换热器用传热管以及使用了它的换热器制造技术

本发明专利技术提供可提高水－制冷剂换热器的传热性能的换热器用传热管以及使用了它的换热器。本发明专利技术的换热器用传热管是作为构成换热器的水管来使用的波纹形状的传热管，在上述波纹管（１０）的内表面上形成有螺旋状的内表面槽（２），在设上述波纹形状的波纹槽（１）的深度为Ｈｃ、设波纹管外径为ＯＤ时，则满足０．０４≤Ｈｃ／ＯＤ的关系，在设上述内表面槽（２）的翅片高度为Ｈｆ、设管的最大内径为ＩＤ时，则满足０．０２２｛３０．７×（Ｈｃ／ＯＤ）＋１．１３｝↑［（－０．５）］≤Ｈｆ／ＩＤ≤０．０３７的关系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及换热器用传热管以及使用了它的换热器，尤其涉及自然制冷剂热泵式供热水机的水-制冷剂换热器用传热管以及使用了它的换热器。
技术介绍
一直以来作为已知的自然制冷剂热泵式供热水机(以下有时简称为“热泵式供热水机”)的换热器有由水流通的外管和制冷剂流通的内管这双层管构成的双层管式换热器。 这种双层管式换热器的场合，当制冷剂流通的内管上出现因腐蚀形成的孔时，则由于水和制冷剂混合，因而在往往设置用于检测水或制冷剂的泄漏并使装置停止的泄漏检测部(具有泄漏检测槽的泄漏检测管)(通过设置泄漏检测管，实际上成为三层管构造)。 另一方面，自然制冷剂热泵式供热水机是在夜间花费时间煮沸热水的机器，由于水的流速小且为层流，所以为了提高作为换热器的性能，提高成为瓶颈的水管的传热性能是必不可少的。 作为以提高传热性能为目的的换热器，有由波纹管和配置在其外侧的外管构成的换热器，该波纹管在设波纹槽深度为Hc、波纹外径设为OD时，则有0.04≤Hc/OD的关系，在设波纹槽与管轴线Ta所成的角为螺旋角βc时，则为βc≥40°(参照专利文献1日本特开2007-218486号公报)。 根据专利文献1记载的换热器，记载即使在如自然制冷剂热泵式供热水机那样的水的流速小的使用形态下，也能够得到可提高换热器的传热性能的换热器用传热管以及使用了它的换热器。 另外，还有在管内表面形成有管轴方向或螺旋状的连续槽，而且以含有管轴线的平面剖切的截面形状是波形的传热管(参照专利文献2日本特开昭61-125592号公报)。 根据专利文献2记载的传热管，记载的主要内容是能够稳定而且低成本地连续制造弯曲加工性能优良的内表面带槽的管。 专利文献1记载的传热管在与平滑管的重量相同的情况下与平滑管比较能够将性能提高到2倍以上。另外，虽然能够得到考虑了压力损失的波纹形状，作为波纹管的外表面形状可实现最优化，但是要想尽可能不增加重量而实现性能进一步的提高，必须改良波纹管的管内表面形状。 专利文献2记载的传热管是在管内表面设有螺旋状的连续槽的波纹管，若按照专利文献1记载的波纹形状进行制作的话，则有可能实现超过专利文献1的波纹管的性能。 但是，本专利技术的专利技术人等研究的结果得知，即使在波纹管上仅形成内表面槽，也存在因内表面槽的形状反而会比波纹管的性能更降低的情况。而且得知还存在性能提高时重量上升的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可提高水—制冷剂换热器的传热性能换热器用传热管以及使用了它的换热器。 本专利技术为了实现上述目的，提供一种换热器用传热管，是作为构成换热器的水管来使用的波纹形状的传热管，其特征是，在上述波纹管内表面上形成有螺旋状的内表面槽，当设上述波纹形状的波纹槽深度为Hc、设波纹外径为OD时，则满足0.04≤Hc/OD的关系，当设上述内表面槽的翅片高度为Hf、设管的最大内径为ID时，则满足下述关系 0.022{30.7×(Hc/OD)+1.13}(-0.5)≤Hf/ID≤0.037。 而且本专利技术提供具备上述的换热器用传热管的换热器。 本专利技术的效果如下。 根据本专利技术，能够得到可提高水-制冷剂换热器的传热性能的换热器用传热管以及使用了它的换热器。 附图说明 图1是表示本专利技术的第一实施方式的传热管的构造的说明图，图1(a)表示总体图，图1(b)表示图1(a)的局部放大剖视图，图1(c)表示图1(a)的椭圆A的放大剖视图。 图2是表示本专利技术的第二实施方式的传热管的构造的说明图。 图3是表示本专利技术的第三实施方式的换热器的构造的说明图。 图4是表示本专利技术的第四实施方式的换热器的构造的说明图。 图5是表示本专利技术的第五实施方式的换热器的构造的说明图。 图6是表示本专利技术的第六实施方式的换热器的构造的说明图。 图7是表示本专利技术的第七实施方式的换热器的构造的说明图。 图8表示的是雷诺数Re为1000时的波纹管的Hc/OD与传热性能的关系(对平滑管的传热性能比)。 图9表示的是雷诺数Re为1000时的波纹管的螺旋角与传热性能的关系(对平滑管的传热性能比)。 图10表示的是雷诺数Re为1000时的波纹管的Hc/OD与管摩擦系数的关系(对平滑管的管摩擦系数比)。 图11是参考例1～3的带螺旋状内表面槽的管与比较例1的平滑管的传热性能测定结果。 图12是参考例1～3、比较例3的压力损失测定结果。 图13是平滑管(比较例1)、内表面平滑波纹管(比较例2)、内表面带槽波纹管(比较例3、实施例1)的传热性能测定结果。 图14是平滑管(比较例1)、内表面平滑波纹管(比较例2)、内表面带槽波纹管(比较例3、实施例1)的压力损失测定结果。 图15表示的是在紊流区域的雷诺数与平滑管的粘性底层的厚度(y+＝5时的y)除以最大内径ID的值δ*的关系。 图16表示的是平滑管的管摩擦系数的倍数与粘性底层的厚度(y+＝5时的y)除以最大内径ID的值δ*的关系。 图中 1—波纹槽，2—内表面槽，10—内表面带槽波纹管。 具体实施例方式 以下基于附图对本专利技术的优选的一个实施方式进行详细说明。 本专利技术的第一实施方式 说明传热管的构成。 图1是表示本专利技术的第一实施方式的传热管的构造的说明图，图1(a)表示总体图，图1(b)表示图1(a)的局部放大剖视图，图1(c)表示图1(a)的椭圆A区域的放大剖视图。 本实施方式的传热管是在平滑管内表面加工螺旋状的连续槽而形成内表面槽2后加工了一条波纹的内表面带槽的波纹管10，作为构成换热器(例如热泵式供热水机用的水-制冷剂换热器)的水管来使用。 即、在内表面带槽波纹管10内流动的水和在内表面带槽波纹管10外流动的制冷剂之间进行热交换。所谓波纹管一般是指在其内外表面具有波形的螺旋构造的管。 本实施方式的内表面带槽波纹管10的特征是，若设波纹形状的波纹槽1的深度为Hc、设波纹外径为OD，则表示对外径的凹凸之比的Hc/OD满足0.04≤Hc/OD的关系；若设上述内表面槽2的翅片高度为Hf、设末端平滑部壁厚为Tw、设管的最大内径为ID(＝OD-2Tw)，则满足 0.022{30.7×(Hc/OD)+1.13}c≤Hf/ID≤0.037的关系。 通过使Hc/OD、Hf/ID在上述范围内，可得到良好的传热性能。优选满足0.04≤Hc/OD≤0.1，更优选满足0.04≤Hc/OD≤0.07。而且，通过使Hc/OD在上述范围内，能够降低压力损失。 另外，在设内表面带槽波纹管10的波纹槽1和管轴线Ta所成的角度为螺旋角βc时，螺旋角βc取得的值的范围虽为0°<βc<90°，但优选螺旋角βc为40°以上的大螺旋角形状。更优选为40°≤βc≤82°。 这样，能够促进越过凹凸的流体的紊流化。 内表面带槽波纹管10的末端平滑部壁厚Tw和波纹节距Pc虽然没有特别限定，但可使用例如0.4mm≤Tw≤1.7mm、3mm≤Pc≤15mm的尺寸。 另外，作为材质，虽然没有特别限定，但考虑热传导系数和机械强度优选使用铜或铜合金、或者铝或铝合金等。 本专利技术的第二实施方式 下面，说明传热管的构成。 图2是表示本专利技术的第二实施方式的换热器用传热管的构造的说明图。 相对于第一实施方式的内表面带槽波纹管10是加工了一条波纹的波纹管，本实施方式的内表面带槽波纹管20是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换热器用传热管，是作为构成换热器的水管来使用的波纹形状的传热管，其特征在于，　在上述波纹管内表面上形成有螺旋状的内表面槽，在设上述波纹形状的波纹槽深度为Ｈｃ、设波纹外径为ＯＤ时，则满足０．０４≤Ｈｃ／ＯＤ的关系，在设上述内表面槽的翅片高度为Ｈｆ、设管的最大内径为ＩＤ时，则满足　０．０２２｛３０．７×（Ｈｃ／ＯＤ）＋１．１３｝↑［（－０．５）］≤Ｈｆ／ＩＤ≤０．０３７的关系。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：堀口贤，法福守，乾谦一，北岛宽规，岛田武，儿玉健二，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]