(57)【要約】【課題】空調機等に用いる伝熱管に好適であり、気体や液体との対流熱伝達においても高い伝熱性能を有し、かつ小型軽量化の要求への対応が可能な伝熱管を提供する。【解決手段】本発明に係る伝熱管は、螺旋状のフィンが管状部の外面で該管状部と一体に形成された伝熱管であって、前記管状部の外径DTが３〜10 mmであり、前記フィンの高さHFが２〜10 mmであり、前記フィンの高さHFと前記管状部の外径DTとの比が0.2 ≦ HF/DT ≦ 3.3であることを特徴とする。【選択図】図１
2010121805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状のフィンが管状部の外面で該管状部と一体に形成された伝熱管であって、
前記管状部の外径DTが３〜10 mmであり、前記フィンの高さHFが２〜10 mmであり、前記フィンの高さHFと前記管状部の外径DTとの比が0.2 ≦ HF/DT ≦ 3.3であることを特徴とする伝熱管。
【請求項２】
請求項１に記載の伝熱管において、
前記フィンの厚さTFが0.05〜0.25 mmであり、前記フィンのピッチPFが１〜６mmであることを特徴とする伝熱管。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の伝熱管において、
前記フィンには切り欠き部が存在し、前記切り欠き部によって前記フィンは１ピッチあたり３〜６に分割されていることを特徴とする伝熱管。
【請求項４】
請求項３に記載の伝熱管において、
前記切り欠き部の深さHSが前記フィンの高さHFの30％以上であることを特徴とする伝熱管。
【請求項５】
螺旋状のフィンが管状部の外面で該管状部と一体に形成された伝熱管であり、前記管状部の外径DTが３〜10 mmであり、前記フィンの高さHFが２〜10 mmであり、前記フィンの高さHFと前記管状部の外径DTとの比が0.2 ≦ HF/DT ≦ 3.3である伝熱管の製造方法であって、素管の外周面を切削加工することを特徴とする伝熱管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調機等に用いる伝熱管に関し、特に、管状部の外面に螺旋状のフィンを有する伝熱管およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、凝縮熱伝達や沸騰熱伝達を促進するために、銅または銅合金管の外面にフィンが形成された伝熱管が広く用いられている。例えば、特許文献１には、管の外面に螺旋状のフィンが形成された伝熱管で、フィン高さが1.8〜3.5 mmであり、フィンピッチが1.8〜2.8 mmの螺旋フィン付き伝熱管が開示されている。この伝熱管は、従来からの螺旋フィン付き管に比べて、フィン高さが高くフィンピッチが広いことから、吸収式冷凍機に用いられるような粘性の高い作動溶液に対しても沸騰伝熱性能を向上させることができるとされている。
【０００３】
また、特許文献２には、銅または銅合金管の外周に一体のフィンを管軸方向に並設した伝熱管であり、フィン高さHとフィンピッチPとの比が１≦H/P＜４で、フィン高さHが７mm以下である吸収式冷凍機用の吸収器伝熱管が開示されている。この伝熱管は、フィンと管が一体成形されているためクロスフィンチューブのようなフィンと管との間の接触熱抵抗の問題がなく、加工性と伝熱性能が良好でコンパクトなフィンチューブ型吸収式冷凍機を提供できるとされている。
【０００４】
また、特許文献３には、管外面を切除せずに変形させる鋤起こし的な切削加工を施すことによって、管外面に管と一体のフィンを成形した伝熱管が開示されている。この伝熱管は、鋤起こし的な切削加工なので従来よりも薄いフィンを高密度で形成することができ、凝縮熱伝達における伝熱性能の向上や小型軽量化に対応できるとされている。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３０６４６８号公報
【特許文献２】特開２００７−１５５１９９号公報
【特許文献３】特公昭５５−１０８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年、省エネルギー化の進展に伴い、伝熱管には従来よりも更なる高性能化・小型軽量化の要求がますます高まっている。上記特許文献３に記載の伝熱管は、凝縮熱伝達における伝熱性能の向上や小型軽量化に対応できるとされているが、この伝熱管を気体や液体との対流熱伝達用途に適用した場合、対流熱伝達率が凝縮熱伝達率よりも大幅に低いことから、伝熱性能の向上が期待できない。なお、伝熱管の対流熱伝達率を向上させるためには、一般的に、フィン高さの増大やフィンピッチの縮小による伝熱面積の増大、フィンの分割などが有効とされている。
【０００７】
この観点において、上記特許文献２に記載の伝熱管は、フィン高さとフィンピッチとの比やフィン高さの上限を規定しており対流熱伝達の向上に制約が生じると考えられる。また、上記特許文献１に記載の伝熱管もフィンピッチが広いことがその特徴であり、対流熱伝達の向上に制約が生じると考えられる。
【０００８】
一方、伝熱性能の向上（対流熱伝達率の向上）と小型軽量化を両立させるためには、フィンを除く伝熱管の外径とフィン高さとの比やフィンを除く伝熱管外径自体が重要になると考えられる。この観点において、上記特許文献２や３に記載の伝熱管は、管外径（フィンを除く）が12 mm以上と大きく、小型軽量化への対応にも制約が生じると考えられる。
【０００９】
従って、本発明の目的は、気体や液体との対流熱伝達においても高い伝熱性能を有し、かつ小型軽量化の要求への対応が可能な伝熱管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するため、螺旋状のフィンが管状部の外面で該管状部と一体に形成された伝熱管であって、前記管状部の外径DTが３〜10 mmであり、前記フィンの高さHFが２〜10 mmであり、前記フィンの高さHFと前記管状部の外径DTとの比が0.2 ≦ HF/DT ≦ 3.3であることを特徴とする伝熱管を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、空調機等に用いる伝熱管に適しており、気体や液体との対流熱伝達においても高い伝熱性能を有し、かつ小型軽量化の要求への対応が可能な伝熱管を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
上述の本発明において、以下のような改良や変更を加えることは好ましい。
（１）前記フィンの厚さTFは0.05〜0.25 mmであり、前記フィンのピッチPFは１〜６mmである。
（２）前記フィンには切り欠き部が存在し、前記切り欠き部によって前記フィンは１ピッチあたり３〜６に分割されている。
（３）前記切り欠き部の深さHSは前記フィンの高さHFの30％以上である。
【００１３】
以下に、図を参照しながら、本発明に係る実施の形態を説明する。ただし、本発明はここで取り上げた実施の形態に限定されることはなく、適宜組み合わせてもよい。
【００１４】
（伝熱管の構成）
図１は、本発明に係る伝熱管の１例を示す断面模式図である。図に示すように、本発明に係る伝熱管１は、管状部２と螺旋状のフィン３からなり、フィン３は、管状部２の外面で該管状部と一体に形成されている。フィン３には切り欠き部４が存在し、切り欠き部４によってフィン３は１ピッチあたり４分割されている。管状部２の内面には、管内を流れる冷媒の種類と状態に対応した溝５が形成されることが望ましいが、溝５が無くてもよい。
【００１５】
伝熱管の小型軽量化を達成するため、管状部２の外径DTは３〜10 mmであることが望ましく、５〜８mmがより望ましい。一方、対流熱伝達率を向上させるため、フィン３の高さHFは２〜10 mmであることが望ましく、４〜８mmがより望ましい。フィン３の高さHFが２mmより小さいと伝熱面積拡大の効果が得られない。フィン３の高さHFが10 mmより大きいとフィン効率が低下し、フィンを高くするよりも伝熱管の本数を増やした方が熱交換器全体の大きさを小さくできる場合がある。また、フィン３の高さHFと管状部２の外径DTとの比は0.2 ≦ HF/DT ≦ 3.3であることが望ましく、１≦ HF/DT ≦2.5がより望ましい。
【００１６】
上記に加えて、伝熱管の小型軽量化を達成するため、フィン３の厚さTFは0.05〜0.25 mmであることが望ましい。このような薄いフィンを別体として用意し管外面に接合することは困難である。鋤起こし切削加工によって管状部と一体に形成することができる。また、管状部２とフィン３が一体であることから、接合のような接触熱抵抗を生じない利点がある。一方、対流熱伝達率を向上させるため、フィン３のピッチPFは１〜６mmであることが望ましい。強制対流熱伝達の場合は１〜４mmがより望ましい。
【００１７】
また、フィン３には切り欠き部４が存在することが望ましい。切り欠き部４の存在によりフィン３表面における対流の拡散境界層が薄くなるので熱伝達率を高めることができる。このとき、切り欠き部４の深さHSはフィン３の高さHFの30％以上であることが望ましい。加えて、フィン３は切り欠き部４によって１ピッチあたり３〜６に分割されることが望ましい。
【００１８】
（伝熱管の製造方法）
本発明に係る伝熱管は、鋤起こし切削加工によって製造することができる。
【００１９】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００２０】
無酸素銅製（JIS H3300 C1020、酸素含有量２ppm）の内面溝付管を用い、該内面溝付管の外面に本発明に係る鋤起こし切削加工を施して、管状部外面に螺旋状のフィンが一体に形成された伝熱管（実施例１）を作製した。表１に作製した伝熱管の仕様を示す。
【００２１】
【表１】
2010121805.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る伝熱管の１例を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…伝熱管、２…管状部、３…フィン、４…切り欠き部、５…溝。
【図１】
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