JP2773872B2 - 沸騰・凝縮用伝熱管 - Google Patents

沸騰・凝縮用伝熱管

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JP2773872B2
JP2773872B2 JP63147627A JP14762788A JP2773872B2 JP 2773872 B2 JP2773872 B2 JP 2773872B2 JP 63147627 A JP63147627 A JP 63147627A JP 14762788 A JP14762788 A JP 14762788A JP 2773872 B2 JP2773872 B2 JP 2773872B2
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寛 川口
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    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は冷凍機や空調機器等の熱交換器に使用される
内面加工伝熱管に関するものであり、特に、内部で冷媒
を沸騰又は凝縮させ、管外の流体との間で熱交換を行な
う沸騰型又は凝縮型の伝熱管に関するものである。
「従来の技術」 空調機器等の熱交換器については近年小型・軽量化の
要請が強く、ヒートポンプ式エアコンの普及とも相まっ
て、これらに使用する伝熱管についても一層の小径・高
性能化が要請されている。
このような要請に応えるものとして、最近では内面に
交叉した螺旋状溝を多数加工することによって、内面に
角錐状又は角錐台状の無数の突起を形成した内面クロス
溝付き伝熱管が提供されている。
「発明が解決しようとする課題」 前述の内面クロス溝付き伝熱管は、一方向へ第一次螺
旋状溝を加工した後、第一次螺旋状溝と交叉するように
第二次螺旋状溝を加工するので、加工工程が二工程とな
って製造コストが高くなる問題がある。
また、例えば特開昭61−140321号公報に開示されてい
るように、前記のような伝熱管を一工程で加工する技術
が提案されているが、この加工方法によると、素管に加
わる加工時の荷重が大きく、肉薄の管では加工中破断す
るおそれがあるほか、破断を防ぐには加工速度を極めて
遅くしなければならないので、生産性が低くコスト高に
なる欠点がある。
本発明の目的は、従来のクロス溝付き伝熱管に劣らな
い伝熱性能をもち、一工程で内面加工することができ
て、従来のクロス溝付き伝熱管よりもはるかに生産性よ
く製造することができる沸騰・凝縮用伝熱管を提供する
ことにある。
「課題を解決するための手段」 本発明に係る沸騰・凝縮用伝熱管の一つは、前述の目
的を達成するため、内面へ長手方向に沿って直線状又は
螺旋状に溝を多数形成した伝熱管において、前記各溝の
間には、長手方向に沿い上面に同一方向に傾斜した傾斜
部を有する所定長さの突起が繰返し形成され、前記各溝
は管の全長にわたって連続していることを特徴としてい
る。
また、本発明に係る沸騰・凝縮用伝熱管の他の一つ
は、内面へ長手方向に沿って直線状又は螺旋状に溝を多
数形成した伝熱管において、前記各溝の間には、長手方
向に沿い上面に同一方向に傾斜した傾斜部を有する所定
長さの突起が繰返し形成され、前記各溝の底部には、前
記突起との隣接部分毎に当該突起の傾斜部とは逆方向に
傾斜した傾斜面が長手方向に沿って繰返し形成されてい
ることを特徴としている。
前記溝は、その底部が登り傾斜方向へ徐々に幅狭くな
る状態に形成することができる。
前記各発明においては、繰返し形成される突起の長さ
は0.20〜3mmであるのが好ましい。
前記のような各伝熱管は、公知の製造装置によって製
造できる。
例えば、自在に回転するように保持された溝付きプラ
グを素管に挿入し、素管を一定方向へ移動させながら、
溝付きプラグの周囲を遊星回転する回転自在な複数の転
造ロールにより、素管を外周より溝付きプラグの先端部
分へ押圧することによって、一工程で容易に製造するこ
とができる。この製造工程において、前記のような形状
の溝や突起が形成される過程については、実施例で詳細
に述べるとおりである。
「作用」 本発明に係る沸騰・凝縮用伝熱管は、前述のように、
溝相互の間に長手方向に沿い上面に同一方向に傾斜した
傾斜部を有する所定長さの突起を繰返し形成し、あるい
はこのような構成に加えて、溝の底部に、前記突起との
隣接部分毎に当該突起の傾斜部とは反対方向に傾斜する
傾斜面を長手方向に繰返し形成したものであり、これに
よって管内面に無数の凹凸が形成されるから、従来の内
面クロス溝付き伝熱管に劣らない伝熱性能を発揮する。
また、本発明に係る沸騰・凝縮用伝熱管は、前述のよ
うに、公知の製造設備により一工程で製造できるから、
従来のクロス溝付き伝熱管より生産性がよく、より安価
に製造できるほか、肉薄の素管でも加工中破断等のおそ
れがない。
「実施例」 第1図はその一例を示す沸騰・凝縮用伝熱管の一部を
展開した拡大斜視図であり、管内面に形成した螺旋状の
溝2の数60、溝2の管軸に対するねじれ角θ18度の銅管
よりなる伝熱管1を示している。
溝2相互の間には、溝2の長手方向に沿い、上面に一
定の方向に傾斜した傾斜部31を有する長さl3mmの突起3
が繰返し間断なく形成され、突起3と隣接の突起3との
間は段部32に形成されている。各突起3の最高部の高さ
h(溝2の深さ)は0.15mmであり、伝熱管1の外径は9.
53mmである。
この実施例の伝熱管1は、前記のように繰返し間断な
く続く無数の突起3を形成したことにより、従来の内面
クロス溝付き伝熱管と同様な伝熱性能を発揮する。
前記実施例の構造の伝熱管1のサンプルEx−1と、内
面へ一方向に螺旋状に溝を形成した従来の伝熱管のサン
プルEx−2(外径9.53mm,溝数60,溝のねじれ角18度,溝
の深さ0.20mm)とをそれぞれ製造し、二重管式熱交換器
に組込んで伝熱測定を行なったところ、第6図及び第7
図のような結果を得た。この結果によると、前記実施例
の伝熱管であるサンプルEx−1はサンプルEx−2の伝熱
管に対し、蒸発熱伝達率で約60%、凝縮熱伝達率で約30
%それぞれ勝っている。
前記実施例の伝熱管1は、例えば第4図のような公知
の製造装置により容易に製造できる。
同図において、素管aを図示しない適当な引抜き機等
で右方向に定速で移動させながら、伝熱管1に製造され
る前に、フローティングプラグ5と縮径ダイス6との共
働で縮径させる。
フローティングプラグ5には、先端側にロッド41が固
定され、このロッド41の先端には、周面に所定のねじれ
角の互いに平行な螺旋状の溝40を有する溝付きプラグ4
が、素管a内で自在に回転するよう保持され、この溝付
きプラグ4の周囲には、120度の等角度間隔に回転自在
な転造ロール7が設けてある。各転造ロール7は、素管
aの挿入側が適当なテーパー71に形成してある。
この転造ロール7を遊星回転させながら溝付きプラグ
4の先端部分に押圧させ、縮径された素管aを外周より
プラグ4の先端部分に圧迫し、素管aを縮径しながら、
内部に前記のように多数の溝2と突起3を有する伝熱管
1を製造する。
このように、溝付きプラグ4と複数の転造ロール7と
の間に素管aを通して一定の速度で移動させながら、遊
星回転する転造ロール7により素管aを外周より溝付き
プラグ4の先端部分に圧迫すると、素管aには転造ロー
ル7で溝付きプラグ4に多数回圧迫される部分と少ない
回数しか圧迫されない部分とが生じ、圧迫される回数が
多い部分はプラグ4の溝40内に深くめり込んで高く隆起
し、圧迫される回数の少ない部分は溝40内にめり込む度
合いが少なくなるので、溝2と同時に前記のような傾斜
部31を有する突起3が繰返し間断なく形成される。
突起3は、素管aの移動方向先端側が高く、後端側に
行く程徐々に低くなるような傾斜部31を有する形状に形
成される。
伝熱管1に対する転造ロールル7の接触軌道は管1に
対して螺旋状になり、これによって突起3は溝2を介在
して螺旋状に並ぶ状態に形成され、したがって、伝熱管
1を管軸に対して直角に切断した場合には、伝熱管1の
内周方向に並ぶ突起3は第5図のように一方から他方へ
徐々に低くなる状態を呈する。
同様な理由により、突起3の所定の長さl及び傾斜面
31の傾斜角度は、転造ロール7の公転数と素管aの移動
速度との相関関係により適宜設定できる。
転造ロール7の押圧力及び公転数を一定にする場合、
素管aの移動速度を上げると突起3の長さlは長く、傾
斜面31の傾斜角は小さくなり、素管aの移動速度を下げ
るとその逆になる。
第4図の例では、縮径のためフローティングプラグ5
及び縮径ダイス6を使用したが、素管aの縮径を要しな
い場合はこれらは不要である。
前記実施例の伝熱管1は、以上のように従来の製造装
置をほぼそのまま使用して容易に製造でき、一工程で無
数の突起3を製造できるから、生産性が高くより安価に
製造できる。また、肉薄の素管を使用した場合でも破断
を生じさせないで製造することができ、破断を生じさせ
ないために素管aの移動速度を極端に遅くする必要はな
い。
第2図は他の実施例を示すものであって、伝熱管1の
外径,溝1の数,溝2のねじれ角等は第1図の例と同様
であり、突起3の端部の高さh(溝2の深さ)は0.20m
m,各突起3の長さlは0.15mmである。
この実施例の突起3は、第1図の実施例におけると同
様に形成されているが、各溝2の底部は、突起3との接
触部分ごとに突起3の傾斜部31とは反対方向に傾斜する
傾斜面21に形成され、隣接の傾斜面21相互は各同じ高さ
の段部22によって区分された状態になっており、溝2の
幅wは傾斜面21の部分において登り傾斜方向に行く程徐
々に狭くなるように形成している。
第2図の構造の伝熱管1は、第4図で例示した製造装
置において、転造ロール7の素管aに対する接触位置
を、図示の位置より僅かに左に寄せる(溝付きプラグ4
の先端部より僅かに左に寄せる)ことにより製造するこ
とができる。突起3が形成される過程は第4図で説明し
たものと同様であり、また、溝2の底部に前述のような
傾斜面21が形成される過程は、突起3が形成される過程
とほぼ同様なので説明を省略する。
第2図の伝熱管1は、溝2の底部が段部22で区分され
た傾斜面21が繰り返す構造になっているので、第1図の
伝熱管より伝熱性能が向上する。
第3図はさらに他の実施例を示すもので、突起3及び
溝2の形成状態は第2図の伝熱管とほぼ同様であるが、
溝2の幅を第2図の例より狭く形成している。この例の
伝熱管1の作用やその製造方法は、第2図の例における
とほぼ同様なので説明を省略する。
前記各実施例は、溝2を管1の軸に対して螺旋状にな
る状態に形成した例であるが、この2を直線状にするこ
ともでき、この場合には溝付きプラグ4の溝40を直線状
に形成すればよい。
各実施例において、突起3の長さlを0.20〜3.00mmの
範囲で設定するのが望ましい。すなわち、0.20mm以下で
は製造が困難になり易く、また、3.00mm以上であると傾
斜部31の傾斜が緩やかになり過ぎて伝熱性能がさほど向
上しなくなるおそれがある。
「発明の効果」 本発明に係る沸騰・凝縮用伝熱管は、管の全長にわた
って連続している溝相互の間に長手方向に沿い上面に同
一方向に傾斜した傾斜部を有する所定長さの突起を繰り
返し形成し、あるいはこのような構成に加えて、溝の底
部に、前記突起との隣接部分ごとに当該突起の傾斜部と
は逆方向に傾斜する傾斜面を長手方向に繰返し形成した
ものであり、内面に無数の凹凸が形成されるから、従来
の内面クロス溝付き伝熱管に劣らない伝熱性能を発揮す
る。
また、本発明に係る沸騰・凝縮用伝熱管は、前述のよ
うに公知の製造設備により一工程で、しかも素管の移動
速度をさほど落とさないで製造できるから、従来のクロ
ス溝付き伝熱管より生産性がよく、より安価に製造でき
るほか、肉薄の素管でも加工中破断等のおそがない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る沸騰・凝縮用伝熱管の一例を示す
部分拡大展開斜視図、第2図は他の実施例を示す部分拡
大展開斜視図、第3図はさらに他の実施例を示す部分拡
大展開斜視図、第4図は本発明に係る沸騰・凝縮用伝熱
管の製造方法を説明するための装置の一例を示す概略断
面図、第5図は第4図の矢印A−Aに沿う部分拡大展開
断面図、第6図は従来の内面溝付き伝熱管と第1図の実
施例の伝熱管との蒸発熱伝達率を比較した線図、第7図
は従来の内面溝付き伝熱管と第1図の実施例の伝熱管と
の凝縮熱伝達率を比較した線図である。 主要図中符号の説明 1は伝熱管、2は溝、21は傾斜面、22は段部、3は突
起、31は傾斜部、32は段部、4は溝付きプラグ、40は
溝、41はロッド、7は転造ロール、aは素管、lは突起
3の長さ、wは溝2の幅を示す。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内面へ長手方向に沿って直線状又は螺旋状
    に溝を多数形成した伝熱管において、前記各溝の間に
    は、長手方向に沿い上面に同一方向に傾斜した傾斜部を
    有する所定長さの突起が繰返し形成され、前記各溝は管
    の全長にわたって連続していることを特徴とする沸騰・
    凝縮用伝熱管。
  2. 【請求項2】内面へ長手方向に沿って直線状又は螺旋状
    に溝を多数形成した伝熱管において、前記各溝の間に
    は、長手方向に沿い上面に同一方向に傾斜した傾斜部を
    有する所定長さの突起が繰返し形成され、前記各溝の底
    部には、前記突起との隣接部分毎に当該突起の傾斜部と
    は逆方向に傾斜した傾斜面が長手方向に沿って繰返し形
    成されていることを特徴とする沸騰・凝縮用伝熱管。
  3. 【請求項3】前記溝は、その底部が登り傾斜方向へ徐々
    に幅狭くなる状態に形成されている、請求項2に記載の
    沸騰・凝縮用伝熱管。
  4. 【請求項4】前記突起の長さは0.20〜3mmである、請求
    項1〜3のいずれかに記載の沸騰・凝縮用伝熱管。
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