JPH0769117B2 - 細径伝熱管とその製造法 - Google Patents

細径伝熱管とその製造法

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JPH0769117B2
JPH0769117B2 JP60237135A JP23713585A JPH0769117B2 JP H0769117 B2 JPH0769117 B2 JP H0769117B2 JP 60237135 A JP60237135 A JP 60237135A JP 23713585 A JP23713585 A JP 23713585A JP H0769117 B2 JPH0769117 B2 JP H0769117B2
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    • 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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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は細径伝熱管とその製造法に関し、特にフレオン
等の冷媒を蒸発又は凝縮させて熱交換を行なう熱交換器
の伝熱管として薄肉軽量化を可能にすると共に伝熱性能
の向上を図ったものである。
〔従来の技術〕
一般にフレオン等の冷媒を用いるカーエアコンやルーム
エアコン等の小型熱交換器には、省エネルギー化の推進
から第9図に示すように管(6)の内面に螺旋状又は管
軸方向に連続する多数の溝(7)を形成した伝熱管が用
いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
近年熱交換器のコストダウンを図るため、伝熱管に対し
ても薄肉化が要求されるようになり、伝熱性能の向上と
は別に管内の冷媒圧力に対する耐圧強度が問題となり、
これが伝熱管の薄肉化の妨げとなっている。この対策と
して伝熱管の細径化により耐圧強度の向上を図ってい
る。
伝熱管の耐圧強度は一般に下記(1)式で表わされ、こ
れから細径化による耐圧強度の増大が推進できる。例え
ば同じ肉厚の脱酸銅管では第10図に示す管外径と耐圧強
度の関係から細径化と共に耐圧強度が増大することが判
る。
但しは耐圧強度(kg f/mm2) σは許容応力(kg f/mm2) tは管の肉厚(mm) Dは管の外径(mm) 管の細径化には通常抽伸加工が用いられているが、外径
が5mm以下の細径管では管内に溝付けプラグを挿入して
抽伸加工すると管が破断するため、外径5mm以下の伝熱
管には内面平滑管が用いられている。しかしながら内面
平滑な伝熱管では伝熱性能が劣るためその改善が強く望
まれている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明はこれに鑑み種々の検討の結果、優れた伝熱性能
を示す細径伝熱管とその製造法を開発したものである。
本発明伝熱管は、外径3〜5mmの細径伝熱管において、
管内面に螺旋状又は管軸方向に連続する溝深さ0.15〜0.
3mm、溝幅0.05〜0.2mm、溝数30〜60、且つ側壁を15〜30
゜の角度の斜面とした溝を周方向に等間隔に形成したこ
とを特徴とするものである。
また本発明製造法は、外径3〜5mmの細径伝熱管の製造
において、外径6mm以上の管内面に溝付けプラグを用い
た転造又は抽伸加工により、螺旋状又は管軸方向に連続
する溝深さ0.11〜0.6mm、溝幅0.15〜0.6mm、溝数30〜60
で側壁を15〜30゜の角度の斜面とした溝を周方向に等間
隔に形成した後、別工程で1回又は2回以上の空引抽伸
により40〜70%の縮径加工を行なって管外径を3〜5mm
とすることを特徴とするものである。
即ち本発明伝熱管は第1図に示すように外径3〜5mmの
細径伝熱管(1)の内面に、螺旋状又は管軸方向に連続
する溝深さ(h)0.15〜0.3mm、溝幅(w1)0.05〜0.2m
m、溝数30〜60、且つ側壁を15〜30゜の角度の斜面とし
た溝(2)を周方向に等間隔に形成したものである。こ
の伝熱管は第2図に示すように外径6mm以上の管(3)
内面に溝付けプラグを用いた転造又は抽伸加工により螺
旋状又は管軸方向に連続する溝深さ(h′)0.11〜0.6m
m、溝幅(w1′)0.15〜0.6mm、溝数30〜60で溝側壁を15
〜30゜の角度(θ)の斜面とした溝を周方向に等間隔に
形成し、これを別工程で1回又は2回以上の空引抽伸に
より40〜70%の縮径加工を行なって造られる。
〔作 用〕 本発明伝熱管は上記の如く薄肉化の目的で細径化した管
内面に、特定の溝を形成することにより、伝熱管の伝熱
特性を改善したもので、管外径を3〜5mmと限定したの
は、外径が3mm未満では所定の溝形成が困難となるばか
りか厚肉となって薄肉化の目的が達成できず、5mmを越
えると耐圧性の面から薄肉化できないためである。また
溝深さ(h)を0.15〜0.3mm、溝幅(w1)を0.05〜0.2m
m、溝数を30〜60と限定したのは、溝深さ(h)が0.15m
m未満でも、溝幅(w1)が0.05mm未満でも冷媒流路とし
ての溝効果が発揮されないため、伝熱管としての伝熱特
性を向上することができず、溝数が60を越える場合も同
様のことがいえるが、溝部、山部の加工がきわめて困難
となるためであり、溝深さ(h)が0.3mmを越えると管
径に対して溝深さ(h)が大きくなり、管内を流れる冷
媒の圧損が増大し、溝幅(w1)が0.2mmを越えても溝数
が30未満でも溝幅w1/w2の比が大きくなって溝効果がう
すれ、伝熱性能の向上が得られないためである。
また伝熱管の製造において、素管の外径を6mm以上と限
定したのは、外径が6mm未満では溝付けプラグを用いた
転造や抽伸加工により溝付け加工が極めて困難となるた
めであり、素管内面に形成する溝数を30〜60と限定した
のは空引抽伸により溝数が変化しないため、本発明伝熱
管の溝数に合せたものである。素管内面に形成する溝深
さ(h′)を0.11〜0.6mmと限定したのは、空引抽伸に
よる40〜70%の縮径加工における減深比が0.9〜0.5とな
るところから、これを加味して仕上り溝深さ(h)に合
せるためである。素管内面に形成する溝幅(w1′)を0.
15〜0.6mmと限定したのは縮径加工による溝幅(w1′)
の縮幅率と山幅(w2′)の縮幅率が異なり、特に溝幅
(w1′)の縮幅率のほうがはるかに大きく、両者の縮幅
率のバランスが良い縮幅率40〜70%の範囲内で縮径後の
溝幅が0.05〜0.2mmとなるように合せたものである。ま
た溝を形成する側壁斜面の角度(θ)を15〜30゜と限定
したのは、15゜未満では溝付けプラグを用いた転造加工
等による溝付けが困難となり、30゜を越えると40%以上
の縮径加工により第3図に示すように溝幅(w1)がなく
なり、山同士がくっついて溝(2)の深さが浅くなるた
めである。更に空引抽伸により縮径率を40〜70%と限定
したのは、縮径率が40%未満では素管自体が細径となる
ため、溝付け加工が困難となり、70%を越えると溝深さ
が急激に減少すると共に肉厚が増大するため、素管に極
薄肉のものが必要となり、素管の溝付け加工が困難とな
るためである。
〔実施例〕
溝付けプラグを用いた転造加工により第1表に示すりん
脱酸銅からなる各種溝付管を作成し、これを1回乃至数
回の空引抽伸により縮径加工し、第1表に示す細径伝熱
管を製造した。その製造工程における縮径率と溝幅、溝
深さ及び肉厚の関係を調べた。その代表的結果を第4図
乃至第6図に示す。また得られた細径伝熱管を二重管式
熱交換器に組込み、伝熱管内にフレオンR−22を流し、
管外に被冷却水を流して第2表に示す測定条件で管内蒸
発熱伝達率と圧力損失を測定し、その代表的結果を第7
図及び第8図に示す。
第4図は縮径率と溝幅(w1)と山幅(w2)の縮幅比の関
係を示し、第5図は縮径率と溝深さ(h)の縮減比の関
係を示し、第6図は縮径率と肉厚増加比の関係を示した
もので、第1表及び第4図乃至第6図から判るように、
空引抽伸による良好な縮径率が40〜70%で得られること
が判る。また第7図及び第8図は従来の平滑管の値を1
として冷媒流量と管内蒸発伝熱比及び管内圧力損失比の
関係を示したもので、第1表及び第7図乃至第8図から
判るように外径6mm以上の管内面に転造又は抽伸加工に
より溝深さ0.11〜0.6mm、溝幅0.15〜0.6mm、溝数30〜60
で、側壁を15〜30゜の角度の斜面とした溝を形成し、こ
れを空引抽伸により40〜70%の縮径加工を行なった直径
3〜5mmの細管内面に溝深さ0.15〜0.3mm、溝幅0.05〜0,
2mmを形成した本発明伝熱管No.1〜7は、平滑管に比
し、圧力損失を著しく損なうことなく優れた伝熱性能を
有することが判る。又本発明の製造条件及び本発明伝熱
管の規定条件から外れるNo.8〜15は熱伝達比、圧力損失
比の両者又はいずれかが、本発明品より劣るものであっ
た。
〔発明の効果〕
このように本発明によれば、軽量化の目的で細径化した
伝熱管の伝熱性能を向上し、かつ製造が容易で安価に供
給できる等工業上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明伝熱管の一例を示す要部断面図、第2図
は本発明伝熱管の空引抽伸前の形状を示す要部断面図、
第3図は縮径加工後の不良溝を説明する要部断面図、第
4図は縮径率と溝幅及び山幅の縮幅比の関係図、第5図
は縮径率と溝深さの縮減比の関係図、第6図は縮径率と
肉厚増加比の関係図、第7図及び第8図は本発明の実施
例における伝熱管の特性を示すもので、第7図は冷媒流
量と熱伝達比の関係を示し、第8図は冷媒流量と圧力損
失比の関係を示し、第9図は従来の内面溝付伝熱管の一
例を一部切欠いて示す斜視図、第10図は伝熱管外径と耐
圧強度の関係を示す説明図である。 1,6……伝熱管 2,4,7……溝 3……素管 5……溝側壁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外径3〜5mmの細径伝熱管において、管内
    面に螺旋状又は管軸方向に連続する溝深さ0.15〜0.3m
    m、溝幅0.05〜0.2mm、溝数30〜60、且つ側壁を15〜30゜
    の角度の斜面とした溝を周方向に等間隔に形成したこと
    を特徴とする細径伝熱管。
  2. 【請求項2】外径3〜5mmの細径伝熱管の製造におい
    て、外径6mm以上の管内面に溝付けプラグを用いた転造
    又は抽伸加工により、螺旋状又は管軸方向に連続する溝
    深さ0.11〜0.6mm、溝幅0.15〜0.6mm、溝数30〜60で、側
    壁を15〜30゜の角度の斜面とした溝を周方向に等間隔に
    形成した後、別工程で1回又は2回以上の空引抽伸によ
    り40〜70%の縮径加工を行なって管外径を3〜5mmとす
    ることを特徴とする細径伝熱管の製造法。
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