JP2001289586A - 内面溝付伝熱管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 条溝(11)に異形部が設けられた内面溝付伝熱
管(10)において、安定した熱交換性能を得られるように
する。 【解決手段】 凝縮器に使用する場合の異形部(13)によ
る液冷媒の飛散作用を確保して伝熱性能を高めながら、
蒸発器に使用するときの圧力損失を低減するように、条
溝(11)の主溝(12)と異形部(13)の割合や、主溝(12)と異
形部(13)の角度、長さなどの条件を所定の範囲に特定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器に用いら
れる内面溝付伝熱管に関し、特に、内面溝の具体構造に
係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気調和装置などの冷凍装置
で蒸発器や凝縮器として用いられる熱交換器には、例え
ば、内面に螺旋状の多数の条溝を設けた内面溝付伝熱管
が用いられている。この内面溝付伝熱管は、螺旋状の条
溝により、伝熱面積を大きくすると共に、管内の冷媒を
均等に薄く液膜化しながら流すことによって、熱伝達性
能を高めるようにしたものである。

【０００３】しかし、この内面溝付伝熱管を凝縮器に使
用する場合、冷媒が管内を入口側から出口側へ進行する
のに伴って凝縮作用が進行すると冷媒が環状流となり、
管内面に沿って流れる液冷媒の層の厚さが下流側ほど厚
くなるために、熱抵抗が増大して凝縮性能が低下するこ
とになっていた。

【０００４】そこで、本願出願人は、凝縮性能の低下を
抑えられる内面溝付伝熱管として、管内面の条溝を、第
１リード角の主溝と、第１リード角とは異なる第２リー
ド角の異形部とが連続した構成として、冷媒を主溝に沿
って流して薄く液膜化しながら、その液冷媒が異形部に
達したときに該異形部の溝の側面に衝突させて伝熱管の
中心側へ飛散させるようにしたものを提案している（特
開平１０−１５３３６０号公報参照）。この構成によれ
ば、伝熱管の内面に液冷媒の厚い層が形成されにくくな
ることから、ガス冷媒の液化が促進される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成の
内面溝付伝熱管において、例えば主溝に対する異形部の
割合が小さすぎると異形部で液冷媒を飛散させる効果が
ほとんど得られなくなって伝熱性能が向上せず、逆に異
形部の割合が大きすぎると特に蒸発器として使用すると
きに圧力損失が大きくなる問題が生じる。このように、
上述した従来の内面溝付伝熱管では、条溝の一部に異形
部を設けて凝縮性能の確保を図っているものの、該異形
部の具体的な構成次第では伝熱性能や圧力損失が大きく
異なることとなるために、熱交換器としての性能を安定
させるのが困難であると言う問題があった。

【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みて創案
されたものであり、その目的とするところは、内面溝付
伝熱管において、条溝の主溝や異形部について具体的な
構成を特定することにより、より安定した熱交換性能を
得られるようにすることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明が講じた第１から
第１２の解決手段は、内周面に複数の条溝(11)が形成さ
れるとともに、該条溝(11)が、第１リード角(α)で形成
された主溝(12)と、第１リード角(α)とは異なる第２リ
ード角(β)で形成された異形部(13)とが連続して構成さ
れた内面溝付伝熱管において、条溝(11)の主溝(12)と異
形部(13)とを以下に特定する所定の関係に設定したもの
である。

【０００８】具体的に、本発明が講じた第１の解決手段
は、上記の前提とする構成において、条溝(11)の１周期
の長さに対して異形部(13)の長さの占める割合を１０％
から３５％の範囲内に設定したものである。

【０００９】また、第２の解決手段は、上記の前提とす
る構成において、１本の異形部(13)の長さを条溝(11)の
ピッチの５倍から１５倍の範囲内に設定したものであ
る。

【００１０】また、第３の解決手段は、上記の前提とす
る構成において、１条の主溝(12)の延長線に対して５条
から１５条の異形部(13)が交差するように配置したもの
である。

【００１１】また、第４の解決手段は、上記の前提とす
る構成を備えた電縫管において、電縫管の接合部(14)と
異形部(13)とを電縫管の円周方向を略等分する位置に配
置したものである。なお、「電縫管」は、一般には長尺
の帯状の素材を電気抵抗溶接により接合した管を意味す
るが、本明細書では接合方法などは限定せず、長手方向
沿いに接合された管をすべて含む広い意味で用いるもの
とする。

【００１２】また、第５の解決手段は、上記の第１から
第４の各解決手段において、異形部(13)を、条溝(11)の
１周期内で複数箇所に形成するようにしたものである。

【００１３】また、第６の解決手段は、上記の第１から
第４の各解決手段において、第１リード角(α)と第２リ
ード角(β)の一方を、管軸方向線に対して一のねじれ方
向へ５°から３０°の範囲内に設定し、第１リード角
(α)と第２リード角(β)の他方を、管軸方向線に対して
他のねじれ方向へ５°から３０°の範囲内に設定するよ
うにしたものである。

【００１４】また、第７の解決手段は、上記第６の解決
手段において、条溝(11)の主溝(12)と異形部(13)の向き
が管軸方向線に対して対称になるように第１リード角
(α)と第２リード角(β)とを設定したものである。

【００１５】また、第８の解決手段は、上記第７の解決
手段において、第１リード角(α)と第２リード角(β)を
特定したもので、これらの角度(α),(β) を、それぞれ
管軸方向線を挟んで逆方向へ１８°に設定したものであ
る。

【００１６】また、第９の解決手段は、上記第１から第
４の解決手段において、主溝(12)を構成する突条(15)
に、複数の間欠的な凹陥部により構成された二次溝(16)
を設けるようにしたものである。

【００１７】また、第１０の解決手段は、上記第９の解
決手段において、二次溝(16)を、異形部(13)から所定の
距離を隔てるように主溝(12)の突条(15)の中央部に配置
したものである。

【００１８】また、第１１の解決手段は、上記第９の解
決手段において、二次溝(16)を、条溝(11)の溝深さの
０．２５倍から０．７５倍の深さで形成するようにした
ものである。

【００１９】さらに、第１２の解決手段は、上記第９の
解決手段において、二次溝(16)を、ほぼ管軸方向線に沿
って形成するようにしたものである。

【００２０】また、本発明が講じた第１３から第１５の
解決手段は、上記各解決手段と同様、内周面に複数の条
溝(11)が形成されるとともに、該条溝(11)が、第１リー
ド角(α)で形成された主溝(12)と、第１リード角(α)と
は異なる第２リード角(β)で形成された異形部(13)とが
連続して形成された内面溝付伝熱管を前提としている。

【００２１】そして、第１３の解決手段は、主溝(12)を
構成する突条(15)に、複数の間欠的な凹陥部により構成
された二次溝(16)を設け、二次溝(16)を、異形部(13)か
ら所定の距離を隔てるように主溝(12)の突条(15)の中央
部に配置したものである。

【００２２】また、第１４の解決手段は、主溝(12)を構
成する突条(15)に、複数の間欠的な凹陥部により構成さ
れた二次溝(16)を設け、二次溝(16)を、条溝(11)の溝深
さの０．２５倍から０．７５倍の深さで形成したもので
ある。

【００２３】さらに、第１５の解決手段は、主溝(12)を
構成する突条(15)に、複数の間欠的な凹陥部により構成
された二次溝(16)を設け、二次溝(16)を、ほぼ管軸方向
線に沿って形成したものである。

【００２４】−作用−上記各解決手段の内面溝付伝熱管
を凝縮器に使用すると、冷媒は、該伝熱管の中でガス相
から凝縮しながら薄い液膜になって条溝(11)を流れて行
き、異形部(13)に達すると、主溝(12)の第１リード角
(α)と異形部(13)の第２リード角(β)とが異なるために
異形部(13)の側面に衝突して伝熱管(10)の中心側へ飛散
する。したがって、伝熱管(10)の内面に厚い液の層が形
成されにくくなり、環状流の発生が抑えられる。

【００２５】特に、第１の解決手段では、条溝(11)の１
周期の長さに対して１０％から３５％の範囲内になるよ
うに該異形部(13)の長さの占める割合を設定している。
このため、１０％よりも小さいと異形部(13)を設けても
液冷媒が飛散しにくいのに対して十分な飛散作用が得ら
れ、３５％よりも大きいと特に蒸発器に使用したときに
圧力損失が大きくなるのに対して圧力損失を抑えられ
る。

【００２６】また、第２の解決手段では、１本の異形部
(13)の長さを、条溝(11)のピッチの５倍から１５倍の範
囲内に設定している。このため、条溝(11)の主溝(12)を
流れる液冷媒が複数の異形部(13)を乗り越えて進むこと
になり、その際に液冷媒が十分に飛散する。また、上記
の値が５倍よりも小さいと異形部(13)を設けても液冷媒
が飛散しにくいのに対して十分な飛散作用が得られ、１
５倍よりも大きいと特に蒸発器に使用したときに圧力損
失が大きくなるのに対して該圧力損失を抑えられる。

【００２７】また、第３の解決手段でも上記第２の解決
手段と同様に主溝(12)を流れる液冷媒が複数（５条〜１
５条）の異形部(13)を乗り越える際に十分に飛散するこ
ととなり、凝縮器に使用するときに飛散作用を確保しつ
つ、蒸発器に使用するときに圧力損失を抑えられる。

【００２８】また、第４の解決手段では、電縫管におい
て、該電縫管の接合部(14)と異形部(13)とを電縫管の円
周方向を略等分する位置に配置しているので、条溝(11)
の主溝(12)を流れる液冷媒が、電縫管の接合部(14)と異
形部(13)とにおいて、伝熱管(10)内で均等に飛散する。
このように、伝熱管(10)の内面の全体に亘って液冷媒の
飛散作用が得られると共に、異形部(13)と接合部(14)と
を分散して配置したことによって蒸発器に使用したとき
の圧力損失も抑えられる。

【００２９】また、上記第１から第４の各解決手段にお
いて、上記第５の解決手段のように異形部(13)を条溝(1
1)の１周期内で複数箇所に形成すると、各異形部(13)に
おいて冷媒の飛散作用が得られるため、液膜が厚い層状
に成長するのをより確実に防止できる。

【００３０】また、上記第１から第４の各解決手段にお
いて、上記第６の解決手段のように第１リード角(α)と
第２リード角(β)をそれぞれ管軸方向線に対して逆のね
じれ方向で５°から３０°の範囲内、特に第８の解決手
段のように１８°に設定すると、冷媒が主溝(12)により
螺旋方向に流れて効率よく均等な薄い液膜になりなが
ら、異形部(13)により飛散する作用が確実に行われる。

【００３１】また、上記第１から第４の各解決手段にお
いて、上記第９の解決手段のように主溝(12)を構成する
突条(15)に二次溝(16)を設けると、該突条(15)に複数の
間欠的な凹陥部が設けられることになるため、伝熱面積
が増大する。また、二次溝(16)を設けると、主溝(12)に
より螺旋流を生じさせながら、該二次溝(16)により冷媒
の一部が隣の主溝(12)へ流れることで、圧力損失が低減
される。

【００３２】また、上記第１０の解決手段のように、二
次溝(16)を、異形部(13)から所定の距離を隔てるように
主溝(12)の突条(15)の中央部に配置すると、主溝(12)に
よる螺旋流の作用を確実に行える。つまり、二次溝(16)
が異形部(13)に近接して配置されていると冷媒がその二
次溝から抜けてしまい、螺旋流が生じにくくなるが、上
記構成によればそのようなおそれは生じない。

【００３３】また、二次溝(16)を、条溝(11)の溝深さの
０．２５倍よりも小さくすると伝熱面積がさほど大きく
ならず、０．７５倍よりも深くすると冷媒が二次溝(16)
から抜けやすくなって螺旋流の妨げとなるが、上記第１
１の解決手段のように０．２５倍から０．７５倍の範囲
内とすれば伝熱面積を拡大しつつ螺旋流が生じる。

【００３４】また、上記第１２の解決手段のように二次
溝(16)をほぼ管軸方向線に沿って形成すると、伝熱面積
を拡大しながら、主溝(12)において冷媒の流れが比較的
乱れにくくなるため、圧力損失を抑えられる。

【００３５】また、上記第１３から第１５の解決手段で
は、いずれも主溝(12)を構成する突条(15)に二次溝(16)
を設けている。したがって、上記第９の解決手段と同様
に、伝熱面積が増大するとともに、圧力損失が低減され
る。そして、第１３の解決手段では上記第１０の解決手
段と同様の作用で螺旋流が確実に発生し、第１４の解決
手段では上記第１１の解決手段と同様の作用で伝熱面積
を確保しながら螺旋流が生じ、第１５の解決手段では上
記第１２の解決手段と同様の作用で冷媒の流れが乱れる
のを抑えて圧力損失が低減される。

【００３６】

【発明の効果】上記第１の解決手段によれば、条溝(11)
の１周期の長さに対して１０％から３５％の範囲内にな
るように該異形部(13)の長さの占める割合を設定してい
るため、凝縮器に使用したときには異形部(13)による十
分な飛散作用が得られるとともに、蒸発器に使用したと
きには圧力損失を抑えられる。つまり、凝縮器での冷媒
の飛散作用を得るだけならば伝熱管(10)の内面を不規則
な凸凹形状などにすればよいが、そうすると蒸発器での
圧力損失が大きくなるのに対し、異形部(13)の割合を上
記の範囲に設定することにより冷媒の飛散作用と圧力損
失のバランスをとることができる。

【００３７】また、上記第２の解決手段によれば、１本
の異形部(13)の長さを、条溝(11)のピッチの５倍から１
５倍の範囲内に設定することで、条溝(11)の主溝を流れ
る液冷媒が複数の異形部(13)を乗り越えて進むようにし
ているので、その際に液冷媒が十分に飛散する。また、
異形部(13)の長さと条溝(11)のピッチを上記の関係に設
定して必要以上に長くしていないことから、液冷媒の十
分な飛散作用を得ながら圧力損失も抑えられる。

【００３８】また、上記第３の解決手段によれば、各主
溝(12)に対して５条から１５条の異形部(13)が交差する
ように配置しているので、上記第２の解決手段と同様に
主溝(12)を流れる液冷媒が複数の異形部(13)を乗り越え
る際に十分に飛散し、かつ蒸発器に使用するときの圧力
損失を抑えられる。

【００３９】また、上記第４の解決手段によれば、電縫
管において、液冷媒を該電縫管の接合部(14)と複数の異
形部(13)とで均等に飛散するようにしているため、凝縮
器における冷媒の十分な飛散作用が得られると共に、異
形部(13)と接合部(14)とを分散配置していることで蒸発
器における圧力損失も抑えられる。また、この場合には
液冷媒とガス冷媒が均等に分散するので、特に冷媒の偏
流に対しても効果がある。

【００４０】以上のように、上記第１から第４の各解決
手段によれば、凝縮器として使用するときに液冷媒を充
分に飛散させることで伝熱効率を高めることができ、蒸
発器として使用するときには圧力損失の増大を抑えられ
る。つまり、上記各解決手段の内面溝付伝熱管を用いる
ことにより、熱交換器としての性能を高めることができ
る。

【００４１】また、上記第６の解決手段のように第１リ
ード角(α)と第２リード角(β)をそれぞれ管軸方向線に
対して逆のねじれ方向で５°から３０°の範囲内、特に
第８の解決手段のように１８°に設定すると、螺旋流の
効果を確保しながら、伝熱効率と圧力損失のバランスを
とることができる。

【００４２】また、第７の解決手段のように条溝(11)の
主溝(12)と異形部(13)の向きが管軸方向線に対して対称
になるように第１リード角(α)と第２リード角(β)とを
設定すると、伝熱管(10)の製造が比較的容易となる。つ
まり、伝熱管(10)を電縫管とする場合に、伝熱管(10)の
素材に条溝(11)を刻印するロールの溝ないし山の角度を
対称とすることができ、ロール自体の製造が容易になる
と共に刻印時の素材のねじれなども生じにくくなる。

【００４３】また、上記第９の解決手段のように主溝(1
2)を構成する突条(15)に二次溝(16)を設けると、伝熱面
積の拡大により伝熱効率の向上を図ることができ、しか
も圧力損失の低減を図ることができる。特に、上記第１
０から第１２の解決手段のように二次溝の位置、深さ、
角度などを上述の所定値に設定すれば、その効果をより
確実にすることができる。

【００４４】さらに、上記第１３から第１５の解決手段
についても、主溝(12)の突条(15)に二次溝(16)を設けて
いるので、伝熱面積の拡大により伝熱効率の向上を図る
ことができ、しかも圧力損失の低減を図ることができ
る。より具体的には、条溝(11)における異形部(13)の割
合を比較的大きくしても、蒸発器として使用する場合の
圧力損失を抑えることができ、しかも凝縮器として使用
する場合には液冷媒の飛散効果を確実に得ることができ
る。したがって、第１から第４の各解決手段と同様に、
熱交換器の性能を高められる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００４６】図１は、本実施形態の内面溝付伝熱管(10)
の部分破断正面図である。図示するように、この伝熱管
(10)はＵ字状に折り曲げられた形状（いわゆるヘアピン
管）に形成され、内面には、管軸方向線に対して傾斜し
た多数の条溝(11)が形成されている。そして、複数の伝
熱管(10)と、図示していないプレートフィンとを組み合
わせて、伝熱管(10)の開口端を適宜接続することによ
り、フィンコイル形の熱交換器が構成されるようになっ
ている。

【００４７】図２には、この内面溝付伝熱管(10)の一部
分を展開した形状を示している。図示するように、伝熱
管(10)の内面に形成されている多数の条溝(11)は、第１
リード角(α)で形成された主溝(12)と、第１リード角
(α)とは異なる第２リード角(β)で形成された異形部(1
3)とが連続して形成されている。

【００４８】第１リード角(α)と第２リード角(β)と
は、管軸方向線に対して互いに逆の方向に設定されてい
る。具体的に、第１リード角(α)と第２リード角(β)
は、それぞれ、管軸方向線を挟んで逆方向へ１８°に設
定されている。このため、条溝(11)の主溝(12)と異形部
(13)とは、管軸方向線に対して向きが対称に形成されて
いる。

【００４９】上記異形部(13)は、条溝(11)の１周期内の
２箇所に形成されている。つまり、伝熱管(10)を展開し
た状態で、一方の周方向端から他方の周方向端までのび
る条溝(11)に、異形部(13)が２箇所に設けられている。
また、条溝(11)の１周期の長さに対して２箇所の異形部
(13)の合計長さの占める割合は、２８％に設定されてい
る。

【００５０】上記異形部(13)は、それぞれの長さが条溝
(11)のピッチ(Ｐ)の約８．５倍になるように設定されて
いる。そして、以上の設定値により、図２から明らかな
ように、条溝(11)の一つの主溝(12)の延長線に対して、
約１２の異形部(13)が交差するように配置されている。

【００５１】上記伝熱管(10)は電縫管であって、該伝熱
管(10)の接合部(14)と各異形部(13)とが、図１のIII−I
II線拡大断面概略図である図３に示すように、伝熱管(1
0)の円周方向を略等分する位置に、つまりほぼ１２０°
間隔で配置されている。

【００５２】一方、図４は、条溝(11)の断面形状を示す
拡大図であり、条溝(11)は隣り合った突条(15)の間に形
成されている。主溝(12)と異形部(13)のいずれも、突条
(15)は互いに同一の断面形状に形成されている。

【００５３】上記主溝(12)を構成する突条(15)には、図
２の部分拡大図である図５と、突条(15)の概略斜視図で
ある図６に示すように、複数の間欠的な凹陥部が形成さ
れ、該凹陥部により二次溝(16)が構成されている。この
二次溝(16)は、図１に示すように各主溝(12)の突条(15)
のほぼ中央部にのみ形成されていて、各異形部(13)の両
端から所定の距離を隔てた位置に配置されている。な
お、図１において、二次溝(16)は、形成された領域のみ
を簡略化して示している。

【００５４】また、二次溝(16)は、条溝(11)の溝深さの
約０．５倍の深さで形成されている。さらに、該二次溝
(16)は、ほぼ管軸方向線に沿って形成されている。

【００５５】−作用− 次に、この伝熱管(10)における冷媒の流れについて説明
する。

【００５６】上記伝熱管(10)を凝縮器に使う場合、冷媒
は、凝縮器内で進行するにしたがってガス相から液化
し、条溝(11)の主溝(12)に沿って流れる。そして、管軸
方向線に対して主溝(12)がなす第１リード角(α)が１８
°に設定されているので、冷媒は確実に螺旋状に流れて
薄い液膜を形成する。また、この角度設定においては、
螺旋の角度が大きくなりすぎて圧力損失が過大になるこ
とはない。

【００５７】そして、冷媒は、主溝(12)内を流れながら
異形部(13)に達すると、主溝(12)の第１リード角(α)と
異形部(13)の第２リード角(β)とが異なるために該異形
部(13)の突条(15)の側壁に衝突して、伝熱管(10)の内周
面から中心部へ向かって飛散する。異形部(13)は、主溝
(12)と逆の方向に１８°のリード角で形成されており、
かつ条溝(11)の１周期の長さに対して２箇所の異形部(1
3)の合計長さの占める割合が２８％であり、さらに各異
形部(13)の長さが条溝(11)のピッチ(Ｐ)の約８．５倍に
なるように設定されていることから、条溝(11)の一つの
主溝(12)の延長線に対して、約１２の異形部(13)が交差
するように配置されているので、主溝(12)を流れる冷媒
は、異形部(13)の山を１２回乗り越えることになる。

【００５８】このように、条溝(11)の１周期の長さに対
する異形部(13)の長さの割合、主溝(12)と異形部(13)の
各リード角(α，β)、各異形部(13)の長さと条溝(11)の
ピッチ(Ｐ)との関係、そして一つの主溝(12)の延長線に
対して異形部(13)の交差する数などの条件を上述のよう
に設定したために、主溝(12)に沿って薄く液膜化した冷
媒は異形部(13)の突条(15)を何度も（本実施形態では１
２回）乗り越えるときに確実に飛散するので、伝熱管(1
0)の内面に厚い液の層が形成されにくくなり、環状流の
発生が抑えられる。

【００５９】このように、条溝(11)の１周期の長さに対
する異形部の長さの割合（２８％）が小さすぎず、条溝
のピッチに対する異形部の長さの割合（８．５倍）が小
さすぎず、冷媒が乗り越える異形部の山の数（１２条）
が少なすぎないことから、十分な飛散作用が得られる。

【００６０】また、伝熱管(10)の接合部(14)と複数の異
形部(13)とを伝熱管(10)の円周方向を略等分するように
配置しているので、条溝(11)の主溝(12)を流れる液冷媒
が、伝熱管(10)の接合部(14)と異形部(13)とにおいて伝
熱管(10)内で均等に飛散することとなり、伝熱管(10)の
内面の全体に亘って液冷媒の均一な飛散作用が得られ
る。

【００６１】さらに、上記構成では、条溝(11)の１周期
の長さに対する異形部(13)の長さの割合（２８％）が大
きすぎず、条溝(11)のピッチに対する異形部(13)の長さ
の割合（８．５倍）が大きすぎず、冷媒が乗り越える異
形部(13)の突条（１２条）が多すぎないことから、蒸発
器として使用した場合の圧力損失を抑えられる。

【００６２】また、主溝(11)を構成する突条(15)に二次
溝(16)を設けているため、伝熱面積が増大するととも
に、主溝(11)により螺旋流を生じさせながら二次溝(16)
により冷媒の一部を隣の主溝(11)へ流すことで圧力損失
が低減される。また、二次溝(16)の位置や深さ、さらに
は方向性などを特定していることで、螺旋流の作用を確
保しつつ、圧力損失をより確実に抑えられる。

【００６３】−実施形態の効果− 以上のように、本実施形態によれば、この伝熱管(10)を
凝縮器として使用するときに液冷媒を充分に飛散させる
ことができるので、伝熱効率を高めることができる。一
方、蒸発器として使用するときには、圧力損失の増大を
抑えられる。つまり、冷媒の飛散作用を高めて伝熱効率
を上げるだけならば伝熱管(10)の内面を不規則な凸凹形
状などにすればよいが、そうすると圧力損失が大きくな
るのに対し、本実施形態の伝熱管(10)を用いると、異形
部(13)を上記の構造に特定したことにより冷媒の飛散作
用と圧力損失のバランスをとれるため、熱交換器の性能
を高めることが可能となる。

【００６４】圧力損失の低減については、液冷媒を上記
伝熱管(10)の接合部(14)と複数の異形部(13)とで均等に
飛散するような配置としていることも効果的である。ま
た、この構成は、液冷媒とガス冷媒が均等に分散する作
用があるので、特に冷媒の偏流防止にも効果がある。

【００６５】また、第１リード角(α)と第２リード角
(β)をそれぞれ管軸方向線に対して逆のねじれ方向で１
８°に設定しているので、螺旋流の効果を確保しながら
冷媒を飛散させることで、伝熱効率と圧力損失を高い次
元でバランスさせることができる。

【００６６】特に、条溝(11)の主溝(12)と異形部(13)の
向きが管軸方向線に対して対称になるように第１リード
角(α)と第２リード角(β)とを設定しているため、伝熱
管(10)の製造が比較的容易となる。つまり、伝熱管(10)
を電縫管とする場合に、伝熱管(10)の素材に条溝(11)を
刻印するロールの溝ないし山の角度を対称とすることが
でき、ロール自体の製造が容易になると共に刻印時の素
材のねじれなども生じにくくなる。

【００６７】また、主溝(11)を構成する突条(15)に二次
溝(16)を設けているため、伝熱面積の拡大により伝熱効
率の向上を図ることができ、しかも圧力損失の低減を図
ることができる。特に、二次溝の位置、深さ、角度など
を上述の所定値に設定することにより、その効果をより
確実にすることができる。この二次溝(16)を設けること
は、異形部(13)を比較的大きくした場合でも、圧力損失
を抑えることに関して特に効果的である。

【００６８】

【実施例】次に、上記伝熱管(10)のより具体的な実施例
について説明する。この実施例の伝熱管(10)は、上記実
施形態で説明したすべての値が適用されると共に、外径
(Ｄ)が9.52mm、肉厚(ｔ)が0.30mm、条溝(11)が６０条、
条溝(11)の深さ（突条(15)の高さ）が0.24mm、ピッチ
(Ｐ)が約６°、突条(15)の山の角度(γ)が25°に設定さ
れている。

【００６９】以上の設定値において、条溝(11)を１８°
の螺旋状の主溝(12)のみとした伝熱管（比較例）と、条
溝(11)を主溝(12)と異形部(13)とから構成した伝熱管
（実施例１）と、実施例１の伝熱管にさらに二次溝(16)
を形成した伝熱管（実施例２）を製作し、これらを熱交
換器に使用して比較した結果を、図７から図９のグラフ
に示している。これらの図において、一点鎖線が螺旋状
の主溝(12)のみからなる条溝(11)が形成された比較例の
伝熱管を示し、破線が条溝(11)を主溝(12)と異形部(13)
とから形成した実施例１の伝熱管を示し、実線が条溝(1
1)に異形部(13)と二次溝(16)を形成した実施例２の伝熱
管を示している。

【００７０】図７から分かるように、まず凝縮能力につ
いては、比較例の伝熱管に対して、実施例１の伝熱管と
実施例２の伝熱管のいずれも凝縮能力が向上している。
具体的には、熱交換器の前面風速が比較的遅い場合は、
実施例２の伝熱管の方が実施例１の伝熱管よりも凝縮能
力が僅かに高く、熱交換器の前面風速が比較的速い場合
は、実施例２の伝熱管よりも実施例１の伝熱管の方が凝
縮能力が僅かに高くなっている。ただし、この結果から
すれば、数値はほとんど誤差の範囲内で、二次溝(16)の
あるなしに拘わらず、凝縮能力については異形部(13)を
設けるだけで十分に効果があると考えられる。

【００７１】また、図８から分かるように、蒸発能力に
ついては、比較例の伝熱管に対して、測定した全風速域
において、実施例１の伝熱管の能力が向上し、実施例２
の伝熱管はさらに能力が向上している。つまり、二次溝
(16)を設けることで圧力損失を低減できる効果が大き
く、その結果、蒸発能力が向上している。

【００７２】このことは、冷媒循環量の増加に対する蒸
発圧力損失の変化をグラフ化して図９に示しているよう
に、比較例の伝熱管に対して、実施例１の伝熱管では圧
力損失が大きくなっているが、条溝(11)に異形部(13)と
二次溝(16)を設けた実施例２の伝熱管では比較例よりも
圧力損失を小さな値に抑えられていることからも明らか
で、圧力損失に関して二次溝(16)は極めて大きな効果を
奏しているといえる。

【００７３】

【発明のその他の実施の形態】上記実施形態では、条溝
(11)の異形部(13)の長さを、条溝(11)の１周期の長さに
対して２８％に設定しているが、この割合は、１０％か
ら３５％の範囲内になるようにすればよい。この割合が
１０％よりも小さいと異形部(13)を設けても凝縮器にお
いて液冷媒が飛散しにくいのに対して十分な飛散作用が
得られ、３５％よりも大きいと蒸発器に使用したときに
圧力損失が大きくなるのに対して圧力損失を抑えられ
る。

【００７４】また、異形部(13)の長さは、条溝(11)のピ
ッチの８．５倍に限らず、５倍から１５倍の範囲内に設
定してもよい。そうすれば、この値が５倍よりも小さい
と異形部(13)を設けても凝縮器で液冷媒が飛散しにくい
のに対して十分な飛散作用が得られ、１５倍よりも大き
いと蒸発器に使用したときに圧力損失が大きくなるのに
対して該圧力損失を抑えられる。

【００７５】また、条溝(11)の一つの主溝(12)の延長線
に対して交差する異形部(13)の突条(16)の数は、１２条
に限らず、５〜１５条に設定しておけば、凝縮器に使用
するときの冷媒の飛散作用を確保しつつ、蒸発器に使用
するときに圧力損失を効果的に抑えられる。

【００７６】また、本発明は、以上の条件をすべてを備
えていることを要件とするものではなく、例えば条溝(1
1)の１周期の長さに対する異形部(13)の長さの割合な
ど、少なくとも一つの条件だけでも満たしていれば、従
来の伝熱管よりも熱交換性能を高めることが可能であ
る。

【００７７】特に、二次溝(16)を設けることで、圧力損
失が大きくなるのを防止することに関して高い効果が得
られるため、二次溝(16)を設けた場合には、条溝(11)の
１周期に対する異形部(13)の割合や、異形部(13)の長さ
と条溝(11)のピッチとの関係や、１本の主溝(12)に対し
て交差する異形部(13)の数などは、上記の範囲外となっ
ていてもよい。

【００７８】また、上記実施形態では、条溝(11)の１周
期の間に異形部(13)を２箇所に設けているが、１箇所あ
るいは３箇所以上に設けてもよい。その場合でも電縫管
により形成した伝熱管(10)の接合部(14)と異形部(13)と
を周方向に均等に配置することが好ましいが、上記実施
形態のように異形部(13)を２箇所にした場合を含め、必
ずしも均等に配置しなくてもよい。

【００７９】さらに、第１リード角(α)と第２リード角
(β)は、それぞれ管軸方向線に対して逆のねじれ方向で
１８°に設定しているが、いずれも５°から３０°の範
囲内であればよい。また、両リード角(α，β)は、管軸
方向線を挟んで主溝(12)と異形部(13)とが対称となる角
度でなくてもよい。さらに、両リード角(α，β)は逆向
きでなく、同じ向きで異なる角度とすることも可能であ
る。

【００８０】また、二次溝(16)は、条溝(11)の深さの
０．５倍でなくてもよく、０．２５倍から０．７５倍の
深さで形成されていれば、伝熱面積を大きくしながら、
螺旋流の効果を得ることができる。さらに、二次溝(16)
は、必ずしも管軸方向線に沿って形成されている必要は
なく、管軸方向線に対して両側に５°ずつ程度であれ
ば、傾いていても圧力損失の低減に効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る内面溝付伝熱管の部分
破断正面図である

【図２】伝熱管の一部の展開図であり、条溝の形状を表
している。

【図３】図１のIII−III線拡大断面概略図である。

【図４】条溝の断面形状を表す拡大図である。

【図５】図２の部分拡大図である。

【図６】二次溝の概略形状を示す斜視図である。

【図７】熱交換器単体性能として凝縮能力を表すグラフ
である。

【図８】熱交換器単体性能として蒸発能力を表すグラフ
である。

【図９】冷媒循環量に対する蒸発圧力損失を表すグラフ
である。

【符号の説明】

(10) 内面溝付伝熱管 (11) 条溝 (12) 主溝 (13) 異形部 (14) 接合部 (15) 突条 (16) 二次溝 (α) 第１リード角 (β) 第２リード角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠井 一成 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面に複数の条溝(11)が形成されると
   ともに、該条溝(11)は、第１リード角(α)で形成された
   主溝(12)と、第１リード角(α)とは異なる第２リード角
   (β)で形成された異形部(13)とが連続して形成された内
   面溝付伝熱管であって、 上記条溝(11)の１周期の長さに対して異形部(13)の長さ
   の占める割合が１０％から３５％の範囲内に設定されて
   いる内面溝付伝熱管。
2. 【請求項２】 内周面に複数の条溝(11)が形成されると
   ともに、該条溝(11)は、第１リード角(α)で形成された
   主溝(12)と、第１リード角(α)とは異なる第２リード角
   (β)で形成された異形部(13)とが連続して形成された内
   面溝付伝熱管であって、 １本の異形部(13)の長さが条溝(11)のピッチの５倍から
   １５倍の範囲に設定されている内面溝付伝熱管。
3. 【請求項３】 内周面に複数の条溝(11)が形成されると
   ともに、該条溝(11)は、第１リード角(α)で形成された
   主溝(12)と、第１リード角(α)とは異なる第２リード角
   (β)で形成された異形部(13)とが連続して形成された内
   面溝付伝熱管であって、 １条の主溝(12)の延長線に対して５条から１５条の異形
   部(13)が交差するように配置されている内面溝付伝熱
   管。
4. 【請求項４】 電縫管の内周面に複数の条溝(11)が形成
   されるとともに、該条溝(11)は、第１リード角(α)で形
   成された主溝(12)と、第１リード角(α)とは異なる第２
   リード角(β)で形成された異形部(13)とが連続して形成
   された内面溝付伝熱管であって、 電縫管の接合部(14)と異形部(13)とが、電縫管の円周方
   向を略等分する位置に配置されている内面溝付伝熱管。
5. 【請求項５】 異形部(13)は、条溝(11)の１周期内で複
   数箇所に形成されている請求項１乃至４の何れか１記載
   の内面溝付伝熱管。
6. 【請求項６】 第１リード角(α)と第２リード角(β)の
   一方は、管軸方向線に対して一のねじれ方向へ５°から
   ３０°の範囲内に設定され、第１リード角(α)と第２リ
   ード角(β)の他方は、管軸方向線に対して他のねじれ方
   向へ５°から３０°の範囲内に設定されている請求項１
   乃至４の何れか１記載の内面溝付伝熱管。
7. 【請求項７】 条溝(11)の主溝(12)と異形部(13)の向き
   が管軸方向線に対して対称になるように第１リード角
   (α)と第２リード角(β)とが設定されている請求項６記
   載の内面溝付伝熱管。
8. 【請求項８】 第１リード角(α)と第２リード角(β)が
   それぞれ管軸方向線を挟んで逆方向へ１８°に設定され
   ている請求項７記載の内面溝付伝熱管。
9. 【請求項９】 主溝(12)を構成する突条(15)に、複数の
   間欠的な凹陥部により構成された二次溝(16)が設けられ
   ている請求項１乃至４の何れか１記載の内面溝付伝熱
   管。
10. 【請求項１０】 二次溝(16)は、異形部(13)から所定の
    距離を隔てるように主溝(12)の突条(15)の中央部に配置
    されている請求項９記載の内面溝付伝熱管。
11. 【請求項１１】 二次溝(16)は、条溝(11)の溝深さの
    ０．２５倍から０．７５倍の深さで形成されている請求
    項９記載の内面溝付伝熱管。
12. 【請求項１２】 二次溝(16)は、ほぼ管軸方向線に沿っ
    て形成されている請求項９記載の内面溝付伝熱管。
13. 【請求項１３】 内周面に複数の条溝(11)が形成される
    とともに、該条溝(11)は、第１リード角(α)で形成され
    た主溝(12)と、第１リード角(α)とは異なる第２リード
    角(β)で形成された異形部(13)とが連続して形成された
    内面溝付伝熱管であって、 主溝(12)を構成する突条(15)に、複数の間欠的な凹陥部
    により構成された二次溝(16)が設けられ、 二次溝(16)は、異形部(13)から所定の距離を隔てるよう
    に主溝(12)の突条(15)の中央部に配置されている内面溝
    付伝熱管。
14. 【請求項１４】 内周面に複数の条溝(11)が形成される
    とともに、該条溝(11)は、第１リード角(α)で形成され
    た主溝(12)と、第１リード角(α)とは異なる第２リード
    角(β)で形成された異形部(13)とが連続して形成された
    内面溝付伝熱管であって、 主溝(12)を構成する突条(15)に、複数の間欠的な凹陥部
    により構成された二次溝(16)が設けられ、 二次溝(16)は、条溝(11)の溝深さの０．２５倍から０．
    ７５倍の深さで形成されている内面溝付伝熱管。
15. 【請求項１５】 内周面に複数の条溝(11)が形成される
    とともに、該条溝(11)は、第１リード角(α)で形成され
    た主溝(12)と、第１リード角(α)とは異なる第２リード
    角(β)で形成された異形部(13)とが連続して形成された
    内面溝付伝熱管であって、 主溝(12)を構成する突条(15)に、複数の間欠的な凹陥部
    により構成された二次溝(16)が設けられ、 二次溝(16)は、ほぼ管軸方向線に沿って形成されている
    内面溝付伝熱管。