JP4823990B2 - Heat transfer tube - Google Patents

Heat transfer tube Download PDF

Info

Publication number
JP4823990B2
JP4823990B2 JP2007238049A JP2007238049A JP4823990B2 JP 4823990 B2 JP4823990 B2 JP 4823990B2 JP 2007238049 A JP2007238049 A JP 2007238049A JP 2007238049 A JP2007238049 A JP 2007238049A JP 4823990 B2 JP4823990 B2 JP 4823990B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fin
heat transfer
tube
height
corner
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007238049A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009068773A (en
Inventor
弘太郎 釣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Original Assignee
THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD. filed Critical THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority to JP2007238049A priority Critical patent/JP4823990B2/en
Publication of JP2009068773A publication Critical patent/JP2009068773A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4823990B2 publication Critical patent/JP4823990B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

本発明は、熱交換器に使用される伝熱管、特に管内に給湯水を流通させるヒートポンプ給湯器用熱交換器に使用される伝熱管に関するものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat transfer tube used in a heat exchanger, and more particularly to a heat transfer tube used in a heat exchanger for a heat pump water heater that distributes hot water in the tube.

地球環境保全の観点から二酸化炭素排出量を削減するために各種の伝熱機器の開発が行われている。給湯器には、水を都市ガスや油系燃料により加熱することにより温水を得ることができるタイプのものが多かったが、電力駆動による圧縮機で冷媒を循環させて熱サイクルを形成することによって温水を得るヒートポンプ給湯器の高性能化が進んでいる。ヒートポンプ給湯器では冷媒にフロンではなく二酸化炭素を使用するものが多くなっており、脱フロンにも寄与している。   Various heat transfer devices have been developed to reduce carbon dioxide emissions from the viewpoint of global environmental conservation. Many types of water heaters can obtain hot water by heating water with city gas or oil-based fuel, but by forming a heat cycle by circulating refrigerant with a power-driven compressor The performance of heat pump water heaters that obtain hot water is increasing. Many heat pump water heaters use carbon dioxide instead of chlorofluorocarbon as a refrigerant, which contributes to chlorofluorocarbon removal.

ヒートポンプ給湯器用熱交換器に使用される伝熱管は、熱伝達率と通水圧力損失との影響を考慮して適正な通水流路断面積に設定する必要ある。   The heat transfer tube used in the heat exchanger for the heat pump water heater needs to be set to an appropriate water passage cross-sectional area in consideration of the effects of the heat transfer rate and the water flow pressure loss.

これは、熱交換器を通過する伝熱管内の通水流路(断面積)を大きくすると、伝熱管内の水流速が小さくなり、熱交換器の性能に影響する熱伝達率は低下するからである。   This is because if the water flow path (cross-sectional area) in the heat transfer tube that passes through the heat exchanger is increased, the water flow rate in the heat transfer tube is decreased, and the heat transfer coefficient that affects the performance of the heat exchanger decreases. is there.

逆に、通水流路(断面積)を小さくすると、伝熱管内を流れる水の流速が上がって熱伝達率は向上するが、水と熱交換器との接触面積は小さくなるので、面積減少分だけ伝熱管の通水流路を延長する必要が生じる。   Conversely, if the water flow path (cross-sectional area) is reduced, the flow rate of the water flowing in the heat transfer pipe is increased and the heat transfer coefficient is improved, but the contact area between the water and the heat exchanger is reduced. Only the water flow path of the heat transfer tube needs to be extended.

そしてこのように、水の流速の増加と通水流路の延長を図った場合、通水圧力損失が増加し、結果として通水用のポンプPの動力が大きくなるからである(その分、ポンプ能力の増大によるコストアップと、ポンプPの消費電力が増える)。
前記の点を考慮して、ガスクーラーでは一般的に外径8.0〜12.7mm(肉厚は0.6〜1.0mm)程度の銅あるいは銅合金管を通水用の伝熱管として用いることが多い。
例えば、特許文献1に開示のガスクーラーにおいても、このような観点で伝熱管として用いる芯管の管径が設定されている。
In this way, when the water flow rate is increased and the water flow path is extended, the water flow pressure loss increases, and as a result, the power of the water flow pump P becomes larger (to that extent, the pump Cost increases due to increased capacity and power consumption of pump P increases).
In consideration of the above points, a gas cooler generally has a copper or copper alloy tube having an outer diameter of about 8.0 to 12.7 mm (thickness is 0.6 to 1.0 mm) as a heat transfer tube for passing water. Often used.
For example, also in the gas cooler disclosed in Patent Document 1, the diameter of the core tube used as the heat transfer tube is set from such a viewpoint.

しかし、ガスクーラーにおける伝熱管を、上述したように適正な通水流路断面積に設定するだけでは、十分な熱伝達率を得ることができなかった。   However, a sufficient heat transfer coefficient could not be obtained simply by setting the heat transfer tube in the gas cooler to an appropriate water passage cross-sectional area as described above.

このため、通水側の熱伝達率を向上させるために、伝熱管の内壁面にフィン(内面溝付管)を備え、該フィンの高さを極力高く設定することにより、とりわけ通水温度が低い場合(レイノルズ数が3000〜5000程度と小さい場合)にも通水時の熱伝達率を向上させ、圧力損失も適正な程度に抑えることができることが明らかになっている。   For this reason, in order to improve the heat transfer rate on the water flow side, fins (inner grooved tubes) are provided on the inner wall surface of the heat transfer tubes, and the height of the fins is set as high as possible. It has been clarified that even when it is low (when the Reynolds number is as small as about 3000 to 5000), the heat transfer rate during water flow can be improved and the pressure loss can be suppressed to an appropriate level.

しかしながら、管内面に高さを極力高く構成したフィンの数を増やすと、その分だけ単位長さあたりに必要な材料が増加し、管の重量が増加する。   However, if the number of fins configured to be as high as possible on the inner surface of the tube is increased, the necessary material per unit length increases, and the weight of the tube increases.

逆に、管内面にフィンを形成する加工時において、管内面の周方向に構成するフィンの数が少なくなると伝熱管が座屈し、管内面にフィンを加工することができない。
特開2002−228370号公報
Conversely, when forming fins on the inner surface of the tube, if the number of fins configured in the circumferential direction of the inner surface of the tube is reduced, the heat transfer tube is buckled and fins cannot be processed on the inner surface of the tube.
JP 2002-228370 A

そこで本発明の目的は、ヒートポンプ給湯器のガスクーラーのような、伝熱性能の向上と圧力損失の適正化が困難である熱交換器に効果的に使用できることを前提に、高い歩留まりと材料の有効利用により管重量の低減を図り、且つ、高い伝熱性能を備えた伝熱管の提供を目的とする。   Therefore, the object of the present invention is to provide a high yield and a material with the premise that it can be effectively used for a heat exchanger such as a gas cooler of a heat pump water heater, where it is difficult to improve heat transfer performance and optimize pressure loss. The purpose of the present invention is to provide a heat transfer tube that can reduce the weight of the tube through effective use and has high heat transfer performance.

この発明は、管外側に備えた押圧具が管周方向に公転しながら、銅あるいは銅合金管からなる素管を管内側に備えた溝付プラグの側へ押圧し、前記溝付プラグの外周溝を管内面に転造することによって、外径を8.0mm〜12.7mmの範囲内であり、肉厚を0.6〜1.0mmの範囲内に形成するとともに、管内面に、管全周に亘って複数の螺旋状のフィンを形成した伝熱管であって、前記フィンを、第1フィンと、該第1フィンよりも高さが低い第2フィンとで構成し、前記第1フィンを、0.5〜1.0mmの範囲内の高さに設定するとともに、管内面の周方向に同一ピッチで配設し、前記第2フィンを、前記第1フィンの高さの0.1〜0.5倍の範囲内の高さに設定し、前記第2フィンを、素管を前記押圧具により押圧する押圧力の管周方向における変動が第1フィン形成部分に対して大きくなる第1フィン非形成部分である前記第1フィン同士の間部分ごとに同一ピッチで配設したことを特徴とする。 According to the present invention, while the pressing tool provided on the outer side of the pipe revolves in the pipe circumferential direction, the raw pipe made of copper or a copper alloy pipe is pressed toward the grooved plug provided on the inner side of the pipe, and the outer periphery of the grooved plug is By rolling the groove to the inner surface of the tube , the outer diameter is in the range of 8.0 mm to 12.7 mm, the wall thickness is in the range of 0.6 to 1.0 mm, and the tube inner surface is A heat transfer tube in which a plurality of helical fins are formed over the entire circumference, wherein the fin is composed of a first fin and a second fin having a height lower than the first fin, The fins are set to a height in the range of 0.5 to 1.0 mm, and are disposed at the same pitch in the circumferential direction of the inner surface of the tube, and the second fin is set to a height of 0. 1 of the height of the first fin. Press to set the height within a range of 1 to 0.5 times and press the second fin with the pressing tool. Characterized in that arranged at the same pitch between every portion of the variation in the tube circumferential direction is first fin unformed portion increases with respect to the first fin-forming portion of the first fin to each other.

この発明の態様として、前記第1フィンの底部と管内面との隅角部である第1隅角部、及び、前記第2フィンの底部と管内面との隅角部である第2隅角部のそれぞれを、断面円弧形状で構成し、前記第1隅角部の前記曲率半径を、前記第1フィンの高さの0.08〜0.12倍の範囲内の大きさに設定するとともに、前記第2隅角部の前記曲率半径を、前記第2フィンの高さの0.08〜0.12倍の範囲内の大きさに設定することができる。   As an aspect of the present invention, a first corner which is a corner between the bottom of the first fin and the inner surface of the tube, and a second corner which is a corner of the bottom of the second fin and the inner surface of the tube Each of the parts is configured with a cross-sectional arc shape, and the radius of curvature of the first corner is set to a size within a range of 0.08 to 0.12 times the height of the first fin. The radius of curvature of the second corner can be set to a size within a range of 0.08 to 0.12 times the height of the second fin.

上述したように、管内面に、第1フィンと、該第1フィンよりも低い第2フィンとの高さの異なる2種類のフィンを形成することにより、通水時の乱流促進を図ることができ、優れた伝熱性能を得ることができる。   As described above, turbulent flow promotion during water flow is achieved by forming two types of fins having different heights, the first fin and the second fin lower than the first fin, on the pipe inner surface. And excellent heat transfer performance can be obtained.

特に、第1フィンの高さを0.5mm以上に設定することにより、管内において水温が例えば、10度程度の水が流通する部分においても、高性能な伝熱性能を維持することができる。   In particular, by setting the height of the first fin to 0.5 mm or more, high-performance heat transfer performance can be maintained even in a portion where water having a water temperature of, for example, about 10 degrees flows in the pipe.

また、第1フィンの高さを1.0mm以下で構成し、第2フィンの高さを第1フィンの高さの0.5倍以下で構成したことにより、全てのフィンが不必要に高くなくなることを防止し、必要な材料量を削減できるので、重量低減を図ることができるとともにコスト削減も図ることができる。
このように、第1フィンの高さを1.0mm以下に設定することにより、フィンが高くなりすぎないため、確実にフィンを加工することができる。
In addition, the height of the first fin is configured to be 1.0 mm or less, and the height of the second fin is configured to be 0.5 times or less the height of the first fin, so that all the fins are unnecessarily high. It is possible to prevent the loss and to reduce the amount of necessary material. Therefore, it is possible to reduce the weight and reduce the cost.
Thus, by setting the height of the first fin to 1.0 mm or less, the fin does not become too high, so that the fin can be processed reliably.

特に、上述したように前記第1フィンの高さを、0.5〜1.0mmの範囲内に設定できるが、0.5〜0.8mmの範囲内に設定することが望ましく、さらには、0.55〜0.7mmの範囲内に設定することがより望ましい。これは、前記第1フィンの高さが高くなると、圧力損失の調節や加工の困難性が増すからである。   In particular, as described above, the height of the first fin can be set within a range of 0.5 to 1.0 mm, but is preferably set within a range of 0.5 to 0.8 mm. It is more desirable to set within the range of 0.55 to 0.7 mm. This is because as the height of the first fin increases, adjustment of pressure loss and difficulty of processing increase.

また、第2フィンの高さを、第1フィンの高さの0.1倍以上で構成することにより、加工中に伝熱管の座屈を防止することができる。
詳しくは、また、第2フィンの高さを、第1フィンの高さの0.1倍以下で構成した場合、第2フィンが低すぎて周方向におけるフィン形成部分が実質的に第1フィンのみと少なくなり、その分、周方向におけるフィン同士の間隔が長くなる。
Further, by configuring the height of the second fin to be not less than 0.1 times the height of the first fin, it is possible to prevent the heat transfer tube from buckling during processing.
Specifically, when the height of the second fin is configured to be not more than 0.1 times the height of the first fin, the second fin is too low and the fin forming portion in the circumferential direction is substantially the first fin. As a result, the distance between the fins in the circumferential direction becomes longer.

このため、溝付プラグの溝を転造する際に、加工ボールの伝熱管に対する押圧力の変動がフィン形成部分と形成していない部分とで大きくなり、加工中に伝熱管の座屈を招来してしまうが、上述したように、管内面に、管全周に亘って管内面に複数の螺旋状のフィンを備え、第2フィンの高さを、第1フィンの高さの0.1倍以上で構成することにより、加工中に伝熱管の座屈を防止することができる。   For this reason, when rolling the groove of the grooved plug, the fluctuation of the pressing force of the processed ball against the heat transfer tube becomes large between the fin forming part and the part not forming, which causes the heat transfer tube to buckle during processing. However, as described above, a plurality of spiral fins are provided on the inner surface of the tube over the entire circumference of the tube, and the height of the second fin is set to 0.1 of the height of the first fin. By constructing with more than twice, buckling of the heat transfer tube can be prevented during processing.

特に、上述したように前記第2フィンの高さを、前記第1フィンの高さの0.1〜0.5倍の範囲内に設定できるが、前記第1フィンの高さの0.1〜0.3倍の範囲内に設定することが望ましく、さらには、0.15〜0.25倍の範囲内に設定することがより望ましい。   In particular, as described above, the height of the second fin can be set within a range of 0.1 to 0.5 times the height of the first fin, but the height of the first fin is 0.1. It is desirable to set within a range of ˜0.3 times, and it is more desirable to set within a range of 0.15 to 0.25 times.

上述した設定で第2フィンの高さを構成することにより、通水時の乱流促進、座屈の発生防止、軽量化を図るといった第2フィンを設けることによる効果を顕著に奏することができる。   By configuring the height of the second fin with the above-described setting, the effects of providing the second fin, such as promoting turbulent flow during water flow, preventing buckling, and reducing the weight, can be significantly achieved. .

また、この発明の態様として、前記第1フィンと前記第2フィンとのそれぞれを、管内面の周方向に同一ピッチで交互に配設したことにより、管軸方向、及び、管周方向全体に亘って、より一層、均一で高性能な伝熱性能を得ることができるとともに、フィン加工時において、座屈の発生を防止することができる。   Further, as an aspect of the present invention, the first fin and the second fin are alternately arranged at the same pitch in the circumferential direction of the pipe inner surface, so that the pipe axial direction and the entire pipe circumferential direction are provided. In addition, even more uniform and high-performance heat transfer performance can be obtained, and buckling can be prevented during fin processing.

また、この発明の態様として、前記第1フィンの底部と管内面との隅角部である第1隅角部、及び、前記第2フィンの底部と管内面との隅角部である第2隅角部を、いずれも曲面形状で構成することにより、ガスクーラーを長期間使用することによるスケールの付着を低減することができる。   In addition, as an aspect of the present invention, a first corner that is a corner between the bottom of the first fin and the inner surface of the pipe, and a second corner that is a corner between the bottom of the second fin and the inner surface of the pipe. By constituting the corner portions with curved surfaces, it is possible to reduce the adhesion of scale due to long-term use of the gas cooler.

この発明の態様として、前記第1隅角部、及び、第2隅角部のそれぞれを、断面円弧形状で構成し、前記第1隅角部の前記曲率半径を、前記第1フィンの高さの0.06倍以上の大きさに設定するとともに、前記第2隅角部の前記曲率半径を、前記第2フィンの高さの0.06倍以上の大きさに設定することにより、隅角部に付着するスケールの量をより一層、低減することができるとともに、フィン加工時に加工し易く正確な形状でフィンを形成することができる。   As an aspect of the present invention, each of the first corner portion and the second corner portion is formed in a cross-sectional arc shape, and the curvature radius of the first corner portion is set to the height of the first fin. By setting the radius of curvature of the second corner portion to 0.06 times or more the height of the second fin, The amount of scale attached to the portion can be further reduced, and the fin can be formed in an accurate shape that is easy to process during fin processing.

さらに、前記第1隅角部の前記曲率半径を、前記第1フィンの高さの0.15倍以下の大きさに設定するとともに、前記第2隅角部の前記曲率半径を、前記第2フィンの高さの0.15倍以下の大きさに設定することにより、フィンを構成する上で、不必要な材料を削減し、単位長さ管重量の増加を回避することができる。   Further, the radius of curvature of the first corner is set to a size of 0.15 times or less the height of the first fin, and the radius of curvature of the second corner is set to the second radius. By setting the size to 0.15 times or less of the height of the fin, unnecessary materials can be reduced and the increase in the unit length of the pipe can be avoided.

また、上述したように前記第1隅角部の前記曲率半径を、前記第1フィンの高さの0.06〜0.15倍の範囲内の大きさに設定できるが、前記第1フィンの高さの0.08〜0.12倍の範囲内の大きさに設定することが望ましく、さらには、0.1〜0.12倍の範囲内の大きさに設定することがより望ましい。   Further, as described above, the radius of curvature of the first corner can be set to a size within a range of 0.06 to 0.15 times the height of the first fin. It is desirable to set the size within the range of 0.08 to 0.12 times the height, and it is more desirable to set the size within the range of 0.1 to 0.12 times.

さらにまた、上述したように前記第2隅角部の前記曲率半径は、前記第2フィンの高さの0.06〜0.15倍の範囲内の大きさに設定できるが、前記第2フィンの高さの0.08〜0.12倍の範囲内の大きさに設定することが望ましく、さらには、0.1〜0.12倍の範囲内の大きさに設定することがより望ましい。   Furthermore, as described above, the radius of curvature of the second corner can be set to a size within a range of 0.06 to 0.15 times the height of the second fin. It is desirable to set the size within a range of 0.08 to 0.12 times the height of the height, and it is more desirable to set the size within a range of 0.1 to 0.12 times.

このように、前記第1隅角部の前記曲率半径、及び、前記第2隅角部の前記曲率半径は、それぞれ前記第1フィンの高さ、前記第2フィンの高さに対して、0.1倍かそれより少し大きい程度が、経験上、上述したスケール量の低減、フィンの加工性の向上を図る観点から特に好ましい。   Thus, the radius of curvature of the first corner and the radius of curvature of the second corner are 0 with respect to the height of the first fin and the height of the second fin, respectively. From the viewpoint of reducing the amount of scale and improving the workability of the fins as described above, it is particularly preferable that it is about 1 time or slightly larger.

前記断面円弧形状とは、前記第1隅角部、及び、第2隅角部のそれぞれにおける、フィンの形成方向に直角な断面で得られる形状が円弧状であることを示す。   The cross-sectional arc shape indicates that a shape obtained by a cross section perpendicular to the direction of fin formation in each of the first corner portion and the second corner portion is an arc shape.

また、前記曲面形状は、第1偶角部、或いは、第2偶角部を断面視した曲線形状が円弧形状、緩和曲線形状、或いは、クロソイド形状で構成した曲面形状であることを含む。さらに、前記曲率半径は、フィンの形成方向に直角な断面で得られる曲率半径を示す。   In addition, the curved surface shape includes a curved shape obtained by cross-sectionally viewing the first even angle portion or the second even angle portion is a curved shape formed by an arc shape, a relaxed curve shape, or a clothoid shape. Further, the radius of curvature indicates a radius of curvature obtained in a cross section perpendicular to the fin forming direction.

本発明によれば、高い歩留まりと材料の有効利用により管重量の軽減を図り、且つ、高い伝熱性能を備えた伝熱管を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a heat transfer tube that can reduce the weight of the tube by high yield and effective use of materials and that has high heat transfer performance.

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
本実施形態における伝熱管11は、図1、図2、及び、図3に示すように、管内面10から突き出した螺旋状のフィン12(23,24)を管軸方向に多数、備えている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the heat transfer tube 11 in this embodiment includes a large number of helical fins 12 (23, 24) protruding from the tube inner surface 10 in the tube axis direction. .

なお、図1は、本実施形態の伝熱管11を管軸方向に対して直角に切断した一部を示す断面図であり、図2は、本実施形態の伝熱管11を管軸方向へ切断した一部を示す断面図である。図3は、管の中心軸を通る面における断面図である。   1 is a cross-sectional view showing a part of the heat transfer tube 11 of the present embodiment cut at right angles to the tube axis direction, and FIG. 2 is a view of the heat transfer tube 11 of the present embodiment cut in the tube axis direction. It is sectional drawing which shows a part which did. FIG. 3 is a cross-sectional view of a plane passing through the central axis of the tube.

前記複数のフィン12は、管周全体に亘って構成し、第1フィン23と、該第1フィン23よりも高さが低い第2フィン24とで構成している。前記第1フィン23の高さH1は、0.5〜1.0mmの範囲内である0.7mmに設定するとともに、前記第2フィン24の高さH2は、前記第1フィン23の高さの0.1〜0.5倍の範囲内である0.2mmに設定している。   The plurality of fins 12 are configured over the entire circumference of the pipe, and are configured by first fins 23 and second fins 24 having a height lower than that of the first fins 23. The height H1 of the first fin 23 is set to 0.7 mm, which is in the range of 0.5 to 1.0 mm, and the height H2 of the second fin 24 is the height of the first fin 23. Is set to 0.2 mm, which is within a range of 0.1 to 0.5 times.

本実施形態における伝熱管11は、さらに、前記第1フィン23と前記第2フィン24とのそれぞれを、管内面10の周方向に同一ピッチpで交互に配設している。   In the heat transfer tube 11 in the present embodiment, the first fins 23 and the second fins 24 are alternately arranged at the same pitch p in the circumferential direction of the tube inner surface 10.

さらに、本実施形態の伝熱管11は、前記第1フィン23の底部23aと管内面10との隅角部25(26,27)である第1隅角部26、及び、前記第2フィン24の底部24aと管内面10との隅角部25である第2隅角部27を、いずれも断面円弧形状をした曲面形状で構成している。   Furthermore, the heat transfer tube 11 of the present embodiment includes a first corner portion 26 that is a corner portion 25 (26, 27) between the bottom portion 23a of the first fin 23 and the tube inner surface 10, and the second fin 24. The second corner portion 27, which is the corner portion 25 between the bottom portion 24a of the tube and the inner surface 10 of the tube, is configured by a curved surface having a circular arc shape in cross section.

前記隅角部25の曲率半径R(R1,R2)は、前記第1隅角部26の前記曲率半径R1を、前記第1フィン23の高さH1の0.06〜0.15倍の範囲内の大きさである0.07mmに設定するとともに、前記第2隅角部27の前記曲率半径R2を、前記第2フィン24の高さH2の0.06〜0.15倍の範囲内の大きさである0.03mmに設定している。   The radius of curvature R (R1, R2) of the corner 25 is 0.06 to 0.15 times the radius of curvature R1 of the first corner 26 than the height H1 of the first fin 23. And the radius of curvature R2 of the second corner portion 27 is within a range of 0.06 to 0.15 times the height H2 of the second fin 24. The size is set to 0.03 mm.

さらに詳しくは、本実施形態の伝熱管11は、材質がリン脱酸銅であり、図1に示すように、外径Doを9.52mm、肉厚tを0.75mm、内径Diを8.02mm、図3に示すように、管軸方向に対するフィン12のねじれ角βを44度で構成している。   More specifically, the heat transfer tube 11 of this embodiment is made of phosphorous deoxidized copper. As shown in FIG. 1, the outer diameter Do is 9.52 mm, the wall thickness t is 0.75 mm, and the inner diameter Di is 8. As shown in FIG. 3, the twist angle β of the fin 12 with respect to the tube axis direction is 44 degrees.

前記構成の伝熱管は、ヒートポンプ給湯器の熱交換器において使用される。
ヒートポンプ給湯器は、一般的に図8に示すようなシステムで構成されている。
なお、図8は、ヒートポンプ給湯器37のシステムフロー図である。
The heat transfer tube having the above configuration is used in a heat exchanger of a heat pump water heater.
The heat pump water heater is generally configured by a system as shown in FIG.
FIG. 8 is a system flow diagram of the heat pump water heater 37.

ヒートポンプ給湯器37では、圧縮機41で高温高圧化された冷媒を、ガスクーラーと呼ばれる熱交換器43に送り、該熱交換器43で伝熱管11内に流れる水道水と熱交換することにより給湯に用いる温水を得ることがきる。ガスクーラー43で低温化された冷媒は、膨張弁45で低圧化されて、室外に設置される蒸発器46で外気により気化されて再び圧縮機41で高温高圧化される。   In the heat pump water heater 37, the high-temperature and high-pressure refrigerant from the compressor 41 is sent to a heat exchanger 43 called a gas cooler, and the heat exchanger 43 exchanges heat with tap water flowing in the heat transfer pipe 11. It is possible to obtain hot water for use in. The refrigerant whose temperature has been lowered by the gas cooler 43 is reduced in pressure by the expansion valve 45, is vaporized by the outside air in the evaporator 46 installed outside the room, and is again increased in temperature and pressure by the compressor 41.

このようなヒートポンプ給湯器37には、電力の使用量を平準化させるために安価に設定されている深夜間電力を使用して沸かした湯を、貯湯タンク47に貯めておき、翌日の日中にその貯湯タンク47内の湯を使用するものがある。   In such a heat pump water heater 37, hot water boiled by using low-night power set at low cost in order to equalize the amount of electric power used is stored in a hot water storage tank 47, and the day of the next day. Some use hot water in the hot water storage tank 47.

具体的には、貯湯タンク47には、約6時間かけて、65〜90℃の湯が300〜500L貯められるため、ガスクーラー43には大体0.8〜1.4L/min.程度で水道水が供給される。   Specifically, since 300 to 500 L of hot water at 65 to 90 ° C. is stored in the hot water storage tank 47 over about 6 hours, the gas cooler 43 is approximately 0.8 to 1.4 L / min. Tap water is supplied to the extent.

ヒートポンプ給湯器37では、ガスクーラー43の熱伝達率と通水圧力損失との適正化が困難であるが、ガスクーラー43において本実施形態の伝熱管11を用いることにより、以下のような作用、効果を得ることができる。   In the heat pump water heater 37, it is difficult to optimize the heat transfer coefficient and water flow pressure loss of the gas cooler 43. By using the heat transfer tube 11 of the present embodiment in the gas cooler 43, the following effects are obtained: An effect can be obtained.

本実施形態の伝熱管11は、上述したように、管内面23に、第1フィン23と、該第1フィン23よりも低い第2フィン24との高さの異なる2種類のフィンを備えているため、通水時の乱流促進を図ることができる。このため、管内面100に、第1フィン23と同じ高さである1種類のフィン102のみを、第1フィン23と第2フィン24とのフィン数の合計数だけ備えた図9に示すような従来の伝熱管101Aと比較して、優れた伝熱性能を得ることができる。   As described above, the heat transfer tube 11 of the present embodiment includes two types of fins having different heights of the first fin 23 and the second fin 24 lower than the first fin 23 on the tube inner surface 23. Therefore, it is possible to promote turbulent flow during water flow. Therefore, as shown in FIG. 9, the pipe inner surface 100 is provided with only one type of fin 102 having the same height as the first fin 23 by the total number of fins of the first fin 23 and the second fin 24. Compared to the conventional heat transfer tube 101A, excellent heat transfer performance can be obtained.

しかも、材料の有効利用により管重量の軽減を図ることができるとともに、コストも削減することができる。
具体的には、フィン形状にもよるが、3〜10%程度の重量削減が可能である。
In addition, the weight of the tube can be reduced by using the material effectively, and the cost can be reduced.
Specifically, although it depends on the fin shape, the weight can be reduced by about 3 to 10%.

また、本実施形態の伝熱管は、管重量の軽減を図るためにフィン数を減らした構成ではなく、フィンを減らす分、第1フィン23とともに、第2フィン24を管周全体に亘って構成することにより、フィン加工時において、座屈の発生を防止し、高い歩留まりで製造することができる。   Further, the heat transfer tube of the present embodiment is not configured to reduce the number of fins in order to reduce the weight of the tube, but the second fin 24 is configured along the entire circumference of the tube together with the first fin 23 by the amount of fins to be reduced. By doing so, buckling can be prevented during fin processing, and manufacturing can be performed with a high yield.

さらに、本実施形態の伝熱管11は、第1隅角部26、及び、第2隅角部27を、いずれも曲面形状で構成することにより、ガスクーラーを長期間使用することによるスケールの付着を低減することができる。   Furthermore, in the heat transfer tube 11 of the present embodiment, the first corner portion 26 and the second corner portion 27 are both formed in a curved shape, so that the scale adheres when the gas cooler is used for a long period of time. Can be reduced.

続いて、前述した構成を採る伝熱管11の性能を比較するために行った実験について説明する。実験では、加工実験と伝熱実験との2つの実験を行った。いずれの実験においてもフィン数N(N1,N2)、フィン高さH(H1,H2)、隅角部25の曲率半径R(R1,R2)をパラメータとして、以下の表1に示す実施例1から6までの6種類の伝熱管11を作成するとともに、比較対照として用いる比較例1から6までの伝熱管を作成した。
なお、比較例1から6までの伝熱管は、いずれも従来の伝熱管であり、特に比較例1、2は、管内面に高さが全て同じである1種類のフィンを備えた従来の伝熱管であり、特に、比較例1は、図9に示したように、管内面100に周方向に多数のフィン102を備えた伝熱管101Aである。
Next, an experiment conducted to compare the performance of the heat transfer tubes 11 having the above-described configuration will be described. In the experiment, two experiments, a processing experiment and a heat transfer experiment, were performed. In any experiment, Example 1 shown in Table 1 below using the number of fins N (N1, N2), the fin height H (H1, H2), and the radius of curvature R (R1, R2) of the corner 25 as parameters. 6 types of heat transfer tubes 11 to 6 were made, and heat transfer tubes of Comparative Examples 1 to 6 used as comparative controls were made.
Note that the heat transfer tubes of Comparative Examples 1 to 6 are all conventional heat transfer tubes. In particular, Comparative Examples 1 and 2 are conventional heat transfer tubes having one type of fins having the same height on the inner surface of the tube. In particular, Comparative Example 1 is a heat transfer tube 101 </ b> A provided with a large number of fins 102 in the circumferential direction on the tube inner surface 100, as shown in FIG. 9.

Figure 0004823990
前記加工実験は、図4(a)に示すような内面溝付管の加工装置28を用いて行った。
ここで、前記加工装置28の構成について簡単に説明しておく。
内面溝付管の加工装置28は、素管11aを縮径するダイス32を備え、該ダイス32部分において回動自在に係合したフローティングプラグ33を備えている。
Figure 0004823990
The machining experiment was performed using a machining device 28 for an internally grooved tube as shown in FIG.
Here, the configuration of the processing device 28 will be briefly described.
The inner grooved tube processing device 28 includes a die 32 for reducing the diameter of the base tube 11a, and a floating plug 33 that is rotatably engaged at the die 32 portion.

また、フローティングプラグ33の下流側には、該フローティングプラグ33と独立して回動自在に連結棒31を介して連結され、外周に複数の螺旋状溝34aが形成された図4(b)に示すような溝付プラグ34を備えている。   In addition, the downstream side of the floating plug 33 is connected to the floating plug 33 through the connecting rod 31 so as to be rotatable independently of the floating plug 33, and a plurality of spiral grooves 34a are formed on the outer periphery thereof as shown in FIG. A grooved plug 34 as shown is provided.

さらに、前記溝加工装置28には、素管11aの外周側に3つのボール35を備え、これらボール35は、素管11aの外側において溝付プラグ34側へ押圧しながら管軸回りに回転自在に配設されている。
最後に整径ダイス36と呼ばれる工具を通過させて所望の管外径に仕上げる。
Further, the groove processing device 28 is provided with three balls 35 on the outer peripheral side of the raw tube 11a, and these balls 35 are rotatable around the tube axis while being pressed to the grooved plug 34 side outside the raw tube 11a. It is arranged.
Finally, a tool called a diameter adjusting die 36 is passed through to finish the tube with a desired outer diameter.

前記加工装置28は、素管11aが引抜方向Xへ引っ張られるとともに複数のボール35による溝付プラグ34側への押圧により、素管11a内周面に多数の平行な螺旋状をしたフィン12を形成することができる。   The processing device 28 is configured to pull a large number of parallel spiral fins 12 on the inner peripheral surface of the raw tube 11a by pulling the raw tube 11a in the drawing direction X and pressing the plurality of balls 35 toward the grooved plug 34 side. Can be formed.

また、本加工実験では、実施例1から6までの伝熱管11、及び、比較例1から6までの伝熱管は、いずれも、外径が14mm、肉厚が1.0mmの材料管(素管)を用いて加工し、加工装置28に備えた前記3つのボール35の公転数を8000rpmに設定するとともに、引抜速度を5〜10m/min.に設定し、1000m分の長さを引き抜いてそれぞれ表1に示すような伝熱管に加工することを目標として行った。
その結果、まず、引抜き長さに注目すると、表2に示すように、実施例1から6の伝熱管11は、全て目標どおり1000m分の長さを引抜くことが可能であった。
Further, in this processing experiment, the heat transfer tubes 11 of Examples 1 to 6 and the heat transfer tubes of Comparative Examples 1 to 6 are both material tubes (elements) having an outer diameter of 14 mm and a wall thickness of 1.0 mm. Tube), the revolution number of the three balls 35 provided in the processing device 28 is set to 8000 rpm, and the drawing speed is set to 5 to 10 m / min. The target was to draw a length of 1000 m and process each into a heat transfer tube as shown in Table 1.
As a result, first, paying attention to the drawing length, as shown in Table 2, all the heat transfer tubes 11 of Examples 1 to 6 were able to be drawn as long as 1000 m as intended.

Figure 0004823990
実施例1から6までの伝熱管11は、図5に示すように、管内面10に溝付プラグ34の溝34aを転造する際に、加工ボール35の伝熱管11に対する押圧力が、管周方向におけるフィン形成部分と形成していない部分とにおいて変動することを抑制することができるため、加工ボール35は、材料管の周上を安定して公転する。
Figure 0004823990
As shown in FIG. 5, in the heat transfer tubes 11 of Examples 1 to 6, when the groove 34 a of the grooved plug 34 is rolled on the tube inner surface 10, the pressing force of the processed ball 35 against the heat transfer tube 11 is Since it is possible to suppress fluctuations between the fin-formed portion and the non-formed portion in the circumferential direction, the processed ball 35 stably revolves around the circumference of the material tube.

このため、実施例1から6までの伝熱管11は、座屈することなく管内面10にフィン12を加工することができたと考えられる。   For this reason, it is considered that the heat transfer tubes 11 of Examples 1 to 6 were able to process the fins 12 on the tube inner surface 10 without buckling.

これに対して、比較例2の伝熱管は、230mの長さを引抜いた時点で座屈して破断してしまった。
これは、管内面のフィンを全て同じ高さ(H1=0.60mm)で構成するとともに、周方向におけるフィンの合計数が他の伝熱管と比較して最も少ない数(N1=7)で構成しているためであると考えられる。
On the other hand, the heat transfer tube of Comparative Example 2 buckled and broke when the length of 230 m was pulled out.
This is because the fins on the inner surface of the pipe are all configured at the same height (H1 = 0.60 mm), and the total number of fins in the circumferential direction is the smallest (N1 = 7) compared to other heat transfer tubes. It is thought that it is because it is doing.

すなわち、比較例2の伝熱管の場合、管内面100に構成するフィン102の周方向の数が少ないため、図10(a)に示すように管内面100に溝付プラグ34の溝34aを転造する際に、加工ボール35の伝熱管101Bに対する押圧力が管周方向におけるフィン形成部分と形成していない部分とにおいて激しく変動するため、結果的に比較例2の伝熱管101Bは、加工中に座屈して破断したと考えられる。   That is, in the case of the heat transfer tube of Comparative Example 2, since the number of fins 102 in the circumferential direction of the tube inner surface 100 is small, the groove 34a of the grooved plug 34 is rolled on the tube inner surface 100 as shown in FIG. When manufacturing, since the pressing force of the processed ball 35 against the heat transfer tube 101B fluctuates greatly between the fin forming portion and the non-formed portion in the tube circumferential direction, as a result, the heat transfer tube 101B of the comparative example 2 is being processed. It is thought that it buckled and broke.

さらに、比較例3の伝熱管は、505mの長さを引抜いた時点で座屈してしまい破断する結果となった。
これは、高い側のフィンの高さH1が1.00mmであり、低い側のフィンの高さH2は、高い側のフィンの高さH1の0.07倍である0.07mmに設定しているが、低い側のフィン高さが低すぎるためであると考えられる。
Furthermore, the heat transfer tube of Comparative Example 3 was buckled at the time when the length of 505 m was pulled out, resulting in a fracture.
This is because the height H1 of the higher fin is 1.00 mm, and the height H2 of the lower fin is set to 0.07 mm, which is 0.07 times the height H1 of the higher fin. This is probably because the fin height on the lower side is too low.

さらにまた、比較例4の伝熱管は、高い側のフィン高さを、他の伝熱管と比較して最も高いH1=1.2mmになるよう設計して、加工を試みたが、設定した加工条件ではフィン高さが高すぎて加工できなかった。   Furthermore, the heat transfer tube of Comparative Example 4 was designed so that the fin height on the high side was the highest H1 = 1.2 mm compared to the other heat transfer tubes, but processing was attempted. Under the conditions, the fin height was too high to process.

なお、比較例1の伝熱管101Aについては、高さH1が0.60mmである1種類の高さのフィンのみを、周方向に14個と多数のフィン数に設定している。この構成により、図10(b)に示す伝熱管101Aのように、管内面100に溝付プラグ34の溝34aを転造する際に、加工ボール35の伝熱管11に対する押圧力が、管周方向におけるフィン形成部分と形成していない部分とにおいて変動することを抑制することができる。   In addition, about the heat exchanger tube 101A of the comparative example 1, only the fin of one kind whose height H1 is 0.60 mm is set to 14 pieces and many fins in the circumferential direction. With this configuration, when the groove 34a of the grooved plug 34 is rolled on the pipe inner surface 100 as in the heat transfer pipe 101A shown in FIG. 10B, the pressing force of the processed ball 35 against the heat transfer pipe 11 is It is possible to suppress fluctuations in the fin forming part and the non-formed part in the direction.

よって、比較例1の伝熱管101Aは、座屈に耐えうる強度を確保することができ、1000m分の長さを引抜くことができたが、このように、高さが高いフィン12のみを、周方向に多数、構成したため、材料の使用量が大幅に増加し、管重量、及び、コストが増大した。   Therefore, the heat transfer tube 101A of Comparative Example 1 was able to ensure the strength that could withstand buckling, and was able to pull out a length of 1000 m. Thus, only the fin 12 having a high height was used. Since many are configured in the circumferential direction, the amount of material used is greatly increased, and the tube weight and cost are increased.

続いて、引抜き速度に着目すると、表3に示すように、実施例5の伝熱管11は、10m/min.の引抜速度で加工できたが、実施例3および実施例4の伝熱管11は7m/min.の引抜速度がであっても加工破断が生じた。   Subsequently, focusing on the drawing speed, as shown in Table 3, the heat transfer tube 11 of Example 5 was 10 m / min. However, the heat transfer tube 11 of Example 3 and Example 4 was 7 m / min. Even at a drawing speed of, work breakage occurred.

これは、以下の表3に示すように、実施例1から3の伝熱管11は、フィン数N1,N2、フィン高さH1,H2のいずれもが同じであるが隅角部25(26,27)の曲率半径R1,R2の大きさが異なることにより、フィン12の強度に違いが生じ、引抜き速度によっては、加工破断するためであると考えられる。   As shown in Table 3 below, the heat transfer tubes 11 of Examples 1 to 3 have the same number of fins N1, N2 and fin heights H1, H2, but the corner portions 25 (26, It is considered that the difference in the radii of curvatures R1 and R2 in (27) causes a difference in the strength of the fins 12 and the work breaks depending on the drawing speed.

Figure 0004823990

具体的には、実施例5の伝熱管11は、第1隅角部26の曲率半径R1を、第1フィン23の高さ(H1=0.70mm)の0.06倍以上の大きさである0.07mmに設定しているからであり、第2隅角部27の曲率半径R2を、第2フィン24の高さ(H2=0.20mm)の0.06倍以上の大きさである0.03mmに設定しているからであると考えられる。
Figure 0004823990

Specifically, in the heat transfer tube 11 of the fifth embodiment, the radius of curvature R1 of the first corner portion 26 is 0.06 times the height of the first fin 23 (H1 = 0.70 mm) or more. This is because the radius of curvature R2 of the second corner portion 27 is 0.06 times or more the height of the second fin 24 (H2 = 0.20 mm). This is considered to be because it is set to 0.03 mm.

これに対して、実施例3の伝熱管11は、第1隅角部26の曲率半径R1を、実施例4,5の伝熱管11の各曲率半径よりも小さい0.04mmに設定しているからであり、実施例4の伝熱管11は、第2隅角部27の曲率半径R2を、実施例3,5の伝熱管11の各曲率半径よりも小さい0.01mmに設定しているからであると考えられる。   On the other hand, in the heat transfer tube 11 of the third embodiment, the curvature radius R1 of the first corner portion 26 is set to 0.04 mm, which is smaller than the respective curvature radii of the heat transfer tubes 11 of the fourth and fifth embodiments. In the heat transfer tube 11 of the fourth embodiment, the curvature radius R2 of the second corner portion 27 is set to 0.01 mm, which is smaller than the respective curvature radii of the heat transfer tubes 11 of the third and fifth embodiments. It is thought that.

また、本発明の伝熱管は、実施例5の伝熱管11のように、前記第1隅角部26の前記曲率半径R1を、前記第1フィン23の高さの0.15倍以下の大きさで構成するとともに、前記第2隅角部27の前記曲率半径R2を、前記第2フィン24の高さの0.15倍以下の大きさで構成することができる。   Further, in the heat transfer tube of the present invention, like the heat transfer tube 11 of the fifth embodiment, the radius of curvature R1 of the first corner portion 26 is not more than 0.15 times the height of the first fin 23. In addition, the radius of curvature R2 of the second corner portion 27 can be configured to be not more than 0.15 times the height of the second fin 24.

前記構成により、隅角部25に付着するスケールの量をより一層、低減することができる。さらに、前記構成のフィン12は、加工時に加工し易い形状であるとともに、加工する上で、不必要な材料を削減し、単位長さ管重量の増加を回避することができる。   With the above configuration, the amount of scale attached to the corner portion 25 can be further reduced. Furthermore, the fin 12 having the above-described configuration has a shape that can be easily processed at the time of processing, can reduce unnecessary materials for processing, and can avoid an increase in the weight of the unit length tube.

次に、実施例1から6の伝熱管11の伝熱性能を評価するための伝熱実験を行った。
伝熱実験では、前述の加工実験で作成した実施例1から6の伝熱管11、及び、比較例1から5の伝熱管のそれぞれについて、図6に示すような実験装置50を用いて、その伝熱性能の評価を行った。
Next, a heat transfer experiment for evaluating the heat transfer performance of the heat transfer tubes 11 of Examples 1 to 6 was performed.
In the heat transfer experiment, for each of the heat transfer tubes 11 of Examples 1 to 6 and the heat transfer tubes of Comparative Examples 1 to 5 created in the above-described processing experiment, an experimental apparatus 50 as shown in FIG. The heat transfer performance was evaluated.

本実験装置50には、測定対象となる供試管51と、該供試管51の長さ方向の所定部分の外周側に配置され、高温水入口53と高温水出口54とが構成された環状部52とを備えた二重管式熱交換器とよばれる装置を用いている。
なお、環状部52の管内径は、16.7mmで構成している。
The experimental apparatus 50 includes a test tube 51 to be measured, and an annular portion that is disposed on the outer peripheral side of a predetermined portion in the length direction of the test tube 51 and includes a high-temperature water inlet 53 and a high-temperature water outlet 54. And a device called a double-pipe heat exchanger with 52 is used.
The tube inner diameter of the annular portion 52 is 16.7 mm.

実験装置50には、温度計Tを、環状部52の高温水入口53側、高温水出口54側に設置するとともに、供試管51の管軸方向における環状部52の配置部分に対して上流側、及び、下流側に設置している。
さらに、流量計Fを、環状部52の高温水出口54側、及び、供試管51の管軸方向における環状部52の配置部分に対して下流側に設置している。
In the experimental device 50, the thermometer T is installed on the high temperature water inlet 53 side and the high temperature water outlet 54 side of the annular portion 52, and on the upstream side with respect to the arrangement portion of the annular portion 52 in the tube axis direction of the test tube 51. And on the downstream side.
Furthermore, the flow meter F is installed downstream of the annular portion 52 on the high temperature water outlet 54 side and the arrangement portion of the annular portion 52 in the tube axis direction of the test tube 51.

前記環状部52内には、30度程度(高温側)の水を流量30L/min.(レイノルズ数:ReL≒30000)で高温水入口53側から高温水出口54側へ流通させる。そして、供試管51内には、10℃程度(低温側)の水を流量0.5〜3.0L/min.(ReL≒2000〜9000、なお、本実験においては、流速0.3〜0.9m/secに相当する)で前記環状部52内の水の流れと対向する方向へ流通させることにより熱交換を行った。
時間経過とともに、環状部52の出口54側での水温が所定温度に収束して定
常状態になった後、各部の水温、及び、流量を測定する。
In the annular portion 52, water of about 30 degrees (high temperature side) is supplied at a flow rate of 30 L / min. (Reynolds number: ReL≈30000), and circulate from the hot water inlet 53 side to the hot water outlet 54 side. In the test tube 51, water at about 10 ° C. (low temperature side) is supplied at a flow rate of 0.5 to 3.0 L / min. (ReL≈2000-9000, in this experiment, this corresponds to a flow velocity of 0.3-0.9 m / sec), and heat exchange is performed by flowing in the direction opposite to the flow of water in the annular portion 52. went.
As time elapses, the water temperature at the outlet 54 side of the annular portion 52 converges to a predetermined temperature and reaches a steady state, and then the water temperature and flow rate of each portion are measured.

これら測定した各値をもとに供試管51の管内熱伝達率αiを、式(1)および式(2)から算出し、さらに、式(3)によりヌセルト数(以下、Nu数と表記)に無次元化した。   Based on these measured values, the in-tube heat transfer coefficient αi of the test tube 51 is calculated from the equations (1) and (2), and further, the Nusselt number (hereinafter referred to as the Nu number) by the equation (3). It became dimensionless.

Figure 0004823990
Figure 0004823990

Figure 0004823990
Figure 0004823990

Figure 0004823990
ここで、数式(1)中のkHは、高温水側の熱伝導率(kW/mK)、deは、環状部相当直径(m)、ReHは、高温水側のレイノルズ数(−)、PrHは、高温水側のプランドル数(−)を示す。
数式(2)中のAは、伝熱面積(=Di×L×π)(m2)を示す。但し、Lは、伝熱有効長さ(m)を示す。
ΔTは、対数平均温度差(K)、QLは、低温度側交換熱量(kW)、Doは、供試管51外径(m)、Diは、供試管51最大内径(=Do−2t)(m)を示す。但し、tは、供試管51の底肉厚(m)を示す。
また、数式(3)中のkLは、低温水側の熱伝導率(kW/mK)を示す。
Figure 0004823990
Here, in Equation (1), kH is the thermal conductivity (kW / mK) on the high temperature water side, de is the annular portion equivalent diameter (m), ReH is the Reynolds number (−) on the high temperature water side, PrH Indicates the number of plan dollars (-) on the high temperature water side.
A in Formula (2) represents a heat transfer area (= Di × L × π) (m2). However, L shows heat transfer effective length (m).
ΔT is the logarithm average temperature difference (K), QL is the low temperature side heat exchange rate (kW), Do is the test tube 51 outer diameter (m), Di is the test tube 51 maximum inner diameter (= Do−2t) ( m). However, t indicates the bottom wall thickness (m) of the test tube 51.
Moreover, kL in Formula (3) shows the thermal conductivity (kW / mK) on the low temperature water side.

そして、管内平滑円管のNu(DG)は、以下のDittus−Beolterの式(4)で表される。   Then, Nu (DG) of the smooth tube inside the tube is expressed by the following Dituss-Beolter equation (4).

Figure 0004823990
ここで、数式(4)中のReLは、低温水側のレイノルズ数(−)、PrLは、低温水側のプランドル数(−)を示す。
管内平滑円管のNu(DG)数に対するNu数の比率となるNu/Nu(DG)は、熱伝達率の向上率を示す性能比であり、各伝熱管11が示すNu/Nu(DG)を、表4中に示す。
Figure 0004823990
Here, ReL in Equation (4) indicates the Reynolds number (−) on the low temperature water side, and PrL indicates the Prandle number (−) on the low temperature water side.
Nu / Nu (DG), which is the ratio of the Nu number to the Nu (DG) number of the smooth tube inside the tube, is a performance ratio indicating the improvement rate of the heat transfer coefficient, and Nu / Nu (DG) indicated by each heat transfer tube 11. Are shown in Table 4.

Figure 0004823990
表4に示したように、実施例1から6は、いずれも高いNu/Nu(DG)の値を示した。
特に、実施例2から6は、比較例1から5のいずれのNu/Nu(DG)の値よりも格段に高い値となった。
なお、表4中のNu/Nu(DG)の値は、レイノルズ数が3000時に比較した値である。
Figure 0004823990
As shown in Table 4, Examples 1 to 6 all showed high Nu / Nu (DG) values.
In particular, Examples 2 to 6 were much higher than any Nu / Nu (DG) values of Comparative Examples 1 to 5.
Note that the value of Nu / Nu (DG) in Table 4 is a value compared with a Reynolds number of 3000.

また、表4中に示すとおり、実施例5の伝熱管11は、第1フィン23の高さH1が比較例2のフィンの高さH1=0.8mmよりも低い0.7mmであるが、第1フィン23と第2フィン24との2種類のフィン高さH1,H2を設定したことによる通水時の乱流効果が増大し、比較例2よりも高い値のNu/Nu(DG)が得られた。   Moreover, as shown in Table 4, the heat transfer tube 11 of Example 5 is 0.7 mm in which the height H1 of the first fin 23 is lower than the height H1 of the fin of Comparative Example 2 = 0.8 mm. The effect of turbulent flow at the time of passing water by setting two types of fin heights H1 and H2 of the first fin 23 and the second fin 24 is increased, and Nu / Nu (DG) having a higher value than that of Comparative Example 2. was gotten.

しかも、実施例5の伝熱管11は、第1フィン23のフィン数N1と第2フィン24のフィン数N2との合計が比較例2のフィン数と同じ10であるが、第1フィン23の高さH1を、比較例2の高い側のフィン高さよりも低い0.70mmに設定しているため、管の重量も軽くすることが出来た。   Moreover, in the heat transfer tube 11 of the fifth embodiment, the sum of the number of fins N1 of the first fins 23 and the number of fins N2 of the second fins 24 is 10 which is the same as the number of fins of the second comparative example. Since the height H1 is set to 0.70 mm, which is lower than the fin height on the higher side in Comparative Example 2, the weight of the tube can be reduced.

なお、比較例5の伝熱管は、比較例1よりも低いNu/Nu(DG)しか得られなかった。これは、比較例5の伝熱管は、高い側のフィンの高さH1を他の伝熱管のフィン高さと比較して最も低い0.4mmに設定しているため、その分、熱伝導性が低下したためであると考えられる。   In addition, the heat transfer tube of the comparative example 5 obtained only Nu / Nu (DG) lower than the comparative example 1. This is because, in the heat transfer tube of Comparative Example 5, the height H1 of the fin on the higher side is set to 0.4 mm, which is the lowest compared to the fin height of the other heat transfer tubes, and accordingly, the heat conductivity is increased accordingly. This is thought to be due to the decrease.

また、実験結果の一例として、実施例6と比較例1とのレイノルズ数に対するNu/Nu(DG)の関係を図7のグラフに示す。
図7に示すように、実施例6の伝熱管11は、比較例1の伝熱管よりも実験した全てのレイノルズ数においてNu/Nu(DG)が高い値を示した。
As an example of the experimental results, the graph of FIG. 7 shows the relationship of Nu / Nu (DG) with respect to the Reynolds number in Example 6 and Comparative Example 1.
As shown in FIG. 7, the heat transfer tube 11 of Example 6 showed a higher value of Nu / Nu (DG) at all Reynolds numbers tested than the heat transfer tube of Comparative Example 1.

さらに、表4、及び、図7に示す値より明らかなとおり、実施例6、比較例1のいずれにおいても、レイノルズ数が2500以上において、Nu/Nu(DG)は高い値を示したが、実施例6の伝熱管11は、特に低水温時すなわち低レイノルズ数の時において、比較例1の伝熱管と比較してNu/Nu(DG)が格段に高い値を示した。
このことから、実施例6の伝熱管11は、高い伝熱性能を有し、特に低水温時においてガスクーラーのような熱交換器の性能向上に寄与することも明らかとなった。
Furthermore, as is clear from the values shown in Table 4 and FIG. 7, in both Example 6 and Comparative Example 1, the Reynolds number was 2500 or more and Nu / Nu (DG) showed a high value. In the heat transfer tube 11 of Example 6, especially when the water temperature was low, that is, when the Reynolds number was low, Nu / Nu (DG) showed a significantly higher value than the heat transfer tube of Comparative Example 1.
From this, it was also clarified that the heat transfer tube 11 of Example 6 has high heat transfer performance and contributes to improvement of the performance of a heat exchanger such as a gas cooler particularly at a low water temperature.

上述した加工実験、及び、伝熱実験の結果により、前述した実施例1から6に示したような本発明の伝熱管は、高い歩留まりと材料の有効利用によりコストの適正化を図り、且つ、高い伝熱性能を備えることができることが明らかになった。   As a result of the above-described processing experiments and heat transfer experiments, the heat transfer tubes of the present invention as shown in the above-described Examples 1 to 6 achieve cost optimization through high yield and effective use of materials, and It was revealed that high heat transfer performance can be provided.

具体的には、第1フィン23の高さH1を0.5mm以上に設定することにより、管内において水温が例えば、10度程度の低温の水が流通する部分においても、高性能な伝熱性能を維持することができる。   Specifically, by setting the height H1 of the first fin 23 to 0.5 mm or more, high-performance heat transfer performance even in a portion where low-temperature water having a water temperature of, for example, about 10 degrees circulates in the pipe. Can be maintained.

また、第1フィン23の高さH1を1.0mm以下で構成し、第2フィン24の高さH2を第1フィン23の高さH1の0.5倍以下で構成したことにより、全てのフィンが不必要に高くなくなることを防止し、必要な材料量を削減できるので、重量低減を図ることができるとともにコスト削減も図ることができる。   Further, the height H1 of the first fin 23 is configured to be 1.0 mm or less, and the height H2 of the second fin 24 is configured to be 0.5 times or less of the height H1 of the first fin 23. The fins can be prevented from becoming unnecessarily high, and the necessary amount of material can be reduced, so that the weight can be reduced and the cost can be reduced.

特に、第1フィン23の高さH1を1.0mm以下に設定したことにより、フィン高さが高くなりすぎないため、確実にフィン12を加工することができる。   In particular, by setting the height H1 of the first fin 23 to 1.0 mm or less, the fin height does not become too high, so that the fin 12 can be processed reliably.

また、上述したように、前記第1フィン23と前記第2フィン24とのそれぞれを、管内面10の周方向に同一ピッチpで交互に配設し、第2フィン24の高さH2を、第1フィン23の高さH1の0.1倍以上で構成することにより、加工中に伝熱管11の座屈を防止することができる。   Further, as described above, the first fins 23 and the second fins 24 are alternately arranged at the same pitch p in the circumferential direction of the pipe inner surface 10, and the height H2 of the second fins 24 is set as follows. By configuring the first fin 23 to be 0.1 times or more the height H1 of the first fin 23, buckling of the heat transfer tube 11 can be prevented during processing.

さらに、前記第1隅角部26、及び、第2隅角部27のそれぞれを、断面円弧形状で構成し、前記第1隅角部26の曲率半径R1を、第1フィン23の高さH1の0.06倍以上の大きさに設定するとともに、前記第2隅角部27の曲率半径R2を、第2フィン24の高さH2の0.06倍以上の大きさに設定することにより、隅角部25に付着するスケールの量をより一層、低減することができるとともに、フィン加工時に加工し易く正確な形状で形成することができる。   Further, each of the first corner portion 26 and the second corner portion 27 is formed in a cross-sectional arc shape, and the curvature radius R1 of the first corner portion 26 is set to the height H1 of the first fin 23. By setting the radius of curvature R2 of the second corner 27 to 0.06 times or more of the height H2 of the second fin 24, The amount of scale attached to the corner portion 25 can be further reduced, and it can be formed in an accurate shape that is easy to process during fin processing.

また、前記第1隅角部26の前記曲率半径R1を、第1フィン23の高さH1の0.15倍以下の大きさに設定するとともに、前記第2隅角部27の曲率半径R2を、第2フィン24の高さH2の0.15倍以下の大きさに設定することにより、フィン12を構成する上で、不必要な材料を削減し、単位長さあたりの管重量の増加を回避することができる。   Further, the radius of curvature R1 of the first corner portion 26 is set to 0.15 times or less the height H1 of the first fin 23, and the radius of curvature R2 of the second corner portion 27 is set. By setting the size to 0.15 times or less the height H2 of the second fin 24, it is possible to reduce unnecessary materials in configuring the fin 12 and increase the tube weight per unit length. It can be avoided.

なお、本発明の伝熱管は、実施例1から6の伝熱管11に限らず、その他にも様々な構成で構成することができる。   The heat transfer tube of the present invention is not limited to the heat transfer tube 11 of the first to sixth embodiments, and can be configured in various other configurations.

本実施形態の伝熱管を管軸方向に対して直角に切断した一部を示す断面図。Sectional drawing which shows a part which cut | disconnected the heat exchanger tube of this embodiment at right angle with respect to the pipe-axis direction. 本実施形態の伝熱管を管軸方向に切断した一部を示す断面図。Sectional drawing which shows a part which cut | disconnected the heat exchanger tube of this embodiment in the pipe-axis direction. 本実施形態の伝熱管の管軸を通る面における断面図。Sectional drawing in the surface which passes along the pipe axis of the heat exchanger tube of this embodiment. 本実施形態の伝熱管の加工実験に用いた加工装置の説明図(a),溝付プラグの外観図(b)。Explanatory drawing (a) of the processing apparatus used for the processing experiment of the heat exchanger tube of this embodiment, and the external view (b) of a grooved plug. 本実施形態の伝熱管のフィン形成加工中の様子を示す説明図。Explanatory drawing which shows a mode in the fin formation process of the heat exchanger tube of this embodiment. 本実施形態の伝熱管の伝熱性能の測定に用いた装置の説明図。Explanatory drawing of the apparatus used for the measurement of the heat transfer performance of the heat exchanger tube of this embodiment. 本実験による測定結果を示すグラフ。The graph which shows the measurement result by this experiment. ヒートポンプ給湯器を示すシステムフロー図。The system flow figure which shows a heat pump water heater. 従来の伝熱管の構成説明図。Structure explanatory drawing of the conventional heat exchanger tube. フィン形成加工中の様子を示す説明図(a),フィン形成加工中の座屈を示す説明図(b)。Explanatory drawing (a) which shows a mode during fin formation processing, Explanatory drawing (b) which shows buckling during fin formation processing.

11…伝熱管
10…管内面
12…フィン
23…第1フィン
24…第2フィン
23a,24a…底部
25…隅角部
26…第1隅角部
27…第2隅角部
H1…第1フィンの高さ
H2…第2フィンの高さ
R1…第1フィンの隅角部の曲率半径
R2…第2フィンの隅角部の曲率半径
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Heat-transfer tube 10 ... Pipe inner surface 12 ... Fin 23 ... 1st fin 24 ... 2nd fin 23a, 24a ... Bottom part 25 ... Corner part 26 ... 1st corner part 27 ... 2nd corner part H1 ... 1st fin Height H2 ... height of the second fin R1 ... radius of curvature of the corner of the first fin R2 ... radius of curvature of the corner of the second fin

Claims (2)

管外側に備えた押圧具が管周方向に公転しながら、銅あるいは銅合金管からなる素管を管内側に備えた溝付プラグの側へ押圧し、前記溝付プラグの外周溝を管内面に転造することによって、外径を8.0mm〜12.7mmの範囲内であり、肉厚を0.6〜1.0mmの範囲内に形成するとともに、管内面に、管全周に亘って複数の螺旋状のフィンを形成した伝熱管であって、
前記フィンを、
第1フィンと、該第1フィンよりも高さが低い第2フィンとで構成し、
前記第1フィンを、0.5〜1.0mmの範囲内の高さに設定するとともに、管内面の周方向に同一ピッチで配設し、
前記第2フィンを、前記第1フィンの高さの0.1〜0.5倍の範囲内の高さに設定し、
前記第2フィンを、素管を前記押圧具により押圧する押圧力の管周方向における変動が第1フィン形成部分に対して大きくなる第1フィン非形成部分である前記第1フィン同士の間部分ごとに同一ピッチで配設したことを特徴とする
伝熱管。
While the pressing tool provided on the outer side of the pipe revolves in the pipe circumferential direction, the base pipe made of copper or copper alloy pipe is pressed to the side of the grooved plug provided on the inner side of the pipe, and the outer peripheral groove of the grooved plug is The outer diameter is within the range of 8.0 mm to 12.7 mm, the wall thickness is within the range of 0.6 to 1.0 mm, and the inner surface of the pipe is extended over the entire circumference of the pipe. A heat transfer tube formed with a plurality of spiral fins,
The fins,
It is composed of a first fin and a second fin having a height lower than that of the first fin,
The first fin is set to a height within a range of 0.5 to 1.0 mm, and is arranged at the same pitch in the circumferential direction of the pipe inner surface.
The second fin is set to a height within a range of 0.1 to 0.5 times the height of the first fin;
A portion between the first fins, which is a first fin non-forming portion in which variation in the tube circumferential direction of the pressing force for pressing the second fin against the first fin by the pressing tool is larger than the first fin forming portion. A heat transfer tube characterized by being arranged at the same pitch.
前記第1フィンの底部と管内面との隅角部である第1隅角部、及び、前記第2フィンの底部と管内面との隅角部である第2隅角部のそれぞれを、断面円弧形状で構成し、
前記第1隅角部の前記曲率半径を、前記第1フィンの高さの0.08〜0.12倍の範囲内の大きさに設定するとともに、
前記第2隅角部の前記曲率半径を、前記第2フィンの高さの0.08〜0.12倍の範囲内の大きさに設定したことを特徴とする
請求項1に記載の伝熱管。
Each of the first corner that is the corner between the bottom of the first fin and the inner surface of the tube and the second corner that is the corner of the bottom of the second fin and the inner surface of the tube Consists of arc shape,
The radius of curvature of the first corner is set to a size within a range of 0.08 to 0.12 times the height of the first fin,
2. The heat transfer tube according to claim 1, wherein the radius of curvature of the second corner is set to a size within a range of 0.08 to 0.12 times the height of the second fin. .
JP2007238049A 2007-09-13 2007-09-13 Heat transfer tube Active JP4823990B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007238049A JP4823990B2 (en) 2007-09-13 2007-09-13 Heat transfer tube

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007238049A JP4823990B2 (en) 2007-09-13 2007-09-13 Heat transfer tube

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009068773A JP2009068773A (en) 2009-04-02
JP4823990B2 true JP4823990B2 (en) 2011-11-24

Family

ID=40605222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007238049A Active JP4823990B2 (en) 2007-09-13 2007-09-13 Heat transfer tube

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4823990B2 (en)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0346771U (en) * 1989-09-14 1991-04-30
JPH074884A (en) * 1991-08-12 1995-01-10 Mitsubishi Shindoh Co Ltd Heat transfer pipe with inner surface groove and its manufacturing method
JP2003222487A (en) * 2002-01-31 2003-08-08 Kobe Steel Ltd Pipe with inner face grooves for fin tube-type heat exchanger, and plate fin tube-type heat exchanger
JP4550451B2 (en) * 2004-03-11 2010-09-22 古河電気工業株式会社 Heat exchanger using inner surface grooved heat transfer tube and inner surface grooved heat transfer tube
JP2006189232A (en) * 2005-01-07 2006-07-20 Kobelco & Materials Copper Tube Inc Heat transfer pipe for heat pipe, and heat pipe
JP4615422B2 (en) * 2005-02-03 2011-01-19 古河電気工業株式会社 Heat transfer tubes, heat exchangers for hot water supply and heat pump water heaters

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009068773A (en) 2009-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007218486A (en) Heat transfer tube for heat exchanger, and heat exchanger using the same
EP1873471B1 (en) Heat transfer tube for supplying hot water
EP2354743A2 (en) Double-pipe heat exchanger
US20090250198A1 (en) Hot water corrugated heat transfer tube
CN101182977A (en) Inner chiasma spiral exterior three-dimensional diamond-type rib double-side intensify heat transfer pipe
EP2917675B1 (en) Evaporation heat transfer tube
JP2005257160A (en) Heat transfer pipe with grooved inner surface and heat exchanger using the heat transfer tube with grooved inner surface
JP4572662B2 (en) Heat exchanger
CN102445101A (en) Corrugated pipe with inner surface tank and heat exchanger
CN110765645B (en) Design method of built-in coil type compressed air heat exchange system
JP4823990B2 (en) Heat transfer tube
CN105202950A (en) Shell-and-tube type heat exchanger
JP2009186130A (en) Heat transfer tube for radiator with inner face fin
JP2020016393A (en) Heat exchanger
JP2012057856A (en) Heat transfer tube for heat exchanging device, and heat exchanging device using the heat transfer tube
JP2006234355A (en) Heat exchanger
CN101806551B (en) Heat exchanger and heat transfer tube
JP2006162165A (en) Heat exchanger
CN207649173U (en) A kind of microchannel tubing heat exchanger
JP2010112565A (en) Heat exchanger
JP2010019489A (en) Heat transfer pipe with inner helical groove for evaporator
JP2008175450A (en) Heat exchanger
CN206300521U (en) A kind of T-shaped fin-tube heat exchanger
JP5760105B2 (en) Heat exchanger for hot water supply
JP5566001B2 (en) Internally grooved heat transfer tube for gas coolers using carbon dioxide refrigerant

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101221

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110517

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110711

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110809

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110907

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4823990

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140916

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250