JP2010139233A - 蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器 - Google Patents

Abstract

【解決課題】冷媒として、二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いる蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器であって、蒸発熱伝達特性に優れる蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器を提供すること。
【解決手段】アルミニウムフィンと、該アルミニウムフィンに組み付けられている内面溝付伝熱管とを有し、二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いる蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器であって、該内面溝付伝熱管の底肉厚をｔ（ｍｍ）、管外径をＤ（ｍｍ）、内面溝の深さ方向の中央部の幅をＷ１（ｍｍ）、内面溝の上側最狭部の幅をＷ２（ｍｍ）、内面溝側面角をα（°）とするとき、下記式（１）、（２）及び（３）：（１）０．０５５≦ｔ／Ｄの平均値≦０．０９、（２）Ｗ２／Ｗ１の平均値≦１、且つ、Ｗ２／Ｗ１の最大値≦０．９５、（３）０＜αの平均値≦３０のいずれも満たすことを特徴とする蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷媒として、二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いる冷凍機、空調機、給湯機等の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器に関する。

地球温暖化ガスである冷媒ガスの排出抑制の観点から、熱交換器の冷媒として、フロン系冷媒に替わり、二酸化炭素冷媒が使用されてきている。

このような二酸化炭素冷媒が使用される熱交換器のうち、蒸発器用の熱交換器としては、従来のフロン系の場合と同様、アルミニウムフィンと銅製伝熱管を組み付けたクロスフィンチューブ型熱交換器が主流であり、該銅製伝熱管としては、内面溝付伝熱管が使用されてきている。

例えば、特開２００３−３４３９４２号公報（特許文献１）には、チューブ内を流れる二酸化炭素を蒸発させる蒸発器であって、前記チューブの通路断面形状は円形であり、かつ、前記チューブの内壁には、中心側に突出した複数個の突起部が設けられており、
数式１：０．５×ｄ^{１．２６８２}≦Ｌ≦２．０９×ｄ^{１．２６８２}
前記チューブの通路長さ（Ｌ）と前記チューブの平均内径（ｄ）とは、上記数式１に示される関係を有していることを特徴とする蒸発器が開示されている。

しかし、特許文献１に示す蒸発器では、内面溝付伝熱管が用いられているが、平滑管が用いられているものと比較して、管内熱伝達率は高いものの、単に、内面に溝加工を施しただけなので、管内熱伝達率は不十分であった。

内面溝付伝熱管の管内熱伝達率を改善するものとして、例えば、特開２００６−１６２１００号公報（特許文献２）には、高圧冷媒を用いるクロスフィンチューブ式熱交換器を構成する伝熱管にして、管内面に多数の溝が管周方向に又は管軸に対して所定のリード角をもって延びるように形成されているとともに、それら溝間には、所定高さの内面フィンが形成されてなる銅又は銅合金製の内面溝付伝熱管において、管外径Ｄ（ｍｍ）、前記溝の形成部位における管壁厚となる底肉厚をｔ（ｍｍ）、前記溝の溝深さをｄ（ｍｍ）、管軸に対して垂直な断面における溝１個あたりの断面積をＡ（ｍｍ^２）としたときに、ｔ／Ｄが０．０４１以上０．１４６以下であり、且つｄ^２／Ａが０．７５以上１．５以下であると共に、Ｎを前記溝の溝条数、Ｄｉを前記溝の溝底をつないで形成される管内径に相当する最大内径としたときに、Ｎ／Ｄｉが８以上２４以下となるように構成したことを特徴とする高圧冷媒用内面溝付伝熱管が開示されている。

また、特開２００２−９００８６号公報（特許文献３）には、アルミニウムフィンに、内面溝付伝熱管を組み付けて、クロスフィンチューブ型熱交換器を製造する際に、管内面の内面フィンが変形することを抑制することができる内面溝付伝熱管として、管内面に多数の溝が管周方向に又は管軸に対して所定のリード角をもって延びるように形成されていると共に、それらの溝間に、所定高さの内面フィンが形成されてなる内面溝付伝熱管にして、管外径が４ｍｍ〜１０ｍｍとされ、且つ前記溝の溝深さが０．１０ｍｍ〜０．３０ｍｍとされると共に、前記溝の形成部位における管壁厚となる底肉厚（ｔ）が、次式：ｔ≦０．１２４８×Ｄ^{０．３２７８２}（但し、Ｄは管外径を示す）を満足するように、構成されていることを特徴とする内面溝付伝熱管が開示されている。

特開２００３−３４３９４２号公報（特許請求の範囲） 特開２００６−１６２１００号公報（特許請求の範囲） 特開２００２−９００８６号公報（特許請求の範囲）

特許文献２の内面溝付伝熱管では、蒸発熱伝達特性が向上するものの、それでもなお、更なる蒸発熱伝達特性の向上が求められている。また、特許文献３の内面溝付伝熱管でも、同様に、更なる蒸発熱伝達特性の向上が求められている。

従って、本発明は、冷媒として、二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いる蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器であって、蒸発熱伝達特性に優れる蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器を提供することにある。

本発明者らは、上記従来技術における課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、内面溝付伝熱管の内面溝の上側部分の幅を、内面溝付伝熱管の内面溝の中央部の幅より狭くし、その時の幅の比を特定の範囲とすることにより、該内面溝の上側部分の最狭部より下側の空間に、沸騰の起点となる気相を保持することが可能となり、沸騰を持続させることができるので、沸騰促進につながり、そして、管軸方向に垂直な断面における管周方向の内面溝の「Ｗ２／Ｗ１」の値を平均した平均値を１以下とし、且つ、「Ｗ２／Ｗ１」の最小値を０．９５以下とすることにより、沸騰促進効果が得られること、そのため、蒸発熱伝達特性に優れるクロスフィンチューブ型熱交換器が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、アルミニウムフィンと、該アルミニウムフィンに組み付けられている内面溝付伝熱管とを有し、二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いる蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器であって、
該内面溝付伝熱管の底肉厚をｔ（ｍｍ）、管外径をＤ（ｍｍ）、内面溝の深さ方向の中央部の幅をＷ１（ｍｍ）、内面溝の上側最狭部の幅をＷ２（ｍｍ）、内面溝側面角をα（°）とするとき、下記式（１）、（２）及び（３）：
（１）０．０５５≦ｔ／Ｄの平均値≦０．０９
（２）Ｗ２／Ｗ１の平均値≦１、且つ、Ｗ２／Ｗ１の最小値≦０．９５
（３）０＜αの平均値≦３０
のいずれも満たすことを特徴とする蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器を提供するものである。

本発明によれば、冷媒として、二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いる蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器であって、蒸発熱伝達特性に優れる蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器を提供することができる。

本発明の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器の形態例の模式図である。 図１に示すクロスフィンチューブ型熱交換器に組み付けられている内面溝付伝熱管を、管軸方向に対して垂直な面で切ったときの断面図である。 図２に示す内面溝付伝熱管の断面のうちの内面フィンの一部分を拡大した図である。 拡管工程を行う前後の内面フィンの輪郭を示した断面図である。 管内熱伝達率性能評価方法を示す図である。

本発明の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器は、アルミニウムフィンと、該アルミニウムフィンに組み付けられている内面溝付伝熱管とを有し、二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いる蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器であって、
該内面溝付伝熱管の底肉厚をｔ（ｍｍ）、管外径をＤ（ｍｍ）、内面溝の深さ方向の中央部の幅をＷ１（ｍｍ）、内面溝の上側最狭部の幅をＷ２（ｍｍ）、内面溝側面角をα（°）とするとき、下記式（１）、（２）及び（３）：
（１）０．０５５≦ｔ／Ｄの平均値≦０．０９
（２）Ｗ２／Ｗ１の平均値≦１、且つ、Ｗ２／Ｗ１の最小値≦０．９５
（３）０＜αの平均値≦３０
のいずれも満たす蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器である。そして、本発明の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器は、好ましくは更に下記式（４）：
（４）Ｗ２／Ｗ１の平均値≦０．９５
を満たす蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器である。そして、本発明の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器は、より好ましくは更に下記式（５）：
（５）Ｗ２／Ｗ１の平均値≧０．１
を満たす蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器である。なお、以下では、本発明の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器の該アルミニウムフィンに組み付けられている該内面溝付伝熱管を、内面溝付伝熱管（Ａ）とも記載する。

本発明の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器の形態例の模式図であり、図２は、図１に示すクロスフィンチューブ型熱交換器に組み付けられている内面溝付伝熱管を、管軸方向に対して垂直な面で切ったときの断面図であり、図３は、図２に示す内面溝付伝熱管の断面のうちの内面フィンの一部分を拡大した図である。

図１中、蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器１は、アルミニウムフィン２と、内面溝付伝熱管（Ａ）３とを有する。該内面溝付伝熱管（Ａ）３は、ヘアピン加工部４で、ヘアピン加工されて、Ｕ字形状に加工されており、複数の該アルミニウムフィン２に挿通されて組み付けられている。そして、複数の該内面溝付伝熱管（Ａ）３が、該アルミニウムフィン２に挿通され、該内面溝付伝熱管（Ａ）３の該ヘアピン加工部４と反対側が、Ｕベンド管５により、１の該内面溝付伝熱管（Ａ）３の管端と、他の該内面溝付伝熱管（Ａ）３の管端が繋がれている。このことにより、該蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器１に、炭酸ガス冷媒６の流路が形成される。

図２に示すように、該内面溝付伝熱管（Ａ）３を管軸方向対して垂直な面で切った断面において、該内面溝付伝熱管（Ａ）３の管内面には、管周方向に、多数の内面溝１２が、管軸方向に対して、一定のらせん角θ（°）をもって、らせん状に形成されると共に、多数の内面フィン１１が、らせん状に形成されている。管外径Ｄ（ｍｍ）とは、該内面溝付伝熱管（Ａ）３の外径を指す。なお、該内面溝付伝熱管（Ａ）３には、管周方向に亘って該内面溝１２及び該内面フィン１１が形成されているが、作図の都合上、図２においては、該内面溝１２及び該内面フィン１１の一部を記載し、他の記載を省略した。

図３に示すように、該内面溝付伝熱管（Ａ）３の管内面には、該内面溝１２及び該内面フィン１１が加工されている。該内面フィン１１は、管の中心に向かって細くなっている略等脚台形の形状の上部が、該内面溝１２側に盛り上がった形状である。底肉厚ｔ（ｍｍ）とは、該内面溝付伝熱管（Ａ）３の該内面溝１２の最も深い部分１３における該内面溝付伝熱管（Ａ）３の肉厚を指す。なお、以下、各内面溝１２の最も深い部分１３が円周上に重なるように引いた円、すなわち、該内面溝付伝熱管（Ａ）３の外周の円と同心円であり且つ半径が該底肉厚ｔ分だけ小さい円を、底肉厚線１５（図３中、符号１５で示す一点鎖線）と呼ぶ。内面フィン高さｈ（ｍｍ）とは、該内面フィン１１の頂点１６の高さを指し、該底肉厚線１５から管の中心に向かって突き出している部分の長さを指す。ここで、該内面フィン高さｈは、該内面フィン１１の幅方向の中央部の高さ、つまり、該内面フィンの中心線の長さである。内面溝深さｄ（ｍｍ）とは、内面フィン頂点線１７から、該内面溝１２の最も深い部分１３までの距離である。なお、該内面溝付伝熱管（Ａ）３の該内面フィン１１の頂点１６が円周上に重なるように引いた円、すなわち、該内面溝付伝熱管（Ａ）３の外周の円と同心円であり且つ半径が該底肉厚ｔ及び該内面フィン高さｈの合計分だけ小さい円を、該内面フィン頂点線１７（図３中、符号１７で示す一点鎖線）と呼ぶ。内面溝の深さ方向の中央部の幅Ｗ１とは、該内面溝１２の深さ方向の中央部の幅を指し、該内面溝深さｄの２分の１の深さの位置の該内面溝１２の幅である。内面溝の上側最狭部の幅Ｗ２とは、該内面溝の上側部分のうちで最も狭い箇所の溝幅を指す。なお、該内面溝の上側部分とは、該内面溝１２のうち、中央部より上側、言い換えると、中央部より管の中心寄りの該内面溝の部分を指す。また、内面溝の下側部分とは、該内面溝１２のうち、中央部より下側、言い換えると、中央部より管の外側寄りの該内面溝の部分を指す。内面フィンピッチｐ（ｍｍ）とは、隣り合う該内面フィン１１間における、該内面フィン１１の中心線と該底肉厚線１５とが交差する点間の直線距離を指す。内面溝側面角α（°）は、該内面溝１２の下側部分の側面を延ばしたときの交差角を指す。内面フィン幅Ｗ３（ｍｍ）は、該内面フィン高さｈの半分の位置における、該内面フィン１１の幅を指す。

本発明に係る該内面溝付伝熱管（Ａ）において、「ｔ／Ｄ」の平均値は０．０５５〜０．０９である。二酸化炭素を主成分とする冷媒は、その作動圧力が５〜１６ＭＰａと高いため、伝熱管の耐圧強度を向上させる必要があり、そのため、該底肉厚ｔを厚くする必要がある。該底肉厚ｔの厚さは、該管外径Ｄ及び伝熱管材質の引張強さσＢにより、安全係数を考慮して適宜決定されるが、伝熱管材質として一般的に用いられるりん脱酸銅等の軟質材又は純銅に最大２質量％程度の添加成分を添加した低合金銅においては、ｔ／Ｄの平均値は、０．０５５以上であることが必要である。一方、ｔ／Ｄの平均値が０．０９を超えると、単重が大きくなって、コストアップとなるとともに、熱伝達性が悪くなり、該内面フィン高さｈを低くせざるを得なくなることから、十分な熱交換性能が得られなくなる。そのため、ｔ／Ｄの平均値は０．０９以下であることが必要である。なお、本発明において、「ｔ／Ｄ」の平均値は、「（管軸方向に垂直な断面における管周方向の内面溝の該底肉厚ｔの平均値）／Ｄ」より算出される値である。
また、該管外径Ｄは、通常３〜１６ｍｍ、好ましくは４〜１０ｍｍである。

Ｗ２／Ｗ１の値が１未満だと、該内面溝の中央部の幅よりも溝幅の狭い部分が、該内面溝の中央部より上側にあることになる。二酸化炭素を主成分とする冷媒における蒸発熱伝達率を向上させるためには、沸騰熱伝達を促進することが必要であるが、沸騰促進のためには、沸騰の起点を多数作ることが必要である。そして、該内面溝の中央部より上側が、該内面溝の中央部より狭くなっていると、該内面溝の上側部分の最狭部より下側の空間に、沸騰の起点となる気相を保持することが可能となり、沸騰を持続させるので、沸騰促進につながる。

本発明の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器では、該内面溝付伝熱管（Ａ）の「Ｗ２／Ｗ１」の平均値を１以下として、且つ、「Ｗ２／Ｗ１」の最小値を０．９５以下とすることにより、沸騰促進効果が得られるので、クロスフィンチューブ型熱交換器の蒸発熱伝達特性を高くすることができる。なお、本発明において、「Ｗ２／Ｗ１」の平均値は、管周方向の内面溝におけるＷ２／Ｗ１の平均値である。つまり、「Ｗ２／Ｗ１」の平均値とは、管軸方向に垂直な断面の管周方向における各内面溝のＷ２／Ｗ１の値を平均した値を指し、「Ｗ２／Ｗ１」の最小値とは、管軸方向に垂直な断面の管周方向における内面溝のＷ２／Ｗ１のうちの最小の値を指す。

このような、該内面溝の中央部の幅よりも溝幅が狭い部分が、該内面溝の中央部より上側にある内面溝は、例えば、内面溝付伝熱管（Ｂ）を機械拡管して、アルミニウムフィンに組み付ける際に、拡管プラグを、該内面溝付伝熱管（Ｂ）の内面フィンの先端に接触させて、管を押し広げる拡管工程を行うことで、該内面溝付伝熱管（Ｂ）の内面フィンに、管の中心から管の外側に向かう方向で圧力を加えて、該内面溝付伝熱管（Ｂ）の内面フィンの頂点部分を凹ませ、凹んだ部分が内面溝内に盛り上がるように、該内面溝付伝熱管（Ｂ）の内面フィンを変形させることで形成される。図４には、該拡管工程を行う前の内面フィン、すなわち、該内面溝付伝熱管（Ｂ）の内面フィンの輪郭を点線で示し、また、該拡管工程を行った後の内面フィン、すなわち、該内面溝付伝熱管（Ａ）の内面フィンの輪郭を実線で示す。なお、図４には、内面溝付伝熱管（Ａ）及び（Ｂ）を管軸方向に対して垂直な面で切った時の内面フィンの断面の輪郭のみを示した。該拡管工程で、該内面溝付伝熱管（Ｂ）の内面フィンに圧力を加えることにより、その内面フィンの頂点部分２１（図４中、右上から左下への斜線で示す部分）が凹み、その分が、該内面溝１２内に盛り上がるように変形し、内面フィンの上側に、盛り上がり部分２２（図４中、左上から右下への斜線で示す部分）が形成される。なお、本発明の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器が、拡管工程を行うことにより、製造されたものである場合、該拡管工程で拡管される内面溝付伝熱管、つまり、拡管前の内面溝付伝熱管を、内面溝付伝熱管（Ｂ）と記載して、拡管後の該内面溝付伝熱管（Ａ）と区別する。

該内面溝付伝熱管（Ａ）の該内面溝を、上記のような拡管工程により形成させる場合、該内面溝付伝熱管（Ｂ）の中心と拡管プラグの中心のずれ等によって、管軸方向に垂直な断面において、管周方向に該内面溝を見たときに、該内面溝の形状にばらつきが生じることがある。そのため、該内面溝付伝熱管（Ａ）の断面において、個々の内面溝のＷ２／Ｗ１を測定すると、Ｗ２／Ｗ１の値が、１より小さい内面溝の他にも、１以上の内面溝が存在する場合もある。個々の内面溝においては、Ｗ２／Ｗ１の値が１より小さければ、その溝自身は、沸騰を促進させる機能を発揮する。また、Ｗ２／Ｗ１の値が小さいほど、沸騰促進効果が大きくなる。一方、Ｗ２／Ｗ１の値が１以上の溝では、沸騰の起点となる気相を保持する機能がほとんどなくなる。従って、Ｗ２／Ｗ１の値が１より小さい溝が管に多く存在するほど、管全体としての沸騰促進効果が大きくなる。一方、Ｗ２／Ｗ１の値が１より小さい溝が存在していても、Ｗ２／Ｗ１の値が１より小さい溝に対するＷ２／Ｗ１の値が１以上の溝の数が多過ぎると、管全体としての沸騰促進効果がほとんど得られない。そして、本発明では、管軸方向に垂直な断面における管周方向の内面溝の「Ｗ２／Ｗ１」の値を平均した平均値が１以下であり、且つ、「Ｗ２／Ｗ１」の最小値が０．９５以下であることにより、沸騰促進効果が得られる。

Ｗ１の平均値は、好ましくは０．０５〜０．２５ｍｍである。Ｗ２の平均値は、好ましくは０．０１〜０．２４ｍｍである。Ｗ３の平均値は、好ましくは０．０５〜０．１５ｍｍである。ｐの平均値は、好ましくは０．１０〜０．２５ｍｍである。「ｈ／Ｄ」の平均値は、好ましくは０．０１５〜０．０３である。「Ｗ２／Ｄ」の平均値は、好ましくは０．００１５〜０．０３５である。これらの値は、いずれも、管軸方向に垂直な断面の管周方向における個々の値の平均値である。

αの平均値は、０より大きく且つ３０以下であり、好ましくは１５以上且つ３０以下、すなわち、０＜αの平均値≦３０であり、好ましくは１５≦αの平均値≦３０である。αの平均値を上記範囲とすることにより、沸騰促進効果が得られるので、クロスフィンチューブ型熱交換器の蒸発熱伝達特性を高くすることができる。本発明に係る該内面溝付伝熱管（Ａ）では、αが０°より大きいので、該内面溝１２は、下に行くほど内面溝の幅が狭くなる形状を有している。なお、図３において、αが０°のときは、内面溝の両側の側面同士は平行であり、０°より大きくなる（正の数）と、内面溝の形状は、下に行くほど（管の中心から外側に向かうほど）幅が狭くなる形状となり、一方、０°未満になる（負の数）と、内面溝の形状は、下に行くほど幅が広くなる形状となる。

該内面溝付伝熱管（Ａ）の該らせん角θの平均値は、５°以上、好ましくは１０〜３０°である。らせん角が大きくなる程、液冷媒を伝熱管の頂部に上げる効果が大きくなり、管内面全体として液膜が薄くなる。液膜が薄くなる程、蒸発熱伝熱は促進され、蒸発熱伝達性能が向上する。なお、該らせん角θとは、該内面溝の管軸に対する角度を指す。

該内面溝付伝熱管（Ａ）の材質は、特に制限されるものではないが、加工性及び熱伝導性が共に良好な、純銅又は純銅に最大２％程度の添加成分を添加した低合金銅が好ましい。

本発明の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器に係る該アルミニウムフィンの材質は、特に制限されるものではないが、加工性及び熱伝導性が高い点で、ＪＩＳ Ａ １０５０等の純アルミニウムが好ましい。

本発明の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器は、二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いる蒸発器用として用いられる。本発明の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器に用いられる該二酸化炭素を主成分とする冷媒は、二酸化炭素単独か、あるいは、冷凍機油を０〜１５質量％含有する二酸化炭素冷媒である。

本発明の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器が、拡管前の該内面溝付伝熱管（Ｂ）を、アルミニウムフィンに挿通し、該内面溝付伝熱管（Ｂ）を拡管及び固着することによって製造される場合、本発明の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器の製造に用いられる拡管前の該内面溝付伝熱管（Ｂ）の形状は、該拡管工程で圧力が加えられて変形した後の形状が、該内面溝付伝熱管（Ａ）の該内面溝の形状となるように、拡管の際に加える圧力等を考慮して、適宜選択される。拡管前の該内面溝付伝熱管（Ｂ）を製造する方法としては、特に制限されず、公知の転造加工方法が挙げられる。例えば、該内面溝付伝熱管（Ｂ）は、連続する１本の原管の内側に、溝付きプラグを挿入し、該溝付きプラグと、該原管の外側に配置される円形ダイスとの間で、該原管を押圧することによって、該原管を縮径するとともに、管内面に溝を形成させることにより得られる。

そして、本発明の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器は、上記ようにして得た該内面溝付伝熱管（Ｂ）を、アルミニウムフィンに挿通し、拡管による変形後の内面溝の形状が、該内面溝付伝熱管（Ａ）の溝形状となるように、該内面溝付伝熱管（Ｂ）の頂点部分に圧力を加えて、該内面溝付伝熱管（Ｂ）を拡管及び固着することによって製造される。

次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。

（実施例１〜５、比較例１〜２）
＜拡管用の内面溝付伝熱管の作製＞
りん脱酸銅製の原管を用いて、転造加工及び空引き抽伸加工にて、管外径が４ｍｍの内面溝付伝熱管（拡管前）を作製した。得られた内面溝付伝熱管（拡管前）の底肉厚は０．２６ｍｍ、内面フィン高さは０．１８ｍｍ、内面フィンピッチは０．１５ｍｍ、内面溝の側面角は１０°であった。

＜クロスフィンチューブ型熱交換器の製造＞
上記で得た該内面溝付伝熱管（拡管前）を、機械拡管により拡管して、アルミニウムフィンに組み付け、表１に示す緒元のクロスフィンチューブ型熱交換器を製造した。

＜拡管後の内面溝付伝熱管（拡管後）の管内熱伝達率性能評価＞
上記のようにして製造したクロスフィンチューブ型熱交換器から、拡管後の内面溝付伝熱管（拡管後）を抜管した。そして、管端より溝観察用のサンプルを採取した後、長さ５００ｍｍに切断し、これを８本繋ぎ合わせて、長さ４０００ｍｍとし、図５に示すように、この繋ぎ合わせた管を内管３０として、外管３１の内側に挿通し、下記に示す条件に制御した二酸化炭素冷媒を該内管３０内に流し、環状部３２を流れる水と熱交換させ、水及び冷媒の出入口温度及び流量から熱伝達率を求めた。条件としては、伝熱管出口圧力４．０７ＭＰａ、飽和温度：７．０℃、出口過熱度：３．０℃、入口乾き度０．１、質量冷媒速度：３００又は５００ｋｇ／ｍ^２・ｓとした。そして、表２中の比較例１の拡管後の内面溝付伝熱管（拡管後）の熱伝達率を１００として、各拡管後の内面溝付伝熱管（拡管後）の熱伝達率を表２に示す。
なお、抜管した該内面溝付伝熱管（拡管後）の形状を表２に示す。Ｗ１の平均値、Ｗ２の平均値、Ｗ３の平均値、ｔの平均値、ｈの平均値、ｐの平均値、ｄの平均値及びαの平均値については、繋ぎ合せた８本のそれぞれの管について、管周方向の４５°ピッチの８箇所で、すなわち、８本×８箇所＝６４箇所で、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、ｔ、ｈ、ｐ、ｄ及びαを測定し、その測定値を平均した。Ｗ２／Ｗ１の平均値、Ｗ２／Ｗ１の最小値及びＷ２／Ｗ１の最大値については、上記で測定した６４箇所のそれぞれのＷ１及びＷ２の値を基に、６４箇所のそれぞれのＷ２／Ｗ１を算出し、それらの値の平均値をＷ２／Ｗ１の平均値とし、それらの値のうちの最小値をＷ２／Ｗ１の最小値とし、それらの値のうちの最大値をＷ２／Ｗ１の最大値とした。

（実施例６、比較例３）
＜拡管用の内面溝付伝熱管の作製＞
りん脱酸銅製の原管を用いて、転造加工及び空引き抽伸加工にて、管外径が７ｍｍの内面溝付伝熱管（拡管前）を作製した。得られた内面溝付伝熱管（拡管前）の底肉厚は０．４８ｍｍ、内面フィン高さは０．２０ｍｍ、内面フィンピッチは０．３０ｍｍ、内面溝の側面角は１５°であった。

＜クロスフィンチューブ型熱交換器の製造＞
上記で得た該内面溝付伝熱管（拡管前）を、機械拡管により拡管して、アルミニウムフィンに組み付け、表３に示す緒元のクロスフィンチューブ型熱交換器を製造した。

上記のようにして製造したクロスフィンチューブ型熱交換器から、拡管後の内面溝付伝熱管（拡管後）を抜管した。そして、管端より溝観察用のサンプルを採取した後、長さ２５０ｍｍに切断し、これを１６本繋ぎ合わせて、長さ４０００ｍｍとし、図５に示すように、この繋ぎ合わせた管を内管３０として、外管３１の内側に挿通して、以降は、実施例１〜５及び比較例１〜２と同様に行い、熱伝達率を求めた。そして、表４中の比較例３の拡管後の内面溝付伝熱管（拡管後）の熱伝達率を１００として、実施例６の拡管後の内面溝付伝熱管（拡管後）の熱伝達率を表４に示す。
なお、抜管した該内面溝付伝熱管（拡管後）の形状を表４に示す。Ｗ１の平均値、Ｗ２の平均値、Ｗ３の平均値、ｔの平均値、ｈの平均値、ｐの平均値、ｄの平均値及びαの平均値については、繋ぎ合せた１６本から任意に８本を選び、その８本のそれぞれの管について、管周方向の４５°ピッチの８箇所で、すなわち、８本×８箇所＝６４箇所で、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、ｔ、ｈ、ｐ、ｄ及びαを測定し、その測定値を平均した。Ｗ２／Ｗ１の平均値、Ｗ２／Ｗ１の最小値及びＷ２／Ｗ１の最大値については、上記で測定した６４箇所のそれぞれのＷ１及びＷ２の値を基に、６４箇所のそれぞれのＷ２／Ｗ１を算出し、それらの値の平均値をＷ２／Ｗ１の平均値とし、それらの値のうちの最小値をＷ２／Ｗ１の最小値とし、それらの値のうちの最大値をＷ２／Ｗ１の最大値とした。

本発明によれば、熱交換性能に優れる蒸発器を製造することができる。

１ 蒸発器用のクロスフィンチューブ型交換器
２ アルミニウムフィン
３ 内面溝付伝熱管（Ａ）
４ ヘアピン加工部
５ Ｕバンド管
１１ 内面フィン
１２ 内面溝
１３ 溝の最も深い部分
１５ 底肉厚線
１６ 内面フィンの頂点
１７ 内面フィン頂点線
２１ 内面フィンの頂点部分
２２ 盛り上がり部分
３０ 抜管した内面溝付伝熱管（拡管後）
３１ 外管
３２ 環状部
Ｄ 管外径
Ｗ１ 内面溝の深さ方向の中央部の幅
Ｗ２ 内面溝の上側最狭部の幅
Ｗ３ 内面フィン幅
ｔ 底肉厚
ｄ 内面溝深さ
ｈ 内面フィン高さ
α 内面溝側面角
ｐ 内面フィンピッチ

Claims (5)

1. アルミニウムフィンと、該アルミニウムフィンに組み付けられている内面溝付伝熱管とを有し、二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いる蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器であって、
   該内面溝付伝熱管の底肉厚をｔ（ｍｍ）、管外径をＤ（ｍｍ）、内面溝の深さ方向の中央部の幅をＷ１（ｍｍ）、内面溝の上側最狭部の幅をＷ２（ｍｍ）、内面溝側面角をα（°）とするとき、下記式（１）、（２）及び（３）：
   （１）０．０５５≦ｔ／Ｄの平均値≦０．０９
   （２）Ｗ２／Ｗ１の平均値≦１、且つ、Ｗ２／Ｗ１の最小値≦０．９５
   （３）０＜αの平均値≦３０
   のいずれも満たすことを特徴とする蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器。
2. 更に、下記式（４）：
   （４）Ｗ２／Ｗ１の平均値≦０．９５
   を満たすことを特徴とする請求項１記載の蒸発器用クロスフィンチューブ型熱交換器。
3. 更に、下記式（５）：
   （５）Ｗ２／Ｗ１の平均値≧０．１
   を満たすことを特徴とする請求項１又は２いずれか１項記載の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器。
4. 前記内面溝付伝熱管の管外径Ｄが３〜１６ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器。
5. 前記内面溝付伝熱管の内面フィン高さｈの半分の位置における内面フィン幅Ｗ３の平均値が０．０５〜０．１５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の蒸発器用のクロスフィンチューブ型熱交換器。

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