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 |
---|---|---|---|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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R350 | Written notification of registration of transfer |
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