JP2000035295A - 内面溝付伝熱管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸発管として使用した場合には熱媒液体を管
内面全面に巻き上げることができる一方、凝縮管として
使用した場合には熱媒液体を管内の底部に集めることが
でき、しかも圧力損失を低減できる内面溝付伝熱管を提
供する。 【解決手段】 金属管の内周面に、軸線方向に延びるフ
ィン無し領域２およびフィン形成領域４がそれぞれ形成
され、フィン形成領域４には、その周方向の中心部から
左右両側に向けて略対称に傾斜して延びるフィン６が形
成されている。フィン無し領域２の金属管周方向におけ
る幅は、金属管の内周長の５〜４０％である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属管の内面に、
熱交換効率を高めるためのフィンを形成した内面溝付伝
熱管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の内面溝付伝熱管は、空調装置や
冷却装置の熱交換器等において蒸発管または凝縮管とし
て主に使用されるもので、最近では内面の全面に亙って
螺旋状のフィンを形成した伝熱管が広く市販されてい
る。

【０００３】現在主流となっている伝熱管は、引き抜き
または押し出し加工により得られたシームレス（継ぎ目
のない）管の内部に、外周面に螺旋溝が形成されたフロ
ーティングプラグを通すことにより、金属管の内周面の
全面に亙ってフィンを転造する方法により製造されてい
る。

【０００４】このような螺旋状フィンを形成した内面溝
付伝熱管では、管内を流れる蒸気流が十分に速ければ、
伝熱管の内部下側に溜まる熱媒液体が、蒸気流に押し流
されつつ螺旋状フィンに沿って巻き上げられ、管内周面
の全面に広がる。この作用により、管内周面の全面がほ
ぼ均一に濡れるから、管内周面の一部が乾いてしまうい
わゆるドライアウトを防ぐことができ、沸騰の生じる領
域の面積を増して沸騰効率を高めることができる。

【０００５】一方、螺旋状フィンを形成した内面溝付伝
熱管を、熱媒気体を液化するための凝縮管として使用し
た場合には、フィン先端が管内周面を濡らす液膜から突
出することにより、金属面と熱媒気体との接触効率を高
め、凝縮効率を高める効果が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者ら
の研究によると、前記螺旋状フィンを有する内面溝付伝
熱管では、以下のような諸問題を有するため、さらに熱
交換効率を高める余地を残していることが判明した。

【０００７】蒸発管として使用した場合、管内を流れ
る熱媒の流速が比較的小さいと、管の内面全面に液膜を
形成することができず、ドライアウトが発生しやすい。
すなわち、螺旋状フィンを有する内面溝付伝熱管におい
て、管の内面全面を熱媒液体で濡らすには、管内の底に
溜まろうとする熱媒液体を、重力に抗して管内面全周に
亘って３６０゜回転させなければならないが、熱媒液体
に螺旋回転するほどの運動量を与えるには、熱媒気体を
相当に大きい流速で流さなければならず、流速が足らな
いと熱媒液体が少し持ち上げられるだけですぐに落下し
てしまう。

【０００８】蒸発管および凝縮管のいずれとして使用
した場合にも、管内底部を流れる熱媒液体の主流と螺旋
フィンとの衝突が激しく、ここで熱媒液体の流れが遮ら
れて圧力損失を生じているが、この部分のフィンは液中
に没しているため、蒸発または凝縮作用の向上にあまり
貢献していない。蒸発または凝縮効率を向上する目的で
管軸に対するフィンの傾斜角度を大きくした場合、この
問題がいっそう顕著になる。

【０００９】凝縮管として使用した場合、蒸発管の時
とは逆に管内の底部に熱媒液体を寄せ集め、管の内周面
のフィンが過剰の液膜で覆われないようにすることが望
ましいが、螺旋状フィンを有する内面溝付伝熱管では、
熱媒流速が大きくなると必然的に熱媒液体の巻き上げが
起きるため、管の内周面が濡れてしまい、フィンによる
凝縮効果が十分に生かされなくなる。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、蒸発管として使用した場合には熱媒液体を効果的に
管内面全面にかき上げることができる一方、凝縮管とし
て使用した場合には熱媒液体を管内の底部に集めること
ができ、しかも圧力損失の低減も図れる内面溝付伝熱管
を提供することを課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る第１の内面溝付伝熱管は、金属管の内
周面に、この金属管の軸線方向に延びるフィン無し領域
およびフィン形成領域がそれぞれ形成され、前記フィン
形成領域には、その周方向の中心部から左右両側に向け
て略対称に傾斜して延びるフィンが多数形成されている
ことを特徴としている。

【００１２】また、本発明に係る第２の内面溝付伝熱管
は、金属管の内周面に、この金属管の軸線方向に延びる
フィン低密度領域およびフィン高密度領域がそれぞれ形
成され、前記フィン高密度領域には、金属管の軸線方向
に対して傾斜した短いフィンが前記フィン高密度領域の
周方向中心部を境に左右略対称に形成されているととも
に、前記フィン低密度領域および前記フィン高密度領域
の双方に亘って、金属管の軸線方向に対して傾斜した長
いフィンが形成されていることを特徴としている。

【００１３】また、本発明に係る第３の内面溝付伝熱管
は、金属管の内周面に、金属管の軸線回りの中心角が１
８０゜をなす２つの領域が形成され、これら領域には、
これら領域の第１の境界部から第２の境界部まで傾斜し
て延びる多数のフィンが前記第１の境界部を境にして略
対称に形成され、これらフィンと金属管の軸線とがなす
傾斜角度の絶対値は、前記第１の境界部から第２の境界
部へ向かう間に、少なくとも一部の区間で増大すること
を特徴とする。

【００１４】さらに、本発明に係る第４の内面溝付伝熱
管は、金属管の内周面に、金属管の軸線回りの中心角が
１８０゜をなす２つの領域が形成され、これら領域に
は、これら領域の第１の境界部から第２の境界部まで傾
斜して延びる多数のフィンが形成され、隣接するフィン
の間に形成される溝の幅は、前記第１の境界部から第２
の境界部へ向かう間に減少することを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］図１は、本発明
に係る内面溝付伝熱管の第１実施形態を示す部分展開し
た平面図である。この内面溝付伝熱管１は、一般に銅，
銅合金，アルミニウム，アルミニウム合金等の金属で形
成されており、その内周面には、この金属管の軸線方向
に延びる一定幅のフィン無し領域２および一定幅のフィ
ン形成領域４がそれぞれ形成されている。そして、フィ
ン形成領域４には、その周方向の中心部３（図１では破
断線に当たる）から左右両側に向けて略左右対称に傾斜
して延びる多数のフィン６が形成されている。なお、こ
こでいう「略対称」とは、幾何学的に完全な線対称でな
くてもよいことを意味し、例えば中心部３の両側のフィ
ン６が軸線方向に若干ずれていてもよいし、あるいは、
両側のフィン６の傾斜角度が若干異なっていたり、左右
のフィン６の長さや形状が若干異なっていてもよいこと
を意味する。要は、左右のフィン６の傾斜方向が互いに
逆でありさえすればよい。

【００１６】内面溝付伝熱管１の直径や肉厚は限定され
ないが、一般的な伝熱管の寸法および肉厚であればよ
く、例えば外径が６〜１０ｍｍ、肉厚は０．２〜０．３
ｍｍ程度とされてもよい。勿論、この範囲を外れたもの
も製造可能である。内面溝付伝熱管１の製造方法は限定
されないが、電縫加工法を用いれば効率よく製造でき、
この場合には、内面溝付伝熱管１の周方向の一部に、管
軸方向に延びる溶接部１０が形成されることになる。溶
接部１０の位置は限定されず、フィン形成領域４の中央
にあってもよいし、図中二点鎖線に示すようにフィン無
し領域２の中央にあってもよいし、その他の位置にあっ
てもかまわない。ただし、電縫加工のし易さを考える
と、フィン無し領域２の位置にあることが好ましい。

【００１７】また、この実施形態では、内面溝付伝熱管
１の断面形状が円形であるが、本発明は断面円形に限ら
ず、必要に応じて断面楕円形や偏平管状等としてもよ
い。さらに、内面溝付伝熱管１の内部に純水やアルコー
ル、フロン、混合溶媒などの作動液を減圧下で封入して
管の両端を閉じ、ヒートパイプとして使用することも可
能である。

【００１８】フィン無し領域２は、フィン６が形成され
ていない部分であり、平滑面とされていることが望まし
い。この実施形態の内面溝付伝熱管１を使用する場合、
内面溝付伝熱管１の軸線を略水平するとともに、フィン
無し領域２を下に向けて配置することが好ましい。この
ような姿勢で使用された場合、フィン無し領域２に沿っ
て熱媒液体の主流部が流れるので、フィン６が熱媒液体
の流れを阻害することが少なく、その分、熱媒の圧力損
失を低減することが可能である。

【００１９】フィン無し領域２の管周方向の幅Ｗ１は限
定されないが、管の内周面全周長の５〜４０％であるこ
とが好ましい。この範囲であれば熱媒液体の圧力損失も
小さく、かつ、後述するフィン６による熱媒液体のかき
上げ効果も良好である。より好ましくは、幅Ｗ１は管の
内周面全周長の１０〜２０％であり、最適には１０〜１
５％である。

【００２０】フィン形成領域４は、内面溝付伝熱管１の
内周面のうち、フィン無し領域２ではない領域を指し、
その周方向幅の中心部３を境として左右対称のいわゆる
矢羽状をなすように、互いに平行な多数のフィン６が形
成されている。中心部３の両側に位置するフィン６は、
Ｖ字状に連結されていてもよいし、中心部３で分断され
ていてもよい。中心部３で分断されている場合、この中
心部３に溶接部１０が形成されていてもよく、さらにそ
の場合、溶接部１０とフィン６が連結されていても、連
結されていなくてもよい。

【００２１】なお、フィン形成領域４の中心部３に溶接
部１０が形成される場合、図示のように、電縫前の状態
において中心部３の両側にそれぞれ一定幅の溝無し部分
７が側縁と平行に形成されていてもよい。これら溝無し
部分７は、板条材を電縫加工して管状にする際に、板条
材の端面に発生する溶接電流密度を均一化するために望
ましいものである。

【００２２】フィン６の管軸に対する傾斜角度αの絶対
値は制限されないが、一般には５〜３０゜であることが
好ましく、より好ましくは１０〜２５゜とされ、最適に
は１５〜２０゜である。前記絶対値が３０゜を越えると
フィン６が流れに対して垂直に近くなり、流れを遮る効
果が大きく圧力損失が大きくなるため好ましくない。ま
た、前記絶対値が５゜未満であると、フィン６が流れに
対して平行に近くなり、フィン６によって熱媒液体を上
方へかき上げる効果並びに伝熱効率向上効果が低減す
る。特に、内面溝付伝熱管１の外径が７ｍｍ以下であ
り、内面溝付伝熱管１を流れる熱媒の流量が２０ｋｇ／
ｈｏｕｒ以下である場合には、フィン６の管軸に対する
傾斜角度αの絶対値が５〜１２゜であると、かき上げ効
果が良好となる。これは、後述する実施形態についても
共通である。

【００２３】フィン６の断面形状は、三角形状、二等辺
三角形状、頂角が丸く面取りされた三角形状、半円状、
円弧状、矩形状、台形状、面取りされた台形状などいか
なる形状であってもよい。フィン６のフィン無し領域２
側のフィン先端６Ａは、この実施形態ではとがってい
る。これにより、フィン先端６Ａにより過剰な乱流が発
生しないように配慮されている。

【００２４】フィン６の底幅ＦＷおよび高さは本発明で
は限定されないが、フィン６の高さは、好ましくは０．
１〜０．３ ｍｍ、さらに好ましくは０．１５〜０．２
５ｍｍとされる。この実施形態では、フィン無し領域２
が形成されているために圧力損失が低減されているの
で、その分、フィン６の高さは従来の内面溝付伝熱管よ
り高めることができる。フィン６が低すぎると熱媒液体
をかき上げる効果が小さくなり、フィン６が高すぎると
圧力損失が増大する。フィン６の底幅ＦＷは、好ましく
は０．１〜０．３ｍｍ、さらに好ましくは０．１５〜
０．２５ｍｍとされる。また、フィン６の高さＨと底幅
ＦＷとの比Ｈ／ＦＷは０．３３〜３程度であると好まし
い。この範囲であれば、熱媒液体をかき上げる効果と圧
力損失とのバランスが良好になる。

【００２５】フィン６の両側面がほぼ平坦面にされてい
る場合には、これら両側面のなす角度（頂角）が定義で
きる。この頂角は限定されないが、好ましくは１０〜４
０゜であり、さらに好ましくは２０〜３０゜とされる。
このような範囲内であれば、熱媒液体をかき上げる効果
と圧力損失とのバランスが良好になるだけでなく、凝縮
管として使用した際には、個々のフィン６の先端部が露
出する傾向が高く、熱媒気体と金属面との接触面積を増
して、高い凝縮効率を得ることができる。

【００２６】溝８は、フィン６によってかき上げられた
熱媒液体の一部が通過する部分であり、適度な流量を確
保しながら、熱媒液体を溝８に沿って輸送するための適
度な幅を有することが好ましい。溝８の幅ＧＷは限定さ
れないが、前記目的を達成するには幅ＧＷが０．１〜
０．４ｍｍ程度であると好ましく、より好ましくは０．
２〜０．３ｍｍ程度とされる。

【００２７】溶接部１０は、伝熱管１に拡管プラグを通
しての拡管加工を阻害しないように、フィン６の突出量
より突出量が小さい突条であることが好ましい。溶接部
１０の断面形状は限定されないが、一般的には半楕円状
などの形状をなしている。必要に応じては、電縫加工に
よって生じる突起状の溶接部１０を機械加工により除去
してもよい。

【００２８】以上のような内面溝付伝熱管１の製造方法
の一例を説明すると、まず、金属板条材を走行させつ
つ、転造ロールによりフィン６および溝８を形成したの
ち、ロールフォーミング装置によりこの板条材を徐々に
パイプ状に丸め、さらに板条材の両側縁を誘導加熱した
うえで突き合わせる。これにより両側縁が溶接され、金
属管が形成されるので、必要に応じて溶接部を成形して
内面溝付伝熱管１が得られる。

【００２９】この内面溝付伝熱管１は、例えば空調装置
や冷却器などの熱交換器に組み込まれて使用される。こ
の時、内面溝付伝熱管１はほぼ水平に配置され、かつフ
ィン無し領域２が下端に位置するように組み込まれるべ
きである。そして、蒸発管として使用する場合には、図
中矢印Ａ方向へ向けて熱媒を流し、凝縮管として使用す
る場合には、図中矢印Ｂ方向へ向けて熱媒を流す。

【００３０】蒸発管として使用した場合、図中Ａ方向に
流れる熱媒液体の主流は、フィン無し領域２に沿って流
れるため、フィン６と衝突することが少なく、運動エネ
ルギーの大きい熱媒液体の流れを阻害することが少ない
ため、内面溝付伝熱管１内を流れる熱媒全体の圧力損失
を低減できる。また、図中Ａ方向に流れる熱媒液体の一
部がフィン６に接触すると、図１０に示すように、熱媒
液体（Ｌ）はフィン６（Ｆ）によって斜め上方へすくい
上げられ、慣性力によって溝８に沿って管内面の上端ま
で流れる。この時、溝８の表面張力も熱媒液体の輸送を
助ける。管内面の上端では左右のフィン６に沿って流れ
てきた熱媒液体の流れ同士がぶつかり、熱媒液体が飛散
しつつ落下する。

【００３１】このように、この内面溝付伝熱管１では、
管内面の左右壁面に斜め上方へ延びるフィン６が形成さ
れているから、フィン６に沿って熱媒液体が管内周面の
上端近くまで走行すれば、管内面全面を濡らす作用が十
分に得られる。したがって、熱媒の流速が比較的小さい
場合にも、管内面のドライアウトを防ぐ効果が高い。さ
らに、フィン無し領域２を形成したことにより熱媒の圧
力損失が低いから、熱媒ポンプへの負担を低減し、熱交
換装置全体としての熱交換効率を高めることが可能であ
る。

【００３２】一方、内面溝付伝熱管１を凝縮管として使
用した場合にも、図中Ｂ方向に流れる熱媒液体の主流
は、フィン無し領域２に沿って流れるため、フィン６と
衝突することが少なく、運動エネルギーの大きい熱媒液
体の流れを阻害することが少ない。よって、内面溝付伝
熱管１内を流れる熱媒全体の圧力損失を低減することが
できる。また、図中Ｂ方向に流れる熱媒がフィン６に接
触して液化すると、発生した熱媒液体は、熱媒気体の勢
いに押されてフィン６および溝８に沿って斜め下方へ速
やかに流され、図１１に示すように、熱媒液体Ｌの主流
に合流してフィン無し領域２を流れる。

【００３３】このように、この内面溝付伝熱管１では、
管の左右壁面に進行方向へ向けて斜め下方に延びるフィ
ン６が形成されているから、熱媒液体が速やかに排出さ
れてフィン６を覆う液膜を排除でき、フィン６の金属面
と熱媒気体との直接接触を促進して凝縮効率を高めるこ
とが可能である。さらに、凝縮管として使用した場合に
も、フィン無し領域２を形成したことにより熱媒の圧力
損失が低いから、熱媒ポンプへの負担を低減し、熱交換
装置全体としての熱交換効率を高めることが可能であ
る。

【００３４】冷房・暖房両用の空調装置の場合、同一の
伝熱管を冷房時と暖房時で逆向きに熱媒を流す構成とな
っているから、この内面溝付伝熱管１を使用すれば、冷
房・暖房いずれの場合にも良好な効果が得られる。

【００３５】［第２実施形態］図２は本発明の第２実施
形態を示し、この内面溝付伝熱管１では、フィン６の形
状を、管内面を平面に展開した状態で円弧状をなすよう
に湾曲させたことを特徴としている。これにより、フィ
ン６の管軸に対する傾斜角度αの絶対値は、フィン先端
６Ａからフィン６の他端（上端）へ向かうにつれ徐々に
増大するようになっている。同一のフィン６におけるフ
ィン角度αの最大値と最小値の差は１０〜２０゜程度あ
るとよい。また、その他の構成は第１実施形態と同様で
よい。

【００３６】このような実施形態によれば、蒸発管とし
て使用した場合、フィン６の下端部では軸線に対する角
度が小さいので、図中Ａ方向に流れる熱媒液体とフィン
６とが衝突する際の衝撃が小さく、フィン６が熱媒液体
の流れに与える抵抗を第１実施形態よりも低減すること
ができる。その一方で、フィン６の上端部ではフィン６
が垂直に近くなっているので、溝８に沿って上昇する熱
媒液体を速やかに管の天井面に送り届けることができる
という利点を有する。

【００３７】また、凝縮管として使用した場合には、フ
ィン６の下端部では軸線に対するフィン６の角度が小さ
いので、図中Ｂ方向に流れる熱媒液体とフィン６とが衝
突する際の衝撃が小さいにも拘わらず、フィン６の上端
部ではフィン６が垂直に近くなっているので、熱媒気体
とフィン６との接触をより激しくすることができ、凝縮
効率が促進できる利点を有する。

【００３８】［第３実施形態］図３は本発明の第３実施
形態を示し、この内面溝付伝熱管１では、フィン６の形
状を、管内面を平面に展開した状態でＳ字型に湾曲させ
たことを特徴としている。これにより、フィン６の管軸
に対する傾斜角度αの絶対値は、フィン先端６Ａからフ
ィン６の中央部へ向かうにつれ徐々に増大し、その後、
さらにフィン６の上端部へ向かうにつれ減少する。その
他の構成は第１実施形態と同様でよい。

【００３９】このような実施形態によれば、蒸発管とし
て使用した場合、フィン６の下端部では軸線に対する角
度が小さいので、図中Ａ方向に流れる熱媒液体とフィン
６とが衝突する際の衝撃が小さく、フィン６が熱媒液体
の流れに与える抵抗を第１実施形態よりも低減すること
ができる。その一方で、フィン６の中央部ではフィン６
が垂直に近くなっているので、溝８に沿って上昇する熱
媒液体を速やかに管の天井面に送り届けることができ、
さらにフィン６の天井面ではフィン角度が小さくなって
いるため、天井面に駆け上がってきた熱媒液体同士の衝
突を緩和し、この衝突による圧力損失を減らすことが可
能である。

【００４０】また、凝縮管として使用した場合には、フ
ィン６の下端部では軸線に対するフィン６の角度が小さ
いため、図中Ｂ方向に流れる熱媒液体とフィン６とが衝
突する際の衝撃が小さいにも拘わらず、フィン６の中央
部ではフィン６が垂直に近くなっているから、熱媒気体
とフィン６との接触をより激しくし、さらに天井部では
フィン角度が小さいことにより、天井面に滞りやすい熱
媒液体が熱媒気体に押された際にフィン６に沿って流下
しやすいという利点を有する。

【００４１】［第４実施形態］図４は本発明の第４実施
形態を示し、この内面溝付伝熱管１では、金属管の内周
面に、この金属管の軸線方向に延びるフィン低密度領域
１２およびフィン高密度領域１４がそれぞれ形成されて
いる。フィン高密度領域１４には、金属管の軸線方向に
対して傾斜した短いフィン６が、フィン高密度領域１４
の周方向中心部を境に左右略対称に形成されている。ま
た、フィン低密度領域１２およびフィン高密度領域１４
の双方に亘って、金属管の軸線方向に対して傾斜した長
いフィン１６が形成されている。

【００４２】すなわち、この実施形態では、第１実施形
態のフィン６の一部を、フィン無し領域２の中央まで延
長することにより長いフィン１６を形成したものになっ
ており、長いフィン１６の間に短いフィン６を２本づつ
等間隔に配置したパターンとされている。フィン低密度
領域１２の幅Ｗ１およびフィン高密度領域１４の幅Ｗ２
は第１実施形態における幅Ｗ１、Ｗ２と同様でよい。ま
た、フィン６，１６および溝８の角度や寸法なども第１
実施形態と同様でよい。

【００４３】このような実施形態によれば、蒸発管とし
て使用した場合、図中Ａ方向に流れる熱媒液体の主流
は、フィン低密度領域１２に沿って流れるため、フィン
１６と衝突する頻度が少なく、運動エネルギーの大きい
熱媒液体の流れを阻害することが少ないため、内面溝付
伝熱管１内を流れる熱媒全体の圧力損失を低減できる。
また、図中Ａ方向に流れる熱媒液体の一部がフィン６，
１６に接触すると、熱媒液体は斜め上方へすくい上げら
れ、慣性力によって溝８に沿って管内面の上端まで流れ
る。この時、長いフィン１６の下端部は熱媒液体の主流
中に入っているので、長いフィン１６による熱媒液体の
かき上げ力は、短いフィン６によるかき上げ力よりも大
きい。したがって、この実施形態は、熱媒流速が同じで
あっても、第１実施形態よりかき上げ効果が強いから、
さらに熱媒流速が小さい領域においても効果的にドライ
アウトが防止できる。

【００４４】また、凝縮管として使用した場合には、図
中Ｂ方向に流れる熱媒液体の主流は、フィン低密度領域
１２に沿って流れるため、フィンと衝突することが少な
く、運動エネルギーの大きい熱媒液体の流れを阻害する
ことが少ない。よって、内面溝付伝熱管１内を流れる熱
媒全体の圧力損失を低減することができる。また、図中
Ｂ方向に流れる熱媒液体は、フィン１６に接触するたび
に常にフィン低密度領域１２の中央部へ収束させられる
から、熱媒液体の流れが広がることが効果的に防止でき
るという利点を有する。

【００４５】［第５実施形態］図５は本発明の第５実施
形態を示している。第４実施形態では長いフィン１６が
１本に対して、短いフィン６が２本の割合で配列されて
いたが、この実施形態では、長いフィン１６と短いフィ
ン６とを交互に配列したことを特徴としている。長いフ
ィン１６の密度を高めれば、圧力損失は上昇する反面、
熱媒液体のかき上げ効果または熱媒液体を収束させる効
果は向上するから、内面溝付伝熱管１の使用条件に合わ
せて長いフィン１６の密度を適宜設定すべきである。な
お、長いフィン１６と短いフィン６の高さを相対的に変
えることにより、同様の調整を行うことも可能である。

【００４６】［第６実施形態］図６は本発明の第６実施
形態を示している。この実施形態では、金属管の内周面
に、金属管の軸線回りの中心角が１８０゜をなす２つの
領域Ｒ１，Ｒ２が形成され、これら領域Ｒ１，Ｒ２に
は、これら領域Ｒ１，Ｒ２の第１の境界部２５から第２
の境界部３まで傾斜して延びる多数のフィン２６および
溝２８が、第１の境界部２５を境にして略対称に形成さ
れている。これらフィン２６は展開状態においてＳ字状
に湾曲しているため、フィン２６と金属管の軸線とがな
す傾斜角度αの絶対値は、第１の境界部２５から各領域
Ｒ１，Ｒ２の中央部へ向けていったん増大し、その後、
各中央部から第２の境界部３へ向かう間に再び減少する
ようになっている。同一のフィン２６におけるフィン角
度αの最大値と最小値の差は１０〜２０゜程度あるとよ
い。他の構成は第１実施形態と同様でよい。

【００４７】このような実施形態によれば、蒸発管とし
て使用した場合、フィン２６の下端部では軸線に対する
角度αが小さいので、図中Ａ方向に流れる熱媒液体とフ
ィン２６とが衝突する際の衝撃が小さく、フィン２６が
熱媒液体の流れに与える抵抗を、螺旋フィン付き伝熱管
よりも低減することができる。その一方で、フィン２６
の中央部ではフィン２６が垂直に近くなっているので、
溝２８に沿って上昇する熱媒液体を速やかに管の天井面
に送り届けることができ、さらに管内面の天井面ではフ
ィン角度が小さくなっているため、天井面に駆け上がっ
てきた熱媒液体同士の衝突を緩和し、この衝突による圧
力損失を減らすことが可能である。

【００４８】また、凝縮管として使用した場合には、フ
ィン２６の下端部では軸線に対するフィン２６の角度が
小さいため、図中Ｂ方向に流れる熱媒液体とフィン２６
とが衝突する際の衝撃が小さいにも拘わらず、フィン２
６の中央部ではフィン２６が垂直に近くなっているか
ら、熱媒気体とフィン２６との接触をより激しくし、さ
らに天井部ではフィン角度が小さいことにより、天井面
に滞りやすい熱媒液体が熱媒気体に押された際にフィン
２６に沿って流下しやすいという利点を有する。

【００４９】［第７実施形態］図７は本発明の第７実施
形態を示し、この実施形態では、展開状態において円弧
状に湾曲したフィン２６を形成したことを特徴とする。
フィン２６と金属管の軸線とがなす傾斜角度αの絶対値
は、第１の境界部２５から第２の境界部３へ向かう間に
漸次増大するようになっている。他の構成は第１実施形
態および第６実施形態と同様でよい。

【００５０】このような実施形態によれば、蒸発管とし
て使用した場合、フィン２６の下端部では軸線に対する
角度αが小さいので、図中Ａ方向に流れる熱媒液体とフ
ィン２６とが衝突する際の衝撃が小さく、フィン２６が
熱媒液体の流れに与える抵抗を、螺旋フィン付き伝熱管
よりも低減することができる一方、フィン２６の上端部
ではフィン２６が垂直に近くなっているので、溝２８に
沿って上昇する熱媒液体を速やかに管の天井面に送り届
ける効果が高い。

【００５１】また、凝縮管として使用した場合には、フ
ィン２６の下端部では軸線に対するフィン２６の角度が
小さいため、図中Ｂ方向に流れる熱媒液体とフィン２６
とが衝突する際の衝撃が小さいにも拘わらず、フィン２
６の中央〜上端部ではフィン２６が垂直に近くなってい
るから、熱媒気体とフィン２６との接触がより激しくな
り、凝縮効率が高い利点を有する。

【００５２】［第８実施形態］図８は本発明の第８実施
形態を示し、この実施形態では、展開状態において
「く」字状に屈折したフィン２６を、第１の境界部２５
を境として左右対称になるように、各領域Ｒ１，Ｒ２に
形成したことを特徴とする。これにより、フィン２６と
金属管の軸線とがなす傾斜角度αの絶対値は、第１の境
界部２５から第２の境界部３へ向かう途中で不連続に増
大する。他の構成は第１実施形態と同様でよい。フィン
角度αが小さい領域の幅Ｗ１は、第１実施形態における
フィン無し領域２の幅Ｗ１と同様でよい。また、他の構
成は第１実施形態と同様でよい。このような実施形態に
よっても第７実施形態と同様の効果が得られる。

【００５３】［第９実施形態］図９は本発明の第９実施
形態を示し、この実施形態では、金属管の内周面に、金
属管の軸線回りの中心角が１８０゜をなす２つの領域Ｒ
１，Ｒ２が形成され、これら領域Ｒ１，Ｒ２には、これ
ら領域Ｒ１，Ｒ２の第１の境界部２５から第２の境界部
３まで傾斜して延びる多数のフィン３６が形成されてい
る。この実施形態の特徴は、隣接するフィン３６の間に
形成される溝３８の幅が、第１の境界部２５から第２の
境界部３へ向かう間に減少することにある。すなわち、
溝３８は管内周面の天井面に向かうにつれ狭くなり、溝
３８の有する毛細管力が大きくなるようにされている。

【００５４】同時に、フィン３６の高さは、第１の境界
部２５から第２の境界部３へ向かう間に増大する。すな
わち、フィン３６は、管内周面の天井面に向かうにつれ
徐々に高く、底幅も大きくなるようにされている。

【００５５】溝３８の開口幅は限定されないが、第１の
境界部２５側で０．１〜０．４ｍｍ、第２の境界部３側
で０．０１〜０．２０ｍｍであることが望ましい。この
範囲であると毛細管力による熱媒液体の輸送効果が良好
になる。溝３８の開口幅は、より好ましくは、第１の境
界部２５側で０．１５〜０．３０ｍｍ、第２の境界部３
側で０．０５〜０．１５ｍｍであり、最適には、第１の
境界部２５側で０．２０〜０．２５ｍｍ、第２の境界部
３側で０．０５〜０．１０ｍｍである。

【００５６】フィン３６の高さも限定されないが、第１
の境界部２５側で０．０１〜０．１ｍｍ、第２の境界部
３側で０．１〜０．３ｍｍであることが望ましい。この
範囲であると毛細管力による熱媒液体の輸送効果が良好
になる。フィン３６の高さは、より好ましくは、第１の
境界部２５側で０．０３〜０．１０ｍｍ、第２の境界部
３側で０．１５〜０．２５ｍｍであり、最適には、第１
の境界部２５側で０．０５〜０．０８ｍｍ、第２の境界
部３側で０．２０〜０．２５ｍｍである。

【００５７】フィン３６の底幅も限定されないが、第１
の境界部２５側で０．０１〜０．１ｍｍ、第２の境界部
３側で０．１〜０．３ｍｍであることが望ましい。この
範囲であるとフィン３６による熱媒撹乱効果が良好にな
る。フィン３６の底幅は、より好ましくは、第１の境界
部２５側で０．０１〜０．０８ｍｍ、第２の境界部３側
で０．１５〜０．２５ｍｍであり、最適には、第１の境
界部２５側で０．０４〜０．０８ｍｍ、第２の境界部３
側で０．１５〜０．２０ｍｍである。

【００５８】このような実施形態によれば、蒸発管とし
て使用した場合、フィン３６の下端部ではフィン３６が
低いため、図中Ａ方向に流れる熱媒液体とフィン３６と
が衝突する際の衝撃が小さく、フィンが熱媒液体の流れ
に与える抵抗を、螺旋フィン付き伝熱管よりも低減する
ことができる。一方、フィン２６の高さが天井側へ向か
うほど大きくなっているので、熱媒液体の流れの両側部
分においてはフィン３６によって熱媒液体をかき上げる
力が強く、しかも、いったんかき上げられた熱媒液体は
さらに高さを増すフィン３６によって確実に天井面まで
届けられる。そのうえ、溝３８の幅は天井面に向かうに
つれ縮小していくので、溝３８の毛細管力が天井面側で
強くなっており、この点からも確実かつ均一に熱媒液体
を天井面に供給して、ドライアウトを防止することが可
能である。

【００５９】以上、本発明の実施形態を個別に説明した
が、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではな
く、上記各実施形態の構成要素を相互に組み合わせても
よい。例えば、図９の溝幅を上方へ向かうにつれ縮小す
る構成を、図１〜図８の実施形態に組み合わせてもよ
い。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る内面
溝付伝熱管によれば、蒸発管として用いた場合に、斜め
上方へ延びる両側壁面のフィンによって熱媒液体が天井
面までかき上げられるため、熱媒の流速が小さい場合に
も効果的に管内面全面を濡らすことが可能で、ドライア
ウトを防止する効果が高い。そのうえ、管内の底部にお
けるフィンと熱媒液体との衝突衝撃を減らすことができ
るので、熱媒液体の流れを阻害することが少なく、熱媒
の圧力損失を低減することが可能である。

【００６１】また、凝縮管として使用した場合には、凝
縮によりフィンに付着した熱媒液体が熱媒の流れに押さ
れると、斜め下方へ延びる両側壁面のフィンに沿って速
やかに管内底部に落下するため、管の内面における排液
性が改善され、フィンが液膜で覆われることを防ぎ、フ
ィンと熱媒気体との直接接触を促進して凝縮効率を高め
ることができる。さらに、この場合にも、管内の底部に
おけるフィンと熱媒液体との衝突衝撃を減らすことがで
きるので、熱媒液体の流れを阻害することが少なく、熱
媒の圧力損失を低減することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る内面溝付伝熱管の第１実施形態
を示す内面を一部展開した平面図である。

【図２】 本発明の第２実施形態を示す内面を一部展開
した平面図である。

【図３】 本発明の第３実施形態を示す内面を一部展開
した平面図である。

【図４】 本発明の第４実施形態を示す内面を一部展開
した平面図である。

【図５】 本発明の第５実施形態を示す内面を一部展開
した平面図である。

【図６】 本発明の第６実施形態を示す内面を一部展開
した平面図である。

【図７】 本発明の第７実施形態を示す内面を一部展開
した平面図である。

【図８】 本発明の第８実施形態を示す内面を一部展開
した平面図である。

【図９】 本発明の第９実施形態を示す内面を一部展開
した平面図である。

【図１０】 本発明の効果を示す蒸発管の断面図であ
る。

【図１１】 本発明の効果を示す凝縮管の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 内面溝付伝熱管 ２ フィン無し領域 ４ フィン形成領域 ６，２６，３６ フィン ６Ａ フィン先端（下端） ８，２８，３８ 溝 １０ 溶接部 α フィン角度 １２ フィン低密度領域 １４ フィン高密度領域 １６ 長いフィン Ｒ１，Ｒ２ 領域 ２５ 第１の境界部 ３ 第２の境界部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 誠一 福島県会津若松市扇町128の７ 三菱伸銅 株式会社若松製作所内 (72)発明者 菊地 心 福島県会津若松市扇町128の７ 三菱伸銅 株式会社若松製作所内 (72)発明者 ▲すくも▼田 俊▲緑▼ 福島県会津若松市扇町128の７ 三菱伸銅 株式会社若松製作所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属管の内周面に、この金属管の軸線方
   向に延びるフィン無し領域（２）およびフィン形成領域
   （４）がそれぞれ形成され、前記フィン形成領域（４）
   には、前記フィン形成領域（４）の周方向の中心部から
   左右両側に向けて略対称に傾斜して延びるフィン（６）
   が形成されていることを特徴とする内面溝付伝熱管。
2. 【請求項２】 前記フィン無し領域（２）の金属管周方
   向における幅は、金属管の内周長の５〜４０％であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の内面溝付伝熱管。
3. 【請求項３】 前記金属管の軸線方向に対するフィン
   （６）の傾斜角度は５〜３０゜であることを特徴とする
   請求項１または２記載の内面溝付伝熱管。
4. 【請求項４】 前記フィン（６）の金属管の軸線に対す
   る傾斜角度の絶対値は、前記フィン（６）のフィン無し
   領域（２）側の端部で小さく、他端側へ向かうにつれ相
   対的に大きくなることを特徴とする請求項１〜３のいず
   れかに記載の内面溝付伝熱管。
5. 【請求項５】 金属管の内周面に、この金属管の軸線方
   向に延びるフィン低密度領域（１２）およびフィン高密
   度領域（１４）がそれぞれ形成され、前記フィン高密度
   領域（１４）には、金属管の軸線方向に対して傾斜した
   短いフィン（６）が前記フィン高密度領域（１４）の周
   方向中心部を境に左右略対称に形成されているととも
   に、前記フィン低密度領域（１２）および前記フィン高
   密度領域（１４）の双方に亘って金属管の軸線方向に対
   して傾斜した長いフィン（１６）が形成されていること
   を特徴とする内面溝付伝熱管。
6. 【請求項６】 前記フィン低密度領域（１２）の金属管
   周方向における幅は、金属管の内周長の５〜４０％であ
   ることを特徴とする請求項５記載の内面溝付伝熱管。
7. 【請求項７】 金属管の内周面に、金属管の軸線回りの
   中心角が１８０゜をなす２つの領域（Ｒ１，Ｒ２）が形
   成され、これら領域には、これら領域の第１の境界部
   （２５）から第２の境界部（３）まで傾斜して延びる多
   数のフィン（２６）が前記第１の境界部（２５）を境に
   して略対称に形成され、これらフィン（２６）と金属管
   の軸線とがなす傾斜角度（α）の絶対値は前記第１の境
   界部から第２の境界部へ向かう間に、少なくとも一部の
   区間で増大することを特徴とする内面溝付伝熱管。
8. 【請求項８】 金属管の内周面に、金属管の軸線回りの
   中心角が１８０゜をなす２つの領域（Ｒ１，Ｒ２）が形
   成され、これら領域には、これら領域の第１の境界部
   （２５）から第２の境界部（３）まで傾斜して延びる多
   数のフィン（２６）が形成され、隣接するフィン（２
   ６）の間に形成される溝（２８）の幅は、前記第１の境
   界部（２５）から第２の境界部（３）へ向かう間に減少
   することを特徴とする内面溝付伝熱管。