JPH02161291A - 内面加工伝熱管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、冷凍機や空調機器等の熱交換器に組込んで用
いられる内面加工伝熱管に関するものであり、とくに、
内面に溝を加工した伝熱管に関するものである。

「従来の技術Ｊ 一般に、空ＴＡ機器や冷凍機等の熱交換器に用いられる
伝熱管は、管内にフレオン等の冷媒を流して熱交換を行
なわせるもので、熱交換器の高能率化や省エネルギー化
の要請により、内面に種々の加工を施した内面加工伝熱
管か使用されている。

その−として、内面に管軸に対し所定のリード角をもつ
多数の平行な溝を形成した、いわゆる内面溝付き管かあ
る。

その二として１例えば特開昭５８−８３１８９号公報、
及び特開昭５７−１５０７９９号公報で開示されている
ように、内面に交叉する多数の溝を形成した、いわゆる
内面クロス溝付き管がある。

その三として、例えば特開昭５５−１１３８９７号公報
で開示されているように、ポーラスめっきを施したり、
あるいは焼結金属を付着させることにより、内面に多孔
質層を形成した、いわゆる内面多孔質層管がある。

「発明か解決しようとする課題」 空調機器類などに対する高性能化、小型軽量化の要請、
及び、ヒートポンプ式エアコンの普及などにより、蒸発
・凝縮併用の伝熱管が要請されている現状においては、
他の内面加工伝熱管よりも、比較的蒸発性能と凝縮性能
がバランスしている内面溝付き伝熱管が多く使用されて
いる。

内面溝付き伝熱管が、内面が平滑な伝熱管に比べて高い
伝熱性能を有するのは、溝による伝熱面積の増大と乱流
効果によるほか、溝に冷媒液が溜り、この溝による冷媒
液の保持力で、より高い乾き度領域までドライアウト点
を遅らせることによって、蒸発性能か高められることに
よる。

従来の内面溝付き管は、他の内面加工伝熱管に比べ量産
の面で優れている。しかしながら、例えば第４図のよう
に、溝１１相互間のフィン１２の一方の側面１３に成る
角度で冷媒の蒸気が衝突するとき、冷媒液ａは、溝内ｌ
ｌ内においてフィンの他方の側面の裾の部分に保持され
るのであるが、溝１１内で保持される冷媒液ａの量が少
なく、そのために、さらに高い乾き度領域まてドライア
ウト点を遅らせることかてきず、しかも、乱流効果にも
限界があるところから、蒸発性能及び凝縮性能をさらに
向上させるのは困難であった。

内面多孔質層管は、その多孔質層て核沸腸を促進するこ
とにより高い蒸発性能があるが、多孔質層によって冷媒
液の排除を妨げるから、！２縮性能が劣り、蒸発・凝縮
併用形の伝熱管には極めて不適切であるし、その加工方
法か複雑で量産化にも問題がある。

内面クロス溝付き管は、内面多孔質層管はどではないか
、蒸発・凝縮性能にアンバランスなところがあるほか、
安定した長尺加工や肉薄化に困難性かある。

本発明の目的は、従来の内面溝付き管と同様に量産する
ことができるとともに、従来の内面溝付き管より蒸発性
能において勝り、前述したそれぞれの伝熱管より凝縮性
能において勝る内面加工伝熱管を提供することにある。

「課題を解決するための手段」 本発明に係る伝熱管は、前述の目的を達成するため、内
面の多数の溝相互間におけるフィンについて、蒸発した
冷媒が衝突する側の裾へ、連続的又はｌ！７ｒ統的に棚
部を形成する手段を採択したものである。

管を展開した状態において、溝が平行で真直であるもの
については、前記溝は管軸に対して所定のリード角をも
つように形成する必要かあるか、前記展開状態において
、溝がじくざぐ状ないし蛇行状である場合は、各フィン
のいずれかの部分において、管内を一定方向に流れる冷
媒の蒸気の衝突面ができるから、前記のようなリード角
を考慮する必要はない。

管内面の溝は、Ｍ続していてもｇｙｒｋ１シていても差
し支えない。

このような内面加工伝熱管は、従来の内面溝付き管と同
じ方法て製造てきる。

その代表的な一つは、金属製の素管内に口・ントて保持
された溝付き（溝は螺線状）プラグを挿入し、素管な一
定方向へ移動させながら、溝付きフラグの挿入位置にお
いて、素管外周を遊星回転する数個のロール又は数個の
ホールにより、素管を外周より溝付きプラグ側へ加圧し
縮径する方法（転造法）である。

この方法においては、プラグの溝の一方の側縁に前記棚
部に対応する切り欠きないし凹部を形成する。

この方法て製造したときは、棚部かフィンの一方の裾へ
連続して形成される。

その代表的な製造方法の他の一つは、周面に多数の溝を
形成した加工ロールと、周面か平滑なロールとの間に、
所定幅の金属帯板を挟んて圧延することにより、金属帯
板の一面に、冷媒の蒸気が衝突する側の襟に棚部を有す
る多数のフィンを形成し、成形ロール群により、前記フ
ィンが内側になるように金属帯板を管状に丸め、その突
き合う両縁を溶接して造管する方法（溶接法）である。

この方法では、必要であれば前記の造管後に、空引きそ
の他により管を真円に近くなるように整形する。

この方法によるときは、溝（フィンとフィンとの間に形
成される）及びフィンをじぐざぐ状ないし蛇行状に形成
することができ、また、棚部は断続的に形成することが
できる。

「作用」 フィンは気化冷媒が衝突する側の裾に棚部を有するので
、棚部のない溝付き管に比べて表面張力か増し、乱流も
さらに頻繁になる。気化冷媒が衝突する側の棚部と隣接
のフィンの間に保持されている冷媒液は、棚部の存在に
よって吹き飛ばされにくくなり、同時に冷媒液の保持量
も棚部のない内面溝付き管より多くなる。

したかって、蒸発性能・′ａＭ性能ともに向上する。

「実施例」 第１図は本発明伝熱管の一例であって、その−部を展開
拡大して例示している。

この伝熱管ｌは、銅製の素管を用いて前述の転造法によ
り製造したもので、内面には管軸方向すに対して１８度
のリード角θをもつ溝１１．１１相互間のフィン１２と
か交互に多数形成され、各フィン１２においては、矢印
Ｃの方向に流れる冷媒の蒸気か衝突する側の裾に、棚部
１４か連続的に形成されている。

この実施例の伝熱管１は、外径が９．５３ｍｍ、溝１１
の底部肉厚ｔが０．３０ｍｍ、溝１１の深さないしフィ
ン１２の高さＨか０．２０ｍｍ、棚部１４の高さｈか０
．０９ｎ＋＋＊、溝１１の数６０で製造している。

これらの数値は、熱交換器の種類や容量その他の条件に
より適宜選択されるが、フィン１２の高さか前述のとお
りである場合、棚部１４の高さｈはおよそ０．０５〜０
．１５＋＊＋ｓに設定するのか好ましい。

前記実施例の伝熱管ｌにおいて、第１図矢印Ｃの方向に
流れる冷媒の蒸気が、第２図におけるフィン１２の一方
の側面１３に衝突した場合、棚部１４と隣接のフィン１
２の頂部の間に保持されている冷媒液ａは、棚部１４て
表面張力か強くなっていることにより飛ばされに＜〈、
かつ、冷媒液ａの保持量も棚部１４がない従来の内面溝
付き管に比べ多くなり、より高乾き度債城までドライア
ウト点を遅らせて、蒸発性能を一層高める作用がある。

また、棚部１４によって伝熱面精が増大し、乱流効果も
高まるので、従来の内面溝付き管に比べ凝縮性能も向上
する。

また、この実施例の伝熱管は、従来の内面溝付き管と同
様な方法で、かつ既存の設備を利用して容易に量産する
ことができる。

前記実施例の伝熱管１　（Ｅｘ−１）と、外径９．５３
ｍ５、肉厚０１０ｍｍ、多孔質層（めっき法による）の
厚み０．２０ｍｍに製造した銅製の内面多孔質層伝熱管
（Ｅｘ−２）と、外径９．５３ｍｍ、溝底部の肉厚０．
３０ｍｍ、溝深さ０．２０ｍｍに製造した銅製の内面ク
ロス溝付き伝熱管（Ｅｘ−：ｌ）と、前記実施例と同じ
サイズで棚部１４のない内面溝付き管（Ｅｘ−４）とに
ついて、それぞれ二重管式熱交換°器に組込んで内部に
冷媒を流し、管外には被冷却水を向流に流す要領により
、次の条件で管内蒸発・凝縮熱伝達率の測定を行なった
ところ、それぞれ第７図および第８図のような結果を得
た。

（管内蒸発実験条件） 冷媒入口乾き度・・・・・・０．２１ 冷奴出口過熱度・・・・・・５°Ｃ 伝熱管有効長さ・・・・・・５ｍ 使用冷媒・・・・・・・・・フロンＲ−２２（管内凝縮
実験条件） 冷媒入口過熱度・・・・・・３５°Ｃ 冷媒出口過冷却・・・・・・５°Ｃ 伝熱管有効長さ・・・・・・５ｍ 使用冷媒・・・・・・・・・フロンＲ−２２第７図およ
び第８図から明らかなように、前記実施例の内面加゛工
伝熟管は、従来の内面溝付き伝熱管よりも、蒸発性能、
凝縮性能ともに向上しており、内面多孔質層伝熱管や内
面クロス溝付き伝熱管と比べても、蒸発性能においては
やや劣っているものの、凝縮性能においてまさり、しか
も。

蒸発・凝縮両性能かより高い値でバランスしているので
、併用形の伝熱管として使用するのに適する。

本発明伝熱管において、棚部１４は伝熱管ｌを展開した
状態において上面か水平であることが望ましいか、例え
ば第３図のように、いずれかの側に多少傾斜しているも
のてもよい。

第４図は、他の実施例の伝熱管１を部分的に展開拡大し
て示す平面図で、銅よりなる全屈帯板を使用して溶接法
により製造しており、各部の寸法等は第１図の実施例と
同様である。

伝熱管１の内面には、管軸方向に対して所定のリード角
をもつｖＩ７ｔ１１か、平行して蛇行する状態に多数形
成され、溝１１相互の間はフィン１２に形成され、各フ
ィン１２には、矢印すの方向に流れる冷媒の蒸気が衝突
する部位における側の裾に、棚部１２を連続的に形成し
ている。

この実施例の伝熱管１では、棚部１４を形成した部位に
おいて、第２図で説明したと同様な現象を生じ、伝熱性
能を向上させる。

第６図はさらに他の実施例の伝熱管ｌを部分的に展開拡
大して示した平面図で、第５図の伝熱管１と同様な材料
および方法で製造していが、この実施例では、気化した
冷媒の流れ方向すに沿って溝１１を蛇行状に多数形成し
ており、溝１１相互間の各フィン１２において、蒸気の
流れ方向すに対する部位の裾に棚部１４を連続的に形成
している。

したかってこの例では、棚部１４は各フィン１２の両側
に交互に位置する状態になる。

この実施例の伝熱管の作用も、第１図の実施例の伝熱管
のそれと同様である。

「発明の効果」 本発明に係る内面加工伝熱管は、蒸気流が衝突する側の
フィン側面の裾に棚部を形成したので、棚部を形成した
部分において、従来の内面溝付き伝熱管に比べ蒸発性能
が向上し、また、前記裾部の存在による伝熱面積、乱流
の増大のため、従来の内面加工管に比べ！２縮性脂も向
上する。

蒸発性能、凝縮性能ともより高い能力でバランスするの
で、蒸発・凝縮に併用するのに適する。

しかも、従来の内面溝付き管と同様な方法で容易に量産
することかできるとともに、製造に新たな設備を要せず
、一部の溝加工工具を交換するたけて既存製造設備をそ
のまま利用することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る伝熱管の一例を示す部分拡大展開
斜視図、第２図はその作用を説明するための部分拡大展
開斜視図、第３図は棚部の変形例を示す部分拡大展開端
面図、第４図は従来の内面溝付き伝熱管の作用を説明す
るための部分拡大展開端面図、第５図及び第６図は本発
明伝熱管の他の実施例を示す部分拡大展開平面図、第７
図および第８図は、第１図の実施例の伝熱管と従来の伝
熱管との伝熱性能の測定結果を示す線図である。 主要図中符号の説明 １・・・・伝熱管　　　１１・・・溝 １２・・・フィン　　　１４・・・棚部第５図 第７図 ：今＃ｖＬ量（吻／す

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）．内面に、管軸に対して所定のリード角をもつ多
   数の溝が連続的又は断続的に形成された伝熱管において
   、溝相互間におけるフィンの全部又は一部には、蒸発し
   た冷媒が衝突する側の裾へ、連続的又は断続的に棚部を
   形成したことを特徴とする、内面加工伝熱管。
2. （２）．内面に、じぐざぐ状又は蛇行状の多数の溝が連
   続的又は断続的に形成された伝熱管において、溝相互間
   におけるフィンの全部又は一部には、蒸発した冷媒が衝
   突する側の裾へ、連続的又は断続的に棚部を形成したこ
   とを特徴とする、内面加工伝熱管。