JP4632487B2

JP4632487B2 - Internal grooved heat transfer tube and manufacturing method thereof

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Publication number: JP4632487B2
Application number: JP2000187154A
Authority: JP
Inventors: 直栄佐々木; 隆司近藤
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 2000-06-22
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2020-06-22
Also published as: JP2002005588A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、空調機器や冷凍機器等に好適に用いられる内面溝付伝熱管とその製造方法に係り、特に、管内凝縮熱伝達率の向上がより効果的に図られてなる内面溝付伝熱管と、それを有利に製造し得る方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来から、エアコン等に代表される空調機器や冷凍機器等における蒸発器や凝縮器等の熱交換器に組み込まれる伝熱管の一種として、管内面に、多数の溝が、管軸方向に向かって螺旋状に連続して延びるように形成されてなる、所謂、内面溝付伝熱管が、知られている。そして、近年では、かかる内面溝付伝熱管において、螺旋溝の深さや幅、条数、リード角、或いは螺旋溝間に形成されるフィンの高さや厚さ、頂角等の最適化による熱伝達率の向上、ひいてはそれが組み込まれる熱交換器の熱交換効率の向上が図られており、特開平７−１２４８３号公報等を始めとした各種の公報等において、それら螺旋溝やフィンの最適設計に関する様々な提案が、為されている。しかしながら、単に、螺旋溝やフィンを設計変更するだけで、内面溝付伝熱管の伝熱性能を高めるには限度があり、内面溝付伝熱管の更なる高性能化を図ることが困難であったのである。
【０００３】
かかる状況下、特開平３−２３４３０２号公報や特開平８−３０３９０５号公報には、管内面に、管軸方向に螺旋状に延びる多数の主溝と、該多数の主溝に対して交差して延びる多数の副溝が形成されてなる内面溝付伝熱管が、それぞれ開示されている。
【０００４】
すなわち、前者の公報には、主溝の開口幅が断続的に狭められてなる管状部が、主溝の長手方向に、所定の間隔をおいて多数形成されるように、副溝を主溝に交差して設けた内面溝付伝熱管が明らかにされており、そして、そこには、このような内面溝付伝熱管を蒸発器における蒸発管として使用した場合に、管状部内で、沸騰核となる気泡が容易に発生せしめられて、蒸発が促進され、それによって、伝熱媒体の気化効率が高められ得ることが記載されている。また、後者の公報には、主溝が、副溝との交差部分を間に挟んで管軸方向にずらされて（オフセットされて）形成された内面溝付伝熱管が開示されており、このような内面溝付伝熱管を凝縮器における凝縮管として用いた場合に、凝縮して液体となった伝熱媒体と、未だ凝縮せずに気体の状態で残存する伝熱媒体とにて形成される濃度境界層が、主溝と副溝との交差部分で確実に更新せしめられて、濃度の拡散抵抗が低減され、以て高い凝縮性能が発揮され得ることが記載されているのである。
【０００５】
ところが、本発明者等の研究によれば、上記二つの公報に開示された２種類の内面溝付伝熱管のうち、特開平３−２３４３０２号公報に開示された内面溝付伝熱管においては、螺旋溝のみが管内面に多数形成されてなる従来の内面溝付伝熱管よりも優れた凝縮性能を得ることが困難であり、また、特開平８−３０３９０５号公報に開示の内面溝付伝熱管にあっては、主溝と副溝との交差部分における乱流促進効果をより一層高めるようにしたものであるため、管内での伝熱媒体の流動抵抗が著しく増大せしめられ、それによって、多数の螺旋溝のみを有する従来の内面溝付伝熱管に比べて、圧力損失が不可避的に大きくなってしまうことが、判明したのである。
【０００６】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、上述せる如き事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、管内面に、管軸方向に螺旋状に延びる螺旋溝のみが多数形成されてなる従来の内面溝付伝熱管に比して、圧力損失が有利に低減され得ると共に、凝縮性能が効果的に高められ得る内面溝付伝熱管を提供することにある。また、本発明にあっては、そのような内面溝付伝熱管を有利に製造する方法を提供することをも、解決課題とするものである。
【０００７】
【解決手段】
そして、本発明にあっては、かかる課題の解決のために、管内面に、管軸方向に向かって螺旋状に連続して延びる第一の溝が多数形成されると共に、該第一の溝の管軸に対する傾斜方向と同じ方向に傾斜しつつ、該管軸方向に連続して延び、該第一の溝に対して交差する第二の溝が形成されてなる、転造加工法によって製造された内面溝付伝熱管において、前記第一の溝が、前記管軸に対して１０〜３０°の捩じれ角を有して形成されている一方、前記第二の溝が、該管軸に対して２〜１０°の、該第一の溝の捩じれ角よりも小さな捩じれ角と、該第一の溝の管周方向におけるピッチに対して１．３〜８倍の溝幅とをもって、１周当たり１〜６条形成され、更に該第一の溝に交差する第二の溝によって、隣接する該第一の溝間に形成されるフィンが屈曲乃至は潰し変形せしめられて、それら隣接する第一の溝同士が該第二の溝にて連通されていることを特徴とする内面溝付伝熱管を、その要旨とするものである。
【０００８】
このような本発明に従う内面溝付伝熱管にあっては、管軸方向に螺旋状に延びる第一の溝に対して、第二の溝が交差して延びるように形成されているところから、第一の溝に沿って流動せしめられる伝熱媒体の凝縮液と、第二の溝に沿って流れる伝熱媒体の凝縮液とが、それら第一の溝と第二の溝との交差部分において衝突せしめられて、該第一の溝に沿った伝熱媒体の凝縮液のスムーズな流れが攪乱せしめられ、それによって、該第一の溝と第二の溝の交差部分での乱流促進が適度に図られ得るのである。
【０００９】
また、かかる内面溝付伝熱管においては、第二の溝が、管軸に対して平行か、若しくはそれに近い小さな捩じれ角を有していると共に、該第一の溝の周方向におけるピッチ、更に言えば、該ピッチにて規定される第一の溝の幅に比して、十分に大きな溝幅を有して構成されているところから、かかる第二の溝が、伝熱媒体の凝縮液の排液溝としての役割を十分に果たし、それによって、該凝縮液が、該第二の溝に沿って効率的に排除され得ることとなり、以て、第一の溝間に形成されるフィンにおける、凝縮熱伝達に有効に作用するフィン先端の該凝縮液内への液没が有利に解消乃至は抑制され得るのであり、しかも、そのような第二の溝が、大きな溝幅を有するものの、極めて少ない数で形成されているため、かかる第二の溝の形成によって、管内の有効伝熱面積が低下するようなことが、可及的に防止され得るのである。
【００１０】
さらに、本発明に従う内面溝付伝熱管にあっては、上述の如く、十分に大きな溝幅を有する第二の溝に沿って、伝熱媒体が効率的に排除され得るようになっているところから、かかる伝熱媒体が、管内を、よりスムーズに流動せしめられ得、それによって、管内での伝熱媒体の流動抵抗が有利に低減せしめられ得るのである。
【００１１】
従って、このような本発明に従う内面溝付伝熱管にあっては、管内面に、管軸方向に螺旋状に延びる螺旋溝のみが多数形成されてなる従来の内面溝付伝熱管に比して、圧力損失が有利に低減され得ると共に、凝縮性能が効果的に高められ得ることとなるのである。
【００１２】
なお、このような本発明に従う内面溝付伝熱管にあっては、好ましくは、前記第二の溝が、前記第一の溝の深さの０．５〜１．２倍の深さを有して形成されることとなる。このような構成によれば、より多くの伝熱媒体の凝縮液が、第二の溝に沿って流動せしめられることとなり、それによって、第二の溝が、伝熱媒体の凝縮液の排液溝としての役割をより一層十分に果たすばかりでなく、第一の溝に沿って流動せしめられる伝熱媒体の凝縮液の、第二の溝に沿って流れる伝熱媒体の凝縮液との衝突による攪乱効果がより有利に高められ得、以て、凝縮性能の向上が、更に一層効果的に高められ得ることとなるのである。
【００１３】
そして、本発明にあっては、前述の如き構造とされた内面溝付伝熱管を製造する方法であって、前記内面溝付伝熱管を与える素管を準備する一方、外周面に、前記第一の溝に対応した形状をもって軸心方向に延びる第一の凸条が多数設けられてなる第一のプラグと、外周面に、前記第二の溝に対応した形状をもって軸心方向に延びる第二の凸条が形成されてなる第二のプラグとを、該素管の内孔内において、その長さ方向に沿って直列的に且つ該素管の中心軸回りに回転可能な状態で同軸的に配置し、更に、該素管の周囲において、それら第一及び第二のプラグの配置位置に対応する位置に、第一の転圧部材と第二の転圧部材とを配置して、該素管を該第一のプラグ側から該第二のプラグ側に向かって連続的に移動せしめつつ、該第一のプラグを該素管の中心軸回りに回転させた状態で、該第一のプラグに対して管外面より該第一の転圧部材にて押圧せしめることにより、該素管の内面に、該第一のプラグの前記第一の凸条にて前記第一の溝を多数形成せしめると共に、それら多数の第一の溝のうち、該素管の周方向に互いに隣り合うものの間に、該第一の溝に沿って、該素管の管軸方向に延びる山部をそれぞれ形成せしめた後、該第二のプラグを該素管の中心軸回りに回転させた状態で、該素管を該第二のプラグに対して管外面より該第二の転圧部材にて押圧せしめることにより、該素管の内面における該多数の第一の溝の間に形成された該山部のうち、該素管の移動に伴って該第二のプラグの前記第二の凸条の先端面に接触するものを、順次、屈曲乃至は潰し変形せしめて、前記第二の溝を形成せしめるようにしたことを特徴とする内面溝付伝熱管の製造方法をも、要旨とするものである。
【００１４】
このような本発明に従う内面溝付伝熱管の製造方法によれば、連続した１本の素管の内面に、第一の溝と第二の溝とが一挙に形成され得るところから、目的とする内面溝付伝熱管が、より速やかに、且つより低いコストで、極めて有利に製造され得るのである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明に係る内面溝付伝熱管とその製造方法の具体的な構成について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
【００１８】
先ず、図１には、本発明に従う構造を有する内面溝付伝熱管の一例が、管軸方向に垂直な方向で切断した横断面形態における端面図において示されており、また、図２には、図１の要部を拡大した図が示され、更に、図３には、そのような内面溝付伝熱管を管軸方向に平行に切断して展開した状態が図示されている。なお、図３は、第一及び第二の溝の管軸に対する傾斜形態の理解を容易と為す上で、それら２種類の溝のうち、特に第一の溝が誇張されて示されており、そのために、図３の展開図においては、かかる第一の溝が、図１に比して、少ない配設条数で示されていることが、理解されるべきである。
【００１９】
そして、それら図１乃至図３からも明らかなように、内面溝付伝熱管１０は、全体として、円形横断面を有する中空の直管形状を呈しているのである。なお、この内面溝付伝熱管１０は、蒸発管や凝縮管、或いはヒートパイプ本体等として採用されるものであって、冷媒等の伝熱媒体の流通路を管内部に形成し得るように、円形の他、楕円形や偏平な長円形等の適当な断面形状を呈する中空管体構造において、構成されるものである。そして、かかる内面溝付伝熱管１０においては、その構成材料として、要求される伝熱性能や採用される伝熱媒体の種類等に応じて、例えば、銅や銅合金、アルミニウム合金等の適当な金属材が、適宜に用いられることとなる。
【００２０】
また、かかる内面溝付伝熱管１０にあっては、その外周面が平滑面とされている一方、内周面に、多数の第一の溝１２と複数の第二の溝１４とが形成されている。
【００２１】
より具体的には、多数の第一の溝１２は、管軸に対して直角な断面において、何れも、底部に向かうに従って次第に狭幅となる略台形形状とされていると共に、管軸に対して傾斜して、該管軸方向に向かって螺旋状に連続して延びる形態をもって、設けられている。また、それら第一の溝１２は、該管軸に対して直角な断面の端面において、３２条設けられている。つまり、内面溝付伝熱管１０の内面に、第一の溝１２が、１周当たり３２条形成されているのである。そして、そのような多数の第一の溝１２が設けられていることによって、管内面における管周方向に互いに隣り合う第一の溝１２同士の間に、突条形態を有するフィン１６が、それぞれ一つずつ形成されている。また、それらのフィン１６は、それぞれ、各第一の溝１２の形状に対応した、先端に向かうに従って次第に狭幅となると共に、その先端面が平坦面とされた略台形形状を呈する管軸直角断面形状を有しており、各第一の溝１２に沿って、管軸に対して傾斜して、該管軸方向に向かって螺旋状に連続して延びる形態をもって、形成されている。
【００２２】
一方、複数の第二の溝１４も、管軸に対して直角な断面において、それぞれ、底部に向かうに従って次第に狭幅となる略台形形状とされていると共に、管軸に対して傾斜して、該管軸方向に向かって螺旋状に連続して延びるように形成されているものの、その底部の幅が、第一の溝１２のそれぞれのものにおける底部の幅に比して十分に大きくされており、また、管軸に対する傾斜角（管軸に対する捩じれ角＝リード角）の大きさが、第一の溝１２のそれよりも十分に小さくされている。更に、それら第二の溝１４は、該管軸に対して直角な断面の端面において、４条、つまり、１周当たり４条設けられている。
【００２３】
すなわち、本実施形態の内面溝付伝熱管１０においては、管内面に、狭い溝幅を有する多数の第一の溝１２と多数のフィン１６とが、管周方向に交互に位置し、且つ螺旋状形態をもって管軸方向に連続して延びるように形成されていると共に、広い溝幅を有する複数の第二の溝１４が、該第一の溝１２に対して交差しつつ、管軸方向に向かって螺旋状に連続して延びるように形成されており、それによって、管内面の限られたスペース内で、伝熱面積が効率的に増大せしめられた内面螺旋溝付伝熱管として、構成されているのである。
【００２４】
なお、このような内面溝付伝熱管１０においては、第一の溝１２と第二の溝１４のそれぞれの断面形状が、特に限定されるものではなく、伝熱管１０の用途や採用される伝熱媒体の種類、管内を流通せしめられる伝熱媒体の質量速度等に応じて適宜に決定されることとなり、例えば、それらの断面形状としては、上述の如き台形形状の他、Ｖ字形状やＵ字形状、或いは真円や楕円、長円等の円形の一部を為す円弧形状等の形状が採用され得るものである。また、フィン１６の断面形状は、第一の溝１２の断面形状に応じて、種々変形せしめられることは、言うまでもないところである。
【００２５】
このように、かかる内面溝付伝熱管１０にあっては、第一及び第二の溝１２，１４の形状が自由に設定され得るものの、それら第一及び第二の溝１２，１４の管軸に対する捩じれ角（リード角）は、特定の値の範囲とされている必要があり、特に、第一の溝１２の管軸に対する捩じれ角（リード角）：αが、１０〜３０°とされていなければならないのである。何故なら、この第一の溝１２の管軸に対する捩じれ角：αが１０°未満である場合には、内面溝付伝熱管１０を凝縮管として用いた際に、第一の溝１２同士の間に形成された前記フィン１６の先端における伝熱媒体の気化ガスによる剪断力が小さくなって、伝熱媒体の凝縮液の薄膜化効果が減少し、その結果として、熱伝達率が急激に低下してしまうことになるからである。また、かかる第一の溝１２の管軸に対する捩じれ角：αが３０°よりも大きい場合には、該リード角：αが大き過ぎて、管内面に対する第一の溝１２の加工性が著しく悪化するため、管内面に対して、多数の第一の溝１２を加工することが困難となるからであり、更に、性能面でも、圧力損失の増大が顕著となって、それが、蒸発管として使用した際における伝熱性能に対して悪影響を及ぼすこととなるからである。なお、かかる第一の溝１２の管軸に対する捩じれ角：αは、管内面に対する優れた加工性を確保しつつ、より高度な伝熱性能を実現する上において、１５〜２５°程度とされていることが、より望ましい。
【００２６】
また、第二の溝１４の管軸に対する捩じれ角（リード角）：βは、２〜１０°とされている必要がある。何故なら、この第二の溝１４の管軸に対する捩じれ角：βが大きい場合には、第二の溝１４に沿って流動せしめられる伝熱媒体のスムーズな流れが阻害されて、かかる伝熱媒体の管内での流動抵抗が増し、それによって、圧力損失が増大せしめられることとなるからである。従って、本実施形態の内面溝付伝熱管１０にあっては、第二の溝１４の管軸に対する捩じれ角：βが小さい程、換言すれば、第二の溝１４が、管軸に対して平行に近い程、圧力損失が低く抑えられ得て、特に蒸発管として用いた場合に、優れた蒸発性能を発揮し得ることとなるのであり、その意味において、かかる第二の溝１４の管軸に対する捩じれ角：βが５°以下とされていることが、より望ましいのである。
【００２７】
また、このような内面溝付伝熱管１０においては、第二の溝１４の幅：Ｗが、第一の溝１２の管周方向におけるピッチ：Ｐに対して、１．３〜８倍の範囲とされていなければならず、前述せる如き従来の交差溝付きの内面溝付伝熱管における副溝に比して、極めて大きな大きさにおいて設定されることとなる。けだし、かかる比率が１．３倍よりも小さい場合には、第二の溝１４の幅：Ｗが狭くなり過ぎて、伝熱媒体の凝縮液が、第二の溝１４に沿って排除され難くなり、それによって、第一の溝１２同士の間に形成されるフィンにおける、凝縮熱伝達に有効に作用するフィン先端の該凝縮液内への液没が惹起せしめられて、凝縮性能の向上が望めなくなるばかりでなく、第二の溝１４が必要以上に多数形成されることとなって、それら多数の第二の溝１４と多数の第一の溝１２との交差部分における乱流促進効果が必要以上に高められ、それによって、管内での伝熱媒体の流動抵抗が著しく増大せしめられて、圧力損失が不可避的に大きくなってしまうからである。また、第二の溝１４の幅：Ｗが、第一の溝１２の管周方向におけるピッチ：Ｐに対して８倍よりも大きな寸法とされる場合にあっては、溝幅：Ｗが大き過ぎて、該第二の溝１４の管内面への加工時の加工性が著しく低下すると共に、第二の溝１４と第一の溝１２の配設条数が減って、有効伝熱面積が極端に減少し、それによって、第一及び第二の溝１２，１４の形成による伝熱促進効果が望めなくなってしまうからである。
【００２８】
つまり、内面溝付伝熱管１０の内面に形成される第二の溝１４の幅：Ｗは、該伝熱管１０における凝縮性能の向上と圧力損失の低下とを図る上から、第一の溝１２の管周方向におけるピッチ：Ｐに対して、上述の如き比率の範囲内において設定されるのであるが、そのような特性をより効果的に得るためには、かかる第二の溝１４の幅：Ｗが、２〜５倍程度とされていることが、より望ましいのである。また、内面溝付伝熱管１０を一般的な凝縮管や蒸発管として使用する場合、実際には、第一の溝１２が、０．１５〜０．８５ｍｍ程度のピッチとされるため、該第二の溝１４の幅：Ｗは、通常、０．５〜２．０ｍｍ程度の範囲内の値とされる。
【００２９】
さらに、上述の如く、内面溝付伝熱管１０にあっては、第二の溝１４が、第一の溝１２に対して十分に広い幅をもって形成されているため、かかる第二の溝１４の配設条数を、１周当たり１〜６条の範囲で、十分に少なくする必要がある。つまり、第二の溝１４を７条以上の条数で形成した場合には、第二の溝１４の幅：Ｗを上述の如き範囲内と為しつつ、管内面において第一の溝１２が形成された部位における有効伝熱面積を十分な大きさにおいて確保することが困難となることから、第二の溝１４の配設条数を、上述の如き範囲内において設定しなければならないのである。また、かかる内面溝付伝熱管１０において、第二の溝１４の幅と、管内面における前記有効伝熱面積とを、共に十分に確保して、凝縮性能の向上と圧力損失の低下とをより有効に図るためには、かかる第二の溝１４の配設条数が、好ましくは、１周当たり２〜４条とされることとなる。一方、第一の溝１２の配設条数は、特に限定されるものではなく、過度に多い条数として、加工性の低下を招くことや、著しく少ない条数として、管内面における有効伝熱面積を低下させることがないように、溝ピッチ等に応じて適宜に設定されることとなるのである。
【００３０】
なお、このような内面溝付伝熱管１０における第一の溝１２の深さ：Ｄ₁と第二の溝１４の深さ：Ｄ₂は、必ずしも特定な値とされるものではないものの、好ましくは、第二の溝１４の深さ：Ｄ₂が、第一の溝１２の深さ：Ｄ₁に対して０．５〜１．２倍程度の大きさとされる。何故なら、第二の溝１４の深さ：Ｄ₂が、第一の溝１２の深さ：Ｄ₁に対して０．５倍に満たない大きさとされる場合には、第二の溝１４に沿って流動せしめられる伝熱媒体の流量が小さくなり過ぎて、第二の溝１４が伝熱媒体の凝縮液の排液溝として有効に機能しなくなるばかりでなく、該第二の溝１４に沿って流動せしめられる伝熱媒体の凝縮液と、第一の溝１２に沿って流れる伝熱媒体の凝縮液との衝突による攪乱効果が小さくなり、その結果として、期待される程の凝縮性能が得られなくなるからである。また、第二の溝１４の深さ：Ｄ₂が、第一の溝１２の深さ：Ｄ₁よりも１．２倍よりも大きくされる場合には、第二の溝１４が深くなり過ぎて、該第二の溝１４の加工性が悪化すると共に、内面溝付伝熱管１０の耐圧強度が著しく低下することとなるからである。
【００３１】
このように、本実施形態の内面溝付伝熱管１０にあっては、その内面に、管軸に対する所定の捩じれ角をもって、該管軸方向に螺旋状に連続して延びる第一の溝１２が多数形成されると共に、該第一の溝１２よりも十分に大きな溝幅を有する第二の溝１４が、管軸に対する比較的に小さな捩じれ角をもって、該多数の第一の溝１２に交差しつつ、該管軸方向に螺旋状に連続して延びるようにして、少ない条数において形成されているところから、単に、管内面に、管軸方向に螺旋状に延びる螺旋溝のみが多数形成されてなる従来の内面溝付伝熱管に比して、圧力損失が有利に低減され得ると共に、凝縮性能が効果的に高められ得ることとなるのである。
【００３２】
ところで、このような優れた特徴を発揮する内面溝付伝熱管１０は、例えば、公知の転造加工法や圧延加工法等を利用して、製造されることとなる。
【００３３】
すなわち、転造加工法を利用して内面溝付伝熱管１０を製造する場合には、例えば、図４に示される如き構造の転造加工装置１８を用いて、連続する１本の素管２０に対して所定の転造加工を施すことによって、目的とする内面溝付伝熱管１０を得るのである。
【００３４】
具体的には、ここで用いられる転造加工装置１８は、目的とする内面溝付伝熱管１０を与える素管２０が、従来と同様にして、管軸方向の一方向（図中、矢印方向）に引き抜き移動せしめられるようになっている。そして、かかる素管２０の周囲には、第一の円形ダイス２２と第一の転圧部材２４と第二の転圧部材２６と第二の円形ダイス２８が、それぞれ、隣り合うもの同士において所定間隔をあけつつ、該素管２０の移動方向の上流側から下流側に向かって、順次、配置せしめられている。また、それらは、何れも、素管２０の外径よりも所定寸法小さな径の内孔を有するリング形状を呈して成っており、しかも、その配置順に従って、内径寸法が徐々に小さくなるように構成されている。
【００３５】
一方、素管２０の内孔内には、タイロッド３０にて互いに連結せしめられたフローティングプラグ３２と第一の溝付プラグ３４と第二の溝付プラグ３６が、素管２０の周囲に配された第一の円形ダイス２２と第一の転圧部材２４と第二の転圧部材２６とに対応する位置に、それぞれ管軸回りに回転可能な状態で、同軸的に挿入配置されている。そして、それら３つのプラグのうち、フローティングプラグ３２は、従来と同様な構造を有しており、素管２０の移動方向の下流側の部位が、その上流側の部位よりも小径化せしめられてなる段付き円柱ブロック形状をもって構成されている。
【００３６】
また、第一の溝付プラグ３４は、図５に示される如く、その外周面に、多数の第一の溝形成凸条３８が、軸心に対して傾斜しつつ、該軸心方向に連続して延びるように形成されている。そして、この第一の溝形成凸条３８は、第一の溝付プラグ３４の軸心に対して直角な断面形状が、目的とする内面溝付伝熱管１０の内面に形成されるべき第一の溝１２の管軸直角断面形状に対応した形状とされていると共に、該軸心に対する捩じれ角の大きさが、該内面溝付伝熱管１０の管軸に対する第一の溝１２の捩じれ角に対応した大きさとされている。
【００３７】
一方、第二の溝付プラグ３６も、図６に示される如く、その外周面に、第二の溝形成凸条４０が、軸心に対して傾斜しつつ、該軸心方向に連続して延びるようにして、目的とする内面溝付伝熱管１０の内面に形成されるべき第二の溝１４の数と同数だけ、形成されている。なお、この第二の溝形成凸条４０は、第二の溝付プラグ３６の軸心に対して直角な断面形状が、前記内面溝付伝熱管１０における第二の溝１４の管軸直角断面形状に対応した形状とされていると共に、該軸心に対する捩じれ角の大きさが、該内面溝付伝熱管１０の管軸に対する第二の溝１４の捩じれ角に対応した大きさとされている。
【００３８】
そして、実際に、かくの如き構造とされた転造加工装置１８を用いて、目的とする内面溝付伝熱管１０を製造するには、先ず、素管２０を、図４に示された矢印の方向に引き抜き移動せしめて、フローティングプラグ３２と第一の円形ダイス２２との間で、縮径する。次いで、該素管２０を、第一の溝付プラグ３４に対して、管外面より、第一の転圧部材２４にて押圧して、更に所定寸法縮径すると共に、第一の溝付プラグ３４を素管２０の管軸回りに回転せしめて、素管２０の内面において、素管２０の移動に伴って第一の溝付プラグ３４における第一の溝形成凸条３８の先端面に接触する部位を、順次、凹陥せしめる。これにより、該素管２０の内面に、第一の溝付プラグ３４の第一の溝形成凸条３８に対応した形状と捩じれ角とをもって凹陥する第一の溝１２を、管軸方向に向かって螺旋状に連続して延びるようにして、多数形成し、また、それと同時に、管周方向に互いに隣り合う第一の溝１２同士の間に、突条形態を有するフィン１６を、該第一の溝１２に沿って、それぞれ一つずつ形成する。
【００３９】
次いで、第一の溝１２とフィン１６とがそれぞれ多数形成された素管２０を、第二の溝付プラグ３６に対して、管外面より第二の転圧部材２６にて押圧して、更にまた縮径すると共に、該第二の溝付プラグ３６を素管２０の管軸回りに回転せしめて、多数のフィン１６のうち、素管２０の移動に伴って第二の溝付プラグ３６における第二の溝形成凸条４０の先端面に接触するものを、該凸条４０にて、順次、屈曲乃至は潰し変形せしめる。これにより、第二の溝付プラグ３６の溝形成凸条４０に対応した形状と捩じれ角とをもって凹陥する第二の溝１４を、第一の溝１２に対して交差しつつ、管軸方向に向かって螺旋状に連続して延びるようにして、複数形成する。なお、このとき、フィン１６の幾つかが、十分に変形されない場合もあるが、第二の溝１４の形成により達成される前述する如き効果が、そのようなフィン１６によって阻害されることはない。
【００４０】
その後、素管２０を必要に応じて、所定の長さに切断し、以て、管内面に、管軸に対する所定の捩じれ角をもって、該管軸方向に螺旋状に連続して延びる第一の溝１２が多数形成されると共に、該第一の溝１２よりも十分に大きな溝幅を有する第二の溝１４が、管軸に対する比較的に小さな捩じれ角をもって、該多数の第一の溝１２に交差しつつ、該管軸方向に螺旋状に連続して延びるようにして、少ない条数において形成された、図１乃至図３に示される如き内面溝付伝熱管１０を連続的に製造するのである。
【００４１】
このように、図４に示されるような転造加工装置１８を用いた手法によれば、第一及び第二の溝付プラグ３４，３６によって、連続した１本の素管２０の内面に、第一及び第二の溝１２，１４が一挙に形成され得るところから、目的とする内面溝付伝熱管１０が、より速やかに、且つより低いコストで、極めて有利に製造され得るのである。
【００４２】
また、圧延加工法を利用して内面溝付伝熱管１０を製造する場合には、例えば、図７に示される如き構造の加工装置４２を用いて、連続する１枚の帯板状素材４４を長さ方向に移動せしめつつ、該帯板状素材４４に対して所定の圧延加工による溝付け加工や造管加工を施すことにより、目的とする内面溝付伝熱管１０を得るのである。
【００４３】
より詳細には、ここで用いられる加工装置４２は、図示しない駆動ロールにより、帯板状素材４４を、その長さ方向一方側（図７において矢印にて示される方向）に移動せしめられるようになっている。そして、かかる帯板状素材４４の移動方向の最も上流側には、該帯板状素材４４を上下に挟むガイドロール４６，４６が配置され、このガイドロール４６，４６に案内されて、帯板状素材４４が、その移動方向の上流側と下流側とに所定間隔をおいて配置された第一及び第二の二つの圧延ロール４８，５０に導かれるようになっている。
【００４４】
また、図８に示される如く、この二つの圧延ロール４８，５０のうち、帯板状素材４４の移動方向上流側に位置する第一の圧延ロール４８は、その外周面に、多数の第一の溝形成凸条５２が、軸直角線に対して傾斜しつつ、周方向に連続して延びるように形成されている。そして、この第一の溝形成凸条５２は、第一の圧延ロール４８の軸心に平行な断面形状が、目的とする内面溝付伝熱管１０の内面に形成されるべき第一の溝１２の管軸直角断面形状に対応した形状とされていると共に、該軸心に直角な軸直角線に対する捩じれ角の大きさが、該内面溝付伝熱管１０の管軸に対する第一の溝１２の捩じれ角に対応した大きさとされているのである。
【００４５】
一方、図９に示される如く、帯板状素材４４の移動方向下流側に配置された第二の圧延ロール５０は、その外周面に、第二の溝形成凸条５４が、軸直角線に対して傾斜しつつ、周方向に連続して延びるようにして、目的とする内面溝付伝熱管１０の内面に形成されるべき第二の溝１４の数と同数だけ、形成されている。なお、この第二の溝形成凸条５４は、第二の圧延ロール５０の軸心に平行な断面形状が、前記内面溝付伝熱管１０における第二の溝１４の管軸直角断面形状に対応した形状とされていると共に、該軸心に直角な軸直角線に対する捩じれ角の大きさが、該内面溝付伝熱管１０の管軸に対する第二の溝１４の捩じれ角に対応した大きさとされている。
【００４６】
そして、図７に示されるように、それら第一の圧延ロール４８と第二の圧延ロール５０が、帯板状素材４４の一方の面上において、それぞれの下方に配された支持ロール５６，５６との間で、帯板状素材４４を挟み且つ所定の圧力にて押圧せしめた状態で、各々一軸回りに回転可能に配置されているのである。
【００４７】
また、帯板状素材４４の移動方向における、第一及び第二の圧延ロール４８，５０の下流側には、帯板状素材４４を徐々に管状に成形するための、従来と同様な構造を有する九対の成形ロール５８〜７４が、各々対を為すロール同士にて、帯板状素材４４を上下方向に挟持せしめた状態で、それぞれ各軸心回りに回転可能に配置せしめられており、更に、それら九対の成形ロール５８〜７４の下流側には、従来装置と同様に、該九対の成形ロール５８〜７４にて管状に成形された帯板状素材４４を更に下流側へと導く一対のシームガイドロール７６と、該管状に成形された帯板状素材４４の幅方向両端縁部を互いに溶接して、１本の連続した管体となす高周波誘導コイル７８と一対のスクイズロール８０が配置されている。
【００４８】
そして、かくの如き構造とされた圧延加工装置４２を用いて、目的とする内面溝付伝熱管１０を製造するには、先ず、帯板状素材４４を、図示しない駆動ロールにて、長さ方向の一方側（図７中、矢印方向）に移動せしめて、ガイドロール４６，４６にて第一の圧延ロール４８側に導き、帯板状素材４４の移動により軸心回りに回転せしめられる該第一の圧延ロール４８にて、該帯板状素材４４の一方の面を押圧し、該一方の面において、該帯板状素材４４の移動に伴って第一の圧延ロール４８における第一の溝形成凸条５２に先端面に接触する部位を、順次、凹陥せしめる。これによって、帯板状素材４４の一方の面に、第一の圧延ロール４８における第一の溝形成凸条５２に対応した形状と捩じれ角とをもって凹陥する第一の溝１２を、帯板状素材４４の長さ方向に連続して延びるように多数形成し、また、それと同時に、帯板状素材４４の幅方向に互いに隣り合う第一の溝１２同士の間に、突条形態を有するフィン１６を、該第一の溝１２に沿って、それぞれ一つずつ形成する。
【００４９】
次いで、第一の溝１２とフィン１６とが一方の面にそれぞれ多数形成された帯板状素材４４を第二の圧延ロール５０側に移動させ、帯板状素材４４の移動により軸心回りに回転せしめられる該第二の圧延ロール５０にて、該帯板状素材４４の一方の面を押圧し、該一方の面に形成された多数のフィン１６のうち、帯板状素材４４の移動に伴って第二の圧延ロール５０における第二の溝形成凸条５４の先端面に接触するものを、該凸条５４にて、順次、屈曲乃至は潰し変形せしめる。これにより、第二の圧延ロール５０の第二の溝形成凸条５４に対応した形状と捩じれ角とをもって凹陥する第二の溝１４を、第一の溝１２に対して交差しつつ、帯板状素材４４の長さ方向に連続して延びるように複数形成する。
【００５０】
その後、九対の成形ロール５８〜７４により、帯板状素材４４を、第一及び第二の溝１２，１４が形成された面を内側にして、管状に成形した後、かかる成形により互いに対向位置せしめられた帯板状素材４４の幅方向両端縁部同士を高周波誘導コイル７８と一対のスクイズロール８０にて高周波誘導溶接し、以て、連続する一本の管体８２を成形する。かくして、管内面に、多数の第一の溝１２と複数の第二の溝１４とが、図１乃至図３に示される如き構造をもって形成されてなる、目的とする内面溝付伝熱管１０を得るのである。
【００５１】
このように、図７に示されるような加工装置４２を用いた手法によれば、連続した１枚の帯板状素材４４に対して、第一及び第二の圧延ロール４８，５０による溝付け工程と、九対の成形ロール５８〜７４と高周波誘導コイル７８等による造管工程とからなる一連の工程を行うことによって、目的とする内面溝付伝熱管１０が、一挙に且つ効率的に製造され得ることとなるのである。
【００５２】
因みに、本発明に従う構造を有する複数種類の内面溝付伝熱管を実際に製造し、それら複数種類の内面溝付伝熱管について、前述の如き優れた特徴点に関する評価を行った。
【００５３】
すなわち、先ず、第一の溝の多数と第二の溝の複数とが、管軸方向に向かって螺旋状に連続し、且つ互いに交差して延びる形態をもって管内面に形成されると共に、下記表１に示されるような寸法諸元を有して構成されてなる、本発明に従う構造とされた９種類の内面溝付伝熱管（実施例１〜実施例９）を形成して、準備した。また、比較のために、管内面に、第一の溝のみが多数設けられてなる従来の内面螺旋溝付伝熱管（比較例１）と、第一の溝と第二の溝（主溝と副溝）とが設けられるものの、第二の溝の管軸に対する捩じれ角が本発明の範囲外とされた２種類の内面溝付伝熱管（比較例２及び比較例３）と、管内面に、Ｖ字形状を呈する溝（第一の溝とした）が多数形成されてなる、特許第２８４２８１０号公報等に示される如き構造の、所謂内面松葉溝付伝熱管（比較例４）とを、それぞれ、下記表１に示されるような寸法諸元をもって形成して、準備した。
【００５４】
なお、これら準備された１３種類の内面溝付伝熱管（実施例１〜９及び比較例１〜４）は、全て、銅材質のものとした。また、下記表１において、リード角は、第一の溝又は第二の溝の管軸に対する捩じれ角の大きさを示し、条数は、第一の溝又は第二の溝の１周当たりの条数、即ち、管軸に垂直な断面において、その端面に形成される第一の溝又は第二の溝の数を示す。更に、第二の溝の幅の欄における倍率とは、第一の溝のピッチに対する第二の溝の幅の倍率を示す。なお、準備された１３種類の内面溝付伝熱管（実施例１〜９及び比較例１〜４）は、全て、第一の溝のピッチを０．３７ｍｍとした。
【００５５】
【表１】

【００５６】
次いで、それら準備された１３種類の内面溝付伝熱管（実施例１〜９及び比較例１〜４）と、従来より公知の伝熱性能試験装置と、冷媒としてＲ−４１０Ａとを用い、かかる伝熱性能試験装置の試験セクションに対して、各種伝熱管を単管で組み付けて、図１０に示される如き冷媒の流通下で、下記表２に示される試験条件により、凝縮性能試験を、公知の方法に従って実施し、それら各種伝熱管の管内熱伝達率及び管内圧力損失を測定した。そして、かくして得られた、それぞれの伝熱管の管内熱伝達率と管内圧力損失の測定値のうち、一般的な内面螺旋溝付伝熱管に比べて、優れた凝縮性能を発揮するものの、圧力損失が極めて大きくなるといった特徴を有することで知られる前記内面松葉溝付伝熱管（比較例４）の管内熱伝達率と管内圧力損失測定値をそれぞれ基準（＝１．０）として、該内面松葉溝付伝熱管（比較例４）以外の１２種類の内面溝付伝熱管（実施例１〜９及び比較例１〜３）における管内熱伝達率と管内圧力損失の測定値の、該内面松葉溝付伝熱管（比較例４）におけるそれらの測定値に対するそれぞれの比率を求めた。その結果から得られた、内面松葉溝付伝熱管（比較例４）を基準とした、各内面溝付伝熱管（実施例１〜９及び比較例１〜３）の管内熱伝達率比と管内圧力損失比の関係を、図１１に示した。なお、凝縮性能試験における試験区間長さは、４ｍとした。
【００５７】
【表２】

【００５８】
図１１に示される結果から明らかなように、本発明に従う構造を有する９種類の内面溝付伝熱管（実施例１〜９）にあっては、その全てのものが、内面松葉溝付伝熱管（比較例４）を基準とした管内圧力損失比が０．９を下回っており、かかる管内圧力損失比が０．９を越える値となる、従来の一般的な内面螺旋溝付伝熱管（比較例１）に比べて、明らかに小さな値となっている。また、管内面に、第一の溝と第二の溝とが形成されるものの、第二の溝の管軸に対する捩じれ角（リード角）が本発明の範囲外とされた内面溝付伝熱管（比較例２及び比較例３）に対しても、本発明に従う構造を有する９種類の内面溝付伝熱管（実施例１〜９）が、小さな管内圧力損失比を有することは、明らかである。
【００５９】
また、本発明に従う構造を有する９種類の内面溝付伝熱管（実施例１〜９）においては、第二の溝の条数が比較的に多い内面溝付伝熱管（実施例６）を除いた残りの全てのものが、内面松葉溝付伝熱管（比較例４）を基準とした管内熱伝達率比が０．８５を上回っており、かかる管内熱伝達率比が０．８５となる、従来の一般的な内面螺旋溝付伝熱管（比較例１）に比べて、明らかに大きな値となっている。なお、第二の溝の条数が比較的に多い内面溝付伝熱管（実施例６）にあっても、管内熱伝達率比が、従来の一般的な内面螺旋溝付伝熱管（比較例１）と略同等の値となっており、該内面螺旋溝付伝熱管の管内熱伝達率比の値を下回ることはない。
【００６０】
以上、本発明の具体的な構成について詳述してきたが、これはあくまでも例示に過ぎないのであって、本発明は、上記の記載によって、何等の制約をも受けるものではなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものである。そして、そのような実施形態が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【００６１】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明に従う内面溝付伝熱管にあっては、管内面に、管軸方向に螺旋状に延びる螺旋溝のみが多数形成されてなる従来の内面溝付伝熱管に比して、圧力損失が有利に低減され得ると共に、凝縮性能が効果的に高められ得ることとなるのである。
【００６２】
また、本発明に従う転造加工法を利用した内面溝付伝熱管の製造方法によれば、連続した１本の素管の内面に、第一の溝と第二の溝とが一挙に形成され得るところから、目的とする内面溝付伝熱管が、より速やかに、且つより低いコストで、極めて有利に製造され得るのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う内面溝付伝熱管の一例を示す横断面の端面説明図である。
【図２】図１における部分拡大説明図である。
【図３】図１に示された内面溝付伝熱管の展開図である。
【図４】本発明に従う内面溝付伝熱管を製造する転造加工装置の一例を示す説明図である。
【図５】図４に示された転造加工装置に装備される第一の溝付プラグの正面説明図である。
【図６】図４に示された転造加工装置に装備される第二の溝付プラグの正面説明図である。
【図７】本発明に従う内面溝付伝熱管を製造する加工装置の一例を示す説明図である。
【図８】図７に示された加工装置に装備される第一の圧延ロールの正面説明図である。
【図９】図７に示された加工装置に装備される第二の圧延ロールの正面説明図である。
【図１０】実施例又は比較例としての各種伝熱管の凝縮時の伝熱性能を測定する試験装置における冷媒の流通状態を示す説明図である。
【図１１】実施例及び比較例としての各種伝熱管について、それぞれのものにおける管内熱伝達率と圧力損失の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０内面溝付伝熱管１２第一の溝
１４第二の溝２０素管
２４第一の転圧部材２６第二の転圧部材
３４第一の溝付プラグ３６第二の溝付プラグ
３８第一の溝形成凸条４０第二の溝形成凸条
４４帯板状素材４８第一の圧延ロール
５０第二の圧延ロール５２第一の溝形成凸条
５４第二の溝形成凸条[0001]
【Technical field】
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an internally grooved heat transfer tube suitably used for air conditioning equipment, refrigeration equipment, and the like, and a manufacturing method thereof, and more particularly to an internally grooved heat transfer tube that is more effectively improved in the condensation heat transfer coefficient in the tube. And a method by which it can be advantageously produced.
[0002]
[Background]
Conventionally, as a kind of heat transfer tubes incorporated in heat exchangers such as evaporators and condensers in air-conditioning equipment and refrigeration equipment typified by air conditioners etc., many grooves are formed on the inner surface of the pipe toward the tube axis direction. A so-called internally grooved heat transfer tube formed so as to continuously extend in a spiral shape is known. And in recent years, heat transfer by optimization of the depth and width of the spiral groove, the number of strips, the lead angle, the height and thickness of the fin formed between the spiral grooves, the apex angle, etc. in such an internally grooved heat transfer tube. The efficiency of the heat exchanger and the heat exchange efficiency of the heat exchanger in which it is incorporated are improved, and in various publications such as JP-A-7-12483, the optimum design of the spiral grooves and fins Various proposals have been made. However, there is a limit to improving the heat transfer performance of the internally grooved heat transfer tube simply by changing the design of the spiral groove or fin, and it is difficult to further improve the performance of the internally grooved heat transfer tube. It was.
[0003]
Under such circumstances, JP-A-3-234302 and JP-A-8-303905 disclose that a large number of main grooves spirally extending in the tube axis direction intersect with the large number of main grooves on the pipe inner surface. An internally grooved heat transfer tube in which a large number of sub-grooves extending in the direction are formed is disclosed.
[0004]
That is, in the former publication, the sub-groove is formed as a main groove so that a large number of tubular portions formed by intermittently narrowing the opening width of the main groove are formed at predetermined intervals in the longitudinal direction of the main groove. An inner grooved heat transfer tube provided across the tube is disclosed, and there is a boiling nucleus in the tubular section when such an inner grooved heat transfer tube is used as an evaporation tube in an evaporator. It is described that bubbles can be easily generated and evaporation can be promoted, thereby increasing the efficiency of vaporization of the heat transfer medium. The latter publication discloses an internally grooved heat transfer tube in which the main groove is formed by being shifted (offset) in the tube axis direction with the intersecting portion with the sub-groove in between. When such an internally grooved heat transfer tube is used as a condensing tube in a condenser, it is formed by a heat transfer medium that has condensed into a liquid and a heat transfer medium that has not yet condensed and remains in a gaseous state. It is described that the concentration boundary layer can be renewed reliably at the intersection of the main groove and the sub-groove, and the diffusion resistance of the concentration can be reduced, so that high condensing performance can be exhibited.
[0005]
However, according to the study by the present inventors, among the two types of internally grooved heat transfer tubes disclosed in the above two publications, in the internally grooved heat transfer tube disclosed in JP-A-3-234302, It is difficult to obtain a condensing performance superior to that of a conventional internally grooved heat transfer tube in which only a number of spiral grooves are formed on the inner surface of the tube, and the internally grooved heat transfer tube disclosed in JP-A-8-303905 In this case, since the effect of promoting turbulent flow at the intersection of the main groove and the sub-groove is further enhanced, the flow resistance of the heat transfer medium in the pipe is remarkably increased, thereby It has been found that the pressure loss is inevitably increased as compared with the conventional internally grooved heat transfer tube having only the spiral groove.
[0006]
[Solution]
Here, the present invention has been made in the background as described above, and the problem to be solved is that a large number of spiral grooves extending spirally in the tube axis direction are formed on the inner surface of the tube. It is an object of the present invention to provide an internally grooved heat transfer tube in which the pressure loss can be advantageously reduced and the condensation performance can be effectively enhanced as compared with the conventional internally grooved heat transfer tube. Moreover, in this invention, it also makes it the solution subject to provide the method of manufacturing advantageously such an internally grooved heat exchanger tube.
[0007]
[Solution]
In the present invention, in order to solve such a problem, a large number of first grooves that spirally extend in the tube axis direction are formed on the inner surface of the tube, and the first groove Inclined in the same direction as the inclination direction of the tube axis However, it extends continuously in the tube axis direction. Intersect with the first groove A second groove is formed Manufactured by rolling process In the internally grooved heat transfer tube, the first groove is formed with a twist angle of 10 to 30 ° with respect to the tube axis, while the second groove is formed with respect to the tube axis. Smaller than the twist angle of the first groove of 2-10 ° 1 to 6 strips are formed per round with a twist angle and a groove width 1.3 to 8 times the pitch of the first groove in the pipe circumferential direction. Furthermore, the fins formed between the adjacent first grooves are bent or crushed by the second groove intersecting the first groove, and the adjacent first grooves are in the first groove. Communicated in the second groove The gist of the heat transfer tube with the inner groove is characterized by the above.
[0008]
In such an internally grooved heat transfer tube according to the present invention, the second groove is formed so as to extend crossing the first groove extending spirally in the tube axis direction. The condensate of the heat transfer medium that is caused to flow along the first groove and the condensate of the heat transfer medium that flows along the second groove are at the intersection of the first groove and the second groove. The impingement disturbs the smooth flow of the heat transfer medium condensate along the first groove, thereby promoting turbulence at the intersection of the first and second grooves. It can be reasonably planned.
[0009]
In such an internally grooved heat transfer tube, the second groove has a small twist angle parallel to or close to the tube axis, and the pitch in the circumferential direction of the first groove, In other words, since the groove width is sufficiently larger than the width of the first groove defined by the pitch, the second groove is a condensate of the heat transfer medium. The condensate can be efficiently drained along the second groove, and thus the fins formed between the first grooves. In this case, the immersion of the fin tips that effectively act on the heat transfer of condensation into the condensate can be advantageously eliminated or suppressed, and such a second groove has a large groove width. Since the number of the grooves is very small, It is effective heat transfer area of the tube that lowers is as it can be prevented as much as possible.
[0010]
Furthermore, in the internally grooved heat transfer tube according to the present invention, as described above, the heat transfer medium can be efficiently removed along the second groove having a sufficiently large groove width. Thus, such a heat transfer medium can be made to flow more smoothly in the tube, and thereby the flow resistance of the heat transfer medium in the tube can be advantageously reduced.
[0011]
Accordingly, in such an internally grooved heat transfer tube according to the present invention, compared to a conventional internally grooved heat transfer tube in which a large number of spiral grooves extending spirally in the tube axis direction are formed on the tube inner surface. The pressure loss can be advantageously reduced and the condensation performance can be effectively enhanced.
[0012]
In such an internally grooved heat transfer tube according to the present invention, preferably, the second groove has a depth 0.5 to 1.2 times the depth of the first groove. Will be formed. According to such a configuration, a larger amount of the heat transfer medium condensate is caused to flow along the second groove, whereby the second groove is discharged from the heat transfer medium condensate. In addition to fulfilling the role as a groove more fully, the condensate of the heat transfer medium flowing along the first groove collides with the condensate of the heat transfer medium flowing along the second groove. The disturbance effect can be increased more advantageously, so that the improvement of the condensation performance can be increased even more effectively.
[0013]
According to the present invention, there is provided a method for manufacturing an internally grooved heat transfer tube having the above-described structure, wherein an element tube for providing the internally grooved heat transfer tube is prepared, A first plug provided with a number of first protrusions extending in the axial direction with a shape corresponding to one groove, and a first plug extending in the axial direction with a shape corresponding to the second groove on the outer peripheral surface. A second plug formed with two ridges is coaxial in the inner hole of the element tube so as to be rotatable in series along the length direction and around the central axis of the element tube. Further, the first rolling member and the second rolling member are arranged at positions corresponding to the arrangement positions of the first and second plugs around the raw tube, While moving the base tube continuously from the first plug side toward the second plug side, the first plug , The first plug is pressed against the first plug from the outer surface of the tube by the first rolling member, and the first tube is brought into contact with the inner surface of the elementary tube. A plurality of the first grooves are formed by the first ridges of the plug of the first plug, and among the first grooves, the first grooves are adjacent to each other in the circumferential direction of the element tube. After forming a crest extending along the groove in the tube axis direction of the tube, the tube is moved to the second tube while the second plug is rotated about the center axis of the tube. Of the crests formed between the plurality of first grooves on the inner surface of the element tube, the element tube is pressed against the plug by the second rolling member from the outer surface of the pipe. As a result of the movement of the second plug, the one that contacts the tip end surface of the second ridge of the second plug is sequentially bent or crushed and deformed. Also a method of manufacturing the inner surface grooved heat transfer tube, characterized in that as allowed to form a second groove, in which the subject matter.
[0014]
According to such a method for manufacturing an internally grooved heat transfer tube according to the present invention, the first groove and the second groove can be formed all at once on the inner surface of one continuous element tube. The inner-grooved heat transfer tube can be manufactured very advantageously more quickly and at a lower cost.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, in order to clarify the present invention more specifically, specific configurations of the internally grooved heat transfer tube and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
First, FIG. 1 shows an example of an internally grooved heat transfer tube having a structure according to the present invention in an end view in a cross-sectional form cut in a direction perpendicular to the tube axis direction, and FIG. FIG. 1 is an enlarged view of the main part, and FIG. 3 shows a state where such an internally grooved heat transfer tube is cut in parallel with the tube axis direction and developed. In addition, in order to make it easy to understand the inclined form of the first and second grooves with respect to the tube axis, FIG. 3 shows the first groove in an exaggerated manner among these two types of grooves. Therefore, it should be understood that in the development view of FIG. 3, the first groove is shown with a smaller number of arrangement stripes as compared with FIG. 1.
[0019]
As is apparent from FIGS. 1 to 3, the internally grooved heat transfer tube 10 as a whole has a hollow straight tube shape having a circular cross section. In addition, this inner surface grooved heat transfer tube 10 is employed as an evaporation tube, a condensation tube, a heat pipe body, or the like, so that a flow path of a heat transfer medium such as a refrigerant can be formed inside the tube. In addition to the circular shape, it is configured in a hollow tube structure having an appropriate cross-sectional shape such as an elliptical shape or a flat oval shape. And in this inner surface grooved heat transfer tube 10, depending on the required heat transfer performance, the type of heat transfer medium employed, etc., for example, copper, copper alloy, aluminum alloy, etc. A metal material will be used appropriately.
[0020]
Further, in the inner surface grooved heat transfer tube 10, the outer peripheral surface is a smooth surface, and on the inner peripheral surface, a plurality of first grooves 12 and a plurality of second grooves 14 are formed. ing.
[0021]
More specifically, each of the first grooves 12 has a substantially trapezoidal shape that gradually becomes narrower toward the bottom in a cross section perpendicular to the tube axis, and is It is provided with the form which inclines and extends continuously spirally toward the tube axis direction. Further, 32 first grooves 12 are provided on the end faces of the cross section perpendicular to the tube axis. That is, the first groove 12 is formed on the inner surface of the internally grooved heat transfer tube 10 with 32 strips per circumference. And by providing such many 1st groove | channels 12, the fin 16 which has a protrusion form between the 1st groove | channels 12 mutually adjacent in the pipe | tube circumferential direction in a pipe inner surface is respectively. It is formed one by one. Further, the fins 16 each correspond to the shape of each first groove 12 and gradually become narrower toward the tip, and the tube 16 is perpendicular to the tube axis and has a substantially trapezoidal shape with a flat tip surface. It has a cross-sectional shape, and is formed along each first groove 12 so as to be inclined with respect to the tube axis and continuously spirally toward the tube axis direction.
[0022]
On the other hand, each of the plurality of second grooves 14 has a substantially trapezoidal shape that gradually becomes narrower toward the bottom in a cross section perpendicular to the tube axis, and is inclined with respect to the tube axis. Although it is formed so as to continuously extend in a spiral shape toward the tube axis direction, the width of the bottom thereof is sufficiently larger than the width of the bottom of each of the first grooves 12. The inclination angle with respect to the tube axis (twist angle with respect to the tube axis = lead angle) is sufficiently smaller than that of the first groove 12. Further, these second grooves 14 are provided on the end face of the cross section perpendicular to the tube axis, that is, four strips, that is, four strips per circumference.
[0023]
That is, in the inner surface grooved heat transfer tube 10 of the present embodiment, a large number of first grooves 12 and a large number of fins 16 having a narrow groove width are alternately positioned in the tube circumferential direction on the inner surface of the tube and spiral. A plurality of second grooves 14 having a wide groove width intersecting the first groove 12 and extending in the tube axis direction. It is configured as a heat transfer tube with an inner surface spiral groove with a heat transfer area efficiently increased in a limited space on the inner surface of the tube. -ing
[0024]
In such an internally grooved heat transfer tube 10, the cross-sectional shapes of the first groove 12 and the second groove 14 are not particularly limited, and the use of the heat transfer tube 10 and the adopted heat transfer tube are not limited. It is appropriately determined according to the type of the heat medium, the mass velocity of the heat transfer medium circulated in the pipe, etc. For example, as the cross-sectional shape thereof, in addition to the trapezoidal shape as described above, a V-shape or U A shape such as a letter shape or an arc shape forming a part of a circle such as a perfect circle, an ellipse, or an ellipse can be adopted. Needless to say, the cross-sectional shape of the fins 16 can be variously modified according to the cross-sectional shape of the first groove 12.
[0025]
As described above, in the internally grooved heat transfer tube 10, the shapes of the first and

second grooves

12 and 14 can be freely set, but the tube axes of the first and

second grooves

12 and 14 are set. Torsion angle (lead angle) with respect to the tube axis of the first groove 12 is particularly in the range of a specific value, and in particular, the torsion angle (lead angle) with respect to the tube axis of the first groove 12: α is 10 to 30 °. It must be. This is because, when the twist angle α of the first groove 12 with respect to the tube axis is less than 10 °, when the internally grooved heat transfer tube 10 is used as a condensing tube, the first groove 12 The shear force by the vaporized gas of the heat transfer medium at the tips of the fins 16 formed on the heat sink is reduced, and the effect of thinning the condensate on the heat transfer medium is reduced. Because it will end up. When the twist angle α of the first groove 12 with respect to the tube axis is larger than 30 °, the lead angle α is too large, and the workability of the first groove 12 with respect to the inner surface of the tube is remarkably deteriorated. Therefore, it is difficult to process a large number of first grooves 12 with respect to the inner surface of the tube, and further, in terms of performance, an increase in pressure loss becomes remarkable, which is an evaporation tube. This is because it adversely affects the heat transfer performance when used. Note that the twist angle α of the first groove 12 with respect to the tube axis is about 15 to 25 ° in order to achieve higher heat transfer performance while ensuring excellent workability on the inner surface of the tube. It is more desirable.
[0026]
The twist angle (lead angle): β with respect to the tube axis of the second groove 14 is 2-10 ° It is necessary to be. This is because the twist angle of the second groove 14 with respect to the tube axis: β Is big In this case, the smooth flow of the heat transfer medium flowing along the second groove 14 is hindered, and the flow resistance of the heat transfer medium in the tube is increased, thereby increasing the pressure loss. Because it will be. Accordingly, in the internally grooved heat transfer tube 10 of the present embodiment, the smaller the twist angle β of the second groove 14 with respect to the tube axis, in other words, the second groove 14 becomes with respect to the tube axis. The closer to parallel, the lower the pressure loss, and particularly when used as an evaporation tube, it can exhibit excellent evaporation performance. In that sense, the tube axis of the second groove 14 in this sense. It is more desirable that the twist angle with respect to the angle β is 5 ° or less.
[0027]
Moreover, in such an internally grooved heat transfer tube 10, the width: W of the second groove 14 is in a range of 1.3 to 8 times the pitch: P in the tube circumferential direction of the first groove 12. As compared with the sub-groove in the conventional internally grooved heat transfer tube with cross grooves as described above, the size is set to be extremely large. However, when the ratio is smaller than 1.3 times, the width W of the second groove 14 becomes too narrow, and the condensate of the heat transfer medium is hardly removed along the second groove 14. Thus, in the fin formed between the first grooves 12, the fin tip that effectively acts on the heat transfer of condensation is submerged into the condensate, thereby improving the condensing performance. Not only can it become undesired, but the number of the second grooves 14 is formed more than necessary, and the effect of promoting turbulence at the intersections between the numerous second grooves 14 and the numerous first grooves 12 is obtained. This is because the flow resistance of the heat transfer medium in the pipe is remarkably increased and the pressure loss is inevitably increased. In addition, when the width of the second groove 14 is larger than the pitch P of the first groove 12 in the pipe circumferential direction, the groove width W is large. Thus, the workability of the second groove 14 when processing the inner surface of the pipe is significantly reduced, the number of the second grooves 14 and the first grooves 12 is reduced, and the effective heat transfer area is reduced. This is because the heat transfer enhancement effect due to the formation of the first and

second grooves

12 and 14 cannot be expected.
[0028]
In other words, the width W of the second groove 14 formed on the inner surface of the internally grooved heat transfer tube 10 is the first groove 12 in order to improve the condensation performance and reduce the pressure loss in the heat transfer tube 10. In order to obtain such characteristics more effectively, the width of the second groove 14 is: It is more desirable that W is about 2 to 5 times. In addition, when the internally grooved heat transfer tube 10 is used as a general condensation tube or evaporation tube, the first groove 12 is actually set to a pitch of about 0.15 to 0.85 mm. The width W of the second groove 14 is usually a value in the range of about 0.5 to 2.0 mm.
[0029]
Further, as described above, in the internally grooved heat transfer tube 10, the second groove 14 is formed with a sufficiently wide width with respect to the first groove 12. It is necessary to sufficiently reduce the number of arrangement strips within the range of 1 to 6 strips per turn. That is, when the second groove 14 is formed with the number of strips of seven or more, the first groove 12 is formed on the inner surface of the tube while keeping the width W of the second groove 14 within the above range. Since it is difficult to secure an effective heat transfer area in the formed portion with a sufficient size, the number of arrangement of the second grooves 14 must be set within the above range. . Further, in the internally grooved heat transfer tube 10, both the width of the second groove 14 and the effective heat transfer area on the tube inner surface are sufficiently secured to further improve the condensation performance and reduce the pressure loss. In order to effectively aim, the number of the arrangement | positioning stripes of this 2nd groove | channel 14 will be preferably 2-4 strips per circumference | surroundings. On the other hand, the number of arrangement grooves of the first groove 12 is not particularly limited, and as the excessively large number of lines, the workability is deteriorated, and as the extremely small number of lines, the effective heat transfer on the inner surface of the pipe is performed. It is set as appropriate according to the groove pitch or the like so as not to reduce the area.
[0030]
In addition, the depth of the 1st groove | channel 12 in such an internally grooved heat exchanger tube 10: D ₁ And the depth of the second groove 14: D ₂ Is not necessarily a specific value, but preferably the depth of the second groove 14: D ₂ Is the depth of the first groove 12: D ₁ The size is about 0.5 to 1.2 times. Because the depth of the second groove 14: D ₂ Is the depth of the first groove 12: D ₁ If the size is less than 0.5 times, the flow rate of the heat transfer medium that flows along the second groove 14 becomes too small, and the second groove 14 is not in the heat transfer medium. In addition to not functioning effectively as a condensate drain, the condensate of the heat transfer medium flowing along the second groove 14 and the condensation of the heat transfer medium flowing along the first groove 12 This is because the disturbance effect due to the collision with the liquid is reduced, and as a result, the condensing performance as expected cannot be obtained. The depth of the second groove 14: D ₂ Is the depth of the first groove 12: D ₁ If it is larger than 1.2 times, the second groove 14 becomes too deep, the workability of the second groove 14 is deteriorated, and the pressure resistance strength of the internally grooved heat transfer tube 10 is reduced. It is because it will fall remarkably.
[0031]
As described above, in the internally grooved heat transfer tube 10 of the present embodiment, the first groove 12 continuously extending in a spiral shape in the tube axis direction has a predetermined twist angle with respect to the tube axis on the inner surface. A plurality of second grooves 14 that are formed and have a groove width sufficiently larger than the first grooves 12 intersect the plurality of first grooves 12 with a relatively small twist angle with respect to the tube axis. However, since it is formed in a small number of strips so as to continuously extend in a spiral shape in the tube axis direction, only a large number of spiral grooves extending in a spiral shape in the tube axis direction are simply formed on the inner surface of the tube. As compared with the conventional internally grooved heat transfer tube, the pressure loss can be advantageously reduced and the condensation performance can be effectively enhanced.
[0032]
By the way, the internally grooved heat transfer tube 10 exhibiting such excellent characteristics is manufactured by using, for example, a known rolling method or rolling method.
[0033]
That is, when manufacturing the internally grooved heat transfer tube 10 by using the rolling method, for example, using a rolling device 18 having a structure as shown in FIG. By subjecting to a predetermined rolling process, the intended heat transfer tube 10 with the inner surface groove is obtained.
[0034]
Specifically, in the rolling processing device 18 used here, the raw tube 20 that gives the target inner-surface grooved heat transfer tube 10 is unidirectional in the direction of the tube axis (in the direction of the arrow in the figure) in the same manner as in the past. ) Can be pulled out and moved. In addition, around the element tube 20, a first circular die 22, a first rolling member 24, a second rolling member 26, and a second circular die 28 are predetermined in adjacent ones. The base tubes 20 are sequentially arranged from the upstream side to the downstream side in the moving direction with a gap. Each of them has a ring shape having an inner hole having a diameter smaller than the outer diameter of the raw tube 20, and the inner diameter dimension is gradually reduced according to the arrangement order. It is configured.
[0035]
On the other hand, a floating plug 32, a first grooved plug 34 and a second grooved plug 36, which are connected to each other by a tie rod 30, are arranged around the element tube 20 in the inner hole of the element tube 20. In addition, they are coaxially inserted and arranged at positions corresponding to the first circular die 22, the first rolling member 24, and the second rolling member 26 so as to be rotatable around the pipe axis. Of these three plugs, the floating plug 32 has the same structure as the conventional one, and the downstream portion in the moving direction of the raw tube 20 is made smaller in diameter than the upstream portion. It has a stepped cylindrical block shape.
[0036]
Further, as shown in FIG. 5, the first grooved plug 34 has a large number of first groove forming ridges 38 on the outer peripheral surface thereof which are inclined with respect to the axial center and are continuous in the axial direction. Are formed to extend. The first groove-forming ridge 38 has a first cross-sectional shape perpendicular to the axis of the first grooved plug 34 that is to be formed on the inner surface of the target internally grooved heat transfer tube 10. The groove 12 has a shape corresponding to the cross-sectional shape perpendicular to the tube axis, and the torsion angle of the first groove 12 with respect to the tube axis of the inner-surface grooved heat transfer tube 10 is determined by the twist angle with respect to the axial center. It is the corresponding size.
[0037]
On the other hand, as shown in FIG. 6, the second grooved plug 36 also has a second groove-forming ridge 40 on the outer peripheral surface thereof continuously inclined in the axial direction while being inclined with respect to the axial center. The number of the second grooves 14 to be formed on the inner surface of the target inner-surface grooved heat transfer tube 10 is formed so as to extend. The second groove-forming ridge 40 has a cross-sectional shape perpendicular to the axis of the second grooved plug 36 such that the second groove 14 in the inner surface grooved heat transfer tube 10 is perpendicular to the tube axis. In addition to the shape corresponding to the shape, the torsion angle with respect to the shaft center corresponds to the torsion angle of the second groove 14 with respect to the tube axis of the inner surface grooved heat transfer tube 10.
[0038]
And in order to manufacture the target inner surface grooved heat transfer tube 10 using the rolling processing apparatus 18 having such a structure, first, the raw tube 20 is first moved to the arrow shown in FIG. The diameter is reduced between the floating plug 32 and the first circular die 22. Next, the raw tube 20 is pressed against the first grooved plug 34 from the outer surface of the tube by the first rolling member 24 to further reduce the diameter, and the first grooved plug 34. 34 is rotated around the tube axis of the raw tube 20, and the inner surface of the raw tube 20 comes into contact with the distal end surface of the first groove-forming ridge 38 in the first grooved plug 34 as the raw tube 20 moves. Sequentially indent the parts to be done. As a result, the first groove 12 that is recessed with the shape corresponding to the first groove-forming protrusion 38 of the first grooved plug 34 and the twist angle is formed on the inner surface of the element tube 20 in the tube axis direction. A large number of fins 16 are formed so as to continuously extend in a spiral shape, and at the same time, fins 16 having a protrusion shape are provided between the first grooves 12 adjacent to each other in the pipe circumferential direction. One is formed along each groove 12.
[0039]
Next, the raw tube 20 formed with a large number of the first grooves 12 and fins 16 is pressed against the second grooved plug 36 from the outer surface of the tube by the second rolling member 26, and further Further, the diameter of the second grooved plug 36 is reduced and the second grooved plug 36 is rotated around the tube axis of the raw tube 20. What contacts the front end surface of the second groove-forming ridge 40 is bent or crushed and deformed sequentially by the ridge 40. As a result, the second groove 14 recessed with a shape corresponding to the groove forming ridge 40 of the second grooved plug 36 and the twist angle intersects the first groove 12 in the tube axis direction. A plurality are formed so as to continuously extend in a spiral shape. At this time, some of the fins 16 may not be sufficiently deformed, but the above-described effects achieved by the formation of the second groove 14 are not hindered by such fins 16. .
[0040]
Thereafter, the raw tube 20 is cut into a predetermined length as necessary, and therefore, a first continuous extension spirally extending in the tube axis direction on the inner surface of the tube with a predetermined twist angle with respect to the tube axis. A large number of grooves 12 are formed, and a second groove 14 having a groove width sufficiently larger than the first groove 12 has a relatively small twist angle with respect to the tube axis, and the plurality of first grooves 12. As shown in FIGS. 1 to 3, the inner surface grooved heat transfer tube 10 is continuously manufactured so as to extend in a spiral shape in the direction of the tube axis while crossing the tube. It is.
[0041]
As described above, according to the technique using the rolling processing apparatus 18 as shown in FIG. 4, the first and second

grooved plugs

34 and 36, on the inner surface of one continuous raw tube 20, Since the first and

second grooves

12 and 14 can be formed at a stroke, the intended internally grooved heat transfer tube 10 can be manufactured very advantageously, more quickly and at a lower cost.
[0042]
When manufacturing the internally grooved heat transfer tube 10 using a rolling method, for example, a continuous strip plate material 44 is formed by using a processing device 42 having a structure as shown in FIG. The desired inner surface grooved heat transfer tube 10 is obtained by subjecting the strip-shaped material 44 to grooving or pipe making by a predetermined rolling process while moving in the length direction.
[0043]
More specifically, the processing device 42 used here can move the strip plate material 44 to one side in the length direction (direction indicated by an arrow in FIG. 7) by a driving roll (not shown). It has become. Further, guide rolls 46, 46 sandwiching the strip plate material 44 up and down are arranged on the most upstream side in the moving direction of the strip plate material 44, and are guided by the guide rolls 46, 46. The shaped material 44 is guided to first and second two rolling

rolls

48 and 50 arranged at a predetermined interval on the upstream side and the downstream side in the moving direction.
[0044]
Also, as shown in FIG. 8, of the two rolling

rolls

48 and 50, the first rolling roll 48 located on the upstream side in the moving direction of the strip plate material 44 has a number of first rolling rolls on its outer peripheral surface. The groove forming ridges 52 are formed so as to continuously extend in the circumferential direction while being inclined with respect to the axis perpendicular to the axis. And this 1st groove | channel formation protrusion 52 is the 1st groove | channel 12 with which cross-sectional shape parallel to the axial center of the 1st rolling roll 48 should be formed in the inner surface of the target inner surface grooved heat exchanger tube 10. Of the first groove 12 with respect to the tube axis of the inner surface grooved heat transfer tube 10, and the size of the twist angle with respect to the axis perpendicular to the axis perpendicular to the axis. The size corresponds to the twist angle.
[0045]
On the other hand, as shown in FIG. 9, the second rolling roll 50 arranged on the downstream side in the moving direction of the strip plate material 44 has the second groove forming ridge 54 on the axis perpendicular to the outer peripheral surface. The number of second grooves 14 to be formed on the inner surface of the target inner-surface grooved heat transfer tube 10 is formed so as to continuously extend in the circumferential direction while being inclined. In addition, as for this 2nd groove | channel formation protruding item | line 54, the cross-sectional shape parallel to the axial center of the 2nd rolling roll 50 respond | corresponds to the pipe axis perpendicular | vertical cross-sectional shape of the 2nd groove | channel 14 in the said inner surface grooved heat exchanger tube 10. And the size of the twist angle with respect to the axis perpendicular to the axis perpendicular to the axis is set to correspond to the twist angle of the second groove 14 with respect to the tube axis of the internally grooved heat transfer tube 10. ing.
[0046]
Then, as shown in FIG. 7, the first rolling roll 48 and the second rolling roll 50 are provided on the one surface of the strip plate material 44, and support rolls 56, 56 disposed below each other. In this state, the belt plate material 44 is sandwiched and pressed at a predetermined pressure, and each of the belt plate materials 44 is disposed so as to be rotatable about one axis.
[0047]
Further, on the downstream side of the first and second rolling rolls 48 and 50 in the moving direction of the strip plate material 44, a structure similar to the conventional structure for gradually forming the strip plate material 44 into a tubular shape is provided. The nine pairs of forming rolls 58 to 74 are arranged so as to be rotatable around their respective axis centers in a state where the strip plate material 44 is sandwiched in the vertical direction between the rolls that make a pair, Further, on the downstream side of the nine pairs of forming rolls 58 to 74, the strip plate material 44 formed into a tube shape by the nine pairs of forming rolls 58 to 74 is further moved to the downstream side as in the conventional apparatus. A pair of seam guide rolls 76 to be guided, a high-frequency induction coil 78 and a pair of squeeze rolls that are welded together at both edges in the width direction of the strip-shaped material 44 formed into a tubular shape to form one continuous tube. 80 is arranged.
[0048]
And in order to manufacture the target inner surface grooved heat transfer tube 10 using the rolling processing device 42 having such a structure, first, the strip plate material 44 is lengthened with a driving roll (not shown). It is moved to one side of the direction (in the direction of the arrow in FIG. 7), guided to the first rolling roll 48 side by the guide rolls 46, 46, and rotated around the axis by the movement of the strip plate material 44. The first rolling roll 48 presses one surface of the strip plate material 44, and the first rolling roll 48 has a first surface in accordance with the movement of the strip plate material 44 on the one surface. The site | part which contacts a front end surface to the groove | channel formation protrusion 52 is dented sequentially. As a result, the first groove 12 that is recessed with a shape corresponding to the first groove-forming ridges 52 in the first rolling roll 48 and a twist angle is formed on one surface of the strip-shaped material 44. A large number of fins are formed so as to continuously extend in the length direction of the material 44, and at the same time, fins having a ridge shape between the first grooves 12 adjacent to each other in the width direction of the strip plate material 44. 16 are formed one by one along the first groove 12.
[0049]
Next, the strip-shaped material 44 in which a large number of first grooves 12 and fins 16 are formed on one surface is moved to the second rolling roll 50 side. In the second rolling roll 50 that is rotated, one surface of the strip plate material 44 is pressed to move the strip plate material 44 among the many fins 16 formed on the one surface. Accordingly, the second rolling roll 50 that is in contact with the tip surface of the second groove-forming ridge 54 is sequentially bent or crushed and deformed by the ridge 54. Accordingly, the second groove 14 that is recessed with a shape corresponding to the second groove forming ridge 54 of the second rolling roll 50 and a twist angle intersects the first groove 12, and the belt plate A plurality of the shaped materials 44 are formed so as to extend continuously in the length direction.
[0050]
Thereafter, the strip-shaped material 44 is formed into a tubular shape by the nine pairs of forming rolls 58 to 74 with the surfaces on which the first and

second grooves

12 and 14 are formed inside, and then facing each other by such forming. The both ends in the width direction of the band-shaped material 44 thus positioned are subjected to high-frequency induction welding with a high-frequency induction coil 78 and a pair of squeeze rolls 80, thereby forming a continuous tube body 82. Thus, the target inner surface grooved heat transfer tube 10 in which a large number of first grooves 12 and a plurality of second grooves 14 are formed on the inner surface of the tube with the structure shown in FIGS. 1 to 3. To get.
[0051]
As described above, according to the technique using the processing apparatus 42 as shown in FIG. 7, grooving by the first and second rolling rolls 48 and 50 is performed on one continuous strip-like material 44. By carrying out a series of processes consisting of a process and a pipe forming process using nine pairs of forming rolls 58 to 74 and a high-frequency induction coil 78, the target internally grooved heat transfer tube 10 is manufactured at once and efficiently. It can be done.
[0052]
Incidentally, a plurality of types of internally grooved heat transfer tubes having a structure according to the present invention were actually manufactured, and the above-mentioned excellent feature points were evaluated for these multiple types of internally grooved heat transfer tubes.
[0053]
That is, first, a large number of the first grooves and a plurality of the second grooves are formed on the inner surface of the pipe in a form that is spirally continuous in the pipe axis direction and extends so as to intersect with each other. The structure according to the present invention is configured with the dimensions as shown in FIG. 9 Types of internally grooved heat transfer tubes (Example 1 to Example 9 ) And prepared. For comparison, a conventional inner surface spiral grooved heat transfer tube (Comparative Example 1) in which only a number of first grooves are provided on the inner surface of the tube, a first groove and a second groove (main groove) Sub-grooves), two types of internally grooved heat transfer tubes (Comparative Example 2 and Comparative Example 3) in which the twist angle of the second groove with respect to the tube axis is outside the scope of the present invention, and the tube inner surface A so-called inner surface pine groove grooved heat transfer tube (Comparative Example 4) having a structure as shown in, for example, Japanese Patent No. 2842810, in which a number of grooves having V-shapes (referred to as first grooves) are formed. Each was prepared with dimensions as shown in Table 1 below.
[0054]
These prepared 13 Types of internally grooved heat transfer tubes (Examples 1 to 9 And Comparative Examples 1 to 4) were all made of copper. In Table 1 below, the lead angle indicates the size of the twist angle of the first groove or the second groove with respect to the tube axis, and the number of stripes per one turn of the first groove or the second groove. The number of strips, that is, the number of first grooves or second grooves formed on the end face in a cross section perpendicular to the tube axis is shown. Furthermore, the magnification in the column of the width of the second groove indicates the magnification of the width of the second groove with respect to the pitch of the first groove. Prepared 13 Types of internally grooved heat transfer tubes (Examples 1 to 9 In all of Comparative Examples 1 to 4), the pitch of the first groove was 0.37 mm.
[0055]
[Table 1]

[0056]
Then they were prepared 13 Types of internally grooved heat transfer tubes (Examples 1 to 9 And Comparative Examples 1 to 4), a conventionally known heat transfer performance test apparatus, and R-410A as a refrigerant, and various heat transfer tubes are assembled in a single tube to the test section of the heat transfer performance test apparatus. Then, under the circulation of the refrigerant as shown in FIG. 10, a condensation performance test was conducted according to a known method under the test conditions shown in Table 2 below, and the heat transfer coefficient and pressure loss in the pipes of these various heat transfer tubes were calculated. It was measured. And, among the measured values of the heat transfer coefficient and pressure loss in each tube of the heat transfer tubes obtained in this way, the pressure loss is shown, although it exhibits superior condensation performance compared to the general heat transfer tube with spiral groove inside. Of the inner surface pine groove grooved heat transfer tube (Comparative Example 4), which is known to have a very large characteristic, and the measured value of the pressure loss in the tube and the pressure loss in the tube as a reference (= 1.0), respectively. Other than attached heat transfer tubes (Comparative Example 4) 12 Types of internally grooved heat transfer tubes (Examples 1 to 9 The ratios of the measured values of the heat transfer coefficient and pressure loss in the tubes in Comparative Examples 1 to 3) to the measured values in the heat transfer tube with inner pine groove (Comparative Example 4) were determined. Each inner surface grooved heat transfer tube (Examples 1 to 4) based on the inner surface pine groove grooved heat transfer tube (Comparative Example 4) obtained from the result 9 The relationship between the heat transfer coefficient ratio in the tube and the pressure loss ratio in the tube of Comparative Examples 1 to 3 is shown in FIG. In addition, the test section length in the condensation performance test was 4 m.
[0057]
[Table 2]

[0058]
As is clear from the results shown in FIG. 11, it has a structure according to the present invention. 9 Types of internally grooved heat transfer tubes (Examples 1 to 9 ) That In all, the pressure loss ratio in the tube based on the inner pine grooved heat transfer tube (Comparative Example 4) is less than 0.9, and the pressure loss ratio in the tube exceeds 0.9. The value is clearly smaller than that of a general inner surface spiral grooved heat transfer tube (Comparative Example 1). Ma The tube Although the first groove and the second groove are formed on the inner surface, the inner grooved heat transfer tube in which the twist angle (lead angle) with respect to the tube axis of the second groove is outside the scope of the present invention (Comparative Example) 2 and comparative example 3) also have a structure according to the invention 9 Types of internally grooved heat transfer tubes (Examples 1 to 9 However, it is clear that it has a small in-tube pressure loss ratio.
[0059]
Also having a structure according to the invention 9 Types of internally grooved heat transfer tubes (Examples 1 to 9 ), The inner grooved heat transfer tube (example) 6 In all the remaining cases except for), the heat transfer coefficient ratio in the tube based on the inner pine groove groove heat transfer tube (Comparative Example 4) exceeds 0.85, and the heat transfer coefficient ratio in the tube is 0.85. Compared with the conventional general internal spiral grooved heat transfer tube (Comparative Example 1), the value is clearly larger. In addition, the inner grooved heat transfer tube with a relatively large number of second grooves (Examples) 6 ), The heat transfer coefficient ratio in the tube is substantially the same as that of the conventional general inner grooved heat transfer tube (Comparative Example 1), and the heat transfer in the tube of the inner surface spiral groove heat transfer tube It will never fall below the value of the rate ratio.
[0060]
The specific configuration of the present invention has been described in detail above. However, this is merely an example, and the present invention is not limited by the above description. The present invention can be implemented in a mode in which various changes, modifications, improvements, and the like are added based on the above. Further, it goes without saying that any of such embodiments is included in the scope of the present invention without departing from the gist of the present invention.
[0061]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, in the internally grooved heat transfer tube according to the present invention, a conventional internally grooved transfer in which only a number of spiral grooves extending spirally in the tube axis direction are formed on the tube inner surface. As compared with the heat pipe, the pressure loss can be advantageously reduced, and the condensation performance can be effectively enhanced.
[0062]
Moreover, according to the manufacturing method of the internally grooved heat transfer tube using the rolling method according to the present invention, the first groove and the second groove are formed at a time on the inner surface of one continuous raw tube. From the point of view, the intended internally grooved heat transfer tube can be manufactured very advantageously more quickly and at a lower cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional end view illustrating an example of an internally grooved heat transfer tube according to the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged explanatory view of FIG. 1;
3 is a development view of the internally grooved heat transfer tube shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a rolling processing apparatus for manufacturing an internally grooved heat transfer tube according to the present invention.
FIG. 5 is a front explanatory view of a first grooved plug equipped in the rolling processing apparatus shown in FIG. 4;
6 is a front explanatory view of a second grooved plug equipped in the rolling processing apparatus shown in FIG. 4; FIG.
FIG. 7 is an explanatory view showing an example of a processing apparatus for producing an internally grooved heat transfer tube according to the present invention.
FIG. 8 is a front explanatory view of a first rolling roll provided in the processing apparatus shown in FIG.
FIG. 9 is a front explanatory view of a second rolling roll provided in the processing apparatus shown in FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a refrigerant flow state in a test apparatus for measuring heat transfer performance during condensation of various heat transfer tubes as an example or a comparative example.
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the heat transfer coefficient in the tube and the pressure loss for each of the various heat transfer tubes as examples and comparative examples.
[Explanation of symbols]
10 Heat transfer tube with inner groove 12 First groove
14 Second groove 20 Base tube
24 1st rolling member 26 2nd rolling member
34 First grooved plug 36 Second grooved plug
38 First groove-forming ridge 40 Second groove-forming ridge
44 Strip plate material 48 First rolling roll
50 Second rolling roll 52 First groove forming ridge
54 Second groove forming protrusion

Claims

A large number of first grooves that spirally extend in the tube axis direction are formed on the inner surface of the tube, and the tube axis is inclined in the same direction as the inclination direction of the first groove with respect to the tube axis. An internally grooved heat transfer tube manufactured by a rolling method, in which a second groove extending continuously in the direction and intersecting the first groove is formed,
The first groove is formed with a twist angle of 10 to 30 ° with respect to the tube axis, while the second groove is 2 to 10 ° with respect to the tube axis. 1 to 6 strips are formed per circumference with a twist angle smaller than the twist angle of the first groove and a groove width 1.3 to 8 times the pitch in the tube circumferential direction of the first groove , Further, the fins formed between the adjacent first grooves are bent or crushed and deformed by the second groove intersecting the first groove, and the adjacent first grooves are the second groove. heat transfer tube inner grooved, characterized in that are communicated with the groove of the.

2. The internally grooved heat transfer tube according to claim 1, wherein the second groove has a depth 0.5 to 1.2 times the depth of the first groove.

A method of manufacturing the internally grooved heat transfer tube according to claim 1 or 2,
A first plug prepared by providing a plurality of first ridges extending in the axial direction on the outer peripheral surface and having a shape corresponding to the first groove, while preparing an element tube for providing the inner surface grooved heat transfer tube; A second plug having a shape corresponding to the second groove and extending in the axial direction on the outer peripheral surface, and a longitudinal direction of the second plug in the inner hole of the element tube Are arranged coaxially so as to be rotatable in series around the central axis of the tube, and further, around the tube, positions corresponding to the positions of the first and second plugs In addition, the first rolling member and the second rolling member are arranged, and the first tube side is continuously moved from the first plug side toward the second plug side, In the state where one plug is rotated about the central axis of the raw tube, the first rolling pressure is applied to the first plug from the outer surface of the tube. By pressing with a material, a large number of the first grooves are formed on the inner surface of the raw tube with the first protrusions of the first plug, and among the many first grooves, A crest extending in the tube axis direction of the tube is formed along the first groove between those adjacent to each other in the circumferential direction of the tube, and then the second plug is connected to the tube. In the state where the tube is rotated around the central axis of the tube, the second tube is pressed against the second plug by the second rolling member from the tube outer surface, whereby the plurality of first tubes on the inner surface of the tube are pressed. Among the crests formed between one groove, those that come into contact with the tip end surface of the second ridge of the second plug as the raw tube moves are sequentially bent or crushed. A method for manufacturing an internally grooved heat transfer tube, wherein the second groove is formed by being deformed.