JPS5883189A - 伝熱管 - Google Patents

伝熱管

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JPS5883189A
JPS5883189A JP18148481A JP18148481A JPS5883189A JP S5883189 A JPS5883189 A JP S5883189A JP 18148481 A JP18148481 A JP 18148481A JP 18148481 A JP18148481 A JP 18148481A JP S5883189 A JPS5883189 A JP S5883189A
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tube
lead angle
grooves
groove
heat transfer
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Katsuumi Hosokawa
細川 勝海
Hiroyuki Yamada
啓之 山田
Seiji Tojo
誠司 東條
Toru Arimoto
有本 徹
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40Tubular 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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  • 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)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

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】 本発明は管内でフレオン等の冷媒を蒸発又は凝縮させて
、惰性を7Mlれる流体との間で熱交換を行なわせる伝
熱管に関するもので、特に圧力損失を増大させることな
く、蒸発作用を増大させ、かつ凝縮作用を増進させて、
伝熱特性を向上せしめたものである。
一般に空気調和機、冷凍機等の熱交換器には管内でフレ
オン等の冷媒を蒸発又は凝縮させて、管外を流れる流体
との間で熱交換させる伝熱管か用いられている。このよ
うな伝熱管として従来は平滑管が用いられていたが、最
近では、管内面に一方向の多数の螺旋状溝を形成した伝
熱管や、管内面に交差する多数の螺旋状溝を形成した伝
熱管が用いられている。これ等の内面溝付伝熱管は、管
内伝熱性能を上昇させると共に圧力損失の増大を押える
工夫が行なわれており、内面平滑な伝熱管と比較し、優
れた伝熱性能を示す。しかるに、最近では省エネルギー
の見地から更に伝熱性能の優れた伝熱管が要求されてい
る。
本発明はこねに鑑み、従来の内面溝付伝熱管の伝熱特性
を更に向上させるため、管内を流れるフレオン等の冷媒
の蒸発及び凝縮現象における流れの挙動、伝熱性能及び
圧力損失と、管内面に形成した突起の形1.(との関連
について、棟々の実験、検討を行なった結果、管内向に
一方向の多数の螺旋状溝又は交差する多数の螺旋状溝を
設けた伝熱管と比較し、同等の圧力損失で、はるかに優
れた伝熱性能を有する伝熱管を開発したもので、管内で
冷媒を蒸発又は凝縮させて管外を流れる流体との間で熱
交換を行なわせる伝熱管において、管内面に管軸に対し
て互に逆方向のリード角α0.α2を有する多数の螺旋
状の溝と、該溝間にそれぞれ同一形状の突起を形成1−
、リード角α1の溝の螺旋方向にうねりを設け、リード
角α2の溝を螺旋方向に直進させ、突起のり一ド角αl
の溝側斜面を凹面と[2、リード角α2の溝側斜面を凸
面と[7て、突起の形状を底辺が歪んだ菱形で、頂部が
鞍型又は丸味を有する擾形となし7、螺旋1)この溝の
リード角α1.α2を5〜45°、リード角α】の溝の
ピッチP1及びリード角α2の溝のピッチhを02〜1
0酷、突起の島さhを005〜0.75mとしたことを
特徴と下るものである。
111」ち、本発明は、第1図に示すように伝熱管(1
1の内面に、第2図に示すように管軸(A)に対して互
に逆方向のリード角αl、α2を有Tる螺旋状の溝(2
+、 (31と、該溝!21. (31間にそれぞれ同
一形状の突起(4)を形成し7、図に示すようにリード
角αlの溝(2)を螺旋方向にうねりを設け、リード角
α2の溝(3)を螺旋方向に直近させ、突起(4)のリ
ード角α1の溝(21に相対する面(5)を第3図に示
すように凹面状の斜面とし、突起(4)のリード角α2
の溝(3)に相対Tる面(6)を第4図に示すように凸
面状の斜面として、該突起(4)の形状が底辺が企んだ
菱形で、頂部が鞍型又は丸味を有する菱形(図は鞍型を
示T)としたもので、管軸(八に対し互いに逆向きのリ
ード角αl、α2をそれぞれ5〜45″とし、リード角
αlの溝(2)のピッチB及びリード角α2の溝(3)
のピッ″f−P2をそれぞれ0.2〜10Mとし、また
突起(5)の高さhを0,05〜Q、75iisとした
ものである。
伝熱管の材質としては、鉄鋼、非鉄金員、樹脂等、種々
のものが用いられるが、特に熱伝導性の優れた銅、銅合
金、アルミニウム、アルミニウム合金等が適している。
本発明伝熱管は以上の構成からなり、空気調和機、冷凍
機等の熱交換器の伝熱管として、管内でフレオン等の冷
媒を蒸発又は凝縮させ、管外を流れる流体との間で熱交
換させると、次のように伝熱性能を向上する。
(11管内に形成した多数の突起により、管内表 5− 面積が拡大し、これが有効伝熱面積として作用し、伝熱
性能を向上1−る。
(2)管内で冷媒が凝縮する時に多数の突起の鞍型又は
丸味を有する菱形の頂部及び曲率なもつ斜面部に薄膜部
が形成し、凝縮作用を促進させる。また管内で冷媒が蒸
発する時に、冷媒は主として螺旋状に直進する溝を流わ
、該溝から螺旋方向にうねりを設けた溝に流ね込み、う
ねりを有する溝孕間が該沸騰の該として作用[2、蒸発
作用を増大させる。
(3)管軸に対して互いに逆方向のリード角αl、α2
を有する螺旋状の溝が冷媒の流れを攪拌するため乱流効
果が著しく、これにより管内伝熱性能が向上する。
(4)  リード角α3.α2と適切な溝のピッチP%
、P2により、溝部分での毛細管現象が著しく、冷媒や
その湿り蒸気が管内表面を全体的に覆って吸着し、伝熱
■1として有効に作用する。
しかして、本発明伝熱9(二おいて、リード角α1.α
2、溝のピッfPt、Pg突起の篩さhを前 6− 記の如く限定したのは次の理由によるものである。
リード角α1. α2は、第8図C二示T ’J−ド角
α1.α2と伝熱性能及び圧力損失の実験結果から明ら
かなようC:、リード角(ffi、、  α2が5〜4
5゜の範囲内で優れた特性を示すも、リード角α1゜α
2が5°未満では明らかに性能が低下し、45゜を越え
ると圧力損失が増大Tるためである。
また本発明伝熱管の製造に際し、リード角α1゜α2が
犬さくなれは/するほど加工性が低下するためである。
また突起の高さhを005〜075鰭、調ピッチP、、
P2を02〜1.0闘としたのは突起の茜さが0.05
旅未幽でも溝ピッチPl、  P2が0.2M未満でも
、伝熱管として管内面が平滑管に近くなり、上記に述べ
た性能が得らねす、突起の高さhが0.75ti1を越
え、溝ピッチPI、  P2がIWnを越えると、伝熱
性能は向上するも、管内を流れる流体の圧力損失が増大
するため、伝熱付能の増大のみを目的とする本発明伝熱
管としての効果が得られないためである。このことは、
第9図及び第10図に示す実験結果からも明らかである
また突起の頂部形状を鞍型又は丸味を有する菱形とし、
リード角αl、α2の溝の一方を螺旋方向にうねりを設
け、他方を螺旋方向に曲進させたのは、冷媒の凝縮にお
いて突起より舜縮液の流わ落ちをスムースにし、液に薄
膜部を形成させて凝縮昨月1を促進させ、冷媒の蒸発に
おいて、直進する溝を湿り蒸気の流れの主流とし、うね
りを合する溝の望間部に分流させ、該空間部を核沸騰を
発生させる擲騰核として作用させるためであり、史(ニ
リード角α1.α2をα]φα2、溝ピッチP、、  
p、をP1キP2とすると冷媒の流れの均一化が起り、
上記作用がより有効に作用する。
また突起の頂部を鞍型又は丸味を有する菱形とし、リー
ド角α1.α2をα1キα2、溝ピッチPI、  P2
をP14=P2Tることにより、本発明伝熱管の製造に
おいて、加工力が管に均一に加わり、品負の良いものが
得られる。史に草気調和機等のプレートフィン型熱交換
器の伝熱管として用いた場合、プレートフィンを固定す
る拡管作業において、突起先端の潰れが少なく、しかも
均一な加工のために組立て誤差の少ない壬のない熱交換
器が製作できるため、火消生産、自動ボ目立てラインへ
の適用が容晶となる。
以下、本発明を実施例について詳細に説明Tる。
第1表に示T寸法の第2図に示す形状の本発明伝熱管と
、従来の平滑管及び内面に螺旋状凹溝を設けた内面溝旧
管を作成し、こわらについて、伝熱性能及び圧力損失を
測定した。
その結果を第5図乃至第10図に示″′r。
測定は冷媒としてフレオンR−22を用いた二重管式熱
交換器に各伝熱管を組み込み、蒸発特性の測定は蒸発圧
力を3.5〜4.2Kp//iGとし、凝縮特性の測定
は凝縮圧力を17.0〜18.2Kp//crlOとし
て行なった。また伝熱管の長さはTべて5mとした。
第5図は横軸に冷媒流、量を縦軸に管内蒸発伝熱性能を
表わしたもので、本発明伝熱管4l−A4は伺わも従来
の平滑管/168と比較し、約3倍、従来の内面溝付管
廂5〜/167と比較しても約1.3〜1.5倍の管内
蒸発性能を有していることが判る。また第6図は横軸に
冷媒流量を、縦軸に管内蒸発伝熱性能を表わしたもので
、本発明伝熱管 J61− A 4は、従来の平滑管漸
8と比較し、約28倍、従来の内面溝付管/165〜/
167と比較しても約1.2〜15倍の1′内凝絹伝熱
性能を有することが判る。
第7図は横軸C二冷媒流量を、縦軸に圧力損失を表わし
たもので、本発明伝熱管、%1〜44は従来の内面平滑
1應8と比較し、同−冷媒流量において、圧力損失が幾
分大きくなっているが、従来の内面溝+l管/165〜
腐6と比較し、はとんど同等である。また第8図は第1
表中の本発明伝熱管/I6.1について、管軸に対して
逆方1i−IIのリード角α3.α2を0°〜60゜の
範囲で変化させ、冷媒流量を50Ky/ 11に固定l
、て管内伝熱性能と圧力損失を測定した結果を示したも
ので、横軸に2リード角αl、α2を縦軸に管内熱伝達
率と圧力損失(図中Aは蒸発性能、)3 )寸凝縮性能
、△Pは圧力損失を示T)を表わした。因から判るよう
にリード角αl。
α2が5以上では余り伝熱性能に差がなく、5゜未満で
は伝熱性能が低下する。一方リード角α1.α2が45
°を越えると圧力損失が急激に増大下る。
第9図は同様にして第1表中本発明伝熱管/164につ
いて、突起高さhのみを0.02〜08鮎の間で変動さ
せて1内伝熱特性と圧力損失を測定L7た結果を示し、
第10図は同じく第1表中本発明伝熱管/i61につい
て満ピッチh。
P2を0.1〜1.2Mの範囲で便化させて管内伝熱性
能と圧力損失を測定1.た結果を示したもので、冷媒流
量を5QKp/hに固定し7て行なった。図から判るよ
うに突起高さhが005叫満でも、溝ピッチP、、P2
が0.2M未満でも蒸発性能(A)及び凝縮性能(至)
が著しく低下し、突起高さhが0.758を越えても、
溝ピッチP1.P2力h ]、(JiI11を越えても
圧力損失△Pが急激に増大している。
このように本発明伝熱管は、管内でフレオン等の冷媒を
蒸発又は凝縮させ、1′外を流れる流体との間で熱交換
させるタイプの熱交換器の伝熱管として、圧力損失を増
大させることなく蒸発及び凝縮伝熱性能を著しく向上し
得るもので、熱交換器の小型化、軽量化又はコストダウ
ンを可能し、史にはヒートバイブに使用し、伝熱性能を
改善し得る等顕著な効果な奏Tるものである。
【図面の簡単な説明】
第11Jは本発明伝熱管の一例を一部切欠いて示T側面
図、第2図は第1図の内m1を拡大して 13− 示す斜視図、第3図は第2図のY−Y線における断面図
、第4図は第2図のX−X線における断面図、第5図乃
至第7図は本発明伝熱管と従来伝熱管の伝熱特性な示す
もので、第5肉は冷媒流量と管内蒸発性能との関係図、
第61ネ]は冷媒流量と管内凝縮性能との関係図、第7
図は冷媒流、量と圧力損失との関係図、第8図は本発明
伝熱管におけるリード角と管内熱伝達率及び圧力損失と
の関係図、第9図は同突起高さと管内熱伝達率及び圧力
損失との関係図、第10図は同調ピッチと管内熱伝達率
及び圧力損失との関係図である。 1、伝熱管  2.3管軸に対して旬、いに逆方向のリ
ード角αl、α2を有する螺旋溝 4突起  A蒸発特性  B凝縮特性 △P圧力損失  14− (:)。Ll)LI/IQ:)〉D=JJ!’2&i4
 i之す qシ(つ。Ll、LLI/ID’)Σ)=t
’f2Lii等鼾P′り曇第10図 渭・ 管 溝(To、、、−’T  p (mm)手続補tE
書(自発) 昭和57年1月2つ日 1屯 特許庁長官 島14] 春樹 殿 1、事件の表示 昭和56年特許願第181484号 2 発W4の名称 伝熱管 3 補正をTる者 事件との関係   特許出願人 住 所  東京都十代田区丸の内2丁目6都1号名 称
  (529)  古と1電、気工業林式会社4、代理
人 住 所  東京都千代田区神田北乗物町16番地〒10
1   英  ビ  ル  3  階明細書の発明の詳
細な説1男の欄 6 補正の内容 力114I(のとお番) 補正の内容 1゜明細書の第6自、第9行に「該沸11jpの該」と
あるを[核沸騰の核1とil圧する。 2 同第12日、$2行に[/165〜71c、()」
とあるをl’A5〜7」と訂正する。 3 同第】2Ilij、第12行に[α2 が5以上]
とある?[α、か5電以上」と訂正する。 4 同第13白第15行に1可能1」とあるを′「可能
に12」と訂正する。 45

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)管内で冷媒を蒸発又は凝縮させて、管外を流れる
    流体との間で熱交換を行なわせる伝熱管において、管内
    面に管軸に対して互いに逆本向のリード角α1 、α2
    を有する多数の螺旋状の溝と、該溝間にそれぞれ同一形
    状の突起を形成し、リード角α1の溝の螺旋方向にうね
    りを設け、リード角α2の溝を螺旋方向に曲進させ、突
    起のり一ド角α1の溝側斜面を凹面とし、リード角α2
    の溝側斜面を凸面として、突起の形状を底辺が歪んだ菱
    形で、頂部が鞍型又は丸味を有する菱形となし、螺旋状
    の溝のリード角α1.α2を5〜49、リード角α1の
    溝のピッチB及びリード角α2の溝のピッチP2を0.
    2〜1.0m 、突起のaさhを0.05〜0.75i
    nとしたことを特徴とする伝熱管。
  2. (2)管軸に対して互いに逆方向のリード角αl、α2
    をα】キα2とする特許請求の範囲第1項記載の伝熱管
  3. (3)  リード角α1の溝のピッチP1とす=ド角α
    2の(4)管の外径を6〜20mm、最小肉厚を02〜
    12鰭とする特許請求の範囲第1項、第2項又は第3項
    記載の伝熱管。
JP18148481A 1981-11-12 1981-11-12 伝熱管 Granted JPS5883189A (ja)

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