JP4948136B2 - 放熱用伝熱管および放熱器 - Google Patents
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Description
特に放熱器における冷媒の作動圧力は、圧縮機を出た直後の圧力であるために、熱サイクル中で最も高圧である。そのため、放熱用伝熱管には強い耐圧強度が要求される。通常、二酸化炭素を冷媒として採用する放熱器の放熱用伝熱管は、耐圧強度を高めるため、十分な肉厚を有し、且つ外径5mm以下の比較的細径の管が使用されている。
これは、放熱用伝熱管内面に多数の溝またはフィンを設けることで、管内の伝熱表面積を拡大し、さらに、冷媒の流れを乱流として、その効果によって伝熱性能を向上させようとするものである。近年、フロン冷媒を使用するエアコンなどの空調機では、ほとんど全てにおいて内面溝付管が使用されており、内面に加工されていない平滑管を使用することのほうが稀である。
又、内面フィン形状を種々に成形加工することができないことから放熱器用伝熱管の熱伝達率を大きく低下させうる混入した冷凍機油の影響を抑える内面フィンを備えられないという課題が生じている。
更に、本発明に係る放熱用伝熱管及び放熱器は、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクル製品の実用化を拡大し、有害なフロンの使用量が減少させることができるために、地球環境を良好に保全する働きを担うものである。
図1は、放熱用伝熱管の実施形態を示すもので、(イ)は横断面説明図、(ロ)は内面展開図、(ハ)はA−A断面図である。図1において、1は放熱用伝熱管、2は内面フィンを示し、放熱用伝熱管1の外径をD(mm)、放熱用伝熱管1の内径をd(mm)、内面フィン2の高さをh(mm)、放熱用伝熱管1の底肉厚みをt(mm)、内面フィン2の間隔をg(mm)、内面フィン2のリード角をβ(度)とする。
図2において、αは内面フィンの頂角、γは内面フィン先端部の湾曲率、bは内面フィン先端部の台形上辺長である。
また、内面フィン2の高さhを0.20mm以上、内面フィン2の間隔gをg≧0.10mmと設定するのは、ある程度内面フィンが高くなることで、内面フィンによる二酸化炭素冷媒の流れに攪拌を与えることができ、その結果、二酸化炭素冷媒中に冷凍機油が十分に分散されて、内面フィン2の間隔gが小さくなっても内壁面には付着しにくくなるためと思われる。
更に、内面フィン2の形状にもよるが、内面フィン2の高さhは、放熱用伝熱管2の内径dの0.15倍以上になるとその形成加工性が大きく損なわれ、設けることが困難になってしまうことから、その範囲は、0.15mm以上でd×0.15mm以下で良好な諸特性が得られる。
また内面フィン2の間隔gの上限値も、特に限定されるものではないが、内面フィン2の間隔gが大きくなるということは、内面フィンの数を減らすことになるので、内面フィンを設けることによるほう熱用伝熱管内面の表面積の増大、即ち伝熱面積の拡大率が減少し、高い伝熱性を得ることができない。したがって、内面フィン2の間隔gは内面フィンの高さhの2.5倍以下が良い。
以下に、本発明を実施例により説明する。
表1に示されるような外径Dと底肉厚みtのリン脱酸銅(JIS H3300:C−1220)製の内面フィン付伝熱管を、図3に示す製造装置による転造加工によって作製した。
内面フィンの高さhと内面フィンの間隔gの比g/hを本発明規定値内で種々に変化させた。内面フィンの頂角αは30〜40度の範囲、リード角βは40度以下の範囲で種々に変化させた。内面フィンの先端部は湾曲状と平坦状の2通りとした。
内面フィン高さhが0.20mm以上であるが、g/hが0.5よりも小さい比較例No.22、No.23では伝熱性能低下が見られた。
図6は本発明に係る放熱用伝熱管を用いた熱交換器の一例を示したもので、図6において、32は水30が流通する低温流体用伝熱管、33は二酸化炭素31が流通する本発明に係る内面フィン対高温流体用放熱伝熱管、35は熱交換器である。
水が流通する低温流体用伝熱管32に接して、高温の二酸化炭素冷媒が流通する内面フィン付高温流体用伝熱管33を配置することで、熱交換器の高性能化と小型化を図ることができる。
2 内面フィン
2a 先端部断面湾曲形状の内面フィン
2b 先端部断面台形形状の内面フィン
4 圧縮機
5 放熱器
6 減圧機(膨張弁)
7 蒸発器
8 空冷ファン
10 給湯タンク
11 伝熱性評価装置
12 二重管
13 高温流体用伝熱管(二酸化炭素が流通)
14 低温流体用伝熱管(水が流通)
30 低温流体(水)
31 高温流体(二酸化炭素)
32 水が流通する低温流体用伝熱管
33 二酸化炭素が流通する内面フィン付高温流体用伝熱管
34 接合部位
35 隙間
36 熱交換器
Claims (3)
- 作動圧力が高く、冷凍機油を混入した二酸化炭素冷媒が流れる放熱用伝熱管であって、
前記放熱用伝熱管の外径Dを、5mm以下とし、
前記放熱用伝熱管の底肉厚みtを、下記の式を満たすように設定し、
前記フィンの先端部に平坦部を設けて、その横断面形状を台形形状に形成するとともに、
隣り合う前記フィンの間隔gを、フィン高さhに対して、h×0.9mm以上、h×2.5mm以下に設定し、
前記フィン高さhを、前記放熱用伝熱管の内径dに対して、0.15mm以上、d×0.15mm以下の範囲に設定し、
前記フィンのフィン頂角を30度以上に設定したことを特徴とする放熱用伝熱管。 - 前記フィンの高さhが0.20mm以上、隣り合うフィンの間隔gが0.10mm以上であることを特徴とする請求項1に記載の放熱用伝熱管。
- 請求項1乃至請求項2記載のいずれかの放熱用伝熱管を備え、
前記放熱用伝熱管を流れる高温の二酸化炭素冷媒と低温の水との熱交換により水を加熱し、
その加熱された水を給湯することを特徴とする放熱器。
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