JP3361475B2 - 熱交換器 - Google Patents
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- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
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- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として空気調和
機などに使用されるフィン付き熱交換器や二重管熱交換
器などの熱交換器に関するものである。
機などに使用されるフィン付き熱交換器や二重管熱交換
器などの熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】フィン付き熱交換器は、図８に示すよう
に、所定間隔で並べられたフィン群２０１と、このフィ
ン群２０１のフィン面に垂直な方向に貫通して挿入され
る伝熱管群２０２とから構成されている。気流２０３は
フィン間を矢印方向に流動し、伝熱管群２０２の流路を
流れる流体と熱交換する。このようなフィン付き熱交換
器は、端部側を所定の曲率半径Ｒで湾曲させ、空気調和
装置の室外機内に収納して使用されるのが一般的であ
る。 第1の従来技術（特開昭６１−１５０８９号公報
記載の技術）を、図9(ａ)、(ｂ)に示す。図９（ａ）は
伝熱管の一部を示す縦断面図、図９（ｂ）は同伝熱管の
内壁面を示す要部拡大断面図である。第１の従来技術
は、伝熱管２０２の内部に、金属の細線をスパイラル状
に巻いて構成されるコイル２０４を挿入し、このコイル
２０４の外周を伝熱管２０２の内面に密着固定し、さら
に伝熱管２０２内面に多数の粉粒体２０５を接合して多
孔質体層を形成したものである。この構成によれば、伝
熱管２０２の内面の伝熱面積が増大するとともに、乱流
効果、毛細管現象効果、及び核沸騰効果も発揮され、伝
熱性能が向上するとされている。第２の従来技術（実開
昭５８−５２４９１号公報記載の技術）を、図１０に示
す。図１０はフィン付き熱交換器の伝熱管中心を通る面
での断面図である。第２の従来技術は、伝熱管２０２内
に、熱で変形するスペーサ２０６を挿入し、挿入後に熱
を加えてスペーサ２０６を管内壁に密着させるものであ
る。なお、伝熱管２０２の外周面には、フィン群２０１
が接合されている。この構成によれば、伝熱管２０２内
面の伝熱面積が増大され、また乱流効果も発揮され、伝
熱低能が向上するとされている。第３の従来技術（特開
平１０−２６３８号公報記載の技術）を、図１１に示
す。図１１はフィン付き熱交換器の構成を示す斜視図で
ある。第３の従来技術は、凝縮器として作用するフィン
付き熱交換器において、冷媒の出口配管部２０７のパス
数を少なくし、この出口配管部２０７を空気の流れ方向
２０３に対して風上側に配置し、隣接する風下側の配管
２０２との間にあるフィン２０１に、熱伝導を遮断する
スリット２０８を、フィン２０１の長手方向に設けたも
のである。この構成によれば、熱交換器を凝縮器として
使用した場合、主に過冷却域となる出口配管部２０７で
管内流速を速めることができるために伝熱性能が向上す
るとともに、温度の低い過冷却域を風上側に配置するこ
とで空気との温度差を大きくとることができるので凝縮
性能を向上できるとされている。第4の従来技術（特開
昭５７−１２７７３２号公報記載の技術）を、図１２に
示す。図１２はフィン付き熱交換器の構成を示す斜視図
である。第４の従来技術は、凝縮器として作用するフィ
ン付き熱交換器において、冷媒の出口配管部２０９の配
管径を他の部分の配管径より細くするものである。この
構成によれば、熱交換器を凝縮器として使用した場合、
過冷却域となる細管部２０９で管内流速を速めることが
できるために伝熱性能が向上するとともに、温度の低い
過冷却域を風上側に配置することで空気との温度差を大
きくとることができるので凝縮性能を向上できるとされ
ている。第５の従来技術（特開平２−１０３３５５号公
報記載の技術）を、図１３（ａ）、（ｂ）に示す。図１
３（ａ）はフィン付き熱交換器の構成を示す斜視図、図
１３(ｂ）は同熱交換器を構成する伝熱管の断面図であ
る。第５の従来技術は、凝縮器として作用するフィン付
き熱交換器において、冷媒出口付近で伝熱管２１０内に
インナーロッド２１１を挿入したものである。この構成
によれば、凝縮器として使用されるフィン付き熱交換器
は、過冷却域に挿入されたインナーロッド２１１により
充填する冷媒量を削減できるとされている。
に、所定間隔で並べられたフィン群２０１と、このフィ
ン群２０１のフィン面に垂直な方向に貫通して挿入され
る伝熱管群２０２とから構成されている。気流２０３は
フィン間を矢印方向に流動し、伝熱管群２０２の流路を
流れる流体と熱交換する。このようなフィン付き熱交換
器は、端部側を所定の曲率半径Ｒで湾曲させ、空気調和
装置の室外機内に収納して使用されるのが一般的であ
る。 第1の従来技術（特開昭６１−１５０８９号公報
記載の技術）を、図9(ａ)、(ｂ)に示す。図９（ａ）は
伝熱管の一部を示す縦断面図、図９（ｂ）は同伝熱管の
内壁面を示す要部拡大断面図である。第１の従来技術
は、伝熱管２０２の内部に、金属の細線をスパイラル状
に巻いて構成されるコイル２０４を挿入し、このコイル
２０４の外周を伝熱管２０２の内面に密着固定し、さら
に伝熱管２０２内面に多数の粉粒体２０５を接合して多
孔質体層を形成したものである。この構成によれば、伝
熱管２０２の内面の伝熱面積が増大するとともに、乱流
効果、毛細管現象効果、及び核沸騰効果も発揮され、伝
熱性能が向上するとされている。第２の従来技術（実開
昭５８−５２４９１号公報記載の技術）を、図１０に示
す。図１０はフィン付き熱交換器の伝熱管中心を通る面
での断面図である。第２の従来技術は、伝熱管２０２内
に、熱で変形するスペーサ２０６を挿入し、挿入後に熱
を加えてスペーサ２０６を管内壁に密着させるものであ
る。なお、伝熱管２０２の外周面には、フィン群２０１
が接合されている。この構成によれば、伝熱管２０２内
面の伝熱面積が増大され、また乱流効果も発揮され、伝
熱低能が向上するとされている。第３の従来技術（特開
平１０−２６３８号公報記載の技術）を、図１１に示
す。図１１はフィン付き熱交換器の構成を示す斜視図で
ある。第３の従来技術は、凝縮器として作用するフィン
付き熱交換器において、冷媒の出口配管部２０７のパス
数を少なくし、この出口配管部２０７を空気の流れ方向
２０３に対して風上側に配置し、隣接する風下側の配管
２０２との間にあるフィン２０１に、熱伝導を遮断する
スリット２０８を、フィン２０１の長手方向に設けたも
のである。この構成によれば、熱交換器を凝縮器として
使用した場合、主に過冷却域となる出口配管部２０７で
管内流速を速めることができるために伝熱性能が向上す
るとともに、温度の低い過冷却域を風上側に配置するこ
とで空気との温度差を大きくとることができるので凝縮
性能を向上できるとされている。第4の従来技術（特開
昭５７−１２７７３２号公報記載の技術）を、図１２に
示す。図１２はフィン付き熱交換器の構成を示す斜視図
である。第４の従来技術は、凝縮器として作用するフィ
ン付き熱交換器において、冷媒の出口配管部２０９の配
管径を他の部分の配管径より細くするものである。この
構成によれば、熱交換器を凝縮器として使用した場合、
過冷却域となる細管部２０９で管内流速を速めることが
できるために伝熱性能が向上するとともに、温度の低い
過冷却域を風上側に配置することで空気との温度差を大
きくとることができるので凝縮性能を向上できるとされ
ている。第５の従来技術（特開平２−１０３３５５号公
報記載の技術）を、図１３（ａ）、（ｂ）に示す。図１
３（ａ）はフィン付き熱交換器の構成を示す斜視図、図
１３(ｂ）は同熱交換器を構成する伝熱管の断面図であ
る。第５の従来技術は、凝縮器として作用するフィン付
き熱交換器において、冷媒出口付近で伝熱管２１０内に
インナーロッド２１１を挿入したものである。この構成
によれば、凝縮器として使用されるフィン付き熱交換器
は、過冷却域に挿入されたインナーロッド２１１により
充填する冷媒量を削減できるとされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１の従来技術の構成では、コイルとしてかなり細い線径
の線を使用しているので、管内に挿入するコイルによ
り、管内容積を著しく削減することはできない。また、
熱交換器を凝縮器として使用した場合、凝縮した液によ
り、伝熱面である管内面は厚い凝縮液膜で覆われやす
く、熱交換性能を低下させるという課題を有している。
また、上記第２の従来技術の構成では、主に伝熱管内面
の伝熱面積の増大と乱流効果に着目していることと、ス
ペーサの厚みについては特に特定がないことから判断す
ると、伝熱管の肉厚程度であり、やはり管内容積を著し
く削減することはできない。また、熱交換器を凝縮器と
して使用した場合、凝縮した液により、伝熱面である管
内面は厚い凝縮液膜で覆われやすく、熱交換性能を低下
させるという課題を有している。また、上記第３の従来
技術の構成では、最少パスにすることで管内流速は速ま
るものの、この最少パスでの流速が最速であり、これ以
上に速度を向上させることができない。また、流速の変
化は少なくとも伝熱管一本毎での速度変化しか対応でき
ない。また、管内容積を削減することもできない。さら
に、熱交換器を凝縮器として使用した場合、凝縮した液
により、伝熱面である管内面は厚い凝縮液膜で覆われ、
熱交換性能を低下させるという課題を有している。ま
た、上記第４の従来技術の構成では、細管部分で管内流
速は向上し、この細管径の選定により任意に流速を決定
できるものの、細管径を変化させるには、細管を挿入す
るための穴を有するフィンの金型を変更する必要があ
り、高価な金型投資が必要で容易に変更することはでき
ない。また、管内容積を削減することもできない。さら
に、熱交換器を凝縮器として使用した場合、凝縮した液
により、伝熱面である管内面は厚い凝縮液膜に覆われや
すく、熱交換性能を低下させるという課題を有してい
る。また、上記第５の従来技術の構成では、凝縮器とし
て使用した時の冷媒量削滅についてのみ有効であり、蒸
発器として使用した場合は、凝縮器出口に圧力４ｋｇ／
ｃm２を満足する部材を挿入すると記載されていること
から、大幅な圧力損失の増大をまねき、著しく蒸発能力
が低下するという課題を有している。
１の従来技術の構成では、コイルとしてかなり細い線径
の線を使用しているので、管内に挿入するコイルによ
り、管内容積を著しく削減することはできない。また、
熱交換器を凝縮器として使用した場合、凝縮した液によ
り、伝熱面である管内面は厚い凝縮液膜で覆われやす
く、熱交換性能を低下させるという課題を有している。
また、上記第２の従来技術の構成では、主に伝熱管内面
の伝熱面積の増大と乱流効果に着目していることと、ス
ペーサの厚みについては特に特定がないことから判断す
ると、伝熱管の肉厚程度であり、やはり管内容積を著し
く削減することはできない。また、熱交換器を凝縮器と
して使用した場合、凝縮した液により、伝熱面である管
内面は厚い凝縮液膜で覆われやすく、熱交換性能を低下
させるという課題を有している。また、上記第３の従来
技術の構成では、最少パスにすることで管内流速は速ま
るものの、この最少パスでの流速が最速であり、これ以
上に速度を向上させることができない。また、流速の変
化は少なくとも伝熱管一本毎での速度変化しか対応でき
ない。また、管内容積を削減することもできない。さら
に、熱交換器を凝縮器として使用した場合、凝縮した液
により、伝熱面である管内面は厚い凝縮液膜で覆われ、
熱交換性能を低下させるという課題を有している。ま
た、上記第４の従来技術の構成では、細管部分で管内流
速は向上し、この細管径の選定により任意に流速を決定
できるものの、細管径を変化させるには、細管を挿入す
るための穴を有するフィンの金型を変更する必要があ
り、高価な金型投資が必要で容易に変更することはでき
ない。また、管内容積を削減することもできない。さら
に、熱交換器を凝縮器として使用した場合、凝縮した液
により、伝熱面である管内面は厚い凝縮液膜に覆われや
すく、熱交換性能を低下させるという課題を有してい
る。また、上記第５の従来技術の構成では、凝縮器とし
て使用した時の冷媒量削滅についてのみ有効であり、蒸
発器として使用した場合は、凝縮器出口に圧力４ｋｇ／
ｃm２を満足する部材を挿入すると記載されていること
から、大幅な圧力損失の増大をまねき、著しく蒸発能力
が低下するという課題を有している。
【０００４】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、乾き度が大きくなるに従い冷媒流路を小さ
くする部材を伝熱管内に挿入することで、蒸発時の圧力
損失を抑制しつつ、蒸発能力の向上又は低下抑制を図る
ことを目的とする。また、本発明は、熱交換器を凝縮器
として使用した場合、二相域に挿入した部材により、凝
縮した液が挿入部材の外表面に付着することで管内面の
液膜の薄膜化が図れ、さらに、挿入部材により伝熱管内
の流路断面積を小さくでき、伝熱管内を流れる冷媒の流
速向上を図り、熱交換性能の高い熱交換器を得ることを
目的とする。さらに、本発明は、伝熱管内の内容積を減
少させることで、充填する冷媒量の削減を図れる熱交換
器を提供することを目的とする。
ものであり、乾き度が大きくなるに従い冷媒流路を小さ
くする部材を伝熱管内に挿入することで、蒸発時の圧力
損失を抑制しつつ、蒸発能力の向上又は低下抑制を図る
ことを目的とする。また、本発明は、熱交換器を凝縮器
として使用した場合、二相域に挿入した部材により、凝
縮した液が挿入部材の外表面に付着することで管内面の
液膜の薄膜化が図れ、さらに、挿入部材により伝熱管内
の流路断面積を小さくでき、伝熱管内を流れる冷媒の流
速向上を図り、熱交換性能の高い熱交換器を得ることを
目的とする。さらに、本発明は、伝熱管内の内容積を減
少させることで、充填する冷媒量の削減を図れる熱交換
器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明の
熱交換器は、伝熱管内の流路を流れる流体と前記伝熱管
の外部を流れる流体とが熱交換する熱交換器において、
相変化を伴う流体が気液二相状態又は液相状態で流動し
ている流路中に、外径が前記伝熱管の内径より小さく、
外表面に、溝又は凹凸を有する棒状の挿入部材を設け、
流体が流動する流路断面積を、流体の乾き度が小さくな
るに従って減少させたことを特徴とする。請求項２記載
の本発明の熱交換器は、伝熱管内の流路を流れる流体と
前記伝熱管の外部を流れる流体とが熱交換する熱交換器
において、相変化を伴う流体が気液二相状態又は液相状
態で流動している流路中に、中実又は両端を閉塞した中
空の棒状の挿入部材を設け、前記挿入部材は、断面の外
形形状を略円状、多角形状、又は星形状とし、流体が流
動する流路断面積を、流体の乾き度が小さくなるに従っ
て減少させ、前記挿入部材を、多孔質材で構成したこと
を特徴とする。請求項３記載の本発明は、伝熱管内の流
路を流れる流体と前記伝熱管の外部を流れる流体とが熱
交換する熱交換器において、相変化を伴う流体が気液二
相状態又は液相状態で流動している流路中に、中実又は
両端を閉塞した中空の棒状の挿入部材を設け、前記挿入
部材は、断面の外形形状を略円状、多角形状、又は星形
状とし、流体が流動する流路断面積を、流体の乾き度が
小さくなるに従って減少させ、前記挿入部材を、複数本
束にして構成したことを特徴とする。 請求項４記載の本
発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱交
換器において、前記伝熱管内の流路を流れる流体とし
て、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）又はハイドロ
カーボン（ＨＣ）を主成分とした冷媒を用いることを特
徴とする。
熱交換器は、伝熱管内の流路を流れる流体と前記伝熱管
の外部を流れる流体とが熱交換する熱交換器において、
相変化を伴う流体が気液二相状態又は液相状態で流動し
ている流路中に、外径が前記伝熱管の内径より小さく、
外表面に、溝又は凹凸を有する棒状の挿入部材を設け、
流体が流動する流路断面積を、流体の乾き度が小さくな
るに従って減少させたことを特徴とする。請求項２記載
の本発明の熱交換器は、伝熱管内の流路を流れる流体と
前記伝熱管の外部を流れる流体とが熱交換する熱交換器
において、相変化を伴う流体が気液二相状態又は液相状
態で流動している流路中に、中実又は両端を閉塞した中
空の棒状の挿入部材を設け、前記挿入部材は、断面の外
形形状を略円状、多角形状、又は星形状とし、流体が流
動する流路断面積を、流体の乾き度が小さくなるに従っ
て減少させ、前記挿入部材を、多孔質材で構成したこと
を特徴とする。請求項３記載の本発明は、伝熱管内の流
路を流れる流体と前記伝熱管の外部を流れる流体とが熱
交換する熱交換器において、相変化を伴う流体が気液二
相状態又は液相状態で流動している流路中に、中実又は
両端を閉塞した中空の棒状の挿入部材を設け、前記挿入
部材は、断面の外形形状を略円状、多角形状、又は星形
状とし、流体が流動する流路断面積を、流体の乾き度が
小さくなるに従って減少させ、前記挿入部材を、複数本
束にして構成したことを特徴とする。 請求項４記載の本
発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱交
換器において、前記伝熱管内の流路を流れる流体とし
て、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）又はハイドロ
カーボン（ＨＣ）を主成分とした冷媒を用いることを特
徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態は、相
変化を伴う流体が気液二相状態又は液相状態で流動して
いる流路中に、外径が前記伝熱管の内径より小さく、外
表面に、溝又は凹凸を有する棒状の挿入部材を設け、流
体が流動する流路断面積を、流体の乾き度が小さくなる
に従って減少させたものである。そしてこの構成によれ
ば、乾き度が大きくなるに従い圧力損失の影響が大きい
ために、乾き度が大きい流路では流路を広くすることに
より、効果的な圧力損失の低減が図れ、蒸発能力の向上
又は低下抑制が図れる。また、乾き度が小さい流路では
伝熱管内を流れる冷媒の流速を速くすることで、熱交換
器を凝縮器として使用した場合、凝縮液による管内面の
液膜の薄膜化を図ることができ、管内での熱交換性能の
高い熱交換器が得られる。また、外径が伝熱管の内径よ
り小さく溝又は凹凸を有する棒状の挿入部材を設けるこ
とで、挿入部材の外表面積が拡大するとともに伝熱管内
を流れる流体の乱流を促進するために、挿入部材への凝
縮液の付着量が多くなり、伝熱管の内周面の凝縮液膜を
さらに薄くすることができ、管内熱伝達率の向上が図れ
る。さらに、伝熱管内の内容積を減少させることができ
るので、充填する冷媒量の削減が図れる。
変化を伴う流体が気液二相状態又は液相状態で流動して
いる流路中に、外径が前記伝熱管の内径より小さく、外
表面に、溝又は凹凸を有する棒状の挿入部材を設け、流
体が流動する流路断面積を、流体の乾き度が小さくなる
に従って減少させたものである。そしてこの構成によれ
ば、乾き度が大きくなるに従い圧力損失の影響が大きい
ために、乾き度が大きい流路では流路を広くすることに
より、効果的な圧力損失の低減が図れ、蒸発能力の向上
又は低下抑制が図れる。また、乾き度が小さい流路では
伝熱管内を流れる冷媒の流速を速くすることで、熱交換
器を凝縮器として使用した場合、凝縮液による管内面の
液膜の薄膜化を図ることができ、管内での熱交換性能の
高い熱交換器が得られる。また、外径が伝熱管の内径よ
り小さく溝又は凹凸を有する棒状の挿入部材を設けるこ
とで、挿入部材の外表面積が拡大するとともに伝熱管内
を流れる流体の乱流を促進するために、挿入部材への凝
縮液の付着量が多くなり、伝熱管の内周面の凝縮液膜を
さらに薄くすることができ、管内熱伝達率の向上が図れ
る。さらに、伝熱管内の内容積を減少させることができ
るので、充填する冷媒量の削減が図れる。
【０００７】本発明の第２の実施の形態は、相変化を伴
う流体が気液二相状態又は液相状態で流動している流路
中に、中実又は両端を閉塞した中空の棒状の挿入部材を
設け、前記挿入部材は、断面の外形形状を略円状、多角
形状、又は星形状とし、流体が流動する流路断面積を、
流体の乾き度が小さくなるに従って減少させ、挿入部材
を、多孔質材で構成したものである。そしてこの構成に
よれば、乾き度が大きくなるに従い圧力損失の影響が大
きいために、乾き度が大きい流路では流路を広くするこ
とにより、効果的な圧力損失の低減が図れ、蒸発能力の
向上又は低下抑 制が図れる。また、乾き度が小さい流路
では伝熱管内を流れる冷媒の流速を速くすることで、熱
交換器を凝縮器として使用した場合、凝縮液による管内
面の液膜の薄膜化を図ることができ、管内での熱交換性
能の高い熱交換器が得られる。また、挿入部材の断面の
外形形状を多角形状や星形状とすることで、挿入部材の
外表面積が拡大するために、挿入部材への凝縮液の付着
量が多くなり、伝熱管の内周面の凝縮液膜をさらに薄く
することができ、管内熱伝達率の向上が図れる。さら
に、伝熱管内の内容積を減少させることができるので、
充填する冷媒量の削減が図れる。また、多孔質材によっ
て外表面積が拡大するために、挿入部材への凝縮液の付
着量が多くなり、伝熱管の内周面の凝縮液膜をさらに薄
くすることができ、管内熱伝達率の向上が図れる。
う流体が気液二相状態又は液相状態で流動している流路
中に、中実又は両端を閉塞した中空の棒状の挿入部材を
設け、前記挿入部材は、断面の外形形状を略円状、多角
形状、又は星形状とし、流体が流動する流路断面積を、
流体の乾き度が小さくなるに従って減少させ、挿入部材
を、多孔質材で構成したものである。そしてこの構成に
よれば、乾き度が大きくなるに従い圧力損失の影響が大
きいために、乾き度が大きい流路では流路を広くするこ
とにより、効果的な圧力損失の低減が図れ、蒸発能力の
向上又は低下抑 制が図れる。また、乾き度が小さい流路
では伝熱管内を流れる冷媒の流速を速くすることで、熱
交換器を凝縮器として使用した場合、凝縮液による管内
面の液膜の薄膜化を図ることができ、管内での熱交換性
能の高い熱交換器が得られる。また、挿入部材の断面の
外形形状を多角形状や星形状とすることで、挿入部材の
外表面積が拡大するために、挿入部材への凝縮液の付着
量が多くなり、伝熱管の内周面の凝縮液膜をさらに薄く
することができ、管内熱伝達率の向上が図れる。さら
に、伝熱管内の内容積を減少させることができるので、
充填する冷媒量の削減が図れる。また、多孔質材によっ
て外表面積が拡大するために、挿入部材への凝縮液の付
着量が多くなり、伝熱管の内周面の凝縮液膜をさらに薄
くすることができ、管内熱伝達率の向上が図れる。
【０００８】本発明の第３の実施の形態は、相変化を伴
う流体が気液二相状態又は液相状態で流動している流路
中に、中実又は両端を閉塞した中空の棒状の挿入部材を
設け、前記挿入部材は、断面の外形形状を略円状、多角
形状、又は星形状とし、流体が流動する流路断面積を、
流体の乾き度が小さくなるに従って減少させ、挿入部材
を、複数本束にして構成したものである。そしてこの構
成によれば、乾き度が大きくなるに従い圧力損失の影響
が大きいために、乾き度が大きい流路では流路を広くす
ることにより、効果的な圧力損失の低減が図れ、蒸発能
力の向上又は低下抑制が図れる。また、乾き度が小さい
流路では伝熱管内を流れる冷媒の流速を速くすること
で、熱交換器を凝縮器として使用した場合、凝縮液によ
る管内面の液膜の薄膜化を図ることができ、管内での熱
交換性能の高い熱交換器が得られる。また、挿入部材の
断面の外形形状を多角形状や星形状とすることで、挿入
部材の外表面積が拡大するために、挿入部材への凝縮液
の付着量が多くなり、伝熱管の内周面の凝縮液膜をさら
に薄くすることができ、管内熱伝達率の向上が図れる。
さらに、伝熱管内の内容積を減少させることができるの
で、充填する冷媒量の削減が図れる。また、複数本の挿
入部材で構成することによって外表面積が拡大するため
に、挿入部材への凝縮液の付着量が多くなり、伝熱管の
内周面の凝縮液膜をさらに薄くすることができ、管内熱
伝達率の向上が図れる。
う流体が気液二相状態又は液相状態で流動している流路
中に、中実又は両端を閉塞した中空の棒状の挿入部材を
設け、前記挿入部材は、断面の外形形状を略円状、多角
形状、又は星形状とし、流体が流動する流路断面積を、
流体の乾き度が小さくなるに従って減少させ、挿入部材
を、複数本束にして構成したものである。そしてこの構
成によれば、乾き度が大きくなるに従い圧力損失の影響
が大きいために、乾き度が大きい流路では流路を広くす
ることにより、効果的な圧力損失の低減が図れ、蒸発能
力の向上又は低下抑制が図れる。また、乾き度が小さい
流路では伝熱管内を流れる冷媒の流速を速くすること
で、熱交換器を凝縮器として使用した場合、凝縮液によ
る管内面の液膜の薄膜化を図ることができ、管内での熱
交換性能の高い熱交換器が得られる。また、挿入部材の
断面の外形形状を多角形状や星形状とすることで、挿入
部材の外表面積が拡大するために、挿入部材への凝縮液
の付着量が多くなり、伝熱管の内周面の凝縮液膜をさら
に薄くすることができ、管内熱伝達率の向上が図れる。
さらに、伝熱管内の内容積を減少させることができるの
で、充填する冷媒量の削減が図れる。また、複数本の挿
入部材で構成することによって外表面積が拡大するため
に、挿入部材への凝縮液の付着量が多くなり、伝熱管の
内周面の凝縮液膜をさらに薄くすることができ、管内熱
伝達率の向上が図れる。
【０００９】本発明の第４の実施の形態は、第１から第
３の実施の形態による熱交換器において、伝熱管内の流
路を流れる流体として、ハイドロフルオロカーボン（Ｈ
ＦＣ）又はハイドロカーボン（ＨＣ）を主成分とした冷
媒を用いたものである。そしてこの構成によれば、ハイ
ドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）又はハイドロカーボン
（ＨＣ）を主成分とする冷媒は、従来のＲ２２に比べて
同一サイクルポイントでの冷媒密度が大きく、従って、
流速が小さく、同一能力時の圧力損失は約７０％とな
る。このことから、特にＲ４１０Ａ、プロパン（Ｒ２９
０）等を冷媒として用いることにより、熱伝達率が向上
し、熱交換器効率の向上が図れる。更にハイドロフルオ
ロカーボン（ＨＦＣ）やハイドロカーボン（ＨＣ）を用
いることにより、オゾン破壊係数（ＯＤＰ）の値が０
で、また地球温暖化係数（ＧＷＰ）の値は、ハイドロフ
ルオロカーボン（ＨＦＣ）は大きいが、ハイドロカーボ
ン（ＨＣ）は極めて０に近い。そのため、環境問題も克
服することができる。
３の実施の形態による熱交換器において、伝熱管内の流
路を流れる流体として、ハイドロフルオロカーボン（Ｈ
ＦＣ）又はハイドロカーボン（ＨＣ）を主成分とした冷
媒を用いたものである。そしてこの構成によれば、ハイ
ドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）又はハイドロカーボン
（ＨＣ）を主成分とする冷媒は、従来のＲ２２に比べて
同一サイクルポイントでの冷媒密度が大きく、従って、
流速が小さく、同一能力時の圧力損失は約７０％とな
る。このことから、特にＲ４１０Ａ、プロパン（Ｒ２９
０）等を冷媒として用いることにより、熱伝達率が向上
し、熱交換器効率の向上が図れる。更にハイドロフルオ
ロカーボン（ＨＦＣ）やハイドロカーボン（ＨＣ）を用
いることにより、オゾン破壊係数（ＯＤＰ）の値が０
で、また地球温暖化係数（ＧＷＰ）の値は、ハイドロフ
ルオロカーボン（ＨＦＣ）は大きいが、ハイドロカーボ
ン（ＨＣ）は極めて０に近い。そのため、環境問題も克
服することができる。
【００１０】
【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。なお、実施例の説明では、フィン付き熱交換
器について行うが、本発明は相変化を伴う冷媒が流れる
流路内で効果を得られる発明であり、二重管熱交換器の
ような伝熱管のみで構成された熱交換器で、内管の内側
や外側であっても相変化を伴う流体が流れるものについ
ても同様の効果が得られる。 （実施例１） 図１（ａ）はフィン付き熱交換器の伝熱管中心線上での
断面図、図１（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であ
る。また、図１４は冷凍サイクルでの効果をモリエル線
図上に表したイメージ図である。図１（ａ）および
（ｂ）において、１１はフィン、１２は伝熱管、１３Ａ
は断面積が一定の挿入部材、１３Ｂは流路の位置によっ
て断面積が連続的に変化する挿入部材である。伝熱管１
２は、Ｕ字状に形成された３つの配管１２Ａ、１２Ｂ、
１２Ｃと、配管１２Ａの一端と配管１２Ｂの一端を連結
するＵベント１２Ｄと、配管１２Ｂの他端と配管１２Ｃ
の一端を連結するＵベント１２Ｅとより構成されてい
る。なお、本実施例の伝熱管１２は、３つの配管１２
Ａ、１２Ｂ、１２Ｃで構成した場合を示しているが、熱
交換器の能力に応じて配管数は変更されるものである。
挿入部材１３Ａは配管１２Ａの伝熱管端部Ｃ側の流路１
４Ａに、挿入部材１３Ｂは配管１２Ａの他の配管１２Ｂ
との連結側の流路１４Ｂに設けられている。なお、挿入
部材１３Ｂは、断面積が小さい側の端部を配管１２Ａの
開口側に位置するように配置されている。
説明する。なお、実施例の説明では、フィン付き熱交換
器について行うが、本発明は相変化を伴う冷媒が流れる
流路内で効果を得られる発明であり、二重管熱交換器の
ような伝熱管のみで構成された熱交換器で、内管の内側
や外側であっても相変化を伴う流体が流れるものについ
ても同様の効果が得られる。 （実施例１） 図１（ａ）はフィン付き熱交換器の伝熱管中心線上での
断面図、図１（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であ
る。また、図１４は冷凍サイクルでの効果をモリエル線
図上に表したイメージ図である。図１（ａ）および
（ｂ）において、１１はフィン、１２は伝熱管、１３Ａ
は断面積が一定の挿入部材、１３Ｂは流路の位置によっ
て断面積が連続的に変化する挿入部材である。伝熱管１
２は、Ｕ字状に形成された３つの配管１２Ａ、１２Ｂ、
１２Ｃと、配管１２Ａの一端と配管１２Ｂの一端を連結
するＵベント１２Ｄと、配管１２Ｂの他端と配管１２Ｃ
の一端を連結するＵベント１２Ｅとより構成されてい
る。なお、本実施例の伝熱管１２は、３つの配管１２
Ａ、１２Ｂ、１２Ｃで構成した場合を示しているが、熱
交換器の能力に応じて配管数は変更されるものである。
挿入部材１３Ａは配管１２Ａの伝熱管端部Ｃ側の流路１
４Ａに、挿入部材１３Ｂは配管１２Ａの他の配管１２Ｂ
との連結側の流路１４Ｂに設けられている。なお、挿入
部材１３Ｂは、断面積が小さい側の端部を配管１２Ａの
開口側に位置するように配置されている。
【００１１】このフィン付き熱交換器は、凝縮器として
使用する場合には、伝熱管端部Ｂが流路を流れる流体の
入口、伝熱管端部Cが流路を流れる流体の出口となる。
このように凝縮器として使用する場合には、伝熱管端部
Ｂからガス状態の流体が流入し、伝熱管端部Ｃから液状
態の流体が流出する。従って、伝熱管端部Ｂから伝熱管
端部Ｃに流動するに従って、液体の乾き度は小さくな
る。なお、矢印は流路を流れる流体の方向を示してい
る。
使用する場合には、伝熱管端部Ｂが流路を流れる流体の
入口、伝熱管端部Cが流路を流れる流体の出口となる。
このように凝縮器として使用する場合には、伝熱管端部
Ｂからガス状態の流体が流入し、伝熱管端部Ｃから液状
態の流体が流出する。従って、伝熱管端部Ｂから伝熱管
端部Ｃに流動するに従って、液体の乾き度は小さくな
る。なお、矢印は流路を流れる流体の方向を示してい
る。
【００１２】図１４において、ライン２１２は飽和液
線、ライン２１３は飽和ガス線、実線２２５は挿入部材
を挿入したときの動作線、破線２２６は部材を挿入しな
い通常のときの動作線、ポイント２１４は圧縮機の吸入
ポイント、ポイント２１５は凝縮器の入口ポイント、ポ
イント２１７は部材を挿入しない通常のときの凝縮器の
出口ポイント、ポイント２１８は部材を挿入したときの
凝縮器の出口ポイント、ポイント２１９は部材を挿入し
たときの蒸発器の入口ポイント、ポイント２２０は部材
を挿入しない通常のときの蒸発器の入口ポイント、ポイ
ント２２２は蒸発器の出口ポイント、ポイント２１６は
平均凝縮温度、ポイント２２１は平均蒸発温度、エリア
２２３は凝縮器出口付近、エリア２２４は蒸発器入口付
近を表す。
線、ライン２１３は飽和ガス線、実線２２５は挿入部材
を挿入したときの動作線、破線２２６は部材を挿入しな
い通常のときの動作線、ポイント２１４は圧縮機の吸入
ポイント、ポイント２１５は凝縮器の入口ポイント、ポ
イント２１７は部材を挿入しない通常のときの凝縮器の
出口ポイント、ポイント２１８は部材を挿入したときの
凝縮器の出口ポイント、ポイント２１９は部材を挿入し
たときの蒸発器の入口ポイント、ポイント２２０は部材
を挿入しない通常のときの蒸発器の入口ポイント、ポイ
ント２２２は蒸発器の出口ポイント、ポイント２１６は
平均凝縮温度、ポイント２２１は平均蒸発温度、エリア
２２３は凝縮器出口付近、エリア２２４は蒸発器入口付
近を表す。
【００１３】凝縮器として使用される場合には、図１
（ａ）において、伝熱管内を流れる流体は、伝熱管端部
Ｂ側から流入し、伝熱管端部Ｃ側へ流出し、その間にお
いて、伝熱管１２の外周に設けられたフィン１１の隙間
を流動する気流と熱交換する。流路１４Ｂは挿入部材１
３Ｂによって漸次狭くなり、また流路１４Ａは挿入部材
１３Ａによって狭くなっている。従って、配管１２Ａを
流れる流体は、流路１４Ｂにおいて次第に流速が速ま
り、流路１４Ａにおいて最速で流動するため、管内熱伝
達率が向上する。
（ａ）において、伝熱管内を流れる流体は、伝熱管端部
Ｂ側から流入し、伝熱管端部Ｃ側へ流出し、その間にお
いて、伝熱管１２の外周に設けられたフィン１１の隙間
を流動する気流と熱交換する。流路１４Ｂは挿入部材１
３Ｂによって漸次狭くなり、また流路１４Ａは挿入部材
１３Ａによって狭くなっている。従って、配管１２Ａを
流れる流体は、流路１４Ｂにおいて次第に流速が速ま
り、流路１４Ａにおいて最速で流動するため、管内熱伝
達率が向上する。
【００１４】本実施例は、挿入部材１３Ａ、１３Ｂを凝
縮器出口付近２２３に挿入するため、図１４に示すよう
に、圧力損失は凝縮器の出口付近２２３でのみ増大し、
平均凝縮温度２１６の低下抑制が図れる。また、気液二
相域では、凝縮した液は挿入部材１３Ａ、１３Ｂの外周
面にも付着するために、配管１２Ａの内周面の凝縮液膜
を薄くすることができ、管内熱伝達率の向上が図れる。
また、挿入部材１３Ａ、１３Ｂを設けることで、配管１
２Ａ内の容積を削減でき、冷媒充填量を削減することが
できる。また、蒸発器として使用する場合には、図１
（ａ）において、伝熱管内を流れる流体は、凝縮器とし
て使用する場合の流れ方向とは逆方向となり、伝熱管端
部Ｃ側から流入し、伝熱管端部Ｂ側へ流出し、その間に
おいて、伝熱管１２の外周に設けられたフィン１１の隙
間を流動する気流と熱交換する。流路１４Ａは挿入部材
１３Ａによって狭くなっており、また流路１４Ｂは挿入
部材１３Ｂによって漸次狭くなっている。従って、配管
１２Ａを流れる流体の流速は、速くなるために管内熱伝
達率は向上する。また本実施例は、挿入部材１３Ａ、１
３Ｂを蒸発器の入口付近２２４に挿入するため、図１４
の実線２２５で示すように、圧力損失は蒸発器の入口付
近２２４で大きく、乾き度が大きくなるに従い、流路断
面積は大きくなるため圧力損失は小さくなる。これによ
り、圧力損失が増大しても、その圧力損失の増加は蒸発
器の入口付近２２４のみで、流体の流速向上による管内
熱伝達率の向上の効果を活かし、蒸発能力の向上が図れ
る。従って、少なくとも蒸発能力の低下を抑制すること
ができる。なお、挿入部材１３Ａ、１３Ｂの断面の外形
形状は、略円状の他、多角形状や星形状とすることが好
ましい。また、挿入部材１３Ａ、１３Ｂは、中実又は両
端を閉塞した中空の棒状部材で構成されている。また、
挿入部材１３Ａ、１３Ｂの材質は、鉄、アルミなどの金
属や樹脂材など冷媒に対し耐食性のあるものとする。
縮器出口付近２２３に挿入するため、図１４に示すよう
に、圧力損失は凝縮器の出口付近２２３でのみ増大し、
平均凝縮温度２１６の低下抑制が図れる。また、気液二
相域では、凝縮した液は挿入部材１３Ａ、１３Ｂの外周
面にも付着するために、配管１２Ａの内周面の凝縮液膜
を薄くすることができ、管内熱伝達率の向上が図れる。
また、挿入部材１３Ａ、１３Ｂを設けることで、配管１
２Ａ内の容積を削減でき、冷媒充填量を削減することが
できる。また、蒸発器として使用する場合には、図１
（ａ）において、伝熱管内を流れる流体は、凝縮器とし
て使用する場合の流れ方向とは逆方向となり、伝熱管端
部Ｃ側から流入し、伝熱管端部Ｂ側へ流出し、その間に
おいて、伝熱管１２の外周に設けられたフィン１１の隙
間を流動する気流と熱交換する。流路１４Ａは挿入部材
１３Ａによって狭くなっており、また流路１４Ｂは挿入
部材１３Ｂによって漸次狭くなっている。従って、配管
１２Ａを流れる流体の流速は、速くなるために管内熱伝
達率は向上する。また本実施例は、挿入部材１３Ａ、１
３Ｂを蒸発器の入口付近２２４に挿入するため、図１４
の実線２２５で示すように、圧力損失は蒸発器の入口付
近２２４で大きく、乾き度が大きくなるに従い、流路断
面積は大きくなるため圧力損失は小さくなる。これによ
り、圧力損失が増大しても、その圧力損失の増加は蒸発
器の入口付近２２４のみで、流体の流速向上による管内
熱伝達率の向上の効果を活かし、蒸発能力の向上が図れ
る。従って、少なくとも蒸発能力の低下を抑制すること
ができる。なお、挿入部材１３Ａ、１３Ｂの断面の外形
形状は、略円状の他、多角形状や星形状とすることが好
ましい。また、挿入部材１３Ａ、１３Ｂは、中実又は両
端を閉塞した中空の棒状部材で構成されている。また、
挿入部材１３Ａ、１３Ｂの材質は、鉄、アルミなどの金
属や樹脂材など冷媒に対し耐食性のあるものとする。
【００１５】（実施例２）
図２（ａ）はフィン付き熱交換器の伝熱管中心線上での
断面図、図２（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であ
る。なお、上記実施例と同一部材には同一符号を付して
説明を省略する。本実施例は、図２（ａ）および（ｂ）
に示すように、配管１２Ａの流路１４Ａ内には、挿入部
材２３Ａ、挿入部材２３Ｂ、挿入部材２３Ｃが設けられ
ている。ここで、挿入部材２３Ａ、挿入部材２３Ｂ、挿
入部材２３Ｃは、それぞれの断面積は一定で、挿入部材
２３Ａの断面積は挿入部材２３Ｂの断面積よりも大き
く、また挿入部材２３Ｂの断面積は挿入部材２３Ｃの断
面積よりも大きい。また、挿入部材２３Ａ、挿入部材２
３Ｂ、挿入部材２３Ｃは、それぞれ順に連結されてい
る。なお、断面積の最も大きな挿入部材２３Ａを伝熱管
端部Ｃ側に配置している。このように、挿入部材２３
Ａ、挿入部材２３Ｂ、及び挿入部材２３Ｃによって挿入
部材を構成し、挿入部材２３Ａを伝熱管端部Ｃ側に配置
することで、流体が流動できる流路１４は、乾き度が小
さくなるに従い徐々に狭くなり、流路１４を流れる流体
の流速が向上し、管内熱伝達率が向上する。
断面図、図２（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であ
る。なお、上記実施例と同一部材には同一符号を付して
説明を省略する。本実施例は、図２（ａ）および（ｂ）
に示すように、配管１２Ａの流路１４Ａ内には、挿入部
材２３Ａ、挿入部材２３Ｂ、挿入部材２３Ｃが設けられ
ている。ここで、挿入部材２３Ａ、挿入部材２３Ｂ、挿
入部材２３Ｃは、それぞれの断面積は一定で、挿入部材
２３Ａの断面積は挿入部材２３Ｂの断面積よりも大き
く、また挿入部材２３Ｂの断面積は挿入部材２３Ｃの断
面積よりも大きい。また、挿入部材２３Ａ、挿入部材２
３Ｂ、挿入部材２３Ｃは、それぞれ順に連結されてい
る。なお、断面積の最も大きな挿入部材２３Ａを伝熱管
端部Ｃ側に配置している。このように、挿入部材２３
Ａ、挿入部材２３Ｂ、及び挿入部材２３Ｃによって挿入
部材を構成し、挿入部材２３Ａを伝熱管端部Ｃ側に配置
することで、流体が流動できる流路１４は、乾き度が小
さくなるに従い徐々に狭くなり、流路１４を流れる流体
の流速が向上し、管内熱伝達率が向上する。
【００１６】凝縮器として使用する場合には、本実施例
においても、挿入部材２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃを凝縮器
出口付近２２３に挿入するため、図１４に示すように、
圧力損失は凝縮器の出口付近２２３でのみ増大し、平均
凝縮温度２１６の低下抑制が図れる。また、気液二相域
では、凝縮した液は挿入部材２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの
外周面にも付着するために、配管１２Ａの内周面の凝縮
液膜を薄くすることができ、管内熱伝達率の向上が図れ
る。また、挿入部材２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃを設けるこ
とで、配管１２Ａ内の容積を削減でき、冷媒充填量を削
減することができる。また蒸発器として使用する場合に
は、本実施例においても、挿入部材２３Ａ、２３Ｂ、２
３Ｃを蒸発器の入口付近２２４に挿入するため、図１４
の実線２２５で示すように、圧力損失は蒸発器の入口付
近２２４で大きく、乾き度が大きくなるに従い、流路断
面積は大きくなるため圧力損失は小さくなる。これによ
り、圧力損失が増大しても、その圧力損失の増加は蒸発
器の入口付近２２４のみで、流体の流速向上による管内
熱伝達率の向上の効果を活かし、蒸発能力の向上が図れ
る。従って、少なくとも蒸発能力の低下を抑制すること
ができる。また、本実施例のように、異なる直径の挿入
部材を組み合せることで、容易に流路の断面積を変化さ
せることができる。なお、本実施例では、流路１４Ａだ
けに挿入部材を設けた場合で説明したが、流路１４Ａに
最も断面積の大きな挿入部材２４Ａを設け、流路１４Ｂ
に挿入部材２４Ｂを設けてもよく、更には、配管１２Ｂ
の下側流路に挿入部材２４Ｃを設けでもよく、配管のそ
れぞれの段毎（伝熱管の曲げ前後）に断面積の異なる挿
入部材を設けてもよい。
においても、挿入部材２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃを凝縮器
出口付近２２３に挿入するため、図１４に示すように、
圧力損失は凝縮器の出口付近２２３でのみ増大し、平均
凝縮温度２１６の低下抑制が図れる。また、気液二相域
では、凝縮した液は挿入部材２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの
外周面にも付着するために、配管１２Ａの内周面の凝縮
液膜を薄くすることができ、管内熱伝達率の向上が図れ
る。また、挿入部材２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃを設けるこ
とで、配管１２Ａ内の容積を削減でき、冷媒充填量を削
減することができる。また蒸発器として使用する場合に
は、本実施例においても、挿入部材２３Ａ、２３Ｂ、２
３Ｃを蒸発器の入口付近２２４に挿入するため、図１４
の実線２２５で示すように、圧力損失は蒸発器の入口付
近２２４で大きく、乾き度が大きくなるに従い、流路断
面積は大きくなるため圧力損失は小さくなる。これによ
り、圧力損失が増大しても、その圧力損失の増加は蒸発
器の入口付近２２４のみで、流体の流速向上による管内
熱伝達率の向上の効果を活かし、蒸発能力の向上が図れ
る。従って、少なくとも蒸発能力の低下を抑制すること
ができる。また、本実施例のように、異なる直径の挿入
部材を組み合せることで、容易に流路の断面積を変化さ
せることができる。なお、本実施例では、流路１４Ａだ
けに挿入部材を設けた場合で説明したが、流路１４Ａに
最も断面積の大きな挿入部材２４Ａを設け、流路１４Ｂ
に挿入部材２４Ｂを設けてもよく、更には、配管１２Ｂ
の下側流路に挿入部材２４Ｃを設けでもよく、配管のそ
れぞれの段毎（伝熱管の曲げ前後）に断面積の異なる挿
入部材を設けてもよい。
【００１７】（実施例３）
図３（ａ）はフィン付き熱交換器の伝熱管中心線上での
断面図、図３（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であ
る。なお、本実施例においても、上記実施例と同一部材
には同一符号を付して説明を省略する。本実施例は、図
３（ａ）および（ｂ）に示すように、配管１２Ａの流路
１４Ａ内には、断面積が連続的に変化する挿入部材３３
が設けられている。なお、挿入部材３３は、断面積が大
きな側の端部を伝熱管端部Ｃ側に配置している。このよ
うに、断面積が連続的に変化する挿入部材３３によって
挿入部材を構成し、断面積が大きな側の端部を伝熱管端
部Ｃ側に配置することで、流体が流動できる流路１４
は、乾き度が小さくなるに従い徐々に狭くなり、流路１
４を流れる流体の流速が向上し、管内熱伝達率が向上す
る。
断面図、図３（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であ
る。なお、本実施例においても、上記実施例と同一部材
には同一符号を付して説明を省略する。本実施例は、図
３（ａ）および（ｂ）に示すように、配管１２Ａの流路
１４Ａ内には、断面積が連続的に変化する挿入部材３３
が設けられている。なお、挿入部材３３は、断面積が大
きな側の端部を伝熱管端部Ｃ側に配置している。このよ
うに、断面積が連続的に変化する挿入部材３３によって
挿入部材を構成し、断面積が大きな側の端部を伝熱管端
部Ｃ側に配置することで、流体が流動できる流路１４
は、乾き度が小さくなるに従い徐々に狭くなり、流路１
４を流れる流体の流速が向上し、管内熱伝達率が向上す
る。
【００１８】凝縮器として使用する場合には、本実施例
においても、挿入部材３３を凝縮器出口付近２２３に挿
入するため、図１４に示すように、圧力損失は凝縮器の
出口付近２２３でのみ増大し、平均凝縮温度２１６の低
下抑制が図れる。また、気液二相域では、凝縮した液は
挿入部材３３の外周面にも付着するために、配管１２Ａ
の内周面の凝縮液膜を薄くすることができ、管内熱伝達
率の向上が図れる。また、挿入部材３３を設けること
で、配管１２Ａ内の容積を削減でき、冷媒充填量を削減
することができる。また、挿入部材の直径が連続的に変
化することで、圧力をより最適に低減でき、能力を最大
限に引き出すことができる。また蒸発器として使用する
場合には、本実施例においても、挿入部材３３を蒸発器
の入口付近２２４に挿入するため、図１４の実線２２５
で示すように、圧力損失は蒸発器の入口付近２２４で大
きく、乾き度が大きくなるに従い、流路断面積は大きく
なるため圧力損失は小さくなる。これにより、圧力損失
が増大しても、その圧力損失の増加は蒸発器の入口付近
２２４のみで、流体の流速向上による管内熱伝達率の向
上の効果を活かし、蒸発能力の向上が図れる。従って、
少なくとも蒸発能力の低下を抑制することができる。な
お、本実施例では、流路１４Ａだけに挿入部材を設けた
場合で説明したが、流路１４Ｂにも挿入部材を設けても
よく、更には、配管１２Ｂの下側流路にも挿入部材を設
けでもよい。なお、このように配管の複数段に挿入部材
をそれぞれ設ける場合には、それぞれの挿入部材の断面
積が連続的に変化するように構成することが好ましい。
においても、挿入部材３３を凝縮器出口付近２２３に挿
入するため、図１４に示すように、圧力損失は凝縮器の
出口付近２２３でのみ増大し、平均凝縮温度２１６の低
下抑制が図れる。また、気液二相域では、凝縮した液は
挿入部材３３の外周面にも付着するために、配管１２Ａ
の内周面の凝縮液膜を薄くすることができ、管内熱伝達
率の向上が図れる。また、挿入部材３３を設けること
で、配管１２Ａ内の容積を削減でき、冷媒充填量を削減
することができる。また、挿入部材の直径が連続的に変
化することで、圧力をより最適に低減でき、能力を最大
限に引き出すことができる。また蒸発器として使用する
場合には、本実施例においても、挿入部材３３を蒸発器
の入口付近２２４に挿入するため、図１４の実線２２５
で示すように、圧力損失は蒸発器の入口付近２２４で大
きく、乾き度が大きくなるに従い、流路断面積は大きく
なるため圧力損失は小さくなる。これにより、圧力損失
が増大しても、その圧力損失の増加は蒸発器の入口付近
２２４のみで、流体の流速向上による管内熱伝達率の向
上の効果を活かし、蒸発能力の向上が図れる。従って、
少なくとも蒸発能力の低下を抑制することができる。な
お、本実施例では、流路１４Ａだけに挿入部材を設けた
場合で説明したが、流路１４Ｂにも挿入部材を設けても
よく、更には、配管１２Ｂの下側流路にも挿入部材を設
けでもよい。なお、このように配管の複数段に挿入部材
をそれぞれ設ける場合には、それぞれの挿入部材の断面
積が連続的に変化するように構成することが好ましい。
【００１９】（実施例４）
図４（ａ）はフィン付き熱交換器の伝熱管中心線上での
断面図、図４（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であ
る。なお、本実施例においても、上記実施例と同一部材
には同一符号を付して説明を省略する。本実施例は、図
４（ａ）および（ｂ）に示すように、配管１２Ａの流路
１４Ａ、１４Ｂ内、及び配管１２Ｂの流路１４Ｃ、１４
Ｄ内には、断面積が一定の挿入部材４３が設けられてい
る。なお、配管１２Ｃの流路１４Ｅ、１４Ｆ内には、挿
入部材を設けていない。このように、挿入部材４３によ
って、乾き度が小さい流路１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１
４Ｄは、乾き度が大きな流路１４Ｅ、１４Ｆに比較して
狭いため、流路１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを流れ
る流体の流速が向上し、管内熱伝達率が向上する。
断面図、図４（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であ
る。なお、本実施例においても、上記実施例と同一部材
には同一符号を付して説明を省略する。本実施例は、図
４（ａ）および（ｂ）に示すように、配管１２Ａの流路
１４Ａ、１４Ｂ内、及び配管１２Ｂの流路１４Ｃ、１４
Ｄ内には、断面積が一定の挿入部材４３が設けられてい
る。なお、配管１２Ｃの流路１４Ｅ、１４Ｆ内には、挿
入部材を設けていない。このように、挿入部材４３によ
って、乾き度が小さい流路１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１
４Ｄは、乾き度が大きな流路１４Ｅ、１４Ｆに比較して
狭いため、流路１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを流れ
る流体の流速が向上し、管内熱伝達率が向上する。
【００２０】凝縮器として使用する場合には、本実施例
においても、挿入部材４３を凝縮器の出口側に挿入する
ため、平均凝縮温度２１６の低下抑制が図れる。また、
気液二相域では、凝縮した液は挿入部材４３の外周面に
も付着するために、配管１２Ａ、１２Ｂの内周面の凝縮
液膜を薄くすることができ、管内熱伝達率の向上が図れ
る。また、挿入部材４３を設けることで、配管１２Ａ、
１２Ｂ内の容積を削減でき、冷媒充填量を大幅に削減す
ることができる。また蒸発器として使用する場合には、
本実施例においても、挿入部材４３を蒸発器の入口側に
挿入するため、圧力損失は蒸発器の入口側で大きく、乾
き度が大きな場所では、流路断面積は大きいため圧力損
失は小さくなる。これにより、圧力損失が増大しても、
その圧力損失の増加は蒸発器の入口側であるため、流体
の流速向上による管内熱伝達率の向上の効果を活かし、
蒸発能力の向上が図れる。従って、少なくとも蒸発能力
の低下を抑制することができる。また、断面積一定の挿
入部材４３を用いることで、大量に同一の部材を使用す
ることにより、挿入部材のコストを最小限に押えること
ができる。
においても、挿入部材４３を凝縮器の出口側に挿入する
ため、平均凝縮温度２１６の低下抑制が図れる。また、
気液二相域では、凝縮した液は挿入部材４３の外周面に
も付着するために、配管１２Ａ、１２Ｂの内周面の凝縮
液膜を薄くすることができ、管内熱伝達率の向上が図れ
る。また、挿入部材４３を設けることで、配管１２Ａ、
１２Ｂ内の容積を削減でき、冷媒充填量を大幅に削減す
ることができる。また蒸発器として使用する場合には、
本実施例においても、挿入部材４３を蒸発器の入口側に
挿入するため、圧力損失は蒸発器の入口側で大きく、乾
き度が大きな場所では、流路断面積は大きいため圧力損
失は小さくなる。これにより、圧力損失が増大しても、
その圧力損失の増加は蒸発器の入口側であるため、流体
の流速向上による管内熱伝達率の向上の効果を活かし、
蒸発能力の向上が図れる。従って、少なくとも蒸発能力
の低下を抑制することができる。また、断面積一定の挿
入部材４３を用いることで、大量に同一の部材を使用す
ることにより、挿入部材のコストを最小限に押えること
ができる。
【００２１】（実施例５）
図５（ａ）はフィン付き熱交換器の伝熱管中心線上での
断面図、図５（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であ
る。なお、本実施例においても、上記実施例と同一部材
には同一符号を付して説明を省略する。本実施例は、図
５（ａ）および（ｂ）に示すように、配管１２Ａの流路
１４Ａ内には、外表面の長手方向に複数の溝５３Ａが施
され、断面積が連続的に変化する挿入部材５３が設けら
れている。なお、挿入部材５３は、断面積が大きな側の
端部を伝熱管端部Ｃ側に配置している。このように、断
面積が連続的に変化する挿入部材５３によって挿入部材
を構成し、断面積が大きな側の端部を伝熱管端部Ｃ側に
配置することで、流体が流動できる流路１４は、乾き度
が小さくなるに従い徐々に狭くなり、流路１４を流れる
流体の流速が向上し、管内熱伝達率が向上する。
断面図、図５（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であ
る。なお、本実施例においても、上記実施例と同一部材
には同一符号を付して説明を省略する。本実施例は、図
５（ａ）および（ｂ）に示すように、配管１２Ａの流路
１４Ａ内には、外表面の長手方向に複数の溝５３Ａが施
され、断面積が連続的に変化する挿入部材５３が設けら
れている。なお、挿入部材５３は、断面積が大きな側の
端部を伝熱管端部Ｃ側に配置している。このように、断
面積が連続的に変化する挿入部材５３によって挿入部材
を構成し、断面積が大きな側の端部を伝熱管端部Ｃ側に
配置することで、流体が流動できる流路１４は、乾き度
が小さくなるに従い徐々に狭くなり、流路１４を流れる
流体の流速が向上し、管内熱伝達率が向上する。
【００２２】凝縮器として使用する場合には、本実施例
においても、挿入部材５３を凝縮器出口付近２２３に挿
入するため、図１４に示すように、圧力損失は凝縮器の
出口付近２２３でのみ増大し、平均凝縮温度２１６の低
下抑制が図れる。また、凝縮した液は挿入部材５３の外
周面に付着するが、溝５３Ａによる外表面積の拡大によ
り挿入部材５３への凝縮液の付着量が多いために、配管
１２Ａの内周面の凝縮液膜をさらに薄くすることがで
き、管内熱伝達率の向上が図れる。また、挿入部材によ
り伝熱管内の容積を削減でき、冷媒充填量を削減するこ
とができる。また、挿入部材の直径が連続的に変化する
ことで、圧力をより最適に低減でき、能力を最大限に引
き出すことができる。また蒸発器として使用する場合に
は、本実施例においても、挿入部材５３を蒸発器の入口
付近２２４に挿入するため、図１４の実線２２５で示す
ように、圧力損失は蒸発器の入口付近２２４で大きく、
乾き度が大きくなるに従い、流路断面積は大きくなるた
め圧力損失は小さくなる。これにより、圧力損失が増大
しても、その圧力損失の増加は蒸発器の入口付近２２４
のみで、流体の流速向上による管内熱伝達率の向上の効
果を活かし、蒸発能力の向上が図れる。従って、少なく
とも蒸発能力の低下を抑制することができる。なお、図
５(ａ)は直線状の溝を示したが、螺旋状の溝を設けるこ
とで乱流促進による熱伝導率の向上や、これによる能力
向上が図れる。また、挿入部材５３の断面積は、伝熱管
の曲げ前後で変化させてもよい。また、溝加工をディン
プル加工など凹凸加工を施しても同様の効果が得られ
る。
においても、挿入部材５３を凝縮器出口付近２２３に挿
入するため、図１４に示すように、圧力損失は凝縮器の
出口付近２２３でのみ増大し、平均凝縮温度２１６の低
下抑制が図れる。また、凝縮した液は挿入部材５３の外
周面に付着するが、溝５３Ａによる外表面積の拡大によ
り挿入部材５３への凝縮液の付着量が多いために、配管
１２Ａの内周面の凝縮液膜をさらに薄くすることがで
き、管内熱伝達率の向上が図れる。また、挿入部材によ
り伝熱管内の容積を削減でき、冷媒充填量を削減するこ
とができる。また、挿入部材の直径が連続的に変化する
ことで、圧力をより最適に低減でき、能力を最大限に引
き出すことができる。また蒸発器として使用する場合に
は、本実施例においても、挿入部材５３を蒸発器の入口
付近２２４に挿入するため、図１４の実線２２５で示す
ように、圧力損失は蒸発器の入口付近２２４で大きく、
乾き度が大きくなるに従い、流路断面積は大きくなるた
め圧力損失は小さくなる。これにより、圧力損失が増大
しても、その圧力損失の増加は蒸発器の入口付近２２４
のみで、流体の流速向上による管内熱伝達率の向上の効
果を活かし、蒸発能力の向上が図れる。従って、少なく
とも蒸発能力の低下を抑制することができる。なお、図
５(ａ)は直線状の溝を示したが、螺旋状の溝を設けるこ
とで乱流促進による熱伝導率の向上や、これによる能力
向上が図れる。また、挿入部材５３の断面積は、伝熱管
の曲げ前後で変化させてもよい。また、溝加工をディン
プル加工など凹凸加工を施しても同様の効果が得られ
る。
【００２３】（実施例６）
図６（ａ）はフィン付き熱交換器の伝熱管中心線上での
断面図、図６（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であ
る。なお、本実施例においても、上記実施例と同一部材
には同一符号を付して説明を省略する。本実施例は、図
６（ａ）および（ｂ）に示すように、配管１２Ａの流路
１４Ａ内には、多孔質材で構成され、断面積が連続的に
変化する挿入部材６３が設けられている。なお、挿入部
材６３は、断面積が大きな側の端部を伝熱管端部Ｃ側に
配置している。このように、断面積が連続的に変化する
挿入部材６３によって挿入部材を構成し、断面積が大き
な側の端部を伝熱管端部Ｃ側に配置することで、流体が
流動できる流路１４Ａは、乾き度が小さくなるに従い徐
々に狭くなり、流路１４Ａを流れる流体の流速が向上
し、管内熱伝達率が向上する。
断面図、図６（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であ
る。なお、本実施例においても、上記実施例と同一部材
には同一符号を付して説明を省略する。本実施例は、図
６（ａ）および（ｂ）に示すように、配管１２Ａの流路
１４Ａ内には、多孔質材で構成され、断面積が連続的に
変化する挿入部材６３が設けられている。なお、挿入部
材６３は、断面積が大きな側の端部を伝熱管端部Ｃ側に
配置している。このように、断面積が連続的に変化する
挿入部材６３によって挿入部材を構成し、断面積が大き
な側の端部を伝熱管端部Ｃ側に配置することで、流体が
流動できる流路１４Ａは、乾き度が小さくなるに従い徐
々に狭くなり、流路１４Ａを流れる流体の流速が向上
し、管内熱伝達率が向上する。
【００２４】凝縮器として使用する場合には、本実施例
においても、挿入部材６３を凝縮器出口付近２２３に挿
入するため、図１４に示すように、圧力損失は凝縮器の
出口付近２２３でのみ増大し、平均凝縮温度２１６の低
下抑制が図れる。また、凝縮した液は挿入部材６３の外
周面に付着するが、多孔質形状とすることで外表面積を
拡大でき、挿入部材６３への凝縮液の付着量が多いため
に、配管１２Ａの内周面の凝縮液膜をさらに薄くするこ
とができ、管内熱伝達率の向上が図れる。また、挿入部
材により伝熱管内の容積を削減でき、冷媒充填量を削減
することができる。 また、挿入部材６３の直径が連続
的に変化することで、圧力をより最適に低減でき、能力
を最大限に引き出すことができる。また蒸発器として使
用する場合には、本実施例においても、挿入部材６３を
蒸発器の入口付近２２４に挿入するため、図１４の実線
２２５で示すように、圧力損失は蒸発器の入口付近２２
４で大きく、乾き度が大きくなるに従い、流路断面積は
大きくなるため圧力損失は小さくなる。これにより、圧
力損失が増大しても、その圧力損失の増加は蒸発器の入
口付近２２４のみで、流体の流速向上による管内熱伝達
率の向上の効果を活かし、蒸発能力の向上が図れる。従
って、少なくとも蒸発能力の低下を抑制することができ
る。なお、図６（ａ）は細かい粒子を固めて構成した部
材を示したが、例えば、強度を考慮し、平滑な外表面に
粒子を接着剤で形成した多孔質であっても同様の効果が
得られる。また、粒子径は異なるもので混合しても同様
の効果が得られる。また、挿入部材５３の断面積は、伝
熱管の曲げ前後で変化させてもよい。
においても、挿入部材６３を凝縮器出口付近２２３に挿
入するため、図１４に示すように、圧力損失は凝縮器の
出口付近２２３でのみ増大し、平均凝縮温度２１６の低
下抑制が図れる。また、凝縮した液は挿入部材６３の外
周面に付着するが、多孔質形状とすることで外表面積を
拡大でき、挿入部材６３への凝縮液の付着量が多いため
に、配管１２Ａの内周面の凝縮液膜をさらに薄くするこ
とができ、管内熱伝達率の向上が図れる。また、挿入部
材により伝熱管内の容積を削減でき、冷媒充填量を削減
することができる。 また、挿入部材６３の直径が連続
的に変化することで、圧力をより最適に低減でき、能力
を最大限に引き出すことができる。また蒸発器として使
用する場合には、本実施例においても、挿入部材６３を
蒸発器の入口付近２２４に挿入するため、図１４の実線
２２５で示すように、圧力損失は蒸発器の入口付近２２
４で大きく、乾き度が大きくなるに従い、流路断面積は
大きくなるため圧力損失は小さくなる。これにより、圧
力損失が増大しても、その圧力損失の増加は蒸発器の入
口付近２２４のみで、流体の流速向上による管内熱伝達
率の向上の効果を活かし、蒸発能力の向上が図れる。従
って、少なくとも蒸発能力の低下を抑制することができ
る。なお、図６（ａ）は細かい粒子を固めて構成した部
材を示したが、例えば、強度を考慮し、平滑な外表面に
粒子を接着剤で形成した多孔質であっても同様の効果が
得られる。また、粒子径は異なるもので混合しても同様
の効果が得られる。また、挿入部材５３の断面積は、伝
熱管の曲げ前後で変化させてもよい。
【００２５】（実施例７）
図７（ａ）はフィン付き熱交換器の伝熱管中心線上での
断面図、図７（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であ
る。なお、本実施例においても、上記実施例と同一部材
には同一符号を付して説明を省略する。本実施例は、図
６（ａ）および（ｂ）に示すように、配管１２Ａの流路
１４Ａ内には、複数本の挿入部材７３Ａ、７３Ｂ、７３
Ｃを束にして構成され、断面積が連続的に変化する挿入
部材７３が設けられている。なお、挿入部材７３は、断
面積が大きな側の端部を伝熱管端部Ｃ側に配置してい
る。このように、断面積が連続的に変化する挿入部材７
３によって挿入部材を構成し、断面積が大きな側の端部
を伝熱管端部Ｃ側に配置することで、流体が流動できる
流路１４Ａは、乾き度が小さくなるに従い徐々に狭くな
り、流路１４Ａを流れる流体の流速が向上し、管内熱伝
達率が向上する。
断面図、図７（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であ
る。なお、本実施例においても、上記実施例と同一部材
には同一符号を付して説明を省略する。本実施例は、図
６（ａ）および（ｂ）に示すように、配管１２Ａの流路
１４Ａ内には、複数本の挿入部材７３Ａ、７３Ｂ、７３
Ｃを束にして構成され、断面積が連続的に変化する挿入
部材７３が設けられている。なお、挿入部材７３は、断
面積が大きな側の端部を伝熱管端部Ｃ側に配置してい
る。このように、断面積が連続的に変化する挿入部材７
３によって挿入部材を構成し、断面積が大きな側の端部
を伝熱管端部Ｃ側に配置することで、流体が流動できる
流路１４Ａは、乾き度が小さくなるに従い徐々に狭くな
り、流路１４Ａを流れる流体の流速が向上し、管内熱伝
達率が向上する。
【００２６】凝縮器として使用する場合には、本実施例
においても、挿入部材７３を凝縮器出口付近２２３に挿
入するため、図１４に示すように、圧力損失は凝縮器の
出口付近２２３でのみ増大し、平均凝縮温度２１６の低
下抑制が図れる。また、凝縮した液は挿入部材７３の外
周面に付着するが、複数本の挿入部材７３Ａ、７３Ｂ、
７３Ｃを束にして構成することで外表面積を拡大でき、
挿入部材６３への凝縮液の付着量が多いために、配管１
２Ａの内周面の凝縮液膜をさらに薄くすることができ、
管内熱伝達率の向上が図れる。また、挿入部材により伝
熱管内の容積を削減でき、冷媒充填量を削減することが
できる。また、挿入部材７３の直径が連続的に変化する
ことで、圧力をより最適に低減でき、能力を最大限に引
き出すことができる。また蒸発器として使用する場合に
は、本実施例においても、挿入部材７３を蒸発器の入口
付近２２４に挿入するため、図１４の実線２２５で示す
ように、圧力損失は蒸発器の入口付近２２４で大きく、
乾き度が大きくなるに従い、流路断面積は大きくなるた
め圧力損失は小さくなる。これにより、圧力損失が増大
しても、その圧力損失の増加は蒸発器の入口付近２２４
のみで、流体の流速向上による管内熱伝達率の向上の効
果を活かし、蒸発能力の向上が図れる。従って、少なく
とも蒸発能力の低下を抑制することができる。また、図
８に示すように、伝熱管を曲げて熱交換器を加工する
際、曲げ部での部材の変形を抑えることができ、加工が
容易になる。なお、図７（ａ）は直線状の棒で構成した
が、螺旋状にねじった捧の組合わせにより、乱流促進に
よる熱伝達率の向上、これによる能力向上が図れる。
においても、挿入部材７３を凝縮器出口付近２２３に挿
入するため、図１４に示すように、圧力損失は凝縮器の
出口付近２２３でのみ増大し、平均凝縮温度２１６の低
下抑制が図れる。また、凝縮した液は挿入部材７３の外
周面に付着するが、複数本の挿入部材７３Ａ、７３Ｂ、
７３Ｃを束にして構成することで外表面積を拡大でき、
挿入部材６３への凝縮液の付着量が多いために、配管１
２Ａの内周面の凝縮液膜をさらに薄くすることができ、
管内熱伝達率の向上が図れる。また、挿入部材により伝
熱管内の容積を削減でき、冷媒充填量を削減することが
できる。また、挿入部材７３の直径が連続的に変化する
ことで、圧力をより最適に低減でき、能力を最大限に引
き出すことができる。また蒸発器として使用する場合に
は、本実施例においても、挿入部材７３を蒸発器の入口
付近２２４に挿入するため、図１４の実線２２５で示す
ように、圧力損失は蒸発器の入口付近２２４で大きく、
乾き度が大きくなるに従い、流路断面積は大きくなるた
め圧力損失は小さくなる。これにより、圧力損失が増大
しても、その圧力損失の増加は蒸発器の入口付近２２４
のみで、流体の流速向上による管内熱伝達率の向上の効
果を活かし、蒸発能力の向上が図れる。従って、少なく
とも蒸発能力の低下を抑制することができる。また、図
８に示すように、伝熱管を曲げて熱交換器を加工する
際、曲げ部での部材の変形を抑えることができ、加工が
容易になる。なお、図７（ａ）は直線状の棒で構成した
が、螺旋状にねじった捧の組合わせにより、乱流促進に
よる熱伝達率の向上、これによる能力向上が図れる。
【００２７】（実施例８）
上記実施例においては、流体について特に説明をしてい
ないが、下記の冷媒を用いることができる。従来、空気
調和装置に用いる冷媒としては、単一冷媒（Ｒ２２）を
用いていたが、代替冷媒として、冷凍サイクル内におけ
る空気温度の温度勾配が小さい単一冷媒、又は共沸冷媒
など、例えば、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）の
中のＲ３２／Ｒ１２５（５０／５０ｗｔ％）（以下、Ｒ
４１０Ａと言う）、あるいはハイドロカーボン（ＨＣ）
の中のプロパン（Ｒ２９０）を用いることができる。こ
れらの冷媒は、冷凍サイクル内では、従来のＲ２２に比
べて同一サイクルポイントでの冷媒密度が大きく、従っ
て、流速が小さくなるという特徴を有している。すなわ
ち、同一能力を要求するときに、Ｒ４１０ＡはＲ２２に
比べて熱交換器や配管でのＲ２２比の圧力損失は約７０
％となる。この事から、特にＲ４１０Ａ、プロパン（Ｒ
２９０）等を冷媒として用いることにより、熱伝達率が
向上し、熱交換器効率の向上が図れる。又はハイドロフ
ルオロカーボン（ＨＦＣ）やハイドロカーボン（ＨＣ）
の冷媒を用いることにより、オゾン破壊係数（ＯＤＰ）
の値が０で、また地球温暖化係数（ＧＷＰ）の値は、ハ
イドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）は大きいが、ハイド
ロカーボン（ＨＣ）は極めて０に近い。そのため、環境
問題も克服する事ができる。
ないが、下記の冷媒を用いることができる。従来、空気
調和装置に用いる冷媒としては、単一冷媒（Ｒ２２）を
用いていたが、代替冷媒として、冷凍サイクル内におけ
る空気温度の温度勾配が小さい単一冷媒、又は共沸冷媒
など、例えば、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）の
中のＲ３２／Ｒ１２５（５０／５０ｗｔ％）（以下、Ｒ
４１０Ａと言う）、あるいはハイドロカーボン（ＨＣ）
の中のプロパン（Ｒ２９０）を用いることができる。こ
れらの冷媒は、冷凍サイクル内では、従来のＲ２２に比
べて同一サイクルポイントでの冷媒密度が大きく、従っ
て、流速が小さくなるという特徴を有している。すなわ
ち、同一能力を要求するときに、Ｒ４１０ＡはＲ２２に
比べて熱交換器や配管でのＲ２２比の圧力損失は約７０
％となる。この事から、特にＲ４１０Ａ、プロパン（Ｒ
２９０）等を冷媒として用いることにより、熱伝達率が
向上し、熱交換器効率の向上が図れる。又はハイドロフ
ルオロカーボン（ＨＦＣ）やハイドロカーボン（ＨＣ）
の冷媒を用いることにより、オゾン破壊係数（ＯＤＰ）
の値が０で、また地球温暖化係数（ＧＷＰ）の値は、ハ
イドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）は大きいが、ハイド
ロカーボン（ＨＣ）は極めて０に近い。そのため、環境
問題も克服する事ができる。
【００２８】
【発明の効果】上記実施例から明らかなように、本発明
の熱交換器によれば、乾き度が大きくなるに従い圧力損
失の影響が大きいために、乾き度が大きい流路では流路
を広くすることにより、効果的な圧力損失の低減が図
れ、蒸発能力の向上又は低下抑制が図れる。また本発明
は、乾き度が小さい流路では伝熱管内を流れる冷媒の流
速を速くすることで、熱交換器を凝縮器として使用した
場合、凝縮液による管内面の液膜の薄膜化を図ることが
でき、管内での熱交換性能の高い熱交換器が得られる。
また本発明は、挿入部材の断面の外形形状を多角形状や
星形状とすることで、挿入部材の外表面積が拡大するた
めに、挿入部材への凝縮液の付着量が多くなり、伝熱管
の内周面の凝縮液膜をさらに薄くすることができ、管内
熱伝達率の向上が図れる。また本発明は、伝熱管内の内
容積を減少させることができるので、充填する冷媒量の
削減が図れる。また本発明は、挿入部材の断面積を変化
させることで、流体が流動する流路断面積を、流体の乾
き度が小さくなるに従って減少させることができる。ま
た本発明は、挿入部材の断面積を連続的に変化させるこ
とで、圧力損失を最適に低減でき、熱交換性能を最大限
に引き出すことができる。また本発明は、挿入部材の外
表面積を拡大することで、挿入部材への凝縮液の付着量
が多くなり、伝熱管の内周面の凝縮液膜をさらに薄くす
ることができ、管内熱伝達率の向上が図れる。また、本
発明は、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）やハイド
ロカーボン（ＨＣ）を主成分とした冷媒を用いること
で、熱伝達率が向上し、熱交換器効率の向上が更に図れ
るという効果を奏する。
の熱交換器によれば、乾き度が大きくなるに従い圧力損
失の影響が大きいために、乾き度が大きい流路では流路
を広くすることにより、効果的な圧力損失の低減が図
れ、蒸発能力の向上又は低下抑制が図れる。また本発明
は、乾き度が小さい流路では伝熱管内を流れる冷媒の流
速を速くすることで、熱交換器を凝縮器として使用した
場合、凝縮液による管内面の液膜の薄膜化を図ることが
でき、管内での熱交換性能の高い熱交換器が得られる。
また本発明は、挿入部材の断面の外形形状を多角形状や
星形状とすることで、挿入部材の外表面積が拡大するた
めに、挿入部材への凝縮液の付着量が多くなり、伝熱管
の内周面の凝縮液膜をさらに薄くすることができ、管内
熱伝達率の向上が図れる。また本発明は、伝熱管内の内
容積を減少させることができるので、充填する冷媒量の
削減が図れる。また本発明は、挿入部材の断面積を変化
させることで、流体が流動する流路断面積を、流体の乾
き度が小さくなるに従って減少させることができる。ま
た本発明は、挿入部材の断面積を連続的に変化させるこ
とで、圧力損失を最適に低減でき、熱交換性能を最大限
に引き出すことができる。また本発明は、挿入部材の外
表面積を拡大することで、挿入部材への凝縮液の付着量
が多くなり、伝熱管の内周面の凝縮液膜をさらに薄くす
ることができ、管内熱伝達率の向上が図れる。また、本
発明は、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）やハイド
ロカーボン（ＨＣ）を主成分とした冷媒を用いること
で、熱伝達率が向上し、熱交換器効率の向上が更に図れ
るという効果を奏する。
【図１】（ａ）は本発明の一実施例によるフィン付き熱
交換器の伝熱管中心線上での断面図 （ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図
交換器の伝熱管中心線上での断面図 （ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図
【図２】（ａ）は本発明の他の実施例によるフィン付き
熱交換器の伝熱管中心線上での断面図 （ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図
熱交換器の伝熱管中心線上での断面図 （ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図
【図３】（ａ）は本発明の他の実施例によるフィン付き
熱交換器の伝熱管中心線上での断面図 （ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図
熱交換器の伝熱管中心線上での断面図 （ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図
【図４】（ａ）は本発明の他の実施例によるフィン付き
熱交換器の伝熱管中心線上での断面図 （ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図
熱交換器の伝熱管中心線上での断面図 （ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図
【図５】（ａ）は本発明の他の実施例によるフィン付き
熱交換器の伝熱管中心線上での断面図 （ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図
熱交換器の伝熱管中心線上での断面図 （ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図
【図６】（ａ）は本発明の他の実施例によるフィン付き
熱交換器の伝熱管中心線上での断面図 （ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図
熱交換器の伝熱管中心線上での断面図 （ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図
【図７】（ａ）は本発明の他の実施例によるフィン付き
熱交換器の伝熱管中心線上での断面図 （ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図
熱交換器の伝熱管中心線上での断面図 （ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図
【図８】フィン付き熱交換器の斜視図
【図９】（ａ）は第１の従来技術による伝熱管の一部を
示す縦断面図 （ｂ）は同伝熱管の内壁面を示す要部拡大断面図
示す縦断面図 （ｂ）は同伝熱管の内壁面を示す要部拡大断面図
【図１０】第2の従来技術によるフィン付き熱交換器の
伝熱管中心を通る面での断面図
伝熱管中心を通る面での断面図
【図１１】第３の従来技術によるフィン付き熱交換器の
構成を示す斜視図
構成を示す斜視図
【図１２】第4の従来技術によるフィン付き熱交換器の
構成を示す斜視図
構成を示す斜視図
【図１３】（ａ）は第５の従来技術によるフィン付き熱
交換器の構成を示す斜視図 （ｂ）は同熱交換器を構成する伝熱管の断面図
交換器の構成を示す斜視図 （ｂ）は同熱交換器を構成する伝熱管の断面図
【図１４】モリエル線図上に冷凍サイクルの動作点を記
入したイメージ図
入したイメージ図
１１ フィン
１２ 伝熱管
１３Ａ 挿入部材
１３Ｂ 挿入部材
２３Ａ 挿入部材
２３Ｂ 挿入部材
２３Ｃ 挿入部材
３３ 挿入部材
４３ 挿入部材
５３ 挿入部材
６３ 挿入部材
７３ 挿入部材
１４Ａ 流路
１４Ｂ 流路
１４Ｃ 流路
１４Ｄ 流路
１４Ｅ 流路
１４Ｆ 流路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭48−100746（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−257800（ＪＰ，Ａ)
実開 昭56−65365（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭61−81573（ＪＰ，Ｕ)
特公 昭62−50743（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F25B 39/00 - 39/04
F28F 1/00 - 1/44
Claims (4)
- 【請求項１】 伝熱管内の流路を流れる流体と前記伝熱
管の外部を流れる流体とが熱交換する熱交換器におい
て、相変化を伴う流体が気液二相状態又は液相状態で流
動している流路中に、外径が前記伝熱管の内径より小さ
く、外表面に、溝又は凹凸を有する棒状の挿入部材を設
け、流体が流動する流路断面積を、流体の乾き度が小さ
くなるに従って減少させたことを特徴とする熱交換器。 - 【請求項２】 伝熱管内の流路を流れる流体と前記伝熱
管の外部を流れる流体とが熱交換する熱交換器におい
て、相変化を伴う流体が気液二相状態又は液相状態で流
動している流路中に、中実又は両端を閉塞した中空の棒
状の挿入部材を設け、前記挿入部材は、断面の外形形状
を略円状、多角形状、又は星形状とし、流体が流動する
流路断面積を、流体の乾き度が小さくなるに従って減少
させ、前記挿入部材を、多孔質材で構成したことを特徴
とする熱交換器。 - 【請求項３】 伝熱管内の流路を流れる流体と前記伝熱
管の外部を流れる流体とが熱交換する熱交換器におい
て、相変化を伴う流体が気液二相状態又は液相状態で流
動している流路中に、中実又は両端を閉塞した中空の棒
状の挿入部材を設け、前記挿入部材は、断面の外形形状
を略円状、多角形状、又は星形状とし、流体が流動する
流路断面積を、流体の乾き度が小さくなるに従って減少
させ、前記挿入部材を、複数本束にして構成したことを
特徴とする熱交換器。 - 【請求項４】 前記伝熱管内の流路を流れる流体とし
て、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）又はハイドロ
カーボン（ＨＣ）を主成分とした冷媒を用いることを特
徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱交
換器。
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