JP3226182B2 - 熱交換器用伝熱管 - Google Patents
熱交換器用伝熱管Info
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- JP3226182B2 JP3226182B2 JP32730792A JP32730792A JP3226182B2 JP 3226182 B2 JP3226182 B2 JP 3226182B2 JP 32730792 A JP32730792 A JP 32730792A JP 32730792 A JP32730792 A JP 32730792A JP 3226182 B2 JP3226182 B2 JP 3226182B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱交換器用伝熱管に関
し、より詳細には、ルームエアコン等に使用されるフィ
ンドコイル式、或いはシェルアンドチューブ式等の熱交
換器用に適し、特に蒸発側の伝熱性能を向上した熱交換
器用伝熱管に関する。
し、より詳細には、ルームエアコン等に使用されるフィ
ンドコイル式、或いはシェルアンドチューブ式等の熱交
換器用に適し、特に蒸発側の伝熱性能を向上した熱交換
器用伝熱管に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ヒートポンプ、エアコン等に用い
る伝熱管としては、高効率化、省エネ化等々の観点か
ら、主として内面溝付管が使用されている。内面溝付管
は内面に微細な三角形や台形などの溝をストレート状或
いは螺旋状に形成したもので、従来より様々な内面溝形
状が提案され、或いは使用されている。
る伝熱管としては、高効率化、省エネ化等々の観点か
ら、主として内面溝付管が使用されている。内面溝付管
は内面に微細な三角形や台形などの溝をストレート状或
いは螺旋状に形成したもので、従来より様々な内面溝形
状が提案され、或いは使用されている。
【０００３】現状では、管内にフロンなどの冷媒を蒸発
又は凝縮させ、管外側の流体との熱交換を高効率に行う
ために、図１に示すように管内に螺旋状に三角形や台形
状の微細な溝２を形成した伝熱管１が主として使用され
ており、このような溝形成により表面積を増大し、か
つ、この溝２による撹乱により伝熱効率を高めている。
又は凝縮させ、管外側の流体との熱交換を高効率に行う
ために、図１に示すように管内に螺旋状に三角形や台形
状の微細な溝２を形成した伝熱管１が主として使用され
ており、このような溝形成により表面積を増大し、か
つ、この溝２による撹乱により伝熱効率を高めている。
【０００４】更に、図２に示すように、図１の溝底に空
洞５を設け、その開口部６を設けることにより、特に蒸
発伝熱特性の向上を図った伝熱管３もある(特開昭６２
−６４４２１号、特開昭６２−６２１９５号参照)。
洞５を設け、その開口部６を設けることにより、特に蒸
発伝熱特性の向上を図った伝熱管３もある(特開昭６２
−６４４２１号、特開昭６２−６２１９５号参照)。
【０００５】また、図３に示すように、図１の溝底(図
３の溝部９の底)に半円状のへこみ部１０を一定ピッチ
で設けて、図１の伝熱管よりも更に撹乱を起こすことに
より伝熱効率を高めた伝熱管７もある(特開平３−１７
０７９７号参照)。
３の溝部９の底)に半円状のへこみ部１０を一定ピッチ
で設けて、図１の伝熱管よりも更に撹乱を起こすことに
より伝熱効率を高めた伝熱管７もある(特開平３−１７
０７９７号参照)。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図１及び図３に示した
伝熱管においては、溝及びへこみ部を設けることにより
流体の流れに撹乱を与え、図４のような突出物(山部)１
２の場合、図中の流体(冷媒)の流れ１４が示すように、
高さの数倍の下流位置での溝部１３への再付着点におい
て高い伝熱性能を図ることができる。しかし、反面、突
出物直後では伝熱性能が低下する場合があり、更に突出
物によっては管内圧力損失が増大するという問題があ
る。このような伝熱管１１では、伝熱性能が増大しても
管内圧力損失がそれに比例して増大すれば、管内冷媒を
流すための動力が増大し、伝熱性能向上が無意味にな
る。
伝熱管においては、溝及びへこみ部を設けることにより
流体の流れに撹乱を与え、図４のような突出物(山部)１
２の場合、図中の流体(冷媒)の流れ１４が示すように、
高さの数倍の下流位置での溝部１３への再付着点におい
て高い伝熱性能を図ることができる。しかし、反面、突
出物直後では伝熱性能が低下する場合があり、更に突出
物によっては管内圧力損失が増大するという問題があ
る。このような伝熱管１１では、伝熱性能が増大しても
管内圧力損失がそれに比例して増大すれば、管内冷媒を
流すための動力が増大し、伝熱性能向上が無意味にな
る。
【０００７】また、図２に示した伝熱管においては、管
内の蒸発伝熱性能の向上を図るために開発されたもので
ある。しかし、伝熱管を製作する際に空洞を成形した後
に山部を成形するが、特開昭６２−６４４２１号の製造
法では山部を成形する際に空洞がつぶれる恐れがあり、
空洞による効率向上が無に来す恐れがある。
内の蒸発伝熱性能の向上を図るために開発されたもので
ある。しかし、伝熱管を製作する際に空洞を成形した後
に山部を成形するが、特開昭６２−６４４２１号の製造
法では山部を成形する際に空洞がつぶれる恐れがあり、
空洞による効率向上が無に来す恐れがある。
【０００８】本発明は、上記従来技術の問題点を解決
し、特に蒸発側の伝熱性能を向上し得る熱交換器用伝熱
管を提供することを目的とするものである。
し、特に蒸発側の伝熱性能を向上し得る熱交換器用伝熱
管を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明者らは、特に蒸発側の伝熱性能向上を図るべ
く鋭意研究を重ねた結果、ここに本発明を完成したもの
である。
め、本発明者らは、特に蒸発側の伝熱性能向上を図るべ
く鋭意研究を重ねた結果、ここに本発明を完成したもの
である。
【００１０】すなわち、本発明は、管内面に長手方向に
沿って直線状(リード角０゜)に矩形状又は逆台形状の第
１溝を一定深さ、一定ピッチで設けると共に、第１溝よ
り浅い第２溝を多数且つ螺旋状に交差させ、第１溝は、
溝ピッチ(Ｐ)に対する溝底の溝幅(Ｓ)の比をＳ／Ｐ＜１
／２とし、第１溝の溝幅(Ｓ)に対する第２溝からの溝深
さ(Ｌ)の比をＬ／Ｓ＞１／２としたものであることを特
徴とする熱交換器用伝熱管を要旨とするものである。
沿って直線状(リード角０゜)に矩形状又は逆台形状の第
１溝を一定深さ、一定ピッチで設けると共に、第１溝よ
り浅い第２溝を多数且つ螺旋状に交差させ、第１溝は、
溝ピッチ(Ｐ)に対する溝底の溝幅(Ｓ)の比をＳ／Ｐ＜１
／２とし、第１溝の溝幅(Ｓ)に対する第２溝からの溝深
さ(Ｌ)の比をＬ／Ｓ＞１／２としたものであることを特
徴とする熱交換器用伝熱管を要旨とするものである。
【００１１】以下に本発明を更に詳細に説明する。
【００１２】
【００１３】図５に示すように、本発明の伝熱管１５に
よれば、第１溝部１６を管内面に長手方向に沿って直線
状(リード角０゜)に矩形状又は逆台形状に設け、更にそ
の上に第２溝部１７及び山部１８を設けることにより、
管内表面積の増大を図ることができる。
よれば、第１溝部１６を管内面に長手方向に沿って直線
状(リード角０゜)に矩形状又は逆台形状に設け、更にそ
の上に第２溝部１７及び山部１８を設けることにより、
管内表面積の増大を図ることができる。
【００１４】通常の螺旋溝を内面に形成した場合、図４
のように突出物直後(図中、渦発生場所)の伝熱性能が悪
く、更に突出物により流動抵抗が増大することにより、
管内の圧力損失が増大するが、本発明では、第１溝にお
いて溝リード角が０゜であるため、圧力損失の影響は少
ない。また、本発明では、第２溝より深く成形した第１
溝を第２溝と交差させることにより、トンネル状の空洞
１９が形成される。この空洞１９は沸騰核として作用す
るため、伝熱管の蒸発性能を著しく向上させる。更にこ
の空洞１９は、冷媒のバイパス路となり、空洞１９の冷
媒流れ方向後面では冷媒の乱流が生じ、乱流効果による
性能向上が更にプラスされる。一方、第１溝は管軸に対
し０゜で配してあるため、冷媒の管軸方向への流れを円
滑にし、流動抵抗を低減するため、管内の圧力損失を低
く抑えることが可能となる。
のように突出物直後(図中、渦発生場所)の伝熱性能が悪
く、更に突出物により流動抵抗が増大することにより、
管内の圧力損失が増大するが、本発明では、第１溝にお
いて溝リード角が０゜であるため、圧力損失の影響は少
ない。また、本発明では、第２溝より深く成形した第１
溝を第２溝と交差させることにより、トンネル状の空洞
１９が形成される。この空洞１９は沸騰核として作用す
るため、伝熱管の蒸発性能を著しく向上させる。更にこ
の空洞１９は、冷媒のバイパス路となり、空洞１９の冷
媒流れ方向後面では冷媒の乱流が生じ、乱流効果による
性能向上が更にプラスされる。一方、第１溝は管軸に対
し０゜で配してあるため、冷媒の管軸方向への流れを円
滑にし、流動抵抗を低減するため、管内の圧力損失を低
く抑えることが可能となる。
【００１５】すなわち、図６は管内表面を上から見た図
(図５を上から見た図)であり、第１溝１６での冷媒(特
に第２溝より高い位置で流れている冷媒)は、突出物(図
中のＡ、空洞１９の開口部)である山部１８の下流側直
後の第２溝へ流れる。また、図７は管長手方向断面図で
あり、図４の場合と同様に山部１８の上から第２溝１７
に冷媒が付着することによる伝熱性能向上のみならず、
第１溝１６を流れる冷媒(特に第２溝と山部の間で流れ
る冷媒)も空洞１９が突起として働き、第２溝１７に冷
媒が付着して更に伝熱性能が向上する。
(図５を上から見た図)であり、第１溝１６での冷媒(特
に第２溝より高い位置で流れている冷媒)は、突出物(図
中のＡ、空洞１９の開口部)である山部１８の下流側直
後の第２溝へ流れる。また、図７は管長手方向断面図で
あり、図４の場合と同様に山部１８の上から第２溝１７
に冷媒が付着することによる伝熱性能向上のみならず、
第１溝１６を流れる冷媒(特に第２溝と山部の間で流れ
る冷媒)も空洞１９が突起として働き、第２溝１７に冷
媒が付着して更に伝熱性能が向上する。
【００１６】更に、以下の効果も得られる。すなわち、
図８及び図９は山部１８及び第２溝１７が螺旋状に設け
ていることによる旋回流の流れを表わしており、図９
(図８のＡ−Ａ′断面図)に示すように第１溝１６が第２
溝１７より低い位置に設けられているため、第２溝１７
が突起として働き第１溝１６に冷媒が付着する。この付
着の際に図９中のＢ部分に渦が発生し、Ｂ部分の伝熱性
能が低下する虞があるが、この第１溝１６と平行に冷媒
が流れるため、Ｂ部分の伝熱性能低下を抑えることが可
能である。また、第１溝１６について、溝ピッチ(Ｐ)に
対する溝底の溝幅(Ｓ)の比をＳ／Ｐ＜１／２とし、溝幅
(Ｓ)に対する第２溝からの溝深さ(Ｌ)の比をＬ／Ｓ＞１
／２とすることにより、管内圧力損失を低減し、かつ蒸
発側の伝熱性能向上を図ることができる。
図８及び図９は山部１８及び第２溝１７が螺旋状に設け
ていることによる旋回流の流れを表わしており、図９
(図８のＡ−Ａ′断面図)に示すように第１溝１６が第２
溝１７より低い位置に設けられているため、第２溝１７
が突起として働き第１溝１６に冷媒が付着する。この付
着の際に図９中のＢ部分に渦が発生し、Ｂ部分の伝熱性
能が低下する虞があるが、この第１溝１６と平行に冷媒
が流れるため、Ｂ部分の伝熱性能低下を抑えることが可
能である。また、第１溝１６について、溝ピッチ(Ｐ)に
対する溝底の溝幅(Ｓ)の比をＳ／Ｐ＜１／２とし、溝幅
(Ｓ)に対する第２溝からの溝深さ(Ｌ)の比をＬ／Ｓ＞１
／２とすることにより、管内圧力損失を低減し、かつ蒸
発側の伝熱性能向上を図ることができる。
【００１７】また、本発明によれば、第１溝を圧延法に
より成形する場合、この第１溝は管長さ方向に沿って直
線状(リード角０゜)であるため、圧延による金属条の蛇
行が無いため、特開平３−２３８１０９号に示されるよ
うな蛇行を防止する製造装置の必要性がなくなる。
より成形する場合、この第１溝は管長さ方向に沿って直
線状(リード角０゜)であるため、圧延による金属条の蛇
行が無いため、特開平３−２３８１０９号に示されるよ
うな蛇行を防止する製造装置の必要性がなくなる。
【００１８】次に本発明の実施例を示す。
【００１９】
【００２０】図１０及び図１１に示す溝付ロール２０、
２１並びに図１２に示す平面ロール２２を使用して金属
条２３に溝を設けた後、常法により成形ロール及び溶接
装置を用いて、図５に示す形状の内面溝を持った伝熱管
を製作した。図１３は金属条に溝を設ける溝付ロールの
配置図である。
２１並びに図１２に示す平面ロール２２を使用して金属
条２３に溝を設けた後、常法により成形ロール及び溶接
装置を用いて、図５に示す形状の内面溝を持った伝熱管
を製作した。図１３は金属条に溝を設ける溝付ロールの
配置図である。
【００２１】ここで、図１０の溝付ロール２０はロール
突起のピッチＰ1、突起幅Ｓ、突起高さＬ1の溝付ロール
であり、図１１の溝付ロール２１はリード角α、溝深さ
ｈの溝付ロールである。図１１の平面ロール２２は金属
条が横方向に広がらないように深さＬ2のガイド２２´
が設けられているロールである。
突起のピッチＰ1、突起幅Ｓ、突起高さＬ1の溝付ロール
であり、図１１の溝付ロール２１はリード角α、溝深さ
ｈの溝付ロールである。図１１の平面ロール２２は金属
条が横方向に広がらないように深さＬ2のガイド２２´
が設けられているロールである。
【００２２】まず、金属条表面に、図１０の溝付ロール
２０と図１２の平面ロール２２を用いてリード角０゜の
第１溝を設け、次に図１１の溝付ロール２１と図１２の
平面ロール２２を用いて更に溝を設けた。次いで、常法
により成形ロール及び溶接装置を用いて、図５に示す形
状の内面溝を持った伝熱管を製作した。
２０と図１２の平面ロール２２を用いてリード角０゜の
第１溝を設け、次に図１１の溝付ロール２１と図１２の
平面ロール２２を用いて更に溝を設けた。次いで、常法
により成形ロール及び溶接装置を用いて、図５に示す形
状の内面溝を持った伝熱管を製作した。
【００２３】製作した伝熱管の寸法を表１に示す。な
お、比較のため、従来より用いられている伝熱管(従来
例)も製作した。また、表１中の「第１溝深さＬ」と
は、第１溝の第２溝からの深さを示している。
お、比較のため、従来より用いられている伝熱管(従来
例)も製作した。また、表１中の「第１溝深さＬ」と
は、第１溝の第２溝からの深さを示している。
【００２４】これらの伝熱管を二重管式熱交換器に組み
込み、管内に冷媒Ｒ−２２を流して、蒸発伝熱性能及び
管内圧力損失を測定した。その結果を図１４並びに図１
５に示す。
込み、管内に冷媒Ｒ−２２を流して、蒸発伝熱性能及び
管内圧力損失を測定した。その結果を図１４並びに図１
５に示す。
【００２５】図１４より明らかなように、本発明例は、
台形溝の従来例に比べて、約１.８倍〜２.５倍の性能向
上が得られる。しかし、比較例１のようにＳ／Ｐ＞１／
２で且つＬ／Ｓ＜１／２であると性能があまり向上せ
ず、また比較例２のようにＬ／Ｓ＜１／２であると本発
明例と比べて性能向上が少ない。管内圧力損失の点で
は、図１５に示すように、本発明例は従来例と比べて低
い値を示している。これらの結果より、本発明例のよう
にＳ／Ｐ＜１／２で且つＬ／Ｓ＞１／２を満たすと、管
内圧力損失を抑え且つ伝熱性能向上を図ることができ
る。
台形溝の従来例に比べて、約１.８倍〜２.５倍の性能向
上が得られる。しかし、比較例１のようにＳ／Ｐ＞１／
２で且つＬ／Ｓ＜１／２であると性能があまり向上せ
ず、また比較例２のようにＬ／Ｓ＜１／２であると本発
明例と比べて性能向上が少ない。管内圧力損失の点で
は、図１５に示すように、本発明例は従来例と比べて低
い値を示している。これらの結果より、本発明例のよう
にＳ／Ｐ＜１／２で且つＬ／Ｓ＞１／２を満たすと、管
内圧力損失を抑え且つ伝熱性能向上を図ることができ
る。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
特に蒸発側の伝熱性能を向上し、且つ、管内圧力損失を
低減した熱交換器用伝熱管を提供することができる。
特に蒸発側の伝熱性能を向上し、且つ、管内圧力損失を
低減した熱交換器用伝熱管を提供することができる。
【図１】従来の伝熱管の内面溝形状を示す図で、管内面
を展開した斜視図である。
を展開した斜視図である。
【図２】従来の伝熱管の他の内面溝形状を示す図で、管
内面を展開した斜視図である。
内面を展開した斜視図である。
【図３】従来の伝熱管の他の内面溝形状を示す図で、管
内面を展開した斜視図である。
内面を展開した斜視図である。
【図４】内面溝形状と流体(冷媒)の流れの関係を示す説
明図である。
明図である。
【図５】本発明の伝熱管の内面溝形状を示す図で、管内
面を展開した斜視図である。
面を展開した斜視図である。
【図６】本発明の伝熱管について管内面を上から(図５
を上から)見た図である。
を上から)見た図である。
【図７】本発明の伝熱管の管長手方向断面図である。
【図８】本発明の伝熱管の内面溝形状を示す図で、管内
面を展開した斜視図であり、冷媒の流れと旋回流の方向
を示している。
面を展開した斜視図であり、冷媒の流れと旋回流の方向
を示している。
【図９】図８のＡ−Ａ´断面図である。
【図１０】溝付ロールを示す図である。
【図１１】他の溝付ロールを示す図である。
【図１２】平面ロールを示す図である。
【図１３】金属条に溝を設ける際の溝付ロール及び平面
ロールの配置を示す図である。
ロールの配置を示す図である。
【図１４】実施例で製作した伝熱管の蒸発伝熱性能を示
す図である。
す図である。
【図１５】実施例で製作した伝熱管の管内圧力損失を示
す図である。
す図である。
１５ 伝熱管 １６ 第１溝 １７ 第２溝 １８ 山部 １９ 空洞 ２０ 溝付ロール ２１ 溝付ロール ２２ 平面ロール ２３ 金属条
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 肥後富夫 神奈川県秦野市平沢65番地株式会社神戸 製鋼所秦野工場内 (56)参考文献 特開 平３−207995（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−280933（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F28F 1/00 - 1/42
Claims (1)
- 【請求項１】 管内面に長手方向に沿って直線状(リー
ド角０゜)に矩形状又は逆台形状の第１溝を一定深さ、
一定ピッチで設けると共に、第１溝より浅い第２溝を多
数且つ螺旋状に交差させ、第１溝は、溝ピッチ(Ｐ)に対
する溝底の溝幅(Ｓ)の比をＳ／Ｐ＜１／２とし、第１溝
の溝幅(Ｓ)に対する第２溝からの溝深さ(Ｌ)の比をＬ／
Ｓ＞１／２としたものであることを特徴とする熱交換器
用伝熱管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32730792A JP3226182B2 (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 熱交換器用伝熱管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32730792A JP3226182B2 (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 熱交換器用伝熱管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06147786A JPH06147786A (ja) | 1994-05-27 |
| JP3226182B2 true JP3226182B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=18197673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32730792A Expired - Fee Related JP3226182B2 (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 熱交換器用伝熱管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3226182B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3303599B2 (ja) * | 1995-05-17 | 2002-07-22 | 松下電器産業株式会社 | 伝熱管 |
-
1992
- 1992-11-12 JP JP32730792A patent/JP3226182B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06147786A (ja) | 1994-05-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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