JPH08327272A - 伝熱管及びその製造方法 - Google Patents

伝熱管及びその製造方法

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JPH08327272A
JPH08327272A JP13353695A JP13353695A JPH08327272A JP H08327272 A JPH08327272 A JP H08327272A JP 13353695 A JP13353695 A JP 13353695A JP 13353695 A JP13353695 A JP 13353695A JP H08327272 A JPH08327272 A JP H08327272A
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JP
Japan
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heat transfer
transfer tube
fins
fin
manufacturing
Prior art date
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Pending
Application number
JP13353695A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Yoshikoshi
明 吉越
Kenji Matsuda
憲兒 松田
Yasuhiko Hirao
康彦 平尾
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08327272A publication Critical patent/JPH08327272A/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】 【目的】 内周面に多条のフィンを有する伝熱管におい
て、製造時におけるフィンの潰れ等製造上の不具合の発
生無くして、伝熱面積の拡大及び熱伝達率の向上が得ら
れる伝熱管の構造及びその製造方法を提供する。 【構成】 従来のものよりも山頂角αを小さく、内径D
iに対するフィン高さHfを高く、かつフィンの幅Wf
が小さく構成されて高い熱伝達率が得られる伝熱管を、
金属帯板の板面に多条溝及びフィンを形成した後、これ
を管状に成形して内面に溝及びフィンが形成された管体
となし、この管体を溶接等により接合して伝熱管を製造
する製法を用いる。これにより、フィンの潰れ等の製造
欠陥の発生がなく、かつ従来のものに較べて製造速度を
落とすことなく、上記高性能の伝熱管を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は空気調和機等の熱交換器
に使用される伝熱管の構造及び製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図2には、空気調和機用熱交換器に使用
される伝熱管が管内面を拡大して示され、また図3には
従来の伝熱管の内部拡大断面図が示されている。図にお
いて、1は伝熱管、1aは同伝熱管1の管壁、2は管壁
1aの内周に多条刻設された螺旋状の溝部、2aは同溝
2間に形成されるフィンである。
【0003】上記伝熱管1にあっては、フィン2aの山
頂角αを小さくかつフィン高さHfを高くすると伝熱性
能が向上することが知られているが、伝熱管1の製造速
度の低下及びフィン部2aの潰れを防止するため、通常
は、上記山頂角αを50°前後、(フィン高さHf)/
(伝熱管の内径Di)<0.02、(フィン根元部の幅
Wf)/(溝2の幅Wb)>1、(フィン条数)/(内
径Di)<7程度に採られている。
【0004】上記のように構成された伝熱管1は、フィ
ン2aが形成されることによって内周の伝熱面積が増大
し、これにより伝熱性能の向上が得られるに加え、冷媒
の凝縮時には液膜3の薄膜化がなされ、液の排出速度が
増大することによって凝縮熱伝達率の向上がなされ、さ
らに冷媒の蒸発時には螺旋状の溝2によって、冷媒液膜
3が水平管の上面まで供給されることによる蒸発熱伝達
率の向上がなされてある程度高い伝熱性能を保持してい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成された従来の伝熱管にあっては、上記のよう
な製造面の制約からフィン2aの高さHfが制限される
とともに、上記山頂角αが50°程度と大きくならざる
を得ず、このため溝部断面積Sが小さく、冷媒の凝縮時
には冷媒液がフィン2a全体を早く覆ってしまうことと
なり、これが熱抵抗となって伝熱管の伝熱性能が低下気
味となる。また冷媒の蒸発時には、水平に配置された伝
熱管の上面まで冷媒液が充分に供給されず、この場合も
伝熱管の伝熱性能が低下気味となる、という問題点が内
包されている。
【0006】本発明の目的は、内周面に多条のフィンを
有する伝熱管において、製造時におけるフィンの潰れ等
製造上の不具合の発生無くして、伝熱面積の拡大及び熱
伝達率の向上が得られる伝熱管の構造及びその製造方法
を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、フィンの高さ
/幅の比を大きくかつ山頂角を小さく形成して重量当り
の伝熱面積及びぬれ縁長さを増加せしめるように構成し
た伝熱管と、この伝熱管を従来のものと同等以上の製造
速度でかつフィン部の潰れ等の不具合の発生なしに製造
する方法を要旨としたもので、その第1の具体的手段
は、管の内面に螺旋状、又は管軸方向に連続する複数の
フィンと溝とを形成してなり、外径が6.0mm〜10.
0mmの伝熱管において、上記フィンの山頂角αを15°
〜20°、フィン高さHfと伝熱管内径Diの比Hf/
Diを0.02〜0.03、フィン根元部のフィン幅W
fと溝幅Wbの比Wf/Wbを、Wf/Wb<0.8、
フィン条数Nfと伝熱管内径Diの比Nf/Diを、N
f/Di>7に構成したことを特徴とする伝熱管の構造
にある。
【0008】また第2の手段は、上記フィンの頂部に平
坦部を形成したことにある。
【0009】さらに第3の手段は、上記第1の手段の構
成を備えた伝熱管の製造方法に係り、帯板の一面に前記
フィンと溝とを形成した後、同帯板をフィンと溝とが内
面側になるようにして管状に成形し、しかる後、合わせ
部を接合するようにしたことにある。
【0010】
【作用】本発明は上記のように構成されているので、上
記第1、第2の手段によれば、従来のものよりも山頂角
(α)を小さく、かつ内径(Di)に対するフィン高さ
(Hf)を高くした形状とすることにより、伝熱管の単
位重量を増加することなしに、伝熱管内表面積の増大を
図ることができるとともに、ぬれ縁長さの増大による冷
媒液膜の薄膜化により熱伝達率の向上を図ることができ
る。
【0011】また、フィン高さ(Hf)は高くなるが、
フィン底幅(Wf)が狭く、溝部断面積(S)を大きく
構成されており、これにより従来のものに比べ、流動抵
抗の増大をまねくことなく熱伝達率の向上を図ることが
できる。さらにフィン高さ(Hf)は高いがフィンの頂
部に平坦部を設けるとともに、フィン条数(Nf)を多
くとることにより、伝熱管製造の際の拡管時におけるフ
ィン山頂部の潰れを最小限に抑えることが可能となり、
これによりフィンの潰れによる性能低下を抑制すること
ができる。
【0012】また第3の手段(製造方法)によれば、予
め帯板の状態で溝及びフィンを形成し、これを管状に成
形するので、上記第1、第2の手段に示されるような、
フィンの高さ(Hf)が高く、幅(Wf)が小さく、か
つ山頂角(α)が小さく形成されて従来のものよりも高
い熱伝達率を有する伝熱管を製造速度を落すことなく、
かつフィンの潰れ等の製造欠陥を生じることなく製造す
ることができる。
【0013】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。図1には本発明の実施例に係る空気調和機の
熱交換器用伝熱管の管壁の拡大断面図が示され、同図に
おいて、1は伝熱管、1aは同伝熱管1の管壁、2は同
管壁1aの内周に螺旋状に多条刻設された溝、2aは同
溝2間に形成されるフィンである。
【0014】上記フィン2aはその山頂角αを15°〜
20°、フィン高さHfを、内径Diが5.5mm〜9.
5mmの通常使用される伝熱管において、内径に対し
(0.02〜0.03)Diに、フィンの底幅Wfを
(0.015〜0.02)Diに、またフィン2aの幅
Wfと溝2の幅Wbとの比Wf/Wbを0.8以下にそ
れぞれ形成される。そして上記高さHf及び底幅Wfの
範囲内において、フィン2aの条数を内径Diに対し
7.0Di以上としている。
【0015】上記伝熱管1を製造するにあたっては、先
ず一定幅の帯板の1板面に溝2及びフィン2aを多条転
造、機械加工等により形成する。この際においてフィン
2aの頂部に平坦部2bを形成する。これにより拡管時
にフィン部2aが潰れるのが阻止される。
【0016】次いで、帯板を溝2及びフィン2aが内周
側になるようにして管に成形し、接合部を溶接により固
着する。かかる製法によれば、上記のようにフィン2a
の高さ(Hf)が高く、フィン幅(Wf)が小さくかつ
山頂角αが小さく形成された伝熱管1を図8に示される
ような従来の伝熱管と同等以上の製造速度で、かつフィ
ン部の潰れの発生をみることなく製造することができ
る。
【0017】この実施例のフィン2aは、上記のよう
に、従来のものに比べてフィンの山頂角αが小さく、フ
ィン高さHfが高く、かつフィン底幅(Wf)が小さく
形成されているので、伝熱管1内面の伝熱面積が増大さ
れるとともに、ぬれ縁長さの増大による冷媒凝縮液の薄
膜化によって、熱伝達率が大幅に上昇する。
【0018】図3にこの実施例に係る内径9.0mmの伝
熱管1と従来の内面溝付き伝熱管の拡管後の冷媒質量速
度に対する管内側熱伝達率の測定結果を示す。図3に明
らかなように、本発明の実施例に係る伝熱管は、従来の
内面溝付伝熱管に較べ、蒸発、凝縮熱伝達率とも高い伝
熱特性が得られている。
【0019】また、上記伝熱管1は、図1及び上記に示
されるように、従来のものに較べて溝部断面積(S)を
大きくとることが可能となる。このため、流動抵抗の増
大をまねくことなく、熱伝達率の向上を図ることができ
る。
【0020】図4には、内径9.0mmの本実施例に係る
伝熱管と図8に示されるような従来の内面溝付伝熱管の
拡管後の冷媒質量速度に対する管内側圧力損失の測定結
果が示されている。図4に明らかなように、この実施例
の伝熱管は図8に示されるような従来の内面溝付伝熱管
に対して、蒸発、凝縮圧力損失とも同等の流動抵抗に抑
えられている。
【0021】また上記伝熱管1の拡管時におけるフィン
2aの潰れについては、フィン高さ(Hf)は高いが、
フィンの条数(Nf)が多いため、拡管前のフィン高さ
(Hf)に対し8%以下に抑えられており、これは伝熱
性能への影響を無視できるほど小さい。
【0022】次に上記伝熱管1の高さ(Hf)、フィン
幅(Wf)、溝幅(Wb)、山頂角(α)を上記のよう
に限定した根拠につき説明する。
【0023】フィン2aの山頂角:α=15°〜20°
としたのは、帯板状態でフィン2aを成形し、溶接にて
管を製造する溶接管方式としたことにより、管の成形性
を落すことなく、管を加工成形できる形状とする範囲の
山頂角であり、これによりフィン2aの幅を小さくで
き、溝部断面積Sを大きくとることが可能となる。
【0024】図5にはフィン高さ/伝熱管内径(Hf/
Di)に対する、本発明実施例のものと従来のものとの
熱伝達率の比の関係、図6には、フィン高さ/伝熱管内
径(Hf/Di)に対する、本発明実施例のものと従来
のものとの圧力損失比の関係の実験による測定結果が夫
々示されている。
【0025】ここで、この実施例において、フィン高さ
/伝熱管内径(Hf/Di)=0.02〜0.03とし
たのは、図5及び図6に示されるように、Hf/Di>
0.03となると圧力損失の増大量に対して熱伝達率の
上昇割合が小さくなるとともに、管の加工性が悪くな
り、かつ重量も重くなるためコストアップとなることに
よる。また、上記Hf/Di<0.02では、熱伝達率
の上昇割合が小さいため、この値以下には設定できな
い。
【0026】フィン2a根元部のフィン幅/溝2の幅
(Wf/Wb)<0.8としたのは、管内の圧力損失を
同等とするため、管内流路断面積を従来のものと同等以
上にすることを目標とし、フィン2aの山頂角α、フィ
ン高さHfにより決められるフィン根元部のフィン幅W
fを内径Diの0.015〜0.02とした上で、これ
に対して流路断面積Sを考慮したフィン幅/溝幅(Wf
/Wb)<0.8を設定している。
【0027】上記形状の範囲内で拡管によるフィンの潰
れを考慮して、フィン条数を決定すると拡管前にフィン
頂部に平坦部を設けた伝熱管で図7に示すように、フィ
ン条数/内径(Nf/Di)>7で拡管によるフィンの
潰れ率(拡管によるフィン高さの低減率)を10%以内
に確保できる。
【0028】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
請求項1及び2の発明によれば、従来のものよりも山頂
角αを小さく、内径Diに対するフィン高さHfを高
く、かつフィンの幅Wfが小さく構成されて高い熱伝達
率が得られる伝熱管を、金属帯板の板面に多条溝及びフ
ィンを形成した後、これを管状に成形して内面に溝及び
フィンが形成された管体となし、この管体を溶接等によ
り結合して伝熱管を製造する製法を用いることにより、
フィンの潰れ等の製造欠陥の発生がなく、かつ従来のも
のに較べて製造速度を落とすことなく得ることができ
る。
【0029】従って、伝熱管内の流路抵抗を増大させる
ことなく従来のものに較べて1.5倍以上の熱伝達率が
得られる高い伝熱性能を備えた伝熱管を、高い製造速度
かつ製造欠陥の発生をみることなく製造することができ
る。
【0030】さらに請求項2の発明のように、フィンの
成形加工の際にフィンの頂部に平坦部を設ければ、上記
に加えて、拡管時におけるフィンの潰れの発生をより確
実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る空気調和機の熱交換器用
伝熱管の管壁の拡大断面図。
【図2】上記伝熱管の内面斜視図。
【図3】上記実施例における熱伝達率の比較線図。
【図4】上記実施例における管内圧力損失の比較線図。
【図5】上記実施例におけるフィン高さに対する熱伝達
率の従来例との比較線図。
【図6】上記実施例におけるフィン高さに対する圧力損
失の比較線図。
【図7】上記実施例におけるフィンの潰れ率を示す線
図。
【図8】従来の伝熱管を示す図1応当図。
【符号の説明】
1 伝熱管 1a 管壁 2 溝 2a フィン 2b 平坦部 S 溝部断面積 Hf フィン高さ α 山頂角 Wf フィン幅 Wb 溝幅 Di 内径

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 管の内面に螺旋状、又は管軸方向に連続
    する複数のフィンと溝とを形成してなり、外径が6.0
    mm〜10.0mmの伝熱管において、上記フィンの山頂角
    αを15°〜20°、フィン高さHfと伝熱管内径Di
    の比Hf/Diを0.02〜0.03、フィン根元部の
    フィン幅Wfと溝幅Wbの比Wf/Wbを、Wf/Wb
    <0.8、フィン条数Nfと伝熱管内径Diの比Nf/
    Diを、Nf/Di>7に構成したことを特徴とする伝
    熱管。
  2. 【請求項2】 上記フィンは、その頂部に平坦部が設け
    られてなることを特徴とする請求項1記載の伝熱管。
  3. 【請求項3】 管の内面に螺旋状、又は管軸方向に連続
    する複数のフィンと溝とを形成してなり、外径が6.0
    mm〜10.0mmの伝熱管であって、上記フィンの山頂角
    αを15°〜20°、フィン高さHfと伝熱管内径Di
    の比Hf/Diを0.02〜0.03、フィン根元部の
    フィン幅Wfと溝幅Wbの比Wf/Wbを、Wf/Wb
    <0.8、フィン条数Nfと伝熱管内径Diの比Nf/
    Diを、Nf/Di>7に構成された伝熱管を製造する
    に際し、帯板の一面に上記フィンと溝とを形成した後、
    同帯板をフィンと溝とが内面側になるようにして管状に
    成形し、しかる後、合わせ部を接合してなることを特徴
    とする伝熱管の製造方法。
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Cited By (5)

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WO2021057916A1 (zh) * 2019-09-27 2021-04-01 约克(无锡)空调冷冻设备有限公司 一种换热管、换热器及使用该换热器的空调***

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