JP2802184B2 - 凝縮器用伝熱管 - Google Patents

凝縮器用伝熱管

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JP2802184B2
JP2802184B2 JP3190549A JP19054991A JP2802184B2 JP 2802184 B2 JP2802184 B2 JP 2802184B2 JP 3190549 A JP3190549 A JP 3190549A JP 19054991 A JP19054991 A JP 19054991A JP 2802184 B2 JP2802184 B2 JP 2802184B2
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好生 佐藤
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Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、凝縮器用伝熱管に係り、特にそ
のような伝熱管の伝熱性能の向上を図る技術に関するも
のである。
【0002】
【背景技術】従来から、ルームエアコン、パッケージエ
アコンの如き空調用熱交換器等における凝縮器用伝熱管
としては、管表面が平滑な単純な、パイプ形態の平滑管
や、管内面に螺旋状の溝が設けられてなる内面螺旋溝付
管が、用いられてきている。特に、内面螺旋溝付管は、
その内面の螺旋溝の存在によって、凝縮性能を高めよう
としたものであるが、現行の内面螺旋溝付管の凝縮性能
は、限界に近いものであった。
【0003】ところで、伝熱管の凝縮性能を向上させる
ためには、(a)内表面積の拡大、(b)凝縮液膜の薄
膜化及び液排出速度の向上、が必要であることが認めら
れており、特に、上記の(b)に関し、管内壁面が露出
している部分の熱伝達率は、液膜が形成されている部分
のそれに比較して、10倍程度高い値を示す場合があ
り、このため壁面を露出させるようにすれば、高い伝熱
性能が得られることが認められている。而して、従来の
内面螺旋溝付管は、上記の(a)の要件を満足してはい
るが、管内を流通せしめられる流体(冷媒)が、螺旋溝
に沿って旋回流となり、管内面に均一な液膜を形成して
しまい、且つ旋回流のために液の排出速度が低くなると
ころから、上記の(b)の要件を充分に満足し得るもの
ではなかったのである。
【0004】要するに、高性能凝縮伝熱面の設計に際し
ては、具体的には、管内表面積の拡大、液膜からの
壁面露出の促進、液切れ性(特に管頂部において)の
向上を考慮する必要があるが、従来の平滑管は勿論のこ
と、内面螺旋溝付管にあっても、それらを充分に満足す
るものではなかったのである。
【0005】一方、特公昭61−57087号公報に
は、凝縮性能に優れた凝縮器用伝熱管として、管内面に
多数の四角錐状の突起を形成してなる格子溝付管が提案
されているが、特に、そのような伝熱管にあっては、そ
の内面突起が四角錐形状とされているところから、熱交
換器(凝縮器)組立時の機械拡管による頂部の潰れやバ
リの発生等の問題があり、これにより、凝縮器としての
伝熱性能乃至は凝縮性能を充分に発揮し得るものではな
かった。
【0006】
【解決課題】ここにおいて、本発明は、かかる事情を背
景にして為されたものであって、その課題とするところ
は、凝縮器としての性能向上を図り得る伝熱管の構造を
提供することにある。
【0007】
【解決手段】そして、本発明は、かかる課題解決のため
に、高さ:0.1〜0.4mmの菱形四角錐台形状を呈
し、且つ該菱形四角錐台形状の長手方向に直角な方向に
おける二つの稜が交わる角度を20°〜30°とした多
の突起を、該突起の長手方向が管軸方向に平行となる
ように且つ溝底幅:0.1〜0.3mmの溝を介して千
鳥状に、互いに独立して、管内面に設けてなる凝縮器用
伝熱管を、その要旨とするものである。
【0008】
【作用】このように、本発明にあっては、管内面に、菱
形で四角錐台形状の多数の突起を、所定高さ及び所定間
隔で千鳥状に設けたものであって、これにより、管内表
面積の拡大が可能となり、また流通せしめられる凝縮冷
媒液が旋回流とならず、管底部を流れるようになるので
あり、更には液排出速度も旋回流に比較して早くなるの
である。
【0009】また、かかる菱形の四角錐台形状の突起
が、管軸方向に延びるように、換言すればその長手方向
が管軸方向と平行となるように、千鳥状に配置されてい
ることによって、凝縮冷媒液の通液時における圧力損失
(抵抗)が、有利に軽減され得るのであり、更にそれぞ
れの突起は四角錐台形状によって、その頂部が平坦とな
っているところから、凝縮器(熱交換器)の組立時にお
ける機械拡管による頂部の潰れやバリの発生も、有利に
低減され得るのである。
【0010】
【具体的構成・実施例】ところで、このような本発明に
従う凝縮器用伝熱管の内面形態の一例が、図1及び図2
に示されているが、それらの図において、本発明に従う
菱形四角錐台形状の多数の突起2が、伝熱管の管壁4の
内面に、管軸方向に延びる細長いものとして、千鳥状配
置において形成されている。そして、かかる突起2は、
本発明に従って、0.1〜0.4mmの高さ:hとされ
ているのである。けだし、図3に示されるように、突起
2の高さ:hが高くなればなるほど、管内壁面が露出す
るようになるところから、管内凝縮熱伝達率が大きくな
って、凝縮性能が向上するが、その高さ:hが0.4m
mを超えるようになると、冷媒圧力損失が急激に大きく
なるからであり、また0.1mmより低くなると、現行
の螺旋溝付管の凝縮性能と略同程度になり、目的とする
凝縮性能の向上を充分に達成し得なくなるからである。
【0011】 なお、このような突起2にあっては、ま
た、その菱形四角錐台形状の長手方向に直角な方向にお
ける二つの稜にて与えられる頂角:α、換言すれば菱形
の短い方の対角線を与える稜の二つが交わる角度として
は、20〜30°が採用されることとなる。この突起2
の頂角:αが小さい方が液切れ性が良いが、それが、2
0°よりも小さくなると、そのような形状の突起2の成
形が困難となるからであり、また30°を超えるように
なると、液切れ性が急激に悪化するからである。また、
このような突起2の長手方向(管軸方向)の長さ:l
は、一般に、0.2〜0.6mm程度とされる一方、そ
の長手方向に直角な方向の長さ:mは、一般に、0.1
〜0.3mmとされることとなる。
【0012】そして、かかる菱形の四角錐台形状の突起
2は、図面からも明らかなように、互いに交差する、管
軸に対して所定の角度をなす2種類の溝6,6によっ
て、管軸方向に千鳥状に位置せしめられている。本発明
では、かかる突起2,2間の2種類の溝6,6は、何れ
も、その溝底幅:wが0.1〜0.3mmとなるように
形成される。けだし、図4に示される溝底幅:wと管内
凝縮熱伝達率との関係を示すグラフから明らかなよう
に、溝底幅:wが0.1mmよりも狭くなると、溝断面
積が小となるために、液膜が厚くなり、凝縮熱伝達率が
低下するようになるからであり、また0.3mmよりも
広くなると、液膜は薄くなるが、伝熱面積が減少するた
めに、やはり性能が低下することとなるからである。
【0013】また、このような本発明に従う菱形四角錐
台形状の突起を管内面に設けてなる伝熱管(突起高さ:
0.3mm,溝底幅:0.2mm)の伝熱特性を、従来
の平滑管や内面螺旋溝付管と共に、通常の伝熱性能測定
装置を用いて評価し、その結果を図5に示したが、この
図5から明らかなように、本発明に従う伝熱管は、平滑
管に比較し、約3倍、内面螺旋溝付管に比較して、約2
倍の凝縮熱伝達率を示している。なお、この性能比較試
験において採用された試験条件は、以下の表1の通りで
ある。
【0014】
【表1】
【0015】ところで、このような本発明に従う伝熱管
は、基本的には、銅若しくはその合金等の公知の伝熱管
材料からなる金属帯板に対して、所定の菱形四角錐台形
状の突起を形成した後、管状にロール成形し、そしてそ
の突合わせ部を溶接することによって、製造されること
となる。例えば、軸方向の中央を境にして、左右対称の
傾斜角を有する溝が形成されている溝付ロールを用い
て、所定の金属帯板に対し、2回圧延を行ない、その
際、1回目圧延用の溝付ロールと2回目圧延用の溝付ロ
ールとの溝傾斜方向を変えることにより、目的とする菱
形で四角錐台形状の突起を形成することが出来るのであ
る。なお、その際、溝傾斜角は、そのまま管軸に対する
溝6の傾斜角となるが、一般に10〜40°程度とされ
ることとなる。また、他の製造方法として、溝傾斜が互
いに逆方向の2つの溝付ロールを用い、それら2つの溝
付ロールにて順次金属帯板を圧延加工することにより、
菱形四角錐台形状の突起を成形する方法や、ロール表面
に目的とする突起形状に対応した四角錐台形状の凹みを
多数設けてなる圧延ロールを用い、所定の金属帯板を圧
延することにより、かかる凹みに対応した形状の突起を
帯板表面に形成する方法等も採用することが出来る。
【0016】以上、本発明の具体例に基づいて、本発明
を詳述してきたが、本発明が、かかる例示の具体例にの
み限定して解釈されるものでは決してなく、本発明に
は、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の
知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加え得
ることが、理解されるべきである。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、高さ:0.1〜0.4
mmの菱形四角錐台形状を呈し、且つ該菱形四角錐台形
状の長手方向に直角な方向における二つの稜が交わる角
度を20°〜30°とした多数の突起を溝底幅0.1〜
0.3mmの溝を介して千鳥状に設けていることによ
り、凝縮器としての伝熱性能の効果的な向上が達成さ
れ、また、そのような突起を、その長手方向が管軸方向
に平行となるように設けたことによって、流体(冷媒)
の流通時における抵抗、ひいては圧力損失の軽減が図ら
れ、更には突起を四角錐台形状として、その頂部を平坦
としたことによって、組立時の機械拡管による頂部の潰
れやバリの発生が有利に低減され得て、凝縮性能の低下
が効果的に抑制され得ることとなったのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従う凝縮器用伝熱管の一例における内
面突起の配列形態を示す要部説明図である。
【図2】図1における内面突起の配列形態を異なる角度
から見た要部説明図である。
【図3】内面突起の高さと管内凝縮熱伝達率との関係を
示すグラフである。
【図4】溝底幅と管内凝縮熱伝達率との関係を示すグラ
フである。
【図5】冷媒質量速度と管内凝縮熱伝達率との関係を示
すグラフである。
【符号の説明】
2 菱形四角錐台形状の突起 4 管壁 6 溝 h 突起高さ w 溝底幅

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高さ:0.1〜0.4mmの菱形四角錐
    台形状を呈し、且つ該菱形四角錐台形状の長手方向に直
    角な方向における二つの稜が交わる角度を20°〜30
    °とした多数の突起を、該突起の長手方向が管軸方向に
    平行となるように且つ溝底幅:0.1〜0.3mmの溝
    を介して千鳥状に、互いに独立して、管内面に設けてな
    る凝縮器用伝熱管。
JP3190549A 1991-07-04 1991-07-04 凝縮器用伝熱管 Expired - Lifetime JP2802184B2 (ja)

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US6644388B1 (en) * 2000-10-27 2003-11-11 Alcoa Inc. Micro-textured heat transfer surfaces
DE102013102181B3 (de) * 2013-03-05 2014-05-15 Phitea GmbH Strömungskörper mit reibungsarmer Oberflächenstruktur und Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche eines Strömungskörpers

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