JP2006162100A - 高圧冷媒用内面溝付伝熱管 - Google Patents

Abstract

【課題】 炭酸ガスに代表される高圧冷媒を用いる冷凍空調給湯機器のクロスフィンチューブ式熱交換器を構成する内面溝付伝熱管において、充分な耐圧強度を保ちながら、管内熱伝達率を向上せしめた内面溝付伝熱管を提供すること。
【解決手段】 内面溝１２，１２間に、所定高さの内面フィン１４が形成されてなる銅又は銅合金製の伝熱管１０において、管外径をＤ［mm］、前記溝の形成部位における管壁厚となる底肉厚をｔ［mm］、前記溝の溝深さをｄ［mm］、管軸に対して垂直な断面における溝１個あたりの断面積をＡ［mm² ］としたときに、ｔ／Ｄが０．０４１以上０．１４６以下であり、且つｄ² ／Ａが０．７５以上１．５以下であると共に、Ｎを前記溝の溝条数、Ｄｉを前記溝の溝底をつないで形成される管内径に相当する最大内径としたときに、Ｎ／Ｄｉが８以上２４以下となるように構成した。
【選択図】 図 １

Description

本発明は、各種の冷凍空調給湯機器に用いられる熱交換器を構成する内面溝付伝熱管に係り、特に、炭酸ガスに代表される高圧冷媒を用いるクロスフィンチューブ式熱交換器を構成する内面溝付伝熱管に関するものである。

従来から、家庭用エアコン、自動車用エアコン、パッケージエアコン等の空調用機器や冷蔵庫等には、蒸発器又は凝縮器として作動する熱交換器が用いられており、その中で、家庭用室内エアコンや業務用パッケージエアコンにおいては、通常、空気側のアルミニウム製のプレートフィンと冷媒側の伝熱管（銅管）とが一体的に組み付けられてなる構成のクロスフィンチューブ式熱交換器が、最も一般的に用いられている。また、そのようなクロスフィンチューブ式熱交換器を構成する伝熱管としては、管内面に、管軸に対して所定のリード角をもって延びるように螺旋状の溝を多数形成して、それらの溝間に、所定高さの内面フィンが形成されるようにした、所謂、内面溝付伝熱管がよく知られている。

そして、そのような内面溝付伝熱管においては、かかる熱交換器の高性能化のために、その内面溝の深溝化や、溝間に形成された内面フィンの細フィン化が図られ、また溝深さやフィン頂角、リード角及び溝部断面積等の最適化により、更なる高性能化を追求したものが、多数提案されている。

ところで、この種のクロスフィンチューブ式熱交換器に使用される冷媒としては、従来より、漏洩時の爆発や火災等の危険性や熱交換器の効率性を考慮して、Ｒ−１２，Ｒ−２２等のフルオロカーボン系冷媒（フロン系冷媒）が用いられてきた。しかしながら、近年の地球環境問題の深刻化に伴い、オゾン層破壊防止の見地から、塩素を含むＣＦＣ系やＨＣＦＣ系の冷媒から、ＨＦＣ系冷媒への置換が進められ、さらに、地球温暖化防止等の見地から、それらＨＦＣ系冷媒のうち、地球温暖化係数が比較的高いＲ−４０７ＣやＲ−４１０Ａから、温暖化係数の低いＲ−３２といったＨＦＣ系冷媒や、炭酸ガス、プロパン、イソブタン等の自然冷媒への切替が、積極的に推進されてきている。特に、炭酸ガス冷媒は、プロパン等の自然冷媒と違い、人体に有害な毒性も無いことに加えて、不燃性であるところから、冷媒漏れによる火災等の危険性が少なく、空調や冷凍機能をも兼ね備えた空調冷凍給湯システムに用いられる冷媒として、注目されてきているのである。

しかしながら、かかる炭酸ガス（ＣＯ₂ ）を冷凍空調給湯機器用冷媒として用いた場合にあっては、通常のＨＦＣ系冷媒等を用いた熱交換器の冷凍サイクルとは異なり、臨界点以上の圧力領域を高圧側に利用する超臨界サイクルが適用されることとなる。この高圧側圧力は、その用途（冷凍、空調、給湯）によって異なっており、その最大運転圧力を考えるには、給湯システム用圧縮機の信頼性評価条件が参考になる。例えば、給湯システム用圧縮機の信頼性評価の長時間信頼性試験においては、１５ＭＰａ程度の試験条件が適用されており、そのような給湯機器のシステムＣＯＰ（成績係数）は、１２ＭＰａ前後で最大値を示すというデータもあるが、突発的な運転条件の変動を考慮すると、最大１５ＭＰａ程度の使用圧力を考慮した耐圧設計が、好ましい。つまり、従来の冷媒を使用した場合においては、１〜４ＭＰａ程度の圧力で熱交換器が運転されていたのであるが、炭酸ガス冷媒を用いた場合にあっては、５〜１５ＭＰａという、従来の約５倍もの高圧力で使用されることとなるのである。

このように、炭酸ガス冷媒を用いたクロスフィンチューブ式熱交換器にあっては、冷媒が流通せしめられる伝熱管（内面溝付伝熱管）に非常に高い圧力がかかるため、その耐圧強度を向上せしめる必要があり、そのために、伝熱管の細径化、材質変更、底肉厚の増大等の各種の手法が採用されることとなる。例えば、伝熱管の細径化及び材質変更の例として、特開２００２−３１４８８号公報（特許文献１）においては、細径の銅管やステンレス管を用いた例が明らかにされており、また、特開２００１−１５３５７１号公報（特許文献２）においては、アルミニウム製の扁平な長円形状で多穴管形状のチューブを用いて熱交換器を構成した例が、明らかにされている。しかしながら、伝熱管の材質をステンレスやアルミニウムに変更すると、伝熱管の加工性や接合性が悪化するといった問題が惹起されてしまうため、それらの観点から、伝熱管の材質としては、銅や銅合金製が望ましいのである。また、特許文献１においては、細径化した銅製の伝熱管の場合も明らかにされているが、これは内面が平滑な伝熱管であるため、内面溝付伝熱管と比して伝熱性能が充分でなく、それ故に、伝熱性能向上の観点から、耐圧強度の高い銅または銅合金製の内面溝付伝熱管が望まれている。

そこで、銅製の内面溝付伝熱管においても、その耐圧強度を上げるために、管外径の細径化や、管内面に形成された溝の形成部位における管壁の厚さとなる底肉厚の増大等の手法が採用されることとなるが、細径化に関しては、従来から一般的に使われている７mmφ程度の太さを、４mmφ程度まで細径化することは可能であるが、空冷式熱交換器の場合にあっては、伝熱管を放熱フィンに対して取り付ける際に、伝熱管内部に拡管プラグを挿通することにより、伝熱管を拡管し、放熱フィンに設けられた取付孔に対して密着、固定する手法である機械拡管によって行われることが多いため、６mmφ以下の細径の伝熱管を機械拡管によって放熱フィンに装着することは、技術的に非常に困難なのである。一方、底肉厚を増大して、耐圧強度を向上せしめた場合にあっては、機械拡管を行う際に、管内面に拡管プラグを挿通して、底肉厚が増大された管壁を押し広げるためには、より大きな力が必要となるところから、比較的大径の伝熱管を用いないと、機械拡管は困難となってしまうのである。また、その他の拡管方法として、密封した伝熱管内部に液体を封入して、該封入された液体に圧力を作用せしめて拡管を行う液圧拡管法といった手法もあるが、この液圧拡管法は、煩雑な段取りが必要となるところから、量産性に劣るといった問題を内在している。

さらに、現状の内面溝付伝熱管の製造技術では、底肉厚を増大するほど、溝深さが減少してしまう傾向にあるため、従来から一般的に用いられてきた、高フィン化や細フィン化といった高性能化技術を適用して、内面溝付伝熱管の伝熱性能を向上せしめることは困難なのである。加えて、底肉厚を増大せしめた場合にあっては、機械拡管に際して大きな力が作用せしめられるところから、管内面の溝と溝の間に形成されるフィン高さを高くしたり、フィン厚さを薄くすると、機械拡管の際の圧力でフィンが潰れてしまうといった問題も惹起されるものであった。

これらのことから、従来よりも高圧の冷媒を用いる冷凍空調給湯機器用熱交換器に用いられる内面溝付伝熱管としては、従来の、高フィン化や細フィン化を施した高性能な内面溝付伝熱管をそのまま適用することは、耐圧設計上、好ましくないのであり、また耐圧強度を向上させるために、伝熱管の材質を変更することや、管外径の細径化を図ることは、加工性の低下を招くことからも望ましくないのである。更に、単純に底肉厚を増大して、耐圧強度を増加せしめた場合には、現状においては加工に限界があるため、溝深さを削減しなければならず、それ故に、従来のものよりも溝深さが削減されることを前提として、高い熱伝達性能を発揮し得る溝構成の開発が必要不可欠となるのである。

特開２００２−３１４８８号公報 特開２００１−１５３５７１号公報

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、炭酸ガスに代表される高圧冷媒を用いる冷凍空調給湯機器のクロスフィンチューブ式熱交換器を構成する内面溝付伝熱管において、充分な耐圧強度を保ちながら、管内熱伝達率を向上せしめた内面溝付伝熱管を提供することにある。

そこで、本発明者等は、そのような課題を解決するために種々の検討を重ねた結果、クロスフィンチューブ式熱交換器を構成する、管内面に多数の溝が管周方向に又は管軸に対して所定のリード角をもって延びるように形成されていると共に、それら溝間には、所定高さの内面フィンが形成されてなる銅又は銅合金製の内面溝付伝熱管において、その溝構成の見直しを行い、管外径と底肉厚との関係に加えて、溝深さと溝断面積との関係を規制すると共に、溝条数と管最大内径との間にも、所定の関係を維持することにより、高圧の炭酸ガス冷媒を用いることが可能な耐圧強度を確保しつつ、充分な熱伝達性能を得ることが出来ることを見出したのである。

すなわち、本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであって、その要旨とするところは、高圧冷媒を用いるクロスフィンチューブ式熱交換器を構成する伝熱管にして、管内面に多数の溝が管周方向に又は管軸に対して所定のリード角をもって延びるように形成されていると共に、それら溝間には、所定高さの内面フィンが形成されてなる銅又は銅合金製の内面溝付伝熱管において、管外径をＤ［mm］、前記溝の形成部位における管壁厚となる底肉厚をｔ［mm］、前記溝の溝深さをｄ［mm］、管軸に対して垂直な断面における溝１個あたりの断面積をＡ［mm² ］としたときに、ｔ／Ｄが０．０４１以上０．１４６以下であり、且つｄ² ／Ａが０．７５以上１．５以下であると共に、Ｎを前記溝の溝条数、Ｄｉを前記溝の溝底をつないで形成される管内径に相当する最大内径としたときに、Ｎ／Ｄｉが８以上２４以下となるように構成したことを特徴とする高圧冷媒用内面溝付伝熱管にある。

従って、このような本発明に従う高圧冷媒用内面溝付伝熱管によれば、耐圧強度の向上と伝熱性能の向上とが同時に達成され得、以て、かかる内面溝付伝熱管を用いて形成したクロスフィンチューブ式熱交換器において、炭酸ガスに代表される高圧冷媒が、有利に使用され得ることとなる。

以下、本発明の構成をより具体的に明らかにするために、本発明に従う高圧冷媒用内面溝付伝熱管について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。

先ず、図１には、本発明に従う高圧冷媒用内面溝付伝熱管の一例が、その管軸方向に垂直な面にて切断した断面図において、示されている。即ち、図１からも明らかなように、伝熱管１０は、要求される伝熱性能や該伝熱管内に流通せしめられる伝熱媒体の種類等に応じて、銅又は銅合金等の中から適宜に選択された、所定の金属材質にて構成される内面溝付伝熱管であって、管内面に、多数の内面溝１２が管周方向に又は管軸に対して所定のリード角をもって延びるように形成されていると共に、それら内面溝１２，１２間に位置するように、内面フィン１４が、多数形成されている。

より詳細には、管軸方向に垂直な面にて切断した端面の一部を拡大した図２にも示されるように、管内面に形成されている内面溝１２は、溝深さ：ｄにおいて形成され、その溝底部に向かうに従って次第に幅狭となる、略台形形状とされている。また、内面溝１２の底底部と管外周面との間の管壁厚さが、底肉厚：ｔとされている。そして、そのような内面溝１２と隣り合う内面溝１２との間に位置するように、内面フィン１４が形成されているのである。なお、かかる図において、内面フィン１４は、その頭部が円弧形状とされた略台形形状とされているが、頭部を扁平にした略台形形状や、或いは三角形形状とされていても、何等差支えない。

ところで、そのような伝熱管１０は、例えば、特開２００２−５５８８号公報等において明らかにされているように、公知の転造加工法や圧延加工法等を用いて製造されることとなる。即ち、かかる公報の図４に示されている如き転造加工装置を用いた場合にあっては、連続する１本の素管が転造加工装置を通過させられる際に、該素管の内孔内に挿入せしめられた溝付きプラグと、外周部に配置された円形ダイスとの間で、該素管を押圧することによって、縮径すると同時に、管内周面に所定の溝が連続的に形成されるようになっている。一方、圧延加工法を利用して内面溝付伝熱管を製造する場合にあっては、かかる公報の図７に示される如き構造の加工装置を用いて、連続する１枚の帯板状素材を長さ方向に移動せしめつつ、該帯板状素材に対して所定の圧延加工による溝付け加工や造管加工を施すことによって、目的とする内面溝付伝熱管（１０）が製造されるのである。

そして、かかる伝熱管１０においては、管外径、内面溝１２や内面フィン１４の形状、及びその深さは、管外径（Ｄ）：１mm〜１２mm、望ましくは３mm〜１０mm程度、溝１個あたりの溝断面積（Ａ）：０．００４mm² 〜０．０３８mm² 、溝深さ（ｄ）：０．０８mm〜０．１７mm、溝形成部位における底肉厚（ｔ）：０．２９mm〜１．０２mmの範囲内で選定されていると共に、本発明に従って、ｔ／Ｄが０．０４１以上０．１４６以下であり、且つｄ² ／Ａが０．７５以上１．５以下となるように、構成されることとなる。また、そのような伝熱管１０に形成されている内面溝１２としては、管軸に対する内面溝１２のリード角：１０°〜５０°、内面フィンの頂角（α）：０°〜５０°の範囲内のものが、有効な伝熱性能の確保や転造による溝形成の容易性等から有利に採用されている。更に、管内面に形成される内面溝１２の条数（Ｎ）としては、３０〜１５０条／管周程度、好ましくは５０〜１１０条／管周程度の範囲内の条数において、選定されており、そして本発明に従って、溝の溝底をつないで形成される管内径に相当する最大内径、換言すれば、管外径（Ｄ）から、底肉厚（ｔ）を２倍したものを引いた値（Ｄ−２ｔ）をＤｉとしたときに、Ｎ／Ｄｉが８以上２４以下となるように構成されているのである。

要するに、現状の内面溝付伝熱管の製造技術においては、底肉厚を増大せしめた場合にあっては、溝深さは低減する傾向にあるため、溝深さを増加せしめて熱伝達率を向上させることは困難なのである。そこで、本発明では、溝深さの低減による伝熱面積削減分を、溝条数を増大せしめることにより補い、且つそのような溝深さに応じた適度な溝条数を選択することにより、管内熱伝達率を向上せしめるようにしたのである。

つまり、溝深さに対して溝条数が少な過ぎる場合には、伝熱面積が不足してしまうことにより、従来よりも高い熱伝達率が得られなくなると共に、溝を形成する加工時に、工具にかかる力が増大してしまい、工具が破壊しやすいといった問題も内在している。一方、溝深さに対して溝条数が多すぎる場合には、そのような溝加工時の工具の破壊の恐れは回避され得るものの、溝部が液冷媒で埋没しやすくなるため、溝の効果が充分に発揮されなくなり、高い熱伝達率が得られないのである。

そこで、前述せる如き本発明に従う内面溝付伝熱管によれば、伝熱管の諸元を、上記したような関係式を満たす値としたことによって、内面溝付伝熱管の底肉厚を従来よりも増大して、耐圧強度を向上せしめた場合にあっても、管内熱伝達率の向上を達成し得たのである。つまり、底肉厚を従来よりも増大することにより、内面溝付伝熱管の耐圧強度を向上せしめることが可能であることは明らかであり、一定の耐圧強度を得るために必要な底肉厚は、管外径の増大と共に増加するところから、管外径をＤ［mm］、底肉厚をｔ［mm］としたときに、ｔ／Ｄが０．０４１以上０．１４６以下となるようにしたのである。

ここで、ｔ／Ｄが０．０４１よりも小さい場合にあっては、従来の内面溝付伝熱管と比べて耐圧強度の向上は図れない。これは、従来から一般的に用いられている内面溝付伝熱管の一つとして、例えば、管外径：Ｄ＝７mm、底肉厚：ｔ＝０．２５mmのものにおいて、その底肉厚の加工時の寸法公差である±０．０３mmを考えると、底肉厚が寸法公差の上限値である０．２８mmとなった場合には、ｔ／Ｄ＝０．０４となってしまうからである。また、ｔ／Ｄが０．１４６より大きくなってしまうと、管外径に対して底肉厚が厚くなりすぎてしまうため、現状の加工技術においては、そのような内面溝付伝熱管は製造出来ないのである。

また、管外径：Ｄと溝断面積：Ａの関係にあっては、Ｄ² ／Ａが０．７５よりも小さくなってしまうと、伝熱面積の増大効果が殆ど無いことに加えて、液冷媒によって溝が液没し易くなるため、内面溝の効果が現れにくく、従来の内面溝付伝熱管と比しても、高い管内熱伝達率は得られない。一方、Ｄ² ／Ａが１．５よりも大きくなった場合には、管外径に対して溝断面積が小さくなり過ぎる、つまり、管外径に対して溝条数が多くなり過ぎるために、現状の加工技術ではそのような過剰な溝条数の内面溝付伝熱管は製造不可能である共に、溝深さが過大となってしまうため、管内熱伝達率のこれ以上の向上は望めないのである。その要因としては、液冷媒により溝が液没しにくくなる反面、液膜厚さが過大となり、メニスカスが形成されにくいため、溝の効果が現れにくいためである。

さらに、溝条数：Ｎと伝熱管の最大内径：Ｄｉの関係においては、Ｎ／Ｄｉが８より小さくなると、内径に対して溝条数が少なくなり過ぎるため、充分な管内熱伝達率が得られない。また、Ｎ／Ｄｉが２４よりも大きくなると、内径に対して溝条数が多すぎることになり、そのような内面溝付伝熱管を形成する際の溝の加工が非常に困難となり、加工性や量産性が低下するといった問題を惹起することとなる。

このように、伝熱管１０の管外径や溝深さ等の諸元を、上記したような関係式を満たす値としたことによって、底肉厚を従来のものよりも増大せしめて、内面溝付伝熱管の耐圧強度を向上せしめた場合にあっても、管内熱伝達率の向上を達成し得たのである。

ところで、このような伝熱管１０を用いて形成される、冷凍空調給湯機器に一般的に用いられるクロスフィンチューブ式熱交換器は、例えば、以下のようにして製作されることとなる。先ず、アルミニウム若しくはその合金等の所定の金属材料を用いて、プレス加工等により、所定形状の板材の表面に、所定の組付孔が複数形成せしめられたプレートフィンを成形し、次いで、この得られたプレートフィンの複数を、前記組付孔が一致するようにして積層した後に、前記組付孔の内部に、別途作製した伝熱管１０をそれぞれ挿通せしめて、更にその後、それら伝熱管１０をプレートフィンに対して機械拡管等の手法を用いて拡管・固着することによって、空気側のプレートフィンと冷媒側の伝熱管とが一体的に組み付けられてなるクロスフィンチューブを形成する。そして、そのようにして得られたクロスフィンチューブに対して、伝熱管同士を連結するＵベンド管やヘッダー等の公知の各種部品が取り付けられて、従来と同様な構造において組み立てられることにより、クロスフィンチューブ式熱交換器として組み立てられるのである。

そして、かかる伝熱管１０を用いて形成されたクロスフィンチューブ式熱交換器においては、従来、１〜４ＭＰａ程度の比較的低圧にて運転されていた熱交換器の運転圧力を、伝熱管１０の耐圧強度を向上せしめ得たことにより、５〜１５ＭＰａといった高い圧力とすることが可能となり、従来から熱交換器で用いられてきた冷媒の中でも、比較的高圧で用いられるＲ−３２等のＨＦＣ系冷媒や、特に高い圧力で用いられる炭酸ガス冷媒等の各種の高圧冷媒が好適に使用可能となったのである。

以下に、本発明の実施例を示し、本発明の特徴を更に明確にすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。

先ず、供試伝熱管として、管内面に、多数の内面溝が、管軸に対して所定の溝傾斜角（リード角）をもって延びる螺旋溝として形成されていると共に、管外径や底肉厚、それら内面溝の溝深さや溝断面積、溝条数が、本発明に示す関係式を満たしている、下記表１に示される如き、それぞれ異なる諸元とされた実施例１〜６の内面溝付伝熱管を準備した。また、比較例として、現状において実用化されている高性能内面溝付管の一般的な仕様のものである比較例１と、管外径と底肉厚の関係は本発明に従う関係式を満たすものの、管外径と溝断面積との関係、或いは溝条数と最大内径との関係が、前記した関係式を満たしていないものを、比較例２〜５として、それぞれ準備し、それらの諸元を、下記表１に併せ示した。なお、これら実施例１〜６及び比較例１〜５において、内面溝のフィン頂角及び溝傾斜角（リード角）は、その全ての供試管において、フィン頂角：４０°、溝傾斜角：１８°とした。

次いで、それら準備された供試伝熱管について、耐圧強度を測定するために、表１に示した各供試伝熱管を３００mmの長さに切断したサンプルを、それぞれ５本づつ準備して、一方の開口部を閉塞しつつ、他方の開口部から管内部に封入した水に対して、水圧発生装置にて、徐々に圧力を上昇させて行き、供試伝熱管に破断が起きた時点での圧力を測定する、水圧破壊試験を行い、各５本づつ用意したサンプルの破壊圧力をそれぞれ測定し、その平均値を、測定結果として、下記表２に示した。

かかる表２の結果から明らかなように、比較例１の破壊圧力は、高圧ガス冷媒の使用時に望まれる圧力である１５ＭＰａを明らかに下回っている。一方、実施例１〜６の破壊圧力は、その全てにおいて、１５ＭＰａを上回っており、従来の一般的な伝熱管である比較例１の場合に比べて、耐圧強度が向上していることが認められる。また、底肉厚の増加に伴って破壊圧力が増加すること、つまり、伝熱管の耐圧強度が向上していることも理解することが出来る。

次に、それら準備された供試伝熱管について、管内熱伝達率を調査するための単管性能評価試験を行った。かかる単管性能評価試験は、従来より公知の伝熱性能試験装置の試験セクションに対して各供試伝熱管を単管で組み付け、図３に示されるような冷媒の流通下において、下記表３に示される如き試験条件にてそれぞれ性能試験を行い、その結果を、下記表４に示した。なお、冷媒には、従来の冷媒よりも高圧で用いられる冷媒の一つであるＲ−３２を使用し、実際の空調機器の運転条件とほぼ一致する２００〜３００ｋｇ／（ｍ² ・ｓ）の冷媒質量速度領域で試験を実施した。また、かかる表４において、実施例１〜６の管内熱伝達率比は、比較例１の管内熱伝達率を基準とした場合の熱伝達率比を、それぞれ示している。

かかる表４の結果からも明らかなように、管外径や底肉厚、溝断面積及び溝深さが本発明に示す関係式を満たしている実施例１〜６の伝熱管にあっては、その全てにおいて、蒸発及び凝縮の管内熱伝達率の何れもが向上していることが認められるのである。例えば、実施例１の伝熱管においては、溝深さを比較例１よりも０．０１mm低減したにもかかわらず、溝条数を５条増加することによって、蒸発・凝縮共に管内熱伝達率を増加していることが認められる。また、かかる実施例１においては、底肉厚を０．０４mm増大したことにより、耐圧強度が約１５％向上していることもわかる。

そして、実施例２の伝熱管においては、比較例１に比べて底肉厚を０．１７mm増大したことにより、耐圧強度が約７５％向上すると共に、溝深さを０．０２mm低減したにもかかわらず、溝条数を２０条増大することによって、管内熱伝達率は、蒸発・凝縮ともに比較例１の場合よりも向上していることが認められる。また、実施例３の伝熱管においては、比較例１に比べて底肉厚を０．３１mm増大したことにより、耐圧強度が約１３６％向上すると共に、溝深さを０．０４mm低減したにもかかわらず、溝条数を２５条増大することによって、管内熱伝達率は、蒸発・凝縮ともに比較例１の場合よりも向上していることが認められる。更に、実施例４，５，６の場合においても、比較例１に比べて底肉厚を０．４５mm〜０．７７mm増大したことにより、２０４％〜３６５％の耐圧強度の向上を達成すると共に、溝深さを０．０６mm〜０．１０mm低減したにもかかわらず、溝条数を３０〜５０条増大することによって、蒸発・凝縮のどちらにおいても、管内熱伝達率が向上していることが認められるのである。

一方、管外径及び底肉厚の関係は本発明に従う関係式を満たすものの、管外径と溝断面積、或いは溝条数と最大内径の関係式を満たしていない比較例２〜５の場合にあっては、底肉厚の増大により、耐圧強度の向上は達成されるものの、蒸発・凝縮のどちらの管内熱伝達率もが、比較例１よりも減少してしまっていることがわかる。

本発明に従うクロスフィンチューブ式熱交換器に用いられる内面溝付伝熱管の一例を示す断面説明図である。 図１に示す内面溝付伝熱管の一部を拡大して示す断面部分拡大説明図である。 実施例における内面溝付伝熱管の単管性能を測定するために用いられる試験装置において、（ａ）は蒸発試験を、（ｂ）は凝縮試験をそれぞれ行った際の冷媒の流通状態を示す説明図である。

符号の説明

１０ 伝熱管
１２ 内面溝
１４ 内面フィン

Claims (1)

1. 高圧冷媒を用いるクロスフィンチューブ式熱交換器を構成する伝熱管にして、管内面に多数の溝が管周方向に又は管軸に対して所定のリード角をもって延びるように形成されていると共に、それら溝間には、所定高さの内面フィンが形成されてなる銅又は銅合金製の内面溝付伝熱管において、
   管外径をＤ［mm］、前記溝の形成部位における管壁厚となる底肉厚をｔ［mm］、前記溝の溝深さをｄ［mm］、管軸に対して垂直な断面における溝１個あたりの断面積をＡ［mm² ］としたときに、ｔ／Ｄが０．０４１以上０．１４６以下であり、且つｄ² ／Ａが０．７５以上１．５以下であると共に、Ｎを前記溝の溝条数、Ｄｉを前記溝の溝底をつないで形成される管内径に相当する最大内径としたときに、Ｎ／Ｄｉが８以上２４以下となるように構成したことを特徴とする高圧冷媒用内面溝付伝熱管。
   
   

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