JPS61289293A

JPS61289293A - 伝熱管及びその製造方法

Info

Publication number: JPS61289293A
Application number: JP12820085A
Authority: JP
Inventors: Heikichi Kuwabara; 桑原　平吉; Kenji Takahashi; 研二高橋; Takehiko Yanagida; 柳田　武彦; Hisashi Nakayama; 中山　恒; Shigeo Sugimoto; 杉本　滋郎; Kiyoshi Oizumi; 大泉　清
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1985-06-14
Filing date: 1985-06-14
Publication date: 1986-12-19
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: JPH0670556B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕この発明は、空気調和機、冷凍機等の熱交換器に用いる
伝熱管の構造及び製法に関するものであり、特に単相流
伝熱管に適した面構造及びその製法に係わる発明である
。

〔発明の背景〕

周知の如く空気調和機や冷凍機等の熱交換器には伝熱管
が設けられており、これらの管の内面の構造は管に加工
を施さない平滑管の他、米国特許第３，７６８，２９１
号の如き二次元状のリブを備えたもの、あるいは、米国
特許第３．１１３０．０８７号の例のように管壁内側に
転造用の加ニブラグを挿入し、溝加工を行うことにより
一次側のリブを設けた後、さらに追加工により二次側の
溝を付けた三次元突起状の面構造を有する管が知られて
いる。

この面構造を有する伝熱管を例えば単相流用の伝熱面に
用いたとすると、この面構造の突起形状は丸みを帯びて
いない鋭角状であり、後に詳述するが角を曲がる流れに
よりはく離渦を生じ、伝熱管の人出日間の流体の圧力損
失が高くなり、流体の駆動力を多く要する。また、流体
の流線に対する垂直な平面に対しては、流体がその部分
でよどむために運動エネルギが衝突の圧力となり、この
ためその部分が長時間たつうちに減耗する。伝熱性能に
ついては、この減耗によりリブの高さ、リブの形状が最
適値から変動するために初期の性能値よりも低くなる。

またこの転造プラグを用いる方法は、−次溝と二次溝を
加工しなければならないので、必然的に加工工程が増え
、コストアンプの要因となっている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、熱伝達率が高い性能を得るとともに、
耐久性の高い伝熱面構造を有する伝熱管及びその安価な
製法を提供することにある。

〔発明の概要〕

この発明の特徴は、管内に設けた突起の横断面の形状が
、底面及び任意の高さの位置において円、またはだ円の
ような滑らかな曲線で構成され、このような突起を、管
内にらせん状の曲線に沿って規則正しく配列したもので
ある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１．第２図により説明する
。伝熱管内壁面１に、突起３をらせん状の曲線４に沿っ
て形成する。この突起３は、第３図（Ａ）に示すように
、平面が円形の突起３２か、あるいは第３図（Ｂ）に示
すように、楕円形の突起３４である。または（Ｃ）に示
すように卵の断面形に類似した非対称の楕円曲線状の突
起３６でもよい。あるいは（Ｄ）の如き小判状３８でも
よい。また、突起の底面より任意の高さの横断面形状も
、それぞれ底面と類似の形状をしており、底面より横断
面積は減少している。また縦断面形状は、第４図（Ａ）
、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すようになめらかな曲線
で形成されている。なお、平面は第３図（Ａ）〜（Ｄ）
に近似した曲面でもよい。

次に本発明の製造方法を図面をもって説明する。

第５図に、本発明の製造法の一例を示す。内。

外周面が平滑な円管１の外周に沿って円管固定用工具５
２及び歯車状工具５４を有する回転体５０を外部電力ｇ
（図示せず）による回転させ、歯車状工具５４の歯４０
で管を塑性変形させて管内に突起３を形成する。この場
合、歯車状工具の取付は角度により管軸ｏ−ｏ’方向の
ピッチが決まるゆなお、突起３の形状は、工具の歯４０
に対応し、歯４０の角部に相当する部分が丸味を有する
ものとなる。

突起３に対応する管外の凹みの円周方向ピッチは、歯車
状工具５４に備えられた歯４０の円周方向ピッチに等し
く、工具５４の押し付は量を調節して、突起３の高さを
定めることが出来る。工具５４を管軸に対して直角方向
に回転させる場合には、各々独立した環状の突起３の列
を管内壁に設けられる。歯車状工具５４を図に示すよう
に回転させつつ、管１を矢印方向に送るとスパイラル状
の突起列が形成される。管１を固定し歯車状工具５４を
スパイラル状に進ませても、スパイラル状に進む突起列
が形成される。なお、一般には、管を軸方向に送り、工
具５４を固定して製作する。

突起列の間は、平らな面として残る。

管外に突起３を設ける際にできる凹部分には、管外沸騰
、凝縮を促進するための微細加工を行うことはできず、
この部分を除いた管外の平滑な部分が管外伝熱促進の有
効面積となる。このため管外機械加工を精度良く行うた
めに各突起列の間の管外に、管軸に対して平行な面を必
要とする。このとき管外表面が管軸に対して平行であれ
ば管内表面もこの部分では管軸に対して平行である。

第５Ａ図に、用いて歯車状工具５４の略図を示す、工具
の歯先円周角度βを変えることによって突起の円周方向
のピッチＺを変えることができ、また歯先高さｈは、管
外から管内へ押込む深さより大きいものを用いる。この
歯車状工具５４の一例を挙げると外径りはおよび３３〜
３５ｍｍ、歯先高さｈは０．４５〜０．８ａｍ歯先円周
角βは１０”〜２０°、歯先の幅Ｗはおよそ１ｍで、こ
の寸法の歯車状工具を用いることによりリブ高さｅ＝０
．４５〜６■、円周方向ピッチＺ＝２．５〜５ｍの伝熱
管を製作することができる。

この場合、外径りが変われば、最適な円周方向ピッチを
形成する歯先円周角度βはそれとともに変化する。

管軸方向リブピッチは、歯車状工具５４の角度を管軸垂
直方向を０°とした場合、５°〜２０゜傾けることによ
り軸方向ピッチを５〜１４ａａの範囲で変えられる。

図には、工具５４ひとつを用いて一条の突起列を設ける
図を示しであるが、工具５４を複数個並べて複数条の突
起列を形成することも可能である。

これらの選択は、突起列形成にもとづく工数の削減を図
ることも出来るが、突起の円周方向ピッチと、突起列の
管軸方向ピッチとの相関によって決められる。このよう
な方法により、突起３の横断面形状が円弧形状をしてお
り、突起列方向に切った突起３の縦断面形状が、突起列
の長手方向に向って円弧状に起伏を持つような突起形状
をした突起列を管内壁に形成することができる。

突起の大きさの一例として、楕円の長径が２〜５ｍ、短
径が１．５〜３■程度がよい、突起列は図のように、各
々独立した、先端にまるみをおびた円すい形状の突起を
内壁面上に並べた構造でも良いし、同一突起列において
、隣接する突起間が管内壁の平滑部よりも起伏していて
もよい。

第６図は、管内を相変化のない単相流体が流れるときの
流線の模式図を示す、管中央部の流体６０は、巻軸方向
に流れて行くが、壁面近傍の流体６１は、突起により流
れ方向が曲げられ、その一部は突起と突起の隙間を流出
するとき、管軸方向にその回転軸を有する縦渦ができる
。

本発明の伝熱管の突起は、第７図に示されるように、縦
断面では、流れが突起に衝突しても突起が曲率を有して
いるため、流線が急激に曲らずにリブに沿って流れ、壁
面に働く流体の粘性力に起因するせん断応力の作用がよ
り少なく、流体のせん断応力に起因する潰食の作用が小
さい、また、第８図に示すように、横断面でも、突起の
側面部分を通る流れも曲率を有するために、流線の方向
の急激な変化、及びはく離渦の発生量は少なく流体力の
作用による潰食の作用はごくわずかである。

耐腐蝕性を確認するため、腐蝕の加速実験を表１の条件
で行った。

表１　腐蝕実験条件実験結果は、表２に示されるように、突起形状が丸いも
のの方が、突起が角形の三次元形状のものより腐食速度
が遅くなっている。これは従来から用いられ、耐腐蝕性
が確認されている二次元形状の突起を有する伝熱管の腐
蝕速度とほぼ同じであり、ここに示した突起が丸い三次
元形状は実用的には差しつかえない腐蝕の程度である。

本発明の曲率を有する三次元形状の突起を有する伝熱管
の性能について以下に述べる０本発明の伝熱管の性能に
及ぼすパラメータのうち、突起高さ０円周方向の突起ピ
ッチ及び管軸方向の突起のピッチに着目し、実験を実施
しその効果を明らかにした。なお伝熱管内径ｄは１４．
７ｍ〜１５．８１の範囲で実験を実施した。

第９図に、管軸方向のピッチｐを７１１ＩＩと固定し、
また円周方向のピッチ２を４１に固定して突起高さｅを
ｏ、４ｓｍ（Ｃ＞印）、０．５ｍ（Δ印）。

０．６ｍ（０印）　に変えた場合の熱伝達率及び圧力損
失の測定結果を示す、横軸にはレイノルズ数（＝ｕ−ｄ
／υ、ｕ；管内平均流速（ｍ／ｓ）。

ｄ：管内径（Ｉ）、υ：流体の動粘性係数（ｍ２／Ｓ）
）で、縦軸は無次元化された熱伝達率Ｎｕ／Ｐｒ”　（
＝αｄ／λ／Ｐｒ″４．ａ：熱伝達率（Ｗ／ｍ”　・Ｋ
）、λ：流体の熱伝導率（Ｗ　／　ｍ・Ｋ）、Ｐｒ：流
体のプラントル数）、及び管路の抵抗係数ｆを示しであ
る。

尚、第９図においては煩瑣になることを避けるために図
示してはないが、管の内面に何等加工を施さない平滑管
について実験を行った結果、熱伝達率に付いては従来一
般に知られているＤｉｔｔｕｓ　−３０ｅｌｔｅｒの式
、Ｎｕ＝０．０２３Ｒａｌｌ’Ｐ　ｒ”　’　　（グラ
フＡ）と良く一致し、管路の抵抗係数に付いてはＰｒａ
ｎｄｔｌの式１／　”Ｙ７＝２．ＯＱｏｇ　（Ｒｅ　１
７）−０，８（グラフＢ）　と良く一致した結果が得ら
れている。なお、管内径はこの場合１５．８ｍである。

熱伝達率については、突起高さ０．５膿と０．６ｍのも
のは、平滑管（Ａ）に比して２倍以上の高い性能を有し
ている。

第１０図に示されるように、突起高さｅを高くしていく
と、熱伝達率の上昇割合よりも抵抗係数の増加割合の方
が高くなっている。

第９図に示されるように、突起高さを高くすると圧力損
失が高くなり、ある限界以上、圧力損失が高くなると熱
伝達率の上昇による圧力損失の低減分が吸収しきれなく
なる。すなわち、この場合では突起高さが０．５ｍより
高くなると、熱伝達率の上昇分がわずかであるにもかか
わらず、抵抗係数が増大しているので伝熱促進効果は少
なくなり、突起高さが０．５閣が最適高さであることが
考えられる。

このことを確かめるため第９図で得られた結果を従来一
般に熱伝達率、及び抵抗係数についてその内容が知られ
ている文献（例えば、Ｒ，Ｌ、Ｗｅｂｂａｎｄ　Ｅ、Ｒ
，Ｇ、Ｅｃｋｅｒｔ　”Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ
　ＲｏｕｇｈＳｕｒｆａｃｅｓ　　ｔｏ　　ｌ１ｅａｔ
　　Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ　　Ｄｅｓｉｇｎ”　。

Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　
Ｈｅａｔ　ａｎｄ　ＭａｓｓＴｒａｎｓｆｅｒ、　Ｖｏ
Ａ　、１５．　ｐ１６４７〜ｐ１６５８．１９７２）　
　で示されるような（３ｔ／ｓ　ｔ、）Ｃｆ／ｆ、）　１１３（添字０：平滑管）で与えられる熱伝達率、及び抵抗係数について、上記の
三次元形状の突起の付いた伝熱管と、何等このような加
工を施していない平滑管とこれらのの比を取ったものの
割合で評価を行った。これらの値は平滑管については１
であり、伝熱性能が向上するにしたがってその値が大き
くなり、上記第９図に示された実験値を水速２．５ｍ／
ｓ　　と、この伝熱管の適用される冷凍機の水温に対応
する物性値とから算出されるＲｅ＝３Ｘ１０’の場合に
ついて整理して結果を第１０図に示しである。

第１０図に示される通り、最も伝熱性能の良いのは、突
起高さが０．５閣の伝熱管であり、突起高さが０．５＋
ｍより高くなった場合、あるいは０．５ｍより低くなる
と伝熱性能は低い値を示す。

この最適な突起高さは、流体の壁面近傍の境界層と関連
があり、管径等により多少の値の違いはあるが、はぼこ
の最適値は一定の値をとると考えられる。第１０図にお
いてＤで示される従来の二次元リブ付管（米国特許第３
，７６８，２９１号相当）の実験データ（ｅ＝０．３ｍ
、ｐ＝４ｍｍ）　　より、伝熱性能を示す式（１）を計
算すると１．４３　となり、この値より高い範囲を三次
元リブ付管の特徴を有する範囲とすると、突起高さの範
囲は０．４５〜０．６ｍｍ　となる。

次に、突起の円周方向ピッチが伝熱性能に及ぼす影響を
モデル実験によって調べた結果を述べる。

この場合の２は、管内面の突起の周方向ピッチである。

第１１図に管軸方向のピッチｐを７ｍに固定し、また突
起高さを０．４５閣とした場合の２を変えた場合の熱伝
達率と抵抗係数の測定結果を示す１図において、２が２
．５ｍ（Ｘ印）、４■（０印）、５ｍ（Ｏ印）の結果が
示されている。

ｚ＝２．５ｓｎと４閣の結果を比較すると、熱伝達率は
ｚ＝４閣が高い値を示しており、抵抗係数ｆは、ｚ＝２
．５ｍの方が大きくなっているので２＝４ａｍの方が伝
熱性能が高いことは明らかである。

ｚ＝２．５＋ｍの場合は、第１２図で示されるように突
起５と突起５が連続し、突起と突起の空隙Ｃがない状態
で、第１３図で示されるような突起と突起の間から生成
される縦渦６の大きさが小さく微小な縦渦７が放出され
る。すなわち、突起と突起が密になった極限が二次元状
突起で、伝熱促進の機構が三次元突起から二次突起に近
づくため、伝熱性能が二次元状の突起と類似してくる。

第１１図に二次元突起（◇印ｙ　ｐ＝７ｍ、ｅ＝０．５
ｍ）の測定結果を三次元突起の結果をあわせて示した。

この結果からも示されるようにピッチ２が密になると二
次元状突起の抵抗係数の結果と同様に圧力損失が高くな
っている。

ｚ＝４■の場合は、第１３図（ロ）で示されるように、
突起と突起の空隙Ｃから、流れ方向に回転軸をもつ縦渦
６が発生し、これが伝熱促進効果を高めている。二次元
状突起を過ぎる流れは、物体の位置で流れがはく離し、
流れが物体後流部で再付着することによって伝熱促進さ
れている。この場合、物体の直後で流れが澱み、圧力損
失を上昇させていたが、三次元状突起の場合は、前記の
縦渦によって伝熱促進されるので、流れのエネルギーを
有効に伝熱促進に用いることができる。この場合、供試
伝熱管の空隙Ｃは１１であり、また突起の長手方向の距
離すは３■であった。この空隙Ｃがある程度以上広くな
ると、伝熱促進に効果的な縦渦が生成されずに伝熱促進
の効果は余り高くない、第１１図に示されるように、円
周方向ピッチ２が５ｍの場合（０印）は熱伝達率の上昇
分が、ｚ＝４ｍの場合より低くなり、空隙Ｃが広くなる
と熱伝達率が低下することを裏付けている。

この場合も前述のように伝熱性能を一般的に表示する式
、ｓ　ｔ／　ｓ　ｔ０／　（ｆ／　Ｊｅ）　ｉ／３で実
験値を整理し、第１４図に示す１図において示されるよ
うに、ｚ＝４ｍが最大の値をとっている。またＤの値は
二次元リブ（ｓ＝０．３＋＋ａ、ｐ＝４■）の実験値よ
り得られたもので、三次元突起の伝熱促進効果が高いこ
とを示している。前記したように、二次元リブ付伝熱管
の実験データから算出した値より高い範囲を限定する範
囲とすると、円周方向のピッチの範囲は３．５ｍ〜５ｍ
である。

軸方向ピッチの影響については、第１５図に示されるよ
うにリブ高さａ　＝０　、５　ｍｓ　、　　円周方向の
ピッチｚ＝４ｍの場合に、管軸方向のピッチが５ｍ、７
ｍ＋　１０ｍｍの場合について実験を行った。

第１５図に管軸方向のピッチが５ｍ５（印）、７■（Δ
印）、１０ｍｍ（０印）の結果を示す、軸方向ピッチが
密な方が熱伝達率、及び圧力損失ともに高くなっている
。これらの実験値も同様に前記の熱伝達率と抵抗係数の
比（ｓｔ／５ｔａ）／Ｃｆ／ｆ、）”／３　で整理を行
った結果を第１６図に示す０図に示されるようにピッチ
が５膿と７閣はほぼ同じ値を示しているが、ピッチが１
０ａｗの実験値は５ｍｍと７＋＋ｍに比してかなり低い
値を示したいる。これは、第１７図に示されるように、
三次元の突起部分３で渦が発生し、その渦が伝熱促進に
有効に活用され、拡散する距離内に次の下流側の突起が
存在する場合には性能が高く維持される。この場合が第
１７図（ａ）に示される場合で、渦の拡散する距離は、
突起が二次元形状である場合突起高さの約１０倍であり
、リブ高さが０．５閣とした場合、ｕ＝ｏ、５ｍｍＸ１
０＝５ｍであり、第１７図のｎで示される部分は約５ｍ
と推定され、すなわち軸方向ピッチが５ｍと７１の場合
の性能は高い値を維持するが、軸方向ピッチが１１０１
Ｉの場合は、第１７図（ｂ）で示されるようにｐ　＞　
Ｑの場合で、渦の拡散距離よりも軸方向ピッチの方が長
いので、渦の生成されていない平滑な部分が多いため、
伝熱促進効果が少なくなっている。前記したように、二
次元リブ付伝熱管のの実験データから算出した熱伝達率
と圧力損失の比で示される値（第１６図、Ｄ）より高く
、製作容易な実用的範囲とすると、管軸方向のピッチの
範囲は５ａ＋＋〜９■である。

以上、突起の各寸法について実験的に考察を行った結果
、管内面の突起の高さの範囲が０．４５■〜０．６閣、
円周方向のピッチが３．５ｍ〜５■、かつ軸方向のピッ
チが５ｍ〜９閣の範囲の突起列が最適寸法であった。

なお管内側に形成された丸みを帯びた突起列を過ぎる流
れは、その配列によって異なる。第１８図に示される流
れは、突起３が千鳥状に配列された場合の流れのパター
ンを示したもので、突起後流９０が後流部の突起に再衝
突することによって、伝熱促進効果が維持されるわけで
あるが第１９図に示されるように、基盤状の突起３を配
列すると突起後流１００の渦が拡散する前に再び突起に
衝突し、十分に伝熱促進効果を示さない、また、突起外
側の流れは、管軸方向に直線状に流体が流れ。

伝熱促進されないので、配列は基盤状よりも千鳥状にし
た方が伝熱性能は高くなる。

一方、従来から用いられている、コルゲートの突起の連
続している、いわゆる二次元リブ付管は第１１図に示さ
れるように熱伝達性能は高いが、圧力損失が大幅に高く
なる。圧力損失が高すぎると、同じ流体を循環させるの
に要するポンプ動力が多く消費されるので圧力損失は低
い方が良い。

本発明の伝熱管の場合は、熱伝達率の上昇分により、同
じ熱負荷であれば必要伝熱面積は少なくて良くなり、圧
力損失がその分だけ減少するので抵抗係数の増加分は十
分吸収することができる。

また、管壁近傍の乱流渦の生成は、管内径により余り影
響されないので、この三次元突起を有する伝熱管の適用
範囲はおよびＩＱ〜２５．４１である。

以上述べた本発明の伝熱管の外表面にも伝熱面構造を設
けることもできる。以下にその方法を述べる。まず、伝
熱管の内面に、突起を形成する。

伝熱管内にリブを管外からロール加工で形成すると、そ
の部分は微細加工伝熱面構造を形成することができず、
無効面積が増すので、伝熱管の構造として、管外にロー
ル加工による凹部が形成されていす、管軸に対して平行
度の高い面に伝熱促進面構造を実現する必要がある。こ
のため次の工程において、第２０図に示すように管外の
平滑部２０７つまり突起を形成する際の凹部が形成され
ていない部分に多孔質な沸騰伝熱に有効な伝熱面構造２
０８を設ける。なお、２３０は突起３を設ける際にでき
る凹部である。

この場合、管外熱伝達率を向上させるための管外微細加
工を初めに行い、そののち管内リブを形成するためのロ
ール加工を行ってもよいが、管内ロール加工を行う際に
ロール加工用工具の構造によっては、先に形成されてい
る管外伝熱促進面構造を潰すことがあるので、管内加工
を先に行い管内リブを形成し、そののち管外微細加工を
行う場合をここでは説明する。

一例として、先ずローレット加工によって、管軸に対し
てほぼ４５°の方向に浅い溝（０，１〜０．２■）を形
成させる６次に管軸に対してほぼ直角にバイトによるす
き起こし加工を行い、フィン２１２を形成させる。この
フィン高さは約１■、ピッチは０．４〜０．６ｍが適当
である。このようにすることにより、加工前に平滑であ
った面上にノコギリ歯状のフィン列が設けられる０次の
工程によるロール加工などによって、ノコギリ歯状フィ
ンをねかせて、あるいはフィンをつぶすような方法によ
り、隣接フィン同志を接合して、伝熱面の表皮下に空洞
２０９と開孔２１０を有する多孔製構造２０８を形成出
来る。第２１図に伝熱管の外観を示す。

例えば、このような伝熱管の管内に水を、管外に低沸点
有機媒体であるフレオン冷媒を流す場合を例にとる。伝
熱管を多数洞内に挿入したシェルチューブ形熱交換器が
広くターボ冷凍機の蒸発器などの利用されている。管内
側の水の温度が管外側のフレオン冷媒の温度に比べて約
５〜１０℃ぐらい高いのが通例である。管内流は、突起
の存在により、壁面近傍において乱れを生成し、管内壁
と管内流の主流との間の熱交換が、平滑な面の場合に比
へて活発に行なわれる。

一方、管外壁と管外側のフレオン液冷媒との熱交換にお
いては、一旦沸騰が起きると、空洞内に蒸気泡が保持さ
れ、空洞内壁と蒸気泡の間に薄いフレオン液膜が形成さ
れる。この薄液膜の蒸発によって、液の蒸発にもとづく
潜熱輸送が促進される。

第２２図に第２１図の実施例のもので突起高さが０．３
ａｓの場合を例にとり、突起ピッチＰが伝熱管の伝熱効
率に及ぼす影響を示す０図かられかるように、高い伝熱
効率が得られる突起ピッチＰの最適な範囲がある。つま
り、Ｐが大きい場合は管外側の平滑部の面積が大きくな
り、沸騰伝熱に有効な機械加工により多孔質構造を形成
する伝熱面積を広くとれる。そのために管外側の伝熱効
率は、その面積増加分向上する。

一方、管内側の熱伝達率は、Ｐが大きくなると第２３図
のように突起３によって生ずる流れの乱れ７ｏが、その
後流側の壁面近傍部まで影響を及ぼさない領域が生じる
ために、急激に伝熱効率が低下する。この場合、管外側
の沸騰性能が向上する割合に比べて、管内側の強制対流
による伝熱性能の低下割合が大きい、そのために伝熱管
としての総合的な伝熱効率はＰが大きくなると急激に低
下する０次にＰが小さい場合は、ある程度よりも小さく
しても乱れの影響が及ぼす伝熱面範囲は増加しないため
、管内強制対流の伝熱効率はそれぼど変化しなくなる。

一方、管外側は、Ｐが小さくなると、管外くぼみの占め
る面積の、管外全体の面積に対する割合が急激に小さく
なるために、管外沸騰伝熱性能も急激に低下する。従っ
て、伝熱管としての総合的な伝熱効率はＰが小さくなっ
ても急激に低下する１以上のような現象によって、伝熱
管の総合的な伝熱効率を高く保つ最適な突起ピッチＰの
範囲が存在することになる。第２２図から伝熱管の熱通
過率の最適な範囲は５圓〜１５ｍである。

ところで、本発明の伝熱管でシェル・チューブ形熱交換
器を構成する場合、第２４＠に示すように伝熱管の両端
部２１５を広げておいて、突起形成加工を行った後に、
管板２１６に伝熱管を挿入して拡管などにより管板と伝
熱管とを接合する方法がとれる。従来のプラグ加工、あ
るいは引き抜き加工により管内に突起を設ける方法は、
伝熱管の両端部がストレートでなければ加工が出来ない
ため、一旦管内突起加工を行った後に、両端部分の突起
を切削加工して、平滑面にしてから拡管を行っている。

従って本発明による伝熱管は、シェル・チューブ熱交換
器を構成する場合において、その組立工程を減らすこと
が可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、熱伝達率が高く耐久性の高い伝熱管が
得られると共に、安価に製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例になる伝熱管の縦断面図、第
２図は、本発明の伝熱管構造を示す要部拡大斜視図、第
３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）。（Ｄ）は、この発明の他の実施例を示す平面図、第４図
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は各々第３図の（Ａ）
、（Ｂ）、（ｃ）、（Ｄ）の横断面図、第５図及び第５
Ａ図は本発明の製法の一例を示す図、第６図は本発明の
詳細な説明図、第７図は９本発明の伝熱管の断面図、第
８図は同正面図、第９図〜第１１図及び第１４図〜第１
７図は、本発明の実験データの一例を示す図、第１２図
、第１３図及び第１８図、第１９図は突起ピッチと伝熱
効率の関係を示す図、第２０図、第２１図は本発明を応
用した伝熱管の一例を示す図、第２２図〜第２３図は第
２０図の実施例の性能を説明する図、第２４図は第２０
図の実施例の用途例を示す図である。１・・・伝熱管、３・・・突起、４０・・・歯、５２・
・・円管固第　１　図ｚ　ｚ　図イ　３　図＜Ａ）　　　　　　　（Ｂ）茗４　図（Ａ）　　　　　　　　　　　　　　（Ｂ）゛ふ二、ｌ
屯途弘舊５図￥：Ｊ　　ｑ　回しイノル人゛数　尺ｅ冨　　／θ　図 ρ４　　　　　　　ρ、５　　　　　　　ρ・６突ｆＦ
Ｌ高１ＣＣ代−）第　１１　　図しイノルに数　Ｒｅ冨　１２　　図 ′￥Ｊ　ノ３　図冨　７４　図円周方間ビヅチ２（取？？ｔ） ’ｆ、　　１５図しイノルスパ数　ＲｅＫ　　／８　図、ヲ矧　Ｚ７７　　図￥ＪＺ１図ｖＺＺ図Ｍｌ方口ビノチ　（ｇｙ　ａｒｔ）冨　２３　　図遁　２４　　　図

Claims

【特許請求の範囲】

１．伝熱管内面に、１条あるいは複数条の螺旋曲線に沿
つて一定間隙で断続的に設けられた突起の列を有し、各
突起列の間の管内表面は管軸に対して平行な面を有する
ものにおいて、前記各突起は、高さが０．４５ｍｍ〜０
．６ｍｍ、円周方向ピッチが３．５〜５ｍｍであり、底
面及び任意の高さにおける横断面形状が円、楕円もしく
はこれらに近似したなめらかな曲線からなり、横断面積
が突起の高さ方向に連続的に減少することを特徴とする
伝熱管。
２．伝熱管内面に、１条あるいは複数条の螺旋曲線に沿
つて一定間隙で断続的に設けられた突起の列を有し、各
突起列の間の管内表面は管軸に対して平行な面を有し、
伝熱管外面に多孔質伝熱面を有するものにおいて、前記
各突起は高さが０．４５ｍｍ〜０．６ｍｍ、円周方向ピ
ツチが３．５ｍｍ〜５ｍｍ、軸方向ピツチが５ｍｍ〜１
５ｍｍであり、かつ各突起は底面及び任意の高さにおけ
る横断面形状が円、楕円もしくはこれらに近似したなめ
らかな曲線からなり、横断面積が突起の高さ方向に連続
的に減少することを特徴とする伝熱管。
３．伝熱管内面に、塑性加工により、１条あるいは複数
条の螺旋曲線に沿つて管軸に平行な面をへだてて一定間
隙で断続的に突起列を設けるものにおいて、外周上に断
続的に突起を有する歯車状の工具と円管固定用工具を用
いて管外から管内への押出し加工を行なうことにより、
管内面に断続的な突起列を形成することを特徴とする伝
熱管の製造方法。