JP2019052829A - 熱交換器及び空気調和機 - Google Patents

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Abstract

【課題】伝熱管の高い山の条数及び高い山と低い山の高さの差の両方を適正化することで伝熱管の管内伝熱性能を増加させたり管内圧力損失を低下させたりして、熱交換器の熱交換能力を増大する。【解決手段】熱交換器は、冷媒が流れる伝熱管６０と、伝熱管６０に設けられたフィンと、フィンに接続され、伝熱管６０が挿通される挿通穴を形成し、伝熱管６０の拡管により伝熱管６０に接触するフィンカラーとを含み、伝熱管６０は、伝熱管６０の管軸方向に対して螺旋状に、かつ、伝熱管６０の管周方向において２１条乃至２７条となるように、伝熱管６０内に略等間隔に形成された高い山６２と、伝熱管６０の管軸方向に対して螺旋状に、かつ、伝熱管６０の管周方向において隣り合う高い山６２の間に高い山６２よりも０．０３ｍｍ乃至０．０５ｍｍ低くなるように、伝熱管６０内に形成された低い山６３とを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、熱交換器及び空気調和機に関する。
管軸直交断面において管周方向に高フィンが複数個（実施例では１６個）配置され、各高フィン間に夫々３乃至５個の低フィンが配置され、高フィンの高さが０．１４乃至０．２０ｍｍ、高フィンの頂角が１０乃至２０°であり、低フィンの高さが０．１０乃至０．１４ｍｍ、低フィンの頂角が１０乃至１５°であり、高フィンと低フィンとの高さの差が０．０４ｍｍ以上０．０６ｍｍ以下であり、高フィン及び低フィンのリード角は、相互に同一で、２０乃至４０°の範囲にあり、また、高フィン及び低フィンの頂部は、管軸直交断面において、曲率半径を有する曲面であり、高フィンの頂部の曲率半径は０．０３乃至０．０６ｍｍ、低フィンの頂部の曲率半径は０．０３乃至０．０４ｍである内面溝付伝熱管は知られている（例えば、特許文献１参照）。
高フィンが、断面が略台形形状をなす２４個の帯状突起体によって形成され、低フィンが、互いに隣り合う２つの高フィンの間に配されており、高フィンと同数に形成されており、拡管加工前において、高フィンの高さＨｆ１と低フィンの高さＨｆ２とのフィン高低比（Ｈｆ１／Ｈｆ２）を１．１５以下に設定し、高フィンの高さＨｆ１と低フィンの高さＨｆ２とのフィン高低差（Ｈｆ１−Ｈｆ２）を０．０２ｍｍ以下に設定した内面溝付伝熱管も知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０１０−１３３６６８号公報 特開２０１２−２４５３号公報
ここで、伝熱管の管周方向において例えば１６条となるように高い山を形成する構成や、伝熱管の管周方向において隣り合う高い山の間にそれよりも例えば０．０２ｍｍ以下の高さだけ低くなるように低い山を形成する構成を採用した場合には、伝熱管の高い山の条数及び高い山と低い山の高さの差の両方を適正化することで伝熱管の管内伝熱性能を増加させたり管内圧力損失を低下させたりすることが困難になる。
本発明の目的は、伝熱管の高い山の条数及び高い山と低い山の高さの差の両方を適正化することで伝熱管の管内伝熱性能を増加させたり管内圧力損失を低下させたりして、熱交換器の熱交換能力を増大することにある。
かかる目的のもと、本発明は、冷媒が流れる伝熱管と、伝熱管に設けられたフィンと、フィンに接続され、伝熱管が挿通される挿通穴を形成し、伝熱管の拡管により伝熱管に接触するフィンカラーとを含み、伝熱管は、伝熱管の管軸方向に対して螺旋状に、かつ、伝熱管の管周方向において２１条乃至２７条となるように、伝熱管内に略等間隔に形成された高い山と、伝熱管の管軸方向に対して螺旋状に、かつ、伝熱管の管周方向において隣り合う高い山の間に高い山よりも０．０３ｍｍ乃至０．０５ｍｍ低くなるように、伝熱管内に形成された低い山とを備えたことを特徴とする熱交換器を提供する。
ここで、高い山及び低い山は、高い山の山頂部の幅が低い山の山頂部の幅よりも大きくなるように形成された、ものであってよい。
また、低い山は、伝熱管の管周方向において隣り合う高い山の間に２条又は３条となるように形成された、ものであってよい。
更に、低い山は、高さが０．１ｍｍ乃至０．２ｍｍとなるように形成された、ものであってよい。
また、高い山は、頂角が１５°乃至３０°となるように形成され、低い山は、頂角が１０°乃至１５°となるように形成された、ものであってよい。
更に、高い山は、山頂部の形状が略台形となるように形成され、低い山は、山頂部の形状が略円形となるように形成された、ものであってよい。
更にまた、本発明は、冷媒を流通させる配管と、配管を流通する冷媒と室外の空気との間で熱交換を行う室外熱交換器を有する室外機と、配管を流通する冷媒と室内の空気との間で熱交換を行う室内熱交換器を有する室内機とを含み、室外熱交換器及び室内熱交換器の少なくとも１つは、冷媒が流れる伝熱管と、伝熱管に設けられたフィンと、フィンに接続され、伝熱管が挿通される挿通穴を形成し、伝熱管の拡管により伝熱管に接触するフィンカラーとを含み、伝熱管は、伝熱管の管軸方向に対して螺旋状に、かつ、伝熱管の管周方向において２１条乃至２７条となるように、伝熱管内に略等間隔に形成された高い山と、伝熱管の管軸方向に対して螺旋状に、かつ、伝熱管の管周方向において隣り合う高い山の間に高い山よりも０．０３ｍｍ乃至０．０５ｍｍ低くなるように、伝熱管内に形成された低い山とを備えた空気調和機も提供する。
本発明によれば、伝熱管の高い山の条数及び高い山と低い山の高さの差の両方を適正化することで伝熱管の管内伝熱性能を増加させたり管内圧力損失を低下させたりして、熱交換器の熱交換能力を増大することが可能となる。
本発明の実施の形態における空気調和機の概略構成図である。 本発明の実施の形態における熱交換器の斜視図である。 本発明の実施の形態における熱交換器のフィンと伝熱管との接触部分の断面図である。 本発明の第１の実施の形態について説明するための熱交換器の伝熱管の一部の断面図である。 伝熱管の内周円上の高い山の条数と、熱交換器の熱交換能力の改善率との関係を示したグラフである。 伝熱管の内周円の高い山の部分における半径と低い山の部分における半径の差と、熱交換器の熱交換能力の改善率との関係を示したグラフである。 ３つの実施例と１つの比較例について、伝熱管の外径と、高い山の条数と、伝熱管の内周円の高い山の部分における半径と低い山の部分における半径の差と、熱交換器の熱交換能力の改善率との関係を示した表である。 本発明の第２の実施の形態について説明するための熱交換器の伝熱管の一部の断面図である。 伝熱管の内周円上の２つの隣り合う高い山の間に形成された低い山の条数と、熱交換器の熱交換能力の改善率との関係を示したグラフである。 本発明の第３の実施の形態について説明するための熱交換器の伝熱管の一部の断面図である。 伝熱管の内周円上の低い山の高さと、熱交換器の熱交換能力の改善率との関係を示したグラフである。 本発明の第４の実施の形態について説明するための熱交換器の伝熱管の一部の断面図である。 （ａ）は、伝熱管の内周円上の高い山の頂角と、熱交換器の熱交換能力の改善率との関係を示したグラフであり、（ｂ）は、伝熱管の内周円上の低い山の頂角と、熱交換器の熱交換能力の改善率との関係を示したグラフである。
［本発明の実施の形態における空気調和機の構成］
図１は、本発明の実施の形態における空気調和機１の概略構成図である。空気調和機１は、例えば建物の屋外に設置される室外機１０と、例えば建物内の各部屋に設置される複数の室内機２０と、室外機１０と室内機２０との間に接続されてこれら室外機１０及び室内機２０に循環する冷媒が流通する配管３０とを備えている。尚、図１に示す例では、１台の室外機１０に対して２台の室内機２０が接続されているが、１台の室外機１０に対して１台又は３台以上の室内機２０が接続されていてもよい。
室外機１０は、温度の高い物体から低い物体へ熱を移動させる機器である室外熱交換器１１と、室外熱交換器１１に空気を当てて冷媒と空気との熱交換を促進させる室外送風機１２と、凝縮された冷媒液を膨張気化させて低圧かつ低温にする室外膨張弁１３とを備えている。また、冷媒の流路を切り換える四路切換弁１４と、蒸発し切れなかった冷媒液を分離するアキュムレータ１５と、冷媒を圧縮する圧縮機１６とを備えている。四路切換弁１４は、室外熱交換器１１、アキュムレータ１５及び圧縮機１６とそれぞれ配管で接続されている。また、室外熱交換器１１と室外膨張弁１３とは配管で接続され、アキュムレータ１５と圧縮機１６とは配管で接続されている。尚、図１では、四路切換弁１４の切換接続状態として、暖房運転を行う場合の状態を示している。
また、室外機１０は、室外送風機１２、室外膨張弁１３、圧縮機１６等の作動や、四路切換弁１４の切り換え等を制御する制御装置１７を備えている。ここで、制御装置１７は、例えばマイコンにより実現される。
室内機２０は、温度の高い物体から低い物体へ熱を移動させる機器である室内熱交換器２１と、室内熱交換器２１に空気を当てて冷媒と空気との熱交換を促進させる室内送風機２２と、凝縮された冷媒液を膨張気化させて低圧かつ低温にする室内膨張弁２３とを備えている。
配管３０は、液化した冷媒が流通する液冷媒配管３１と、ガス冷媒が流通するガス冷媒配管３２とを有している。液冷媒配管３１は、室内機２０の室内膨張弁２３と、室外機１０の室外膨張弁１３との間を冷媒が流通するように配置される。ガス冷媒配管３２は、室外機１０の四路切換弁１４と、室内機２０の室内熱交換器２１のガス側との間を冷媒が通過するように配置される。
［本発明の実施の形態における熱交換器の構成］
図２は、本発明の実施の形態における熱交換器４０の斜視図である。この熱交換器４０は、図１に示した室外熱交換器１１及び室内熱交換器２１の少なくとも何れか一方に相当する。図示するように、熱交換器４０は、フィンチューブ式の熱交換器であり、複数の熱交換器用のフィン５０と伝熱管６０とを備えている。
複数のフィン５０は、複数の伝熱管６０に直交するように予め定められた間隔で並べられている。また、複数の伝熱管６０は、各フィン５０の挿通穴に挿通されるように平行に設けられている。伝熱管６０は、図１の空気調和機１における配管３０の一部となり、管内部を冷媒が流れる。ここで、冷媒としては、ＨＣ単一冷媒、ＨＣを含む混合冷媒、Ｒ３２、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、二酸化炭素の何れかを使用するとよい。そして、フィン５０を介して熱を伝えることで空気との接触面となる伝熱面積が拡がり、伝熱管６０内部を流れる冷媒と外部を流れる空気との間の熱交換を効率よく行うことが可能となる。
図３は、本発明の実施の形態における熱交換器４０のフィン５０と伝熱管６０との接触部分の断面図である。図示するように、フィン５０には、フィンカラー７０が接続されている。即ち、熱交換器４０は、フィン５０の伝熱管６０が挿通される部分に設けられたフィンカラー７０に伝熱管６０を拡管玉による拡管で接触させてなるフィンチューブ式の熱交換器である。また、伝熱管６０には、その長手方向に沿って、山部６１が設けられている。図中、伝熱管６０の内周面上側の山部６１から内周面下側の対応する山部６１への二重線は、内周面に沿った山部６１の連なりを表している。即ち、伝熱管６０には、管軸方向に対して螺旋状に、山部６１が形成されている。
［第１の実施の形態］
図４は、第１の実施の形態について説明するための熱交換器４０の伝熱管６０の一部の断面図である。図示するように、伝熱管６０には、その内周面を管軸方向に直交する平面で切断したときにできる円（以下、「内周円」という）に沿って、山部６１が設けられており、山部６１は、高い山６２と、低い山６３とを含む。即ち、伝熱管６０には、管軸方向に対して螺旋状に、高い山６２と、低い山６３とが形成されている。尚、以下では、伝熱管６０の内周円の管周方向における高い山６２の数（条数）をＮで表すものとする。また、伝熱管６０の内周円の高い山６２の部分における半径をＲ１で表し、伝熱管６０の内周円の低い山６３の部分における半径をＲ２で表すものとする。
ところで、伝熱管６０の内周円の管周方向における高い山６２の条数Ｎが小さすぎると、拡管時に拡管玉が当たって、その山頂部が大きく変形することにより、伝熱管６０とフィン５０のフィンカラー７０との接触熱抵抗が増加し、伝熱管６０の管内伝熱性能が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。一方、伝熱管６０の内周円の管周方向における高い山６２の条数Ｎが大きすぎると、拡管時に伝熱管６０が多角形よりも円に近くなるため、拡管前の状態に戻ろうとする力が大きくなることにより、伝熱管６０とフィン５０のフィンカラー７０との接触熱抵抗が増加し、伝熱管６０の管内伝熱性能が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。そこで、第１の実施の形態では、伝熱管６０の内周円上に高い山６２が、その条数Ｎが予め定められた範囲内の値となるように形成されている。その際、高い山６２は、伝熱管６０が均等に拡管されるように、伝熱管６０の内周円上に管周方向において等間隔に配置されるものとする。尚、ここでいう「等間隔」とは、間隔が完全に一致することのみをいうものではなく、伝熱管６０が均等に拡管されるのであれば間隔に多少のずれがあってもよいものとする。その意味で、高い山６２は、伝熱管６０の内周円上に管周方向において略等間隔に配置されるものであればよい。
また、伝熱管６０の内周円の高い山６２の部分における半径Ｒ１と伝熱管６０の内周円の低い山６３の部分における半径Ｒ２の差（Ｒ２−Ｒ１）が小さすぎると、拡管時に拡管玉が当たって、低い山６３の山頂部も変形することにより、伝熱管６０の管内伝熱性能が低下する。一方、伝熱管６０の内周円の高い山６２の部分における半径Ｒ１と伝熱管６０の内周円の低い山６３の部分における半径Ｒ２の差（Ｒ２−Ｒ１）が大きすぎると、次のようになる。即ち、高い山６２が高くなりすぎると、高い山６２に衝突する冷媒の量が多くなることにより、伝熱管６０の管内圧力損失が増加して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。また、低い山６３が低くなりすぎると、伝熱管６０の内面の表面積が小さくなることにより、伝熱管６０の管内伝熱性能が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。そこで、第１の実施の形態では、伝熱管６０の内周円の管周方向において低い山６３は高い山６２の間に形成され、伝熱管６０の内周円の高い山６２の部分における半径Ｒ１と伝熱管６０の内周円の低い山６３の部分における半径Ｒ２の差（Ｒ２−Ｒ１）が予め定められた範囲内の値となるようにしている。
尚、高い山６２の山頂部は拡管玉が当たって変形し易いので、高い山６２及び低い山６３は、高い山６２の山頂部の幅が低い山６３の山頂部の幅よりも大きくなるように形成されることが好ましい。
図５は、伝熱管６０の内周円上の高い山６２の条数Ｎと、熱交換器４０の熱交換能力の改善率との関係を示したグラフである。尚、このグラフでは、一般的な仕様の熱交換器４０の熱交換能力を１００％としている。図示するように、高い山６２の条数Ｎが２１以上２７以下の範囲で、熱交換能力改善率は１００％を超えている。従って、高い山６２の条数Ｎは、２１以上２７以下の範囲内の値であることが好ましい。
図６は、伝熱管６０の内周円の高い山６２の部分における半径と低い山６３の部分における半径の差（Ｒ２−Ｒ１）と、熱交換器４０の熱交換能力の改善率との関係を示したグラフである。尚、このグラフでも、一般的な仕様の熱交換器４０の熱交換能力を１００％としている。図示するように、半径の差（Ｒ２−Ｒ１）が０．０３以上０．０５以下の範囲で、熱交換能力改善率は１００％を超えている。従って、伝熱管６０の内周円の高い山６２の部分における半径と低い山６３の部分における半径の差（Ｒ２−Ｒ１）は、０．０３ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下の範囲内の値であることが好ましい。
このように、第１の実施の形態では、伝熱管６０の内周円上に高い山６２が、内周円を略均等に２１乃至２７分割した箇所に形成されるようにした。これにより、伝熱管６０とフィン５０のフィンカラー７０との接触熱抵抗が低減し、伝熱管６０の管内伝熱性能が増加して、熱交換器４０の熱交換能力が増大する。伝熱管６０の内周円上に高い山６２が、内周円を略均等に例えば２０分割した箇所に形成されるようにした場合、伝熱管６０とフィン５０のフィンカラー７０との接触熱抵抗が増加し、伝熱管６０の管内伝熱性能が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。一方、伝熱管６０の内周円上に高い山６２が、内周円を略均等に例えば２８分割した箇所に形成されるようにした場合、伝熱管６０とフィン５０のフィンカラー７０との接触熱抵抗が増加し、伝熱管６０の管内伝熱性能が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。
また、第１の実施の形態では、伝熱管６０の内周円方向において低い山６３は高い山６２の間に形成され、伝熱管６０の内周円の高い山６２の部分における半径と低い山６３の部分における半径の差（Ｒ２−Ｒ１）が０．０３ｍｍ乃至０．０５ｍｍの範囲になるようにした。これにより、伝熱管６０の管内伝熱性能が増加して、又は、伝熱管６０の管内圧力損失が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が増大する。伝熱管６０の内周円の高い山６２の部分における半径と低い山６３の部分における半径の差（Ｒ２−Ｒ１）を０．０２ｍｍ以下にした場合、拡管玉が当たって、低い山６３の山頂部が変形することで、伝熱管６０の管内伝熱性能が低下する。一方、伝熱管６０の内周円の高い山６２の部分における半径と低い山６３の部分における半径の差（Ｒ２−Ｒ１）が０．０６ｍｍ以上で、高い山６２が従来の高さより０．０６ｍｍ以上高くなった場合、伝熱管６０の管内圧力損失が増加して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。伝熱管６０の内周円の高い山６２の部分における半径と低い山６３の部分における半径の差（Ｒ２−Ｒ１）が０．０６ｍｍ以上で、低い山６３が従来の高さより０．０６ｍｍ以上低くなった場合、伝熱管６０の管内伝熱性能が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。
図７は、３つの実施例と１つの比較例について、伝熱管６０の外径と、高い山６２の条数と、伝熱管６０の内周円の高い山６２の部分における半径と低い山６３の部分における半径の差と、熱交換器４０の熱交換能力の改善率との関係を示した表である。
実施例１は、伝熱管６０の外径が４ｍｍの場合である。この場合、高い山６２の条数は２１とした。また、高い山６２の条数が小さければ、高い山６２の山頂部の変形は大きいので、伝熱管６０の内周円の高い山６２の部分における半径と低い山６３の部分における半径の差は０．０５ｍｍとした。
実施例２は、伝熱管６０の外径が６ｍｍの場合である。この場合、高い山６２の条数は２４とした。また、伝熱管６０の内周円の高い山６２の部分における半径と低い山６３の部分における半径の差は０．０４ｍｍとした。
実施例３は、伝熱管６０の外径が８ｍｍの場合である。この場合、高い山６２の条数は２７とした。また、高い山６２の条数が大きければ、高い山６２の山頂部の変形は小さいので、伝熱管６０の内周円の高い山６２の部分における半径と低い山６３の部分における半径の差は０．０３ｍｍとした。
一方、比較例は、伝熱管６０の外径が９．５２ｍｍの場合である。この場合、高い山６２の条数は３０とし、伝熱管６０の内周円の高い山６２の部分における半径と低い山６３の部分における半径の差は０．０２ｍｍとした。
図に示すように、外径が４ｍｍから８ｍｍの場合は、外径が９．５２ｍｍの場合よりも、伝熱管６０とフィン５０のフィンカラー７０との接触熱抵抗が低減し、伝熱管６０の管内伝熱性能が増加して、熱交換器４０の熱交換能力が向上している。従って、熱交換器４０の熱交換能力を増大するには、外径を４ｍｍ以上８ｍｍ以下の範囲とすることが好ましい。
［第２の実施の形態］
図８は、第２の実施の形態について説明するための熱交換器４０の伝熱管６０の一部の断面図である。図示するように、伝熱管６０には、その内周円に沿って、山部６１が設けられており、山部６１は、高い山６２と、低い山６３とを含む。即ち、伝熱管６０には、管軸方向に対して螺旋状に、高い山６２と、低い山６３とが形成されている。尚、以下では、伝熱管６０の内周円の管周方向における２つの隣り合う高い山６２の間に形成される低い山６３の数（条数）をＭで表すものとする。
ところで、伝熱管６０の内周円の管周方向における２つの隣り合う高い山６２の間に形成される低い山６３の条数Ｍが小さすぎると、伝熱管６０の内面の表面積が小さくなることにより、伝熱管６０の管内伝熱性能が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。一方、伝熱管６０の内周円の管周方向における２つの隣り合う高い山６２の間に形成される低い山６３の条数Ｍが大きすぎると、低い山６３の間に冷媒が溜まり易くなることにより、伝熱管６０の管内伝熱性能が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。そこで、第２の実施の形態では、伝熱管６０の内周円上の２つの隣り合う高い山６２の間に、低い山６３が、その条数Ｍが予め定められた範囲内の値となるように形成されている。
図９は、伝熱管６０の内周円上の２つの隣り合う高い山６２の間に形成された低い山６３の条数Ｍと、熱交換器４０の熱交換能力の改善率との関係を示したグラフである。尚、このグラフでも、一般的な仕様の熱交換器４０の熱交換能力を１００％としている。図示するように、伝熱管６０の内周円上の２つの高い山６２の間に形成された低い山６３の条数Ｍが２以上３以下の範囲で、熱交換能力改善率は１００％を超えている。従って、伝熱管６０の内周円上の２つの高い山６２の間に形成された低い山６３の条数Ｍは、２以上３以下の範囲内の値であることが好ましい。
このように、第２の実施の形態では、伝熱管６０の内周円上で、低い山６３は、高い山６２の間に、その条数Ｍが２又は３となるように形成されている。これにより、高い山６２の間の低い山６３の山頂部が変形しないので、伝熱管６０の管内伝熱性能が増大し、熱交換器４０の熱交換能力が増大する。一方、低い山６３が高い山６２の間に１条以下又は４条以上形成されると、伝熱管６０の管内伝熱性能が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。尚、低い山６３の間隔は、管周方向において略均等であっても略均等でなくてもよい。
［第３の実施の形態］
図１０は、第３の実施の形態について説明するための熱交換器４０の伝熱管６０の一部の断面図である。図示するように、伝熱管６０には、その内周円に沿って、山部６１が設けられており、山部６１は、高い山６２と、低い山６３とを含む。即ち、伝熱管６０には、管軸方向に対して螺旋状に、高い山６２と、低い山６３とが形成されている。尚、以下では、伝熱管６０の内周円上の低い山６３の高さをＨで表すものとする。
ところで、伝熱管６０の内周円上の低い山６３の高さＨが小さすぎると、伝熱管６０の内面の表面積が小さくなることにより、伝熱管６０の管内伝熱性能が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。一方、伝熱管６０の内周円上の低い山６３の高さＨが大きすぎると、低い山６３に衝突する冷媒の量が多くなることにより、伝熱管６０の管内圧力損失が増加して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。そこで、第３の実施の形態では、伝熱管６０の内周円上の低い山６３が、その高さＨが予め定められた範囲内の値となるように形成されている。
図１１は、伝熱管６０の内周円上の低い山６３の高さＨと、熱交換器４０の熱交換能力の改善率との関係を示したグラフである。尚、このグラフでも、一般的な仕様の熱交換器４０の熱交換能力を１００％としている。図示するように、伝熱管６０の内周円上の低い山６３の高さが０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の範囲で、熱交換能力改善率は１００％を超えている。従って、伝熱管６０の内周円上の低い山６３の高さＨは、０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の範囲内の値であることが好ましい。
このように、第３の実施の形態では、伝熱管６０の内周円上に、低い山６３は、その高さＨが０．１ｍｍ乃至０．２ｍｍの範囲内の値となるように形成されている。これにより、伝熱管６０の管内伝熱性能が増加して、又は、伝熱管６０の管内圧力損失が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が増大する。伝熱管６０の内周円上の低い山６３の高さＨが０．０８ｍｍ以下になると、伝熱管６０の管内伝熱性能が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。一方、伝熱管６０の内周円上の低い山６３の高さＨが０．２５ｍｍ以上になると、伝熱管６０の管内圧力損失が増加して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。
［第４の実施の形態］
図１２は、第４の実施の形態について説明するための熱交換器４０の伝熱管６０の一部の断面図である。図示するように、伝熱管６０には、その内周円に沿って、山部６１が設けられており、山部６１は、高い山６２と、低い山６３とを含む。即ち、伝熱管６０には、管軸方向に対して螺旋状に、高い山６２と、低い山６３とが形成されている。尚、以下では、高い山６２の頂角をθ１で表し、低い山６３の頂角をθ２で表すものとする。
ところで、伝熱管６０の内周円上の高い山６２の頂角θ１が小さすぎると、拡管時に拡管玉が当たって、その山頂部が大きく変形することにより、伝熱管６０とフィン５０との密着性が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。一方、伝熱管６０の内周円上の高い山６２の頂角θ１が大きすぎると、高い山６２とその隣の低い山６３との間に冷媒が溜まり易くなることにより、伝熱管６０の管内伝熱性能が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。そこで、第４の実施の形態では、伝熱管６０の内周円上の高い山６２が、その頂角θ１が予め定められた範囲内の値となるように形成されている。
また、伝熱管６０の内周円上の低い山６３の頂角θ２が大きすぎると、その内周円に近い部分の幅が大きくなることにより、伝熱管６０の管内伝熱性能が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。一方、伝熱管６０の内周円上の低い山６３の頂角θ２が小さすぎると、製造限界となり、量産性が低下して、製造コストが増加する。そこで、第４の実施の形態では、伝熱管６０の内周円上の低い山６３が、その頂角θ２が予め定められた範囲内の値となるように形成されている。
尚、熱交換器４０の製造時に伝熱管６０の内周円上の高い山６２に拡管玉が当たり、伝熱管６０を広げるので、高い山６２の山頂部の変形を少なくするために、高い山６２の山頂部の形状は台形が好ましい。但し、完全な台形でなく、台形に近い形状、つまり、略台形でもよい。一方、低い山６３の山頂部の形状は円形でよい。但し、これも完全な円形でなく、円形に近い形状、つまり、略円形でよい。
図１３（ａ）は、伝熱管６０の内周円上の高い山６２の頂角θ１と、熱交換器４０の熱交換能力の改善率との関係を示したグラフである。尚、このグラフでも、一般的な仕様の熱交換器４０の熱交換能力を１００％としている。図示するように、伝熱管６０の内周円上の高い山６２の頂角θ１が１５°以上３０°以下の範囲で、熱交換能力改善率は１００％を超えている。従って、伝熱管６０の内周円上の高い山６２の頂角θ１は、１５°以上３０°以下の範囲内の値であることが好ましい。
図１３（ｂ）は、伝熱管６０の内周円上の低い山６３の頂角θ２と、熱交換器４０の熱交換能力の改善率との関係を示したグラフである。尚、このグラフでも、一般的な仕様の熱交換器４０の熱交換能力を１００％としている。図示するように、伝熱管６０の内周円上の低い山６３の頂角θ２が５°以上１５°以下の範囲で、熱交換能力改善率は１００％を超えている。しかしながら、伝熱管６０の内周円上の低い山６３の頂角θ２が１０°よりも小さくなると、製造限界となり、量産性が低下して、製造コストが増加する。従って、伝熱管６０の内周円上の低い山６３の頂角θ２は、１０°以上１５°以下の範囲内の値であることが好ましい。
このように、第４の実施の形態では、伝熱管６０の内周円上に、高い山６２は、その頂角θ１が１５°乃至３０°の範囲内の値となるように形成されている。これにより、伝熱管６０の管内伝熱性能が増加して、熱交換器４０の熱交換能力が増大する。伝熱管６０の内周円上の高い山６２の頂角θ１が１０°以下になると、拡管時に拡管玉が当たって、その山頂部が大きく変形され、伝熱管６０とフィン５０との密着性が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。一方、伝熱管６０の内周円上の高い山６２の頂角θ１が４０°以上になると、伝熱管６０の管内伝熱性能が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。また、伝熱管６０の内周円上の高い山６２の山頂部の形状を台形にしたことにより、拡管時に拡管玉が当たっても高い山６２の山頂部の変形が少なくなる。
また、第４の実施の形態では、伝熱管６０の内周円上に、低い山６３は、その頂角θ２が１０°乃至１５°の範囲内の値となるように形成されている。これにより、製造限界とならない範囲で、伝熱管６０の管内伝熱性能が増加して、熱交換器４０の熱交換能力が増大する。伝熱管６０の内周円上の低い山６３の頂角θ２が２０°以上になると、伝熱管６０の管内伝熱性能が低下して、熱交換器４０の熱交換能力が低下する。一方、伝熱管６０の内周円上の低い山６３の頂角θ２が５°以下になると、製造限界となり、量産性が低下して、製造コストが増加する。
１…空気調和機、１０…室外機、１１…室外熱交換器、２０…室内機、２１…室内熱交換器、３０…配管、４０…熱交換器、５０…フィン、６０…伝熱管、６１…山部、６２…高い山、６３…低い山

Claims (7)

  1. 冷媒が流れる伝熱管と、
    前記伝熱管に設けられたフィンと、
    前記フィンに接続され、前記伝熱管が挿通される挿通穴を形成し、当該伝熱管の拡管により当該伝熱管に接触するフィンカラーと
    を含み、
    前記伝熱管は、
    前記伝熱管の管軸方向に対して螺旋状に、かつ、当該伝熱管の管周方向において２１条乃至２７条となるように、当該伝熱管内に略等間隔に形成された高い山と、
    前記伝熱管の管軸方向に対して螺旋状に、かつ、当該伝熱管の管周方向において隣り合う前記高い山の間に当該高い山よりも０．０３ｍｍ乃至０．０５ｍｍ低くなるように、当該伝熱管内に形成された低い山と
    を備えたことを特徴とする熱交換器。
  2. 前記高い山及び前記低い山は、当該高い山の山頂部の幅が当該低い山の山頂部の幅よりも大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
  3. 前記低い山は、前記伝熱管の管周方向において隣り合う前記高い山の間に２条又は３条となるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
  4. 前記低い山は、高さが０．１ｍｍ乃至０．２ｍｍとなるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
  5. 前記高い山は、頂角が１５°乃至３０°となるように形成され、
    前記低い山は、頂角が１０°乃至１５°となるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
  6. 前記高い山は、山頂部の形状が略台形となるように形成され、
    前記低い山は、山頂部の形状が略円形となるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
  7. 冷媒を流通させる配管と、
    前記配管を流通する前記冷媒と室外の空気との間で熱交換を行う室外熱交換器を有する室外機と、
    前記配管を流通する前記冷媒と室内の空気との間で熱交換を行う室内熱交換器を有する室内機と
    を含み、
    前記室外熱交換器及び前記室内熱交換器の少なくとも１つは、
    前記冷媒が流れる伝熱管と、
    前記伝熱管に設けられたフィンと、
    前記フィンに接続され、前記伝熱管が挿通される挿通穴を形成し、当該伝熱管の拡管により当該伝熱管に接触するフィンカラーと
    を含み、
    前記伝熱管は、
    前記伝熱管の管軸方向に対して螺旋状に、かつ、当該伝熱管の管周方向において２１条乃至２７条となるように、当該伝熱管内に略等間隔に形成された高い山と、
    前記伝熱管の管軸方向に対して螺旋状に、かつ、当該伝熱管の管周方向において隣り合う前記高い山の間に当該高い山よりも０．０３ｍｍ乃至０．０５ｍｍ低くなるように、当該伝熱管内に形成された低い山と
    を備えたことを特徴とする空気調和機。
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