(57)【要約】【課題】熱交換効率が高く、伝熱性能が更に向上すると共に、圧力損失を低減できる伝熱管及び熱交換器を提供する。【解決手段】本発明に係る伝熱管１は、内周面１０ａ及び外周面１０ｂを有する主管１０と、外周面１０ｂにらせん状に設けられるコルゲート溝２０と、コルゲート溝２０に隣接して外周面１０ｂに設けられる複数のくぼみ部３０とを備え、内周面１０ａは、コルゲート溝２０による凸状部２０ａと複数のくぼみ部３０による突起部３０ａとを有する。【選択図】図１
2011012909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面及び外周面を有する主管と、
前記外周面にらせん状に設けられるコルゲート溝と、
前記コルゲート溝に隣接して前記外周面に設けられる複数のくぼみ部と
を備え、
前記内周面は、前記コルゲート溝による凸状部と前記複数のくぼみ部による突起部とを有する伝熱管。
【請求項２】
前記コルゲート溝のコルゲート深さをＨｃ、伝熱管の外径をＯＤとした場合に、０．０３≦Ｈｃ／ＯＤの関係を満たす請求項１に記載の伝熱管。
【請求項３】
前記複数のくぼみ部のピッチをＰｄとした場合に、０．３≦Ｐｄ／ＯＤ≦１．５の関係を満たす請求項２に記載の伝熱管。
【請求項４】
内周面及び外周面を有する主管と、前記外周面にらせん状に設けられるコルゲート溝と、前記コルゲート溝に隣接して前記外周面に設けられる複数のくぼみ部とを有し、前記内周面は、前記コルゲート溝による凸状部と前記複数のくぼみ部による突起部とを含む伝熱管と、
前記伝熱管の外部に設けられる外管と
を備える熱交換器。
【請求項５】
前記外管は、前記伝熱管の外周面から距離を置いて前記外周面を覆って設けられる部分を有し、
前記伝熱管の外周面と前記外管の内表面との間に、冷媒を流すことができる請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記伝熱管の外周面側に漏洩検知部を有する平滑管
を更に備え、
前記平滑管は、前記伝熱管と前記外管との間に配置される請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記外管は、外周面にコルゲート溝を有する請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記外管は、冷媒流通用の冷媒伝熱管であり、
前記冷媒伝熱管は、前記伝熱管の外周面に接触して設けられる請求項４に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱管及び熱交換器に関する。特に、本発明は、自然冷媒ヒートポンプ式給湯機に用いられる水−冷媒熱交換機用の伝熱管、及び当該伝熱管を備える熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自然冷媒ヒートポンプ式給湯機の熱交換器として、水が流通する外管と、冷媒が流通する内管との二重管からなる二重管式熱交換器が知られている。自然冷媒ヒートポンプ式給湯機は、主として夜間に一定の時間をかけて湯を沸かす装置であり、当該給湯機が備える熱交換器の伝熱管を流れる水の流速は小さい。したがって、伝熱管内を流れる水の流れが層流になることから、熱交換器としての伝熱性能を向上させることを目的とする場合、水を流通させる伝熱管の伝熱性能を向上させることが不可欠である。
【０００３】
従来、伝熱性能を向上させることを目的とした自然冷媒ヒートポンプ式給湯器として、熱交換器を構成する水管として使用されるコルゲート形状の伝熱管であって、コルゲート形状のコルゲート溝深さをＨｃ、コルゲート外径をＯＤとすると、０．０４≦Ｈｃ／ＯＤを満たす伝熱管が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の伝熱管は、上記構成を備えるので、自然冷媒ヒートポンプ式給湯機のような水の流速が小さい使用形態においても熱交換器の伝熱性能を向上させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２１８４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の伝熱管は、給湯器に適したコルゲート管を用いることで熱交換の高性能化を図ることはできるものの、熱交換効率を更に向上させると共に、熱交換器の水側の伝熱性能を更に向上させ、かつ、圧力損失を低減させる点については、まだ改善の余地がある。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、熱交換効率が高く、伝熱性能が更に向上すると共に、圧力損失を低減できる伝熱管、及び当該伝熱管を備える熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、内周面及び外周面を有する主管と、外周面にらせん状に設けられるコルゲート溝と、コルゲート溝に隣接して外周面に設けられる複数のくぼみ部とを備え、内周面は、コルゲート溝による凸状部と複数のくぼみ部による突起部とを有する伝熱管が提供される。
【０００９】
また、上記伝熱管は、コルゲート溝のコルゲート深さをＨｃ、伝熱管の外径をＯＤとした場合に、０．０３≦Ｈｃ／ＯＤの関係を満たすことが好ましい。
【００１０】
また、上記伝熱管は、複数のくぼみ部のピッチをＰｄとした場合に、０．３≦Ｐｄ／ＯＤ≦１．５の関係を満たすことが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、上記目的を達成するため、内周面及び外周面を有する主管と、外周面にらせん状に設けられるコルゲート溝と、コルゲート溝に隣接して外周面に設けられる複数のくぼみ部とを有し、内周面は、コルゲート溝による凸状部と複数のくぼみ部による突起部とを含む伝熱管と、伝熱管の外部に設けられる外管とを備える熱交換器が提供される。
【００１２】
また、上記熱交換器は、外管は、伝熱管の外周面から距離を置いて外周面を覆って設けられる部分を有し、伝熱管の外周面と外管の内表面との間に、冷媒を流すことができる。
【００１３】
また、上記熱交換器は、伝熱管の外周面側に漏洩検知部を有する平滑管を更に備え、平滑管は、伝熱管と外管との間に配置されてもよい。
【００１４】
また、上記熱交換器は、外管は、外周面にコルゲート溝を有してもよい。
【００１５】
また、上記熱交換器は、外管は、冷媒流通用の冷媒伝熱管であり、冷媒伝熱管は、伝熱管の外周面に接触して設けられてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る伝熱管及び熱交換器によれば、熱交換効率が高く、伝熱性能が更に向上すると共に、圧力損失を低減できる伝熱管及び熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る伝熱管の縦断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る伝熱管の側面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る熱交換器の概要図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る熱交換器の概要図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る熱交換器の概要図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係る熱交換器の概要図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態に係る熱交換器の概要図である。
【図８Ａ】本発明の第７の実施の形態に係る熱交換器の概要図である。
【図８Ｂ】図８ＡのＣ−Ｃ線における断面図である。
【図９】実施例１に係る伝熱管の伝熱性能平滑管比と、比較例１に係るディンプル管の伝熱性能平滑管比と、比較例２に係るコルゲート管の伝熱性能平滑管比とを、層流領域（レイノルズ数Ｒｅが小さい領域）で比較した結果を示す図である。
【図１０】実施例１及び比較例２に係る伝熱管のＨｃ／ＯＤと伝熱性能との関係を示す図である。
【図１１】実施例１及び比較例２に係る伝熱管のディンプルピッチＰｄと外径ＯＤとの比Ｐｄ／ＯＤと伝熱性能との関係（すなわち、平滑管に対する伝熱性能比）を示す図である。
【図１２】実施例１に係る伝熱管の平滑管に対する管摩擦係数比と、比較例１に係る伝熱管の平滑管に対する管摩擦係数比と、比較例２に係る伝熱管の平滑管に対する管摩擦係数比とをそれぞれ、層流領域で比較した結果を示す図である。
【図１３】比較例３に係る伝熱管の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［実施の形態の要約］
熱交換器を構成する水管として用いられる伝熱管において、内周面及び外周面を有する主管と、外周面にらせん状に設けられるコルゲート溝と、コルゲート溝に隣接して外周面に設けられる複数のくぼみ部とを備え、内周面は、コルゲート溝による凸状部と複数のくぼみ部による突起部とを有する伝熱管が提供される。また、伝熱管を備える熱交換器において、内周面及び外周面を有する主管と、外周面にらせん状に設けられるコルゲート溝と、コルゲート溝に隣接して外周面に設けられる複数のくぼみ部とを有し、内周面は、コルゲート溝による凸状部と複数のくぼみ部による突起部とを含む伝熱管と、伝熱管の外部に設けられる外管とを備える熱交換器が提供される。
【００１９】
［第１の実施の形態］
（伝熱管１の構成の概要）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る伝熱管の縦断面の概要を示す。
【００２０】
第１の実施の形態に係る伝熱管１は、例えば、自然冷媒ヒートポンプ式給湯機（以下、「ヒートポンプ給湯機」という場合がある）において、水−冷媒間の熱交換に用いられる熱交換器（例えば、ヒートポンプ式給湯機用の水−冷媒熱交換器）用の伝熱管である。例えば、伝熱管１は、熱交換器を構成する水管として用いられる。すなわち、伝熱管１は水管として使用され、伝熱管１を流れる水と、伝熱管１の外部を流れる冷媒（又は、伝熱管１の外部に設けられる所定の管を流れる冷媒）との間で熱が交換される。
【００２１】
具体的に、伝熱管１は、内周面１０ａ及び外周面１０ｂを有する略円筒状の主管１０と、伝熱管１の管軸Ａ−Ａ方向に沿って外周面１０ｂに設けられるコルゲート溝２０と、コルゲート溝２０に隣接して外周面１０ｂに設けられる複数のくぼみ部３０（すなわち、複数のディンプル）とを備える。コルゲート溝２０は、外周面１０ｂにらせん状に連続して設けられると共に、伝熱管１の管軸Ａ−Ａに対して所定の角度（すなわち、図１において、コルゲート溝２０の延びる方向をＢ−Ｂとすると、管軸方向Ａ−Ａと方向Ｂ−Ｂとの交わる角度）を有して外周面１０ｂに設けられる。
【００２２】
また、内周面１０ａは、コルゲート溝２０による凸状部２０ａと複数のくぼみ部３０による複数の突起部３０ｂとを有する。すなわち、コルゲート溝２０が設けられる位置に対応する内周面１０ａに凸状部２０ａが設けられ、複数のくぼみ部３０のそれぞれが設けられる位置に対応する内周面１０ａに複数の突起部３０ｂが設けられる。コルゲート溝２０に複数のくぼみ部３０が隣接しているので、凸状部２０ａは複数の突起部３０ｂに隣接することになる。
【００２３】
ここで、伝熱管１から複数のくぼみ部３０を除いた形態の伝熱管をコルゲート管という。そして、本実施の形態に係る伝熱管１は、コルゲート溝２０及び複数のくぼみ部３０を備えており、コルゲート溝２０とコルゲート溝２０に隣接する一のくぼみ部３０との部分が「Ｔ字」形状を呈する。したがって、本実施の形態では、伝熱管１を「Ｔ字コルゲート伝熱管」と呼ぶ場合がある。
【００２４】
（コルゲート溝２０の詳細）
本実施の形態に係る伝熱管１は、コルゲート溝２０のコルゲート深さをＨｃ、伝熱管１の外径をＯＤとした場合に、伝熱性能を良好にすると共に圧力損失を低減させることを目的として、外径ＯＤに対する凹凸の比を表すＨｃ／ＯＤの値が、通常の内面溝付き管に比べて大きいことが好ましく、具体的には、０．０３≦Ｈｃ／ＯＤの関係を満たすことが好ましい。なお、内面溝付き管における凹凸の比は、「溝深さ／外径」で表すことができる。
【００２５】
また、伝熱管１の伝熱性能を更に良好にすると共に、圧力損失を更に低減させることを目的とした場合、Ｈｃ／ＯＤの値は、０．０３≦Ｈｃ／ＯＤ≦０．１を満たすことがより好ましく、０．０３≦Ｈｃ／ＯＤ≦０．０７を満たすことが更に望ましい。ここで、本実施の形態においてコルゲート深さＨｃは、主管１０の外周面１０ｂからコルゲート溝２０の底部までの距離である。
【００２６】
また、コルゲートピッチＰｃは、一例として、３ｍｍ≦Ｐｃ≦３０ｍｍの範囲内で設定することができるが、斯かる範囲内の値に限定されない。なお、主管１０の肉厚、具体的には、伝熱管１の端末の表面が平滑な部分における肉厚（端末平滑部肉厚Ｔｗ）は、一例として、０．４ｍｍ≦Ｔｗ≦１．７ｍｍの範囲内に設定することができるが、斯かる範囲内の値に限定されない。
【００２７】
（くぼみ部３０の詳細）
複数のくぼみ部３０はそれぞれ、コルゲート溝２０から独立して設けられる。また、複数のくぼみ部３０のピッチ、すなわち、一のくぼみ部３０から、コルゲート溝２０に沿って当該一のくぼみ部３０の隣りの他のくぼみ部３０までの距離をＰｄとした場合に、０．３≦Ｐｄ／ＯＤ≦１．５の関係を満たすことが好ましい。
【００２８】
（伝熱管１の材質）
伝熱管１は、伝熱管１の使用目的に応じて、所定の熱伝導率、及び所定の機械的強度を有する金属材料から形成することができる。例えば、金属材料は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を用いることができる。
【００２９】
（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態に係る伝熱管１は、コルゲート管のコルゲート溝２０に隣接した位置に複数のくぼみ部３０を設けることにより、コルゲート溝２０に対応する内周面１０ａに凸状部２０ａを、複数のくぼみ部３０のそれぞれに対応する内周面１０ａに突起部３０ａを形成したので、伝熱管１内を流れる水又は冷媒の流速が小さい場合であっても、伝熱管１の伝熱性能を向上させることができると共に、伝熱管１を流れる流体の圧力損失を低減させることができる。
【００３０】
［第２の実施の形態］
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る伝熱管の側面の概要を示す。
【００３１】
第２の実施の形態に係る伝熱管２は、第１の実施の形態に係る伝熱管１とはコルゲート溝の条数が異なる点を除き、伝熱管１と略同一の構成・機能を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００３２】
第２の実施の形態に係る伝熱管２は、主管１０の外周面に、３条のコルゲート溝が設けられている。すなわち、伝熱管２は、コルゲート溝２１と、コルゲート溝２１の隣のコルゲート溝２２と、コルゲート溝２２の隣のコルゲート溝２３とを備える。コルゲート溝２２は、コルゲート溝２１とコルゲート溝２３との間に設けられる。この伝熱管２は、一例として、熱交換器を構成する水管として用いることができる。伝熱管２は、伝熱管１と異なりコルゲート溝の条数が多いので、伝熱管２を製造する速度を、伝熱管１を製造する速度より大きくすることができる。これにより、第２の実施の形態に係る伝熱管２の製造コストを、第１の実施の形態に係る伝熱管１の製造コストよりも低減させることができる。
【００３３】
なお、主管１０の外周面に設けられるコルゲート溝の条数は、１条又は３条に限られず、２条又は４条以上にすることもできる。内面溝付き管では困難な大きなねじれ角を実現しやすくする場合には、コルゲート溝の条数は１条〜３条にすることが好ましい。
【００３４】
［第３の実施の形態］
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る熱交換器の概要を示す。
【００３５】
第３の実施の形態に係る熱交換器３は、二重管式の熱交換器である。すなわち、熱交換器３は、第１の実施の形態に係るＴ字コルゲート伝熱管である伝熱管１と、伝熱管１の外部に設けられる外管４０とを備える。具体的には、内周面１０ａ及び外周面１０ｂを有する主管１０と、外周面１０ｂにらせん状に設けられるコルゲート溝２０と、コルゲート溝２０に隣接して外周面１０ｂに設けられる複数のくぼみ部３０とを有すると共に、内周面１０ａは、コルゲート溝２０による凸状部２０ａと複数のくぼみ部３０による複数の突起部３０ｂとを含む伝熱管１０と、伝熱管１０の外部に設けられる外管４０とを備える。
【００３６】
そして、外管４０は、伝熱管１の外周面１０ｂから所定の距離をおいて外周面１０ｂを覆って設けられる部分を有する。すなわち、第３の実施の形態に係る熱交換器３は、第１の実施の形態に係る伝熱管１を内管として、伝熱管１の外径よりも大きな内径を有する外管４０を内管の外側に備える。そして、伝熱管１の外周面１０ｂと外管４０の内表面４０ａとの間には環状部４６が形成される。伝熱管１と外管４０とは、例えば、伝熱管１の端部が外管４０とが接する部分（例えば、図３の接合部１０ｃ）にロウ付け等により接合されて互いに固定される。
【００３７】
そして、熱交換器３においては、冷媒流出入口４２及び冷媒流出入口４４のいずれか一方から他方に向けて冷媒が流れるように形成されているので、環状部４６に冷媒が流れる。また、伝熱管１には水が流される。この場合において、環状部４６を流れる冷媒の流れの方向と、伝熱管１を流れる水の流れの方向とは逆方向にすることができる。
【００３８】
熱交換器３においては、コルゲート管のコルゲート溝２０に隣接した位置に複数のくぼみ部３０が設けられた伝熱管１を備えているので、熱交換器３（例えば、水−冷媒熱交換器）の水側伝熱性能を向上させることができ、熱交換器３を備える給湯機システム全体の熱交換効率を向上させることができる。また、伝熱管１の圧力損失を低減させることができるので、ポンプ入力の低減を図ることができる。
【００３９】
［第４の実施の形態］
図４は、本発明の第４の実施の形態に係る熱交換器の概要を示す。
【００４０】
第４の実施の形態に係る熱交換器４は、第３の実施の形態に係る熱交換器３と異なり、伝熱管１の外部に平滑管５０が更に設けられている点を除き、熱交換器３と略同一の構成・機能を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００４１】
熱交換器４は、二重管式熱交換器であり、水又は冷媒が流れる伝熱管１と、伝熱管１の外周面１０ｂ側に水又は冷媒の漏洩を検知する漏洩検知部５２を有して伝熱管１の外周に接する平滑管５０と、平滑管５０の外表面５０ａから所定の距離をおいて外表面５０ａを覆って設けられる部分を有する外管４０とを備える。すなわち、平滑管５０は、伝熱管１と外管４０との間に配置される。熱交換器４においては、平滑管５０の外表面５０ａと外管４０の内表面４０ａとの間の環状部４６に冷媒が流れるように形成される。
【００４２】
第４の実施の形態に係る熱交換器４は、水又は冷媒が流通する内管としての伝熱管１に腐食等に基づく孔が生じた場合に、漏洩検知部５２が水又は冷媒の漏洩を検知して装置を停止させるので、環状部４６を流れる冷媒と伝熱管１を流れる水とが混合することを防止できる。
【００４３】
［第５の実施の形態］
図５は、本発明の第５の実施の形態に係る熱交換器の概要を示す。
【００４４】
第５の実施の形態に係る熱交換器５は、第３の実施の形態に係る熱交換器３とは、外管の形態が異なる点を除き、熱交換器３と略同一の構成・機能を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００４５】
第５の実施の形態に係る熱交換器５は、伝熱管１と、伝熱管１の外部に設けられ、コルゲート溝７０を有する外管６０とを備える。すなわち、第５の実施の形態に係る外管６０は、外管６０の外周面にコルゲート溝７０が形成され、コルゲート溝７０に対応する外管６０の内表面６０ａに凸状部７０ａが形成されている。熱交換器５においては、冷媒流出入口６２及び冷媒流出入口６４のいずれか一方から他方に向けて冷媒が流れるように形成されているので、環状部６６に冷媒が流れる。熱交換器５が備える外管６０にはコルゲート溝７０が形成されているので、熱交換器５の可撓性を向上させることができる。
【００４６】
［第６の実施の形態］
図６は、本発明の第６の実施の形態に係る熱交換器の概要を示す。
【００４７】
第６の実施の形態に係る熱交換器６は、第４の実施の形態に係る熱交換器４とは外管の形態が異なる点を除き、熱交換器４と略同一の構成・機能を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００４８】
第６の実施の形態に係る熱交換器６は、伝熱管１と、伝熱管１の外周面１０ｂ側に漏洩検知部５２を有して伝熱管１の外周に接する平滑管５０と、平滑管５０の外表面５０ａから所定の距離をおいて外表面５０ａを覆って設けられる部分を有する外管６０とを備え、外管６０は、その外周面にコルゲート溝７０を有する。熱交換器６が備える外管６０はコルゲート溝７０を有しているので、熱交換器６の可撓性を向上させることができる。
【００４９】
［第７の実施の形態］
図７は、本発明の第７の実施の形態に係る熱交換器の概要を示す。
【００５０】
第７の実施の形態に係る熱交換器７は、第１の実施の形態に係る伝熱管１と、伝熱管１の外周面１０ｂにらせん状に巻き付けられて設けられる冷媒流通用の冷媒伝熱管８０とを備える。外管としての冷媒伝熱管８０は、伝熱管１の外周に巻き付けられることにより伝熱管１に接触するだけでなく、冷媒伝熱管８０と伝熱管１との接触部分をロウ付け等により固着することもできる。熱交換器７においては、伝熱管１内を流れる水と、冷媒伝熱管８０を流れる冷媒との間で熱が交換される。
【００５１】
［第７の実施の形態の変形例］
図８Ａは、本発明の第７の実施の形態に係る熱交換器の概要を示し、図８Ｂは、図８ＡのＣ−Ｃ線における断面の概要を示す。
【００５２】
第７の実施の形態の変形例に係る熱交換器７ａは、図８Ａに示すように、第１の実施の形態に係る伝熱管１と、伝熱管１の管軸方向に平行な方向に沿って伝熱管１に接触して設けられる２本の冷媒伝熱管８０とを備える。すなわち、伝熱管１と２本の冷媒伝熱管８０とは平行に並んで接触しており、伝熱管１及び２本の冷媒伝熱管８０のいずれも、略直線状に伸びて形成される。そして、図８Ｂに示すように、伝熱管１の外周面１０ｂと冷媒伝熱管８０の外表面８０ａとの接触部８０ｂは、ロウ付け等で固着される。熱交換器７ａにおいては、伝熱管１内を流れる水と、冷媒伝熱管８０内を流れる冷媒との間で熱が交換される。
【００５３】
なお、伝熱管１の管径によって変わる伝熱の最適パスに応じて、伝熱管１の外部に設けられる冷媒伝熱管８０の本数を変えることができる。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明の実施例に係る伝熱管について説明する。実施例１〜４に係る伝熱管、比較例１、２、５〜７に係る伝熱管として、表１に示す構成を備える伝熱管をそれぞれ作製した。更に、比較例３及び比較例４に係る伝熱管を作製して、実施例１に係る伝熱管と比較した。
【００５５】
【表１】
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【００５６】
すなわち、第１の実施の形態に係る伝熱管１に対応する実施例１〜４に係る伝熱管と、くぼみ部のみ備える比較例１に係る伝熱管（ディンプル管）と、くぼみ部を有さずコルゲート溝のみ備える比較例２に係る伝熱管（コルゲート管）とを製造した。また、実施例１〜４に係る伝熱管１においては、コルゲート溝と複数のくぼみ部とは同時に形成した。実施例１〜４に係る伝熱管それぞれのＨｃ／ＯＤ、Ｐｄ／ＯＤ、及び条数の値は表１に示した通りである。そして、各伝熱管の伝熱性能平滑管比を、層流領域（レイノルズ数Ｒｅが所定値以下の領域）で比較した。なお、実施例１〜４、比較例１〜７に係る伝熱管はいずれも、リン脱酸銅から形成して、外径（ＯＤ）を１４ｍｍにした。実施例１及び比較例２のコルゲートピッチは１３ｍｍにした。更に、実施例１のコルゲート溝の深さは０．７ｍｍ、比較例２に係るコルゲート溝の深さは０．７ｍｍである。そして、実施例１及び比較例２に係る複数のくぼみ部のピッチは７ｍｍである。また、伝熱性能とは、流体の物性の影響を相殺するために、ヌセルト数Ｎｕをプラントル数Ｐｒの０．４乗で除した値（Ｎｕ／Ｐｒ０．４）で定義する。また、ヒートポンプ式給湯機において実際に用いられる水流量に対応するレイノルズ数で比較した。
【００５７】
図９は、実施例１に係る伝熱管の伝熱性能平滑管比と、比較例１に係るディンプル管の伝熱性能平滑管比と、比較例２に係るコルゲート管の伝熱性能平滑管比とを、層流領域（レイノルズ数Ｒｅが小さい領域）で比較した結果を示す。
【００５８】
図９を参照すると明らかなように、比較例２に係るコルゲート管に対して、実施例１に係る伝熱管は、測定したレイノルズ数Ｒｅの全領域において伝熱性能が向上することが示された。
【００５９】
次に、伝熱管のＨｃ／ＯＤと伝熱性能との関係を測定した。
【００６０】
図１０は、コルゲート管及びＴ字コルゲート管に係る伝熱管のＨｃ／ＯＤと伝熱性能との関係を示す。
【００６１】
ここで、Ｈｃ／ＯＤと伝熱性能との関係とは、平滑管に対する伝熱性能比の、レイノルズ数Ｒｅ全領域での平均値である。図１０を参照すると明らかなように、Ｈｃ／ＯＤが０．０３の時においては、コルゲート管は平滑管に対する伝熱性能の向上はほとんど認められなかった。一方、Ｔ字コルゲート管においてはＨｃ／ＯＤが０．０３の時において平滑管に対する伝熱性能の向上が認められた。したがって、Ｈｃ／ＯＤは０．０３以上であることが望ましいことが示された。
【００６２】
次に、伝熱管のくぼみ部（ディンプル）のピッチ（ディンプルピッチ）Ｐｄと外径ＯＤとの比Ｐｄ／ＯＤと伝熱性能との関係を測定した。
【００６３】
図１１は、Ｔ字コルゲート管及び比較例２に係る伝熱管のディンプルピッチＰｄと外径ＯＤとの比Ｐｄ／ＯＤと伝熱性能との関係（すなわち、平滑管に対する伝熱性能比）を示す。
【００６４】
図１１を参照するとわかるように、少なくとも０．３≦Ｐｄ／ＯＤ≦１．５の範囲内において、実施例１に係る伝熱管は、比較例２に係る伝熱管よりも伝熱性能が向上することが示された。
【００６５】
次に、実施例１、比較例１、及び比較例２に係る伝熱管の平滑管に対する摩擦係数比を層流領域（レイノルズ数Ｒｅが小さい領域）で比較した。なお、管摩擦係数とは、ΔＰ＝λ×Ｌ／ｄｅ×（ρｖ２）／２の関係式で規定される無次元数λであり、流路面積、流体の流速等の影響を相殺した圧力損失の指標とみなすことができる。ここで、ΔＰは、伝熱管の圧力損失、Ｌは伝熱管の長さ、ｄｅは伝熱管の相当直径（すなわち、４×流路面積／濡れ縁長さ）、ρは流体の密度、ｖは流体の流速である。
【００６６】
図１２は、実施例１に係る伝熱管の平滑管に対する管摩擦係数比と、比較例１に係る伝熱管の平滑管に対する管摩擦係数比と、比較例２に係る伝熱管の平滑管に対する管摩擦係数比とをそれぞれ、層流領域で比較した結果を示す。
【００６７】
図９及び図１２を参照すると、実施例１に係る伝熱管は、圧損増加率よりも伝熱性能の向上率の方が大きいことが示された。具体的には、表２に示すように、実施例１に係る伝熱管は、比較例２に係るコルゲート管に比べて、コルゲート管性能比で１０％程度以上、好ましくは２０％以上性能が向上すると共に、コルゲート管性能比で圧力損失が１０％以内の増加に抑えることが可能であることが示された。なお、表２には、後述する比較例３及び比較例４に関しても示す。
【００６８】
【表２】
2011012909.tif 000004
【００６９】
図１３は、比較例３に係る伝熱管の側面の概要を示す。
【００７０】
比較例３に係る伝熱管３は、外周面１０ａに、２本のコルゲート溝（すなわち、コルゲート溝２０及びコルゲート溝２４）を有する。比較例３においては、コルゲート溝２０の主管１０の管軸方向に対する傾きと、コルゲート溝２４の主管の管軸方向に対する傾きとを互いに逆向きになるように形成した。その他の伝熱管３の構成・機能は、実施例１に係る伝熱管と略同一である。ただし、比較例３に係る伝熱管のコルゲート溝の深さは０．７ｍｍ、コルゲートピッチは１３ｍｍである。また、比較例４に係る伝熱管は、実施例１に係る伝熱管１と略同一の構成・機能を有する。ただし、比較例４に係る伝熱管においては、コルゲート溝と複数のくぼみ部とは隣接させずに、コルゲート溝から距離をおいて複数のくぼみ部を形成した。なお、比較例４に係る伝熱管のコルゲート溝の深さは０．８０ｍｍにした。
【００７１】
表２を参照すると分かるように、比較例３及び比較例４に係る伝熱管は、比較例２のコルゲート管性能比について劣っていたり（例えば、表２のレイノルズ数が２０００の場合）、比較例２のコルゲート管性能比よりも圧力損失の影響が大きい場合（例えば、表２のレイノルズ数が５０００の場合）があることが示された。一方、実施例１に係る伝熱管は、少なくともレイノルズ数が１５００、３０００、４０００、５０００の場合に、比較例２に係るコルゲート管に比べて、コルゲート管性能比で１０％程度以上性能が向上すると共に、コルゲート管性能比で圧力損失が１０％以内の増加に抑えることが可能であることが示された。
【００７２】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００７３】
１、２、３  伝熱管
３、４、５、６、７、７ａ  熱交換器
１０  主管
１０ａ  内周面
１０ｂ  外周面
１０ｃ  接合部
２０、２１、２２、２３、２４  コルゲート溝
２０ａ  凸状部
３０  くぼみ部
３０ａ  突起部
４０  外管
４０ａ  内表面
４２、４４  冷媒流出入口
４６  環状部
５０  平滑管
５０ａ  外表面
５２  漏洩検知部
６０  外管
６０ａ  内表面
６２、６４  冷媒流出入口
６６  環状部
７０  コルゲート溝
７０ａ  凸状部
８０  冷媒伝熱管
８０ａ  外表面
８０ｂ  接触部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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