专利名称：热交换器用的传热管、热交换器、冷冻循环装置及空调装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在管内面设有槽的热交换器用的传热管等。
背景技术：
目前，在用于冷冻装置、空调装置、热泵等的热交换器中，通常，相对于以规定的间 隔并排有多个的翅片以贯通设于各翅片的贯通孔的方式配置内面形成有槽的传热管。传热 管为冷冻循环装置的制冷剂回路的一部分，制冷剂(流体)在管内部流动。管内面的槽以管轴方向和槽延伸的方向形成一定的角度的方式进行加工。在此， 通过形成槽，在管内面能够形成凹凸，以凹部的空间为槽部，通过相邻的槽的侧壁形成的凸 部分称为脊部。而且，流过这种传热管的制冷剂通过与传热管外侧的空气等的热交换而相变化 (冷凝或蒸发)。而且，为高效地进行该相变化，通过管内的表面积增加、槽部的流体搅拌 效果、槽部的毛细管作用带来的槽部间的液膜保持效果等，实现传热管的传热性能的改善 (例如参照专利文献1)。专利文献1 日本特开昭60-142195号公报(第2页、图1)上述那种现有的传热管通常其材料为铜或铜合金的金属。而且，在制造热交换器 时，进行的是在管内压入扩管球，将传热管从内部扩管，使翅片和传热管密接接合的机械扩 管方式。但此时，存在脊部被扩管球压溃，管内的压力损失增大，管内的传热性能降低的问题。
发明内容
本发明是为解决上述课题而创立的，其目的在于，提供不使管内压力损失增加而 能够得到规定的传热性能的传热管、使用该传热管的热交换器、使用该热交换器的冷冻循 环装置等。本发明的热交换器用的传热管在内面具备相对于管轴方向螺旋状地以10条 20条的范围通过规定的高度形成的高的脊、和为比高的脊低的高度且在高的脊和高的脊之 间以2条 6条的范围形成的低的脊。根据本发明的传热管，由于由高的脊和低的脊构成传热管的管内面的槽的脊部， 所以在通过机械扩管方式进行扩管时，扩管球与高的脊接触，脊顶部被压溃为0. 04mm，成为 平坦，脊高度降低，但低的脊为压溃的高度0. 04mm以下，因此，低的脊不变形，与现有的传 热管相比，能够不使压力损失增加而提高管内传热性能。另外，当将传热管扩管时，将传热 管的外面加工成多角形，抑制传热管的回弹，能够改善传热管和翅片的密接性，所以为高效 率。
图1是表示本发明实施方式1的热交换器1的图。
图2是表示实施方式1的传热管20的管内面的形状的图。图3是表示机械扩管方式的扩管的状况的图。图4是表示高的脊22k的条数和热交换率的关系的图。图5是表示实施方式2的传热管20的管内面的形状的图。图6是表示扩管后的槽部21与脊部22之差和热交换率的关系的图。图7是表示实施方式3的传热管20的管内面的形状的图。图8是表示实施方式4的传热管20的管内面的形状的图。图9是表示高的脊22k的顶角α和热交换率的关系的线图。图10是本发明实施方式5的空调装置的构成图。
具体实施例方式实施方式1图1是表示本发明的实施方式1的热交换器1的图。图1中，热交换器1是被作 为冷冻装置、空调装置等的蒸发器、冷凝器广泛利用着的翅片管式的热交换器。图1(a)表 示将热交换器1在竖直方向切断时的立体图，图1 (b)表示剖面的一部分。热交换器1由多个热交换器用的翅片10和传热管20构成。相对于以规定的间隔 排列的多个翅片10以贯通设于各翅片10的贯通孔的方式设置传热管20。传热管20为冷 冻循环装置的制冷剂回路的一部分，在管内部流过制冷剂。通过经由翅片10传递在传热管 20内部流动的制冷剂和在外部流动的空气的热，成为与空气的接触面的传热面积增大，可 高效地进行制冷剂和空气之间的热交换。图2是表示实施方式1的传热管20的管内面的形状的图。图2中将图1所示的 A的部分放大。图2(a)表示扩管前的状态，图2(b)表示扩管后的状态。本实施方式的传 热管20的管内面通过形成槽而具有槽部21和脊部22。而且，脊部21进一步由高的脊22A 和低的脊22B这两种脊部构成。在此，低的脊22B的高度为比高的脊22A的高度低0. 04mm 以上的高度。但是，即使高的脊22A和低的脊22B之差过大(低的脊22B过低)，由于管内 的表面积减小等、可能使传热性能降低，所以，在本实施方式中，使该差接近0. 04mm。图3是表示机械扩管方式的扩管的状况的图。本实施方式的热交换器1，首先，在 长度方向的中央部以规定的弯曲间距弯曲加工成毛细管状，制作成为传热管20的多个毛 细管。使毛细管通过翅片10的贯通孔后，通过机械扩管方式将毛细管扩管，使传热管20与 翅片10密接且接合。机械扩管方式是指使前端具有直径比传热管20的内径稍大的扩管球 30的杆31通过传热管20的管内部，将传热管20的外径扩大，由此与翅片10密接的方法。在通过机械扩管方式进行扩管时，由于扩管球30接触，从而高的脊22A的脊顶部 分被压溃而成为平坦，从而脊的高度降低。另一方面，低的脊22B，其脊顶部分比压溃的高 度0. (Mm低，所以没有变形。而且，不是像目前这样在管内的所有的脊部施加扩管球30插 入的压力，而是在高的脊22A的部分施加压力来进行扩管，所以，将传热管的外面加工成多 角形。因此，能够抑制传热管的回弹。由此，传热管和翅片的密接性改善，能够提高热交换 的效率。图4是表示高的脊22A的条数和热交换率的关系的图。图2中，为进行说明，将高 的脊22A和低的脊22B交互表示，但本实施方式中，实际上在传热管20的内面沿轴方向螺旋状连续地形成10条 20条高的脊22B。而且，此外，在高的脊22A和高的脊22A之间形 成2条 6条低的脊22B。这样，在热交换器1中，将传热管20的高的脊22A设定在10条 20条的范围是 因为，在进行扩管时，扩管球30与高的脊22A接触，脊顶部分被压溃0. 04mm而成为平坦，脊 的高度变低，但当传热管20的高的脊22A的条数小于10时，低的脊22B的脊顶部分也被压 溃而成为平坦，管内传热性能降低。另外，若将高的脊的条数设为20以上，则低的脊22B的 条数减少，管内传热性能降低。如上，根据实施方式1的热交换器1，传热管20的管内面的脊部22由具有规定的 高度的高的脊22A和比高的脊22A低0. 04mm以上的低的脊22B这两种脊部构成，在管内面， 设置高的脊22A达10条 20条，且在相邻的高的脊22A和高的脊22A之间设置2条 6 条低的脊22B，因此，能够提高传热管20的传热性能。另外，由于扩管球30仅与高的脊22A 接触进行扩管，所以，将传热管20的外面加工成多角形，抑制传热管的回弹，能够改善传热 管和翅片的密接性，能够提高热交换率(通过传热管前后的热量的比率)，能够实现省能量 化。另外，也能够维持制冷剂回路内的制冷剂的减少量、高效率，并且实现小型化等。实施方式2.图5是表示实施方式2的传热管20的管内面的形状的图。热交换器1的构成与 实施方式1相同。在图5中，对于实现与实施方式1相同或相当的功能的部分标注相同的 符号(以下的实施方式中也相同)。在本实施方式中，对扩管后的槽部21和脊部22之差H 进行说明。图6是表示扩管后的槽部21和脊部22之差和热交换率的关系的图。传热管20 中，扩管后的槽部21和脊部22之差H越大，管内的表面积越大，等等，热传递率也提高。但 是，当槽部21和脊部22之差H大于0. 26mm时，相比热传递率的增加量，压力损失的增加量 多，因此，热交换率降低。另一方面，在槽部21和脊部22之差H不足0. Imm的情况下，不能 提高热传递率。如上，在传热管20中，按照扩管后的槽部21和脊部22之差H为0. Imm 0. 26mm的方式形成高的脊22A、低的脊22B。如上，根据实施方式2的热交换器1，由于按照扩管后的槽部21和脊部22之差H 为0. Imm 0. 26mm的方式形成高的脊22A、低的脊22B，所以能够提高传热管20的传热性能。实施方式3.图7是表示实施方式3的传热管20的管内面的形状的图。本实施方式3中，在热 交换机1中，在扩管后的传热管20上设高的脊22A的脊顶部分的前端宽度Wl为0. 035 0. 05mm，设低的脊22B的前端宽度W2为0. 03 0. 035mm的范围。关于高的脊22A的前端宽度W1，当扩管之后的前端宽度Wl为0. 035mm以下时，在 使用扩管球30进行扩管时，脊顶上部被压溃，另外，插入产生的压力减弱。因此，传热管20 的扩管不充分，传热管20和翅片10的密接性恶化，热交换率显著降低。另外，当设前端宽 度Wl为0. 05mm以上时，在槽部21，截面积减小，因此，制冷剂的液膜变厚，热传递率显著降 低。另一方面，通过将低的脊22B的前端宽度W2设为0. 03 0. 035mm，形成的脊的脊 脚宽度也窄，通过作为整体细地形成，传热面积变高，管内热传递率增加。
如上，根据实施方式3的热交换器1，按照将高的脊22A的脊顶部分的前端宽度Wl 设为0. 035 0. 05mm，将低的脊22B的前端宽度W2设为0. 03 0. 035mm的范围方式形成 高的脊22A、低的脊22B，因此，能够使传热管20的传热性能提高。实施方式4.图8是表示本发明实施方式4的传热管20的管内面的形状的图。实施方式4中， 在热交换机1中将传热管20的高的脊22k的顶角α设为15度 30度，将低的脊22Β的 顶角β设为5度 15度。图9是表示高的脊22k的顶角α和热交换率的关系的线图。基本上是脊部22的 顶角越小，作为传热管20整体的传热面积越大，因此，热传递率增加。但是，当高的脊22Α的 顶角α小于15度时，制造热交换器1时的加工性显著降低，因此，最终热交换率降低。另 一方面，当顶角α大于30度时，槽部21的截面积减小，制冷剂的液膜从槽部21溢出，覆盖 液膜直至脊顶部分，因此，热传递率降低。另一方面，通过将低的脊22Β的顶角β设为5度 15度，所形成的脊的脊脚宽度 也窄，通过作为整体细地形成，从而传热面积增高，管内热传递率增加。如上，根据实施方式4的热交换器1，按照将高的脊22Α的顶角α设为15度 30 度、将低的脊22Β的顶角β设为5度15度的方式形成高的脊22Α、低的脊22Β，因此，能够 使传热管20的传热性能提高。实施方式5.图10是本发明实施方式5的空调装置的构成图。在本实施方式中，作为冷冻循环 装置的例子对空调装置进行说明。图10的空调装置具备热源侧组件(室外机)100和负载 侧组件(室内机)200，它们通过制冷剂配管连结，构成制冷剂回路，使制冷剂循环。制冷剂 配管中，将气体制冷剂(气体制冷剂)流过的配管设为气体配管300，将液体制冷剂(液态 制冷剂。也有时为气液二相制冷剂)流过的配管设为液体配管400。在此，作为制冷剂，例 如使用HC单一制冷剂或包含HC制冷剂的混合制冷剂、R32、R410A、R407C、四氟丙烯(例如 2,3,3,3-四氟丙烯)、二氧化碳等。热源侧组件100在本实施方式中由压缩机101、油分离器102、四通阀103、热源侧 热交换机104、热源侧风扇105、蓄能器106、热源侧节流装置(膨胀阀)107、制冷剂间热交 换器108、旁通节流装置109及热源侧控制装置111各装置(装置)构成。压缩机101具有在上述实施方式中说明的电动机6，吸入制冷剂，对该制冷剂进行 压缩使其成为高温·高压的气体状态并在制冷剂配管流动。关于压缩机101的运转控制， 例如在压缩机101中具备上述实施方式中说明的主侧倒相电路2、副侧倒相电路3等，通过 使运转频率任意变化，能够使压缩机101的容量(每单位时间送出制冷剂的量)微细变化。另外，油分离器102将与制冷剂混合并从压缩机101喷出的润滑油分离。被分离 的润滑油返回压缩机101。四通阀103基于来自热源侧控制装置111的指示根据制冷运转 时和制热运转时切换制冷剂的流向。另外，热源侧热交换器104使用实施方式1 4中说明 的热交换器1构成，进行制冷剂和空气(室外的空气)的热交换。例如，在制热运转时作为 蒸发器起作用，进行经由热源侧节流装置107流入的低压的制冷剂和空气的热交换，使制 冷剂蒸发、气化。另外，在制冷运转时作为冷凝器起作用，进行从四通阀103侧流入的在压 缩机101中被压缩的制冷剂和空气的热交换，使制冷剂冷凝、液化。在热源侧热交换器104上，为高效地进行制冷剂和空气的热交换而设有热源侧风扇105。热源侧风扇105也具有倒 相电路(未图示)，也可以使风扇电动机的运转频率任意变化，使风扇的转速微细地变化。制冷剂间热交换器108在流经制冷剂回路的主要的流路的制冷剂、和从该流路分 支并通过旁通节流装置109(膨胀阀)进行了流量调整的制冷剂之间进行热交换。特别是在 制冷运转时，在需要将制冷剂过冷却的情况下，将制冷剂过冷却并向负载侧组件200供给。 对于制冷剂间热交换器108，也使用实施方式1 4中说明的热交换器1构成。经由旁通节流装置109流动的液体经由旁通配管107返回蓄能器106。蓄能器106 是贮存例如液体的剩余制冷剂的装置。热源侧控制装置111例如由微型计算机等构成。能 够与负载侧控制装置204进行有线或无线通信，例如基于空调装置内的各种检测装置(传 感器)的检测的数据，控制倒相电路控制的压缩机101的运转频率控制等、空调装置的各装 置，进行空调装置整体的动作控制。另一方面，负载侧组件200由负载侧热交换器201、负载侧节流装置(膨胀 阀)202、负载侧风扇203及负载侧控制装置204构成。关于负载侧热交换器201，使用实施 方式1 4中说明的热交换器1构成，进行与成为制冷剂和空调的对象的空间的空气的热 交换。例如，在制热运转时作为冷凝器起作用，进行从气体配管300流入的制冷剂和空气的 热交换，使制冷剂冷凝、液化(或气液二相化)，使其向液体配管400侧流出。另一方面，在 制冷运转时作为蒸发器起作用，进行通过负载侧节流装置202形成低压状态的制冷剂和空 气的热交换，使制冷剂获取空气的热而蒸发、气化，并使其向气体配管300侧流出。另外，在 负载侧组件200设有用于调整进行热交换的空气的流动的负载侧风扇203。该负载侧风扇 203的运转速度根据例如利用者的设定决定。负载侧节流装置202是通过使开度变化而调 整负载侧热交换器201内的制冷剂的压力而设置的。另外，负载侧控制装置204也由微型计算机等构成，能够与例如热源侧控制装置 111进行有线或无线通信。基于来自热源侧控制装置111的指示、来自居住者等的指示，以 例如室内成为规定的温度的方式控制负载侧组件200的各装置(装置)。另外，发送包含设 于负载侧组件200的检测装置的检测的数据的信号。其次，对空调装置的动作进行说明。首先，对制冷运转时的制冷剂回路中的基本的 制冷剂循环进行说明。通过压缩机101的驱动运转，从压缩机101喷出的高温、高压气体 (气体)的制冷剂从四通阀103通过热源侧热交换器104内，由此冷凝，成为液制冷剂，流过 热源侧组件100。通过液体配管400流入负载侧组件200的制冷剂中，通过负载侧节流装 置202的开度调整进行了压力调整的低温低压的液制冷剂通过负载侧热交换器201内，蒸 发并流出。而且，通过气体配管300流入热源侧组件100，并经由四通阀103、蓄能器106被 吸入压缩机101，再次加压且喷出，由此进行循环。另外，对制热运转时的制冷剂回路的基本的制冷剂循环进行说明。通过压缩机101 的驱动运转，从压缩机101喷出的高温、高压气体(气体)的制冷剂从四通阀103通过气体 配管300流入负载侧组件200。在负载侧组件200，通过负载侧节流装置202的开度调整进 行压力调整，且通过负载侧热交换器201内，由此进行冷凝，成为中间压力的液体或气液二 相状态的制冷剂，从负载侧组件200流出。通过液体配管400流入热源侧组件100的制冷 剂通过热源侧节流装置107的开度调整进行压力调整，通过热源侧热交换器104内，由此蒸 发，成为气体的制冷剂，并经由四通阀103、蓄能器106吸入压缩机101，如上所述被加压、喷出，由此进行循环。如上所述，根据实施方式5的空调装置，对于热源侧组件100的热源侧热交换器 104、制冷剂间热交换器108、负载侧组件200的负载侧热交换器201，将热交换率高的实 施方式1 4的热交换器1作为蒸发器、冷凝器使用，因此，能够使COP (Coefficient of Performance 能量消耗效率、成绩系数)等提高，能够实现节省能量等。实施例下面，关于实施例，与脱离本发明的范围的比较例进行比较并进行说明。如表1所 示，制作外径为7mm、槽21的底壁厚为0. 25mm、升角为30度，且高的脊的条数为10及20的 热交换器20 (实施例1及实施例2)。另外，作为比较例，制作外径为7mm、槽21的底壁厚为 0. 25mm，且高的脊的条数为5及30的热交换器(比较例1及比较例2)。表 权利要求
1.一种热交换器用的传热管，其特征在于，在管内面具备相对于管轴方向螺旋状地以10条 20条的范围通过规定的高度形成的高的脊、高度比所述高的脊低且在所述高的脊和所述高的脊之间以2条 6条的范围形成的低 的脊。
2.如权利要求1所述的热交换器用的传热管，其特征在于，所述高的脊和所述低的脊 的高度之差为0. 04mm以上。
3.一种热交换器，其特征在于，将用于扩大进行热交换的面积的多个翅片、和权利要求1或2所述的传热管从所述传热管内面侧加压进行扩管并接合。
4.如权利要求3所述的热交换器，其特征在于，对所述传热管扩管后的所述高的脊的 高度为0. IOmm 0.洸讓。
5.如权利要求3或4所述的热交换器，其特征在于，对所述传热管扩管后的所述高 的脊的前端部分的宽度为0. 035mm 0. 05mm,所述低的脊的前端部分的宽度为0. 03mm 0. 035mmo
6.如权利要求3 5中任一项所述的热交换器，其特征在于，形成为所述高的脊的顶角 为15度 30度，所述低的脊的顶角为5度 15度。
7.—种冷冻循环装置，将压缩制冷剂的压缩机、通过热交换使所述制冷剂冷凝的冷凝 器、用于使冷凝的制冷剂减压的膨胀装置、通过热交换使减压的所述制冷剂蒸发的蒸发器 配管连结，构成使所述制冷剂循环的制冷剂回路，其特征在于，将权利要求3 6中任一项所述的热交换器设为所述冷凝器及/或蒸发器。
8.如权利要求7所述的冷冻循环装置，其特征在于，作为所述制冷剂，使用HC单一制冷 剂、或包含HC的混合制冷剂、R32、R410A、R407C、四氟丙烯或二氧化碳的任一种。
9.一种空调装置，其特征在于，通过权利要求7或8所述的冷冻循环装置进行对象空间 的制冷制热。
全文摘要
本发明可提供不使管内压力损失增加而能够得到规定的传热性能的热交换器用的传热管等。在内面具备相对于管轴方向螺旋状地以10条～20条的范围通过规定的高度形成的高的脊(22A)、为比高的脊(22A)低的高度且在高的脊(22A)和高的脊(22A)之间以2条～6条的范围形成的低的脊(22B)。
文档编号F28F1/40GK102112838SQ20098012946
公开日2011年6月29日 申请日期2009年8月5日 优先权日2008年8月8日
发明者李相武, 松田拓也, 石桥晃 申请人:三菱电机株式会社