JP2001194081A - 放熱器又は蒸発器用のチューブ - Google Patents
放熱器又は蒸発器用のチューブInfo
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- F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
- F28F1/022—Tubular elements of cross-section which is non-circular with multiple channels
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
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- F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
- F28D1/05391—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits combined with a particular flow pattern, e.g. multi-row multi-stage radiators
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超臨界冷凍サイクルに適した放熱器用及び蒸
発器用のチューブを提供する。 【解決手段】 放熱器用のチューブの相当直径Ｄを０．
２５ｍｍ〜０．８ｍｍとし、蒸発器用のチューブの相当
直径ｄｅを０．４６ｍｍ〜０．７２ｍｍとする。これに
より、熱交換能力を高く維持することができるので、超
臨界冷凍サイクルに適した放熱器用及び蒸発器用のチュ
ーブを得ることができる。
発器用のチューブを提供する。 【解決手段】 放熱器用のチューブの相当直径Ｄを０．
２５ｍｍ〜０．８ｍｍとし、蒸発器用のチューブの相当
直径ｄｅを０．４６ｍｍ〜０．７２ｍｍとする。これに
より、熱交換能力を高く維持することができるので、超
臨界冷凍サイクルに適した放熱器用及び蒸発器用のチュ
ーブを得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧側の冷媒圧力
が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルに適用
される放熱器又は蒸発器用のチューブに関するもので、
車両用冷凍サイクルに用いて有効である。
が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルに適用
される放熱器又は蒸発器用のチューブに関するもので、
車両用冷凍サイクルに用いて有効である。
【０００２】
【従来の技術】フロンを冷媒とする通常の冷凍サイクル
（以下、通常サイクルと呼ぶ。）の凝縮器用に適用され
るチューブとして、例えば特公平５−８７７５２号公報
に記載の発明では、冷媒が流通する冷媒通路の相当直径
Ｄを０．０１５インチから０．０７インチの範囲として
いる。
（以下、通常サイクルと呼ぶ。）の凝縮器用に適用され
るチューブとして、例えば特公平５−８７７５２号公報
に記載の発明では、冷媒が流通する冷媒通路の相当直径
Ｄを０．０１５インチから０．０７インチの範囲として
いる。
【０００３】なお、相当直径Ｄとは、図１１に示すよう
に、チューブの長手方向に延びる複数本の冷媒通路Ｔ１
…Ｔｋ…Ｔｎを１つの円形断面を有する冷媒通路に換算
したときの直径を言うものであり、具体的には、下記数
式１により定義される。
に、チューブの長手方向に延びる複数本の冷媒通路Ｔ１
…Ｔｋ…Ｔｎを１つの円形断面を有する冷媒通路に換算
したときの直径を言うものであり、具体的には、下記数
式１により定義される。
【０００４】
【数１】Ｄ＝４×（Ｓ１＋…＋Ｓｋ＋…＋Ｓｎ）／（Ｌ
１＋…Ｌｋ＋…＋Ｌｎ） Ｓｋ：冷媒通路Ｔｋの通路断面積 Ｌｋ：冷媒通路Ｔｋの濡れ縁長さ（冷媒通路の外周長
さ）
１＋…Ｌｋ＋…＋Ｌｎ） Ｓｋ：冷媒通路Ｔｋの通路断面積 Ｌｋ：冷媒通路Ｔｋの濡れ縁長さ（冷媒通路の外周長
さ）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、通常サイクル
の高圧側（凝縮器）では、冷媒は温度一定で気相状態か
ら液相状態に変化するのに対して、超臨界冷凍サイクル
では、相変化を伴わないで温度が変化していく。このた
め、凝縮器用に最適化された上記相当直径Ｄは、超臨界
冷凍サイクルの放熱器に対しては、そのまま適用するこ
とができない。
の高圧側（凝縮器）では、冷媒は温度一定で気相状態か
ら液相状態に変化するのに対して、超臨界冷凍サイクル
では、相変化を伴わないで温度が変化していく。このた
め、凝縮器用に最適化された上記相当直径Ｄは、超臨界
冷凍サイクルの放熱器に対しては、そのまま適用するこ
とができない。
【０００６】同様に、超臨界冷凍サイクルの蒸発器に対
しても、凝縮器用に最適化された上記相当直径Ｄをその
まま適用することができない。
しても、凝縮器用に最適化された上記相当直径Ｄをその
まま適用することができない。
【０００７】本発明は、上記点に鑑み、超臨界冷凍サイ
クルに適した放熱器及び蒸発器用のチューブを提供する
ことを目的とする。
クルに適した放熱器及び蒸発器用のチューブを提供する
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発明者等は種々の検討を行ったところ、高圧側の冷
媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクル
に適用される放熱器用のチューブにおいて、冷媒が流通
する冷媒通路（１１１ａ）の相当直径（Ｄ）が略０．１
５ｍｍ以上、略０．８ｍｍ以下とすれば、放熱能力を高
く維持することができ、超臨界冷凍サイクルに適した放
熱器用のチューブを得ることができることを発見した。
に、発明者等は種々の検討を行ったところ、高圧側の冷
媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクル
に適用される放熱器用のチューブにおいて、冷媒が流通
する冷媒通路（１１１ａ）の相当直径（Ｄ）が略０．１
５ｍｍ以上、略０．８ｍｍ以下とすれば、放熱能力を高
く維持することができ、超臨界冷凍サイクルに適した放
熱器用のチューブを得ることができることを発見した。
【０００９】また、超臨界冷凍サイクルに適用される蒸
発器用のチューブにおいては、冷媒通路（２１１ａ）の
相当直径（ｄｅ）が略０．４６ｍｍ以上、略０．７２ｍ
ｍ以下とすれば、熱交換能力を高く維持することがで
き、超臨界冷凍サイクルに適した蒸発器用のチューブを
得ることができることを発見した。
発器用のチューブにおいては、冷媒通路（２１１ａ）の
相当直径（ｄｅ）が略０．４６ｍｍ以上、略０．７２ｍ
ｍ以下とすれば、熱交換能力を高く維持することがで
き、超臨界冷凍サイクルに適した蒸発器用のチューブを
得ることができることを発見した。
【００１０】なお、超臨界冷凍サイクル用の蒸発器にお
いては、相当直径（ｄｅ）が略０．４６ｍｍ以上、略
０．７２ｍｍ以下とし、かつ、フィン（２１２）の高さ
寸法（ｈ）を５ｍｍ以上、８ｍｍ以下とすることが望ま
しい。
いては、相当直径（ｄｅ）が略０．４６ｍｍ以上、略
０．７２ｍｍ以下とし、かつ、フィン（２１２）の高さ
寸法（ｈ）を５ｍｍ以上、８ｍｍ以下とすることが望ま
しい。
【００１１】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
【００１２】
【発明の実施の形態】本実施形態は、本発明に係る放熱
器用のチューブを二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒とする超
臨界冷凍サイクルに適用したものであって、図１は本実
施形態に係る放熱器１００の斜視図である。
器用のチューブを二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒とする超
臨界冷凍サイクルに適用したものであって、図１は本実
施形態に係る放熱器１００の斜視図である。
【００１３】そして、図１中、１１１は冷媒が流通する
複数本の偏平チューブ（以下、チューブと略す。）であ
り、これらチューブ１１１はアルミニウム合金を押し出
し加工にて成形したものである。そして、チューブ１１
１内には、図２に示すように、チューブ１１１の長手方
向に延びるとともに、冷媒が流通する円形断面形状の冷
媒通路１１１ａが複数本形成されており、これら冷媒通
路１１１ａの相当直径Ｄは、０．１５ｍｍ以上、０．８
ｍｍ以下となるように選定されている。
複数本の偏平チューブ（以下、チューブと略す。）であ
り、これらチューブ１１１はアルミニウム合金を押し出
し加工にて成形したものである。そして、チューブ１１
１内には、図２に示すように、チューブ１１１の長手方
向に延びるとともに、冷媒が流通する円形断面形状の冷
媒通路１１１ａが複数本形成されており、これら冷媒通
路１１１ａの相当直径Ｄは、０．１５ｍｍ以上、０．８
ｍｍ以下となるように選定されている。
【００１４】ここで、相当直径Ｄは、前述した数式１に
より定義されるものであるが、本実施形態では、複数本
の冷媒通路１１１ａは、全て円形断面形状を有している
とともにその直径は全てｄ0であるので、相当直径Ｄは
冷媒通路１１１ａの直径ｄ0に等しい。
より定義されるものであるが、本実施形態では、複数本
の冷媒通路１１１ａは、全て円形断面形状を有している
とともにその直径は全てｄ0であるので、相当直径Ｄは
冷媒通路１１１ａの直径ｄ0に等しい。
【００１５】なお、複数本のチューブ１１１間には、図
１に示すように、波状にローラ成形されたアルミニウム
製のフィン１１２が配設されており、これらフィン１１
２及びチューブ１１１により冷媒と空気との間で熱交換
を行うコア部１１０が構成されている。
１に示すように、波状にローラ成形されたアルミニウム
製のフィン１１２が配設されており、これらフィン１１
２及びチューブ１１１により冷媒と空気との間で熱交換
を行うコア部１１０が構成されている。
【００１６】また、１１３はコア部１１０の補強部材を
なすサイドプレートであり、このサイドプレート１１３
は、フィン１１２の表裏両面に被覆されたろう材により
チューブ１１１と共にフィン１１２にろう付け接合され
ている。そして、各チューブ１１１の長手方向両端に
は、チューブ１１１の長手方向と直交する方向に延びて
各チューブ１１１に連通するヘッダタンク（以下、ヘッ
ダと略す。）１２０が接合されている。
なすサイドプレートであり、このサイドプレート１１３
は、フィン１１２の表裏両面に被覆されたろう材により
チューブ１１１と共にフィン１１２にろう付け接合され
ている。そして、各チューブ１１１の長手方向両端に
は、チューブ１１１の長手方向と直交する方向に延びて
各チューブ１１１に連通するヘッダタンク（以下、ヘッ
ダと略す。）１２０が接合されている。
【００１７】因みに、図１中、右側のヘッダ１２０は各
チューブ１１１に冷媒を分配するものであり、左側のの
ヘッダ１２０は各チューブ１１１から流出した冷媒を集
合させるものである。また、１３１は超臨界冷凍サイク
ルの圧縮機（図示せず）側に接続するための接続ブロッ
クであり、１３２は超臨界冷凍サイクルの減圧器（図示
せず）側に接続するための接続ブロックである。
チューブ１１１に冷媒を分配するものであり、左側のの
ヘッダ１２０は各チューブ１１１から流出した冷媒を集
合させるものである。また、１３１は超臨界冷凍サイク
ルの圧縮機（図示せず）側に接続するための接続ブロッ
クであり、１３２は超臨界冷凍サイクルの減圧器（図示
せず）側に接続するための接続ブロックである。
【００１８】次に、相当直径Ｄの放熱器１００の放熱能
力について述べる。
力について述べる。
【００１９】放熱器１００の放熱能力とは、チューブ１
１１からコア部１１０を通過する空気へ移動する熱量で
あるので、放熱能力は、チューブ１１１と冷媒との熱伝
達率αによって決定される。ここで、熱伝達率αは、下
記数式２により表すことができる。
１１からコア部１１０を通過する空気へ移動する熱量で
あるので、放熱能力は、チューブ１１１と冷媒との熱伝
達率αによって決定される。ここで、熱伝達率αは、下
記数式２により表すことができる。
【００２０】
【数２】 α＝０．０２３・Ｒｅ0.8・Ｐｒ0.3・（λ／ｄ） ＝Ｃ1・（ｖ・ｄ／ν）0.8・（λ／ｄ） 但し、Ｃ1≡０．０２３・Ｐｒ0.3 ＝Ｃ1・ｖ0.8／ｄ0.2・λ／ν0.8 Ｒｅ：レイノルズ数 Ｐｒ：プラントル数 ν：動粘度係数 ｖ：冷媒の流速 λ：冷媒の熱伝導率 ｄ：冷媒通路の通路直径 そして、上記数式２から明らかなように、通路直径ｄが
大きくなるほど、熱伝達率αが小さくなるので、通路直
径ｄが大きくなるほど、放熱能力が低下する。
大きくなるほど、熱伝達率αが小さくなるので、通路直
径ｄが大きくなるほど、放熱能力が低下する。
【００２１】一方、冷媒通路１１１ａの圧力損失ΔＰ
は、下記数式３により表すことができる。
は、下記数式３により表すことができる。
【００２２】
【数３】ΔＰ＝ｆ・ρ・ｖ2・Ｌ／ｄ ここで、冷媒通路内の摩擦係数ｆは下記数式４と表すこ
とができる。
とができる。
【００２３】
【数４】 ｆ＝０．０４６／Ｒｅ0.2＝Ｃ2／（ｖ・ｄ／ν）0.2 但し、Ｃ2≡０．０４６ ここで、数式４を数式３代入すれば、下記数式５が得ら
れる。
れる。
【００２４】
【数５】 ΔＰ＝Ｃ2／（ｖ・ｄ／ν）0.2・ρ・ｖ2・Ｌ／ｄ ＝Ｃ3・ｖ1.8・／ｄ1.2但し、Ｃ3≡Ｃ2・ρ・Ｌ・ν0.2 したがって、通路直径ｄが大きくなるほど、冷媒通路１
１１ａの圧力損失ΔＰが小さくなり、冷媒の流速ｖが小
さくなるので、数式２より熱伝達率αが低下する。この
ため、通路直径ｄが大きくなるほど、放熱能力が低下す
る。
１１ａの圧力損失ΔＰが小さくなり、冷媒の流速ｖが小
さくなるので、数式２より熱伝達率αが低下する。この
ため、通路直径ｄが大きくなるほど、放熱能力が低下す
る。
【００２５】そこで、発明者等は、上記熱伝達率αにつ
いての考察を基に、コア部１１０の幅寸法Ｗ（≒チュー
ブ１１１の長径寸法）をパラメータとして、相当直径Ｄ
と放熱能力（性能）Ｑとの関係を電子計算機にてシミュ
レーションしたところ、図３に示すような結果を得た。
いての考察を基に、コア部１１０の幅寸法Ｗ（≒チュー
ブ１１１の長径寸法）をパラメータとして、相当直径Ｄ
と放熱能力（性能）Ｑとの関係を電子計算機にてシミュ
レーションしたところ、図３に示すような結果を得た。
【００２６】次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００２７】上述の考察及び図３から明らかなように、
冷媒通路１１１ａの相当直径Ｄは、０．１５ｍｍ以上、
０．８ｍｍ以下とすれば、放熱能力を高く維持すること
ができ、超臨界冷凍サイクルに適した放熱器用のチュー
ブを得ることができる。
冷媒通路１１１ａの相当直径Ｄは、０．１５ｍｍ以上、
０．８ｍｍ以下とすれば、放熱能力を高く維持すること
ができ、超臨界冷凍サイクルに適した放熱器用のチュー
ブを得ることができる。
【００２８】そこで、本実施形態では、相当直径Ｄは、
略０．１５ｍｍ以上、略０．８ｍｍ以下とした。
略０．１５ｍｍ以上、略０．８ｍｍ以下とした。
【００２９】ところで、凝縮器用のチューブでは、一般
的に、図４に示すように、矩形断面形状を有する冷媒通
路１１１ｂが採用されている。これは、凝縮器用のチュ
ーブでは、冷媒通路１１１ｂ内を冷媒が流通しながら、
冷媒が凝縮（液化）していくため、通路断面の矩形とす
ると、図４に示すように、冷媒通路１１１ｂ内の角部に
液化した冷媒が溜まりやすいので、冷媒通路１１１ｂの
内壁面に薄い液冷媒の膜を形成しやすく、気相冷媒を液
化し易い。
的に、図４に示すように、矩形断面形状を有する冷媒通
路１１１ｂが採用されている。これは、凝縮器用のチュ
ーブでは、冷媒通路１１１ｂ内を冷媒が流通しながら、
冷媒が凝縮（液化）していくため、通路断面の矩形とす
ると、図４に示すように、冷媒通路１１１ｂ内の角部に
液化した冷媒が溜まりやすいので、冷媒通路１１１ｂの
内壁面に薄い液冷媒の膜を形成しやすく、気相冷媒を液
化し易い。
【００３０】しかし、超臨界冷凍サイクルでは、前述の
ごとく、高圧側（放熱器１００内）で冷媒が相変化しな
いので、冷媒通路１１１ａの断面形状を矩形とする必要
がない。
ごとく、高圧側（放熱器１００内）で冷媒が相変化しな
いので、冷媒通路１１１ａの断面形状を矩形とする必要
がない。
【００３１】また、冷媒通路を矩形状とすると、図５に
示すように、各角部で発生した温度境界層が冷媒流れ後
流側で重なってしまうため、熱伝達率αが低下してしま
うという問題が新たに発生する。
示すように、各角部で発生した温度境界層が冷媒流れ後
流側で重なってしまうため、熱伝達率αが低下してしま
うという問題が新たに発生する。
【００３２】これに対して、本実施形態のごとく、冷媒
通路１１１ａを円形状とすると、温度境界層が発生し難
いので、熱伝達率αが低下してしまうことを防止でき
る。したがって、放熱能力を高く維持することができ、
超臨界冷凍サイクルに適した放熱器用のチューブを得る
ことができる。
通路１１１ａを円形状とすると、温度境界層が発生し難
いので、熱伝達率αが低下してしまうことを防止でき
る。したがって、放熱能力を高く維持することができ、
超臨界冷凍サイクルに適した放熱器用のチューブを得る
ことができる。
【００３３】（第２実施形態）本実施形態は、車両用空
調装置の蒸発器に適用したものであって、図６（ａ）は
本実施形態に係る蒸発器２００の斜視図であり、図２は
蒸発器２００の正面図である。なお、この蒸発器２００
は、車室内に吹き出す空気の通路を構成する空調ケーシ
ング（図示せず）内に配設されて、空調ケーシング内を
流通する空気を冷却するものである。
調装置の蒸発器に適用したものであって、図６（ａ）は
本実施形態に係る蒸発器２００の斜視図であり、図２は
蒸発器２００の正面図である。なお、この蒸発器２００
は、車室内に吹き出す空気の通路を構成する空調ケーシ
ング（図示せず）内に配設されて、空調ケーシング内を
流通する空気を冷却するものである。
【００３４】図６（ａ）、７中、２１１は冷媒（流体）
が流通する複数本のチューブであり、これら複数本のチ
ューブ２１１間には、冷媒と空気との熱交換を促進する
波状の冷却フィン（以下、フィンと略す。）２１２が配
設されている。そして、このフィン２１２とチューブ２
１１とがチューブ２１１の長手方向及び空気の流通方向
と直交する方向（紙面左右方向）に交互に積層されて、
冷媒と空気とを熱交換する熱交換コア（以下、コアと略
す。）２１０が構成されている。
が流通する複数本のチューブであり、これら複数本のチ
ューブ２１１間には、冷媒と空気との熱交換を促進する
波状の冷却フィン（以下、フィンと略す。）２１２が配
設されている。そして、このフィン２１２とチューブ２
１１とがチューブ２１１の長手方向及び空気の流通方向
と直交する方向（紙面左右方向）に交互に積層されて、
冷媒と空気とを熱交換する熱交換コア（以下、コアと略
す。）２１０が構成されている。
【００３５】ここで、チューブ２１１内には、図８に示
すように、チューブ２１１の長手方向に延びるととも
に、冷媒が流通する円形断面形状の冷媒通路２１１ａが
複数本形成されており、これら冷媒通路２１１ａの相当
直径ｄｅは、０．４６ｍｍ以上、０．７２ｍｍ以下とな
るように選定されている。
すように、チューブ２１１の長手方向に延びるととも
に、冷媒が流通する円形断面形状の冷媒通路２１１ａが
複数本形成されており、これら冷媒通路２１１ａの相当
直径ｄｅは、０．４６ｍｍ以上、０．７２ｍｍ以下とな
るように選定されている。
【００３６】ここで、相当直径ｄｅは、前述した数式１
により定義されるものであるが、本実施形態では、複数
本の冷媒通路２１１ａは、全て円形断面形状を有してい
るとともにその直径は全てｄ0であるので、相当直径ｄ
ｅは冷媒通路２１１ａの直径ｄ0に等しい。
により定義されるものであるが、本実施形態では、複数
本の冷媒通路２１１ａは、全て円形断面形状を有してい
るとともにその直径は全てｄ0であるので、相当直径ｄ
ｅは冷媒通路２１１ａの直径ｄ0に等しい。
【００３７】なお、本実施形態では、チューブ２２１
は、アルミニウム材を押し出し加工又は引き抜き加工に
て一体成形されたものであり、このチューブ２２１は、
図９に示すように、空気流れに直列に並んだ２本のチュ
ーブ２２１を２組として、フィン２２２とチューブ２２
１との積層方向（紙面左右方向）に２列に並んでいる。
は、アルミニウム材を押し出し加工又は引き抜き加工に
て一体成形されたものであり、このチューブ２２１は、
図９に示すように、空気流れに直列に並んだ２本のチュ
ーブ２２１を２組として、フィン２２２とチューブ２２
１との積層方向（紙面左右方向）に２列に並んでいる。
【００３８】また、チューブ２２１の長手方向両端側そ
れぞれには、図６（ａ）、７に示すように、フィン２２
２とチューブ２２１との積層方向に延びるとともに、各
チューブ２２１の冷媒通路に連通する第２、２タンク２
２２、２２２が接合されており、これらタンク２２２、
２２２（以下、第２、２タンク２２２、２２２を総称し
てタンク２２０と総称する。）は、図９に示すように、
空気流れに直列に並んだ一対のチューブ２２１それぞれ
に対応する（連通する）２つのタンク空間２２０ａ、２
２０ｂが形成されている。
れぞれには、図６（ａ）、７に示すように、フィン２２
２とチューブ２２１との積層方向に延びるとともに、各
チューブ２２１の冷媒通路に連通する第２、２タンク２
２２、２２２が接合されており、これらタンク２２２、
２２２（以下、第２、２タンク２２２、２２２を総称し
てタンク２２０と総称する。）は、図９に示すように、
空気流れに直列に並んだ一対のチューブ２２１それぞれ
に対応する（連通する）２つのタンク空間２２０ａ、２
２０ｂが形成されている。
【００３９】なお、本実施形態に係るタンク２２０は、
コア２２０側のコアプレート２２０ｃと、コアプレート
２２０ｃとともにタンク空間２２０ａ、２２０ｂを構成
するタンク本体２２０ｄとをろう付け接合することによ
り形成したものである。
コア２２０側のコアプレート２２０ｃと、コアプレート
２２０ｃとともにタンク空間２２０ａ、２２０ｂを構成
するタンク本体２２０ｄとをろう付け接合することによ
り形成したものである。
【００４０】ところで、コア２２０のうち積層方向両端
側には、図６（ａ）、７に示すように、チューブ２２１
と平行な方向に延びるサイドプレート２３０が配設され
ており、このサイドプレート２３０の長手方向端部に
は、図６（ｃ）に示すように、タンク２２０の長手方向
端部を閉塞するキャップ部２３２が形成されている。
側には、図６（ａ）、７に示すように、チューブ２２１
と平行な方向に延びるサイドプレート２３０が配設され
ており、このサイドプレート２３０の長手方向端部に
は、図６（ｃ）に示すように、タンク２２０の長手方向
端部を閉塞するキャップ部２３２が形成されている。
【００４１】なお、サイドプレート２３０は、コア２２
０のうち積層方向両端側に位置するフィン２２２を保護
する（潰れることを防止する）とともに、ろう付け工程
時にコア２２０をワイヤにて仮固定する際に、その両端
側に位置するフィン２２２をチューブ２２１に押さえ付
ける押圧治具を兼ねるものである。
０のうち積層方向両端側に位置するフィン２２２を保護
する（潰れることを防止する）とともに、ろう付け工程
時にコア２２０をワイヤにて仮固定する際に、その両端
側に位置するフィン２２２をチューブ２２１に押さえ付
ける押圧治具を兼ねるものである。
【００４２】ここで、チューブ２２１及びサイドプレー
ト２３０は、フィン２２２の表裏両面にクラッド（被
覆）されたろう材によりろう付け接合され、チューブ２
２１は、コアプレート２２０ｃの表裏両面にクラッド
（被覆）されたろう材により、タンク本体２２０ｄと共
にコアプレート２２０ｃにろう付け接合され、キャップ
部２３２は、タンク２２０に塗布又は溶射等の手段によ
り被覆されたろう材により接合されている。なお、ここ
で述べたろう付け方法は一例であり、その他の方法にろ
う付けしても良いことは、言うまでもない。
ト２３０は、フィン２２２の表裏両面にクラッド（被
覆）されたろう材によりろう付け接合され、チューブ２
２１は、コアプレート２２０ｃの表裏両面にクラッド
（被覆）されたろう材により、タンク本体２２０ｄと共
にコアプレート２２０ｃにろう付け接合され、キャップ
部２３２は、タンク２２０に塗布又は溶射等の手段によ
り被覆されたろう材により接合されている。なお、ここ
で述べたろう付け方法は一例であり、その他の方法にろ
う付けしても良いことは、言うまでもない。
【００４３】因みに、サイドプレート２３０のうちキャ
ップ部２３２以外の部位には、波トタン状に凹凸２３２
に形成されており、この凹凸２３０によりサイドプレー
ト２３０の曲げ剛性を高めるとともに、蒸発器２００を
空調ケーシング内に配設（固定）した際に、凹凸２３２
と空調ケーシングの内壁に設けられた凸部とが噛み合う
ことにより迷路構造（ラビリンス構造）を形成し、蒸発
器２００と空調ケーシングの内壁との隙間から空気が漏
れることを防止している。また、図６（ｂ）中、２３０
ａは冷媒流入口であり、２３０ｂは冷媒流出口である。
ップ部２３２以外の部位には、波トタン状に凹凸２３２
に形成されており、この凹凸２３０によりサイドプレー
ト２３０の曲げ剛性を高めるとともに、蒸発器２００を
空調ケーシング内に配設（固定）した際に、凹凸２３２
と空調ケーシングの内壁に設けられた凸部とが噛み合う
ことにより迷路構造（ラビリンス構造）を形成し、蒸発
器２００と空調ケーシングの内壁との隙間から空気が漏
れることを防止している。また、図６（ｂ）中、２３０
ａは冷媒流入口であり、２３０ｂは冷媒流出口である。
【００４４】次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００４５】図１０は、蒸発器２００の外形寸法（高さ
Ｈ、幅Ｗ、厚みＴ）、蒸発器２００の通風抵抗、蒸発器
２００内の圧力を一定とした場合において、フィン２１
２のフィン高さｈをパラメータとして相当直径ｄｅと蒸
発器２００の熱交換能力との関係をコンピュータシミレ
ーションした結果であり、この図から明らかなように、
実用的なフィン高さｈ範囲（５ｍｍ以上、８ｍｍ以下）
では、冷媒通路２１１ａの相当直径ｄｅが略０．４６ｍ
ｍ以上、略０．７２ｍｍ以下の範囲内に熱交換能力が最
大となる相当直径ｄｅが存在することが判る。したがっ
て、相当直径ｄｅが略０．４６ｍｍ以上、略０．７２ｍ
ｍ以下に設定することが望ましい。
Ｈ、幅Ｗ、厚みＴ）、蒸発器２００の通風抵抗、蒸発器
２００内の圧力を一定とした場合において、フィン２１
２のフィン高さｈをパラメータとして相当直径ｄｅと蒸
発器２００の熱交換能力との関係をコンピュータシミレ
ーションした結果であり、この図から明らかなように、
実用的なフィン高さｈ範囲（５ｍｍ以上、８ｍｍ以下）
では、冷媒通路２１１ａの相当直径ｄｅが略０．４６ｍ
ｍ以上、略０．７２ｍｍ以下の範囲内に熱交換能力が最
大となる相当直径ｄｅが存在することが判る。したがっ
て、相当直径ｄｅが略０．４６ｍｍ以上、略０．７２ｍ
ｍ以下に設定することが望ましい。
【００４６】因みに、二酸化炭素を冷媒とする超臨界冷
凍サイクルの蒸発器用チューブの相当直径ｄｅとして、
「ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＪＯＵＲＡＮＡＬ Ｏ
ＦＲＥＦＲＩＧＥＲＡＴＩＯＮ」のＶｏｌｕｍｅ２１
Ｎｕｍｂｅｒ ３ １９９８に０．７９ｍｍという記載
があるが、この学会誌には、０．７９ｍｍ以下におい
て、熱交換能力の最大値が存在するといった記載はな
く、また、それを示唆する記載もない。そして、相当直
径ｄｅが略０．４６ｍｍ以上、略０．７２ｍｍ以下とす
ることが望ましいという結論は、発明者等の検討によ
り、今回初めて見い出されたものである。
凍サイクルの蒸発器用チューブの相当直径ｄｅとして、
「ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＪＯＵＲＡＮＡＬ Ｏ
ＦＲＥＦＲＩＧＥＲＡＴＩＯＮ」のＶｏｌｕｍｅ２１
Ｎｕｍｂｅｒ ３ １９９８に０．７９ｍｍという記載
があるが、この学会誌には、０．７９ｍｍ以下におい
て、熱交換能力の最大値が存在するといった記載はな
く、また、それを示唆する記載もない。そして、相当直
径ｄｅが略０．４６ｍｍ以上、略０．７２ｍｍ以下とす
ることが望ましいという結論は、発明者等の検討によ
り、今回初めて見い出されたものである。
【００４７】なお、図１０から明らかなように、フィン
高さｈを５ｍｍとした場合には、相当直径ｄｅが略０．
３ｍｍ以上、略０．７８ｍｍ以下に設定し、フィン高さ
ｈを６ｍｍとした場合には、相当直径ｄｅが略０．３６
ｍｍ以上、略０．７８ｍｍ以下に設定し、フィン高さｈ
を７ｍｍとした場合には、相当直径ｄｅが略０．４ｍｍ
以上、略０．７８ｍｍ以下に設定すれば、フィン高さｈ
を８ｍｍ以上とした場合の最大熱交換能力の９９％レベ
ルの性能を確保することができる。つまり、相当直径ｄ
ｅを略０．４６ｍｍ以上、略０．７２ｍｍ以下に設定す
れば、実用的なフィン高さである５ｍｍ以上、８ｍｍ以
下において、その性能を十分に発揮することができる。
高さｈを５ｍｍとした場合には、相当直径ｄｅが略０．
３ｍｍ以上、略０．７８ｍｍ以下に設定し、フィン高さ
ｈを６ｍｍとした場合には、相当直径ｄｅが略０．３６
ｍｍ以上、略０．７８ｍｍ以下に設定し、フィン高さｈ
を７ｍｍとした場合には、相当直径ｄｅが略０．４ｍｍ
以上、略０．７８ｍｍ以下に設定すれば、フィン高さｈ
を８ｍｍ以上とした場合の最大熱交換能力の９９％レベ
ルの性能を確保することができる。つまり、相当直径ｄ
ｅを略０．４６ｍｍ以上、略０．７２ｍｍ以下に設定す
れば、実用的なフィン高さである５ｍｍ以上、８ｍｍ以
下において、その性能を十分に発揮することができる。
【００４８】（その他の実施形態）ところで、上述の実
施形態では、二酸化炭素を冷媒としたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、例えば、エチレン、エタ
ン、酸化窒素等を冷媒とする超臨界サイクルの放熱器又
は蒸発器にも適用することができる。
施形態では、二酸化炭素を冷媒としたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、例えば、エチレン、エタ
ン、酸化窒素等を冷媒とする超臨界サイクルの放熱器又
は蒸発器にも適用することができる。
【００４９】また、冷媒通路１１１ａ、２１１ａは、上
述の実施形態のごとく、丸状に限定されるものではな
く、その他形状であってもよい。
述の実施形態のごとく、丸状に限定されるものではな
く、その他形状であってもよい。
【図１】本発明の第１実施形態に係る放熱器の斜視図で
ある。
ある。
【図２】本発明の第１実施形態に係る放熱器のチューブ
の断面図である。
の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る放熱器のチューブ
相当直径と性能との関係を示すグラフである。
相当直径と性能との関係を示すグラフである。
【図４】凝縮器用チューブの冷媒通路を示す断面図であ
る。
る。
【図５】温度境界層の成長を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は本発明の第２実施形態に係る蒸発器の
斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図であり、（ｃ）
はサイドプレートの正面図である。
斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図であり、（ｃ）
はサイドプレートの正面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る蒸発器の正面図で
ある。
ある。
【図８】本発明の第２実施形態に係る蒸発器のチューブ
の断面図である。
の断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る蒸発器のタンクの
断面図である。
断面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る蒸発
器のチューブ相当直径と性能との関係を示すグラフであ
り、（ｂ）はコアの拡大図である。
器のチューブ相当直径と性能との関係を示すグラフであ
り、（ｂ）はコアの拡大図である。
【図１１】従来の技術に係るチューブの断面図である。
２００…放熱器、２２１…チューブ、２２１ａ…冷媒通
路。
路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 芳幸 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 小林 修 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 沖ノ谷 剛 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内
Claims (4)
- 【請求項１】 高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上
となる超臨界冷凍サイクルに適用される放熱器用のチュ
ーブであって、 冷媒が流通する冷媒通路（１１１ａ）の相当直径（Ｄ）
が略０．１５ｍｍ以上、略０．８ｍｍ以下であることを
特徴とする放熱器用のチューブ。 - 【請求項２】 前記冷媒通路（１１１ａ）の断面形状
は、略円形であることを特徴とする請求項１に記載の放
熱器用のチューブ。 - 【請求項３】 高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上
となる超臨界冷凍サイクルに適用される蒸発器用のチュ
ーブであって、 冷媒が流通する冷媒通路（２１１ａ）の相当直径（ｄ
ｅ）が略０．４６ｍｍ以上、略０．７２ｍｍ以下である
ことを特徴とする蒸発器用のチューブ。 - 【請求項４】 請求項３に記載の蒸発器用のチューブ
（２１１）を複数本有する蒸発器であって、 前記チューブ（２１１）間に配設されて、熱交換を促進
するフィン（２１２）を有するとともに、前記フィン
（２１２）の高さ寸法（ｈ）が５ｍｍ以上、８ｍｍ以下
であることを特徴とする超臨界冷凍サイクル用の蒸発
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000054425A JP2001194081A (ja) | 1999-03-08 | 2000-02-25 | 放熱器又は蒸発器用のチューブ |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6023399 | 1999-03-08 | ||
| JP11-304261 | 1999-10-26 | ||
| JP11-60233 | 1999-10-26 | ||
| JP30426199 | 1999-10-26 | ||
| JP2000054425A JP2001194081A (ja) | 1999-03-08 | 2000-02-25 | 放熱器又は蒸発器用のチューブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001194081A true JP2001194081A (ja) | 2001-07-17 |
Family
ID=27297121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000054425A Pending JP2001194081A (ja) | 1999-03-08 | 2000-02-25 | 放熱器又は蒸発器用のチューブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001194081A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002010655A1 (fr) * | 2000-08-01 | 2002-02-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif a cycle frigorifique |
| WO2002042706A1 (fr) * | 2000-11-24 | 2002-05-30 | Showa Denko K. K. | Tube d'echangeur de chaleur et echangeur de chaleur |
| JP2005241237A (ja) * | 2004-01-27 | 2005-09-08 | Showa Denko Kk | 凝縮器および熱交換器 |
| JP2006183962A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Denso Corp | 蒸発器 |
| WO2012035668A1 (ja) * | 2010-09-14 | 2012-03-22 | グリーンアース株式会社 | ヒートポンプｃｏｐ向上装置 |
| JP2012153356A (ja) * | 2011-01-07 | 2012-08-16 | Denso Corp | 冷媒放熱器 |
| CN104620069A (zh) * | 2012-09-04 | 2015-05-13 | 夏普株式会社 | 并流式热交换器和安装有该并流式热交换器的空气调节机 |
| JPWO2013132679A1 (ja) * | 2012-03-07 | 2015-07-30 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器および冷凍サイクル装置 |
| WO2015111175A1 (ja) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | 三菱電機株式会社 | ヒートポンプ装置 |
| WO2021079422A1 (ja) * | 2019-10-23 | 2021-04-29 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器及び冷凍サイクル装置 |
-
2000
- 2000-02-25 JP JP2000054425A patent/JP2001194081A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6962059B2 (en) | 2000-08-01 | 2005-11-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Refrigerating cycle device |
| WO2002010655A1 (fr) * | 2000-08-01 | 2002-02-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif a cycle frigorifique |
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| US8534349B2 (en) | 2000-11-24 | 2013-09-17 | Keihin Thermal Technology Corporation | Heat exchanger tube and heat exchanger |
| JP2005241237A (ja) * | 2004-01-27 | 2005-09-08 | Showa Denko Kk | 凝縮器および熱交換器 |
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| JP2012153356A (ja) * | 2011-01-07 | 2012-08-16 | Denso Corp | 冷媒放熱器 |
| JPWO2013132679A1 (ja) * | 2012-03-07 | 2015-07-30 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器および冷凍サイクル装置 |
| CN104620069A (zh) * | 2012-09-04 | 2015-05-13 | 夏普株式会社 | 并流式热交换器和安装有该并流式热交换器的空气调节机 |
| CN104620069B (zh) * | 2012-09-04 | 2016-08-31 | 夏普株式会社 | 并流式热交换器和安装有该并流式热交换器的空气调节机 |
| WO2015111175A1 (ja) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | 三菱電機株式会社 | ヒートポンプ装置 |
| CN105940276A (zh) * | 2014-01-23 | 2016-09-14 | 三菱电机株式会社 | 热泵装置 |
| JPWO2015111175A1 (ja) * | 2014-01-23 | 2017-03-23 | 三菱電機株式会社 | ヒートポンプ装置 |
| EP3098540A4 (en) * | 2014-01-23 | 2017-10-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Heat pump apparatus |
| US10605498B2 (en) | 2014-01-23 | 2020-03-31 | Mitsubishi Electric Corporation | Heat pump apparatus |
| WO2021079422A1 (ja) * | 2019-10-23 | 2021-04-29 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器及び冷凍サイクル装置 |
| JPWO2021079422A1 (ja) * | 2019-10-23 | 2021-04-29 | ||
| JP7158601B2 (ja) | 2019-10-23 | 2022-10-21 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器及び冷凍サイクル装置 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080303 |
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| A02 | Decision of refusal |
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