JP2018048773A - Heat exchanger - Google Patents

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JP2018048773A
JP2018048773A JP2016184620A JP2016184620A JP2018048773A JP 2018048773 A JP2018048773 A JP 2018048773A JP 2016184620 A JP2016184620 A JP 2016184620A JP 2016184620 A JP2016184620 A JP 2016184620A JP 2018048773 A JP2018048773 A JP 2018048773A
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道美 日下
Michimi Kusaka
道美 日下
伊織 丸橋
Iori Maruhashi
伊織 丸橋
文紀 河野
Fuminori Kono
文紀 河野
朋一郎 田村
Tomoichiro Tamura
朋一郎 田村
良美 川口
Yoshimi Kawaguchi
良美 川口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To substantially secure a contact area between a gaseous phase refrigerant and a heat transfer pipe.SOLUTION: A heat exchanger (13) includes: a shell (20); and a plurality of heat transfer pipes (30) arranged inside the shell (20). The plurality of heat transfer pipes (30) are arranged in parallel with each other. Each of the plurality of heat transfer pipes (30) has a first corner part (31). The first corner part (31) constitutes a portion located at the lowest in each of the plurality of transfer pipes (30) in the vertical direction. The first corner part (31) of a first heat transfer pipe (30A) is in a position being separated in the horizontal direction from an apex (33p) of a second heat transfer pipe (30B). Each of the plurality of heat transfer pipes (30) has three or over three portions showing a contour of a curvature radius smaller than a radius of a circle which has the same area as a cross-sectional area of each of the plurality of heat transfer pipes (30).SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、熱交換器に関する。   The present disclosure relates to a heat exchanger.

冷媒を凝縮させるために使用される熱交換器として、シェルアンドチューブ熱交換器が知られている。図21は、特許文献1に記載された従来のシェルアンドチューブ熱交換器の断面図である。   A shell and tube heat exchanger is known as a heat exchanger used for condensing the refrigerant. FIG. 21 is a cross-sectional view of a conventional shell and tube heat exchanger described in Patent Document 1.

図21に示すように、従来のシェルアンドチューブ熱交換器は、シェル1及び複数の伝熱管2を備えている。シェル1は、入口4及び出口5を有する。入口4からシェル1に高温かつ気相の冷媒が導入される。冷媒は、伝熱管2を流れる冷却水によって冷却され、伝熱管の表面上で液化する。これにより、液相の冷媒が生成される。液相の冷媒は、下方に向かって流れ、出口5からシェル1の外部へと排出される。   As shown in FIG. 21, the conventional shell and tube heat exchanger includes a shell 1 and a plurality of heat transfer tubes 2. The shell 1 has an inlet 4 and an outlet 5. A high-temperature and gas-phase refrigerant is introduced into the shell 1 from the inlet 4. The refrigerant is cooled by the cooling water flowing through the heat transfer tube 2 and is liquefied on the surface of the heat transfer tube. As a result, a liquid-phase refrigerant is generated. The liquid-phase refrigerant flows downward and is discharged from the outlet 5 to the outside of the shell 1.

特開平8−159611号公報JP-A-8-159611

熱交換器の性能を向上させるためには、気相の冷媒などの蒸気と伝熱管との接触面積を十分に確保することが重要である。   In order to improve the performance of the heat exchanger, it is important to ensure a sufficient contact area between the vapor such as the gas-phase refrigerant and the heat transfer tube.

すなわち、本開示は、
シェルと、
前記シェルの内部に配置された複数の伝熱管と、
を備え、
前記複数の伝熱管は、互いに平行に並べられており、
前記複数の伝熱管のそれぞれは、前記複数の伝熱管のそれぞれの長手方向に垂直な縦断面において前記複数の伝熱管のそれぞれの断面積と同じ面積を有する円の半径よりも小さい曲率半径の輪郭を示す部分である第1の角部を有し、
前記第1の角部は、鉛直方向において前記複数の伝熱管のそれぞれの最も下に位置する部分を構成しており、
前記複数の伝熱管のそれぞれは、前記鉛直方向において最も上に位置する頂点を含み、
前記鉛直方向において互いに隣り合う1組の前記伝熱管から選ばれる上側の前記伝熱管を第1伝熱管と定義し、下側の前記伝熱管を第2伝熱管と定義したとき、前記第1伝熱管の前記第1の角部は、前記第2伝熱管の前記頂点から水平方向に離れた位置にあり、
前記複数の伝熱管のそれぞれは、前記縦断面において前記複数の伝熱管のそれぞれの断面積と同じ面積を有する円の半径よりも小さい曲率半径の輪郭を示す前記部分を3つ又は3つを越えて有する、熱交換器を提供する。
That is, this disclosure
Shell,
A plurality of heat transfer tubes disposed inside the shell;
With
The plurality of heat transfer tubes are arranged in parallel to each other,
Each of the plurality of heat transfer tubes has a curvature radius profile that is smaller than a radius of a circle having the same area as the cross-sectional area of each of the plurality of heat transfer tubes in a vertical cross section perpendicular to the longitudinal direction of each of the plurality of heat transfer tubes. Having a first corner that is a portion indicating
The first corner portion constitutes a lowermost portion of each of the plurality of heat transfer tubes in the vertical direction,
Each of the plurality of heat transfer tubes includes an apex located at the top in the vertical direction,
When the upper heat transfer tube selected from the pair of heat transfer tubes adjacent to each other in the vertical direction is defined as a first heat transfer tube, and the lower heat transfer tube is defined as a second heat transfer tube, the first heat transfer tube is defined. The first corner of the heat pipe is in a position horizontally away from the apex of the second heat transfer pipe,
Each of the plurality of heat transfer tubes has three or more than three portions showing a contour of a radius of curvature smaller than a radius of a circle having the same area as the cross-sectional area of each of the plurality of heat transfer tubes in the longitudinal section. A heat exchanger is provided.

本開示の技術によれば、気相の冷媒などの蒸気と伝熱管との接触面積を十分に確保することができる。   According to the technology of the present disclosure, a sufficient contact area between steam such as a gas-phase refrigerant and a heat transfer tube can be ensured.

図1は、本開示の第1実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus according to the first embodiment of the present disclosure. 図2は、本開示の第1実施形態に係る凝縮器のII-II線に沿った概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II of the condenser according to the first embodiment of the present disclosure. 図3は、図2の部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 図4は、伝熱管の断面形状を詳細に示す拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view showing the cross-sectional shape of the heat transfer tube in detail. 図5は、第1実施形態の凝縮器の作用説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation of the condenser according to the first embodiment. 図6は、変形例に係る伝熱管の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a heat transfer tube according to a modification. 図7は、別の変形例に係る凝縮器の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a condenser according to another modification. 図8は、本開示の第2実施形態に係る凝縮器の概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a condenser according to the second embodiment of the present disclosure. 図9は、図8の部分拡大図である。FIG. 9 is a partially enlarged view of FIG. 図10は、第2実施形態の凝縮器の作用説明図である。FIG. 10 is an operation explanatory diagram of the condenser of the second embodiment. 図11Aは、液滴の離脱位置を調べるために実施した実験の概要を示す模式図である。FIG. 11A is a schematic diagram showing an outline of an experiment conducted for examining a position where a droplet is detached. 図11Bは、伝熱管の傾斜角度と液滴の離脱位置との関係を示すグラフである。FIG. 11B is a graph showing the relationship between the inclination angle of the heat transfer tube and the position at which the droplets are detached. 図12は、液滴の落下位置と液滴の直径との関係を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing the relationship between the droplet drop position and the droplet diameter. 図13は、伝熱管の傾斜角度と液滴の直径との関係を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the inclination angle of the heat transfer tube and the droplet diameter. 図14は、状態1〜4における液の流れを示す模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram illustrating the flow of the liquid in states 1 to 4. 図15は、伝熱管の傾斜角度と値(b−Φ)との関係を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing the relationship between the inclination angle of the heat transfer tube and the value (b−Φ). 図16は、伝熱管の段数と第1伝熱面における液膜の厚さとの関係を各段における伝熱管の状態とともに示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating the relationship between the number of stages of the heat transfer tubes and the thickness of the liquid film on the first heat transfer surface, together with the state of the heat transfer tubes at each stage. 図17は、伝熱管の段数と伝熱管の外周面の熱伝達率(1段目の値に対する比率)との関係を示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing the relationship between the number of stages of the heat transfer tubes and the heat transfer coefficient (ratio to the value of the first step) of the outer peripheral surface of the heat transfer tubes. 図18は、伝熱管の傾斜角度と伝熱管の外周面の熱伝達率(1段目の値に対する比率)との関係を示すグラフである。FIG. 18 is a graph showing the relationship between the inclination angle of the heat transfer tube and the heat transfer coefficient of the outer peripheral surface of the heat transfer tube (ratio to the value of the first stage). 図19は、変形例に係る凝縮器の断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view of a condenser according to a modification. 図20は、別の変形例に係る凝縮器の断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view of a condenser according to another modification. 図21は、従来のシェルアンドチューブ熱交換器の概略断面図である。FIG. 21 is a schematic cross-sectional view of a conventional shell and tube heat exchanger. 図22は、従来の凝縮器の作用説明図である。FIG. 22 is an operation explanatory diagram of a conventional condenser.

(本開示の基礎となった知見)
本発明者らの知見によれば、図21に示す従来のシェルアンドチューブ熱交換器には次のような課題がある。図22に示すように、シェルの内部に冷媒が導入されると、上側に位置する伝熱管2aの表面上で冷媒が冷却され、液相の冷媒が生成する。液相の冷媒は、伝熱管2aの底部から真下に流れ落ち、伝熱管2aよりも下側に位置する伝熱管2bの頂部に付着する。液相の冷媒が伝熱管2bの表面に沿って流れるので、伝熱管2bの表面は全体的に液相の冷媒の膜で覆われる。伝熱管2bの表面が全体的に液相の冷媒の膜で覆われると、伝熱管2bと気相の冷媒との接触面が失われる。その結果、伝熱管2bは、伝熱性能を十分に発揮できない。上側に位置する伝熱管2aから下側に位置する伝熱管2bに流れ落ちる液相の冷媒の量は、液相の冷媒が上側から下側に移動するにつれて徐々に増加する。液相の冷媒の膜の厚さも液相の冷媒が上側から下側に移動するにつれて徐々に増加する。伝熱管2bが十分な伝熱性能を発揮できなければ、熱交換器も性能(熱交換性能)を十分に発揮できない。
(Knowledge that became the basis of this disclosure)
According to the knowledge of the present inventors, the conventional shell and tube heat exchanger shown in FIG. 21 has the following problems. As shown in FIG. 22, when the refrigerant is introduced into the shell, the refrigerant is cooled on the surface of the heat transfer tube 2a located on the upper side, and a liquid-phase refrigerant is generated. The liquid-phase refrigerant flows down from the bottom of the heat transfer tube 2a and adheres to the top of the heat transfer tube 2b located below the heat transfer tube 2a. Since the liquid phase refrigerant flows along the surface of the heat transfer tube 2b, the surface of the heat transfer tube 2b is entirely covered with the liquid phase refrigerant film. When the surface of the heat transfer tube 2b is entirely covered with a liquid phase refrigerant film, the contact surface between the heat transfer tube 2b and the gas phase refrigerant is lost. As a result, the heat transfer tube 2b cannot sufficiently exhibit the heat transfer performance. The amount of the liquid-phase refrigerant that flows down from the upper heat transfer tube 2a to the lower heat transfer tube 2b gradually increases as the liquid-phase refrigerant moves from the upper side to the lower side. The thickness of the liquid-phase refrigerant film also gradually increases as the liquid-phase refrigerant moves from the upper side to the lower side. If the heat transfer tube 2b cannot exhibit sufficient heat transfer performance, the heat exchanger cannot also exhibit sufficient performance (heat exchange performance).

上記の知見によれば、上側に位置する伝熱管の表面上で生成した凝縮液(液相の冷媒)によって下側に位置する伝熱管の表面が全体的に覆われること防止できれば、伝熱管の伝熱性能を十分に発揮させることができる。   According to the above knowledge, if it is possible to prevent the entire surface of the heat transfer tube located on the lower side from being covered with the condensate (liquid phase refrigerant) generated on the surface of the heat transfer tube located on the upper side, Heat transfer performance can be fully demonstrated.

本開示の第1態様に係る熱交換器は、
シェルと、
前記シェルの内部に配置された複数の伝熱管と、
を備え、
前記複数の伝熱管は、互いに平行に並べられており、
前記複数の伝熱管のそれぞれは、前記複数の伝熱管のそれぞれの長手方向に垂直な縦断面において前記複数の伝熱管のそれぞれの断面積と同じ面積を有する円の半径よりも小さい曲率半径の輪郭を示す部分である第1の角部を有し、
前記第1の角部は、鉛直方向において前記複数の伝熱管のそれぞれの最も下に位置する部分を構成しており、
前記複数の伝熱管のそれぞれは、前記鉛直方向において最も上に位置する頂点を含み、
前記鉛直方向において互いに隣り合う1組の前記伝熱管から選ばれる上側の前記伝熱管を第1伝熱管と定義し、下側の前記伝熱管を第2伝熱管と定義したとき、前記第1伝熱管の前記第1の角部は、前記第2伝熱管の前記頂点から水平方向に離れた位置にあり、
前記複数の伝熱管のそれぞれは、前記縦断面において前記複数の伝熱管のそれぞれの断面積と同じ面積を有する円の半径よりも小さい曲率半径の輪郭を示す前記部分を3つ又は3つを越えて有する、というものである。
換言すると、前記鉛直方向から見たときに、前記第1の伝熱管の前記第1の角部は、前記第2の伝熱管の前記頂点と重ならない。
The heat exchanger according to the first aspect of the present disclosure is:
Shell,
A plurality of heat transfer tubes disposed inside the shell;
With
The plurality of heat transfer tubes are arranged in parallel to each other,
Each of the plurality of heat transfer tubes has a curvature radius profile that is smaller than a radius of a circle having the same area as the cross-sectional area of each of the plurality of heat transfer tubes in a vertical cross section perpendicular to the longitudinal direction of each of the plurality of heat transfer tubes. Having a first corner that is a portion indicating
The first corner portion constitutes a lowermost portion of each of the plurality of heat transfer tubes in the vertical direction,
Each of the plurality of heat transfer tubes includes an apex located at the top in the vertical direction,
When the upper heat transfer tube selected from the pair of heat transfer tubes adjacent to each other in the vertical direction is defined as a first heat transfer tube, and the lower heat transfer tube is defined as a second heat transfer tube, the first heat transfer tube is defined. The first corner of the heat pipe is in a position horizontally away from the apex of the second heat transfer pipe,
Each of the plurality of heat transfer tubes has three or more than three portions showing a contour of a radius of curvature smaller than a radius of a circle having the same area as the cross-sectional area of each of the plurality of heat transfer tubes in the longitudinal section. It is to have.
In other words, the first corner of the first heat transfer tube does not overlap the apex of the second heat transfer tube when viewed from the vertical direction.

第1伝熱管及び第2伝熱管が上記のような位置関係を満たすとき、第1伝熱管の表面で生じた凝縮液(液相の冷媒)が第2伝熱管の頂点に流れ落ちることを回避できる。これにより、第2伝熱管の表面が全体的に凝縮液で覆われることを回避でき、第2伝熱管と蒸気との接触面が十分に確保される。その結果、第2伝熱管においても十分な伝熱性能が発揮され、ひいては熱交換器が高い性能を発揮しうる。   When the first heat transfer tube and the second heat transfer tube satisfy the positional relationship as described above, the condensate (liquid phase refrigerant) generated on the surface of the first heat transfer tube can be prevented from flowing down to the top of the second heat transfer tube. . Thereby, it can avoid that the surface of a 2nd heat exchanger tube is entirely covered with a condensed liquid, and the contact surface of a 2nd heat exchanger tube and a vapor | steam is fully ensured. As a result, sufficient heat transfer performance is exhibited also in the second heat transfer tube, and as a result, the heat exchanger can exhibit high performance.

本開示の第2態様において、例えば、第1態様にかかる熱交換器の前記第1の角部は、前記水平方向における前記複数の伝熱管のそれぞれの一端に位置する部分であり、前記複数の伝熱管のそれぞれは、前記水平方向における他端に位置する部分である第2の角部をさらに含み、前記縦断面において、前記第1伝熱管の前記第1の角部及び前記第2伝熱管の前記第1の角部は、前記鉛直方向に平行な第1の基準線の上に存在し、前記第1伝熱管の前記第2の角部及び前記第2伝熱管の前記第2の角部は、前記鉛直方向に平行な第2の基準線の上に存在する。換言すると、前記第1の基準線は、前記第1の伝熱管の前記第1の角部及び前記第2の伝熱管の前記第2の角部に接触しており、前記第2の基準線は、前記第1の伝熱管の前記第2の角部及び前記第2の伝熱管の前記第2の角部に接触している。このような構成によれば、伝熱管の表面で生じた液相の冷媒が第1の角部及び第2の角部の各々に均等に集まり、下方に向かって流れ落ちる。液相の冷媒の量を左右に均等に振り分けることができるので、液相の冷媒が伝熱管の1箇所のみから下方に向かって流れ落ちる場合と比べて、液相の冷媒による膜が厚くなることを抑制できる。   In the second aspect of the present disclosure, for example, the first corner portion of the heat exchanger according to the first aspect is a portion positioned at one end of each of the plurality of heat transfer tubes in the horizontal direction. Each of the heat transfer tubes further includes a second corner portion that is a portion located at the other end in the horizontal direction, and in the longitudinal section, the first corner portion of the first heat transfer tube and the second heat transfer tube. The first corner portion of the first heat transfer tube exists on a first reference line parallel to the vertical direction, and the second corner portion of the first heat transfer tube and the second corner of the second heat transfer tube. The part exists on a second reference line parallel to the vertical direction. In other words, the first reference line is in contact with the first corner portion of the first heat transfer tube and the second corner portion of the second heat transfer tube, and the second reference line. Are in contact with the second corner of the first heat transfer tube and the second corner of the second heat transfer tube. According to such a configuration, the liquid-phase refrigerant generated on the surface of the heat transfer tube gathers evenly at each of the first corner and the second corner and flows down downward. Since the amount of the liquid phase refrigerant can be equally distributed to the left and right, the liquid phase refrigerant film is thicker than when the liquid phase refrigerant flows downward from only one location of the heat transfer tube. Can be suppressed.

本開示の第3態様において、例えば、第1又は第2態様にかかる熱交換器の前記縦断面において、前記複数の伝熱管が格子状に並んでいる。第3態様によれば、第1態様による効果をより十分に得ることができる。   In the third aspect of the present disclosure, for example, in the longitudinal section of the heat exchanger according to the first or second aspect, the plurality of heat transfer tubes are arranged in a lattice pattern. According to the 3rd aspect, the effect by a 1st aspect can be acquired more fully.

本開示の第4態様において、例えば、第1又は第2態様にかかる熱交換器の前記縦断面において、前記複数の伝熱管が互い違いのパターンで並んでいる。このような構成によれば、シェルの内部における気相の冷媒の流れ方向が不規則になるとともに、気相の冷媒に強い撹拌作用が働く。その結果、伝熱管の伝熱性能を十分に発揮させることができる。気相の冷媒に撹拌作用が働くと、気相の冷媒の流れによって伝熱管の表面からの液相の冷媒の離脱を促すことができる。これに伴い、伝熱管の表面における液相の冷媒の膜の厚さが減少し、伝熱管の伝熱性能を十分に発揮させることができる。   In the fourth aspect of the present disclosure, for example, in the longitudinal section of the heat exchanger according to the first or second aspect, the plurality of heat transfer tubes are arranged in an alternating pattern. According to such a configuration, the flow direction of the gas-phase refrigerant in the shell becomes irregular, and a strong stirring action acts on the gas-phase refrigerant. As a result, the heat transfer performance of the heat transfer tube can be sufficiently exhibited. When a stirring action acts on the gas-phase refrigerant, the flow of the gas-phase refrigerant can promote the detachment of the liquid-phase refrigerant from the surface of the heat transfer tube. Accordingly, the thickness of the liquid refrigerant film on the surface of the heat transfer tube is reduced, and the heat transfer performance of the heat transfer tube can be sufficiently exhibited.

本開示の第5態様において、例えば、第1〜第4態様のいずれか1つにかかる熱交換器の前記縦断面において、前記複数の伝熱管のそれぞれを包囲する最小の面積の正多角形が正三角形である。このような形状によれば、円管を成形して伝熱管を容易に作製することができる。また、伝熱管が正三角形に近似した断面形状を有する場合、第1の角部と頂点との水平方向の距離を稼ぎやすい。   In the fifth aspect of the present disclosure, for example, in the longitudinal cross section of the heat exchanger according to any one of the first to fourth aspects, a regular polygon having a minimum area surrounding each of the plurality of heat transfer tubes is provided. It is an equilateral triangle. According to such a shape, a heat exchanger tube can be easily produced by forming a circular tube. Moreover, when the heat transfer tube has a cross-sectional shape that approximates an equilateral triangle, it is easy to earn a horizontal distance between the first corner and the apex.

本開示の第6態様において、例えば、第5態様の熱交換器の前記縦断面において、前記複数の伝熱管のそれぞれの底面は、前記水平方向に対し、10〜20度の範囲の傾斜角度を有する。第6態様によれば、液相の冷媒は、第1伝熱管の第1の角部から流れ落ち、第2伝熱管の1つの側面のみに接触しうる。つまり、液相の冷媒を1/3の面積の伝熱面に集中させることができる。これにより、伝熱管の伝熱性能を十分に発揮させることができるので、小負荷運転時など冷媒の凝縮量が少ない条件においても、速やかに冷媒を凝縮させることができる。   In the sixth aspect of the present disclosure, for example, in the longitudinal section of the heat exchanger of the fifth aspect, each bottom surface of the plurality of heat transfer tubes has an inclination angle in a range of 10 to 20 degrees with respect to the horizontal direction. Have. According to the sixth aspect, the liquid-phase refrigerant can flow down from the first corner portion of the first heat transfer tube and contact only one side surface of the second heat transfer tube. That is, the liquid-phase refrigerant can be concentrated on the heat transfer surface having an area of 1/3. Thereby, since the heat transfer performance of the heat transfer tube can be sufficiently exhibited, the refrigerant can be quickly condensed even under a condition where the amount of refrigerant condensed is small, such as during a small load operation.

本開示の第7態様において、例えば、第5態様にかかる熱交換器の前記縦断面における前記複数の伝熱管のそれぞれの前記輪郭は、前記伝熱管を包囲する最小の面積の前記正三角形よりも前記複数の伝熱管のそれぞれの内側に向かって引き下がった凹状部分を有する。第7態様によれば、液相の冷媒が角部に集まりやすい。   In the seventh aspect of the present disclosure, for example, the outline of each of the plurality of heat transfer tubes in the longitudinal section of the heat exchanger according to the fifth aspect is more than the equilateral triangle with the smallest area surrounding the heat transfer tubes. Each of the plurality of heat transfer tubes has a concave portion drawn down toward the inside. According to the seventh aspect, the liquid-phase refrigerant is likely to gather at the corners.

本開示の第8態様において、例えば、第1〜第7態様のいずれか1つにかかる熱交換器の前記縦断面において、前記複数の伝熱管のそれぞれの重心を通り、かつ前記鉛直方向に平行な基準線に関して、前記複数の伝熱管のそれぞれの前記輪郭が非対称である。このような構成によれば、伝熱管の表面上で生成した液相の冷媒は、第1の角部に容易に集められる。伝熱管の表面から速やかに液相の冷媒を排除することが可能である。   In the eighth aspect of the present disclosure, for example, in the longitudinal section of the heat exchanger according to any one of the first to seventh aspects, the center of each of the plurality of heat transfer tubes passes through and is parallel to the vertical direction. With respect to the reference line, the contours of the plurality of heat transfer tubes are asymmetric. According to such a configuration, the liquid-phase refrigerant generated on the surface of the heat transfer tube is easily collected at the first corner. It is possible to quickly remove the liquid phase refrigerant from the surface of the heat transfer tube.

本開示の第9態様において、例えば、第1〜第8態様のいずれか1つにかかる熱交換器の前記第1の角部は、前記水平方向における前記複数の伝熱管のそれぞれの一端に位置する部分であり、前記複数の伝熱管のそれぞれは、前記水平方向における他端に位置する部分である第2の角部をさらに含み、前記第2の角部は、前記第1の角部よりも、前記鉛直方向において上方に位置する。このような構成によれば、伝熱管の表面上で生成した液相の冷媒は、第1の角部に容易に集められ、伝熱管の表面から速やかに排除されうる。   In the ninth aspect of the present disclosure, for example, the first corner of the heat exchanger according to any one of the first to eighth aspects is positioned at one end of each of the plurality of heat transfer tubes in the horizontal direction. Each of the plurality of heat transfer tubes further includes a second corner portion which is a portion located at the other end in the horizontal direction, and the second corner portion is more than the first corner portion. Is also located above in the vertical direction. According to such a configuration, the liquid-phase refrigerant generated on the surface of the heat transfer tube can be easily collected at the first corner and quickly removed from the surface of the heat transfer tube.

本開示の第10態様において、例えば、第5又は第6態様にかかる熱交換器の前記水平方向に対する前記第1伝熱管の底面の傾斜角度は、前記水平方向に対する前記第2伝熱管の底面の傾斜角度に等しく、前記水平方向に対する前記第1伝熱管の底面の傾斜方向は、前記水平方向に対する前記第2伝熱管の底面の傾斜方向と異なっている。第10態様によれば、液相の冷媒の流れが左右に分配されるため、伝熱管の第1伝熱面における液膜の成長が抑制されうる。   In the tenth aspect of the present disclosure, for example, the inclination angle of the bottom surface of the first heat transfer tube with respect to the horizontal direction of the heat exchanger according to the fifth or sixth aspect is the bottom surface of the second heat transfer tube with respect to the horizontal direction. The inclination direction is equal to the inclination angle, and the inclination direction of the bottom surface of the first heat transfer tube with respect to the horizontal direction is different from the inclination direction of the bottom surface of the second heat transfer tube with respect to the horizontal direction. According to the tenth aspect, since the liquid-phase refrigerant flow is distributed to the left and right, the growth of the liquid film on the first heat transfer surface of the heat transfer tube can be suppressed.

本開示の第11態様において、例えば、第1態様にかかる熱交換器の前記縦断面において、前記複数の伝熱管が格子状に並んでおり、前記縦断面において、前記複数の伝熱管のそれぞれを包囲する最小の面積の正多角形が正三角形であり、前記複数の伝熱管のそれぞれの底面は、平坦面であり、前記水平方向に対する前記第1伝熱管の底面の傾斜角度は、前記水平方向に対する前記第2伝熱管の底面の傾斜角度に等しく、前記水平方向に対する前記第1伝熱管の底面の傾斜方向は、前記水平方向に対する前記第2伝熱管の底面の傾斜方向と異なっており、前記鉛直方向における奇数段に位置する前記複数の伝熱管の前記第1の角部の位置が前記水平方向に関して互いに揃っており、前記鉛直方向における偶数段に位置する前記伝熱管の前記第2の角部は、前記水平方向に関して、前記奇数段に位置する前記伝熱管の前記第1の角部と前記頂点との間に位置している。第11態様によれば、液相の冷媒が上側の伝熱管から下側の伝熱管へと流れ落ちることによる影響をより確実に排除することができる。   In the eleventh aspect of the present disclosure, for example, in the longitudinal section of the heat exchanger according to the first aspect, the plurality of heat transfer tubes are arranged in a lattice shape, and in the longitudinal section, each of the plurality of heat transfer tubes is arranged. The regular polygon of the minimum area to enclose is a regular triangle, the bottom surfaces of the plurality of heat transfer tubes are flat surfaces, and the inclination angle of the bottom surface of the first heat transfer tube with respect to the horizontal direction is the horizontal direction. The inclination angle of the bottom surface of the second heat transfer tube with respect to the horizontal direction is different from the inclination direction of the bottom surface of the second heat transfer tube with respect to the horizontal direction, The positions of the first corners of the plurality of heat transfer tubes located in odd stages in the vertical direction are aligned with each other in the horizontal direction, and the first of the heat transfer tubes located in even stages in the vertical direction. Corners of the in the horizontal direction is located between the apex and the first corner of the heat transfer tubes positioned in the odd-numbered stage. According to the eleventh aspect, it is possible to more reliably eliminate the influence of the liquid-phase refrigerant flowing down from the upper heat transfer tube to the lower heat transfer tube.

本開示の第12態様に係る冷凍サイクル装置は、
冷媒を加熱する蒸発器と、
前記冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記冷媒を凝縮させる前記凝縮器と、
を備え、
第1〜第11態様のいずれか1つの熱交換器によって前記凝縮器が構成されているものである。
A refrigeration cycle apparatus according to a twelfth aspect of the present disclosure is provided.
An evaporator for heating the refrigerant;
A compressor for compressing the refrigerant;
The condenser for condensing the refrigerant;
With
The condenser is configured by any one of the first to eleventh heat exchangers.

第12態様によれば、優れたCOP(coefficient of performance)を発揮しうる冷凍サイクル装置を提供できる。特に、冷媒の流量(質量流量)が増加する条件で冷凍サイクル装置を運転する場合に高い効果が得られる。   According to the 12th aspect, the refrigerating-cycle apparatus which can exhibit the outstanding COP (coefficient of performance) can be provided. In particular, a high effect is obtained when the refrigeration cycle apparatus is operated under the condition that the flow rate (mass flow rate) of the refrigerant increases.

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。   Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The present disclosure is not limited to the following embodiments.

(第1実施形態)
図1に示すように、冷凍サイクル装置10は、蒸発器11、圧縮機12、凝縮器13、流量制御弁14及び流路16a〜16dを備えている。蒸発器11の出口は、流路16aによって圧縮機12の吸入口に接続されている。圧縮機12の吐出口は、流路16bによって凝縮器13の入口に接続されている。凝縮器13の出口は、流路16cによって流量制御弁14の入口に接続されている。流量制御弁14の出口は、流路16dによって蒸発器11の入口に接続されている。流路16a及び16bは蒸気経路であり、流路16c及び16dは液経路である。各流路は、例えば、少なくとも1つの金属製の配管で構成されている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the refrigeration cycle apparatus 10 includes an evaporator 11, a compressor 12, a condenser 13, a flow rate control valve 14, and flow paths 16a to 16d. The outlet of the evaporator 11 is connected to the suction port of the compressor 12 by a flow path 16a. The discharge port of the compressor 12 is connected to the inlet of the condenser 13 by the flow path 16b. The outlet of the condenser 13 is connected to the inlet of the flow control valve 14 by a flow path 16c. The outlet of the flow control valve 14 is connected to the inlet of the evaporator 11 by a flow path 16d. The flow paths 16a and 16b are vapor paths, and the flow paths 16c and 16d are liquid paths. Each flow path is composed of, for example, at least one metal pipe.

蒸発器11において冷媒が加熱されて蒸発する。これにより、気相の冷媒(冷媒蒸気)が生成される。気相の冷媒は、圧縮機12に吸入されて圧縮される。高温高圧の気相の冷媒が圧縮機12から凝縮器13に供給される。冷媒は、凝縮器13において冷却されて液化する。これにより、液相の冷媒(冷媒液)が生成される。液相の冷媒は、流量制御弁14を経由して凝縮器13から蒸発器11に戻される。   In the evaporator 11, the refrigerant is heated and evaporated. Thereby, a gas-phase refrigerant (refrigerant vapor) is generated. The gas-phase refrigerant is sucked into the compressor 12 and compressed. A high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant is supplied from the compressor 12 to the condenser 13. The refrigerant is cooled and liquefied in the condenser 13. Thereby, a liquid phase refrigerant (refrigerant liquid) is generated. The liquid phase refrigerant is returned from the condenser 13 to the evaporator 11 via the flow control valve 14.

冷凍サイクル装置10は、例えば、業務用又は家庭用の空気調和装置である。蒸発器11で冷却された熱媒体が室内に供給され、室内の冷房に使用される。あるいは、凝縮器13で加熱された熱媒体が室内に供給され、室内の暖房に使用される。熱媒体は、例えば水である。ただし、冷凍サイクル装置10は空気調和装置に限定されず、チラー、蓄熱装置などの他の装置であってもよい。   The refrigeration cycle apparatus 10 is an air conditioner for business use or home use, for example. The heat medium cooled by the evaporator 11 is supplied into the room and used for cooling the room. Or the heat medium heated with the condenser 13 is supplied indoors, and is used for indoor heating. The heat medium is, for example, water. However, the refrigeration cycle apparatus 10 is not limited to an air conditioner, and may be another apparatus such as a chiller or a heat storage device.

図2に示すように、凝縮器13は、シェルアンドチューブ熱交換器によって構成されている。具体的に、凝縮器13は、シェル20及び複数の伝熱管30を備えている。複数の伝熱管30は、シェル20の内部に配置されている。シェル20は、入口20a及び出口20bを有する。入口20a及び出口20bには、それぞれ、流路16b及び流路16cが接続されうる。鉛直方向において、シェル20の入口20aが最も上に位置し、シェル20の出口20bが最も下に位置している。例えば、入口20aが全ての伝熱管30よりも鉛直方向の上側に位置し、出口20bが全ての伝熱管30よりも鉛直方向の下側に位置している。入口20aを通じて、シェル20の内部に気相の冷媒が導入される。冷媒の温度よりも低い温度の熱媒体を伝熱管30に流すと、伝熱管30の表面で冷媒が冷却されて凝縮する。出口20bを通じて、シェル20の外部へと液相の冷媒が排出される。本実施形態において、シェル20は、矩形の断面形状を有している。ただし、シェル20は、円形の断面形状を有していてもよい。シェル20は、耐圧容器であってもよい。   As shown in FIG. 2, the condenser 13 is constituted by a shell and tube heat exchanger. Specifically, the condenser 13 includes a shell 20 and a plurality of heat transfer tubes 30. The plurality of heat transfer tubes 30 are arranged inside the shell 20. The shell 20 has an inlet 20a and an outlet 20b. A channel 16b and a channel 16c can be connected to the inlet 20a and the outlet 20b, respectively. In the vertical direction, the inlet 20a of the shell 20 is located at the top, and the outlet 20b of the shell 20 is located at the bottom. For example, the inlet 20 a is positioned above the heat transfer tubes 30 in the vertical direction, and the outlet 20 b is positioned below the heat transfer tubes 30 in the vertical direction. A gas phase refrigerant is introduced into the shell 20 through the inlet 20a. When a heat medium having a temperature lower than the temperature of the refrigerant is passed through the heat transfer tube 30, the refrigerant is cooled and condensed on the surface of the heat transfer tube 30. The liquid-phase refrigerant is discharged to the outside of the shell 20 through the outlet 20b. In the present embodiment, the shell 20 has a rectangular cross-sectional shape. However, the shell 20 may have a circular cross-sectional shape. The shell 20 may be a pressure vessel.

複数の伝熱管30は、それぞれ、直線形状を有する。複数の伝熱管30は、シェル20の内部において、互いに平行に並べられている。複数の伝熱管30の両端部には、それぞれ、図示しないヘッダが設けられている。熱媒体がヘッダから各伝熱管30に分配されるとともに、各伝熱管30からヘッダに熱媒体が集められる。   Each of the plurality of heat transfer tubes 30 has a linear shape. The plurality of heat transfer tubes 30 are arranged in parallel with each other inside the shell 20. Headers (not shown) are provided at both ends of the plurality of heat transfer tubes 30, respectively. The heat medium is distributed from the header to each heat transfer tube 30, and the heat medium is collected from each heat transfer tube 30 to the header.

図2は、伝熱管30の長手方向に垂直な凝縮器13の断面を表している。以下、本開示において、伝熱管30の長手方向に垂直な断面を「縦断面」と称する。本実施形態において、縦断面は鉛直方向に平行である。伝熱管30の両端部を除き、伝熱管30の断面形状は、長手方向のどの位置でも同一である。伝熱管30の長手方向に平行な方向(第1の方向)がZ方向であるとき、鉛直方向(第1の方向に垂直な第2の方向)がY方向であり、水平方向(第1の方向及び第2の方向に垂直な第3の方向)がX方向である。   FIG. 2 shows a cross section of the condenser 13 perpendicular to the longitudinal direction of the heat transfer tube 30. Hereinafter, in the present disclosure, a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the heat transfer tube 30 is referred to as a “longitudinal cross section”. In the present embodiment, the longitudinal section is parallel to the vertical direction. Except for both ends of the heat transfer tube 30, the cross-sectional shape of the heat transfer tube 30 is the same at any position in the longitudinal direction. When the direction (first direction) parallel to the longitudinal direction of the heat transfer tube 30 is the Z direction, the vertical direction (second direction perpendicular to the first direction) is the Y direction, and the horizontal direction (first direction) Direction and a third direction perpendicular to the second direction) is the X direction.

図2に示す縦断面において、複数の伝熱管30は、格子状に並んで配置されている。鉛直方向に平行な複数の鉛直基準線Vrと、水平方向に平行な複数の水平基準線Hrとを定義したとき、複数の鉛直基準線Vrと複数の水平基準線Hrとの交点の各々の上に伝熱管30(詳細には、伝熱管30の重心G)が位置している。複数の鉛直基準線Vrは、互いに等間隔で並んでいる。複数の水平基準線Vrも互いに等間隔で並んでいる。複数の伝熱管30は、鉛直方向(縦方向)及び水平方向(横方向)にマトリクス状に配置されている。水平方向において互いに隣り合う伝熱管30の間には、冷媒の流路として、適度な広さの空間が確保されている。同様に、鉛直方向において互いに隣り合う伝熱管30の間には、冷媒の流路として、適度な広さの空間が確保されている。   In the longitudinal section shown in FIG. 2, the plurality of heat transfer tubes 30 are arranged side by side in a lattice pattern. When a plurality of vertical reference lines Vr parallel to the vertical direction and a plurality of horizontal reference lines Hr parallel to the horizontal direction are defined, above each intersection of the plurality of vertical reference lines Vr and the plurality of horizontal reference lines Hr In addition, the heat transfer tube 30 (specifically, the center of gravity G of the heat transfer tube 30) is located. The plurality of vertical reference lines Vr are arranged at equal intervals. A plurality of horizontal reference lines Vr are also arranged at equal intervals. The plurality of heat transfer tubes 30 are arranged in a matrix in the vertical direction (longitudinal direction) and the horizontal direction (lateral direction). Between the heat transfer tubes 30 adjacent to each other in the horizontal direction, a moderately wide space is secured as a refrigerant flow path. Similarly, a moderately wide space is secured between the heat transfer tubes 30 adjacent to each other in the vertical direction as a refrigerant flow path.

図3に示すように、伝熱管30(30A,30B)は、非円形の断面形状を有する。具体的に、各伝熱管30は、角部31(「第1の角部31」とも称する)を有する。角部31は、縦断面において伝熱管30の断面積と同じ面積を有する円の半径よりも小さい曲率半径の輪郭を示す部分である。また、角部31は、鉛直方向において伝熱管30の最も下に位置する部分を構成している。   As shown in FIG. 3, the heat transfer tube 30 (30A, 30B) has a non-circular cross-sectional shape. Specifically, each heat transfer tube 30 has a corner portion 31 (also referred to as “first corner portion 31”). The corner portion 31 is a portion showing a contour having a radius of curvature smaller than the radius of a circle having the same area as the cross-sectional area of the heat transfer tube 30 in the longitudinal section. Moreover, the corner | angular part 31 comprises the part located in the lowest part of the heat exchanger tube 30 in a perpendicular direction.

図3に示すように、各伝熱管30は、鉛直方向において最も上に位置する頂点33pを含む。鉛直方向において互いに隣り合う1組の伝熱管30から選ばれる上側の伝熱管30を第1伝熱管30Aと定義し、下側の伝熱管30を第2伝熱管30Bと定義する。第1伝熱管30A及び第2伝熱管30Bは、共通の鉛直基準線Vrの上に位置している。第1伝熱管30Aの角部31は、第2伝熱管30Bの頂点33pから水平方向に離れた位置にある。第1伝熱管30A及び第2伝熱管30Bがこのような位置関係を満たすとき、第1伝熱管30Aの表面で生じた液相の冷媒は、第2伝熱管30Bの頂点33pから水平方向に離れた位置に集まり、下方に向かって流れ落ちる。つまり、第1伝熱管30Aの表面で生じた液相の冷媒が第2伝熱管30Bの頂点33pに流れ落ちることを回避できる。これにより、第2伝熱管30Bの表面が全体的に液相の冷媒で覆われることを回避でき、第2伝熱管30Bと気相の冷媒との接触面が十分に確保される。その結果、第2伝熱管30Bにおいても十分な伝熱性能が発揮され、ひいては凝縮器13の性能が十分に発揮される。   As shown in FIG. 3, each heat transfer tube 30 includes an apex 33 p located at the top in the vertical direction. The upper heat transfer tube 30 selected from a pair of heat transfer tubes 30 adjacent to each other in the vertical direction is defined as a first heat transfer tube 30A, and the lower heat transfer tube 30 is defined as a second heat transfer tube 30B. The first heat transfer tube 30A and the second heat transfer tube 30B are located on a common vertical reference line Vr. The corner portion 31 of the first heat transfer tube 30A is at a position away from the apex 33p of the second heat transfer tube 30B in the horizontal direction. When the first heat transfer tube 30A and the second heat transfer tube 30B satisfy such a positional relationship, the liquid-phase refrigerant generated on the surface of the first heat transfer tube 30A is separated from the apex 33p of the second heat transfer tube 30B in the horizontal direction. Gather at the same position and flow downwards. That is, it is possible to avoid the liquid refrigerant generated on the surface of the first heat transfer tube 30A from flowing down to the apex 33p of the second heat transfer tube 30B. Thereby, it can avoid that the surface of the 2nd heat exchanger tube 30B is entirely covered with a liquid phase refrigerant | coolant, and the contact surface of the 2nd heat exchanger tube 30B and a gaseous-phase refrigerant | coolant is fully ensured. As a result, sufficient heat transfer performance is exhibited also in the second heat transfer tube 30B, and as a result, the performance of the condenser 13 is sufficiently exhibited.

図3に示すように、伝熱管30は、第1の角部31に加え、他の角部32(「第2の角部32」とも称する)及び頂部33をさらに有する。第1の角部31は、水平方向における一端に位置する部分である。第2の角部32は、水平方向における他端に位置する部分である。第1の角部31だけでなく、第2の角部32も鉛直方向において伝熱管30の最も下に位置する部分を構成している。つまり、鉛直方向において、第1の角部31は、第2の角部32と同じ高さに位置している。頂部33は、鉛直方向において伝熱管30の最も上に位置する部分である。頂点33pは、頂部33に含まれる位置である。縦断面において、第1伝熱管30Aの第1の角部31及び第2伝熱管30Bの第1の角部31は、鉛直方向に平行な第1の基準線V1の上に存在する。縦断面において、第1伝熱管30Aの第2の角部32及び第2伝熱管30Bの第2の角部32は、鉛直方向に平行な第2の基準線V2の上に存在する。第1の基準線V1と第2の基準線V2との間の距離Dは、水平方向に関する伝熱管30の寸法(幅)に等しい。つまり、本実施形態において、伝熱管30の断面形状は、鉛直基準線Vrに関して対称である。このような構成によれば、伝熱管30の表面で生じた液相の冷媒が第1の角部31及び第2の角部32の各々に均等に集まり、下方に向かって流れ落ちる。液相の冷媒の量を左右に均等に振り分けることができるので、液相の冷媒が伝熱管30の1箇所のみから下方に向かって流れ落ちる場合と比べて、液相の冷媒による膜が厚くなることを抑制できる。また、第1の角部31の位置及び第2の角部32の位置が鉛直方向に関して揃っているので、第1伝熱管30Aの表面で生じた液相の冷媒が第2伝熱管30Bの角部31及び32以外の部分に流れ落ちることを概ね回避できる。したがって、第1伝熱管30Aの表面で生じた液相の冷媒によって被覆される第2伝熱管30Bの表面の面積を最小限に抑えることができる。   As shown in FIG. 3, the heat transfer tube 30 further includes another corner portion 32 (also referred to as “second corner portion 32”) and a top portion 33 in addition to the first corner portion 31. The first corner portion 31 is a portion located at one end in the horizontal direction. The 2nd corner | angular part 32 is a part located in the other end in a horizontal direction. Not only the first corner portion 31 but also the second corner portion 32 constitutes a portion located at the bottom of the heat transfer tube 30 in the vertical direction. That is, the first corner portion 31 is located at the same height as the second corner portion 32 in the vertical direction. The top portion 33 is a portion located on the top of the heat transfer tube 30 in the vertical direction. The vertex 33p is a position included in the top 33. In the longitudinal section, the first corner portion 31 of the first heat transfer tube 30A and the first corner portion 31 of the second heat transfer tube 30B are present on the first reference line V1 parallel to the vertical direction. In the longitudinal section, the second corner portion 32 of the first heat transfer tube 30A and the second corner portion 32 of the second heat transfer tube 30B exist on the second reference line V2 parallel to the vertical direction. The distance D between the first reference line V1 and the second reference line V2 is equal to the dimension (width) of the heat transfer tube 30 in the horizontal direction. That is, in this embodiment, the cross-sectional shape of the heat transfer tube 30 is symmetric with respect to the vertical reference line Vr. According to such a configuration, the liquid-phase refrigerant generated on the surface of the heat transfer tube 30 gathers evenly at each of the first corner portion 31 and the second corner portion 32 and flows down downward. Since the amount of the liquid-phase refrigerant can be equally distributed to the left and right, the liquid-phase refrigerant film is thicker than when the liquid-phase refrigerant flows downward from only one location of the heat transfer tube 30. Can be suppressed. Moreover, since the position of the 1st corner | angular part 31 and the position of the 2nd corner | angular part 32 are aligned regarding the perpendicular direction, the liquid-phase refrigerant | coolant which arose on the surface of the 1st heat exchanger tube 30A is the corner | angular of the 2nd heat exchanger tube 30B. It can be generally avoided that it flows down to portions other than the portions 31 and 32. Therefore, the area of the surface of the second heat transfer tube 30B covered with the liquid-phase refrigerant generated on the surface of the first heat transfer tube 30A can be minimized.

なお、「第1の角部31」、「第2の角部32」及び「頂部33」は、次のように定義することもできる。縦断面において伝熱管30の断面積と同じ面積を有する円の半径よりも小さい曲率半径の円弧状の輪郭を示す部分を「角部」と定義する。鉛直方向の最も上に位置している「角部」を「頂部」と定義することができる。本実施形態によれば、第1の角部31、第2の角部32及び頂部33は、いずれも、縦断面において、同一の曲率半径の円弧状の輪郭を示す。   The “first corner portion 31”, the “second corner portion 32”, and the “top portion 33” can also be defined as follows. A portion showing an arcuate contour having a radius of curvature smaller than the radius of a circle having the same area as the cross-sectional area of the heat transfer tube 30 in the vertical cross section is defined as “corner”. The “corner” positioned at the top in the vertical direction can be defined as the “top”. According to this embodiment, the 1st corner | angular part 31, the 2nd corner | angular part 32, and the top part 33 all show the circular-arc outline of the same curvature radius in a longitudinal cross section.

本実施形態によれば、伝熱管30は、縦断面において伝熱管30の断面積と同じ面積を有する円の半径よりも小さい曲率半径の輪郭を示す部分(角部)を3つ又は3つを越えて有する。詳細には、縦断面において、伝熱管30を包囲する最小の面積の正多角形が正三角形である。このような形状によれば、円管を成形して本実施形態の伝熱管30を容易に作製することができる。また、伝熱管30が正三角形に近似した断面形状を有する場合、第1の角部31と頂点33pとの水平方向の距離を稼ぎやすい。ただし、伝熱管30を包囲する最小の面積の三角形は、正三角形に限定されず、二等辺三角形、直角三角形又は不等辺三角形であってもよい。さらに、伝熱管30を包囲する最小の面積の四角形は、長方形、正方形、ひし形又は不等辺四角形であってもよい。角部の数の上限は特に限定されないが、成形の容易性を考慮すると、例えば6個である。   According to the present embodiment, the heat transfer tube 30 has three or three portions (corner portions) showing contours of a radius of curvature smaller than the radius of a circle having the same area as the cross-sectional area of the heat transfer tube 30 in the longitudinal section. Have beyond. Specifically, in the longitudinal section, a regular polygon having a minimum area surrounding the heat transfer tube 30 is a regular triangle. According to such a shape, the heat exchanger tube 30 of this embodiment can be easily produced by forming a circular tube. Further, when the heat transfer tube 30 has a cross-sectional shape that approximates an equilateral triangle, it is easy to earn a horizontal distance between the first corner portion 31 and the apex 33p. However, the triangle with the smallest area surrounding the heat transfer tube 30 is not limited to an equilateral triangle, and may be an isosceles triangle, a right triangle, or an unequal triangle. Furthermore, the rectangle with the smallest area surrounding the heat transfer tube 30 may be a rectangle, a square, a rhombus, or an unequal side rectangle. The upper limit of the number of corners is not particularly limited, but is 6 for example in consideration of ease of molding.

本実施形態によれば、縦断面における伝熱管30の輪郭は、複数(3つ)の曲線部分と複数(3つ)の直線部分とで構成されている。複数の曲線部分は、それぞれ、第1の角部31、第2の角部32及び頂部33に対応している。複数の直線部分は、それぞれ、曲線部分と曲線部分との間に位置している。もちろん、伝熱管30の輪郭は、第1の角部31、第2の角部32及び頂部33のそれぞれに対応する部分を除き、滑らかな曲線で構成されていてもよい。   According to this embodiment, the outline of the heat transfer tube 30 in the longitudinal section is composed of a plurality (three) of curved portions and a plurality (three) of straight portions. The plurality of curved portions correspond to the first corner portion 31, the second corner portion 32, and the top portion 33, respectively. The plurality of straight line portions are located between the curved portion and the curved portion, respectively. Of course, the outline of the heat transfer tube 30 may be formed of a smooth curve except for portions corresponding to the first corner portion 31, the second corner portion 32, and the top portion 33.

図4に示すように、縦断面における伝熱管30の輪郭は、伝熱管30を仮想的に包囲する最小の面積の正三角形40よりも伝熱管30の内側に向かって引き下がった凹状部分30p,30q及び30rを有する。凹状部分30p,30q及び30rは、それぞれ、正三角形40の辺に向かい合っている。凹状部分30pは、第1の角部31と第2の角部32との間の部分である。凹状部分30qは、第1の角部31と頂部33との間の部分である。凹状部分30rは、第2の角部32と頂部33との間の部分である。また、凹状部分30pは、伝熱管30の底面に対応する部分であり、水平面に対して傾斜している。水平面に対する凹状部分30pの傾斜角度θは、例えば、1〜5度の範囲にある。伝熱管30の輪郭は、3つの辺において同一の凹形状を有している。つまり、縦断面における伝熱管30の輪郭は、重心Gに関する回転対称性を有する(例えば、3回の回転対称性)。このような構成によれば、円管を成形して本実施形態の伝熱管30を容易に作製することができる。伝熱管30に方向性が無いので、ヘッダ等に多数の伝熱管30を組み付ける作業が非常に容易である。つまり、伝熱管30を用いた凝縮器13(熱交換器)を製造しやすい。   As shown in FIG. 4, the contour of the heat transfer tube 30 in the longitudinal section is a concave portion 30p, 30q that is pulled down toward the inside of the heat transfer tube 30 from the equilateral triangle 40 having the smallest area that virtually surrounds the heat transfer tube 30. And 30r. The concave portions 30p, 30q, and 30r face the sides of the regular triangle 40, respectively. The concave portion 30 p is a portion between the first corner portion 31 and the second corner portion 32. The concave portion 30q is a portion between the first corner portion 31 and the top portion 33. The concave portion 30 r is a portion between the second corner portion 32 and the top portion 33. The concave portion 30p is a portion corresponding to the bottom surface of the heat transfer tube 30, and is inclined with respect to the horizontal plane. The inclination angle θ of the concave portion 30p with respect to the horizontal plane is, for example, in the range of 1 to 5 degrees. The outline of the heat transfer tube 30 has the same concave shape on three sides. That is, the outline of the heat transfer tube 30 in the longitudinal section has rotational symmetry with respect to the center of gravity G (for example, three-fold rotational symmetry). According to such a configuration, the heat transfer tube 30 of this embodiment can be easily manufactured by forming a circular tube. Since the heat transfer tube 30 has no directionality, it is very easy to assemble a large number of heat transfer tubes 30 on a header or the like. That is, it is easy to manufacture the condenser 13 (heat exchanger) using the heat transfer tube 30.

また、第1の角部31と第2の角部32との間における伝熱管30の底面が上方に向かって凹状に形成されているので、液相の冷媒が第1の角部31又は第2の角部32に集まりやすい。その結果、伝熱管30の底面と気相の冷媒との接触を持続的に確保することができる。   In addition, since the bottom surface of the heat transfer tube 30 between the first corner portion 31 and the second corner portion 32 is formed in a concave shape upward, the liquid-phase refrigerant can be used in the first corner portion 31 or the first corner portion 31. It is easy to gather at the two corners 32. As a result, it is possible to continuously ensure contact between the bottom surface of the heat transfer tube 30 and the gas-phase refrigerant.

次に、図5を参照しつつ凝縮器13の作用を詳細に説明する。   Next, the operation of the condenser 13 will be described in detail with reference to FIG.

シェル20の内部に気相の冷媒が導入されると、冷媒の一部が第1伝熱管30Aを流れる熱媒体によって冷却され、第1伝熱管30Aの表面上で凝縮する。第1伝熱管30Aの表面上で生成した液相の冷媒は、第1伝熱管30Aの表面に沿って流れ、角部31及び32に集まる。その後、液相の冷媒は、第2伝熱管30Bの頂部33から水平方向にずれた位置に流れ落ちる。詳細には、液相の冷媒は、第1伝熱管30Aの角部31及び32から第2伝熱管30Bの角部31及び32の表面付近に流れ落ち、第2伝熱管30Bの角部31及び32からさらに下方へと流れ落ちる。つまり、液相の冷媒の大部分が伝熱管30の角部31及び32の近傍を自重によって流れ落ち、伝熱管30の表面から速やかに排除される。したがって、伝熱管30がマトリクス状に配置されている場合においても、気相の冷媒と第2伝熱管30Bの表面との接触面積が十分に確保されうる。本実施形態によれば、伝熱管30の伝熱性能を十分に発揮させることができるので、伝熱管30の本数、表面積などを増加させることなく、凝縮器13の性能を高めることができる。また、第1の角部31と第2の角部32との間における伝熱管30の底面が上方に向かって凹状に形成されている。この構成も、気相の冷媒と伝熱管30の表面との接触面積を確保することに寄与する。   When the gas-phase refrigerant is introduced into the shell 20, a part of the refrigerant is cooled by the heat medium flowing through the first heat transfer tube 30A and condensed on the surface of the first heat transfer tube 30A. The liquid-phase refrigerant generated on the surface of the first heat transfer tube 30A flows along the surface of the first heat transfer tube 30A and collects at the corners 31 and 32. Thereafter, the liquid-phase refrigerant flows down from the top 33 of the second heat transfer tube 30B to a position shifted in the horizontal direction. Specifically, the liquid-phase refrigerant flows down from the corners 31 and 32 of the first heat transfer tube 30A to the vicinity of the surfaces of the corners 31 and 32 of the second heat transfer tube 30B, and the corners 31 and 32 of the second heat transfer tube 30B. Will flow down further down. That is, most of the liquid-phase refrigerant flows down near the corners 31 and 32 of the heat transfer tube 30 by its own weight, and is quickly removed from the surface of the heat transfer tube 30. Therefore, even when the heat transfer tubes 30 are arranged in a matrix, a sufficient contact area between the gas-phase refrigerant and the surface of the second heat transfer tube 30B can be secured. According to the present embodiment, the heat transfer performance of the heat transfer tube 30 can be sufficiently exhibited, so that the performance of the condenser 13 can be improved without increasing the number of heat transfer tubes 30, the surface area, and the like. Further, the bottom surface of the heat transfer tube 30 between the first corner portion 31 and the second corner portion 32 is formed in a concave shape upward. This configuration also contributes to securing a contact area between the gas-phase refrigerant and the surface of the heat transfer tube 30.

また、本実施形態によれば、次のような効果も得られる。シェル20に導入された気相の冷媒は、伝熱管30の内部の熱媒体によって冷却される。顕熱変化域では、気相の冷媒の密度が増加するので、シェル20の内部には鉛直方向の下方に向かう気相の冷媒の流れが形成される。   Moreover, according to this embodiment, the following effects are also acquired. The gas-phase refrigerant introduced into the shell 20 is cooled by the heat medium inside the heat transfer tube 30. In the sensible heat change region, the density of the gas-phase refrigerant increases, so that a flow of the gas-phase refrigerant directed downward in the vertical direction is formed inside the shell 20.

図22に示すように、円形断面を有する伝熱管2を用いた凝縮器においては、気相の冷媒の流れが伝熱管2の表面から剥離して淀みが発生する。このとき、伝熱管2の底部付近に集まった液相の冷媒に対して浮力が働く。その結果、伝熱管2からの液相の冷媒の自由落下が妨げられる。   As shown in FIG. 22, in the condenser using the heat transfer tube 2 having a circular cross section, the flow of the gas-phase refrigerant is separated from the surface of the heat transfer tube 2 and stagnation occurs. At this time, buoyancy acts on the liquid-phase refrigerant collected near the bottom of the heat transfer tube 2. As a result, free fall of the liquid phase refrigerant from the heat transfer tube 2 is prevented.

これに対し、本実施形態によれば、角部31及び32に集まった液相の冷媒に対してそのような浮力が働きにくい。そのため、液相の冷媒は、自重によってスムーズに角部31及び32から下方に向かって流れ落ちることができる。   On the other hand, according to the present embodiment, such buoyancy is unlikely to act on the liquid-phase refrigerant collected at the corners 31 and 32. Therefore, the liquid phase refrigerant can smoothly flow downward from the corners 31 and 32 due to its own weight.

(変形例)
図6に示す伝熱管30cにおいて、第1の角部31と第2の角部32との間における表面は、鉛直方向の上方に向かって凹状に形成されている。他方、頂部33と第1の角部31との間における表面は、水平面に対して傾斜角度β(例えば、60度)にて傾斜している平坦面である。頂部33と第2の角部32との間における伝熱管30cの表面も、水平面に対して傾斜角度βにて傾斜している平坦面である。本変形例のように、伝熱管30cの底面のみが上方に向かって凹状に形成されている場合にも、底面における液相の冷媒の滞留を防ぐことができる。また、図3を参照して説明した伝熱管30と比較して、側面の傾斜角度βを増やすことができるので、伝熱管30cの表面(側面)から速やかに液相の冷媒が排除されうる。
(Modification)
In the heat transfer tube 30c shown in FIG. 6, the surface between the first corner portion 31 and the second corner portion 32 is formed in a concave shape upward in the vertical direction. On the other hand, the surface between the top 33 and the first corner 31 is a flat surface inclined at an inclination angle β (for example, 60 degrees) with respect to the horizontal plane. The surface of the heat transfer tube 30c between the top 33 and the second corner 32 is also a flat surface that is inclined at an inclination angle β with respect to the horizontal plane. Even when only the bottom surface of the heat transfer tube 30c is formed in a concave shape upward as in the present modification, it is possible to prevent the liquid-phase refrigerant from staying on the bottom surface. Further, since the side surface inclination angle β can be increased as compared with the heat transfer tube 30 described with reference to FIG. 3, the liquid phase refrigerant can be quickly removed from the surface (side surface) of the heat transfer tube 30 c.

図7に示すように、別の変形例に係る凝縮器23と図2に示す凝縮器13との相違点は、複数の伝熱管30の配置にある。本変形例によれば、凝縮器23の縦断面において、複数の伝熱管30が互い違いのパターンで並んでいる。本変形例においても、複数の伝熱管30は、各鉛直基準線Vrの上に位置している。互いに隣り合う鉛直基準線Vrの一方における伝熱管30の位置は、他方における伝熱管30の位置と鉛直方向にずれている。また、互いに隣り合う鉛直基準線Vrの一方の上に位置する伝熱管30を鉛直方向に平行移動させても、互いに隣り合う鉛直基準線Vrの他方の上に位置する伝熱管30と重ならないように、互いに隣り合う鉛直基準線Vrの間隔が調整されている。同様に、複数の伝熱管30は、各水平基準線Hrの上に位置している。互いに隣り合う水平基準線Hrの一方における伝熱管30の位置は、他方における伝熱管30の位置と水平方向にずれている。また、互いに隣り合う水平基準線Hrの一方の上に位置する伝熱管30を水平方向に平行移動させても、互いに隣り合う水平基準線Hrの他方の上に位置する伝熱管30と重ならないように、互いに隣り合う水平基準線Hrの間隔が調整されている。例えば、互いに隣り合う鉛直基準線Vrの間隔は、互いに隣り合う水平基準線Hrの間隔に等しい。このような構成によれば、より効率的な熱交換を達成することが可能である。   As shown in FIG. 7, the difference between the condenser 23 according to another modification and the condenser 13 shown in FIG. 2 is the arrangement of the plurality of heat transfer tubes 30. According to this modification, in the longitudinal section of the condenser 23, the plurality of heat transfer tubes 30 are arranged in an alternating pattern. Also in this modification, the some heat exchanger tube 30 is located on each vertical reference line Vr. The position of the heat transfer tube 30 on one side of the vertical reference lines Vr adjacent to each other is shifted in the vertical direction from the position of the heat transfer tube 30 on the other side. Further, even if the heat transfer tubes 30 positioned on one of the adjacent vertical reference lines Vr are translated in the vertical direction, they do not overlap with the heat transfer tubes 30 positioned on the other of the adjacent vertical reference lines Vr. In addition, the interval between adjacent vertical reference lines Vr is adjusted. Similarly, the plurality of heat transfer tubes 30 are located on each horizontal reference line Hr. The position of the heat transfer tube 30 on one side of the horizontal reference lines Hr adjacent to each other is shifted in the horizontal direction from the position of the heat transfer tube 30 on the other side. Moreover, even if the heat transfer tubes 30 positioned on one of the adjacent horizontal reference lines Hr are translated in the horizontal direction, they do not overlap with the heat transfer tubes 30 positioned on the other of the adjacent horizontal reference lines Hr. Further, the interval between the horizontal reference lines Hr adjacent to each other is adjusted. For example, the interval between adjacent vertical reference lines Vr is equal to the interval between adjacent horizontal reference lines Hr. According to such a configuration, it is possible to achieve more efficient heat exchange.

凝縮器23において、複数の伝熱管30の周囲に形成された流路の形状は、鉛直方向と水平方向との少なくとも一方向に関して非対称である。本変形例では、凝縮器23のシェル20の内部における流路の形状は、鉛直方向に関して非対称である。詳細には、縦断面において、互いに隣り合う3つの鉛直基準線Vr及び互いに隣り合う3つの水平基準線Hrに囲まれたシェル20の内部の流路を特定流路と定義する。3つの鉛直基準線Vrから選ばれる真ん中の鉛直基準線Vrに関して、特定流路は対称である。他方、3つの水平基準線Hrから選ばれる真ん中の水平基準線Hrに関して、特定流路は非対称である。   In the condenser 23, the shape of the flow path formed around the plurality of heat transfer tubes 30 is asymmetric with respect to at least one of the vertical direction and the horizontal direction. In this modification, the shape of the flow path inside the shell 20 of the condenser 23 is asymmetric with respect to the vertical direction. Specifically, in the longitudinal section, a flow path inside the shell 20 surrounded by three vertical reference lines Vr adjacent to each other and three horizontal reference lines Hr adjacent to each other is defined as a specific flow path. The specific flow path is symmetric with respect to the middle vertical reference line Vr selected from the three vertical reference lines Vr. On the other hand, the specific flow path is asymmetric with respect to the middle horizontal reference line Hr selected from the three horizontal reference lines Hr.

本変形例の凝縮器23によれば、次のような効果が得られる。まず、本変形例によれば、シェル20の内部における気相の冷媒の流れ方向が不規則になるとともに、気相の冷媒に強い撹拌作用が働く。その結果、伝熱管30の伝熱性能を十分に発揮させることができる。また、気相の冷媒に働く撹拌作用、伝熱管30の形状、及び、互い違いのパターンが組み合わさることによって、第1の角部31及び第2の角部32の周りを気相の冷媒が積極的に流れる。さらに、第1の角部31及び第2の角部32からの液相の冷媒の剥離が促進されるとともに、伝熱管30の表面を覆う液相の冷媒の膜の厚さも減少する。その結果、伝熱管30の伝熱性能がより十分に発揮されうる。   According to the condenser 23 of this modification, the following effects can be obtained. First, according to this modification, the flow direction of the gas-phase refrigerant in the shell 20 becomes irregular, and a strong stirring action acts on the gas-phase refrigerant. As a result, the heat transfer performance of the heat transfer tube 30 can be sufficiently exhibited. In addition, the gas phase refrigerant is positive around the first corner portion 31 and the second corner portion 32 by combining the stir action acting on the gas phase refrigerant, the shape of the heat transfer tube 30, and the alternating pattern. Flowing. Further, separation of the liquid phase refrigerant from the first corner portion 31 and the second corner portion 32 is promoted, and the thickness of the liquid phase refrigerant film covering the surface of the heat transfer tube 30 is also reduced. As a result, the heat transfer performance of the heat transfer tube 30 can be more fully exhibited.

(第2実施形態)
図8及び図9に示すように、本実施形態にかかる凝縮器43では、先に説明した伝熱管30に代えて、複数の伝熱管30dが使用されている。凝縮器43のその他の構成は、第1実施形態で説明した通りである。本実施形態においても、鉛直方向において互いに隣り合う1組の伝熱管30dから選ばれる上側の伝熱管30dを第1伝熱管30Aと定義し、下側の伝熱管30dを第2伝熱管30Bと定義する。第1伝熱管30A及び第2伝熱管30Bは、共通の鉛直基準線Vrの上に位置している。第1伝熱管30Aの角部31は、第2伝熱管30Bの頂点33pから水平方向に離れた位置にある。したがって、本実施形態においても、第1実施形態で説明した効果と同じ効果が得られる。
(Second Embodiment)
As shown in FIGS. 8 and 9, in the condenser 43 according to the present embodiment, a plurality of heat transfer tubes 30 d are used instead of the heat transfer tubes 30 described above. Other configurations of the condenser 43 are as described in the first embodiment. Also in the present embodiment, the upper heat transfer tube 30d selected from the set of heat transfer tubes 30d adjacent to each other in the vertical direction is defined as the first heat transfer tube 30A, and the lower heat transfer tube 30d is defined as the second heat transfer tube 30B. To do. The first heat transfer tube 30A and the second heat transfer tube 30B are located on a common vertical reference line Vr. The corner portion 31 of the first heat transfer tube 30A is at a position away from the apex 33p of the second heat transfer tube 30B in the horizontal direction. Therefore, also in this embodiment, the same effect as that described in the first embodiment can be obtained.

伝熱管30dは、第1の角部31、第2の角部32及び頂部33を有する。伝熱管30dは、複数(3つ)の表面を有する。複数の表面の1つは、第1の角部31と頂部33との間における表面34(側面)である。複数の表面の他の1つは、第1の角部31と第2の角部32との間における表面36(底面36)である。複数の表面の他の1つは、第2の角部32と頂部33との間における表面35(側面)である。これら複数の表面は、いずれも平坦面である。つまり、伝熱管30dは凹部を有していない。第1の角部31、第2の角部32及び頂部33を除いた部分が凹状に形成されていることは必須ではない。このような伝熱管30dは容易に作製されうる。また、伝熱管30dに方向性が無いので、ヘッダ等に多数の伝熱管30dを組み付ける作業が非常に容易である。つまり、伝熱管30dを用いた凝縮器43を製造しやすい。さらに、伝熱管30dの特定の部分に応力が集中しにくいので、伝熱管30dは耐圧性にも優れている。   The heat transfer tube 30 d has a first corner portion 31, a second corner portion 32, and a top portion 33. The heat transfer tube 30d has a plurality of (three) surfaces. One of the plurality of surfaces is a surface 34 (side surface) between the first corner portion 31 and the top portion 33. Another one of the plurality of surfaces is a surface 36 (bottom surface 36) between the first corner portion 31 and the second corner portion 32. Another one of the plurality of surfaces is a surface 35 (side surface) between the second corner portion 32 and the top portion 33. These plural surfaces are all flat surfaces. That is, the heat transfer tube 30d has no recess. It is not essential that the portions excluding the first corner portion 31, the second corner portion 32, and the top portion 33 are formed in a concave shape. Such a heat transfer tube 30d can be easily manufactured. Further, since the heat transfer tube 30d has no directionality, it is very easy to assemble a large number of heat transfer tubes 30d on a header or the like. That is, it is easy to manufacture the condenser 43 using the heat transfer tube 30d. Furthermore, since the stress is less likely to concentrate on a specific portion of the heat transfer tube 30d, the heat transfer tube 30d is also excellent in pressure resistance.

本実施形態において、伝熱管30dの第1の角部31は、鉛直方向において伝熱管30dの最も下に位置する部分である。他方、伝熱管30dの第2の角部32は、鉛直方向において伝熱管30dの最も下に位置する部分ではない。鉛直方向において、第2の角部32は、第1の角部31と異なる高さに位置している。詳細には、鉛直方向において、第2の角部32は、第1の角部31よりも上方に位置している。鉛直方向において、第2の角部32は、頂部33と第1の角部31との間に位置している。第1の角部31と第2の角部32との間における表面36(底面36)は、水平面に対して、傾斜角度θにて傾斜している。傾斜角度θは、例えば、1〜29度の範囲にある。第1の角部31と頂部33との間における表面34(側面)も水平面に対して傾斜角度βにて傾斜している。傾斜角度βは、例えば、(θ+60)度である。縦断面において、伝熱管30dの重心Gを通り、かつ鉛直方向に平行な基準線Vr(鉛直基準線)に関して、伝熱管30dの輪郭が非対称である。このような構成によれば、伝熱管30dの表面上で生成した液相の冷媒は、第1の角部31に容易に集められる。図6を参照して説明した伝熱管30cと同様、伝熱管30dの表面から速やかに液相の冷媒を排除することが可能である。   In this embodiment, the 1st corner | angular part 31 of the heat exchanger tube 30d is a part located in the lowest part of the heat exchanger tube 30d in a perpendicular direction. On the other hand, the second corner portion 32 of the heat transfer tube 30d is not the lowest portion of the heat transfer tube 30d in the vertical direction. In the vertical direction, the second corner 32 is located at a different height from the first corner 31. Specifically, the second corner portion 32 is located above the first corner portion 31 in the vertical direction. In the vertical direction, the second corner portion 32 is located between the top portion 33 and the first corner portion 31. The surface 36 (bottom surface 36) between the first corner portion 31 and the second corner portion 32 is inclined at an inclination angle θ with respect to the horizontal plane. The inclination angle θ is, for example, in the range of 1 to 29 degrees. The surface 34 (side surface) between the first corner portion 31 and the top portion 33 is also inclined at an inclination angle β with respect to the horizontal plane. The inclination angle β is, for example, (θ + 60) degrees. In the longitudinal section, the outline of the heat transfer tube 30d is asymmetric with respect to a reference line Vr (vertical reference line) passing through the center of gravity G of the heat transfer tube 30d and parallel to the vertical direction. According to such a configuration, the liquid-phase refrigerant generated on the surface of the heat transfer tube 30 d is easily collected in the first corner portion 31. Similar to the heat transfer tube 30c described with reference to FIG. 6, it is possible to quickly remove the liquid-phase refrigerant from the surface of the heat transfer tube 30d.

本実施形態においても、複数の伝熱管30dのそれぞれを包囲する最小の面積の正多角形が正三角形である。複数の伝熱管30dのそれぞれの底面36は、平坦面であり、水平方向(X方向)に対して10〜20度の範囲で傾斜している。言い換えれば、底面36と水平方向に平行な平面とのなす角度θが10〜20度の範囲にある。   Also in the present embodiment, the regular polygon having the smallest area surrounding each of the plurality of heat transfer tubes 30d is an equilateral triangle. Each bottom surface 36 of the plurality of heat transfer tubes 30d is a flat surface and is inclined in the range of 10 to 20 degrees with respect to the horizontal direction (X direction). In other words, the angle θ formed by the bottom surface 36 and a plane parallel to the horizontal direction is in the range of 10 to 20 degrees.

本実施形態において、伝熱管30dの3つの面34,35,36のうち、仮想的な水平面に対して最も大きい傾斜角度βを有する表面34を第1伝熱面34とも称する。第1の角部31に向かい合う表面35を第2伝熱面35とも称する。頂部33に向かい合う底面36を第3伝熱面36とも称する。水平面に対する第2伝熱面35の傾斜角度(60−θ)は、水平面に対する第1伝熱面34の傾斜角度βよりも小さく、水平面に対する第3伝熱面36の傾斜角度θよりも大きい。   In the present embodiment, of the three surfaces 34, 35, and 36 of the heat transfer tube 30d, the surface 34 having the largest inclination angle β with respect to the virtual horizontal plane is also referred to as a first heat transfer surface 34. The surface 35 facing the first corner portion 31 is also referred to as a second heat transfer surface 35. The bottom surface 36 facing the top portion 33 is also referred to as a third heat transfer surface 36. The inclination angle (60−θ) of the second heat transfer surface 35 with respect to the horizontal plane is smaller than the inclination angle β of the first heat transfer surface 34 with respect to the horizontal plane and greater than the inclination angle θ of the third heat transfer surface 36 with respect to the horizontal plane.

図10に示すように、第1伝熱面34で生じた液相の冷媒は、第1の角部31に向かって移動する。第2伝熱面35で生じた液相の冷媒は、第3伝熱面36(底面)を経由して、第1の角部31に向かって移動する。第3伝熱面36で生じた液相の冷媒も第1の角部31に向かって移動する。水平面に対する第3伝熱面36の傾斜角度θが十分に大きいとき(例えば、θ=25度)、液相の冷媒は、第1の角部31にスムーズに集まる。水平面に対する第3伝熱面36の傾斜角度θが比較的小さいとき(例えば、θ=5度)、液相の冷媒は、第1の角部31に集まる前に第3伝熱面36から離脱する。つまり、上側の伝熱管30d(第1伝熱管30A)から下側の伝熱管30d(第2伝熱管30B)の第1伝熱面34に液相の冷媒が流れ落ち、第1伝熱面34と気相の冷媒との接触が妨げられる。したがって、水平面に対する第3伝熱面36の傾斜角度θは、適度に確保されていることが望ましいと言える。   As shown in FIG. 10, the liquid-phase refrigerant generated on the first heat transfer surface 34 moves toward the first corner portion 31. The liquid phase refrigerant generated on the second heat transfer surface 35 moves toward the first corner portion 31 via the third heat transfer surface 36 (bottom surface). The liquid-phase refrigerant generated on the third heat transfer surface 36 also moves toward the first corner portion 31. When the inclination angle θ of the third heat transfer surface 36 with respect to the horizontal plane is sufficiently large (for example, θ = 25 degrees), the liquid-phase refrigerant is smoothly collected at the first corner portion 31. When the inclination angle θ of the third heat transfer surface 36 with respect to the horizontal plane is relatively small (for example, θ = 5 degrees), the liquid-phase refrigerant is detached from the third heat transfer surface 36 before collecting at the first corner portion 31. To do. That is, the liquid phase refrigerant flows down from the upper heat transfer tube 30d (first heat transfer tube 30A) to the first heat transfer surface 34 of the lower heat transfer tube 30d (second heat transfer tube 30B), and the first heat transfer surface 34 and Contact with the gas phase refrigerant is impeded. Therefore, it can be said that it is desirable that the inclination angle θ of the third heat transfer surface 36 with respect to the horizontal plane is appropriately secured.

本発明者らは、水平面に対する第3伝熱面36の傾斜角度θと液相の冷媒の離脱位置との関係をシミュレーションによって調べた。具体的には、図11Aに示すように、水平面に対する第3伝熱面36(底面)の傾斜角度θを変化させながら、伝熱管30dからの液滴Wの離脱位置を調べた。液滴Wは、第2伝熱面35に滴下させた。伝熱管30dからの液滴Wの離脱位置を特定し、その離脱位置における液滴Wの重心と伝熱管30dの重心との水平方向に関する距離dを記録した。伝熱管30dの径(伝熱管30dの断面の外接円の直径)は、16mmであった。液滴Wは水であった。結果を図11Bに示す。   The inventors investigated the relationship between the inclination angle θ of the third heat transfer surface 36 with respect to the horizontal plane and the position where the liquid-phase refrigerant is detached by simulation. Specifically, as shown in FIG. 11A, the separation position of the droplet W from the heat transfer tube 30d was examined while changing the inclination angle θ of the third heat transfer surface 36 (bottom surface) with respect to the horizontal plane. The droplet W was dropped on the second heat transfer surface 35. The separation position of the droplet W from the heat transfer tube 30d was specified, and the distance d in the horizontal direction between the gravity center of the droplet W and the gravity center of the heat transfer tube 30d at the separation position was recorded. The diameter of the heat transfer tube 30d (diameter of the circumscribed circle of the cross section of the heat transfer tube 30d) was 16 mm. The droplet W was water. The result is shown in FIG. 11B.

図11Bに示すように、傾斜角度θが10度よりも小さいとき、液滴Wは、伝熱管30dの第1の角部31に到達する前に伝熱管30dから離脱した。傾斜角度θが10度以上であるとき、液滴Wは第1の角部31に到達し、第1の角部31から離脱した。この結果は、水平面に対する第3伝熱面36(底面)の傾斜角度θが10度以上であることが望ましいことを示している。   As shown in FIG. 11B, when the inclination angle θ is smaller than 10 degrees, the droplet W detached from the heat transfer tube 30d before reaching the first corner portion 31 of the heat transfer tube 30d. When the inclination angle θ was 10 degrees or more, the droplet W reached the first corner portion 31 and detached from the first corner portion 31. This result indicates that the inclination angle θ of the third heat transfer surface 36 (bottom surface) with respect to the horizontal plane is desirably 10 degrees or more.

次に、傾斜角度θを変化させつつ、伝熱管30dから液滴Wが離脱したときの液滴Wの直径φを実験によって調べた。具体的には、図12に示すように、伝熱管30dの頂部33pに液体(水)を少しずつ垂らし、伝熱管30dから離脱した瞬間の液滴Wをカメラで撮影し、その直径φ(水平方向に関する最大の寸法)を記録した。結果を図13に示す。傾斜角度θが増加するにつれて、液滴Wの直径φは減少した。   Next, the diameter φ of the droplet W when the droplet W separated from the heat transfer tube 30d was examined by experiment while changing the inclination angle θ. Specifically, as shown in FIG. 12, a liquid (water) is dropped little by little on the top portion 33p of the heat transfer tube 30d, and the droplet W at the moment of separation from the heat transfer tube 30d is photographed with a camera, and its diameter φ (horizontal The largest dimension in direction) was recorded. The results are shown in FIG. As the tilt angle θ increased, the diameter φ of the droplet W decreased.

図12に示すように、第1の角部31に接する第1の基準線V1と頂点33pとの水平方向に関する距離bは、縦断面における第1伝熱面34の長さaを用いると、下記式(1)で表される。第1伝熱管30Aから液滴Wが離脱したとき、距離b、液滴Wの直径φ、及び、傾斜角度θの関係に応じて、第2伝熱管30Bの表面における液滴Wの落下位置も変化する。   As shown in FIG. 12, the distance b in the horizontal direction between the first reference line V1 in contact with the first corner portion 31 and the apex 33p is the length a of the first heat transfer surface 34 in the longitudinal section. It is represented by the following formula (1). When the droplet W is detached from the first heat transfer tube 30A, the drop position of the droplet W on the surface of the second heat transfer tube 30B also depends on the relationship between the distance b, the diameter φ of the droplet W, and the inclination angle θ. Change.

b=a・cos(60+θ)・・・(1)   b = a · cos (60 + θ) (1)

図14に示すように、距離bが液滴Wの直径φよりも大きく、傾斜角度θが10度よりも小さいとき(状態1)、液滴Wの落下位置が伝熱管30dの重心Gに接近する方向に移る。そのため、第1伝熱管30Aから落下した液滴Wは、第2伝熱管30Bの全ての伝熱面を流れる。距離bが液滴Wの直径φよりも大きく、傾斜角度θが10度以上であるとき(状態2)、液滴Wは、第1伝熱面34の一部を流れる。距離bが液滴Wの直径φに等しく、傾斜角度θが10度以上であるとき(状態3)、液滴Wは、第1伝熱面34のみを流れる。距離bが液滴Wの直径φよりも小さく、傾斜角度θが10度以上であるとき(状態4)、液滴Wは、頂点33pの上に落下し、全ての伝熱面を流れる。   As shown in FIG. 14, when the distance b is larger than the diameter φ of the droplet W and the inclination angle θ is smaller than 10 degrees (state 1), the drop position of the droplet W approaches the center of gravity G of the heat transfer tube 30d. Move in the direction you want. Therefore, the droplet W dropped from the first heat transfer tube 30A flows through all the heat transfer surfaces of the second heat transfer tube 30B. When the distance b is larger than the diameter φ of the droplet W and the inclination angle θ is 10 degrees or more (state 2), the droplet W flows through a part of the first heat transfer surface 34. When the distance b is equal to the diameter φ of the droplet W and the inclination angle θ is 10 degrees or more (state 3), the droplet W flows only through the first heat transfer surface 34. When the distance b is smaller than the diameter φ of the droplet W and the inclination angle θ is 10 degrees or more (state 4), the droplet W falls on the vertex 33p and flows on all the heat transfer surfaces.

次に、12.7mm、16.0mm、19.05mmの直径Φを有する伝熱管30dのそれぞれについて、傾斜角度θと値(b−Φ)との関係をシミュレーションによって調べた。結果を図15に示す。なお、「伝熱管30dの直径Φ」は、縦断面において伝熱管30dに外接する最小の円の直径を意味する。   Next, for each of the heat transfer tubes 30d having diameters Φ of 12.7 mm, 16.0 mm, and 19.05 mm, the relationship between the inclination angle θ and the value (b−Φ) was examined by simulation. The results are shown in FIG. The “diameter Φ of the heat transfer tube 30d” means the diameter of the smallest circle circumscribing the heat transfer tube 30d in the longitudinal section.

図15に示すように、伝熱管30dの直径Φが小さければ小さいほど、状態3をとりうる傾斜角度θの最大値、つまり、液滴Wが第1伝熱面34のみを流れるときの傾斜角度θの最大値は小さかった。伝熱管30dの直径Φが大きければ大きいほど、状態3をとりうる傾斜角度θの最大値は大きかった。   As shown in FIG. 15, the smaller the diameter Φ of the heat transfer tube 30d, the maximum value of the inclination angle θ that can take the state 3, that is, the inclination angle when the droplet W flows only through the first heat transfer surface 34. The maximum value of θ was small. The greater the diameter Φ of the heat transfer tube 30d, the greater the maximum value of the inclination angle θ that can assume the state 3.

図16に示すように、液滴Wが第1伝熱面34のみを流れるとき(状態3)、第1伝熱面34における液膜WFの厚さは、蒸発器43における伝熱管30dの段数の増加にともなって加速度的に増加する。図16において、「第1伝熱面における液膜WFの厚さ」は、1層分の液膜WFの厚さを基準値として、基準値の整数倍の厚さで表されている。「伝熱管30dの段数」は、同一の鉛直基準線Vrの上に位置する伝熱管30dの数を表している。鉛直方向において最も上側の段が第1段である。   As shown in FIG. 16, when the droplet W flows only on the first heat transfer surface 34 (state 3), the thickness of the liquid film WF on the first heat transfer surface 34 is the number of stages of the heat transfer tube 30d in the evaporator 43. As it increases, it increases at an accelerated rate. In FIG. 16, “the thickness of the liquid film WF on the first heat transfer surface” is represented by a thickness that is an integral multiple of the reference value, with the thickness of the liquid film WF for one layer as a reference value. “The number of stages of the heat transfer tubes 30d” represents the number of heat transfer tubes 30d located on the same vertical reference line Vr. The uppermost step in the vertical direction is the first step.

図16に示すように、液相の冷媒は、第1伝熱面34のみに蓄積され、第1伝熱面34において液膜WFが成長する。第2伝熱面35及び第3伝熱面36においても液相の冷媒は生じるものの、第2伝熱面35及び第3伝熱面36には液相の冷媒は蓄積されず、第2伝熱面35及び第3伝熱面36は常にフレッシュな状態(厚い液膜で被覆されていない状態)に保たれる。このように、本実施形態によれば、第1伝熱面34において、液膜WFの厚さが伝熱管30dの段数の増加にともなって加速度的に増加する。鉛直方向における最も上側の段を第1段目としたとき、第n段目(nは整数)に位置する伝熱管30dの第1伝熱面34の伝熱性能は、円管を用いた凝縮器の(3n−2)段目の伝熱管の伝熱性能に相当する。第2伝熱面35及び第3伝熱面36の伝熱性能は、伝熱管30dの段数の増加に依存せず、常にn=1(1段目)のときの伝熱性能に等しい。伝熱管30dの段数と伝熱管30dの外周面(各伝熱面)の熱伝達率との関係をシミュレーションによって調べた。結果を図17に示す。   As shown in FIG. 16, the liquid-phase refrigerant is accumulated only on the first heat transfer surface 34, and the liquid film WF grows on the first heat transfer surface 34. Although liquid phase refrigerant is also generated on the second heat transfer surface 35 and the third heat transfer surface 36, liquid phase refrigerant is not accumulated on the second heat transfer surface 35 and the third heat transfer surface 36, and the second heat transfer surface 36. The hot surface 35 and the third heat transfer surface 36 are always kept in a fresh state (a state not covered with a thick liquid film). As described above, according to the present embodiment, the thickness of the liquid film WF increases at the first heat transfer surface 34 as the number of stages of the heat transfer tubes 30d increases. When the uppermost step in the vertical direction is the first step, the heat transfer performance of the first heat transfer surface 34 of the heat transfer tube 30d located in the nth step (n is an integer) is a condensation using a circular tube. This corresponds to the heat transfer performance of the (3n-2) stage heat transfer tube of the vessel. The heat transfer performance of the second heat transfer surface 35 and the third heat transfer surface 36 does not depend on the increase in the number of stages of the heat transfer tubes 30d, and is always equal to the heat transfer performance when n = 1 (first stage). The relationship between the number of stages of the heat transfer tube 30d and the heat transfer coefficient of the outer peripheral surface (each heat transfer surface) of the heat transfer tube 30d was examined by simulation. The results are shown in FIG.

図17において、横軸は、伝熱管30dの段数を表している。縦軸は、1段目の伝熱管30dの外周面(各伝熱面)の熱伝達率に対する、n段目の伝熱管30dの外周面(各伝熱面)の熱伝達率の比率を表している。図17には、第1伝熱面34、第2伝熱面35及び第3伝熱面35の熱伝達率に加え、平均値と、円管の値とが示されている。本実施形態の凝縮器43によれば、第1伝熱面34の熱伝達率は、2段目以降の全ての段数で円管の表面の熱伝達率を下回った。しかし、第2伝熱面35及び第3伝熱面36は、2段目以降の全ての段数で円管の表面の熱伝達率を上回った。第1伝熱面34、第2伝熱面35及び第3伝熱面35の熱伝達率の平均値は、2段目以降の全ての段数で円管の表面の熱伝達率を上回った。   In FIG. 17, the horizontal axis represents the number of stages of the heat transfer tube 30d. The vertical axis represents the ratio of the heat transfer coefficient of the outer peripheral surface (each heat transfer surface) of the nth heat transfer tube 30d to the heat transfer coefficient of the outer peripheral surface (each heat transfer surface) of the first heat transfer tube 30d. ing. In FIG. 17, in addition to the heat transfer coefficients of the first heat transfer surface 34, the second heat transfer surface 35, and the third heat transfer surface 35, the average value and the value of the circular tube are shown. According to the condenser 43 of the present embodiment, the heat transfer coefficient of the first heat transfer surface 34 is lower than the heat transfer coefficient of the surface of the circular tube in all the stages after the second stage. However, the second heat transfer surface 35 and the third heat transfer surface 36 exceeded the heat transfer coefficient of the surface of the circular tube in all the steps after the second step. The average value of the heat transfer coefficient of the first heat transfer surface 34, the second heat transfer surface 35, and the third heat transfer surface 35 exceeded the heat transfer coefficient of the surface of the circular tube in all the stages after the second stage.

次に、10段目に位置する伝熱管30dについて、傾斜角度θと伝熱管30dの外周面の熱伝達率(3つの面の平均値)との関係をシミュレーションによって調べた。シミュレーションは、12.7mm、16.0mm、19.05mmの直径Φを有する伝熱管30dを用いた凝縮器のそれぞれについて実施した。結果を図18に示す。図18から理解できるように、状態2又は状態3において、伝熱管30dは優れた熱伝達率を示した。12.7〜19.05mmの直径Φを有する伝熱管30dに関して、傾斜角度θが10〜20度の範囲にあるとき、凝縮器43は、より優れた熱交換性能を示す。水平面に対する伝熱管30dの底面36(第3伝熱面)の傾斜角度θは、10〜20度であることが望ましいと言える。   Next, the relationship between the inclination angle θ and the heat transfer coefficient of the outer peripheral surface of the heat transfer tube 30d (the average value of the three surfaces) of the heat transfer tube 30d located at the 10th stage was examined by simulation. The simulation was performed for each of the condensers using the heat transfer tube 30d having diameters Φ of 12.7 mm, 16.0 mm, and 19.05 mm. The results are shown in FIG. As can be understood from FIG. 18, in the state 2 or the state 3, the heat transfer tube 30d showed an excellent heat transfer coefficient. With respect to the heat transfer tube 30d having a diameter Φ of 12.7 to 19.05 mm, when the inclination angle θ is in the range of 10 to 20 degrees, the condenser 43 exhibits better heat exchange performance. It can be said that the inclination angle θ of the bottom surface 36 (third heat transfer surface) of the heat transfer tube 30d with respect to the horizontal plane is desirably 10 to 20 degrees.

(変形例)
図19に示すように、全ての伝熱管30dの傾斜方向が一致していることは必須ではない。図19に示す凝縮器53において、水平方向に対する第1伝熱管30Aの底面の傾斜角度θは、水平方向に対する第2伝熱管30Bの底面の傾斜角度θに等しい。ただし、水平方向に対する第1伝熱管30Aの底面の傾斜方向は、水平方向に対する第2伝熱管30Bの底面の傾斜方向と異なっている。第1伝熱管30Aの底面は、第2伝熱管30Bの底面の傾斜方向とは逆方向に傾斜している。第1伝熱管30Aの第1の角部31が水平方向の一方の側にあるのに対し、第2伝熱管30Bの第1の角部31が水平方向の他方の側にある。水平面に対する第1伝熱管30Aの底面の傾斜角度θが正の値であるとすると、水平面に対する第2伝熱管30Bの底面の傾斜角度θは負の値である。水平方向に関して、第1伝熱管30Aの第1の角部31の位置は、第2伝熱管30Bの第2の角部32の位置に一致している。第1伝熱管30Aの第2の角部32の位置は、第2伝熱管30Bの第1の角部31の位置に一致している。言い換えれば、縦断面において、第1伝熱管30Aの第1の角部31及び第2伝熱管30Bの第2の角部32は、鉛直方向に平行な第1の基準線V1の上に存在する。縦断面において、第1伝熱管30Aの第2の角部32及び第2伝熱管30Bの第1の角部31は、鉛直方向に平行な第2の基準線V2の上に存在する。基準線V1及びV2は、第1実施形態で説明した通りである。
(Modification)
As shown in FIG. 19, it is not essential that the inclination directions of all the heat transfer tubes 30d coincide. In the condenser 53 shown in FIG. 19, the inclination angle θ of the bottom surface of the first heat transfer tube 30A with respect to the horizontal direction is equal to the inclination angle θ of the bottom surface of the second heat transfer tube 30B with respect to the horizontal direction. However, the inclination direction of the bottom surface of the first heat transfer tube 30A with respect to the horizontal direction is different from the inclination direction of the bottom surface of the second heat transfer tube 30B with respect to the horizontal direction. The bottom surface of the first heat transfer tube 30A is inclined in a direction opposite to the inclination direction of the bottom surface of the second heat transfer tube 30B. The first corner portion 31 of the first heat transfer tube 30A is on one side in the horizontal direction, whereas the first corner portion 31 of the second heat transfer tube 30B is on the other side in the horizontal direction. If the inclination angle θ of the bottom surface of the first heat transfer tube 30A with respect to the horizontal plane is a positive value, the inclination angle θ of the bottom surface of the second heat transfer tube 30B with respect to the horizontal plane is a negative value. Regarding the horizontal direction, the position of the first corner portion 31 of the first heat transfer tube 30A coincides with the position of the second corner portion 32 of the second heat transfer tube 30B. The position of the second corner portion 32 of the first heat transfer tube 30A coincides with the position of the first corner portion 31 of the second heat transfer tube 30B. In other words, in the longitudinal section, the first corner portion 31 of the first heat transfer tube 30A and the second corner portion 32 of the second heat transfer tube 30B exist on the first reference line V1 parallel to the vertical direction. . In the longitudinal section, the second corner portion 32 of the first heat transfer tube 30A and the first corner portion 31 of the second heat transfer tube 30B exist on the second reference line V2 parallel to the vertical direction. The reference lines V1 and V2 are as described in the first embodiment.

図19に示す凝縮器53によれば、液膜の成長がさらに抑制されうる。すなわち、液相の冷媒は、第1伝熱管30Aの第1の角部31から離脱し、第2伝熱管30Bの第2の角部32をかすめて通り、第2伝熱管30Bの下方にある伝熱管30d(第1伝熱管と同一の配置を有する)の第1伝熱面34に達する。また、液相の冷媒は、第2伝熱管30Bの第1の角部31から離脱し、第1伝熱管30Aの第2の角部32をかすめて通り、第1伝熱管30Aの下方にある伝熱管30d(第2伝熱管と同一の配置を有する)の第1伝熱面34に達する。このように、本変形例によれば、液相の冷媒の流れが左右に分配されるため、伝熱管30dの第1伝熱面34における液膜の成長が抑制されうる。その結果、円管に比較して、伝熱管30dの熱伝達率(平均値)がさらに向上する。   According to the condenser 53 shown in FIG. 19, the growth of the liquid film can be further suppressed. That is, the liquid-phase refrigerant is separated from the first corner portion 31 of the first heat transfer tube 30A, passes through the second corner portion 32 of the second heat transfer tube 30B, and is below the second heat transfer tube 30B. It reaches the first heat transfer surface 34 of the heat transfer tube 30d (having the same arrangement as the first heat transfer tube). The liquid-phase refrigerant is separated from the first corner portion 31 of the second heat transfer tube 30B, passes through the second corner portion 32 of the first heat transfer tube 30A, and is below the first heat transfer tube 30A. It reaches the first heat transfer surface 34 of the heat transfer tube 30d (having the same arrangement as the second heat transfer tube). Thus, according to this modification, the flow of the liquid-phase refrigerant is distributed to the left and right, so that the growth of the liquid film on the first heat transfer surface 34 of the heat transfer tube 30d can be suppressed. As a result, the heat transfer coefficient (average value) of the heat transfer tube 30d is further improved as compared with the circular tube.

また、本変形例によれば、気相の冷媒の流路(隣り合う伝熱管30dの間の空間)の形状が複雑化し、伝熱管30dの表面からの気相の冷媒の剥離が抑制され、伝熱管30dの表面からの液相の冷媒の離脱が促進される。液相の冷媒が第1伝熱管30Aから離脱したとき、第2伝熱管30Bの伝熱面への液相の冷媒の再接触を最小限に止めることができる。したがって、冷媒の流量が多い過負荷条件においても、伝熱管30dの伝熱性能を十分に発揮させることができる。気相の冷媒の流路の幅も均一化されるので、流路の形状に起因する圧力損失も低減する。圧力損失の低減にともなって凝縮圧力が低下するため、伝熱性能のさらなる向上を期待できる。   Further, according to the present modification, the shape of the flow path of the gas-phase refrigerant (the space between the adjacent heat transfer tubes 30d) is complicated, and the separation of the gas-phase refrigerant from the surface of the heat transfer tubes 30d is suppressed, The detachment of the liquid refrigerant from the surface of the heat transfer tube 30d is promoted. When the liquid-phase refrigerant is separated from the first heat transfer tube 30A, the re-contact of the liquid-phase refrigerant with the heat transfer surface of the second heat transfer tube 30B can be minimized. Therefore, the heat transfer performance of the heat transfer tube 30d can be sufficiently exerted even in an overload condition where the flow rate of the refrigerant is large. Since the width of the flow path of the gas phase refrigerant is also made uniform, pressure loss due to the shape of the flow path is also reduced. As the pressure loss is reduced, the condensing pressure decreases, so further improvement in heat transfer performance can be expected.

さらに、伝熱管30dの断面形状が概ね三角形であるため、伝熱管30dと同じ流路断面積を有する円管と比較して、伝熱管30dは、より長い濡れ縁長さ(断面における伝熱面の全長)を有する。したがって、内周面における熱伝達率が伝熱管30dと円管とで等しかったとしても、(総括熱伝達率×伝熱面積)の値を増やすことができる。これにより、伝熱性能のさらなる向上を期待できる。   Furthermore, since the cross-sectional shape of the heat transfer tube 30d is generally triangular, the heat transfer tube 30d has a longer wetting edge length (of the heat transfer surface in the cross section) compared to a circular tube having the same flow path cross-sectional area as the heat transfer tube 30d. Full length). Therefore, even if the heat transfer coefficient on the inner peripheral surface is equal between the heat transfer tube 30d and the circular tube, the value of (overall heat transfer coefficient × heat transfer area) can be increased. Thereby, further improvement in heat transfer performance can be expected.

次に、図20に示す凝縮器63は、図19を参照して説明した凝縮器53をさらに変形させたものである。詳細には、図19を参照して説明した凝縮器53において、第2伝熱管30Bを水平方向に移動させることによって、凝縮器63が得られる。つまり、本変形例の凝縮器63において、第1伝熱管30Aの重心の位置Gは、第2伝熱管30Bの重心の位置Gから水平方向にオフセットしている。第1伝熱管30Aの第1の角部31を通り、かつ、鉛直方向に平行な基準線β1は、第2伝熱管30Bの第2の角部32を通り、かつ、鉛直方向に平行な基準線β2から水平方向に所定距離Lだけ離れている。   Next, the condenser 63 shown in FIG. 20 is obtained by further modifying the condenser 53 described with reference to FIG. Specifically, in the condenser 53 described with reference to FIG. 19, the condenser 63 is obtained by moving the second heat transfer tube 30B in the horizontal direction. That is, in the condenser 63 of this modification, the position G of the center of gravity of the first heat transfer tube 30A is offset in the horizontal direction from the position G of the center of gravity of the second heat transfer tube 30B. The reference line β1 that passes through the first corner portion 31 of the first heat transfer tube 30A and is parallel to the vertical direction passes through the second corner portion 32 of the second heat transfer tube 30B and is parallel to the vertical direction. It is separated from the line β2 by a predetermined distance L in the horizontal direction.

言い換えれば、凝縮器63は、次のような構成を有する。凝縮器63の縦断面において、複数の伝熱管30dが格子状に並んでいる。鉛直方向における奇数段に位置する複数の伝熱管30dの第1の角部31の位置が水平方向に関して互いに揃っている。鉛直方向における偶数段に位置する伝熱管30dの第2の角部32は、水平方向に関して、奇数段に位置する伝熱管30dの第1の角部31と頂点33pとの間に位置している。   In other words, the condenser 63 has the following configuration. In the longitudinal section of the condenser 63, a plurality of heat transfer tubes 30d are arranged in a lattice pattern. The positions of the first corner portions 31 of the plurality of heat transfer tubes 30d located at odd-numbered stages in the vertical direction are aligned with each other in the horizontal direction. The second corner portion 32 of the heat transfer tube 30d located at the even-numbered stage in the vertical direction is located between the first corner portion 31 and the apex 33p of the heat transfer tube 30d located at the odd-numbered stage in the horizontal direction. .

このような構成によれば、液相の冷媒は、第1伝熱管30Aの第1の角部31から離脱し、第2伝熱管30Bに接触することなく第2伝熱管30Bの下方にある伝熱管30d(第1伝熱管30Aと同一の配置を有する)の第1伝熱面34に達する。すなわち、図20に示す凝縮器63によれば、図19に示す凝縮器53に比較して、液相の冷媒が上側の伝熱管30dから下側の伝熱管30dへと流れ落ちることによる影響をより確実に排除することができる。そのため、熱伝達率の更なる向上を期待できる。   According to such a configuration, the liquid-phase refrigerant is detached from the first corner portion 31 of the first heat transfer tube 30A, and is below the second heat transfer tube 30B without contacting the second heat transfer tube 30B. It reaches the first heat transfer surface 34 of the heat tube 30d (having the same arrangement as the first heat transfer tube 30A). That is, according to the condenser 63 shown in FIG. 20, compared to the condenser 53 shown in FIG. 19, the influence of the liquid-phase refrigerant flowing down from the upper heat transfer tube 30 d to the lower heat transfer tube 30 d is more affected. It can be reliably excluded. Therefore, further improvement in heat transfer coefficient can be expected.

ただし、上記した所定距離Lは特に限定されない。例えば、水平方向に関して互いに隣り合う第1伝熱管30Aと第1伝熱管30Aとの間に第2伝熱管30Bが位置していてもよい。つまり、図7を参照して説明したように、第1伝熱管30A及び第2伝熱管30Bが互い違いのパターンで並んでいてもよい。所定距離Lは、予測される液滴Wの直径φに概ね一致していてもよい。   However, the predetermined distance L is not particularly limited. For example, the second heat transfer tube 30B may be located between the first heat transfer tube 30A and the first heat transfer tube 30A that are adjacent to each other in the horizontal direction. That is, as described with reference to FIG. 7, the first heat transfer tubes 30 </ b> A and the second heat transfer tubes 30 </ b> B may be arranged in an alternating pattern. The predetermined distance L may substantially coincide with the predicted diameter φ of the droplet W.

本明細書に開示された熱交換器は、空気調和装置、チラー、蓄熱装置などの様々な機器に利用されうる。   The heat exchanger disclosed in the present specification can be used for various devices such as an air conditioner, a chiller, and a heat storage device.

10 冷凍サイクル装置
11 蒸発器
12 圧縮機
13,23,43,53,63 凝縮器
14 流量制御弁
20 シェル
30,30c,30d 伝熱管
30A 第1伝熱管
30B 第2伝熱管
31 第1の角部
32 第2の角部
33 頂部
33p 頂点
34 第1伝熱面
35 第2伝熱面
36 第3伝熱面(底面)
V1 第1の基準線
V2 第2の基準線
Vr 鉛直基準線
Hr 水平基準線
G 重心
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Refrigeration cycle apparatus 11 Evaporator 12 Compressor 13, 23, 43, 53, 63 Condenser 14 Flow control valve 20 Shell 30, 30c, 30d Heat transfer tube 30A 1st heat transfer tube 30B 2nd heat transfer tube 31 1st corner | angular part 32 Second corner 33 Top 33p Vertex 34 First heat transfer surface 35 Second heat transfer surface 36 Third heat transfer surface (bottom surface)
V1 First reference line V2 Second reference line Vr Vertical reference line Hr Horizontal reference line G Center of gravity

Claims (12)

シェルと、
前記シェルの内部に配置された複数の伝熱管と、
を備え、
前記複数の伝熱管は、互いに平行に並べられており、
前記複数の伝熱管のそれぞれは、前記複数の伝熱管のそれぞれの長手方向に垂直な縦断面において前記複数の伝熱管のそれぞれの断面積と同じ面積を有する円の半径よりも小さい曲率半径の輪郭を示す部分である第1の角部を有し、
前記第1の角部は、鉛直方向において前記複数の伝熱管のそれぞれの最も下に位置する部分を構成しており、
前記複数の伝熱管のそれぞれは、前記鉛直方向において最も上に位置する頂点を含み、
前記鉛直方向において互いに隣り合う1組の前記伝熱管から選ばれる上側の前記伝熱管を第1伝熱管と定義し、下側の前記伝熱管を第2伝熱管と定義したとき、前記第1伝熱管の前記第1の角部は、前記第2伝熱管の前記頂点から水平方向に離れた位置にあり、
前記複数の伝熱管のそれぞれは、前記縦断面において前記複数の伝熱管のそれぞれの断面積と同じ面積を有する円の半径よりも小さい曲率半径の輪郭を示す前記部分を3つ又は3つを越えて有する、熱交換器。
Shell,
A plurality of heat transfer tubes disposed inside the shell;
With
The plurality of heat transfer tubes are arranged in parallel to each other,
Each of the plurality of heat transfer tubes has a curvature radius profile that is smaller than a radius of a circle having the same area as the cross-sectional area of each of the plurality of heat transfer tubes in a vertical cross section perpendicular to the longitudinal direction of each of the plurality of heat transfer tubes. Having a first corner that is a portion indicating
The first corner portion constitutes a lowermost portion of each of the plurality of heat transfer tubes in the vertical direction,
Each of the plurality of heat transfer tubes includes an apex located at the top in the vertical direction,
When the upper heat transfer tube selected from the pair of heat transfer tubes adjacent to each other in the vertical direction is defined as a first heat transfer tube, and the lower heat transfer tube is defined as a second heat transfer tube, the first heat transfer tube is defined. The first corner of the heat pipe is in a position horizontally away from the apex of the second heat transfer pipe,
Each of the plurality of heat transfer tubes has three or more than three portions showing a contour of a radius of curvature smaller than a radius of a circle having the same area as the cross-sectional area of each of the plurality of heat transfer tubes in the longitudinal section. A heat exchanger.
前記第1の角部は、前記水平方向における前記複数の伝熱管のそれぞれの一端に位置する部分であり、
前記複数の伝熱管のそれぞれは、前記水平方向における他端に位置する部分である第2の角部をさらに含み、
前記縦断面において、前記第1伝熱管の前記第1の角部及び前記第2伝熱管の前記第1の角部は、前記鉛直方向に平行な第1の基準線の上に存在し、前記第1伝熱管の前記第2の角部及び前記第2伝熱管の前記第2の角部は、前記鉛直方向に平行な第2の基準線の上に存在する、請求項1に記載の熱交換器。
The first corner is a portion located at one end of each of the plurality of heat transfer tubes in the horizontal direction,
Each of the plurality of heat transfer tubes further includes a second corner that is a portion located at the other end in the horizontal direction,
In the longitudinal section, the first corner of the first heat transfer tube and the first corner of the second heat transfer tube are present on a first reference line parallel to the vertical direction, 2. The heat according to claim 1, wherein the second corner of the first heat transfer tube and the second corner of the second heat transfer tube exist on a second reference line parallel to the vertical direction. Exchanger.
前記縦断面において、前記複数の伝熱管が格子状に並んでいる、請求項1又は2に記載の熱交換器。   The heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the plurality of heat transfer tubes are arranged in a lattice shape in the longitudinal section. 前記縦断面において、前記複数の伝熱管が互い違いのパターンで並んでいる、請求項1又は2に記載の熱交換器。   The heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the plurality of heat transfer tubes are arranged in a staggered pattern in the longitudinal section. 前記縦断面において、前記複数の伝熱管のそれぞれを包囲する最小の面積の正多角形が正三角形である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱交換器。   The heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, wherein a regular polygon having a minimum area surrounding each of the plurality of heat transfer tubes is an equilateral triangle in the longitudinal section. 前記複数の伝熱管のそれぞれの底面は、平坦面であり、前記水平方向に対して10〜20度の範囲で傾斜している、請求項5に記載の熱交換器。   6. The heat exchanger according to claim 5, wherein the bottom surfaces of the plurality of heat transfer tubes are flat surfaces and are inclined in a range of 10 to 20 degrees with respect to the horizontal direction. 前記縦断面における前記複数の伝熱管のそれぞれの前記輪郭は、前記伝熱管を包囲する最小の面積の前記正三角形よりも前記複数の伝熱管のそれぞれの内側に向かって引き下がった凹状部分を有する、請求項5に記載の熱交換器。   Each of the contours of the plurality of heat transfer tubes in the longitudinal section has a concave portion that is drawn toward the inside of each of the plurality of heat transfer tubes from the equilateral triangle having the smallest area surrounding the heat transfer tubes. The heat exchanger according to claim 5. 前記縦断面において、前記複数の伝熱管のそれぞれの重心を通り、かつ前記鉛直方向に平行な基準線に関して、前記複数の伝熱管のそれぞれの前記輪郭が非対称である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の熱交換器。   8. Any one of claims 1 to 7, wherein, in the longitudinal section, the contours of the plurality of heat transfer tubes are asymmetric with respect to a reference line that passes through the center of gravity of the plurality of heat transfer tubes and is parallel to the vertical direction. The heat exchanger according to claim 1. 前記第1の角部は、前記水平方向における前記複数の伝熱管のそれぞれの一端に位置する部分であり、
前記複数の伝熱管のそれぞれは、前記水平方向における他端に位置する部分である第2の角部をさらに含み、
前記第2の角部は、前記第1の角部よりも、前記鉛直方向において上方に位置している、請求項1〜8のいずれか1項に記載の熱交換器。
The first corner is a portion located at one end of each of the plurality of heat transfer tubes in the horizontal direction,
Each of the plurality of heat transfer tubes further includes a second corner that is a portion located at the other end in the horizontal direction,
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 8, wherein the second corner is positioned above the first corner in the vertical direction.
前記水平方向に対する前記第1伝熱管の底面の傾斜角度は、前記水平方向に対する前記第2伝熱管の底面の傾斜角度に等しく、
前記水平方向に対する前記第1伝熱管の底面の傾斜方向は、前記水平方向に対する前記第2伝熱管の底面の傾斜方向と異なっている、請求項5又は6に記載の熱交換器。
The inclination angle of the bottom surface of the first heat transfer tube with respect to the horizontal direction is equal to the inclination angle of the bottom surface of the second heat transfer tube with respect to the horizontal direction,
The heat exchanger according to claim 5 or 6, wherein an inclination direction of the bottom surface of the first heat transfer tube with respect to the horizontal direction is different from an inclination direction of the bottom surface of the second heat transfer tube with respect to the horizontal direction.
前記縦断面において、前記複数の伝熱管が格子状に並んでおり、
前記縦断面において、前記複数の伝熱管のそれぞれを包囲する最小の面積の正多角形が正三角形であり、
前記複数の伝熱管のそれぞれの底面は、平坦面であり、
前記水平方向に対する前記第1伝熱管の底面の傾斜角度は、前記水平方向に対する前記第2伝熱管の底面の傾斜角度に等しく、
前記水平方向に対する前記第1伝熱管の底面の傾斜方向は、前記水平方向に対する前記第2伝熱管の底面の傾斜方向と異なっており、
前記鉛直方向における奇数段に位置する前記複数の伝熱管の前記第1の角部の位置が前記水平方向に関して互いに揃っており、
前記鉛直方向における偶数段に位置する前記伝熱管の前記第2の角部は、前記水平方向に関して、前記奇数段に位置する前記伝熱管の前記第1の角部と前記頂点との間に位置している、請求項1に記載の熱交換器。
In the longitudinal section, the plurality of heat transfer tubes are arranged in a lattice pattern,
In the longitudinal section, the regular polygon of the minimum area surrounding each of the plurality of heat transfer tubes is a regular triangle,
Each bottom surface of the plurality of heat transfer tubes is a flat surface,
The inclination angle of the bottom surface of the first heat transfer tube with respect to the horizontal direction is equal to the inclination angle of the bottom surface of the second heat transfer tube with respect to the horizontal direction,
The inclination direction of the bottom surface of the first heat transfer tube with respect to the horizontal direction is different from the inclination direction of the bottom surface of the second heat transfer tube with respect to the horizontal direction,
The positions of the first corners of the plurality of heat transfer tubes located in odd stages in the vertical direction are aligned with each other in the horizontal direction;
The second corner portion of the heat transfer tube located at the even-numbered stage in the vertical direction is located between the first corner portion of the heat-transfer tube located at the odd-numbered stage and the apex with respect to the horizontal direction. The heat exchanger according to claim 1.
冷媒を加熱する蒸発器と、
前記冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記冷媒を凝縮させる前記凝縮器と、
を備え、
請求項1〜11のいずれか1項に記載の熱交換器によって前記凝縮器が構成されている、冷凍サイクル装置。
An evaporator for heating the refrigerant;
A compressor for compressing the refrigerant;
The condenser for condensing the refrigerant;
With
The refrigeration cycle apparatus in which the condenser is configured by the heat exchanger according to any one of claims 1 to 11.
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