JP6765451B2

JP6765451B2 - 熱交換器の製造方法

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Publication number: JP6765451B2
Application number: JP2018562831A
Authority: JP
Inventors: 哲矢山下; 瑞朗酒井; 野花長崎; 訓弘藤田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2020-10-07
Anticipated expiration: 2037-01-20
Also published as: WO2018134975A1; JPWO2018134975A1; CN209263760U

Description

本発明は、伝熱管の内周壁に溝が形成された熱交換器の製造方法に関する。

空気調和装置に用いられる熱源側熱交換器では、作動流体が流通する伝熱管の内周壁に、伝熱管の製造時に形成された溝が形成されている。この伝熱管は、熱源側熱交換器の製造過程にて、内周壁に溝が形成された伝熱管の内径よりも大きな径を持つ拡管ビュレットを用いて拡管を行う。これにより、伝熱管に間隔を空けて並べられた複数のフィンは、拡管された伝熱管に固定されている。

従来、内周壁に螺旋溝によって２つの螺旋溝に挟まれた凸部を有する伝熱管に、拡管ビュレットを挿入し、伝熱管の外径を伝熱管の長さ方向にわたって拡管させる熱交換器の製造方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特許文献１の技術では、拡管ビュレットの外周面に挿入方向に真っ直ぐ延伸したＶ字状溝を形成しておく。そして、拡管ビュレットを伝熱管内で前進させたときに、伝熱管の凸部の一部がＶ字状溝によって凸部よりも径方向内方に突き出た突起に形成される。
これにより、伝熱管の伝熱性能（熱伝達効率）が向上できるとされている。

特開２００９−０５８１８６号公報

特許文献１の技術では、熱源側熱交換器の伝熱管内にて溝に沿って流通する作動流体の液膜が形成される。このとき、作動流体の液膜では、対流熱伝達して液膜表面からの蒸発が支配的に行われる。そのため、突起については、伝熱管から作動流体の液膜への対流熱伝達が少なく、新たに形成された突起の熱伝達効率の向上効果が限定的となる。
また、伝熱管内を流通する作動流体は、低質量速度域では層流となる。このように作動流体が層流になっても、伝熱管内部にて溝に沿って流通する作動流体の液膜が限られ、作動流体の液膜に対流熱伝達し難く、熱伝達効率が低下する。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、伝熱管の熱伝達効率がより向上できる熱交換器の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る熱交換器の製造方法は、作動流体が流通する伝熱管と、前記伝熱管が挿通されて間隔を空けて平行に並べられた複数のフィンと、を備えた熱交換器の製造方法であって、前記伝熱管の内周壁にて前記内周壁よりも管肉厚を薄くする第１溝が前記伝熱管の製造時に形成され、前記伝熱管の前記内周壁にて前記内周壁よりも管肉厚を薄くし、前記第１溝とは異なった形状の第２溝が複数の前記フィンに挿通された前記伝熱管の拡管時に形成されるものであり、前記第２溝は、前記伝熱管の長さ方向に前記第２溝の溝長さ方向に直交する断面の幅よりも長さの短い螺旋状に配置された複数の凸部を有する拡管ビュレットを、前記伝熱管の長さ方向に真っ直ぐ挿入して形成された、または、前記伝熱管の長さ方向に対して回転させながら挿入して形成されたものである。

本発明に係る熱交換器の製造方法によれば、伝熱管は、内周壁に形成され、内周壁よりも管肉厚を薄くした第１溝と、内周壁に形成され、内周壁よりも管肉厚を薄くし、第１溝とは異なった形状の第２溝と、を有した。これにより、伝熱管の管肉厚の薄い領域が増大し、薄い管肉厚で伝熱し易い伝熱面積が拡大できる。また、伝熱管の内周壁に形成される凹凸が複雑化し、伝熱管を流通する作動流体の乱流が促進できる。したがって、伝熱管の熱伝達効率がより向上できる。

本発明の実施の形態１に係る熱交換器を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係る熱交換器の縦断面を示す説明図である。本発明の実施の形態１に係る伝熱管の内部構成１をまとめて示す図であり、図３（ａ）が伝熱管の内面を展開して示す図であり、図３（ｂ）が伝熱管の内面の概要を示す斜視図であり、図３（ｃ）が伝熱管の内面を伝熱管の長さ方向に直交する断面を示す説明図である。本発明の実施の形態１に係る伝熱管の内部構成２をまとめて示す図であり、図４（ａ）が伝熱管の内面を展開して示す図であり、図４（ｂ）が伝熱管の内面の概要を示す斜視図であり、図４（ｃ）が伝熱管の内面を伝熱管の長さ方向に直交する断面を示す説明図である。本発明の実施の形態１に係る伝熱管の内部構成３をまとめて示す図であり、図５（ａ）が伝熱管の内面を展開して示す図であり、図５（ｂ）が伝熱管の内面の概要を示す斜視図であり、図５（ｃ）が伝熱管の内面を伝熱管の長さ方向に直交する断面を示す説明図である。本発明の実施の形態１に係る伝熱管の内部構成４をまとめて示す図であり、図６（ａ）が伝熱管の内面を展開して示す図であり、図６（ｂ）が伝熱管の内面の概要を示す斜視図であり、図６（ｃ）が伝熱管の内面を伝熱管の長さ方向に直交する断面を示す説明図である。本発明の実施の形態１に係る第２溝の断面形状をまとめて示す図であり、図７（ａ）が断面四角状の第２溝の断面形状を示す図であり、図７（ｂ）が断面台形状の第２溝の断面形状を示す図であり、図７（ｃ）が断面Ｕ字状の第２溝の断面形状を示す図であり、図７（ｄ）が断面Ｖ字状の第２溝の断面形状を示す図であり、図７（ｅ）が断面Ｗ字状の第２溝の断面形状を示す図である。本発明の実施の形態１に係る熱交換器の他の例を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係る製造時の伝熱管の構成をまとめて示す図であり、図９（ａ）が伝熱管の内面を展開して示す図であり、図９（ｂ）が伝熱管の内面の概要を示す斜視図であり、図９（ｃ）が伝熱管の内面を伝熱管の長さ方向に直交する断面を示す説明図である。本発明の実施の形態１に係る伝熱管の拡管時の拡管工程をまとめて示す図であり、図１０（ａ）が拡管ビュレットを伝熱管の長さ方向に真っ直ぐ挿入する拡管工程Ｓ１を示す図であり、図１０（ｂ）が拡管ビュレットを伝熱管の長さ方向に対して回転させながら挿入する拡管工程Ｓ２を示す図である。本発明の実施の形態１に係る拡管ビュレットの形状をまとめて示す図であり、図１１（ａ１）が伝熱管の長さ方向に平行な凸部を有する拡管ビュレットを示す側面図であり、図１１（ａ２）が図１１（ａ１）の拡管ビュレットを先端から見た正面図であり、図１１（ｂ）が伝熱管の長さ方向に対して螺旋状の凸部を有する拡管ビュレットを示す側面図であり、図１１（ｃ）が伝熱管の長さ方向に第２溝の溝長さ方向に直交する断面の幅よりも長さの短い凸部を有する拡管ビュレットを示す側面図であり、図１１（ｄ）が伝熱管の長さ方向に第２溝の溝長さ方向に直交する断面の幅よりも長さの短い凸部を螺旋状に有する拡管ビュレットを示す側面図である。本発明の実施の形態１に係る伝熱管内の作動流体の状態をまとめて示す図であり、図１２（ａ）が第１溝の溝深さと第２溝の溝深さが同じ場合を示す図であり、図１２（ｂ）が第１溝の溝深さと第２溝の溝深さが異なる場合を示す図である。本発明の実施の形態２に係る空気調和装置を示す概略構成図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。
さらに、明細書全文に示す構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

実施の形態１．
［熱交換器］
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器１を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器１の縦断面を示す説明図である。
図１、図２に示す熱交換器１は、たとえば、後述する空気調和装置１００の室外機に備える熱源側熱交換器１０３に用いられる。
図１、図２に示すように、熱交換器１は、作動流体が流通する複数の伝熱管２と、複数の伝熱管２が挿通されて間隔を空けて平行に並べられた複数のフィン３と、を備えている。
複数のフィン３には、フィンカラー４ａを周囲に有する貫通孔４が形成されている。真っ直ぐな伝熱管２が貫通孔４に挿入され、伝熱管２が拡管される。これにより、複数のフィン３は、伝熱管２に間隔を空けて固定されている。図１、図２に示す熱交換器１は、この状態である。

［伝熱管の内部構成１］
図３は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管２の内部構成１をまとめて示す図であり、図３（ａ）が伝熱管２の内面を展開して示す図であり、図３（ｂ）が伝熱管２の内面の概要を示す斜視図であり、図３（ｃ）が伝熱管２の内面を伝熱管の長さ方向に直交する断面を示す説明図である。

図３に示す伝熱管２の内面には、内周壁５に形成されて内周壁５よりも管肉厚を薄くした複数の第１溝６を有している。
なお、伝熱管２の内面とは、文言通り伝熱管２の内側の凹凸を含む面全体をいうものである。また、伝熱管２の内周壁５とは、円筒状の伝熱管２が本来的に内径として有する内周の基準面をいうものである。

複数の第１溝６は、伝熱管２の長さ方向に対して螺旋状に形成されている。複数の第１溝６は、等ピッチで形成されている。複数の第１溝６は、伝熱管２の製造時に形成されている。
なお、複数の第１溝６は、必ずしも図３に示す螺旋状に限定するものではない。複数の第１溝６は、伝熱管２の長さ方向に直交する直交面に対して０°＜θ１＜９０°の範囲で形成されると良い。また、複数の第１溝６は、伝熱管２の長さ方向に真っ直ぐ形成されても良い。

伝熱管２の内面には、内周壁５に形成されて内周壁５よりも管肉厚を薄くして複数の第１溝６とは異なった形状の複数の第２溝７を有している。
複数の第２溝７は、複数の第１溝６と異なる内面部分に、複数の第１溝６に交差するように形成されている。複数の第２溝７は、伝熱管２の長さ方向に平行な直線状に形成されている。複数の第２溝７は、等ピッチで形成されている。複数の第２溝７は、複数のフィン３に挿通された伝熱管２の拡管時に形成されている。複数の第２溝７は、互いに同一形状である。
なお、第１溝６の溝深さと第２溝７の溝深さとは、一致していると良い。また、第２溝７の溝深さは、第１溝６の溝深さと異なる深さでも良い。

［伝熱管の内部構成２］
図４は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管２の内部構成２をまとめて示す図であり、図４（ａ）が伝熱管２の内面を展開して示す図であり、図４（ｂ）が伝熱管２の内面の概要を示す斜視図であり、図４（ｃ）が伝熱管の内面を伝熱管の長さ方向に直交する断面を示す説明図である。
ここで、伝熱管２の内部構成２では、伝熱管２の内部構成１とは異なる特徴部分について説明し、同様な構成を省略する。

図４に示すように、複数の第２溝７ａ、７ｂは、互いに異なる形状である。このように、伝熱管２は、第２溝７ａ、７ｂの形状を２つ以上組合せて複数の種類の第２溝７ａ、７ｂを有しても良い。

［伝熱管の内部構成３］
図５は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管２の内部構成３をまとめて示す図であり、図５（ａ）が伝熱管２の内面を展開して示す図であり、図５（ｂ）が伝熱管２の内面の概要を示す斜視図であり、図５（ｃ）が伝熱管２の内面を伝熱管２の長さ方向に直交する断面を示す説明図である。
ここで、伝熱管２の内部構成３では、伝熱管２の内部構成１、２とは異なる特徴部分について説明し、同様な構成を省略する。

図５に示すように、複数の第２溝７ｃは、伝熱管２の長さ方向に対して螺旋状に形成されている。螺旋状の複数の第２溝７ｃは、螺旋状の複数の第１溝６に対して交差している。螺旋状の複数の第２溝７ｃは、伝熱管２の長さ方向に直交する直交面に対して９０°＜θ２＜１８０°の範囲で形成されると良い。これにより、複数の第２溝７ｃは、複数の第１溝６に対して直交して交差するようにも形成できる。
このような第２溝７ｃを有すると、伝熱管２内の第１溝６と第２溝７ｃとを流れる作動流体が激しく混ざり合うことにより、伝熱管２の熱伝達効率がより向上できる。

［伝熱管の内部構成４］
図６は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管２の内部構成４をまとめて示す図であり、図６（ａ）が伝熱管２の内面を展開して示す図であり、図６（ｂ）が伝熱管２の内面の概要を示す斜視図であり、図６（ｃ）が伝熱管２の内面を伝熱管２の長さ方向に直交する断面を示す説明図である。
ここで、伝熱管２の内部構成４では、伝熱管２の内部構成１〜３とは異なる特徴部分について説明し、同様な構成を省略する。

図６に示すように、複数の第２溝７ｄは、複数の第１溝６に対して並行している。すなわち、複数の第２溝７ｄは、伝熱管２の長さ方向に対して螺旋状に形成された複数の第１溝６に対して並行に螺旋状に形成されている。複数の第２溝７ｄは、伝熱管２の長さ方向に直交する直交面に対して０°＜θ１＜９０°の範囲で形成され、その角度θ１が複数の第１溝６の角度θ１と一致している。複数の第２溝７ｄは、複数の第１溝６間の間隔に合わせて等しい間隔で形成されている。
なお、図示しないが、複数の第２溝は、伝熱管２の長さ方向に平行な直線状の複数の第１溝６に対して並行に形成されても良い。この場合には、複数の第２溝は、伝熱管２の長さ方向に平行な直線状に形成される。

［第２溝の断面形状］
図７は、本発明の実施の形態１に係る第２溝７の断面形状をまとめて示す図であり、図７（ａ）が断面四角状の第２溝７の断面形状を示す図であり、図７（ｂ）が断面台形状の第２溝７の断面形状を示す図であり、図７（ｃ）が断面Ｕ字状の第２溝７の断面形状を示す図であり、図７（ｄ）が断面Ｖ字状の第２溝７の断面形状を示す図であり、図７（ｅ）が断面Ｗ字状の第２溝７の断面形状を示す図である。
なお、ここでは、伝熱管２の内部構成１の第２溝７を代表して説明する。しかし、他の第２溝７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄにこれらの形状を適用しても良い。

図７（ａ）に示すように、複数の第２溝７は、長さ方向に直交する断面形状を断面四角状に形成されても良い。第２溝７における断面四角状では、溝開口部幅８と溝底部幅９とが等しい長さである。この場合には、伝熱管２内において内周壁５よりも管肉厚の薄い領域が増大できる。また、伝熱管２の内周壁５に形成される凹凸が複雑化できる。

図７（ｂ）に示すように、複数の第２溝７は、長さ方向に直交する断面形状を断面台形状に形成されても良い。第２溝７における断面台形状では、溝開口部幅８と溝底部幅９とが異なる長さである。すなわち、図７（ｂ）では、第２溝７の溝底部幅９が溝開口部幅８よりも長い長さに形成している。この場合には、第２溝７の溝底部１０を流れる作動流体の速度が上昇し、伝熱管２の熱伝達効率がより向上できる。

また、図７（ｂ）とは逆に、複数の第２溝７は、長さ方向に直交する断面形状を断面台形状に形成されても良い。第２溝７における断面台形状では、溝開口部幅８と溝底部幅９とが異なる長さである。すなわち、図示しないが、第２溝７の溝底部幅９が溝開口部幅８よりも短い長さに形成しても良い。この場合には、伝熱管２内を流れる作動流体が第２溝７に流入する際に伝熱管２の伝熱面への接触効率が向上でき、伝熱管２の熱伝達効率がより向上できる。

図７（ｃ）に示すように、複数の第２溝７は、長さ方向に直交する断面形状を断面Ｕ字状に形成されても良い。第２溝７における断面Ｕ字状では、溝底部１０が曲面である。すなわち、第２溝７の溝底部幅９が中心程溝肉厚の薄い断面円弧状に形成される。この場合には、第２溝７を流れる作動流体への圧力損失の上昇が抑えられる。

図７（ｄ）に示すように、複数の第２溝７は、長さ方向に直交する断面形状を断面Ｖ字状に形成されても良い。第２溝７における断面Ｖ字状では、溝底部１０が幅を有しない。この場合には、伝熱管２内を流れる作動流体が第２溝７に流入する際に伝熱管２の伝熱面への接触効率が向上でき、伝熱管２の熱伝達効率がより向上できる。

図７（ｅ）に示すように、複数の第２溝７は、長さ方向に直交する断面形状を断面Ｗ字状に形成されても良い。第２溝７における断面Ｗ字状では、溝底部１０に溝長さ方向に平行な山形状を１つ形成されている。この場合には、伝熱管２内を流れる作動流体が第２溝７に流入する際に伝熱管２の伝熱面への接触効率が向上でき、伝熱管２の熱伝達効率がより向上できる。
なお、複数の第２溝７は、溝底部１０に溝長さ方向に平行な山形状を２つ以上形成されても良い。この場合にも、上記と同様な効果が得られる。

［熱交換器の他の例］
図８は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器１の他の例を示す斜視図である。図８に示す伝熱管２ａ、２ｂの領域における異なるハッチングが異なる種類の第１溝６と第２溝７とを形成した異なる種類の伝熱管２ａ、２ｂを表している。
図８に示すように、１つの熱交換器１に異なる種類の第１溝６と第２溝７とを形成した異なる２つ以上の種類の伝熱管２ａ、２ｂを用いてもよい。また、図４に示す伝熱管２の内部構成２のように、１つの伝熱管２の複数の第２溝７ａ、７ｂをも異なる形状としても良い。
この場合には、性質の異なる個々の作動流体に対して有効な伝熱管２ａ、２ｂが配列できる。あるいは、作動流体の状態変化に応じて有効な伝熱管２ａ、２ｂが配列できる。よって、伝熱管２ａ、２ｂの熱伝達効率がより向上できる。

［製造時の伝熱管の構成］
図９は、本発明の実施の形態１に係る製造時の伝熱管２の構成をまとめて示す図であり、図９（ａ）が伝熱管２の内面を展開して示す図であり、図９（ｂ）が伝熱管２の内面の概要を示す斜視図であり、図９（ｃ）が伝熱管２の内面を伝熱管２の長さ方向に直交する断面を示す説明図である。

図９に示すように、伝熱管２は、製造時に、内面に複数の第１溝６が形成される。複数の第１溝６は、伝熱管２の成形時に一体成形されると良い。すなわち、複数の第１溝６は、伝熱管２の製造時の製造工程にて同時に形成される。

［伝熱管の拡管時の説明］
図１０は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管２の拡管時の拡管工程Ｓ１、Ｓ２をまとめて示す図であり、図１０（ａ）が拡管ビュレット１１ａを伝熱管２の長さ方向に真っ直ぐ挿入する拡管工程Ｓ１を示す図であり、図１０（ｂ）が拡管ビュレット１１ｂを伝熱管２の長さ方向に対して回転させながら挿入する拡管工程Ｓ２を示す図である。

図１０（ａ）に示すように、複数の伝熱管２に対して間隔を空けて並んだ複数のフィン３を拡管させた伝熱管２に固定するために、拡管ビュレット１１ａを伝熱管２の長さ方向に真っ直ぐ前進させて挿入し、伝熱管２を拡管していく。この拡管ビュレット１１ａを伝熱管２の長さ方向に真っ直ぐ前進させて挿入し、伝熱管２を拡管していく工程を拡管工程Ｓ１という。
拡管工程Ｓ１では、後述するように拡管ビュレット１１ａが伝熱管２の長さ方向に平行な複数の凸部１２ａを有している。このため、拡管工程Ｓ１により、複数の第２溝７は、伝熱管２の長さ方向に平行な複数の凸部１２ａを有する拡管ビュレット１１ａを伝熱管２の長さ方向に真っ直ぐ挿入して複数の凸部１２ａの軌跡上に形成されることになる。この場合には、複数の第２溝７は、伝熱管２の長さ方向に平行な直線状に形成される。またこの場合において、第１溝６と第２溝７とを交差させつつ第１溝６の溝深さと第２溝７の溝深さとが一致するように形成すると、複数の第２溝７が第１溝６間に突出した伝熱管２の内周壁５部分を削り落とすように形成でき、製造容易である。

図１０（ｂ）に示すように、複数の伝熱管２に対して間隔を空けて並んだ複数のフィン３を拡管させた伝熱管２に固定するために、拡管ビュレット１１ｂを伝熱管２の長さ方向に対して回転させながら挿入し、伝熱管２を拡管していく。この拡管ビュレット１１ｂを伝熱管２の長さ方向に対して回転させながら前進させて挿入し、伝熱管２を拡管していく工程を拡管工程Ｓ２という。
拡管工程Ｓ２では、後述するように拡管ビュレット１１ｂが伝熱管２の長さ方向に対して螺旋状の複数の凸部１２ｂを有している。このため、拡管工程Ｓ２により、複数の第２溝７ｃまたは第２溝７ｄは、伝熱管２の長さ方向に対して螺旋状の複数の凸部１２ｂを有する拡管ビュレット１１ｂを伝熱管２の長さ方向に対して螺旋状の複数の凸部１２ｂに沿って回転させながら挿入して複数の凸部１２ｂの軌跡上に形成されることになる。この場合には、複数の第２溝７ｃまたは第２溝７ｄは、伝熱管２の長さ方向に対して螺旋状に形成される。またこの場合において、第１溝６と第２溝７ｃとを交差させつつ第１溝６の溝深さと第２溝７ｃの溝深さとが一致するように形成すると、複数の第２溝７ｃが第１溝６間に突出した伝熱管２の内周壁５部分を削り落とすように形成でき、製造容易である。

ここで、後述するように拡管ビュレット１１ｃが伝熱管２の長さ方向に第２溝７の溝長さ方向に直交する断面の幅よりも長さの短い複数の凸部１２ｃを有しても良い。この場合には、１種類の拡管ビュレット１１ｃを用いて、拡管工程Ｓ１と拡管工程Ｓ２とが選択できる。このため、拡管ビュレット１１ｃを複数種類用意する必要が無く、効率的である。

［拡管ビュレットの形状］
図１１は、本発明の実施の形態１に係る拡管ビュレット１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの形状をまとめて示す図であり、図１１（ａ１）が伝熱管２の長さ方向に平行な凸部１２ａを有する拡管ビュレット１１ａを示す側面図であり、図１１（ａ２）が図１１（ａ１）の拡管ビュレット１１ａを先端から見た正面図であり、図１１（ｂ）が伝熱管２の長さ方向に対して螺旋状の凸部１２ｂを有する拡管ビュレット１１ｂを示す側面図であり、図１１（ｃ）が伝熱管２の長さ方向に第２溝７の溝長さ方向に直交する断面の幅よりも長さの短い凸部１２ｃを有する拡管ビュレット１１ｃを示す側面図であり、図１１（ｄ）が伝熱管２の長さ方向に第２溝７の溝長さ方向に直交する断面の幅よりも長さの短い凸部１２ｄを螺旋状に有する拡管ビュレット１１ｄを示す側面図である。

図１１に示すような拡管ビュレット１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、第１溝６を有する伝熱管２を拡管する際に用いる。伝熱管２の内径よりも大きい外形の拡管ビュレット１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが伝熱管２内へ挿入されることにより、伝熱管２の管径を広げ、伝熱管２が貫通孔４に挿通された伝熱管２の外側にフィンカラー４ａを一周にわたって有するフィン３を固定する。

図１１（ａ）に示すような拡管ビュレット１１ａは、側面に伝熱管２の長さ方向に平行な複数の凸部１２ａを有している。拡管ビュレット１１ａは、上述の拡管工程Ｓ１に用いられ、拡管時に伝熱管２に、複数の凸部１２ａの軌跡により伝熱管２の長さ方向に平行な直線状の複数の第２溝７を形成する。
なお、拡管ビュレット１１ａは、複数の凸部１２ａの形状を異ならせることにより、形成する複数の第２溝７ａまたは第２溝７ｂの形状を異ならせても良い。

図１１（ｂ）に示すような拡管ビュレット１１ｂは、側面に伝熱管２の長さ方向に対して螺旋状の複数の凸部１２ｂを有している。拡管ビュレット１１ｂは、上述の拡管工程Ｓ２に用いられ、拡管時に伝熱管２に、複数の凸部１２ｂの軌跡により伝熱管２の長さ方向に対して螺旋状の複数の第２溝７ｃまたは第２溝７ｄを形成する。
なお、拡管ビュレット１１ｂは、複数の凸部１２ｂの形状を異ならせることにより、形成する複数の第２溝７ｄの形状を異ならせても良い。

図１１（ｃ）に示すような拡管ビュレット１１ｃは、側面に伝熱管２の長さ方向に第２溝７の溝長さ方向に直交する断面の幅よりも長さの短い複数の凸部１２ｃを有している。拡管ビュレット１１ｃは、上述の拡管工程Ｓ１に用いられると、拡管時に伝熱管２に、複数の凸部１２ｃの軌跡により直線状の複数の第２溝７、７ａ、７ｂを形成する。拡管ビュレット１１ｃは、上述の拡管工程Ｓ２に用いられると、拡管時に伝熱管２に、複数の凸部１２ｃの軌跡により複数の螺旋状の第２溝７ｃまたは第２溝７ｄを形成する。
なお、拡管ビュレット１１ｃは、複数の凸部１２ｃの形状を異ならせることにより、形成する複数の第２溝７の形状を異ならせても良い。

図１１（ｄ）に示すような拡管ビュレット１１ｄは、伝熱管２の長さ方向に第２溝７の溝長さ方向に直交する断面の幅よりも長さの短い複数の凸部１２ｄを螺旋状に有している。この場合には、図１１（ｃ）に示すような拡管ビュレット１１ｃと同様に用いることができる。

［伝熱管内の作動流体の説明］
図１２は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管２内の作動流体の状態をまとめて示す図であり、図１２（ａ）が第１溝６の溝深さと第２溝７の溝深さが同じ場合を示す図であり、図１２（ｂ）が第１溝６の溝深さと第２溝７の溝深さが異なる場合を示す図である。

一般に、伝熱管２内で熱を受ける作動流体は、熱伝達率が高いとされる環状流または環状噴霧流の状態となっている。伝熱管２内では、伝熱管２の内面である伝熱面に沿って流れる液膜１３が形成される。液膜１３では、対流熱伝達して液膜表面からの蒸発が支配的に行われる。作動流体のうち熱を受けて蒸発した気体１４は、伝熱管２内の中央部を流れる。

図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、第１溝６の溝深さと第２溝７の溝深さが同じ場合と、第１溝６の溝深さと第２溝７の溝深さが異なる場合とが存在する。しかし、いずれの伝熱管２においても複数の第１溝６と複数の第２溝７とは、伝熱管２の内周壁５より管肉厚を薄くする。つまり、伝熱管２に、複数の第１溝６と複数の第２溝７とが形成されて管肉厚が内周壁５よりも薄い領域が増大し、液膜１３と伝熱管２との接触面積が増加する。このため、伝熱管２では、液膜１３に接触し易い薄い管肉厚で伝熱し易い伝熱面積が拡大できる。したがって、伝熱管２の熱伝達効率がより向上できる。

また、図３〜図６に示すように、複数の第１溝６と複数の第２溝７とは、伝熱管２の内面を複雑な凹凸に形成している。よって、伝熱管２の内面での内周壁５に形成される凹凸が複雑化し、伝熱管２を流通する作動流体の乱流が促進できる。したがって、伝熱管２の熱伝達効率がより向上できる。

実施の形態１では、作動流体は、ＨＦＯ冷媒、ＨＦＣ冷媒、たとえばＲ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ、ＣＯ_２などに代表される自然冷媒、または、それらの混合冷媒が用いられる。
なお、図１２では、伝熱管２内の作動流体の二相流体について、単一冷媒あるいは共沸混合冷媒を例として模擬的に表した。しかし、非共沸混合冷媒においても同様の効果が得られる。

［実施の形態１の効果］
実施の形態１によれば、熱交換器１は、作動流体が流通する伝熱管２を備えている。熱交換器１は、伝熱管２が挿通されて間隔を空けて平行に並べられた複数のフィン３を備えている。伝熱管２は、内周壁５に形成されて内周壁５よりも管肉厚を薄くした第１溝６を有している。伝熱管２は、内周壁５に形成されて内周壁５よりも管肉厚を薄くして第１溝６とは異なった形状の第２溝７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを有している。
この構成によれば、伝熱管２内において内周壁５よりも管肉厚の薄い領域が増大し、薄い管肉厚で伝熱し易い伝熱面積が拡大できる。また、伝熱管２の内周壁５に形成される凹凸が複雑化し、伝熱管２を流通する作動流体の乱流が促進できる。したがって、伝熱管２の熱伝達効率がより向上できる。

実施の形態１によれば、第１溝６は、伝熱管２の製造時に形成されている。第２溝７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、複数のフィン３に挿通された伝熱管２の拡管時に形成されている。
この構成によれば、第１溝６と第１溝６とは異なる第２溝７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄとの２種類以上の複数の溝が伝熱管２の内周壁５に熱交換器１に必須の２つの製造工程である伝熱管製造工程と伝熱管拡管工程とに分けて形成できる。このため、溝のみを形成するための製造工程が必要なく、第１溝６および第２溝７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの形成された熱交換器１の製造が容易であり、製造効率が良い。

実施の形態１によれば、第１溝６の溝深さと第２溝７、７ａ、７ｂ、７ｃの溝深さとは、一致している。
この構成によれば、特に第１溝６と第２溝７、７ａ、７ｂ、７ｃとが交差するように形成する場合に、複数の第２溝７、７ａ、７ｂ、７ｃが第１溝６間に突出した伝熱管２の内周壁５部分を削り落とすように形成でき、製造容易である。

実施の形態１によれば、第２溝７、７ａ、７ｂ、７ｃは、第１溝６に対して交差して形成されている。
この構成によれば、伝熱管２内において内周壁５よりも管肉厚の薄い領域が増大できる。また、伝熱管２の内周壁５に形成される凹凸が複雑化できる。
また、第２溝７、７ａ、７ｂ、７ｃが第１溝６に対して交差するので、伝熱管２内にて第１溝６と第２溝７、７ａ、７ｂ、７ｃとを流れる作動流体が互いに混ざり合い、伝熱管２の熱伝達効率がより向上できる。

実施の形態１によれば、第２溝７ｄは、第１溝６に対して並行に形成されている。
この構成によれば、伝熱管２内において内周壁５よりも管肉厚の薄い領域が増大できる。また、伝熱管２の内周壁５に形成される凹凸が複雑化できる。

実施の形態１によれば、第２溝７、７ｃ、７ｄは、複数形成されている。複数の第２溝７、７ｃ、７ｄは、互いに同一形状である。
この構成によれば、第２溝７、７ｃ、７ｄが簡易に効率良く形成できる。
また、性質の異なる個々の作動流体に対して有効な第２溝７、７ｃ、７ｄが選定できる。あるいは、作動流体の状態変化に応じて有効な第２溝７、７ｃ、７ｄが選定できる。よって、伝熱管２の熱伝達効率がより向上できる。

実施の形態１によれば、第２溝７ａ、７ｂは、複数形成されている。複数の第２溝７ａ、７ｂは、互いに異なる形状である。
この構成によれば、伝熱管２の内周壁５に形成される凹凸がより複雑化できる。
また、性質の異なる個々の作動流体に対して有効な第２溝７ａ、７ｂが配列できる。あるいは、作動流体の状態変化に応じて有効な第２溝７ａ、７ｂが配列できる。よって、伝熱管２の熱伝達効率がより向上できる。

実施の形態１によれば、第２溝７、７ａ、７ｂは、伝熱管２の長さ方向に平行な直線状に形成されている。
この構成によれば、第２溝７、７ａ、７ｂが簡易に効率良く形成できる。
また、第２溝７、７ａ、７ｂが伝熱管２の長さ方向に平行な直線状であり、作動流体の流れ方向に延伸する。これにより、作動流体の流れが阻害されることなく圧力損失の上昇が抑えられる。

実施の形態１によれば、第２溝７、７ａ、７ｂは、伝熱管２の長さ方向に平行な凸部１２ａを有する拡管ビュレット１１ａを伝熱管２の長さ方向に真っ直ぐ挿入して形成されている。
この構成によれば、第２溝７、７ａ、７ｂが簡易に効率良く形成できる。

実施の形態１によれば、第２溝７ｃ、７ｄは、伝熱管２の長さ方向に対して螺旋状に形成されている。
この構成によれば、伝熱管２の内周壁５に形成される凹凸がより複雑化できる。
また、たとえば、螺旋状の第２溝７ｃ、７ｄが螺旋状の第１溝６に直交方向に形成できる。この場合には、伝熱管２内の第１溝６と第２溝７ｃ、７ｄとを流れる作動流体が激しく混ざり合い、伝熱管２の熱伝達効率がより向上できる。

実施の形態１によれば、第２溝７ｃ、７ｄは、伝熱管２の長さ方向に対して螺旋状の凸部１２ｂを有する拡管ビュレット１１ｂを伝熱管２の長さ方向に対して螺旋状の凸部１２ｂに沿って回転させながら挿入して形成されている。
この構成によれば、伝熱管２の内周壁５に形成される凹凸がより複雑化できる。

実施の形態１によれば、第２溝７は、伝熱管２の長さ方向に第２溝７、７ａ、７ｂの溝長さ方向に直交する断面の幅よりも長さの短い凸部１２ｃを有する拡管ビュレット１１ｃを伝熱管２の長さ方向に真っ直ぐ挿入して形成されている。または、第２溝７ｃ、７ｄは、伝熱管２の長さ方向に長さの短い凸部１２ｃを有する拡管ビュレット１１ｃを伝熱管２の長さ方向に対して回転させながら挿入して形成されている。
この構成によれば、第２溝７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、１種類の拡管ビュレット１１ｃを用いて、伝熱管２の長さ方向に平行な直線状の溝あるいは伝熱管２の長さ方向に対して螺旋状の溝という２種類の溝のいずれかに形成できる。このため、拡管ビュレット１１ｃを複数種類用意する必要が無く、効率的である。

実施の形態１によれば、凸部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、拡管ビュレット１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの挿入方向に直交する断面が、第２溝７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの溝長さ方向に直交する断面と等しい。
この構成によれば、第２溝７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの形状は、凸部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの形状に応じて変更できる。

実施の形態１によれば、第２溝７は、溝開口部幅８と溝底部幅９とが等しい長さである。
この構成によれば、伝熱管２内において内周壁５よりも管肉厚の薄い領域が増大できる。また、伝熱管２の内周壁５に形成される凹凸が複雑化できる。

実施の形態１によれば、第２溝７は、溝開口部幅８と溝底部幅９とが異なる長さである。
この構成によれば、伝熱管２内において内周壁５よりも管肉厚の薄い領域が増大できる。また、伝熱管２の内周壁５に形成される凹凸が複雑化できる。
また、たとえば、第２溝７の溝底部幅９が溝開口部幅８よりも長い長さに形成できる。この場合には、溝底部１０を流れる作動流体の速度が上昇し、伝熱管２の熱伝達効率がより向上できる。
また、たとえば、第２溝７の溝底部幅９が溝開口部幅８よりも短い長さに形成できる。この場合には、伝熱管２内を流れる作動流体が第２溝７に流入する際に伝熱管２の伝熱面への接触効率が向上でき、伝熱管２の熱伝達効率がより向上できる。

実施の形態１によれば、第２溝７は、溝底部１０が曲面である。
この構成によれば、伝熱管２内において内周壁５よりも管肉厚の薄い領域が増大できる。また、伝熱管２の内周壁５に形成される凹凸が複雑化できる。
また、たとえば、第２溝７の溝底部幅９が中心程溝肉厚の薄い断面円弧状に形成できる。この場合には、第２溝７を流れる作動流体への圧力損失の上昇が抑えられる。

実施の形態１によれば、第２溝７は、溝底部１０が幅を有せず、溝長さ方向に直交する断面がＶ字状である。
この構成によれば、伝熱管２内において内周壁５よりも管肉厚の薄い領域が増大できる。また、伝熱管２の内周壁５に形成される凹凸が複雑化できる。
また、伝熱管２内を流れる作動流体が第２溝７に流入する際に伝熱管２の伝熱面への接触効率が向上でき、伝熱管２の熱伝達効率がより向上できる。

実施の形態１によれば、第２溝７は、溝底部１０に溝長さ方向に平行な山形状に形成されている。
この構成によれば、伝熱管２内において内周壁５よりも管肉厚の薄い領域が増大できる。また、伝熱管２の内周壁５に形成される凹凸が複雑化できる。
また、伝熱管２内を流れる作動流体が第２溝７に流入する際に伝熱管２の伝熱面への接触効率が向上でき、伝熱管２の熱伝達効率がより向上できる。

実施の形態１によれば、作動流体は、ＨＦＯ冷媒、ＨＦＣ冷媒、自然冷媒またはそれらの混合冷媒である。
この構成によれば、作動流体は、伝熱管２からの熱伝達効率が良い。

実施の形態１によれば、熱交換器１の製造方法は、作動流体が流通する伝熱管２と、伝熱管２が挿通されて間隔を空けて平行に並べられた複数のフィン３と、を備えた熱交換器１を製造する。伝熱管２の内周壁５にて内周壁５よりも管肉厚を薄くする第１溝６が伝熱管２の製造時に形成される。伝熱管２の内周壁５にて第１溝６とは異なって内周壁５よりも管肉厚を薄くする第２溝７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが複数のフィン３に挿通された伝熱管２の拡管時に形成される。
この構成によれば、第１溝６と第１溝６とは異なる第２溝７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄとの２種類以上の複数の溝が伝熱管２の内周壁５に熱交換器１の２つの必須の製造工程に分けて形成できる。このため、溝のみを形成するための製造工程が必要なく、第１溝６および第２溝７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの形成された熱交換器１の製造が容易であり、製造効率が良い。

実施の形態１によれば、伝熱管２の拡管時に形成される第２溝７、７ａ、７ｂは、伝熱管２の長さ方向に平行な凸部１２ａを有する拡管ビュレット１１ａを伝熱管２の長さ方向に真っ直ぐ挿入して形成される。
この構成によれば、第２溝７、７ａ、７ｂが簡易に効率良く形成できる。

実施の形態１によれば、伝熱管２の拡管時に形成される第２溝７ｃ、７ｄは、伝熱管２の長さ方向に対して螺旋状の凸部１２ｂを有する拡管ビュレット１１ｂを伝熱管２の長さ方向に対して螺旋状の凸部１２ｂに沿って回転させながら挿入して形成されている。
この構成によれば、伝熱管２の内周壁５に形成される凹凸がより複雑化できる。

実施の形態１によれば、伝熱管２の拡管時に形成される第２溝７は、伝熱管２の長さ方向に第２溝７、７ａ、７ｂの溝長さ方向に直交する断面の幅よりも長さの短い凸部１２ｃを有する拡管ビュレット１１ｃを伝熱管２の長さ方向に真っ直ぐ挿入して形成されている。または、伝熱管２の拡管時に形成される第２溝７ｃ、７ｄは、伝熱管２の長さ方向に長さの短い凸部１２ｃを有する拡管ビュレット１１ｃを伝熱管２の長さ方向に対して回転させながら挿入して形成されている。
この構成によれば、第２溝７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、１種類の拡管ビュレット１１ｃを用いて、伝熱管２の長さ方向に平行な直線状の溝あるいは伝熱管２の長さ方向に対して螺旋状の溝という２種類の溝のいずれかに形成できる。このため、拡管ビュレット１１ｃを複数種類用意する必要が無く、効率的である。

実施の形態２．
［空気調和装置の構成］
図１３は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置１００を示す概略構成図である。なお、図１３では、冷房運転時の冷媒の流れが実線の矢印で示され、暖房運転時の冷媒の流れが点線の矢印で示される。

図１３に示すように、空気調和装置１００は、圧縮機１０１と、四方弁１０２と、実施の形態１の熱交換器１を用いた熱源側熱交換器１０３と、絞り装置１０４と、負荷側熱交換器１０５と、を備えている。空気調和装置１００は、熱源側熱交換器１０３に送風する熱源側ファン１０６と、負荷側熱交換器１０５に送風する負荷側ファン１０７と、を備えている。空気調和装置１００は、室内機と室外機を接続する配管１０８、１０９を備えている。空気調和装置１００は、空気調和装置１００の各種可動部品を制御する制御装置１１０、１１１を備えている。
空気調和装置１００には、圧縮機１０１と四方弁１０２と熱源側熱交換器１０３と絞り装置１０４と負荷側熱交換器１０５とが冷媒配管で接続されて、冷媒循環回路が形成される。

制御装置１１０、１１１には、たとえば、圧縮機１０１、四方弁１０２、絞り装置１０４、熱源側ファン１０６、負荷側ファン１０７、各種センサなどが通信線を介して接続されている。
制御装置１１０、１１１によって、四方弁１０２の流路が切り替えられることにより、冷房運転と暖房運転とが切り替えられる。熱源側熱交換器１０３は、冷房運転時に凝縮器として作用し、暖房運転時に蒸発器として作用する。負荷側熱交換器１０５は、冷房運転時に蒸発器として作用し、暖房運転時に凝縮器として作用する。

［冷房運転時の冷媒の流れ］
圧縮機１０１から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、四方弁１０２を介して熱源側熱交換器１０３に流入する。熱源側熱交換器１０３に流入した冷媒は、熱源側ファン１０６によって供給される外気との熱交換によって凝縮することにより、高圧の液状態の冷媒となり、熱源側熱交換器１０３から流出する。熱源側熱交換器１０３から流出した高圧の液状態の冷媒は、絞り装置１０４に流入し、低圧の気液二相状態の冷媒となる。絞り装置１０４から流出する低圧の気液二相状態の冷媒は、負荷側熱交換器１０５に流入し、負荷側ファン１０７によって供給される室内空気との熱交換によって蒸発することで低圧のガス状態の冷媒となり、負荷側熱交換器１０５から流出する。負荷側熱交換器１０５から流出する低圧のガス状態の冷媒は、四方弁１０２を介して圧縮機１０１に吸入される。

［暖房運転時の冷媒の流れ］
圧縮機１０１から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、四方弁１０２を介して負荷側熱交換器１０５に流入する。負荷側熱交換器１０５に流入した冷媒は、負荷側ファン１０７によって供給される室内空気との熱交換によって凝縮することで高圧の液状態の冷媒となり、負荷側熱交換器１０５から流出する。負荷側熱交換器１０５から流出した高圧の液状態の冷媒は、絞り装置１０４に流入し、低圧の気液二相状態の冷媒となる。絞り装置１０４から流出する低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側熱交換器１０３に流入し、熱源側ファン１０６によって供給される外気との熱交換によって蒸発することで低圧のガス状態の冷媒となり、熱源側熱交換器１０３から流出する。熱源側熱交換器１０３から流出する低圧のガス状態の冷媒は、四方弁１０２を介して圧縮機１０１に吸入される。

［実施の形態２の効果］
実施の形態２によれば、空気調和装置１００は、上記した実施の形態１の熱交換器１を熱源側熱交換器１０３として備えている。
この構成によれば、空気調和装置１００は、上記した実施の形態１の熱交換器１を備えることにより、伝熱管２の熱伝達効率がより向上できる。

なお、実施の形態２では、冷凍サイクル装置として、空気調和装置１００を例に挙げた。しかし、本発明はこれに限られない。本発明の冷凍サイクル装置は、実施の形態１の熱交換器１を凝縮器または蒸発器に用いるものであれば良い。また、実施の形態１の熱交換器１は、熱源側熱交換器だけでなく、負荷側熱交換器に用いても良い。

１熱交換器、２伝熱管、２ａ伝熱管、２ｂ伝熱管、３フィン、４貫通孔、４ａフィンカラー、５内周壁、６第１溝、７第２溝、７ａ第２溝、７ｂ第２溝、７ｃ第２溝、７ｄ第２溝、８溝開口部幅、９溝底部幅、１０溝底部、１１ａ拡管ビュレット、１１ｂ拡管ビュレット、１１ｃ拡管ビュレット、１１ｄ拡管ビュレット、１２ａ凸部、１２ｂ凸部、１２ｃ凸部、１２ｄ凸部、１３液膜、１４気体、１００空気調和装置、１０１圧縮機、１０２四方弁、１０３熱源側熱交換器、１０４絞り装置、１０５負荷側熱交換器、１０６熱源側ファン、１０７負荷側ファン、１０８配管、１０９配管、１１０制御装置、１１１制御装置。

Claims

作動流体が流通する伝熱管と、
前記伝熱管が挿通されて間隔を空けて平行に並べられた複数のフィンと、を備えた熱交換器の製造方法であって、
前記伝熱管の内周壁にて前記内周壁よりも管肉厚を薄くする第１溝が前記伝熱管の製造時に形成され、
前記伝熱管の前記内周壁にて前記内周壁よりも管肉厚を薄くし、前記第１溝とは異なった形状の第２溝が複数の前記フィンに挿通された前記伝熱管の拡管時に形成されるものであり、
前記第２溝は、前記伝熱管の長さ方向に前記第２溝の溝長さ方向に直交する断面の幅よりも長さの短い螺旋状に配置された複数の凸部を有する拡管ビュレットを、前記伝熱管の長さ方向に真っ直ぐ挿入して形成された、または、前記伝熱管の長さ方向に対して回転させながら挿入して形成された熱交換器の製造方法。
前記第１溝は、前記伝熱管の製造時に形成され、
前記第２溝は、前記複数のフィンに挿通された前記伝熱管の拡管時に形成された請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
前記第１溝の溝深さと前記第２溝の溝深さとは、一致した請求項１または２に記載の熱交換器の製造方法。
前記第２溝は、前記第１溝に対して交差して形成された請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
前記第２溝は、前記第１溝に対して並行に形成された請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
前記第２溝は、複数形成され、
複数の前記第２溝は、互いに同一形状である請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
前記第２溝は、複数形成され、
複数の前記第２溝は、互いに異なる形状である請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
前記第２溝は、溝開口部幅と溝底部幅とが等しい長さである請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
前記第２溝は、溝開口部幅と溝底部幅とが異なる長さである請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
前記第２溝は、溝底部が曲面である請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
前記第２溝は、溝底部が幅を有せず、溝長さ方向に直交する断面がＶ字状である請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
前記第２溝は、溝底部に溝長さ方向に平行な山形状に形成された請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
前記作動流体は、ＨＦＯ冷媒、ＨＦＣ冷媒、自然冷媒またはそれらの混合冷媒である請求項１〜１２のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。