JP3620284B2 - 非共沸混合冷媒用内面溝付き伝熱管 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機の蒸発器、凝縮器等の熱交換器に用いられる伝熱管に係り、特に、非共沸混合冷媒を熱媒体とする熱交換器に用いられ、内面に複数の溝を備えた内面溝付き伝熱管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空気調和機の蒸発器や凝縮器等のように伝熱管内で冷媒の蒸発及び凝縮を伴う熱伝導に際し、熱伝達率が高く、かつ圧力損失が少ない伝熱管として、管内面に複数の溝を形成したものが提案されており、熱交換器の高性能化、小型化を達成している。
【０００３】
そして、管内面に形成される溝の態様としては、例えば、断面形状として図５に示すように逆さ台形状のものや図６に示すように逆さ三角形状の溝を有するものが提案されており、これらの溝は図７に示すように、管軸方向に対して所定の角度を持った螺旋状に形成されているものが一般的である（特公平１−１３１８９５号公報、特開昭５２−３８６６３号公報等）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来からルームエアコン、パッケージエアコン等の冷媒として使用されてきたＨＣＦＣ２２は、オゾン層の破壊や地球温暖化を招くおそれがあることから２０２０年迄に原則全廃が決定し、それ以後は使用することができない。そのため、現在、このＨＣＦＣ２２に代わる代替冷媒が種々開発されており、そのなかでもこのＨＣＦＣ２２の代替品として有力視されているものに、Ｒ４０７Ｃ（ＨＦＣ３２／１２５／１３４ａ）とＲ４１０Ａ（ＨＦＣ３２／１２５）がある。
【０００５】
しかしながら、これら新規冷媒のうちＲ４０７Ｃは非共沸混合冷媒であるため、物質拡散抵抗の影響により、単一の冷媒に比べて熱伝導率が低下してしまうといった欠点があり、図５〜図７に示すような従来広く使用されてきた内面溝付き伝熱管では、熱交換器の高性能化・小型化が困難であるといった不都合があった。
【０００６】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、Ｒ４０７Ｃ等のような非共沸混合冷媒を用いた場合に優れた伝熱性能を発揮することができる新規な内面溝付き伝熱管を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために第一の発明は、伝熱管本体の内面に、その管軸方向に沿って螺旋状に延びる溝部を複数並列に配置すると共に、これら複数の溝部間を斜めに横断するように延びる突条部を管軸方向に沿ってジグザグ状に形成したものである。
【０００８】
これによって、溝部に沿って流れる冷媒が突条部に衝突することによって斜め上方に掻き上げられて乱れた流れとなり、冷媒の攪乱が生ずることになる。従って、物質拡散抵抗となっていた濃度境界線層は乱され、優れた伝熱性能が得られることとなる。
【０００９】
また、第二の発明は、伝熱管本体の内面に、斜め方向に延びる突条部を管軸方向に沿ってジグザグ状に配置すると共に、これら各突条部間に、熱媒体下流側の突条部に所定の角度で衝突する溝部を複数並列に形成してなり、前記各溝部の傾斜方向を管軸方向に対して交互に反対向きにしたものである。
【００１０】
これによって各溝部を流れる冷媒が大きな角度で突条部に衝突してより激しく掻き上げられることとなり、大きな冷媒攪乱が生ずることになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は第一の発明に係る内面溝付き伝熱管１の実施の一形態を示す断面図、図２はその内面の部分拡大斜視図である。
【００１３】
図示するように、この内面溝付き伝熱管１は、外面が面一となっている伝熱管本体１ａの内面全体に、断面逆さ台形状をした溝部２が複数並列して螺旋状に形成されており、さらに、この伝熱管本体１ａの内面にはこれら複数の溝部２，２…間を斜めに横断するように延びる突条部３が管軸方向に沿ってジグザグ状に形成されている。
【００１４】
また、図示するように、この溝部２の傾斜角度は管軸方向に対して１８°となっており、さらに突条部３の傾斜角度は、図１に示すように管軸方向に対して３６°となっている。従って、各溝部２は、図２に示すように突条部３によって長さ方向に対して５４°（１２６°）及び１６２°（１８°）の角度で交互に仕切られるようになっている。
【００１５】
以上において、このような内面溝付き伝熱管１を用いた場合の冷媒の流れの一例を説明する。
【００１６】
図２に示すように、溝部２に沿って流れてきた冷媒は、この溝部２ａを５４°（１２６°）の角度で横断する最初の突条部３ａに衝突することによって左斜め上方に大きく旋回するように掻き上げられることによって乱れた流れとなり、冷媒の攪乱が生ずる。さらに、この突条部３ａ下流側の溝部２ａを流れる冷媒は、この溝部２ａを１６２°（１８°）の角度で横断する下流側の突条部３ｂに衝突することによって反対方向に掻き上げられ、さらに乱れた流れとなり、冷媒の攪乱が生ずる。そして、このように反対方向に交互に掻き上げられることによって伝熱管本体１ａ内の冷媒は、より強い攪乱が生じて伝熱管本体１ａ内を下流側に流れることになる。その結果、物質拡散抵抗となっていた伝熱管本体１ａ表面付近に形成される濃度境界線層（図示せず）は乱され、優れた伝熱性能が得られることとなる。
【００１７】
尚、図１は、突条部３の構成を分かり易くするために、その屈曲部を伝熱管本体１ａの半周のピッチで位置した場合で説明したが、一本の連続した突条部を形成する場合には、冷媒の掻き上げを充分に行うために、少なくとも伝熱管本体１ａの１周分以上のピッチで屈曲させるようにすることは勿論である。また、上記実施の形態で示した溝部２及び突条部３の傾斜角度は、あくまでも一例であり、本発明はその数値に限定されるものでないことはいうまでもない。
【００１８】
次に、図３及び図４は第二の発明に係る内面溝付き伝熱管４の実施の一形態を示したものであり、上記内面溝付き伝熱管１の溝部２の形態を改良したものである。
【００１９】
すなわち、本発明に係る内面溝付き伝熱管４は、図示するように溝部２を各突条部３間で独立させると共に、各突条部３間に位置する各溝部２の傾斜方向を管軸方向に対して±１８°で反対向きに交互に配置させ、下流側に位置する突条部３に対してそれぞれ５４°（１２６°）及び１２６°（５４°）の同じ角度で交わるように構成したものである。
【００２０】
従って、図４に示すように、溝部２を流れる冷媒は最初の突条部３ａでは図２と同様、左斜め上方に大きく掻き上げられる一方、その下流側の溝部２を流れる冷媒はその下流側の突条部３ｂで図２に示す場合よりもさらに右斜め上方に大きく掻き上げられることとなるため、第一の発明以上に、より強い攪乱を発生させることが可能となる。その結果、第一の発明と同様、物質拡散抵抗となっていた伝熱管本体１ａ表面付近に形成される濃度境界線層（図示せず）はより激しく乱され、伝熱性能がより向上することになる。
【００２１】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、伝熱管本体内を流れる冷媒に対して大きな攪乱を発生することができるため、Ｒ４０７Ｃ等のような非共沸混合冷媒を用いた場合に優れた伝熱性能を得ることが可能となり、熱交換器の高性能化、小型化に大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の発明に係る内面溝付き伝熱管の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】第一の発明に係る内面溝付き伝熱管の実施の一形態を示す部分拡大斜視図である。
【図３】第二の発明に係る内面溝付き伝熱管の実施の一形態を示す断面図である。
【図４】第二の発明に係る内面溝付き伝熱管の実施の一形態を示す部分拡大斜視図である。
【図５】従来の内面溝付き伝熱管の一例を示す部分拡大断面図である。
【図６】従来の内面溝付き伝熱管の一例を示す部分拡大断面図である。
【図７】従来の内面溝付き伝熱管の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１，４ 内面溝付き伝熱管
１ａ 伝熱管本体
２ 溝部
３ 突条部

Claims (4)

1. 伝熱管本体の内面に、その管軸方向に沿って螺旋状に延びる溝部を複数並列に形成すると共に、これら複数の溝部間を斜めに横断するように延びる突条部を管軸方向に沿ってジグザグ状に配置したことを特徴とする非共沸混合冷媒用内面溝付き伝熱管。
2. 伝熱管本体の内面に、斜め方向に延びる突条部を管軸方向に沿ってジグザグ状に配置すると共に、これら各突条部間に、熱媒体下流側の突条部に所定の角度で衝突する溝部を複数並列に形成してなり、前記各溝部の傾斜方向を管軸方向に対して交互に反対向きにしたことを特徴とする非共沸混合冷媒用内面溝付き伝熱管。
3. 上記溝部の傾斜角度が、管軸方向に対して±１８°であることを特徴とする請求項１又は２に記載の非共沸混合冷媒用内面溝付き伝熱管。
4. 上記各突条部の傾斜角度が、管軸方向に対して±３６°であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の非共沸混合冷媒用内面溝付き伝熱管。

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