[发明专利]管内单相流用导热管

说明书

技术领域

本发明涉及一种管内单相流导热管，其使管外的流体(自然制冷剂、氟利昂制冷剂、水等)的潜热或管外的物体(土壤热等的固体物质等)的潜热或者太阳能面板等的辐射热、与在管内流动的单相流流体(水、盐水等)进行换热，特别是，涉及一种在管内的流体处于低流速区域即低雷诺数Re区域(Re在3000以下)的情况下，不会增大紊流而使热传递率提高并且使管内流体的压力损失减少、从而适合于低流速区域内的使用的管内单相流用导热管。

背景技术

管内单相流用导热管是在管外表面呈螺旋状地形成有一个槽而成的波纹管，由铜或铜合金管构成。该管内单相流用导热管具有如下的具体用途，即，(a)在用于热泵热水器(例如，二氧化碳热泵热水器：EcoCute)的水―制冷剂换热器中使用的导热管，(b)在用于燃气热水器内的水―水的二重管式换热器中使用的导热管，(c)设置在太阳能热水器的太阳能面板内的热水配管，(d)埋入地下来使用的土壤热－水换热器配管用导热管。

对在管内外的流体间进行换热的设备展开节能化的研究，进行为了实现换热器单体的高性能化并且实现由热介质的搬运动力的减少带来的节能化的研究。作为减少热介质的搬运动力的方法，通常为了将热介质的流体向换热器内输送而使用泵，然而作为降低搬运动力的方案，采用通过使搬运流体的流量降低而使泵运转动力降低的方法。

另外，在换热器内中，具有使流体长时间维持高温的设备，作为其代表例而具有热泵热水器。该热泵热水器从管道水的供水口直接向换热器内送入作为流体的水，在换热器内使流体长时间维持高温，因此将管内的流体的速度设定得较低、而且该管道水的压力低于由泵等产生的搬运力，其结果是，通过管内的流体的速度变慢、在管内的雷诺数Re为3000以下的状态下使用的情况居多。在该低雷诺数区域，管内的流体成为层流区域，在层流区域内的热传递率与紊流状态下的热传递率相比降低，因此不得不通过提高使用的导热管自身的性能进行应对。

作为目前使用的代表性的导热管，存在平滑管、带有内表面槽的管(专利文献1)、波纹管(专利文献2、3)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006－242553号公报

专利文献2：日本特开2007－218486号公报

专利文献3：WO2008/029639号公报

其中，如文字所述的、平滑管在内表面及外表面不具有槽等，管表面为平滑面。这样，若与流体接触的面是平滑的，则当流体在管内流动时，在管壁面形成速度分界层及温度分界层，该分界层阻碍流体间的换热。

带有内表面槽的管在管内设置有多个螺旋状的突起，该突起促进紊流而抑制在管壁面形成速度分界层及温度分界层。然而，通过在管内表面设置多个槽，会造成导热管的重量增加，由此存在使用材料增加而成本增大这样的问题。

波纹管在管的内表面及外表面以螺旋状且小间距地形成有较深凹凸。例如，专利文献2的波纹管的波纹间距为3至10mm，而专利文献3的波纹管的波纹间距为10mm。需要说明的是，在专利文献3中除波纹槽之外还形成有突起，该突起在波纹槽内以15mm的间距形成，因此管内表面的突出部小于10mm。

而且，在波纹管中，通过作为该波纹槽而形成的凹凸，即使在管内的流体在层流区域内流动的情况下，也可以促进紊流而提高热传递率。这对管外的流体也同样。然而，通过以螺旋状且小间距地形成较深的凹凸从而促进紊流，由此会造成管内流体的压力损失增大。另外，由于搬运动力增加且在管内堆积有水锈等堆积物，因而在极端的情况下会造成将管内堵塞这样的问题。

发明内容

【发明要解决的课题】

本发明是鉴于所述问题而完成的，其目的在于，提供一种在管内的流体的流速处于低流速区域的情况下，不会促进紊流而使热传递率提高并且能够降低管内流体的压力损失的管内单相流用导热管。

【用于解决课题的方案】

本发明的管内单相流用导热管由在管外表面呈螺旋状地形成有槽的波纹管构成，单相流流体在管内流动，在该单相流流体和管外的流体之间进行换热，所述管内单相流用导热管的特征在于，

管外径OD为6～20mm，管内径ID为5～19mm，

所述槽的管轴方向上的间距Pc为15～25mm。优选的是，该单相流用导热管为铜或铜合金制。

优选的是，在该管内单相流用导热管中，在将所述波纹管的槽的深度设为Dc时，Dc/ID为0.051～0.097。