专利名称：内面带沟槽导热管及其制造方法与制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在管本体的内周面上具有沟槽的内面带沟槽导热管的结构。
现有技术作为例如用于空调机的蒸发器和冷凝器等热交换器的导热管，过去一直采用这样的导热管，即，如特开平9-42881号公报所示，为提高其导热率，在管内周面上设置螺旋状的条槽，以增大导热面积并使得在管内流动的冷媒呈环状流动，从而提高搅拌效果。
但是，具有这种结构的导热管，当冷凝作用进行到一定程度时，液膜部分在管内大致均匀地分布，其厚度逐渐变厚，因此，热阻和扩散阻力增大而导致导热性能降低。
为了解决上述存在问题，提出了如特开平9-42880号公报所示的方案，即，将管的内周面沿周向分成多个区域，在该各区域设置例如相对于管的轴向对称的、在周向上等宽的多列V形条槽组。
具有这种结构的导热管与具有上述螺旋状条槽的导热管相比，利用设在其管的内周面上的相对于管的轴向对称的、在周向上等宽的多列V形条槽所起的合流或分流作用，可使得在管内流动的冷媒沿着管的周向不均匀地分布。并且，由此而能够在液态冷媒薄膜化区域提高导热率，因此，冷凝时的导热率可得到提高。
但是，在上述管内周面上具有相对于管的轴向对称的、在周向上等宽的V形槽的导热管的情况下具有下述问题。
1．由于V形槽的存在，冷媒合流时相互碰撞，因此流动阻力大，在例如作为蒸发器的导热管使用的场合，因压力损失大，故未必能够起到充分提高导热性能的作用。
2．在冷媒流速较低的区域(冷媒循环量较少的区域)，V形槽所起的使冷媒分布不均匀的效果较小。特别是，由于该槽所具有的结构，在例如作为蒸发器的导热管使用的场合，在管的周向上不能够供给足够的液态冷媒，因此不能够获得促进导热性能提高的效果。即，在某些使用领域，不能期望性能会得到提高。
发明的公开本申请的发明是为解决上述问题而提出的，其目的是提供一种可减少压力损失，并且，即使在冷媒流量较小的场合也能够对冷媒在管内的流动进行适当控制，从而导热性能尽可能得到提高的内面带槽导热管及其制造方法与制造装置。
作为本申请的各发明，为实现上述目的，以分别具有下述解决问题的手段而构成。
(1)权利要求1的发明本申请权利要求1之发明的内面带槽导热管的特征是，在管本体1a的内周面2上设有相对于管的轴向对称的的多列V形条槽3、3……，该多列V形条槽3、3……在周向上的宽度不相等。
当如上所述，多列V形条槽3、3……在周向上不等宽地排列时，在各V形槽3、3……处反复进行合流、分流的同时在管轴方向上以不均匀状态流动的冷媒液体产生旋转方向上的成分，能够获得与组合有螺旋槽的导热管接近的环流生成作用，并能够实现搅拌效果，从而提高导热性能。
(2)权利要求2的发明本申请权利要求2之发明的内面带槽导热管的特征是，在上述权利要求1所说发明的结构中，在多列V形条槽3、3……的各条槽3、3……之间所形成的凸条部5、5……的至少一部分上，从其顶部5a向根部5b形成有既定深度的二次槽6、6……。
当如上所述，在多列V形条槽3、3……的各条槽3、3……之间所形成的凸条部5、5……的至少一部分上，从其顶部5a向底部5b形成有既定深度的二次槽6、6……时，通过该二次槽6、6……可进一步减小在管内流动的冷媒的流动阻力而减少压力损失，即使在冷媒流量较少时也能够有效提高导热性能。
(3)权利要求3的发明本申请权利要求3之发明的内面带槽导热管的特征是，在上述权利要求2所说发明的结构中，二次槽6、6……是螺旋方向上的缺口槽。
在这种场合，通过该沿螺旋方向的缺口槽构成的二次槽6、6……，不仅能够有效地减小在管内流动的冷媒的流动阻力，而且，螺旋方向上的旋转成分增加，可进一步提高导热性能。
(4)权利要求4的发明本申请权利要求4之发明的内面带槽导热管的特征是，在上述权利要求1所说发明的结构中，在多列V形条槽3、3……的各条槽3、3……之间所形成的凸条部5、5……的至少一部分上，在其外周面形成有既定深度的二次槽7、7……。
当如上所述，在多列V形条槽3、3……的各条槽3、3……之间所形成的凸条部5、5……的至少一部分上，在其外周面形成有既定深度的二次槽7、7……时，通过该二次槽7、7……可减小在管内流动的冷媒的流动阻力而减少压力损失，即使在冷媒流量较少时也能够有效提高导热性能。
(5)权利要求5的发明本申请权利要求5之发明的内面带槽导热管的特征是，在上述权利要求4所说发明的结构中，二次槽7、7……是从凸条部5、5……的一个侧面向另一个侧面延伸的微细的条槽。
在这种场合，通过从凸条部5、5……的一个侧面向另一个侧面延伸的微细的条槽构成二次槽7、7……，能够有效地减小在管内流动的冷媒的流动阻力，提高导热性能。即使进行扩管时，侧部的微细的槽也不会受到破坏，导热性能不会降低。
(6)权利要求6的发明本申请权利要求6之发明的内面带槽导热管的制造方法的特征是，使用在平板状导热管材料13上刻印多列V形条槽3、3……的第1刻印辊11，在上述多列V形条槽3、3……的各条槽3、3……之间所形成的凸条部5、5……的至少一部分上刻印二次槽7、7……的第2刻印辊12，以及将上述平板状导热管材料13制成圆筒管的轧制成型装置17；对上述平板状导热管材料13依次以上述第1、第2刻印辊11、12连续刻印出多列V形条槽3、3……和上述二次槽7、7……之后，利用上述轧制成型装置17进行成型轧制以制成圆筒管。
在该内面带槽导热管的制造方法中，只要将上述第1、第2刻印辊11、12组合在平板状导热管材料13的移动方向上并依次分两个阶段连续进行刻印，便能够很容易地制造出具有上述权利要求1、4或5之发明的结构的内面带槽导热管。
(7)权利要求7的发明本申请权利要求7之发明的内面带槽导热管的制造装置的特征是，在平板状导热管材料13上刻印多列V形条槽3、3……的第1刻印辊11、在上述多列V形条槽3、3……的各条槽3、3……之间所形成的凸条部5、5……的至少一部分上刻印二次槽7、7……的第2刻印辊12、以及将上述平板状导热管材料13制成圆筒管的轧制成型装置17沿上述平板状导热管材料13的移动方向并排设置，在通过上述第1、第2刻印辊11、12依次分两个阶段连续刻印出V形条槽3、3……和二次槽7、7……之后，利用上述轧制成型装置17制成圆筒管。
在该内面带槽导热管的制造装置中，只要将上述第1、第2刻印辊11、12在平板状导热管材料13的移动方向上进行组合并依次分两个阶段连续进行刻印，便能够很容易地制造出具有上述权利要求1、4或5之发明的结构的内面带槽导热管。
根据以上所述，按照本申请各发明的内面带槽导热管及其制造方法与制造装置，无论是作为冷凝器或蒸发器之一的热交换器而构成的场合，还是作为蒸发器而构成且冷媒流量较小的场合，均能够提供压力损失以及导热管内的热阻、搅散阻力小，导热性能足够高的热交换器。
附图的简单说明
图1是对本申请之发明的实施形式1所涉及的内面带槽导热管的管本体的结构，通过局部剖开并经放大而加以展示的附图。
图2是该管本体内周面主要部位的放大图。
图3是该管本体内周面主要部位的剖切立体图。
图4是对本申请之发明的实施形式2所涉及的内面带槽导热管的管本体内周面主要部位的结构加以展示的放大图。
图5是该主要部位的放大立体图。
图6是该管本体内周面的主要部位的剖切立体图。
图7是对本申请之发明的实施形式3所涉及的内面带槽导热管的管本体内周面主要部位的结构加以展示的放大图。
图8是该主要部位的放大剖切立体图。
图9是对上述本申请之发明的实施形式2所涉及的内面带槽导热管的制造方法及制造装置的结构加以展示的立体图。
实施发明的最佳形式实施形式1图1～图3示出本发明实施形式1所涉及的内面带沟槽导热管的结构。
首先，作为本实施形式所涉及的内面带沟槽导热管1，为了促使管本体1a内流动的冷媒液体产生紊流，并且为了利用相对于该冷媒液体的流动发生的分流或合流而形成的疏密部以促使冷媒液体薄膜化，例如如图1～图3所示，在电焊钢管结构的管本体1a的内周面2上，由作为主槽的相对于管的轴向对称、在周向上不等宽的呈比较尖锐形状的V形条槽3、3……所构成的第1～第5的多列条槽组A～E以各自不同的升角θ沿周向排列。
图3中的编号5是在上述各V形条槽3、3……之间所形成的凸条部，5a是其顶部，5b是其根部。
当如上所述，升角θ各自不同的V形条槽3、3……所构成的第1～第5的多列条槽组A～E在周向上不等宽地排列设置时，在各V形条槽3、3……部位边重复进行分流、合流边在周向上不均匀地流动的冷媒液体中将产生旋转方向上的成分，虽然是V形的条槽，但也能够获得与组合有螺旋槽的现有技术接近的环流生成作用，实现有效的搅拌效果，从而提高导热性能。
此外，作为上述第1～第5的多列条槽组A～E的各V形条槽3、3……，为尽可能减小各槽部的流动阻力以减少压力损失，以既定的升角θ、既定的深度H、既定的条数N而形成。因此，即使作为蒸发器的导热管而使用并且冷媒流量较少时，也能够有效减少压力损失，提高导热性能。关于这些第1～第5的各条槽组A～E的V形条槽3、3……的上述升角θ、槽深H、条数N，根据本发明申请人进行实验的结果，例如对于外形为φ=7mm的导热管，在θ=5～15度、H=0.2～0.3mm、N=45～55的范围内，流动阻力最小，可有效地减少压力损失。
如以上所述，根据本实施形式的内面带槽导热管的结构，首先，将由升角θ彼此不相同的V形条槽3、3……构成的多列条槽组A～E设计成在周向上不是等宽而是不等宽的，因此，管内的冷媒象现有螺旋槽管那样具有旋流成分。并且，即使在冷媒的流速较慢的场合，也能够在管的周向上有效地供给冷媒，故不会影响导热促进效果。
此外，上述管内周面2上所设置的多列条槽组A～E的各V形条槽3、3……，其升角θ、槽深H、条数N设计成可使得各自的流动阻力达到最小的、与上述实验结果相对应的值。因此，能够尽可能减小流动阻力而减少压力损失，故即使作为蒸发器使用的场合下，也能够获得完全达到高性能的热交换器用导热管。
实施形式2图4～图6示出本发明的实施形式2所涉及的内面带槽导热管的结构。
首先，作为本实施形式所涉及的内面带槽导热管1，为了促使管本体1a内流动的冷媒液体产生紊流，并且为了利用相对于该冷媒液体的流动发生的分流或合流而形成疏密部以促使冷媒液体薄膜化，在与前述同样的电焊钢管结构的管本体1a的内周面2上，由作为主槽的相对于管的轴向对称、在周向上不等宽的呈比较尖锐形状的V形条槽3、3……所构成的第1～第5的多列条槽组A～E以各自不同的升角θ沿周向排列。
此外。图5及图6中的编号5是上述各V形条槽3、3……之间所形成的凸条部，5a是其顶部，5b是其根部。并且，在该实施形式中，从上述顶部5a至根部5b之间设有由具有既定深度d的螺旋方向上的缺口槽(錾凿槽)构成的二次槽6、6……，以此减小冷媒的流动阻力，并且增加旋转方向上的成分。
当如上所述，各自的升角θ不相同的V形条槽3、3……所构成的第1～第5的多列条槽组A～E在周向上不等宽地排列时，在各V形条槽3、3……部位边重复进行分流、合流边在周向上不均匀地流动的冷媒液体中将产生旋转方向上的成分，虽然是V形的条槽，但也能够获得与组合有螺旋槽的现有技术接近的环流生成作用，实现有效的搅拌效果，从而提高导热性能。
此外，作为这些第1～第5的条槽组A～E的各V形条槽3、3……，为尽可能减小各槽部的流动阻力以减少压力损失，具有如上所述由螺旋方向上的缺口槽(錾凿槽)构成的二次槽6、6……，并且，以与上述实施形式1同样的既定升角θ、既定深度H、既定条数N而形成。因此，即使作为蒸发器的导热管而使用并且冷媒流量较小时，也能够有效地减少压力，损失提高导热性能。
关于这些第1～第5的各条槽组A～E的V形条槽3、3……的上述升角θ、槽深H、条数N，如上所述，根据本发明人进行实验的结果，例如对于外形为φ=7mm的导热管，在θ=5～15度、H=0.2～0.3mm、N=45～55、二次槽深d/H=0.25～0.75的范围内，流动阻力最小，可有效地减少压力损失。
如以上所说明的，根据本实施形式的内面带槽导热管的结构，如上所述，首先，将由升角θ彼此不相同的V形条槽3、3……构成的多列条槽组A～E设计成在周向上的宽度彼此不是等宽而是不等宽的，因此，管内的冷媒象现有螺旋槽管那样具有旋流成分。并且，即使在冷媒流量较小、冷媒的流速较慢的场合，也能够在管的周向上有效地供给冷媒，故不会影响导热促进效果。
此外，上述管内周面2上所设置的多列条槽组A～E的各V形条槽3、3……，其升角θ、槽深H、条数N设计成可使各自的流动阻力为最小的值，并且在作为主槽的各V形条槽3、3……之间的凸条部5、5……上，设有由从其顶部5a至根部5b之间指向螺旋方向的缺口槽构成的二次槽6、6……。因此，可尽可能减小流动阻力而减少压力损失，并且可进一步增加螺旋方向上的旋流成分，故能够获得高性能的热交换器用导热管。
实施形式3图7～图9分别示出本发明的实施形式3所涉及的内面带槽导热管的结构以及实施该导热管的制造方法的制造装置的结构。
首先，作为本实施形式所涉及的内面带槽导热管1，为了促使管本体1a内流动的冷媒液体产生紊流，并且为了利用相对于该冷媒液体的流动发生的分流或合流而形成疏密部以促使冷媒液体薄膜化，在与前述同样的电焊钢管结构的管本体1a的内周面2上，由作为主槽的相对于管的轴向对称、在周向上不等宽的呈比较尖锐形状的V形条槽3、3……所构成的第1～第5的多列条槽组A～E沿周向排列。
此外。图7及图8中的编号5是上述各V形条槽3、3……之间所形成的凸条部，5a是其顶部，5b是其根部。并且，在该实施形式中，从上述凸条部5、5……的外周面的一个侧面到另一个侧面之间设有由既定深度的微细的例如螺旋方向上的条槽构成的二次槽7、7……，以此减小冷媒的流动阻力，并且增加旋转方向上的成分。
当如上所述，各自的升角θ不相同的V形条槽3、3……所构成的第1～第5的多列条槽组A～E在周向上不等宽地排列时，在各V形条槽3、3……部位边重复进行分流、合流边在周向上不均匀地流动的冷媒液体中将进而产生旋转方向上的成分，虽然是V形的条槽，但也能够获得与组合有螺旋槽的现有技术接近的环流生成作用，实现有效的搅拌效果，从而提高导热性能。
此外，作为上述第1～第5的条槽组A～E的各V形条槽3、3……，为尽可能减小各槽部的流动阻力以减少压力损失，在形成于它们之间的凸条部5、5……的外周面上，具有由从其一个侧面到另一个侧面之间例如在螺旋方向上延伸的既定深度的微细条槽所构成二次槽7、7……，并且，以与上述实施形式1同样的既定升角θ、既定深度H、既定条数N而形成。因此，即使作为蒸发器的导热管使用并且冷媒流量较小时，也能够有效地减少压力损失，提高导热性能。而且，进行扩管时，侧部的微细槽也不会受到破坏，不会导致导热性能降低。
关于这些第1～第5的各条槽组A～E的V形条槽3、3……的上述升角θ、槽深H、条数N，如上所述，根据本发明人进行实验的结果，例如对于外形为φ=7mm的导热管，在θ=5～15度、H=0.2～0.3mm、N=45～55的范围内，流动阻力最小，可有效地减少压力损失。
如以上所说明的，根据本实施形式的内面带槽导热管的结构，如上所述，首先，将由升角θ各自不同的V形条槽3、3……构成的多列条槽组A～E设计成彼此不是等宽而是不等宽的，因此，管内的冷媒能够象现有螺旋槽管那样具有旋流成分。并且，即使在冷媒流量较小、冷媒的流速较慢的场合，也能够在管的周向上有效地供给冷媒，故不会影响导热促进效果。
此外，管内周面2上所设置的多列条槽组A～E的各V形条槽3、3……，其升角θ、槽深H、条数N设计成可使各自的流动阻力为最小的值，并且在作为主槽的各V形条槽3、3……之间的凸条部5、5……上，设有由从其外周面的一个侧面到另一个侧面之间例如向螺旋方向延伸的微细条槽构成的二次槽7、7……。因此，能够尽可能减小流动阻力而减少压力损失，并且可进一步增加冷媒流在螺旋方向上的旋流成分，故能够获得性能更好的热交换器用导热管。此外，进行扩管时，侧部的微细的槽也不会受到破坏，不会导致导热性能降低。
而结构为具有如上所述多列V形条槽组A～E以及二次槽7、7……的内面带槽导热管，例如可使用图9所示的制造装置以下述制造方法很容易地制造出来。
在图9中，编号11是具有刻印加工面11a的第1刻印辊，该刻印加工面11a与作为上述主槽的第1～第5的多列V形条槽组A～E相对应；12是具有刻印加工面12a的第2刻印辊，该刻印加工面12a用来在形成于上述第1～第5的多列条槽组A～E的各V形条槽3、3……之间的凸条部5、5……上刻印加工出从其一个侧面到另一个侧面之间例如在螺旋方向上延伸地设置的微细的二次槽7、7……；13是平板状导热管材料；16是在轧制成型时对导热管材料13进行加热使之软化的加热装置；14是与上述第1刻印辊11对上述平板状导热管材料13进行夹压的第1夹压辊；15是与上述第2刻印辊12对上述平板状导热管材料13进行夹压的第2夹压辊；17是具有轧制成型孔17a的轧制成型装置，该轧制成型孔17a用来将通过上述第1、第2刻印辊11、12分别形成上述第1～第5的多列V形条槽组A～E、二次槽7、7……，并且经上述加热装置16加热而软化的导热管材料13轧制成型为圆管状；上述第1刻印辊11以及第1夹压辊14、第2刻印辊12以及第2夹压辊15、加热装置16、轧制成型装置17各自在上述导热管材料13的移动方向(参照箭头)上依次以既定间隔排列。
因此，在该内面带槽导热管制造装置中，使用刻印上述第1～第5的多列V形条槽组A～E的第1刻印辊11以及第1夹压辊14，在上述第1～第5的多列V形条槽组A～E的各V形条槽3、3……之间形成的凸条部5、5……的一部分上刻印二次槽7、7……的第2刻印辊12以及第2夹压辊15，将平板状导热管材料13制成圆管状的加热装置16以及轧制成型装置17；除了能够使上述第1、第2刻印辊11、12在上述平板状导热管材料13上旋转而分两个阶段依次连续刻印出上述第1～第5的多列V形条槽组A～E的各V形条槽3、3……和上述二次槽7、7……之后，以加热装置16加热软化该导热管材料13，还能够通过上述轧制成型装置17进行成型轧制而制成圆筒管。
即，在该内面带槽导热管的制造方法与制造装置中，只要将上述第1、第2刻印辊11、12在平板状导热管材料13的移动方向上进行组合以两个阶段依次进行刻印，便能够很容易地制造出具有上述图7及图8所示结构的内面带槽导热管。
其它实施形式在上述各实施形式中，以电焊钢管类导热管为例进行了说明，但显然，作为上述各实施形式的内面槽，例如对于有缝管类导热管也同样适用。
工业上应用的可能性如以上所述，本发明所涉及的内面带槽导热管及其制造方法与制造装置可用于热交换器的导热管，特别是适用于空调机用蒸发器和冷凝器的导热管。
权利要求
1．一种内面带槽导热管，其特征是，在管本体(1a)的内周面(2)上设置有相对于管的轴向对称的多列V形条槽(3)、(3)……，该多列V形条槽(3)、(3)……在周向上的宽度为不等宽。
2．如权利要求1的内面带槽导热管，其特征是，在形成于多列V形条槽(3)、(3)……的各条槽(3)、(3)……之间的凸条部(5)、(5)……的至少一部分上，从其顶部(5a)向根部(5b)形成有既定深度的二次槽(6)、(6)……。
3．如权利要求2的内面带槽导热管，其特征是，二次槽(6)、(6)……是螺旋方向上的缺口槽。
4．如权利要求1的内面带槽导热管，其特征是，在形成于多列V形条槽(3)、(3)……的各条槽(3)、(3)……之间的凸条部(5)、(5)……的至少一部分上，其外周面上形成有既定深度的二次槽(7)、(7)……。
5．如权利要求4的内面带槽导热管，其特征是，二次槽(7)、(7)……是从凸条部(5)、(5)……的一个侧面向另一个侧面延伸的微细条槽。
6．一种内面带槽导热管的制造方法，其特征是，使用在平板状导热管材料(13)上刻印多列V形条槽(3)、(3)……的第1刻印辊(11)，在形成于上述多列V形条槽(3)、(3)……的各条槽(3)、(3)……之间的凸条部(5)、(5)……的至少一部分上刻印二次槽(7)、(7)……的第2刻印辊(12)，以及将上述平板状导热管材料(13)制成圆筒管的轧制成型装置(17)；在上述平板状导热管材料(13)上依次以上述第1、第2刻印辊(11)、(12)连续刻印上述多列V形条槽(3)、(3)……和上述二次槽(7)、(7)……之后，以上述轧制成型装置(17)轧制成型成圆筒管。
7．一种内面带槽导热管的制造装置，其特征是，将在平板状导热管材料(13)上刻印多列V形条槽(3)、(3)……的第1刻印辊(11)，在形成于上述多列V形条槽(3)、(3)……的各条槽(3)、(3)……之间的凸条部(5)、(5)……的至少一部分上刻印二次槽(7)、(7)……的第2刻印辊(12)，以及将上述平板状导热管材料(13)制成圆筒管的轧制成型装置(17)，在上述平板状导热管材料(13)的移动方向上依次排列，通过上述第1、第2刻印辊(11)、(12)依次连续刻印出V形条槽(3)、(3)……和二次槽(7)、(7)……之后，以上述轧制成型装置(17)进行成型轧制而制成圆筒管。
全文摘要
在管本体(1a)的内周面(2)上设置有相对于管的轴向对称的多列V形条槽(3)、(3)……,并且,在形成于它们之间的凸条部(5)、(5)……的一部分上形成既定深度的二次槽(6)、(6)……、二次槽(7)、(7)……,以减少压力损失,而且,多列V形条槽(3)、(3)……在周向上的宽度为不等宽,以产生螺旋方向上的旋转成分,因此,即使在冷媒流量较少的场合,也能够对冷媒在管内的流动进行适宜的控制,从而能够尽可能提高导热性能。
文档编号B21C37/20GK1313947SQ00801029
公开日2001年9月19日 申请日期2000年4月10日 优先权日1999年4月8日
发明者藤野宏和, 笠井一成, 赤井宽二, 冈本哲彰, 内满优 申请人:大金工业株式会社