JPS63294495A - 小型空調機熱交換器用内面溝付伝熱管 - Google Patents

小型空調機熱交換器用内面溝付伝熱管

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JPS63294495A
JPS63294495A JP7568488A JP7568488A JPS63294495A JP S63294495 A JPS63294495 A JP S63294495A JP 7568488 A JP7568488 A JP 7568488A JP 7568488 A JP7568488 A JP 7568488A JP S63294495 A JPS63294495 A JP S63294495A
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JP
Japan
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groove
heat transfer
tube
pipe
grooves
Prior art date
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Pending
Application number
JP7568488A
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English (en)
Inventor
Takashi Murase
孝志 村瀬
Kenichi Adachi
健一 足立
Hiroyuki Yamada
啓之 山田
Katsuumi Hosokawa
細川 勝海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
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Publication of JPS63294495A publication Critical patent/JPS63294495A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (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などの冷媒の沸騰と凝縮を促進
させる小型空調機熱交換器用内面溝付伝熱管に関するも
のである。
一般に管内でフレオンなどの冷媒を沸騰させ、管外から
周囲の空気や水などで冷媒を冷却させて凝縮させるタイ
プの熱交換器としては、例えばパッケージ型エアコン、
ウィンド型エアコン、カークーラー用熱交換器などの空
冷式熱交換器や水冷式のヒートポンプ型熱交換器などが
ある。
これら熱交換器に用いられる伝熱管としては、従来ベア
ー管、コルゲート管、あるいはインナーフィン管(アル
ミスターインサート管)などが使用されている。
ベアー管を伝熱管として用いる場合、これは管内の熱伝
達率が極端に低いだめ、管外面にプレートフィンなどの
フィンを設けて管外熱伝達率を高めても、全体としての
熱通過率は低く、所望の能力を得るためには装置が大型
化してしまう欠点がある。
またコルゲート管やインナーフィン管を使用した場合、
管内の熱伝達率は向上する反面、圧力損失も増大するだ
め冷凍機の動作係数が低下し、小径管が用いられる小型
空調用熱交換器には適用することができない。また圧力
損失を補なうためには圧縮機の能力を増強する必要があ
り、この結果コストが高くなる問題がある。従って外面
にプレートフィンなどを製塩させるタイプの空冷式熱交
換器ではコルゲート管は使用できず、また圧力損失が大
きいインナーフィン管も実用上使用できないことから、
従来では止むを得ずベーアー管が多く使用されている。
このためベアー管の外面に設けるフィン形状や、フィン
ピンチ、あるいはフィン通過風速を調整して管外面の伝
熱性能を向上させているが、現状では既にその実用的限
界に達している。
本発明はかかる点に鑑み、管外面における伝熱性能の向
上が限界に来ている従来の伝熱管の欠点を改善し、管内
面に形状を規定した複数本の溝部を形成することにより
、管内における沸騰と凝縮作用を向上させて伝熱性能の
優れた高性能の小型空調機熱交換器用内面溝付伝熱管を
開発したものである。
即ち本発明は、金属管の内面に複数本の溝部を設け、該
溝部の形状を溝底部に平坦部を有し溝開口部を管の中心
に向って広くした逆台形とし、該溝部をそのピッチがo
、 3〜15冒、溝深さが02〜0.5酎で、且つ平均
溝幅W、と平均山幅W、とがW。
=W、なる関係を満すように形成してなる小型空調機熱
交換器用内面溝付伝熱管である。
以下本発明を図面を参照して詳細に説明する。
第1図乃至第う図は本発明に係る伝熱管の一実施例を示
すもので、この伝熱管は金属管1の管内面1aにその長
手方向に沿って複数本の溝部2・・・を形成したもので
ある。なお図において5は山部を示し、Pは溝部2のピ
ッチ、WIは平均溝幅、Lは平均山幅、dは溝部2の深
さを夫々示す。又第5図から明らかなごとく、溝部2の
断面形状は、溝底部に平坦部を有し溝の側壁を開口部が
管の中心に向って広くなるように傾斜させたいわゆる逆
台形をしている。置溝の側壁は直線状でもわずかに凸状
又は凹状でもよい。
上記の如く、溝形状およびそのピッチPを規定した伝熱
管は、管内でフレオンなどの冷媒による沸騰と凝縮を促
進して伝熱性能を向上させる次のような作用を有する。
先ず第1に上記形状の複数の溝部2を形成することによ
り内表面積が拡大され、これが有効伝熱面積として寄与
する。第2に上記の如く溝部2のピッチPを03〜15
mmとし、その形状を規定することにより毛細管作用が
促進され、管内壁全面にわたって冷媒が十分にまわり込
み、溝部2の凹凸によって更に沸騰が促進されると共に
、凝縮した冷媒の帰還を促進する。第5に上記溝形状に
より毛細管作用を損なうことなく、十分な溝断面積が得
られ、溝部2内への冷媒の吸着容量が増加する。第4に
上記の如く溝部2の深さdを規定することにより圧力損
失は余り増加せず、従って冷媒は溝底部に滞留すること
なく効率良く循環する。
更に第5に上記形状の溝部2は冷媒中に含まれる冷凍機
油などが目詰りせず、伝熱性能の劣化を防止することが
できる。なお溝部2の断面形状を逆台形とすることは、
特に溝部2内への冷媒の吸着容量の増加と凝縮した冷媒
の帰還の促進更には冷凍機油の目詰りの防止に効果があ
る。
従って上記の作用が複合して働くことにより本発明の伝
熱管は優れた伝熱性能を発揮することができる。本発明
が上述の如き作用効果を有することを具体的な実験例に
基づいて以下説明する。なおこの測定においては金属管
1として外径955園φ、内面溝底径8.82■φのリ
ン脱酸鋼管を用い、また冷媒としてフレオ/R−22を
用いた。
第5図のグラフは上記伝熱管内で冷媒を沸騰させたとき
の管内沸騰伝熱特性を測定したもので、横軸に溝由比(
W、/W、 ) 、縦軸に本発明伝熱管のベアー管に対
する管内沸騰熱伝達比(h/h、)をとって、溝部2の
深さdをパラメーターとして表わした。この場合溝部2
のピッチ(p=w、+w歯)はP=0.5順としたが、
このピッチPは03〜L5酎の範囲で毛細管現象を促進
する作用をなし、そのカーブもほぼ同様である。なお最
適のピッチPは使用する冷媒の種類により多少異なるが
上記の範囲において有効であり、ピッチPが0.3+n
未満では吸着容量の低下や油の目詰りが生じ、まだL5
喘を越えると毛細管作用が著しく減少する。
第5図のグラフから明らかな如く、本発明である所定の
溝形状で平均溝幅W、が平均山幅W、J−等しいと即ち
W、/W、が1で、管内沸騰熱伝達率比(h/h、)を
、ペア管に比し、約110%向上させることができる。
また一般に熱交換器においては冷媒を強制循環させる圧
縮機の潤滑油、即ち冷凍機油が冷媒中にどうしても混入
する。
このため冷凍機油による溝部2の目詰りによる性能低下
の問題があるが、このため冷凍機油の含有による伝熱性
能への影響を調べたものを第6図のグラフに示す。
この場合溝山比(w、 /we )を1とし、油含有率
を夫々変えたときの、溝深さdと管内沸騰熱伝達比(h
/h。)との関係を示したものである。
第6図のグラフから明らかなように溝深さdが02閣未
満では冷凍機油による目詰りのだめに性能が劣化してい
るが溝深さdを0.2 W以上にすることにより冷凍機
油の含有による目詰りの影響を少なくして性能の劣化を
抑えることができる。
まだピッチPと溝由比(Wl/Wt)を一定にした場合
、溝深さdを増大して行くと第6図のグラフに示す如く
管内沸騰熱伝達率は向上して行く反面、冷媒の流通抵抗
(圧力損失)が増大し、全体として伝熱性能が大きく影
響を受ける。この関係を示しだものが第7図のグラフで
、溝由比(W、/W、 )を1としたときに溝深さdと
管内勤作係数比(B/B・)との関係を示しだ。この場
合管内動作係数比(B / B。)とは上記溝付伝熱管
と比較用のペアー管とを同一圧損としたときの、管内の
熱伝達率比を示すものである。
第7図のグラフから明らかなように溝深さdが02〜0
.5鰭で管内勤作係数比(B / BΦ)が約L9倍以
上に向上しており、0.5 mを越えると圧力損失の増
加により次第に低下してくる。
従って管内の熱伝達率と圧力損失、および冷凍機油の目
詰りによる影響を考慮して、溝深さdは0.2〜0.5
fiが最も望ましいことが確認される。
上述の各グラフは管内における伝熱性能について説明し
たものであるが、次に本発明に係る伝熱管を具体的に冷
凍機に組込んだ状態における総括伝熱性能について説明
する。
外径35う鵡φ、内面溝底径a82mφのリン脱酸鋼管
の管内面にピッチPが0.65+aで平均溝幅w、が0
.325 ms、溝由比(W、/W霊)が1で且つ溝深
さdが0.35 wmの溝部2を長手方向に沿って形成
した伝熱管の管外面に厚さ015咽のプレートフィンを
、ピッチ1.5間で装着して空冷式空調機を組立てた。
この空調機において冷媒流量Gを増加して行ったときの
、ペアー管にプレートフィンを装着して組立だ従来の空
調機に対しての冷凍容量比(Q/Q、 )を測定し、こ
の結果を第8図のグラフに示した。なお図において曲線
Aは従来のペアー管を用いた場合、曲線Bは本発明の伝
熱管を用いた場合を示しだものである。
このグラフから明らかな如く本発明に係る伝熱管を、空
冷式空調機に組立てた場合の冷凍容量比(Q/Q・)は
冷媒流量Gの増加と共に向上し、最大50チの向上が認
められた。
なお上記実施例では何れも溝部2を金属管1の長手方向
に沿って平行に設けたストレート溝形の伝熱管について
示したが、本発明はこれに限ら男第4図に示す如く溝部
2を螺旋状に形成したスパイラル溝形の伝熱管でも良い
。このように螺旋状に溝部2を形成したものは冷媒が管
内壁の全面に充分にまわり込むと共に冷媒の乱流効果に
より更に伝熱性能を向上させることができる。
このスパイラル溝形の伝熱管を用いて、2重管タイプの
水冷式ヒートポンプを組立て、この総括伝熱特性につい
ても同様に調べた。この結果を、ペアー管を用いた水冷
式ヒートポンプと比べた冷凍容量比(Q/Q、)で第8
図のグラフに曲線Cで示した。この場合伝熱管の形状は
外径12.7wφ、内面溝底径IL7+mφのリン脱酸
鋼管の管内面にピッチPがα70rtasで、平均溝幅
W、が0.35 m、溝由比(wt/w宮)が1、溝深
さdがO,lIO闇で、ねじれ角10度の螺旋状の溝部
2を形成したものである。
第8図のグラフから明らかな如く、スパイラル溝形の伝
熱管は冷媒の乱流効果により、大幅に冷凍能力が改善さ
れ最大35%も向上していることが認められた。
以上説明した如く本発明に係る小型空調機熱交換器用内
面溝付伝熱管によれば管内面に上記の如く形状を規定し
た複数本の溝部を形成することによシ、有効伝熱面積を
拡大すると共に、冷媒の圧損を低く抑えて、管内の沸騰
および凝縮熱伝達を向上させ、しかも冷媒中に含まれる
冷凍機油による目詰りの問題を少なくした高性能な伝熱
管を得ることができる。従って本発明によれば伝熱特性
を大幅に改善したことにより、熱交換器の小型化、軽量
化を図ることができ、特に小径管を用いる小型熱交換器
の場合に顕著な効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るストレート溝形内面溝付伝熱管の
長手方向に沿った断面図、第2図は第1図に示す内面溝
付伝熱管の縦断面図、第5図は第2図の要部拡大断面図
、第4図は本発明に係るスパイラル溝形内面溝付伝熱管
の長手方向に沿った断面図、第5図は溝山比と管内沸騰
熱伝達率比との関係を示すグラフ、第6図は溝深さ及び
油含有率と管内沸騰熱伝達率比との関係を示すグラフ、
第7図は溝深さと管内動作係数比との関係を示すグラフ
、第8図は伝熱管を冷凍機に組込んだ場合の冷媒流量と
冷凍容量との関係を示すグラフであ特許出願人  古河
電気工業株式会社 第1図 第2図 第6図 第5図 溝山比(Wl/W2) 凌ン凌凌 しく式禽篇≦覗井辷 \ 第7図 溝深さくd) (mm) 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 金属管の内面に複数本の溝部を設け、該溝部の形状
    を溝底部に平坦部を有し溝開口部を管の中心に向って広
    くした逆台形とし、該溝部をそのピッチが0.3〜1.
    5mm、溝深さが0.2〜0.5mmで、且つ平均溝幅
    W_1と平均山幅W_2とがW_1=W_2なる関係を
    満すように形成してなる小型空調機熱交換器用内面溝付
    伝熱管。
JP7568488A 1988-03-29 1988-03-29 小型空調機熱交換器用内面溝付伝熱管 Pending JPS63294495A (ja)

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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100455884B1 (ko) * 1998-07-01 2004-11-08 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 차량용 교류발전기 및 이에 내장되는 히트싱크
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