(57)【要約】【課題】二酸化炭素を用いた冷凍装置において、冷凍機油に起因して生じる冷凍装置の性能低下を最小限に抑えつつ、拡管作業時に伝熱管の内周面に形成されたフィンが潰れてしまうことを抑制する。【解決手段】溝底幅ｄ［ｍｍ］、リード角θ［°］、フィン（3）の山高さｈ［ｍｍ］、フィン根元幅ｂ［ｍｍ］、底肉厚ｔo［ｍｍ］、及び該溝（2）の条数Ｎを、ｄ＞０．１５、０＜θ＜１０、ｈ＞０．１、及びｂＮ／ｔo＞８という条件を満たすように設定する。【選択図】図２
2010133609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素が循環する冷媒回路（10）の熱交換器（13,20）に用いられるとともに、内周面において連続する複数の溝（2）が形成された熱交換器用伝熱管であって、
前記溝（2）の溝底幅ｄ［ｍｍ］、該溝（2）が延びる方向と管軸方向とがなす角度であるリード角θ［°］、該各溝（2）の間に隣接するフィン（3）の山高さｈ［ｍｍ］、該フィン（3）の基端側の幅であるフィン根元幅ｂ［ｍｍ］、底肉厚ｔo［ｍｍ］、及び該溝（2）の条数Ｎが、
ｄ＞０．１５、０＜θ＜１０、ｈ＞０．１、及びｂＮ／ｔo＞８
という条件を満たすように設定されていることを特徴とする熱交換器用伝熱管。
【請求項２】
請求項１において、
管外径Ｄo［ｍｍ］、前記溝底幅ｄ［ｍｍ］、前記底肉厚ｔo［ｍｍ］、及び前記溝（2）の条数Ｎが、
Ｎ＜（π（Ｄo−２ｔo）−８ｔo）／ｄ
という条件を満たすように設定されていることを特徴とする熱交換器用伝熱管。
【請求項３】
圧縮機（11）、放熱器（20）、膨張機構（14）、及び蒸発器（13）が冷媒配管（10a）で接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備えた冷凍装置であって、
前記熱交換器（13,20）としての前記放熱器（20）及び前記蒸発器（13）のうち少なくとも一方が、請求項１又は２に記載の熱交換器用伝熱管（1）により構成されていることを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素を用いた冷媒回路に適用される熱交換器用伝熱管及び熱交換器用伝熱管を備えた冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止の観点から、ＨＦＣ系冷媒に代わって二酸化炭素を冷媒とする冷凍装置の開発が行われている。この冷凍装置の開発において、性能を向上させるためには、熱交換器における熱交換能力の向上が必要である。そして、この熱交換能力を向上させるための伝熱促進技術のひとつとして、この熱交換器に用いられる内面溝付き管の溝形状の最適化が挙げられる。
【０００３】
特許文献１の内面溝付き管は、冷凍機又は空調機等の熱交換器に用いられる伝熱管であり、伝熱管の内周面には多数の連続的な螺旋溝が形成されている。そして、この溝が延びる方向と管軸方向とがなす角度を２５度以上４５度以下にしている。このような螺旋溝にすれば、管内を流れる冷媒がよく攪拌されるので、高い伝熱性能を得ることができるとされている。また、この溝の数（以下、条数という）は、一般に６０前後が好ましいとされている。これは、条数が６０より少なすぎると伝熱面積の不足が生じ、十分な熱交換量を確保できない場合があり、条数が６０より多すぎると溝が冷媒液で埋まり、十分な伝熱促進効果が得られない場合があるためである。
【特許文献１】特開２００３−１６６７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本願発明者らは、前記内面溝付き管を二酸化炭素が封入された冷凍装置の放熱器に用いたとしても、この放熱器の熱交換能力が予測ほど向上しないことを性能評価試験により確認している。そして、その原因の一つは、冷凍装置の冷媒回路に二酸化炭素とともに封入される冷凍機油にあると考えている。
【０００５】
ところで、この冷凍機油は、冷媒回路に設けられた圧縮機の各摺動部を潤滑するために用いられるものであり、圧縮機から吐出される二酸化炭素とともに冷媒回路を循環する。一般に、冷凍機油には、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）が用いられている。このＰＡＧは、圧縮機の各摺動部に対しては良好な潤滑性を示すものの、二酸化炭素に対する相溶性は低い。このことから、冷媒回路を循環する二酸化炭素及び冷凍機油のうち、二酸化炭素に溶けきれなかった冷凍機油は、冷媒回路の冷媒配管及び放熱器の内面溝付き管の内周面を伝うように流れる。ここで、内周面には多数の溝が形成されているため、この溝に冷凍機油が捕捉され易くなる。
【０００６】
そして、捕捉された冷凍機油が多ければ多いほど、内周面に形成される油膜は厚くなりやすい。油膜が厚くなると、二酸化炭素と内周面との間の熱抵抗が大きくなるので、結果として、内面溝付き管の伝熱性能は低下する。
【０００７】
さらに、別の課題として、放熱器をクロスフィン型熱交換器で構成する場合には、複数の平板状の伝熱フィンに内面溝付き管を挿通させて嵌め込む際に、各溝の間に隣接するフィンが潰れてしまうことがある。
【０００８】
具体的に、平板状の伝熱フィンに伝熱管を挿通させて嵌め込む際には、まず、伝熱管の外径よりも若干大きな内径の貫通孔を予め伝熱フィンに形成しておき、この貫通孔に伝熱管を挿通させた後、拡管用ジグを伝熱管の内部に挿入する。この拡管用ジグは、伝熱管の内周面を径方向外側に向かって押圧して、伝熱管の外径が拡大するように変形させるためのものであり、拡管用ジグを用いて伝熱管を拡管させることで、伝熱管の外周面と伝熱フィンの貫通孔の内周縁とを当接させて両者を嵌め込むようにしている。
【０００９】
しかしながら、このような拡管作業を内面溝付き管に対して行うと、拡管用ジグで伝熱管の内周面を押圧する際に、内周面に形成されているフィンが拡管用ジグの押圧力によって潰れてしまうことがある。その結果、伝熱管内部の二酸化炭素や冷凍機油の流れが変化してしまい、本願発明者らが想定していた伝熱性能が得られないおそれがある。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、二酸化炭素を用いた冷凍装置において、冷凍機油に起因して生じる冷凍装置の性能低下を最小限に抑えつつ、拡管作業時に伝熱管の内周面に形成されたフィンが潰れてしまうことを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成するため、本発明は、伝熱管の内周面に形成された溝に関するパラメータを適宜設定するようにした。
【００１２】
具体的に、本発明は、二酸化炭素が循環する冷媒回路（10）の熱交換器（13,20）に用いられるとともに、内周面において連続する複数の溝（2）が形成された熱交換器用伝熱管を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００１３】
すなわち、第１の発明は、前記溝（2）の溝底幅ｄ［ｍｍ］、該溝（2）が延びる方向と管軸方向とがなす角度であるリード角θ［°］、該各溝（2）の間に隣接するフィン（3）の山高さｈ［ｍｍ］、該フィン（3）の基端側の幅であるフィン根元幅ｂ［ｍｍ］、底肉厚ｔo［ｍｍ］、及び該溝（2）の条数Ｎが、
ｄ＞０．１５、０＜θ＜１０、ｈ＞０．１、及びｂＮ／ｔo＞８
という条件を満たすように設定されていることを特徴とするものである。
【００１４】
第１の発明では、溝底幅ｄ、リード角θ、及び山高さｈが、上述した条件を満たすように設定される。このような構成とすれば、冷凍機油が溝（2）に捕捉されにくくなるので、二酸化炭素に溶けきれなかった冷凍機油を溝（2）内にスムーズに流すことができる。これにより、溝（2）に形成される油膜を薄くすることができる。この油膜が薄くなると、二酸化炭素と内周面との間の熱抵抗が小さくなるので、冷凍機油に起因して生じる伝熱管の伝熱性能の低下を最小限に抑えることができる。
【００１５】
さらに、フィン根元幅ｂ、底肉厚ｔo、及び条数Ｎが、上述した条件を満たすように設定される。これにより、伝熱管の拡管作業時に、伝熱管の内周面に形成されているフィン（3）が潰れてしまうことを抑制することができる。
【００１６】
具体的に、熱交換器をクロスフィン型熱交換器で構成する場合には、平板状の伝熱フィンに伝熱管を嵌め込む際に、まず、伝熱管の外径よりも若干大きな内径の貫通孔を予め伝熱フィンに形成しておき、この貫通孔に伝熱管を挿通させた後、拡管用ジグを伝熱管の内部に挿入する。そして、拡管用ジグを用いて伝熱管の内周面を径方向外側に向かって押圧して伝熱管を拡管させることで、伝熱管の外周面と伝熱フィンの貫通孔の内周面とを当接させて両者を嵌め込むようにしている。
【００１７】
本発明では、拡管用ジグで伝熱管の内周面を押圧する際に、内周面に形成されているフィン（3）が拡管用ジグの押圧力に耐え得る条件を満たすように設定しているから、フィン（3）が潰れてしまうことを抑制して、本願発明者らが想定していた伝熱性能を確実に得ることができる。
【００１８】
第２の発明は、第１の発明において、
管外径Ｄo［ｍｍ］、前記溝底幅ｄ［ｍｍ］、前記底肉厚ｔo［ｍｍ］、及び前記溝（2）の条数Ｎが、
Ｎ＜（π（Ｄo−２ｔo）−８ｔo）／ｄ
という条件を満たすように設定されていることを特徴とするものである。
【００１９】
第２の発明では、管外径Ｄo、溝底幅ｄ、底肉厚ｔo、及び条数Ｎが、上述した条件を満たすように設定される。このような構成とすれば、伝熱管の内周長さにおける溝底幅ｄが占める割合を適宜設定することで、フィン根元幅ｂを十分に確保してフィン（3）の剛性を高めることができる。これにより、伝熱管の拡管作業時に、伝熱管の内周面に形成されているフィン（3）が潰れてしまうことを抑制することができる。
【００２０】
また、第３の発明は、圧縮機（11）、放熱器（20）、膨張機構（14）、及び蒸発器（13）が冷媒配管（10a）で接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備えた冷凍装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００２１】
すなわち、第３の発明は、前記熱交換器（13,20）としての前記放熱器（20）及び前記蒸発器（13）のうち少なくとも一方が、第１又は第２の発明に記載の熱交換器用伝熱管（1）により構成されていることを特徴とするものである。
【００２２】
第３の発明では、第１又は第２の発明の熱交換器用伝熱管（1）が熱交換器（13,20）としての放熱器（20）及び蒸発器（13）のうち少なくとも一方に用いられる。このような構成とすれば、放熱器（20）及び蒸発器（13）内の冷凍機油をスムーズに流動させることができ、放熱器（20）及び蒸発器（13）の伝熱管（1）に形成される油膜を薄くすることができる。これにより、放熱器（20）及び蒸発器（13）の伝熱性能の低下が最小限に抑えられるので、放熱器（20）の放熱量や蒸発器（13）の蒸発量も確保され、冷凍装置における冷凍機油の影響を最小限にすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、溝底幅ｄ、リード角θ、及び山高さｈを、冷凍機油が溝（2）に捕捉されにくくなるように適宜設定することで、二酸化炭素に溶けきれなかった冷凍機油を溝（2）内にスムーズに流すことができる。これにより、溝（2）に形成される油膜を薄くすることができる。この油膜が薄くなると、二酸化炭素と内周面との間の熱抵抗が小さくなるので、冷凍機油に起因して生じる伝熱管の伝熱性能の低下を最小限に抑えることができる。
【００２４】
さらに、フィン根元幅ｂ、底肉厚ｔo、及び条数Ｎを、拡管用ジグで伝熱管の内周面を押圧する際に、内周面に形成されているフィン（3）が拡管用ジグの押圧力に耐え得る条件を満たすように設定することで、フィン（3）が潰れてしまうことを抑制することができ、本願発明者らが想定していた伝熱性能を確実に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２６】
図１は、本発明の実施形態に係る熱交換器用伝熱管の構成を示す横断面図、図２は図１におけるＡ部の拡大図、図３は縦断面図である。図１〜図３に示すように、この熱交換器用伝熱管（1）は、二酸化炭素が封入された冷凍装置（5）の放熱器（20）及び蒸発器（13）に用いるものである。なお、以下では、熱交換器用伝熱管（1）を単に伝熱管（1）と呼ぶこととする。
【００２７】
図１〜図３に示すように、前記伝熱管（1）の内周面（4）には、複数の溝（2）と、各溝（2）の間に隣接するフィン（3）とが設けられている。この溝（2）及びフィン（3）は、溝（2）の断面が逆台形状に形成され、フィン（3）の断面が先細の山形に形成されている。
【００２８】
具体的に、前記溝（2）の底部には底部平坦部（2a）が形成され、底部平坦部（2a）の両端には底部角部（2b）が形成されている。一方、フィン（3）は、先端部（3a）が円弧状に形成され、その両側には先端部（3a）に連続する直線状の傾斜部（3b）がそれぞれ形成されている。そして、各溝（2）の間にフィン（3）が隣接して配置されるように、底部角部（2b）と傾斜部（3b）とが連続している。
【００２９】
また、前記溝（2）及びフィン（3）の延びる方向は、管軸方向に対して所定の角度（以下、リード角θ［°］という。）をなしている。このリード角θは、０＜θ＜１０の範囲で最適化されている。さらに、前記溝（2）の溝底幅ｄ［ｍｍ］は、ｄ＞０．１５の範囲で、フィン（3）の山高さｈ［ｍｍ］は、ｈ＞０．１の範囲でそれぞれ最適化されている。
【００３０】
このように、溝底幅ｄ、リード角θ、及び山高さｈを上述した条件を満たすように設定すれば、冷凍機油が溝（2）に捕捉されにくくなるので、二酸化炭素に溶けきれなかった冷凍機油を溝（2）内にスムーズに流すことができる。これにより、溝（2）に形成される油膜を薄くすることができる。この油膜が薄くなると、二酸化炭素と内周面との間の熱抵抗が小さくなるので、冷凍機油に起因して生じる伝熱管の伝熱性能の低下を最小限に抑えることができる。
【００３１】
−実施形態の伝熱管を備えた冷凍装置の構成−
図４に示すように、冷凍装置（5）は、圧縮機（11）と、放熱器（20）と、膨張機構としての膨張弁（14）と、蒸発器（13）とが冷媒配管（10a）で接続されてなる冷媒回路（10）を備えている。この冷媒回路（10）には、冷媒として二酸化炭素が充填されている。また、この冷凍装置（5）では、圧縮機（11）の各摺動部を潤滑するための冷凍機油として、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）が用いられている。そして、このＰＡＧは、圧縮機（11）から吐出された冷媒と共に冷媒回路（10）へ流出することになる。なお、冷媒回路（10）では、二酸化炭素を臨界圧力以上まで圧縮する冷凍サイクル（いわゆる超臨界サイクル）が行われる。
【００３２】
前記圧縮機（11）は、例えばスクロール型圧縮機で構成されている。圧縮機（11）には、圧縮機（11）の吐出冷媒が流出する吐出管（11a）と、圧縮機（11）の吸入冷媒が流入する吸入管（11b）とがそれぞれ接続されている。
【００３３】
前記放熱器（20）は、室外空間に配置されており、その内部を流れる二酸化炭素と室外空気とが熱交換する。
【００３４】
前記蒸発器（13）は、室内空間に配置されている。蒸発器（13）では、その内部を流れる冷媒と室内空気とが熱交換する。また、前記膨張弁（14）は、放熱器（20）と蒸発器（13）との間に接続されている。この膨張弁（14）は、例えば電子膨張弁で構成されている。
【００３５】
ここで、前記蒸発器（13）及び放熱器（20）の構成について説明する。なお、蒸発器（13）及び放熱器（20）は、略同様の構成であるため、以下の説明では、放熱器（20）の構成についてのみ説明し、蒸発器（13）の構成については省略する。
【００３６】
図５に示すように、前記放熱器（20）は、クロスフィン型熱交換器で構成されており、複数の平板状の伝熱フィン（21）を有する伝熱フィン群（22）と、複数の伝熱管（1）及び複数のＵ字管（23）を有する伝熱管群（28）とを備えている。なお、前記伝熱管（1）には、本実施形態の伝熱管（1）が用いられている。
【００３７】
ここで、複数の伝熱管（1）のうち、入口側端部（26）が形成された伝熱管（1）と出口側端部（27）が形成された伝熱管（1）とを除く伝熱管（1）の端部同士を前記Ｕ字管（23）で、図５のように接続することにより、伝熱管群（28）に冷媒流路が形成される。そして、冷媒流路を超臨界圧の二酸化炭素が流れ、この二酸化炭素の流れと直交するように前記伝熱フィン群（22）の伝熱フィン（21）の間を空気が流れることにより、両者が熱交換を行う。
【００３８】
ここで、前記伝熱フィン（21）に伝熱管（1）を嵌め込む際には、以下のような手順で行われる。具体的に、伝熱管（1）の外径よりも若干大きな内径の貫通孔（21a）を予め伝熱フィン（21）に形成しておき、この貫通孔（21a）に伝熱管（1）を挿通させた後、図示しない拡管用ジグを伝熱管（1）の内部に挿入する。この拡管用ジグは、伝熱管（1）の内周面を径方向外側に向かって押圧して、伝熱管（1）の外径が拡大するように変形させるためのものであり、拡管用ジグを用いて伝熱管（1）を拡管させることで、伝熱管（1）の外周面と伝熱フィン（21）の貫通孔（21a）の内周縁とを当接させて両者を嵌め込むようにしている。
【００３９】
しかしながら、このような拡管作業を伝熱管（1）に対して行うと、内周面に形成されているフィン（3）が拡管用ジグの押圧力によって潰れてしまうことがある。その結果、伝熱管（1）内部の二酸化炭素や冷凍機油の流れが変化してしまい、本願発明者らが想定していた伝熱性能が得られないおそれがある。
【００４０】
そこで、本発明では、拡管用ジグで伝熱管（1）の内周面を押圧する際に、内周面に形成されているフィン（3）が拡管用ジグの押圧力に耐え得る条件を満たすように設定するようにした。具体的に、フィン（3）の基端側の幅であるフィン根元幅ｂ［ｍｍ］、伝熱管（1）の底肉厚ｔo［ｍｍ］、及び溝（2）の条数Ｎが、（１）式を満たすように設定した。
【００４１】
ｂＮ／ｔo＞８  ・・・（１）
さらに、別の条件として、管外径Ｄo［ｍｍ］、溝底幅ｄ［ｍｍ］、底肉厚ｔo［ｍｍ］、及び前記溝（2）の条数Ｎが、（２）式を満たすように設定した。
【００４２】
Ｎ＜（π（Ｄo−２ｔo）−８ｔo）／ｄ  ・・・（２）
このような構成とすれば、フィン根元幅ｂを十分に確保してフィン（3）の剛性を高めることができる。これにより、伝熱管（1）の拡管作業時に、伝熱管（1）の内周面に形成されているフィン（3）が潰れてしまうことを抑制して、本願発明者らが想定していた伝熱性能を確実に得ることができる。
【００４３】
−運転動作−
次に、本実施形態に係る冷凍装置（5）における冷却運転の動作について説明する。図４に示す冷媒回路（10）において、圧縮機（11）で臨界圧力以上まで圧縮された二酸化炭素は、吐出管（11a）から吐出される。なお、圧縮機（11）からは、各摺動部の潤滑に利用されたＰＡＧが、この超臨界圧の二酸化炭素とともに吐出される。そして、吐出された二酸化炭素及びＰＡＧは放熱器（20）に流入する。
【００４４】
ここで、前記放熱器（20）の伝熱管（1）に流入するＰＡＧのうち、二酸化炭素に溶けきれないＰＡＧは、二酸化炭素と分離して伝熱管（1）の内周面（4）を伝うように流れる。上述したように、二酸化炭素とＰＡＧとは相溶性が低いため、溶けきれないＰＡＧの油量は、二酸化炭素とＰＡＧとの相溶性が高い場合に比べて多い。従って、内周面（4）を伝うように流れるＰＡＧの流動抵抗は減少する。流動抵抗が減少すると、ＰＡＧがスムーズに伝熱管（1）内を流動するため、ＰＡＧが溝（2）に捕捉されにくくなり、薄い油膜を形成する。
【００４５】
このように薄い油膜が形成された伝熱管（1）内を、二酸化炭素が室外空気へ放熱しながら通過する。そして、放熱器（20）を通過した二酸化炭素は、膨張弁（14）に流入する。膨張弁（14）に流入した二酸化炭素は、所定の圧力に減圧されて、低圧の二酸化炭素となる。そして、低圧の二酸化炭素は蒸発器（13）に流入し、室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内空気は冷却される。蒸発器（13）で蒸発した二酸化炭素は、吸入管（11b）から圧縮機（11）に吸入され、臨界圧力以上まで圧縮される。そして、超臨界圧の二酸化炭素は、再び吐出管（11a）より吐出される。このように二酸化炭素が冷媒回路（10）を循環することにより、室内が冷却される。
【００４６】
−性能評価結果−
次に、本実施形態に係る熱交換器用伝熱管（1）の溝（2）の形状を変更した場合における、熱交換器としての蒸発器（13）及び放熱器（20）の性能評価結果について説明する。
【００４７】
図６（ａ）は、蒸発器における溝底幅と熱伝達率比との関係を示すグラフ図、図６（ｂ）は、放熱器における溝底幅と熱伝達率比との関係を示すグラフ図である。なお、グラフの縦軸の熱伝達率比ｈ／ｈoとは、冷凍機油が伝熱管（1）内に流入している場合の熱伝達率ｈと、流入していない場合の熱伝達率ｈoとの比である。
【００４８】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、蒸発器（13）及び放熱器（20）では、溝底幅ｄが大きくなるほど熱伝達率比ｈ／ｈoが大きくなる傾向にある。これは、溝底幅ｄが大きくなるほど冷凍機油が溝（2）に捕捉されにくくなるためと思われる。
【００４９】
従って、本発明では、溝底幅ｄを０．１５ｍｍよりも大きな範囲で設定するようにした。このようにすれば、冷凍機油が溝（2）に捕捉されにくくなるので、冷凍機油をスムーズに伝熱管（1）から排出して内周面（4）の油膜を薄くすることができ、伝熱性能を十分に確保することができる。
【００５０】
図７（ａ）は、蒸発器におけるリード角と熱伝達率比との関係を示すグラフ図、図７（ｂ）は、放熱器におけるリード角と熱伝達率比との関係を示すグラフ図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、リード角θが大きくなるほど熱伝達率比ｈ／ｈoが低下する傾向にある。これは、リード角θが大きくなるほど内周面（4）を伝うように流れる冷凍機油の流動抵抗が増加し、冷凍機油が溝（2）に捕捉されやすくなるためと思われる。
【００５１】
従って、本発明では、リード角θを０＜θ＜１０の範囲で設定するようにした。このようにすれば、冷凍機油が溝（2）に捕捉されにくくなるので、冷凍機油をスムーズに伝熱管（1）から排出して内周面（4）の油膜を薄くすることができ、伝熱性能を十分に確保することができる。
【００５２】
図８（ａ）は、蒸発器におけるフィンの山高さと熱伝達率比との関係を示すグラフ図、図８（ｂ）は、放熱器におけるフィンの山高さと熱伝達率比との関係を示すグラフ図である。なお、グラフの縦軸の熱伝達率比とは、本実施形態の伝熱管（1）の熱伝達率と、内周面に溝（2）が形成されていない平滑管の熱伝達率との比である。
【００５３】
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、蒸発器（13）及び放熱器（20）では、山高さｈが高くなるほど熱伝達率比が大きくなる傾向にある。これは、山高さｈが高くなるほど冷凍機油が溝（2）に捕捉されにくくなるためと思われる。従って、本発明では、山高さｈを０．１ｍｍよりも高い範囲で設定するようにした。このようにすれば、冷凍機油が溝（2）に捕捉されにくくなるので、冷凍機油をスムーズに伝熱管（1）から排出して内周面（4）の油膜を薄くすることができ、伝熱性能を十分に確保することができる。
【００５４】
図９は、伝熱管の拡管作業時におけるフィンの山高さ変化を示すグラフ図である。なお、グラフの縦軸の山高さ変化とは、伝熱管（1）の拡管作業時に潰れたフィン（3）の山高さｈの変化率を示しており、フィン（3）が潰れる前の山高さｈを１００％としている。
【００５５】
図９に示すように、フィン根元幅ｂ［ｍｍ］、底肉厚ｔo［ｍｍ］、及び溝（2）の条数Ｎで設定されるｂＮ／ｔoの値が大きくなるほど山高さｈの変化率が１００％に近づいている、換言すれば、フィン（3）が潰れにくくなる傾向にある。従って、本発明では、ｂＮ／ｔo＞８と設定するようにした。このようにすれば、フィン根元幅ｂを十分に確保してフィン（3）の剛性を高めることができ、伝熱管（1）の拡管作業時に、伝熱管（1）の内周面に形成されているフィン（3）が潰れてしまうことを抑制して、本願発明者らが想定していた伝熱性能を確実に得ることができる。
【００５６】
以上のように、本実施形態に係る熱交換器用伝熱管（1）によれば、溝底幅ｄ、リード角θ、及び山高さｈを、冷凍機油が溝（2）に捕捉されにくくなるように適宜設定することで、二酸化炭素に溶けきれなかった冷凍機油を溝（2）内にスムーズに流すことができる。これにより、溝（2）に形成される油膜を薄くすることができる。この油膜が薄くなると、二酸化炭素と内周面との間の熱抵抗が小さくなるので、冷凍機油に起因して生じる伝熱管の伝熱性能の低下を最小限に抑えることができる。
【００５７】
さらに、フィン根元幅ｂ、底肉厚ｔo、及び条数Ｎを、拡管用ジグで伝熱管の内周面を押圧する際に、内周面に形成されているフィン（3）が拡管用ジグの押圧力に耐え得る条件を満たすように設定することで、フィン（3）が潰れてしまうことを抑制することができ、本願発明者らが想定していた伝熱性能を確実に得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上説明したように、本発明は、二酸化炭素を用いた冷凍装置において、冷凍機油に起因して生じる冷凍装置の性能低下を最小限に抑えつつ、拡管作業時に伝熱管の内周面に形成されたフィンが潰れてしまうことを抑制することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態に係る熱交換器用伝熱管の構成を示す横断面図である。
【図２】図１のＡ部の拡大図である。
【図３】熱交換器用伝熱管の縦断面図である。
【図４】本実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
【図５】本実施形態に係る冷凍装置の放熱器の概略図である。
【図６】溝底幅と熱伝達率比との関係を示すグラフ図である。
【図７】リード角と熱伝達率比との関係を示すグラフ図である。
【図８】フィンの山高さと熱伝達率比との関係を示すグラフ図である。
【図９】伝熱管の拡管作業時におけるフィンの山高さ変化を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００６０】
1    熱交換器用伝熱管
2    溝
3    フィン
5    冷凍装置
10    冷媒回路
10a   冷媒配管
11    圧縮機
13    蒸発器（熱交換器）
14    膨張弁（膨張機構）
20    放熱器（熱交換器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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