[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP6053693B2 - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機 Download PDF

Info

Publication number
JP6053693B2
JP6053693B2 JP2013550053A JP2013550053A JP6053693B2 JP 6053693 B2 JP6053693 B2 JP 6053693B2 JP 2013550053 A JP2013550053 A JP 2013550053A JP 2013550053 A JP2013550053 A JP 2013550053A JP 6053693 B2 JP6053693 B2 JP 6053693B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat exchanger
heat transfer
tube
indoor
transfer tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013550053A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2013094084A1 (ja
Inventor
相武 李
相武 李
光裕 石川
光裕 石川
石橋 晃
晃 石橋
拓也 松田
拓也 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of JPWO2013094084A1 publication Critical patent/JPWO2013094084A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6053693B2 publication Critical patent/JP6053693B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0059Indoor units, e.g. fan coil units characterised by heat exchangers
    • F24F1/0063Indoor units, e.g. fan coil units characterised by heat exchangers by the mounting or arrangement of the heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/06Separate outdoor units, e.g. outdoor unit to be linked to a separate room comprising a compressor and a heat exchanger
    • F24F1/14Heat exchangers specially adapted for separate outdoor units
    • F24F1/18Heat exchangers specially adapted for separate outdoor units characterised by their shape
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0477Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/42Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/081Heat exchange elements made from metals or metal alloys
    • F28F21/084Heat exchange elements made from metals or metal alloys from aluminium or aluminium alloys
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)
  • Air Filters, Heat-Exchange Apparatuses, And Housings Of Air-Conditioning Units (AREA)

Description

本発明は、アルミまたはアルミ合金等の金属材料からなる管内溝付伝熱管を有する熱交換器を用いた空気調和機に関する。
従来、一定間隔で配置されてその間を気体(空気)が流れるフィンと、管内面に溝を有し各フィンへ直角に挿入されて内部に冷媒が流れる伝熱管と、から構成されるフィンチューブ型熱交換器を用いたヒートポンプ式の空気調和機が知られている。
空気調和機は、一般に、冷媒を蒸発させ、その際の気化熱により空気及び水等を冷却する蒸発器と、蒸発器から排出された冷媒を圧縮し、高温にして凝縮器に供給する圧縮機と、冷媒の熱により空気及び水等を加熱する凝縮器と、凝縮器から排出された冷媒を膨張させ、低温にして蒸発器に供給する膨張弁と、冷凍サイクル内の冷媒の流れる方向を切り替えることで、暖房運転、冷房運転の切り替えを行う四方弁とを備えている。そして、伝熱管は、凝縮器や蒸発器に組み込まれ、その内部に冷凍機油を含有する冷媒が流されるようになっている。
近年、銅高騰やリサイクル性等を考慮して、凝縮器と蒸発器の伝熱管の材料としてアルミまたはアルミ合金等の金属材料が用いられている。また、熱交換器の高性能化のため、管内面にストレート溝を形成した溝付管を、伝熱管として使用するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このようなストレート溝付管はベア管よりも高い伝熱性能を有するため、室外機および室内機に搭載する熱交換器に用いると空気調和機の性能を向上することができる。
また近年、管内面にらせん状に溝を形成したらせん溝付管が開発されている。このようならせん溝付管を用いると、ストレート溝付管より熱交換率が向上し、空気調和機の性能をさらに向上することができる。
特開2001−289585号公報(図1)
しかしながら、前述のようなアルミまたはアルミ合金等の金属材料により形成した溝付管を熱交換器の伝熱管として用いた空気調和機では、室内機に搭載される熱交換器と室外機に搭載される熱交換器とに同じ種類の溝付管を用いると、かえって空気調和機の性能が低下してしまう、という問題点があった。
また、アルミニウム材の強度が低いため、伝熱管の溝底の板厚を厚くしなければならず、このため、伝熱管の管内圧力損失が増加してしまうという問題点があった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、アルミまたはアルミ合金等の金属材料により形成した伝熱管を複数のフィンに挿通させてなる熱交換器を用いた空気調和機において、効率を向上することができる空気調和機を得るものである。
本発明に係る空気調和機は、アルミまたはアルミ合金の金属材料により形成した複数の伝熱管を、複数のフィンに挿通させてなる室外側熱交換器を搭載した室外機と、アルミまたはアルミ合金の金属材料により形成した複数の伝熱管を、複数のフィンに挿通させてなる室内側熱交換器を搭載した室内機と、圧縮機、前記室外側熱交換器、膨張手段、および前記室内側熱交換器を冷媒配管で接続し、冷媒を循環させる冷凍サイクルと、を備え、前記室外側熱交換器の伝熱管は、管内面に、管軸方向に対して平行なストレート溝が複数形成され、前記室内側熱交換器は、伝熱管の管内面に管軸方向に対して平行なストレート溝が複数形成された第1室内側熱交換器と、伝熱管の管内面にリード角を有するらせん溝が複数形成された第2室内側熱交換器とを備え、前記第1室内側熱交換器の伝熱管の長さと前記第2室内側熱交換器の伝熱管の長さとが略同じ長さに設定され、前記室内側熱交換器を蒸発器として用いる場合、前記冷媒が前記第1室内側熱交換器を流出した後、前記第2室内側熱交換器に流入し、前記室内側熱交換器および前記室外側熱交換器は、機械拡管方式により拡管された前記伝熱管と前記フィンとが接合されており前記室外側熱交換器の前記伝熱管の前記ストレート溝、並びに前記第1室内側熱交換器の前記伝熱管の前記ストレート溝および前記第2室内側熱交換器の前記伝熱管の前記らせん溝は、溝間に形成された山の山頂部の先端形状が台形であり、先端幅が0.20mm以上0.35mm以下である。
本発明は、室外側熱交換器の伝熱管の管内面にストレート溝を形成し、室内側熱交換器の伝熱管の管内面にらせん溝を形成したので、室外側熱交換器の管内圧力損失を増加させずに、室内側熱交換器の熱交換能力を増大させることができ、空気調和機の効率を向上することができる。
本発明の実施の形態1に係る空気調和機の構成を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る熱交換器を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る熱交換器を正面側から見た鉛直方向断面の部分拡大図である。 室内側熱交換器と室外側熱交換器とに複数の種類の伝熱管を組み合わせて用いた場合の暖房成績係数(COP)比を示す図である。 室内側熱交換器と室外側熱交換器とに複数の種類の伝熱管を組み合わせて用いた場合の冷房成績係数(COP)比を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る熱交換器を側面側から見た鉛直方向断面の部分拡大図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和機の室内側熱交換器の他の構成例を示す図である。 実施の形態2に係る室外側熱交換器の伝熱管の管内面の形状を示す図である。 機械拡管方式による拡管の状況を示す図である。 高い山の条数と熱交換率との関係を示す図である。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機の構成を示す図である。
図1に示すように、空気調和機は、圧縮機5と、四方弁8と、室外機に搭載された室外側熱交換器3と、膨張手段である膨張弁7と、室内機に搭載された室内側熱交換器2とが順次冷媒配管で接続され、冷媒を循環させる冷凍サイクルを備えている。
四方弁8は、冷凍サイクル内の冷媒の流れる方向を切り替えることで、暖房運転、冷房運転の切り替えを行う。なお、冷房専用または暖房専用の空気調和機とする場合には四方弁8を省略しても良い。室外側熱交換器3は、冷房運転時には、冷媒の熱により空気等を加熱する凝縮器として機能し、暖房運転時には、冷媒を蒸発させその際の気化熱により空気等を冷却する蒸発器として機能する。室内側熱交換器2は、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能する。圧縮機5は、蒸発器から排出された冷媒を圧縮し、高温にして凝縮器に供給する。膨張弁7は、凝縮器から排出された冷媒を膨張させ、低温にして蒸発器に供給する。冷媒としては、HC単一冷媒、又はHCを含む混合冷媒、R32、R410A、R407C、二酸化炭素のいずれかが用いられる。アルミニウム材の強度が低いため、伝熱管の溝底の板厚を厚くするため、伝熱管の管内圧力損失が増加してしまう。管内圧力損失が小さいHC単一冷媒、又はHCを含む混合冷媒、R32、R410A、R407C、二酸化炭素のいずれかを用いると圧力損失を増加させずに、蒸発の管内伝熱性能を高めることができ、そのため、高効率の熱交換機を提供できる。
なお、以下の説明において、室内側熱交換器2と室外側熱交換器3とを区別しないときは、熱交換器1と称する。
図2は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器を示す図である。
図2において、熱交換器1は、冷凍装置、空気調和装置等の蒸発器、凝縮器として広く利用されているフィンチューブ式の熱交換器である。図2(a)は熱交換器1を鉛直方向で切断したときの斜視図を示し、図2(b)は熱交換器1を側面側からみた断面の一部を示している。
熱交換器1は、複数の熱交換器用のフィン10と伝熱管20とで構成している。所定の間隔で複数並べたフィン10に対して、各フィン10に設けた貫通穴を貫通するように、伝熱管20が設けられている。伝熱管20は冷凍サイクルにおける冷媒回路の一部となり、管内部を冷媒が流れる。伝熱管20内部を流れる冷媒と外部を流れる空気との熱をフィン10を介して伝えることで空気との接触面となる伝熱面積が拡がり、冷媒と空気との間の熱交換を効率よく行える。
図3は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器を正面側から見た鉛直方向断面の部分拡大図である。図3(a)は室内側熱交換器2を正面側から見た鉛直方向断面の部分拡大図、図3(b)は室外側熱交換器3を正面側から見た鉛直方向断面の部分拡大図であり、いずれの図も隣り合う伝熱管の断面とその間のフィンを示している。
図3(a)に示すように、室内側熱交換器2のフィン11は、伝熱性の良いアルミまたはアルミ合金等の金属材料により形成されている。また、フィン11を貫通する伝熱管21は、伝熱性の良いアルミまたはアルミ合金等の金属材料により形成されている。室内側熱交換器2の伝熱管21は、管内面に、所定のリード角Raを有するらせん溝22が複数形成されている。
図3(b)に示すように、室外側熱交換器3のフィン12は、伝熱性の良いアルミまたはアルミ合金等の金属材料により形成されている。また、フィン12を貫通する伝熱管23は、伝熱性の良いアルミまたはアルミ合金等の金属材料により形成されている。室外側熱交換器3の伝熱管23は、管内面に、管軸方向に対して略平行なストレート溝24が複数形成されている。
ここで、室内側熱交換器2と室外側熱交換器3の伝熱管に同じ種類の伝熱管を用いた場合と、本実施の形態における伝熱管21および23を用いた場合とにおける暖房性能および冷房性能を比較して説明する。
図4は、室内側熱交換器と室外側熱交換器とに複数の種類の伝熱管を組み合わせて用いた場合の暖房成績係数(COP)比を示す図である。
図4に示すように、室内機及び室外機の両方に、管内面にストレート溝を形成したアルミ製の伝熱管(アルミストレート溝付管)を用いると、室内機及び室外機の両方に、アルミ製のベア管(アルミベア)を用いた場合に比べ、熱交換器の熱交換率が向上し、暖房性能(暖房成績係数比)が向上する。また、室内機及び室外機の両方に、管内面にらせん溝を形成したアルミ製の伝熱管(アルミらせん溝付管)を用いると、室内機及び室外機の両方に、アルミベアやアルミストレート溝付管を用いた場合に比べ、熱交換器の熱交換率が向上し、暖房性能がさらに向上する。
しかし、室内機及び室外機の両方にアルミらせん溝付管を用いた場合、室内機及び室外機の両方に、管内面にらせん溝を形成した銅製の伝熱管(銅らせん溝付管)を用いた場合に比べ、暖房性能が低下している。これは、銅材に比べてアルミニウムの強度が低く、伝熱管の溝底の板厚を厚くしなければならないので、室外側熱交換器3の管内蒸発の圧力損失が増加するからである。
一方、本実施の形態のように、室内機の室内側熱交換器2の伝熱管21にらせん溝22を形成したアルミ製の伝熱管(アルミらせん溝付管)を用い、室外機の室外側熱交換器3の伝熱管23にストレート溝24を形成したアルミ製の伝熱管(アルミストレート溝付管)を用いた場合、室内機及び室外機の両方に銅らせん溝付管を用いた場合や、室内機及び室外機の両方にアルミらせん溝付管に比べ、暖房性能が向上している。
これは、室外側熱交換器3の伝熱管23には、管内圧力損失が小さいストレート溝付管を用いることで、室外側熱交換器3の伝熱管23の溝を乗り越えて流れるような流れが発生し難くなり、管内圧力損失が増加せずに、熱交換率を向上させることができるからである。このように、本実施の形態の構成により、暖房効率を向上させることができ、高効率の空気調和機を得ることができる。
図5は、室内側熱交換器と室外側熱交換器とに複数の種類の伝熱管を組み合わせて用いた場合の冷房成績係数(COP)比を示す図である。
図5に示すように、室内機及び室外機の両方にアルミストレート溝付管を用いると、室内機及び室外機の両方にアルミベアを用いた場合に比べ、熱交換器の熱交換率が向上し、冷房性能(冷房成績係数比)が向上する。
しかし、室内機及び室外機の両方にアルミストレート溝付管を用いた場合、室内機及び室外機の両方にアルミらせん溝付管を用いた場合に比べ、冷房性能が低下する。これは、冷媒流量が大きい冷房定格運転の場合、管内中心部の蒸気冷媒流速が速くなり、壁面近傍の液膜が剥がれ、室内側熱交換器2の管内熱伝達率が低下して、蒸発性能が低下するためである。
また、室内機及び室外機の両方にアルミらせん溝付管を用いた場合、室内機及び室外機の両方に銅らせん溝付管を用いた場合に比べ、冷房性能が低下している。これは、銅材に比べてアルミニウムの強度が低く、伝熱管の溝底の板厚を厚くしなければならないので、室外側熱交換器3の管内の圧力損失が増加するからである。また、室外側熱交換器3は、室内側熱交換器2より大型であるため、伝熱管が長くなり、室外側熱交換器3の管内の圧力損失が増加するからである。
一方、本実施の形態のように、室内機の室内側熱交換器2の伝熱管21にらせん溝22を形成したアルミ製の伝熱管(アルミらせん溝付管)を用い、室外機の室外側熱交換器3の伝熱管23にストレート溝24を形成したアルミ製の伝熱管(アルミストレート溝付管)を用いた場合、室内機及び室外機の両方に銅らせん溝付管を用いた場合や、室内機及び室外機の両方にアルミらせん溝付管に比べ、冷房性能が向上している。
これは、室内側熱交換器2の伝熱管21には、熱伝達率が高いらせん溝付管を用いることで、冷媒流量が大きい冷房定格運転の場合に、管内中心部の蒸気冷媒流速が速くなっても、壁面近傍の液膜の剥がれが抑制され、室内側熱交換器2の管内熱伝達率の低下を抑制でき、蒸発性能の低下を抑制できるためである。
また、室外側熱交換器3の伝熱管23には、管内圧力損失が小さいストレート溝付管を用いることで、室外側熱交換器3の伝熱管23の溝を乗り越えて流れるような流れが発生し難くなり、管内圧力損失が増加せずに、熱交換率を向上させることができるからである。このように、本実施の形態の構成により、冷房効率を向上させることができ、高効率の空気調和機を得ることができる。
これにより、冷房および暖房の何れの運転においても、高効率の空気調和機を得ることができる。
そして、本実施の形態の熱交換器は、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器を順次配管で接続し、作動流体として冷媒を用いる冷凍サイクルにおいて、蒸発器または凝縮器として使用され、成績係数(COP)の向上に寄与する。また、冷媒と空気との熱交換効率が向上する。したがって、期間エネルギ消費効率(APF)の改善が期待できる。
なお、熱交換器の圧力損失を低減させるには、パス数を増加させることや、伝熱管の管径を大きくすることも考えられる。しかし、パス数の増加では熱交換器の製造コストが増加する。また、伝熱管の管径の増加では冷媒充填量の増加あるいは空気側性能低下につながる。そのため、室内側熱交換器2の伝熱管21と室外側熱交換器3の伝熱管23とに異なる種類の伝熱管を用いることによる効果のほうがより大きい効果が期待できる。
次に、らせん溝22のリード角Raについて説明する。
本実施の形態における室内側熱交換器2の伝熱管21のらせん溝22のリード角Raは、室外側熱交換器3の伝熱管23のストレート溝24のリード角より5度〜30度大きく設定している。
これは、室内側熱交換器2の伝熱管21のらせん溝22のリード角Raを5度以下にすると、熱交換率の低下が顕著になるからである。また、室内側熱交換器2の伝熱管21のらせん溝22のリード角Raを30度以上にすると、管内圧力損失の増加が顕著になるからである。以上のようにらせん溝22のリード角Raを設定することにより、室内側熱交換器2の管内伝熱性能をより向上させることができ、高効率の室内側熱交換器2を得ることができる。
次に、らせん溝22およびストレート溝24の形状について説明する。
なお、以下の説明において、らせん溝22とストレート溝24とを区別しないときは、溝26と称する。
図6は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器を側面側から見た鉛直方向断面の部分拡大図である。図6の部分拡大図は図2(b)のA部分に対応している。
本実施の形態における熱交換器1は、機械拡管方式(後述)により伝熱管20を拡管させることで、該伝熱管20とフィン10とが接合される。
図6に示すように、伝熱管20の溝26間に形成された山25の山頂部は、拡管後の先端形状が台形であり、先端幅Wが0.20mm〜0.35mmの範囲となるように設定している。
これは、アルミニウムは銅に比べて変形抵抗が低く変形しやすくなり、山25の山頂部の潰れ及び倒れが大きくなるので、伝熱管20の拡管後の山頂部の先端幅Wを0.20mm以上にすることにより、溝26の山25の潰れ量及び溝26の山25の倒れを少なくすることができる。一方、先端幅Wが0.35mmを超えると、溝部断面積が小さくなり、溝26から冷媒液膜が溢れて山25の山頂部まで冷媒液膜に覆われてしまうため、熱伝達率が低下する。
したがって、以上のような構成により、熱交換器1の伝熱管20とフィン10との密着性を改善して、高効率の熱交換器1を得ることができる。
なお、上記の説明では、アルミらせん溝付管を用いた熱交換器を室内機に搭載した場合を説明したが、アルミらせん溝付管を用いた熱交換器とアルミストレート溝付管を用いた熱交換器とを室内機に搭載するようにしても良い。
図7は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機の室内側熱交換器の他の構成例を示す図である。
図7において、室内側熱交換器2は、第1室内側熱交換器2aと第2室内側熱交換器2bとにより構成され、伝熱管21により接続されている。この第1室内側熱交換器2a及び第2室内側熱交換器2bのフィン11及び伝熱管21は、伝熱性の良いアルミまたはアルミ合金等の金属材料から構成されている。
第1室内側熱交換器2aは伝熱管21の管内面に管軸方向に対して略平行なストレート溝24が形成されている。第2室内側熱交換器2bは伝熱管21の管内面に所定のリード角Raを有するらせん溝22が形成されている。また、第1室内側熱交換器2aを通過する伝熱管21の長さと、第2室内側熱交換器2bを通過する伝熱管21の長さは、例えば略同じ長さに設定されている。そして、室内側熱交換器2を蒸発器として用いる場合、冷媒が第1室内側熱交換器2aを流出した後、第2室内側熱交換器2bに流入するように冷媒流路が接続されている。
即ち、第1室内側熱交換器2a及び第2室内側熱交換器2bを貫通する伝熱管21の全長において、冷房入口から略半分の長さはストレート溝で、冷房出口から略半分の長さはらせん溝が形成されている。
これにより、第1室内側熱交換器2aではストレート溝24により管内圧力損失が増加せずに、管内中心部の蒸気冷媒流速が速くなる。また、第2室内側熱交換器2bのらせん溝22により、壁面近傍の液膜の剥がれが抑制され、蒸発性能の低下を防止する。よって、室内側熱交換器2の管内伝熱性能をより向上させることができ、高効率の熱交換器を得ることができる。
実施の形態2.
図8は、実施の形態2に係る室外側熱交換器の伝熱管の管内面の形状を示す図である。図8(a)は拡管前の状態を表し、図8(b)は拡管後の状態を表す。なお、図8の部分拡大図は図2(b)のA部分に対応している。
本実施の形態における室外側熱交換器3の伝熱管23の管内面は、溝形成により溝部28と山部27とを有している。そして、山部27は、高い山27Aと低い山27Bとの2種類の山により構成している。ここで、高い山27Aは、拡管前に山頂部が平面で形成された台形形状で、拡管後も山頂部が平面で形成された台形形状である。低い山27Bは山頂部の先端形状が曲面形状(R1)である。また、低い山27Bの高さは、拡管後の高い山27Aの高さより低く形成されている。
なお、室内側熱交換器2の構成は上記実施の形態1と同様である。
ここで、機械拡管方式による拡管について説明する。
図9は、機械拡管方式による拡管の状況を示す図である。熱交換器1は、まず、長手方向の中央部で所定の曲げピッチでヘアピン状に曲げ加工し、伝熱管23となる複数のヘアピン管を製作する。フィン12の貫通穴に、ヘアピン管を通過させた後、機械拡管方式によりヘアピン管を拡管して、伝熱管23をフィン12と密着させ、接合する。機械拡管方式とは、伝熱管23の内径よりやや直径の大きな拡管玉30を先端に有するロッド31を、伝熱管23の管内部に通し、伝熱管23の外径を拡げることで、フィン12と密着させる方法である。
機械拡管方式により拡管する際、拡管玉30が接触することで、高い山27Aは山頂部分が潰されて、平坦となって山の高さが低くなる。一方、低い山27Bは、潰される高さよりも山頂部分が低いため、変形が無い。そして、従来のように、管内のすべての山部に拡管玉30挿入の圧力が加わるのではなく、高い山27Aの部分に圧力が加わって拡管を行うため、伝熱管の外面は多角形に加工されることになる。そして、伝熱管のスプリングバックを抑えることができる。これにより、伝熱管23とフィン12との密着性が改善し、熱交換に係る効率を高めることができる。
図10は、高い山の条数と熱交換率との関係を示す図である。
本実施の形態における伝熱管23の管内面には、高い山27Aが12条以上18条以下の範囲の条数で形成されている。また、低い山27Bが、高い山27Aと高い山27Aとの間に3条以上6条以下の範囲の条数で形成されている。
このように、室外側熱交換器3において、伝熱管23の高い山27Aを12条〜18条の範囲に設定したのは、拡管する際、拡管玉30が高い山27Aに接触し、山頂部分が潰され、平坦となって山の高さが低くなるが、伝熱管23の高い山27Aの条数を12より小さくすると、低い山27Bの山頂部分も潰されて平坦となり、図10に示すように、管内伝熱性能が低下するからである。また、高い山の条数を18より大きくすると、低い山27Bの条数が減り、管内伝熱性能が低下するからである。
以上のように本実施の形態においては、室外側熱交換器3の伝熱管23は、ストレート溝24の溝間に形成された山部27が、12条以上18条以下の範囲の条数で形成された高い山27Aと、高い山27Aの間に3条以上6条以下の範囲の条数で形成された低い山27Bとにより構成され、低い山27Bの高さが、拡管後の高い山27Aより低く形成されている。このため、管内圧力損失が増加せずに、熱交換率を向上させることができ、高効率の空気調和機を得ることができる。
本発明は、空気調和機に限定することなく、例えば、冷凍装置、ヒートポンプ装置等、冷媒回路を構成し、蒸発器、凝縮器となる熱交換器を有する他の冷凍サイクル装置にも適用することができる。
1 熱交換器、2 室内側熱交換器、3 室外側熱交換器、5 圧縮機、7 膨張弁、8 四方弁、10 フィン、11 フィン、12 フィン、20 伝熱管、21 伝熱管、22 らせん溝、23 伝熱管、24 ストレート溝、25 山、26 溝、27 山部、27A 高い山、27B 低い山、28 溝部、30 拡管玉、31 ロッド。

Claims (4)

  1. アルミまたはアルミ合金の金属材料により形成した複数の伝熱管を、複数のフィンに挿通させてなる室外側熱交換器を搭載した室外機と、
    アルミまたはアルミ合金の金属材料により形成した複数の伝熱管を、複数のフィンに挿通させてなる室内側熱交換器を搭載した室内機と、
    圧縮機、前記室外側熱交換器、膨張手段、および前記室内側熱交換器を冷媒配管で接続し、冷媒を循環させる冷凍サイクルと、
    を備え、
    前記室外側熱交換器の伝熱管は、管内面に、管軸方向に対して平行なストレート溝が複数形成され、
    前記室内側熱交換器は、
    伝熱管の管内面に管軸方向に対して平行なストレート溝が複数形成された第1室内側熱交換器と、
    伝熱管の管内面にリード角を有するらせん溝が複数形成された第2室内側熱交換器とを備え、
    前記第1室内側熱交換器の伝熱管の長さと前記第2室内側熱交換器の伝熱管の長さとが略同じ長さに設定され、
    前記室内側熱交換器を蒸発器として用いる場合、前記冷媒が前記第1室内側熱交換器を流出した後、前記第2室内側熱交換器に流入し、
    前記室内側熱交換器および前記室外側熱交換器は、機械拡管方式により拡管された前記伝熱管と前記フィンとが接合されており
    前記室外側熱交換器の前記伝熱管の前記ストレート溝、並びに前記第1室内側熱交換器の前記伝熱管の前記ストレート溝および前記第2室内側熱交換器の前記伝熱管の前記らせん溝は、溝間に形成された山の山頂部の先端形状が台形であり、先端幅が0.20mm以上0.35mm以下である
    ことを特徴とする空気調和機。
  2. アルミまたはアルミ合金の金属材料により形成した複数の伝熱管を、複数のフィンに挿通させてなる室外側熱交換器を搭載した室外機と、
    アルミまたはアルミ合金の金属材料により形成した複数の伝熱管を、複数のフィンに挿通させてなる室内側熱交換器を搭載した室内機と、
    圧縮機、前記室外側熱交換器、膨張手段、および前記室内側熱交換器を冷媒配管で接続し、冷媒を循環させる冷凍サイクルと、
    を備え、
    前記室外側熱交換器の伝熱管は、管内面に、管軸方向に対して平行なストレート溝が複数形成され、
    前記室内側熱交換器は、
    伝熱管の管内面に管軸方向に対して平行なストレート溝が複数形成された第1室内側熱交換器と、
    伝熱管の管内面にリード角を有するらせん溝が複数形成された第2室内側熱交換器とを備え、
    前記第1室内側熱交換器の伝熱管の長さと前記第2室内側熱交換器の伝熱管の長さとが略同じ長さに設定され、
    前記室内側熱交換器を蒸発器として用いる場合、前記冷媒が前記第1室内側熱交換器を流出した後、前記第2室内側熱交換器に流入し、
    前記室外側熱交換器は、機械拡管方式により拡管された前記伝熱管と前記フィンとが接合されており
    前記室外側熱交換器の伝熱管は、
    前記ストレート溝の溝間に形成された山が、12条以上18条以下の範囲の条数で形成された高い山と、該高い山の間に3条以上6条以下の範囲の条数で形成された低い山とにより構成され、
    前記低い山の高さが、前記高い山より低い
    ことを特徴とする空気調和機。
  3. 前記第2室内側熱交換器の伝熱管の前記らせん溝のリード角は、5度〜30度である
    ことを特徴とする請求項1または2記載の空気調和機。
  4. 冷媒としてHC単一冷媒、またはHCを含む混合冷媒、R32、R410A、R407C、二酸化炭素のいずれかを用いる
    ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の空気調和機。
JP2013550053A 2011-12-19 2012-06-13 空気調和機 Active JP6053693B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011276718 2011-12-19
JP2011276718 2011-12-19
PCT/JP2012/003854 WO2013094084A1 (ja) 2011-12-19 2012-06-13 空気調和機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2013094084A1 JPWO2013094084A1 (ja) 2015-04-27
JP6053693B2 true JP6053693B2 (ja) 2016-12-27

Family

ID=48668005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013550053A Active JP6053693B2 (ja) 2011-12-19 2012-06-13 空気調和機

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9506700B2 (ja)
EP (1) EP2796822B1 (ja)
JP (1) JP6053693B2 (ja)
CN (1) CN104040281B (ja)
ES (1) ES2624188T3 (ja)
WO (1) WO2013094084A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6294709B2 (ja) * 2014-03-06 2018-03-14 株式会社デンソー 蒸発器用内面溝付伝熱管
JP6141514B2 (ja) * 2014-03-07 2017-06-07 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
CN104442487B (zh) * 2014-12-12 2016-08-24 重庆宏立至信汽车部件制造有限公司 座椅头枕自由角度转动机构
US20160363378A1 (en) * 2015-06-11 2016-12-15 General Electric Company Heat exchanger and a method for forming a heat exchanger

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3273599A (en) * 1966-09-20 Internally finned condenser tube
JPH07109354B2 (ja) * 1987-01-12 1995-11-22 松下冷機株式会社 熱交換器
JP3421130B2 (ja) * 1994-06-07 2003-06-30 東芝キヤリア株式会社 空気調和機
CA2179448A1 (en) * 1995-07-12 1997-01-13 Atsuyumi Ishikawa Heat exchanger for refrigerating cycle
JP3430909B2 (ja) * 1998-03-19 2003-07-28 株式会社日立製作所 空気調和機
JP2001124480A (ja) * 1999-10-28 2001-05-11 Mitsubishi Shindoh Co Ltd 熱交換器および熱交換装置
JP2001289585A (ja) * 2000-04-05 2001-10-19 Mitsubishi Alum Co Ltd 内面溝付きアルミニウム管およびこれを用いた熱交換器
JP4665713B2 (ja) 2005-10-25 2011-04-06 日立電線株式会社 内面溝付伝熱管
JP4738401B2 (ja) * 2007-11-28 2011-08-03 三菱電機株式会社 空気調和機
CN102016482B (zh) 2008-04-24 2012-11-14 三菱电机株式会社 热交换器以及使用该热交换器的空调机
JP2010038502A (ja) * 2008-08-08 2010-02-18 Mitsubishi Electric Corp 熱交換器用の伝熱管、熱交換器、冷凍サイクル装置及び空気調和装置
JP2010145023A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Daikin Ind Ltd 冷媒加熱装置
JP2011144989A (ja) * 2010-01-13 2011-07-28 Mitsubishi Electric Corp 熱交換器用の伝熱管、熱交換器、冷凍サイクル装置及び空気調和装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2796822A1 (en) 2014-10-29
JPWO2013094084A1 (ja) 2015-04-27
CN104040281A (zh) 2014-09-10
EP2796822A4 (en) 2015-11-25
ES2624188T3 (es) 2017-07-13
EP2796822B1 (en) 2017-03-29
CN104040281B (zh) 2016-05-25
WO2013094084A1 (ja) 2013-06-27
US9506700B2 (en) 2016-11-29
US20140318756A1 (en) 2014-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4738401B2 (ja) 空気調和機
WO2010016516A1 (ja) 熱交換器用の伝熱管、熱交換器、冷凍サイクル装置及び空気調和装置
WO2011086881A1 (ja) 熱交換器用の伝熱管、熱交換器、冷凍サイクル装置及び空気調和装置
CN204063687U (zh) 热交换器以及冷冻循环装置
JP6388670B2 (ja) 冷凍サイクル装置
EP3021064B1 (en) Heat pump device
JP6214670B2 (ja) 熱交換器及びその熱交換器を用いた冷凍サイクル装置
JP6053693B2 (ja) 空気調和機
JP5627635B2 (ja) 空気調和機
EP3191784B1 (en) Turbulators in enhanced tubes
JP5646257B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JP2011112315A (ja) フィンチューブ型熱交換器及びこれを用いた空気調和機
WO2017208419A1 (ja) フィンチューブ型熱交換器、このフィンチューブ型熱交換器を備えたヒートポンプ装置、および、フィンチューブ型熱交換器の製造方法
JP6198976B2 (ja) 熱交換器、及び冷凍サイクル装置
JPWO2020202492A1 (ja) 空気調和機
JP2013096651A (ja) 内面溝付伝熱管及び内面溝付伝熱管を備えた熱交換器及びその製造方法
JP5864030B1 (ja) 熱交換器、及び、この熱交換器を備えた冷凍サイクル装置
JP4983878B2 (ja) 熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷蔵庫、空気調和機
JP5709618B2 (ja) 熱交換器、冷凍サイクル装置、冷蔵庫、および空気調和機
JP5664272B2 (ja) 熱交換器及び空気調和機
WO2015132968A1 (ja) 冷凍サイクル装置
JP2010249484A (ja) 熱交換器および冷凍サイクル装置
JP2010078256A (ja) フィンチューブ型熱交換器、これを用いた冷凍サイクル装置及び空気調和機
US20160076828A1 (en) Turbulators in enhanced tubes
JP2014009852A (ja) フィンチューブ熱交換器

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150202

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20150616

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150910

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20150918

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20151016

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160929

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161129

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6053693

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250