JPH0796995B2 - 管内凝縮用伝熱管およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱交換器用の伝熱管とくに冷媒を当該管内で
凝縮させて熱交換する管内凝縮用伝熱管およびその製造
方法に関するものである。

［従来の技術］ 冷凍・空気調和器やヒートポンプなどにおける熱交換器
には、冷媒を管内に通し、当該冷媒を管内で凝縮させる
ことにより必要な熱交換を行なわせる管内凝縮用の伝熱
管が使用されている。

このような伝熱管の内面は、当初は平滑なものであった
が、熱力学的研究が進むにつれ、管内面は平滑のままで
はなく所定の凹凸を形成させた方が熱伝達率が良くなる
ことがわかり、最近では第４図に示すように伝熱管10′
の内面にらせん状の連続溝１′を形成させたものが主流
を占めるようになった。

このようにらせん溝１′を形成することの効果として、
一つにはそれにより管内面の表面積が大きくなり伝熱面
積が増大することがあげられる。しかし、それだけでは
なく、管内にらせん状の凹凸が存在することで流通する
冷媒が撹拌乱流化され、それによって熱伝達率が向上す
ることになるし、管内で冷媒を沸騰させて熱交換する場
合には、管内に流れる冷媒液がらせん溝１′,1′に沿っ
てかき上げられ、管内面全体が冷媒液でぬらされること
による熱伝達率の向上効果を期待することもできるもの
である。

［発明が解決しようとする課題］ 上記内面らせん溝付き伝熱管は、前記したようなすぐれ
た熱伝達特性を有するが、すべてにおいて好都合なわけ
ではない。とくに管内で冷媒を凝縮させて使用する場合
にはつぎのような問題点がある。

すなわち、管内で凝縮した冷媒液は重力により管の下方
に溜り、管の下側を流れることになるが、らせん溝
１′,1′が存在するために液化した冷媒の流れが円滑に
いかず、らせん溝１′,1′による前記かき上げ現象が起
り、管内面全体をぬらすような結果になる。

このように管内面が液でぬらされると、管内壁面と気体
である冷媒蒸気とが直接的に接触しないために、熱伝達
率を大巾に低下させてしまうおそれがある。この故に、
凝縮用の伝熱管の場合には、管内壁面と冷媒蒸気とがよ
り多くの表面積において直接的に接触できるようにする
ことがより重要である。

本発明の目的は、上記のような実情にかんがみ、凝縮用
伝熱管において液化した冷媒の流れを円滑にし、前記冷
媒液のかき上げ現象の発生を大巾に抑制し、凝縮熱伝達
率を格段に増大させ得る新規な凝縮用伝熱管およびその
製造方法を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の第１の要旨は、管の内面に管軸方向に平行な平
行溝と該溝と角度をなす傾斜溝あるいは直交溝が形成さ
れてなる管内凝縮用伝熱管にあり、第２の要旨は長尺平
板の巾方向中央部側に長手方向に角度を有する溝を形成
し、その両端側に長手方向に平行に伸びる平行溝を形成
し、これら溝が内側になるようにして管状に成形して端
縁の合わせ目をシーム溶接する管内凝縮用伝熱管の製造
方法にある。

［作用］ 管内面のらせん状溝により冷媒蒸気に乱流が生じ、伝熱
効果を向上させ得る一方、平行溝側が下側となるように
設置することで、液化した冷媒を円滑に流し、前記した
冷媒液のかき上げを抑止し、管内壁面に不必要な液膜が
形成されるのを防止することができる。

また、平行溝側でシーム溶接して管体とすれば、溶接部
の肉厚はつねに一定となり、安定した品質良好な溶接管
を製造することができる。さらに溶接前の平板の状態に
おいて溝付け加工すれば、複雑な溝でも容易に形成する
ことができる。

［実施例］ 以下に、本発明について実施例図面を参照し説明する。

第１図は、本発明に係る伝熱管10の実施例の一を示す横
断面を有する欠載縦断面図である。

1,1は長手方向に対し角度をもって形成された傾斜溝で
あり、前記従来例におけるらせん溝１′に相当する。2,
2は第１図の横断面図部分よりわかるように、伝熱管10
の下側となる部分に形成された管長手方向に平行な平行
溝である。

本発明に係る伝熱管10の内面は上記のように構成されて
いるから、伝熱管10内の冷媒蒸気は傾斜溝1,1により乱
流化され、すぐれた熱交換効率を発揮して凝縮し、かく
して液化した冷媒液は傾斜溝1,1に沿って流下し、伝熱
管10の下方に溜り流れる。しかして、本発明に係る伝熱
管10の下側部には平行溝2,2が形成されており、液化凝
縮した冷媒液はこの平行溝2,2内をきわめて円滑に流れ
ることができ、先にみた従来例におけるようならせん溝
による冷媒液のかきげ現象の如き挙動は起らない。従っ
て従来例におけるように、管内壁面が冷媒液で不必要に
ぬらされて伝熱効率を大きく劣化させるおそれはそれに
より十分に解消される。

上記した平行溝2,2の有する作用効果を参酌すれば、平
行溝2,2の形成域はさほど広くとる必要はなく、傾斜溝
1,1の有する冷媒蒸気の撹乱による伝熱効率の向上効果
を考慮し、平行溝2,2の形成比をより小さくし、管断面
の1/2以下となるようにするのが好ましい。

以上のように構成される伝熱管10を製造するには、つぎ
のようにするのが簡易でありかつ効率的である。

管体を構成するための長尺平板を用意し、溝付きロール
と平ロールをもって圧延し長尺平板の片面に溝付け加工
をする。この際、平板の中央部側には前記した傾斜溝1,
1を形成するための長手方向に角度を有する溝を付け、
両端側には前記した平行溝2,2を形成するための長手方
向に平行な溝付けをする。溝付けした平板を当該溝が内
側となるようにして管状に成形し、端縁の合わせ目を第
１図に示すようにシーム溶接11するのである。

このようにすれば、シーム溶接11する際の端縁部の厚さ
は長手方向に均一となり、一定の溶接条件に従って安定
した高品質のシーム溶接を行なうことができる。因みに
傾斜溝側で溶接すれば、溝の有無により長手方向の板厚
は不均一となり、安定した溶接をするには高度の技術が
要求されることになるのである。溶接部の位置について
は、平行溝形成域内であればその効果に変りがなく、必
ずしも第１図に示すように平行溝の中央位置に限定する
必要はない。しかし、左右対称となる加工を行ない応力
上の均衡を図るといった見地よりすれば中央位置が好ま
しいことは勿論である。

上記のように溝付け加工を平板の状態で行なえば、管内
に対して行なう加工に比べ加工が容易であり、たとえ複
雑な溝形状であっても切削など常用の手段により容易に
形成し得るという大きなメリットを発揮することができ
る。

なお、溝付け加工においては、伝熱管の内圧強度、拡管
性などを考慮すれば溝部底の肉厚を傾斜溝部１および平
行溝部２ともにほぼ等しくなるようにすることが望まし
い。

第２図は、傾斜溝の一つの典型例として長手方向に直交
する直交溝3,3を形成した他の実施例を示す縦断面図で
ある。傾斜溝1,1が直交溝3,3となっている以外第１図の
構成と特に変るところはない。直交溝3,3とすることに
より冷媒蒸気の撹乱効果の向上と液化した冷媒の管底部
への回収の迅速性を期待するものである。

第３図はさらに別な実施例を示す縦断面図であり、傾斜
溝1a,1aに対しこれと交差する方向に別な傾斜溝1b,1bを
形成し、とくに冷媒蒸気の撹乱を促進させようとするも
のである。他の構成は第１図の場合と変るところはな
い。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明に係る伝熱管によれば、冷媒の凝縮
熱伝達率を著しく向上させることができ、熱交換器の小
型化ひいては冷媒装置の小型化を達成することが可能と
なり、設備費やランニングコストの低減を図り得るな
ど、その工業上の価値は非常に大きなものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る伝熱管の実施例の一を示す横断面
を有する欠載縦断面図、第２および３図は本発明に係る
別な２様の実施例を示す縦断面図、第４図は従来例を示
す縦断面図である。 1,1a,1b:傾斜溝、 2:平行溝、 3:直交溝、 10:伝熱管、 11:シーム溶接部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 乾 謙一 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社金属研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−150799（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管の内面に、横断面でみて、管軸方向に平
   行な平行溝と該溝と角度をなす傾斜溝あるいは直交溝の
   ２種類の溝が形成されてなる管内凝縮用伝熱管。
2. 【請求項２】長尺平板の幅方向中央部側に長手方向に角
   度を有する溝を形成し、その両縁側に長手方向に平行に
   伸びる平行溝を形成し、これらの溝が内側になるように
   して管状に成形して端縁の合わせ目をシーム溶接する管
   内凝縮用伝熱管の製造方法。