| 【発明の名称】 |
内面溝付伝熱管 |
| 【発明者】 |
【氏名】橋爪 利明
【氏名】山本 孝司
【氏名】森 康敏
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| 【要約】 |
【課題】内面溝付伝熱管において、熱交換器に組み込む際の各伝熱管の溶接部の位置の変化による伝熱性能のばらつきが小さい伝熱管を提供すること。
【解決手段】管の内面に長さ方向に沿って第１の長さ方向領域Ｃと第２の長さ方向領域Ｄとを交互に形成し、各第１の領域Ｃは管の長さ方向へほぼ一致するように周方向に沿って複数の周方向領域Ｗ１〜Ｗｎに区分し、管を展開した状態において、一側縁から奇数番目の周方向領域Ｗ１・・・には管軸に対して所定のねじれ角を有する平行な多数のフィン１０を形成する一方、偶数番目の周方向領域Ｗ２・・・には管軸に対して前記所定のねじれ角とは逆方向のねじれ角を有する平行な多数のフィン１１を形成し、第２の長さ方向領域Ｄには管軸に対して所定のねじれ角を有する平行な多数のフィン１２を形成したことを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 管の内面には長さ方向に沿って所定長さの第１の長さ方向領域Ｃと所定長さの第２の長さ方向領域Ｄとが交互に位置し、各第１の領域Ｃは管の長さ方向へほぼ一致するように周方向に沿って複数の周方向領域Ｗ１〜Ｗｎに区分され、管を展開した状態において、一側縁から奇数番目の周方向領域Ｗ１・・・には管軸に対して所定のねじれ角を有する平行な多数のフィン１０が形成されている一方、偶数番目の周方向領域Ｗ２・・・には管軸に対して前記所定のねじれ角とは逆方向のねじれ角を有する平行な多数のフィン１１が形成され、第２の長さ方向領域Ｄには管軸に対して所定のねじれ角を有する平行な多数のフィン１２が形成されていることを特徴とする、内面溝付伝熱管。
【請求項２】 各第１の長さ方向領域Ｃの奇数番目の幅方向領域Ｗ１・・・のフィン１０の管軸に対するねじれ角はねじれ方向がそれぞれ同じであり、各第２の長さ方向領域Ｄのフィン１２の管軸に対するねじれ角はねじれ方向がそれぞれ同じであることを特徴とする、請求項１に記載の内面溝付伝熱管。
【請求項３】 各第１の長さ方向領域Ｃの奇数番目の幅方向領域のフィン１０の管軸に対するねじれ角はねじれ方向がそれぞれ同じであり、第１の長さ方向領域Ｃを介して隣接する第２の長さ方向領域Ｄ，Ｄ相互のフィン１２，１２の管軸に対するねじれ角はねじれ方向が逆であることを特徴とする、請求項１に記載の内面溝付伝熱管。
【請求項４】 第２の長さ方向領域Ｄを介して隣接する第１の長さ方向領域Ｃ，Ｃ相互において、奇数番目の幅方向領域Ｗ１・・・のフィン１０，１０の管軸に対するねじれ角はねじれ方向が逆であり、各第２の長さ方向領域Ｄのフィン１２の管軸に対するねじれ角はねじれ方向がそれぞれ同じであることを特徴とする、請求項１に記載の内面溝付伝熱管。
【請求項５】 第２の長さ方向領域Ｄを介して隣接する第１の長さ方向領域Ｃ，Ｃ相互において、奇数番目の幅方向領域Ｗ１・・・のフィン１０，１０の管軸に対するねじれ角はねじれ方向が逆であり、第１の長さ方向領域Ｃを介して隣接する第２の長さ方向領域Ｄ，Ｄ相互のフィン溝１２，１２の管軸に対するねじれ角はねじれ方向が逆であることを特徴とする、請求項１に記載の内面溝付伝熱管。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空調機用等の熱交換器に使用される内面溝付伝熱管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱交換器等において蒸発管又は凝縮管として使用され、高い熱交換性能が得られる内面溝付伝熱管としては、例えば特開平９−４２８８０号公報に記載されているように、管内面に周方向に沿ってジグザグ状に平行する多数のフィンを形成した伝熱管が提案されている。前記公報に記載された内面溝付伝熱管は、図１３で示されているように、伝熱管５の内周面はその周方向において複数の領域Ｒ１〜Ｒｎに区分されており、管内面を展開した状態において、奇数番目の領域Ｒ１・・・には管軸に対するねじれ角θ４＝１０〜２５°である多数のフィン５０を平行に形成し、偶数番目の領域Ｒ２・・・には管軸に対するねじれ角−θ４＝−１０〜−２５°である多数のフィン５１を平行に形成したものである。この伝熱管は、周面に前記フィンに対応する多数の溝を形成した溝付ロールと、周面が平滑な平滑ロールとを具備した圧延機を使用し、所定幅の金属条を繰り出しながら、この金属条を前記圧延機で圧延することによりその一面に前述のようにフィンを形成した後、当該金属条を成形ロール群を備えたフォーミング装置によりフィンが内側になるように管状に成形し、次いで金属条の突き合わせ部を溶接し、これを仕上げダイスに通して製造される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】発明者らは前述の内面溝付伝熱管サンプルを試作し、これを複数の空調機用熱交換器に組み込んで性能測定を行ったところ、性能にばらつきがあることが判明した。その原因を調べるため、前述の内面溝付伝熱管のサンプル単体での伝熱性能測定を行ったところ、測定装置へのサンプルの取り付け方、すなわち、測定装置へサンプルを取り付ける際に管の溶接部５２がいずれの方向に位置するか（上下左右）により、伝熱性能に差が生じた。この傾向は、管内周面の周方向領域Ｒ１〜Ｒｎの数が少ないものほど顕著であった。
【０００４】図１４の（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ）図はそれぞれ溶接部５２の位置を異にする伝熱管の断面図、（ｂ），（ｄ），（ｆ），（ｈ）図は、それぞれ（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ）図の伝熱管を中央から水平に切断してその下半部の内面の展開図である。例えば、伝熱管５内に図１３，図１４の矢印方向（下方から上方）へ冷媒が流れる場合、管５の溶接部５２を上方に位置させた（ａ），（ｂ）図のケースでは、冷媒はフィンの５０，５１の合流部（又は分流部）５３から左右に別れ、両側のフィン５０，５１に沿って分流し、巻き上げられて上方の溶接部５２で合流するように流れる。他方、管５の溶接部５２を下方に位置させた（ｇ），（ｈ）図のケースでは、冷媒はフィン５０，５１に沿い上方から下方に向かって分流し、下方の溶接部５２で合流するように流れる。また、（ｃ），（ｄ）図及び（ｅ），（ｆ）図のように、伝熱管５の溶接部５２を側方に位置させたケースでは、冷媒は一方の側部で分流し他方の側部で合流するように流れる。このように、伝熱管５の溶接部５２の位置によって管内を流れる冷媒に対する重力の影響が異なるため、伝熱性能にばらつきを生ずる。空調機用熱交換器では、伝熱管は水平な状態で多数組み込まれるが、各熱交換器において、多数の伝熱管の溶接部５２の位置を揃えることは困難であるから、熱交換器ごとの伝熱性能が異なり、安定した伝熱性能を確保することができない。
【０００５】また、特開平９−４２８８０号公報に記載の伝熱管は、フィン５０，５１の合流部５３が管の長さ方向に沿って連続しており、圧延時に合流部５３の部分に金属が集中する状態に大きな力が加わるのでチッピングが発生し易く、溝付ロールの寿命が短く、その結果製造コストが高くなっていた。
【０００６】本発明の目的は、溶接によって造管される内面溝付伝熱管において、熱交換器に組み込む際の各伝熱管の溶接部の位置の変化による伝熱性能のばらつきが小さく、性能の安定した熱交換器が得られる伝熱管を提供することにある。本発明の他の目的は、フィン加工のための圧延時にチッピングが発生しにくく溝付ロールの寿命がより長く保てる内面溝付伝熱管を提供することにある。
【０００７】
【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、前述の課題を解決するため以下のように構成したものである。すなわち、請求項１に記載の内面溝付伝熱管は、管の内面には長さ方向に沿って所定長さの第１の長さ方向領域Ｃと所定長さの第２の長さ方向領域Ｄとを交互に形成し、各第１の領域Ｃは管の長さ方向へほぼ一致するように周方向に沿って複数の周方向領域Ｗ１〜Ｗｎに区分し、管を展開した状態において、一側縁から奇数番目の周方向領域Ｗ１・・・には管軸に対して所定のねじれ角を有する平行な多数のフィン１０を形成する一方、偶数番目の周方向領域Ｗ２・・・には管軸に対して前記所定のねじれ角とは逆方向のねじれ角を有する平行な多数のフィン１１を形成し、第２の長さ方向領域Ｄには管軸に対して所定のねじれ角を有する平行な多数のフィン１２を形成したいることを特徴としている。
【０００８】請求項２に記載の内面溝付伝熱管は、請求項１の伝熱管において、各第１の長さ方向領域Ｃの奇数番目の幅方向領域Ｗ１・・・のフィン１０の管軸に対するねじれ角のねじれ方向をそれぞれ同じくし、各第２の長さ方向領域Ｄのフィン１２の管軸に対するねじれ角のねじれ方向をそれぞれ同じにしたことを特徴としている。
【０００９】請求項３に記載の内面溝付伝熱管は、請求項１の伝熱管において、各第１の長さ方向領域Ｃの奇数番目の幅方向領域のフィン１０の管軸に対するねじれ角のねじれ方向をそれぞれ同じくし、第１の長さ方向領域Ｃを介して隣接する第２の長さ方向領域Ｄ，Ｄ相互のフィン１２，１２の管軸に対するねじれ角のねじれ方向を逆にしたことを特徴としている。
【００１０】請求項４に記載の内面溝付伝熱管は、請求項１の伝熱管において、第２の長さ方向領域Ｄを介して隣接する第１の長さ方向領域Ｃ，Ｃ相互の、奇数番目の幅方向領域Ｗ１・・・のフィン１０，１０の管軸に対するねじれ角のねじれ方向を逆にし、各第２の長さ方向領域Ｄのフィン１２の管軸に対するねじれ角のねじれ方向をそれぞれ同じにしたことを特徴としている。
【００１１】請求項４に記載の内面溝付伝熱管は、請求項１の伝熱管において、第２の長さ方向領域Ｄを介して隣接する第１の長さ方向領域Ｃ，Ｃ相互の、奇数番目の幅方向領域Ｗ１・・・のフィン１０，１０の管軸に対するねじれ角のねじれ方向を逆にし、第１の長さ方向領域Ｃを介して隣接する第２の長さ方向領域Ｄ，Ｄ相互のフィン溝１２，１２の管軸に対するねじれ角のねじれ方向を逆にしたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１〜図１２を参照しながら、本発明に係る内面溝付伝熱管の好ましい実施形態を説明する。
第１実施形態図１は第１実施形態（請求項１及び２）の内面溝付伝熱管の内面を展開して示した部分展開図である。
【００１３】金属製（この形態では銅）の伝熱管１の内面は、長さ方向に沿って所定長さの第１の長さ方向領域Ｃと所定長さの第２の長さ方向領域Ｄとが交互に位置するように区分されている。各第１の領域Ｃは、管１の長さ方向へほぼ一致するように周方向に沿って複数（この形態では二つ）の周方向領域Ｗ１〜Ｗｎに区分されており、管１を展開した状態において、一側縁から奇数番目の周方向領域Ｗ１には管軸に対して所定のねじれ角θ１（図において右上がり）を有する平行な多数のフィン１０が形成されている一方、偶数番目の周方向領域Ｗ２には管軸に対して前記所定のねじれ角θ１とは逆方向のねじれ角−θ１（図において右下がり）を有する平行な多数のフィン１１が形成されている。第２の長さ方向領域Ｄには、管軸に対して所定のねじれ角θ２（図において右上がり）を有する平行な多数のフィン１２が形成されている。
【００１４】第１実施形態の伝熱管において、各第１の長さ方向領域Ｃの奇数番目の幅方向領域Ｗ１のフィン１０の管軸に対するねじれ角θ１はねじれ方向がそれぞれ同じであり、各第２の長さ方向領域Ｄのフィン１２の管軸に対するねじれ角θ２はねじれ方向がそれぞれ同じになっている。すなわち、各第１の長さ方向領域Ｃのフィン１０とフィン１１の合流部（又は分流部）１３がすべて同じ向きになっている。また、フィン１０の管軸に対するねじれ角θ１とフィン１２の管軸に対するねじれ角θ２は、ねじれ方向と角度が同じであるが、フィン１１のねじれ角−θ１とフィン１２のねじれ角θ２とを同じにすることもできる。各フィン１０，１１，１２の形状は、図８のように鋭角二等辺三角形である。ｈはフィン高さを示し、αはフィン頂角を示す。
【００１５】第１実施形態の伝熱管によれば、例えば図１の右方向より左方向へ冷媒が流れる際、第１の長さ方向領域Ｃにおいてフィン１０，１１に沿って合流部１３で合流・集束した冷媒は、隣の第２の長さ方向領域Ｄのフィン１２で攪拌される。また、第１の長さ方向領域Ｃの溶接部１４で分流・拡散した冷媒も、隣の第２の長さ領域のフィン１２によって攪拌される。このように、管１内の冷媒の流れの方向性が一定でなくなり（単純でなくなり）、熱交換器に組み込む際の溶接部１４の位置による伝熱性能のばらつきが小さくなるので、より安定した伝熱性能を発揮する。また、フィン１０，１１の合流部１３（周方向領域の境界）が、管１の長さ方向に連続していないため、チッピングが発生しにくく、それだけ後述の溝付ロール２の耐久性が向上する。
【００１６】第１実施形態の伝熱管は図７で示すような製造装置を使用して製造される。所定幅の金属条１ａを繰り出しながら、溝付ロール２と周面が平滑な平滑ロール３とを備えた圧延機２ａにより、金属条１ａの上面に多数のフィン１０，１１及びフィン１２を形成し、図示されていないフォーミング装置により、前記金属条１ａを上面が内側になる状態で管状に成形し、その突き合わせ部を高周波溶接装置４により溶接した後、図示されていない仕上げダイスで空引きすることにより所定の外径に縮径して仕上げる。溝付ロール２は図９のように、周面が周方向に沿って管１の第１の長さ方向領域Ｃに対応する対の第１の成形領域Ａ，Ａと、第２の長さ方向領域Ｄに対応する対の第２の成形領域Ｂ，Ｂとに区分されている。各第１の成形領域Ａにはフィン１０を形成するための多数の溝２０ａとフィン１１を形成するための多数の溝２０ｂが形成され、各第２の成形領域Ｂにはフィン１２を形成するための多数の溝２０ｃが形成されている。この形態の溝付ロール２は、管１の第１の長さ方向領域Ｃにおける奇数番目の幅方向領域Ｗ１を加工する部分、及び第２の長さ方向領域Ｄを加工する部分が一体となったロールピース２０と、第１の長さ方向領域Ｃにおける偶数番目の周方向領域Ｗ２を加工する各ロールピース２１とを一体的に組み合わせて構成している。
【００１７】第２実施形態図２は請求項３に対応する第２実施形態の内面溝付伝熱管の内面を展開して示した部分展開図である。この実施形態の伝熱管は、各第１の長さ方向領域Ｃの奇数番目の幅方向領域のフィン１０の管軸に対するねじれ角θ１はねじれ方向がそれぞれ同じであり、第１の長さ方向領域Ｃを介して隣接する第２の長さ方向領域Ｄ，Ｄ相互のフィン１２，１２の管軸に対するねじれ角θ２，−θ２はねじれ方向が逆になっている。すなわち、各第１の長さ方向領域Ｃのフィン１０とフィン１１の合流部（又は分流部）１３のすべて同じ向きになっている。一方、第１の長さ方向領域Ｃを介して隣接する第２の長さ方向領域Ｄ，Ｄにおいて、一方の第２の長さ方向領域Ｄのフィン１２のねじれ角θ２は第１の長さ方向領域Ｃのフィン１０のねじれ角θ１と同じであり、他方の第２の長さ方向領域Ｄのフィンのねじれ角−θ２は第１の長さ方向領域Ｃのフィン１１おねじれ角−θ１と同じになっている。他の構成は第１実施形態の伝熱管と同じである。
【００１８】第２実施形態の伝熱管においても、例えば図２の右方向より左方向へ冷媒が流れる際、第１の長さ方向領域Ｃにおいてフィン１０，１１に沿って合流部１３で合流・集束した冷媒は、隣の第２の長さ方向領域Ｄのフィン１２で攪拌される。また、第１の長さ方向領域Ｃの溶接部１４で分流・拡散した冷媒も、隣の第２の長さ領域のフィン１２によって攪拌される。このように、管１内の冷媒の流れの方向性が一定でなくなり、熱交換器に組み込む際の溶接部１４の位置による伝熱性能のばらつきが小さくなるので、より安定した伝熱性能を発揮する。その他の作用効果は、第１実施形態の伝熱管と同様である。
【００１９】第２実施形態の伝熱管も、基本的には図７で示すような製造装置を使用して第１実施形態の伝熱管と同様な要領で製造されるが、圧延機２ａにおける溝付ロール２の構成が異なっている。溝付ロール２は例えば図１０のように、周面が周方向に沿って管１の第１の長さ方向領域Ｃに対応する対の第１の成形領域Ａ，Ａと、第２の長さ方向領域Ｄに対応する対の第２の成形領域Ｂ，Ｂとに区分されている。この形態の溝付ロール２は、二つのロールピース２２，２３を一体的に組み合わせて構成している。一方のロールピース２２は、管１の第１の長さ方向領域Ｃにおける奇数番目の幅方向領域Ｗ１のフィン１０を加工する溝２０ａが形成された二つの部分と、一つの第２の長さ方向領域Ｄにおけるフィン１２を加工する溝２０ｃが形成された一つの部分が一体となっている。他方のロールピース２３は、第１の長さ方向領域Ｃにおける偶数番目の周方向領域Ｗ２のフィン１１を加工する溝２０ｂが形成された二つの部分と、次の第２の長さ方向領域Ｄにおけるフィン１２を加工する溝２０ｄが形成された一つの部分とが一体となっている。
【００２０】第３実施形態図３は請求項４に対応する第２実施形態の内面溝付伝熱管の内面を展開して示した部分展開図である。この実施形態の伝熱管は、第２の長さ方向領域Ｄを介して隣接する第１の長さ方向領域Ｃ，Ｃ相互において、一方の第１の長さ方向領域Ｃにおける奇数番目の幅方向領域Ｗ１のフィン１０の管軸に対するねじれ角θ１と、他方の第１の長さ方向領域Ｃにおける奇数番目の幅方向領域Ｗ１のフィン１０の管軸に対するねじれ角−θ３は、ねじれ方向が逆になっている。同様に、第２の長さ方向領域Ｄを介して隣接する第１の長さ方向領域Ｃ，Ｃ相互において、一方の第１の長さ方向領域Ｃにおける偶数番目の幅方向領域Ｗ２のフィン１０の管軸に対するねじれ角−θ１と、他方の第１の長さ方向領域Ｃの偶数番目の幅方向領域Ｗ２のフィン１１の管軸に対するねじれ角θ３は、ねじれ方向が逆になっている。そして、各第２の長さ方向領域Ｄのフィン１２の管軸に対するねじれ角θ２はねじれ方向がそれぞれ同じになっている。すなわち、θ１＝θ３＝θ２、及び−θ１＝−θ３であって、第２の長さ方向領域を介して隣接する第１の長さ方向領域Ｃ，Ｃ相互において、一方の長さ方向領域Ｃのフィン１０，１１の合流部（又は分流部）１３と、他方の長さ方向領域Ｃのフィン１０，１１の合流部（又は分流部）１３とは向きが逆になっている。他の構成は第１実施形態の伝熱管と同じである。
【００２１】第３実施形態の伝熱管によれば、例えば図３の右方向より左方向へ冷媒が流れる際、第１の長さ方向領域Ｃにおいてフィン１０，１１に沿って分流部１３で分流・拡散した冷媒は、隣の第２の長さ方向領域Ｄのフィン１２で攪拌される。当該第１の長さ方向領域Ｃの溶接部１４で合流・集束した冷媒も、隣の第２の長さ領域Ｄのフィン１２によって攪拌される。また、次の第１の長さ方向領域においてフィン１０，１１に沿って合流部１３で合流・集束した冷媒は、次の第２の長さ方向領域Ｄのフィン１２攪拌され、当該長さ方向領域Ｃの溶接部１４で分流・拡散した冷媒も、次の第２の長さ方向領域Ｄのフィン１２によって攪拌される。このように、管１内の冷媒の流れの方向性が一定でなくなり、熱交換器に組み込む際の溶接部１４の位置による伝熱性能のばらつきが小さくなるので、より安定した伝熱性能を発揮する。その他の作用効果は、第１実施形態の伝熱管と同様である。
【００２２】第３実施形態の伝熱管も、基本的には図７で示すような製造装置を使用して同じ要領で製造されるが、圧延機２ａの溝付ロール２の構成が異なっている。溝付ロール２は図１１のように、周面が周方向に沿って管１の第１の長さ方向領域Ｃに対応する対の第１の成形領域Ａ，Ａと、第２の長さ方向領域Ｄに対応する対の第２の成形領域Ｂ，Ｂとに区分されている。一方の第１の成形領域Ａには、ねじれ角θ１のフィン１０を形成するための多数の溝２０ａとねじれ角−θ１のフィン１１を形成するための多数の溝２０ｂがそれぞれ形成されている。他方の第１の形成領域Ａには、ねじれ角−θ３のフィン１０を形成するための多数の溝２０ｅとねじれ角θ３のフィン１１を形成するための多数の溝２０ｆがそれぞれ形成されている。また、各第２の成形領域Ｂにはフィン１２をそれぞれねじれ角θ２のフィン１２を形成するための多数の溝２０ｃが形成されている。この形態の溝付ロール２は、三つのロールピース２４，２５，２６を一体的に組み合わせて構成している。ロールピース２４は、周面に溝２０ｃがそれぞれ形成された各第２の成形領域Ｂ，Ｂと、周面に溝２０ｂが形成された一方の第１の形成領域Ａのロール長さの１／２を占める部分と、周面に溝２０ｅが形成された他方の第１の形成領域Ａのロール長さの１／２を占める部分とが一体になっている。ロールピース２５は、周面に溝２０ａが形成された一方の第１の成形領域Ａの他の部分を構成している。ロールピース２６は、周面に溝２０ｆが形成された他方の第１の成形領域Ａの他の部分を構成している。
【００２３】第４実施形態図４は請求項５に対応する第２実施形態の内面溝付伝熱管の内面を展開して示した部分展開図である。この実施形態の伝熱管１は、第２の長さ方向領域Ｄを介して隣接する第１の長さ方向領域Ｃ，Ｃ相互において、一方の第１の長さ方向領域Ｃにおける奇数番目の幅方向領域Ｗ１のフィン１０の管軸に対するねじれ角θ１と、他方の第１の長さ方向領域Ｃにおけるフィン１０の管軸に対するねじれ角−θ３は、ねじれ方向が逆になっている。同様に、第２の長さ方向領域Ｄを介して隣接する第１の長さ方向領域Ｃ，Ｃ相互において、一方の第１の長さ方向領域Ｃにおける偶数番目の幅方向領域Ｗ２のフィン１０の管軸に対するねじれ角−θ１と、他方の第１の長さ方向領域Ｃにおける偶数番目の幅方向領域Ｗ２の管軸に対するねじれ角θ３は、ねじれ方向が逆になっている。また、第１の長さ方向領域Ｃを介して隣接する第２の長さ方向領域Ｄ，Ｄ相互のフィン溝１２，１２の管軸に対するねじれ角θ２と−θ２は、ねじれ方向が逆になっている。すなわち、θ１＝θ３＝θ２、及び−θ１＝−θ３＝−θ２であって、第２の長さ方向領域を介して隣接する第１の長さ方向領域Ｃ，Ｃ相互において、一方の長さ方向領域Ｃのフィン１０，１１の合流部（又は分流部）１３と、他方の長さ方向領域Ｃのフィン１０，１１の合流部（又は分流部）１３とは、向きが逆になっている。他の構成は第１実施形態の伝熱管と同じである。
【００２４】第４実施形態の伝熱管によれば、例えば図４の右方向より左方向へ冷媒が流れる際、第１の長さ方向領域Ｃにおいてフィン１０，１１に沿って分流部１３で分流・拡散した冷媒は、隣の第２の長さ方向領域Ｄのフィン１２で攪拌される。当該第１の長さ方向領域Ｃの溶接部１４で合流・集束した冷媒も、隣の第２の長さ領域Ｄのフィン１２によって攪拌される。また、次の第１の長さ方向領域においてフィン１０，１１に沿って合流部１３で合流・集束した冷媒は、次の第２の長さ方向領域Ｄのフィン１２攪拌され、当該長さ方向領域Ｃの溶接部１４で分流・拡散した冷媒も、次の第２の長さ方向領域Ｄのフィン１２によって攪拌される。このように、管１内の冷媒の流れの方向性が一定でなくなり、熱交換器に組み込む際の溶接部１４の位置による伝熱性能のばらつきが小さくなるので、より安定した伝熱性能を発揮する。その他の作用効果は、第１実施形態の伝熱管と同様である。
【００２５】第４実施形態の伝熱管も、基本的には図７で示すような製造装置を使用して第１実施形態の伝熱管と同様な要領で製造されるが、圧延機２ａにおける溝付ロール２の構成が異なっている。溝付ロール２は例えば図１２のように、周面が周方向に沿って管１の第１の長さ方向領域Ｃに対応する対の第１の成形領域Ａ，Ａと、第２の長さ方向領域Ｄに対応する対の第２の成形領域Ｂ，Ｂとに区分されている。この形態の溝付ロール２は、対称的な二つのロールピース２７，２８を一体的に組み合わせて構成している。一方のロールピース２７は、周面にねじれ角θ２のフィン１２を形成するための溝２０ｃが形成された一方の第２の成形領域Ｂ、周面にねじれ角θ１のフィン１０を形成するための溝２０ａが形成された一方の第１の形成領域Ａのロール長さの１／２を占める部分、及び、周面にねじれ角θ３のフィン１１を形成するための溝（図示せず）が形成された他方の第１の形成領域Ａのロール長さの１／２を占める部分とが一体になっている。他方のロールピース２８は、周面にねじれ角−θ２のフィン１２を形成するための溝２０ｄが形成された他方の第２の成形領域Ｂ、周面にねじれ角−θ１のフィン１１を形成するための溝２０ｂが形成された一方の第１の形成領域Ａのロール長さの他の１／２を占める部分、及び、周面にねじれ角−θ３のフィン１０を形成するための溝（図示せず）が形成された他方の第１の形成領域Ａのロール長さの他の１／２を占める部分とが一体になっている。
【００２６】第５実施形態図５は請求項２及びに対応する他の形態の内面溝付伝熱管の内面を展開して示した部分展開図である。この実施形態の伝熱管は、管１の内面を長さ方向に沿って第１の長さ方向領域Ｃと第２の長さ方向領域Ｄとが交互に位置するように区分するとともに、各第１の長さ方向領域Ｃを、周方向に沿って四つの周方向領域Ｗ１〜Ｗ４に区分している。他の構成は第１実施形態の伝熱管とほぼ同様である。この実施形態の伝熱管は、第１の長さ方向領域Ｃが四つの周方向領域Ｗ１〜Ｗ４に区分されているので、管１内の冷媒の流れ方向の一定性がさらになくなり、伝熱性能のばらつきがさらに小さくなる。
【００２７】第６実施形態図６は請求項２及びに対応する他の形態の内面溝付伝熱管の内面を展開して示した部分展開図である。この実施形態の伝熱管は、管１の内面を長さ方向に沿って第１の長さ方向領域Ｃと第２の長さ方向領域Ｄとが交互に位置するように区分するとともに、各第１の長さ方向領域Ｃを、周方向に沿って六つの周方向領域Ｗ１〜Ｗ６に区分している。他の構成は第１実施形態の伝熱管とほぼ同様である。この実施形態の伝熱管は、第１の長さ方向領域Ｃが四つの周方向領域Ｗ１〜Ｗ６に区分されているので、管１内の冷媒の流れ方向の一定性がさらに一層なくなり、伝熱性能のばらつきがさらに一層小さくなる。
【００２８】本発明の内面溝付伝熱管において、第１の長さ方向領域Ｃの長さと第２の長さ方向領域Ｄの長さは異なっていてもよいが、ほぼ同じであるのが好ましい。このことは、各周方向領域Ｗ１〜Ｗｎ相互の幅についても同様である。
【００２９】実施例１幅２４ｍｍ，板厚０．４０ｍｍの銅からなる金属条を使用し、図７のような装置（溝付ロール外径２００ｍｍ、平滑ロール外径１２０ｍｍ）により、外径７ｍｍ，フィン１０のねじれ角θ１＝２０°，フィン１１のねじれ角−θ１＝−２０°，フィン１２のねじれ角θ２＝２０°、各フィン１０，１１，１２のフィン高さｈ＝０．２０ｍｍ，フィン頂角α＝２０°であって、構成が第１実施形態の伝熱管と同じである実施例１の伝熱管サンプルを試作した。
【００３０】実施例２実施例１と同様な金属条を使用し、外径７ｍｍ，フィン１０のねじれ角θ１＝２０°，フィン１１のねじれ角−θ１＝−２０°，フィン１２のねじれ角θ２＝２０°，−θ２＝−２０°、各フィン１０，１１，１２のフィン高さｈ＝０．２０ｍｍ，フィン頂角α＝２０°であって、構成が第２実施形態の伝熱管と同じである実施例１の伝熱管サンプルを試作した。
【００３１】実施例３実施例１と同様な金属条を使用し、外径７ｍｍ，フィン１０のねじれ角θ１＝２０°，−θ３＝−２０°、フィン１１のねじれ角−θ１＝−２０°，θ３＝２０°、フィン１２のねじれ角θ２＝２０°、各フィン１０，１１，１２のフィン高さｈ＝０．２０ｍｍ，フィン頂角α＝２０°であって、構成が第３実施形態の伝熱管と同じである実施例１の伝熱管サンプルを試作した。
【００３２】実施例４実施例１と同様な金属条を使用し、外径７ｍｍ，フィン１０のねじれ角θ１＝２０°，−θ３＝−２０°、フィン１１のねじれ角−θ１＝−２０°，θ３＝２０°、フィン１２のねじれ角θ２＝２０°，−θ２＝−２０°、各フィン１０，１１，１２のフィン高さｈ＝０．２０ｍｍ，フィン頂角α＝２０°であって、構成が第４実施形態の伝熱管と同じである実施例１の伝熱管サンプルを試作した。
【００３３】比較例１実施例１と同様な金属条を使用し、外径７ｍｍ，フィン５０のねじれ角θ４＝２０°、フィン５１のねじれ角−θ４＝−２０°、各フィン５０，５１のフィン高さ＝０．２０ｍｍ，フィン頂角＝２０°であって、図１３のような構成の比較例１の伝熱管サンプルを試作した。なお、各実施例１〜４と比較例１の伝熱管サンプルは、フィンの数及び長さを同じにした。
【００３４】実施例１〜４の伝熱管サンプルと比較例１の伝熱管サンプルについて、以下の要領で管内伝熱性能試験を実施した。伝熱管サンプルを水平に設置し、管内に冷媒Ｒ２２を流し、管外で水冷により熱交換させながら、管の入口及び出口の状態を空調機の熱交換器の入口及び出口の状態を同等に調整して、管内熱伝達率を測定した。伝熱性能のばらつきを見るため、各伝熱管サンプルの溶接部を管周上の上，下及び横に位置を変えてそれぞれについて測定した。その結果を表１に示した。伝熱性能比は、三箇所の管内熱伝達率の測定値の平均値を求め、比較例１の伝熱管サンプルの平均値を１００としたときの割合で示した。伝熱性能のばらつきは、三箇所の測定値の中の最大値と最小値の差を三箇所の測定値の平均値との割合で示した。
【００３５】
表１ 伝熱管サンプル 伝熱性能のばらつき（％） 伝熱性能比 比較例１ ４０ １００ 実施例１ １０ １２２ 実施例２ ８ １２５ 実施例３ ５ １４１ 実施例４ ４ １４６【００３６】表１で示されているように、本発明による実施例の伝熱管サンプルは、従来の伝熱管である比較例の伝熱管サンプルに対して、２２〜４６％管内熱伝達率が向上している。また、溶接部の位置の変化による伝熱性能のばらつきについても、比較例の伝熱管サンプルよりも本発明による実施例の伝熱管サンプルの方がはるかに小さくなっている。
【００３７】他の実施例基本的には実施例１の伝熱管の構成と同じで、第１の長さ方向領域Ｃにおける周方向領域Ｗｎの数が２，４，６，８，１０であるそれぞれの実施例の伝熱管サンプルを試作した。
他の比較例基本的には比較例１の伝熱管の構成と同じで、周方向の領域Ｒｎの数が同様に２，４，６，８，１０であるそれぞれの比較例の伝熱管サンプルを試作した。これらの伝熱管サンプルについて、前述の要領と同様に伝熱性能のばらつきを演算し、その結果を表２に示した。
【００３８】
表２ 周方向領域の数 伝熱性能のばらつき（％） （比較例の伝熱管） （実施例の伝熱管）
２ ４０ １０ ４ ３２ ８ ６ ２９ ７ ８ ２５ ５ １０ １９ ４【００３９】表２の結果により、各実施例の伝熱管はそれらに対応する比較例の伝熱管よりも伝熱性能のばらつきがはるかに小さいこと、及び、周方向領域の数が少ないほど伝熱性能のばらつきが大きくなることが判明した。
【００４０】
【発明の効果】本発明に係る伝熱管によれば、管内を冷媒が一方向に流れる際、第１の長さ方向領域Ｃにおいてフィン１０，１１に沿って合流部１３で合流・集束又は分流・拡散した冷媒は、隣の第２の長さ方向領域Ｄのフィン１２で攪拌される。このように、管１内の冷媒の流れの方向性が一定でなくなり、熱交換器に組み込む際の溶接部１４の位置による伝熱性能のばらつきが小さくなるので、より安定した伝熱性能を発揮する。また、フィン１０，１１の合流部１３（周方向領域の境界）が、管１の長さ方向に連続していないため、チッピングが発生しにくく、それだけ後述の溝付ロール７の耐久性が向上する。
【００４１】請求項２の伝熱管よりも請求項３の伝熱管が、請求項３の伝熱管よりも請求項４の伝熱管が、請求項４の伝熱管よりも請求項５の伝熱管が、それぞれフィンパターンが複雑になるため、伝熱性能のばらつきはより小さくなり、伝熱性能も一層安定する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５２９０
【氏名又は名称】古河電気工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年６月２４日（１９９９．６．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７４２８４
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 茂夫
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| 【公開番号】 |
特開２００１−４２９２（Ｐ２００１−４２９２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１月１２日（２００１．１．１２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１７８９８７ |
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