JP2001304791A

JP2001304791A - 熱交換器

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Publication number: JP2001304791A
Application number: JP2000113160A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Fujino; 宏和藤野; Takashi Yoshioka; 俊吉岡; Kazunari Kasai; 一成笠井; Shigeji Taira; 繁治平良
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2001-10-31
Anticipated expiration: 2020-04-14
Also published as: JP4370674B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス又は液が単相流として流れる単相流域の
伝熱を促進して熱交換効率を改善することにより熱交換
器性能を向上した熱交換器を提供する。【解決手段】冷媒の流通する伝熱管１３を備え、管内
冷媒が液・ガス二相流となる二相流域２２と、管内冷媒
が液又はガスの単相となる単相流域２１、２３とが形成
される熱交換器において、上記二相流域２２の伝熱管径
よりも上記単相流域２１、２３の伝熱管径を細径にす
る。あるいは二相流域２２の伝熱管パス数よりも上記単
相流域２１、２３の伝熱管パス数を少なくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空気調和機に使
用するのに好適な熱交換器に関するものであって、特に
その熱交換性能の改善された熱交換器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】圧縮機からの吐出冷媒を凝縮器、減圧機
構（膨張弁）、蒸発器を経由して圧縮機へと返流させる
ヒートポンプ式の空気調和機は周知である。このような
空気調和機において、エネルギ消費効率（ＣＯＰ）を向
上することは、重要な課題の１つである。従来、この種
の空気調和機における省エネ技術開発は、主として機器
を構成する要素部品、例えば圧縮機やモータの高性能
化、高効率化によって達成されてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者等
は、上記空気調和機において多用されている熱交換器の
高効率化を図ることを主眼にして、従来の熱交換器にお
ける問題点について検討した。その結果、空気調和機用
の熱交換器においては、管内の冷媒が液・ガス混合の二
相流として流れる流域と、ガス又は液単相流として流れ
る流域が存在し、二相流域では高い熱伝達率が得られる
ため熱交換効率が高いものの、ガス又は液の単相流域で
は冷媒側の熱伝達率が低いため熱交換効率が低いという
問題があることを知見するに至った。すなわちそれは、
二相流域においては、凝縮や蒸発という潜熱授受も含め
た熱伝達が行われるのに対して、ガス又は液の単相流域
では対流等による熱伝達だけしか行われないためであ
る。

【０００４】この発明は上記知見に基づいてなされたも
のであって、ガス又は液が単相流として流れる単相流域
の伝熱を促進して熱交換効率を改善することにより熱交
換器性能を向上した熱交換器を提供することを目的とし
ている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１の熱交換
器は、冷媒の流通する伝熱管１３を備え、管内冷媒が液
・ガス二相流となる二相流域２２と、管内冷媒が液又は
ガスの単相となる単相流域２１、２３とが形成される熱
交換器において、上記二相流域２２の伝熱管径よりも上
記単相流域２１、２３の伝熱管径を細径にしていること
を特徴としている。

【０００６】請求項１の熱交換器においては、液又はガ
スの単相流域２１、２３の伝熱管径を、二相流域２２の
伝熱管径よりも細径にしているので、この単相流域２
１、２３において冷媒の質量速度が二相流域２２よりも
高くなり、その結果、単相冷媒側の熱伝達率が向上し、
熱交換率が改善され、熱交換器性能が向上する。なお、
この請求項１の発明は、二相流域２２に対してガス単相
流域２１と液単相流域２３との両者の管径を細径にする
場合だけでなく、二相流域２２に対してガス単相流域２
１と液単相流域２３とのいずれか一方の管径を細径にす
る場合をも包含するものである。

【０００７】また請求項２の熱交換器は、上記請求項１
の熱交換器が凝縮器として機能する場合において、上記
二相流域２２の伝熱管径よりも液単相流域２３の伝熱管
径を細径にしていることを特徴としている。

【０００８】請求項２の熱交換器においては、熱交換器
が凝縮器として機能するので冷媒圧力が全体として高圧
であること、及び液単相流域２３での圧力損失が少ない
ことから、細径化による熱伝達率の向上効果が顕著に現
れる。

【０００９】請求項３の熱交換器は、請求項２の熱交換
器において、さらにガス単相流域２１の伝熱管径を二相
流域２２の伝熱管径よりも細径にしていることを特徴と
している。

【００１０】請求項３の熱交換器においては、熱交換器
が凝縮器として機能するので冷媒圧力が全体として高圧
であることから、ガス単相流域２１での圧力損失の影響
は軽微であり、細径化による熱伝達率の向上効果が顕著
に現れる。

【００１１】請求項４の熱交換器は、請求項３の熱交換
器において、上記ガス単相流域２１の伝熱管径よりも上
記液単相流域２３の伝熱管径を細径にしていることを特
徴としている。

【００１２】請求項４の熱交換器によれば、上記ガス単
相流域２１での圧力損失の影響は一段と軽微となり、細
径化による熱伝達率の向上効果が一段と顕著に現れる。

【００１３】請求項５の熱交換器は、上記請求項１の熱
交換器が蒸発器として機能する場合において、上記二相
流域２２の伝熱管径よりもガス単相流域２１の伝熱管径
を細径にしていることを特徴としている。

【００１４】請求項５の熱交換器においては、ガス単相
流域２１の伝熱管径を、二相流域２２の伝熱管径よりも
細径にしているので、このガス単相流域２１において冷
媒の質量速度が二相流域２２よりも高くなり、その結
果、冷媒側の熱伝達率が向上し、熱交換率が改善され、
熱交換器性能が向上する。

【００１５】請求項６の熱交換器は、冷媒の流通する伝
熱管１３を備え、管内冷媒が液・ガス二相流となる二相
流域２２と、管内冷媒が液又はガスの単相となる単相流
域２１、２３とが形成される熱交換器において、上記二
相流域２２の伝熱管パス数よりも上記単相流域２１、２
３の伝熱管パス数を少なくしていることを特徴としてい
る。

【００１６】請求項６の熱交換器においては、液又はガ
スの単相流域２１、２３の伝熱管パス数を、二相流域２
２の伝熱管パス数よりも少なくしている。この場合、伝
熱管１３としては、熱交換器の全体にわたって略同径の
ものを使用しているので、パス数を減少させたことによ
り、単相流域２１、２３において冷媒の質量速度が二相
流域２２よりも高くなり、その結果、冷媒側の熱伝達率
が向上し、熱交換率が改善され、熱交換器性能が向上す
る。なお、この請求項６の発明は、二相流域２２に対し
てガス単相流域２１と液単相流域２３との両者のパス数
を少なくする場合だけでなく、二相流域２２に対してガ
ス単相流域２１と液単相流域２３とのいずれか一方のパ
ス数を少なくする場合をも包含するものである。

【００１７】請求項７の熱交換器は、上記請求項６の熱
交換器が凝縮器として機能する場合において、上記二相
流域２２の伝熱管パス数よりも液単相流域２３の伝熱管
パス数を少なくしていることを特徴としている。

【００１８】請求項７の熱交換器においては、熱交換器
が凝縮器として機能するので冷媒圧力が全体として高圧
であること、及び液単相流域２３での圧力損失が少ない
ことから、少パス化による熱伝達率の向上効果が顕著に
現れる。

【００１９】請求項８の熱交換器は、請求項７の熱交換
器において、さらにガス単相流域２１の伝熱管パス数を
二相流域２２の伝熱管パス数よりも少なくしていること
を特徴としている。

【００２０】請求項８の熱交換器においては、熱交換器
が凝縮器として機能するので冷媒圧力が全体として高圧
であることから、ガス単相流域２１での圧力損失の影響
は軽微であり、少パス化による熱伝達率の向上効果が顕
著に現れる。

【００２１】請求項９の熱交換器は、請求項９の熱交換
器において、上記ガス単相流域２１の伝熱管パス数より
も上記液単相流域２３の伝熱管パス数を少なくしている
ことを特徴としている。

【００２２】請求項９の熱交換器によれば、上記ガス単
相流域２１での圧力損失の影響は一段と軽微となり、少
パス化による熱伝達率の向上効果が一段と顕著に現れ
る。

【００２３】請求項１０の熱交換器は、上記請求項６の
熱交換器が蒸発器として機能する場合において、上記二
相流域２２の伝熱管パス数よりもガス単相流域２１の伝
熱管パス数を少なくしていることを特徴としている。

【００２４】請求項１０の熱交換器においては、ガス単
相流域２１の伝熱管パス数を、二相流域２２の伝熱管パ
ス数よりも少なくしているので、このガス単相流域２１
において冷媒の質量速度が二相流域２２よりも高くな
り、その結果、冷媒側の熱伝達率が向上し、熱交換率が
改善され、熱交換器性能が向上する。

【００２５】請求項１１の熱交換器は、冷媒の流通する
伝熱管１３を備え、管内冷媒が液・ガス二相流となる二
相流域２２と、管内冷媒が液又はガスの単相となる単相
流域２１、２３とが形成される熱交換器において、上記
二相流域２２の伝熱管１３よりも上記単相流域２１、２
３の伝熱管１４の熱伝達率を大きくしていることを特徴
としている。

【００２６】請求項１１の熱交換器においては、二相流
域２２よりも液又はガス単相領域２１、２３の伝熱管１
４の熱伝達率を向上しているため、熱交換器の熱交換性
能を向上することが可能となる。この場合、液又はガス
単相領域２１、２３の伝熱管１４として、例えば、内面
溝付き型の伝熱管１４を使用し、溝によって冷媒の流動
抵抗を大きくして冷媒の攪拌効果を高め、熱伝達率を向
上すればよく、このような構成によっても単相冷媒側の
熱伝達率が向上し、熱交換率が改善され、熱交換器性能
が向上する。なお、この請求項１１の発明は、二相流域
２２の伝熱管１３に対してガス単相流域２１と液単相流
域２３との両者の伝熱管１４の熱伝達率を向上する場合
だけでなく、二相流域２２の伝熱管１３に対してガス単
相流域２１と液単相流域２３とのいずれか一方の伝熱管
１４の熱伝達率を向上する場合をも包含するものであ
る。

【００２７】請求項１２の熱交換器は、作動冷媒として
Ｒ３２、又はＲ３２を５０パーセント以上含む混合冷媒
を用いることを特徴としている。

【００２８】請求項１２の熱交換器においては、作動冷
媒としてＲ３２またはＲ３２を５０重量パーセント以上
含む混合冷媒を用いる。これらの冷媒は、高圧冷媒であ
ると共に、ガスの比体積が小さいためガス流速が小さい
という特徴を有するものであるため、細径化、少パス
化、流動抵抗の増加による圧力損失の増加に起因する効
率低下を抑制でき、効果的に熱交換器性能を向上させる
ことが可能となる。

【００２９】請求項１３の空気調和機は、上記請求項１
〜請求項１２のいずれかの熱交換器を備えたことを特徴
としている。

【００３０】請求項１３の空気調和機においては、空調
運転効率を向上することが可能である。特に、空気調和
機の室内熱交換器において利用すれば、暖房運転時にお
いて、液及びガスの両流域２１、２３において熱交換性
能を向上できることから、不足傾向にある暖房能力を大
幅に補うことが可能となり、そのため空調運転効率（Ｃ
ＯＰ）の向上に特に有効である。

【００３１】

【発明の実施の形態】次に、この発明の熱交換器及びこ
の熱交換器を利用した空気調和機の具体的な実施の形態
について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００３２】（第１実施形態）まず、第１実施形態のク
ロスフィンチューブ型の熱交換器１０を室内熱交換器と
して使用したヒートポンプ式の空気調和機を図１に示し
ている。同図において、１は圧縮機を示しており、この
圧縮機１の吐出配管２と吸込配管３とが四路切換弁４の
１次ポートに接続されている。四路切換弁４の２次ポー
トには、第１ガス管５と第２ガス管６とが接続されてお
り、第１ガス管５は室内熱交換器１０に、また第２ガス
管６は室外熱交換器７にそれぞれ接続されている。そし
て上記室内熱交換器１０と室外熱交換器７とが、減圧機
構（電動膨張弁）８の介設された液管９によって相互に
接続されている。上記空気調和機においては、室内熱交
換器１０を凝縮器、室外熱交換器７を蒸発器としてそれ
ぞれ機能させることにより暖房運転を行う一方、室外熱
交換器７を凝縮器、室内熱交換器１０を蒸発器としてそ
れぞれ機能させることにより冷房運転を行うようになっ
ている。

【００３３】上記室内熱交換器１０について説明する
と、この室内熱交換器１０は、逆Ｖ字状に折曲形成され
た折れ熱交換器であって、前面熱交換器１１と背面熱交
換器１２とから成っている。背面熱交換器１２は、冷媒
の出入口流域となる部分であって、伝熱管１３は３列配
置されており、１パスの液側領域（図において上側）と
２パスのガス側領域（図において下側）に分割されてい
る。また、前面熱交換器１１は冷媒の中間流域となる部
分であって、伝熱管１３は２列配置されている。そし
て、上記背面熱交換器１２における各伝熱管１３は、前
面熱交換器１１の各伝熱管１３よりも細径のものが使用
されている。

【００３４】次に、上記伝熱管１３、１３によって構成
される冷媒流路について説明する。まず、上記室内熱交
換器１０が凝縮器として機能する場合、ガス冷媒が背面
熱交換器１２の２パスのガス側領域に流入し、次いで２
パスに別れたままで前面熱交換器１１を通過し、その
後、合流して１パスとなって背面熱交換器１２の液側領
域から液冷媒が流出する。また、上記室内熱交換器１０
が蒸発器として機能する場合、液・ガス混合状態の冷媒
が背面熱交換器１２の１パスの液側領域に流入し、次い
で２パスに別れて前面熱交換器１１を通過し、その後、
２パスのままで背面熱交換器１２のガス側領域からガス
冷媒が流出する。

【００３５】上記室内熱交換器１０が凝縮器として機能
する場合、背面熱交換器１２の２パスのガス側領域は、
管内冷媒が主としてガス状態のガス単相流域２１とな
り、前面熱交換器１１は、管内冷媒が主として液・ガス
混合の二相流域２２となり、また背面熱交換器１２の１
パスの液側領域は、管内冷媒が主として液状態の液単相
流域２３となる。この場合、図３（ｂ）のように、液及
びガスの単相流域２１、２３の伝熱管１３の管径を、二
相流域２２の管径よりも細径にしているので、この単相
流域２１、２３において冷媒の質量速度が二相流域２２
よりも高くなり、その結果、冷媒側の熱伝達率が向上
し、熱交換率が改善され、熱交換器性能が向上すること
となる。また、ガス単相流域２１を２パス、液単相流域
２３を１パスとして、ガス単相流域２１での流路断面積
を大きくしているので、熱伝達率を向上しながらもガス
単相流域２１での圧力損失が過大となるのを抑制でき
る。殊に、室内熱交換器１０が凝縮器として機能する場
合には、冷媒圧力が全体として高圧であることから、ガ
ス単相流域２１での圧力損失の影響は軽微であり、細径
化による熱伝達率の向上効果が顕著に現れる。

【００３６】上記室内熱交換器１０が蒸発器として機能
する場合、図３（ａ）のように、背面熱交換器１２の１
パスの液側領域、及び前面熱交換器１１が液・ガス混合
の二相流域２２となり、また背面熱交換器１２の２パス
のガス側領域がガス単相流域２１となる。この場合、ガ
ス単相流域２１の伝熱管１３の管径を、二相流域２２の
管径よりも細径にしているので、この単相流域２１にお
いて冷媒の質量速度が二相流域２２よりも高くなり、そ
の結果、冷媒側の熱伝達率が向上し、熱交換率が改善さ
れ、熱交換器性能が向上することとなる。また、ガス単
相流域２１を２パスとして、ガス単相流域２１での流路
断面積を比較的大きくしているので、熱伝達率を向上し
ながらもガス単相流域２１での圧力損失が過大となるの
を抑制できる。

【００３７】（第２実施形態）第２実施形態の熱交換器
１０を室内熱交換器として使用したヒートポンプ式の空
気調和機を図２に示している。この空気調和機における
冷媒回路の構成は、図１に示したものと同様であるた
め、同一機能部分を同一符号で示して、その説明を省略
する。この室内熱交換器１０は、上記と同様に、折れ熱
交換器であって、前面熱交換器１１と背面熱交換器１２
とから成っている。冷媒の出入口流域となる背面熱交換
器１２においては、伝熱管１３は２列配置されており、
１パスの液側領域（図において上側）と１パスのガス側
領域（図において下側）に分割されている。また、前面
熱交換器１１は冷媒の中間流域となる部分であって、伝
熱管１３は２列配置されている。この場合、上記背面熱
交換器１２における各伝熱管１３と、前面熱交換器１１
の各伝熱管１３とは、略同径のものが使用されている。

【００３８】次に、上記伝熱管１３、１３によって構成
される冷媒流路について説明する。まず、上記室内熱交
換器１０が凝縮器として機能する場合、ガス冷媒が背面
熱交換器１２の１パスのガス側領域に流入し、次いで２
パスに分流されて前面熱交換器１１を通過し、その後、
合流して１パスとなって背面熱交換器１２の液側領域か
ら液冷媒が流出する。また、上記室内熱交換器１０が蒸
発器として機能する場合、液・ガス混合状態の冷媒が背
面熱交換器１２の１パスの液側領域に流入し、次いで２
パスに分流されて前面熱交換器１１を通過し、その後、
合流して１パスとなって背面熱交換器１２のガス側領域
からガス冷媒が流出する。

【００３９】上記室内熱交換器１０が凝縮器として機能
する場合、ガス側領域は、ガス単相流域２１となり、前
面熱交換器１１が液・ガス混合の二相流域２２となり、
また液側領域は液単相流域２３となる。この場合、図４
（ｂ）に示すように、液及びガスの単相流域２１、２３
の伝熱管１３のパス数を、二相流域２２のパス数よりも
少なくしている。この場合、伝熱管１３としては、熱交
換器の全体にわたって略同径のものを使用しているの
で、パス数を減少させたことにより、単相流域２１、２
３において冷媒の質量速度が二相流域２２よりも高くな
り、その結果、冷媒側の熱伝達率が向上し、熱交換率が
改善され、熱交換器性能が向上することとなる。なお、
室内熱交換器１０が凝縮器として機能する場合には、冷
媒圧力が全体として高圧であることから、ガス単相流域
２１での圧力損失の影響は軽微であり、細径化による熱
伝達率の向上効果が顕著に現れる。なお、図４（ｂ）に
示しているように、ガス単相流域２１において、パス数
を２として圧力損失を低減するようにしてもよい。

【００４０】上記室内熱交換器１０が蒸発器として機能
する場合、図４（ａ）に示すように、液側領域、及び前
面熱交換器１１が液・ガス混合の二相流域２２となり、
またガス側領域がガス単相流域２１となる。この場合、
ガス単相流域２１の伝熱管１３のパス数を、二相流域２
２のパス数よりも少なくしているので、この単相流域２
１において冷媒の質量速度が二相流域２２よりも高くな
り、その結果、単相冷媒側の熱伝達率が向上し、熱交換
率が改善され、熱交換器性能が向上することとなる。

【００４１】（第３実施形態）上記第１実施形態におい
ては、二相流域２２よりも液及びガス単相領域２１、２
３の伝熱管径を細径にすることによって、質量速度を増
加させ、熱伝達率の向上を図っている。また、第２実施
形態においては、二相流域２２よりも液及びガス単相領
域２１、２３の伝熱管１３のパス数を少なくすることに
よって、質量速度を増加させ、熱伝達率の向上を図って
いる。図５（ａ）（ｂ）には、二相流域２２よりも液及
びガス単相領域２１、２３の伝熱管１４の熱伝達率を向
上して、熱交換器１０の熱交換性能を向上した実施形態
を示している。この場合、二相流域２２においては通常
の伝熱管１３を使用する一方、液及びガス単相領域２
１、２３の伝熱管１４として、図６に示すような内面溝
付き型の伝熱管１４を使用している。これは、伝熱管１
４の内面に、深いＷ形の溝を形成しておき、この溝によ
って冷媒の流動抵抗を大きくして冷媒の攪拌効果を高
め、熱伝達率を向上しようとするものである。この実施
形態においても、単相冷媒側の熱伝達率が向上し、熱交
換率が改善され、熱交換器性能が向上することとなる。

【００４２】上記各実施形態においては、作動冷媒とし
てＲ３２、又はＲ３２を５０重量パーセント以上含む混
合冷媒を用いるのが好ましい。これらの冷媒は、高圧冷
媒であると共に、ガスの比体積が小さいためガス流速が
小さいという特徴を有するものであるため、従来より空
気調和機の冷媒として一般的に用いられているＲ２２、
Ｒ４０７Ｃ等と比較し圧力損失の影響が小さくなる。つ
まり、上記のような熱交換器１０の構造と、Ｒ３２また
はＲ３２を５０重量パーセント以上含む混合冷媒を組み
合わせることにより、細径化、少パス化、流動抵抗の増
加による圧力損失の増加に起因する効率低下を抑制で
き、効果的に熱交換器性能を向上させることが可能とな
るのである。このような圧力損失の増加に起因する効率
低下を抑制する効果は、熱交換器が蒸発器として機能す
る場合に特に顕著に現れる。

【００４３】上記各実施形態においては、空気調和機の
室内熱交換器に適用した例を示しているが、室外熱交換
器に対しても、上記と全く同様にその適用が可能であ
る。ただ、上記各実施形態のように、空気調和機の室内
熱交換器に対して適用すれば、暖房運転時において、液
及びガスの両流域２１、２３において熱交換性能を向上
できることから、不足傾向にある暖房能力を大幅に補う
ことが可能となり、そのため空調運転効率（ＣＯＰ）の
向上に特に有効である。

【００４４】以上のように各実施形態の熱交換器によれ
ば、熱交換効率の低いガス又は液単相流域において、圧
力損失の増大にともなう熱交換器能力の低下を引き起こ
すことなく、単相流域での伝熱促進を行うことにより効
果的に熱交換器の能力を向上させることが可能である。

【００４５】以上にこの発明の具体的な実施の形態につ
いて説明したが、この発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施するこ
とが可能である。例えば上記においては、熱交換器が蒸
発器として機能する場合において、液・ガス混合の二相
流域の一部（凝縮器として機能する場合における液単相
流域２３）において、伝熱管が細径化したり、伝熱管が
少パス化したり、あるいは伝熱管の熱伝達率の向上した
部分が含まれるが、このような実施の形態も本願発明の
意図する範囲内のものである。なお、熱交換器が蒸発器
として機能する場合において、液冷媒を供給し、上記部
分に液単相流域２３が形成されるように実施することも
勿論可能である。また、上記においてガス単相流域２
１、二相流域２２、液単相流域２３と称している各流域
は、理論的にも、また実務的にも明確に区分し得る訳で
はなく、そのためガス単相流域２１とは主としてガス冷
媒の流通する流域、二相流域２２とは主として液・ガス
混合の冷媒の流通する流域、液単相流域２３とは主とし
て液冷媒の流通する流域を意味するのであり、場合によ
っては、液又はガス単相流域２１、２３に液・ガス混合
の冷媒が含まれたり、あるいは二相流域２２に液又はガ
スの単相部分が生じたりするものであると理解された
い。さらに上記では、熱交換器１０が凝縮器としても、
また蒸発器としても機能する例について説明している
が、凝縮器と蒸発器とのいずれか単独でのみ機能する熱
交換器に対しても本願発明の適用は可能である。

【００４６】

【発明の効果】請求項１の熱交換器によれば、単相流域
において冷媒の質量速度が二相流域よりも高くなり、そ
の結果、単相冷媒側の熱伝達率が向上し、熱交換率が改
善され、熱交換器性能が向上する。

【００４７】請求項２の熱交換器によれば、熱交換器が
凝縮器として機能するので、冷媒圧力が全体として高圧
であること、及び液単相流域での圧力損失が少ないこと
から、細径化による熱伝達率の向上効果が顕著に現れ
る。

【００４８】請求項３の熱交換器によれば、冷媒圧力が
全体として高圧であることから、ガス単相流域での圧力
損失の影響は軽微であり、細径化による熱伝達率の向上
効果が顕著に現れる。

【００４９】請求項４の熱交換器によれば、ガス単相流
域での圧力損失の影響は一段と軽微となり、細径化によ
る熱伝達率の向上効果が一段と顕著に現れる。

【００５０】請求項５の熱交換器によれば、ガス単相流
域において冷媒の質量速度が二相流域よりも高くなり、
その結果、冷媒側の熱伝達率が向上し、熱交換率が改善
され、熱交換器性能が向上する。

【００５１】請求項６の熱交換器によれば、パス数を減
少させたことにより、単相流域において冷媒の質量速度
が二相流域よりも高くなり、その結果、冷媒側の熱伝達
率が向上し、熱交換率が改善され、熱交換器性能が向上
する。

【００５２】請求項７の熱交換器によれば、熱交換器が
凝縮器として機能するので、冷媒圧力が全体として高圧
であること、及び液単相流域での圧力損失が少ないこと
から、少パス化による熱伝達率の向上効果が顕著に現れ
る。

【００５３】請求項８の熱交換器によれば、冷媒圧力が
全体として高圧であることから、ガス単相流域での圧力
損失の影響は軽微であり、少パス化による熱伝達率の向
上効果が顕著に現れる。

【００５４】請求項９の熱交換器によれば、ガス単相流
域での圧力損失の影響は一段と軽微となり、少パス化に
よる熱伝達率の向上効果が一段と顕著に現れる。

【００５５】請求項１０の熱交換器によれば、ガス単相
流域において冷媒の質量速度が二相流域よりも高くな
り、その結果、冷媒側の熱伝達率が向上し、熱交換率が
改善され、熱交換器性能が向上する。

【００５６】請求項１１の熱交換器によれば、二相流域
よりも液又はガス単相領域の伝熱管の熱伝達率を向上し
ているため、熱交換器の熱交換性能を向上することが可
能となる。

【００５７】請求項１２の熱交換器によれば、Ｒ３２、
又はＲ３２を５０重量パーセント以上含む冷媒は、高圧
冷媒であると共に、ガスの比体積が小さいためガス流速
が小さく、そのため、細径化、少パス化、流動抵抗の増
加による圧力損失の増加に起因する効率低下を抑制で
き、効果的に熱交換器性能を向上させることが可能とな
る。

【００５８】請求項１３の空気調和機によれば、空調運
転効率を向上することが可能である。特に、空気調和機
の室内熱交換器において利用すれば、暖房運転時におい
て、不足傾向にある暖房能力を大幅に補うことが可能と
なり、そのため空調運転効率（ＣＯＰ）の向上に特に有
効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態である熱交換器を
利用した空気調和機を示す冷媒回路図である。

【図２】この発明の第２の実施の形態である熱交換器を
利用した空気調和機を示す冷媒回路図である。

【図３】第１実施形態の熱交換器を説明するための説明
図であり（ａ）は蒸発器の場合を、（ｂ）は凝縮器の場
合をそれぞれ示している。

【図４】第２実施形態の熱交換器を説明するための説明
図であり（ａ）は蒸発器の場合を、（ｂ）は凝縮器の場
合をそれぞれ示している。

【図５】第３実施形態の熱交換器を説明するための説明
図であり（ａ）は蒸発器の場合を、（ｂ）は凝縮器の場
合をそれぞれ示している。

【図６】第３実施形態の熱交換器において使用する伝熱
管の一例の説明図であり、（ａ）は内面の展開図、
（ｂ）は断面図である。

【符号の説明】

１０熱交換器１３伝熱管１４伝熱管２１ガス単相流域２２二相流域２３液単相流域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笠井一成大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者平良繁治滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の２ダイキン工業株式会社滋賀製作所内Ｆターム(参考） 3L103 AA37 BB42 CC12 CC17 CC18 CC23 DD06 DD33 DD70

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒の流通する伝熱管（１３）を備え、
管内冷媒が液・ガス二相流となる二相流域（２２）と、
管内冷媒が液又はガスの単相となる単相流域（２１）
（２３）とが形成される熱交換器において、上記二相流
域（２２）の伝熱管径よりも上記単相流域（２１）（２
３）の伝熱管径を細径にしていることを特徴とする熱交
換器。
【請求項２】上記請求項１の熱交換器が凝縮器として
機能する場合において、上記二相流域（２２）の伝熱管
径よりも液単相流域（２３）の伝熱管径を細径にしてい
ることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】さらにガス単相流域（２１）の伝熱管径
を二相流域（２２）の伝熱管径よりも細径にしているこ
とを特徴とする請求項２の熱交換器。
【請求項４】上記ガス単相流域（２１）の伝熱管径よ
りも上記液単相流域（２３）の伝熱管径を細径にしてい
ることを特徴とする請求項３の熱交換器。
【請求項５】上記請求項１の熱交換器が蒸発器として
機能する場合において、上記二相流域（２２）の伝熱管
径よりもガス単相流域（２１）の伝熱管径を細径にして
いることを特徴とする熱交換器。
【請求項６】冷媒の流通する伝熱管（１３）を備え、
管内冷媒が液・ガス二相流となる二相流域（２２）と、
管内冷媒が液又はガスの単相となる単相流域（２１）
（２３）とが形成される熱交換器において、上記二相流
域（２２）の伝熱管パス数よりも上記単相流域（２１）
（２３）の伝熱管パス数を少なくしていることを特徴と
する熱交換器。
【請求項７】上記請求項６の熱交換器が凝縮器として
機能する場合において、上記二相流域（２２）の伝熱管
パス数よりも液単相流域（２３）の伝熱管パス数を少な
くしていることを特徴とする熱交換器。
【請求項８】さらにガス単相流域（２１）の伝熱管パ
ス数を二相流域（２２）の伝熱管パス数よりも少なくし
ていることを特徴とする請求項７の熱交換器。
【請求項９】上記ガス単相流域（２１）の伝熱管パス
数よりも上記液単相流域（２３）の伝熱管パス数を少な
くしていることを特徴とする請求項８の熱交換器。
【請求項１０】上記請求項６の熱交換器が蒸発器とし
て機能する場合において、上記二相流域（２２）の伝熱
管パス数よりもガス単相流域（２１）の伝熱管パス数を
少なくしていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１１】冷媒の流通する伝熱管（１３）を備
え、管内冷媒が液・ガス二相流となる二相流域（２２）
と、管内冷媒が液又はガスの単相となる単相流域（２
１）（２３）とが形成される熱交換器において、上記二
相流域（２２）の伝熱管（１３）よりも上記単相流域
（２１）（２３）の伝熱管（１４）の熱伝達率を大きく
していることを特徴とする熱交換器。
【請求項１２】作動冷媒としてＲ３２、又はＲ３２を
５０パーセント以上含む混合冷媒を用いることを特徴と
する請求項１〜請求項１１のいずれかの熱交換器。
【請求項１３】上記請求項１〜請求項１２のいずれか
の熱交換器を備えた空気調和機。