JP3417825B2 - Inner grooved pipe - Google Patents

Inner grooved pipe

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JP3417825B2
JP3417825B2 JP00428098A JP428098A JP3417825B2 JP 3417825 B2 JP3417825 B2 JP 3417825B2 JP 00428098 A JP00428098 A JP 00428098A JP 428098 A JP428098 A JP 428098A JP 3417825 B2 JP3417825 B2 JP 3417825B2
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pipe
heat transfer
groove
ratio
fin
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清憲 小関
主税 佐伯
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明はルームエアコン等の
熱交換器に好適な、例えば、銅又は銅合金製の内面溝付
管に関し、特に、軽量化を図った内面溝付管に関する。 【0002】 【従来の技術】近時、ルームエアコンとして冷暖房兼用
型のヒートポンプ式エアコンが主流となっている。そし
て、このヒートポンプ式エアコン等に使用される銅又は
銅合金製伝熱管には蒸発性能及び凝縮性能が優れている
ことが要求される。伝熱管の蒸発性能を高めるために
は、冷媒液を伝熱面である管内面全体に広めて管内面全
体で冷媒の蒸発が生じるような構造が必要とされる。一
方、伝熱管の凝縮性能を高めるためには、管内面が凝縮
した冷媒液で覆われることを防止するために、冷媒液が
管内面全体に広がることを防止するような構造が必要と
される。従って、蒸発性能及び凝縮性能が優れている伝
熱管を得るためには、前述の相反する特性を満たす構造
が必要とされる。 【0003】そこで、かかる伝熱管には、管内面に螺旋
状の複数の平行溝を形成して熱伝達効率を向上させた内
面溝付管が使用されている。そして、この内面溝付管の
管軸方向の単位長さあたりの重量(以下、単重量とい
う)を軽減して熱交換器のコストを低下させることが進
められている。例えば、軽量化を図った内面溝付管が特
開平5−1891号公報及び特開平5−79783号公
報に提案されている。特開平5−1891号公報に記載
された内面溝付管においては、管内径に対する溝深さの
比、溝の管軸に対するねじれ角、溝深さに対する溝断面
積及びフィンの山頂角を規定することにより、内面溝付
管の高性能化及び軽量化を図っている。 【0004】一方、特開平5−79783号公報に記載
された内面溝付管においては、管外径、溝の管軸に対す
るねじれ角、管内径に対する溝深さの比、管の肉厚、溝
深さに対する溝底部の幅及びフィンの山頂角を規定する
ことにより、内面溝付管の高性能化及び軽量化を図って
いる。 【0005】また、管内面に相互に交差する複数の平行
溝が形成された内面溝付管が提案されている(実開昭6
3−148078号公報)。この公報に記載された内面
溝付管においては、管内面に相互に交差する溝が形成さ
れているので、管内面には四角錘状の複数個の凸部が形
成されている。このような形状とすることにより、それ
までの内面溝付管よりも伝熱性能を向上させている。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来の内面溝付管よる単重量の軽減及び伝熱性能の維持
は十分なものではないという問題点がある。 【0007】特開平5−1891号公報に記載された内
面溝付管においては、管内径に対する溝深さの比を0.
02乃至0.03と規定しており、フィンが高く単重量
の軽減が十分ではない。 【0008】また、特開平5−79783号公報に記載
された内面溝付管においては、管内径に対する溝深さの
比を0.023乃至0.025と規定しており、フィン
が高く単重量の軽減が十分ではない。 【0009】一方、単に管内径に対する溝深さの比を小
さく設定したのでは、フィンが低くなって伝熱性能が低
下してしまう。 【0010】また、実開昭63−148078号公報に
記載された内面溝付管においても、単重量の軽減は十分
ではない。 【0011】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、伝熱性能を低下させることなく単重量を軽
減することができる内面溝付管を提供することを目的と
する。 【0012】 【課題を解決するための手段】本発明に係る内面溝付管
は、管内面に管軸方向に傾斜する一の方向に延びる螺旋
状の複数の平行溝を形成した内面溝付管において、前記
溝間にはこの溝により相互に離隔されたフィンが形成さ
れており、管の最大内径をDi、前記溝間に形成された
フィンの高さをHf、このフィンの基部の幅をWf、前
記溝が形成された方向と管軸方向とがなすねじれ角を
θ、前記溝の管周方向における溝ピッチをPとしたと
き、Hf/Diは0.01乃至0.02、θ/Diは
2.0乃至4.5、Hf/Wfは1.6未満、Pは0.
35乃至0.45(mm)であることを特徴とする。 【0013】本発明においては、管内面に形成される溝
の形状を適切なものに規定しているので、従来品と比し
て、蒸発性能及び凝縮性能を低下させることなく単重量
を低減することができる。 【0014】 【発明の実施の形態】本願発明者等が前記課題を解決す
るために鋭意実験研究を重ねた結果、管の最大内径Di
に対するフィンの高さHfの比Hf/Di、最大内径D
iに対する螺旋溝の管軸に対するねじれ角θの比θ/D
i、フィンの基部の幅Wfに対するフィンの高さの比H
f/Wf及び溝ピッチPを適切な値に規定することによ
り、伝熱性能を低下させることなく銅又は銅合金製の内
面溝付管の単重量を軽減することができることを見い出
した。 【0015】以下、本発明に係る内面溝付管に関する数
値限定理由について説明する。図1は内面溝付管の最大
内径Di、フィンの高さHf、フィンの基部の幅Wf及
び溝ピッチPに該当する位置を説明する模式的断面図で
ある。内面溝付管1の内面には、管軸方向に対して傾斜
する一の方向に延びる螺旋状の溝2が一定の間隔で形成
されている。これにより、隣り合う溝2間には、山形状
のフィン3が形成されており、このフィン3は溝2によ
り相互に離隔されている。即ち、隣り合うフィン3の基
部同士は相互に接触せず、溝2の底部4により相互に離
隔されている。ここで、最大内径Diとは、溝2の底部
4から管軸(図示せず)までの距離を2倍したものであ
る。また、フィンの高さHfとは、フィン3の頂部5か
ら管軸を中心とし(Di/2)を半径とする円柱面まで
の距離である。フィンの基部の幅とは、フィン3の基部
における両側面6の間隔である。そして、溝ピッチPと
は、前記円柱面における隣り合うフィン3間の間隔であ
り、管周方向の溝数をmとしたとき、(π×Di/m)
で表わされる。 【0016】図2(a)は内面溝付管のねじれ角θに該
当する位置を説明する模式的斜視図であり、(b)は同
じく模式的断面図である。螺旋溝の管軸に対するねじれ
角θとは、内面溝付管1を管軸に平行な切開部7に沿っ
て切開き展開したとき、管軸方向と溝2が延びる方向と
がなす角度である。 【0017】最大内径Diに対するフィンの高さHfの
比Hf/Di:0.01乃至0.02 本願発明者等は、最大内径Diに対するフィンの高さH
fの比Hf/Diと蒸発熱伝達率との関係を調査した。
この結果を図3に示す。図3は横軸に比Hf/Diをと
り、縦軸に蒸発時の管内熱伝達率をとって両者の関係を
示すグラフ図である。なお、管内熱伝達率の測定では、
外径が7mm又は9.52mmの2種類の内面溝付管を
使用し、冷媒にはR22を使用した。R22とは、米国
暖房冷凍空調学会(ASHRAE)における呼称であっ
て、化学式CHF2Clで示されるフロン系冷媒であ
る。内面溝付管の長さは、外径が7mmのもので3m、
外径が9.52mmのもので4mである。また、外径が
7mmの内面溝付管を使用したときの冷媒流量は30k
g/hであり、外径が9.52mmの内面溝付管を使用
したときの冷媒流量は冷媒流量は40kg/hである。
更に、蒸発温度は7.5℃、膨張弁前温度は40℃、出
口過熱度は5℃である。図3において、実線は外径が7
mmの内面溝付管の結果を示し、破線は外径が9.52
mmの内面溝付管の結果を示している。 【0018】最大内径Diに対するフィンの高さHfの
比Hf/Diが0.01未満であると、図3に示すよう
に、蒸発熱伝達率が極めて低い。これは、フィンの高さ
が著しく低い場合、毛細管現象が起こらず冷媒液の拡散
効果がほとんどなくなって、冷媒液が管の上部にまでは
濡れ広がらなくなるためである。一方、比Hf/Diが
0.02を超えると、従来品と比して、単重量を軽減す
ることができない。従って、最大内径Diに対するフィ
ンの高さHfの比Hf/Diは0.01乃至0.02と
する。 【0019】最大内径Diに対する螺旋溝の管軸に対す
るねじれ角θの比θ/Di:2.0乃至4.5 本願発明者等は、最大内径Diに対する螺旋溝の管軸に
対するねじれ角θの比θ/Diと蒸発熱伝達率、凝縮熱
伝達率及び圧力損失との関係を調査した。この結果を図
4(a)及び(b)並びに図5に示す。図4(a)及び
(b)は横軸に比θ/Diをとり、縦軸に管内熱伝達率
をとった図であって、(a)は比θ/Diと蒸発時の管
内熱伝達率との関係を示すグラフ図、(b)は比θ/D
iと凝縮時の管内熱伝達率との関係を示すグラフ図であ
る。蒸発時の管内熱伝達率の測定条件は前述のものと同
様である。また、凝縮時の管内熱伝達率の測定では、前
述と同様の内面溝付管及び冷媒を使用し、凝縮温度を4
5℃、入口温度を70℃、出口過冷却度を5℃とした。
なお、図4(a)及び(b)において、実線は外径が7
mmの内面溝付管の結果を示し、破線は9.52mmの
内面溝付管の結果を示している。 【0020】図4(a)に示すように、比θ/Diが約
2.0であるときに蒸発熱伝達率は最大となっている。
冷媒を管内面全体に容易に濡れ広がらせるために、溝は
管軸方向に対して傾斜する方向に延びて螺旋状に形成さ
れている。しかし、ねじれ角θが過度に大きくなると、
冷媒に作用する力のうち重力成分が大きくなり、冷媒は
管の上部には濡れ広がりにくくなって、却って蒸発熱伝
達率が低下する。 【0021】また、図4(b)に示すように、比θ/D
iの増加に伴って凝縮熱伝達率は向上するが、比θ/D
iが4.5近傍に達したところでほとんど飽和する。凝
縮熱伝達率を向上させるためには、蒸発熱伝達率の場合
とは逆に、冷媒の濡れ広がり性を低下させる必要があ
る。内面溝付管内に流入した気体冷媒は管の内壁に熱を
奪われ凝縮されて液体となるものであるが、濡れ広がり
性が高い場合、液化した冷媒が管内面を覆う。そして、
冷媒そのものが熱抵抗として作用し凝縮熱伝達率が低下
してしまう。このため、管の上部は常に乾いた状態であ
って気体の冷媒を凝縮させ、液化した冷媒は管底部を流
れる状態であることが望ましい。 【0022】前述のように、ねじれ角θが大きくなる
と、冷媒は管の上部に濡れ広がりにくくなるため、管上
部に乾いた領域を形成することが可能となる。しかし、
ねじれ角θを大きくしても、管軸に直交する断面におけ
る冷媒が流れ得る領域の面積が大きくなるわけではない
ので、乾いた領域の面積には上限が存在する。このた
め、図4(b)に示すように、比θ/Diの向上が飽和
するねじれ角θが存在する。 【0023】図5は横軸に比θ/Diをとり、縦軸に蒸
発時の圧力損失をとって両者の関係を示すグラフ図であ
る。なお、測定条件は前述のものと同様である。図5に
おいて、実線は外径が7mmの内面溝付管の結果を示
し、破線は9.52mmの内面溝付管の結果を示してい
る。内面溝付管において、ねじれ角θを大きくすると、
図5に示すように、それに連れて圧力損失が増加する。
圧力損失が増加すると、蒸発時に熱交換器入口温度が上
昇して空気と冷媒との温度差が小さくなる。このため、
蒸発熱伝達率が低下する。 【0024】以上より、蒸発性能を重視する場合には、
比θ/Diを約2.0に、凝縮性能を重視する場合に
は、比θ/Diを約4.5に設定すると、夫々の最適な
性能を得ることができる。しかし、最近のルームエアコ
ンにおいては、冷暖房兼用型が主流であるので、内面溝
付管には高い蒸発性能及び高い凝縮性能が要望される。
従って、最大内径Diに対する螺旋溝の管軸に対するね
じれ角θの比θ/Diは2.0乃至4.5とする。 【0025】フィンの基部の幅Wfに対するフィンの高
さHfの比Hf/Wf:1.6未満 本願発明者等は、フィンの基部の幅Wfに対するフィン
の高さHfの比Hf/Wfと拡管後のフィンの傾斜角と
の関係を調査した。この結果を図8に示す。図8は横軸
に比Hf/Wfをとり、縦軸に拡管後のフィンの傾斜角
をとって両者の関係を示すグラフ図である。また、図9
はフィンの傾斜角ξを説明する模式的断面図である。な
お、拡管後のフィンの傾斜角の測定では、先ず、マンド
レルの先端に取付けられた拡管ブリットを内面溝付管内
に挿入し、内面溝付管を押し拡げて内面溝付管をフィン
材に密着させた。次に、図9に示すように、拡管により
傾斜したフィンが突出する方向8と半径方向9とがなす
角度を傾斜角ξとして測定した。 【0026】フィンの基部の幅Wfに対するフィンの高
さHfの比Hf/Wfが1.6以上であると、図8に示
すように、傾斜角ξが著しく高くなる。また、拡管によ
りフィンが潰れやすくなる。このように、傾斜角ξが高
くなったりフィンが潰れると、内面溝付管の伝熱性能が
発揮されないことがある。従って、フィンの基部の幅W
fに対するフィンの高さHfの比Hf/Wfは1.6未
満とする。 【0027】溝ピッチP:0.35乃至0.45(m
m) 本願発明者等は、溝ピッチPと蒸発熱伝達率、凝縮熱伝
達率及び単重量との関係を調査した。この結果を図6
(a)及び(b)並びに図7に示す。図6(a)及び
(b)は横軸に溝ピッチPをとり、縦軸に管内熱伝達率
をとった図であって、(a)は溝ピッチPと蒸発時の管
内熱伝達率との関係を示すグラフ図、(b)は溝ピッチ
Pと凝縮時の管内熱伝達率との関係を示すグラフ図であ
る。管内熱伝達率の測定条件は前述のものと同様であ
る。また、図7は横軸に溝ピッチPをとり、縦軸に単重
量をとって両者の関係を示すグラフ図である。なお、図
6(a)及び(b)並びに図7において、実線は外径が
7mmの内面溝付管の結果を示し、破線は9.52mm
の内面溝付管の結果を示している。 【0028】溝ピッチPが0.35mm未満であると、
溝部の幅が極めて狭くなるので、図6(a)に示すよう
に、蒸発熱伝達率が極めて低い。また、図7に示すよう
に、単重量が増加する。一方、溝ピッチが0.45mm
を超えると、管内面の表面積が減少するため、図6
(b)に示すように、凝縮熱伝達率が極めて低くなる。
従って、溝ピッチPは0.35乃至0.45(mm)と
する。 【0029】なお、内面溝付管の素材は銅又は銅合金に
限定されるものではない。例えば、アルミニウム又はア
ルミニウム合金製内面溝付管としてもよい。 【0030】 【実施例】以下、本発明の実施例について、その比較例
と比較して具体的に説明する。 【0031】先ず、下記表1及び2に示す形状の溝を有
する内面溝付管を作製した。なお、各内面溝付管の溝部
における肉厚は0.28mm、外径は9.52mm、長
さは4mである。 【0032】 【表1】 【0033】 【表2】【0034】次に、各実施例及び比較例について、冷媒
としてR22を使用し、この冷媒の流量を40kg/h
として蒸発熱伝達率及び凝縮熱伝達率を測定した。ま
た、単重量及び拡管後のフィンの傾斜角ξも測定した。
なお、測定用の供試材は、拡管率105%の拡管を施さ
れたものである。なお、拡管率は、(拡管後の外径)/
(拡管前の外径)×100で算出されるものである。こ
れらの結果を下記表3に示す。 【0035】蒸発熱伝達率を測定する際には、蒸発温度
を7.5℃、膨張弁前温度を40℃、出口過熱度を5℃
とした。 【0036】一方、凝縮熱伝達率を測定する際には、凝
縮温度を45℃、入口温度を70℃、出口過冷却度を5
℃とした。これらの結果を下記表3に示す。なお、表3
において、蒸発熱伝達率及び凝縮熱伝達率は従来品であ
る比較例3の値を基準値1.00として、換算した値で
ある。 【0037】 【表3】 【0038】上記表3に示すように、実施例1において
は、内面溝付管の溝形状が適切なものであるので、従来
品と同等の性能を維持しながら単重量を著しく低減する
ことができた。また、実施例2においては、内面溝付管
の溝形状が適切なものであるので、単重量を軽減するこ
とができると共に、蒸発熱伝達率及び凝縮熱伝達率を著
しく向上させることができた。 【0039】一方、比較例4においては、溝ピッチPが
本発明範囲の下限未満であるので、蒸発熱伝達率が低か
った。 【0040】比較例5においては、溝ピッチPが本発明
範囲の上限を超えているので、熱伝達率、特に凝縮熱伝
達率が低かった。 【0041】比較例6においては、比Hf/Diが本発
明範囲の下限未満であるので、単重量は低減されている
ものの、蒸発熱伝達率及び凝縮熱伝達率が著しく低かっ
た。 【0042】比較例7においては、比θ/Diが本発明
範囲の下限未満であるので、凝縮熱伝達率が低かった。 【0043】比較例8においては、比Hf/Wfが本発
明範囲の上限を超えているので、拡管後のフィンの傾斜
角ξが著しく大きくなった。このため、熱伝達率、特に
蒸発熱伝達率が低かった。 【0044】 【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
管内面に形成される溝の形状を適切なものに規定してい
るので、従来品と比して、伝熱性能を低下させることな
く単重量を低減することができる。これにより、熱交換
器のコストを削減することができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a room air conditioner and the like.
Suitable for heat exchangers, for example, with internal grooves made of copper or copper alloy
The present invention relates to a pipe, and more particularly, to a pipe with an inner groove which is reduced in weight. [0002] 2. Description of the Related Art Recently, a room air conditioner is used for both cooling and heating.
Type heat pump air conditioners are the mainstream. Soshi
Copper or copper used for this heat pump type air conditioner
Copper alloy heat transfer tube has excellent evaporation and condensation performance
Is required. To improve the evaporation performance of heat transfer tubes
Spreads the refrigerant liquid over the entire inner surface of the pipe, which is the heat transfer surface.
A structure is required so that the refrigerant evaporates in the body. one
On the other hand, in order to improve the condensation performance of the heat transfer tube,
Refrigerant liquid to prevent it from being covered with
It is necessary to have a structure that prevents it from spreading over the entire inner surface of the pipe.
Is done. Therefore, transmission with excellent evaporation performance and condensation performance
In order to obtain a heat tube, a structure that satisfies the aforementioned conflicting characteristics
Is required. Therefore, such a heat transfer tube has a spiral inside the tube.
Of multiple parallel grooves to improve heat transfer efficiency
Surface grooved tubes are used. And this inner grooved tube
Weight per unit length in the pipe axis direction (hereinafter referred to as single weight
To reduce the cost of heat exchangers.
Is being used. For example, a lightweight inner grooved pipe is
JP-A-5-1891 and JP-A-5-79783
Information has been proposed. Described in JP-A-5-1891
In the grooved inner grooved pipe, the groove depth is
Ratio, torsion angle of groove to pipe axis, groove cross section to groove depth
By specifying the product and the fin's peak angle,
Higher performance and lighter weight of the tube. On the other hand, it is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-79783.
The inner diameter of the grooved pipe,
Torsion angle, ratio of groove depth to pipe inner diameter, pipe wall thickness, groove
Defines the width of the groove bottom with respect to the depth and the peak angle of the fin
By improving the performance and weight of the internally grooved tube,
I have. In addition, a plurality of parallel pipes crossing each other on the inner surface of the pipe.
An internally grooved tube with a groove has been proposed.
3-148078). Inner surface described in this publication
In a grooved pipe, grooves that cross each other are formed on the inner surface of the pipe.
The inner surface of the tube has a plurality of square pyramid-shaped protrusions.
Has been established. By adopting such a shape,
The heat transfer performance is improved compared to the inner grooved tube up to. [0006] However, the above-mentioned problem is not solved.
Reducing single weight and maintaining heat transfer performance with conventional inner grooved tubes
Is not enough. [0007] Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-1891 discloses
In a surface grooved pipe, the ratio of the groove depth to the pipe inner diameter is set to 0.1.
Defined as 02 to 0.03, fins are high and single weight
Is not enough. Further, it is described in JP-A-5-79783.
In the grooved inner grooved pipe, the groove depth is
The ratio is defined as 0.023 to 0.025,
And the reduction of simple weight is not enough. On the other hand, the ratio of the groove depth to the inner diameter of the pipe is simply reduced.
With a lower setting, the fins are lower and the heat transfer performance is lower.
I will drop it. Further, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. Sho 63-148078 discloses
Even with the described inner grooved pipe, the reduction of single weight is sufficient
is not. The present invention has been made in view of such a problem.
Therefore, the simple weight can be reduced without reducing the heat transfer performance.
With the aim of providing an inner grooved tube that can be reduced
I do. [0012] SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided an inner grooved tube.
Is inclined in the pipe axis direction on the pipe inner surfaceOneSpiral extending in the direction
Inner grooved tube formed with a plurality of parallel grooves in a shape,Said
The grooves form fins that are separated from each other by the grooves.
The tubeThe maximum inner diameter is Di, formed between the grooves.
The height of the fin is Hf, the width of the base of the fin is Wf,
The torsion angle between the direction in which the groove is formed and the tube axis
θ, when the groove pitch in the circumferential direction of the groove is P,
Where Hf / Di is 0.01 to 0.02 and θ / Di is
2.0 to 4.5, Hf / Wf is less than 1.6, P is 0.2.
It is 35 to 0.45 (mm). In the present invention, the groove formed on the inner surface of the tube
The shape is specified as appropriate, so it is
Single weight without deteriorating evaporation and condensation performance
Can be reduced. [0014] DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present inventors have solved the above-mentioned problems.
As a result of intensive experimentation and research, the maximum inner diameter Di
Ratio Hf / Di of fin height Hf to maximum diameter D
ratio of the helix angle θ of the spiral groove to the pipe axis with respect to i / θ / D
i, the ratio H of the height of the fin to the width Wf of the base of the fin, H
By defining f / Wf and groove pitch P to appropriate values,
Of copper or copper alloy without deteriorating heat transfer performance
Finding that the simple weight of a surface grooved tube can be reduced
did. Hereinafter, the number of the inner grooved pipe according to the present invention will be described.
The reason for limiting the value will be described. Fig. 1 shows the maximum internal grooved pipe.
Inner diameter Di, fin height Hf, fin base width Wf
FIG. 2 is a schematic sectional view illustrating a position corresponding to a groove pitch P.
is there. The inner surface of the inner grooved pipe 1 is inclined with respect to the pipe axis direction.
DoOneSpiral grooves 2 extending in the direction are formed at regular intervals
Have been. Thereby, a mountain shape is formed between the adjacent grooves 2.
Fins 3 are formedAnd the fins 3 are
Separated from each other. That is, the base of adjacent fins 3
The parts do not contact each other, but are separated from each other by the bottom 4 of the groove 2.
Separated.Here, the maximum inner diameter Di is the bottom of the groove 2
The distance from 4 to the pipe axis (not shown) is doubled.
You. Also, the fin height Hf is determined by whether the top 5 of the fin 3
From the pipe axis to a cylindrical surface with a radius of (Di / 2)
Is the distance. The width of the base of the fin is the base of the fin 3
Is the distance between both side surfaces 6. And the groove pitch P
Is the distance between adjacent fins 3 on the cylindrical surface.
When the number of grooves in the pipe circumferential direction is m, (π × Di / m)
Is represented by FIG. 2A shows the relationship between the torsion angle θ of the inner grooved pipe.
FIG. 4 is a schematic perspective view illustrating a corresponding position, and FIG.
FIG. Twist of spiral groove with respect to pipe axis
The angle θ means that the inner grooved pipe 1 is cut along an incision 7 parallel to the pipe axis.
When it is cut open, the direction of the pipe axis and the direction in which the groove 2 extends
Angle. [0017]Of the fin height Hf with respect to the maximum inner diameter Di
Ratio Hf / Di: 0.01 to 0.02 The present inventors have determined that the fin height H with respect to the maximum inner diameter Di.
The relationship between the ratio ff / Di of f and the heat transfer coefficient of evaporation was investigated.
The result is shown in FIG. FIG. 3 shows the ratio Hf / Di on the horizontal axis.
The vertical axis shows the heat transfer coefficient in the pipe during evaporation to show the relationship between the two.
FIG. In the measurement of the heat transfer coefficient in the pipe,
Two kinds of inner grooved pipe with outer diameter of 7mm or 9.52mm
R22 was used as a refrigerant. R22 is the United States
This is the name given by the Japan Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning (ASHRAE).
And the chemical formula CHFTwoCl-based refrigerant represented by Cl
You. The length of the inner grooved tube is 3m with an outer diameter of 7mm,
It is 4 m with an outer diameter of 9.52 mm. Also, if the outside diameter is
Refrigerant flow rate when using 7mm inner grooved pipe is 30k
g / h, using an internally grooved tube with an outer diameter of 9.52 mm
The refrigerant flow rate at this time is 40 kg / h.
Furthermore, the evaporation temperature is 7.5 ° C, the temperature before the expansion valve is 40 ° C,
Mouth superheat is 5 ° C. In FIG. 3, the solid line indicates that the outer diameter is 7
The results are shown for an internally grooved tube with an outer diameter of 9.52 mm.
4 shows the results for an internally grooved tube of mm. The height Hf of the fin with respect to the maximum inner diameter Di
When the ratio Hf / Di is less than 0.01, as shown in FIG.
In addition, the heat transfer coefficient of evaporation is extremely low. This is the fin height
Is extremely low, the capillary phenomenon does not occur and the refrigerant liquid diffuses.
The effect is almost lost and the refrigerant liquid reaches the top of the pipe
This is because it does not spread wet. On the other hand, the ratio Hf / Di is
If it exceeds 0.02, the single weight is reduced compared to the conventional product.
I can't. Therefore, the filter for the maximum inner diameter Di
The ratio Hf / Di of the height Hf is 0.01 to 0.02.
I do. [0019]Spiral groove for the maximum inner diameter Di
Ratio of twist angle θ / Di: 2.0 to 4.5 The inventors of the present application have stated that the pipe shaft of the spiral groove with respect to the maximum inner diameter Di
Torsion angle θ / Di, heat transfer coefficient of evaporation, heat of condensation
The relationship between transmissibility and pressure loss was investigated. Fig.
4 (a) and (b) and FIG. FIG. 4 (a) and
(B) shows the ratio θ / Di on the horizontal axis and the heat transfer coefficient in the pipe on the vertical axis.
(A) shows the ratio θ / Di and the tube at the time of evaporation.
FIG. 4B is a graph showing the relationship with the internal heat transfer coefficient, and FIG.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between i and the heat transfer coefficient in a pipe during condensation.
You. The measurement conditions for the heat transfer coefficient in the pipe during evaporation are the same as those described above.
It is like. In the measurement of the heat transfer coefficient in the pipe during condensation,
Use the same inner grooved pipe and refrigerant as described above, and set the condensation temperature to 4
5 ° C., the inlet temperature was 70 ° C., and the outlet subcooling degree was 5 ° C.
4 (a) and 4 (b), the solid line indicates that the outer diameter is 7 mm.
The result of the inner grooved tube of mm is shown.
The result of an inner surface grooved tube is shown. As shown in FIG. 4A, the ratio θ / Di is about
When it is 2.0, the heat transfer coefficient of evaporation is maximum.
To make the refrigerant easily spread over the entire inner surface of the pipe, the groove is
Spiral extending in the direction inclined to the tube axis
Have been. However, if the twist angle θ becomes excessively large,
The gravity component of the force acting on the refrigerant increases,
The upper part of the tube is difficult to spread and spread,
Delivery rate decreases. As shown in FIG. 4B, the ratio θ / D
Although the condensed heat transfer coefficient increases with increasing i, the ratio θ / D
Almost saturated when i reaches around 4.5. Coagulation
In order to improve the heat transfer coefficient, the case of evaporation heat transfer rate
Conversely, it is necessary to reduce the wetting and spreading properties of the refrigerant.
You. The gaseous refrigerant flowing into the inner grooved pipe generates heat on the inner wall of the pipe.
It is deprived and condensed to become liquid, but spreads wet
In the case of high performance, the liquefied refrigerant covers the inner surface of the tube. And
Refrigerant itself acts as thermal resistance, lowering the condensation heat transfer coefficient
Resulting in. For this reason, the top of the tube is always dry.
To condense the gaseous refrigerant, and the liquefied refrigerant flows through the bottom of the tube.
Is desirable. As described above, the twist angle θ increases.
And the refrigerant hardly spreads over the upper part of the pipe,
It becomes possible to form a dry area in the part. But,
Even if the torsion angle θ is increased,OrthogonalCross section
Does not increase the area of the region where the refrigerant can flow
Therefore, there is an upper limit on the area of the dry region. others
Therefore, as shown in FIG. 4B, the improvement of the ratio θ / Di is saturated.
There exists a torsion angle θ. FIG. 5 shows the ratio θ / Di on the horizontal axis and steam ratio on the vertical axis.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the pressure loss at the time of power generation and the two.
You. The measurement conditions are the same as those described above. In FIG.
In addition, the solid line shows the result of an inner grooved tube with an outer diameter of 7 mm.
The dashed line shows the result for a 9.52 mm internally grooved tube.
You. When the torsion angle θ is increased in the inner grooved pipe,
As shown in FIG. 5, the pressure loss increases accordingly.
As the pressure drop increases, the heat exchanger inlet temperature rises during evaporation.
As the temperature rises, the temperature difference between the air and the refrigerant becomes smaller. For this reason,
The heat transfer coefficient of evaporation decreases. From the above, when the evaporation performance is important,
When the ratio θ / Di is set to about 2.0,
When the ratio θ / Di is set to about 4.5,
Performance can be obtained. However, recent room airco
Air conditioners are mainly used for
High evaporation performance and high condensation performance are required for the attached pipe.
Therefore, the spiral groove with respect to the maximum inner diameter Di
The ratio θ / Di of the skew angle θ is set to 2.0 to 4.5. [0025]Fin height relative to fin base width Wf
Hf ratio Hf / Wf: less than 1.6 The inventors of the present invention have proposed a fin having a width Wf at the base of the fin.
Height Hf ratio Hf / Wf and fin inclination angle after expansion
The relationship was investigated. The result is shown in FIG. Fig. 8 is the horizontal axis
And the vertical axis represents the inclination angle of the fin after expansion.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the two. FIG.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a fin inclination angle の. What
In the measurement of the fin inclination angle after expansion, first,
Insert the expansion brit attached to the end of the barrel into the grooved pipe on the inside.
Into the inner grooved tube and expand the inner grooved tube to fin the inner grooved tube.
Adhered to the material. Next, as shown in FIG.
The direction 8 in which the inclined fins protrude and the radial direction 9 make
The angle was measured as the inclination angle ξ. Fin height relative to fin base width Wf
FIG. 8 shows that the ratio Hf / Wf of the height Hf is 1.6 or more.
As shown in FIG. In addition, the expansion
The fins are easily crushed. Thus, the inclination angle ξ is high
If the fins collapse or the fins collapse, the heat transfer performance of the inner grooved tube will increase.
May not be demonstrated. Therefore, the width W of the base of the fin
The ratio Hf / Wf of the fin height Hf to f is less than 1.6.
Be full. [0027]Groove pitch P: 0.35 to 0.45 (m
m) The present inventors have determined that the groove pitch P, the evaporation heat transfer coefficient, the condensation heat transfer
The relationship between delivery rate and single weight was investigated. The result is shown in FIG.
(A) and (b) and FIG. FIG. 6 (a) and
(B) shows the groove pitch P on the horizontal axis and the heat transfer coefficient in the pipe on the vertical axis.
(A) shows the groove pitch P and the tube at the time of evaporation.
FIG. 3 is a graph showing a relationship with an internal heat transfer coefficient, and FIG.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between P and the heat transfer coefficient in the pipe during condensation.
You. The measurement conditions for the heat transfer coefficient in the pipe are the same as those described above.
You. FIG. 7 shows the groove pitch P on the horizontal axis and the unit weight on the vertical axis.
It is a graph which shows the relationship between both by taking quantity. The figure
6 (a) and (b) and FIG. 7, the solid line indicates the outer diameter.
The result of a 7 mm internally grooved tube is shown, and the broken line is 9.52 mm.
3 shows the result of the inner grooved tube. When the groove pitch P is less than 0.35 mm,
Since the width of the groove becomes extremely narrow, as shown in FIG.
In addition, the heat transfer coefficient of evaporation is extremely low. Also, as shown in FIG.
In addition, the unit weight increases. On the other hand, the groove pitch is 0.45 mm
When the pressure exceeds the surface area, the surface area of the inner surface of the pipe is reduced.
As shown in (b), the condensation heat transfer coefficient becomes extremely low.
Therefore, the groove pitch P is 0.35 to 0.45 (mm).
I do. The inner grooved tube is made of copper or copper alloy.
It is not limited. For example, aluminum or aluminum
The inner grooved tube made of a ruminium alloy may be used. [0030] EXAMPLES Examples of the present invention will be described below with reference to comparative examples.
This will be described more specifically with reference to FIG. First, grooves having the shapes shown in Tables 1 and 2 below are provided.
An inner grooved tube was prepared. The groove of each inner grooved pipe
Thickness is 0.28mm, outer diameter is 9.52mm, length
The height is 4 m. [0032] [Table 1] [0033] [Table 2]Next, in each of Examples and Comparative Examples,
R22 was used as the refrigerant, and the flow rate of this refrigerant was 40 kg / h.
The heat transfer coefficient of evaporation and the heat transfer coefficient of condensation were measured. Ma
In addition, the single weight and the inclination angle の of the fin after expansion were also measured.
The test material for measurement was expanded at a 105% expansion rate.
It was a thing. The expansion ratio is (outer diameter after expansion) /
(Outer diameter before expansion) × 100. This
The results are shown in Table 3 below. When measuring the heat transfer coefficient of evaporation, the evaporation temperature
7.5 ° C, temperature before expansion valve 40 ° C, outlet superheat 5 ° C
And On the other hand, when measuring the condensation heat transfer coefficient,
Shrink temperature 45 ° C, inlet temperature 70 ° C, outlet subcooling degree 5
° C. The results are shown in Table 3 below. Table 3
The heat transfer coefficient of evaporation and heat transfer of condensation are
Using the value of Comparative Example 3 as the reference value 1.00,
is there. [0037] [Table 3] As shown in Table 3 above, in Example 1,
Is not suitable because the groove shape of the inner grooved pipe is appropriate.
Significantly reduced unit weight while maintaining the same performance as the product
I was able to. In the second embodiment, the inner grooved pipe is used.
Since the groove shape of the
And the heat transfer coefficient of evaporation and heat transfer of condensation
Could be improved. On the other hand, in Comparative Example 4, the groove pitch P was
Since it is less than the lower limit of the range of the present invention, the heat transfer coefficient of evaporation is low.
Was. In Comparative Example 5, the groove pitch P was changed according to the present invention.
Since the upper limit of the range is exceeded, the heat transfer coefficient,
Delivery rate was low. In Comparative Example 6, the ratio Hf / Di
Simple weight is reduced because it is below the lower limit of the light range
However, the evaporative heat transfer coefficient and condensed heat transfer coefficient are extremely low.
Was. In Comparative Example 7, the ratio θ / Di was determined according to the present invention.
Since it was below the lower limit of the range, the condensation heat transfer coefficient was low. In Comparative Example 8, the ratio Hf / Wf was
Fin inclination after expansion because it exceeds the upper limit of the light range
The angle ξ has increased significantly. For this reason, the heat transfer coefficient, especially
The heat transfer coefficient of evaporation was low. [0044] As described in detail above, according to the present invention,
The shape of the groove formed on the inner surface of the pipe is specified as appropriate.
Therefore, heat transfer performance should not be reduced compared to conventional products.
Simple weight can be reduced. This allows for heat exchange
The cost of the vessel can be reduced.

【図面の簡単な説明】 【図1】内面溝付管の最大内径Di、フィンの高さH
f、フィンの山頂角α及び溝ピッチPに該当する位置を
説明する模式的断面図である。 【図2】(a)は内面溝付管のねじれ角θに該当する位
置を説明する模式的斜視図であり、(b)は同じく模式
的断面図である。 【図3】横軸に比Hf/Diをとり、縦軸に蒸発時の管
内熱伝達率をとって両者の関係を示すグラフ図である。 【図4】(a)は比θ/Diと蒸発時の管内熱伝達率と
の関係を示すグラフ図、(b)は比θ/Diと凝縮時の
管内熱伝達率との関係を示すグラフ図である。 【図5】比θ/Diと蒸発時の圧力損失との関係を示す
グラフ図である。 【図6】(a)は溝ピッチPと蒸発時の管内熱伝達率と
の関係を示すグラフ図、(b)は溝ピッチPと凝縮時の
管内熱伝達率との関係を示すグラフ図である。 【図7】横軸に溝ピッチPをとり、縦軸に単重量をとっ
て両者の関係を示すグラフ図である。 【図8】比Hf/Wfと拡管後のフィンの傾斜角ξとの
関係を示すグラフ図である。 【図9】フィンの傾斜角ξを説明する模式的断面図であ
る。 【符号の説明】 1;内面溝付管 2;溝 3;フィン 4;底部 5;頂部 6;側面 7;切開部
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows the maximum inner diameter Di of the inner grooved tube and the height H of the fin.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a position corresponding to f, a peak angle α of a fin, and a groove pitch P. 2A is a schematic perspective view illustrating a position corresponding to a twist angle θ of an inner grooved pipe, and FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of the same. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the ratio Hf / Di on the horizontal axis and the heat transfer coefficient in the pipe during evaporation on the vertical axis. FIG. 4A is a graph showing a relationship between a ratio θ / Di and a heat transfer coefficient in a pipe during evaporation, and FIG. 4B is a graph showing a relation between the ratio θ / Di and a heat transfer coefficient in a pipe during condensation. FIG. FIG. 5 is a graph showing a relationship between a ratio θ / Di and a pressure loss during evaporation. 6A is a graph showing the relationship between the groove pitch P and the heat transfer coefficient in the pipe during evaporation, and FIG. 6B is a graph showing the relation between the groove pitch P and the heat transfer coefficient in the pipe during condensation. is there. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the groove pitch P on the horizontal axis and the simple weight on the vertical axis. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the ratio Hf / Wf and the inclination angle の of the fin after expansion. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating a fin inclination angle ξ. [Description of Signs] 1; inner grooved tube 2; groove 3; fin 4; bottom 5; top 6; side surface 7;

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−1891(JP,A) 特開 昭56−113998(JP,A) 特開 平9−101093(JP,A) 特開 平5−79783(JP,A) 実開 昭63−148078(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F28F 1/40 F28F 1/42 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-5-11891 (JP, A) JP-A-56-113998 (JP, A) JP-A-9-101093 (JP, A) JP-A-5-113 79783 (JP, A) Actually open 1988-64-148078 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F28F 1/40 F28F 1/42

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 管内面に管軸方向に傾斜する一の方向に
延びる螺旋状の複数の平行溝を形成した内面溝付管にお
いて、前記溝間にはこの溝により相互に離隔されたフィ
ンが形成されており、管の最大内径をDi、前記溝間に
形成されたフィンの高さをHf、このフィンの基部の幅
をWf、前記溝が形成された方向と管軸方向とがなすね
じれ角をθ、前記溝の管周方向における溝ピッチをPと
したとき、Hf/Diは0.01乃至0.02、θ/D
iは2.0乃至4.5、Hf/Wfは1.6未満、Pは
0.35乃至0.45(mm)であることを特徴とする
内面溝付管。
(57) [Claim 1] In an inner grooved pipe in which a plurality of spiral parallel grooves extending in one direction inclined in the pipe axis direction are formed on the inner surface of the pipe, the groove is provided between the grooves. Grooves separated from each other by grooves
The maximum inner diameter of the pipe is Di, the height of the fins formed between the grooves is Hf, the width of the base of the fins is Wf, and the direction in which the grooves are formed and the pipe axis direction. Assuming that the formed torsion angle is θ and the groove pitch in the circumferential direction of the groove is P, Hf / Di is 0.01 to 0.02, θ / D
i is 2.0 to 4.5, Hf / Wf is less than 1.6, and P is 0.35 to 0.45 (mm).
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