JP3110197U - 熱交換器の冷媒管 - Google Patents

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Abstract

【課題】 熱交換器のコスト低減及び小型化と空気側の圧力損失減少のような細径管の長所を有すると共に、熱伝達効率を向上させて熱交換性能を極大化させることが可能な冷媒管を提供すること。
【解決手段】 多数の冷却フィンが結合され、冷媒と空気とを熱交換させる熱交換器の冷媒管において、前記冷媒管５１は５．３ｍｍ以下の外径を有し、内周面に多数のフィン５３が螺旋状に突設されている。
【選択図】 図１

Description

本考案は熱交換器の冷媒管に係り、特に管の内周面に多数のフィンが螺旋状に突出し、冷媒が流れながら熱交換される空気調和器用熱交換器の冷媒管に関する。
一般的な空気調和器用熱交換器は、図３に示すように、内部に冷媒が流れる冷媒管１１と、前記冷媒管１１が貫いた状態に取り付けられた多数の冷却フィン３とからなり、前記冷媒管１１を流れる冷媒と冷媒管１１の周囲の空気とが熱交換されるように構成されている。
従来の熱交換器に用いられる冷媒管１１は、図４及び図５に示すように、７ｍｍまたは９ｍｍの外径を有し、その内周面に多数のフィン１３が突出し、前記フィン１３同士の間にグルーブがそれぞれ設けられ、前記フィン１３とグルーブ１５によって冷媒管１１内部の熱伝達面積が増大し、温度境界層が撹乱され、冷媒管１１を流れる冷媒と冷媒管１１の周囲の空気との熱交換を促進させる。
即ち、前記フィン１３とグルーブ１５によって液状または蒸気状の冷媒と接触する冷媒管１１の面積が増大し、低流速の冷媒においても毛細管効果と剪断力によって管内に形成された液膜の乱流の強度も増加して熱交換効果が増大するが、前記フィン１３の個数及び形状によって、冷媒と管壁面との接触面積、液膜の乱流化度及び液膜の膜厚などが可変される。
従って、前記冷媒管１１を製造する際には、前記フィン１３がそれぞれの用途に合わせて最適化されるようにフィンの個数、フィンの高さ、フィンの突出角、フィンのねじれ角などの加工変数を選定しなければならない。前記フィンの形状を設計する方式には定型化されたものが未だ存在していないので、実験によって最適の組合を見出す方式で行われている実情である。
つまり、前記フィンは各加工変数を変更しながら行う実験によって冷媒量や冷媒の種類、外部環境などの熱交換器の使用条件から最適の組合を見出す方式で設計されている。このような方式で設計された従来の熱交換器に用いられる冷媒管１１は、７ｍｍまたは９ｍｍの外径と０．２７ｍｍの管厚ｔ１を有するように形成されたもので、その内周面に突出しているフィン１３は６０個からなり、０．１５ｍｍの高さＨ１、５６°の突出角β１、１８°のねじれ角α１を有する。
ところで、最近、熱交換器の製造コストと空気側の圧力損失を低減させるために、前記冷媒管１１の外径を縮小して製造する必要性が台頭している。しかし、前記冷媒管１１の外径を縮小しながら、従来の冷媒管１１に形成していたフィン１３の形状をそのまま適用すると、むしろ前記冷媒の圧力損失が増加して熱交換効率が低減するだけでなく、フィン１３が加工可能な寸法を外れてしまい冷媒管１１の製造が難しくなるという問題がある。
また、上述した従来の熱交換器に用いられる冷媒管１１は、冷媒を代替冷媒に変更する場合を考慮せずに設計したものなので、前記冷媒を変更すれば、冷媒の圧力損失及び熱伝達係数が変化され、性能を十分発揮できなくなるという問題がある。従って、前記冷媒管の外径を縮小させながら、前記冷媒管に設けられたフィンの形状及び個数を最適化することにより、冷媒の圧力損失を低減させると共に熱伝達係数のような熱伝達性能を向上させることができる冷媒管の開発が求められる。
本考案はかかる問題点を解決するためのもので、その目的は冷媒管の外径を縮小させながら、冷媒管の内周面に突出しているフィンを縮小された外径の冷媒管に最も適するように形成することにより、熱交換器のコスト低減及び小型化と空気側の圧力損失減少のような細径管の長所を有すると共に、熱伝達効率を向上させて熱交換性能を極大化させることが可能な冷媒管を提供することにある。
請求項１に記載の本考案は、多数の冷却フィンが結合され、内周面に多数のフィンが螺旋状に突出され、内部に流れる冷媒と周辺の空気とを熱交換させる熱交換器の冷媒管において、前記冷媒管は５．３mm以下の外径と０．１６ｍｍ〜０．２ｍｍの管厚を有し、前記冷媒管の内部面に突出したフィンの個数は４０〜５０個、フィンの高さは０．１５〜０．１８mm、フィンの突出角は３８〜４２°、フィンのねじれ角は６〜２０°であるようにした熱交換器の冷媒管を要旨とする。
本考案による熱交換器の冷媒管は、冷媒管の外径が縮小され、縮小された外径の冷媒管に適するようにフィンが形成され、熱交換器の製造コストの低減及び小型化と空気側の圧力損失減少のような細径管の長所を全て生かしながら、前記冷媒管による熱伝達効率を向上させて熱交換の性能を極大化させる利点がある。特に、本考案による冷媒管は、細径管に適した形態でフィンが設計され、前記フィンによる冷媒側圧力損失が最小化されると共に、冷媒管製造時の公差管理が容易であるという利点がある。
以下、本考案の実施例を添付図に基づいて説明する。図１は本考案に係る熱交換器の冷媒管構造を示す一部切欠図、図２は本考案に係る冷媒管を拡大して示す一部断面図である。図１及び図２に示すように、本考案による熱交換器の冷媒管では、多数の冷却フィン（図示せず）を貫いた状態に取り付けられた冷媒管において、前記冷媒管５１は５．３ｍｍ以下の外径を有し、内周面に多数のフィン５３が突出しており、前記フィン５３同士の間にグルーブ５５がそれぞれ形成されている。
ここで、前記冷媒管５１は０．１６〜０．２ｍｍの管厚ｔを有するように形成され、前記フィン５３は冷媒管５１の内周面に４０〜５０個突設されると共に、ねじれ角（α）６〜２０°、高さ（Ｈ）０．１５〜０．１８ｍｍ、突出角（β）３８〜４２°を有する。前記フィンのねじれ角αは６〜１０°もしくは１６〜２０°とすることが好ましい。
このような本考案による冷媒管を用いた熱交換器では、冷媒管５１の外径が５．３ｍｍに縮小されて７ｍｍまたは９ｍｍの管径を有する冷媒管を使用した熱交換器に比べて、同一冷媒流量における冷媒側圧力損失が増加し且つ管厚ｔが減少するので、このような冷媒側圧力損失及び管厚ｔの減少を考慮し、縮小された外径の冷媒管に適するようにフィン５３が設計された。その結果、実験により、前記冷媒管５１の冷媒側圧力損失が減少して熱交換性能が向上し、冷媒管５１製造時のフィンの公差管理が可能となることが分った。
また、前記冷媒管５１の構造を同一にした状態で冷媒を代替冷媒に変更しても、その圧力損失及び熱伝達係数が変化するので、代替冷媒の使用も考慮して前記フィン５３の形状が設計された。
本考案の実施形態による熱交換器の冷媒管構造を示す一部切欠図である。 本考案の実施形態による熱交換器の冷媒管を拡大して示す一部断面図である。 一般的な熱交換器を示す斜視図である。 従来の技術による熱交換器の冷媒管構造を示す一部切欠図である。 従来の技術による熱交換器の冷媒管を拡大して示す一部断面図である。
符号の説明
５１ 冷媒管
５３ フィン
５５ グルーブ
ｔ 冷媒管の管厚
Ｈ フィンの高さ
α フィンのねじれ角
β フィンの突出角

Claims (3)

  1. 多数の冷却フィンが結合され、内周面に多数のフィンが螺旋状に突出され、内部に流れる冷媒と周辺の空気とを熱交換させる熱交換器の冷媒管において、
    前記冷媒管は５．３mm以下の外径と０．１６ｍｍ〜０．２ｍｍの管厚を有し、前記冷媒管の内部面に突出したフィンの個数は４０〜５０個、フィンの高さは０．１５〜０．１８mm、フィンの突出角は３８〜４２°、フィンのねじれ角は６〜２０°であることを特徴とする熱交換器の冷媒管。
  2. 前記フィンのねじれ角は６〜１０°であることを特徴とする請求項１記載の熱交換器の冷媒管。
  3. 前記フィンのねじれ角は１６〜２０°であることを特徴とする請求項１記載の熱交換器の冷媒管。
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