JPH08210730A - Heat transfer tube for non-azeotrope refrigerant, heat exchanger using the tube, and refrigerating and air conditioner using the exchanger - Google Patents

Abstract

PURPOSE: To provide a high heat transfer performance even if non-azeotrope refrigerant is used by providing an inner surface offset fin protruding into vapor flow or a liquid film of the inner surface of a tube. CONSTITUTION: In a heat transfer tube used for a condenser or an evaporator for forming a refrigerating cycle using non-azeotrope refrigerant, an inner surface offset film 3 protruding into the vapor flow or liquid film of the inner surface of the tube is provided. Grooves 1, 2 of narrow width 6 are provided between the fin 3 and an inner surface offset fin 2. Thus, new concentration boundary layer is developed from the end to reduce its diffusing resistance. As a result, a heat transfer tube having high heat transfer rate can be realized for the non-azeotrope refrigerant.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、非共沸混合冷媒を作動
流体とする冷凍機、空調機に用いられる熱交換器に係
り、特に、図２に示すようなクロスフィンチュ−ブ形熱
交換器の凝縮器および蒸発器及びそれに用いられる伝熱
管に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat exchanger used in a refrigerator and an air conditioner using a non-azeotropic mixed refrigerant as a working fluid, and more particularly to a cross fin tube type heat exchanger as shown in FIG. The present invention relates to a condenser and an evaporator of an exchanger and a heat transfer tube used therefor.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ＨＣＦＣ−２２などの単一冷媒を作動流
体として用いる従来の冷凍機、空調機の熱交換器用伝熱
管としては、平滑管のほかに、図３に示すようなねじり
角度が一種類の溝を持った内面らせん溝付き管が用いら
れていた。2. Description of the Related Art In addition to smooth tubes, conventional heat exchanger tubes for refrigerators and air conditioners that use a single refrigerant such as HCFC-22 as a working fluid have a twist angle as shown in FIG. Inner spiral grooved tubes with different types of grooves were used.

【０００３】また、二種類の溝が交差するクロス溝付き
管としては、単一冷媒を対象として、特開平３−２３４
３０２号公報に記載のものなどが提案されている。Further, as a cross grooved tube in which two kinds of grooves intersect, a single refrigerant is targeted, and it is disclosed in JP-A-3-234.
Those described in Japanese Patent No. 302 have been proposed.

【０００４】又、一枚の板を丸めて筒状にし、その合わ
せ目を溶接して伝熱管を作る方法に関しては、特開平４
−２０３７９６号公報に記載のものなどがある。A method for making a heat transfer tube by rolling a single plate into a tubular shape and welding the joints thereof is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4
For example, those described in Japanese Patent Publication No. 203796 are available.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のシングル溝を持
った内面らせん溝付き管は、単一冷媒に対して優れた伝
熱性能を示す。しかし、ＨＣＦＣ−２２の代替冷媒とし
て有力視されているＨＦＣ系の２種あるいは３種の非共
沸混合冷媒に対しては、単一冷媒ほどの効果が得られな
い。図４に、従来の内面らせん溝付き管を用いた時の単
一冷媒と混合冷媒との凝縮熱伝達率の比較を示す。曲線
ａが、単一冷媒についての実験結果を示し、曲線ｂが、
非共沸混合冷媒についての実験結果を示す。図４から明
らかように、非共沸混合冷媒の凝縮熱伝達率は、単一冷
媒の熱伝達率より低下している。この時の非共沸混合冷
媒としては、ＨＦＣ−３２、ＨＦＣ−１２５、ＨＦＣ−
１３４ａを各々３０、１０、６０ｗｔ％ずつ混合したも
のを用いた。A conventional tube with an internal spiral groove having a single groove exhibits excellent heat transfer performance for a single refrigerant. However, it is not as effective as a single refrigerant for HFC-based two-type or three-type non-azeotropic mixed refrigerants, which are regarded as promising alternatives for HCFC-22. FIG. 4 shows a comparison of the condensation heat transfer rates of the single refrigerant and the mixed refrigerant when the conventional tube with the inner spiral groove is used. Curve a shows the experimental results for a single refrigerant and curve b is
The experimental result about a non-azeotropic mixed refrigerant is shown. As is clear from FIG. 4, the condensation heat transfer coefficient of the non-azeotropic mixed refrigerant is lower than the heat transfer coefficient of the single refrigerant. As the non-azeotropic mixed refrigerant at this time, HFC-32, HFC-125, HFC-
A mixture of 134a of 30, 10 and 60 wt% was used.

【０００６】本発明の目的は、非共沸混合冷媒を用いた
場合でも、図４に示す曲線ｃのように、高い伝熱性能を
有する伝熱管およびそれを用いた熱交換器を提供するこ
とである。An object of the present invention is to provide a heat transfer tube having a high heat transfer performance as shown by a curve c in FIG. 4 even when a non-azeotropic mixed refrigerant is used, and a heat exchanger using the heat transfer tube. Is.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の非共沸混合冷媒用伝熱管は、非共沸混合冷
媒を用いた冷凍サイクルを構成する凝縮器もしくは蒸発
器に使用される伝熱管において、管内面の蒸気流中ある
いは液膜中に突き出した内面オフセットフィンを設けた
ことを特徴とするものである。In order to achieve the above object, the heat transfer tube for a non-azeotropic mixed refrigerant of the present invention is used in a condenser or an evaporator constituting a refrigeration cycle using a non-azeotropic mixed refrigerant. In the heat transfer tube described above, an inner surface offset fin protruding into the vapor flow or the liquid film on the inner surface of the tube is provided.

【０００８】又、非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクル
を構成する凝縮器もしくは蒸発器に使用される伝熱管に
おいて、内面オフセットフィンと内面オフセットフィン
の間に狭い幅の溝を設けたことを特徴とするものであ
る。Further, in a heat transfer tube used in a condenser or an evaporator constituting a refrigeration cycle using a non-azeotropic mixed refrigerant, a groove having a narrow width is provided between the inner surface offset fins. It is a feature.

【０００９】又、非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクル
を構成する凝縮器もしくは蒸発器に使用される伝熱管に
おいて、内面オフセットフィンと内面オフセットフィン
の間に狭い幅の溝を設け、この溝の幅δを１次溝のピッ
チＰ_f1の１／２以下にしたことを特徴とするものであ
る。Further, in a heat transfer tube used in a condenser or an evaporator constituting a refrigeration cycle using a non-azeotropic mixed refrigerant, a groove having a narrow width is provided between the inner surface offset fins and the inner surface offset fins. The width δ is set to 1/2 or less of the pitch P _f1 of the primary grooves.

【００１０】上記目的を達成するために、本発明の非共
沸混合冷媒用熱交換器は、非共沸混合冷媒を用いた冷凍
サイクルを構成する凝縮器もしくは蒸発器において、請
求項１から３のいずれかに記載の伝熱管を用いたもので
ある。In order to achieve the above object, the heat exchanger for a non-azeotropic mixed refrigerant of the present invention is a condenser or an evaporator constituting a refrigeration cycle using a non-azeotropic mixed refrigerant. The heat transfer tube described in any one of 1.

【００１１】又、非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクル
を構成する凝縮器もしくは蒸発器において、請求項１か
ら３のいずれかに記載の伝熱管をクロスフィンチュ−ブ
形熱交換器に組み立てる場合、伝熱管内に液体の圧力を
作用させて拡管し、フィンと密着させて形成したことを
特徴とするものである。In a condenser or an evaporator constituting a refrigeration cycle using a non-azeotropic mixed refrigerant, the heat transfer tube according to any one of claims 1 to 3 is assembled into a cross fin tube type heat exchanger. In this case, the heat transfer tube is formed by applying a liquid pressure to expand the tube and bringing the tube into close contact with the fins.

【００１２】上記目的を達成するために、本発明の冷凍
・空調機は、非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルの凝
縮器あるいは蒸発器に請求項４又は５に記載の熱交換器
を用いたものである。In order to achieve the above object, the refrigeration / air conditioner of the present invention uses the heat exchanger according to claim 4 as a condenser or an evaporator of a refrigeration cycle using a non-azeotropic mixed refrigerant. It was what I had.

【００１３】[0013]

【作用】上記のように構成しているので、管内面の蒸気
流中あるいは液膜中に突き出した内面オフセットフィン
によって、その先端から新たな濃度境界層を発達させる
ことにより拡散抵抗を低減させることができる。その結
果、非共沸混合冷媒に対して高い熱伝達率を有する伝熱
管を実現することができる。With the above-mentioned configuration, the diffusion resistance is reduced by developing a new concentration boundary layer from the tip of the inner surface offset fin protruding into the vapor flow or liquid film on the inner surface of the tube. You can As a result, it is possible to realize a heat transfer tube having a high heat transfer coefficient with respect to the non-azeotropic mixed refrigerant.

【００１４】又、内面オフセットフィンと内面オフセッ
トフィンとの間に狭い幅の溝を設けたことにより、管内
を流れる非共沸混合冷媒の流動抵抗を減少させ、圧力損
失を小さくするとともに、管内伝熱面積を増加させるこ
とにより、非共沸混合冷媒に対して高い熱伝達率を有す
る伝熱管を実現することができる。Further, by providing a groove having a narrow width between the inner surface offset fins and the inner surface offset fins, the flow resistance of the non-azeotropic mixed refrigerant flowing in the pipe is reduced, the pressure loss is reduced, and the transmission in the pipe is reduced. By increasing the heat area, it is possible to realize a heat transfer tube having a high heat transfer coefficient for the non-azeotropic mixed refrigerant.

【００１５】又、上述した伝熱管を用いることにより、
高い冷媒側熱伝達率を有する非共沸混合冷媒用熱交換器
を実現することができる。Further, by using the above-mentioned heat transfer tube,
A heat exchanger for non-azeotropic mixed refrigerant having a high heat transfer coefficient on the refrigerant side can be realized.

【００１６】又、この熱交換器を用いることにより、効
率の高い、コンパクトな非共沸混合冷媒用冷凍・空調機
を実現することができる。By using this heat exchanger, it is possible to realize a highly efficient and compact refrigerating / air-conditioning machine for non-azeotropic mixed refrigerant.

【００１７】[0017]

【実施例】本発明の一実施例を図１、図２、図４、図
５、図８から図１１により説明する。図１は、本発明の
一実施例である伝熱管内面を展開して示す図、図２は、
クロスフィンチュ−ブ形熱交換器の斜視図、図４は、単
一冷媒と非共沸混合冷媒の性能を比較して示す図、図５
は、非共沸混合冷媒の気液平衡線図、図７は、クロス溝
付き伝熱管内面を展開して示す図、図８は、本実施例の
伝熱管内面を展開して示す図、図９は、図８におけるＡ
−Ａ断面図、図１０は、本実施例である伝熱管内面を展
開して示す図、図１１は、図１０におけるＡ−Ａ断面図
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 4, 5, and 8 to 11. FIG. 1 is a diagram showing an expanded inner surface of a heat transfer tube according to an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 5 is a perspective view of a cross fin tube type heat exchanger, FIG. 4 is a view showing performances of a single refrigerant and a non-azeotropic mixed refrigerant in comparison, and FIG.
FIG. 7 is a vapor-liquid equilibrium diagram of a non-azeotropic mixed refrigerant, FIG. 7 is a diagram showing the inner surface of a heat transfer tube with cross grooves in a developed manner, and FIG. 9 is A in FIG.
-A sectional drawing, Drawing 10 is a figure which expands and shows the inner surface of the heat exchanger tube which is a present Example, and Drawing 11 is an AA sectional view in Drawing 10.

【００１８】図２に示すように、多数の平行に並んだフ
ィン７を貫通して、伝熱管８が挿入されている。フィン
７の表面には、ル−バと呼ばれる多数の切り起こしが設
けられている。図３は、図２に示すクロスフィンチュ−
ブ形熱交換器に用いられている通常の内面らせん溝付き
管であり、管内径は６〜１０mm、溝深さは０．１〜０．
３mm、溝ピッチは０．１〜０．３mm、らせん溝角度は０
〜２５度、溝形状は台形、フィン先端角度は３０〜４０
度に形成されている。As shown in FIG. 2, a heat transfer tube 8 is inserted through a number of fins 7 arranged in parallel. On the surface of the fin 7, a large number of cut-and-raised parts called louvers are provided. FIG. 3 is a cross fin tue shown in FIG.
This is a normal tube with a spiral groove on the inner surface, which is used in a tube-shaped heat exchanger. The tube inner diameter is 6 to 10 mm and the groove depth is 0.1 to 0.
3mm, groove pitch 0.1-0.3mm, spiral groove angle 0
-25 degrees, groove shape is trapezoid, fin tip angle is 30-40
Is formed every time.

【００１９】この溝付き管内を例えば、ＨＦＣ−３２、
ＨＦＣ−１３４ａの２種混合冷媒などの非共沸混合冷媒
が流れて、凝縮する場合を考える。図５は、横軸には、
片方の冷媒（ここではＨＦＣ−３２）のモル濃度をと
り、縦軸には温度をとって示している非共沸混合冷媒の
気液平衡線図である。図５に示すように、曲線イは露点
曲線とよばれ、凝縮を開始する温度を表す。この曲線イ
より上にある非共沸混合冷媒は、蒸気の状態である。曲
線ロは、沸点曲線とよばれ、沸騰を開始する温度を表
す。この曲線ロより下にある非共沸混合冷媒は、液の状
態である。ＨＦＣ−３２のモル濃度がＣである非共沸混
合冷媒が、蒸気の状態Ｃ１から次第に冷却されて、液の
状態になる過程を考える。Ｃ１の状態の蒸気が冷され
て、温度Ｔ２まで低下すると露点温度に到達し、凝縮が
始まる。そして、さらに温度が下がって、温度Ｔ３を過
ぎ、温度Ｔ４に至って凝縮が完了する。このように、非
共沸混合冷媒では、凝縮温度が一定ではなく、ある範囲
を変化することが特徴的である。The inside of the grooved pipe is, for example, HFC-32,
Consider a case where a non-azeotropic mixed refrigerant such as a mixed refrigerant of HFC-134a flows and condenses. In Figure 5, the horizontal axis is
FIG. 3 is a vapor-liquid equilibrium diagram of a non-azeotropic mixed refrigerant in which the molar concentration of one refrigerant (here, HFC-32) is taken and the vertical axis is the temperature. As shown in FIG. 5, curve a is called a dew point curve and represents the temperature at which condensation starts. The non-azeotropic mixed refrigerant above the curve a is in a vapor state. The curve B is called a boiling point curve and represents the temperature at which boiling starts. The non-azeotropic mixed refrigerant below the curve B is in a liquid state. Consider a process in which a non-azeotropic mixed refrigerant having a HFC-32 molar concentration of C is gradually cooled from a vapor state C1 to a liquid state. When the steam in the state of C1 is cooled and drops to the temperature T2, the dew point temperature is reached and condensation starts. Then, the temperature further decreases, passes the temperature T3, reaches the temperature T4, and the condensation is completed. As described above, in the non-azeotropic mixed refrigerant, the condensing temperature is not constant but changes in a certain range.

【００２０】他の１つの特徴は、凝縮する液の濃度が、
そのまま残る蒸気の濃度と違うことである。図５におい
て、温度がＴ３の時に、ＨＦＣ−３２の濃度はＣ３には
ならないで、濃度Ｂ３の凝縮液と、濃度Ｄ３の蒸気とに
分かれてしまう。この理由は、次のように説明できる。
ＨＦＣ−３２は、ＨＦＣ１３４ａに比べ、凝縮しにくい
性質を持っている。従って、凝縮面では、ＨＦＣ−１３
４ａの濃度の高い液が凝縮し、ＨＦＣ−３２の濃度の高
い蒸気が取り残される。その結果、気液界面には濃度分
布が生じる。特に、蒸気側のＨＦＣ−３２の濃度が高い
領域（これを濃度境界層と呼ぶ）は、管中心部に存在す
る濃度Ｃの蒸気の凝縮を阻害する働きをするので、非共
沸混合冷媒の凝縮性能低下の原因と考えられる。Another characteristic is that the concentration of the condensed liquid is
This is different from the concentration of steam that remains. In FIG. 5, when the temperature is T3, the concentration of HFC-32 does not become C3, but is divided into a condensate of concentration B3 and a vapor of concentration D3. The reason for this can be explained as follows.
HFC-32 has a property of being less likely to be condensed than HFC134a. Therefore, in terms of condensation, HFC-13
The liquid having a high concentration of 4a is condensed, and the vapor having a high concentration of HFC-32 is left behind. As a result, a concentration distribution is generated at the gas-liquid interface. In particular, the region where the concentration of HFC-32 on the vapor side is high (this is referred to as the concentration boundary layer) acts to hinder the condensation of the vapor of concentration C existing in the center of the tube, so that the non-azeotropic mixed refrigerant It is considered to be the cause of the deterioration of the condensation performance.

【００２１】図６は、図３に示す普通の内面らせん溝付
き管の内面を展開して示した図である。非共沸混合冷媒
の場合には、比較的凝縮しやすい冷媒と、比較的凝縮し
にくい冷媒が存在するので、比較的凝縮しやすい冷媒が
先に凝縮して液体になり、比較的凝縮しにくい冷媒は、
ガスのまま残って濃度境界層を形成する。図６に示すよ
うに、内面らせん溝付き管内の濃度境界層１１は、らせ
ん溝１に沿って形成されるので濃度境界層は厚くなり、
比較的凝縮しやすい冷媒が管壁に拡散するのを妨げる働
きをする。その結果、内面らせん溝付き管内における非
共沸混合冷媒の凝縮熱伝達率が低下する。FIG. 6 is a developed view of the inner surface of the ordinary inner spiral grooved tube shown in FIG. In the case of a non-azeotropic mixed refrigerant, there are a refrigerant that is relatively easy to condense and a refrigerant that is relatively hard to condense, so the refrigerant that is relatively easy to condense first becomes a liquid and then relatively hard to condense. The refrigerant is
The gas remains as it is to form a concentration boundary layer. As shown in FIG. 6, since the concentration boundary layer 11 in the tube with the spiral groove on the inner surface is formed along the spiral groove 1, the concentration boundary layer becomes thicker,
It acts to prevent the relatively easily condensed refrigerant from diffusing into the tube wall. As a result, the condensation heat transfer coefficient of the non-azeotropic mixed refrigerant in the tube with the spiral groove on the inner surface is reduced.

【００２２】非共沸混合冷媒の凝縮熱伝達率を改善する
ためには、濃度境界層を分断する必要がある。そこで図
７に示すような、角度の異なる２種類の溝を交差させた
クロス溝付き管が有効であるが、このクロス溝付き管の
欠点は、流れが１次溝に沿って流れているので、濃度境
界層を更新するために２次溝の幅をかなり広くとらなけ
ればならないことである。２次溝の幅が広いということ
は、フィンの占める割合が少なくなり、伝熱面積の減少
をもたらし、その結果、伝熱量の減少につながる。In order to improve the condensation heat transfer coefficient of the non-azeotropic mixed refrigerant, it is necessary to divide the concentration boundary layer. Therefore, as shown in FIG. 7, a pipe with a cross groove in which two types of grooves having different angles are crossed is effective, but the disadvantage of this pipe with a cross groove is that the flow is along the primary groove. In order to renew the concentration boundary layer, the width of the secondary groove must be made quite wide. The wide width of the secondary groove reduces the proportion of the fins and reduces the heat transfer area, resulting in a decrease in the amount of heat transfer.

【００２３】図８は、本実施例の伝熱管の内面を展開し
て示した図である。図８に示すように、オフセットフィ
ンが管軸に対して斜めに設けられている。各オフセット
フィンは、冷媒の流れの中央に位置しているので、管壁
近くの非共沸混合冷媒は、各オフセットフィンの先端か
ら新たな濃度境界層を形成し、その結果、濃度境界層の
厚さは平均すると薄くなる。従って、濃度の拡散抵抗は
低減され、高い物質伝達率が得られる。その結果、内面
オフセットフィン管内における非共沸混合冷媒の凝縮熱
伝達率は向上する。FIG. 8 is a developed view of the inner surface of the heat transfer tube of this embodiment. As shown in FIG. 8, offset fins are provided obliquely to the tube axis. Since each offset fin is located in the center of the refrigerant flow, the non-azeotropic mixed refrigerant near the tube wall forms a new concentration boundary layer from the tip of each offset fin, and as a result, the concentration boundary layer The thickness is thin on average. Therefore, the diffusion resistance of the concentration is reduced and a high mass transfer rate is obtained. As a result, the condensation heat transfer coefficient of the non-azeotropic mixed refrigerant in the inner surface offset fin tube is improved.

【００２４】図９は、図８のＡ−Ａ断面図である。実線
で示すＡ−Ａ断面位置に位置するフィンと、破線で示す
上流側にあるフィンとが重なり合っており、オフセット
フィンが切り替わる位置での流動抵抗が大きいことが予
想される。FIG. 9 is a sectional view taken along line AA of FIG. The fin located at the AA cross-section position shown by the solid line and the upstream fin shown by the broken line overlap each other, and it is expected that the flow resistance at the position where the offset fin is switched is large.

【００２５】これを避けるために、図１、図１０に示す
ように、オフセットフィンとオフセットフィンとの間に
狭い隙間δを設けている。この狭い隙間は、図７に示す
２次溝とはその作用が異なり、オフセットフィンとオフ
セットフィンとの重なりを防ぐためのものなので、隙間
δはごく狭いもので良く、伝熱面積の減少とならない。
オフセットフィンとオフセットフィンとの間の隙間δの
値としては、毛細管現象による液膜の引上げを阻害しな
い範囲を考慮に入れて、１次溝の溝ピッチｐの１／２以
下が望ましい。In order to avoid this, as shown in FIGS. 1 and 10, a narrow gap δ is provided between the offset fins. This narrow gap has a different function from that of the secondary groove shown in FIG. 7 and is for preventing the offset fins from overlapping with each other. Therefore, the gap δ may be extremely narrow and does not reduce the heat transfer area. .
The value of the gap δ between the offset fins is preferably 1/2 or less of the groove pitch p of the primary grooves in consideration of the range that does not hinder the pulling up of the liquid film due to the capillary phenomenon.

【００２６】オフセットフィンとオフセットフィンとの
重なりを防ぐ別の方法は、図１１に示すように、オフセ
ットフィンの肉厚を薄くし、オフセットフィンが切り替
わる位置でも、上流側のオフセットフィンと下流側のオ
フセットフィンが重なり合わないようにすることであ
る。このためには、オフセットフィンの肉厚は、やは
り、１次溝の溝ピッチｐの１／２以下が望ましい。Another method for preventing the offset fins from overlapping with each other is to reduce the wall thickness of the offset fins as shown in FIG. 11 so that even if the offset fins are switched, the offset fins on the upstream side and the offset fins on the downstream side are changed. This is to prevent the offset fins from overlapping. For this purpose, it is desirable that the wall thickness of the offset fins be 1/2 or less of the groove pitch p of the primary grooves.

【００２７】このようにオフセットフィンを伝熱管内面
に配置したので、各オフセットフィンの先端から濃度境
界層が新しくされ、その結果、濃度の拡散抵抗は低減さ
れて高い物質伝達率が得られる。これらの結果、本実施
例の伝熱管は、非共沸混合冷媒の凝縮に対して高い性能
を示す。図４の曲線ｃはその一例で、普通のらせん溝付
き管の性能（曲線ｂ）より高い性能を示している。Since the offset fins are arranged on the inner surface of the heat transfer tube in this manner, the concentration boundary layer is renewed from the tip of each offset fin, and as a result, the diffusion resistance of the concentration is reduced and a high mass transfer coefficient is obtained. As a result, the heat transfer tube of this embodiment exhibits high performance for condensation of the non-azeotropic mixed refrigerant. The curve c in FIG. 4 is an example thereof, and shows higher performance than the performance of the ordinary spiral grooved tube (curve b).

【００２８】又、実験結果の一例として、曲線ｂは従来
のらせん溝付き管の実験結果、曲線ｃは本実施例の伝熱
管の結果を図４に示す。図４から分かるように、質量速
度が広い範囲にわったって、熱伝達率が向上しているこ
とが明らかである。Also, as an example of the experimental results, curve b shows the experimental result of the conventional spiral grooved tube, and curve c shows the result of the heat transfer tube of this embodiment in FIG. As can be seen from FIG. 4, it is clear that the heat transfer coefficient is improved over a wide range of mass velocity.

【００２９】以上、主に凝縮を例にとって述べてきた
が、本実施例の伝熱管は、蒸発の場合にも同様の効果を
発揮する。すなわち、本発明によれば、非共沸混合冷媒
の液に生じる濃度境界層がオフセットフィンによって分
断され、しかも、このオフセットフィンによって濃度境
界層が更新されるので、蒸発の場合にも高い熱伝達率を
得ることができる。Although the condensation has been mainly described above as an example, the heat transfer tube of the present embodiment exhibits the same effect in the case of evaporation. That is, according to the present invention, the concentration boundary layer generated in the liquid of the non-azeotropic mixed refrigerant is divided by the offset fin, and the concentration boundary layer is renewed by the offset fin, so that high heat transfer is achieved even in the case of evaporation. You can get a rate.

【００３０】図１６及び表１は、本実施例の内面オフセ
ットフィン伝熱管の寸法仕様の一例である。１次溝のピ
ッチを０．４mmとしたので、２次溝の幅δは０．２mmと
している。FIG. 16 and Table 1 show an example of dimensional specifications of the inner surface offset fin heat transfer tube of this embodiment. Since the pitch of the primary grooves is 0.4 mm, the width δ of the secondary grooves is 0.2 mm.

【００３１】[0031]

【表１】 [Table 1]

【００３２】次に、この伝熱管を非共沸混合冷媒用熱交
換器に用いた場合の実施例について説明する。図２は、
クロスフィンチュ−ブ形熱交換器とよばれるもので、多
数の平行に置かれたフィン７に伝熱管８が挿入されてい
る。フィンの表面には、空気側熱伝達率を向上させるた
めに、一般にル−バ９が設けられる。空気は、矢印６の
方向から流入し、フィン間を流れる。Next, an embodiment in which this heat transfer tube is used in a heat exchanger for non-azeotropic mixed refrigerant will be described. Figure 2
This is called a cross fin tube type heat exchanger, in which a heat transfer tube 8 is inserted into a large number of fins 7 placed in parallel. Louvers 9 are generally provided on the surfaces of the fins in order to improve the heat transfer coefficient on the air side. Air flows in from the direction of arrow 6 and flows between the fins.

【００３３】熱交換器の総合伝熱性能を表すものとして
熱通過率がある。熱通過率には、空気側熱伝達率、冷媒
側熱伝達率、接触熱抵抗などが含まれている。空気流速
を横軸に、熱通過率を縦軸にとり、各種熱交換器の性能
を図１１に比較して示した。曲線ａ２は、従来のらせん
溝付き管に単一冷媒ＨＣＦＣ−２２を流した場合、曲線
ｂ２は、従来のらせん溝付き管に非共沸混合冷媒を流し
た場合、曲線ｃ２は、本実施例の伝熱管に非共沸混合冷
媒を流した場合である。図１２から分かるように、曲線
ｃ２は、曲線ｂ２より、熱通過率が高くなっており、非
共沸混合冷媒でありながら、単一冷媒ＨＣＦＣ−２２を
流した場合に近い熱通過率を得ることができる。このよ
うに非共沸混合冷媒用熱交換器の伝熱管として、本実施
例の伝熱管は、適切であることが分かる。The heat transfer rate is a measure of the total heat transfer performance of the heat exchanger. The heat transfer coefficient includes air-side heat transfer coefficient, refrigerant-side heat transfer coefficient, contact heat resistance, and the like. The air flow velocity is plotted on the abscissa and the heat transmission rate is plotted on the ordinate, and the performance of various heat exchangers is shown in comparison with FIG. The curve a2 is the case where the single refrigerant HCFC-22 is passed through the conventional spiral grooved tube, the curve b2 is the case where the non-azeotropic mixed refrigerant is passed through the conventional spiral grooved tube, and the curve c2 is the present embodiment. This is the case where the non-azeotropic mixed refrigerant is caused to flow through the heat transfer tube. As can be seen from FIG. 12, the curve c2 has a higher heat transfer rate than the curve b2, and although it is a non-azeotropic mixed refrigerant, a heat transfer rate close to that when a single refrigerant HCFC-22 is passed is obtained. be able to. As described above, it is understood that the heat transfer tube of the present embodiment is suitable as the heat transfer tube of the heat exchanger for non-azeotropic mixed refrigerant.

【００３４】また、本実施例の熱交換器を、図２に示す
ようなクロスフィンチュ−ブ形熱交換器に組み立てる場
合、伝熱管とフィンを密着させる必要があるが、従来
は、伝熱管をマンドレルで機械拡管することが多かっ
た。しかし、本実施例の伝熱管は、複雑な形状をしてい
るので、機械拡管による変形のため、性能が大幅に低下
することが懸念される。図１３は、本実施例の伝熱管
が、拡管方式の違いによって、冷媒側熱伝達率が変化す
る様子を示している。曲線ｄは、液圧拡管後の性能であ
り、曲線ｅは、機械拡管後の性能である。また、曲線ｃ
は、拡管前の性能である。液圧拡管後の性能は、拡管前
の性能にほぼ等しいことが分かる。そこで、本発明の伝
熱管を拡管するためには、液圧拡管を用いることが望ま
しい。When the heat exchanger of this embodiment is assembled into a cross fin tube type heat exchanger as shown in FIG. 2, it is necessary to bring the heat transfer tube and the fin into close contact with each other. The machine was often expanded by a mandrel. However, since the heat transfer tube of this embodiment has a complicated shape, there is a concern that the performance may be significantly reduced due to the deformation caused by the mechanical expansion. FIG. 13 shows that the heat transfer tube of the present embodiment changes the heat transfer coefficient on the refrigerant side due to the difference in the tube expansion method. Curve d is the performance after hydraulic tube expansion, and curve e is the performance after mechanical tube expansion. Also, the curve c
Is the performance before expansion. It can be seen that the performance after hydraulic expansion is almost equal to the performance before expansion. Therefore, in order to expand the heat transfer tube of the present invention, it is desirable to use a hydraulic expansion tube.

【００３５】次に、上記した熱交換器を、非共沸混合冷
媒を用いた空調機に適用した結果について述べる。図１
４は、非共沸混合冷媒を用いたヒ−トポンプ式冷凍サイ
クルである。室内熱交換器は、冷房時には蒸発器として
働き、暖房時には凝縮器として作用する。室外熱交換器
は、冷房時には凝縮器として働き、暖房時には蒸発器と
して作用する。室内熱交換器、室外熱交換器の両方に、
従来の伝熱管あるいは上記した伝熱管を用いた場合の性
能を比較して図１５に示す。ここで、動作係数（ＣＯ
Ｐ）とは、冷房能力あるいは暖房能力を、全電気入力で
割った値で定義され、縦軸の動作係数の比とは、従来熱
交換器にＨＣＦＣ−２２を用いた時の動作係数の値を基
準として、三種混合冷媒（例えば、ＨＦＣ−３２、ＨＦ
Ｃ−１２５、ＨＦＣ−１３４ａを３０、１０、６０ｗｔ
％ずつ混合させたもの）に入れ替えた時の動作係数の比
（％）で示した。従来の熱交換器をそのまま用いると、
性能は低下してしまうが、上記した熱交換器を用いれ
ば、性能は低下しないことが分かる。Next, the result of applying the above heat exchanger to an air conditioner using a non-azeotropic mixed refrigerant will be described. FIG.
4 is a heat pump type refrigeration cycle using a non-azeotropic mixed refrigerant. The indoor heat exchanger functions as an evaporator during cooling and as a condenser during heating. The outdoor heat exchanger functions as a condenser during cooling and functions as an evaporator during heating. For both indoor and outdoor heat exchangers,
The performance when using the conventional heat transfer tube or the above heat transfer tube is compared and shown in FIG. Here, the coefficient of motion (CO
P) is defined as a value obtained by dividing the cooling capacity or the heating capacity by the total electric input, and the ratio of the operating coefficient on the vertical axis is the value of the operating coefficient when HCFC-22 is used for the conventional heat exchanger. On the basis of three types of mixed refrigerants (for example, HFC-32, HF
C-125, HFC-134a 30, 10, 60 wt
It is shown as a ratio (%) of the coefficient of operation when the material is mixed with the other (mixed with each other). If the conventional heat exchanger is used as it is,
Although the performance is reduced, it can be seen that the performance is not reduced by using the above heat exchanger.

【００３６】[0036]

【発明の効果】本発明によれば、非共沸混合冷媒を用い
た冷凍サイクルの凝縮器および蒸発器に使用される伝熱
管において、管内面の蒸気流中あるいは液膜中に突き出
したオフセットフィンによって、その先端から新たな濃
度境界層を発達させることにより、拡散抵抗を低減させ
ることができ、高い伝熱性能を有する非共沸混合冷媒用
伝熱管を提供することができる。According to the present invention, in a heat transfer tube used for a condenser and an evaporator of a refrigeration cycle using a non-azeotropic mixed refrigerant, an offset fin protruding into a vapor flow or a liquid film on the inner surface of the tube. By developing a new concentration boundary layer from the tip, the diffusion resistance can be reduced and a heat transfer tube for a non-azeotropic mixed refrigerant having high heat transfer performance can be provided.

【００３７】また、混合冷媒用伝熱管内にオフセットフ
ィンを設けたので、オフセットフィンとオフセットフィ
ンとの間の隙間を小さくすることができ、伝熱面積を大
きくとることができる。その結果、高い熱伝達率を有す
る非共沸混合冷媒用伝熱管を提供することができる。Further, since the offset fins are provided in the mixed refrigerant heat transfer tube, the gap between the offset fins can be reduced, and the heat transfer area can be increased. As a result, a heat transfer tube for a non-azeotropic mixed refrigerant having a high heat transfer coefficient can be provided.

【００３８】また、非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイク
ルにおいても、冷媒側熱伝達率を高く維持することがで
きるので、高い伝熱性能を有する非共沸混合冷媒用熱交
換器を提供することができる。Further, even in the refrigeration cycle using the non-azeotropic mixed refrigerant, the heat transfer coefficient on the refrigerant side can be maintained high, so that the heat exchanger for the non-azeotropic mixed refrigerant having high heat transfer performance is provided. be able to.

【００３９】また、本発明の熱交換器を用いることによ
り、動作係数（ＣＯＰ）の高い冷凍機、空調機を提供す
ることができる。By using the heat exchanger of the present invention, it is possible to provide a refrigerator and an air conditioner having a high coefficient of operation (COP).

【００４０】[0040]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の一実施例である伝熱管内面を展開して
示す図である。FIG. 1 is a developed view showing an inner surface of a heat transfer tube according to an embodiment of the present invention.

【図２】クロスフィンチュ−ブ形熱交換器の斜視図であ
る。FIG. 2 is a perspective view of a cross fin tube type heat exchanger.

【図３】従来の伝熱管の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a conventional heat transfer tube.

【図４】単一冷媒と非共沸混合冷媒の性能を比較して示
す図である。FIG. 4 is a diagram showing performances of a single refrigerant and a non-azeotropic mixed refrigerant in comparison.

【図５】非共沸混合冷媒の気液平衡線図である。FIG. 5 is a vapor-liquid equilibrium diagram of a non-azeotropic mixed refrigerant.

【図６】従来の伝熱管内面を展開して示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a developed inner surface of a conventional heat transfer tube.

【図７】クロス溝付き伝熱管内面を展開して示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a developed inner surface of a heat transfer tube with a cross groove.

【図８】本実施例の伝熱管内面を展開して示す図であ
る。FIG. 8 is a developed view showing the inner surface of the heat transfer tube of the present embodiment.

【図９】図８におけるＡ−Ａ断面図である。9 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

【図１０】本実施例である伝熱管内面を展開して示す図
である。FIG. 10 is a diagram showing a developed inner surface of the heat transfer tube according to the present embodiment.

【図１１】図１０におけるＡ−Ａ断面図である。11 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

【図１２】各種熱交換器の性能を比較して示す図であ
る。FIG. 12 is a diagram showing performances of various heat exchangers for comparison.

【図１３】各種拡管方式の性能を比較して示す図であ
る。FIG. 13 is a diagram comparing and comparing performances of various tube expansion systems.

【図１４】ヒ−トポンプ式冷凍サイクルの系統図であ
る。FIG. 14 is a system diagram of a heat pump type refrigeration cycle.

【図１５】従来の空調機と本実施例の空調機の性能を比
較して示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a comparison between the performance of a conventional air conditioner and the performance of the air conditioner of the present embodiment.

【図１６】本実施例の伝熱管の寸法緒元を示す図であ
る。FIG. 16 is a diagram showing the dimension specifications of the heat transfer tube of the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…溝１、２…溝２、３…オフセットフィン、４ａ…冷
媒入口、４ｂ…冷媒出口、５…管壁、６…空気流、７…
フィン、８…伝熱管、９…ル−バ、１０…連続突起、１
１…連続突起に沿う濃度境界層、１２…オフセットフィ
ンに沿う濃度境界層、１３…圧縮機、１４…四方弁、１
５…室外熱交換器、１６…膨張弁、１７…室内熱交換
器、１８…従来熱交換器使用時、１９…本発明熱交換器
使用時。1 ... Groove 1, 2 ... Groove 2, 3 ... Offset fin, 4a ... Refrigerant inlet, 4b ... Refrigerant outlet, 5 ... Pipe wall, 6 ... Air flow, 7 ...
Fins, 8 ... heat transfer tubes, 9 ... louvers, 10 ... continuous protrusions, 1
1 ... Concentration boundary layer along continuous protrusions, 12 ... Concentration boundary layer along offset fins, 13 ... Compressor, 14 ... Four-way valve, 1
5 ... outdoor heat exchanger, 16 ... expansion valve, 17 ... indoor heat exchanger, 18 ... when using a conventional heat exchanger, 19 ... when using the heat exchanger of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２８Ｆ 1/40 Ｄ (72)発明者 工藤 光夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification number Internal reference number FI Technical display location F28F 1/40 D (72) Inventor Mitsuo Kudo 502 Kintatemachi, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hiritsu Manufacturing Co., Ltd. Inside the mechanical laboratory

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルを構
成する凝縮器もしくは蒸発器に使用される伝熱管におい
て、管内面の蒸気流中あるいは液膜中に突き出した内面
オフセットフィンを設けたことを特徴とする非共沸混合
冷媒用伝熱管。1. A heat transfer tube used in a condenser or an evaporator constituting a refrigeration cycle using a non-azeotropic mixed refrigerant, wherein an inner surface offset fin protruding in a vapor flow or a liquid film on the inner surface of the tube is provided. A heat transfer tube for a non-azeotropic mixed refrigerant. 【請求項２】非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルを構
成する凝縮器もしくは蒸発器に使用される伝熱管におい
て、内面オフセットフィンと内面オフセットフィンの間
に狭い幅の溝を設けたことを特徴とする非共沸混合冷媒
用伝熱管。2. A heat transfer tube used in a condenser or an evaporator constituting a refrigeration cycle using a non-azeotropic mixed refrigerant, wherein a groove having a narrow width is provided between the inner surface offset fins. Characteristic heat transfer tube for non-azeotropic mixed refrigerant. 【請求項３】非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルを構
成する凝縮器もしくは蒸発器に使用される伝熱管におい
て、内面オフセットフィンと内面オフセットフィンの間
に狭い幅の溝を設け、この溝の幅δを１次溝のピッチＰ
_f1の１／２以下にしたことを特徴とする非共沸混合冷媒
用伝熱管。3. A heat transfer tube used in a condenser or an evaporator constituting a refrigeration cycle using a non-azeotropic mixed refrigerant, wherein a groove having a narrow width is provided between the inner surface offset fins and the inner surface offset fins. Width δ of the primary groove pitch P
_A heat transfer tube for a non-azeotropic mixed refrigerant, characterized by being set to 1/2 or less of _f1 . 【請求項４】非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルを構
成する凝縮器もしくは蒸発器において、請求項１から３
のいずれかに記載の伝熱管を用いた非共沸混合冷媒用熱
交換器。4. A condenser or an evaporator constituting a refrigeration cycle using a non-azeotropic mixed refrigerant, wherein the condenser or the evaporator comprises:
A heat exchanger for a non-azeotropic mixed refrigerant using the heat transfer tube according to any one of 1. 【請求項５】非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルを構
成する凝縮器もしくは蒸発器において、請求項１から３
のいずれかに記載の伝熱管をクロスフィンチュ−ブ形熱
交換器に組み立てる場合、伝熱管内に液体の圧力を作用
させて拡管し、フィンと密着させて形成したことを特徴
とする非共沸混合冷媒用熱交換器。5. A condenser or an evaporator constituting a refrigeration cycle using a non-azeotropic mixed refrigerant, wherein the condenser or the evaporator comprises:
In the case of assembling the heat transfer tube according to any one of 1 above to a cross fin tube type heat exchanger, the heat transfer tube is expanded by applying a liquid pressure to the heat transfer tube and is formed in close contact with the fin. Heat exchanger for boiling mixed refrigerant. 【請求項６】非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルの凝
縮器あるいは蒸発器に請求項４又は５に記載の熱交換器
を用いた冷凍・空調機。6. A refrigeration / air conditioner using the heat exchanger according to claim 4 in a condenser or an evaporator of a refrigeration cycle using a non-azeotropic mixed refrigerant.