JPH08105699A - 内面溝付伝熱管 - Google Patents
内面溝付伝熱管Info
- Publication number
- JPH08105699A JPH08105699A JP23896594A JP23896594A JPH08105699A JP H08105699 A JPH08105699 A JP H08105699A JP 23896594 A JP23896594 A JP 23896594A JP 23896594 A JP23896594 A JP 23896594A JP H08105699 A JPH08105699 A JP H08105699A
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- JP
- Japan
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- heat transfer
- tube
- transfer tube
- groove
- degrees
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】空調機器の熱交換器等に用いられる内面溝付伝
熱管の管内蒸発熱伝達率及び管内凝縮熱伝達を増大させ
ること。 【構成】管内面に多数の連続的ならせん溝とこれを隔て
るフィンを有する伝熱管において、フィン頂角を１０〜
２０度、溝深さを０．１５〜０．２３mm、溝底幅を０．
１〜０．３mm、管軸に対する溝の捩れ角度を１０〜３０
度とする。
熱管の管内蒸発熱伝達率及び管内凝縮熱伝達を増大させ
ること。 【構成】管内面に多数の連続的ならせん溝とこれを隔て
るフィンを有する伝熱管において、フィン頂角を１０〜
２０度、溝深さを０．１５〜０．２３mm、溝底幅を０．
１〜０．３mm、管軸に対する溝の捩れ角度を１０〜３０
度とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱交換器用の伝熱管、特
に冷媒を管内で蒸発または凝縮させて熱交換を行う内面
溝付伝熱管に関するものである。
に冷媒を管内で蒸発または凝縮させて熱交換を行う内面
溝付伝熱管に関するものである。
【０００２】
【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、冷媒を管内
で蒸発、凝縮させることにより必要な熱交換を行わせる
伝熱管が使用されている。このような伝熱管の内面は、
当初は平滑であったが、熱力学的研究が進むにつれ、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判
り、最近では主に外形９．５２mm及び７．００mmの伝熱
管の内面に断面略台形の溝とその溝を隔てる断面略三角
形のフィンをらせん状に連続的に形成させた内面溝付管
が主流を占めるようになった。
における熱交換器には、冷媒を管内に通し、冷媒を管内
で蒸発、凝縮させることにより必要な熱交換を行わせる
伝熱管が使用されている。このような伝熱管の内面は、
当初は平滑であったが、熱力学的研究が進むにつれ、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判
り、最近では主に外形９．５２mm及び７．００mmの伝熱
管の内面に断面略台形の溝とその溝を隔てる断面略三角
形のフィンをらせん状に連続的に形成させた内面溝付管
が主流を占めるようになった。
【０００３】このようならせん溝を形成することの効果
として、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。また、管内で冷媒を凝縮させて熱
交換を行う場合、伝熱管内面のらせん溝により凝縮した
冷媒液がかき上げられ、らせん溝内を冷媒液が流れ、凝
縮直後に高い熱伝達が得られることが上げられる。
として、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。また、管内で冷媒を凝縮させて熱
交換を行う場合、伝熱管内面のらせん溝により凝縮した
冷媒液がかき上げられ、らせん溝内を冷媒液が流れ、凝
縮直後に高い熱伝達が得られることが上げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】内面らせん溝は前記し
たような優れた熱伝達特性を有し、凝縮開始後直後にお
いては、管内面のらせん溝内で冷媒蒸気が凝縮し、管内
面全体のらせん溝を凝縮した冷媒液が流れる。溝内が冷
媒液で充満するまでは、溝を隔てるフィンの先端が冷媒
蒸気と接触するため、ここで冷媒蒸気の凝縮が進み、高
い熱伝達率が得られる。しかし、溝内が冷媒液で充満す
ると、凝縮は冷媒液表面で行われるため、凝縮開始直後
に比べて熱伝達率は低下する。凝縮が進行すると、冷媒
液の液膜が厚くなり、冷媒液自体が熱抵抗となるため、
熱伝達率は更に低下して行く。このため、伝熱管の軸に
直角な断面でのフィンとフィンとで囲まれる溝部分の面
積を大きくできれば、凝縮開始直後の高い熱伝達率が持
続し、凝縮性能を向上させることができる。また、伝熱
管内の表面積も大きくなるため蒸発性能も向上させるこ
とができる。
たような優れた熱伝達特性を有し、凝縮開始後直後にお
いては、管内面のらせん溝内で冷媒蒸気が凝縮し、管内
面全体のらせん溝を凝縮した冷媒液が流れる。溝内が冷
媒液で充満するまでは、溝を隔てるフィンの先端が冷媒
蒸気と接触するため、ここで冷媒蒸気の凝縮が進み、高
い熱伝達率が得られる。しかし、溝内が冷媒液で充満す
ると、凝縮は冷媒液表面で行われるため、凝縮開始直後
に比べて熱伝達率は低下する。凝縮が進行すると、冷媒
液の液膜が厚くなり、冷媒液自体が熱抵抗となるため、
熱伝達率は更に低下して行く。このため、伝熱管の軸に
直角な断面でのフィンとフィンとで囲まれる溝部分の面
積を大きくできれば、凝縮開始直後の高い熱伝達率が持
続し、凝縮性能を向上させることができる。また、伝熱
管内の表面積も大きくなるため蒸発性能も向上させるこ
とができる。
【０００５】従来の内面溝付伝熱管の溝を隔てるフィン
の頂角は３０〜５０度であり、このフィン頂角を小さく
すれば、溝部分の面積と管内表面積が増大し、凝縮性能
と蒸発性能を向上させることができる。
の頂角は３０〜５０度であり、このフィン頂角を小さく
すれば、溝部分の面積と管内表面積が増大し、凝縮性能
と蒸発性能を向上させることができる。
【０００６】本発明の目的は、管内に蒸発あるいは凝縮
する冷媒が流れる伝熱管の蒸発熱伝達率及び凝縮熱伝達
率を増大させ得る改良された伝熱管を提供することにあ
る。
する冷媒が流れる伝熱管の蒸発熱伝達率及び凝縮熱伝達
率を増大させ得る改良された伝熱管を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、管内
面に多数の連続的ならせん溝とその溝を隔てるフィンを
有する伝熱管において、フィン頂角を１０〜２０度、溝
深さを０．１５〜０．２３mm、溝底幅を０．１〜０．３
mm、管軸に対する溝の捩れ角度を１０〜３０度としたこ
とを特徴とするものである。
面に多数の連続的ならせん溝とその溝を隔てるフィンを
有する伝熱管において、フィン頂角を１０〜２０度、溝
深さを０．１５〜０．２３mm、溝底幅を０．１〜０．３
mm、管軸に対する溝の捩れ角度を１０〜３０度としたこ
とを特徴とするものである。
【０００８】本発明の伝熱管のように、フィン頂角を１
０〜２０度にすると、管軸に直角な断面でのフィンとフ
ィンとで囲まれる溝部分の面積を増加させることができ
る。本発明の伝熱管を凝縮器用伝熱管として使用した場
合、従来の伝熱管ではらせん溝が凝縮した冷媒液で埋ま
り、熱伝達率が低下する冷媒の液量においても溝部面積
が大きいため、フィン先端が冷媒ガスに接触し、高い熱
伝達率を確保することができる。また、伝熱管内面での
濡れ縁長さ、つまり内表面積も増加するため、蒸発性能
も向上する。
０〜２０度にすると、管軸に直角な断面でのフィンとフ
ィンとで囲まれる溝部分の面積を増加させることができ
る。本発明の伝熱管を凝縮器用伝熱管として使用した場
合、従来の伝熱管ではらせん溝が凝縮した冷媒液で埋ま
り、熱伝達率が低下する冷媒の液量においても溝部面積
が大きいため、フィン先端が冷媒ガスに接触し、高い熱
伝達率を確保することができる。また、伝熱管内面での
濡れ縁長さ、つまり内表面積も増加するため、蒸発性能
も向上する。
【０００９】溝深さに関しては、これが０．１mm以下で
あると、性能向上が小さく、また０．２５mm以上である
と、管の重量が増してコスト増加につながるので、コス
トと性能面の両方を考慮した場合、０．１５〜０．２３
mmの範囲であることが望ましい。
あると、性能向上が小さく、また０．２５mm以上である
と、管の重量が増してコスト増加につながるので、コス
トと性能面の両方を考慮した場合、０．１５〜０．２３
mmの範囲であることが望ましい。
【００１０】フィン頂角及び溝底幅に関しては、フィン
頂角を小さく、溝底幅を大きくしてフィンを薄くして内
表面積を増加させれば性能は向上する傾向にあるが、伝
熱管を拡管させてアルミニウム等の伝熱プレートに密着
させて熱交換器を組み立てる時に、フィンが薄いと拡管
プラグによってフィンが倒れてしまうので、フィン頂角
については１０〜２０度、溝底幅に関しては０．１〜
０．３mmの範囲であることが望ましい。
頂角を小さく、溝底幅を大きくしてフィンを薄くして内
表面積を増加させれば性能は向上する傾向にあるが、伝
熱管を拡管させてアルミニウム等の伝熱プレートに密着
させて熱交換器を組み立てる時に、フィンが薄いと拡管
プラグによってフィンが倒れてしまうので、フィン頂角
については１０〜２０度、溝底幅に関しては０．１〜
０．３mmの範囲であることが望ましい。
【００１１】また、管軸に対する溝の捩れ角度について
は、これを１０〜３０度にすれば、蒸発性能と凝縮性能
をバランスよく向上させることができる。
は、これを１０〜３０度にすれば、蒸発性能と凝縮性能
をバランスよく向上させることができる。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明に係る伝熱管の概要を示し、
図中、１は伝熱管本体、２はその伝熱管本体の内面に所
定の溝底幅Ｗｇと捩れ角度をもってらせん状に連続して
形成された微細なフィン、３はそのフィン２によって隔
てられたらせんの溝である。
図中、１は伝熱管本体、２はその伝熱管本体の内面に所
定の溝底幅Ｗｇと捩れ角度をもってらせん状に連続して
形成された微細なフィン、３はそのフィン２によって隔
てられたらせんの溝である。
【００１３】具体例として、外径７mmの銅管本体の内面
に、フィン頂角αを１７度、溝底幅Ｗｇを０．２２mm、
フィン高さ（溝深さ）Ｈを０．２mm、フィン数を５５、
溝の捩れ角を１２度とした内面溝付伝熱管を用意した。
に、フィン頂角αを１７度、溝底幅Ｗｇを０．２２mm、
フィン高さ（溝深さ）Ｈを０．２mm、フィン数を５５、
溝の捩れ角を１２度とした内面溝付伝熱管を用意した。
【００１４】この伝熱管について、有効長５０００mmと
して図３に示す性能測定装置の凝縮器５に組み込んで性
能測定を行った。
して図３に示す性能測定装置の凝縮器５に組み込んで性
能測定を行った。
【００１５】図３において、４は性能測定に供せられる
伝熱管、６は膨脹弁、７は蒸発器、８は圧縮器である。
この性能測定装置において、凝縮器５は２重管構造とな
っており、伝熱管４の周囲に冷却水を流して伝熱管４を
冷却する。しかして、圧縮器８で高温高圧になった冷媒
蒸気は凝縮器５で冷却され冷却媒体となる。膨脹弁６に
て減圧された蒸気まじりの飽和液は蒸発器７にて加熱さ
れ、冷媒蒸気となって再び圧縮器８に戻るようになって
いる。
伝熱管、６は膨脹弁、７は蒸発器、８は圧縮器である。
この性能測定装置において、凝縮器５は２重管構造とな
っており、伝熱管４の周囲に冷却水を流して伝熱管４を
冷却する。しかして、圧縮器８で高温高圧になった冷媒
蒸気は凝縮器５で冷却され冷却媒体となる。膨脹弁６に
て減圧された蒸気まじりの飽和液は蒸発器７にて加熱さ
れ、冷媒蒸気となって再び圧縮器８に戻るようになって
いる。
【００１６】実施例においては、冷媒に混合冷媒である
ＨＦＣ１３４ａを用い、凝縮器５の入口加熱度を３０
度、入口飽和温度を４０度、出口の過冷却度を５度とし
て測定を行った。
ＨＦＣ１３４ａを用い、凝縮器５の入口加熱度を３０
度、入口飽和温度を４０度、出口の過冷却度を５度とし
て測定を行った。
【００１７】上記の凝縮試験の結果を、従来の内面溝付
管の測定結果と共に図４に示す。
管の測定結果と共に図４に示す。
【００１８】なお、従来の内面溝付伝熱管としては、外
径７．００mm、フィン頂角３５度、溝底幅０．１８mm、
フィン高さ０．２mm、フィン数５３、溝の捩れ角１８度
の伝熱管を用いた。
径７．００mm、フィン頂角３５度、溝底幅０．１８mm、
フィン高さ０．２mm、フィン数５３、溝の捩れ角１８度
の伝熱管を用いた。
【００１９】図４において、曲線Ａは本発明に係る伝熱
管、曲線Ｂは従来の伝熱管の性能を示すが、この結果か
ら、本発明に係る伝熱管Ａは、冷媒流量３５kg／ｈの場
合で比較すると、伝熱管Ｂに比べて８％凝縮熱伝達率が
向上し、高い性能を示すことが判る。
管、曲線Ｂは従来の伝熱管の性能を示すが、この結果か
ら、本発明に係る伝熱管Ａは、冷媒流量３５kg／ｈの場
合で比較すると、伝熱管Ｂに比べて８％凝縮熱伝達率が
向上し、高い性能を示すことが判る。
【００２０】図５には、平滑管に対する蒸発試験の結果
を示す。蒸発試験は、図３に示した性能測定装置を用
い、冷却媒体にＨＦＣ１３４ａを用い、蒸発器７の入口
乾き度を０．２、出口飽和温度を５度、出口過熱度を５
度とした。
を示す。蒸発試験は、図３に示した性能測定装置を用
い、冷却媒体にＨＦＣ１３４ａを用い、蒸発器７の入口
乾き度を０．２、出口飽和温度を５度、出口過熱度を５
度とした。
【００２１】図５において、曲線Ａは本発明に係る伝熱
管、曲線Ｂは前記した従来の内面溝付管伝熱管の性能を
示すが、この測定結果から、本発明に係る伝熱管Ａは、
冷媒流量３５kg／ｈの場合で比較すると、伝熱管Ｂに比
べて８％蒸発熱伝達率が向上し、高い性能を示すことが
判る。
管、曲線Ｂは前記した従来の内面溝付管伝熱管の性能を
示すが、この測定結果から、本発明に係る伝熱管Ａは、
冷媒流量３５kg／ｈの場合で比較すると、伝熱管Ｂに比
べて８％蒸発熱伝達率が向上し、高い性能を示すことが
判る。
【００２２】
【発明の効果】以上から明らかなように、本発明に係る
内面溝付管は、管内伝熱性能を一段と向上させることが
できる。
内面溝付管は、管内伝熱性能を一段と向上させることが
できる。
【図１】本発明に係る内面溝付伝熱管の概要を示す横断
面図である。
面図である。
【図２】内面溝付伝熱管の要部断面図である。
【図３】伝熱管の性能測定装置の概略を示す説明図であ
る。
る。
【図４】本発明に係る内面溝付伝熱管の一例の管内凝縮
熱伝達率と冷媒流量の関係を示すグラフである。
熱伝達率と冷媒流量の関係を示すグラフである。
【図５】本発明に係る内面溝付伝熱管の一例の管内蒸発
熱伝達率と冷媒流量の関係を示すグラフである。
熱伝達率と冷媒流量の関係を示すグラフである。
１ 伝熱管 ２ フィン ３ 溝 ４ 伝熱管 ５ 凝縮器 ６ 膨脹弁 ７ 蒸発器 ８ 圧縮器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠原 義広 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社土浦工場内 (72)発明者 木村 久司 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社土浦工場内
Claims (1)
- 【請求項１】内面に多数の連続的ならせん溝とその溝を
隔てるフィンを有する伝熱管において、フィン頂角を１
０〜２０度、溝深さを０．１５〜０．２３mm、溝底幅を
０．１〜０．３mm、管軸に対する溝の捩れ角度を１０〜
３０度としたことを特徴とする内面溝付伝熱管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23896594A JPH08105699A (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 内面溝付伝熱管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23896594A JPH08105699A (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 内面溝付伝熱管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08105699A true JPH08105699A (ja) | 1996-04-23 |
Family
ID=17037933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23896594A Pending JPH08105699A (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 内面溝付伝熱管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08105699A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001092806A1 (fr) * | 2000-05-31 | 2001-12-06 | Mitsubishi Shindoh Co., Ltd. | Tube chauffant pourvu de rainures internes et echangeur de chaleur |
| EP1719964A1 (en) * | 2004-02-06 | 2006-11-08 | Daikin Industries, Ltd. | Heat exchanger for hot water supply |
| JP2007178115A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-07-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 放熱用伝熱管および放熱器 |
| JP2008249163A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Daikin Ind Ltd | 給湯用熱交換器 |
-
1994
- 1994-10-03 JP JP23896594A patent/JPH08105699A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001092806A1 (fr) * | 2000-05-31 | 2001-12-06 | Mitsubishi Shindoh Co., Ltd. | Tube chauffant pourvu de rainures internes et echangeur de chaleur |
| EP1719964A1 (en) * | 2004-02-06 | 2006-11-08 | Daikin Industries, Ltd. | Heat exchanger for hot water supply |
| EP1719964A4 (en) * | 2004-02-06 | 2013-11-06 | Daikin Ind Ltd | HEAT EXCHANGER FOR HOT WATER SUPPLY |
| JP2007178115A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-07-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 放熱用伝熱管および放熱器 |
| JP2008249163A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Daikin Ind Ltd | 給湯用熱交換器 |
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