JP2001248990A - 過冷却熱交換器用内面溝付管及び熱交換器 - Google Patents
過冷却熱交換器用内面溝付管及び熱交換器Info
- Publication number
- JP2001248990A JP2001248990A JP2000057803A JP2000057803A JP2001248990A JP 2001248990 A JP2001248990 A JP 2001248990A JP 2000057803 A JP2000057803 A JP 2000057803A JP 2000057803 A JP2000057803 A JP 2000057803A JP 2001248990 A JP2001248990 A JP 2001248990A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- refrigerant
- tube
- groove
- pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱伝達率が高い過冷却熱交換器用内面溝付管
及び熱交換器を提供する。 【解決手段】 管内面に管軸方向に傾斜する方向に延び
る複数の平行溝を形成した過冷却熱交換器用内面溝付管
において、前記溝が形成された方向と管軸とのなす角度
をη、前記溝の管周方向における溝ピッチをＰ、前記溝
間に形成されたフィンの高さをＨｆとするとき、η／Ｈ
ｆは１００以下であり、前記溝ピッチＰが０．３７ｍｍ
以下であり、前記角度ηが２５°以上である。
及び熱交換器を提供する。 【解決手段】 管内面に管軸方向に傾斜する方向に延び
る複数の平行溝を形成した過冷却熱交換器用内面溝付管
において、前記溝が形成された方向と管軸とのなす角度
をη、前記溝の管周方向における溝ピッチをＰ、前記溝
間に形成されたフィンの高さをＨｆとするとき、η／Ｈ
ｆは１００以下であり、前記溝ピッチＰが０．３７ｍｍ
以下であり、前記角度ηが２５°以上である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ルームエアコン等
の熱交換器に適した過冷却熱交換器用内面溝付管及び熱
交換器に関し、特に、冷媒が液体であるときの熱伝達性
能の向上を図った過冷却熱交換器用内面溝付管及び熱交
換器に関する。
の熱交換器に適した過冷却熱交換器用内面溝付管及び熱
交換器に関し、特に、冷媒が液体であるときの熱伝達性
能の向上を図った過冷却熱交換器用内面溝付管及び熱交
換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、ルームエアコンにおいては、消費
電力を低減するため、室内機に主熱交換器及び過冷却熱
交換器（一般呼称：サブクール熱交換器、サブ熱交換器
又はサブエバ）を設置している。図１０（ａ）はルーム
エアコンの熱交換器の配置を示す模式図、（ｂ）は主熱
交換器及び過冷却熱交換器の配置を示す模式的斜視図で
ある。ルームエアコン１０は複数の主熱交換器１１がシ
ロッコファン１４（貫流ファン）を囲むように配置され
ている。この主熱交換器１１のうち、１つには空気が流
れ込む上流側に過冷却熱交換器１２が設けられており、
図１０（ｂ）に示すように、主熱交換器１１と過冷却熱
交換器１２とはパイプ１３により接続されている。この
シロッコファン１４が回転することにより、主熱交換器
１１及び過冷却熱交換器１２に空気があたり冷媒が熱を
吸収するか、又は冷媒が熱を放出して冷媒が熱交換す
る。
電力を低減するため、室内機に主熱交換器及び過冷却熱
交換器（一般呼称：サブクール熱交換器、サブ熱交換器
又はサブエバ）を設置している。図１０（ａ）はルーム
エアコンの熱交換器の配置を示す模式図、（ｂ）は主熱
交換器及び過冷却熱交換器の配置を示す模式的斜視図で
ある。ルームエアコン１０は複数の主熱交換器１１がシ
ロッコファン１４（貫流ファン）を囲むように配置され
ている。この主熱交換器１１のうち、１つには空気が流
れ込む上流側に過冷却熱交換器１２が設けられており、
図１０（ｂ）に示すように、主熱交換器１１と過冷却熱
交換器１２とはパイプ１３により接続されている。この
シロッコファン１４が回転することにより、主熱交換器
１１及び過冷却熱交換器１２に空気があたり冷媒が熱を
吸収するか、又は冷媒が熱を放出して冷媒が熱交換す
る。
【０００３】このような主熱交換器１１及び過冷却熱交
換器１２においては、下記表１に示すように、蒸発時
に、矢印１５の方向に冷媒が流れ、凝縮時に、矢印１６
の方向に冷媒が流れる。なお、この主熱交換器１１にお
いては、冷媒は液体及び気体からなる混合流体であり、
過冷却熱交換器１２においては、冷媒は液体である。そ
の伝熱形態は、主熱交換器１１においては、凝縮熱伝達
及び強制対流熱伝達であり、過冷却熱交換器１２におい
ては、強制対流熱伝達である。
換器１２においては、下記表１に示すように、蒸発時
に、矢印１５の方向に冷媒が流れ、凝縮時に、矢印１６
の方向に冷媒が流れる。なお、この主熱交換器１１にお
いては、冷媒は液体及び気体からなる混合流体であり、
過冷却熱交換器１２においては、冷媒は液体である。そ
の伝熱形態は、主熱交換器１１においては、凝縮熱伝達
及び強制対流熱伝達であり、過冷却熱交換器１２におい
ては、強制対流熱伝達である。
【０００４】
【表１】
【０００５】従来のルームエアコンにおいては、暖房時
に室内の熱交換器で凝縮を終えたフロン等の冷媒はその
まま室内機に戻っていた。
に室内の熱交換器で凝縮を終えたフロン等の冷媒はその
まま室内機に戻っていた。
【０００６】しかし、凝縮後の冷媒はまだ室内機に取り
込まれる室内空気よりも温度が高く、熱交換可能であ
る。この過冷却熱交換器１２は凝縮後の液体の冷媒又は
低乾き度の冷媒を更に空気と熱交換させ、システム全体
として熱交換効率を向上させるものである。
込まれる室内空気よりも温度が高く、熱交換可能であ
る。この過冷却熱交換器１２は凝縮後の液体の冷媒又は
低乾き度の冷媒を更に空気と熱交換させ、システム全体
として熱交換効率を向上させるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
過冷却熱交換器に使用される伝熱管は、特に、冷媒が液
体の状態又は低乾き度の冷媒に適したものではなく、通
常、主熱交換器と同じ伝熱管又は平滑管が使用されてい
る。このため、冷媒を十分に熱交換させることができな
いという問題点がある。
過冷却熱交換器に使用される伝熱管は、特に、冷媒が液
体の状態又は低乾き度の冷媒に適したものではなく、通
常、主熱交換器と同じ伝熱管又は平滑管が使用されてい
る。このため、冷媒を十分に熱交換させることができな
いという問題点がある。
【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、熱伝達率が高い過冷却熱交換器用内面溝付
管及び熱交換器を提供することを目的とする。
のであって、熱伝達率が高い過冷却熱交換器用内面溝付
管及び熱交換器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る過冷却熱交
換器用内面溝付管は、管内面に管軸方向に傾斜する方向
に延びる複数の平行溝を形成した過冷却熱交換器用内面
溝付管において、前記溝が形成された方向と管軸とのな
す角度をη、前記溝の管周方向における溝ピッチをＰ、
前記溝間に形成されたフィンの高さをＨｆとするとき、
η／Ｈｆは１００以下であり、前記溝ピッチＰが０．３
７ｍｍ以下であり、前記角度ηが２５°以上であること
を特徴とする。
換器用内面溝付管は、管内面に管軸方向に傾斜する方向
に延びる複数の平行溝を形成した過冷却熱交換器用内面
溝付管において、前記溝が形成された方向と管軸とのな
す角度をη、前記溝の管周方向における溝ピッチをＰ、
前記溝間に形成されたフィンの高さをＨｆとするとき、
η／Ｈｆは１００以下であり、前記溝ピッチＰが０．３
７ｍｍ以下であり、前記角度ηが２５°以上であること
を特徴とする。
【００１０】本発明に係る熱交換器は、例えば過冷却熱
交換器用内面溝付管が伝熱管として組み込まれたもので
ある。
交換器用内面溝付管が伝熱管として組み込まれたもので
ある。
【００１１】
【発明の実施の形態】本願発明者等が前記課題を解決す
るべく、鋭意実験研究を重ねた結果、過冷却熱交換器の
伝熱管内を流れる冷媒は凝縮がほぼ終了しており、冷媒
の伝熱形態としては、強制対流熱伝達であり、過冷却熱
交換器における冷媒のレイノルズ数は通常２３００を大
きく超え、伝熱管内の冷媒の流れは乱流領域であるが、
伝熱管の管壁付近には層流底層が存在し熱伝達を低下さ
せているので、過冷却熱交換器の熱伝達性能を向上させ
るためには、層流底層の流れを乱しこの層流底層を乱流
化することが必要であることを見出した。
るべく、鋭意実験研究を重ねた結果、過冷却熱交換器の
伝熱管内を流れる冷媒は凝縮がほぼ終了しており、冷媒
の伝熱形態としては、強制対流熱伝達であり、過冷却熱
交換器における冷媒のレイノルズ数は通常２３００を大
きく超え、伝熱管内の冷媒の流れは乱流領域であるが、
伝熱管の管壁付近には層流底層が存在し熱伝達を低下さ
せているので、過冷却熱交換器の熱伝達性能を向上させ
るためには、層流底層の流れを乱しこの層流底層を乱流
化することが必要であることを見出した。
【００１２】図１は内面溝付管内の冷媒の流れを示す模
式図である。伝熱管として使用される従来の溝付管にお
いては、冷媒は溝２に沿って矢印２０の方向に流れてお
り、溝２に層流底層を発達させていた。本発明はリード
角を大きくすることにより、溝２に沿って流れる冷媒の
冷媒流量を減らし、かつフィン３の高さをある程度低く
することにより、フィン３を乗り越えて、矢印２１の管
軸方向に冷媒を流すことができる。このことにより、溝
２に沿って流れる冷媒と、管軸方向に流れる冷媒とがぶ
つかり合い溝２に形成された層流底層を乱流化すること
ができる。これにより、内面溝付管の熱伝達率を向上さ
せることができる。
式図である。伝熱管として使用される従来の溝付管にお
いては、冷媒は溝２に沿って矢印２０の方向に流れてお
り、溝２に層流底層を発達させていた。本発明はリード
角を大きくすることにより、溝２に沿って流れる冷媒の
冷媒流量を減らし、かつフィン３の高さをある程度低く
することにより、フィン３を乗り越えて、矢印２１の管
軸方向に冷媒を流すことができる。このことにより、溝
２に沿って流れる冷媒と、管軸方向に流れる冷媒とがぶ
つかり合い溝２に形成された層流底層を乱流化すること
ができる。これにより、内面溝付管の熱伝達率を向上さ
せることができる。
【００１３】図２は縦軸に冷媒の圧力をとり、横軸にエ
ンタルピをとって熱交換器の冷凍サイクルを示すグラフ
図である。図２に示すように、実線で示す冷凍サイクル
Ａは本発明の内面溝付管を伝熱管として適用した熱交換
器を使用したものであり、破線で示す冷凍サイクルＢは
従来の内面溝付管を伝熱管として適用した熱交換器を使
用したものである。
ンタルピをとって熱交換器の冷凍サイクルを示すグラフ
図である。図２に示すように、実線で示す冷凍サイクル
Ａは本発明の内面溝付管を伝熱管として適用した熱交換
器を使用したものであり、破線で示す冷凍サイクルＢは
従来の内面溝付管を伝熱管として適用した熱交換器を使
用したものである。
【００１４】冷凍サイクルＡにおいては、先ず、ａから
ｂまでの過程で冷媒が圧縮され、次に、ｂからｃまでの
過程で冷媒が凝縮される。このとき、冷媒は外部に熱を
放出する。次に、ｃからｄまでの過程で冷媒が膨張さ
れ、次に、ｄからａまでの過程で冷媒が蒸発する。この
とき、冷媒は外部の熱を吸収する。このようにして、冷
媒により、外部から熱が吸収されるか、又は外部に熱が
放出される。なお、従来の冷凍サイクルＢにおいては、
点ｅはサイクルＡの点ｃに対応し、点ｆはサイクルＡの
点ｄに対応している。
ｂまでの過程で冷媒が圧縮され、次に、ｂからｃまでの
過程で冷媒が凝縮される。このとき、冷媒は外部に熱を
放出する。次に、ｃからｄまでの過程で冷媒が膨張さ
れ、次に、ｄからａまでの過程で冷媒が蒸発する。この
とき、冷媒は外部の熱を吸収する。このようにして、冷
媒により、外部から熱が吸収されるか、又は外部に熱が
放出される。なお、従来の冷凍サイクルＢにおいては、
点ｅはサイクルＡの点ｃに対応し、点ｆはサイクルＡの
点ｄに対応している。
【００１５】本発明のサイクルＡのエンタルピ差（熱交
換量）ｈd−ｈbは従来のサイクルＢのエンタルピ差ｈb
−ｈfよりも大きい。即ち、本発明の熱交換器のサイク
ルＡでは溝２の層流底層を乱流化しているので、熱伝達
率が向上し、本発明の１サイクルで放出できる熱量Ｑは
従来のサイクルＢの１サイクルで放出できる熱量ｑより
も大きくすることができる。ここで、曲線Ｃは飽和蒸気
線Ｃ1と飽和液線Ｃ2とからなる曲線であり、Ｐｃはこれ
らの臨界点を示している。即ち、図２において、Ｃ1の
右側の領域Ｖでは冷媒は蒸気になっており、Ｃ2の左側
の領域Ｌでは冷媒は液体になっている。そして、これら
の領域Ｖ、Ｌに挟まれる領域Ｖ＋Ｌでは冷媒は液体と蒸
気との混合状態になっている。このように、本発明は、
熱交換器に伝熱管として適用することができる。具体的
には過冷却熱交換器に適用すると有益である。
換量）ｈd−ｈbは従来のサイクルＢのエンタルピ差ｈb
−ｈfよりも大きい。即ち、本発明の熱交換器のサイク
ルＡでは溝２の層流底層を乱流化しているので、熱伝達
率が向上し、本発明の１サイクルで放出できる熱量Ｑは
従来のサイクルＢの１サイクルで放出できる熱量ｑより
も大きくすることができる。ここで、曲線Ｃは飽和蒸気
線Ｃ1と飽和液線Ｃ2とからなる曲線であり、Ｐｃはこれ
らの臨界点を示している。即ち、図２において、Ｃ1の
右側の領域Ｖでは冷媒は蒸気になっており、Ｃ2の左側
の領域Ｌでは冷媒は液体になっている。そして、これら
の領域Ｖ、Ｌに挟まれる領域Ｖ＋Ｌでは冷媒は液体と蒸
気との混合状態になっている。このように、本発明は、
熱交換器に伝熱管として適用することができる。具体的
には過冷却熱交換器に適用すると有益である。
【００１６】以下、本発明に係る過冷却熱交換器用内面
溝付管に関する数値限定理由について説明する。図３
（ａ）は過冷却熱交換器用内面溝付管を示す模式図、
（ｂ）はその展開図である。図４は本発明の実施例に係
る過冷却熱交換器用内面溝付管のフィンの構造を説明す
る模式的断面図である。この図４は管軸直交断面であ
る。内面溝付管１の内面には管の長手方向に傾斜する方
向に延びるらせん状の複数の平行に配列された溝２が形
成されている。これにより、内面溝付管１の内面の隣接
する溝２間にフィン３が形成される。この溝２の配列方
向と管軸とのなす角度がリード角ηである。ここで、図
４に示すように、最大内径Ｄｂとは、溝２の底部４から
管軸（図示せず）までの距離を２倍したものである。ま
た、最小内径Ｄｉとは、フィン３の頂部５を管周方向に
結んだ仮想円６から管軸までの距離を２倍したものであ
る。更に、フィンの高さＨｆとは、フィン３の頂部５か
ら管軸を中心とし（Ｄｂ／２）を半径とする円柱面まで
の距離である。溝ピッチＰとは、前記円柱面における隣
り合うフィン３間の間隔であり、管周方向の溝数をＮと
したとき、下記数式１で表わされる。
溝付管に関する数値限定理由について説明する。図３
（ａ）は過冷却熱交換器用内面溝付管を示す模式図、
（ｂ）はその展開図である。図４は本発明の実施例に係
る過冷却熱交換器用内面溝付管のフィンの構造を説明す
る模式的断面図である。この図４は管軸直交断面であ
る。内面溝付管１の内面には管の長手方向に傾斜する方
向に延びるらせん状の複数の平行に配列された溝２が形
成されている。これにより、内面溝付管１の内面の隣接
する溝２間にフィン３が形成される。この溝２の配列方
向と管軸とのなす角度がリード角ηである。ここで、図
４に示すように、最大内径Ｄｂとは、溝２の底部４から
管軸（図示せず）までの距離を２倍したものである。ま
た、最小内径Ｄｉとは、フィン３の頂部５を管周方向に
結んだ仮想円６から管軸までの距離を２倍したものであ
る。更に、フィンの高さＨｆとは、フィン３の頂部５か
ら管軸を中心とし（Ｄｂ／２）を半径とする円柱面まで
の距離である。溝ピッチＰとは、前記円柱面における隣
り合うフィン３間の間隔であり、管周方向の溝数をＮと
したとき、下記数式１で表わされる。
【００１７】
【数１】Ｐ＝（π×Ｄｉ／Ｎ）
【００１８】リード角ηに対するフィンの高さＨｆの比
η／Ｈｆ：１００以下 フィンの高さが低い場合には、リード角をあまり大きく
しなくとも、冷媒はフィンを乗り越えることができる。
一方、フィンの高さが高い場合には、リード角を大きく
しないと、冷媒はフィンを乗り越えることができない。
冷媒がフィンを乗り越えるための条件はフィン高さＨｆ
とリード角ηとに関係しており、本願発明者は、リード
角ηに対するフィンの高さＨｆの比η／Ｈｆと熱交換器
の出入口温度差との関係を調査し、η／Ｈｆが１００を
境に急激に熱伝達率の性能が変化することを見出した。
即ち、η／Ｈｆが１００を超えると、冷媒がフィンを乗
り越えることができる。このため、管軸方向に沿って冷
媒が流れ、溝に沿って形成される層流底層を乱流化する
ことができる。従って、リード角ηに対するフィンの高
さＨｆの比η／Ｈｆは１００以下とする。
η／Ｈｆ：１００以下 フィンの高さが低い場合には、リード角をあまり大きく
しなくとも、冷媒はフィンを乗り越えることができる。
一方、フィンの高さが高い場合には、リード角を大きく
しないと、冷媒はフィンを乗り越えることができない。
冷媒がフィンを乗り越えるための条件はフィン高さＨｆ
とリード角ηとに関係しており、本願発明者は、リード
角ηに対するフィンの高さＨｆの比η／Ｈｆと熱交換器
の出入口温度差との関係を調査し、η／Ｈｆが１００を
境に急激に熱伝達率の性能が変化することを見出した。
即ち、η／Ｈｆが１００を超えると、冷媒がフィンを乗
り越えることができる。このため、管軸方向に沿って冷
媒が流れ、溝に沿って形成される層流底層を乱流化する
ことができる。従って、リード角ηに対するフィンの高
さＨｆの比η／Ｈｆは１００以下とする。
【００１９】溝ピッチＰ：０．３７ｍｍ以下 フィンを乗り越える冷媒の流量が増加した結果、溝に沿
う冷媒の流量が減少し、局所的にレイノルズ数が低下し
冷媒の流れが層流化することがある。このため、フィン
とフィンとの間隔（フィンピッチ）を狭めて、即ち、溝
数を増やして溝ピッチを狭め、溝に沿って流れる冷媒の
流速を上げレイノルズ数を高い値に保ち、冷媒の流れを
乱流にする。この場合、η／Ｈｆが１００以上であると
きに、レイノルズ数を高い値に保つには、溝ピッチＰは
０．３７ｍｍ以下とする。
う冷媒の流量が減少し、局所的にレイノルズ数が低下し
冷媒の流れが層流化することがある。このため、フィン
とフィンとの間隔（フィンピッチ）を狭めて、即ち、溝
数を増やして溝ピッチを狭め、溝に沿って流れる冷媒の
流速を上げレイノルズ数を高い値に保ち、冷媒の流れを
乱流にする。この場合、η／Ｈｆが１００以上であると
きに、レイノルズ数を高い値に保つには、溝ピッチＰは
０．３７ｍｍ以下とする。
【００２０】リード角η：２５°以上 η／Ｈｆの値及び溝ピッチが上述の条件を満足しても、
リード角ηが２５°未満の場合には、フィンの高さが低
くても溝部に沿って冷媒が流れやすくなり、結果的に熱
交換器の熱伝達性能が向上しない。従って、リード角η
は２５°以上とする。
リード角ηが２５°未満の場合には、フィンの高さが低
くても溝部に沿って冷媒が流れやすくなり、結果的に熱
交換器の熱伝達性能が向上しない。従って、リード角η
は２５°以上とする。
【００２１】図５（ａ）は内面溝付管の外形を示す模式
的斜視図、（ｂ）乃至（ｆ）は内面溝付管の内面に形成
された溝形状を示す模式図である。なお、図５（ｂ）乃
至（ｆ）は内面溝付管を管周方向に展開した状態を示
す。本発明は図５（ｂ）に示すように、管軸方向に傾斜
する方向に延びるらせん状の複数の平行に配列された溝
２及びフィン３を有する内面溝付管１に限定されるもの
ではなく、η／Ｈｆ、リード角及び溝ピッチが上述の範
囲内にあれば、図５（ｃ）及び（ｅ）に示すように、管
軸方向に形成されたらせん状の溝２及びフィン３を溝２
及びフィン３の傾斜方向を逆向きにして交互に管内周方
向に複数列形成した内面溝付管１であってもよい。ま
た、図５（ｄ）及び（ｆ）に示すように、管軸方向に形
成されたらせん状の溝２及びフィン３を溝２及びフィン
３の傾斜方向を逆向きにして交互に溝２及びフィン３が
形成されていない領域７を挟んで管内周方向に複数列形
成した内面溝付管１であってもよい。このような溝形状
の内面溝付管１についても本実施例の内面溝付管１と同
様の効果を得ることができる。
的斜視図、（ｂ）乃至（ｆ）は内面溝付管の内面に形成
された溝形状を示す模式図である。なお、図５（ｂ）乃
至（ｆ）は内面溝付管を管周方向に展開した状態を示
す。本発明は図５（ｂ）に示すように、管軸方向に傾斜
する方向に延びるらせん状の複数の平行に配列された溝
２及びフィン３を有する内面溝付管１に限定されるもの
ではなく、η／Ｈｆ、リード角及び溝ピッチが上述の範
囲内にあれば、図５（ｃ）及び（ｅ）に示すように、管
軸方向に形成されたらせん状の溝２及びフィン３を溝２
及びフィン３の傾斜方向を逆向きにして交互に管内周方
向に複数列形成した内面溝付管１であってもよい。ま
た、図５（ｄ）及び（ｆ）に示すように、管軸方向に形
成されたらせん状の溝２及びフィン３を溝２及びフィン
３の傾斜方向を逆向きにして交互に溝２及びフィン３が
形成されていない領域７を挟んで管内周方向に複数列形
成した内面溝付管１であってもよい。このような溝形状
の内面溝付管１についても本実施例の内面溝付管１と同
様の効果を得ることができる。
【００２２】また、管内に水又は不凍液等の液体が流れ
る場合にも、管内の熱伝達形態は強制対流熱伝達であ
る。このため、同様にリード角を大きくすることによ
り、伝熱性能を向上させることができる。更に、凝縮性
能を重視する熱交換器においては、主熱交換器用の伝熱
管として、本発明の内面溝付管を使用すれば、低乾き度
域から過冷却域にかけての熱伝達性能を飛躍的に向上さ
せることができる。
る場合にも、管内の熱伝達形態は強制対流熱伝達であ
る。このため、同様にリード角を大きくすることによ
り、伝熱性能を向上させることができる。更に、凝縮性
能を重視する熱交換器においては、主熱交換器用の伝熱
管として、本発明の内面溝付管を使用すれば、低乾き度
域から過冷却域にかけての熱伝達性能を飛躍的に向上さ
せることができる。
【００２３】また、レイノルズ数Ｒｅは、冷媒の管内流
速をｕ、冷媒の動粘度をν、冷媒の体積流量をＱとした
とき、下記数式２で表される。
速をｕ、冷媒の動粘度をν、冷媒の体積流量をＱとした
とき、下記数式２で表される。
【００２４】
【数２】 Ｒｅ＝（Ｄｉ・ｕ）／ν＝Ｑ／（Ｄｉ・ν）
【００２５】このレイノルズ数Ｒｅを大きくするほど、
層流底層が乱流化され熱伝達率が向上する。数式２によ
れば、最大内径Ｄｉを小さくすれば、レイノルズ数Ｒｅ
が大きくなる。従って、過冷却熱交換器に使用される伝
熱管は細径であることが好ましく、最大内径Ｄｉは７ｍ
ｍ以下であることが望ましい。
層流底層が乱流化され熱伝達率が向上する。数式２によ
れば、最大内径Ｄｉを小さくすれば、レイノルズ数Ｒｅ
が大きくなる。従って、過冷却熱交換器に使用される伝
熱管は細径であることが好ましく、最大内径Ｄｉは７ｍ
ｍ以下であることが望ましい。
【００２６】更に、底肉厚を外径の４％以下、フィンの
山頂角を３０°以下、フィン先端半径Ｒを０．０４ｍｍ
以下にする等して、原材料を低減する目的から、伝熱管
の重量を軽減することが望ましい。
山頂角を３０°以下、フィン先端半径Ｒを０．０４ｍｍ
以下にする等して、原材料を低減する目的から、伝熱管
の重量を軽減することが望ましい。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の実施例に係る過冷却熱交換器
用内面溝付管について、本発明範囲から外れる比較例と
比較して具体的に説明する。
用内面溝付管について、本発明範囲から外れる比較例と
比較して具体的に説明する。
【００２８】第１実施例 下記表２に示す形状及び溝を有する内面溝付管を作製し
た。図６は本実施例の内面溝付管を組み込んだ熱交換器
を示す斜視図である。複数個のフィン７を適長間隔をあ
けて平行に配置し、複数本の内面溝付管１をヘアピン状
に曲げ、各フィン７に設けた孔に挿入し、拡管してフィ
ン７と密着させ、その後、内面溝付管１の開放側の端部
をＵ字形のパイプで交互に接続して全ての内面溝付管１
を連結した。これにより、下記表３に示す仕様の熱交換
器７を作製した。そして、この熱交換器７を使用して下
記表４に示す条件で熱交換を行ない冷媒の熱交換器７の
出入口温度差（ΔＴ）を測定した。なお、表４に示す条
件では熱交換器内においては、入口２２から出口２３ま
で冷媒の状態は液体である。この結果を表２及び図７に
示す。
た。図６は本実施例の内面溝付管を組み込んだ熱交換器
を示す斜視図である。複数個のフィン７を適長間隔をあ
けて平行に配置し、複数本の内面溝付管１をヘアピン状
に曲げ、各フィン７に設けた孔に挿入し、拡管してフィ
ン７と密着させ、その後、内面溝付管１の開放側の端部
をＵ字形のパイプで交互に接続して全ての内面溝付管１
を連結した。これにより、下記表３に示す仕様の熱交換
器７を作製した。そして、この熱交換器７を使用して下
記表４に示す条件で熱交換を行ない冷媒の熱交換器７の
出入口温度差（ΔＴ）を測定した。なお、表４に示す条
件では熱交換器内においては、入口２２から出口２３ま
で冷媒の状態は液体である。この結果を表２及び図７に
示す。
【００２９】図７は横軸に比η／Ｈｆをとり、縦軸に熱
交換器の出入口温度差をとってη／Ｈｆと熱交換器の出
入口温度差との関係を示すグラフ図である。なお、表２
に示す内面溝付管は外径が７ｍｍ、最大内径が６．５ｍ
ｍ、底肉厚が０．２５ｍｍである。また、外径が７ｍ
ｍ、内径が６．４ｍｍである平滑管を本実施例と同様に
図６及び表３に示す仕様の熱交換器７に組み込み、表４
に示す条件で熱交換を行ない熱交換器７の出入口温度差
（ΔＴ）を測定した。この結果、平滑管においては、出
入口温度差（ΔＴ）は０．８℃であった。
交換器の出入口温度差をとってη／Ｈｆと熱交換器の出
入口温度差との関係を示すグラフ図である。なお、表２
に示す内面溝付管は外径が７ｍｍ、最大内径が６．５ｍ
ｍ、底肉厚が０．２５ｍｍである。また、外径が７ｍ
ｍ、内径が６．４ｍｍである平滑管を本実施例と同様に
図６及び表３に示す仕様の熱交換器７に組み込み、表４
に示す条件で熱交換を行ない熱交換器７の出入口温度差
（ΔＴ）を測定した。この結果、平滑管においては、出
入口温度差（ΔＴ）は０．８℃であった。
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】
【表４】
【００３３】上記表２及び図７に示すように、本発明の
範囲に入る実施例No.１乃至５は過冷却用熱交換器の出
入口温度差（ΔＴ）が大きかった。即ち、熱伝達率が高
かった。
範囲に入る実施例No.１乃至５は過冷却用熱交換器の出
入口温度差（ΔＴ）が大きかった。即ち、熱伝達率が高
かった。
【００３４】一方、比較例No.１２乃至１４はη／Ｈｆ
の値が本発明の下限値未満であるので、過冷却用熱交換
器の出入口温度差（ΔＴ）が小さく、熱伝達率が劣っ
た。なお、平滑管は最も出入口温度差（ΔＴ）が小さか
った。
の値が本発明の下限値未満であるので、過冷却用熱交換
器の出入口温度差（ΔＴ）が小さく、熱伝達率が劣っ
た。なお、平滑管は最も出入口温度差（ΔＴ）が小さか
った。
【００３５】第２実施例 下記表５に示す形状及び溝を有する内面溝付管を作製し
た。この内面溝付管を伝熱管として組み込み図６及び表
３に示す仕様の熱交換器７を作製した。そして、この熱
交換器７を使用して表４に示す条件で熱交換を行ない冷
媒の熱交換器７の出入口温度差（ΔＴ）を測定した。こ
の結果を表５及び図８に示す。図８は横軸に溝ピッチＰ
をとり、縦軸に熱交換器の出入口温度差をとって溝ピッ
チＰと熱交換器の出入口温度差との関係を示すグラフ図
である。なお、表５に示す内面溝付管は外径が７ｍｍ、
最大内径が６．５ｍｍ、底肉厚が０．２５ｍｍである。
また、外径が７ｍｍ、内径が６．４ｍｍである平滑管を
本実施例と同様に図６及び表３に示す仕様の熱交換器７
に組み込み、表４に示す条件で熱交換を行ない熱交換器
７の出入口温度差（ΔＴ）を測定した。この結果、平滑
管においては、出入口温度差（ΔＴ）は０．８℃であっ
た。
た。この内面溝付管を伝熱管として組み込み図６及び表
３に示す仕様の熱交換器７を作製した。そして、この熱
交換器７を使用して表４に示す条件で熱交換を行ない冷
媒の熱交換器７の出入口温度差（ΔＴ）を測定した。こ
の結果を表５及び図８に示す。図８は横軸に溝ピッチＰ
をとり、縦軸に熱交換器の出入口温度差をとって溝ピッ
チＰと熱交換器の出入口温度差との関係を示すグラフ図
である。なお、表５に示す内面溝付管は外径が７ｍｍ、
最大内径が６．５ｍｍ、底肉厚が０．２５ｍｍである。
また、外径が７ｍｍ、内径が６．４ｍｍである平滑管を
本実施例と同様に図６及び表３に示す仕様の熱交換器７
に組み込み、表４に示す条件で熱交換を行ない熱交換器
７の出入口温度差（ΔＴ）を測定した。この結果、平滑
管においては、出入口温度差（ΔＴ）は０．８℃であっ
た。
【００３６】
【表５】
【００３７】上記表５及び図８に示すように、実施例N
o.６乃至８は過冷却用熱交換器の出入口温度差（ΔＴ）
が大きかった。即ち、熱伝達率が高かった。
o.６乃至８は過冷却用熱交換器の出入口温度差（ΔＴ）
が大きかった。即ち、熱伝達率が高かった。
【００３８】一方、比較例No.１５乃至１７は溝ピッチ
が本発明の下限値未満であるので、過冷却用熱交換器の
出入口温度差（ΔＴ）が小さく、熱伝達率が劣った。な
お、平滑管は最も出入口温度差（ΔＴ）が小さかった。
が本発明の下限値未満であるので、過冷却用熱交換器の
出入口温度差（ΔＴ）が小さく、熱伝達率が劣った。な
お、平滑管は最も出入口温度差（ΔＴ）が小さかった。
【００３９】第３実施例 下記表６に示す形状及び溝を有する内面溝付管を作製し
た。この内面溝付管を伝熱管として組み込み図６及び表
３に示す仕様の熱交換器７を作製した。そして、この熱
交換器７を使用して表４に示す条件で熱交換を行ない冷
媒の熱交換器７の出入口温度差（ΔＴ）を測定した。こ
の結果を表６及び図９に示す。図９は横軸にリード角η
をとり、縦軸に熱交換器の出入口温度差をとってリード
角ηと熱交換器の出入口温度差との関係を示すグラフ図
である。なお、表６に示す内面溝付管は外径が７ｍｍ、
最大内径が６．５ｍｍ、底肉厚が０．２５ｍｍである。
また、外径が７ｍｍ、内径が６．４ｍｍである平滑管を
本実施例と同様に図６及び表３に示す仕様の熱交換器７
に組み込み、表４に示す条件で熱交換を行ない熱交換器
７の出入口温度差（ΔＴ）を測定した。この結果、平滑
管においては、出入口温度差（ΔＴ）は０．８℃であっ
た。
た。この内面溝付管を伝熱管として組み込み図６及び表
３に示す仕様の熱交換器７を作製した。そして、この熱
交換器７を使用して表４に示す条件で熱交換を行ない冷
媒の熱交換器７の出入口温度差（ΔＴ）を測定した。こ
の結果を表６及び図９に示す。図９は横軸にリード角η
をとり、縦軸に熱交換器の出入口温度差をとってリード
角ηと熱交換器の出入口温度差との関係を示すグラフ図
である。なお、表６に示す内面溝付管は外径が７ｍｍ、
最大内径が６．５ｍｍ、底肉厚が０．２５ｍｍである。
また、外径が７ｍｍ、内径が６．４ｍｍである平滑管を
本実施例と同様に図６及び表３に示す仕様の熱交換器７
に組み込み、表４に示す条件で熱交換を行ない熱交換器
７の出入口温度差（ΔＴ）を測定した。この結果、平滑
管においては、出入口温度差（ΔＴ）は０．８℃であっ
た。
【００４０】
【表６】
【００４１】上記表６及び図９に示すように、実施例N
o.９乃至１１は過冷却用熱交換器の出入口温度差（Δ
Ｔ）が大きかった。即ち、熱伝達率が高かった。
o.９乃至１１は過冷却用熱交換器の出入口温度差（Δ
Ｔ）が大きかった。即ち、熱伝達率が高かった。
【００４２】一方、比較例No.１８乃至２１はリード角
が本発明の下限値未満であるので、過冷却用熱交換器の
出入口温度差（ΔＴ）が小さく、熱伝達率が劣った。な
お、平滑管は最も出入口温度差（ΔＴ）が小さかった。
が本発明の下限値未満であるので、過冷却用熱交換器の
出入口温度差（ΔＴ）が小さく、熱伝達率が劣った。な
お、平滑管は最も出入口温度差（ΔＴ）が小さかった。
【００４３】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、リ
ード角に対するフィンの高さ、溝ピッチ及びリード角を
適切に規定しているので、熱伝達率が高い過冷却熱交換
器用内面溝付管を得ることができる。また、この内面溝
付管を伝熱管として適用した過冷却熱交換器は熱伝達性
能が優れる。
ード角に対するフィンの高さ、溝ピッチ及びリード角を
適切に規定しているので、熱伝達率が高い過冷却熱交換
器用内面溝付管を得ることができる。また、この内面溝
付管を伝熱管として適用した過冷却熱交換器は熱伝達性
能が優れる。
【図１】内面溝付管内の冷媒の流れを示す模式図であ
る。
る。
【図２】冷媒の圧力をとり、横軸にエンタルピをとって
熱交換器のサイクルを示すグラフ図である。
熱交換器のサイクルを示すグラフ図である。
【図３】（ａ）は過冷却熱交換器用内面溝付管を示す模
式図、（ｂ）はその展開図である。
式図、（ｂ）はその展開図である。
【図４】本発明の実施例に係る過冷却熱交換器用内面溝
付管のフィンの構造を説明する模式的断面図である。
付管のフィンの構造を説明する模式的断面図である。
【図５】（ａ）は内面溝付管の外形を示す模式的斜視
図、（ｂ）乃至（ｆ）は内面溝付管の内面に形成された
溝形状を示す模式図である。
図、（ｂ）乃至（ｆ）は内面溝付管の内面に形成された
溝形状を示す模式図である。
【図６】本実施例の内面溝付管を組み込んだ熱交換器を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図７】横軸に比η／Ｈｆをとり、縦軸に熱交換器の出
入口温度差をとってη／Ｈｆと熱交換器の出入口温度差
との関係を示すグラフ図である。
入口温度差をとってη／Ｈｆと熱交換器の出入口温度差
との関係を示すグラフ図である。
【図８】横軸に溝ピッチＰをとり、縦軸に熱交換器の出
入口温度差をとって溝ピッチＰと熱交換器の出入口温度
差との関係を示すグラフ図である。
入口温度差をとって溝ピッチＰと熱交換器の出入口温度
差との関係を示すグラフ図である。
【図９】横軸にリード角ηをとり、縦軸に熱交換器の出
入口温度差をとってリード角ηと熱交換器の出入口温度
差との関係を示すグラフ図である。
入口温度差をとってリード角ηと熱交換器の出入口温度
差との関係を示すグラフ図である。
【図１０】（ａ）はルームエアコンの熱交換器の配置を
示す模式図、（ｂ）は主熱交換器及び過冷却熱交換器の
配置を示す模式的斜視図である。
示す模式図、（ｂ）は主熱交換器及び過冷却熱交換器の
配置を示す模式的斜視図である。
１；内面溝付管 ２；溝 ３；フィン ４；底部 ５；頂部 １０；ルームエアコン １１；主熱交換器 １２；過冷却用熱交換器 １４；シロッコファン ２０、２１；矢印 Ａ、Ｂ；冷凍サイクル Ｃ；曲線 Ｃ1；飽和蒸気線 Ｃ2；飽和液線 Ｐｃ；臨界点
Claims (2)
- 【請求項１】 管内面に管軸方向に傾斜する方向に延び
る複数の平行溝を形成した過冷却熱交換器用内面溝付管
において、前記溝が形成された方向と管軸とのなす角度
をη、前記溝の管周方向における溝ピッチをＰ、前記溝
間に形成されたフィンの高さをＨｆとするとき、η／Ｈ
ｆは１００以下であり、前記溝ピッチＰが０．３７ｍｍ
以下であり、前記角度ηが２５°以上であることを特徴
とする過冷却熱交換器用内面溝付管。 - 【請求項２】 請求項１に記載の過冷却熱交換器用内面
溝付管が伝熱管として組み込まれたものであることを特
徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000057803A JP2001248990A (ja) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | 過冷却熱交換器用内面溝付管及び熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000057803A JP2001248990A (ja) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | 過冷却熱交換器用内面溝付管及び熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001248990A true JP2001248990A (ja) | 2001-09-14 |
Family
ID=18578506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000057803A Pending JP2001248990A (ja) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | 過冷却熱交換器用内面溝付管及び熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001248990A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006162100A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-06-22 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 高圧冷媒用内面溝付伝熱管 |
| WO2016092655A1 (ja) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
-
2000
- 2000-03-02 JP JP2000057803A patent/JP2001248990A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006162100A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-06-22 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 高圧冷媒用内面溝付伝熱管 |
| JP4651366B2 (ja) * | 2004-12-02 | 2011-03-16 | 住友軽金属工業株式会社 | 高圧冷媒用内面溝付伝熱管 |
| WO2016092655A1 (ja) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
| JPWO2016092655A1 (ja) * | 2014-12-10 | 2017-04-27 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4679542B2 (ja) | フィンチューブ熱交換器、およびそれを用いた熱交換器ユニット並びに空気調和機 | |
| JP2002372390A (ja) | 流下液膜式蒸発器用伝熱管 | |
| EP3021064B1 (en) | Heat pump device | |
| US10422588B2 (en) | Heat exchanger coil with offset fins | |
| KR102048356B1 (ko) | 냉매 배관과, 이를 포함하는 핀형 열교환기 및 공기조화기 | |
| JP2000193389A (ja) | 空気調和機の室外ユニット | |
| JP2018021756A (ja) | フィン・アンド・チューブ型熱交換器用伝熱管及びそれを用いたフィン・アンド・チューブ型熱交換器 | |
| JP2007255785A (ja) | フィン付き熱交換器及び空気調和機 | |
| JP6575895B2 (ja) | 熱交換器 | |
| JP2010249374A (ja) | フィンチューブ型熱交換器並びに空調冷凍装置 | |
| JP3854978B2 (ja) | 転造フィンチューブ用フォーミングディスク | |
| JP2001248990A (ja) | 過冷却熱交換器用内面溝付管及び熱交換器 | |
| JP2009127882A (ja) | 熱交換器、室内機及び空気調和機 | |
| JP2005009827A (ja) | フィンチューブ型熱交換器及びヒートポンプ装置 | |
| JPH01150797A (ja) | 内部フィンを有する熱交換器 | |
| JP2015152209A (ja) | 熱交換器 | |
| JP2004077021A (ja) | ガスクーラー | |
| JP3417825B2 (ja) | 内面溝付管 | |
| JP2002243384A (ja) | 内面溝付伝熱管 | |
| JPS6252238B2 (ja) | ||
| Kale et al. | Performance evaluation of plate fin and tube heat exchanger with wavy fins a review | |
| WO2019059789A1 (en) | METHOD FOR REDUCING THE AMOUNT OF COOLING FLUID, ESPECIALLY A FLUID WHICH SUBSTANCES PHASE CHANGES IN TUBE HEAT EXCHANGERS, AND DEFLECTOR FOR PERFORMING SAID METHOD | |
| CN208108902U (zh) | 半滚花翅片冷凝管 | |
| JP2010127496A (ja) | 熱交換器 | |
| JPH0297896A (ja) | 熱交換器の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Effective date: 20050114 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050525 |