JP5476080B2 - アルミニウム製内面溝付伝熱管 - Google Patents

Description

本発明は、各種の冷凍・空調・給湯機器用のクロスフィンチューブ型熱交換器に好適に用いられる内面溝付伝熱管に係り、特に、管材質をアルミニウム製とした内面溝付伝熱管に関するものである。

従来より、家庭用エアコンや自動車用エアコン、パッケージエアコン等の空調用機器や冷蔵庫等には、蒸発器又は凝縮器として作動する熱交換器が用いられており、その中で、家庭用室内エアコンや業務用パッケージエアコンにおいては、クロスフィンチューブ型熱交換器が、最も一般的に用いられてきている。

そして、そのようなクロスフィンチューブ型熱交換器を構成するクロスフィンチューブは、空気側のアルミニウムプレートフィンと冷媒側の伝熱管とが一体的に組み付けられることによって、構成されている。また、そのようなクロスフィンチューブを構成するために用いられる伝熱管としては、その内面に、多数の溝、例えば管軸に対して所定のリード角をもって延びるように螺旋状の溝を多数形成して、それらの溝間に、所定高さの内面フィンが形成されるようにした、所謂内面溝付伝熱管が、多く用いられてきている。

ところで、そのようなクロスフィンチューブを構成するために用いられる内面溝付伝熱管は、一般に、銅や銅合金等の金属材料を転造加工等することによって、その内面に溝付加工を施して形成されることとなる。そして、そのように形成された内面溝付伝熱管を用い、それを、例えば、定尺に切断し、ヘアピン曲げ加工を施した後、かかる伝熱管をアルミニウムプレートフィンに拡管固着してクロスフィンチューブを形成し、更に、ヘアピン曲げ加工を施した側と反対側の伝熱管端部にＵベンド管をロウ付け加工する工程を経て、目的とするクロスフィンチューブ型熱交換器が、製作されているのである。

これまで、このような構成とされているクロスフィンチューブ型熱交換器においては、その熱交換性能を向上させるために、様々な取組みが為されてきている。例えば、伝熱管においては、管の内面に施した溝の形態に、様々な改良を加えることにより、伝熱管の管内を流通せしめられる冷媒と伝熱管との間の伝熱を促進して、管内熱伝達率を向上せしめるようにした内面溝付伝熱管が、各種提案されている。

また、そのような伝熱管の管材質については、熱交換性能の向上を図るために、熱伝導率の高い銅や銅合金等の銅系材料が使用されることが多いのであるが、近年、空調用熱交換器の小型化や軽量化の要求に対応するために、その管材質に、アルミニウムやアルミニウム合金からなるアルミニウム系材質を採用することが、検討されている。

そして、そのようなアルミニウム製の内面溝付伝熱管としては、例えば、特開２００８−２６７７８８号公報（特許文献１）においては、ＪＩＳ−Ａ６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）のアルミニウム合金からなる、管内面にフィンが形成された伝熱管であって、前記伝熱管の外径（Ｄ）と底肉厚（ｔ）との比［Ｄ／ｔ］が１８．４以上、２４．８以下であり、かつ前記フィン底幅Ｗが０．１ｍｍ以上であることを特徴とする伝熱管が、明らかにされている。

しかしながら、かかる特許文献１にて明らかにされているアルミニウム製内面溝付伝熱管にあっては、従来の銅製の内面溝付伝熱管と同様に、転造加工によって内面溝を形成するものとされているのであるが、そのようなアルミニウムの転造加工工程においては、材料が長手方向に伸びやすくなるため、内面溝加工部へのメタルフローが悪化するという問題があり、従来からの銅製の内面溝付伝熱管のように、フィン高さが高く、フィン頂角の小さい、熱交換性能が良好な内面溝・フィン形状を得ることが難しいものであった。

そこで、アルミニウム製の内面溝付伝熱管における内面溝は、転造加工ではなく、一般的に、押出しによる加工工程で形成されることとなるのであるが、このような押出加工にて内面溝を形成する場合にあっては、加工上の制限から、内面フィンのリード角を大きくすることが出来ないため、通常はリード角が０°、即ち平行溝となるか、若しくは１０°以下とされることとなり、このために、これまでの内面溝形状では、管内を流れる冷媒への乱流促進効果が充分には得られないものであった。

かかる状況下、そのような押出加工によって内面溝が形成されることとなるアルミニウム製内面溝付伝熱管においては、管内を流れる冷媒に対して効果的に乱流を惹起せしめ、そしてそれを促進させて、熱交換性能を向上させることが出来る、新たなアルミニウム製内面溝付伝熱管の開発が、求められているのである。

特開２００８−２６７７８８号公報

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、アルミニウム若しくはその合金の押出加工によって、管内面に所定の内面溝が形成されてなるアルミニウム製の内面溝付伝熱管において、良好な熱交換性能、特に、良好な凝縮性能を発揮することが可能なアルミニウム製内面溝付伝熱管を提供することにある。

そして、本発明にあっては、かくの如き課題の解決のために、互いに平行な多数の内面溝が押出加工によって管軸に平行な方向にそれぞれ延びるように設けられた、アルミニウム若しくはその合金を材質とするアルミニウム製内面溝付伝熱管にして、前記多数の内面溝の隣り合う溝間に内面フィンが多数形成されてなると共に、該多数の内面フィンが、高さの高い内面フィンから高さの低い内面フィンに向かって全体的に高さが変化する、管周方向に隣り合って位置した少なくとも３つの内面フィンから構成されるフィン群を、少なくとも２群以上含んでおり、且つ該フィン群における最もフィン高さの高い内面フィンと最もフィン高さの低い内面フィンとの高さの差：Ｑとそれら２つの内面フィンの間隔：Ｐとの比：Ｑ／Ｐが、０．１３以上となるように構成したことを特徴とするアルミニウム製内面溝付伝熱管を、その要旨とするものである。

なお、かかる本発明に従うアルミニウム製内面溝付伝熱管の望ましい態様の一つによれば、前記フィン群を構成する少なくとも３つ以上の内面フィンは、前記最もフィン高さの高い内面フィンから前記最もフィン高さの低い内面フィンに向かって順次高さが低くなるように構成されることとなり、更に別の望ましい態様の一つによれば、前記少なくとも２群以上のフィン群は、管周方向において連続して配置されることとなる。

さらに、このような本発明に従うアルミニウム製内面溝付伝熱管の好ましい態様の一つにあっては、管最大内径をＤｉ(mm)としたときに、前記最もフィン高さの高い内面フィンの高さ：Ｈａ(mm)は、０．４５×Ｄｉ以下とされ、且つ前記最もフィン高さの低い内面フィンの高さ：Ｈｂは、０．１mm以上とされている。

更にまた、本発明の別の好ましい態様の一つによれば、前記フィン群を構成する少なくとも３つ以上の内面フィンは、前記最もフィン高さの高い内面フィン側に傾斜するように形成されている。

従って、このような本発明に従うアルミニウム製内面溝付伝熱管においては、管内面に形成された内面フィンが、管周方向における複数部位において、高さの高い内面フィンから高さの低い内面フィンに向かって全体的に高さが変化せしめられているフィン群として構成されていることによって、管軸方向に流れる冷媒に対して、管周方向への冷媒の有効な流れを生じさせて、冷媒の乱流を効果的に促進することが出来ることとなる。そして、そのように、冷媒の乱流が促進されることによって、冷媒と伝熱管との間における熱伝達も効果的に促進され得て、内面溝付伝熱管の熱交換性能、特に、凝縮性能を有利に向上させることが可能となるのである。

本発明に従うアルミニウム製内面溝付伝熱管の一例を示す軸直角方向の断面説明図である。 図１に示す内面溝付伝熱管の一部を拡大して示す断面部分拡大説明図である。 図１に示す内面溝付伝熱管の管内を冷媒が流通する際に、本発明に従うフィン群部分において、管周方向の冷媒流が生じる様子を、概略的に示す説明図である。 本発明に従うアルミニウム製内面溝付伝熱管の別の一例を示す軸直角方向の断面説明図である。 本発明に従うアルミニウム製内面溝付伝熱管において、内面フィンのフィン高さが変化する形態の異なる例を棒グラフ状にして示す説明図であって、（ａ）は、同じ高さの内面フィンが配置されてなる形態を含む構成を、（ｂ）は、途中でフィン高さが高くなっている形態を含む構成を、それぞれ示している。 本発明に従うアルミニウム製内面溝付伝熱管の更に別の一例を示す軸直角方向の断面説明図である。 実施例において実際に製作された、本発明に従うアルミニウム製内面溝付伝熱管の軸直角方向における断面写真である。 本発明に従うアルミニウム製内面溝付伝熱管において、内面フィンが傾斜している異なる形態を示す説明図であって、（ａ）は、傾斜角度の大きな形態を、（ｂ）は、（ａ）よりも傾斜角度が小さな形態を、それぞれ示している。 実施例における内面溝付伝熱管の単管性能を測定するために用いられる試験装置において、凝縮試験を行った際の冷媒の流通状態を示す説明図である。

以下、本発明の構成をより具体的に明らかにするために、本発明に従うアルミニウム製内面溝付伝熱管について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。

先ず、図１には、本発明に従うアルミニウム製内面溝付伝熱管の一例が、その管軸方向に垂直な面にて切断した断面形態において、示されている。即ち、この図１に明らかにされている伝熱管１０は、管内面に、多数の内面溝１２が、管軸に対して互いに平行に延びるように形成されていると共に、それら内面溝１２，１２間に位置するように、それぞれ異なる高さとされた内面フィン１４ａ，１４ｂ，１４ｃが、多数形成されている。

より詳細には、伝熱管１０は、要求される伝熱性能や該伝熱管内に流通せしめられる伝熱媒体の種類等に応じて、アルミニウム若しくはその合金の中から適宜に選択された、所定のアルミニウム材料を、公知の方式に従ってホロー押出加工することによって、管状に形成された内面溝付伝熱管であって、その管外径：Ｄは、一般に、４．０〜１０．０ｍｍ程度とされている。

また、かかる伝熱管１０の内面に所定深さをもって形成されている、管軸に対して平行に延びる内面溝１２は、管軸方向に垂直な面にて切断した端面の一部を拡大した図２にも示されるように、ここでは、その溝底部に向かうに従って次第に狭幅となる、略逆台形形状の凹所にて構成されており、そこにおいて、この内面溝１２の底部と管外周面との間の管壁厚さが、底肉厚：ｔとされている。従って、管軸に対して対称的に位置する内面溝１２，１２の溝底部間の距離となる管最大内径：Ｄｉは、Ｄ−２ｔにて与えられることとなる。なお、かかる底肉厚：ｔは、一般に、０．２〜０．６ｍｍ程度に設定されている。

そして、それら内面溝１２における隣り合う内面溝１２，１２間には、最も高さが高くされた内面フィン１４ａがフィン高さ：Ｈａにおいて、また最も高さが低くされた内面フィン１４ｂがフィン高さ：Ｈｂにおいて、かかる高さの高い内面フィン１４ａから高さの低い内面フィン１４ｂに向かって全体的にフィン高さが漸次減少する３つの内面フィン１４ｃが、フィン高さ：Ｈｃ₁ ，Ｈｃ₂ ，Ｈｃ₃ において、それぞれ形成されているのである。なお、図１や図２に示した伝熱管１０においては、それら内面フィン１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、その頭部が半円形状乃至は円弧形状とされた、所定のフィン頂角：α，β・・・をもった略台形形状とされているが、これに代えて、頭部を平坦面とした台形形状や、或いは三角形形状とされていても、何等差支えない。なお、かかるフィン頂角：α，β・・・は、一般に、０〜４０°程度とされている。

また、このように複数の高さをもって形成されている内面フィン１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、ここでは、最も高さの高い内面フィン１４ａの一つと、最も背の低い内面フィン１４ｂの１つと、更に内面フィン１４ｃの３つが、管周方向に隣り合って位置するように配置されて、これら５つの内面フィン１４ａ，１４ｂ，１４ｃにより、一つのフィン群１６が構成されているのである。そして、ここでは、このようなフィン群１６が、管周方向に１０群連続して形成されることによって、内面溝付伝熱管１０が構成されている。

なお、そのようなフィン群１６を構成する内面フィン１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、ここでは、図２に示されるように、一つのフィン群１６の左端に、フィン高さが最も高い内面フィン１４ａが配置され、その右側に、順次フィン高さが低くなる３つの内面フィン１４ｃが配列され、さらにその右側、即ち、一つのフィン群１６の右端に、フィン高さが最も低い内面フィン１４ｂが配置されて、フィン高さが、フィン群１６において、左側から右側に向かって（図２において）順になだらかに低くなるように、即ち、フィン高さがＨａ＞Ｈｃ₁ ＞Ｈｃ₂ ＞Ｈｃ₃ ＞Ｈｂとなるように、構成されているのである。

このように、フィン群１６を構成する内面フィン１４ａ，１４ｃ，１４ｂのフィン高さが、管周方向において順になだらかに変化せしめられていることによって、図３に概略的に示される如く、最もフィン高さの高い内面フィン１４ａの近傍よりも、最もフィン高さの低い内面フィン１４ｂの近傍の方が、冷媒が流れ易いために、管長手方向（管軸方向）に流れる冷媒から管周方向への冷媒の流れが生じ、そしてこのような管周方向への冷媒の流れによって、伝熱管１０内部において、冷媒の乱流が促進されるという効果が発揮されることとなる。

また、かかる伝熱管１０にあっては、図２に示される如く、フィン群１６の右端に位置する内面フィン１４ｂの右隣には、別のフィン群１６の最もフィン高さの高い内面フィン１４ａが配置されて、同様に内面フィン１４ａから内面フィン１４ｂに向かって順次フィン高さが変化するように内面フィン１４ａ，１４ｃ，１４ｂが配置されたフィン群１６とされている。そして、このように、乱流促進効果のあるフィン群１６が、伝熱管１０の管周方向に連続して、管周全体に設けられている（図１参照）ことにより、ここでは、より効果的に冷媒への乱流促進効果を発揮することが出来ると共に、かかる伝熱管１０をクロスフィンチューブ式熱交換器等に組み付けた際に、伝熱管１０を、どのように設置しても、充分な乱流促進効果を得ることが出来るといった効果も発揮されることとなる。

そして、それら形成されている内面フィン１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、本発明に従って、一つのフィン群１６において、最もフィン高さの高い内面フィン１４ａと最もフィン高さの低い内面フィン１４ｂとの間隔をＰ、それらのフィン高さの差をＱ＝｜Ｈａ−Ｈｂ｜としたときに、かかる間隔（Ｐ）とフィン高さの差（Ｑ）の比：Ｑ／Ｐが０．１３以上となるように、構成されている。このような値とすることによって、管周方向への冷媒流をより効果的に生じさせることが可能となるのである。これに対して、かかるＱ／Ｐが範囲外となる場合にあっては、勾配が小さ過ぎることにより、管内を流通する冷媒に対して乱流を促進させるような、管周方向への有効な冷媒流を充分に発生させることが困難となるのである。なお、ここで、内面フィン１４ａと内面フィン１４ｂの間隔：Ｐとは、図２に示されるように、内面フィン１４ａの中心線と内面フィン１４ｂの中心線との間隔であって、内面溝１２の溝底をつなぐ最大内径円に沿った円弧の長さを示すものとする。

また、それら内面フィン１４ａ，１４ｂ，１４ｃのフィン高さとしては、有利には、管最大内径をＤｉ（ｍｍ）としたときに、最もフィン高さの高い内面フィン１４ａのフィン高さ：Ｈａと、かかる管最大内径：Ｄｉとの比：Ｈａ／Ｄｉが、０．４５以下とされ、且つ最もフィン高さの低い内面フィン１４ｂのフィン高さ：Ｈｂが０．１ｍｍ以上となるように、構成されている。これは、最も高さの低い内面フィン１４ｂのフィン高さ：Ｈｂが０．１ｍｍ未満とされた場合にあっては、伝熱管１０の内面に内面フィンを設けることによって得られる伝熱面積を増大させる効果が、充分に得られなくなるためである。一方、最も高さの高い内面フィン１４ａのフィン高さ：Ｈａが高くされ過ぎると、管内を流れる冷媒の圧力損失が増大してしまい、伝熱性能の低下を招く恐れがあるためである。

ところで、このような構成とされた伝熱管１０は、従来から公知のホロー押出加工によって好適に形成されることとなる。即ち、アルミニウムやその合金の中から適宜に選択された、公知の材質の所定のアルミニウム材料（ビレット）を、所望の内面溝形状を与えるダイスから押し出すことによって、ホロー材として、管内面に所定の内面溝１２やそれぞれの高さにて内面フィン１４ａ，１４ｂ，１４ｃが形成されたアルミニウム製内面溝付伝熱管１０が、製作されるのである。なお、このホロー押出加工によって内面溝付伝熱管を形成する際に、通常は、内面溝１２と管軸とのリード角は０°、即ち管軸に平行な内面溝１２とされることとなるが、かかる押出加工の際に捩り力を加える等することで、１０°程度までのリード角を与え、管軸に対して螺旋状に延びる内面溝１２とすることも可能である。このように、内面溝１２を螺旋状とすることで、内面溝１２，１２間に形成される内面フィン１４ａ，１４ｂ，１４ｃも螺旋状とされることとなり、管内を流通する冷媒に対して、より効果的に乱流を促進することが可能となる。

このような本発明に従う内面溝付伝熱管１０によれば、管内面に形成された内面フィン１４ａ，１４ｂ，１４ｃから構成されるフィン群１６において、それらのフィン高さが、管周方向の一方向に向かって、最もフィン高さの高い内面フィン１４ａから、最も高さの低い内面フィン１４ｂに向かって、全体的に変化するようにされているところから、管内を管軸方向に流通する冷媒に対して、管周方向の有効な冷媒流を生じさせ、そしてそのような冷媒流によって、管内に効果的に乱流を促進することが出来ることとなり、更にそのような乱流によって、冷媒と伝熱管との間における熱伝達が効果的に促進されることとなるところから、アルミニウム若しくはその合金を押出加工することによって形成された内面溝付伝熱管においても、熱交換性能を有利に向上させることが可能となるのである。

そして、かくの如き特徴を有する本発明に従うアルミニウム製内面溝付伝熱管１０は、冷凍機用、空調機器用、給湯機器用等の、従来から公知の各種用途のクロスフィンチューブ型熱交換器における伝熱管として、有利に用いられ得ることとなるのである。

以上、本発明の代表的な実施形態について詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。

例えば、前記した実施の形態においては、フィン群１６を５つの内面フィン（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）から構成していたが、このように一つのフィン群１６を構成する内面フィンの数は、例示の５本に限られるものでは決してなく、これよりも少ない本数や、或いはより多くの本数とすることも可能である。但し、少なくした場合は、少なくとも３本の内面フィンによってフィン群１６が構成されることとなる。これは、フィン群１６を構成する内面フィン１４の本数を３本未満とした場合にあっては、フィン高さの違いによる乱流促進効果が充分発揮され得ないためである。また、このように形成されるフィン群１６は、管内周に２群以上設けられることとなる。これは、フィン群が１群しか形成されていないと、充分な乱流促進効果が得られないからである。

また、例示の実施形態では、フィン群１６が管周方向において連続して、管周全体に亘って配設されていたが、このようなフィン群１６は、管周方向に少なくとも２群以上設けられておれば、その配設形態は適宜に選択され、例えば、図４に示されるように、本発明に従うフィン群１６，１６の間に、フィン高さが一定とされた内面フィン２２の複数からなるフィン群２４が設けられた構造の伝熱管２０とすることも、可能である。但し、管内を流通する冷媒に対して乱流をより効果的に促進するためには、フィン群１６は隣り合って連続して設けられていることが、望ましいのである。なお、この「隣り合って連続して」とは、フィン群１６とフィン群１６の間に、本発明に従う構造の条件を満たさない単独の内面フィンや、そのような条件を満たさない複数のフィンからなるフィン群を介在させることがなく、最初に例示した伝熱管１０の如く、１つのフィン群１６の隣に、別のフィン群１６が連続して、設けられていることを意味している。

加えて、フィン群１６におけるフィン高さの変化する方向は、例示の伝熱管１０においては、図２に示される如く、全てのフィン群１６が左側から右側へと向かって、換言すれば反時計回りに、フィン高さが減少するように構成されているが、右側から左側へと向かって（時計回りに）フィン高さが減少するように配置してもよく、更に、このように一方向に変化する以外にも、フィン高さが左側から右側へ低くなるフィン群とフィン高さが右側から左側へ低くなるフィン群とを混在して設けることも可能である。このように、フィン高さの変化方向の違うフィン群を配置することによって、管周方向へと生じる冷媒流が複数発生し、そのような管周方向への冷媒流同士が衝突することによる乱流によって引き起こされる伝熱促進効果も得られることとなる。

さらに、例示した伝熱管１０においては、最もフィン高さの高い内面フィン１４ａから最もフィン高さの低い内面フィン１４ｂに向かって、順次フィン高さが低くなるような３つの内面フィン１４ｃを配置して、フィン群１６が構成されているが、そのような配置形態の他にも、例えば、図５（ａ）に示される如く、内面フィン１４ｃのフィン高さが等しくされたものを含む構造や、図５（ｂ）に示されるような、途中のフィン高さが増加している内面フィン１４ｃを含む構造のものであっても、最も背の高い内面フィン１４ａから最も背の低い内面フィン１４ｂに向かうに従って全体的にフィン高さが小さくなるような構造であれば、何れも採用可能である。なお、それら図５の（ａ）や（ｂ）においては、フィン形状を簡略化して、フィン高さを示す１本の棒で示すと共に、最大内径（Ｄｉ）を表す円弧が直線として示されている。即ち、縦軸をフィン高さ、横軸をフィンピッチとした棒グラフとされているのである。

そして、かかる図５（ａ）及び図５（ｂ）においては、最も背の高い内面フィン１４ａと最も背の低い内面フィン１４ｂとの間に、５つの内面フィン１４ｃ₁ 〜１４ｃ₅ が配置されており、図５（ａ）には、その５つの内面フィン１４ｃ₁ 〜１４ｃ₅ のうち、内面フィン１４ｃ₂ と内面フィン１４ｃ₃ のフィン高さが等しくされたもの（Ｈｃ₂ ＝Ｈｃ₃ ）が、示されている。また、図５（ｂ）においては、内面フィン１４ｃ₂ から内面フィン１４ｃ₃ へ、更に内面フィン１４ｃ₃ から内面フィン１４ｃ₄ へと、フィン高さが増加しているが、全体的には、内面フィン１４ａから内面フィン１４ｂに向かって、フィン高さが減少するように構成されている。なお、このように、途中のフィン高さが増加する場合にあっては、フィン高さが増加する箇所の直前のフィン高さの勾配、即ち、内面フィン１４ｃ₁ から内面フィン１４ｃ₂ への勾配：（Ｈｃ₁ −Ｈｃ₂ ）／ｐ₁ に対し、内面フィン１４ｃ₂ から内面フィン１４ｃ₃ への勾配：（Ｈｃ₃ −Ｈｃ₂ ）／ｐ₂ 及び内面フィン１４ｃ₃ から内面フィン１４ｃ₄ への勾配：（Ｈｃ₄ −Ｈｃ₃ ）／ｐ₃ の何れもが、１／５以下となるように構成され、また内面フィン１４ｃ₁ から内面フィン１４ｃ₂ への高さの減少分：Ｈｃ₂ −Ｈｃ₁ に対し、内面フィン１４ｃ₂ から内面フィン１４ｃ₄ への高さの増加の合計：Ｈｃ₄ −Ｈｃ₂ が、一般に、１／２以下となるように構成されていることが、望ましい。

更にまた、本発明に従う内面溝付伝熱管の望ましい態様の一つに従って、図６に示される如く、各内面フィン３２，３４，３６の形状を、高さの高い内面フィン３２側に向かって傾斜するように構成して、それらが、フィン群３８を構成するようにした伝熱管３０とすることも可能である。このようなフィン形状とすることによって、管周方向への冷媒流の発生をより効果的に促進せしめ、冷媒への乱流促進効果をより高めることが可能となるのである。なお、このようなフィン形状とされた伝熱管３０を実際に製作したものを、管軸に垂直な面で切断した断面の写真を、図７に示す。また、この実際に作製されたアルミニウム製内面溝付伝熱管は、後述する実施例においても、性能評価試験に用いられている。

なお、このように、高さの高い内面フィン３２側に傾斜した内面フィン３４の傾斜は、ここでは、図８（ａ）や図８（ｂ）に示される如く、内面フィンの両側面から伸びる直線の交点：Ｋと伝熱管の中心：Ｏを結ぶ線が、溝底を結ぶ円弧と交差する点をＬとし、さらに内面フィンの両側面から延びる直線が溝底を結ぶ円弧と交差する点のうち、図において左側の側面から延びた方をＭ，右側の側面から延びた方をＮとしたとき、直線ＯＫＬに対する直線ＫＭ，ＫＮの角度は、α₁ 及びα₂ で表されることとなる。そして、それらα₁ 、α₂ の関係において、図８（ａ）や図８（ｂ）に示される如き左側に傾斜したものは（α₂ −α₁ ）＞０となり、図１に示されるような対称形状の内面フィン１４の場合は、（α₂ −α₁ ）＝０となる。また、各フィン群３８の両端に位置する、高さの高い内面フィン３２や高さの低い内面フィン３６においても、上記した中間の内面フィン３４と同様な傾斜形態となっているのである。

その他、一々列挙はしないが、本発明が、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るものであり、またそのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。

以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本発明の特徴を更に明確にすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことが、理解されるべきである。

先ず、本発明に従う構造の内面溝付伝熱管を製作するために、ＪＩＳ−Ａ３００３のアルミニウム合金材料を用意し、そしてそれを、従来から公知のホロー押出加工法に従って熱間押出加工することにより、図６（図７）や図４に示される如き、本発明に従う構造とされたアルミニウム製内面溝付伝熱管を、それぞれ作製した。即ち、図６や図７の写真に示されるような、高さの高い内面フィン（３２）側に傾斜するように各内面フィン（３２，３４，３６）が形成されたものを、実施例１として作製する一方、図４に示されるような、順次フィン高さの減少する内面フィン（１４ａ，１４ｃ，１４ｂ）からなるフィン群（１６）とフィン高さが一定の内面フィン（２２）からなるフィン群（２４）とが管周方向に交互に形成されたものを、実施例２として、作製した。

一方、フィン形状は図６に示される形状とするものの、高さの高い内面フィンと高さの低い内面フィンとの高さの差：Ｑとそれらのフィン間隔：Ｐとの比：Ｑ／Ｐが、本発明の範囲外とされたものを、比較例１として、更に内面フィンのフィン高さが一定の高さとされた、従来の内面溝付伝熱管構造のものを、比較例２として、同様なホロー押出加工にて作製した。

なお、それら実施例１，２及び比較例１，２の伝熱管の管外径やフィン高さ等の寸法諸元は、下記表１に示される通りとした。また、かかる表１においては、最もフィン高さの高い内面フィン（１４ａ，３２）に相当するフィンをフィンＡ、最もフィン高さの低い内面フィン（１４ｂ，３６）をフィンＢ、更にそれらフィンＡからフィンＢに向かって順次高さが低くされる内面フィン（１４ｃ，３４）に相当するフィンをフィンＣ、そして本発明に従う構成ではない内面フィン（２２）をフィンＤとして、それぞれの諸元を示している。なお、ここで、実施例１及び比較例１のフィンは、非対称形状のものとした。即ち、図８（ａ）にて示されるα₁ ，α₂ が、例えば実施例１のフィンＡについてはα₁ ＝０°、α₂ ＝２０°となるように構成した。また、実施例２及び比較例２のフィンは、対称形状のものとした。

そして、このように準備された各伝熱管について、それぞれ伝熱管の単管における熱交換性能評価を行った。なお、かかる単管性能評価試験は、従来より公知の伝熱性能試験装置の試験セクションに対して各供試伝熱管を単管で組み付け、図９に示されるような冷媒の流通下において、蒸気飽和温度：５０℃、入口条件：過熱度＝４０℃、出口条件：過冷却度＝５℃の試験条件にて凝縮性能試験を行った。なお、冷媒には、ＨＦＣ系冷媒であるＲ−４１０Ａを使用し、実際の空調機器の運転条件とほぼ一致する、２００ｋｇ／（ｍ² ・ｓ） の冷媒質量速度で試験を実施した。

その結果、比較例１の伝熱管の管内熱伝達率を１００としたとき、実施例１は１４５、実施例２は１３０となり、本発明に従う構造とされた伝熱管において、良好な凝縮熱伝達率が得られることを確認した。一方、比較例２は９５であった。

１０ 伝熱管
１２ 内面溝
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 内面フィン
１６ フィン群

Claims (5)

1. 互いに平行な多数の内面溝が押出加工によって管軸に平行な方向にそれぞれ延びるように設けられた、アルミニウム若しくはその合金を材質とするアルミニウム製内面溝付伝熱管にして、前記多数の内面溝の隣り合う溝間に内面フィンが多数形成されてなると共に、該多数の内面フィンが、高さの高い内面フィンから高さの低い内面フィンに向かって全体的に高さが変化する、管周方向に隣り合って位置した少なくとも３つの内面フィンから構成されるフィン群を、少なくとも２群以上含んでおり、且つ該フィン群における最もフィン高さの高い内面フィンと最もフィン高さの低い内面フィンとの高さの差：Ｑとそれら２つの内面フィンの間隔：Ｐとの比：Ｑ／Ｐが、０．１３以上となるように構成したことを特徴とするアルミニウム製内面溝付伝熱管。
2. 前記フィン群を構成する少なくとも３つ以上の内面フィンが、前記最もフィン高さの高い内面フィンから前記最もフィン高さの低い内面フィンに向かって順次高さが低くなるように構成されている請求項１に記載のアルミニウム製内面溝付伝熱管。
3. 前記少なくとも２群以上のフィン群が、管周方向において連続して配置されている請求項１又は請求項２に記載のアルミニウム製内面溝付伝熱管。
4. 管最大内径をＤｉ(mm)としたときに、前記最もフィン高さの高い内面フィンの高さ：Ｈａ(mm)は、０．４５×Ｄｉ以下とされ、且つ前記最もフィン高さの低い内面フィンの高さ：Ｈｂは、０．１mm以上とされている請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載のアルミニウム製内面溝付伝熱管。
5. 前記フィン群を構成する少なくとも３つ以上の内面フィンが、前記最もフィン高さの高い内面フィン側に傾斜するように形成されている請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載のアルミニウム製内面溝付伝熱管。

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