JPH1183368A - 内面溝付伝熱管 - Google Patents
内面溝付伝熱管Info
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- JPH1183368A JPH1183368A JP9251836A JP25183697A JPH1183368A JP H1183368 A JPH1183368 A JP H1183368A JP 9251836 A JP9251836 A JP 9251836A JP 25183697 A JP25183697 A JP 25183697A JP H1183368 A JPH1183368 A JP H1183368A
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- heat transfer
- fin
- tube
- notch
- groove
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- Pending
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-
- 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
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決課題】 冷媒の圧力損失を抑え、凝縮及び蒸発の
性能の向上を図り、ポンプのパワーアップを必要としな
い内面溝付伝熱管を提供する。 【解決手段】 内壁面に、管軸と第１の所定の角度をな
す線に沿って形成された複数のフィン３と、管軸と第２
の所定の角度をなす線に沿ってフィン３に刻まれた複数
のノッチ５とを備える内面溝付伝熱管において、ノッチ
５の高さＨｆ’をフィン３の高さＨｆの２０％以上４０
％未満とする。
性能の向上を図り、ポンプのパワーアップを必要としな
い内面溝付伝熱管を提供する。 【解決手段】 内壁面に、管軸と第１の所定の角度をな
す線に沿って形成された複数のフィン３と、管軸と第２
の所定の角度をなす線に沿ってフィン３に刻まれた複数
のノッチ５とを備える内面溝付伝熱管において、ノッチ
５の高さＨｆ’をフィン３の高さＨｆの２０％以上４０
％未満とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内面溝付伝熱管に
関し、特に、冷媒の蒸発性能及び凝縮性能に優れると共
に圧力損失の少ない内面溝付伝熱管に関する。
関し、特に、冷媒の蒸発性能及び凝縮性能に優れると共
に圧力損失の少ない内面溝付伝熱管に関する。
【０００２】
【従来の技術】空気調和機や冷凍機などの熱交換器に
は、管内に相変化する冷媒を流動させ、管外流体と熱交
換させることにより冷媒の蒸発あるいは凝縮を生じさせ
る伝熱管が用いられている。この伝熱管として、例えば
ルームエアコンなどの熱交換器には、管内での冷媒の蒸
発や凝縮による熱伝導を促進するために、内面に螺旋状
の連続した溝を設けた内面溝付伝熱管が使われている。
は、管内に相変化する冷媒を流動させ、管外流体と熱交
換させることにより冷媒の蒸発あるいは凝縮を生じさせ
る伝熱管が用いられている。この伝熱管として、例えば
ルームエアコンなどの熱交換器には、管内での冷媒の蒸
発や凝縮による熱伝導を促進するために、内面に螺旋状
の連続した溝を設けた内面溝付伝熱管が使われている。
【０００３】この螺旋状の連続溝によって管内の伝熱面
積が増し、冷媒が攪拌されて熱伝達率が向上する。ま
た、管内に管軸となす角度が異なる２種類の溝を形成す
ることで、管内を通過する流体の攪拌を大きくし、伝熱
特性の向上を目指した二重溝付伝熱管もある。
積が増し、冷媒が攪拌されて熱伝達率が向上する。ま
た、管内に管軸となす角度が異なる２種類の溝を形成す
ることで、管内を通過する流体の攪拌を大きくし、伝熱
特性の向上を目指した二重溝付伝熱管もある。
【０００４】このような二重溝付伝熱管は、例えば特開
昭５７−５８０９２号公報、特開昭６０−２９５９３号
公報、特開平６−２２１７８８号公報、特開平８−４２
９８７号公報、特開平８−６１８７８号公報等で開示さ
れている。
昭５７−５８０９２号公報、特開昭６０−２９５９３号
公報、特開平６−２２１７８８号公報、特開平８−４２
９８７号公報、特開平８−６１８７８号公報等で開示さ
れている。
【０００５】この中で、特開昭５７−５８０９２号公報
に開示されている二重溝付伝熱管（以下、第１の内面溝
付伝熱管という）は、内壁面に反対回りの一次及び二次
溝を形成し、二次溝を一次溝より浅くしたもので、一次
溝によって形成された隆起部（フィン）の表面で生じた
液膜を表面張力で一次及び二次溝に流しながら重力によ
って底面に落下させることにより凝縮熱伝達率の向上を
図っている。
に開示されている二重溝付伝熱管（以下、第１の内面溝
付伝熱管という）は、内壁面に反対回りの一次及び二次
溝を形成し、二次溝を一次溝より浅くしたもので、一次
溝によって形成された隆起部（フィン）の表面で生じた
液膜を表面張力で一次及び二次溝に流しながら重力によ
って底面に落下させることにより凝縮熱伝達率の向上を
図っている。
【０００６】また、特開昭６０−２９５９３号公報に開
示されている二重溝付伝熱管（以下、第２の内面溝付伝
熱管という）は、管軸に対して所定の角度で一次溝を形
成することにより溝間にリブ（フィン）を形成し、この
リブに管軸に対して一次溝と反対回りの所定の角度で一
次溝より浅い二次溝を形成したもので、この構成によっ
て単相流の伝熱性能の向上を図っている。
示されている二重溝付伝熱管（以下、第２の内面溝付伝
熱管という）は、管軸に対して所定の角度で一次溝を形
成することにより溝間にリブ（フィン）を形成し、この
リブに管軸に対して一次溝と反対回りの所定の角度で一
次溝より浅い二次溝を形成したもので、この構成によっ
て単相流の伝熱性能の向上を図っている。
【０００７】図５は、特開平５−２２１７８８号公報に
開示されている二重溝付伝熱管（以下、第３の内面溝付
伝熱管という）を示す。この伝熱管１００には、管壁１
０１の内面に管の長手方向に実質的に平行な複数のフィ
ン１０２が設けられ、これらのフィン１０２間が一次溝
１０３を構成している。また、これらのフィン１０２に
は長手方向軸と所定の角度で螺旋状にノッチ１０４が刻
まれ、このノッチ１０４が二次溝を構成している。この
伝熱管１００は、銅又は銅合金のストリップを圧延して
フィン１０２を形成し、次に圧延エンボスによりバリ１
０５の形成を伴いながらノッチ１０４を形成し、最後に
シーム溶接によって管状に構成されている。この伝熱管
１００では、ノッチ１０４の深さは少なくともフィン１
０２の高さの４０％にすることにより熱伝達性能の向上
を図っている。
開示されている二重溝付伝熱管（以下、第３の内面溝付
伝熱管という）を示す。この伝熱管１００には、管壁１
０１の内面に管の長手方向に実質的に平行な複数のフィ
ン１０２が設けられ、これらのフィン１０２間が一次溝
１０３を構成している。また、これらのフィン１０２に
は長手方向軸と所定の角度で螺旋状にノッチ１０４が刻
まれ、このノッチ１０４が二次溝を構成している。この
伝熱管１００は、銅又は銅合金のストリップを圧延して
フィン１０２を形成し、次に圧延エンボスによりバリ１
０５の形成を伴いながらノッチ１０４を形成し、最後に
シーム溶接によって管状に構成されている。この伝熱管
１００では、ノッチ１０４の深さは少なくともフィン１
０２の高さの４０％にすることにより熱伝達性能の向上
を図っている。
【０００８】一方、エアコンや冷凍機などに使用される
熱交換器は、管内を流通する流体が、気体から液体にな
る凝縮器と、液体から気体になる蒸発器が必要である。
凝縮器、蒸発器それぞれに使用環境に合わせ最適化され
ており、他の環境では十分な性能が発揮されない。した
がって、凝縮器、蒸発器それぞれに適した伝熱管を使用
する必要がある。
熱交換器は、管内を流通する流体が、気体から液体にな
る凝縮器と、液体から気体になる蒸発器が必要である。
凝縮器、蒸発器それぞれに使用環境に合わせ最適化され
ており、他の環境では十分な性能が発揮されない。した
がって、凝縮器、蒸発器それぞれに適した伝熱管を使用
する必要がある。
【０００９】ところで、近年、地球温暖化、オゾン層の
破壊、酸性雨、海洋汚染など地球環境問題が大きな課題
となっている。中でも、オゾン層の破壊をくい止めるた
め、フロン規制が行われ、エアコンの冷媒として用いら
れてきたフロンＲ２２（ＨＣＦＣ−２２）も２０２０年
には９９．５％が削減され、実質的には廃止される。こ
のＲ２２の代替冷媒として、パッケージエアコン用には
Ｒ４０７Ｃ、ルームエアコン用にはＲ４１０Ａの選定が
決定的である。
破壊、酸性雨、海洋汚染など地球環境問題が大きな課題
となっている。中でも、オゾン層の破壊をくい止めるた
め、フロン規制が行われ、エアコンの冷媒として用いら
れてきたフロンＲ２２（ＨＣＦＣ−２２）も２０２０年
には９９．５％が削減され、実質的には廃止される。こ
のＲ２２の代替冷媒として、パッケージエアコン用には
Ｒ４０７Ｃ、ルームエアコン用にはＲ４１０Ａの選定が
決定的である。
【００１０】これらの冷媒はいずれも２種あるいは３種
の冷媒を混合したものである。Ｒ４０７Ｃは、Ｒ３２、
Ｒ１２５、Ｒ１３４ａの３種類のフロンを混合して現行
のＲ２２とほぼ同じ物性値にしたもので、それぞれの冷
媒は異なった温度で蒸発、凝縮する非共沸混合冷媒であ
る。一方、Ｒ４１０Ａは、Ｒ３２とＲ１２５を５０％ず
つ混合した冷媒で、ほぼ共沸のため伝熱性能の低下はな
いが、圧力がＲ２２の約１．６倍と高圧になる。そのた
め、このような冷媒の凝縮、蒸発の両方に用いられる伝
熱管には、従来の伝熱管と異なる構成が必要となる。
の冷媒を混合したものである。Ｒ４０７Ｃは、Ｒ３２、
Ｒ１２５、Ｒ１３４ａの３種類のフロンを混合して現行
のＲ２２とほぼ同じ物性値にしたもので、それぞれの冷
媒は異なった温度で蒸発、凝縮する非共沸混合冷媒であ
る。一方、Ｒ４１０Ａは、Ｒ３２とＲ１２５を５０％ず
つ混合した冷媒で、ほぼ共沸のため伝熱性能の低下はな
いが、圧力がＲ２２の約１．６倍と高圧になる。そのた
め、このような冷媒の凝縮、蒸発の両方に用いられる伝
熱管には、従来の伝熱管と異なる構成が必要となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の第１よ
り第３の内面溝付伝熱管によると、一次溝によって形成
されたフィンに形成する二次溝の深さが適切性を欠く
と、冷媒の圧力損失が増加するため、凝縮及び蒸発の性
能が低下し、また、ポンプのパワーを大にしなければな
らず、更に、非共沸混合溶媒の気体と液体の境界を乱し
て破ることができない。また、従来の第３の内面溝付伝
熱管によると、二次溝の深さが少なくともフィンの高さ
の４０％に設定されているため、二次溝の形成時に生じ
たバリが圧力損失を更に増加させる。従って、本発明の
目的は、冷媒の圧力損失を抑え、凝縮及び蒸発の性能の
向上を図り、ポンプのパワーアップを必要としない内面
溝付伝熱管を提供することにある。
り第３の内面溝付伝熱管によると、一次溝によって形成
されたフィンに形成する二次溝の深さが適切性を欠く
と、冷媒の圧力損失が増加するため、凝縮及び蒸発の性
能が低下し、また、ポンプのパワーを大にしなければな
らず、更に、非共沸混合溶媒の気体と液体の境界を乱し
て破ることができない。また、従来の第３の内面溝付伝
熱管によると、二次溝の深さが少なくともフィンの高さ
の４０％に設定されているため、二次溝の形成時に生じ
たバリが圧力損失を更に増加させる。従って、本発明の
目的は、冷媒の圧力損失を抑え、凝縮及び蒸発の性能の
向上を図り、ポンプのパワーアップを必要としない内面
溝付伝熱管を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、内壁面に、管軸と第１の所定の角度をなす
線に沿って形成された複数のフィンと、管軸と第２の所
定の角度をなす線に沿って該フィンに刻まれた複数のノ
ッチとを備える内面溝付伝熱管において、該ノッチが該
フィンの高さの２０％以上４０％未満の深さを有するこ
とを特徴とする内面溝付伝熱管を提供する。
成するため、内壁面に、管軸と第１の所定の角度をなす
線に沿って形成された複数のフィンと、管軸と第２の所
定の角度をなす線に沿って該フィンに刻まれた複数のノ
ッチとを備える内面溝付伝熱管において、該ノッチが該
フィンの高さの２０％以上４０％未満の深さを有するこ
とを特徴とする内面溝付伝熱管を提供する。
【００１３】本発明の内面溝付伝熱管によれば、フィン
間に形成されている一次溝とフィンに形成されている二
次溝としてのノッチとで二重溝が管内面に設けられてい
るとともに、ノッチの深さを最適化したので、冷媒の攪
拌と掻き揚げが促進され、Ｒ４０７Ｃのような非共沸混
合溶媒の気体と液体との間の境界層を撹拌効果により乱
すことで蒸発性能、凝縮性能ともに良好である。また、
フィンに切り込んだノッチの深さをフィンの高さの２０
％以上、４０％未満としたことにより、ノッチをフィン
に形成する際に発生する一次溝内に張り出すバリが小さ
くなり、その結果、良好な攪拌効果を維持したまま圧力
損失を低く保つことが可能である。
間に形成されている一次溝とフィンに形成されている二
次溝としてのノッチとで二重溝が管内面に設けられてい
るとともに、ノッチの深さを最適化したので、冷媒の攪
拌と掻き揚げが促進され、Ｒ４０７Ｃのような非共沸混
合溶媒の気体と液体との間の境界層を撹拌効果により乱
すことで蒸発性能、凝縮性能ともに良好である。また、
フィンに切り込んだノッチの深さをフィンの高さの２０
％以上、４０％未満としたことにより、ノッチをフィン
に形成する際に発生する一次溝内に張り出すバリが小さ
くなり、その結果、良好な攪拌効果を維持したまま圧力
損失を低く保つことが可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の内面溝付伝熱管の
実施の形態を説明する。図１は、本発明にかかる内面溝
付伝熱管の実施の形態であり、管内面を拡大して示して
いる。この伝熱管１は、例えば銅又は銅合金製のシーム
レスパイプ２の内面に管軸と所定の角度を持つ複数の連
続したフィン３が形成されており、このフィン３の間に
連続した溝が形成され、一次溝４を構成している。さら
に、この管軸に対してフィン３と逆方向の角度をなす線
に沿ってフィン３に複数のノッチ５が刻まれている。フ
ィン３に刻まれたノッチ５が二次溝を構成し、これらの
一次溝４と二次溝５から二重溝構造となっている。
実施の形態を説明する。図１は、本発明にかかる内面溝
付伝熱管の実施の形態であり、管内面を拡大して示して
いる。この伝熱管１は、例えば銅又は銅合金製のシーム
レスパイプ２の内面に管軸と所定の角度を持つ複数の連
続したフィン３が形成されており、このフィン３の間に
連続した溝が形成され、一次溝４を構成している。さら
に、この管軸に対してフィン３と逆方向の角度をなす線
に沿ってフィン３に複数のノッチ５が刻まれている。フ
ィン３に刻まれたノッチ５が二次溝を構成し、これらの
一次溝４と二次溝５から二重溝構造となっている。
【００１５】フィン３の高さＨｆは、通常０．１８ｍｍ
〜０．３ｍｍの範囲が好ましい。フィンの高さが０．１
８ｍｍより低いと、圧力損失は低くなるが伝熱特性が悪
くなる場合がある。一方、フィンＨｆの高さが０．３ｍ
ｍを超えると、管外径が６ｍｍ以下ではシームレス管内
面へのフィン３の加工が困難となり、工業的に安定した
品質で供給が困難になる場合がある。また、フィン３の
テーパー角度αは、１２〜２５゜、一次溝４の幅Ｗ３
は、管外径との比が０．０１７〜０．０４９程度とする
ことが好ましい。さらに、伝熱管１の厚さＴｗは、管外
径との比が０．０２７〜０．０５２程度がよい。
〜０．３ｍｍの範囲が好ましい。フィンの高さが０．１
８ｍｍより低いと、圧力損失は低くなるが伝熱特性が悪
くなる場合がある。一方、フィンＨｆの高さが０．３ｍ
ｍを超えると、管外径が６ｍｍ以下ではシームレス管内
面へのフィン３の加工が困難となり、工業的に安定した
品質で供給が困難になる場合がある。また、フィン３の
テーパー角度αは、１２〜２５゜、一次溝４の幅Ｗ３
は、管外径との比が０．０１７〜０．０４９程度とする
ことが好ましい。さらに、伝熱管１の厚さＴｗは、管外
径との比が０．０２７〜０．０５２程度がよい。
【００１６】このフィン３に刻まれているノッチ５の深
さＨｆ’は、フィン３の高さＨｆの２０％以上、４０％
未満とする必要がある。ノッチ５の深さＨｆ’がフィン
３の高さＨｆの２０％未満では攪拌効果の減少により性
能向上の効果がでない。一方、４０％以上では、フィン
３にノッチ５を形成する際に発生する一次溝４内に張り
出すバリ（図示せず）が大きくなり、バリによる圧力損
失の増加が大きくなりすぎて、実質的に熱交換器に用い
るのに不適当となる。また、ノッチ５を深くすると伝熱
面積が減少し、撹拌効果による性能向上があっても伝熱
面積の減少による性能低下もあり、総合的には性能が減
少する。なお、ノッチ５の形状は特に制限されるもので
はなく、図１ではノッチの底面が平坦で、その底面から
ややテーパー状に傾斜した側壁が形成されているが、こ
のほかの形状、例えばＵ字状やＶ字状であっても良い。
さＨｆ’は、フィン３の高さＨｆの２０％以上、４０％
未満とする必要がある。ノッチ５の深さＨｆ’がフィン
３の高さＨｆの２０％未満では攪拌効果の減少により性
能向上の効果がでない。一方、４０％以上では、フィン
３にノッチ５を形成する際に発生する一次溝４内に張り
出すバリ（図示せず）が大きくなり、バリによる圧力損
失の増加が大きくなりすぎて、実質的に熱交換器に用い
るのに不適当となる。また、ノッチ５を深くすると伝熱
面積が減少し、撹拌効果による性能向上があっても伝熱
面積の減少による性能低下もあり、総合的には性能が減
少する。なお、ノッチ５の形状は特に制限されるもので
はなく、図１ではノッチの底面が平坦で、その底面から
ややテーパー状に傾斜した側壁が形成されているが、こ
のほかの形状、例えばＵ字状やＶ字状であっても良い。
【００１７】図２は、図１に示したフィン３とノッチ５
の管軸に対する角度を示すもので、図２において中心の
一点鎖線が管軸ｚを示す。フィン３の管軸ｚに対する角
度β１は、０°、即ち管軸ｚと平行〜３０゜程度、特に
１０〜２３°の範囲が好ましい。
の管軸に対する角度を示すもので、図２において中心の
一点鎖線が管軸ｚを示す。フィン３の管軸ｚに対する角
度β１は、０°、即ち管軸ｚと平行〜３０゜程度、特に
１０〜２３°の範囲が好ましい。
【００１８】一方、ノッチ５の管軸ｚに対する角度β２
は、フィン５とは逆方向で、例えば、０〜１０゜、特に
０〜５゜程度がよい。このノッチ５とフィン３の管軸ｚ
に対する角度を逆方向とすることにより、ノッチ５の方
向とフィン３の方向とを交差させ、これにより冷媒の攪
拌と掻き揚げを促進させ、熱伝達率を向上させることが
できる。また、ノッチ５の数は、管内面の１周あたり２
８〜４０個程度がよい。ノッチの数が２８個より少ない
と、攪拌効果による性能向上が小さく、ノッチを設けた
効果が低くなる場合がある。一方、ノッチ５の数が４０
個を超えると、ノッチ５増加による圧力損失が増加し、
実質的に熱交換器として不適当になる場合があるととも
に、ノッチが増加することで伝熱面積が減少し、攪拌効
果による性能向上があっても、伝熱面積の減少による性
能低下で、総合的にはノッチ５を設けた効果がなくなる
場合がある。ノッチ５のピッチＷｎは、管外径との比が
０．０６〜０．１１程度である。
は、フィン５とは逆方向で、例えば、０〜１０゜、特に
０〜５゜程度がよい。このノッチ５とフィン３の管軸ｚ
に対する角度を逆方向とすることにより、ノッチ５の方
向とフィン３の方向とを交差させ、これにより冷媒の攪
拌と掻き揚げを促進させ、熱伝達率を向上させることが
できる。また、ノッチ５の数は、管内面の１周あたり２
８〜４０個程度がよい。ノッチの数が２８個より少ない
と、攪拌効果による性能向上が小さく、ノッチを設けた
効果が低くなる場合がある。一方、ノッチ５の数が４０
個を超えると、ノッチ５増加による圧力損失が増加し、
実質的に熱交換器として不適当になる場合があるととも
に、ノッチが増加することで伝熱面積が減少し、攪拌効
果による性能向上があっても、伝熱面積の減少による性
能低下で、総合的にはノッチ５を設けた効果がなくなる
場合がある。ノッチ５のピッチＷｎは、管外径との比が
０．０６〜０．１１程度である。
【００１９】従来技術の特開昭５７−５８０９２号公
報、特開平６−２２１７８８号公報、特開平８−４２９
８７号公報、特開平８−６１８７８号公報に開示されて
いる伝熱管のように、一次溝に対して二次溝が浅いとし
ても、その浅さの程度により性能向上よりも圧力損失が
大きくなる。本発明では、一次溝に対して二次溝の深さ
を２０％以上４０％未満とすることで、良好な伝熱性能
と低圧力損失との両立が可能である。
報、特開平６−２２１７８８号公報、特開平８−４２９
８７号公報、特開平８−６１８７８号公報に開示されて
いる伝熱管のように、一次溝に対して二次溝が浅いとし
ても、その浅さの程度により性能向上よりも圧力損失が
大きくなる。本発明では、一次溝に対して二次溝の深さ
を２０％以上４０％未満とすることで、良好な伝熱性能
と低圧力損失との両立が可能である。
【００２０】本発明の実施形態の内面溝付伝熱管によれ
ば、螺旋状の連続したフィン間に形成されている一次溝
と、該フィンが管軸となす角度とは異なる角度を持つ線
に沿って該フィンに設けたノッチによる二重溝を設けた
ことと、ノッチの深さを最適化したことにより、冷媒の
攪拌と掻き揚げが促進され、撹拌効果により熱伝達率が
向上している。特に、Ｒ４０７Ｃのような非共沸混合冷
媒などは、液体と気体の混合状態である蒸発器、凝縮器
において液体と気体、さらに、成分の異なる気体との間
に境界層ができ、これにより熱伝達の弊害となり、伝熱
性能が低下する。このような冷媒に対し、本発明の伝熱
管は、攪拌効果により境界層を乱すことで伝熱性能向上
の効果が大きい。
ば、螺旋状の連続したフィン間に形成されている一次溝
と、該フィンが管軸となす角度とは異なる角度を持つ線
に沿って該フィンに設けたノッチによる二重溝を設けた
ことと、ノッチの深さを最適化したことにより、冷媒の
攪拌と掻き揚げが促進され、撹拌効果により熱伝達率が
向上している。特に、Ｒ４０７Ｃのような非共沸混合冷
媒などは、液体と気体の混合状態である蒸発器、凝縮器
において液体と気体、さらに、成分の異なる気体との間
に境界層ができ、これにより熱伝達の弊害となり、伝熱
性能が低下する。このような冷媒に対し、本発明の伝熱
管は、攪拌効果により境界層を乱すことで伝熱性能向上
の効果が大きい。
【００２１】さらに、フィンに切り込んだノッチの深さ
をフィンの高さの２０％以上、４０％未満としたことに
より、攪拌効果を維持したまま圧力損失を低く保つこと
が可能である。
をフィンの高さの２０％以上、４０％未満としたことに
より、攪拌効果を維持したまま圧力損失を低く保つこと
が可能である。
【００２２】さらに、本実施形態の伝熱管はシームレス
管であり、管全長にわたり溶接がなくなって溶接強度の
問題がなくなる。特開平６−２２１７８８号公報、特開
平８−４２９８７号公報、特開平８−６１８７８号公報
等で開示されているような圧延エンボス後、シーム溶接
で製造した伝熱管は、溶接部強度が問題となり、管全長
に亘り溶接部強度が十分である保証はなく、特に、使用
圧力が高いＲ４１０Ａを使用する場合には問題となる。
管であり、管全長にわたり溶接がなくなって溶接強度の
問題がなくなる。特開平６−２２１７８８号公報、特開
平８−４２９８７号公報、特開平８−６１８７８号公報
等で開示されているような圧延エンボス後、シーム溶接
で製造した伝熱管は、溶接部強度が問題となり、管全長
に亘り溶接部強度が十分である保証はなく、特に、使用
圧力が高いＲ４１０Ａを使用する場合には問題となる。
【００２３】このようなシームレスの内面二重溝付伝熱
管は、例えば金属管の中にフィンを形成する前方のプラ
グと、ノッチを形成する後方のプラグとを配し、各々の
プラグに対して複数のロールを金属管の外面から押圧し
ながら金属管を延伸することにより、金属管の内面にま
ずフィンを形成し、次にノッチを形成することで、フィ
ンとノッチを備える内面溝付伝熱管を形成することがで
きる。このとき、フィンにノッチを切り込む際に、バリ
が生じるが、本発明では、ノッチの深さをフィンの高さ
の２０％以上４０％未満としてバリによる圧力損失の上
昇を抑制している。
管は、例えば金属管の中にフィンを形成する前方のプラ
グと、ノッチを形成する後方のプラグとを配し、各々の
プラグに対して複数のロールを金属管の外面から押圧し
ながら金属管を延伸することにより、金属管の内面にま
ずフィンを形成し、次にノッチを形成することで、フィ
ンとノッチを備える内面溝付伝熱管を形成することがで
きる。このとき、フィンにノッチを切り込む際に、バリ
が生じるが、本発明では、ノッチの深さをフィンの高さ
の２０％以上４０％未満としてバリによる圧力損失の上
昇を抑制している。
【００２４】なお、上記実施形態では、伝熱管はシーム
レスとしているが、本発明には、シーム溶接で製造した
溶接部がある伝熱管も包含される。
レスとしているが、本発明には、シーム溶接で製造した
溶接部がある伝熱管も包含される。
【００２５】次に、本発明にかかる内面溝付伝熱管のノ
ッチの切り込み率と性能の関係を求めた実験について説
明する。
ッチの切り込み率と性能の関係を求めた実験について説
明する。
【００２６】この実験に用いた内面溝付伝熱管は、フィ
ン３の高さＨｆが０．２５ｍｍ、フィン３の管軸となす
角度β１は１８゜、ノッチの深さＨｆ’は０．０９ｍ
ｍ、管軸となす角度β２は、フィンと逆方向の３．０゜
である。管内径は６．４８ｍｍ、一次溝の幅Ｗ３は０．
２０ｍｍ，ノッチの数は３０／周である。
ン３の高さＨｆが０．２５ｍｍ、フィン３の管軸となす
角度β１は１８゜、ノッチの深さＨｆ’は０．０９ｍ
ｍ、管軸となす角度β２は、フィンと逆方向の３．０゜
である。管内径は６．４８ｍｍ、一次溝の幅Ｗ３は０．
２０ｍｍ，ノッチの数は３０／周である。
【００２７】伝熱性能測定は、図３に示す伝熱測定装置
１０を用いた。バルブ１２、１３、１４、１５、１６、
１７、１８、１９はそれぞれ、凝縮性能、蒸発性能を測
定する際の回路切り替えのバルブである。凝縮性能測定
の場合は、バルブ１３、１５、１７、１９を開け、バル
ブ１２、１４、１６、１８を閉じる。圧縮機１１から出
た冷媒は、破線の矢印に沿って、バルブ１３、１５を経
て性能測定領域２０に設置した伝熱管２１に気体で入
る。伝熱管２１の管内で冷媒は凝縮し、バルブ１７、受
液器２４、ドライヤー２５、サブクーラー２６、流量計
２７、膨張弁２８、バルブ１９を経て、蒸発器２９で再
び気体となり、圧縮機１１に戻る。蒸発性能測定の場合
は、バルブ１２、１４、１６、１８を開け、バルブ１
３、１５、１７、１９を閉じる。圧縮機１１から出た冷
媒は実線矢印に沿って、凝縮器３０を経て液体となり、
バルブ１４、受液器２４、ドライヤー２５、サブクーラ
ー２６、流量計２７、膨張弁２８、バルブ１８を経て、
伝熱管２１の管内を通り、バルブ１６、蒸発器２９を通
って圧縮機１１に戻る。
１０を用いた。バルブ１２、１３、１４、１５、１６、
１７、１８、１９はそれぞれ、凝縮性能、蒸発性能を測
定する際の回路切り替えのバルブである。凝縮性能測定
の場合は、バルブ１３、１５、１７、１９を開け、バル
ブ１２、１４、１６、１８を閉じる。圧縮機１１から出
た冷媒は、破線の矢印に沿って、バルブ１３、１５を経
て性能測定領域２０に設置した伝熱管２１に気体で入
る。伝熱管２１の管内で冷媒は凝縮し、バルブ１７、受
液器２４、ドライヤー２５、サブクーラー２６、流量計
２７、膨張弁２８、バルブ１９を経て、蒸発器２９で再
び気体となり、圧縮機１１に戻る。蒸発性能測定の場合
は、バルブ１２、１４、１６、１８を開け、バルブ１
３、１５、１７、１９を閉じる。圧縮機１１から出た冷
媒は実線矢印に沿って、凝縮器３０を経て液体となり、
バルブ１４、受液器２４、ドライヤー２５、サブクーラ
ー２６、流量計２７、膨張弁２８、バルブ１８を経て、
伝熱管２１の管内を通り、バルブ１６、蒸発器２９を通
って圧縮機１１に戻る。
【００２８】性能測定領域２０は二重管構造となってお
り、伝熱管２１の管内には冷媒が流れ、伝熱管２１の管
外は、冷温水器２３から供給される冷温水が出入り口２
２を経て流れる。表１に測定条件を示す。表１に示す条
件下で冷温水出入り口温度および流量、冷媒流量、冷媒
出入り口温度および圧力から伝熱管の伝熱性能を評価し
た。冷媒としてＲ４０７Ｃを使用した。このような伝熱
測定装置１０を用い、冷媒流量は３０ｋｇ／ｈｒで、上
記伝熱管のノッチの深さを変えた伝熱管の伝熱性能の評
価を行った。図４に評価結果の一例を示す。
り、伝熱管２１の管内には冷媒が流れ、伝熱管２１の管
外は、冷温水器２３から供給される冷温水が出入り口２
２を経て流れる。表１に測定条件を示す。表１に示す条
件下で冷温水出入り口温度および流量、冷媒流量、冷媒
出入り口温度および圧力から伝熱管の伝熱性能を評価し
た。冷媒としてＲ４０７Ｃを使用した。このような伝熱
測定装置１０を用い、冷媒流量は３０ｋｇ／ｈｒで、上
記伝熱管のノッチの深さを変えた伝熱管の伝熱性能の評
価を行った。図４に評価結果の一例を示す。
【表１】
【００２９】図４は、横軸はフィンの高さＨｆに対する
ノッチの切り欠きの深さＨｆ’の比率Ｈｆ’／ＨＦで、
縦軸はノッチなしの場合を基準にしたときの凝縮、蒸発
の比率を示す。
ノッチの切り欠きの深さＨｆ’の比率Ｈｆ’／ＨＦで、
縦軸はノッチなしの場合を基準にしたときの凝縮、蒸発
の比率を示す。
【００３０】図４の結果より、凝縮、蒸発ともに切り欠
きの深さがフィンの高さの４０％で性能がピークに達
し、切り欠きの深さが４０％を越えると凝縮、蒸発とも
に性能が低下する。一方、圧力損失は、切り欠きが深く
なるとバリの発生が大きくなり、溝を流れる冷媒の妨げ
になるため、直線状に上昇している。
きの深さがフィンの高さの４０％で性能がピークに達
し、切り欠きの深さが４０％を越えると凝縮、蒸発とも
に性能が低下する。一方、圧力損失は、切り欠きが深く
なるとバリの発生が大きくなり、溝を流れる冷媒の妨げ
になるため、直線状に上昇している。
【００３１】このことから、実用的にはノッチの深さを
フィンの２０％以上、４０％未満とすることで、蒸発、
凝縮の両性能を維持したまま圧力損失を低く保つことが
できることが認められる。また、冷媒流量が３０ｋｇ／
Ｈｒ以外でも、図４に示したものと同じ傾向を示した。
フィンの２０％以上、４０％未満とすることで、蒸発、
凝縮の両性能を維持したまま圧力損失を低く保つことが
できることが認められる。また、冷媒流量が３０ｋｇ／
Ｈｒ以外でも、図４に示したものと同じ傾向を示した。
【００３２】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の内面溝付伝
熱管によると、二重溝構造におけるフィンに形成するノ
ッチの深さをフィンの高さの２０％以上４０％未満とし
たため、良好な蒸発、凝縮の伝熱特性を有すると共に、
圧力損失が低い。そのため、本発明の内面溝付伝熱管を
使用するエアコンの能力向上、省エネルギーなどに貢献
できる。
熱管によると、二重溝構造におけるフィンに形成するノ
ッチの深さをフィンの高さの２０％以上４０％未満とし
たため、良好な蒸発、凝縮の伝熱特性を有すると共に、
圧力損失が低い。そのため、本発明の内面溝付伝熱管を
使用するエアコンの能力向上、省エネルギーなどに貢献
できる。
【図１】本発明の内面溝付伝熱管の実施形態の内面を拡
大して示す斜視図である。
大して示す斜視図である。
【図２】図１の内面溝付伝熱管の内面を展開して示す平
面図である。
面図である。
【図３】実験例における伝熱管の性能測定に用いた性能
測定系統図である。
測定系統図である。
【図４】性能評価結果を示すグラフである。
【図５】従来の二重溝付伝熱管の内面の一例を示す斜視
図である。
図である。
１…内面溝付伝熱管 ２…管壁 ３…フィン ４…一次溝 ５…ノッチ １０…伝熱測定装置 １１…圧縮機 １２…バルブ １３…バルブ １４…バルブ １５…バルブ １６…バルブ １７…バルブ １８…バルブ １９…バルブ ２０…性能測定領域 ２１…伝熱管 ２２…出入り口 ２３…冷温水器 ２４…受液器 ２５…ドライヤー ２６…サブクーラー ２７…流量計 ２８…膨張弁 ２９…蒸発器 ３０…凝縮器 Ｈｆ…フィンの高さ Ｈｆ’…ノッチの深さ β１…フィンの管軸に対する角度 β２…ノッチの管軸に対する角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 忠男 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社システムマテリアル研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 内壁面に、管軸と第１の所定の角度をな
す線に沿って形成された複数のフィンと、管軸と第２の
所定の角度をなす線に沿って該フィンに刻まれた複数の
ノッチとを備える内面溝付伝熱管において、 該ノッチが該フィンの高さの２０％以上４０％未満の深
さを有することを特徴とする内面溝付伝熱管。 - 【請求項２】 前記ノッチが管内面１周当たり２８〜４
０個形成されていることを特徴とする請求項１記載の内
面溝付伝熱管。 - 【請求項３】 前記フィンとノッチが前記第１及び第２
の角度として管軸に対して互いに逆方向の角度を有する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の内面溝付伝熱
管。 - 【請求項４】 前記フィンが、０．１８〜０．３ｍｍの
範囲の高さを有することを特徴とする請求項１〜３いず
れかに記載の内面溝付伝熱管。 - 【請求項５】 前記フィンとノッチがシームレス管の内
壁面に形成されていることを特徴とする請求項１〜４い
ずれかに記載の内面溝付伝熱管。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9251836A JPH1183368A (ja) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | 内面溝付伝熱管 |
| US09/065,580 US5992513A (en) | 1997-09-17 | 1998-04-24 | Inner surface grooved heat transfer tube |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9251836A JPH1183368A (ja) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | 内面溝付伝熱管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1183368A true JPH1183368A (ja) | 1999-03-26 |
Family
ID=17228655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9251836A Pending JPH1183368A (ja) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | 内面溝付伝熱管 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5992513A (ja) |
| JP (1) | JPH1183368A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000062001A1 (fr) * | 1999-04-08 | 2000-10-19 | Daikin Industries, Ltd. | Tube de transfert thermique avec rainures internes et son procede de fabrication |
| KR20030061548A (ko) * | 2002-01-14 | 2003-07-22 | 엘지전선 주식회사 | 열교환 향상을 위한 전열관 내부 구조 |
| JP2005351531A (ja) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 内面溝付管及びその製造方法 |
| WO2010137647A1 (ja) * | 2009-05-28 | 2010-12-02 | 古河電気工業株式会社 | 伝熱管 |
| KR20110073246A (ko) * | 2009-12-22 | 2011-06-29 | 빌란트-베르케악티엔게젤샤프트 | 열전달관 및 열전달관의 제조방법 |
| US20220170702A1 (en) * | 2020-12-02 | 2022-06-02 | Carrier Corporation | Heat transfer tube for air conditioner application |
| JP2023074515A (ja) * | 2021-11-18 | 2023-05-30 | 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 | 空気調和機、熱交換器、及び熱交換器の製造方法 |
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| DE10156374C1 (de) * | 2001-11-16 | 2003-02-27 | Wieland Werke Ag | Beidseitig strukturiertes Wärmeaustauscherrohr und Verfahren zu dessen Herstellung |
| US6612808B2 (en) * | 2001-11-29 | 2003-09-02 | General Electric Company | Article wall with interrupted ribbed heat transfer surface |
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| US8997846B2 (en) | 2008-10-20 | 2015-04-07 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Heat dissipation system with boundary layer disruption |
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| EP4390292A1 (en) | 2022-12-22 | 2024-06-26 | Wieland-Werke AG | Heat exchanger tube |
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| JPS55167091U (ja) * | 1979-05-16 | 1980-12-01 | ||
| JPS5659194A (en) * | 1979-10-20 | 1981-05-22 | Daikin Ind Ltd | Heat transfer tube |
| JPS5758092A (en) * | 1980-09-25 | 1982-04-07 | Agency Of Ind Science & Technol | Condensing heat transfer pipe |
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- 1997-09-17 JP JP9251836A patent/JPH1183368A/ja active Pending
-
1998
- 1998-04-24 US US09/065,580 patent/US5992513A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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|---|---|
| US5992513A (en) | 1999-11-30 |
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