JPH08110187A - 熱交換チューブ - Google Patents

熱交換チューブ

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JPH08110187A
JPH08110187A JP7233910A JP23391095A JPH08110187A JP H08110187 A JPH08110187 A JP H08110187A JP 7233910 A JP7233910 A JP 7233910A JP 23391095 A JP23391095 A JP 23391095A JP H08110187 A JPH08110187 A JP H08110187A
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JP
Japan
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tube
heat exchange
fin
height
copper
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JP7233910A
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Robert H L Chiang
エイチ．エル．チアング ロバート
Jack L Esformes
エル．エスフォームズ ジャック
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Carrier Corp
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シェルやチューブタイプの空調冷却装置で使
用される、改良された熱交換チューブを提供する。 【解決手段】 指定された範囲の外直径を持つ銅、また
は銅合金のチューブにおいて、フィンの高さＨfとフィ
ン密度Ｄfの範囲を指定し、フィンの高さとチューブの
外直径Ｄo間の比率を指定することによって、その生産
性、熱交換能力、流体流動特質を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は熱交換チューブに関
し、特に、管内の流体と管外の流体間で熱交換が行われ
る装置に用いられる熱交換チューブに関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの空調システムでは、多管式熱交換
機が使用されている。多管式熱交換機では、１つのシェ
ル内に複数のチューブが設置されている。従来技術にお
いては、冷却されるべき流体が熱交換機内において多数
の平行な流れを形成するように、これらのチューブを設
置している。一般的な多管式熱交換機としては、空調の
水冷却装置がある。
【０００３】水冷却装置では、チューブ内を水が流通す
る。このチューブは、熱交換シェルを流れる冷媒に浸っ
ている。管の壁を通じて熱が交換されることにより水が
冷却される。この際に交換される熱によって、管の外表
面と接している冷媒が気化する。
【０００４】空調装置の設計においては、効率化、経済
性、用具の重量と体積の削減のために、熱交換機の熱交
換能力を最大にし、かつ流体の流通におけるロスを最小
にすることが求められている。多管式冷却装置の熱交換
能力は、内蔵される個々のチューブの熱交換特性によっ
て決まる。チューブを流通する際における損失は、内表
面の形状とチューブ内の横断面積により決定される。ま
た、横断面積はチューブの内直径により定まる。
【０００５】チューブの表面積を大きくすることで、そ
の熱交換能力が向上する。外表面の表面積は、フィンを
形成することで大きくできる。空調冷却装置のチューブ
は、通常、銅または銅合金からできている。
【０００６】フィンは、管壁の金属を加工することで、
チューブの外面に形成できる。銅製冷却装置のチューブ
のフィンは、通常、らせん状のフィンコンボリューショ
ン、つまり"starts"を一つ以上有する。一般に、フィン
が高いほど熱交換率が向上する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、フィンの形成
には管壁を構成する材質の一部が費やされ、その割合
は、フィンが高くなるにつれて大きくなる。一方、管壁
の厚さは、適当な破裂強度が得られるに十分なものとす
る必要がある。すなわち、一定の壁厚のチューブに形成
できるフィンの高さには、実質的には上限がある。
【０００８】フィンが形成されたチューブにおいて、外
表面積を拡大するもう１つの方法は、フィンの密度、す
なわちチューブの単位長さあたりのフィン数を増やすこ
とである。しかし、これに関してもフィンの高さ同様の
制限理由があることから、管壁に適当な破裂強度を維持
するには、実質的にフィン密度には上限がある。製造に
ついて考慮すると、フィンの高さと密度には実際には限
度がある。冷却装置チューブに高密度または高さのある
フィンを形成すると、フィンを形成するために必要な工
具に過度な負担がかかるためである。
【０００９】チューブの内部形状もまた、その熱交換能
に影響する。チューブ内面のリブによって管内の流体に
さらされるチューブ内表面の面積が増加し、それによっ
て熱交換能力が増加する。
【００１０】チューブ内の流通状態は、流体とチューブ
壁面との熱交換率に影響する。チューブの内部形状によ
って、この流通状態を整えることもできる。銅や銅合板
性の空調冷却装置のチューブでは、リブのように熱交換
能力を向上する内表面の構造は、チューブ壁面の金属で
形成される。外表面の構造と同様に、リブの高さは破裂
強度が不十分になるまで高くなってはならない。
【００１１】さらに、内表面の構造は、チューブの流体
流通抵抗を過度に増加させてはならない。流通抵抗は、
チューブの内部横断面積によるところが大きいので、チ
ューブの内直径をできるだけ大きくとることが重要であ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、銅または銅合金製の熱交換チューブであ
って、その外面に最低１つのフィンコンボリューション
と、1.14〜2.69cmのチューブの外直径(Ｄo)を有してお
り、前記フィンの高さ(Ｈf)が0.4から0.64mmで、フィン
密度が１cmあたり21〜39であるとことを特徴とする。
【００１３】チューブの直径及び素材が与えられれば、
所望の破裂強度と機械強度を得るために最低限必要な壁
面の厚さを計算することができる。すなわち、フィン、
もしくはリブを熱交換のためにチューブ壁面に加工する
前に原料チューブの公称厚がわかっていれば、フィンの
高さと密度、及びチューブの最終的な外直径を確定する
ことによって、製造されるチューブの内直径を設定する
ことができる。空調の冷却装置では、一般的に、最終的
な外直径の範囲が1.1〜2.7cm(0.45から1.05インチ)のチ
ューブを使用する。 以下、本発明を更に詳細に説明する。本発明は、外表面
構造を有する熱交換チューブであり、公称の外部仕上が
り寸法に対し、生産性、熱交換能力、内部の流体流動特
性を最適化する仕上がり寸法を有していることを特徴と
する熱交換チューブである。
【００１４】フィンの高さと密度、及びチューブの外直
径を指定することによって、これらを最適化することが
できる。所定の外直径及び素材からなるチューブにおい
て所望の破裂強度を得るために、管壁には特定の厚さが
必要である。従って、外直径、フィンの高さとフィン密
度を指定することで、間接的にチューブの内直径も決定
される。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を詳細に説明する。
【００１６】本発明の熱交換チューブ１０を図１に示
す。チューブ１０は、管壁１１、外部のフィン構造１
２、もしくは、内部のリブ構造１３を有する。管壁１１
の厚さはＴw、フィン構造１２のフィンの高さはＨfであ
る。フィン構造１２のフィン密度（チューブの単位長さ
あたりのフィンの数）はＤfである（図示省略）。フィ
ン構造１２は、最低１つのらせん状のフィンコンボリュ
ーションを有する。チューブ１０の外直径はＤoであ
る。
【００１７】空調システムの多管式熱交換機や冷却装置
での使用を目的としたチューブであって、その外直径
（Ｄo）が1.14〜2.69cm(0.45〜1.05インチ)であるチュ
ーブにおいては、所望の加工性、熱交換能力、及び流体
の流動特性を得るために、フィンの高さは、0.4〜0.64m
m(0.016〜0.025インチ)、フィン密度は、1cmあたり21〜
39(1インチあたり53〜99)とする必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る熱交換チューブの長手軸
側における部分断面図。
【符号の説明】
１０…熱交換チューブ １１…管壁 １２…フィン構造 １３…リブ構造

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 銅または銅合金製の熱交換チューブであ
    って、その外面に最低１つのフィンコンボリューション
    と、1.14〜2.69cmのチューブの外直径(Ｄo)を有してお
    り、 前記フィンの高さ(Ｈf)が0.4から0.64mmで、フィン密度
    が１cmあたり21〜39であるとことを特徴とする熱交換チ
    ューブ。
JP7233910A 1994-09-12 1995-09-12 熱交換チューブ Pending JPH08110187A (ja)

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US08/304295 1994-09-12

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