(57)【要約】【課題】  フィンに液体凝縮剤膜が形成されにくく、熱交換率の高い熱交換管を提供すること。【解決手段】  本発明は臭素冷却ユニットの凝縮器用熱交換管を提供する。前記熱交換管は少なくとも一組の隣接する平滑部とフィン部とからなり、前記フィン部の外表面に連続的なシングル螺旋フィンが設置されており、フィンの断面は三角形をなし、前記フィンの幅とフィン溝底幅との比の範囲が１／３〜１／５である。本発明の三角形のフィンは、凝縮剤がフィンの表面に溜まりにくく、凝縮剤がフィンの表面に凝縮液膜を形成する可能性を低減ひいてはなくし、凝縮剤の滴下速度を速める。また、１／３〜１／５というフィンの幅とフィン溝底幅との比により、熱交換管の放熱面積を拡大し、熱交換管の耐疲労性を高め、さらに熱交換管の伝熱効率を高める。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一組の隣接する平滑部とフィン部とからなり、前記フィン部の外表面にフィンが設置されている熱交換管であって、
前記フィンが連続的なシングル螺旋フィンであり、フィンの断面が三角形であり、前記フィンの幅とフィン溝底幅との比の範囲が１／３〜１／５であることを特徴とする熱交換管。
【請求項２】
前記フィンの幅の寸法範囲が０．２５〜０．６５ｍｍであり、前記フィン溝底幅の寸法範囲が０．５５〜０．８５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の熱交換管。
【請求項３】
前記フィンの高さとフィン部の底壁の厚さとの比の範囲が２．５〜３．５であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換管。
【請求項４】
前記フィンの高さの範囲が１．４〜１．６ｍｍであり、フィン部の底壁の厚さの範囲が０．５〜０．７ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の熱交換管。
【請求項５】
前記シングル螺旋フィンと熱交換管の軸線との法線方向夾角の範囲が１°〜１．５°であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換管。
【請求項６】
前記シングル螺旋フィンのピッチが１９〜４０個／インチであることを特徴とする請求項５に記載の熱交換管。
【請求項７】
前記平滑部とフィン部との間に、長さの範囲が５〜２５ｍｍである過渡部を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の熱交換管。
【請求項８】
前記熱交換管の平滑部の外径の範囲が１５〜２０ｍｍであり、壁の厚さの範囲が０．９〜１．２ｍｍであることを特徴とする請求項７に記載の熱交換管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は銅管に関し、特に臭素冷却ユニットの凝縮器に用いられる銅熱交換管に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９９０年６月にイギリスのロンドンで、先進国は２０００年までに使用中止、発展途上国はそれから１０年間だけ使用延長可とするフロン（ＣＦＣ、Cholrofluorocarbons）使用制限スケジュール表の制定以降、無ＣＦＣ代用品の研究及び応用が迅速に進められており、グリーンかつ環境にやさしい無ＣＦＣ代用品の使用はだんだん広がって来ている。
臭化リチウム吸収式冷凍機はその中の一つである。科学技術の進歩に伴い、新技術と新方法が絶えず創出され、臭化リチウム式冷凍機は効率化、小型化及び軽量化に向かって発展して来た。
従って臭化リチウム吸収式冷凍機における冷凍関連重要部品である凝縮器管もそれに伴い、改善されるべきである。
従来の技術で生産された凝縮器用管は、一般的に銅平滑管或いはその改良型熱交換管であるが、効率の向上、コストの削減及び省エネ等の要望に対して十分に対応できなくなっている。
従来の凝縮器用管の主な欠陥は次の通りである。
１）従来技術で生産された銅管の殆どは非臭化リチウム吸収式冷凍機専用の銅管であり、臭化リチウム吸収式冷凍機内の流体の流動具合に適応できないため、その熱交換性能及びエネルギー交換は不合理であり、効率は低い。
２）ある一部の熱交換管はその伝熱効率が普通の平滑銅管より高められたが、ユニット全体の重さや全体の製造コストも増えてしまった。
一部の熱交換管はその壁が薄く、歯が高く、重量が軽く、単位熱交換面積が大きくなったが、耐疲労性が悪く、漏れやすく、ユニットの使用寿命にも影響を及ぼしやすく、その代価が高い。
従って従来の熱交換管の品質と性能とのバランスは不合理である。
３）低いフィンを備える冷間圧延成型管に対して、従来、管の外フィンの高さは1.0mm以下であり、１．２以下の底壁の上に１．４ｍｍ以上の高さのフィンはなく、フィンの放熱面積は比較的小さいため、放熱効率の向上には不利である。
４）従来の管の平滑面とフィンを備える面との間に不完全フィンを有する過渡部分の長さは約６０ｍｍであり、不完全フィンを有する過渡部分の長さは長ければ長いほど不完全フィンの数が多くなるため、凝縮性能の向上には不利である。
５）冷凍剤が凝縮された場合、凝縮された冷凍剤が伝熱管の外表面に形成した連続の液体冷凍剤の膜は厚ければ厚いほど、伝熱管の伝熱効率は低くなる。
しかし従来の熱交換管のフィンの断面形状はすべて台形であり、冷凍剤はフィンから下へ滴下しにくく、熱交換管の外表面に厚い液体冷凍剤膜が形成されるため、伝熱効率の向上には不利である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の解決しようとする技術課題は、フィンに液体凝縮剤膜が形成されにくく、熱交換率の高い熱交換管を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記技術課題を解決するため、本発明は以下の技術案を採用した。
本発明の熱交換管は少なくとも一組の隣接する平滑部とフィン部とからなり、前記フィン部の外表面にフィンが設置されており、前記フィンは連続的なシングル螺旋フィンであり、フィンの断面は三角形をなし、前記フィンの幅とフィン溝底幅との比の範囲が１／３〜１／５である。
【０００５】
前記フィンの幅の寸法範囲は０．２５〜０．６５ｍｍであり、前記フィン溝底幅の寸法範囲は０．５５〜０．８５ｍｍであることが好ましい。
【０００６】
前記フィンの高さとフィン部の底壁の厚さとの比の範囲は２．５〜３．５であることが好ましい。
【０００７】
前記フィンの高さの範囲は１．４〜１．６ｍｍであり、フィン部の底壁の厚さの範囲は0.5〜0.7mmであることが好ましい。
【０００８】
前記シングル螺旋フィンと熱交換管の軸線との法線方向夾角の範囲は１°〜１．５°であることが好ましい。
【０００９】
前記シングル螺旋フィンのピッチは１９〜４０個／インチであることが好ましい。
【００１０】
前記平滑部とフィン部との間に、長さの範囲が５〜２５ｍｍである過渡部を備えることが好ましい。
【００１１】
前記熱交換管の平滑部の外径の範囲が１５〜２０ｍｍであり、壁の厚さの範囲が０．９〜１．２ｍｍであることは好ましい。
【００１２】
従来技術と比べれば、本発明は以下の技術長所を有する。
１）尖って高い三角形のフィンは、外表面の伝熱面積を増大させると同時に凝縮液膜が形成できないようにした。
凝縮蒸気は、凝縮液膜が形成できない場合、微細な液滴となり、フィン溝を介して粒状に集まり、迅速に滴下するので、凝縮速度を速める。
２）連続的なシングル螺旋フィンと管軸線との法線方向夾角（螺旋角）は１〜１．５°であり、このような小さい螺旋角でフィン溝の底部分に集められた凝縮水滴を迅速に滴下させる。
螺旋角が大きいため液滴が表面張力により螺旋に沿って溜まり（つまり凝縮液膜の厚さの増加）、凝縮効果を低下させることを防げる。
３）平滑管側とフィンとの間の過渡段Ｌは比較的小さく（Ｌが５〜２５ｍｍである）、不完全フィンの数は減少し、つまり放熱部分の寸法を増加させたことになり、放熱面積が増加し、素管の利用率を高めたため、放熱効率を高めたことになる。
４）本発明の熱交換管は使用要求により、外フィンと壁厚さとの比（外フィンの高さ/壁厚さは２．５〜３．５である）と、フィンの幅とフィン溝底幅との比（フィンの幅/溝底幅は１／３〜１／５である）を最適化した。このような外フィンと壁厚さとの比及びフィンの幅とフィン溝底幅との比により、熱交換面積が明らかに増加でき、流体の流動具合が摂動強化でき、温度の境界層を薄くし、伝熱効率を高めることができる。
５）本発明の熱交換管は１．２ｍｍ以下の底壁の厚さのもとで、高さが１．４〜１．６ｍｍであるフィンが加工できるため、熱交換管の耐疲労性と耐圧性を高め、凝縮器に高い伝熱効率を持たせると同時にコンパクト化、軽量化及び使用寿命延長ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下は図面に基づき、本発明の好ましい実施例につき詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すように、本発明の熱交換管１００は、間隔を置いて設置された複数の平滑部１と、フィン３１付きのフィン部３と、平滑部１からフィン部３へ過渡する過渡部１１とを備えている。本発明の熱交換管１００が銅材からなることは好ましい。
【００１５】
図２に示すように、本発明の平滑部１の外径Ｄの範囲は１５〜２０ｍｍであり、壁厚さＴは０．９〜１．２ｍｍであり、前記過渡部１１の長さＬは５〜２５ｍｍである。
従来の熱交換管の過渡部の長さは少なくとも３０ｍｍであり、普通は６０ｍｍであるため、本発明の熱交換管１００は従来の熱交換管よりその過渡部１１における不完全フィンの数が少なく、熱交換部分の寸法が増加され、放熱面積が増加され、熱交換管の素管利用率が高められ、熱交換効率が高い。
【００１６】
図３に示すように、本発明の熱交換管１００のフィン３１は、外径Ｄが１５〜２０ｍｍである管の壁を内部のコアと外部のフィンブレード組との組合せによって、圧延加工されたものである。
前記フィン３１は管の外周に沿う連続的なシングル螺旋フィンであり、前記シングル螺旋フィン３１と熱交換管１００の軸線との法線方向夾角（即ち螺旋角）の範囲は１°〜１．５°である。
熱交換管において、螺旋角度は大きければ大きいほど、フィン溝底部に凝縮された水滴は表面張力により螺旋のところに溜まりやすい。
本発明に設置された螺旋角度は非常に小さいため、フィン溝の底部に集まった凝縮水滴は迅速に滴下し、凝縮液膜の厚さの減少には有利であり、凝縮効果が増加できる。
【００１７】
前記フィン３１のピッチＦＰＩの範囲は１９〜４０個／インチであり、フィン３１の成型後の管壁の厚さＴｆの範囲は０．５〜０．７ｍｍである。
前記フィン３１の頂角Ｂの範囲は１０°〜３０°であり、その形状はほぼ尖って高い三角形である。
このような尖って高い三角形のフィン３１では表面にある凝縮剤がフィン溝の底部に流れやすく、凝縮液膜の形成を防げる。
三角形のフィン３１は比較的大きい伝熱面積を有し、フィン３１における液体冷凍剤膜の厚さは普通管表面の主要部分における液体冷凍剤膜の厚さよりはるかに小さいため、伝熱の抵抗が少なくなり、伝熱管の伝熱性能を大きく高めることができる。
【００１８】
三角形のフィン３１の外高さＦＨの範囲は１．４〜１．６ｍｍであり、フィンの幅Ｗ１の範囲は０．２５〜０．６５ｍｍであり、フィン溝底幅Ｗ２の範囲は０．５５〜０．８５ｍｍであり、前記フィンの幅Ｗ１とフィン溝底幅Ｗ２との比の範囲は１．３〜１／５であり、前記フィンの高さＦＨと壁厚さＴｆとの比の範囲は２．５〜３．５であり、このような最適化された典型的な構造では熱交換の交換面積が大きく増加でき、耐疲労性の向上には有利であり、液体の流動態様をかき乱すのに役立ち、伝熱効率が高められる。
【００１９】
従って、本発明の熱交換管１００は臭化リチウム吸収式冷凍機内の流体の流動具合に対して特別に設計されたものであり、凝縮器の熱交換効率の向上には有利であり、凝縮器の体積と重さを減少させ、その使用寿命を高めることができる。
【００２０】
本発明の熱交換管１００の管内部に流れる作動媒体が水である場合、管内壁に水垢が結成することを防ぐため、内壁に内歯を設置しない。
もちろん内部に流れる作動媒体が水ではなく、或いはよい除垢装置を備えていれば、管内壁に内歯を設置しても良い。
【００２１】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、当業者にとって、本発明の原理に基づき、本発明に対して若干の改良及び修正ができ、それらの改良及び修正はすべて本発明が請求する保護範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は本発明の熱交換管の模式図である。
【図２】図２は図１の部分拡大図である。
【図３】図３は図２におけるＡ部分の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００２３】
１００  ・・・  熱交換管
１  ・・・  平滑部
３  ・・・  フィン部
１１  ・・・  過渡部
３１  ・・・  フィン
Ｂ  ・・・  フィンの頂角
Ｄ  ・・・  平滑部の外径
ＦＨ  ・・・  フィンの高さ
ＦＰＩ  ・・・  フィンのピッチ
Ｌ  ・・・  過渡段
Ｔ  ・・・  平滑部の壁の厚さ
Ｔｆ  ・・・  管壁の厚さ
Ｗ１  ・・・  フィンの幅
Ｗ２  ・・・  フィン溝底幅
【図１】
2007163119.tif 000003
【図２】
2007163119.tif 000004
【図３】
2007163119.tif 000005