(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管内面に、管軸方向に対する所定角度の螺旋状のフィンが形成された伝熱管であって、
前記フィンを、副溝によって分断されるとともに、管内面に螺旋状に突出する複数のフィン構成部により形成し、
前記フィン構成部の螺旋方向下流側において、
管軸方向上流側で隣り合う前記フィンとの間に突出するとともに、前記フィンに対して鋭角に形成した第１突出片と、
管軸方向下流側で隣り合う前記フィンとの間に突出するとともに、前記第１突出片から直線状に形成することによって、他のフィンに形成した前記第１突出片に対して平行となる第２突出片と、
前記フィン構成部の螺旋方向上流側において、
管軸方向上流側で隣り合う前記フィンとの間に突出するとともに、前記第１突出片に対して平行に形成した第３突出片とを備えた
伝熱管。
【請求項２】
前記副溝を、
管周あたり４〜６０の数に形成した
請求項１に記載の伝熱管。
【請求項３】
前記第１突出片、前記第２突出片及び前記第３突出片を、前記フィン間の間隔に対して０．１〜０．９の割合から成る突出長さで形成した
請求項１または２に記載の伝熱管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍機、空調機などの熱交換器に使用される伝熱管およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に空調機や冷凍機などに用いられる伝熱管は、管内の冷媒を蒸発または凝縮させて管外を流れる流体との間で熱交換を行なうもので、熱交換器の高効率化や省エネルギー化の観点から内面溝付管の使用が多くなっている。
【０００３】
この内面溝付管は、管内面に微細な三角形断面や台形断面の溝が管軸に対して直線状もしくは螺旋状に形成されている。これらの溝を管内面に備えたことにより、平滑管に比べ伝熱面積が増大するとともに、冷媒液を撹拌させる攪拌作用によって伝熱性能を向上することができる。
【０００４】
近年、特に空調機用熱交換器に対して高性能化や小型軽量化が強く求められており、また省エネ法の改正に伴って伝熱管の高性能化がより一層求められている。  
しかしながら、従来の内面螺旋溝付管においては溝数、リード角、溝形状などの改良は行なわれているものの、上述したように求められている性能には不十分であった。
【０００５】
そこで、これら従来の螺旋フィン付管に代わる伝熱管として、例えば、特許文献１には、冷媒液の攪拌作用を促進するため、管内面に主溝と、フィンを分断する深さの副溝とで形成したクロス溝付き伝熱管が開示されている。
【０００６】
このクロス溝付き伝熱管は、フィンを副溝によって分断した平面視略Ｓ字形状をした複数の三次元突起（３）を管内面に備えている。  
より詳しくは、三次元突起（３）は、その先端部に、主溝に沿う冷媒流れを副溝の方向へ誘導可能に突出したバリ（３ａ）を備えるとともに、後端部に、該バリ（３ａ）と逆方向に突出したバリ（３ｂ）を備えている。
【０００７】
特許文献１によれば、主溝を流れる冷媒をバリ（３ａ）によって副溝方向へ誘導することで、冷媒の複雑な流れによる攪拌作用を得ることができ、結果的に、熱伝達率を得ることができる旨の記載がされている。
【０００８】
しかし、特許文献１における伝熱管は、三次元突起（３）に備えたバリ（３ａ），（３ｂ）により、冷媒の管内周面側付近での攪拌を図ることができるが、管の半径方向中心側を流れる冷媒については、攪拌されず、結果的に、上述した要求を満足する伝達性能を得ることができなかった。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１７８５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明は、圧力損失を増大させることなく、管内熱伝達率の向上を図ることができる伝熱管、及び、その製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、管内面に、管軸方向に対する所定角度の螺旋状のフィンが形成された伝熱管であって、前記フィンを、副溝によって分断されるとともに、管内面に螺旋状に突出する複数のフィン構成部により形成し、前記フィン構成部の螺旋方向下流側において、管軸方向上流側で隣り合う前記フィンとの間に突出するとともに、前記フィンに対して鋭角に形成した第１突出片と、管軸方向下流側で隣り合う前記フィンとの間に突出するとともに、前記第１突出片から直線状に形成することによって、他のフィンに形成した前記第１突出片に対して平行となる第２突出片と、前記フィン構成部の螺旋方向上流側において、管軸方向上流側で隣り合う前記フィンとの間に突出するとともに、前記第１突出片に対して平行に形成した第３突出片とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この発明の態様として、前記副溝を、管周あたり４〜６０の数に形成することができる。
【００１３】
この発明の態様として、前記第１突出片、前記第２突出片及び前記第３突出片を、前記フィン間の間隔に対して０．１〜０．９の割合から成る突出長さで形成することができる。
【００１４】
本発明は、上述したように、前記フィン構成部の螺旋方向下流側において、管軸方向上流側で隣り合う前記フィンとの間に突出するとともに、前記フィンに対して鋭角に形成した第１突出片と、管軸方向下流側で隣り合う前記フィンとの間に突出するとともに、前記第１突出片から直線状に形成することによって、他のフィンに形成した前記第１突出片に対して平行となる第２突出片と、前記フィン構成部の螺旋方向上流側において、管軸方向上流側で隣り合う前記フィンとの間に突出するとともに、前記第１突出片に対して平行に形成した第３突出片とを備えた構成である。
【００１５】
係る構成により、前記フィン間を流れる冷媒の一部は、前記突出片（第１突出片乃至第３突出片）のうち特に第１突出片に衝突し、管半径方向内側へかき上げられるため、三次元的な非定常流れを効果的に発生させることができる。
【００１６】
従って、単に、管内周面にクロス溝を形成した従来の伝熱管と比較して、管半径方向内側も含めた乱流促進を図ることができ、優れた熱伝達率を得ることができる。
【００１７】
さらに、前記突出片（第１突出片乃至第３突出片）のうち特に第３突出片により、前記フィン間を流れる冷媒が、前記副溝に、より一層、流れ込み易くなるため、二次流れが発生し、特に管内周面付近において冷媒の攪拌効果を得ることができるとともに、圧力損失の増大を防止することができる。
【００１８】
また、本発明は、上述したように第１突出片を、前記フィンに対して鋭角に形成するとともに、第２突出片及び第３突出片を第１突出片に対して平行に形成することにより、フィン間を流れる冷媒がフィン形成方向における複数のフィン構成部の間へ流れ込み易くなり、より優れた拡散作用によって熱伝達率の向上を図ることができる。  
さらに、管軸方向への冷媒流量が増大するため、圧力損失の増大を防止することができる。
【００１９】
さらにまた、前記突出片（第１突出片乃至第３突出片）を、前記フィンに対して鋭角に形成すれば、該突出片の加工を容易に行うことができる。  
また、本発明は、前記副溝を、管周あたり４以上の数で形成することにより、フィン形成方向におけるフィン構成部間の間隔が大きくなりすぎず、十分な冷媒攪拌作用を得ることができる。
【００２０】
一方、本発明は、上述したように前記副溝を、管周あたり６０以下の数で形成することにより、機械拡管時に耐え得るフィン強度を確保することができる。
【００２１】
特に、前記副溝を、管周あたり８〜３０の数で形成することがより好ましい。  
前記副溝を、このように管周あたり８〜３０の範囲内の数で形成することにより、伝熱性能は大きく変化せず、冷媒攪拌作用とフィン強度との好ましいバランスを得ることができる。
【００２２】
また、本発明は、上述したように、前記突出片（第１突出片乃至第３突出片）を、前記フィン間の間隔に対して０．１以上の割合から成る突出長さで形成することにより、フィン間を流れる冷媒がフィン形成方向におけるフィン構成部の間へ流れ込み易くなるとともに、半径方向内側への冷媒のかき上げを促進することができるため、大きな冷媒攪拌作用を得ることができ、熱伝達率の向上を図ることができる。
【００２３】
一方、上述したように前記突出片（第１突出片乃至第３突出片）を、前記フィン間の間隔に対して０．９以下の割合から成る突出長さで形成することにより、フィン間に突出片（第１突出片乃至第３突出片）が突き出しすぎず、該突出片（第１突出片乃至第３突出片）によって前記フィン間に流れる冷媒の流れが阻害されすぎないため、圧力損失の増大を防止することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明により、圧力損失を増大させることなく、管内熱伝達率の向上を図ることができる伝熱管、及び、その製造方法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】
【００２５】
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１〜３に示すように、管内面１０に、螺旋状のフィン１２を形成している。
【００２６】
なお、本実施形態における伝熱管１１は、管内面１０に螺旋状のフィン１２を形成することによりフィン１２間に、主溝１３を備えている。
【００２７】
さらに、前記伝熱管１１は、前記フィン１２を、該フィン１２を螺旋方向Ｄ２（フィン形成方向）に分断することによって複数のフィン構成部１２Ａを形成している。
【００２８】
なお、本実施形態における伝熱管１１は、管内面１０にフィン構成部１２Ａを形成することにより、螺旋方向Ｄ２のフィン構成部１２Ａの間には、副溝１４によってフィン１２を分断する副溝形成部分１５を備えている。
【００２９】
なお、図１は、本実施形態の伝熱管１１の管内面１０の様子を模式的に示した部分拡大展開斜視図であり、図２は、本実施形態の伝熱管１１の縦断面図であり、図３は、フィン構成部１２Ａ付近の拡大平面図である。なお、図２、及び、図３では、前記フィン構成部１２Ａと管内面１０との稜線を省略して模式的に示している。
【００３０】
さらに、前記フィン構成部１２Ａは、螺旋方向下流側Ｄ２ｄに、管軸方向上流側Ｄ１ｕの前記主溝１３に突出する突出片１６（第１突出片１６ａ）を備えている。
【００３１】
前記第１突出片１６ａは、前記主溝１３に対して５°〜９０°の範囲内である１２°の角度（α）で形成している。
【００３２】
前記副溝１４は、螺旋状の前記フィン１２に、管周あたり４〜６０条の範囲内である３２の条数で形成している。
【００３３】
前記第１突出片１６ａは、前記主溝１３の幅（Ｗ２）に対して０．１〜０．９の範囲内である０．３の割合（Ｗ１／Ｗ２）から成る前記主溝１３への突出長さ（Ｗ１）で形成している。
【００３４】
より詳しくは、本実施形態の伝熱管１１は、外径が７．０ｍｍであり、螺旋状のフィン１２は、管軸方向Ｄ１に対して３０°の角度（β）で形成している。さらに、管周あたりのフィン数を４８、フィン高さ（主溝深さ）を、０．２５ｍｍ、フィン１２の断面形状を略台形形状で形成している。  
また、副溝１４は、深さが０．２５ｍｍであり、内角が３０度の逆三角断面の溝形状で形成している。
【００３５】
さらに、前記フィン構成部１２Ａは、螺旋方向下流側Ｄ２ｄに、管軸方向下流側Ｄ１ｄの前記主溝１３に突出する突出片１６（第２突出片１６ｂ）を備えている。
【００３６】
一方、前記フィン構成部１２Ａは、螺旋方向上流側Ｄ２ｕにも、それぞれ管軸方向上流側Ｄ１ｕの前記主溝１３に突出する突出片１６（第３突出片１６ｃ）、管軸方向下流側Ｄ１ｄの前記主溝１３に突出する突出片１６（第４突出片１６ｄ）を備えている。
【００３７】
従って、図３に示すように、フィン構成部１２Ａは、平面視するとＨの文字を傾けた形状（傾斜型Ｈ形状）で形成している。
【００３８】
続いて、上述した伝熱管１１の製造装置１７について図４，図５とともに説明する。  
なお、図４は、本実施形態における伝熱管１１の製造装置１７を断面により示した模式図であり、図５は、切欠きプラグの詳細図である。
【００３９】
引抜き方向Ｘの上流側（図４において左側）には、第１縮径ダイス２３とフローティングプラグ２４を備えている。
【００４０】
管内に配されたフローティングプラグ２４の下流側には、該フローティングプラグ２４と下流側で連結された第１連結棒２５により、管内において回動自在に連結保持され、外周面に複数の螺旋状の溝２６ａが形成された溝付プラグ２６を備えている。  
溝付プラグ２６は、管軸方向Ｄ１に対して右ねじり方向に４０°のリード角で構成している。
【００４１】
管外側において溝付プラグ２６と対向する位置には、銅管１１ａを押圧しながら公転する複数個の転造ボール２７を備えている。
【００４２】
さらに、溝付プラグ２６の下流側には、該溝付プラグ２６と下流側で連結された第２連結棒２８により回動自在に連結保持された切欠きプラグ２９を備えている。
【００４３】
切欠きプラグ２９は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、外周面に凸状の切欠き刃２９ａを複数備えている。  
前記切欠き刃２９ａは、管軸方向Ｄ１に対して右ねじり方向に２５°のリード角で構成している。さらに、図５（ａ）の要部拡大図に示すように、前記切欠き刃２９ａは、その高さを０．２５ｍｍで形成するとともに、その頂角を、３０°で形成しているが、該頂部を平坦状に構成している。
【００４４】
また、管外側において前記切欠きプラグ２９と対向する位置には、銅管１１ａをさらに縮径する第２縮径ダイス３３を備えている。
【００４５】
ここで、銅管１１ａの縮径は、前記第２縮径ダイス３３を用いるに限定せず、例えば、ボールによる転造により行なってもよいが、上述した第２縮径ダイス３３を用いて銅管１１ａを縮径することにより、該銅管１１ａの断面を円形状に保てるので好ましい。
【００４６】
本実施形態の伝熱管１１は、上述した製造装置１７を用いて以下の製造方法により製造する。  
先ず銅管１１ａを第１縮径ダイス２３とフローティングプラグ２４により、縮径する加工を行なう。そして、前記溝付プラグ２６と前記転造ボール２７により銅管１１ａをさらに縮径するとともに、管内に、管軸方向Ｄ１に対して所定のリード角の螺旋状のフィン１２を形成するとともに、該フィン１２間に主溝１３を形成するフィン加工工程を行う。
【００４７】
続いて、前記切欠きプラグ２９と第２縮径ダイス３３により、前記フィン１２を分断した前記フィン構成部１２Ａを複数形成するとともに、前記フィン構成部１２Ａの少なくとも螺旋方向下流側Ｄ２ｄに、管軸方向上流側Ｄ１ｕの前記主溝１３に突出する第１突出片１６ａを形成する突出片加工工程とを行う。
【００４８】
上述した製造方法により、図１から３に示したように、平面視すると傾斜型Ｈ形状をした複数の分断された前記フィン構成部１２Ａを管内に備えた伝熱管１１を製造することができる。
【００４９】
上述した伝熱管１１は、以下のような様々な作用、効果を得ることができる。  
本実施形態の伝熱管１１は、上述したように、前記フィン構成部１２Ａの少なくとも螺旋方向下流側Ｄ２ｄに、管軸方向上流側Ｄ１ｕの前記主溝１３に突出する前記第１突出片１６ａを備えている。
【００５０】
このため、前記主溝１３を流れる冷媒の一部は、前記第１突出片１６ａに衝突し、管半径方向内側へかき上げられるため、三次元的な非定常流れを発生させることができる。
【００５１】
従って、管の半径方向内側も含めた乱流促進効果を得ることができるため、単に、管内面にクロス溝を形成した従来の伝熱管や、副溝近傍にバリを有した従来の伝熱管と比較して、更なる熱伝達率の向上を図ることができる。
【００５２】
さらに、上述したように螺旋状の前記フィン１２は、特に、前記フィン構成部１２Ａの少なくとも螺旋方向上流側Ｄ２ｕに、管軸方向上流側Ｄ１ｕの主溝１３側へ突出した第３突出片１６ｃを備えているため、前記主溝１３を流れる冷媒が前記副溝１４に、より一層、流れ込み易くなるため、二次流れが発生し、特に管内周面付近において冷媒の攪拌効果を得ることができるとともに、圧力損失の増大を防止することができる。
【００５３】
また、螺旋状のフィン１２は、上述したように管軸に対して２５°〜５０°の角度（β）である３０°で形成している。
【００５４】
このように、フィン１２を、管軸に対して２５°以上のリード角で形成することにより、十分な伝熱性能を得ることができる一方、５０°以下のリード角で形成することにより、フィン加工工程において、フィン加工を容易に行うことができる。
【００５５】
また、本実施形態の伝熱管１１は、前記突出片１６を、上述したように前記主溝１３に対して５°〜９０°の範囲である１２°の角度（α）で形成している。  
このため、前記主溝１３を流れる冷媒の流れを過度に妨げることがなく、その一部を前記突出片１６に衝突させて主溝１３から副溝１４への流れ込みが可能となるため、より大きな冷媒攪拌作用によって熱伝達率の向上を図ることができる。
【００５６】
さらに、管軸方向Ｄ１への冷媒流量が増大するため、圧力損失の増大を防止することができる。
【００５７】
特に、本実施形態の伝熱管１１のように、前記突出片１６を、前記主溝１３に対して５°〜２０°の角度範囲で形成することにより、より一層、熱伝達率の向上と圧力損失増大の防止を図ることができる。
【００５８】
また、本実施形態の伝熱管１１は、上述したように前記副溝１４を、螺旋状の前記フィン１２に、管周あたり３２の条数で形成することにより、副溝１４による切欠きピッチが適切な大きさになるため、十分な冷媒攪拌作用を得することができるとともに、機械拡管時に耐え得るフィン強度を得ることができる。
【００５９】
また、本実施形態の伝熱管１１は、上述したように、前記突出片１６を前記主溝１３の幅（Ｗ２）に対して０．３の割合（Ｗ１／Ｗ２）から成る前記主溝１３への突出長さ（Ｗ１）で形成することにより、半径方向内側への冷媒のかき上げが促進され、優れた冷媒攪拌作用を得ることができ、結果的に熱伝達率の向上を図ることができる。
【００６０】
しかも、前記主溝１３に流れる冷媒の流れが阻害されすぎることがない突出長さであるため、主溝１３を流れる冷媒が副溝１４へ流れ込みを許容しつつ、圧力損失の増大を防止することができる。
【００６１】
また、前記副溝１４は、本実施形態の伝熱管１１のように、主溝１３の深さの３０〜１００％の深さで構成することが好ましい。
【００６２】
副溝１４を、主溝１３の深さの３０％以上の深さで構成することにより、主溝１３を流れる冷媒が副溝１４へ流れ込み易くなり、優れた熱伝達率を得ることができるとともに、圧力損失の増大を防止することができる。
【００６３】
一方、副溝１４を、主溝１３の深さの１００％以下の深さで構成することにより、管肉厚に主溝深さよりも深い切り込みを形成することがないため、管の品質（底肉厚の仕様）を保つことができる。
【００６４】
なお、前記副溝１４は、前記切欠きプラグ２９で形成する際の加工の容易さと性能とのバランスから、主溝１３の深さの７０〜８０％の深さで構成することが特に好ましい。
【００６５】
また、上述した伝熱管１１の製造方法では、特に前記突出片加工工程を行うことにより、平面視傾斜型Ｈ形状をした複数のフィン構成部１２Ａを管内面１０に備えた伝熱管１１を容易に製造することができる。
【００６６】
本実施形態の伝熱管１１の製造方法によれば、フィン１２に副溝１４を形成する際において、管内面１０では塑性変形により副溝１４が形成されるため、切り粉による伝熱管１１内部の汚染がない。
【００６７】
さらに、本実施形態における製造装置１７では、第２縮径ダイス３３により、前記切欠きプラグ２９への押圧を行うため、銅管１１ａの断面を円形状に保つことができる。
【００６８】
また、前記切欠きプラグ２９は、切欠き刃２９ａの頂部を、平坦状に構成している。このような切欠き刃２９ａをフィン１２に押し付けることにより、主溝１３側に突出した前記突出片１６を、より一層、形成することができる。
【００６９】
以上、本発明の一実施形態である伝熱管１１について詳述したが、続いて、本発明の伝熱管の性能を検証するために行った実験について説明する。
【００７０】
本実験では、本発明の伝熱管として実施例１から５までの５種類製作するとともに、比較対象として用いる伝熱管を、比較例１として製作した。  
実施例１から５までの伝熱管は、それぞれ上述した実施形態の伝熱管１１と同様の製造方法により、表１に示すような外径、フィン、副溝、突出片を有する形状に製作している。  
【００７１】
【表１】
0004897968.tif 000002
ここで、実施例４の伝熱管は、表１に示した各部の形状からも明らかなとおり、前述した実施形態の伝熱管１１と同じ形状の伝熱管を用いている。
【００７２】
また、実施例１から４の伝熱管は、いずれも平面視傾斜型Ｈ形状をした複数の分断されたフィン構成部１２Ａを備えて形成している。一方、実施例５の伝熱管２１は、図６、及び、図７に示すように、平面視したとき、Ｊ字形をした形状（平面視Ｊ形状）をした複数のフィン構成部４２Ａを備えて形成している。
【００７３】
より詳しくは、実施例５の伝熱管２１における、平面視Ｊ形状をした分断されたフィン構成部４２Ａは、該フィン構成部４２Ａに第１突出片１６ａを備えるに加えて、第２突出片１６ｂ、及び、第３突出片１６ｃを備えた形態である。  
ここで、図６は、実施例５の伝熱管２１の管内面１０の様子を模式的に示した部分拡大展開斜視図であり、図７は、実施例５の伝熱管２１の管内面１０の分断したフィン近傍の拡大平面図である。なお、図７では、前記フィン構成部４２Ａと管内面１０との稜線を省略して模式的に示している。
【００７４】
なお、比較例１の伝熱管は、従来の伝熱管であり、表１に示すとおり管内面にフィンを形成しているが、該フィンに副溝（フィン形成部）を形成していない伝熱管である。
【００７５】
また、実施例１から５、及び、比較例１の伝熱管は、それぞれ表２に示すような形状の溝付プラグ、及び、表３に示すような形状の切欠きプラグを備えた製造装置を用いて製造した。  
なお、表３中の切欠きプラグの外径とは、外周部に備えた刃の高さを含む外径を示し、該切欠きプラグの中心を通る刃の頂部間を結ぶ直線距離を示すものとする。
【００７６】
【表２】
0004897968.tif 000003
【００７７】
【表３】
0004897968.tif 000004
すなわち、表２に示すように、溝付プラグは、いずれの実施例においても同じ形態のものを用い、また、表３に示すように、切欠きプラグは、適宜、異なる形態のものに変更して伝熱管を製作した。
【００７８】
この実験では、伝熱管の管内の凝縮性能を検証する凝縮実験を図８（ａ）に示すような管内凝縮性能測定装置５０Ａを用いて行うとともに、蒸発性能を検証する蒸発実験を図８（ｂ）に示すような管内蒸発性能測定装置５０Ｂを用いて行った。  
なお、図８（ａ），（ｂ）は、それぞれ管内凝縮性能測定装置５０Ａ，管内蒸発性能測定装置５０Ｂの概略図を示し、いずれの装置５０Ａ，５０Ｂにおいても、一般の空調機と同様に全体が冷凍サイクルにより構成されている。
【００７９】
詳しくは、凝縮実験では、実施例１から５までの伝熱管、及び、比較例１の伝熱管のそれぞれを、図８（ａ）に示すように凝縮器に供試管４４として組み込んだ。この場合における、実施例１から５までの各伝熱管の比較例１の伝熱管に対する熱伝達率の比（熱伝達率比）、圧力損失の比（圧力損失比）を測定することにより、凝縮性能の検証を行った。  
蒸発実験では、実施例１から５までの伝熱管、及び、比較例１の伝熱管のそれぞれを、図８（ｂ）に示すように蒸発器に供試管４４として組み込んだ。この場合における、実施例１から５までの各伝熱管の比較例１の伝熱管に対する熱伝達率の比（熱伝達率比）、圧力損失の比（圧力損失比）を測定することにより、蒸発性能の検証を行った。
【００８０】
図８（ａ），（ｂ）に示すように、管内凝縮性能測定装置５０Ａ，管内蒸発性能測定装置５０Ｂにおけるテストセクションは、二重管式熱交換器で構成しており、供試管４４内に冷媒を流し、外側シェルを構成する環状部４５の内部には、その冷媒流れと対向する方向へ熱交換用の水（以下、「熱交換用水」という。）を流して供試管４４の有効長さを４ｍに設定して熱交換を行った。  
なお、凝縮実験における熱交換用水としては、低温水を流し、蒸発実験における熱交換用水としては、高温水を流している。
【００８１】
また、図８（ａ），（ｂ）に示すように、テストセクションの各所定部位には、温度計、圧力計、流量計を配設している。なお、図８（ａ），（ｂ）中、Ｔは、温度計、Ｐは、圧力計、Ｇは、流量計を示す。
【００８２】
続いて、供試管４４の冷媒の入口と出口とにおける実験条件として、凝縮実験では、冷媒入口過熱度、冷媒出口過冷却度を、蒸発実験では、冷媒入口乾き度、冷媒出口過熱度を、それぞれ表４に示すように設定した。  
【００８３】
【表４】
0004897968.tif 000005
これら凝縮実験、蒸発実験における実験条件は、いずれも空調機の熱交換器入口条件と同一となるように、水温を調節した後に測定を行った。  
さらまた、供試管４４の入口と出口における冷媒平均飽和温度は、表４に示すように凝縮実験では４８℃に設定するとともに、蒸発実験では５℃に設定した。
【００８４】
冷媒には、代替フロンとしてＲ４１０Ａを使用し、該Ｒ４１０Ａは混合冷媒であるため実験中に圧縮機出口部に設置している冷媒採取部（図８（ａ），（ｂ）参照）で冷媒を採取し、ガスクロマトグラフにより冷媒組成比を測定しながら実験を行った。  
なお、ガスクロの分析結果は、計算により後述のｔｓ１とｔｓ２に反映している。
【００８５】
凝縮性能、蒸発性能を示す供試管４４の管内での圧力損失比、及び、熱伝達率比αｉは、以下のようにして求めている。  
先ず管内での圧力損失比は、供試管４４の入口、出口の圧力差として求めている。  
管内での熱伝達率比αｉは、本実験での測定値をもとに式（１）から式（４）を用いて算出する。  
【００８６】
【数１】
0004897968.tif 000006
【００８７】
【数２】
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【００８８】
【数３】
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【００８９】
【数４】
0004897968.tif 000009
ここで、数式（１）中のＱは、交換熱量（ｋＷ）、Ａは、供試管外表面積（ｍ２）、ｔｍは、対数平均温度（℃）、αｏは、管外熱伝達率（ｋＷ／ｍ２Ｋ）を示す。
【００９０】
数式（２）中のＧは、熱交換用水の流量（ｋｇ／ｓ）、Ｃｐは、熱交換用水の比熱（ｋＪ／ｋｇＫ）、ｔｗ１は、熱交換用水の入口温度（℃）、ｔｗ２は、熱交換用水の出口温度（℃）を示す。
【００９１】
数式（３）中のｔｓ１は、冷媒入口飽和温度（℃）を示し、ｔｓ２は、冷媒出口飽和温度（℃）を示す。
【００９２】
数式（４）中のｋは、熱交換用水の熱伝導率（ｋｗ／ｍＫ）、Ｄｅは、環状部相当直径（ｍ）を示す。Ｄは、シェル内径（ｍ）を示し、ｄは、供試管外径（ｍ）、Ｒｅは、熱交換用水のレイノルズ数（−）、Ｐｒは、熱交換用水のプラントル数（−）を示す。
【００９３】
すなわち、温度などの測定値、設定パラメータをもとに数式（２）よりＱ、数式（３）より凝縮時、蒸発時のｔｍ、数式（４）よりαｏを算出し、これら算出した値を数式（１）に代入することにより熱伝達率比αｉを算出することができる。
【００９４】
かくして得られた凝縮性能および蒸発性能の評価結果を表５に示す。  
【００９５】
【表５】
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表５より明らかなように、熱伝達率に関しては、実施例１から５のいずれの伝熱管においても、凝縮性能、蒸発性能ともに、比較例１の伝熱管より高い熱伝達性能を示した。
【００９６】
これにより、前記主溝を流れる冷媒の一部が、特に第１突出片に衝突し、管半径方向内側へかき上げられるため、管半径方向内側も含めた顕著な乱流促進を図ることができる。さらに、前記主溝を流れる冷媒の一部が、前記副溝に流れ込むことにより、管内周面全体において冷媒が拡散し、結果的に熱伝達率の向上を図ることができることを実証することができた。
【００９７】
また、凝縮性能についてはフィンに対する主溝と副溝との成す角（α）の大きい実施例１，２，５の伝熱管が高性能となり、蒸発性能については、逆に、主溝と副溝とのなす角（α）の小さい実施例３，４の伝熱管が高性能となった。
【００９８】
特に、実施例１，２の伝熱管は、表３に示すように、切欠きプラグのリード角が小さく（０°）、副溝が管軸に対して略平行である。このため、凝縮した冷媒が速やかに管軸方向に流れて排除されることも凝縮性能が向上した要因として考えられる。
【００９９】
逆に、実施例３，４の伝熱管は、切欠きプラグのリード角が、実施例１，２の伝熱管のリード角（０°）よりも大きいため（２５°）、管内に冷媒が長時間保持され、蒸発を繰り返し、結果的に蒸発性能が向上したと考えられる。
【０１００】
また、表５より明らかなように、圧力損失に関しては、実施例３，４の伝熱管は、比較例１の伝熱管と比較して同等以下となった。
【０１０１】
これにより、フィンに対する突出片のなす角（α）、及び、主溝幅に対する突出片の主溝側への突出長さ（Ｗ１／Ｗ２）の値を比較的小さく設定することにより、圧力損失が増大することなく高性能化を図れることが確認できた。
【０１０２】
特に、実施例５の伝熱管は、他の実施例、及び、比較例の伝熱管と比較して、フィンに対する突出片のなす角（α）が大きいため（４４°）、圧力損失が大きくなっている（１２３．６）と考えられる。
【０１０３】
このことから、フィンに対する突出片のなす角（α）は、大よそ３０°以下であることが、圧力損失の増加を抑える上で好ましいことを確認できた。
【０１０４】
一方、実施例１，２，５の伝熱管は、比較例１の伝熱管と比較して熱伝達率比を含めたトータルの凝縮性能、蒸発性能は、いずれも向上したが、特に実施例２の伝熱管の圧力損失は、凝縮時、蒸発時ともに１０％以上増大した。
【０１０５】
これは、表３に示すとおり、実施例２以外の伝熱管における切欠きプラグの頂角がいずれも３０°であるのに対して、実施例２の伝熱管における切欠きプラグの頂角のみを６０°としていることが要因として考えられる。
【０１０６】
すなわち、頂角が大きな（６０°）切欠きプラグを用いて実施例２の伝熱管を製造することにより、主溝幅（Ｗ２）に対する突出片の主溝側への突出長さ（Ｗ１）の比（Ｗ１／Ｗ２）が０．６３と最も大きくなったことが要因として考えられる。
【０１０７】
さらに、実施例１の伝熱管は、それぞれ主溝幅（Ｗ２）に対する突出片の主溝側への突出長さ（Ｗ１）の比（Ｗ１／Ｗ２）が実施例３，４における比（Ｗ１／Ｗ２）よりも大きい値（０．５０）で形成している。
【０１０８】
以上より主溝幅（Ｗ２）に対する突出片の主溝側への突出長さ（Ｗ１）の比（Ｗ１／Ｗ２）は、０．５より小さいことが、圧力損失の増加を抑える上で好ましいことを確認できた。
【０１０９】
また、表５の結果より明らかなように、実施例４の伝熱管は、凝縮実験、蒸発実験のいずれにおいても、実施例３の伝熱管よりも熱伝達率が向上した。
【０１１０】
これは、実施例３の伝熱管は、実施例４の伝熱管と比較すると、切り欠き数、すなわち、副溝の数が実施例４の伝熱管の副溝の数（８）よりも多い（３２）が、その他の形態については、全て同じ形態であることから、実施例３の伝熱管は、実施例４の伝熱管よりも、副溝の数が多い分、管半径方向内側も含めた管内全体の乱流効果を図ることができたことが要因として考えられる。
【０１１１】
また、本発明は、上述した実施例１から５の伝熱管、或いは、上述した伝熱管の製造方法に限らず、様々な形態、態様で構成することができる。
【０１１２】
例えば、本発明の伝熱管は、上述した実施形態（実施例４）の伝熱管１１、或いは、実施例５の伝熱管２１のように、前記フィン構成部１２Ａ，４２Ａに、少なくとも第１突出片１６ａを備えた構成で形成することができる。
【０１１３】
このように、前記第１突出片１６ａを備えることにより、主溝１３を流れる冷媒の一部が前記第１突出片１６ａに衝突し、管半径方向へかき上げられ、三次元的な非定常流れを発生させ、更なる乱流促進による熱伝達率の向上を図ることができるからである。
【０１１４】
具体的には、本発明の伝熱管は、例えば、図９に示すように、平面視するとＺの字形を傾斜させた形状（平面視傾斜型Ｚ形状）をした複数のフィン構成部５２Ａを備えた伝熱管３１として形成することもできる。  
なお、図９は、平面視Ｚ形状をしたフィン構成部５２Ａを有する管内面の拡大平面図である。但し、図９中、フィン構成部５２Ａと、管内面との稜線を省略して模式的に示している。
【０１１５】
平面視Ｚ形状をした分断されたフィン構成部５２Ａは、該フィン構成部５２Ａに第１突出片１６ａを備えるに加えて、第４突出片１６ｄを備えた形態である。
【０１１６】
さらに、前記伝熱管３１は、管軸方向Ｄ１の上流側と下流側を図９に示した方向と逆にして、冷媒を流しても、第４突出片１６ｄが前記フィン構成部５２Ａの螺旋方向下流側Ｄ２ｄに、管軸方向上流側Ｄ１ｕの前記主溝１３に突出した構成となる（図９中、括弧内に示した矢印参照）。
【０１１７】
すなわち、上述した構成の伝熱管３１は、管内に、管軸方向Ｄ１の一方側と他方側のいずれの側を上流側として下流側へ冷媒を流しても、第１突出片１６ａ、第４突出片１６ｄのいずれか一方が必ず、前記フィン構成部５２Ａの螺旋方向下流側Ｄ２ｄに、管軸方向上流側Ｄ１ｕの前記主溝１３に突出した構成となる。
【０１１８】
よって、前記構成の伝熱管は、熱交換器への取り付け方向に関らず、上述した優れた性能を確保することができ、取り付け方向を意識することなく容易に熱交換器に対して取り付ることができる。  
本発明は、上述した本実施形態のように様々な構成により形成することができるが、上述した構成に限定されるものではなく、多くの実施形態を得ることができる。  
なお、上述した実施形態と、この発明の構成との対応において、この実施形態の切欠き刃２９ａは、この発明の刃に対応し、この実施形態の主溝１３は、この発明のフィン間に対応するものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本実施形態の伝熱管を示す部分拡大展開斜視図。
【図２】本実施形態の伝熱管を示す縦断面図。
【図３】本実施形態の伝熱管におけるフィン構成部を有する管内面の拡大平面図。
【図４】本実施形態における伝熱管の製造装置を示す模式図。
【図５】本実施形態の伝熱管の製造に用いた切欠きプラグの概略図。
【図６】本発明伝熱管の一例を示す部分拡大展開斜視図。
【図７】本発明の伝熱管の一例を示すフィン構成部を有する管内面の拡大平面図。
【図８】本実施形態の伝熱管の性能評価に用いた実験装置の概略図。
【図９】本発明の伝熱管の一例を示すフィン構成部を有する管内面の拡大平面図。
【符号の説明】
【０１２０】
１１，２１，３１…伝熱管
１０…管内面
１２，４２，５２…フィン
１２Ａ，４２Ａ，５２Ａ…フィン構成部
１４…副溝
１６…突出片
１６ａ…第１突出片
２６…溝付プラグ
２９…切欠きプラグ
３３…第２縮径ダイス
Ｄ１…管軸方向
Ｄ２…螺旋方向
【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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