WO2019059595A1 - 열교환기 및 이를 포함하는 공기 조화기 - Google Patents

열교환기 및 이를 포함하는 공기 조화기 Download PDF

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후지와라아키히로
김현영
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    • F28D1/024—Heat-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 air flow channels with an air driving element

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger and an air conditioner including the heat exchanger.
  • a plurality of (sixteen in the embodiment) high fins are arranged in the tube circumferential direction in the cross section orthogonal to the tube axis, three to five low pins are disposed between each high pin, A height difference between the high pin and the low pin is 0.04 mm or more and 0.06 mm or less, and a height difference between the high pin and the low pin is 0.04 mm or more ,
  • the lead angles of the high pin and the low pin are equal to each other and are in the range of 20 to 40 degrees and the apex of the high pin and the low pin is a curved surface having a radius of curvature in the cross-
  • a heat transfer tube having an inner surface groove is known in which the curvature radius at the top of the fin is 0.03 to 0.06 mm and the curvature radius at the top of the low fin is 0.03 to 0.04 mm (see Patent Document 1, for example).
  • the high pin is formed by 24 band-shaped protruding members having a substantially trapezoidal cross-section
  • the low pin is disposed between two adjacent high pins, and is formed in the same number as the high pin
  • Patent Document 1 JP-A-2010-133668
  • Patent Document 2 JP-A-2012-2453
  • 16 protrusions in the tube circumferential direction of the heat transfer tube or a structure in which a low protrusion is provided between the adjacent high protrusions in the tube circumferential direction of the heat transfer tube by a height of, for example, 0.02 mm or less It may be difficult to increase the heat transfer performance of the heat transfer tubes or reduce the pressure loss in the tubes by optimizing both the number of high projections of the heat transfer tubes and the difference in height between the high projections and the low projections.
  • an air conditioner includes an outdoor unit including a pipe arranged to circulate a refrigerant, an outdoor heat exchanger arranged to heat-exchange the refrigerant moving along the pipe with outdoor air, And at least one of the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger includes a heat transfer pipe provided so as to allow the refrigerant to flow therethrough, And a pin collar forming an insertion hole provided so as to insert and pass the heat transfer tube and contacting the heat transfer tube by expanding the heat transfer tube.
  • the heat transfer tubes are arranged in a helical shape with respect to the tube axis direction of the heat transfer tube and have a high projection formed with 21 to 27 along the circumferential direction of the heat transfer tube, And may include a low projection having a height of 0.03 mm to 0.05 mm lower than the high projection.
  • the width of the top of the high protrusion may be greater than the width of the top of the low protrusion.
  • Two or three low protrusions may be formed between two adjacent high protrusions along the circumferential direction of the heat transfer pipe.
  • the height of the low protrusion may be 0.1 mm to 0.2 mm.
  • the high protrusion may be formed to have a vertex angle of 15 to 30 degrees.
  • the low protrusions may be formed to have a vertex angle of 10 [deg.] To 15 [deg.].
  • the high protrusions may be formed such that the shape of the apex portion is substantially a trapezoidal shape.
  • the low protrusion may be formed so that the shape of the apex is substantially circular.
  • a heat exchanger includes a heat transfer tube provided so as to allow refrigerant to flow therethrough, a fin provided on the heat transfer tube to widen the heat transfer area of the heat transfer tube, and an insertion hole provided to insert and pass the heat transfer tube, And a fin collar which is in contact with the heat transfer pipe by expanding the fin collar.
  • the heat transfer tubes are arranged in a helical shape with respect to the tube axis direction of the heat transfer tube and have a high projection formed with 21 to 27 along the circumferential direction of the heat transfer tube, And may include a low projection having a height of 0.03 mm to 0.05 mm lower than the high projection.
  • the width of the top of the high protrusion may be greater than the width of the top of the low protrusion.
  • Two or three low protrusions may be formed between two adjacent high protrusions along the circumferential direction of the heat transfer pipe.
  • the height of the low protrusion may be 0.1 mm to 0.2 mm.
  • the high protrusion may be formed to have a vertex angle of 15 to 30 degrees.
  • the low protrusions may be formed to have a vertex angle of 10 [deg.] To 15 [deg.].
  • the high protrusions are formed such that the shape of the apex portion is substantially trapezoidal, and the low protrusions may be formed such that the shape of the apex portion is substantially circular.
  • the heat transfer performance of the heat transfer tube is increased or the pressure loss in the tube is lowered to improve the heat exchange ability of the heat exchanger .
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a sectional view of a contact portion between a fin and a heat transfer tube of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a heat transfer tube of a heat exchanger for explaining the first embodiment of the present invention.
  • 5 is a graph showing the relationship between the number of high projections on the inner circumferential circle of the heat transfer tube and the improvement rate of the heat exchange ability of the heat exchanger.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the difference in radius between the high projecting portion of the inner circumference circle of the heat transfer tube and the low projection portion and the improvement rate of heat exchange ability of the heat exchanger.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the outer diameter of the heat transfer tube, the number of the high projections, the difference in radius between the high projections of the inner circle of the heat transfer tube and the low projections, And the improvement rate of the heat exchange capacity of the heat exchanger.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a heat transfer tube of a heat exchanger for explaining a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the number of low projections formed between two adjacent high projections on the inner circumferential circle of the heat transfer tube and the improvement rate of the heat exchange ability of the heat exchanger.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a heat transfer tube of a heat exchanger for explaining a third embodiment of the present invention.
  • 11 is a graph showing the relationship between the height of the low projection on the inner circumferential circle of the heat transfer tube and the improvement rate of the heat exchange ability of the heat exchanger.
  • FIG. 12 is a partial cross-sectional view of a heat transfer tube of a heat exchanger for explaining a fourth embodiment of the present invention.
  • 13 is a graph showing the relationship between the apex angle of the high projection on the inner circumference circle of the heat transfer tube and the improvement rate of the heat exchange ability of the heat exchanger.
  • the air conditioner 1 is a schematic configuration diagram of an air conditioner 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the air conditioner 1 includes, for example, an outdoor unit 10 installed outside the building, a plurality of indoor units 20 installed in each room in the building, and a plurality of indoor units 20 installed between the outdoor unit 10 and the indoor unit 20 And a pipe 30 connected to the outdoor unit 10 and the indoor unit 20 through which the refrigerant circulates.
  • two indoor units 20 are connected to one outdoor unit 10, but even if one indoor unit or three indoor units 20 are connected to one outdoor unit 10 It is acceptable.
  • the outdoor unit 10 includes an outdoor heat exchanger 11 which is a device for moving heat from a high temperature object to a low temperature object and an outdoor blower 12 for promoting heat exchange between the refrigerant and the air by bringing air into the outdoor heat exchanger 11.
  • an outdoor expansion valve (13) for expanding the condensed refrigerant liquid to low pressure and low temperature.
  • a four-way selector valve 14 for switching the refrigerant passage, an accumulator 15 for separating the refrigerant liquid from the evaporator 14, and a compressor 16 for compressing the refrigerant are provided.
  • the four-way switching valve 14 is connected to the outdoor heat exchanger 11, the accumulator 15 and the compressor 16 by piping.
  • Fig. 1 shows a state in which the heating operation is performed as the change connection state of the four-way switching valve 14.
  • the outdoor unit 10 is provided with a control device 17 for controlling the operation of the outdoor blower 12, the outdoor expansion valve 13, the compressor 16, etc., and the switching of the four-way switching valve 14 .
  • the control device 17 can be realized by a microcomputer, for example.
  • the indoor unit 20 includes an indoor heat exchanger 21 as a device for moving heat from a high temperature object to a low temperature object and an indoor blower 22 for promoting heat exchange between the refrigerant and the air by bringing air into the indoor heat exchanger 21. [ And an indoor expansion valve 23 for expanding and condensing the condensed refrigerant liquid to a low pressure and a low temperature.
  • the piping 30 has a liquid refrigerant piping 31 through which the liquefied refrigerant flows and a gas refrigerant piping 32 through which the gas refrigerant flows.
  • the liquid refrigerant piping 31 is arranged so that the refrigerant flows between the indoor expansion valve 23 of the indoor unit 20 and the outdoor expansion valve 13 of the outdoor unit 10.
  • the gas refrigerant piping 32 is disposed so that the refrigerant passes between the four-way switching valve 14 of the outdoor unit 10 and the gas side of the indoor heat exchanger 21 of the indoor unit 20.
  • the heat exchanger 40 corresponds to at least one of the outdoor heat exchanger 11 and the indoor heat exchanger 21 shown in FIG.
  • the heat exchanger 40 is a fin tube type heat exchanger, and includes a fin 50 and a heat transfer tube 60 for a plurality of heat exchangers.
  • the plurality of fins (50) are arranged at predetermined intervals so as to be orthogonal to the plurality of heat transfer tubes (60).
  • a plurality of heat transfer tubes (60) are provided in parallel so as to be inserted into the insertion holes of the respective pins (50).
  • the heat transfer pipe 60 becomes a part of the pipe 30 in the air conditioner 1 of Fig. 1, and the refrigerant flows inside the pipe.
  • the refrigerant any one of HC single refrigerant, mixed refrigerant including HC, R32, R410A, R407C, and carbon dioxide may be used.
  • the heat transfer area through the fin 50 is enlarged and the heat exchange between the refrigerant flowing in the heat transfer pipe 60 and the air flowing in the outside can be efficiently performed.
  • FIG. 3 is a sectional view of the contact portion between the fin 50 of the heat exchanger 40 and the heat transfer pipe 60 according to the embodiment of the present invention.
  • a pin collar 70 is connected to the pin 50.
  • the heat exchanger 40 is a fin tube type heat exchanger in which a fin collar 70 provided at a portion of the fin 50 through which the heat transfer tube 60 is inserted is brought into contact with the heat transfer tube 60 by expanding by an expander to be.
  • the double line from the projection 61 on the inner circumferential surface of the heat transfer tube 60 to the corresponding projection 61 on the lower side of the inner circumferential surface is formed in the heat transfer tube 60 along the longitudinal direction.
  • the protrusions 61 are formed to extend along the circumferential direction. That is, the heat transfer pipe (60) is formed with the projection (61) in a spiral shape with respect to the tube axis direction.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the heat transfer tube 60 of the heat exchanger 40 for explaining the first embodiment.
  • the heat transfer tube 60 is provided with a projection 61 along a circle (hereinafter referred to as " inner circle ”) formed when the inner peripheral surface of the heat transfer tube 60 is cut in a plane orthogonal to the tube axis.
  • inner circle a circle formed when the inner peripheral surface of the heat transfer tube 60 is cut in a plane orthogonal to the tube axis.
  • the number (the number) of the high projections 62 in the circumferential direction of the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 will be denoted by N.
  • the radius of the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 at the high protrusion 62 is represented by R1 and the radius of the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 at the low protrusion 63 is represented by R2 do.
  • the number N of the high protrusions 62 in the circumferential direction of the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 is too large, the heat transfer pipe 60 becomes closer to the circle than the polygon at the time of expansion, The contact heat resistance between the heat transfer pipe 60 and the pin collar 70 of the fin 50 increases and the heat transfer performance of the heat transfer pipe 60 in the pipe is lowered to increase the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 . Therefore, in the first embodiment, the number N of the high protrusions 62 on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 is set to a value within a predetermined range.
  • the high protrusions 62 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the tube on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 so that the heat transfer tubes 60 are evenly expanded.
  • the term " equal interval " as used herein does not mean that the gaps completely coincide with each other, but if the heat transfer tube 60 is uniformly expanded, In this sense, the high projections 62 may be arranged on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 at substantially equal intervals in the pipe circumferential direction.
  • the difference (R2-R1) between the radius R1 at the high protrusion 62 of the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 and the radius R2 at the low protrusion 63 of the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60, R1 is too small, the expanding section touches at the time of expansion, and the top of the low projection 63 is also deformed, so that the heat transfer performance of the heat transfer tube 60 in the tube is deteriorated.
  • the difference (R2-R1) between the radius R1 at the high protrusion 62 of the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 and the radius R2 at the low protrusion 63 of the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60, R1) is too large, it becomes as follows.
  • the height of the high projection 62 is too high, the amount of the refrigerant impinging on the high projection 62 increases, so that the pressure loss in the tube of the heat transfer tube 60 increases and the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 decreases. If the low projection 63 is too low, the surface area of the inner surface of the heat transfer tube 60 becomes small, so that the heat transfer performance of the heat transfer tube 60 in the tube is lowered and the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 is lowered.
  • the low protrusions 63 in the circumferential direction of the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 are formed between the high protrusions 62, and the high protrusions 62 of the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60
  • the difference (R2-R1) between the radius R1 in the heat transfer pipe 60 and the radius R2 in the low protrusion 63 portion of the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 is a value within a predetermined range.
  • the high protrusions 62 and the low protrusions 63 are formed on the top of the protrusions 63 having a low width at the top of the high protrusions 62,
  • the width is preferably larger than the width.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number N of the high projections 62 on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 and the improvement rate of the heat exchange ability of the heat exchanger 40.
  • the heat exchanging capacity of the heat exchanger 40 of the general specification is set to 100%.
  • the improvement rate of the heat exchange ability exceeds 100% in the range where the number N of the high projections 62 is 21 or more and 27 or less. Therefore, it is preferable that the number N of the high projections 62 is a value within the range of 21 to 27 inclusive.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the difference between the radius of the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 at the high protrusion 62 and the radius at the low protrusion 63 of the heat transfer tube 60 and the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 As shown in FIG. In this graph, on the other hand, the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 of the general specification is set to 100%. As shown in the figure, the improvement ratio of the heat exchange ability exceeds 100% in the range where the difference in radius (R2-R1) is 0.03 mm or more and 0.05 mm or less.
  • the difference (R2-R1) between the radius of the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 at the high protrusion 62 and the radius at the low protrusion 63 is in the range of 0.03 mm or more and 0.05 mm or less desirable.
  • the high protrusions 62 on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 are formed in a region where the inner circumferential circle is divided substantially equally into 21 to 27 parts. This reduces the contact thermal resistance between the heat transfer pipe 60 and the pin collar 70 of the fin 50 and increases the heat transfer performance of the heat transfer pipe 60 to increase the heat exchange capacity of the heat exchanger 40.
  • the high protrusions 62 on the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 are formed between the heat transfer pipe 60 and the pin collar 70 of the pin 50 when the inner circumferential circle is formed substantially equally, The contact heat resistance is increased and the heat transfer performance of the heat transfer tube 60 is lowered and the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 is lowered.
  • the low protrusions 63 are formed between the high protrusions 62 in the inner circumferential direction of the heat transfer tubes 60, and the protrusions 62 in the high protrusions 62 of the inner circumferential circle of the heat transfer tubes 60 And the difference in radius (R2-R1) between the radius and the low projection 63 is in the range of 0.03 mm to 0.05 mm.
  • the difference (R2-R1) between the radius of the high protrusion 62 of the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 and the radius of the low protrusion 63 is 0.06 mm or more, The heat transfer performance of the heat transfer pipe 60 is lowered and the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 is lowered.
  • the outer diameter of the heat transfer tube 60 is 4 mm.
  • the number of the high protrusions 62 was set to 21.
  • the radius of the high protrusions 62 of the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 The difference in radius in the portion was set to 0.05 mm.
  • the outer diameter of the heat transfer tube 60 is 6 mm.
  • the number of the high protrusions 62 was set to 24.
  • the difference between the radius of the high protrusion 62 of the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 and the radius of the low protrusion 63 is 0.04 mm.
  • the outer diameter of the heat transfer tube 60 is 8 mm.
  • the number of the high protrusions 62 was set to 27. [ Since the deformation of the top of the high projection 62 is small when the number of the high projection 62 is large, the radius of the high projection 62 of the inner circle of the heat transfer tube 60 and the radius of the low projection 63 The difference of the radii was 0.03 mm.
  • the outer diameter of the heat transfer tube 60 is 9.52 mm.
  • the number of the high protrusions 62 is 30, and the difference between the radius of the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 at the high protrusion 62 and the radius at the low protrusion 63 is 0.02 mm did.
  • the contact thermal resistance between the heat transfer pipe 60 and the pin collar 70 of the fin 50 is reduced and the heat transfer efficiency of the heat transfer pipe 60 is reduced as compared with the case where the outer diameter is 9.52 mm,
  • the performance of the heat exchanger 40 is improved and the heat exchanging ability of the heat exchanger 40 is improved. Therefore, in order to increase the heat exchange capacity of the heat exchanger 40, it is preferable that the outer diameter is in the range of 4 mm or more and 8 mm or less.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the heat transfer tube 60 of the heat exchanger 40 for explaining the second embodiment.
  • a projection 61 is formed in the heat transfer tube 60 along the inner circumferential circle thereof, and the projection 61 includes a high projection 62 and a low projection 63. That is, the heat transfer pipe 60 is formed with a high projection 62 and a low projection 63 in a helical shape with respect to the tube axis direction.
  • M the number (the number) of the low protrusions 63 formed between the two adjacent high protrusions 62 in the circumferential direction of the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60.
  • the number M of the low protrusions 63 formed between the two adjacent high protrusions 62 in the circumferential direction of the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 is too small, As the surface area becomes smaller, the heat transfer performance of the heat transfer pipe (60) decreases and the heat exchange capacity of the heat exchanger (40) decreases. On the other hand, if the number M of the low protrusions 63 formed between the two adjacent high protrusions 62 in the circumferential direction of the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 is too large, The heat transfer performance of the heat transfer pipe (60) is lowered and the heat exchange capacity of the heat exchanger (40) is lowered. Therefore, in the second embodiment, the number of the low protrusions 63 is formed between two adjacent high protrusions 62 on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 so that the number M thereof is a value within a predetermined range.
  • the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 of the general specification is set to 100%.
  • the number M of the low protrusions 63 formed between the two high protrusions 62 on the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 is in the range of 2 or more and 3 or less, the heat exchange performance improvement rate exceeds 100% have. Therefore, it is preferable that the number M of the low protrusions 63 formed between the two high protrusions 62 on the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 is a value within a range of 2 or more and 3 or less.
  • the low protrusions 63 are formed between the high protrusions 62 on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 such that the number M thereof is 2 or 3.
  • the top portion of the low projection 63 between the high projections 62 is not deformed, so that the heat transfer performance of the heat transfer tube 60 in the tube is increased and the heat exchange ability of the heat exchanger 40 is increased.
  • the spacing of the low projections 63 may be substantially uniform in the tube circumferential direction, and may not be substantially uniform.
  • a projection 61 is formed in the heat transfer tube 60 along the inner circumferential circle thereof, and the projection 61 includes a high projection 62 and a low projection 63. That is, in the heat transfer pipe 60, a high projection 62 and a low projection 63 are formed in a helical shape with respect to the tube axis direction.
  • the height of the low projection 63 on the inner circumference circle of the heat transfer tube 60 is represented by H.
  • the low projection 63 on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 is formed such that the height H thereof is a value within a predetermined range.
  • the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 of the general specification is set to 100%.
  • the improvement rate of the heat exchange ability exceeds 100% in the range of the height of the low projection 63 on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 within the range of 0.1 mm or more and 0.2 mm or less. Therefore, the height H of the low projection 63 on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 is preferably in the range of 0.1 mm or more and 0.2 mm or less.
  • the low protrusions 63 are formed on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 such that the height H thereof is within the range of 0.1 mm to 0.2 mm.
  • the heat transfer performance of the heat transfer pipe 60 is increased, or the pressure loss in the heat transfer pipe 60 is reduced, and the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 is increased.
  • the height H of the low projection 63 on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 is 0.08 mm or less, the heat transfer performance of the heat transfer tube 60 in the tube is lowered and the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 is lowered.
  • the height H of the low projection 63 on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 is 0.25 mm or more, the pressure loss in the tube of the heat transfer tube 60 increases and the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 decreases.
  • a projection 61 is formed in the heat transfer tube 60 along the inner circumferential circle thereof, and the projection 61 includes a high projection 62 and a low projection 63. That is, in the heat transfer pipe 60, a high projection 62 and a low projection 63 are formed in a helical shape with respect to the tube axis direction.
  • the vertex angle of the high projection 62 is denoted by? 1 and the vertex angle of the low protrusion 63 is denoted by? 2.
  • the vertex angle? 1 of the high protrusion 62 on the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 is too small, the bulging portion touches at the time of the expansion, and the top portion thereof is largely deformed, whereby heat transfer between the heat transfer pipe 60 and the fin 50 The adhesiveness is lowered and the heat exchanging ability of the heat exchanger 40 is lowered.
  • the vertex angle? 1 of the high protrusion 62 on the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 is too large, the refrigerant can easily stay between the high protrusion 62 and the low protrusion 63 beside it, The heat transfer performance of the heat exchanger 40 is lowered and the heat exchanging ability of the heat exchanger 40 is lowered. Therefore, in the fourth embodiment, the high projection 62 on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 is formed so that the vertex angle? 1 is within a predetermined range.
  • the low projection 63 on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 is formed so that the vertex angle? 2 is a value within a predetermined range.
  • the shape of the top of the high projection 62 is preferably trapezoidal. However, it is not a complete trapezoid, but it may be a trapezoidal shape, that is, a roughly trapezoidal shape.
  • the shape of the top of the low projection 63 may be circular. However, this is not a complete circle, but it may be a shape close to a circle, that is, it may be substantially circular.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the apex angle? 1 of the high projection 62 on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 and the improvement rate of the heat exchange ability of the heat exchanger 40.
  • the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 of the general specification is set to 100%.
  • the improvement rate of the heat exchange performance exceeds 100% when the apex angle? 1 of the high projection 62 on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 is in the range of 15 degrees or more and 30 degrees or less. Therefore, it is preferable that the apex angle [theta] 1 of the high projection 62 on the inner circumference circle of the heat transfer pipe 60 is a value within a range of 15 [deg.] To 30 [deg.].
  • FIG 14 is a graph showing the relationship between the apex angle 2 of the low projection 63 on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 and the improvement ratio of the heat exchange ability of the heat exchanger 40.
  • the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 of the general specification is set to 100%.
  • the improvement rate of the heat exchange ability exceeds 100% when the apical angle? 2 of the low projections 63 on the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 is in the range of 5 degrees or more and 15 degrees or less.
  • the apex angle [theta] 2 of the low protrusion 63 on the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 is preferably in the range of 10 [deg.] To 15 [deg.].
  • the high protrusions 62 are formed on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 so that the vertex angle? 1 is within a range of 15 to 30 degrees. Accordingly, the heat transfer performance of the heat transfer tubes 60 is increased, and the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 is increased.
  • the vertex angle? 1 of the high protrusion 62 on the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 becomes 10 degrees or less, the expanding section touches at the time of expanding, So that the heat exchanging ability of the heat exchanger 40 is lowered.
  • the vertex angle? the vertex angle?
  • the heat transfer performance of the heat transfer pipe 60 in the pipe is lowered and the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 is lowered. Further, by making the shape of the top of the high projection 62 on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 to be a trapezoid, deformation of the top of the high projection 62 is reduced even if the expansion mechanism touches the opening.
  • the low projection 63 is formed on the inner circumferential circle of the heat transfer tube 60 so that the vertex angle? 2 is within a range of 10 to 15 degrees. Accordingly, the heat transfer performance of the heat transfer tubes 60 in the tubes increases, so that the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 is increased. 2 of the low protrusion 63 on the inner circumferential circle of the heat transfer pipe 60 becomes 20 degrees or more, the heat transfer performance of the heat transfer pipe 60 in the pipe is lowered and the heat exchange capacity of the heat exchanger 40 is lowered.

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Abstract

본 발명은 전열관의 높은 돌기의 개수 및 높은 돌기와 낮은 돌기의 높이차를 적정화함으로써, 전열관의 관내 전열 성능을 증가시키거나 관내 압력 손실을 저하시켜, 열교환기의 열교환 능력을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따르면, 공기 조화기는 열교환기를 포함하고, 상기 열교환기는 냉매가 흐르도록 마련되는 전열관과, 상기 전열관에 설치된 핀과, 상기 전열관이 삽입 및 통과되도록 마련되는 삽입 구멍을 형성하고, 상기 전열관의 확관에 의해 상기 전열관에 접촉하는 핀 칼라를 포함할 수 있다. 상기 전열관은, 상기 전열관의 관축 방향에 대하여 나선 형상으로 배치되고, 상기 전열관의 둘레 방향을 따라 21개 내지 27개가 형성되는 높은 돌기와, 상기 전열관의 둘레 방향을 따라 이웃하는 2개의 상기 높은 돌기 사이에 배치되고, 상기 높은 돌기보다 0.03mm 내지 0.05mm 낮은 높이를 가지는 낮은 돌기를 포함할 수 있다.

Description

열교환기 및 이를 포함하는 공기 조화기
본 발명은 열교환기 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다.
관축(管軸) 직교 단면에 있어서 관 둘레 방향으로 높은 핀이 복수개(실시예에서는 16개) 배치되고, 각 높은 핀 사이에 각각 3 내지 5개의 낮은 핀이 배치되고, 높은 핀의 높이가 0.14 내지 0.20mm, 높은 핀의 꼭지각이 10 내지 20°이며, 낮은 핀의 높이가 0.10 내지 0.14mm, 낮은 핀의 꼭지각이 10 내지 15°이며, 높은 핀과 낮은 핀 간의 높이차가 0.04mm 이상 0.06mm 이하이며, 높은 핀 및 낮은 핀의 리드 각(lead angle)은 상호 동일하고 20 내지 40°의 범위에 있으며, 또, 높은 핀 및 낮은 핀의 꼭대기부는 관축 직교 단면에 있어서, 곡률 반경을 갖는 곡면이며, 높은 핀의 꼭대기부의 곡률 반경은 0.03 내지 0.06mm, 낮은 핀의 꼭대기부의 곡률 반경은 0.03 내지 0.04mm인, 내면 홈이 딸린 전열관은 알려져 있다 (예를 들면, 특허문헌 1 참조).
높은 핀은 단면이 대략 사다리꼴 형상을 이루는 24개의 띠형상 돌기 부재에 의해 형성되고, 낮은 핀은 서로 이웃하는 2개의 높은 핀 사이에 배치되어 있으며, 높은 핀과 동일한 수로 형성되어 있으며, 확관 가공 전에, 높은 핀의 높이(Hf1)와 낮은 핀의 높이(Hf2) 간의 핀 고저비(Hf1/Hf2)를 1.15 이하로 설정하고, 높은 핀의 높이(Hf1)와 낮은 핀의 높이(Hf2) 간의 핀 고저차(Hf1-Hf2)를 0.02mm 이하로 설정한, 내면 홈이 딸린 전열관도 알려져 있다 (예를 들면, 특허문헌 2 참조).
특허문헌 1: 일본 특허공개 2010-133668호 공보
특허문헌 2: 일본 특허공개 2012-2453호 공보
전열관의 관 둘레 방향에 있어서 예를 들면 16개가 되도록 높은 돌기를 형성하는 구성이나, 전열관의 관 둘레 방향에 있어서 이웃하는 높은 돌기 사이에 그것보다도 예를 들면 0.02mm 이하의 높이만큼 낮아지도록 낮은 돌기를 형성하는 구성을 채용한 경우에는 전열관의 높은 돌기의 개수 및 높은 돌기와 낮은 돌기의 높이차의 양쪽을 적정화함으로써, 전열관의 관내 전열 성능을 증가시키거나 관내 압력 손실을 저하시키는 것이 어려울 수 있다.
본 발명의 목적은 전열관의 높은 돌기의 개수 및 높은 돌기와 낮은 돌기의 높이차를 적정화함으로써, 전열관의 관내 전열 성능을 증가시키거나 관내 압력 손실을 저하시켜, 열교환기의 열교환 능력을 향상시키는 것에 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 공기 조화기는 냉매를 유통시키도록 마련되는 배관과, 상기 배관을 따라 이동하는 상기 냉매를 실외 공기와 열교환시키도록 마련되는 실외 열교환기를 포함하는 실외기 및 상기 배관을 따라 이동하는 상기 냉매를 실내 공기와 열교환시키도록 마련되는 실내 열교환기를 포함하는 실내기를 포함하고, 상기 실외 열교환기와 상기 실내 열교환기 중 적어도 하나는, 상기 냉매가 흐르도록 마련되는 전열관과, 상기 전열관에 설치된 핀과, 상기 전열관이 삽입 및 통과되도록 마련되는 삽입 구멍을 형성하고, 상기 전열관의 확관에 의해 상기 전열관에 접촉하는 핀 칼라를 포함할 수 있다.
상기 전열관은, 상기 전열관의 관축 방향에 대하여 나선 형상으로 배치되고, 상기 전열관의 둘레 방향을 따라 21개 내지 27개가 형성되는 높은 돌기와, 상기 전열관의 둘레 방향을 따라 이웃하는 2개의 상기 높은 돌기 사이에 배치되고, 상기 높은 돌기보다 0.03mm 내지 0.05mm 낮은 높이를 가지는 낮은 돌기를 포함할 수 있다.
상기 높은 돌기의 꼭대기부의 폭은 상기 낮은 돌기의 꼭대기부의 폭보다 크게 마련될 수 있다.
상기 전열관의 둘레 방향을 따라 이웃하는 2개의 상기 높은 돌기 사이에는 2개 또는 3개의 낮은 돌기가 형성될 수 있다.
상기 낮은 돌기의 높이는 0.1mm 내지 0.2mm일 수 있다.
상기 높은 돌기는 꼭지각이 15°내지 30°이 되도록 형성될 수 있다.
상기 낮은 돌기는 꼭지각이 10°내지 15°이 되도록 형성될 수 있다.
상기 높은 돌기는 꼭대기부의 형상이 대략 사다리꼴이 되도록 형성될 수 있다.
상기 낮은 돌기는 꼭대기부의 형상이 대략 원형이 되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 열교환기는 냉매가 흐르도록 마련되는 전열관과, 상기 전열관의 전열 면적을 넓히도록 상기 전열관에 설치된 핀과, 상기 전열관이 삽입 및 통과되도록 마련되는 삽입 구멍을 형성하고, 상기 전열관의 확관에 의해 상기 전열관에 접촉하는 핀 칼라를 포함할 수 있다.
상기 전열관은, 상기 전열관의 관축 방향에 대하여 나선 형상으로 배치되고, 상기 전열관의 둘레 방향을 따라 21개 내지 27개가 형성되는 높은 돌기와, 상기 전열관의 둘레 방향을 따라 이웃하는 2개의 상기 높은 돌기 사이에 배치되고, 상기 높은 돌기보다 0.03mm 내지 0.05mm 낮은 높이를 가지는 낮은 돌기를 포함할 수 있다.
상기 높은 돌기의 꼭대기부의 폭은 상기 낮은 돌기의 꼭대기부의 폭보다 크게 마련될 수 있다.
상기 전열관의 둘레 방향을 따라 이웃하는 2개의 상기 높은 돌기 사이에는 2개 또는 3개의 낮은 돌기가 형성될 수 있다.
상기 낮은 돌기의 높이는 0.1mm 내지 0.2mm일 수 있다.
상기 높은 돌기는 꼭지각이 15°내지 30°이 되도록 형성될 수 있다.
상기 낮은 돌기는 꼭지각이 10°내지 15°이 되도록 형성될 수 있다.
상기 높은 돌기는 꼭대기부의 형상이 대략 사다리꼴이 되도록 형성되고, 상기 낮은 돌기는 꼭대기부의 형상이 대략 원형이 되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전열관의 높은 돌기의 개수를 적정화하거나 및 높은 돌기와 낮은 돌기의 높이 차이를 적정화함으로써, 전열관의 관내 전열 성능을 증가시키거나 관내 압력 손실을 저하시켜, 열교환기의 열교환 능력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 공기 조화기의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 있어서의 열교환기의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 있어서의 열교환기의 핀과 전열관 간의 접촉 부분의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 대하여 설명하기 위한 열교환기의 전열관의 일부 단면도이다.
도 5는 전열관의 내주원 상의 높은 돌기의 개수와 열교환기의 열교환 능력의 개선율 간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 전열관의 내주원의 높은 돌기 부분에 있어서의 반경과 낮은 돌기 부분에 있어서의 반경의 차이와 열교환기의 열교환 능력의 개선율 간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 3개의 실시예와 1개의 비교예에 대하여, 전열관의 외경과, 높은 돌기의 개수와, 전열관의 내주원의 높은 돌기 부분에 있어서의 반경과 낮은 돌기 부분에 있어서의 반경의 차이와, 열교환기의 열교환 능력의 개선율의 관계를 나타낸 표이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 대하여 설명하기 위한 열교환기의 전열관의 일부 단면도이다.
도 9는 전열관의 내주원 상의 2개의 이웃하는 높은 돌기 사이에 형성된 낮은 돌기의 개수와 열교환기의 열교환 능력의 개선율 간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제3의 실시형태에 대하여 설명하기 위한 열교환기의 전열관의 일부 단면도이다.
도 11은 전열관의 내주원 상의 낮은 돌기의 높이와 열교환기의 열교환 능력의 개선율 간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시형태에 대하여 설명하기 위한 열교환기의 전열관의 일부 단면도이다.
도 13은 전열관의 내주원 상의 높은 돌기의 꼭지각과 열교환기의 열교환 능력의 개선율 간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 14는 전열관의 내주원 상의 낮은 돌기의 꼭지각과 열교환기의 열교환 능력의 개선율 간의 관계를 나타낸 그래프이다.
[본 발명의 실시형태에 있어서의 공기 조화기의 구성]
도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 공기 조화기(1)의 개략 구성도이다. 공기 조화기(1)는 예를 들면 건물 옥외에 설치되는 실외기(10)와, 예를 들면 건물 내의 각 방에 설치되는 복수개의 실내기(20)와, 실외기(10)와 실내기(20) 사이에 접속되어 이들 실외기(10) 및 실내기(20)에 순환하는 냉매가 유통하는 배관(30)을 구비하고 있다. 한편, 도 1에 나타낸 예에서는, 1대의 실외기(10)에 대하여 2대의 실내기(20)가 접속되어 있지만, 1대의 실외기(10)에 대하여 1대 또는 3대 이상의 실내기(20)가 접속되어 있어도 무방하다.
실외기(10)는 온도가 높은 물체로부터 낮은 물체로 열을 이동시키는 기기인 실외 열교환기(11)와, 실외 열교환기(11)에 공기를 닿게 하여 냉매와 공기 간의 열교환을 촉진시키는 실외 송풍기(12)와, 응축된 냉매액을 팽창 기화시켜서 저압 및 저온으로 하는 실외 팽창 밸브(13)를 구비하고 있다. 또, 냉매의 유로를 전환하는 사방 전환 밸브(14)와, 다 증발하지 못한 냉매액을 분리하는 어큐뮬레이터(15)와, 냉매를 압축하는 압축기(16)를 구비하고 있다. 사방 전환 밸브(14)는 실외 열교환기(11), 어큐뮬레이터(15) 및 압축기(16)와 각각 배관으로 접속되어 있다. 또, 실외 열교환기(11)와 실외 팽창 밸브(13)는 배관으로 접속되고, 어큐뮬레이터(15)와 압축기(16)는 배관으로 접속되어 있다. 한편, 도 1에서는 사방 전환 밸브(14)의 변경 접속 상태로서, 난방 운전을 행하는 경우의 상태를 나타내고 있다.
또, 실외기(10)는 실외 송풍기(12), 실외 팽창 밸브(13), 압축기(16) 등의 동작과, 사방 전환 밸브(14)의 전환 등을 제어하는 제어 장치(17)를 구비하고 있다. 여기에서, 제어 장치(17)는 예를 들면 마이컴에 의해 실현될 수 있다.
실내기(20)는 온도가 높은 물체로부터 낮은 물체로 열을 이동시키는 기기인 실내 열교환기(21)와, 실내 열교환기(21)에 공기를 닿게 하여 냉매와 공기 간의 열교환을 촉진시키는 실내 송풍기(22)와, 응축된 냉매액을 팽창 기화시켜서 저압 및 저온으로 하는 실내 팽창 밸브(23)를 구비하고 있다.
배관(30)은 액화된 냉매가 유통하는 액체 냉매 배관(31)과, 가스 냉매가 유통하는 가스 냉매 배관(32)을 가지고 있다. 액체 냉매 배관(31)은 실내기(20)의 실내 팽창 밸브(23)와 실외기(10)의 실외 팽창 밸브(13) 사이를 냉매가 유통하도록 배치된다. 가스 냉매 배관(32)은 실외기(10)의 사방 전환 밸브(14)와 실내기(20)의 실내 열교환기(21)의 가스측 사이를 냉매가 통과하도록 배치된다.
[본 발명의 실시형태에 있어서의 열교환기의 구성]
도 2는 본 발명의 실시형태에 있어서의 열교환기(40)의 사시도이다. 이 열교환기(40)는 도 1에 나타낸 실외 열교환기(11) 및 실내 열교환기(21)의 적어도 어느 한쪽에 상당한다. 도시한 바와 같이, 열교환기(40)는 핀 튜브 방식의 열교환기이며, 복수개의 열교환기용의 핀(50)과 전열관(60)을 구비하고 있다.
복수개의 핀(50)은 복수개의 전열관(60)에 직교하도록 미리 정해진 간격으로 정렬되어 있다. 또, 복수개의 전열관(60)은 각 핀(50)의 삽입 구멍에 삽입 통과되도록 평행하게 설치되어 있다. 전열관(60)은 도 1의 공기 조화기(1)에 있어서의 배관(30)의 일부가 되고, 관 내부를 냉매가 흐른다. 여기에서, 냉매로는, HC단일 냉매, HC를 포함하는 혼합 냉매, R32, R410A, R407C, 이산화탄소의 어느 것을 사용해도 무방하다. 그리고, 핀(50)을 통하여 열을 전달함으로써 공기와의 접촉면이 되는 전열 면적이 확대되고, 전열관(60) 내부를 흐르는 냉매와 외부를 흐르는 공기 사이의 열교환을 효율적으로 행하는 것이 가능해진다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 있어서의 열교환기(40)의 핀(50)과 전열관(60) 간의 접촉 부분의 단면도이다. 도시한 바와 같이, 핀(50)에는 핀 칼라(70)가 접속되어 있다. 즉, 열교환기(40)는 핀(50)의 전열관(60)이 삽입 통과되는 부분에 설치된 핀 칼라(70)에 전열관(60)을 확관기에 의한 확관으로 접촉시켜서 이루어지는 핀 튜브 방식의 열교환기이다. 또, 전열관(60)에는 그 길이 방향을 따라서 돌기(61)가 형성되어 있다, 도면에서, 전열관(60)의 내주면 상측의 돌기(61)로부터 내주면 하측의 대응하는 돌기(61)로의 이중선은 내주면을 따른 돌기(61)의 이어짐을 나타내고 있다. 즉, 전열관(60)에는 관축 방향에 대하여 나선 형상으로 돌기(61)가 형성되고 있다.
[제1 실시형태]
도 4는 제1 실시형태에 대하여 설명하기 위한 열교환기(40)의 전열관(60)의 일부 단면도이다. 도시한 바와 같이, 전열관(60)에는 그 내주면을 관축 방향으로 직교하는 평면에서 절단했을 때에 생기는 원(이하, "내주원"이라고 함)을 따라서, 돌기(61)가 형성되어 있으며, 돌기(61)는 높은 돌기(62)와 낮은 돌기(63)를 포함한다. 즉, 전열관(60)에는 관축 방향에 대하여 나선 형상으로 높은 돌기(62)와 낮은 돌기(63)가 형성되어 있다. 한편, 이하에서는, 전열관(60)의 내주원의 관 둘레 방향에 있어서의 높은 돌기(62)의 수(개수)를 N으로 표시하기로 한다. 또, 전열관(60)의 내주원의 높은 돌기(62) 부분에 있어서의 반경을 R1로 표시하고, 전열관(60)의 내주원의 낮은 돌기(63) 부분에 있어서의 반경을 R2로 표시하기로 한다.
그런데, 전열관(60)의 내주원의 관 둘레 방향에 있어서의 높은 돌기(62)의 개수(N)가 너무 작으면, 확관 시에 확관기가 닿아서, 그 꼭대기부가 크게 변형됨으로써, 전열관(60)과 핀(50)의 핀 칼라(70) 간의 접촉 열저항이 증가하고 전열관(60)의 관내 전열 성능이 저하되어 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 한편, 전열관(60)의 내주원의 관 둘레 방향에 있어서의 높은 돌기(62)의 개수(N)가 너무 크면, 확관 시에 전열관(60)이 다각형보다도 원에 가까워지기 때문에, 확관 전의 상태로 되돌아가려고 하는 힘이 커짐으로써, 전열관(60)과 핀(50)의 핀 칼라(70) 간의 접촉 열저항이 증가하고 전열관(60)의 관내 전열 성능이 저하되어 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 따라서, 제1 실시형태에서는 전열관(60)의 내주원 상에 높은 돌기(62)는 그 개수(N)가 미리 정해진 범위 내의 값이 되도록 형성되어 있다. 이 때, 높은 돌기(62)는 전열관(60)이 균등하게 확관되도록, 전열관(60)의 내주원 상에 관 둘레 방향에 있어서 등간격으로 배치되는 것으로 한다. 한편, 여기에서 말하는 "등간격"이란 간격이 완전히 일치하는 것만을 말하는 것이 아니라, 전열관(60)이 균등하게 확관되는 것이라면 간격에 다소의 변위가 있어도 무방한 것으로 한다. 그 의미로, 높은 돌기(62)는 전열관(60)의 내주원 상에 관 둘레 방향에 있어서 대략 등간격으로 배치되는 것이라면 무방하다.
또, 전열관(60)의 내주원의 높은 돌기(62) 부분에 있어서의 반경(R1)과 전열관(60)의 내주원의 낮은 돌기(63) 부분에 있어서의 반경(R2)의 차이(R2-R1)가 너무 작으면, 확관 시에 확관기가 닿아서, 낮은 돌기(63)의 꼭대기부도 변형됨으로써, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 저하된다. 한편, 전열관(60)의 내주원의 높은 돌기(62) 부분에 있어서의 반경(R1)과 전열관(60)의 내주원의 낮은 돌기(63) 부분에 있어서의 반경(R2)의 차이(R2-R1)가 너무 크면, 다음과 같이 된다. 즉 높은 돌기(62)가 너무 높아지면, 높은 돌기(62)에 충돌하는 냉매의 양이 많아짐으로써, 전열관(60)의 관내 압력 손실이 증가하여 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 또, 낮은 돌기(63)가 너무 낮아지면, 전열관(60) 내면의 표면적이 작아짐으로써, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 저하되어 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 따라서, 제1 실시형태에서는 전열관(60)의 내주원의 관 둘레 방향에 있어서 낮은 돌기(63)는 높은 돌기(62) 사이에 형성되고, 전열관(60)의 내주원의 높은 돌기(62) 부분에 있어서의 반경(R1)과 전열관(60)의 내주원의 낮은 돌기(63) 부분에 있어서의 반경(R2)의 차이(R2-R1)는 미리 정해진 범위 내의 값이 되도록 하고 있다.
한편, 높은 돌기(62)의 꼭대기부는 확관기가 닿아서 변형되기 쉬우므로, 높은 돌기(62) 및 낮은 돌기(63)는 높은 돌기(62)의 꼭대기부의 폭이 낮은 돌기(63)의 꼭대기부의 폭보다도 커지도록 형성되는 것이 바람직하다.
도 5는 전열관(60)의 내주원 상의 높은 돌기(62)의 개수(N)와 열교환기(40)의 열교환 능력의 개선율 간의 관계를 나타낸 그래프이다. 한편, 이 그래프에서는 일반적인 사양의 열교환기(40)의 열교환 능력을 100%로 하고 있다. 도시한 바와 같이, 높은 돌기(62)의 개수(N)가 21 이상 27 이하의 범위에서, 열교환 능력 개선율은 100%를 넘고 있다. 따라서, 높은 돌기(62)의 개수(N)는 21 이상 27 이하의 범위 내의 값인 것이 바람직하다.
도 6은 전열관(60)의 내주원의 높은 돌기(62) 부분에 있어서의 반경과 낮은 돌기(63) 부분에 있어서의 반경의 차이(R2-R1)와 열교환기(40)의 열교환 능력의 개선율 간의 관계를 나타낸 그래프이다. 한편, 이 그래프에서도, 일반적인 사양의 열교환기(40)의 열교환 능력을 100%로 하고 있다. 도시한 바와 같이, 반경의 차이(R2-R1)가 0.03mm 이상 0.05mm 이하의 범위에서, 열교환 능력 개선율은 100%를 넘고 있다. 따라서, 전열관(60)의 내주원의 높은 돌기(62) 부분에 있어서의 반경과 낮은 돌기(63) 부분에 있어서의 반경의 차이(R2-R1)는 0.03mm 이상 0.05mm 이하의 범위 내의 값인 것이 바람직하다.
이와 같이, 제1 실시형태에서는 전열관(60)의 내주원 상에 높은 돌기(62)는 내주원을 대략 균등하게 21 내지 27 분할한 부위에 형성되도록 했다. 이에 따라, 전열관(60)과 핀(50)의 핀 칼라(70) 간의 접촉 열저항이 저감되고 전열관(60)의 관내 전열 성능이 증가하여 열교환기(40)의 열교환 능력이 증대된다. 전열관(60)의 내주원 상에 높은 돌기(62)는 내주원을 대략 균등하게 예를 들면 20 분할한 부위에 형성되도록 한 경우, 전열관(60)과 핀(50)의 핀 칼라(70) 간의 접촉 열저항이 증가하고 전열관(60)의 관내 전열 성능이 저하되어 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 한편, 전열관(60)의 내주원 상에 높은 돌기(62)는 내주원을 대략 균등하게 예를 들면 28 분할한 부위에 형성되도록 한 경우, 전열관(60)과 핀(50)의 핀 칼라(70) 간의 접촉 열저항이 증가하고 전열관(60)의 관내 전열 성능이 저하되어 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다.
또, 제1 실시형태에서는 전열관(60)의 내주원 방향에 있어서 낮은 돌기(63)는 높은 돌기(62) 사이에 형성되고, 전열관(60)의 내주원의 높은 돌기(62) 부분에 있어서의 반경과 낮은 돌기(63) 부분에 있어서의 반경의 차이(R2-R1)는 0.03mm 내지 0.05mm의 범위가 되도록 했다. 이에 따라, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 증가하여, 또는 전열관(60)의 관내 압력 손실이 저하되어, 열교환기(40)의 열교환 능력이 증대된다. 전열관(60)의 내주원의 높은 돌기(62) 부분에 있어서의 반경과 낮은 돌기(63) 부분에 있어서의 반경의 차이(R2-R1)를 0.02mm 이하로 한 경우, 확관기가 닿아서, 낮은 돌기(63)의 꼭대기부가 변형됨으로써, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 저하된다. 한편, 전열관(60)의 내주원의 높은 돌기(62) 부분에 있어서의 반경과 낮은 돌기(63) 부분에 있어서의 반경의 차이(R2-R1)가 0.06mm이상으로, 높은 돌기(62)가 종래의 높이보다 0.06mm 이상 높아진 경우, 전열관(60)의 관내 압력 손실이 증가하여 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 전열관(60)의 내주원의 높은 돌기(62) 부분에 있어서의 반경과 낮은 돌기(63) 부분에 있어서의 반경의 차이(R2-R1)가 0.06mm 이상으로, 낮은 돌기(63)가 종래의 높이보다 0.06mm 이상 낮아진 경우, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 저하되어 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다.
도 7은 3개의 실시예와 1개의 비교예에 대하여, 전열관(60)의 외경과, 높은 돌기(62)의 개수와, 전열관(60)의 내주원의 높은 돌기(62) 부분에 있어서의 반경과 낮은 돌기(63) 부분에 있어서의 반경의 차이와, 열교환기(40)의 열교환 능력의 개선율의 관계를 나타낸 표이다.
실시예 1은 전열관(60)의 외경이 4mm인 경우이다. 이 경우, 높은 돌기(62)의 개수는 21로 했다. 또, 높은 돌기(62)의 개수가 작으면, 높은 돌기(62)의 꼭대기부의 변형은 크기 때문에, 전열관(60)의 내주원의 높은 돌기(62) 부분에 있어서의 반경과 낮은 돌기(63) 부분에 있어서의 반경의 차이는 0.05mm로 했다.
실시예 2는 전열관(60)의 외경이 6mm인 경우이다. 이 경우, 높은 돌기(62)의 개수는 24로 했다. 또, 전열관(60)의 내주원의 높은 돌기(62) 부분에 있어서의 반경과 낮은 돌기(63) 부분에 있어서의 반경의 차이는 0.04mm으로 했다.
실시예 3은 전열관(60)의 외경이 8mm인 경우이다. 이 경우, 높은 돌기(62)의 개수는 27로 했다. 또, 높은 돌기(62)의 개수가 크면, 높은 돌기(62)의 꼭대기부의 변형은 작기 때문에, 전열관(60)의 내주원의 높은 돌기(62) 부분에 있어서의 반경과 낮은 돌기(63) 부분에 있어서의 반경의 차이는 0.03mm으로 했다.
한편, 비교예는 전열관(60)의 외경이 9.52mm인 경우이다. 이 경우, 높은 돌기(62)의 개수는 30으로 하고, 전열관(60)의 내주원의 높은 돌기(62) 부분에 있어서의 반경과 낮은 돌기(63) 부분에 있어서의 반경의 차이는 0.02mm으로 했다.
도시한 바와 같이, 외경이 4mm 내지 8mm인 경우는 외경이 9.52mm인 경우보다도, 전열관(60)과 핀(50)의 핀 칼라(70) 간의 접촉 열저항이 저감되고 전열관(60)의 관내 전열 성능이 증가하여 열교환기(40)의 열교환 능력이 향상되고 있다. 따라서, 열교환기(40)의 열교환 능력을 증대하기 위해서는 외경을 4mm 이상 8mm 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다.
[제2 실시형태]
도 8은 제2 실시형태에 대하여 설명하기 위한 열교환기(40)의 전열관(60)의 일부 단면도이다. 도시한 바와 같이, 전열관(60)에는 그 내주원을 따라서, 돌기(61)가 형성되어 있으며, 돌기(61)는 높은 돌기(62)와 낮은 돌기(63)를 포함한다. 즉 전열관(60)에는 관축 방향에 대하여 나선 형상으로 높은 돌기(62)와 낮은 돌기(63)가 형성되어 있다. 한편, 이하에서는, 전열관(60)의 내주원의 관 둘레 방향에 있어서의 2개의 이웃하는 높은 돌기(62) 사이에 형성되는 낮은 돌기(63)의 수(개수)를 M으로 표시하기로 한다.
그런데, 전열관(60)의 내주원의 관 둘레 방향에 있어서의 2개의 이웃하는 높은 돌기(62) 사이에 형성되는 낮은 돌기(63)의 개수(M)가 너무 작으면, 전열관(60) 내면의 표면적이 작아짐으로써, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 저하되어 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 한편, 전열관(60)의 내주원의 관 둘레 방향에 있어서의 2개의 이웃하는 높은 돌기(62) 사이에 형성되는 낮은 돌기(63)의 개수(M)가 너무 크면, 낮은 돌기(63) 사이에 냉매가 체류하기 쉬워짐으로써, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 저하되어 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 따라서, 제2 실시형태에서는 전열관(60)의 내주원 상의 2개의 이웃하는 높은 돌기(62) 사이에, 낮은 돌기(63)가 그 개수(M)가 미리 정해진 범위 내의 값이 되도록 형성되어 있다.
도 9는 전열관(60)의 내주원 상의 2개의 이웃하는 높은 돌기(62) 사이에 형성된 낮은 돌기(63)의 개수(M)와 열교환기(40)의 열교환 능력의 개선율 간의 관계를 나타낸 그래프이다. 한편, 이 그래프에서도, 일반적인 사양의 열교환기(40)의 열교환 능력을 100%로 하고 있다. 도시한 바와 같이, 전열관(60)의 내주원 상의 2개의 높은 돌기(62) 사이에 형성된 낮은 돌기(63)의 개수(M)가 2 이상 3 이하의 범위에서, 열교환 능력 개선율은 100%를 넘고 있다. 따라서, 전열관(60)의 내주원 상의 2개의 높은 돌기(62) 사이에 형성된 낮은 돌기(63)의 개수(M)는 2 이상 3 이하의 범위 내의 값인 것이 바람직하다.
이와 같이, 제2 실시형태에서는 전열관(60)의 내주원 상에서, 낮은 돌기(63)는 높은 돌기(62) 사이에, 그 개수(M)가 2 또는 3이 되도록 형성되어 있다. 이에 따라, 높은 돌기(62) 사이의 낮은 돌기(63)의 꼭대기부가 변형되지 않으므로, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 증대되고 열교환기(40)의 열교환 능력이 증대된다. 한편, 낮은 돌기(63)가 높은 돌기(62) 사이에 1개 이하 또는 4개 이상 형성되면, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 저하되어 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 한편, 낮은 돌기(63)의 간격은 관 둘레 방향에 있어서 대략 균등해도 무방하고, 대략 균등하지 않아도 무방하다.
[제3 실시형태]
도 10은 제3 실시형태에 대하여 설명하기 위한 열교환기(40)의 전열관(60)의 일부 단면도이다. 도시한 바와 같이, 전열관(60)에는 그 내주원을 따라서, 돌기(61)가 형성되어 있으며, 돌기(61)는 높은 돌기(62)와 낮은 돌기(63)를 포함한다. 즉, 전열관(60)에는 관축 방향에 대하여 나선 형상으로 높은 돌기(62)와 낮은 돌기(63)가 형성되어 있다. 한편, 이하에서는 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)의 높이를 H로 표시하기로 한다.
그런데, 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)의 높이(H)가 너무 작으면, 전열관(60) 내면의 표면적이 작아짐으로써, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 저하되어 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 한편, 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)의 높이(H)가 너무 크면, 낮은 돌기(63)에 충돌하는 냉매의 양이 많아짐으로써, 전열관(60)의 관내 압력 손실이 증가하여 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 따라서, 제3 실시형태에서는 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)는 그 높이(H)가 미리 정해진 범위 내의 값이 되도록 형성되어 있다.
도 11은 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)의 높이(H)와 열교환기(40)의 열교환 능력의 개선율 간의 관계를 나타낸 그래프이다. 한편, 이 그래프에서도, 일반적인 사양의 열교환기(40)의 열교환 능력을 100%로 하고 있다. 도시한 바와 같이, 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)의 높이가 0.1mm 이상 0.2mm 이하의 범위에서, 열교환 능력 개선율은 100%를 넘고 있다. 따라서, 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)의 높이(H)는 0.1mm 이상 0.2mm 이하의 범위 내의 값인 것이 바람직하다.
이와 같이, 제3 실시형태에서는 전열관(60)의 내주원 상에, 낮은 돌기(63)는 그 높이(H)가 0.1mm 내지 0.2mm의 범위 내의 값이 되도록 형성되어 있다. 이에 따라, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 증가하여, 또는 전열관(60)의 관내 압력 손실이 저하되어, 열교환기(40)의 열교환 능력이 증대된다. 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)의 높이(H)가 0.08mm 이하가 되면, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 저하되어 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 한편, 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)의 높이(H)가 0.25mm 이상이 되면, 전열관(60)의 관내 압력 손실이 증가하여 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다.
[제4 실시형태]
도 12은 제4 실시형태에 대하여 설명하기 위한 열교환기(40)의 전열관(60)의 일부 단면도이다. 도시한 바와 같이, 전열관(60)에는 그 내주원을 따라서, 돌기(61)가 형성되어 있으며, 돌기(61)는 높은 돌기(62)와 낮은 돌기(63)를 포함한다. 즉, 전열관(60)에는 관축 방향에 대하여 나선 형상으로 높은 돌기(62)와 낮은 돌기(63)가 형성되어 있다. 한편, 이하에서는 높은 돌기(62)의 꼭지각을 θ1로 표시하고, 낮은 돌기(63)의 꼭지각을 θ2로 표시하기로 한다.
그런데, 전열관(60)의 내주원 상의 높은 돌기(62)의 꼭지각(θ1)이 너무 작으면, 확관 시에 확관기가 닿아서 그 꼭대기부가 크게 변형됨으로써, 전열관(60)과 핀(50) 간의 밀착성이 저하되어 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 한편, 전열관(60)의 내주원 상의 높은 돌기(62)의 꼭지각(θ1)이 너무 크면, 높은 돌기(62)와 그 옆의 낮은 돌기(63) 사이에 냉매가 체류하기 쉬워짐으로써, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 저하되어 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 따라서, 제4 실시형태에서는, 전열관(60)의 내주원 상의 높은 돌기(62)는 그 꼭지각(θ1)이 미리 정해진 범위 내의 값이 되도록 형성되어 있다.
또, 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)의 꼭지각(θ2)이 너무 크면, 그 내주원에 가까운 부분의 폭이 커짐으로써, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 저하되어 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 한편, 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)의 꼭지각(θ2)이 너무 작으면 제조 한계가 되고, 양산성이 저하되어 제조 비용이 증가한다. 따라서, 제4 실시형태에서는, 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)는 그 꼭지각(θ2)이 미리 정해진 범위 내의 값이 되도록 형성되어 있다.
한편, 열교환기(40)의 제조 시에 전열관(60)의 내주원 상의 높은 돌기(62)에 확관기가 닿고 전열관(60)을 넓히므로, 높은 돌기(62)의 꼭대기부의 변형을 적게 하기 위하여, 높은 돌기(62)의 꼭대기부의 형상은 사다리꼴이 바람직하다. 단, 완전한 사다리꼴이 아니라, 사다리꼴에 가까운 형상, 즉 대략 사다리꼴이어도 무방하다. 한편, 낮은 돌기(63)의 꼭대기부의 형상은 원형이어도 무방하다. 단, 이것도 완전한 원형이 아니라, 원형에 가까운 형상, 즉, 대략 원형이어도 무방하다.
도 13은 전열관(60)의 내주원 상의 높은 돌기(62)의 꼭지각(θ1)과 열교환기(40)의 열교환 능력의 개선율 간의 관계를 나타낸 그래프이다. 한편, 이 그래프에서도, 일반적인 사양의 열교환기(40)의 열교환 능력을 100%로 하고 있다. 도시한 바와 같이, 전열관(60)의 내주원 상의 높은 돌기(62)의 꼭지각(θ1)이 15°이상 30°이하의 범위에서, 열교환 능력 개선율은 100%를 넘고 있다. 따라서, 전열관(60)의 내주원 상의 높은 돌기(62)의 꼭지각(θ1)은 15°이상 30°이하의 범위 내의 값인 것이 바람직하다.
도 14는 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)의 꼭지각(θ2)과 열교환기(40)의 열교환 능력의 개선율 간의 관계를 나타낸 그래프이다. 한편, 이 그래프에서도, 일반적인 사양의 열교환기(40)의 열교환 능력을 100%로 하고 있다. 도시한 바와 같이, 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)의 꼭지각(θ2)이 5°이상 15°이하의 범위에서, 열교환 능력 개선율은 100%를 넘고 있다. 그러나, 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)의 꼭지각(θ2)이 10°보다도 작아지면 제조 한계가 되고, 양산성이 저하되어 제조 비용이 증가한다. 따라서, 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)의 꼭지각(θ2)은 10°이상 15°이하의 범위 내의 값인 것이 바람직하다.
이와 같이, 제4 실시형태에서는 전열관(60)의 내주원 상에, 높은 돌기(62)는 그 꼭지각(θ1)이 15°내지 30°의 범위 내의 값이 되도록 형성되어 있다. 이에 따라, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 증가하여 열교환기(40)의 열교환 능력이 증대된다. 전열관(60)의 내주원 상의 높은 돌기(62)의 꼭지각(θ1)이 10°이하가 되면, 확관 시에 확관기가 닿아서, 그 꼭대기부가 크게 변형되고, 전열관(60)과 핀(50) 간의 밀착성이 저하되어 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 한편, 전열관(60)의 내주원 상의 높은 돌기(62)의 꼭지각(θ1)이 40° 이상이 되면, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 저하되어 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 또, 전열관(60)의 내주원 상의 높은 돌기(62)의 꼭대기부의 형상을 사다리꼴로 함으로써, 확관 시에 확관기가 닿더라도 높은 돌기(62)의 꼭대기부의 변형이 적어진다.
또, 제4 실시형태에서는 전열관(60)의 내주원 상에, 낮은 돌기(63)는 그 꼭지각(θ2)이 10°내지 15°의 범위 내의 값이 되도록 형성되어 있다. 이에 따라, 제조 한계가 되지 않는 범위에서, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 증가하여 열교환기(40)의 열교환 능력이 증대된다. 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)의 꼭지각(θ2)이 20° 이상이 되면, 전열관(60)의 관내 전열 성능이 저하되어 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 한편, 전열관(60)의 내주원 상의 낮은 돌기(63)의 꼭지각(θ2)이 5°이하가 되면, 제조 한계가 되고, 양산성이 저하되어 제조 비용이 증가한다.

Claims (15)

  1. 냉매를 유통시키도록 마련되는 배관;
    상기 배관을 따라 이동하는 상기 냉매를 실외 공기와 열교환시키도록 마련되는 실외 열교환기를 포함하는 실외기; 및
    상기 배관을 따라 이동하는 상기 냉매를 실내 공기와 열교환시키도록 마련되는 실내 열교환기를 포함하는 실내기; 를 포함하고,
    상기 실외 열교환기와 상기 실내 열교환기 중 적어도 하나는,
    상기 냉매가 흐르도록 마련되는 전열관과,
    상기 전열관에 설치된 핀과,
    상기 전열관이 삽입 및 통과되도록 마련되는 삽입 구멍을 형성하고, 상기 전열관의 확관에 의해 상기 전열관에 접촉하는 핀 칼라를 포함하고,
    상기 전열관은,
    상기 전열관의 관축 방향에 대하여 나선 형상으로 배치되고, 상기 전열관의 둘레 방향을 따라 21개 내지 27개가 형성되는 높은 돌기와,
    상기 전열관의 둘레 방향을 따라 이웃하는 2개의 상기 높은 돌기 사이에 배치되고, 상기 높은 돌기보다 0.03mm 내지 0.05mm 낮은 높이를 가지는 낮은 돌기를 포함하는 공기 조화기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 높은 돌기의 꼭대기부의 폭은 상기 낮은 돌기의 꼭대기부의 폭보다 크게 마련되는 공기 조화기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전열관의 둘레 방향을 따라 이웃하는 2개의 상기 높은 돌기 사이에는 2개 또는 3개의 낮은 돌기가 형성되는 공기 조화기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 낮은 돌기의 높이는 0.1mm 내지 0.2mm인 공기 조화기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 높은 돌기는 꼭지각이 15°내지 30°이 되도록 형성되는 공기 조화기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 낮은 돌기는 꼭지각이 10°내지 15°이 되도록 형성되는 공기 조화기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 높은 돌기는 꼭대기부의 형상이 대략 사다리꼴이 되도록 형성되는 공기 조화기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 낮은 돌기는 꼭대기부의 형상이 대략 원형이 되도록 형성되는 공기 조화기.
  9. 냉매가 흐르도록 마련되는 전열관;
    상기 전열관의 전열 면적을 넓히도록 상기 전열관에 설치된 핀;
    상기 전열관이 삽입 및 통과되도록 마련되는 삽입 구멍을 형성하고, 상기 전열관의 확관에 의해 상기 전열관에 접촉하는 핀 칼라; 를 포함하고,
    상기 전열관은,
    상기 전열관의 관축 방향에 대하여 나선 형상으로 배치되고, 상기 전열관의 둘레 방향을 따라 21개 내지 27개가 형성되는 높은 돌기; 와,
    상기 전열관의 둘레 방향을 따라 이웃하는 2개의 상기 높은 돌기 사이에 배치되고, 상기 높은 돌기보다 0.03mm 내지 0.05mm 낮은 높이를 가지는 낮은 돌기; 를 포함하는 열교환기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 높은 돌기의 꼭대기부의 폭은 상기 낮은 돌기의 꼭대기부의 폭보다 크게 마련되는 열교환기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전열관의 둘레 방향을 따라 이웃하는 2개의 상기 높은 돌기 사이에는 2개 또는 3개의 낮은 돌기가 형성되는 열교환기.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 낮은 돌기의 높이는 0.1mm 내지 0.2mm인 열교환기.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 높은 돌기는 꼭지각이 15°내지 30°이 되도록 형성되는 열교환기.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 낮은 돌기는 꼭지각이 10°내지 15°이 되도록 형성되는 열교환기.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 높은 돌기는 꼭대기부의 형상이 대략 사다리꼴이 되도록 형성되고,
    상기 낮은 돌기는 꼭대기부의 형상이 대략 원형이 되도록 형성되는 열교환기.
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