JPH1172294A - 空調用熱交換器の内面溝付き溶接管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空調用熱交換器の内面溝付き溶接管におい
て、熱伝達率が良いと共に、冷媒の圧力損失が比較的小
さなものを提供すること。 【解決手段】 帯状金属板に、幅方向に分割された４以
上の細長い細区分帯３が設けられ、その細区分帯３の夫
々に多数の傾斜溝１が並列され、隣り合う細区分帯３の
各傾斜溝１が逆傾斜に形成される。細区分帯３の境に
は、長手方向に平行な縦溝４が形成されたものと、それ
の存在しないものとが交互に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内部に気液二相状
態の冷媒が流通する空調用熱交換器の内面溝付き溶接管
に係り、薄い帯状金属板の内面側に多数の溝を並列さ
せ、それを管状に塑性変形して継目を溶接した溶接管に
関する。

【０００２】

【従来の技術】空調用熱交換器は、冷媒が気液二相状態
で流通する管を有し、その管内面に冷媒攪拌用の多数の
溝及び突条を形成したものが提案されている。例えば、
薄い帯状金属板の表面に傾斜する溝を一方向のみ設け、
それを管状に丸め、その継目を溶接固定したもの、ある
いは多数の傾斜溝を帯状金属板の中心線に対して対称に
形成し、それを管状に丸めて溶接したもの等が知られて
いる。内面溝付き管は、溝なし管に比べて冷媒側の熱伝
達率を向上することが認められているが、さらに熱伝達
率の良いものが求められていた。

【０００３】本発明者は既に、管内面の傾斜溝に加えて
さらに管の軸線に平行な縦溝が有効であることを提案し
ている。これは図７に示す如く、薄い帯状金属板にその
幅方向に互いに平行な多数の縦溝４を形成すると共に、
各縦溝４間に傾斜溝１を設け、隣り合う傾斜溝１が互い
に逆傾斜に形成されたものである。そして、縦溝４の深
さを傾斜溝１のそれよりも浅く形成している。そのよう
にすることにより、気液二相状態の冷媒を攪拌しつつ円
滑に流通させて、流通に伴う冷媒の圧力損失を最小限に
抑えつつ、熱伝達率を向上させていた。さらに、縦溝４
の深さを傾斜溝１のそれより浅く形成することにより、
薄い帯状金属板を管状に塑性変形する際に、傾斜溝１の
部分が他の部分より大きく変形することを防止して、管
外周が多角形になることを防ぎ、真円度の高い信頼性の
高い溶接管を提供していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の空調用熱交換器
の内面溝付き溶接管及び本発明者が既に提案している溶
接管の熱伝達率をさらに向上させると共に、冷媒の流通
に伴うその圧力損失の少ないものが求められている。そ
こで本発明者はさらに各種実験研究の結果、次の溶接管
を提案する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の空調用熱交換器
の内面溝付き溶接管は、帯状金属板の内面側に多数の溝
が並列され、その幅方向に湾曲された両縁２が互いに液
密に溶接固定されてなる空調用熱交換器の内面溝付き溶
接管において、前記帯状金属板に、その幅方向に分割さ
れた４以上の細長い細区分帯３，３が設けられ、各細区
分帯３の夫々に、その長手方向に対して斜めに多数の傾
斜溝１が並列され、且つ隣り合う細区分帯３の各傾斜溝
１が逆傾斜に形成され、各細区分帯３の境には前記長手
方向に平行な縦溝４が形成されたものと、縦溝なしのも
のとが交互に形成されて、その溝なしの境を仮想中心線
としてその両側に前記逆傾斜による一対の傾斜溝１，１
により平面Ｖ字状のＶ字溝群が形成されたことを特徴と
するものである。

【０００６】この溶接管は、各細区分帯３の境に縦溝４
が形成されたものと、それのないものとが交互に形成さ
れている。そのため、傾斜溝１が存在する部分とそれが
存在しない部分とで、特に気液二相状態の冷媒の液相部
分の流れに変化が生じ、全体として液相部分が攪拌され
て周方向に広がり、管内面における液相の濡れ面積を拡
大して、熱伝達率を向上させる。しかも、縦溝４の存在
する部分とそれが存在しない部分とが交互に形成されて
いるから、縦溝４の存在しない部分における圧力損失の
増大はそれほど大きくならず、実用性の高い空調用熱交
換器の内面溝付き溶接管を提供できる。

【０００７】請求項２記載の本発明は、前記請求項１記
載の発明の好ましい実施の形態であって、前記縦溝４の
深さが前記傾斜溝１のそれよりも浅く形成され、管断面
外周が円形に形成された空調用熱交換器の内面溝付き溶
接管である。このように構成することにより、薄い帯状
金属板を管状に塑性変形する際に、縦溝４の部分が他に
部分より大きく変形することを防止して、管外周が多角
形になることを防ぎ、真円度の高い信頼性の高い溶接管
を提供できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、図面に基づいて本発明の各
実施の形態につき説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態を示す一部展開図、図２は図１のII部拡大斜視
図、図３は図１の III部拡大斜視図、図４は図３の端面
図である。この溶接管９は、薄い帯状の銅板の内面側
に、その幅方向に分割されて６つの細長い細区分帯３，
３が設けられ、各細区分帯３の夫々に長手方向に対して
斜めに多数の傾斜溝１が並列されている。隣り合う各細
区分帯３の傾斜溝１は、逆向きに傾斜されている。そし
て各細区分帯３の境には、長手方向に平行な縦溝４が形
成されたものと、それの存在しないものとが幅方向に交
互に配置されている。その結果、溝なしの境を仮想中心
として、その両側に逆傾斜による一対の傾斜溝１，１に
より平面Ｖ字状のＶ字溝群が形成される。

【０００９】次に縦溝４は、図３及び図４に示す如く、
その深さが傾斜溝１のそれよりも浅く形成されている。
さらに、縦溝４の側壁部６の先端から傾斜溝群に向かっ
て先下がりとなるスロープ面７が形成されている。この
スロープ面７の傾斜角度は１０度前後としている。なお
この例では、管の平均肉厚は0.25〜0.5mm 程度であり、
縦溝４の深さは傾斜溝１の深さの３／４〜１／２程度で
ある。また、縦溝４の幅方向両側の側壁部６の高さは0.
03〜0.05mm程である。薄い帯状の銅板に予めこのような
各溝を溝成形ローラ等で形成しておき、次いでその帯状
銅板を次第に断面円形に形成し、その境目を電気溶接に
より接合固定して本溶接管９を完成するものである。

【００１０】

【実施例】次に本発明の一実施例につき説明すると、外
径が７mmで平均肉厚が0.31mmのヒートポンプ型空調用熱
交換器の冷媒管において、各傾斜溝１のリード角α（図
１）は１８度で、その傾斜溝１の深さｈ₂ ＝0.17mm（図
４）であり、図１に示す如く周方向に６分割され、夫々
傾斜溝１は互いに逆向きに配置されている。そして軸に
直角な横断面において、傾斜溝１の数は４８本である。
また、互いに逆向きに配置された傾斜溝１の境目には縦
溝４が形成されているものと、それがないものとが存在
する。縦溝４は、その幅Ｗが0.03〜0.05mmである。さら
にスロープ面７の幅は0.5mm である。また、傾斜溝１の
溝底の肉厚ｈ₁は0.25mm、縦溝４の溝底の肉厚ｈ₃ は0.2
8mm、側壁部６の高さｈ₄ は0.03mm〜0.05mmである。

【００１１】

【性能比較】次に、図１における溶接管と、図７に示す
溶接管との比較実験を行ってみた。両溶接管の違いは、
図１の本発明の溶接管では縦溝４が各溝群の境目におい
てひとつおきに存在するが、図７では全ての境に存在す
る点のみである。その比較実験の結果は下表の通りであ
る。

【００１２】

【表１】

【００１３】その結果、本発明の溶接管は凝縮器及び蒸
発器の何れにおいても熱伝達率が、１５〜２０％向上す
ると共に、冷媒の圧力損失は５％多くなった。その結
果、熱伝達率の向上が圧力損失の増大の欠点を上回り、
全体として実用性の高い溶接管となっている。

【００１４】上記実験例の溶接管を凝縮器として熱交換
器に用いた条件は、入口空気の乾球温度が３５度で湿球
温度が２４度である。また凝縮器の入口圧は20.8Kg／cm
² Ｇであり、過熱度は25deg 、過冷却度は5deg、ファン
流速は1.0m／s とした。そして、図７の溶接管の熱交換
量及び冷媒圧損を夫々 100としたときの図１に示す溶接
管の熱伝達率及び冷媒圧損を記録した。なお、冷媒流通
方向は図１においてＡの場合と、その逆の場合とを行っ
た。その結果、熱伝達率については両者はほとんど差が
なかったが、圧力損失ではＡ方向の方がそれと逆方向よ
りも１％程度損失が少なかった。本発明の図１における
溶接管を蒸発器として熱交換器性能試験を行ったときの
実験条件は次の通りである。入口空気の乾球温度が２７
度で湿球温度が１９度である。また蒸発器の出口圧は管
内圧が 5.4Kg／cm² Ｇであり、過熱度は5deg、過冷却度
は5deg、ファン流速は0.8m／s である。何れにしても、
本発明の溶接管は冷媒の圧力損失を上回る熱伝達率の向
上が実験により判明した。その理由は明確でないが、後
述する発明の作用の如く推測できる。

【００１５】次に図５は、本発明の他に実施の形態であ
り、この例が図１のそれと異なる点は、細区分帯３が周
方向に４分割され、それらの境目に２本の縦溝４が形成
されている。次に図６は、本発明の他の実施の形態であ
り、この例が図５のそれと異なる点は、細区分帯３の境
目に１本の縦溝４が形成されている点である。

【００１６】

【発明の作用・効果】本発明の空調用熱交換器の内面溝
付き溶接管は、各細区分帯３の境に長手方向に平行な縦
溝４が形成されたものと、それのないものとが交互に形
成されたので、気液二相状態で管内を流通する冷媒は、
その液相部分が傾斜溝１に沿って斜めに流通するとき、
縦溝４に導かれた液と、縦溝４の存在しない部分の液と
では、互いに流通速度が異なり、その結果管内面におけ
る各部分の液相間に引っ張り及び圧縮が生じ、その結果
全体として液相の攪拌が行われ、熱伝達性能が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空調用熱交換器の内面溝付き溶接管の
一部展開正面図。

【図２】図１のII部拡大斜視図。

【図３】図１の III部拡大斜視図。

【図４】図３の端面図。

【図５】本発明の第２の例を示す溶接管の一部展開正面
図。

【図６】本発明の第３の例を示す溶接管の一部展開正面
図。

【図７】従来の空調用熱交換器の内面溝付き溶接管の一
部展開正面図。

【符号の説明】

１ 傾斜溝 ２ 縁 ３ 細区分帯 ４ 縦溝 ５ 突条 ６ 側壁部 ７ スロープ面 ８ 溶接部 ９ 溶接管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯状金属板の内面側に多数の溝が並列さ
   れ、その幅方向に湾曲された両縁２が互いに液密に溶接
   固定されてなる空調用熱交換器の内面溝付き溶接管にお
   いて、 前記帯状金属板に、その幅方向に分割された４以上の細
   長い細区分帯３，３が設けられ、 各細区分帯３の夫々に、その長手方向に対して斜めに多
   数の傾斜溝１が並列され、且つ隣り合う細区分帯３の各
   傾斜溝１が逆傾斜に形成され、 各細区分帯３の境には前記長手方向に平行な縦溝４が形
   成されたものと、縦溝なしのものとが交互に形成され
   て、その溝なしの境を仮想中心線としてその両側に前記
   逆傾斜による一対の傾斜溝１，１により平面Ｖ字状のＶ
   字溝群が形成されたことを特徴とする空調用熱交換器の
   内面溝付き溶接管。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記縦溝４の深さが
   前記傾斜溝１のそれよりも浅く形成され、管断面外周が
   円形に形成された空調用熱交換器の内面溝付き溶接管。