(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管外側に備えた押圧具が管周方向に公転しながら、銅あるいは銅合金管からなる素管を管内側に備えた溝付プラグの側へ押圧し、前記溝付プラグの外周溝を管内面に転造することによって、外径を８．０ｍｍ〜１２．７ｍｍの範囲内であり、肉厚を０．６〜１．０ｍｍの範囲内に形成するとともに、管内面に、管全周に亘って複数の螺旋状のフィンを形成した伝熱管であって、
前記フィンを、
第１フィンと、該第１フィンよりも高さが低い第２フィンとで構成し、
前記第１フィンを、０．５〜１．０ｍｍの範囲内の高さに設定するとともに、管内面の周方向に同一ピッチで配設し、
前記第２フィンを、前記第１フィンの高さの０．１〜０．５倍の範囲内の高さに設定し、
前記第２フィンを、素管を前記押圧具により押圧する押圧力の管周方向における変動が第１フィン形成部分に対して大きくなる第１フィン非形成部分である前記第１フィン同士の間部分ごとに同一ピッチで配設したことを特徴とする
伝熱管。
【請求項２】
前記第１フィンの底部と管内面との隅角部である第１隅角部、及び、前記第２フィンの底部と管内面との隅角部である第２隅角部のそれぞれを、断面円弧形状で構成し、
前記第１隅角部の前記曲率半径を、前記第１フィンの高さの０．０８〜０．１２倍の範囲内の大きさに設定するとともに、
前記第２隅角部の前記曲率半径を、前記第２フィンの高さの０．０８〜０．１２倍の範囲内の大きさに設定したことを特徴とする
請求項１に記載の伝熱管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に使用される伝熱管、特に管内に給湯水を流通させるヒートポンプ給湯器用熱交換器に使用される伝熱管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球環境保全の観点から二酸化炭素排出量を削減するために各種の伝熱機器の開発が行われている。給湯器には、水を都市ガスや油系燃料により加熱することにより温水を得ることができるタイプのものが多かったが、電力駆動による圧縮機で冷媒を循環させて熱サイクルを形成することによって温水を得るヒートポンプ給湯器の高性能化が進んでいる。ヒートポンプ給湯器では冷媒にフロンではなく二酸化炭素を使用するものが多くなっており、脱フロンにも寄与している。
【０００３】
ヒートポンプ給湯器用熱交換器に使用される伝熱管は、熱伝達率と通水圧力損失との影響を考慮して適正な通水流路断面積に設定する必要ある。
【０００４】
これは、熱交換器を通過する伝熱管内の通水流路（断面積）を大きくすると、伝熱管内の水流速が小さくなり、熱交換器の性能に影響する熱伝達率は低下するからである。
【０００５】
逆に、通水流路（断面積）を小さくすると、伝熱管内を流れる水の流速が上がって熱伝達率は向上するが、水と熱交換器との接触面積は小さくなるので、面積減少分だけ伝熱管の通水流路を延長する必要が生じる。
【０００６】
そしてこのように、水の流速の増加と通水流路の延長を図った場合、通水圧力損失が増加し、結果として通水用のポンプＰの動力が大きくなるからである（その分、ポンプ能力の増大によるコストアップと、ポンプＰの消費電力が増える）。  
前記の点を考慮して、ガスクーラーでは一般的に外径８．０〜１２．７ｍｍ（肉厚は０．６〜１．０ｍｍ）程度の銅あるいは銅合金管を通水用の伝熱管として用いることが多い。  
例えば、特許文献１に開示のガスクーラーにおいても、このような観点で伝熱管として用いる芯管の管径が設定されている。
【０００７】
しかし、ガスクーラーにおける伝熱管を、上述したように適正な通水流路断面積に設定するだけでは、十分な熱伝達率を得ることができなかった。
【０００８】
このため、通水側の熱伝達率を向上させるために、伝熱管の内壁面にフィン（内面溝付管）を備え、該フィンの高さを極力高く設定することにより、とりわけ通水温度が低い場合（レイノルズ数が３０００〜５０００程度と小さい場合）にも通水時の熱伝達率を向上させ、圧力損失も適正な程度に抑えることができることが明らかになっている。
【０００９】
しかしながら、管内面に高さを極力高く構成したフィンの数を増やすと、その分だけ単位長さあたりに必要な材料が増加し、管の重量が増加する。
【００１０】
逆に、管内面にフィンを形成する加工時において、管内面の周方向に構成するフィンの数が少なくなると伝熱管が座屈し、管内面にフィンを加工することができない。  
【特許文献１】特開２００２−２２８３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明の目的は、ヒートポンプ給湯器のガスクーラーのような、伝熱性能の向上と圧力損失の適正化が困難である熱交換器に効果的に使用できることを前提に、高い歩留まりと材料の有効利用により管重量の低減を図り、且つ、高い伝熱性能を備えた伝熱管の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、管外側に備えた押圧具が管周方向に公転しながら、銅あるいは銅合金管からなる素管を管内側に備えた溝付プラグの側へ押圧し、前記溝付プラグの外周溝を管内面に転造することによって、外径を８．０ｍｍ〜１２．７ｍｍの範囲内であり、肉厚を０．６〜１．０ｍｍの範囲内に形成するとともに、管内面に、管全周に亘って複数の螺旋状のフィンを形成した伝熱管であって、前記フィンを、第１フィンと、該第１フィンよりも高さが低い第２フィンとで構成し、前記第１フィンを、０．５〜１．０ｍｍの範囲内の高さに設定するとともに、管内面の周方向に同一ピッチで配設し、前記第２フィンを、前記第１フィンの高さの０．１〜０．５倍の範囲内の高さに設定し、前記第２フィンを、素管を前記押圧具により押圧する押圧力の管周方向における変動が第１フィン形成部分に対して大きくなる第１フィン非形成部分である前記第１フィン同士の間部分ごとに同一ピッチで配設したことを特徴とする。
【００１３】
この発明の態様として、前記第１フィンの底部と管内面との隅角部である第１隅角部、及び、前記第２フィンの底部と管内面との隅角部である第２隅角部のそれぞれを、断面円弧形状で構成し、前記第１隅角部の前記曲率半径を、前記第１フィンの高さの０．０８〜０．１２倍の範囲内の大きさに設定するとともに、前記第２隅角部の前記曲率半径を、前記第２フィンの高さの０．０８〜０．１２倍の範囲内の大きさに設定することができる。
【００１４】
上述したように、管内面に、第１フィンと、該第１フィンよりも低い第２フィンとの高さの異なる２種類のフィンを形成することにより、通水時の乱流促進を図ることができ、優れた伝熱性能を得ることができる。
【００１５】
特に、第１フィンの高さを０．５ｍｍ以上に設定することにより、管内において水温が例えば、１０度程度の水が流通する部分においても、高性能な伝熱性能を維持することができる。
【００１６】
また、第１フィンの高さを１．０ｍｍ以下で構成し、第２フィンの高さを第１フィンの高さの０．５倍以下で構成したことにより、全てのフィンが不必要に高くなくなることを防止し、必要な材料量を削減できるので、重量低減を図ることができるとともにコスト削減も図ることができる。  
このように、第１フィンの高さを１．０ｍｍ以下に設定することにより、フィンが高くなりすぎないため、確実にフィンを加工することができる。
【００１７】
特に、上述したように前記第１フィンの高さを、０．５〜１．０ｍｍの範囲内に設定できるが、０．５〜０．８ｍｍの範囲内に設定することが望ましく、さらには、０．５５〜０．７ｍｍの範囲内に設定することがより望ましい。これは、前記第１フィンの高さが高くなると、圧力損失の調節や加工の困難性が増すからである。
【００１８】
また、第２フィンの高さを、第１フィンの高さの０．１倍以上で構成することにより、加工中に伝熱管の座屈を防止することができる。  
詳しくは、また、第２フィンの高さを、第１フィンの高さの０．１倍以下で構成した場合、第２フィンが低すぎて周方向におけるフィン形成部分が実質的に第１フィンのみと少なくなり、その分、周方向におけるフィン同士の間隔が長くなる。
【００１９】
このため、溝付プラグの溝を転造する際に、加工ボールの伝熱管に対する押圧力の変動がフィン形成部分と形成していない部分とで大きくなり、加工中に伝熱管の座屈を招来してしまうが、上述したように、管内面に、管全周に亘って管内面に複数の螺旋状のフィンを備え、第２フィンの高さを、第１フィンの高さの０．１倍以上で構成することにより、加工中に伝熱管の座屈を防止することができる。
【００２０】
特に、上述したように前記第２フィンの高さを、前記第１フィンの高さの０．１〜０．５倍の範囲内に設定できるが、前記第１フィンの高さの０．１〜０．３倍の範囲内に設定することが望ましく、さらには、０．１５〜０．２５倍の範囲内に設定することがより望ましい。
【００２１】
上述した設定で第２フィンの高さを構成することにより、通水時の乱流促進、座屈の発生防止、軽量化を図るといった第２フィンを設けることによる効果を顕著に奏することができる。
【００２２】
また、この発明の態様として、前記第１フィンと前記第２フィンとのそれぞれを、管内面の周方向に同一ピッチで交互に配設したことにより、管軸方向、及び、管周方向全体に亘って、より一層、均一で高性能な伝熱性能を得ることができるとともに、フィン加工時において、座屈の発生を防止することができる。
【００２３】
また、この発明の態様として、前記第１フィンの底部と管内面との隅角部である第１隅角部、及び、前記第２フィンの底部と管内面との隅角部である第２隅角部を、いずれも曲面形状で構成することにより、ガスクーラーを長期間使用することによるスケールの付着を低減することができる。
【００２４】
この発明の態様として、前記第１隅角部、及び、第２隅角部のそれぞれを、断面円弧形状で構成し、前記第１隅角部の前記曲率半径を、前記第１フィンの高さの０．０６倍以上の大きさに設定するとともに、前記第２隅角部の前記曲率半径を、前記第２フィンの高さの０．０６倍以上の大きさに設定することにより、隅角部に付着するスケールの量をより一層、低減することができるとともに、フィン加工時に加工し易く正確な形状でフィンを形成することができる。
【００２５】
さらに、前記第１隅角部の前記曲率半径を、前記第１フィンの高さの０．１５倍以下の大きさに設定するとともに、前記第２隅角部の前記曲率半径を、前記第２フィンの高さの０．１５倍以下の大きさに設定することにより、フィンを構成する上で、不必要な材料を削減し、単位長さ管重量の増加を回避することができる。
【００２６】
また、上述したように前記第１隅角部の前記曲率半径を、前記第１フィンの高さの０．０６〜０．１５倍の範囲内の大きさに設定できるが、前記第１フィンの高さの０．０８〜０．１２倍の範囲内の大きさに設定することが望ましく、さらには、０．１〜０．１２倍の範囲内の大きさに設定することがより望ましい。
【００２７】
さらにまた、上述したように前記第２隅角部の前記曲率半径は、前記第２フィンの高さの０．０６〜０．１５倍の範囲内の大きさに設定できるが、前記第２フィンの高さの０．０８〜０．１２倍の範囲内の大きさに設定することが望ましく、さらには、０．１〜０．１２倍の範囲内の大きさに設定することがより望ましい。
【００２８】
このように、前記第１隅角部の前記曲率半径、及び、前記第２隅角部の前記曲率半径は、それぞれ前記第１フィンの高さ、前記第２フィンの高さに対して、０．１倍かそれより少し大きい程度が、経験上、上述したスケール量の低減、フィンの加工性の向上を図る観点から特に好ましい。
【００２９】
前記断面円弧形状とは、前記第１隅角部、及び、第２隅角部のそれぞれにおける、フィンの形成方向に直角な断面で得られる形状が円弧状であることを示す。
【００３０】
また、前記曲面形状は、第１偶角部、或いは、第２偶角部を断面視した曲線形状が円弧形状、緩和曲線形状、或いは、クロソイド形状で構成した曲面形状であることを含む。さらに、前記曲率半径は、フィンの形成方向に直角な断面で得られる曲率半径を示す。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、高い歩留まりと材料の有効利用により管重量の軽減を図り、且つ、高い伝熱性能を備えた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】
【００３２】
この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。  
本実施形態における伝熱管１１は、図１、図２、及び、図３に示すように、管内面１０から突き出した螺旋状のフィン１２（２３，２４）を管軸方向に多数、備えている。
【００３３】
なお、図１は、本実施形態の伝熱管１１を管軸方向に対して直角に切断した一部を示す断面図であり、図２は、本実施形態の伝熱管１１を管軸方向へ切断した一部を示す断面図である。図３は、管の中心軸を通る面における断面図である。
【００３４】
前記複数のフィン１２は、管周全体に亘って構成し、第１フィン２３と、該第１フィン２３よりも高さが低い第２フィン２４とで構成している。前記第１フィン２３の高さＨ１は、０．５〜１．０ｍｍの範囲内である０．７ｍｍに設定するとともに、前記第２フィン２４の高さＨ２は、前記第１フィン２３の高さの０．１〜０．５倍の範囲内である０．２ｍｍに設定している。
【００３５】
本実施形態における伝熱管１１は、さらに、前記第１フィン２３と前記第２フィン２４とのそれぞれを、管内面１０の周方向に同一ピッチｐで交互に配設している。
【００３６】
さらに、本実施形態の伝熱管１１は、前記第１フィン２３の底部２３ａと管内面１０との隅角部２５（２６，２７）である第１隅角部２６、及び、前記第２フィン２４の底部２４ａと管内面１０との隅角部２５である第２隅角部２７を、いずれも断面円弧形状をした曲面形状で構成している。
【００３７】
前記隅角部２５の曲率半径Ｒ（Ｒ１，Ｒ２）は、前記第１隅角部２６の前記曲率半径Ｒ１を、前記第１フィン２３の高さＨ１の０．０６〜０．１５倍の範囲内の大きさである０．０７ｍｍに設定するとともに、前記第２隅角部２７の前記曲率半径Ｒ２を、前記第２フィン２４の高さＨ２の０．０６〜０．１５倍の範囲内の大きさである０．０３ｍｍに設定している。
【００３８】
さらに詳しくは、本実施形態の伝熱管１１は、材質がリン脱酸銅であり、図１に示すように、外径Ｄｏを９．５２ｍｍ、肉厚ｔを０．７５ｍｍ、内径Ｄｉを８．０２ｍｍ、図３に示すように、管軸方向に対するフィン１２のねじれ角βを４４度で構成している。
【００３９】
前記構成の伝熱管は、ヒートポンプ給湯器の熱交換器において使用される。  
ヒートポンプ給湯器は、一般的に図８に示すようなシステムで構成されている。  
なお、図８は、ヒートポンプ給湯器３７のシステムフロー図である。
【００４０】
ヒートポンプ給湯器３７では、圧縮機４１で高温高圧化された冷媒を、ガスクーラーと呼ばれる熱交換器４３に送り、該熱交換器４３で伝熱管１１内に流れる水道水と熱交換することにより給湯に用いる温水を得ることがきる。ガスクーラー４３で低温化された冷媒は、膨張弁４５で低圧化されて、室外に設置される蒸発器４６で外気により気化されて再び圧縮機４１で高温高圧化される。
【００４１】
このようなヒートポンプ給湯器３７には、電力の使用量を平準化させるために安価に設定されている深夜間電力を使用して沸かした湯を、貯湯タンク４７に貯めておき、翌日の日中にその貯湯タンク４７内の湯を使用するものがある。
【００４２】
具体的には、貯湯タンク４７には、約６時間かけて、６５〜９０℃の湯が３００〜５００Ｌ貯められるため、ガスクーラー４３には大体０．８〜１．４Ｌ／ｍｉｎ．程度で水道水が供給される。
【００４３】
ヒートポンプ給湯器３７では、ガスクーラー４３の熱伝達率と通水圧力損失との適正化が困難であるが、ガスクーラー４３において本実施形態の伝熱管１１を用いることにより、以下のような作用、効果を得ることができる。
【００４４】
本実施形態の伝熱管１１は、上述したように、管内面２３に、第１フィン２３と、該第１フィン２３よりも低い第２フィン２４との高さの異なる２種類のフィンを備えているため、通水時の乱流促進を図ることができる。このため、管内面１００に、第１フィン２３と同じ高さである１種類のフィン１０２のみを、第１フィン２３と第２フィン２４とのフィン数の合計数だけ備えた図９に示すような従来の伝熱管１０１Ａと比較して、優れた伝熱性能を得ることができる。
【００４５】
しかも、材料の有効利用により管重量の軽減を図ることができるとともに、コストも削減することができる。  
具体的には、フィン形状にもよるが、３〜１０％程度の重量削減が可能である。
【００４６】
また、本実施形態の伝熱管は、管重量の軽減を図るためにフィン数を減らした構成ではなく、フィンを減らす分、第１フィン２３とともに、第２フィン２４を管周全体に亘って構成することにより、フィン加工時において、座屈の発生を防止し、高い歩留まりで製造することができる。
【００４７】
さらに、本実施形態の伝熱管１１は、第１隅角部２６、及び、第２隅角部２７を、いずれも曲面形状で構成することにより、ガスクーラーを長期間使用することによるスケールの付着を低減することができる。
【００４８】
続いて、前述した構成を採る伝熱管１１の性能を比較するために行った実験について説明する。実験では、加工実験と伝熱実験との２つの実験を行った。いずれの実験においてもフィン数Ｎ（Ｎ１，Ｎ２）、フィン高さＨ（Ｈ１，Ｈ２）、隅角部２５の曲率半径Ｒ（Ｒ１，Ｒ２）をパラメータとして、以下の表１に示す実施例１から６までの６種類の伝熱管１１を作成するとともに、比較対照として用いる比較例１から６までの伝熱管を作成した。  
なお、比較例１から６までの伝熱管は、いずれも従来の伝熱管であり、特に比較例１、２は、管内面に高さが全て同じである１種類のフィンを備えた従来の伝熱管であり、特に、比較例１は、図９に示したように、管内面１００に周方向に多数のフィン１０２を備えた伝熱管１０１Ａである。
【００４９】
【表１】
0004823990.tif 000002
前記加工実験は、図４（ａ）に示すような内面溝付管の加工装置２８を用いて行った。  
ここで、前記加工装置２８の構成について簡単に説明しておく。  
内面溝付管の加工装置２８は、素管１１ａを縮径するダイス３２を備え、該ダイス３２部分において回動自在に係合したフローティングプラグ３３を備えている。
【００５０】
また、フローティングプラグ３３の下流側には、該フローティングプラグ３３と独立して回動自在に連結棒３１を介して連結され、外周に複数の螺旋状溝３４ａが形成された図４（ｂ）に示すような溝付プラグ３４を備えている。
【００５１】
さらに、前記溝加工装置２８には、素管１１ａの外周側に３つのボール３５を備え、これらボール３５は、素管１１ａの外側において溝付プラグ３４側へ押圧しながら管軸回りに回転自在に配設されている。  
最後に整径ダイス３６と呼ばれる工具を通過させて所望の管外径に仕上げる。
【００５２】
前記加工装置２８は、素管１１ａが引抜方向Ｘへ引っ張られるとともに複数のボール３５による溝付プラグ３４側への押圧により、素管１１ａ内周面に多数の平行な螺旋状をしたフィン１２を形成することができる。
【００５３】
また、本加工実験では、実施例１から６までの伝熱管１１、及び、比較例１から６までの伝熱管は、いずれも、外径が１４ｍｍ、肉厚が１．０ｍｍの材料管（素管）を用いて加工し、加工装置２８に備えた前記３つのボール３５の公転数を８０００ｒｐｍに設定するとともに、引抜速度を５〜１０ｍ／ｍｉｎ．に設定し、１０００ｍ分の長さを引き抜いてそれぞれ表１に示すような伝熱管に加工することを目標として行った。  
その結果、まず、引抜き長さに注目すると、表２に示すように、実施例１から６の伝熱管１１は、全て目標どおり１０００ｍ分の長さを引抜くことが可能であった。
【００５４】
【表２】
0004823990.tif 000003
実施例１から６までの伝熱管１１は、図５に示すように、管内面１０に溝付プラグ３４の溝３４ａを転造する際に、加工ボール３５の伝熱管１１に対する押圧力が、管周方向におけるフィン形成部分と形成していない部分とにおいて変動することを抑制することができるため、加工ボール３５は、材料管の周上を安定して公転する。
【００５５】
このため、実施例１から６までの伝熱管１１は、座屈することなく管内面１０にフィン１２を加工することができたと考えられる。
【００５６】
これに対して、比較例２の伝熱管は、２３０ｍの長さを引抜いた時点で座屈して破断してしまった。  
これは、管内面のフィンを全て同じ高さ（Ｈ１＝０．６０ｍｍ）で構成するとともに、周方向におけるフィンの合計数が他の伝熱管と比較して最も少ない数（Ｎ１＝７）で構成しているためであると考えられる。
【００５７】
すなわち、比較例２の伝熱管の場合、管内面１００に構成するフィン１０２の周方向の数が少ないため、図１０（ａ）に示すように管内面１００に溝付プラグ３４の溝３４ａを転造する際に、加工ボール３５の伝熱管１０１Ｂに対する押圧力が管周方向におけるフィン形成部分と形成していない部分とにおいて激しく変動するため、結果的に比較例２の伝熱管１０１Ｂは、加工中に座屈して破断したと考えられる。
【００５８】
さらに、比較例３の伝熱管は、５０５ｍの長さを引抜いた時点で座屈してしまい破断する結果となった。  
これは、高い側のフィンの高さＨ１が１．００ｍｍであり、低い側のフィンの高さＨ２は、高い側のフィンの高さＨ１の０．０７倍である０．０７ｍｍに設定しているが、低い側のフィン高さが低すぎるためであると考えられる。
【００５９】
さらにまた、比較例４の伝熱管は、高い側のフィン高さを、他の伝熱管と比較して最も高いＨ１＝１．２ｍｍになるよう設計して、加工を試みたが、設定した加工条件ではフィン高さが高すぎて加工できなかった。
【００６０】
なお、比較例１の伝熱管１０１Ａについては、高さＨ１が０．６０ｍｍである１種類の高さのフィンのみを、周方向に１４個と多数のフィン数に設定している。この構成により、図１０（ｂ）に示す伝熱管１０１Ａのように、管内面１００に溝付プラグ３４の溝３４ａを転造する際に、加工ボール３５の伝熱管１１に対する押圧力が、管周方向におけるフィン形成部分と形成していない部分とにおいて変動することを抑制することができる。
【００６１】
よって、比較例１の伝熱管１０１Ａは、座屈に耐えうる強度を確保することができ、１０００ｍ分の長さを引抜くことができたが、このように、高さが高いフィン１２のみを、周方向に多数、構成したため、材料の使用量が大幅に増加し、管重量、及び、コストが増大した。
【００６２】
続いて、引抜き速度に着目すると、表３に示すように、実施例５の伝熱管１１は、１０ｍ／ｍｉｎ．の引抜速度で加工できたが、実施例３および実施例４の伝熱管１１は７ｍ／ｍｉｎ．の引抜速度がであっても加工破断が生じた。
【００６３】
これは、以下の表３に示すように、実施例１から３の伝熱管１１は、フィン数Ｎ１，Ｎ２、フィン高さＨ１，Ｈ２のいずれもが同じであるが隅角部２５（２６，２７）の曲率半径Ｒ１，Ｒ２の大きさが異なることにより、フィン１２の強度に違いが生じ、引抜き速度によっては、加工破断するためであると考えられる。
【００６４】
【表３】
0004823990.tif 000004
具体的には、実施例５の伝熱管１１は、第１隅角部２６の曲率半径Ｒ１を、第１フィン２３の高さ（Ｈ１＝０．７０ｍｍ）の０．０６倍以上の大きさである０．０７ｍｍに設定しているからであり、第２隅角部２７の曲率半径Ｒ２を、第２フィン２４の高さ（Ｈ２＝０．２０ｍｍ）の０．０６倍以上の大きさである０．０３ｍｍに設定しているからであると考えられる。
【００６５】
これに対して、実施例３の伝熱管１１は、第１隅角部２６の曲率半径Ｒ１を、実施例４，５の伝熱管１１の各曲率半径よりも小さい０．０４ｍｍに設定しているからであり、実施例４の伝熱管１１は、第２隅角部２７の曲率半径Ｒ２を、実施例３，５の伝熱管１１の各曲率半径よりも小さい０．０１ｍｍに設定しているからであると考えられる。
【００６６】
また、本発明の伝熱管は、実施例５の伝熱管１１のように、前記第１隅角部２６の前記曲率半径Ｒ１を、前記第１フィン２３の高さの０．１５倍以下の大きさで構成するとともに、前記第２隅角部２７の前記曲率半径Ｒ２を、前記第２フィン２４の高さの０．１５倍以下の大きさで構成することができる。
【００６７】
前記構成により、隅角部２５に付着するスケールの量をより一層、低減することができる。さらに、前記構成のフィン１２は、加工時に加工し易い形状であるとともに、加工する上で、不必要な材料を削減し、単位長さ管重量の増加を回避することができる。
【００６８】
次に、実施例１から６の伝熱管１１の伝熱性能を評価するための伝熱実験を行った。  
伝熱実験では、前述の加工実験で作成した実施例１から６の伝熱管１１、及び、比較例１から５の伝熱管のそれぞれについて、図６に示すような実験装置５０を用いて、その伝熱性能の評価を行った。
【００６９】
本実験装置５０には、測定対象となる供試管５１と、該供試管５１の長さ方向の所定部分の外周側に配置され、高温水入口５３と高温水出口５４とが構成された環状部５２とを備えた二重管式熱交換器とよばれる装置を用いている。  
なお、環状部５２の管内径は、１６．７ｍｍで構成している。
【００７０】
実験装置５０には、温度計Ｔを、環状部５２の高温水入口５３側、高温水出口５４側に設置するとともに、供試管５１の管軸方向における環状部５２の配置部分に対して上流側、及び、下流側に設置している。  
さらに、流量計Ｆを、環状部５２の高温水出口５４側、及び、供試管５１の管軸方向における環状部５２の配置部分に対して下流側に設置している。
【００７１】
前記環状部５２内には、３０度程度（高温側）の水を流量３０Ｌ／ｍｉｎ．（レイノルズ数：ＲｅＬ≒３００００）で高温水入口５３側から高温水出口５４側へ流通させる。そして、供試管５１内には、１０℃程度（低温側）の水を流量０．５〜３．０Ｌ／ｍｉｎ．（ＲｅＬ≒２０００〜９０００、なお、本実験においては、流速０．３〜０．９ｍ／ｓｅｃに相当する）で前記環状部５２内の水の流れと対向する方向へ流通させることにより熱交換を行った。  
時間経過とともに、環状部５２の出口５４側での水温が所定温度に収束して定
常状態になった後、各部の水温、及び、流量を測定する。
【００７２】
これら測定した各値をもとに供試管５１の管内熱伝達率αｉを、式（１）および式（２）から算出し、さらに、式（３）によりヌセルト数（以下、Ｎｕ数と表記）に無次元化した。
【００７３】
【数１】
0004823990.tif 000005
【００７４】
【数２】
0004823990.tif 000006
【００７５】
【数３】
0004823990.tif 000007
ここで、数式（１）中のｋＨは、高温水側の熱伝導率（ｋＷ／ｍＫ）、ｄｅは、環状部相当直径（ｍ）、ＲｅＨは、高温水側のレイノルズ数（−）、ＰｒＨは、高温水側のプランドル数（−）を示す。  
数式（２）中のＡは、伝熱面積（＝Ｄｉ×Ｌ×π）（ｍ２）を示す。但し、Ｌは、伝熱有効長さ（ｍ）を示す。  
ΔＴは、対数平均温度差（Ｋ）、ＱＬは、低温度側交換熱量（ｋＷ）、Ｄｏは、供試管５１外径（ｍ）、Ｄｉは、供試管５１最大内径（＝Ｄｏ−２ｔ）（ｍ）を示す。但し、ｔは、供試管５１の底肉厚（ｍ）を示す。  
また、数式（３）中のｋＬは、低温水側の熱伝導率（ｋＷ／ｍＫ）を示す。
【００７６】
そして、管内平滑円管のＮｕ（ＤＧ）は、以下のＤｉｔｔｕｓ−Ｂｅｏｌｔｅｒの式（４）で表される。
【００７７】
【数４】
0004823990.tif 000008
ここで、数式（４）中のＲｅＬは、低温水側のレイノルズ数（−）、ＰｒＬは、低温水側のプランドル数（−）を示す。  
管内平滑円管のＮｕ（ＤＧ）数に対するＮｕ数の比率となるＮｕ／Ｎｕ（ＤＧ）は、熱伝達率の向上率を示す性能比であり、各伝熱管１１が示すＮｕ／Ｎｕ（ＤＧ）を、表４中に示す。
【００７８】
【表４】
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表４に示したように、実施例１から６は、いずれも高いＮｕ／Ｎｕ（ＤＧ）の値を示した。  
特に、実施例２から６は、比較例１から５のいずれのＮｕ／Ｎｕ（ＤＧ）の値よりも格段に高い値となった。  
なお、表４中のＮｕ／Ｎｕ（ＤＧ）の値は、レイノルズ数が３０００時に比較した値である。
【００７９】
また、表４中に示すとおり、実施例５の伝熱管１１は、第１フィン２３の高さＨ１が比較例２のフィンの高さＨ１＝０．８ｍｍよりも低い０．７ｍｍであるが、第１フィン２３と第２フィン２４との２種類のフィン高さＨ１，Ｈ２を設定したことによる通水時の乱流効果が増大し、比較例２よりも高い値のＮｕ／Ｎｕ（ＤＧ）が得られた。
【００８０】
しかも、実施例５の伝熱管１１は、第１フィン２３のフィン数Ｎ１と第２フィン２４のフィン数Ｎ２との合計が比較例２のフィン数と同じ１０であるが、第１フィン２３の高さＨ１を、比較例２の高い側のフィン高さよりも低い０．７０ｍｍに設定しているため、管の重量も軽くすることが出来た。
【００８１】
なお、比較例５の伝熱管は、比較例１よりも低いＮｕ／Ｎｕ（ＤＧ）しか得られなかった。これは、比較例５の伝熱管は、高い側のフィンの高さＨ１を他の伝熱管のフィン高さと比較して最も低い０．４ｍｍに設定しているため、その分、熱伝導性が低下したためであると考えられる。
【００８２】
また、実験結果の一例として、実施例６と比較例１とのレイノルズ数に対するＮｕ／Ｎｕ（ＤＧ）の関係を図７のグラフに示す。  
図７に示すように、実施例６の伝熱管１１は、比較例１の伝熱管よりも実験した全てのレイノルズ数においてＮｕ／Ｎｕ（ＤＧ）が高い値を示した。
【００８３】
さらに、表４、及び、図７に示す値より明らかなとおり、実施例６、比較例１のいずれにおいても、レイノルズ数が２５００以上において、Ｎｕ／Ｎｕ（ＤＧ）は高い値を示したが、実施例６の伝熱管１１は、特に低水温時すなわち低レイノルズ数の時において、比較例１の伝熱管と比較してＮｕ／Ｎｕ（ＤＧ）が格段に高い値を示した。  
このことから、実施例６の伝熱管１１は、高い伝熱性能を有し、特に低水温時においてガスクーラーのような熱交換器の性能向上に寄与することも明らかとなった。
【００８４】
上述した加工実験、及び、伝熱実験の結果により、前述した実施例１から６に示したような本発明の伝熱管は、高い歩留まりと材料の有効利用によりコストの適正化を図り、且つ、高い伝熱性能を備えることができることが明らかになった。
【００８５】
具体的には、第１フィン２３の高さＨ１を０．５ｍｍ以上に設定することにより、管内において水温が例えば、１０度程度の低温の水が流通する部分においても、高性能な伝熱性能を維持することができる。
【００８６】
また、第１フィン２３の高さＨ１を１．０ｍｍ以下で構成し、第２フィン２４の高さＨ２を第１フィン２３の高さＨ１の０．５倍以下で構成したことにより、全てのフィンが不必要に高くなくなることを防止し、必要な材料量を削減できるので、重量低減を図ることができるとともにコスト削減も図ることができる。
【００８７】
特に、第１フィン２３の高さＨ１を１．０ｍｍ以下に設定したことにより、フィン高さが高くなりすぎないため、確実にフィン１２を加工することができる。
【００８８】
また、上述したように、前記第１フィン２３と前記第２フィン２４とのそれぞれを、管内面１０の周方向に同一ピッチｐで交互に配設し、第２フィン２４の高さＨ２を、第１フィン２３の高さＨ１の０．１倍以上で構成することにより、加工中に伝熱管１１の座屈を防止することができる。
【００８９】
さらに、前記第１隅角部２６、及び、第２隅角部２７のそれぞれを、断面円弧形状で構成し、前記第１隅角部２６の曲率半径Ｒ１を、第１フィン２３の高さＨ１の０．０６倍以上の大きさに設定するとともに、前記第２隅角部２７の曲率半径Ｒ２を、第２フィン２４の高さＨ２の０．０６倍以上の大きさに設定することにより、隅角部２５に付着するスケールの量をより一層、低減することができるとともに、フィン加工時に加工し易く正確な形状で形成することができる。
【００９０】
また、前記第１隅角部２６の前記曲率半径Ｒ１を、第１フィン２３の高さＨ１の０．１５倍以下の大きさに設定するとともに、前記第２隅角部２７の曲率半径Ｒ２を、第２フィン２４の高さＨ２の０．１５倍以下の大きさに設定することにより、フィン１２を構成する上で、不必要な材料を削減し、単位長さあたりの管重量の増加を回避することができる。
【００９１】
なお、本発明の伝熱管は、実施例１から６の伝熱管１１に限らず、その他にも様々な構成で構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本実施形態の伝熱管を管軸方向に対して直角に切断した一部を示す断面図。
【図２】本実施形態の伝熱管を管軸方向に切断した一部を示す断面図。
【図３】本実施形態の伝熱管の管軸を通る面における断面図。
【図４】本実施形態の伝熱管の加工実験に用いた加工装置の説明図（ａ），溝付プラグの外観図（ｂ）。
【図５】本実施形態の伝熱管のフィン形成加工中の様子を示す説明図。
【図６】本実施形態の伝熱管の伝熱性能の測定に用いた装置の説明図。
【図７】本実験による測定結果を示すグラフ。
【図８】ヒートポンプ給湯器を示すシステムフロー図。
【図９】従来の伝熱管の構成説明図。
【図１０】フィン形成加工中の様子を示す説明図（ａ），フィン形成加工中の座屈を示す説明図（ｂ）。
【符号の説明】
【００９３】
１１…伝熱管
１０…管内面
１２…フィン
２３…第１フィン
２４…第２フィン
２３ａ，２４ａ…底部
２５…隅角部
２６…第１隅角部
２７…第２隅角部
Ｈ１…第１フィンの高さ
Ｈ２…第２フィンの高さ
Ｒ１…第１フィンの隅角部の曲率半径
Ｒ２…第２フィンの隅角部の曲率半径
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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