JPH08338670A - 熱交換器用伝熱管 - Google Patents
熱交換器用伝熱管Info
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- JPH08338670A JPH08338670A JP14447095A JP14447095A JPH08338670A JP H08338670 A JPH08338670 A JP H08338670A JP 14447095 A JP14447095 A JP 14447095A JP 14447095 A JP14447095 A JP 14447095A JP H08338670 A JPH08338670 A JP H08338670A
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- heat transfer
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- refrigerant
- inner diameter
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
- F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2210/00—Heat exchange conduits
- F28F2210/08—Assemblies of conduits having different features
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 非共沸混合冷媒を使用する熱交換器用伝熱管
においては、伝熱管内を流れる冷媒ガス質量流速≦２０
０kg/m2s、クオリティ＜０．５の範囲になると、ガス体
と液体に完全に分離された流動状態、すなわち波状流と
なり、熱伝達率が著しく低下する。このような不具合を
解消する。 【構成】 伝熱管６，７内部の冷媒５の見かけのクオリ
ティＧSL／ＧSG／入’ψが１０〜１００の範囲、質量速
度ＧSG／入’が２×１０4 〜１０5 の範囲になる伝熱管
の内径を、この範囲にならない範囲の伝熱管の内径より
小径にする。これによりコンパクト化も出来る。
においては、伝熱管内を流れる冷媒ガス質量流速≦２０
０kg/m2s、クオリティ＜０．５の範囲になると、ガス体
と液体に完全に分離された流動状態、すなわち波状流と
なり、熱伝達率が著しく低下する。このような不具合を
解消する。 【構成】 伝熱管６，７内部の冷媒５の見かけのクオリ
ティＧSL／ＧSG／入’ψが１０〜１００の範囲、質量速
度ＧSG／入’が２×１０4 〜１０5 の範囲になる伝熱管
の内径を、この範囲にならない範囲の伝熱管の内径より
小径にする。これによりコンパクト化も出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、沸点の異る複数の冷媒
を混合した、いわゆる非共沸混合の冷媒で冷房、若しく
は暖房を行う空気調和機に使用する熱交換器用伝熱管に
関する。
を混合した、いわゆる非共沸混合の冷媒で冷房、若しく
は暖房を行う空気調和機に使用する熱交換器用伝熱管に
関する。
【０００２】
【従来の技術】空気調和機１は、圧縮機２、熱交換器と
しての凝縮器３、および蒸発器４、並びに図示しない膨
張弁等からなり、空気調和機１を冷房に使用するとき
は、図４（ａ）に示すように、実線矢印５’の流れで示
すように冷媒５を循環させ、また暖房に使用するとき
は、凝縮器３と蒸発器４が逆に配置されて、点線矢印
５''の流れで示すように、冷媒５を循環させて冷、暖房
を行う。
しての凝縮器３、および蒸発器４、並びに図示しない膨
張弁等からなり、空気調和機１を冷房に使用するとき
は、図４（ａ）に示すように、実線矢印５’の流れで示
すように冷媒５を循環させ、また暖房に使用するとき
は、凝縮器３と蒸発器４が逆に配置されて、点線矢印
５''の流れで示すように、冷媒５を循環させて冷、暖房
を行う。
【０００３】このような空気調和機１を冷房に使用する
場合、圧縮機２より出た冷媒５は、凝縮器３に入り、図
４（ｂ）に示すように、凝縮器３の伝熱管６内にて、ガ
ス状態冷媒１０から液体状態冷媒１１に流動状態が遷移
する。また、蒸発器４の伝熱管７内では、図４（ｃ）に
示すように、液体状態冷媒１１からガス状態冷媒１０に
流動状態が遷移する。このような、空気調和機１に用い
られる凝縮器３、又は蒸発器４等の熱交換器に使用され
る伝熱管６，７の内径は、従来図４（ｄ），図４（ｅ）
に示すように、全て同一のものが使用されているのが通
常である。
場合、圧縮機２より出た冷媒５は、凝縮器３に入り、図
４（ｂ）に示すように、凝縮器３の伝熱管６内にて、ガ
ス状態冷媒１０から液体状態冷媒１１に流動状態が遷移
する。また、蒸発器４の伝熱管７内では、図４（ｃ）に
示すように、液体状態冷媒１１からガス状態冷媒１０に
流動状態が遷移する。このような、空気調和機１に用い
られる凝縮器３、又は蒸発器４等の熱交換器に使用され
る伝熱管６，７の内径は、従来図４（ｄ），図４（ｅ）
に示すように、全て同一のものが使用されているのが通
常である。
【０００４】なお、本発明の課題と異る課題を解決する
ために、伝熱管の内径を変えるようにした事例がある
が、これについては後述する。
ために、伝熱管の内径を変えるようにした事例がある
が、これについては後述する。
【０００５】一方、空気調和機１に使用する冷媒５とし
て、沸点の異なる複数の冷媒５を混合した非共沸混合冷
媒を使用することが行われている。この非共沸混合冷媒
としては、例えばＲ３２，Ｒ１２５，Ｒ１３４ａを、そ
れぞれ２３wt％，２５wt％，５２wt％で混合したＲ４０
７Ｃがある。このような、非共沸混合冷媒を冷媒５とし
て使用して、冷、暖房を行う場合、図４（ｃ）に示した
ように、冷媒５を蒸発させるときには、沸点の低い冷媒
５から先に蒸発し、また図４（ｂ）に示したように、凝
縮させるときには、沸点の高い冷媒５から先に凝縮する
ことが当然起る。
て、沸点の異なる複数の冷媒５を混合した非共沸混合冷
媒を使用することが行われている。この非共沸混合冷媒
としては、例えばＲ３２，Ｒ１２５，Ｒ１３４ａを、そ
れぞれ２３wt％，２５wt％，５２wt％で混合したＲ４０
７Ｃがある。このような、非共沸混合冷媒を冷媒５とし
て使用して、冷、暖房を行う場合、図４（ｃ）に示した
ように、冷媒５を蒸発させるときには、沸点の低い冷媒
５から先に蒸発し、また図４（ｂ）に示したように、凝
縮させるときには、沸点の高い冷媒５から先に凝縮する
ことが当然起る。
【０００６】従って、非共沸混合冷媒を冷媒５として流
す伝熱管６，７内では、液体とガスの二相状態の混合体
を、蒸発させる蒸発器４の伝熱管７においては、液体か
らガス状態になるために、また凝縮させる凝縮器３の伝
熱管６においては、ガスから液体状態なるために、ある
長さにわたって遷移が起る。そして、この遷移時におけ
る伝熱管内の二相状態の液体と気体の流動状態は、質量
速度Ｇs と乾き度（クオリティ）ｘによって変り、波状
流、準環状流、環状流のいずれかになる。
す伝熱管６，７内では、液体とガスの二相状態の混合体
を、蒸発させる蒸発器４の伝熱管７においては、液体か
らガス状態になるために、また凝縮させる凝縮器３の伝
熱管６においては、ガスから液体状態なるために、ある
長さにわたって遷移が起る。そして、この遷移時におけ
る伝熱管内の二相状態の液体と気体の流動状態は、質量
速度Ｇs と乾き度（クオリティ）ｘによって変り、波状
流、準環状流、環状流のいずれかになる。
【０００７】図２は、伝熱管内径８．４m/m の平滑管内
での、前述した非共沸混合冷媒Ｒ４０７の流動状態を示
す図である。この図において、黒丸で示す波状流とは、
伝熱管内を流れる非共沸混合冷媒Ｒ４０７が、ガスと液
体に完全に分離された流動状態になることを示してい
る。なお、図２における縦軸ＧSG／入’および横軸ＧSL
／ＧSG入’ψは数／１の但し書きで示した通りのもので
あり、縦軸は質量速度の大きさを示し、矢視方向に向け
て質量速度が大きくなり、また、横軸は見かけの乾き度
（クオリティ）を示し、矢視方向に向けて液リッチから
ガスリッチになることを示している。
での、前述した非共沸混合冷媒Ｒ４０７の流動状態を示
す図である。この図において、黒丸で示す波状流とは、
伝熱管内を流れる非共沸混合冷媒Ｒ４０７が、ガスと液
体に完全に分離された流動状態になることを示してい
る。なお、図２における縦軸ＧSG／入’および横軸ＧSL
／ＧSG入’ψは数／１の但し書きで示した通りのもので
あり、縦軸は質量速度の大きさを示し、矢視方向に向け
て質量速度が大きくなり、また、横軸は見かけの乾き度
（クオリティ）を示し、矢視方向に向けて液リッチから
ガスリッチになることを示している。
【０００８】この流動状態となる、ガス質量速度ＧSG≦
２００kg/m2s、クオリティｘ＜０．５の範囲、すなわ
ち、図３に示す１点鎖線の下側では、非共沸混合冷媒Ｒ
４０７は、Ｒ４０７のなかで、特に蒸発潜熱が低く、熱
伝導率の悪いＲ１２５が液体状態で残りやすく、波状流
となり冷媒Ｒ２２との比較からわかるように、熱伝達率
αr が著しい低下を来す不具合がある。
２００kg/m2s、クオリティｘ＜０．５の範囲、すなわ
ち、図３に示す１点鎖線の下側では、非共沸混合冷媒Ｒ
４０７は、Ｒ４０７のなかで、特に蒸発潜熱が低く、熱
伝導率の悪いＲ１２５が液体状態で残りやすく、波状流
となり冷媒Ｒ２２との比較からわかるように、熱伝達率
αr が著しい低下を来す不具合がある。
【０００９】なお、図３における縦軸は、非共沸混合冷
媒Ｒ４０７が流れる伝熱管の熱伝達率αr を、また、横
軸はクオリティｘを示している。また、実線は非共沸混
合冷媒Ｒ４０７、また点線は比較冷媒としてのＲ２２、
それぞれの熱伝達率αr とクオリティｘの関係を、質量
速度Ｇs をパラメータとして示したものである。さら
に、１点鎖線は伝熱管内を流れる非共沸混合冷媒Ｒ４０
７の波状流と環状流の遷移境界を示すもので、１点鎖線
の上側が環状流、下側が波状流になることを示してい
る。
媒Ｒ４０７が流れる伝熱管の熱伝達率αr を、また、横
軸はクオリティｘを示している。また、実線は非共沸混
合冷媒Ｒ４０７、また点線は比較冷媒としてのＲ２２、
それぞれの熱伝達率αr とクオリティｘの関係を、質量
速度Ｇs をパラメータとして示したものである。さら
に、１点鎖線は伝熱管内を流れる非共沸混合冷媒Ｒ４０
７の波状流と環状流の遷移境界を示すもので、１点鎖線
の上側が環状流、下側が波状流になることを示してい
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、非共沸混合
冷媒を冷媒として使用し、冷房若しくは暖房を行う空気
調和機において、上述した非共沸混合冷媒の伝熱管内部
の波状流流動状態で生じる、熱伝達率の低下による熱交
換器の性能劣化の不具合を解消するため、伝熱管内部の
波状流流動状態を、熱伝達率の良好な準環状流、若しく
は環状流流動状態に速やかに遷移させ、伝熱管内におけ
る波状流領域を少くして、伝達率の低い領域を少くし、
伝熱性能を向上させることのできる熱交換器用伝熱管を
提供することを課題とする。
冷媒を冷媒として使用し、冷房若しくは暖房を行う空気
調和機において、上述した非共沸混合冷媒の伝熱管内部
の波状流流動状態で生じる、熱伝達率の低下による熱交
換器の性能劣化の不具合を解消するため、伝熱管内部の
波状流流動状態を、熱伝達率の良好な準環状流、若しく
は環状流流動状態に速やかに遷移させ、伝熱管内におけ
る波状流領域を少くして、伝達率の低い領域を少くし、
伝熱性能を向上させることのできる熱交換器用伝熱管を
提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の熱交
換器用伝熱管は、次の手段とした。 （１）非共沸混合冷媒の、伝熱管内部における、見かけ
のクオリティＧSL／ＧSG／入’ψが、１０〜１００の範
囲で、質量速度ＧSG／入’が、２×１０4 〜１０ 5 の範
囲で、伝達管内を流れる冷媒が波状流の流動状態となる
領域の伝熱管の内径を、波状流の流動状態とならない領
域の伝熱管の内径より小径にした。
換器用伝熱管は、次の手段とした。 （１）非共沸混合冷媒の、伝熱管内部における、見かけ
のクオリティＧSL／ＧSG／入’ψが、１０〜１００の範
囲で、質量速度ＧSG／入’が、２×１０4 〜１０ 5 の範
囲で、伝達管内を流れる冷媒が波状流の流動状態となる
領域の伝熱管の内径を、波状流の流動状態とならない領
域の伝熱管の内径より小径にした。
【００１２】また、他の本発明の熱交換器用伝熱管は、
上記（１）に加え次の手段とした。 （２）熱交換器がガス状態の非共沸混合冷媒を液体状態
に遷移させる、凝縮器である場合、凝縮器出口側の伝熱
管の内径を、また、熱交換器が液体状態の非共沸冷媒を
ガス状態に遷移させる、蒸発器である場合、蒸発器入口
側の伝熱管の内径を、それぞれ他の部分の内径より小径
にした。
上記（１）に加え次の手段とした。 （２）熱交換器がガス状態の非共沸混合冷媒を液体状態
に遷移させる、凝縮器である場合、凝縮器出口側の伝熱
管の内径を、また、熱交換器が液体状態の非共沸冷媒を
ガス状態に遷移させる、蒸発器である場合、蒸発器入口
側の伝熱管の内径を、それぞれ他の部分の内径より小径
にした。
【００１３】
【作用】本発明の熱交換器用伝熱管は、上述（１）の手
段を採用して、波状流領域のみ伝熱管内径を小さくする
ことにより、（１）伝熱管内の波状流流動状態から準環
状流、又は環状流へ流動状態に早く遷移させることがで
き、波状流領域となる伝熱管長が短かくすることがで
き、熱伝達率の低い波状流領域が小さくなり、熱伝達率
を向上させることができる。
段を採用して、波状流領域のみ伝熱管内径を小さくする
ことにより、（１）伝熱管内の波状流流動状態から準環
状流、又は環状流へ流動状態に早く遷移させることがで
き、波状流領域となる伝熱管長が短かくすることがで
き、熱伝達率の低い波状流領域が小さくなり、熱伝達率
を向上させることができる。
【００１４】これにより、当該伝熱管を具える熱交換器
の伝熱性能を向上させることができる。すなわち、例え
ば、Ｇs ≦２００kg/m2sの波状流領域の伝熱管内径を小
さくすることにより、Ｇs ≧３００kg/m2sの非共沸混合
冷媒の質量速度にすれば、波状流は環状流に速やかに遷
移して、図３に示すように、熱伝達率αr を著しく向上
させることができる。
の伝熱性能を向上させることができる。すなわち、例え
ば、Ｇs ≦２００kg/m2sの波状流領域の伝熱管内径を小
さくすることにより、Ｇs ≧３００kg/m2sの非共沸混合
冷媒の質量速度にすれば、波状流は環状流に速やかに遷
移して、図３に示すように、熱伝達率αr を著しく向上
させることができる。
【００１５】さらに、本発明の熱交換器用伝熱管は、上
記（１）に加え、上述（２）の手段の採用により、液リ
ッチになり、しかも、質量速度が低減して波状流流動状
態になりやすい凝縮器出口側、若しくは蒸発器入口側、
の質量速度を増大して、波状流領域の伝熱管の長さを短
くして、その分、熱伝達率αr の大きい（準）環状流領
域にできるので、伝熱性能に秀れた凝縮器、若しくは蒸
発器とすることができる。
記（１）に加え、上述（２）の手段の採用により、液リ
ッチになり、しかも、質量速度が低減して波状流流動状
態になりやすい凝縮器出口側、若しくは蒸発器入口側、
の質量速度を増大して、波状流領域の伝熱管の長さを短
くして、その分、熱伝達率αr の大きい（準）環状流領
域にできるので、伝熱性能に秀れた凝縮器、若しくは蒸
発器とすることができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の熱交換器用伝熱管の実施例を
図面にもとづき説明する。図１は、本発明の熱交換器用
伝熱管の一実施例に示す図で、図１（ａ）〜図１（ｃ）
は凝縮器３の伝熱管６を１−パスに配置した、第１〜第
３実施例を示す。また、図１（ｄ）〜図１（ｆ）は蒸発
器４の伝熱管を２−パスに配置した、第４〜第６実施例
を示す。
図面にもとづき説明する。図１は、本発明の熱交換器用
伝熱管の一実施例に示す図で、図１（ａ）〜図１（ｃ）
は凝縮器３の伝熱管６を１−パスに配置した、第１〜第
３実施例を示す。また、図１（ｄ）〜図１（ｆ）は蒸発
器４の伝熱管を２−パスに配置した、第４〜第６実施例
を示す。
【００１７】図４（ａ）において、説明したように、空
気調和機１においては、冷房時は実線矢印５’で示すよ
うに冷媒５が回り、暖房時は点線矢印５''で示すように
印に冷媒５が回る。
気調和機１においては、冷房時は実線矢印５’で示すよ
うに冷媒５が回り、暖房時は点線矢印５''で示すように
印に冷媒５が回る。
【００１８】一例として、冷房時について説明すると、
コンプレッサ２より出た冷媒５は、凝縮器３の伝熱管６
内にてガス状態１０より液体状態１１に、冷媒５の流動
状態が変化する。このため、波状流領域となるのは伝熱
管４出口近くになる。一方蒸発器４の伝熱管７内では、
液体状態１１よりガス状態１０に冷媒５の状態が変化す
るので、波状流領域が生じるのは伝熱管７入口近くとな
る。なお、暖房時は、上記と逆になる。
コンプレッサ２より出た冷媒５は、凝縮器３の伝熱管６
内にてガス状態１０より液体状態１１に、冷媒５の流動
状態が変化する。このため、波状流領域となるのは伝熱
管４出口近くになる。一方蒸発器４の伝熱管７内では、
液体状態１１よりガス状態１０に冷媒５の状態が変化す
るので、波状流領域が生じるのは伝熱管７入口近くとな
る。なお、暖房時は、上記と逆になる。
【００１９】従って、本実施例において、凝縮器３の場
合は伝熱管６の冷媒５の出口側、蒸発器４の場合は伝熱
管７の入口側の内径をそれぞれ小さくしている。すなわ
ち、凝縮器３の伝熱管６の場合、図１（ａ）〜図１
（ｃ）に示すように、実線矢印で示すように冷媒５が出
入りする冷房時においては、冷媒５の入口側の伝熱管６
の内径に比較して、出口側の伝熱管６の内径を小径にし
ている。また、蒸発器４の伝熱管７の場合、図１（ｄ）
〜図１（ｆ）に示すように、実線矢印で示す方向に冷媒
５が回る冷房時においては、入口側の伝熱管７の内径を
出口側の伝熱管７の内径に比較して小径にしている。
合は伝熱管６の冷媒５の出口側、蒸発器４の場合は伝熱
管７の入口側の内径をそれぞれ小さくしている。すなわ
ち、凝縮器３の伝熱管６の場合、図１（ａ）〜図１
（ｃ）に示すように、実線矢印で示すように冷媒５が出
入りする冷房時においては、冷媒５の入口側の伝熱管６
の内径に比較して、出口側の伝熱管６の内径を小径にし
ている。また、蒸発器４の伝熱管７の場合、図１（ｄ）
〜図１（ｆ）に示すように、実線矢印で示す方向に冷媒
５が回る冷房時においては、入口側の伝熱管７の内径を
出口側の伝熱管７の内径に比較して小径にしている。
【００２０】このように、凝縮器３および蒸発器４内を
通る冷媒５が波状流状態になる冷房時において、凝縮器
３の出口側の冷却管６の内径を入口側のそれよりも、ま
た蒸発器４の入口側の冷却管７の内径を出口側のそれよ
りも、それぞれ小径にすることにより、熱伝達率αr が
著しく低下する波状流状態を、熱伝達率αr が上昇する
準環状流又は環状流状態に速やに遷移させることができ
る。これにより、熱伝達率の低い波状流状態の流動状態
にある伝達管６，７の長さを短縮でき、逆に言えば、熱
伝達率の高い準環状流、又は環状流状態の流動状態にな
る伝達管６，７の長さを長くできるので、凝縮器３、蒸
発器４の伝熱効率を著しく向上でき、熱交換器としての
伝熱性能を向上させることができる。このことは、同一
容量の機器を小型化できることにもなる。
通る冷媒５が波状流状態になる冷房時において、凝縮器
３の出口側の冷却管６の内径を入口側のそれよりも、ま
た蒸発器４の入口側の冷却管７の内径を出口側のそれよ
りも、それぞれ小径にすることにより、熱伝達率αr が
著しく低下する波状流状態を、熱伝達率αr が上昇する
準環状流又は環状流状態に速やに遷移させることができ
る。これにより、熱伝達率の低い波状流状態の流動状態
にある伝達管６，７の長さを短縮でき、逆に言えば、熱
伝達率の高い準環状流、又は環状流状態の流動状態にな
る伝達管６，７の長さを長くできるので、凝縮器３、蒸
発器４の伝熱効率を著しく向上でき、熱交換器としての
伝熱性能を向上させることができる。このことは、同一
容量の機器を小型化できることにもなる。
【００２１】次に、各実施例について、実線矢印で示す
流れの冷房時について説明する。第１実施例を示す図１
（ａ）においては、冷媒の入口側の伝熱管６の内径を、
出口側に向うにつれて順次小径化している。すなわち、
凝縮器３の伝熱管６において、波状流状態になる出口側
の伝熱管６の内径を、準環状流又は環状流状態の流動状
態になる領域の伝熱管６の内径に比較して小径化するこ
とにより、冷媒５の質量速度Ｇs を増大させるととも
に、クオリティｘを低下させ、図３から理解できるよう
に熱伝達率αr を増大させることができる。
流れの冷房時について説明する。第１実施例を示す図１
（ａ）においては、冷媒の入口側の伝熱管６の内径を、
出口側に向うにつれて順次小径化している。すなわち、
凝縮器３の伝熱管６において、波状流状態になる出口側
の伝熱管６の内径を、準環状流又は環状流状態の流動状
態になる領域の伝熱管６の内径に比較して小径化するこ
とにより、冷媒５の質量速度Ｇs を増大させるととも
に、クオリティｘを低下させ、図３から理解できるよう
に熱伝達率αr を増大させることができる。
【００２２】また、図１（ｄ）に示す実施例は、同様に
蒸発器４の入口側の伝熱管７の内径を小径にして、出口
側に向けて順次大径化させ、入口側における波状流状態
を、速やかに準環状流、又は環状流状態に遷移させ、熱
伝達率αr を増大させるようにしたものである。
蒸発器４の入口側の伝熱管７の内径を小径にして、出口
側に向けて順次大径化させ、入口側における波状流状態
を、速やかに準環状流、又は環状流状態に遷移させ、熱
伝達率αr を増大させるようにしたものである。
【００２３】第１実施例、第４実施例の如く、順次伝熱
管６，７の内径を変化させることにより、冷媒、特に非
共沸混合の冷媒のように、混合された各冷媒が順次凝縮
し、又は蒸発する冷媒を使用する凝縮器３、蒸発器４で
は、冷媒５の質量速度の変動を少くできるので、伝熱管
６，７内の圧力損失を小さくできる利点が得られる。
管６，７の内径を変化させることにより、冷媒、特に非
共沸混合の冷媒のように、混合された各冷媒が順次凝縮
し、又は蒸発する冷媒を使用する凝縮器３、蒸発器４で
は、冷媒５の質量速度の変動を少くできるので、伝熱管
６，７内の圧力損失を小さくできる利点が得られる。
【００２４】次に、第２実施例を示す図１（ｂ）におい
ては、冷媒５の入口側の伝熱管６の内径を出口側に向か
うにつれて段階的に小径化している。また、第５実施例
を示す図１（ｅ）においては、冷媒５の入口側の伝達管
６の内径を小径にして、出口側に向けて、段階的に大径
化している。
ては、冷媒５の入口側の伝熱管６の内径を出口側に向か
うにつれて段階的に小径化している。また、第５実施例
を示す図１（ｅ）においては、冷媒５の入口側の伝達管
６の内径を小径にして、出口側に向けて、段階的に大径
化している。
【００２５】このようにすることにより、第１実施例お
よび第４実施例と同様に、凝縮器３の出口側、および蒸
発器４の入口側の波状流状態を、速やかに準環状流、又
は環状流状態に遷移させ、熱伝達率αr を向上できるほ
か、本実施例においては、第１実施例と同様に伝熱管
６，７内の圧力損失を小さくできるとともに、伝熱管
６、７の種類を少くでき、製作が容易となる利点があ
る。
よび第４実施例と同様に、凝縮器３の出口側、および蒸
発器４の入口側の波状流状態を、速やかに準環状流、又
は環状流状態に遷移させ、熱伝達率αr を向上できるほ
か、本実施例においては、第１実施例と同様に伝熱管
６，７内の圧力損失を小さくできるとともに、伝熱管
６、７の種類を少くでき、製作が容易となる利点があ
る。
【００２６】次に、第３実施例を示す図１（ｃ）におい
ては、冷媒５入口側の伝熱管６の内径より小径の伝熱管
６を出口側の一部に設けたものである。また、第６実施
例を示す図１（ｆ）においては、冷媒５入口側の１部の
伝達管の内径のみを他の部分の伝熱管５内径より小さく
したものである。
ては、冷媒５入口側の伝熱管６の内径より小径の伝熱管
６を出口側の一部に設けたものである。また、第６実施
例を示す図１（ｆ）においては、冷媒５入口側の１部の
伝達管の内径のみを他の部分の伝熱管５内径より小さく
したものである。
【００２７】これらの実施例においても、第１，第２，
第４および第５実施例と同様に、凝縮器３の出口側、お
よび蒸発器４の入口側の熱伝達率を向上させ、これらの
機器の伝熱性能を向上できる。さらに、これらの実施例
では、前記した実施例以上に伝熱管６，７の種類を低減
でき、製作費を低減できる利点があるものである。
第４および第５実施例と同様に、凝縮器３の出口側、お
よび蒸発器４の入口側の熱伝達率を向上させ、これらの
機器の伝熱性能を向上できる。さらに、これらの実施例
では、前記した実施例以上に伝熱管６，７の種類を低減
でき、製作費を低減できる利点があるものである。
【００２８】以上、説明したように、いずれの実施例の
場合も、伝熱管６，７内の流動状態が波状流となる、伝
熱管６，７内径を縮小することにともない、流動状態が
準環状流あるいは環状流に遷移しやすくなるため、熱伝
達率の高い領域が増えることを利用して、伝熱性能を向
上させるようにした。
場合も、伝熱管６，７内の流動状態が波状流となる、伝
熱管６，７内径を縮小することにともない、流動状態が
準環状流あるいは環状流に遷移しやすくなるため、熱伝
達率の高い領域が増えることを利用して、伝熱性能を向
上させるようにした。
【００２９】一方、これらの熱交換器において、熱交換
器の１部の伝熱管の内径を変えるようにしたものに、冷
媒の圧力損失を低減させるために、液冷媒出、入口側に
小径の伝熱管を、ガス冷媒出、入口を大径伝熱管とした
ものが特開平２−１１０２９３号および実開平６−３０
６７９号で提案されているので、この例について説明し
ておく。これらの文献で提案されたものは、そのいずれ
も伝熱管内部の圧力損失に着目した発明で、しかも、定
性的に圧力損失の問題解決を図ることが示されているも
のである。従って、熱伝達率、特に非共沸混合冷媒の熱
伝達率を向上させる、本願発明の課題を解決するための
手段等については、これらの文献では何ら開示されてい
ない。
器の１部の伝熱管の内径を変えるようにしたものに、冷
媒の圧力損失を低減させるために、液冷媒出、入口側に
小径の伝熱管を、ガス冷媒出、入口を大径伝熱管とした
ものが特開平２−１１０２９３号および実開平６−３０
６７９号で提案されているので、この例について説明し
ておく。これらの文献で提案されたものは、そのいずれ
も伝熱管内部の圧力損失に着目した発明で、しかも、定
性的に圧力損失の問題解決を図ることが示されているも
のである。従って、熱伝達率、特に非共沸混合冷媒の熱
伝達率を向上させる、本願発明の課題を解決するための
手段等については、これらの文献では何ら開示されてい
ない。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱交換器
用伝熱管によれば、請求項１に示す構成により、（１）
波状流の流動状態になる伝熱管の内径を、他の流動状態
になる伝熱管の内径より小さくすることにより、波状流
の準環状流、又は環状流に早く遷移させることができ、
熱伝達率の小さい波状流領域の伝達管の長さを短くでき
る。これにより、伝熱性能の良い熱交換器にできるとと
もに、同一容量の熱交換を行う熱交換器を小型にでき
る。
用伝熱管によれば、請求項１に示す構成により、（１）
波状流の流動状態になる伝熱管の内径を、他の流動状態
になる伝熱管の内径より小さくすることにより、波状流
の準環状流、又は環状流に早く遷移させることができ、
熱伝達率の小さい波状流領域の伝達管の長さを短くでき
る。これにより、伝熱性能の良い熱交換器にできるとと
もに、同一容量の熱交換を行う熱交換器を小型にでき
る。
【００３１】また、本発明の熱交換器用伝熱管によれ
ば、請求項２に示す構成により、上記（１）について、
凝縮器出口側、若しくは蒸発器入口側の波状流領域にな
る質量速度を増大して、波状流領域を少くでき、伝熱性
能の良い凝縮器、若しくは蒸発器とすることができる。
ば、請求項２に示す構成により、上記（１）について、
凝縮器出口側、若しくは蒸発器入口側の波状流領域にな
る質量速度を増大して、波状流領域を少くでき、伝熱性
能の良い凝縮器、若しくは蒸発器とすることができる。
【図１】本発明の熱交換器用伝熱器の実施例を示す断面
図で、図１（ａ）は第１実施例としての１−パスの熱交
換器の断面図、図１（ｂ）は第２実施例としての１−パ
スの熱交換器の断面図、図１（ｃ）は第３実施例として
の１−パスの熱交換器の断面図、図１（ｄ）は第４実施
例としての２−パスの熱交換器の断面図、図１（ｅ）は
第５実施例としての２−パスの熱交換器の断面図、図１
（ｆ）は第６実施例としての２−パスの熱交換器の断面
図である。
図で、図１（ａ）は第１実施例としての１−パスの熱交
換器の断面図、図１（ｂ）は第２実施例としての１−パ
スの熱交換器の断面図、図１（ｃ）は第３実施例として
の１−パスの熱交換器の断面図、図１（ｄ）は第４実施
例としての２−パスの熱交換器の断面図、図１（ｅ）は
第５実施例としての２−パスの熱交換器の断面図、図１
（ｆ）は第６実施例としての２−パスの熱交換器の断面
図である。
【図２】伝熱管の流動状態を示す図である。
【図３】伝熱管の熱伝達率とクオリティの関係を、質量
流量をパラメータとして示す図である。
流量をパラメータとして示す図である。
【図４】空気調和機の全体図と従来の熱交換器の断面を
示す図で、図４（ａ）は空気調和機の全体を示すブロッ
ク図、図４（ｂ）は凝縮器の伝熱管内の流動状態を示す
図、図４（ｃ）は蒸発器の伝熱管内の流動状態を示す
図、図４（ｄ）は従来の１−パスの熱交換器の断面図、
図４（ｅ）は従来の２−パスの熱交換器の断面図を示
す。
示す図で、図４（ａ）は空気調和機の全体を示すブロッ
ク図、図４（ｂ）は凝縮器の伝熱管内の流動状態を示す
図、図４（ｃ）は蒸発器の伝熱管内の流動状態を示す
図、図４（ｄ）は従来の１−パスの熱交換器の断面図、
図４（ｅ）は従来の２−パスの熱交換器の断面図を示
す。
１ 空気調和機 ２ 圧縮機 ３ 凝縮器 ４ 蒸発器 ５ 冷媒 ５’ 冷房時の冷媒の流れ ５'' 暖房時の冷媒の流れ ６ 凝縮器の伝熱管 ７ 蒸発器の伝熱管 ８ 室外側 ９ 室内側 １０ ガス状態冷媒 １１ 気体状態冷媒
Claims (2)
- 【請求項１】 非共沸混合の冷媒を使用する空気調和機
の熱交換器用伝熱管において、前記伝熱管内部の流動状
態が数１で示す波状流の流動状態領域になる前記伝熱管
の内径を、他の流動状態領域になる前記伝熱管の内径よ
り、小径にしたことを特徴とする熱交換器用伝熱管。 【数１】 - 【請求項２】 前記熱交換器が凝縮器である場合、前記
冷媒の出口側の前記伝熱管の内径を、他の部分の前記伝
熱管の内径より小径に、前記熱交換器が蒸発器である場
合、前記冷媒の入口側の前記伝熱管の内径を、他の部分
の前記伝熱管の内径より小径に、したことを特徴とする
請求項１記載の熱交換器用伝熱管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14447095A JPH08338670A (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | 熱交換器用伝熱管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14447095A JPH08338670A (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | 熱交換器用伝熱管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08338670A true JPH08338670A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=15363040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14447095A Withdrawn JPH08338670A (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | 熱交換器用伝熱管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08338670A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999031444A1 (fr) * | 1997-12-16 | 1999-06-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Conditionneur d'air dans lequel un refrigerant inflammable est utilise |
| WO2011055656A1 (ja) * | 2009-11-04 | 2011-05-12 | ダイキン工業株式会社 | 熱交換器及びそれを備えた室内機 |
| CN102374813A (zh) * | 2010-08-12 | 2012-03-14 | 李宗兴 | 盘管结构、冷凝盘管结构及气冷式冰水机 |
| CN103376021A (zh) * | 2012-04-12 | 2013-10-30 | 株式会社东芝 | 热交换器 |
| EP1988353A3 (de) * | 2007-05-04 | 2014-01-15 | Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG | Kühler für ein Kraftfahrzeug |
| US20220404039A1 (en) * | 2019-10-23 | 2022-12-22 | Gd Midea Heating & Ventilating Equipment Co., Ltd. | Heat exchanger fin, heat exchanger, indoor unit and air conditioner |
-
1995
- 1995-06-12 JP JP14447095A patent/JPH08338670A/ja not_active Withdrawn
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0962725A1 (en) * | 1997-12-16 | 1999-12-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Airconditioner using inflammable refrigerant |
| EP0962725A4 (en) * | 1997-12-16 | 2002-09-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | AIR CONDITIONING USES THE FLAMMABLE COOLANT |
| US6550273B2 (en) | 1997-12-16 | 2003-04-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Air conditioner using flammable refrigerant |
| US6571575B1 (en) | 1997-12-16 | 2003-06-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Air conditioner using inflammable refrigerant |
| EP1467160A2 (en) * | 1997-12-16 | 2004-10-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Air conditioner using flammable refrigerant |
| EP1467160A3 (en) * | 1997-12-16 | 2004-12-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Air conditioner using flammable refrigerant |
| EP1467160B1 (en) * | 1997-12-16 | 2018-04-25 | Panasonic Corporation | Refrigeration cycle using a refrigerant |
| WO1999031444A1 (fr) * | 1997-12-16 | 1999-06-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Conditionneur d'air dans lequel un refrigerant inflammable est utilise |
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| JP2011122819A (ja) * | 2009-11-04 | 2011-06-23 | Daikin Industries Ltd | 熱交換器及びそれを備えた室内機 |
| CN102639954A (zh) * | 2009-11-04 | 2012-08-15 | 大金工业株式会社 | 热交换器及包括该热交换器的室内机 |
| AU2010316364B2 (en) * | 2009-11-04 | 2013-02-14 | Daikin Industries, Ltd. | Heat exchanger and indoor unit including the same |
| KR101352273B1 (ko) * | 2009-11-04 | 2014-01-16 | 다이킨 고교 가부시키가이샤 | 열교환기 및 그것을 구비한 실내기 |
| US9360259B2 (en) | 2009-11-04 | 2016-06-07 | Daikin Industries, Ltd. | Heat exchanger and indoor unit provided with the same |
| WO2011055656A1 (ja) * | 2009-11-04 | 2011-05-12 | ダイキン工業株式会社 | 熱交換器及びそれを備えた室内機 |
| CN102374813A (zh) * | 2010-08-12 | 2012-03-14 | 李宗兴 | 盘管结构、冷凝盘管结构及气冷式冰水机 |
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| US20220404039A1 (en) * | 2019-10-23 | 2022-12-22 | Gd Midea Heating & Ventilating Equipment Co., Ltd. | Heat exchanger fin, heat exchanger, indoor unit and air conditioner |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020903 |