JPH0712483A - 内面溝付伝熱管 - Google Patents
内面溝付伝熱管Info
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- JPH0712483A JPH0712483A JP15360993A JP15360993A JPH0712483A JP H0712483 A JPH0712483 A JP H0712483A JP 15360993 A JP15360993 A JP 15360993A JP 15360993 A JP15360993 A JP 15360993A JP H0712483 A JPH0712483 A JP H0712483A
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- tube
- fin
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱交換器の小型高性能化及びフロンによる洗
浄廃止等の要求に応えるべく、フィン高さが0.22m
m以上と高いフィン形状を有していて伝熱性能が極めて
高いと共に、高生産性を維持して製造することができる
内面溝付伝熱管を提供する。 【構成】 内面溝付伝熱管は、管内面に連続する螺旋状
の溝を有する外径が8mm以下の内面溝付伝熱管におい
て、溝深さhがh≧0.20mmであり、前記溝深さh
と前記溝を形成するフィン部の先端により規定される最
小内径Diとの比h/Diが0.035≦h/Di≦
0.045の関係を満たし、管軸に直角の断面にて前記
フィン部の両斜面の相互間のなす角αが30°≦α≦4
0°の範囲にあり、前記溝の管軸方向に対するリード角
γが8°≦γ≦15°の範囲にあり、溝部断面積Sと溝
深さhからなるパラメータS/hが0.2mm≦S/h
≦0.3mmの関係を満たす。
浄廃止等の要求に応えるべく、フィン高さが0.22m
m以上と高いフィン形状を有していて伝熱性能が極めて
高いと共に、高生産性を維持して製造することができる
内面溝付伝熱管を提供する。 【構成】 内面溝付伝熱管は、管内面に連続する螺旋状
の溝を有する外径が8mm以下の内面溝付伝熱管におい
て、溝深さhがh≧0.20mmであり、前記溝深さh
と前記溝を形成するフィン部の先端により規定される最
小内径Diとの比h/Diが0.035≦h/Di≦
0.045の関係を満たし、管軸に直角の断面にて前記
フィン部の両斜面の相互間のなす角αが30°≦α≦4
0°の範囲にあり、前記溝の管軸方向に対するリード角
γが8°≦γ≦15°の範囲にあり、溝部断面積Sと溝
深さhからなるパラメータS/hが0.2mm≦S/h
≦0.3mmの関係を満たす。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は外径が8mm以下の小径
管として有効な内面溝付伝熱管に関し、特に、空気調和
機及び冷凍機等の熱交換器の中で管内流体が相変化する
熱交換器に使用するのに好適の内面に螺旋状の溝を設け
た内面溝付伝熱管に関する。
管として有効な内面溝付伝熱管に関し、特に、空気調和
機及び冷凍機等の熱交換器の中で管内流体が相変化する
熱交換器に使用するのに好適の内面に螺旋状の溝を設け
た内面溝付伝熱管に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に内面溝付伝熱管は、管内面に溝が
連続的且つ螺旋状に設けられており、溝の壁となるフィ
ン部の形状としては、三角形、台形及び半円形等があ
る。例えば、特開昭62−142995号公報には、フ
ィン部が台形状をなす溝が設けられた内面溝付管が開示
されている。この内面溝付管は、管のフィン部の先端に
より規定される最小内径をDi、フィン部の高さをh、
溝ねじれ角(溝の管軸方向に対するリード角)をγ、フ
ィン部の山頂角(フィン部の両斜面がなす角度)をα、
溝部断面積をsとした場合において、h/Di、γ、
α、s/hをパラメータとして、管内熱伝達性能が最適
となるようにした伝熱管である。
連続的且つ螺旋状に設けられており、溝の壁となるフィ
ン部の形状としては、三角形、台形及び半円形等があ
る。例えば、特開昭62−142995号公報には、フ
ィン部が台形状をなす溝が設けられた内面溝付管が開示
されている。この内面溝付管は、管のフィン部の先端に
より規定される最小内径をDi、フィン部の高さをh、
溝ねじれ角(溝の管軸方向に対するリード角)をγ、フ
ィン部の山頂角(フィン部の両斜面がなす角度)をα、
溝部断面積をsとした場合において、h/Di、γ、
α、s/hをパラメータとして、管内熱伝達性能が最適
となるようにした伝熱管である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、フィン部形
状及び溝部形状は、伝熱性能、フィン加工成形性及び伝
熱管の重量と密接な関係がある。また、伝熱性能に関し
ては、管内表面積の増大、毛細管現象による液の保有及
び濡れ面積の増大、乱流効果、突起部における液膜の薄
膜化効果、螺旋角度を持たせることにより旋回力を生じ
させ濡れ面積を増大させる効果等が影響する。更に、管
内二相流における液の流れの形態は、乾き度により異な
る。例えば、管内液体を蒸発させる場合、内面溝付管の
性能が十分発揮されるのは、アニューラーウェイビーフ
ローからアニュラーフローに遷移している間で、管内面
が液で十分に濡れた状態になっているときである。この
場合、溝部は液膜で覆われ、その液膜の薄い部分で蒸発
が促進される。凝縮の場合においては、凝縮した液が溝
を伝わり、下部へ流れるが、その排出作用が良好なほ
ど、伝熱面上に形成された液膜は薄くなり、伝熱性能は
向上する。伝熱管の重量については、一般に、フィン部
の面積が小さいほど、また、底部の肉厚が薄いほど小さ
くなる。更に、フィン部の成形性に関しては、一般にフ
ィン部の山頂角(フィン部の傾斜面がなす角度)が小さ
く、フィン高さが高い形状の場合の方が溝成形性が悪い
ことが知られている。
状及び溝部形状は、伝熱性能、フィン加工成形性及び伝
熱管の重量と密接な関係がある。また、伝熱性能に関し
ては、管内表面積の増大、毛細管現象による液の保有及
び濡れ面積の増大、乱流効果、突起部における液膜の薄
膜化効果、螺旋角度を持たせることにより旋回力を生じ
させ濡れ面積を増大させる効果等が影響する。更に、管
内二相流における液の流れの形態は、乾き度により異な
る。例えば、管内液体を蒸発させる場合、内面溝付管の
性能が十分発揮されるのは、アニューラーウェイビーフ
ローからアニュラーフローに遷移している間で、管内面
が液で十分に濡れた状態になっているときである。この
場合、溝部は液膜で覆われ、その液膜の薄い部分で蒸発
が促進される。凝縮の場合においては、凝縮した液が溝
を伝わり、下部へ流れるが、その排出作用が良好なほ
ど、伝熱面上に形成された液膜は薄くなり、伝熱性能は
向上する。伝熱管の重量については、一般に、フィン部
の面積が小さいほど、また、底部の肉厚が薄いほど小さ
くなる。更に、フィン部の成形性に関しては、一般にフ
ィン部の山頂角(フィン部の傾斜面がなす角度)が小さ
く、フィン高さが高い形状の場合の方が溝成形性が悪い
ことが知られている。
【0004】特に、近時、熱交換器の小型高性能化のた
めに、熱交換器用伝熱管の小径化及び高性能化が要求さ
れており、このような要求のもとに伝熱管は、加工困難
な領域にまで改善が及んでいる。例えば、内面溝付管の
伝熱性能を上げるために、フィン部の高さを高くして、
管内表面積を増大させることができるように形状の改善
が行われているが、管重量の低減及び溝底部の幅の確保
の必要上から、フィン部の山頂角はできるだけ小さくス
リムな形状になるように設計されている。そのため、フ
ィンの成形性は低下し、加工スピードが低下するため、
このフィン部形状が製造コストを上昇させる要因になっ
ている。このため、実際には外径7mm、リード角18
°の内面溝付管において、フィン高さ0.22mm程度
のものが安定して生産できる加工限界となっている。ま
た、フィン高さを更に高くしようとすると、凝縮性能に
おいては性能は向上するのに対して、蒸発性能では逆に
性能が低下していくという現象が生じる。
めに、熱交換器用伝熱管の小径化及び高性能化が要求さ
れており、このような要求のもとに伝熱管は、加工困難
な領域にまで改善が及んでいる。例えば、内面溝付管の
伝熱性能を上げるために、フィン部の高さを高くして、
管内表面積を増大させることができるように形状の改善
が行われているが、管重量の低減及び溝底部の幅の確保
の必要上から、フィン部の山頂角はできるだけ小さくス
リムな形状になるように設計されている。そのため、フ
ィンの成形性は低下し、加工スピードが低下するため、
このフィン部形状が製造コストを上昇させる要因になっ
ている。このため、実際には外径7mm、リード角18
°の内面溝付管において、フィン高さ0.22mm程度
のものが安定して生産できる加工限界となっている。ま
た、フィン高さを更に高くしようとすると、凝縮性能に
おいては性能は向上するのに対して、蒸発性能では逆に
性能が低下していくという現象が生じる。
【0005】また、最近の環境保全の観点から、熱交換
器をフロン又は有機溶媒により洗浄することを廃止する
傾向がある。そのため、管内面への油の残留自体を抑制
する必要が生じ、溝成形加工時に使用する加工油の低粘
度化が進んでいる。このことがフィンの成形性及び安定
加工性(管長手方向での形状変化)を更に悪化させてい
る。
器をフロン又は有機溶媒により洗浄することを廃止する
傾向がある。そのため、管内面への油の残留自体を抑制
する必要が生じ、溝成形加工時に使用する加工油の低粘
度化が進んでいる。このことがフィンの成形性及び安定
加工性(管長手方向での形状変化)を更に悪化させてい
る。
【0006】従来、このような事情のもとで、フィン高
さを0.22mm以上と高くし、更にフィン部を鋭角な
形状にすることによる高性能化は、実現されていない。
さを0.22mm以上と高くし、更にフィン部を鋭角な
形状にすることによる高性能化は、実現されていない。
【0007】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、熱交換器の小型高性能化及びフロンによる
洗浄廃止等の要求に応えるべく、フィン高さが0.22
mm以上と高いフィン形状を有していて伝熱性能が極め
て高いと共に、高生産性を維持して製造することができ
る内面溝付伝熱管を提供することを目的とする。
のであって、熱交換器の小型高性能化及びフロンによる
洗浄廃止等の要求に応えるべく、フィン高さが0.22
mm以上と高いフィン形状を有していて伝熱性能が極め
て高いと共に、高生産性を維持して製造することができ
る内面溝付伝熱管を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る内面溝付伝
熱管は、管内面に連続する螺旋状の溝を有する外径が8
mm以下の内面溝付伝熱管において、溝深さhがh≧
0.20mmであり、前記溝深さhと前記溝を形成する
フィン部の先端により規定される最小内径Diとの比h
/Diが0.035≦h/Di≦0.045の関係を満
たし、管軸に直角の断面にて前記フィン部の両斜面の相
互間のなす角αが30°≦α≦40°の範囲にあり、前
記溝の管軸方向に対するリード角γが8°≦γ≦15°
の範囲にあり、溝部断面積Sと溝深さhからなるパラメ
ータS/hが0.2mm≦S/h≦0.3mmの関係を
満たすことを特徴とする。
熱管は、管内面に連続する螺旋状の溝を有する外径が8
mm以下の内面溝付伝熱管において、溝深さhがh≧
0.20mmであり、前記溝深さhと前記溝を形成する
フィン部の先端により規定される最小内径Diとの比h
/Diが0.035≦h/Di≦0.045の関係を満
たし、管軸に直角の断面にて前記フィン部の両斜面の相
互間のなす角αが30°≦α≦40°の範囲にあり、前
記溝の管軸方向に対するリード角γが8°≦γ≦15°
の範囲にあり、溝部断面積Sと溝深さhからなるパラメ
ータS/hが0.2mm≦S/h≦0.3mmの関係を
満たすことを特徴とする。
【0009】本発明において、溝形状を規定するための
変数は図1及び図2に示すように定義される。なお、こ
の図1及び図2は、溝形状を模式的に表したものであ
り、単に変数の定義を説明するために使用するものであ
る。図2は管の長手方向を示す一部破断平面図であり、
図1は図2の1−1線の断面図であって、管軸方向(図
2の1点鎖線)に直交する断面図である。図1に示すよ
うに、伝熱管の周壁1の内面には、断面が略三角形状の
フィン部2が設けられており、このフィン部2間に断面
が逆台形状の溝5が形成される。この溝5は図2に示す
ように管内面に螺旋状に延びるように設けられており、
溝5の延長方向を示すリード角γは、図2中1点鎖線に
て示す管軸方向に対し、溝5が交差する角度として定義
される。また、溝深さhは、溝5を規定するフィン部2
の溝底面からの高さとして定義され、このフィン部2の
両斜面3a,3bの相互間のなす角度αは、両斜面が交
差する角度として定義される。そして、この管軸に直交
する断面において、隣接する1対のフィン部2の相互に
対向する面3a、3bと、溝5の内底面6とにより囲ま
れた空間が溝部断面積Sである。また、最小内径Di
は、フィン部2の頂点4の包絡円柱の直径であり、伝熱
管内部の最も短い内径である。
変数は図1及び図2に示すように定義される。なお、こ
の図1及び図2は、溝形状を模式的に表したものであ
り、単に変数の定義を説明するために使用するものであ
る。図2は管の長手方向を示す一部破断平面図であり、
図1は図2の1−1線の断面図であって、管軸方向(図
2の1点鎖線)に直交する断面図である。図1に示すよ
うに、伝熱管の周壁1の内面には、断面が略三角形状の
フィン部2が設けられており、このフィン部2間に断面
が逆台形状の溝5が形成される。この溝5は図2に示す
ように管内面に螺旋状に延びるように設けられており、
溝5の延長方向を示すリード角γは、図2中1点鎖線に
て示す管軸方向に対し、溝5が交差する角度として定義
される。また、溝深さhは、溝5を規定するフィン部2
の溝底面からの高さとして定義され、このフィン部2の
両斜面3a,3bの相互間のなす角度αは、両斜面が交
差する角度として定義される。そして、この管軸に直交
する断面において、隣接する1対のフィン部2の相互に
対向する面3a、3bと、溝5の内底面6とにより囲ま
れた空間が溝部断面積Sである。また、最小内径Di
は、フィン部2の頂点4の包絡円柱の直径であり、伝熱
管内部の最も短い内径である。
【0010】
【作用】本発明者は、外径が8mm以下の小径の内面溝
付伝熱管を加工しようとした場合に生じていた従来の内
面溝付伝熱管の欠点を解決するために鋭意研究を重ねた
結果、フィン高さhが0.22mm以上であり斜面交差
角αが小さいスリムなフィン形状とした場合でも、溝の
リード角γを適当な範囲とすることにより溝成形性が改
善され、更に、蒸発時における管内側の圧力損失の増大
を抑えることができ、これにより伝熱性能を高めること
ができることを見いだし、ここに本発明を完成したもの
である。
付伝熱管を加工しようとした場合に生じていた従来の内
面溝付伝熱管の欠点を解決するために鋭意研究を重ねた
結果、フィン高さhが0.22mm以上であり斜面交差
角αが小さいスリムなフィン形状とした場合でも、溝の
リード角γを適当な範囲とすることにより溝成形性が改
善され、更に、蒸発時における管内側の圧力損失の増大
を抑えることができ、これにより伝熱性能を高めること
ができることを見いだし、ここに本発明を完成したもの
である。
【0011】即ち、本発明は管内面に連続的に螺旋状に
延びる1又は複数の溝が設けられた外径8mm以下の伝
熱管において、内面溝付き伝熱管の最小内径Di、溝深
さh、管軸直角断面におけるフィン部の両斜面がなす角
度α、溝の管軸方向に対するリード角γ、溝部断面積S
が下記不等式を満足する。
延びる1又は複数の溝が設けられた外径8mm以下の伝
熱管において、内面溝付き伝熱管の最小内径Di、溝深
さh、管軸直角断面におけるフィン部の両斜面がなす角
度α、溝の管軸方向に対するリード角γ、溝部断面積S
が下記不等式を満足する。
【0012】0.035≦h/Di≦0.045 h≧0.20mm 30°≦α≦40° 8°≦γ≦15° 0.2mm≦S/h≦0.3mm。
【0013】以下、上述の如く内面溝形状を規定する理
由について説明する。h/Di、h 内面溝付伝熱管の最小内径Diと溝深さhとの比h/D
iが0.035未満の場合は、伝熱管の内径に対してフ
ィン部2の高さが不十分であり、熱交換器用伝熱管を小
型化しようとしたときに、十分な伝熱性能が得られな
い。一方、h/Diが0.045を超える場合は、リー
ド角γの調整ではもはや成形性を改善できず、このた
め、伝熱管は成形性が悪く加工困難なものとなる。ま
た、伝熱性能においても、圧力損失の増大をリード角の
適正化により抑制することができなくなり、蒸発性能が
低下する。
由について説明する。h/Di、h 内面溝付伝熱管の最小内径Diと溝深さhとの比h/D
iが0.035未満の場合は、伝熱管の内径に対してフ
ィン部2の高さが不十分であり、熱交換器用伝熱管を小
型化しようとしたときに、十分な伝熱性能が得られな
い。一方、h/Diが0.045を超える場合は、リー
ド角γの調整ではもはや成形性を改善できず、このた
め、伝熱管は成形性が悪く加工困難なものとなる。ま
た、伝熱性能においても、圧力損失の増大をリード角の
適正化により抑制することができなくなり、蒸発性能が
低下する。
【0014】また、フィン高さhは、溝底面6における
伝熱管の肉厚が同等である場合に、フィン高さhが0.
20mm以上のものとそれ未満のものとを比較すると、
h<0.20mmの場合は十分な伝熱性能を得ることが
できない。このため、溝のリード角を適正にすることに
より、フィン高さhが0.20mm以上の鋭角フィンを
形成する必要がある。また、伝熱性能を更に一層向上さ
せるためには、フィン部高さhは0.22mm以上とす
ることが好ましい。
伝熱管の肉厚が同等である場合に、フィン高さhが0.
20mm以上のものとそれ未満のものとを比較すると、
h<0.20mmの場合は十分な伝熱性能を得ることが
できない。このため、溝のリード角を適正にすることに
より、フィン高さhが0.20mm以上の鋭角フィンを
形成する必要がある。また、伝熱性能を更に一層向上さ
せるためには、フィン部高さhは0.22mm以上とす
ることが好ましい。
【0015】α 管軸直角断面におけるフィン部の両斜面の直線部が相互
になす角度αが30°未満の場合は、フィン部が鋭角に
なりすぎて成形性が困難であるため、フィン高さが高い
形状が得られず、高性能な伝熱管が得られない。一方、
斜面がなす角度αが40°を超えると、フィン部断面積
が大きくなり、伝熱管重量が大きくなる。また、αが4
0°を超えると、溝数が同一の場合においては、濡れ縁
の長さが減少して性能が低下する。
になす角度αが30°未満の場合は、フィン部が鋭角に
なりすぎて成形性が困難であるため、フィン高さが高い
形状が得られず、高性能な伝熱管が得られない。一方、
斜面がなす角度αが40°を超えると、フィン部断面積
が大きくなり、伝熱管重量が大きくなる。また、αが4
0°を超えると、溝数が同一の場合においては、濡れ縁
の長さが減少して性能が低下する。
【0016】γ 溝のリード角γが8°未満の場合は、蒸発時の圧力損失
は低下するが、乱流効果の低減及びフィン部コーナ長の
減少により、凝縮性能の低下が著しくなる。一方、リー
ド角γが15°を超える場合は、鋭角の高さが高いフィ
ン部を形成することができず、十分なフィン高さを得る
ことができないと共に、圧力損失も増大して蒸発性能が
低下する。
は低下するが、乱流効果の低減及びフィン部コーナ長の
減少により、凝縮性能の低下が著しくなる。一方、リー
ド角γが15°を超える場合は、鋭角の高さが高いフィ
ン部を形成することができず、十分なフィン高さを得る
ことができないと共に、圧力損失も増大して蒸発性能が
低下する。
【0017】S/h 溝部断面積Sと溝深さhの比S/hが0.2mm未満の
場合においては、凝縮時には溝部における凝縮液の排出
性が低下したり、蒸発時には液の保有量が低下すること
により、伝熱管の性能が低下する。また、溝深さが0.
2mm以上と高いフィン形状においては、S/hが0.
2mm未満では溝付プラグの溝間隔が狭くなり、強度が
低下することにより、溝付プラグの破損が生じ易く、生
産が困難である。一方、S/hが0.3mmを超える
と、相対的にフィン数が減少し、伝熱表面積が低減して
伝熱性能が低下する。
場合においては、凝縮時には溝部における凝縮液の排出
性が低下したり、蒸発時には液の保有量が低下すること
により、伝熱管の性能が低下する。また、溝深さが0.
2mm以上と高いフィン形状においては、S/hが0.
2mm未満では溝付プラグの溝間隔が狭くなり、強度が
低下することにより、溝付プラグの破損が生じ易く、生
産が困難である。一方、S/hが0.3mmを超える
と、相対的にフィン数が減少し、伝熱表面積が低減して
伝熱性能が低下する。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明し、その
比較例と比較して本発明の効果を説明する。下記表1は
単管伝熱性能を測定する試験条件を示す。この試験は蒸
発及び凝縮について行った。また、供試管長は、3mで
ある。
比較例と比較して本発明の効果を説明する。下記表1は
単管伝熱性能を測定する試験条件を示す。この試験は蒸
発及び凝縮について行った。また、供試管長は、3mで
ある。
【0019】この伝熱性能の試験は図7に示す装置を使
用して行った。供試管1は二重管熱交換器構造の試験部
2内に挿入し、この試験部2内にその一端からハウジン
グと供試管1との間に水を導入し、他端から水を排出す
る。この試験部2に供給される水の入口温度と出口温度
とは温度計3により検出される。供試管1内には、凝縮
時は配管4,4bを介して凝縮媒体が通流し、蒸発時は
配管4,4aを介して蒸発媒体が通流する。この配管4
を通流する媒体の温度は供試管1の入口及び出口におい
て温度計3により検出される。また、供試管1の入口及
び出口における動歪圧力Pは夫々圧力計5により検出さ
れ、両圧力計5の差圧が動歪差圧検出器6により求めら
れる。配管4には熱交換器(蒸発器又は凝縮器)7及び
オーバル流量計8が直列に設けられており、供試管1と
熱交換器7との間の配管4には、配管9a,9bが並列
に接続されている。また、これらの配管9a,9bの接
続点と配管4との間には配管9cが接続されており、こ
の配管9cには圧縮器10が設けられている。更に、各
配管には、開閉弁10a,10b,10c,10d,1
0e,10fが設けられている。
用して行った。供試管1は二重管熱交換器構造の試験部
2内に挿入し、この試験部2内にその一端からハウジン
グと供試管1との間に水を導入し、他端から水を排出す
る。この試験部2に供給される水の入口温度と出口温度
とは温度計3により検出される。供試管1内には、凝縮
時は配管4,4bを介して凝縮媒体が通流し、蒸発時は
配管4,4aを介して蒸発媒体が通流する。この配管4
を通流する媒体の温度は供試管1の入口及び出口におい
て温度計3により検出される。また、供試管1の入口及
び出口における動歪圧力Pは夫々圧力計5により検出さ
れ、両圧力計5の差圧が動歪差圧検出器6により求めら
れる。配管4には熱交換器(蒸発器又は凝縮器)7及び
オーバル流量計8が直列に設けられており、供試管1と
熱交換器7との間の配管4には、配管9a,9bが並列
に接続されている。また、これらの配管9a,9bの接
続点と配管4との間には配管9cが接続されており、こ
の配管9cには圧縮器10が設けられている。更に、各
配管には、開閉弁10a,10b,10c,10d,1
0e,10fが設けられている。
【0020】そして、伝熱性能の試験時には、供試管1
と試験部2のハウジングとの間に水を冷媒に対して向流
となる方向に流す。蒸発試験においては、冷媒が完全に
蒸発した後、供試管1の出口において、所定の過熱度と
なるように水温を調整した。また、凝縮試験において
も、冷媒が完全に凝縮した後、供試管1の出口において
所定の過冷却度となるように水温を調整した。そして、
蒸発及び凝縮試験のいずれにおいても、安定の確認後、
冷媒の温度、流量及び圧力並びに水の温度及び流量を測
定し、伝熱性能を算出した。
と試験部2のハウジングとの間に水を冷媒に対して向流
となる方向に流す。蒸発試験においては、冷媒が完全に
蒸発した後、供試管1の出口において、所定の過熱度と
なるように水温を調整した。また、凝縮試験において
も、冷媒が完全に凝縮した後、供試管1の出口において
所定の過冷却度となるように水温を調整した。そして、
蒸発及び凝縮試験のいずれにおいても、安定の確認後、
冷媒の温度、流量及び圧力並びに水の温度及び流量を測
定し、伝熱性能を算出した。
【0021】
【表1】
【0022】但し、表1において、蒸発温度は蒸発器出
口における圧力に相当する飽和温度である。また、凝縮
温度は凝縮器入口における圧力に相当する飽和温度であ
る。更に、熱負荷とは、伝熱量(kcal/h)/供試管外表
面積(m2)として表される。
口における圧力に相当する飽和温度である。また、凝縮
温度は凝縮器入口における圧力に相当する飽和温度であ
る。更に、熱負荷とは、伝熱量(kcal/h)/供試管外表
面積(m2)として表される。
【0023】次に、この伝熱性能試験の結果について説
明する。下記表2はリード角γと、フィン高さh及び山
頂角αとの組み合わせにおいて、その溝成形性の優劣を
示すものである。
明する。下記表2はリード角γと、フィン高さh及び山
頂角αとの組み合わせにおいて、その溝成形性の優劣を
示すものである。
【0024】
【表2】
【0025】内面溝付伝熱管の溝成形加工は、周面に伝
熱管の溝形状に整合する凸部が設けられたプラグを素管
内に挿入し、このプラグと素管外周面を押圧するボール
との間で、素管を押圧することにより、素管の内周面に
プラグの凸部を転写するものである。即ち、転写によ
り、プラグの凸部間に形成される凹部内に、素管の素材
が充満していき、プラグの凸部が伝熱管の溝になり、プ
ラグの凹部が伝熱管のフィン部になる。この溝成形加工
において、伝熱管のフィン部の高さを可及的に高くする
ためには、プラグの溝内へ素管の素材を可及的に多く充
満させる必要がある。即ち、充満率が低い場合は、伝熱
管のフィン部高さが低くなる。
熱管の溝形状に整合する凸部が設けられたプラグを素管
内に挿入し、このプラグと素管外周面を押圧するボール
との間で、素管を押圧することにより、素管の内周面に
プラグの凸部を転写するものである。即ち、転写によ
り、プラグの凸部間に形成される凹部内に、素管の素材
が充満していき、プラグの凸部が伝熱管の溝になり、プ
ラグの凹部が伝熱管のフィン部になる。この溝成形加工
において、伝熱管のフィン部の高さを可及的に高くする
ためには、プラグの溝内へ素管の素材を可及的に多く充
満させる必要がある。即ち、充満率が低い場合は、伝熱
管のフィン部高さが低くなる。
【0026】そこで、表2においては、プラグ溝内への
素材の充満率が100%の場合を◎、同じく95%以上
100%未満の場合を○、同じく90乃至95%の場合
又は溝付プラグの破損が5000m以内100m以上で
発生した場合を△、90%未満の場合又は溝付プラグの
破損が100m以内で発生した場合を×で表した。
素材の充満率が100%の場合を◎、同じく95%以上
100%未満の場合を○、同じく90乃至95%の場合
又は溝付プラグの破損が5000m以内100m以上で
発生した場合を△、90%未満の場合又は溝付プラグの
破損が100m以内で発生した場合を×で表した。
【0027】この表2に示すように、リード角γが18
°の場合には、フィン高さhが0.25mmと高くなる
と溝成形性が悪化する。また、山頂角αが25°と小さ
い場合には、リード角γが11°以上と大きくなると溝
成形性が悪化する。これに対し、各条件が本発明の範囲
内に入る場合には、溝成形性が優れている。
°の場合には、フィン高さhが0.25mmと高くなる
と溝成形性が悪化する。また、山頂角αが25°と小さ
い場合には、リード角γが11°以上と大きくなると溝
成形性が悪化する。これに対し、各条件が本発明の範囲
内に入る場合には、溝成形性が優れている。
【0028】また、前述の図7に示す試験装置により試
験した伝熱管の溝形状を下記表3に示し、この伝熱管の
形状条件を下記表4に示し、得られた試験データを下記
表5に示す。なお、表3において、溝数とは、管軸に直
交する断面における溝の数をいう。表4において、区分
欄に「従来」として示す試験No.1は、従来の熱交換
器用伝熱管として使用されていたものであり、表5の各
伝熱管の特性はこの従来の伝熱管の伝熱特性を1.00
として表した指標で示す。
験した伝熱管の溝形状を下記表3に示し、この伝熱管の
形状条件を下記表4に示し、得られた試験データを下記
表5に示す。なお、表3において、溝数とは、管軸に直
交する断面における溝の数をいう。表4において、区分
欄に「従来」として示す試験No.1は、従来の熱交換
器用伝熱管として使用されていたものであり、表5の各
伝熱管の特性はこの従来の伝熱管の伝熱特性を1.00
として表した指標で示す。
【0029】
【表3】
【0030】
【表4】
【0031】
【表5】
【0032】これらの表3〜5に示すデータを基に、伝
熱性能に及ぼす各因子をグラフ化したのが図3〜6であ
る。図3は横軸にリード角γをとり、縦軸に管内境膜伝
熱係数比及び管内圧力損失比をとって、蒸発時及び凝縮
時の伝熱係数及び圧力損失と、リード角との関係を示す
グラフ図である。この図3に示すように、リード角γが
本発明の範囲(8°≦γ≦15°)に入る場合には、圧
力損失が少ない状態で、高い伝熱係数比を得ることがで
きる。
熱性能に及ぼす各因子をグラフ化したのが図3〜6であ
る。図3は横軸にリード角γをとり、縦軸に管内境膜伝
熱係数比及び管内圧力損失比をとって、蒸発時及び凝縮
時の伝熱係数及び圧力損失と、リード角との関係を示す
グラフ図である。この図3に示すように、リード角γが
本発明の範囲(8°≦γ≦15°)に入る場合には、圧
力損失が少ない状態で、高い伝熱係数比を得ることがで
きる。
【0033】図4は横軸にS/hをとり、縦軸に管内境
膜伝熱係数比をとって、蒸発時及び凝縮時のS/hと管
内境膜伝熱係数比との関係を示すものである。なお、リ
ード角γは14〜15°である。この図4に示すよう
に、S/hが本発明の範囲に入る場合(0.2≦S/h
≦0.3)には、蒸発時及び凝縮時の双方において伝熱
性能が高い。
膜伝熱係数比をとって、蒸発時及び凝縮時のS/hと管
内境膜伝熱係数比との関係を示すものである。なお、リ
ード角γは14〜15°である。この図4に示すよう
に、S/hが本発明の範囲に入る場合(0.2≦S/h
≦0.3)には、蒸発時及び凝縮時の双方において伝熱
性能が高い。
【0034】図5は横軸にh/Diをとり、縦軸に管内
境膜伝熱係数比をとって、両者の関係を示すグラフ図で
ある。この図5に示すように、h/Diが本発明の範囲
内(0.035≦h/Di≦0.045)である場合に
は、十分に高い伝熱性能を有している。
境膜伝熱係数比をとって、両者の関係を示すグラフ図で
ある。この図5に示すように、h/Diが本発明の範囲
内(0.035≦h/Di≦0.045)である場合に
は、十分に高い伝熱性能を有している。
【0035】また、図6は横軸にフィン部斜面が相互に
なす角度αをとり、縦軸に管内境膜伝熱係数比をとって
両者の関係を示すグラフ図である。この図6に示すよう
に、αが40°を超えると、伝熱性能が低下する。
なす角度αをとり、縦軸に管内境膜伝熱係数比をとって
両者の関係を示すグラフ図である。この図6に示すよう
に、αが40°を超えると、伝熱性能が低下する。
【0036】表4,5に示すように、区分欄に○で示し
たものは、伝熱係数が1.00を超えて従来より向上し
ているのに加え、圧力損失は比較的少なく、成形性も良
好である。これに対し、×で示したものは、圧力損失が
大きいか、又は成形性が悪い。
たものは、伝熱係数が1.00を超えて従来より向上し
ているのに加え、圧力損失は比較的少なく、成形性も良
好である。これに対し、×で示したものは、圧力損失が
大きいか、又は成形性が悪い。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フィン高さhが0.20mm以上、フィン部の斜面が相
互になす角度αが30乃至40°である高くて鋭角な形
状を有するフィン部を設けた小径(外径8mm以下)の
伝熱管において、リード角γ及びS/h等を適正化する
ことにより、圧力損失の増大を抑制しつつ伝熱性能を高
めることができ、高性能な伝熱管を得ることができる。
また、本発明の伝熱管は成形加工性が優れているので、
管内面に残留する油を低減させるために、溝加工時に低
粘度の加工油を使用しても、高生産性を確保できる。
フィン高さhが0.20mm以上、フィン部の斜面が相
互になす角度αが30乃至40°である高くて鋭角な形
状を有するフィン部を設けた小径(外径8mm以下)の
伝熱管において、リード角γ及びS/h等を適正化する
ことにより、圧力損失の増大を抑制しつつ伝熱性能を高
めることができ、高性能な伝熱管を得ることができる。
また、本発明の伝熱管は成形加工性が優れているので、
管内面に残留する油を低減させるために、溝加工時に低
粘度の加工油を使用しても、高生産性を確保できる。
【図1】本発明の溝形状を説明するための管軸に直角方
向の断面図である。
向の断面図である。
【図2】同じく本発明の伝熱管の溝方向を説明する管の
一部破断平面図である。
一部破断平面図である。
【図3】リード角と管内境膜伝熱係数比及び圧力損失比
との関係を示すグラフ図である。
との関係を示すグラフ図である。
【図4】S/hと管内境膜伝熱係数比との関係を示すグ
ラフ図である。
ラフ図である。
【図5】h/Diと管内境膜伝熱係数比との関係を示す
グラフ図である。
グラフ図である。
【図6】山頂角と管内境膜伝熱係数比との関係を示すグ
ラフ図である。
ラフ図である。
【図7】実施例で使用した試験装置の概要を示す模式図
である。
である。
α;フィン部の傾斜面がなす角度 h;フィン高さ S;溝部断面積 Di;最小内径 γ;リード角 1;供試管 2;二重管構造の試験部 3;温度計 5;動歪圧力検出器
Claims (1)
- 【請求項1】 管内面に連続する螺旋状の溝を有する外
径が8mm以下の内面溝付伝熱管において、溝深さhが
h≧0.20mmであり、前記溝深さhと前記溝を形成
するフィン部の先端により規定される最小内径Diとの
比h/Diが0.035≦h/Di≦0.045の関係
を満たし、管軸に直角の断面にて前記フィン部の両斜面
の相互間のなす角αが30°≦α≦40°の範囲にあ
り、前記溝の管軸方向に対するリード角γが8°≦γ≦
15°の範囲にあり、溝部断面積Sと溝深さhからなる
パラメータS/hが0.2mm≦S/h≦0.3mmの
関係を満たすことを特徴とする内面溝付伝熱管。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15360993A JPH0712483A (ja) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | 内面溝付伝熱管 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15360993A JPH0712483A (ja) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | 内面溝付伝熱管 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0712483A true JPH0712483A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=15566232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15360993A Pending JPH0712483A (ja) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | 内面溝付伝熱管 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0712483A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006162100A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-06-22 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 高圧冷媒用内面溝付伝熱管 |
WO2009069679A1 (ja) * | 2007-11-28 | 2009-06-04 | Mitsubishi Electric Corporation | 空気調和機 |
CN102538543A (zh) * | 2012-01-12 | 2012-07-04 | 昆山德泰新材料科技有限公司 | 高热散失内表面积管材 |
WO2019180817A1 (ja) * | 2018-03-20 | 2019-09-26 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器、冷凍サイクル装置および空気調和装置 |
-
1993
- 1993-06-24 JP JP15360993A patent/JPH0712483A/ja active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006162100A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-06-22 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 高圧冷媒用内面溝付伝熱管 |
JP4651366B2 (ja) * | 2004-12-02 | 2011-03-16 | 住友軽金属工業株式会社 | 高圧冷媒用内面溝付伝熱管 |
WO2009069679A1 (ja) * | 2007-11-28 | 2009-06-04 | Mitsubishi Electric Corporation | 空気調和機 |
JP2009133500A (ja) * | 2007-11-28 | 2009-06-18 | Mitsubishi Electric Corp | 空気調和機 |
US9651314B2 (en) | 2007-11-28 | 2017-05-16 | Mitsubishi Electric Corporation | Air conditioner with grooved inner heat exchanger tubes and grooved outer heat exchanger tubes |
US9664456B2 (en) | 2007-11-28 | 2017-05-30 | Mitsubishi Electric Corporation | Air conditioner |
US9664455B2 (en) | 2007-11-28 | 2017-05-30 | Mitsubishi Electric Corporation | Air conditioner with internally grooved heat exchanger tubes optimized for an indoor heat exchanger and an outdoor heat exchanger |
US9714795B2 (en) | 2007-11-28 | 2017-07-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Air conditioner |
US9791218B2 (en) | 2007-11-28 | 2017-10-17 | Mitsubishi Electric Corporation | Air conditioner with grooved inner heat exchanger tubes and grooved outer heat exchanger tubes |
CN102538543A (zh) * | 2012-01-12 | 2012-07-04 | 昆山德泰新材料科技有限公司 | 高热散失内表面积管材 |
WO2019180817A1 (ja) * | 2018-03-20 | 2019-09-26 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器、冷凍サイクル装置および空気調和装置 |
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