JPH0359364A - 冷媒凝縮器及び冷媒凝縮器のチューブ群数の設定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガス冷媒を冷却して液化凝縮する冷媒凝縮器
に関する。

［従来の技術１ 従来の冷媒凝縮器として、特開昭６３−３４４６６号公
報に示される技術が知られている。この技術に示される
冷媒凝縮器は、複数のチューブと、チューブの端部に接
続されたタンクとを具備する。この冷媒凝縮器は、タン
クの内部にセパレータを設けて、複数のデユープを複数
のチューブ群に分割し、冷媒が前記複数のチューブ群を
流れることにより１回以上蛇行させるものである。そし
て、複数のチューブ群の管内面積を、冷媒の入口側から
冷媒の出口側に向かって減少させていくものである。

具体的には、複数のチューブ群のチューブの本数の割合
を、冷媒の入口側から出口側に向かって減少させるもの
である。

［発明が解決しようとするａＢｌ 従来の技術は、冷媒がガス状態である冷媒凝縮器の入口
に近い側の伝熱面積を大きくすることで、熱交換効率を
高めたものである。

しかるに、従来の技術では、複数のチューブ群の各チュ
ーブの本数の割合と、熱交換効率との関係が明確にされ
ていない、このため、各チューブ群のチューブの本数割
合が最適にならない。この結果、チューブ群内に余分な
チューブが使用されて、冷媒凝縮器が大型化したり、あ
るいはデユープ群内のチューブが不足して熱交換効率が
低下するなどの問題点を備えていた。

本発明の目的は、各チューブ群のチューブの本数の割合
が最適な冷媒凝縮器の提供にある。

［課題を解決するための手段および作用］上記の目的を
遠戚するために、本発明の冷媒凝縮器は、次の技術的手
段を採用する。

冷媒凝縮器は、複数のチューブと、このチューブの端部
に接続されたタンクとを具備する。そして、前記タンク
内に設けられたセパレータによって前記複数のチューブ
を複数のチューブ群に分割し、冷媒が前記複数のチュー
ブ群を流れることにより冷媒が１回以上ターンする。

そして、前記複数のチューブ群のチューブの本数の割合
は、前記複数のチューブ群を流れる冷媒の乾き度に応じ
て最適な熱交換効率が得られる質量速度を算出し、その
質量速度が得られる通路面積となるように設けられる。

具体的に示せば、まず、冷媒の乾き度に応じて最適な熱
交換効率が得られる質量速度を算出する。

この算出された質量速度を、乾き度に応じた速度比に変
更する。乾き度を冷媒の通路長に変換するとともに、乾
き度に応じた速度比となる通路面積が得られるように、
各チューブ群のチューブの本数の割合を決定する。

［発明の効果］ 本発明によって、各チューブ群のチューブの本数の割合
が最適となる。このため、従来のように、不要なチュー
ブが使用されて冷媒凝縮器が大型化したり、チューブが
不足して熱交換効率が低下するなどの不具合が無くなる
。

［実施例］ 次に、本発明の冷媒′ａ縮器を、図に示す一実施例に基
づき説明する。

（実施例の構成） 第１図は冷媒凝縮器の断面図を示す。

冷媒凝縮器１は、図示しない冷凍サイクルの構成嚢素で
、図示しない冷媒圧縮機より送られてきた高温、高圧の
ガス冷媒を、室外空気と熱交換させ、液化、凝縮するも
のである。冷媒’ａｍ器１は、耐腐食性に優れ、熱伝達
率の高い金属材料（例えばアルミニウム〉をろう付けし
てなり、大別して、複数のチューブ２、このチューブ２
の間に配されたコルゲートフィン３、複数のチューブ２
の両端に接続されたタンク４から構成される。

次に、チューブ２、コルゲートフィン３、タンク４を説
明する。

チューブ２の説明。

チューブ２は、偏平な管で、内部に多数の冷媒通路が形
成されている。チューブ２の本数は、下達する手段によ
って設定される。

コルゲートフィン３の説明。

コルゲートフィン３は、各チューブ２の各間に挟まれ、
チューブ２の間を流れる空気と、チューブ２の内部を流
れる冷媒との熱交換効率を白子、させるもので、極薄の
板材を、波状に曲折して設けたものである。なお、コル
ゲートフィン３には、伝熱促進のために、多数のルーバ
が形成されている。

タンク４の説明。

タンク４は、複数のチューブ２の両端に接続されるヘッ
ダで、筒体５、キャップ６、セパレータ７よりなる。そ
して、一方のタンク４の上方には、流入用の接続管８を
備え、他方のタンク４の下方には、流出用の接続管９管
備える。

筒体５は、筒状の容器で、側壁にチューブ２の端部を挿
入する複数のチューブ挿入穴が形成されている。

キャップ６は、筒体５の上下両端に取り付けられる諮で
ある。

流入用の接続管８は、一方のタンク４の上部に接続され
たもので、冷媒ｇ、縮機の吐出した高温、高圧のガス冷
媒をタンク４内に供給するための接続手段である。

また、流出用の接続管９は、他方のタンク４の下部に接
続されたもので、全チューブ２を通過して′ａ縮された
液化冷媒を流出する接続手段である。

セパレータ７は、タンク４内を区画する隔壁で、タンク
４内がセパレータ７によって区画されることによって、
タンク４に接続された複数のチューブ２が複数のチュー
ブ群１０に分割される。そして、冷媒が各チューブ群１
０を流れることにより蛇行する。

なお、セパレータ７の数によって、冷媒のターン回数が
設定され、セパレータ７の位置によって各チューブ群１
０のチューブ２の本数の割合が変化する。セパレータ７
の枚数、およびセパレータ７の収りイ・１けられる位置
は、下達する手段によって設定される。

次に、チューブ２の本数、チューブ群１０の数、および
各デユープ群１０のチューブ２の本数の割合の設定につ
いて説明する。

チューブ２の本数の設定。

冷媒凝縮器１の能力、冷媒凝縮器１の設置される場所の
制約、チューブ２の通路面積等から、チューブ２の１本
の長さ（コア幅）、および複数のチューブ２の合計長く
管路長）からチューブ２の本数が設定される。

チューブ群１０の数（段数〉の設定。

コア幅が長い場合、チューブ２の面積当たりの放熱量を
多くしようとすると、チューブ群１０の数は少ないほう
が良い。逆に、コア幅が短くなるとチューブ群１０を多
くして、ターン数を増したほうが良い、同様に、チュー
ブ２の通路面積が小さい場合、チューブ２の面積当たり
の放熱量を多くしようとすると、チューブ群１０の数は
少ないほうが良い。逆に、チューブ２の通路面積が大き
くなると、チューブ群１０を多くして、ターン数を増し
たほうが良い。

これは、コア幅Ｗと水力直径ｄ（チューブ２の通路面積
を同面積の目形に変換し、その固形の直径）との比（Ｗ
／ｄ）が大きくなるにつれて圧力損失が増大するため、
チューブ群１０の数を少なくして冷媒人口部分の質量速
度を小さくする必要があるためである。この関係を第２
図のグラフに示す。

つまり、コア幅Ｗと水力直径ｄが決まれば、第２図のグ
ラフからチューブ２の面積当たりの放熱量が最適となる
チューブ群１０の数が決まる。

具体的には、コア幅Ｗが６４６１１Ｉｍ、水力直径ｄが
１１０１の場合、Ｗ／ｄ＝６４６となる。これを第２図
のグラフに当てはめる。すると、チューブ群１０の数を
３にすることによって、チューブ２の面積当たりの放熱
量が最高となる。

各チューブ群１０のチューブ２の本数の割合の設定。

チューブ２内を流れる冷媒は、質量速度によって放２Ｂ
が変化する。具体的には、乾き度が一定であるとすると
、質量速度が速いほうが放熱量が増加する。しかるに、
質量速度を増加させると、圧力損失も増加する。このた
め、放熱量が最大となる質量速度が存在する。この放熱
量が最大となる質量速度は、冷媒の乾き度によって異な
る。そして、冷媒の乾き度と質量速度との関係を第３図
のグラフに示す、なお、このグラフの縦軸は、乾き度が
１００％の時の質量速度を１とした質量速度比である。

このグラフから、冷媒の入口部分の質ｊｔ速度に対し、
出口部分の質量速度を５．７倍速めれば良いことが分か
る。

この横軸の乾き度を、乾き度に応じた管路長に２ＪＩｎ
する。このグラフを第４図に示す。さらに、第４図の質
量速度比を、管路長に応じた質量速度比が得られるチュ
ーブ２の通路面積に変換する。

このグラフを第５図の実線Ａに示す。なお、質量速度と
は、質量流量（ｋｏ／５ｅｃ）を、チューブ２の通路面
積で割ったものである。このため、質量速度を変化させ
るには、チューブ２の通路面積を管路長に対して刻々と
変化させれば良い。しかるに、実際に冷媒凝縮器１へ適
用する場合は、チューブ群１０のチューブ２の本数割合
を変化させることで、段階的に近似させる。なお、第５
図の縦軸は、チューブ２の通路面積をチューブ群１０の
本数比で表したもので、冷媒出口部分を１としたもので
ある。

この第５図のグラフから、チューブ群１０の数に応じた
チューブ２の本数割合が決定される。具体的な例を、次
の表１に示す。

表１ この表に示すように、例えばチューブ群１０の数が３の
場合は、各チューブ群１０のチューブ２の本数割合が上
流から下流に向けて４．５　＋１．９５：１．２とされ
る。

上記の各設定手段により、チューブ２の合計本数が３２
本であるとすると、各チューブ群１０のチューブ２の本
数割合は、第１図に示すように、上流から下流に向けて
１９本、８本、５本とされる。

つまり、流入用の接続管８を備えた一方のタンク４のセ
パレータ７の位置は、上方の１９本のチューブ２に連通
ずる室と、下方の１３本のチューブ２に連通ずる室とを
区画するように設番フられる。また、流出用の接続管９
を備えた他方のタンク４のセパレータ７の位置は、上方
の２７本のチューブ２に連通ずる室と、下方の５本のチ
ューブ２に連通ずる室とを区画するように設けられる。

（実施例の作動〉 冷媒圧ＷＪ機より吐出された高温、高圧のガス冷媒は、
流入用の接続管８を介して上流のチューブ群１０に流入
する。上流のチューブ群１０を流れる冷媒は、上流のチ
ューブ群１０を流れる際の乾き度に応じて最適な放熱量
が得られる質量速度で流れる。

上流のチューブ群１０を通過して放熱によって凝縮した
冷媒は、タンク４でターンして中流のチューブ群１０に
流入する。中流のチューブ群１０を流れる冷媒は、中流
のチューブ群１０を流れる際の乾き度に応じて最適な放
熱量が得られる質量速度で流れる。中流のチューブ群１
０を通過した冷媒は、タンク４で再びターンして下流の
チューブ群１０に流入する。下流のチューブ群１０を流
れる冷媒は、下流のチューブ群１０を流れる際の乾き度
に応じて最適な放熱量が得られる質量速度で流れる。

（実施例の効果） 本実施例に示すように、上流のチューブ群１０と、中流
のチューブ群１０と、下流のチューブ群１０とのチュー
ブ２の本数の割合は、本発明によって最適となる。この
ため、従来のように、不要なチューブ２が使用されて冷
媒Ｉ１１縮器１が大型化したり、チューブ２が不足して
熱交換効率が低下するなどの不具合が無くなる。

（変形例〉 各チューブ群１０のチューブ２の本数割合は、冷媒凝縮
器１の設置条件等の制約によって第５図の実線Ａ近傍の
本数比が得られない場合がある。しかるに、第５図の破
線Ｂ、Ｃの間の範囲内（±２０％）であれば良い。具体
的な本数割合の範囲を次の表２に示す。

表２ 本発明の冷媒″Ｗａｌｌは、家庭用、工業用の冷房装置
、自動車用の冷房装置、船舶等の冷房装置など、あらゆ
る用途の冷媒凝縮器に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷媒凝縮器の正面図、第２図はチューブ群の数
を決定するためのグラフ、第３図は乾き度と質量速度比
との関係を示すグラフ、第４図は管路長と質量進度比と
の関係を示すグラフ、第５図は管路長とチューブ２の本
数比との関係を示すグラフである。 図中　１・・・冷媒凝縮渠　　２・・・チューブ４・・
・タンク　　　　７・・・セパレータ１０・・・チュー
ブ群

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数のチューブと、 このチューブの端部に接続されたタンクとを具備し、 前記タンク内に設けられたセパレータによって前記複数
   のチューブを複数のチューブ群に分割し、冷媒が前記複
   数のチューブ群を流れることにより１回以上ターンする
   冷媒凝縮器において、 前記複数のチューブ群のチューブの本数の割合は、 前記複数のチューブ群を流れる冷媒の乾き度に応じて最
   適な熱交換効率が得られる質量速度を算出し、その質量
   速度が得られる通路面積となるように設けられたことを
   特徴とする冷媒凝縮器。