JPH1114277A - 伝熱管および空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管の内壁に生じた冷媒の液膜による伝熱抵抗
を低減して、伝熱性能を高めることができる伝熱管１０
を提供する。 【解決手段】 伝熱管１０は管の内壁１３に溝１４を有
する。溝１４の特定の箇所に、溝１４内を流れる冷媒の
液流を飛散させ又はその溝１４から溢れさせる堰１５，
１８が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は伝熱管および空気
調和機に関する。より詳しくは、管内を流れる流体と管
外を流れる流体との間の伝熱を促進するために、管の内
壁に溝を有する伝熱管に関する。また、そのような伝熱
管を要素として含む熱交換器に冷媒を流して、上記伝熱
管の管外を流れる空気と管内を流れる冷媒との間で熱交
換を行う空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機の熱交換器などに用いられる
伝熱管では、管内を流れる冷媒と管外を流れる空気との
間の伝熱を促進するために、管の内壁に沿って管軸方向
に螺旋状に延びる溝が形成されることが多い。これらの
溝の存在により、管の内壁に生じた冷媒の液膜を薄くか
つ均一化して、管の伝熱性能を高めるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、伝熱管
を流れる冷媒の二相流において液流量が多い場合、管の
内壁に生じた液膜を薄くかつ均一化するという効果が低
下する。特に、管外を流れる空気によって管内を流れる
冷媒を冷却して凝縮させる使用態様では、管の内壁に冷
媒の液膜による伝熱抵抗が絶えず存在して、管の伝熱性
能が低下する。

【０００４】そこで、この発明の目的は、管の内壁に生
じた冷媒の液膜による伝熱抵抗を低減して、伝熱性能を
高めることができる伝熱管を提供することにある。

【０００５】また、この発明の目的は、そのような伝熱
管を要素として含む熱交換器を備えて、熱交換効率を高
めることができる空気調和機を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の伝熱管は、管の内壁に溝を有する
伝熱管において、上記溝に堰が設けられていることを特
徴とする。

【０００７】この請求項１の伝熱管では、上記溝に設け
られた堰が上記溝内を流れる冷媒の液流を飛散させ又は
その溝から溢れさせるので、この堰が無い場合に比し
て、管の内壁に生じた冷媒の液膜が薄くかつ均一化され
る。したがって、管の伝熱性能が高まる。

【０００８】請求項２に記載の伝熱管は、請求項１に記
載の伝熱管において、上記堰は、上記溝に沿った方向に
関して上記溝の底面からこの底面に対して垂直に立ち上
がる一対の垂直面を持つことを特徴とする。

【０００９】この請求項２の伝熱管では、上記堰の上記
垂直面によって上記溝内を流れる冷媒の液流が主に飛散
される。したがって、管の内壁に生じた冷媒の液膜が効
果的に薄くかつ均一化されて、管の伝熱性能が高まる。

【００１０】請求項３に記載の伝熱管は、請求項１に記
載の伝熱管において、上記堰は、上記溝に沿った方向に
関して上記溝の底面からこの底面に対して斜めに立ち上
がる一対の斜面を持つことを特徴とする。

【００１１】この請求項３の伝熱管では、上記堰の上記
斜面が上記溝内を流れる冷媒の液流を主にその溝から溢
れさせる。したがって、管の内壁に生じた冷媒の液膜が
薄くかつ均一化されて、管の伝熱性能が高まるととも
に、請求項２の如く垂直面によって冷媒の液流を飛散さ
せる場合に比して、管内を流れる冷媒の圧力損失が少な
くなる。

【００１２】請求項４に記載の伝熱管は、請求項１に記
載の伝熱管において、上記堰は、上記溝に沿った方向に
関して上記溝の底面からこの底面に対して垂直に立ち上
がる垂直面と、上記溝に沿った方向に関して上記溝の底
面からこの底面に対して斜めに立ち上がる斜面とを持つ
ことを特徴とする。

【００１３】この請求項４の伝熱管では、管外を流れる
流体によって管内を流れる冷媒を冷却して凝縮させる使
用態様では、上記堰の上記垂直面が上流側、上記堰の上
記斜面が下流側となる向きに冷媒が流される。このと
き、上記堰の上記垂直面によって上記溝内を流れる冷媒
の液流が効果的に飛散される。したがって、管の内壁に
生じた冷媒の液膜が効果的に薄くかつ均一化されて、管
の伝熱性能が高まる。逆に、管外を流れる流体によって
管内を流れる冷媒を加熱して蒸発させる使用態様では、
上記堰の上記斜面が上流側、上記堰の上記垂直面が下流
側となる向きに冷媒が流される。このとき、上記堰の上
記斜面が上記溝内を流れる冷媒を主にその溝から溢れさ
せるので、管の内壁に生じた冷媒の液膜が薄くかつ均一
化されて管の伝熱性能が高まるとともに、上記垂直面に
よって冷媒の液流を飛散させる場合に比して管内を流れ
る冷媒の圧力損失が少なくなる。

【００１４】請求項５に記載の伝熱管は、請求項３に記
載の伝熱管において、上記伝熱管の上記堰の上記一対の
斜面は、上記溝の底面となす角度が互いに異なる急斜面
と緩斜面であることを特徴とする。

【００１５】この請求項５の伝熱管では、管外を流れる
流体によって管内を流れる冷媒を冷却して凝縮させる使
用態様では、上記堰の上記急斜面が上流側、上記堰の上
記緩斜面が下流側となる向きに冷媒が流される。このと
き、上記堰の上記急斜面によって上記溝内を流れる冷媒
の液流が効果的に飛散される。したがって、管の内壁に
生じた冷媒の液膜が効果的に薄くかつ均一化されて、管
の伝熱性能が高まる。逆に、管外を流れる流体によって
管内を流れる冷媒を加熱して蒸発させる使用態様では、
上記堰の上記緩斜面が上流側、上記堰の上記急斜面が下
流側となる向きに冷媒が流される。このとき、上記堰の
上記緩斜面が上記溝内を流れる冷媒を主にその溝から溢
れさせるので、管の内壁に生じた冷媒の液膜が薄くかつ
均一化されて管の伝熱性能が高まるとともに、上記急斜
面によって冷媒の液流を飛散させる場合に比して管内を
流れる冷媒の圧力損失が少なくなる。

【００１６】請求項６に記載の伝熱管は、請求項１乃至
５のいずれか一つに記載の伝熱管において、上記堰の上
面のレベルが上記管の内壁と上記溝の底面との間にある
ことを特徴とする。

【００１７】この請求項６の伝熱管では、上記堰の上面
のレベルが上記管の内壁のレベルと一致する場合に比し
て、管内を流れる冷媒の圧力損失が少なくなる。

【００１８】請求項７に記載の伝熱管は、請求項１乃至
６のいずれか一つに記載の伝熱管において、上記溝は管
軸方向に螺旋状に設けられていることを特徴とする。

【００１９】この請求項７の伝熱管では、上記溝が管軸
方向に螺旋状に設けられているので、上記溝が管軸方向
に延びる縦溝である場合に比して、管内を流れる冷媒の
管軸方向の流速が遅くなり、管の伝熱性能が高まる。

【００２０】請求項８に記載の伝熱管は、請求項１乃至
７のいずれか一つに記載の伝熱管において、上記溝は上
記管の内壁に複数並行に形成され、上記各溝の上記堰が
列をなして並んでいることを特徴とする。

【００２１】この請求項８の伝熱管では、上記堰が各溝
にランダムに配置される場合に比して、管の内壁の形状
パターンが単純になる。したがって、伝熱管が容易に作
製される。

【００２２】請求項９に記載の空気調和機は、請求項４
または５に記載の伝熱管を要素として含む熱交換器と、
膨張機構と、圧縮機を備える空気調和機であって、上記
熱交換器を蒸発器として動作させるときの上流側となる
堰の面の傾斜よりも、凝縮器として動作させるときの上
流側となる堰の面の傾斜の方が急であることを特徴とす
る。

【００２３】この請求項９の空気調和機では、請求項４
に記載の伝熱管を要素として含む熱交換器を凝縮器とし
て動作させるとき、上記伝熱管に冷媒を流す向きは、上
記堰の上記垂直面が上流側、上記堰の上記斜面が下流側
に設定される。この結果、上記堰の上記垂直面によって
上記溝内を流れる冷媒の液流が効果的に飛散される。し
たがって、伝熱管の内壁に生じた冷媒の液膜が効果的に
薄くかつ均一化されて、伝熱管の伝熱性能が高まり、上
記熱交換器の熱交換効率が高まる。一方、上記熱交換器
を蒸発器として動作させるとき、上記伝熱管に冷媒を流
す向きは、上記堰の上記斜面が上流側、上記堰の上記垂
直面が下流側となる向きに設定される。この結果、上記
堰の上記斜面が上記溝内を流れる冷媒を主にその溝から
溢れさせる。したがって、伝熱管の内壁に生じた冷媒の
液膜が薄くかつ均一化されて伝熱管の伝熱性能が高ま
り、上記熱交換器の熱交換効率が高まる。これととも
に、上記垂直面によって冷媒の液流を飛散させる場合に
比して、上記熱交換器の伝熱管内を流れる冷媒の圧力損
失が少なくなる。

【００２４】同様に、この請求項９の空気調和機では、
請求項５に記載の伝熱管を要素として含む熱交換器を凝
縮器として動作させるとき、上記伝熱管に冷媒を流す向
きは、上記堰の上記急斜面が上流側、上記堰の上記緩斜
面が下流側となる向きに設定される。この結果、上記堰
の上記急斜面によって上記溝内を流れる冷媒の液流が効
果的に飛散される。したがって、伝熱管の内壁に生じた
冷媒の液膜が効果的に薄くかつ均一化されて、伝熱管の
伝熱性能が高まり、上記熱交換器の熱交換効率が高ま
る。一方、上記熱交換器を蒸発器として動作させると
き、上記伝熱管に冷媒を流す向きは、上記堰の上記緩斜
面が上流側、上記堰の上記急斜面が下流側となる向きに
設定される。この結果、上記堰の上記緩斜面が上記溝内
を流れる冷媒を主にその溝から溢れさせる。したがっ
て、伝熱管の内壁に生じた冷媒の液膜が薄くかつ均一化
されて伝熱管の伝熱性能が高まり、上記熱交換器の熱交
換効率が高まる。これとともに、上記急斜面によって冷
媒の液流を飛散させる場合に比して、上記熱交換器の伝
熱管内を流れる冷媒の圧力損失が少なくなる。

【００２５】なお、この請求項９の空気調和機は冷房ま
たは暖房専用（四路切換弁なし）、冷暖房兼用（四路切
換弁あり）のいずれにも適用され得る。

【００２６】請求項１０に記載の空気調和機は、請求項
１乃至９のいずれか一つに記載の伝熱管を要素として含
む熱交換器と、膨張機構と、圧縮機を備える空気調和機
であって、上記伝熱管に流す冷媒が非共沸混合冷媒であ
ることを特徴とする。

【００２７】この請求項１０の空気調和機では、上記伝
熱管に流す冷媒が非共沸混合冷媒であるから、特に上記
伝熱管の作用効果が顕著に現れる。すなわち、上記伝熱
管は、単一冷媒（ＨＣＦＣ２２など）、擬似共沸混合冷
媒（ＨＦＣ４１０Ａなど）、非共沸混合冷媒（ＨＦＣ４
０７Ｃなど）のいずれを流す場合においても効果があ
る。しかし、非共沸混合冷媒では、沸点の低い冷媒が沸
点の高い冷媒よりも先に液化するため、沸点の低い冷媒
が管の内壁に厚い液膜として存在すると、沸点の高い冷
媒の凝縮が妨げられて、熱交換器全体としての能力が単
一冷媒や擬似共沸混合冷媒を流す場合よりも大きく低下
する。したがって、上記伝熱管に流す冷媒が非共沸混合
冷媒である場合は、溝に設けられた堰によって上記溝内
を流れる冷媒の液流を飛散させ又はその溝から溢れさせ
ることにより、上記熱交換器の熱交換効率を顕著に高め
ることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を詳
細に説明する。

【００２９】図１は一実施形態の伝熱管１０の一部を切
り欠いて示している。この伝熱管１０は、管の内壁に生
じた冷媒の液膜を導くように、管の内壁１３に沿って互
いに並行に延びる複数の溝１４を有している。局所的に
見ると、各溝１４は、平坦な底面１４ｂと、この底面１
４ｂの両側から立ち上がり管の中心部に対して開いた側
面１４ａ，１４ｃとで形成されている。管の外壁１１
は、管の外径を規定する円筒面をなしている。

【００３０】また、図３(a)は、この伝熱管１０を管軸
方向Ｘに沿って割り、ＸＹ平面に展開した状態を示して
いる。この図３(a)から分かるように、展開状態では各
溝１４は管軸方向Ｘに対して一定の角度αだけ傾斜して
おり、完成状態では各溝１４は管軸方向Ｘに螺旋状にな
って延びる。したがって、各溝１４が管軸方向Ｘに直線
状に延びる縦溝である場合に比して、管内を流れる冷媒
の管軸方向Ｘの流速を遅くして、管の伝熱性能を高める
ことができる。

【００３１】各溝１４の特定の箇所に、溝１４内を流れ
る冷媒の液流を飛散させ又はその溝１４から溢れさせる
堰１５が設けられている。各溝１４の堰１５は隣り合っ
て配置されて列をなしている。図３(a)の展開状態では
堰１５の列は管軸方向Ｘに対して一定の角度βだけ傾斜
し、溝１４が延びる方向ＡＡ′に対して角度（α＋β）
をもって交差している。分かるように、完成状態では堰
１５の列も管軸方向Ｘに螺旋状になって延びる。このよ
うにした場合、堰１５が各溝１４にランダムに配置され
る場合に比して、管の内壁１３の形状パターンを単純化
でき、伝熱管１０を容易に作製することができる。

【００３２】図２(a)に示すように、各堰１５は、溝１
４に沿った方向ＡＡ′に関して溝１４の底面１４ｂから
この底面１４に対して垂直に立ち上がる一対の垂直面１
５ａ，１５ｃを持っている。図１に示すように、堰１５
の上面１５ｂは、管の内壁１３とともに、管の内径を規
定する円筒面の一部をなしている。

【００３３】使用時には、例えばこの伝熱管１０の管外
に空気が流され、管内に管軸方向Ｘ（図３(a)参照）に
冷媒が流される。これにより、管外を流れる空気によっ
て管内を流れる冷媒を冷却して凝縮させる。このとき、
溝１４に設けられた堰１５が溝１４内を流れる冷媒の液
流を主に飛散させるので、この堰１５が無い場合に比し
て、管の内壁に生じた冷媒の液膜を効果的に薄くかつ均
一化できる。したがって、管の伝熱性能を高めることが
できる。

【００３４】図２(b)，(c)は上述の堰１５に代わる別の
堰１６，１７を示している。堰１６は、溝１４に沿った
方向ＡＡ′に関して溝１４の底面１４ｂからこの底面１
４ｂに対してそれぞれ角度θ₁，θ₂で斜めに立ち上がる
一対の斜面１６ａ，１６ｃを持っている。この例ではθ
₁＝θ₂＝４５°である。堰１６の上面１６ｂは、管の内
径を規定する円筒面の一部をなしている。また、堰１７
は、溝１４に沿った方向ＡＡ′に関して溝１４の底面１
４ｂからこの底面１４ｂに対してそれぞれ角度θ₁，θ₂
で斜めに立ち上がる一対の斜面１７ａ，１７ｃを持って
いる。この例ではθ₁＝θ₂＝４５°である。堰１７は上
面を持たず、頂点１７ｂを持っている。

【００３５】このような堰１６，１７を設けた場合、堰
１６，１７の斜面１６ａ，１６ｃ；１７ａ，１７ｃが溝
１４内を流れる冷媒の液流を主にその溝１４から溢れさ
せて隣の溝１４へ移す。したがって、管の内壁に生じた
冷媒の液膜を効果的に薄くかつ均一化できる。したがっ
て、管の伝熱性能を高めることができる。また、堰１５
を設けた場合の如く垂直面１５ａ，１５ｂによって冷媒
の液流を飛散させる場合に比して、管内を流れる冷媒の
圧力損失を少なくすることができる。

【００３６】図２(d)，(e)はさらに別の堰１８，１９を
示している。堰１８は、溝１４に沿った方向ＡＡ′に関
して溝１４の底面１４ｂからこの底面１４ｂに対して垂
直に立ち上がる垂直面１８ａと、溝１４に沿った方向Ａ
Ａ′に関して溝１４の底面１４ｂからこの底面１４ｂに
対して角度θ₂で斜めに立ち上がる斜面１８ｃとの対を
持っている。この例ではθ₂＝４５°である。堰１８の
上面１８ｂは、管の内径を規定する円筒面の一部をなし
ている。なお図３(b)は、この堰１８を有する伝熱管１
０（区別のため、特に「１０Ｄ」と呼ぶ）を管軸方向Ｘ
に沿って割り、ＸＹ平面に展開した状態を示している。
図２(e)に示す堰１９は、溝１４に沿った方向ＡＡ′に
関して溝１４の底面１４ｂからこの底面１４ｂに対して
垂直に立ち上がる垂直面１９ａと、溝１４に沿った方向
ＡＡ′に関して溝１４の底面１４ｂからこの底面１４ｂ
に対して斜めに立ち上がる斜面１９ｃとの対を持ってい
る。この例ではθ₂＝４５°である。堰１９は上面を持
たず、頂点１９ｂを持っている。

【００３７】堰１８を設けた場合について言うと、管外
を流れる空気によって管内を流れる冷媒を冷却して凝縮
させる使用態様では、堰の垂直面１８ａが上流側、堰の
斜面１８ｃが下流側となる向きに冷媒が流される。この
とき、堰の垂直面１８ａによって溝１４内を流れる冷媒
の液流が効果的に飛散される。したがって、管の内壁に
生じた冷媒の液膜を効果的に薄くかつ均一化して、管の
伝熱性能を高めることができる。逆に、管外を流れる空
気によって管内を流れる冷媒を加熱して蒸発させる使用
態様では、堰の斜面１８ｃが上流側、堰の垂直面１８ａ
が下流側となる向きに冷媒が流される。このとき、堰の
斜面１８ｃが溝１４内を流れる冷媒を主にその溝から溢
れさせるので、管の内壁に生じた冷媒の液膜を薄くかつ
均一化して管の伝熱性能を高めるとともに、垂直面によ
って冷媒の液流を飛散させる場合に比して管内を流れる
冷媒の圧力損失を少なくすることができる。

【００３８】また、堰１９を設けた場合も、堰１８を設
けた場合と全く同様の作用効果を奏することができる。

【００３９】図２(d)，(e)はさらに別の堰２０，２１を
示している。堰２０は、溝１４に沿った方向ＡＡ′に関
して溝１４の底面１４ｂからこの底面１４ｂに対してそ
れぞれ角度θ₁，θ₂で斜めに立ち上がる一対の斜面２０
ａ，２０ｃを持っている。この例ではθ₁＝６０°、θ₂
＝３０°である。堰２０の上面２０ｂは、管の内径を規
定する円筒面の一部をなしている。また、堰２１は、溝
１４に沿った方向ＡＡ′に関して溝１４の底面１４ｂか
らこの底面１４ｂに対してそれぞれ角度θ₁，θ₂で斜め
に立ち上がる一対の斜面２１ａ，２１ｃを持っている。
この例ではθ₁＝６０°、θ₂＝３０°である。堰２１は
上面を持たず、頂点２１ｂを持っている。

【００４０】堰２０を設けた場合について言うと、管外
を流れる空気によって管内を流れる冷媒を冷却して凝縮
させる使用態様では、堰の垂直面２０ａが上流側、堰の
斜面２０ｃが下流側となる向きに冷媒が流される。この
とき、堰の垂直面２０ａによって溝１４内を流れる冷媒
の液流が効果的に飛散される。したがって、管の内壁に
生じた冷媒の液膜を効果的に薄くかつ均一化して、管の
伝熱性能を高めることができる。逆に、管外を流れる空
気によって管内を流れる冷媒を加熱して蒸発させる使用
態様では、堰の斜面２０ｃが上流側、堰の垂直面２０ａ
が下流側となる向きに冷媒が流される。このとき、堰の
斜面２０ｃが溝１４内を流れる冷媒を主にその溝から溢
れさせるので、管の内壁に生じた冷媒の液膜を薄くかつ
均一化して管の伝熱性能を高めるとともに、垂直面によ
って冷媒の液流を飛散させる場合に比して管内を流れる
冷媒の圧力損失を少なくすることができる。

【００４１】また、堰２１を設けた場合も、堰２０を設
けた場合と全く同様の作用効果を奏することができる。

【００４２】なお、溝１４は、螺旋状の溝の他、管軸方
向Ｘに直線状に延びる縦溝であっても良い。

【００４３】また、図２(a)，(b)，(d)，(f)の伝熱管１
５，１６，１８，２０では、上記堰の上面１５ｂ，１６
ｂ，１８ｂ，２０ｂは管の内径を規定する円筒面の一部
をなすものとしたが、これに限られるものではない。各
堰１５，１６，１８，２０の上面のレベルが管の内壁１
３と溝の底面１４ｂとの間に位置していても良い。この
ようにした場合、各堰の上面のレベルが管の内壁のレベ
ルと一致する場合に比して、液膜の排除性は若干劣る
が、管内を流れる冷媒の圧力損失を少なくすることがで
きる。

【００４４】図４は上述の伝熱管１０Ｄ（堰１８を設け
たもの）を要素として含む室外熱交換器３，室内熱交換
器５を備えた空気調和機の冷媒回路１を示している。

【００４５】この冷媒回路１には、冷媒を圧縮して吐出
する圧縮機２と、冷媒の流れの向きを切り換える切換手
段としての四路切換弁９と、室外熱交換器３と、膨張機
構としての膨張弁４と、室内熱交換器５と、冷媒を蓄積
するアキュムレータ８が設けられている。

【００４６】室外熱交換器３と室内熱交換器５は、それ
ぞれ蛇行した形状の伝熱管１０Ｄに図示しない多数のフ
ィンを取り付けて構成されている。室外熱交換器３の伝
熱管１０Ｄは、図３(b)における管軸方向の（＋Ｘ）側
がポート３ａ側、管軸方向の（−Ｘ）側がポート３ｂ側
となる向きに配置されている。また、室内熱交換器５の
伝熱管１０Ｄは、図３(b)における管軸方向の（＋Ｘ）
側がポート５ａ側、管軸方向の（−Ｘ）側がポート３ｂ
側となる向きに配置されている。室外熱交換器３と室内
熱交換器５は、伝熱管１０Ｄの管外を流れる空気と管内
を流れる冷媒との間で熱交換を行う。

【００４７】ここで、冷媒回路１に流す冷媒は非共沸混
合冷媒（ＨＦＣ４０７Ｃなど）であるものとする。これ
は、既に述べたように、非共沸混合冷媒では、単一冷媒
や擬似共沸混合冷媒を流す場合に比して、溝１４内を流
れる冷媒の液流を飛散等させて熱交換器の熱交換効率を
高める必要性が大きいからである。

【００４８】冷房運転時は、四路切換弁９の切り換えに
よって、図４中に実線で示す矢印Ｃの向きに冷媒が流さ
れる。これにより、室外熱交換器３が凝縮器、室内熱交
換器５が蒸発器として働いて冷凍サイクルが実行され
る。このとき、凝縮器として動作する室外熱交換器３の
伝熱管１０には、図３(b)における堰１８の垂直面１８
ａが上流側、堰１８の斜面１８ｃが下流側となる向きに
冷媒が流れる。この結果、堰１８の垂直面１８ａによっ
て溝１４内を流れる冷媒の液流が効果的に飛散される。
したがって、伝熱管１０Ｄの内壁に生じた冷媒の液膜を
効果的に薄くかつ均一化して、伝熱管１０Ｄの伝熱性能
を高めることができ、室外熱交換器３の熱交換効率を高
めることができる。一方、蒸発器として動作する室内熱
交換器５には、堰１８の斜面１８ｃが上流側、堰１８の
垂直面１８ａが下流側となる向きに冷媒が流れる。この
結果、堰１８の斜面１８ｃが溝１４内を流れる冷媒を主
にその溝から溢れさせる。したがって、伝熱管１０Ｄの
内壁に生じた冷媒の液膜を薄くかつ均一化して、伝熱管
１０Ｄの伝熱性能を高めることができ、室内熱交換器５
の熱交換効率を高めることができる。これとともに、垂
直面１８ａによって冷媒の液流を飛散させる場合に比し
て、室内熱交換器５の伝熱管１０Ｄ内を流れる冷媒の圧
力損失を少なくすることができる。

【００４９】一方、暖房運転時は、四路切換弁９の切り
換えによって、図４中に破線で示す矢印Ｗの向きに冷媒
が流される。このとき、室内熱交換器５が凝縮器、室外
熱交換器３が蒸発器として働いて暖房サイクルが実行さ
れる。このとき、凝縮器として動作する室内熱交換器５
の伝熱管１０には、図３(b)における堰１８の垂直面１
８ａが上流側、堰１８の斜面１８ｃが下流側となる向き
に冷媒が流れる。この結果、堰１８の垂直面１８ａによ
って溝１４内を流れる冷媒の液流が効果的に飛散され
る。したがって、伝熱管１０Ｄの内壁に生じた冷媒の液
膜を効果的に薄くかつ均一化して、伝熱管１０Ｄの伝熱
性能を高めることができ、室内熱交換器５の熱交換効率
を高めることができる。一方、蒸発器として動作する室
外熱交換器３には、堰１８の斜面１８ｃが上流側、堰１
８の垂直面１８ａが下流側となる向きに冷媒が流れる。
この結果、堰１８の斜面１８ｃが溝１４内を流れる冷媒
を主にその溝から溢れさせる。したがって、伝熱管１０
Ｄの内壁に生じた冷媒の液膜が薄くかつ均一化して伝熱
管１０Ｄの伝熱性能を高めることができ、室外熱交換器
３の熱交換効率を高めることができる。これとともに、
垂直面１８ａによって冷媒の液流を飛散させる場合に比
して、室外熱交換器３の伝熱管１０Ｄ内を流れる冷媒の
圧力損失を少なくすることができる。

【００５０】なお、伝熱管１０Ｄ（堰１８を設けたも
の）に代えて、図２(e)，(f)または(g)に示した伝熱管
を含む室外熱交換器３，室内熱交換器５に同じ向きに配
置した場合も、同様の作用効果を奏することができる。

【００５１】また、ここでは冷暖房兼用（四路切換弁あ
り）の空気調和機について説明したが、当然ながら、こ
の発明は冷房または暖房専用（四路切換弁なし）の空気
調和機にも適用することができる。

【００５２】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の伝
熱管では、溝に設けられた堰が上記溝内を流れる冷媒の
液流を飛散させ又はその溝から溢れさせるので、この堰
が無い場合に比して、管の内壁に生じた冷媒の液膜を薄
くかつ均一化できる。したがって、管の伝熱性能を高め
ることができる。

【００５３】請求項２の伝熱管では、上記堰の垂直面に
よって上記溝内を流れる冷媒の液流が主に飛散される。
したがって、管の内壁に生じた冷媒の液膜を効果的に薄
くかつ均一化でき、管の伝熱性能を高めることができ
る。

【００５４】請求項３の伝熱管では、上記堰の斜面が上
記溝内を流れる冷媒の液流を主にその溝から溢れさせる
ので、管の内壁に生じた冷媒の液膜を薄くかつ均一化し
て、管の伝熱性能を高めるとともに、請求項２の如く垂
直面によって冷媒の液流を飛散させる場合に比して、管
内を流れる冷媒の圧力損失を少なくすることができる。

【００５５】請求項４の伝熱管では、管外を流れる流体
によって管内を流れる冷媒を冷却して凝縮させる使用態
様では、堰の垂直面が上流側、堰の斜面が下流側となる
向きに冷媒が流される。このとき、上記堰の上記垂直面
によって上記溝内を流れる冷媒の液流が効果的に飛散さ
れる。したがって、管の内壁に生じた冷媒の液膜を効果
的に薄くかつ均一化して、管の伝熱性能を高めることが
できる。逆に、管外を流れる流体によって管内を流れる
冷媒を加熱して蒸発させる使用態様では、上記堰の上記
斜面が上流側、上記堰の上記垂直面が下流側となる向き
に冷媒が流される。このとき、上記堰の上記斜面が上記
溝内を流れる冷媒を主にその溝から溢れさせるので、管
の内壁に生じた冷媒の液膜を薄くかつ均一化して管の伝
熱性能を高めるとともに、上記垂直面によって冷媒の液
流を飛散させる場合に比して管内を流れる冷媒の圧力損
失を少なくすることができる。

【００５６】請求項５の伝熱管では、管外を流れる流体
によって管内を流れる冷媒を冷却して凝縮させる使用態
様では、上記堰の上記急斜面が上流側、上記堰の上記緩
斜面が下流側となる向きに冷媒が流される。このとき、
上記堰の上記急斜面によって上記溝内を流れる冷媒の液
流が効果的に飛散される。したがって、管の内壁に生じ
た冷媒の液膜を効果的に薄くかつ均一化して、管の伝熱
性能を高めることができる。逆に、管外を流れる流体に
よって管内を流れる冷媒を加熱して蒸発させる使用態様
では、上記堰の上記緩斜面が上流側、上記堰の上記急斜
面が下流側となる向きに冷媒が流される。このとき、上
記堰の上記緩斜面が上記溝内を流れる冷媒を主にその溝
から溢れさせるので、管の内壁に生じた冷媒の液膜を薄
くかつ均一化して管の伝熱性能を高めるとともに、上記
急斜面によって冷媒の液流を飛散させる場合に比して管
内を流れる冷媒の圧力損失を少なくすることができる。

【００５７】請求項６に記載の伝熱管では、上記堰の上
面のレベルが上記管の内壁と上記溝の底面との間にある
ので、上記堰の上面のレベルが上記管の内壁のレベルと
一致する場合に比して、管内を流れる冷媒の圧力損失を
少なくすることができる。

【００５８】請求項７に記載の伝熱管では、上記溝は管
軸方向に螺旋状に設けられているので、上記溝が管軸方
向に延びる縦溝である場合に比して、管内を流れる冷媒
の管軸方向の流速を遅くして、管の伝熱性能を高めるこ
とができる。

【００５９】請求項８の伝熱管では、各溝の堰が列をな
して並んでいるので、上記堰が各溝にランダムに配置さ
れる場合に比して、管の内壁の形状パターンが単純にな
る。したがって、伝熱管を容易に作製することができ
る。

【００６０】請求項９に記載の空気調和機は、請求項４
または５に記載の伝熱管を要素として含む熱交換器と、
膨張機構と、圧縮機を備える空気調和機であって、上記
熱交換器を蒸発器として動作させるときの上流側となる
堰の面の傾斜よりも、凝縮器として動作させるときの上
流側となる堰の面の傾斜の方が急であるので、上記熱交
換器を凝縮器として動作させるとき、上記堰の傾斜が急
である方の面によって上記溝内を流れる冷媒の液流が効
果的に飛散される。したがって、伝熱管の内壁に生じた
冷媒の液膜が効果的に薄くかつ均一化されて、伝熱管の
伝熱性能が高まり、上記熱交換器の熱交換効率が高ま
る。一方、上記熱交換器を蒸発器として動作させると
き、上記堰の傾斜が急でない方の面が上記溝内を流れる
冷媒を主にその溝から溢れさせる。したがって、伝熱管
の内壁に生じた冷媒の液膜が薄くかつ均一化されて伝熱
管の伝熱性能が高まり、上記熱交換器の熱交換効率が高
まる。これとともに、上記傾斜が急である方の面によっ
て冷媒の液流を飛散させる場合に比して、上記熱交換器
の伝熱管内を流れる冷媒の圧力損失が少なくなる。

【００６１】請求項１０に記載の空気調和機は、請求項
１乃至９のいずれか一つに記載の伝熱管を要素として含
む熱交換器と、膨張機構と、圧縮機を備える空気調和機
であって、上記伝熱管に流す冷媒が非共沸混合冷媒であ
るから、特に上記伝熱管の作用効果を顕著に奏すること
ができ、上記熱交換器の熱交換効率を顕著に高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施形態の伝熱管の一部を示す
斜視図である。

【図２】 上記伝熱管の溝に設けられる各種の堰の、上
記溝に沿った方向の断面を示す図である。

【図３】 上記伝熱管を管軸方向に沿って割り、展開し
た状態を示す図である。

【図４】 この発明の一実施形態の空気調和機の冷媒回
路を示す図である。

【符号の説明】

１ 冷媒回路 ３ 室外熱交換器 ５ 室内熱交換器 １０ 伝熱管 １４ 溝 １５，１６，１７，１８，１９，２０，２１ 堰

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管の内壁（１３）に溝（１４）を有する
   伝熱管（１０）において、 上記溝（１４）に堰（１５，１６，１７，１８，１９，
   ２０，２１）が設けられていることを特徴とする伝熱
   管。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の伝熱管（１０）におい
   て、 上記堰（１５）は、上記溝に沿った方向（ＡＡ′）に関
   して上記溝の底面（１４ｂ）からこの底面（１４ｂ）に
   対して垂直に立ち上がる一対の垂直面（１５ａ，１５
   ｃ）を持つことを特徴とする伝熱管。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の伝熱管（１０）におい
   て、 上記堰（１６，１７）は、上記溝に沿った方向（Ａ
   Ａ′）に関して上記溝（１４）の底面（１４ｂ）からこ
   の底面（１４ｂ）に対して斜めに立ち上がる一対の斜面
   （１６ａ，１６ｃ；１７ａ，１７ｃ）を持つことを特徴
   とする伝熱管。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の伝熱管（１０）におい
   て、 上記堰（１８，１９）は、上記溝に沿った方向（Ａ
   Ａ′）に関して上記溝の底面（１４ｂ）からこの底面
   （１４ｂ）に対して垂直に立ち上がる垂直面（１８ａ，
   １９ａ）と、上記溝に沿った方向（ＡＡ′）に関して上
   記溝の底面（１４ｂ）からこの底面（１４ｂ）に対して
   斜めに立ち上がる斜面（１８ｃ，１９ｃ）とを持つこと
   を特徴とする伝熱管。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の伝熱管（１０）におい
   て、 上記伝熱管（１０）の上記堰（２０，２１）の上記一対
   の斜面は、上記溝の底面（１４ｂ）となす角度が互いに
   異なる急斜面（２０ａ，２１ａ）と緩斜面（２０ｃ，２
   １ｃ）であることを特徴とする伝熱管。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか一つに記載の
   伝熱管（１０）において、 上記堰（１５，１６，１８，２０）の上面のレベルが上
   記管の内壁（１３）と上記溝の底面（１４ｂ）との間に
   あることを特徴とする伝熱管。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか一つに記載の
   伝熱管（１０）において、 上記溝（１４）は管軸方向（Ｘ）に螺旋状に設けられて
   いることを特徴とする伝熱管。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか一つに記載の
   伝熱管（１０）において、 上記溝（１４）は上記管の内壁（１３）に複数並行に形
   成され、 上記各溝（１４）の上記堰（１５，１６，１７，１８，
   １９，２０，２１）が列をなして並んでいることを特徴
   とする伝熱管。
9. 【請求項９】 請求項４または５に記載の伝熱管（１
   ０）を要素として含む熱交換器（３，５）と、膨張機構
   （４）と、圧縮機（２）を備える空気調和機であって、 上記熱交換器（３，５）を蒸発器として動作させるとき
   の上流側となる堰の面（１８ｃ，１９ｃ，２０ｃ，２１
   ｃ）の傾斜よりも、凝縮器として動作させるときの上流
   側となる堰の面（１８ａ，１９ａ，２０ａ，２１ａ）の
   傾斜の方が急であることを特徴とする空気調和機。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の空気調和機におい
    て、 上記伝熱管（１０）に流す冷媒が非共沸混合冷媒である
    ことを特徴とする空気調和機。