JP2701956B2

JP2701956B2 - 伝熱用電縫管

Info

Publication number: JP2701956B2
Application number: JP3176290A
Authority: JP
Inventors: 俊緑 ▲こう▼田; 清慥桝川; 晴夫幸野
Original assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Priority date: 1990-02-13
Filing date: 1990-02-13
Publication date: 1998-01-21
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JPH03234302A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、熱交換器等の蒸発管や凝縮管、ヒートパイ
プ等として使用される伝熱用電縫管に係わり、特に伝熱
性能を向上するための改良に関する。

「従来の技術」伝熱管の伝熱性能を高める手段としては、従来から、
銅製等の管体の内面に、転造や引抜加工によって螺旋状
または直線状の溝を多数形成する方法が周知であり、こ
のような溝を形成することにより以下の効果が得られ
る。

この伝熱管を凝縮管として使用した場合には、凝縮
管内を流れる熱媒体蒸気を溝の間の突条部により乱流と
し、さらに突条部を凝縮核として凝縮効率を増し、液化
を促進する。また、凝縮した熱媒液体を、溝内における
表面張力を利用して効率的に伝熱管の長手方向に流し、
還流効果を増す。

一方、蒸発管として使用した場合には、溝内のエッ
ジが気泡を発する蒸発核となり、核沸騰を促進して伝熱
管内に供給される熱媒体液体の気化効率が増す。また、
溝内における表面張力を利用して熱媒体液体を効率的に
伝熱管の長手方向に流し、その供給効果を増す。

「発明が解決しようとする課題」ところで、この種の溝付き伝熱管の性能を向上するに
は、溝の開口幅を狭めて溝の底幅よりも小さくし、管状
に近付けることが有効であると予想される。このような
管状であれば、この管状溝の内部に気泡が発生しやす
く、この気泡が核となり蒸発を促進することにより、気
化効率が大幅に高められる。また、溝内での表面張力に
よる熱媒体液体の輸送効率が増し、総合的な伝熱性能が
顕著に増大すると考えられる。

しかし、前述の機械加工により単純溝を形成した伝熱
管では、加工上の制約から溝の開口幅が底部の幅よりも
大きくならざるを得ず、溝を管状に形成することは不可
能で、伝熱性能の向上には限界があった。

「課題を解決するための手段」本発明は上記課題を解決するためになされたもので、
金属板条材の表面に、多数の平行な主溝を圧延形成した
後、さらにこれら主溝と一定角度で交差する多数の平行
な副溝を圧延形成することにより、これら副溝間の部分
で断続的に前記主溝の開口幅を狭めたうえ、溝形成面を
内側に向けて前記板条材を電縫加工し、管体としたこと
を特徴とする。

なお、前記主溝は断面Ｕ字状に形成されるとともに、
前記副溝は断面Ｖ字状に形成されることが望ましい。

「作用」この伝熱用電縫管によれば、各主溝の長手方向に間隔
を空けて、溝の底幅に比して相対的に狭い管状部が形成
されているため、この伝熱用電縫管を特に熱交換器等の
蒸発部に使用した場合には、この管状部の内部に気泡が
発生しやすく、この気泡が核となり蒸発を促進して、熱
媒体液体の気化効率が大幅に高められる。

また、蒸発部および凝縮部のいずれに使用した場合に
も、前記管状部により溝内での表面張力による液体の輸
送効率が増すから、単純な溝付き伝熱管に比して、総合
的な伝熱性能が大幅に向上できる。

「実施例」第１図は本発明に係わる伝熱用電縫管の一実施例の内
面を示す拡大図、第２図ないし第６図はII−IIないしVI
−VI線の断面図である。

この伝熱用電縫管は、金属板条材１の表面に多数の平
行な主溝２を形成した後、これら主溝２と一定角度で交
差する多数の平行な副溝３を形成することにより、主溝
２の凸部と副溝３との交差部において主溝２の両側壁を
内側に傾斜させ、主溝２の開口幅を狭めて管状部４とす
る一方、主溝２の凹部は元の溝巾を残す。さらにこの板
条材１を溝形成面を内周面として電縫加工し、断面円形
の管体としたものである。

板条材１は、銅および銅合金、アルミニウム等の従来
から使用されている材質で成形され、厚さや幅等は用途
に応じて適宜変更してよい。

主溝２は、副溝３を形成する前に、第10図に示すよう
に底部の断面角度が直角に近い断面Ｕ字状とされてい
る。Ｕ字形に近い方が主溝２の開口幅を狭めて管状に形
成し易い。主溝２の幅W1は深さD1の40〜140％、望まし
くは80〜120とされる。40％未満では、副溝３の形成に
より主溝２が潰れ易くなるうえ、加工も困難である。ま
た、140％より大では管状部４の開口幅を十分狭めるこ
とができない。

主溝２の間隔P1は、主溝幅W1の1.5〜３倍、望ましく
は1.8〜2.2倍である。1.5倍未満では副溝３を形成する
と主溝２間の突条部の倒れが生じて管状部４の形成が困
難になる。また、３倍より大では主溝２の形成密度が小
さくなり、伝熱性能の向上効果が減少する。

具体的には、通常の伝熱管の場合、主溝２の深さD1＝
0.2〜0.3mm、幅W1＝0.2〜0.5mm、P1＝0.4〜1.5mm、底部
の断面角度は75゜以上程度が適当である。

一方、副溝３は断面Ｖ字状に形成されている。副溝３
の間隔は主溝２と同等でよいが、必ずしも主溝２と等し
い必要はない。副溝３の幅W2は主溝幅W1′の25〜90％、
望ましくは50〜70％とされる。25％未満では主溝２の開
口幅を十分狭めることができず、90％より大では主溝２
の開口部を閉じてしまうおそれがある。また、副溝３の
深さD2は主溝深さD1の50〜100％、望ましくは80〜100％
とされる。50％未満では主溝２の開口幅を十分狭めるこ
とができず、100％より大では主溝２を閉じてしまうお
それがある。

具体的には、通常の伝熱管の場合、副溝３の深さD2＝
0.15〜0.3mm、ピッチP2＝0.4〜1.5mm、Ｖ字の断面角度
は45〜90゜程度が好適である。

なお、主溝２と副溝２の交差角度αは20〜60゜、特に
30〜40゜であることが望ましい。この範囲を外れると、
管状部４の形成が困難になる。また、主溝２は伝熱用電
縫管の長手方向に対して30゜以内であることが望まし
い。これにより大では管の長手方向への熱媒液体の流通
が悪くなる。

上記のような主溝２と副溝３を形成することにより、
管状部４の最小開口幅は、主溝２の幅W1の75％以下に狭
められている。これが75％より大では気泡の発生効果が
低下し、従来の溝付き伝熱管に比しての伝熱性能向上効
果が低下する。

次に、この伝熱用電縫管の製造方法を説明する。ま
ず、電縫加工により管体を形成しうる幅を有する板条材
を、第７図に示すように主溝形成ロールR1および副溝形
成ロールR2で連続的に圧延し、主溝２と副溝３を順次形
成する。主溝形成ロールR1は第８図に示すように主溝２
に対応した形状の突条部10を有する。

一方、副溝形成ロールR2は、第９図に示すように断面
Ｖ字状の突条部11を有する。副溝形成ロールR2の突条部
11の間は、図中二点鎖線12で示すように曲面状としても
よい。こうすれば副溝形成時に、この曲面12に沿って主
溝２の側壁部が円滑に変形し、主溝２の開口幅を狭める
効果が増す。各突条部11の先端は符号13に示すように幅
の狭い平坦部を形成してもよい。

主溝２が副溝形成ロールR2により変形される様子を第
11図ないし第14図に示す。

なお、このように伝熱管１本分の幅の板条材を用いる
代わりに十分幅広の板条材を用い、この板条材に各溝2,
3を形成した後、スリッターにかけて細幅の板条材に裁
断し、これら板条材に電縫加工を施して伝熱管としても
よい。その場合には、さらに生産性を向上することがで
きる。

次いで、主溝２および副溝３の圧延が終わったら、板
条材１を溝形成面を内面側に向けた状態で電縫装置にセ
ットし、多段階に駆動ロールおよびアイドラの間を通し
て板条材１を幅方向に丸めていき、最終的に板条材の両
側縁部を溶接して円管形に成形する。電縫装置としては
通常使用されているものでよく、また電縫条件も通常の
加工と同じでよい。その後、必要に応じて管の外周面の
溶接部を整形したうえ、ロール状に巻きとるか所定の長
さで切断し、長尺の伝熱管を得る。

上記の構成からなる伝熱用電縫管によれば、各主溝２
の長手方向に断続的に間隔を空けて、開口幅が溝の内幅
に比して相対的に狭い管状部４が多数形成されているた
め、特にこの伝熱用電縫管を熱交換器等の蒸発部に使用
した場合には、第15図に示す内面が平滑な伝熱管の場
合、第16図に示す単純溝付きの伝熱管の場合に比して、
第17図に示すように各管状部４の内部に気泡が発生しや
すく、これら気泡が核となり蒸発を促進し、熱媒液体
（例えばフロンなど）の気化効率が格段に高められる。

また、管状部４が断続的に設けられているので、各主
溝２内に流れ込んだ熱媒液体は、その側壁部から表面張
力を受けて毛細管現象により主溝２に沿って速やかに輸
送される。このため、熱媒液体の輸送効率が単純溝付き
伝熱管の場合に比して向上する。

また、２種の溝2,3を交差状態で形成したことによ
り、単純溝付き伝熱管に比して表面積が増すうえ、各溝
2,3のエッジが鋭利になって表面活性が高まる。したが
って、凝縮部に使用した場合には、これらエッジ部の液
切れが良く、熱媒蒸気の凝縮を促進し、液化効率が高め
られる。

さらに、この伝熱用電縫管では、圧延工程および電縫
工程の２工程を一つのラインとして連続させることによ
り、長尺かつ細径の伝熱管を効率良く得ることができ、
量産により製造コストの低減が図れる。

なお、上記実施例は伝熱用電縫管の形状を断面円形と
していたが、本発明は円形に限らず、断面楕円形や偏平
管状等としても実施可能である。

「発明の効果」以上説明したように、本発明の伝熱用電縫管によれ
ば、各主溝の長手方向に間隔を空けて、開口幅が溝の内
幅に比して相対的に狭い管状部を多数形成されているた
め、特にこの伝熱用電縫管を熱交換器等の蒸発部に使用
した場合には、各管状部の内部に気泡が発生しやすく、
これら気泡が蒸発核として作用し、熱媒液体の蒸発を促
進して気化効率が格段に高められる。

また、管状部が断続的に設けられているので、各主溝
内に流れ込んだ熱媒液体は、その側壁部から表面張力を
受けて毛細管現象により主溝に沿って速やかに輸送さ
れ、熱媒液体の輸送効率が単純溝付き伝熱管の場合に比
して向上する。

また、主溝と副溝を交差状態で形成したことにより、
単純溝付き伝熱管に比して表面積が増すうえ、各溝のエ
ッジが鋭利になって表面活性が高まる。したがって、凝
縮部に使用した場合には、これらエッジが凝縮核となっ
て熱媒蒸気の凝縮を促進し、液化効率が高められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる伝熱用電縫管の内面の拡大図、
第２図ないし第６図はII−IIないしVI−VI線視断面図、
第７図は同伝熱用電縫管の製造方法を示す説明図、第８
図は主溝形成ロールの断面形状、第９図は副溝形成ロー
ルの断面形状、第10図ないし第14図は製造方法の説明
図、第15図ないし第17図は本発明の効果を示す説明図で
ある。１……金属板条材、２……主溝、３……副溝、４……管
状部、R1……主溝形成ロール、R2……副溝形成ロール。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−58929（ＪＰ，Ａ) 特開平１−113114（ＪＰ，Ａ) 実開昭55−60089（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属板条材の表面に、多数の平行な主溝を
圧延形成した後、さらにこれら主溝と一定角度で交差す
る多数の平行な副溝を圧延形成することにより、これら
副溝間の部分で断続的に前記主溝の開口幅を狭めたう
え、溝形成面を内側に向けて前記板条材を電縫加工し、
管体としたことを特徴とする伝熱用電縫管。
【請求項２】前記主溝は断面Ｕ字状に形成されるととも
に、前記副溝は断面Ｖ字状に形成されることを特徴とす
る請求項１記載の伝熱用電縫管。