JP2012083006A - Heat transfer tube, and method and device for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍機、空調機などの熱交換器に使用される伝熱管及びその製造方法並びにその製造装置に関するものである。 The present invention relates to a heat transfer tube used in a heat exchanger such as a refrigerator or an air conditioner, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus thereof.
一般に空調機や冷凍機などに用いられる伝熱管は、管内の冷媒を蒸発または凝縮させて管外を流れる流体との間で熱交換を行なうもので、熱交換器の高効率化や省エネルギー化の観点から内面溝付管を用いることが多くなっている。 In general, heat transfer tubes used in air conditioners, refrigerators, etc., perform heat exchange with the fluid flowing outside the tubes by evaporating or condensing the refrigerant in the tubes, which improves the efficiency and energy saving of the heat exchanger. From the viewpoint, an inner grooved tube is often used.
このような内面溝付管は、管軸に対して直線状もしくは螺旋状のフィンが形成されるとともに、隣り合うフィン同士の間に主溝が形成されている。これらの溝を管内面に備えたことにより、平滑管に比べ伝熱面積が増大するとともに、冷媒を撹拌させる攪拌作用によって伝熱性能を向上することができる。 In such an internally grooved tube, a linear or spiral fin is formed with respect to the tube axis, and a main groove is formed between adjacent fins. By providing these grooves on the inner surface of the tube, the heat transfer area is increased as compared with the smooth tube, and the heat transfer performance can be improved by the stirring action of stirring the refrigerant.
近年、特に空調機用熱交換器に対して高性能化や小型軽量化が強く求められており、また省エネ法の改正に伴って伝熱管の高性能化がより一層求められている。
しかしながら、従来の内面溝付管においては溝数、リード角、溝形状などの改良は行なわれているものの、上述したように求められている性能には不十分であった。
In recent years, there has been a strong demand for higher performance and smaller size and weight especially for heat exchangers for air conditioners, and with the revision of the Energy Saving Law, there has been a further demand for higher performance of heat transfer tubes.
However, in the conventional internally grooved tube, although the number of grooves, the lead angle, the groove shape, and the like have been improved, the performance required as described above is insufficient.
そこで、これら従来の内面溝付管に代わる伝熱管として、例えば、特許文献1には、内面溝付管の中でも冷媒の攪拌作用を促進するため、フィンが副溝により分断され、主溝と副溝とがクロスするいわゆるクロス溝付きの伝熱管が開示されている。
Therefore, as a heat transfer tube that replaces these conventional internally grooved tubes, for example,
このクロス溝付きの伝熱管は、前記フィン(12)が副溝によって分断され、管内面から螺旋状に突出する複数のフィン構成部(12A)を管内面に形成している。前記フィン構成部(12A)の少なくとも螺旋方向下流側に、管軸方向上流側で隣り合う前記フィン(12)との間の主溝の側に突出する突出片(16a)を備えた構成である。
なお、突出片(16a)は、主溝の側に突出するため、主溝側突出片ともよばれている。
In the heat transfer tube with a cross groove, the fin (12) is divided by a sub-groove, and a plurality of fin constituent portions (12A) protruding spirally from the inner surface of the tube are formed on the inner surface of the tube. It is the structure provided with the protrusion piece (16a) which protrudes in the side of the main groove between the said fins (12) which adjoins at the pipe-axis direction upstream at least in the spiral direction downstream of the said fin structure part (12A). .
In addition, since the protrusion piece (16a) protrudes to the main groove side, it is also called a main groove side protrusion piece.
特許文献1によれば、このような伝熱管は、突出片(16a)を備えていることにより、該突出片(16a)に前記フィン(12)間を流れる冷媒の一部が衝突し、管半径方向内側へかき上げられるため、三次元的な非定常流れ、すなわち乱流を効果的に発生させ、管内熱伝達率の向上を図ることができることが開示されている。
According to
しかし、特許文献1における伝熱管の構成において、さらなる管内熱伝達率の向上を図ろうとする場合、前記フィン(12)に、より多数の副溝を形成し、これにより、フィン(12)に、突出片(16a)をより多く形成することが考えられる。
なぜなら、フィン(12)に形成する突出片(16a)の数が増えれば増える程、その分、冷媒の乱流促進が期待できるとも考えられるためである。
However, in the configuration of the heat transfer tube in
This is because it can be considered that the more the number of protruding pieces (16a) formed on the fin (12) increases, the more the turbulent flow of the refrigerant can be expected.
しかし、管内面のフィン(12)に形成する突出片(16a)の数を単純に増やした場合、圧力損失が増大するとともに、管内熱伝達率が降下するという問題が生じる。
このため、特許文献1に開示の伝熱管のような従来のクロス溝付きの伝熱管の構成は、管内熱伝達率を向上させるには限界があった。
However, when the number of the projecting pieces (16a) formed on the fin (12) on the inner surface of the pipe is simply increased, there arises a problem that the pressure loss increases and the heat transfer coefficient in the pipe decreases.
For this reason, the structure of the conventional heat transfer tube with a cross groove like the heat transfer tube disclosed in
さらに、管内面のフィン(12)に形成する突出片(16a)の数を増やすためには、その分、フィン(12)に多数の副溝を形成する必要があるが、この場合、熱交換器のアルミフィンへ組み込む際に拡管プラグを伝熱管に挿入して行う機械拡管時に耐え得るフィン強度を確保できず、伝熱管の機械拡管を行うことが困難となることや、フィンに副溝を狭ピッチで形成することが加工装置の性能上の制約により伝熱管の製造が困難となるなどの理由により、管内熱伝達率を向上させるために単純に突出片(16a)の数を増やすことができなかった。 Further, in order to increase the number of protruding pieces (16a) formed on the fin (12) on the inner surface of the pipe, it is necessary to form a large number of sub-grooves on the fin (12). When installing in the aluminum fin of the heat exchanger, it is not possible to secure the strength of the fin that can withstand the mechanical expansion by inserting the expansion plug into the heat transfer tube, and it is difficult to expand the heat transfer tube mechanically. In order to improve the heat transfer coefficient in the tube, the number of protruding pieces (16a) may be increased simply because the formation of the narrow pitch makes it difficult to manufacture the heat transfer tube due to the performance limitation of the processing apparatus. could not.
そこで本発明は、圧力損失の増大を抑制しつつ、管内熱伝達率の向上を図ることができる伝熱管及びその製造方法並びにその製造装置の提供を目的とする。 Then, this invention aims at provision of the heat exchanger tube which can aim at the improvement of the heat transfer coefficient in a pipe | tube, suppressing the increase in pressure loss, its manufacturing method, and its manufacturing apparatus.
本発明は、管内面に、管軸方向に対して所定角度の螺旋状のフィンを形成するとともに、隣り合う前記フィン同士の間に主溝を形成し、前記フィンに形成された凹状の副溝の周縁部分を構成する副溝縁部と、該副溝縁部における少なくともフィン形成方向の上流側端部に、管軸方向の上流側の前記主溝の側に突出する主溝側突出片とで構成した副溝構成部を備えた伝熱管であって、前記副溝構成部のうち管内面からの突出方向基端側を、基端側副溝構成部とするとともに、突出方向先端側を先端側副溝構成部とし、前記副溝においてフィン形成方向の両側で対向する前記副溝構成部の成す副溝角度のうち前記基端側副溝構成部の成す副溝角度を、基端側副溝角度α1とするとともに、前記先端側副溝構成部の成す副溝角度を、先端側副溝角度α2とし、前記副溝構成部を、前記基端側副溝角度α1よりも前記先端側副溝角度α2が大きくなる形状で形成することを特徴とする。 In the present invention, a spiral fin having a predetermined angle with respect to the tube axis direction is formed on the inner surface of the tube, a main groove is formed between the adjacent fins, and a concave sub-groove formed in the fin. A sub-groove edge portion constituting the peripheral portion of the main groove side, and a main groove-side protruding piece projecting at the upstream end portion in the fin forming direction at the sub-groove edge portion toward the main groove side on the upstream side in the tube axis direction A heat transfer tube comprising a sub-groove constituting portion, wherein the base end side in the projecting direction from the inner surface of the sub-groove constituent portion is defined as a base-side sub-groove constituent portion, and the tip end side in the projecting direction is The sub-groove angle formed by the base-side sub-groove constituent portion among the sub-groove angles formed by the sub-groove constituent portions opposed to both sides in the fin forming direction in the sub-groove is defined as the front-end side sub-groove constituent portion. with the minor groove angle alpha 1, the sub-groove angle between the distal-side sub grooves component, the distal end side auxiliary groove angle 2, and the sub-groove arrangement portion, and forming than the proximal-side sub groove angle alpha 1 in the front end side auxiliary groove angle alpha 2 increases shape.
この構成により、圧力損失の増大を抑制しつつ、管内熱伝達率の向上を図ることができる伝熱管を提供することができる。 With this configuration, it is possible to provide a heat transfer tube capable of improving the heat transfer coefficient in the tube while suppressing an increase in pressure loss.
詳しくは、上述したように、管内面に備えた前記副溝構成部を、前記基端側副溝角度α1よりも前記先端側副溝角度α2が大きくなる形状で形成することにより、前記基端側副溝角度α1と前記先端側副溝角度α2とが略同じ大きさである形状の副溝構成部を管内面に形成した従来の伝熱管と比較して、管半径方向内側も含めた冷媒の積極的な乱流促進を図ることができる。
従って、圧力損失の増大を抑制しつつ、管内熱伝達率の向上を図ることができる。
Specifically, as described above, the sub-groove arrangement portion having a tube inner surface, by than the proximal-side sub groove angle alpha 1 is formed in the distal-side sub groove angle alpha 2 increases shape, wherein Compared to a conventional heat transfer tube in which a sub-groove component having a shape in which the base-side sub-groove angle α 1 and the distal-side sub-groove angle α 2 are substantially the same size is formed on the inner surface of the tube, It is possible to actively promote turbulent flow of refrigerant including
Therefore, it is possible to improve the heat transfer coefficient in the tube while suppressing an increase in pressure loss.
ここで、前記副溝構成部を、前記基端側副溝角度α1よりも前記先端側副溝角度α2が大きくなる形状で形成するとは、例えば、前記基端側副溝構成部から前記先端側副溝構成部に進むにつれ、徐々に副溝に対して反対側の外側へ反り曲る形状であっても、段階的に折り曲がりながら副溝に対して反対側の外側へ反り曲る形状であってもよく、その形状は限定しない。 Here, the sub-groove constituting portion is formed in a shape in which the distal-end-side sub-groove angle α 2 is larger than the proximal-end side sub-groove angle α 1. As it progresses to the tip side secondary groove constituting part, even if it is a shape that gradually warps outward on the opposite side with respect to the secondary groove, it bends stepwise and bends outward on the opposite side with respect to the secondary groove. A shape may be sufficient and the shape is not limited.
また、前記基端側副溝角度α1よりも前記先端側副溝角度α2が大きくなる形状は、前記基端側副溝構成部において前記副溝を隔てて対向する対向部分全体の接線角度が、前記先端側副溝構成部において副溝を隔てて対向する対向部分全体の接線角度よりも大きくなる形状に限らない。 Further, the distal-side sub groove angle alpha 2 is larger shape than the proximal-side sub groove angle alpha 1 is tangent angle of the entire opposing portion facing separating the minor groove in the proximal-side sub grooves constituting unit However, the shape is not limited to a shape that is larger than the tangential angle of the entire facing portion facing the sub-groove in the tip side sub-groove constituting portion.
詳しくは、前記基端側副溝角度α1よりも前記先端側副溝角度α2が大きくなる形状には、例えば、前記基端側副溝構成部において副溝を隔てて対向する対向部分における少なくとも一部分の接線角度が、前記先端側副溝構成部において副溝を隔てて対向する対向部分における少なくとも一部分の接線角度よりも大きくなる形状も含むものとする。 Specifically, the the proximal-side sub groove angle alpha 1 wherein the distal end side auxiliary groove angle alpha 2 is larger shape than, for example, the counter portion facing at a sub-groove in the proximal-side sub grooves constituting unit A shape in which at least a part of the tangent angle is larger than at least a part of the tangent angle at the opposing part facing the sub-groove in the tip side sub-groove constituting part is also included.
この発明の態様として、前記基端側副溝角度α1を10°から90°の範囲内とし、前記先端側副溝角度α2を30°から170°の範囲内とすることができる。 An embodiment of the present invention, the base end side auxiliary groove angle alpha 1 is in the range of 90 ° from 10 °, the distal end side auxiliary groove angle alpha 2 may be in the range of 170 ° from 30 °.
上述したように、前記副溝構成部を、前記基端側副溝角度α1よりも前記先端側副溝角度α2が大きくなる形状で形成した構成の中でも、前記基端側副溝角度α1と前記先端側副溝角度α2とが上述した関係となるよう形成することで、圧力損失の増大を抑制しつつ、管内熱伝達率をさらに向上させることができる。 As described above, the base-side sub-groove angle α is also included in the configuration in which the sub-groove component is formed in a shape in which the distal-side sub-groove angle α 2 is larger than the base-end side sub-groove angle α 1. by 1 and said distal end side auxiliary groove angle alpha 2 is formed to have a relationship described above, while suppressing an increase in pressure loss, it is possible to further improve the tube heat transfer coefficient.
さらに、前記基端側副溝構成部と前記先端側副溝構成部とのそれぞれを、冷媒の衝突による圧力が加わり続けても破損することがなく耐え得ることができ、また、加工時に前記副溝構成部が破断することがないなど、強度面、加工面からも、前記基端側副溝角度α1と前記先端側副溝角度α2との角度バランスがとれた好適な形状の副溝構成部とすることができる。 Furthermore, each of the base end side sub-groove constituent portion and the tip end side sub-groove constituent portion can be endured without being damaged even if pressure due to the collision of the refrigerant continues to be applied. A sub-groove having a suitable shape in which the angle balance between the base-side sub-groove angle α 1 and the tip-side sub-groove angle α 2 is balanced from the strength surface and the processed surface, such as the groove constituting portion is not broken. It can be a component.
またこの発明の態様として、前記主溝側突出片を、前記フィンに対する平面視において、前記副溝縁部から前記フィンに対して5°から90°の範囲内の突出角度で形成することができる。 As an aspect of the present invention, the main groove-side protruding piece can be formed at a protruding angle within a range of 5 ° to 90 ° with respect to the fin from the sub-groove edge in a plan view with respect to the fin. .
前記主溝側突出片を、上述した構成で形成したため、前記主溝を流れる冷媒の流れが該主溝側突出片によって過度に妨げられることがなく、その冷媒の一部を前記主溝側突出片に衝突させて前記主溝側突出片から副溝の側へ導くことができる。従って、伝熱管は、より大きな冷媒攪拌作用によって熱伝達率の向上を図ることができる。
さらに、伝熱管は、管軸方向への冷媒流量が増大するため、圧力損失の増大を抑制することができる。
Since the main groove side protruding piece is formed with the above-described configuration, the flow of the refrigerant flowing through the main groove is not excessively hindered by the main groove side protruding piece, and a part of the refrigerant is protruded from the main groove side. It can be made to collide with the piece and be guided from the main groove side protruding piece to the sub groove side. Therefore, the heat transfer tube can improve the heat transfer coefficient by a larger refrigerant stirring action.
Furthermore, since the refrigerant flow rate in the tube axis direction increases in the heat transfer tube, an increase in pressure loss can be suppressed.
またこの発明の態様として、前記主溝側突出片の前記主溝の間隔に対する割合が0.1から0.9となる範囲に設定することができる。 Moreover, as an aspect of the present invention, the ratio of the main groove side protruding piece to the interval between the main grooves can be set in a range of 0.1 to 0.9.
このように、前記主溝側突出片を、前記フィン間の間隔に対して0.1以上の割合から成る突出長さで形成することにより、前記主溝を流れる冷媒の一部を前記主溝側突出片に衝突させて管半径方向内側も含めた乱流促進を図ることができ、より大きな冷媒攪拌作用によってさらなる熱伝達率の向上を図ることができる。
さらに、前記主溝側突出片から副溝の側への冷媒の流れを導くことができ、管軸方向への冷媒流量が増大するため、圧力損失の増大を防止することができる。
Thus, by forming the main groove side protruding piece with a protruding length of a ratio of 0.1 or more with respect to the interval between the fins, a part of the refrigerant flowing through the main groove is part of the main groove. It is possible to promote the turbulent flow including the inner side in the pipe radial direction by colliding with the side protruding piece, and to further improve the heat transfer coefficient by the larger refrigerant stirring action.
Furthermore, the flow of the refrigerant from the main groove side protruding piece to the sub groove side can be guided, and the flow rate of the refrigerant in the tube axis direction increases, so that an increase in pressure loss can be prevented.
前記主溝側突出片は、前記フィン間の間隔に対して0.9以下の割合から成る突出長さで形成することにより、前記主溝を流れる冷媒の流れを過度に妨げることがなく、前記主溝側突出片を形成したことによる圧力損失の影響を緩和することができる。 The main groove side protruding piece is formed with a protruding length having a ratio of 0.9 or less with respect to the interval between the fins, without excessively hindering the flow of the refrigerant flowing through the main groove, The effect of pressure loss due to the formation of the main groove side protruding piece can be mitigated.
またこの発明の態様として、前記副溝を、管周あたり4から60の条数で形成することができる。 As an aspect of the present invention, the sub-grooves can be formed with 4 to 60 strips per pipe circumference.
このように前記副溝を、管周あたり4以上の条数で形成することにより、フィンに形成した隣り合う副溝同士のフィン形成方向における間隔が大きくなりすぎず、十分な冷媒攪拌作用を得ることができる。 In this way, by forming the sub-grooves with the number of strips of 4 or more per pipe circumference, the interval in the fin forming direction between adjacent sub-grooves formed in the fins does not become too large, and sufficient refrigerant stirring action is obtained. be able to.
一方、前記副溝を、管周あたり60以下の条数で形成することにより、熱交換器のアルミフィンへ組み込む際に拡管プラグを伝熱管に挿入して行う機械拡管時に耐え得るフィン強度を確保することができる。 On the other hand, by forming the sub-grooves with the number of strips of 60 or less per tube circumference, a fin strength that can withstand the mechanical tube expansion by inserting the tube expansion plug into the heat transfer tube when assembling into the aluminum fin of the heat exchanger is ensured. can do.
またこの発明は、素管を上流側から下流側へ引き抜く間、内面フィン形成溝を外周に備えた主溝形成プラグにより管内面を押潰して、管軸方向に対して所定角度の螺旋状のフィンを管内面に形成することにより、隣り合う前記フィンの間に主溝を形成する主溝形成工程と、前記フィンに対して所定の交差角で交差する副溝形成刃を外周に備えた副溝形成プラグにより、前記フィンに前記副溝を形成することによって、前記副溝の周縁部分に有する副溝縁部、及び、該副溝縁部における少なくともフィン形成方向の上流側端部に、管軸方向の上流側の主溝側に突出する主溝側突出片で構成される副溝構成部を形成する副溝形成工程とを行う伝熱管の製造方法であって、前記副溝形成工程は、前記副溝形成刃を含む前記副溝形成プラグの外径をDSP、前記主溝形成プラグの外径をDGP、前記主溝形成プラグの溝深さをHGPとしたとき、
(DGP−2×HGP)<DSP<DGP
の範囲を満たす前記副溝形成プラグを用い、前記副溝形成プラグと、素管外側に配置され、素管を副溝形成プラグ側へ押圧する副溝形成押圧具とのうち、前記副溝形成プラグのみで第1副溝を形成する副溝形成第1工程と、前記副溝形成第1工程の後に、前記副溝形成押圧具により素管を前記副溝形成プラグ側へ押圧することにより、前記第1副溝を、前記副溝形成刃でさらに切り込んで前記副溝として形成する副溝形成第2工程とを行い、前記副溝形成第1工程において、前記第1副溝を、素管を引抜きながら、前記フィンと管径方向においてオーバーラップする前記副溝形成刃により前記フィンに対して形成することを特徴とする。
Further, according to the present invention, the inner surface of the tube is crushed by a main groove forming plug having an inner surface fin forming groove on the outer periphery while the element tube is pulled out from the upstream side to the downstream side, so By forming fins on the inner surface of the pipe, a main groove forming step for forming a main groove between the adjacent fins, and a secondary groove forming blade that intersects the fin at a predetermined crossing angle on the outer periphery are provided. By forming the sub-groove in the fin with the groove-forming plug, the sub-groove edge portion at the peripheral edge portion of the sub-groove, and at least the upstream end portion of the sub-groove edge portion in the fin forming direction And a sub-groove forming step of forming a sub-groove constituting portion formed of a main groove-side protruding piece protruding toward the main groove side on the upstream side in the axial direction, wherein the sub-groove forming step includes: The outer diameter of the auxiliary groove forming plug including the auxiliary groove forming blade is D SP , when the outer diameter of the main groove forming plug is D GP and the groove depth of the main groove forming plug is H GP ,
(D GP -2 × H GP ) <D SP <D GP
The sub-groove formation plug is used, and the sub-groove formation plug is arranged between the sub-groove formation plug and the sub-groove formation pressing tool that is disposed outside the element tube and presses the element tube toward the sub-groove formation plug. After the subgroove formation first step of forming the first subgroove with only the plug and the subgroove formation first step, by pressing the element tube toward the subgroove formation plug with the subgroove formation pressing tool, The first sub-groove is further cut with the sub-groove forming blade and formed as the sub-groove, and a second sub-groove formation step is performed. In the first sub-groove formation step, the first sub-groove is formed into a blank tube. The sub-groove forming blade overlaps with the fin in the pipe diameter direction while being pulled out.
上述した伝熱管の製造方法によれば、前記副溝形成工程では、前記副溝形成第1工程と前記副溝形成第2工程との2段階の工程を経ることにより、前記基端側副溝角度α1よりも前記先端側副溝角度α2が大きな形状となる前記副溝構成部を管内面に構成した伝熱管を形成することができる。 According to the heat transfer tube manufacturing method described above, in the sub-groove forming step, the base-side sub-groove is obtained by performing a two-step process of the sub-groove forming first step and the sub-groove forming second step. It is possible to form a heat transfer tube in which the sub-groove constituting portion in which the tip side sub-groove angle α 2 is larger than the angle α 1 is formed on the inner surface of the tube.
従って、上述した構成により、圧力損失の増大を抑制しつつ、管内熱伝達率の向上を図ることができる伝熱管の製造方法を提供することができる。 Therefore, with the above-described configuration, it is possible to provide a method for manufacturing a heat transfer tube that can improve the heat transfer coefficient in the tube while suppressing an increase in pressure loss.
またこの発明の態様として、前記フィンの高さに対し、該フィンを切り欠いて前記第1副溝を構成する前記副溝形成第1工程でのフィンの切り欠き深さを示す切り欠き率ZSPを、 Further, as an aspect of the present invention, a notch ratio Z indicating a notch depth of the fin in the first step of forming the sub-groove that forms the first sub-groove by notching the fin with respect to the height of the fin. SP
上述した伝熱管の製造方法により、優れた管内熱伝達率となる伝熱管を、確実、且つ、効率的に製造することができる。 With the above-described heat transfer tube manufacturing method, a heat transfer tube having an excellent in-tube heat transfer coefficient can be reliably and efficiently manufactured.
詳しくは、前記第1副溝の深さを前記フィンの高さに対して0.1以上とすることができ、このような第1副溝を前記副溝形成第2工程で切り込むことにより、前記副溝構成部を、前記基端側副溝角度α1よりも前記先端側副溝角度α2が大きくなる形状になるよう確実に構成することができる。 Specifically, the depth of the first sub-groove can be 0.1 or more with respect to the height of the fin, and by cutting such a first sub-groove in the sub-groove formation second step, wherein the minor groove arrangement portion can be reliably configured than the proximal-side sub groove angle alpha 1 becomes the distal-side sub groove angle alpha 2 increases shape.
またこの発明の態様として、前記副溝形成第1工程での前記切り欠き率ZSPを0.6以下とすることができる。 In an embodiment of the present invention, the notch rate Z SP in the sub-groove formed first step can be 0.6 or less.
上述した構成により、フィンを切り欠きすぎることを防ぐことができるため、フィンにおける前記第1副溝よりも基部側に、前記副溝形成第2工程で前記第1副溝をさらに切り込むために切り込み代を確保することができる。 With the above-described configuration, it is possible to prevent the fin from being cut out too much, so that the first sub-groove is further cut in the sub-groove formation second step in the sub-groove formation second step than the first sub-groove in the fin. You can secure a bill.
よって、前記副溝形成第2工程で前記第1副溝をさらに切り込むことにより、前記副溝構成部を、前記基端側副溝角度α1よりも前記先端側副溝角度α2が大きくなる形状となるよう確実に構成することができる。 Therefore, by further cutting the first sub-groove in the sub-groove formation second step, the sub-groove component portion has the tip-side sub-groove angle α 2 larger than the base-side sub-groove angle α 1. It can be reliably configured to have a shape.
また、フィンを切り欠きすぎることを防ぐことができるため、管内面を傷付けることがなく、また、フィンを切り欠く際に前記副溝形成プラグの前記副溝形成刃に負荷がかかりすぎることがなく、一般に高価である前記副溝形成プラグの前記副溝形成刃を傷めることがなく、前記副溝形成プラグの耐久性を向上させることができる。 In addition, since it is possible to prevent the fin from being cut out too much, the inner surface of the pipe is not damaged, and when the fin is cut out, the load on the auxiliary groove forming blade of the auxiliary groove forming plug is not excessively applied. The durability of the auxiliary groove forming plug can be improved without damaging the auxiliary groove forming blade of the auxiliary groove forming plug, which is generally expensive.
またこの発明は、素管を上流側から下流側へ引抜く引抜き手段と、内面フィン形成溝を外周に備え、管内面を押潰して、該管内面に管軸方向に対して所定角度の螺旋状のフィンを形成することにより、隣り合う前記フィンの間に主溝を形成する主溝形成プラグを備えた主溝形成手段と、前記フィンに対して所定の交差角で交差する副溝形成刃を外周に備えた副溝形成プラグ、及び素管外側に備え、素管を前記副溝形成プラグ側へ押圧する副溝形成押圧具で構成し、前記フィンに副溝を形成することにより、前記副溝の周縁部分に有する副溝縁部、及び、該副溝縁部における少なくともフィン形成方向の上流側端部に、管軸方向の上流側の主溝側に突出する主溝側突出片を備えた副溝構成部を形成する副溝形成手段とで構成した伝熱管の製造装置であって、前記副溝形成プラグを、前記副溝形成刃を含む前記副溝形成プラグの外径をDSP、前記主溝形成プラグの外径をDGP、前記主溝形成プラグの溝深さをHGPとしたとき、
(DGP−2×HGP)<DSP<DGP
の範囲を満たすよう構成し、前記副溝形成手段における前記上流側を、前記副溝形成プラグと前記副溝形成押圧具とのうち、前記副溝形成プラグのみで第1副溝を形成する副溝加工第1領域とし、前記副溝形成部における前記副溝加工第1領域よりも前記下流側を、素管を前記副溝形成押圧具により前記副溝形成プラグ側へ押圧して第1副溝をさらに切り込んで前記副溝として形成する副溝加工第2領域とし、前記副溝形成プラグを、前記副溝加工第1領域と前記副溝加工第2領域とに亘って配置し、前記副溝形成押圧具を、前記副溝加工第1領域と前記副溝加工第2領域とのうち、前記副溝加工第2領域にのみに配置することを特徴とする。
The present invention also includes a drawing means for drawing the raw pipe from the upstream side to the downstream side, and an inner surface fin forming groove on the outer periphery, crushing the inner surface of the pipe, and forming a spiral at a predetermined angle with respect to the pipe axis direction on the inner surface of the pipe. A main groove forming means having a main groove forming plug for forming a main groove between adjacent fins by forming a fin, and a secondary groove forming blade that intersects the fin at a predetermined crossing angle A sub-groove forming plug provided on the outer periphery, and a sub-groove forming pressing tool for pressing the raw tube toward the sub-groove forming plug, and forming the sub-groove in the fin. A main groove side projecting piece projecting to the main groove side on the upstream side in the tube axis direction is provided at the sub groove edge portion at the peripheral edge portion of the sub groove, and at least the upstream end portion in the fin forming direction at the sub groove edge portion. A heat transfer tube manufacturing apparatus comprising a sub-groove forming means for forming the sub-groove constituting portion provided A is, the sub-groove forming plugs, the outer diameter D SP of the sub-groove formed plugs containing minor groove forming blade, D GP an outer diameter of the main groove forming plug, groove depth of the main groove forming plug when was the H GP is,
(D GP -2 × H GP ) <D SP <D GP
The sub-groove forming means forms the first sub-groove only by the sub-groove forming plug of the sub-groove forming plug and the sub-groove forming pressing tool on the upstream side of the sub-groove forming means. A first sub-groove is formed by pressing the element tube toward the sub-groove forming plug with the sub-groove forming pressing tool on the downstream side of the sub-groove first region in the sub-groove forming portion. A groove is further cut to form a sub-grooving second region to be formed as the sub-groove, and the sub-groove forming plug is disposed across the sub-groove first region and the sub-groove processing second region, The groove forming pressing tool is disposed only in the second sub-grooving region, out of the first sub-groove region and the second sub-groove region.
上述した伝熱管の製造装置によれば、前記副溝形成手段では、前記副溝加工第1領域と前記副溝加工第2領域との2段階の領域に分けて前記フィンに前記副溝を形成することにより、前記基端側副溝角度α1よりも前記先端側副溝角度α2が大きな形状となる前記副溝構成部を管内面に構成した伝熱管を製造することができる。 According to the heat transfer tube manufacturing apparatus described above, the sub-groove forming means forms the sub-groove in the fin by dividing the sub-groove processing first region and the sub-groove processing second region into two stages of regions. by, it is possible to manufacture the heat transfer tubes constitute than the proximal-side sub groove angle alpha 1 becomes the distal-side sub groove angle alpha 2 is larger shape wherein the minor groove arrangement portion in the tube surface.
従って、上述した構成により、圧力損失の増大を抑制しつつ、管内熱伝達率の向上を図ることができる伝熱管を製造することができる製造装置を提供することができる。 Therefore, with the above-described configuration, it is possible to provide a manufacturing apparatus that can manufacture a heat transfer tube that can improve the heat transfer coefficient in the tube while suppressing an increase in pressure loss.
ここで、前記第1副溝を形成する際における前記フィンの切り欠きには、フィンを押潰することを含むものとし、前記副溝として形成する際における前記第1副溝を前記副溝形成刃でさらに切り込むとは、前記第1副溝を前記副溝形成刃でさらに押潰することを含むものとする。 Here, the notch of the fin when forming the first sub-groove includes crushing the fin, and the first sub-groove when forming the sub-groove is the sub-groove forming blade. Further cutting in step includes further crushing the first sub-groove with the sub-groove forming blade.
前記伝熱管は、例えば、銅、アルミニウム、又は、それらの合金等など熱伝導性に優れた材料で形成することができる。 The heat transfer tube can be formed of a material having excellent thermal conductivity, such as copper, aluminum, or an alloy thereof.
なお、本発明の特許請求の範囲及び明細書にて「から」の文字を使って記載される範囲は、記号の前に記載される数値と、記号の後に記載される数値とを含むものとする。 In addition, the range described using the character “kara” in the claims and the specification of the present invention includes a numerical value described before the symbol and a numerical value described after the symbol.
この発明によれば、圧力損失の増大を抑制しつつ、管内熱伝達率の向上を図ることができる伝熱管及びその製造方法並びにその製造装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a heat transfer tube, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus thereof capable of improving the heat transfer coefficient in the tube while suppressing an increase in pressure loss.
この発明の一実施形態を、以下図面を用いて説明する。
本実施形態における伝熱管1は、図1から図3に示すような構成で形成している。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The
なお、図1(a),(b)は、伝熱管1の管内面10の形状を模式的に示した部分拡大展開斜視図であり、図2(a)は、図1(b)のA―A線断面図、すなわち、後述する副溝7を跨いで第2主溝側突出片5bと第3主溝側突出片5cとを結ぶ副溝構成部6、及び、該副溝構成部6に対してA−A線管断面方向の両側に有する2ピッチ分のフィン2を含む伝熱管1の一部の断面図であり、図2(b)は、図2(a)のX部の拡大図である。
1 (a) and 1 (b) are partially enlarged perspective views schematically showing the shape of the tube
さらに、図3(a)は、本実施形態の伝熱管1の一部の縦断面図であり、図3(b)は、フィン2の周辺付近を含む一部を拡大した拡大平面図である。但し、図3(a)、及び、図3(b)では、前記フィン2及び副溝構成部6と、管内面10との稜線を省略して模式的に示している。
FIG. 3A is a longitudinal sectional view of a part of the
伝熱管1は、管内面10に、管軸方向D1に対して所定角度の螺旋状のフィン2が形成されるとともに、フィン2,2間に、主溝3が形成され、副溝縁部4と主溝側突出片5とで構成した副溝構成部6を管内面10に備えている。副溝縁部4は、前記フィン2に形成された凹状の副溝7の周縁部分を構成している。主溝側突出片5は、少なくとも管軸方向上流側D1uで隣り合うフィン2,2との間の主溝3の側に副溝縁部4から突出して構成している。
副溝構成部6は、管内面10からの突出方向D3uの基端側の基端側副溝構成部6Aと、突出方向D3uの先端側の先端側副溝構成部6Bとで構成している(図1(b)参照)。
In the
The
ここで、図2(a),(b)に示すように、副溝7を隔ててフィン形成方向D2の両側で対向する副溝構成部6の成す副溝角度αのうち基端側副溝構成部6Aの成す副溝角度αを、基端側副溝角度α1とするとともに、先端側副溝構成部6Bの成す副溝角度αを、先端側副溝角度α2とする。
Here, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the base-side sub-groove of the sub-groove angle α formed by the
この場合、副溝構成部6は、基端側副溝角度α1よりも先端側副溝角度α2が大きくなる形状で形成している。
In this case, the sub
基端側副溝構成部6Aは、前記基端側副溝角度α1を、10°から90°の範囲内である30°で形成し、先端側副溝構成部6Bは、前記先端側副溝角度α2は30°から170°の範囲内である110°で形成している。
The base end side auxiliary
図3(a),(b)に示すように、前記主溝側突出片5は、フィン2を平面視したとき、副溝縁部4から主溝3の側において、フィン2に対して5°から90°の範囲内である12°の突出角度βで形成している。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the main groove-
前記主溝側突出片5は、前記フィン2,2間の間隔、すなわち、主溝3の幅(W2)に対して0.1から0.9の範囲内である0.3の割合から成る突出長(W1)さで形成している(図1(a)参照)。
The main groove-
前記副溝7は、螺旋状のフィン2に、管周あたり4から60の範囲内である32の条数で形成している。なお、管周あたりとは、螺旋状のフィン2の一条あたりであることを示すものとする。
The sub-grooves 7 are formed in the
詳しくは、本実施形態の伝熱管1は、外径が7.0mmであり、螺旋状のフィン2は、管軸方向D1に対して30°の角度(θ)で形成している。さらに、管周あたりのフィン数を48、管内面フィン高さ(主溝深さ)を0.25mm、フィン2の断面形状を略台形形状で形成している。また、副溝7は、後述する副溝形成刃28aの高さが0.25mmのもので形成している。
Specifically, the
副溝構成部6は、フィン2に対してフィン形成方向D2に沿って略等間隔ごとに副溝7を構成することで、フィン2に対してフィン形成方向D2に沿って略等間隔ごとに形成している。
The
図3(a),(b)に示すように、主溝側突出片5は、第1主溝側突出片5a、第2主溝側突出片5b、第3主溝側突出片5c、及び、第4主溝側突出片5dとで構成している(図3(b)参照)。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the main groove
第1主溝側突出片5aは、副溝縁部4におけるフィン形成方向D2の上流側端部4uから管軸方向上流側D1uの主溝3に突出した構成である。
第2主溝側突出片5bは、副溝縁部4におけるフィン形成方向D2の上流側端部4uから管軸方向下流側D1dの主溝3に突出した構成である。
第3主溝側突出片5cは、副溝縁部4におけるフィン形成方向D2の下流側端部4dから管軸方向上流側D1uの主溝3に突出した構成である。
第4主溝側突出片5dは、副溝縁部4におけるフィン形成方向D2の下流側端部4dから管軸方向下流側D1dの主溝3に突出した構成である。
副溝構成部6は、図2(a),(b)に示すような断面形状で形成している。
詳しくは、副溝構成部6は、上述したように、前記基端側副溝角度α1よりも前記先端側副溝角度α2が大きくなる形状で形成している。換言すると、副溝構成部6は、基端側副溝構成部6Aを断面視Vの字形状で形成するとともに、先端側副溝構成部6Bを、基端側副溝構成部6Aの先端部分から外側に広がる方向に屈曲した形状で形成している。
The 1st main groove
The 2nd main groove
The 3rd main groove
The 4th main groove
The
Specifically, the sub
さらに換言すると、第2主溝側突出片5bと第3主溝側突出片5cとは、管内面10から管内空間Hに向けて、すなわち、図2(a),(b)中に示すように、上方へ突出しているが、それぞれ突出方向D3uの基部に対して先端へ進むに連れ副溝7と反対側である管軸方向D1の外側へ反り曲がり、互いの間隔が広がる形状で形成している。
In other words, the second main groove
なお、前記基端側副溝構成部6Aの成す基部側副溝角度α1は、図2(a),(b)中、第2主溝側突出片5bと第3主溝側突出片5cとが成す副溝角度αのうち、これら第2主溝側突出片5bと第3主溝側突出片5cの各基端側の成す副溝角度αを示している。
Incidentally, the base-side sub groove angle alpha 1 formed by the said base end side auxiliary
一方、先端側副溝構成部6Bの成す先端側副溝角度α2は、図2(a),(b)中、第2主溝側突出片5bと第3主溝側突出片5cとが成す副溝角度αのうち、これら第2主溝側突出片5bと第3主溝側突出片5cの各先端側の成す副溝角度αを示している。
On the other hand, the distal end side auxiliary groove angle alpha 2 formed by the distal end side auxiliary
続いて、内面溝付管として上述した伝熱管1を製造する製造装置11について図4,図5を用いて説明する。
なお、図4は、本実施形態における伝熱管1の製造装置11を断面により示した模式図であり、図5は、X部,Y部を拡大して示した主溝形成プラグ25、及び、副溝形成プラグ28の説明図である。
Then, the
FIG. 4 is a schematic view showing a cross section of the
前記製造装置11は、引抜方向(図4中のX方向)、すなわち抽伸方向の上流側から下流側へ沿って、順に縮径部13、主溝加工部14、副溝加工部15を配置し、さらに下流側に、引抜装置16を備え、これら構成により素管1aを連続加工して内面溝付管を製造している。
The
前記製造装置11は、引抜装置16で素管1aを引き抜く際に、管内部に配置したプラグ体20と、管外側に配置した管外配置治具21とにより素管1aを連続加工して内面溝付管を製造している。
When the
プラグ体20は、フローティングプラグ23、主溝形成プラグ25及び副溝形成プラグ28と、これらを直列に連結する第1連結棒27及び第2連結棒31とで構成している。
管外配置治具21は、縮径ダイス22、転造ボール26、転造ボール保持具30、及び、副溝形成ダイス29で構成している。
The
The outside-
以下、上述した各部の構成について説明する。
前記縮径部13は、通過する素管1aを縮径するための箇所であり、縮径ダイス22とフローティングプラグ23とで構成している。前記縮径ダイス22は、上流側D1uへ向けて末広がり状に開口して管軸方向D1に貫通するダイス孔22aを有した筒状に構成し、ダイス孔22aに素管1aを挿通した状態で素管1aの外側に配置している。
Hereinafter, the structure of each part mentioned above is demonstrated.
The diameter-reduced
さらに、フローティングプラグ23は、素管1aの内側に配置され、外周面の軸方向の一部を円錐状に形成している。これにより、フローティングプラグ23は、前記縮径ダイス22に対して管軸回りに回動自在に素管1aを介して係合している。
Further, the floating
主溝加工部14は、主溝形成プラグ25と複数の転造ボール26、及び、転造ボール保持具30を備えている。
The main
主溝形成プラグ25は、管内面10を押潰して、該管内面10に管軸方向D1に対して所定角度の螺旋状のフィン2を形成することにより、隣り合う前記フィン2の間に主溝3を形成する螺旋状の内面フィン形成溝25aを外周に備えている。
The main
主溝形成プラグ25は、管軸方向D1に対して右ねじり方向に40°のリード角で構成している。
The main
複数の転造ボール26は、素管1aの外側において該素管1aを押圧しながら転動自在に、すなわち、自転自在であるとともに管軸回りに公転自在に複数個配置している。
A plurality of rolling
転造ボール保持具30は、転造ボール26を保持する治具であり、上流側に配置された上流側転造ボール保持具30Uと、下流側に配置された下流側転造ボール保持具30Dとで構成している。
The rolling
上流側転造ボール保持具30Uは、引抜き方向Xに連通するとともに、引抜き方向Xの下流側へ向けて末広がり状に開口した連通孔30aを有した筒状に構成している。下流側転造ボール保持具30Dは、断面がL字形状の筒状部材である。
The upstream
なお、縮径部13と主溝加工部14との間には、第1連結手段として第1連結棒27が配置され、第1連結棒27は、主溝形成プラグ25と前記フローティングプラグ23とをそれぞれ独立して回動自在に連結している。
A first connecting
副溝加工部15は、副溝形成プラグ28と副溝形成ダイス29を備えている。
なお、副溝加工部15における上流側D1uを、副溝加工第1領域Z1とし、副溝加工部15における副溝加工第1領域Z1よりも下流側を、副溝加工第2領域Z2としている。
The sub
The upstream side D1u in the
副溝加工第1領域Z1は、副溝形成プラグ28と副溝形成ダイス29とのうち、前記副溝形成プラグ28のみで第1副溝7A(図6参照)を形成する領域であり、副溝加工第2領域Z2は、副溝形成ダイス29により素管1aを副溝形成プラグ28側へ押圧して第1副溝7Aを副溝7として形成する領域である。
The sub-grooving first region Z1 is a region in which the first sub-groove 7A (see FIG. 6) is formed only by the
すなわち、副溝形成プラグ28は、副溝加工第1領域Z1と副溝加工第2領域Z2との双方の領域に亘って配置し、副溝形成ダイス29は、副溝加工第1領域Z1と副溝加工第2領域Z2とのうち、副溝加工第2領域Z2にのみに配置している。
That is, the
副溝形成プラグ28は、フィン2に対して所定の交差角で交差する螺旋状の副溝形成刃28aを外周に構成している。
The
図5に示すように、副溝形成プラグ28は、素管1a内部において管内面10から突出したフィン2と副溝形成プラグ28とが管径方向においてオーバーラップするよう配置される(図5中、Y部の拡大図参照)。
As shown in FIG. 5, the
詳しくは、副溝形成プラグ28は、副溝形成刃28aを含む副溝形成プラグ28の外径をDSP、内面フィン形成溝25aを含む主溝形成プラグ25の外径をDGP、主溝形成プラグ25の溝深さ(管内面フィン高さ)をHGPとしたとき、
(DGP−2×HGP)<DSP<DGP
の範囲を満たすよう構成している。
Specifically, the sub-grooves formed
(D GP -2 × H GP ) <D SP <D GP
It is configured to satisfy the range of
より詳しくは、前記フィン高さに対し、該フィン2を切り欠いて第1副溝7Aを構成する副溝形成第1工程でのフィン2の切り欠き深さを示す切り欠き率ZSPを、
More specifically, the notch ratio Z SP indicating the notch depth of the
本実施形態では、副溝形成刃28aを除いた副溝形成プラグ28の外径を7.25mmで構成するとともに、副溝形成刃28aを含めた副溝形成プラグ28の外径DSPを7.75mmで構成している。
In this embodiment, the outer diameter of the minor
副溝形成刃28a(切欠き刃)は、管軸方向D1に対して右ねじり方向に30°のリード角で構成している。さらに、前記副溝形成刃28aは、その高さを0.25mmで形成するとともに、その頂角を、30°で形成しているが、該頂部を平坦状に構成している。
The minor
副溝形成ダイス29は、素管1aを前記副溝形成プラグ28側へ押圧する副溝形成押圧具として素管1a外側に配置している。
The
なお、主溝加工部14と副溝加工部15との間には、第2連結手段として第2連結棒31が配置され、第2連結棒31は、主溝形成プラグ25と副溝形成プラグ28とをそれぞれ独立して回動自在に連結している。
A second connecting
また、上述した引抜装置16は、巻取りドラム32、及び、巻取り用のモータM1を備え、該モータM1の回転駆動により内面溝付管11を引張りながら巻取りドラム32に巻き付けている。
The above-described
なお、前記製造装置11は、副溝加工部15と引抜装置16との間に、整径ダイスを備えてもよい(図示せず)。整径ダイスは、管軸方向D1に貫通したダイス孔を伝熱管が通過することにより、例えば、前記溝加工部14における転造ボール26の押圧により生じた管表面の歪み等を滑らかにするための整径を行うダイスである。
In addition, the said
本実施形態の伝熱管1は、上述した製造装置11を用いて以下の製造方法により製造する。
伝熱管1の製造方法は、引抜装置16により素管1aを上流側から下流側へ引き抜く間、素管1aに対して縮径工程と主溝形成工程と副溝形成工程とを連続して行う。
The
The
縮径工程は、縮径部13において第1縮径ダイス22とフローティングプラグ23により、素管1aを縮径する工程である。
The diameter reducing step is a step of reducing the diameter of the
主溝形成工程では、主溝加工部14において内面フィン形成溝25aを外周に備えた主溝形成プラグ25により管内面10を押潰して、該管内面10に管軸方向D1に対して所定角度の螺旋状のフィン2を形成することにより、隣り合う前記フィン2,2の間に主溝3を形成する工程である。
In the main groove forming step, the pipe
副溝形成工程では、副溝加工部15において副溝形成プラグ28により前記フィン2に副溝7を形成することによって、副溝7の周縁部分に有する副溝縁部4と少なくとも第1主溝側突出片5aとで構成される副溝構成部6を形成する工程である。
In the sub-groove forming step, the
前記副溝形成工程では、副溝形成第1工程と副溝形成第2工程とを連続で行う。
副溝形成第1工程では、前記副溝形成プラグ28と副溝形成ダイス29とのうち、副溝形成プラグ28のみで第1副溝7Aを形成する。
In the sub-groove forming step, the sub-groove forming first step and the sub-groove forming second step are continuously performed.
In the first sub-groove formation step, the
詳しくは、副溝形成第1工程では、図4、及び、図5に示すように、副溝加工第1領域Z1において上述したように、
(DGP−2×HGP)<DSP<DGP
の範囲を満たす前記副溝形成プラグ28のみを用いて加工し、副溝形成ダイス29により素管1aを副溝形成プラグ28側へ押圧せずに、素管1aを引抜く。
Specifically, in the minor groove forming the first step, 4, and, as shown in FIG. 5, as described above in the minor groove machining first region Z 1,
(D GP -2 × H GP ) <D SP <D GP
Only the
副溝形成プラグ28は、素管1a内部において管内面10から突出したフィン2と副溝形成プラグ28とが管径方向においてオーバーラップするよう配置されているため(図5中、Y部の拡大図参照)、素管1aを引抜くことにより、副溝形成刃28aがフィン2を切り欠いてフィン2に第1副溝7Aを形成することにより、図6(a),(b)に示すような第1副溝構成部6Aをフィン2に形成する。
The
これにより、第1副溝7Aは、フィン2の切り欠き深さを示す前記切り欠き率ZSPが0.1から0.6の範囲内を満たすように切り欠かれる。
As a result, the first sub-groove 7A is notched so that the notch ratio Z SP indicating the notch depth of the
このとき、第1副溝構成部6は、図6(b)に示すように、基端側副溝角度α1と先端側副溝角度α2とが略同じ大きさとなり、第2主溝側突出片5bと第3主溝側突出片5cとで断面視Vの字形状となる。
At this time, as shown in FIG. 6B, the first
副溝形成第2工程では、副溝加工第2領域Z2において副溝形成ダイス29により素管1aを副溝形成プラグ28側へ押圧することにより、第1副溝7Aを、副溝形成刃28aでさらに切り込んで副溝7として形成する。
In the sub-groove formed second step, by pressing the
このとき、第1副溝7Aを副溝形成刃28aで切り込むことで、断面視Vの字形状であった第1副溝構成部6Aは、上述した構成の副溝構成部6とすることができる。
At this time, by cutting the first sub-groove 7A with the sub-groove forming
すなわち、図2(a),(b)に示すように、第2主溝側突出片5bと第3主溝側突出片5cとを含む副溝構成部6は、管内面10から突出方向D3uに突出しているが、それぞれ基部に対して先端へ進むに連れ副溝7と反対側である外側へ反り曲がり、互いの間隔が広がる形状となり、基端側副溝角度α1よりも先端側副溝角度α2が大きくなる形状となる。
That is, as shown in FIGS. 2A and 2B, the
上述した伝熱管1は、以下のような様々な作用、効果を得ることができる。
上述した伝熱管1は、管内面10に備えた前記副溝構成部6を、基端側副溝角度α1よりも先端側副溝角度α2が大きくなる形状で形成することにより、図8(a),(b)に示したように、基端側副溝角度α1と先端側副溝角度α2とが略同じ大きさである形状の副溝構成部101を管内面10に形成した従来の伝熱管100と比較して、冷媒の管半径方向内側も含めた乱流促進を図ることができる。
従って、伝熱管1は、圧力損失の増大を抑制しつつ、管内熱伝達率の向上を図ることができる。
なお、図8(a)は、図2(a)に対応し、従来の伝熱管100の断面図を示し、図8(b)は、図8(a)のX部の拡大図を示している。
The
In the
Therefore, the
8A corresponds to FIG. 2A, and shows a cross-sectional view of the conventional
詳しくは、基端側副溝角度α1と先端側副溝角度α2とが略同じ大きさである形状の副溝構成部を管内面10に形成した従来の伝熱管の中には、図8(a),(b)に示すように、主溝側突出片102を備えた副溝構成部101を管内面10に構成した伝熱管100が存在する。
Specifically, in a conventional heat transfer tube in which a sub-groove constituting portion having a shape in which the base-side sub-groove angle α 1 and the tip-side sub-groove angle α 2 are substantially the same size is formed on the tube
このような従来の伝熱管100は、主溝側突出片102を備えていることにより、該主溝側突出片5に前記フィン2,2間を流れる冷媒の一部が衝突し、管半径方向内側へかき上げられることにより、三次元的な非定常流れを効果的に発生させることができる。
Such a conventional
よって、従来の伝熱管100では、管内面10に主溝側突出片102を備えたことによる効果の向上を目的として、主溝側突出片102の数を管内面10において増やしたものも存在する。
Therefore, in the conventional
しかし、管内面10においてフィン2に副溝構成部101、特に、主溝側突出片102の数を単純に増やして形成した場合、圧力損失が増大し、逆に管内熱伝達率が降下するという問題が生じる。
このため、従来の伝熱管100の構成は、所定レベル以上に管内熱伝達率を向上させるには限界があった。
However, when the number of sub-groove
For this reason, the configuration of the conventional
さらに、管内面10において主溝側突出片102の数を増やすためには、その分、フィン2に副溝103を形成する必要があり、機械拡管時に耐え得るフィン2強度を確保できなくなるという問題や、フィン2に副溝103を狭ピッチで形成することが加工装置の性能上の制約により困難となるという問題から、単純に主溝側突出片102の数を増やすことができないという背景もあった。
Furthermore, in order to increase the number of the main groove
これに対して、本実施形態の伝熱管1は、副溝構成部6の数よりもその形状に着目し、従来の伝熱管100の内面に有する副溝構成部101が、基端側副溝角度α1と先端側副溝角度α2とが略同じ大きさである形状であるのに対して(図8(b)参照)、副溝構成部6を、基端側副溝角度α1よりも先端側副溝角度α2が大きくなる形状で形成している(図2(b)参照)。これにより、前記フィン2,2間を流れる冷媒の一部が、副溝構成部6の特に主溝側突出片5に衝突した場合において、より複雑な冷媒の乱流効果を得ることができる。
On the other hand, the
さらに、先端側副溝角度α2を大きく形成した先端側副溝構成部6Bによって副溝7へ多量の冷媒を導くことが可能となり、冷媒が管軸方向D1へ流れ易くなるため、圧力損失の影響も緩和することができる。
Furthermore, it is possible to derive a large amount of refrigerant by larger the distal end side auxiliary
従って、本実施形態の伝熱管1は、フィン2に副溝7(,103)を多数形成するだけでは限界であった従来の伝熱管100の管内熱伝達率をさらに向上させることができ、フィン2に多数の副溝7(,103)を形成することによる弊害や、加工上の制約を受けずに優れた管内熱伝達率を得ることができる。
Therefore, the
上述したように、前記副溝構成部6は、基端側副溝角度α1よりも先端側副溝角度α2が大きくなる形状で形成した構成の中でも、基端側副溝角度α1を10°から90°の範囲内である30°とし、先端側副溝角度α2を30°から170°の範囲内である110°とするよう形成している。
これにより、圧力損失の増大を抑制しつつ、管内熱伝達率が向上させることができる。
As described above, the
Thereby, the heat transfer coefficient in a pipe | tube can be improved, suppressing the increase in pressure loss.
さらに、副溝構成部6は、基端側副溝構成部6Aと先端側副溝構成部6Bとのそれぞれを、冷媒の衝突による圧力が加わり続けても破損することのない耐久性を備えることができ、また、加工時に前記副溝構成部6が破断することがないなど、強度面、加工面からも、基端側副溝角度α1と先端側副溝角度α2との角度バランスのとれた好適な形状で構成することができる。
Further, the
また、前記伝熱管1は、主溝側突出片5を、前記フィン2に対して5°から90°の範囲内である12°という突出角度(β)で形成したため、前記主溝3を流れる冷媒の流れを過度に妨げることがなく、その一部を前記主溝側突出片5に衝突させて前記主溝側突出片5から副溝7へ流れ込ませることができるため、より大きな冷媒攪拌作用によって熱伝達率の向上を図ることができる。
Further, the
さらに、前記伝熱管1は、管軸方向D1への冷媒流量が増大するため、圧力損失の増大を防止することができる。
Furthermore, the
また、前記主溝側突出片5を、フィン2,2間の間隔(W2)に対して0.1以上の割合である0.3から成る突出長さ(W1)で形成することにより、主溝3を流れる冷媒の一部を主溝側突出片5に衝突させて管半径方向内側も含めた乱流促進を図ることができ、より大きな冷媒攪拌作用によって熱伝達率の向上を図ることができる。さらに、主溝側突出片5から副溝7への冷媒を流れ込ませることができ、管軸方向D1への冷媒流量が増大するため、圧力損失の増大を防止することができる。
Further, by forming the main groove
主溝側突出片5を、フィン2,2間の間隔(W2)に対して0.9以下である0.3の割合から成る突出長さ(W1)で形成することにより、主溝3を流れる冷媒の流れを過度に妨げることがなく、主溝側突出片5を形成したことによる圧力損失の影響を緩和することができる。
The main groove-
副溝7を、管周あたり4から60の数である32で形成することにより、フィン2に形成した隣り合う副溝7同士のフィン形成方向D2における間隔が大きくなりすぎず、十分な冷媒攪拌作用を得ることができる一方で、機械拡管時に耐え得るフィン強度を確保することができる。
By forming the sub-groove 7 with 32 which is a number of 4 to 60 per pipe circumference, the interval in the fin forming direction D2 between the
上述した伝熱管1の製造方法によれば、前記副溝形成工程では、副溝形成第1工程と副溝形成第2工程との2段階の工程を経ることにより、基端側副溝角度α1よりも先端側副溝角度α2が大きな形状となる前記副溝構成部6を管内面10に形成することができ、上述した優れた管内熱伝達率となる伝熱管1を、確実、且つ、効率的に製造することができる。
According to the manufacturing method of the
詳しくは、副溝形成第1工程では、副溝形成ダイス29により素管1aを副溝形成プラグ28側へ押圧せずに、副溝形成プラグ28のみで第1副溝7Aを形成することができる。
また、副溝形成第2工程では、副溝形成ダイス29により素管1aを副溝形成プラグ28側へ押圧しながら副溝形成第1工程でフィン2に形成した第1副溝7Aを、切り込むことにより副溝7として形成する工程である。このため、前記第1副溝7Aが形成されていないフィン2に対して一度の工程で新たに副溝7を形成する場合と比較して、副溝形成ダイス29により素管1aを押圧する負荷を大幅に緩和してフィン2に副溝7を形成することができる。
Specifically, in the first step of forming the sub-groove, the
In the second sub-groove formation step, the first sub-groove 7A formed in the
よって、前記副溝形成工程は、このような副溝形成第1工程と副溝形成第2工程との2段階の工程を経ることにより、素管1aにかかる負荷を大幅に低減することができ、素管1aをスムーズに引抜くことができ、引抜き途中で断管することがなく確実、且つ、効率的に伝熱管1を製造することができる。
Accordingly, the sub-groove forming process can greatly reduce the load applied to the
伝熱管1の製造方法では、前記フィン高さに対し、該フィン2を切り欠いて副溝7を構成する副溝形成第1工程でのフィン2の切り欠き深さを示す切り欠き率ZSPを、
In the method of manufacturing the
これにより、このような第1副溝7Aを副溝形成第2工程で切り込むことにより、副溝構成部6を、基端側副溝角度α1よりも先端側副溝角度α2が大きくなる形状になるよう確実に構成することができる。
Thus, by cutting such a first
伝熱管1の製造方法では、上述したように、副溝形成第1工程での前記切り欠き率ZSPを0.6以下とすることにより、フィン2を切り欠きすぎることを防ぐことができるため、フィン2における第1副溝7Aよりも基部側に、副溝形成第2工程で第1副溝7Aをさらに切り込むために切り込み代を確保することができる。
In the manufacturing method of the
よって、副溝形成第2工程で前記第1副溝7Aを切り込むことにより、副溝構成部6を、基端側副溝角度α1よりも先端側副溝角度α2が大きくなる形状となるよう確実に構成することができる。
Therefore, by by the sub-grooves formed second step cuts the first sub-grooves 7A, the minor
また、フィン2を切り欠きすぎることを防ぐことができるため、管内面10を傷付けることがなく、また、フィン2を切り欠く際に副溝形成プラグ28の副溝形成刃28aに負荷がかかりすぎることがなく、一般に高価である副溝形成プラグ28の副溝形成刃28aが破損することがなく、耐久性を向上させることができる。
Further, since it is possible to prevent the
以上、本発明の一実施形態である伝熱管1について詳述したが、続いて、本発明の伝熱管の性能を検証するために行った性能検証実験について説明する。
Although the
本実験では、本発明の伝熱管として実施例1,2の伝熱管と、従来の伝熱管100として、従来例1,2の伝熱管とをそれぞれ2種類ずつ作成した。
実施例1,2の伝熱管、及び、従来例1,2の伝熱管は、表1に示すような外径、フィン、副溝条数、副溝構成部を有する形状に作製している。
In this experiment, two types of heat transfer tubes of Examples 1 and 2 were prepared as the heat transfer tubes of the present invention, and two types of heat transfer tubes of Conventional Examples 1 and 2 were formed as the conventional
The heat transfer tubes of Examples 1 and 2 and the heat transfer tubes of Conventional Examples 1 and 2 are manufactured in a shape having an outer diameter, fins, number of sub-grooves, and sub-groove constituent parts as shown in Table 1.
従来例2の伝熱管は、図8(a),(b)に示すように、管内面10のフィン2に副溝103が形成され、副溝縁部と主溝側突出片102とで構成した副溝構成部101を管内面10に備えている伝熱管100であり、副溝構成部101は、基端側副溝角度α1と先端側副溝角度α2とを略同じ大きさで形成している。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the heat transfer tube of Conventional Example 2 includes a sub-groove 103 formed in the
これに対して、実施例1,2の伝熱管は、図2(a),(b)に示すように、いずれも副溝縁部4と主溝側突出片5とで構成した副溝構成部6を管内面10に備え、基端側副溝角度α1よりも先端側副溝角度α2が大きくなる形状で形成している。
On the other hand, as shown in FIGS. 2A and 2B, the heat transfer tubes of Examples 1 and 2 each have a sub-groove configuration constituted by the
具体的には、実施例1の伝熱管は、基端側副溝角度α1が10°から90°の範囲内である30°であり、先端側副溝角度α2が30°から170°の範囲内である110°である。実施例2の伝熱管は、基端側副溝角度α1が10°から90°の範囲内である30°であり、先端側副溝角度α2が30°から170°の範囲内である130°である。 Specifically, the heat transfer tube of the first embodiment, a 30 ° a base end side auxiliary groove angle alpha 1 in the range from 10 ° to 90 °, the distal end side auxiliary groove angle alpha 2 is 170 ° from the 30 ° It is 110 degrees which is in the range. Heat transfer tube of Example 2 is 30 ° a base end side auxiliary groove angle alpha 1 in the range from 10 ° to 90 °, the distal end side auxiliary groove angle alpha 2 is within the range of 170 ° from the 30 ° 130 °.
なお、実施例1,2の伝熱管は、それぞれ上述した実施形態の伝熱管と同様の製造方法により作製し、特に、実施例1の伝熱管は、表1に示した各部の形状からも明らかなとおり、前述した実施形態の伝熱管1と同じ形状の伝熱管を用いている。
The heat transfer tubes of Examples 1 and 2 are respectively produced by the same manufacturing method as the heat transfer tube of the above-described embodiment. In particular, the heat transfer tubes of Example 1 are also apparent from the shapes of the respective parts shown in Table 1. As is apparent, a heat transfer tube having the same shape as the
また、従来例1の伝熱管は、表2に示すような形状の主溝形成プラグ25を備えた製造装置11を用いて作成し、実施例1,2の伝熱管、及び、従来例2の伝熱管は、それぞれ表2に示すような形状の主溝形成プラグ25、及び、表3に示すような形状の副溝形成プラグ28を備えた製造装置を用いて作成した。
Moreover, the heat transfer tube of the prior art example 1 is created using the
すなわち、表2に示すように、主溝形成プラグ25は、実施例1,2の伝熱管、及び、従来例1,2の伝熱管のそれぞれについて同じ形態のものを用い、また、表3に示すように、副溝形成プラグ28は、それぞれ異なる形態のものを用いて適宜の伝熱管を作製した。
That is, as shown in Table 2, the main
なお、表3中の副溝形成プラグ28の外径DSPとは、副溝形成刃28aの高さを含む外径を示し、該副溝形成プラグ28の径方向の両端に有する副溝形成刃28aの頂部間を副溝形成プラグ28の中心を通るように結ぶ直線間距離を示すものとする。
Note that the outer diameter D SP of the sub
この実験では、伝熱管の管内の凝縮性能を検証する凝縮実験を図7(a)に示すような管内凝縮性能測定装置42Aを用いて行うとともに、蒸発性能を検証する蒸発実験を図7(b)に示すような管内蒸発性能測定装置42Bを用いて行った。
なお、図7(a),(b)は、それぞれ管内凝縮性能測定装置42A,管内蒸発性能測定装置42Bの概略図を示し、いずれの装置42A,42Bにおいても、一般の空調機と同様に全体が冷凍サイクルにより構成されている。
In this experiment, a condensation experiment for verifying the condensation performance in the tube of the heat transfer tube is performed using the in-tube condensation
FIGS. 7A and 7B are schematic views of the in-pipe condensing
詳しくは、凝縮実験では、実施例1,2の伝熱管、及び、従来例1,2の伝熱管のそれぞれを、図7(a)に示すように凝縮器に供試管44として組み込んだ。この場合における、従来例1の伝熱管を、実施例1,2の伝熱管、及び、従来例2の伝熱管の比較対象とし、従来例1の伝熱管1に対する実施例1,2の伝熱管1、及び、従来例2の伝熱管1のそれぞれに対する熱伝達率の比(熱伝達率比)、圧力損失の比(圧力損失比)を測定することにより、凝縮性能の検証を行った。
Specifically, in the condensation experiment, each of the heat transfer tubes of Examples 1 and 2 and the heat transfer tubes of Conventional Examples 1 and 2 was incorporated as a
蒸発実験では、実施例1,2の伝熱管1、及び、従来例1,2の伝熱管1のそれぞれを、図7(b)に示すように蒸発器に供試管44として組み込んだ。この場合における、従来例1の伝熱管1を、実施例1,2の伝熱管、及び、従来例2の伝熱管の比較対象とし、従来例1の伝熱管に対する実施例1,2の伝熱管、及び、従来例2の伝熱管のそれぞれに対する熱伝達率の比(熱伝達率比)、圧力損失の比(圧力損失比)を測定することにより、蒸発性能の検証を行った。
In the evaporation experiment, each of the
図7(a),(b)に示すように、管内凝縮性能測定装置42A,管内蒸発性能測定装置42Bにおけるテストセクションは、二重管式熱交換器で構成しており、供試管44内に冷媒を流し、外側シェルを構成する環状部45の内部には、その冷媒流れと対向する方向へ熱交換用の水(以下、「熱交換用水」という。)を流して供試管44の有効長さを4mに設定して熱交換を行った。
なお、凝縮実験における熱交換用水として低温水を流し、蒸発実験における熱交換用水として高温水を流している。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the test sections in the in-tube condensing
Note that low-temperature water is flowed as heat exchange water in the condensation experiment, and high-temperature water is flowed as heat exchange water in the evaporation experiment.
また、図7(a),(b)に示すように、テストセクションの各所定部位には、温度計、圧力計、流量計を配設している。なお、図7(a),(b)中、Tは、温度計、Pは、圧力計、Gは、流量計を示す。 Further, as shown in FIGS. 7A and 7B, a thermometer, a pressure gauge, and a flow meter are arranged at each predetermined portion of the test section. 7A and 7B, T is a thermometer, P is a pressure gauge, and G is a flow meter.
続いて、供試管44の冷媒の入口と出口とにおける実験条件として、凝縮実験では、冷媒入口過熱度、冷媒出口過冷却度を、蒸発実験では、冷媒入口乾き度、冷媒出口過熱度を、それぞれ表4に示すように設定した。
Subsequently, as the experimental conditions at the refrigerant inlet and outlet of the
さらにまた、供試管44の入口と出口における冷媒平均飽和温度は、表4に示すように凝縮実験では48℃に設定するとともに、蒸発実験では5℃に設定した。
Furthermore, as shown in Table 4, the average refrigerant saturation temperature at the inlet and outlet of the
冷媒には、代替フロンとしてR410Aを使用し、該R410Aは混合冷媒であるため実験中に圧縮機出口部に設置している冷媒採取部(図7(a),(b)参照)で冷媒を採取し、ガスクロマトグラフにより冷媒組成比を測定しながら実験を行った。
なお、ガスクロの分析結果は、計算により後述のts1とts2に反映している。
As the refrigerant, R410A is used as an alternative chlorofluorocarbon, and since this R410A is a mixed refrigerant, the refrigerant is collected at the refrigerant sampling section (see FIGS. 7A and 7B) installed at the compressor outlet during the experiment. The sample was collected and experimented while measuring the refrigerant composition ratio by gas chromatography.
The analysis result of gas chromatography is reflected in ts1 and ts2 described later by calculation.
凝縮性能、蒸発性能を示す供試管44の管内での圧力損失比、及び、熱伝達率比αiは、以下のようにして求めている。
先ず管内での圧力損失比は、供試管44の入口、出口の圧力差として求めている。管内での熱伝達率比αiは、本実験での測定値をもとに式(1)から式(4)を用いて算出する。
The pressure loss ratio and the heat transfer coefficient ratio αi in the
First, the pressure loss ratio in the tube is obtained as the pressure difference between the inlet and outlet of the
数式(2)中のGは、熱交換用水の流量(kg/s)、Cpは、熱交換用水の比熱(kJ/kgK)、tw1は、熱交換用水の入口温度(℃)、tw2は、熱交換用水の出口温度(℃)を示す。 In Equation (2), G is a flow rate of heat exchange water (kg / s), Cp is a specific heat (kJ / kgK) of heat exchange water, tw1 is an inlet temperature (° C.) of heat exchange water, and tw2 is Shows the outlet temperature (° C) of water for heat exchange.
数式(3)中のts1は、冷媒入口飽和温度(℃)を示し、ts2は、冷媒出口飽和温度(℃)を示す。 In Formula (3), ts1 indicates the refrigerant inlet saturation temperature (° C.), and ts2 indicates the refrigerant outlet saturation temperature (° C.).
数式(4)中のkは、熱交換用水の熱伝導率(kw/mK)、Deは、環状部相当直径(m)を示す。Dは、シェル内径(m)を示し、dは、供試管外径(m)、Reは、熱交換用水のレイノルズ数(−)、Prは、熱交換用水のプラントル数(−)を示す。 In Equation (4), k represents the thermal conductivity (kw / mK) of heat exchange water, and De represents the annular portion equivalent diameter (m). D represents the shell inner diameter (m), d represents the test tube outer diameter (m), Re represents the Reynolds number (−) of the heat exchange water, and Pr represents the Prandtl number (−) of the heat exchange water.
すなわち、温度などの測定値、設定パラメータをもとに数式(2)よりQ、数式(3)より凝縮時、蒸発時のtm、数式(4)よりαoを算出し、これら算出した値を数式(1)に代入することにより熱伝達率比αiを算出することができる。 That is, based on measured values such as temperature and setting parameters, Q is calculated from Formula (2), tm at the time of condensation and evaporation is calculated from Formula (3), and αo is calculated from Formula (4). By substituting in (1), the heat transfer coefficient ratio αi can be calculated.
このようにして得られた凝縮性能および蒸発性能の評価結果を表5に示す。 The evaluation results of the condensation performance and evaporation performance thus obtained are shown in Table 5.
しかし、実施例1,2の伝熱管、及び、従来例2の伝熱管に着目すると、加工負荷に関しては、従来例2の伝熱管に対して、実施例1,2の伝熱管の値が小さくなった。特に、実施例2の伝熱管の加工負荷は、従来例2の伝熱管の加工負荷に対して大幅に小さくなった。 However, focusing on the heat transfer tubes of Examples 1 and 2 and the heat transfer tubes of Conventional Example 2, the values of the heat transfer tubes of Examples 1 and 2 are smaller than the heat transfer tubes of Conventional Example 2 with respect to the processing load. became. In particular, the processing load of the heat transfer tube of Example 2 was significantly smaller than the processing load of the heat transfer tube of Conventional Example 2.
これにより、上述した副溝形成工程を、副溝形成第1工程と、副溝形成第2工程との2段階で行う製造方法の有効性を実証することができた。 Thereby, the effectiveness of the manufacturing method which performs the subgroove formation process mentioned above in two steps, a subgroove formation 1st process and a subgroove formation 2nd process, was able to be verified.
また、表5の実験結果より明らかなように、実施例1,2の伝熱管、及び、従来例2の伝熱管のいずれにおいても、従来例1の伝熱管に対する凝縮性能、及び、蒸発性能のそれぞれについての熱伝達率比が格段に向上した。 Further, as is clear from the experimental results in Table 5, in any of the heat transfer tubes of Examples 1 and 2 and the heat transfer tube of Conventional Example 2, the condensation performance and the evaporation performance of the heat transfer tube of Conventional Example 1 The heat transfer coefficient ratio for each of them has improved significantly.
このことから、管内面10のフィン2に副溝7,103が形成され、副溝縁部4と主溝側突出片5,102とで構成した副溝構成部6,101を管内面10に備えたことによる効果として、前記主溝3を流れる冷媒の一部が、特に第1突出片5aに衝突し、管半径方向内側へかき上げられたことにより、管半径方向内側も含めた冷媒の乱流促進を図ることができる点が確認された。
Accordingly, the
特に、実施例1,2の伝熱管と、従来例2の伝熱管とを比較すると、凝縮性能、及び、蒸発性能は、全体として実施例1,2の伝熱管の値が従来例2の伝熱管の値に対して向上する結果となった。 In particular, when comparing the heat transfer tubes of Examples 1 and 2 with the heat transfer tubes of Conventional Example 2, the values of the heat transfer tubes of Examples 1 and 2 are generally the same as those of Conventional Example 2 in terms of condensation performance and evaporation performance. The result was an improvement over the value of the heat tube.
詳しくは、実施例1の伝熱管と従来例2の伝熱管を比較すると、表5に示すように、圧力損失比に関して、従来例2の伝熱管の凝縮性能が「99.3」、蒸発性能が「99.4」であるのに対して、実施例1の伝熱管の凝縮性能が「99.4」、蒸発性能が「99.5」であった。一方、熱伝達率比に関して、従来例2の伝熱管の凝縮性能が「108.4」、蒸発性能が「110.7」であるのに対して、実施例1の伝熱管の凝縮性能が「109.5」、蒸発性能が「111.3」であった。 Specifically, when the heat transfer tube of Example 1 and the heat transfer tube of Conventional Example 2 are compared, as shown in Table 5, with respect to the pressure loss ratio, the condensation performance of the heat transfer tube of Conventional Example 2 is “99.3” and the evaporation performance. Was “99.4”, while the condensation performance of the heat transfer tube of Example 1 was “99.4” and the evaporation performance was “99.5”. On the other hand, regarding the heat transfer coefficient ratio, the condensation performance of the heat transfer tube of Conventional Example 2 is “108.4” and the evaporation performance is “110.7”, whereas the condensation performance of the heat transfer tube of Example 1 is “ 109.5 ”and the evaporation performance was“ 111.3 ”.
これらの結果から明らかなとおり、実施例1の伝熱管は、従来例2の伝熱管に対して、0.1というオーダーで僅かながら圧力損失比が高くなったものの、熱伝達率比については、1.0以上というオーダーで大幅に高くなった。 As is clear from these results, the heat transfer tube of Example 1 was slightly higher in pressure loss ratio on the order of 0.1 than the heat transfer tube of Conventional Example 2, but for the heat transfer coefficient ratio, It was significantly higher on the order of 1.0 or more.
また、実施例2の伝熱管と従来例2の伝熱管を比較すると、表5に示すように、圧力損失比に関して、従来例2の伝熱管の凝縮性能が「99.3」、蒸発性能が「99.4」であるのに対して、実施例2の伝熱管の凝縮性能が「100.2」、蒸発性能が「101.3」であった。一方、熱伝達率比に関して、従来例2の伝熱管の凝縮性能が「108.4」、蒸発性能が「110.7」であるのに対して、実施例1の伝熱管の凝縮性能が「111.2」、蒸発性能が「113.5」であった。 Further, when comparing the heat transfer tube of Example 2 and the heat transfer tube of Conventional Example 2, as shown in Table 5, regarding the pressure loss ratio, the condensation performance of the heat transfer tube of Conventional Example 2 is “99.3” and the evaporation performance is In contrast to “99.4”, the condensation performance of the heat transfer tube of Example 2 was “100.2” and the evaporation performance was “101.3”. On the other hand, regarding the heat transfer coefficient ratio, the condensation performance of the heat transfer tube of Conventional Example 2 is “108.4” and the evaporation performance is “110.7”, whereas the condensation performance of the heat transfer tube of Example 1 is “ 111.2 "and the evaporation performance was" 113.5 ".
これらの結果から明らかなとおり、実施例2の伝熱管は、従来例2の伝熱管に対して、圧力損失比が高くなったものの、熱伝達率比については、圧力損失比の上昇分よりも大幅に高い値となった。 As is clear from these results, the heat transfer tube of Example 2 has a higher pressure loss ratio than the heat transfer tube of Conventional Example 2, but the heat transfer coefficient ratio is higher than the increase in the pressure loss ratio. Significantly higher value.
このことから、副溝7の条数、主溝幅に対する主溝側突出片5の突出長さ(W1/W2)、フィン2に対する主溝側突出片5のなす角(β)が同じ条件において、従来例2の伝熱管のように、副溝構成部を、基端側副溝角度α1と先端側副溝角度α2とが略同じ大きさである形状で形成するのに対して、実施例1,2の伝熱管のように、基端側副溝角度α1よりも先端側副溝角度α2が大きくなる形状で形成することにより、凝縮性能、蒸発性能をさらに向上させることができることを実証できた。
From this, the number of
詳しくは、従来例2の伝熱管は、副溝条数が32であり、副溝7をフィン2に対してフィン形成方向D2において比較的狭ピッチで密に形成している。
このような構成の場合、凝縮性能や蒸発性能の向上を図るために、フィン2に形成する副溝7の数を単純にさらに増やした場合、圧力損失比が大きくなり、逆に管内熱伝達率比が降下することが既に実証されている。すなわち、従来例2の伝熱管の構成では、凝縮性能、蒸発性能をこれ以上、向上させるには限界があった。
Specifically, the heat transfer tube of Conventional Example 2 has 32 sub-grooves, and the
In the case of such a configuration, in order to improve the condensation performance and the evaporation performance, when the number of the
これに対して、実施例1,2の伝熱管のように、副溝構成部6を基端側副溝角度α1よりも先端側副溝角度α2が大きくなる形状で形成することにより、凝縮性能、蒸発性能のいずれの性能についてもさらに向上させることができることを実証できた。
On the other hand, like the heat transfer tubes of Examples 1 and 2, by forming the
この発明の構成と、上述した実施形態との対応において、
副溝形成押圧具は、転造ボール26に対応し、以下、同様に、
引抜き手段は、引抜装置16に対応し、
主溝形成手段は、主溝加工部14に対応し、
副溝形成手段は、副溝加工部15に対応するも、この発明は、上述した実施形態に限定せず、様々な実施形態で構成することができる。
In the correspondence between the configuration of the present invention and the above-described embodiment,
The sub-groove forming pressing tool corresponds to the rolling
The extraction means corresponds to the
The main groove forming means corresponds to the main
The sub-groove forming means corresponds to the
例えば、副溝構成部6には、主溝側突出片5として、副溝縁部4における少なくともフィン形成方向D2の上流側端部に、管軸方向D1の上流側で隣り合うフィン2との間の主溝3に突出する第1主溝側突出片5aを備えた構成であれば、第1主溝側突出片5a、第2主溝側突出片5b、第3主溝側突出片5c、及び、第4主溝側突出片5dの全てを備えた構成に限らず、第1主溝側突出片5aに加えて、第2主溝側突出片5b、第3主溝側突出片5c、第4主溝側突出片5dのうち少なくともいずれかを備えた構成であってもよい。
For example, the
また、伝熱管の製造装置11は、副溝加工部15において、副溝形成押圧具として副溝形成ダイス29を用いるに限定せず、例えば、主溝加工部14のように複数の転造ボール26や転造ローラーを用いるなど、副溝形成押圧具の構成は特に限定しないが、上述した副溝形成ダイス29を用いて副溝加工することにより、伝熱管1の断面を円形状に保てるので好ましい。
Further, the heat transfer
同様に、主溝加工部14は、転造ボール26を用いるに限らず、主溝形成ダイスや転造ローラーなど、他の構成を用いて転造してもよい。
Similarly, the main
このように本発明は、上述した実施形態に限定せず、様々な実施形態で構成することができる。 Thus, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be configured in various embodiments.
1…伝熱管
1a…素管
2…フィン
3…主溝
4…副溝縁部
5…主溝側突出片
6…副溝構成部
6A…基端側副溝構成部
6B…先端側副溝構成部
7…副溝
7A…第1副溝
10…管内面
11…伝熱管の製造装置
13…縮径部
14…主溝加工部
15…副溝加工部
16…引抜装置
22…縮径ダイス
23…フローティングプラグ
25…主溝形成プラグ
25a…内面フィン形成溝
26…転造ボール
28…副溝形成プラグ
28a…副溝形成刃
29…副溝形成ダイス
α…副溝角度
α1…基端側副溝角度
α2…先端側副溝角度
Z1…副溝加工第1領域
Z2…副溝加工第2領域
DSP…副溝形成刃を含む副溝形成プラグの外径
DGP…内面フィン形成溝を含む主溝形成プラグの外径
HGP…主溝形成プラグの溝深さ
ZSP…切り欠き率
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記フィンに形成された凹状の副溝の周縁部分を構成する副溝縁部と、
該副溝縁部における少なくともフィン形成方向の上流側端部に、管軸方向の上流側の前記主溝の側に突出する主溝側突出片とで構成した副溝構成部を備えた伝熱管であって、
前記副溝構成部のうち管内面からの突出方向基端側を、基端側副溝構成部とするとともに、突出方向先端側を先端側副溝構成部とし、
前記副溝においてフィン形成方向の両側で対向する前記副溝構成部の成す副溝角度のうち前記基端側副溝構成部の成す副溝角度を、基端側副溝角度α1とするとともに、
前記先端側副溝構成部の成す副溝角度を、先端側副溝角度α2とし、
前記副溝構成部を、
前記基端側副溝角度α1よりも前記先端側副溝角度α2が大きくなる形状で形成した
伝熱管。 On the inner surface of the tube, a spiral fin having a predetermined angle with respect to the tube axis direction is formed, and a main groove is formed between the adjacent fins,
A sub-groove edge that constitutes a peripheral portion of the concave sub-groove formed in the fin;
A heat transfer tube provided with a sub-groove constituting portion constituted by a main groove side projecting piece projecting toward the main groove side on the upstream side in the tube axis direction at least at the upstream end portion in the fin forming direction at the sub groove edge. Because
The projecting direction proximal end side from the inner surface of the tube among the minor groove constituting portions is set as a proximal end side minor groove constituting portion, and the projecting direction distal end side is designated as a distal end side subsidiary groove constituting portion,
The minor groove angle between the proximal-side sub grooves component of the sub-groove angle between the sub-groove arrangement portion facing on both sides of the fin-forming direction in the minor groove, while the base end side auxiliary groove angle alpha 1 ,
The minor groove angle between the distal-side sub grooves constituting unit, a front end side auxiliary groove angle alpha 2,
The sub-groove component part,
Heat transfer tubes than the proximal-side sub groove angle alpha 1 was formed in the distal-side sub groove angle alpha 2 increases shape.
請求項1に記載の伝熱管。 2. The heat transfer tube according to claim 1, wherein the base-end side sub-groove angle α 1 is in a range of 10 ° to 90 °, and the tip-side sub-groove angle α 2 is in a range of 30 ° to 170 °.
前記フィンに対する平面視において、前記副溝縁部から前記フィンに対して5°から90°の範囲内の突出角度で形成した
請求項1または2に記載の伝熱管。 The main groove side protruding piece,
3. The heat transfer tube according to claim 1, wherein the heat transfer tube is formed at a projecting angle within a range of 5 ° to 90 ° with respect to the fin from the sub-groove edge in a plan view with respect to the fin.
請求項1から3のいずれかに記載の伝熱管。 The heat transfer tube according to any one of claims 1 to 3, wherein a ratio of the main groove side protruding piece to a distance between the main grooves is set in a range of 0.1 to 0.9.
管周あたり4から60の条数で形成した
請求項1から4のいずれかに記載の伝熱管。 The minor groove,
The heat transfer tube according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat transfer tube is formed with 4 to 60 strips per tube circumference.
前記フィンに対して所定の交差角で交差する副溝形成刃を外周に備えた副溝形成プラグにより、前記フィンに前記副溝を形成することによって、前記副溝の周縁部分に有する副溝縁部、及び、該副溝縁部における少なくともフィン形成方向の上流側端部に、管軸方向の上流側の主溝側に突出する主溝側突出片で構成される副溝構成部を形成する副溝形成工程とを行う伝熱管の製造方法であって、
前記副溝形成工程は、
前記副溝形成刃を含む前記副溝形成プラグの外径をDSP、前記主溝形成プラグの外径をDGP、前記主溝形成プラグの溝深さをHGPとしたとき、
(DGP−2×HGP)<DSP<DGP
の範囲を満たす前記副溝形成プラグを用い、
前記副溝形成プラグと、素管外側に配置され、素管を副溝形成プラグ側へ押圧する副溝形成押圧具とのうち、前記副溝形成プラグのみで第1副溝を形成する副溝形成第1工程と、
前記副溝形成第1工程の後に、前記副溝形成押圧具により素管を前記副溝形成プラグ側へ押圧することにより、前記第1副溝を、前記副溝形成刃でさらに切り込んで前記副溝として形成する副溝形成第2工程とを行い、
前記副溝形成第1工程において、前記第1副溝を、素管を引抜きながら、前記フィンと管径方向においてオーバーラップする前記副溝形成刃により前記フィンに対して形成することを特徴とする。
伝熱管の製造方法。 While the base tube is drawn from the upstream side to the downstream side, the inner surface of the tube is crushed by the main groove forming plug provided with the inner surface fin forming groove on the outer periphery, and the spiral fin of a predetermined angle with respect to the tube axis direction is formed on the inner surface of the tube. Forming a main groove between the adjacent fins by forming, and
By forming the sub-groove in the fin with a sub-groove forming plug provided on the outer periphery with a sub-groove forming blade that intersects the fin at a predetermined crossing angle, a sub-groove edge included in the peripheral portion of the sub-groove And a sub-groove constituting portion composed of a main groove-side protruding piece projecting toward the main groove on the upstream side in the tube axis direction is formed at least on the upstream end in the fin forming direction at the edge of the sub-groove. A heat transfer tube manufacturing method for performing a sub-groove forming step,
The sub-groove forming step includes
Wherein the outer diameter D SP of the sub-groove formed plugs containing minor groove forming blade, said main outer diameter of the groove forming plugs D GP, when the groove depth of the main groove formed plug was H GP,
(D GP -2 × H GP ) <D SP <D GP
Using the auxiliary groove forming plug satisfying the range of
Of the sub-groove forming plug and a sub-groove forming pressing tool that is disposed outside the base tube and presses the base tube toward the sub-groove forming plug, the sub-groove that forms the first sub-groove with only the sub-groove forming plug. Forming first step;
After the first step of forming the sub-groove, the first sub-groove is further cut by the sub-groove forming blade by pressing the element tube toward the sub-groove forming plug with the sub-groove forming pressing tool. Performing a secondary groove forming second step to form as a groove,
In the sub-groove forming first step, the first sub-groove is formed on the fin by the sub-groove forming blade that overlaps the fin in the pipe radial direction while pulling out the raw pipe. .
Manufacturing method of heat transfer tube.
請求項6に記載の伝熱管の製造方法。 A notch ratio Z SP indicating a notch depth of the fin in the first step of forming the sub-groove to cut the fin to form the first sub-groove with respect to the height of the fin,
請求項7に記載の伝熱管の製造方法。 Method of manufacturing a heat exchanger tube according to claim 7, wherein 0.6 the notch ratio Z SP in the minor groove formed first step or less.
内面フィン形成溝を外周に備え、管内面を押潰して、該管内面に管軸方向に対して所定角度の螺旋状のフィンを形成することにより、隣り合う前記フィンの間に主溝を形成する主溝形成プラグを備えた主溝形成手段と、
前記フィンに対して所定の交差角で交差する副溝形成刃を外周に備えた副溝形成プラグ、及び素管外側に備え、素管を前記副溝形成プラグ側へ押圧する副溝形成押圧具で構成し、前記フィンに副溝を形成することにより、前記副溝の周縁部分に有する副溝縁部、及び、該副溝縁部における少なくともフィン形成方向の上流側端部に、管軸方向の上流側の主溝側に突出する主溝側突出片を備えた副溝構成部を形成する副溝形成手段とで構成した伝熱管の製造装置であって、
前記副溝形成プラグを、前記副溝形成刃を含む前記副溝形成プラグの外径をDSP、前記主溝形成プラグの外径をDGP、前記主溝形成プラグの溝深さをHGPとしたとき、
(DGP−2×HGP)<DSP<DGP
の範囲を満たすよう構成し、
前記副溝形成手段における前記上流側を、前記副溝形成プラグと前記副溝形成押圧具とのうち、前記副溝形成プラグのみで第1副溝を形成する副溝加工第1領域とし、
前記副溝形成部における前記副溝加工第1領域よりも前記下流側を、
素管を前記副溝形成押圧具により前記副溝形成プラグ側へ押圧して第1副溝を、さらに切り込んで前記副溝として形成する副溝加工第2領域とし、
前記副溝形成プラグを、
前記副溝加工第1領域と前記副溝加工第2領域とに亘って配置し、
前記副溝形成押圧具を、
前記副溝加工第1領域と前記副溝加工第2領域とのうち、前記副溝加工第2領域にのみに配置した
伝熱管の製造装置。 A drawing means for drawing the base pipe from the upstream side to the downstream side;
An inner surface fin forming groove is provided on the outer periphery, and the inner surface of the tube is crushed to form a spiral fin having a predetermined angle with respect to the tube axis direction on the inner surface of the tube, thereby forming a main groove between the adjacent fins. A main groove forming means provided with a main groove forming plug;
A sub-groove forming plug provided on the outer periphery with a sub-groove forming blade that intersects the fin at a predetermined crossing angle, and a sub-groove forming pressing tool that is provided on the outer side of the raw tube and presses the raw tube toward the sub-groove forming plug. And forming a sub-groove in the fin, so that the sub-groove edge at the peripheral edge of the sub-groove, and at least the upstream end of the fin formation direction at the sub-groove edge, in the tube axis direction A heat transfer tube manufacturing apparatus configured with sub-groove forming means for forming a sub-groove constituting portion provided with a main groove-side protruding piece projecting to the upstream main groove side,
Wherein the minor groove forming plugs, the outer diameter D SP of the sub-groove formed plugs containing minor groove forming blade, the main groove forming the outer diameter of the plug D GP, the groove depth of the main groove forming plugs H GP When
(D GP -2 × H GP ) <D SP <D GP
Configured to meet the scope of
The upstream side in the sub-groove forming means is a sub-groove processing first region that forms the first sub-groove only by the sub-groove forming plug out of the sub-groove forming plug and the sub-groove forming pressing tool,
The downstream side of the secondary groove processing first region in the secondary groove forming portion,
The primary tube is pressed to the secondary groove forming plug side by the secondary groove forming pressing tool to further cut the first secondary groove and form a secondary groove processing second region to be cut and formed as the secondary groove,
The minor groove forming plug,
Arranged across the sub-grooving first region and the sub-grooving second region,
The auxiliary groove forming pressing tool,
A heat transfer tube manufacturing apparatus disposed only in the second subgrooving region, out of the first subgroove region and the second subgroove region.
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