０、Ｃ１９４
００等）、丹銅（Ｃ２１００、Ｃ２２００、Ｃ２３０
０、Ｃ２４００）及び黄銅（Ｃ２６００等）等の全ての
銅合金を素材とすることができる。また、銅又は銅合金
管を条材から製造する際には、条材の幅及び板厚は目的
とする管外径、管内面溝の有無及び溝の形状等を考慮し
て適当な値とすればよい。
は、特に制限されるものではなく、ＯＦＣ（Ｃ１０２
０）、りん脱酸銅（Ｃ１２０１、Ｃ１２２０、Ｃ１２２
１）、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金（Ｃ１９２１０、Ｃ１９４
００等）、丹銅（Ｃ２１００、Ｃ２２００、Ｃ２３０
０、Ｃ２４００）及び黄銅（Ｃ２６００等）等の全ての
銅合金を素材とすることができる。また、銅又は銅合金
管を条材から製造する際には、条材の幅及び板厚は目的
とする管外径、管内面溝の有無及び溝の形状等を考慮し
て適当な値とすればよい。
【００２１】以下、本発明の熱交換器用伝熱管の数値限
定理由について説明する。
定理由について説明する。
【００２２】皮膜の熱伝導率：１０Ｗ／ｍＫ以上 空気の熱伝導率は約０．０２５Ｗ／ｍＫである。銅管の
外表面の金属又は合金の皮膜の熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ
以上でなければ、熱交換器の性能として十分な効果が得
られない。従って、皮膜の熱伝導率は１０Ｗ／ｍＫ以上
とすることが好ましい。更に好ましくは、皮膜の熱伝導
率は３０Ｗ／ｍＫ以上であり、更に一層好ましくは皮膜
の熱伝導率は６０Ｗ／ｍＫ以上である。
外表面の金属又は合金の皮膜の熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ
以上でなければ、熱交換器の性能として十分な効果が得
られない。従って、皮膜の熱伝導率は１０Ｗ／ｍＫ以上
とすることが好ましい。更に好ましくは、皮膜の熱伝導
率は３０Ｗ／ｍＫ以上であり、更に一層好ましくは皮膜
の熱伝導率は６０Ｗ／ｍＫ以上である。
【００２３】皮膜の膜厚：０．１乃至５０μｍ 図１に示すように、銅管１とアルミニウムフィン材２と
の間には、約０．１μｍ乃至数十μｍの空隙３が生じて
いる。この空隙３を充填させるためには、空隙３以上の
塗布層及び粒子径が必要である。皮膜の膜厚が０．１μ
ｍ未満では、空隙を充填する効果がない。一方、皮膜の
膜厚が５０μｍを超えると、銅管をフィン材の銅管挿入
孔に挿入する際に、銅管に比べて軟らかいアルミニウム
フィン材を変形させてしまう虞があり、挿入性に支障が
ある。また、挿入時に塗布層自体がフィン材の銅管挿入
孔に引掛かり、剥れてしまい皮膜の機能が発揮されなく
なる。従って、皮膜の膜厚は０．１乃至５０μｍとする
ことが好ましい。
の間には、約０．１μｍ乃至数十μｍの空隙３が生じて
いる。この空隙３を充填させるためには、空隙３以上の
塗布層及び粒子径が必要である。皮膜の膜厚が０．１μ
ｍ未満では、空隙を充填する効果がない。一方、皮膜の
膜厚が５０μｍを超えると、銅管をフィン材の銅管挿入
孔に挿入する際に、銅管に比べて軟らかいアルミニウム
フィン材を変形させてしまう虞があり、挿入性に支障が
ある。また、挿入時に塗布層自体がフィン材の銅管挿入
孔に引掛かり、剥れてしまい皮膜の機能が発揮されなく
なる。従って、皮膜の膜厚は０．１乃至５０μｍとする
ことが好ましい。
【００２４】銅又は銅合金管の外表面：管軸方向の中心
線平均粗さが０．５μｍ以下、最大平均粗さが１．０μ
ｍ以下 銅管の外表面粗さは皮膜の密着性に影響し、温度差によ
る皮膜の剥離又は皮膜の欠陥部からの水の浸入による銅
管の腐食現象が問題となる。このため、銅管の外表面の
管軸方向の中心線平均粗さが０．５μｍ以下、最大平均
粗さが１．０μｍ以下とすることが好ましい。
線平均粗さが０．５μｍ以下、最大平均粗さが１．０μ
ｍ以下 銅管の外表面粗さは皮膜の密着性に影響し、温度差によ
る皮膜の剥離又は皮膜の欠陥部からの水の浸入による銅
管の腐食現象が問題となる。このため、銅管の外表面の
管軸方向の中心線平均粗さが０．５μｍ以下、最大平均
粗さが１．０μｍ以下とすることが好ましい。
【００２５】皮膜：Ｓｎ、Ｓｎ合金、Ｚｎ及びＺｎ合金
からなる群から選択された１種からなる 皮膜が備える特性としては、下記に示す理由から、銅管
素材よりも軟らかいこと、低融点であること及び耐食性
が優れていることが望ましい。本発明の銅管をアルミニ
ウムフィン材に挿入した後の拡管加工において、銅管外
面の金属又は合金皮膜は銅管とアルミニウムフィン材と
の間隙を埋め、密着性を向上させる作用を果たす。この
作用をより効率的に達成するためには、前記皮膜の硬さ
が銅管素材よりも軟らかいことが望ましい。
からなる群から選択された１種からなる 皮膜が備える特性としては、下記に示す理由から、銅管
素材よりも軟らかいこと、低融点であること及び耐食性
が優れていることが望ましい。本発明の銅管をアルミニ
ウムフィン材に挿入した後の拡管加工において、銅管外
面の金属又は合金皮膜は銅管とアルミニウムフィン材と
の間隙を埋め、密着性を向上させる作用を果たす。この
作用をより効率的に達成するためには、前記皮膜の硬さ
が銅管素材よりも軟らかいことが望ましい。
【００２６】また、熱交換器組み立て後の加熱により、
前記皮膜を溶融させて銅管とアルミニウムフィン材との
間隙を毛細管現象によって充填するためにも、皮膜を構
成する金属又は合金は融点が低く、銅管素材との濡れ性
が良好で流動性が良いことが望ましい。
前記皮膜を溶融させて銅管とアルミニウムフィン材との
間隙を毛細管現象によって充填するためにも、皮膜を構
成する金属又は合金は融点が低く、銅管素材との濡れ性
が良好で流動性が良いことが望ましい。
【００２７】更に、本発明の熱交換器は、銅に有害な硫
黄、アンモニア及び有機酸等の腐食媒体に曝されること
があり、長時間そのような腐食媒体に曝されると銅管外
面が腐食により減肉し、ついには銅管に穴が開いて銅管
内部を流通する冷媒のリークに至ることがある。このよ
うな問題を防止するためには、前記皮膜を構成する金属
又は合金は耐食性が良好であることが望ましい。このた
め、皮膜はＳｎ、Ｓｎ合金、Ｚｎ及びＺｎ合金からなる
群から選択された１種からなることが好ましい。例え
ば、Ｓｎ合金としては、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、
Ｓｎ−Ｐｂ系及びＳｎ−Ａｌ系等の合金が挙げられる。
また、Ｚｎ合金としては、Ｚｎ−Ａｌ系及びＺｎ−Ｎｉ
系等の合金が挙げられる。これらの合金は共晶反応によ
り単体金属の融点より融点が更に低下するため望まし
い。また、前述の金属又は合金はいずれも銅管素材より
軟質である。
黄、アンモニア及び有機酸等の腐食媒体に曝されること
があり、長時間そのような腐食媒体に曝されると銅管外
面が腐食により減肉し、ついには銅管に穴が開いて銅管
内部を流通する冷媒のリークに至ることがある。このよ
うな問題を防止するためには、前記皮膜を構成する金属
又は合金は耐食性が良好であることが望ましい。このた
め、皮膜はＳｎ、Ｓｎ合金、Ｚｎ及びＺｎ合金からなる
群から選択された１種からなることが好ましい。例え
ば、Ｓｎ合金としては、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、
Ｓｎ−Ｐｂ系及びＳｎ−Ａｌ系等の合金が挙げられる。
また、Ｚｎ合金としては、Ｚｎ−Ａｌ系及びＺｎ−Ｎｉ
系等の合金が挙げられる。これらの合金は共晶反応によ
り単体金属の融点より融点が更に低下するため望まし
い。また、前述の金属又は合金はいずれも銅管素材より
軟質である。
【００２８】更に、上述の組成の金属又は合金の皮膜は
いずれも耐食性が良好であるため、銅管に有害な硫黄、
アンモニア及び有機酸等の腐食媒体から銅管の腐食を抑
制する効果もある。
いずれも耐食性が良好であるため、銅管に有害な硫黄、
アンモニア及び有機酸等の腐食媒体から銅管の腐食を抑
制する効果もある。
【００２９】
【実施例】以下、本発明の実施例に係るフィンチューブ
型熱交換器を製造し、その特性を比較例のフィンチュー
ブ型熱交換器と比較した結果について具体的に説明す
る。
型熱交換器を製造し、その特性を比較例のフィンチュー
ブ型熱交換器と比較した結果について具体的に説明す
る。
【００３０】第１実施例 伝熱管として、外径が７．０ｍｍ、平均肉厚が０．３ｍ
ｍ、フィン高さが０．２０ｍｍ、底肉厚が０．２５ｍ
ｍ、溝数が５０、リード角が１８°、ヘアピン長さが５
５０ｍｍであるＪＩＳＨ３３００ Ｃ１２２０Ｔ りん
脱酸銅製の内面溝付管を使用した。この伝熱管の外表面
に溶射により熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上のＳｎ又はＺ
ｎめっきを種々の膜厚で形成した。なお、めっきが形成
される前の内面溝付管は、管軸方向の中心線平均粗さが
０．３μｍであり、かつ最大粗さが０.６μｍであっ
た。
ｍ、フィン高さが０．２０ｍｍ、底肉厚が０．２５ｍ
ｍ、溝数が５０、リード角が１８°、ヘアピン長さが５
５０ｍｍであるＪＩＳＨ３３００ Ｃ１２２０Ｔ りん
脱酸銅製の内面溝付管を使用した。この伝熱管の外表面
に溶射により熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上のＳｎ又はＺ
ｎめっきを種々の膜厚で形成した。なお、めっきが形成
される前の内面溝付管は、管軸方向の中心線平均粗さが
０．３μｍであり、かつ最大粗さが０.６μｍであっ
た。
【００３１】また、アルミニウムフィン材はＪＩＳ Ｈ
４０００の１２００調質Ｈ２４であり、板厚が０.１ｍ
ｍで表面処理されていないものを使用している。
４０００の１２００調質Ｈ２４であり、板厚が０.１ｍ
ｍで表面処理されていないものを使用している。
【００３２】このような伝熱管とアルミニウムフィン材
とを使用してアルミニウムフィン材に形成された銅管挿
入孔に伝熱管を挿入し、そして、伝熱管のアルミニウム
フィン材に挿入されている部分を外径基準１０５％にて
拡管加工を施し、伝熱有効面の大きさが高さ２５０ｍ
ｍ、幅が５５０ｍｍのフィンチューブ型熱交換器（フィ
ンドコイル）を製造した。
とを使用してアルミニウムフィン材に形成された銅管挿
入孔に伝熱管を挿入し、そして、伝熱管のアルミニウム
フィン材に挿入されている部分を外径基準１０５％にて
拡管加工を施し、伝熱有効面の大きさが高さ２５０ｍ
ｍ、幅が５５０ｍｍのフィンチューブ型熱交換器（フィ
ンドコイル）を製造した。
【００３３】このフィンドコイルをＪＩＳ Ｃ９６１２
に規定されているルームエアコンディショナー性能評価
方法により、管内冷媒にＨＦＣ４１０Ａ（ハイドロフル
オロカーボン）を使用し全面風速が１．０ｍ／秒の時に
おける凝縮性能を測定した。
に規定されているルームエアコンディショナー性能評価
方法により、管内冷媒にＨＦＣ４１０Ａ（ハイドロフル
オロカーボン）を使用し全面風速が１．０ｍ／秒の時に
おける凝縮性能を測定した。
【００３４】そして、本実施例と凝縮性能を比較するた
めの標準材として、本実施例の伝熱管と内面構造が同一
で管の外表面に皮膜が形成されていない伝熱管（無処理
材）を使用して、上述と同じフィンドコイルを作製し
た。以下、実施例及び比較例のフィンドコイルの性能向
上率を無処理材の凝縮性能に対する性能差として算出し
た。即ち、性能向上率（％）は、（（実施例及び比較例
の熱交換器の凝縮性能（ｋＷ））／（銅管外面無処理熱
交換器の凝縮性能（ｋＷ））−１）×１００で示すこと
ができる。この結果を表１に示す。
めの標準材として、本実施例の伝熱管と内面構造が同一
で管の外表面に皮膜が形成されていない伝熱管（無処理
材）を使用して、上述と同じフィンドコイルを作製し
た。以下、実施例及び比較例のフィンドコイルの性能向
上率を無処理材の凝縮性能に対する性能差として算出し
た。即ち、性能向上率（％）は、（（実施例及び比較例
の熱交換器の凝縮性能（ｋＷ））／（銅管外面無処理熱
交換器の凝縮性能（ｋＷ））−１）×１００で示すこと
ができる。この結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】上記表１に示すように、実施例No.９及び
１１は、本願請求項１を満足するので、熱交換器性能が
上昇した。実施例No.１０及び１２は、本願請求項１を
満足するが、皮膜の膜厚が厚すぎ、銅管をアルミニウム
フィン材の挿入孔に挿入する際にアルミニウムフィン材
が変形した。
１１は、本願請求項１を満足するので、熱交換器性能が
上昇した。実施例No.１０及び１２は、本願請求項１を
満足するが、皮膜の膜厚が厚すぎ、銅管をアルミニウム
フィン材の挿入孔に挿入する際にアルミニウムフィン材
が変形した。
【００３７】また、実施例No.１乃至８は本願請求項３
を満足するので、皮膜の剥離がなく銅管とアルミニウム
フィン材との間の空気層が低減され、熱交換器性能の向
上率が優れていた。一方、比較例No.１７は無処理材で
あるので、凝縮性能が劣っている。
を満足するので、皮膜の剥離がなく銅管とアルミニウム
フィン材との間の空気層が低減され、熱交換器性能の向
上率が優れていた。一方、比較例No.１７は無処理材で
あるので、凝縮性能が劣っている。
【００３８】第２実施例 伝熱管として、第１実施例と同様の内面溝付管を使用
し、その外表面に溶射により熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以
上のＳｎめっきを種々の膜厚で形成した。そして、第１
実施例と同様のアルミニウムフィン材を使用してフィン
ドコイルを製作した。そして、熱交換器を組み立てた
後、２３０℃の温度で５分間、乾燥炉に入れ、伝熱管の
外表面に形成されたＳｎ層を溶融させた。
し、その外表面に溶射により熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以
上のＳｎめっきを種々の膜厚で形成した。そして、第１
実施例と同様のアルミニウムフィン材を使用してフィン
ドコイルを製作した。そして、熱交換器を組み立てた
後、２３０℃の温度で５分間、乾燥炉に入れ、伝熱管の
外表面に形成されたＳｎ層を溶融させた。
【００３９】第１実施例と同様にして、凝縮性能を測定
し、これを評価した。この結果を表２に示す。
し、これを評価した。この結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】上記表２に示すように、実施例No.１３乃
至１６は皮膜の剥離がなく銅管とアルミニウムフィン材
との間の空気層が低減され、熱交換器性能の向上率が優
れていた。また、Ｓｎ層が溶融されているので、表１に
示す実施例No.１乃至８に比して膜厚が同じであれば性
能向上率が高かった。一方、比較例No.１８は無処理材
であるので、凝縮性能が劣っている。
至１６は皮膜の剥離がなく銅管とアルミニウムフィン材
との間の空気層が低減され、熱交換器性能の向上率が優
れていた。また、Ｓｎ層が溶融されているので、表１に
示す実施例No.１乃至８に比して膜厚が同じであれば性
能向上率が高かった。一方、比較例No.１８は無処理材
であるので、凝縮性能が劣っている。
【００４２】第３実施例 伝熱管として、第１実施例と同様の内面溝付管を使用
し、その外表面に無電解めっきにより膜厚が３μｍのＳ
ｎめっきを形成した。なお、内面溝管は、外表面の管軸
方向の中心線粗さが０.８μｍであり、最大粗さが１.５
μｍであった。そして、第１実施例と同様のアルミニウ
ムフィン材を使用してフィンドコイルを製作した。この
とき、伝熱管の外表面の表面粗さが本発明の上限値を超
えているので、熱交換器組み立て時に皮膜の剥離が生じ
た。
し、その外表面に無電解めっきにより膜厚が３μｍのＳ
ｎめっきを形成した。なお、内面溝管は、外表面の管軸
方向の中心線粗さが０.８μｍであり、最大粗さが１.５
μｍであった。そして、第１実施例と同様のアルミニウ
ムフィン材を使用してフィンドコイルを製作した。この
とき、伝熱管の外表面の表面粗さが本発明の上限値を超
えているので、熱交換器組み立て時に皮膜の剥離が生じ
た。
【００４３】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、銅
又は銅合金管の外表面に金属又は合金からなる熱伝達性
能が優れた皮膜を形成し、管とフィン材との間の間隙を
小さくしているので、熱抵抗が低減し伝熱性能を向上さ
せることができる。また、外表面に金属又は合金の皮膜
を形成した銅又は銅合金管はフィン材への熱伝達が高効
率で行えるので、フィンチューブ型熱交換器の性能を向
上させることができる。
又は銅合金管の外表面に金属又は合金からなる熱伝達性
能が優れた皮膜を形成し、管とフィン材との間の間隙を
小さくしているので、熱抵抗が低減し伝熱性能を向上さ
せることができる。また、外表面に金属又は合金の皮膜
を形成した銅又は銅合金管はフィン材への熱伝達が高効
率で行えるので、フィンチューブ型熱交換器の性能を向
上させることができる。
【図１】従来のフィンチューブ型熱交換器における銅管
とフィン材との接合状態を示す模式的断面図である。
とフィン材との接合状態を示す模式的断面図である。
１；銅管 ２；アルミニウムフィン材 ３；空隙
Claims (9)
- 【請求項１】 銅管又は銅合金管の外表面に金属又は合
金の皮膜が形成されていることを特徴とする熱交換器用
伝熱管。 - 【請求項２】 前記皮膜の熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上
であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用伝
熱管。 - 【請求項３】 前記皮膜の膜厚が０．１乃至５０μｍで
あることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器
用伝熱管。 - 【請求項４】 前記銅又は銅合金管の外表面の管軸方向
の中心線平均粗さが０．５μｍ以下であり、最大平均粗
さが１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃
至３のいずれか１項に記載の熱交換器用伝熱管。 - 【請求項５】 前記皮膜はＳｎ、Ｓｎ合金、Ｚｎ及びＺ
ｎ合金からなる群から選択された１種からなることを特
徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱交換
器用伝熱管。 - 【請求項６】 前記皮膜は電気めっき、無電解めっき、
溶融めっき及び溶射からなる群から選択された１種の方
法により製造されていることを特徴とする請求項１乃至
５のいずれか１項に記載の熱交換器用伝熱管。 - 【請求項７】 前記皮膜は融点以上の温度に加熱して溶
融されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれ
か１項に記載の熱交換器用伝熱管。 - 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の
熱交換器用伝熱管が組み込まれていることを特徴とする
フィンチューブ型熱交換器。 - 【請求項９】 前記熱交換器用伝熱管をアルミニウム合
金フィンに挿入し、拡管加工を施した後、前記皮膜の融
点以上の温度に加熱されていることを特徴とする請求項
８に記載のフィンチューブ型熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000095134A JP2001280877A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 熱交換器用伝熱管及びフィンチューブ型熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000095134A JP2001280877A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 熱交換器用伝熱管及びフィンチューブ型熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001280877A true JP2001280877A (ja) | 2001-10-10 |
Family
ID=18610077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000095134A Pending JP2001280877A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 熱交換器用伝熱管及びフィンチューブ型熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001280877A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008537088A (ja) * | 2005-04-01 | 2008-09-11 | フィウィヘックス・ベスローテン・フェンノートシャップ | 熱交換器およびその適用 |
| JP2008303457A (ja) * | 2007-06-11 | 2008-12-18 | Orion Mach Co Ltd | 熱交換器用パイプの防錆方法及び熱交換器用パイプ並びに熱交換器の防錆方法及び熱交換器 |
| JP2009228941A (ja) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | クロスフィンチューブ型熱交換器用銅管 |
| JP2013011419A (ja) * | 2011-06-30 | 2013-01-17 | Furukawa-Sky Aluminum Corp | エアコン用アルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法 |
| JP2013040397A (ja) * | 2011-08-12 | 2013-02-28 | Poongsan Corp | 高強度及び高伝導性のパイプ用銅合金材及びその製造方法 |
| JP2013535228A (ja) * | 2010-08-17 | 2013-09-12 | バイオニア コーポレーション | サーマルサイクラー用の低比熱性複合素材 |
-
2000
- 2000-03-30 JP JP2000095134A patent/JP2001280877A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008537088A (ja) * | 2005-04-01 | 2008-09-11 | フィウィヘックス・ベスローテン・フェンノートシャップ | 熱交換器およびその適用 |
| JP2008303457A (ja) * | 2007-06-11 | 2008-12-18 | Orion Mach Co Ltd | 熱交換器用パイプの防錆方法及び熱交換器用パイプ並びに熱交換器の防錆方法及び熱交換器 |
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| JP2013040397A (ja) * | 2011-08-12 | 2013-02-28 | Poongsan Corp | 高強度及び高伝導性のパイプ用銅合金材及びその製造方法 |
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