(57)【要約】【課題】コンパクトな過冷却器を提供する。【解決手段】圧縮機２、凝縮器３、主膨張機構４、蒸発器５を順次接続して冷媒回路８を構成し、その凝縮器３と主膨張機構４間に二重管からなる過冷却器９を接続し、その過冷却器９の外管１２に凝縮器３から主膨張機構４に至る凝縮冷媒１１を流し、その過冷却器９の内側の伝熱管１０に凝縮器３からの凝縮冷媒１１を減圧して伝熱管１０に流すと共に圧縮機２側に戻すバイパス回路１３を接続した空気調和機１に用いられる過冷却器９であって、伝熱管１０の外面に溝１７を設けたものである。【選択図】図１
2010014311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、主膨張機構、蒸発器を順次接続して冷媒回路を構成し、その凝縮器と主膨張機構間に二重管からなる過冷却器を接続し、その過冷却器の外管に凝縮器から主膨張機構に至る凝縮冷媒を流し、その過冷却器の内側の伝熱管に凝縮器からの凝縮冷媒を減圧して伝熱管に流すと共に上記圧縮機側に戻すバイパス回路を接続した空気調和機に用いられる上記過冷却器であって、上記伝熱管の外面に溝を設けたことを特徴とする過冷却器。
【請求項２】
上記溝は、螺旋状の溝である請求項１記載の過冷却器。
【請求項３】
上記伝熱管は銅からなる請求項１又は２記載の過冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和機に用いられる二重管式の過冷却器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機の冷媒回路としては、特許文献１記載のものが知られている。図３に示すように、この冷媒回路８は、圧縮機２からの冷媒を、凝縮器３、二重管式の過冷却器２０、主膨張機構４、蒸発器５、四路切換弁６およびアキュムレータ７の順に流す主回路２１と、凝縮器３と過冷却器２０との間で主回路２１から分岐し、バイパス膨張機構１４と過冷却器２０を経て四路切換弁６とアキュムレータ７との間の主回路２１に合流するバイパス回路１３とからなる。圧縮機２から吐出された冷媒は、例えば室外空気に放熱する凝縮器３によって凝縮された後、主回路２１とバイパス回路１３とに分岐される。バイパス回路１３を流れるバイパス流冷媒は、バイパス膨張機構１４にて減圧された後、過冷却器２０に流れ、主回路２１を流れる主流冷媒は、過冷却器２０に流れると共に、バイパス流冷媒と熱交換されて過冷却される。
【０００３】
過冷却器２０は、伝熱管と、この伝熱管の外側に同心円状に設けられた外管とを有する二重管状に形成されており、外管と伝熱管の間に主流冷媒を流すと共に、伝熱管内にバイパス流冷媒を流すようになっている。また、過冷却器は、対向流型熱交換器からなり、主流冷媒とバイパス流冷媒を、伝熱性を持つ伝熱管の管壁を挟んで互いに反対方向に流がすように設定されている。また、伝熱管と外管は、平滑管となっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−０５４６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、伝熱管の外面は平滑なので、主流冷媒に対する伝熱面積が小さく、熱伝達率も低い。そのため、所定の熱交換をするためには、過冷却器を大きくしなければならないという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、コンパクトな過冷却器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、圧縮機、凝縮器、主膨張機構、蒸発器を順次接続して冷媒回路を構成し、その凝縮器と主膨張機構間に二重管からなる過冷却器を接続し、その過冷却器の外管に凝縮器から主膨張機構に至る凝縮冷媒を流し、その過冷却器の内側の伝熱管に凝縮器からの凝縮冷媒を減圧して伝熱管に流すと共に上記圧縮機側に戻すバイパス回路を接続した空気調和機に用いられる上記過冷却器であって、上記伝熱管の外面に溝を設けたものである。
【０００８】
この溝によって主流冷媒に対する伝熱面積が大きくなる。この溝によって主流冷媒が攪拌され熱伝達率も高くなる。したがって、所定の熱交換をするための過冷却器を小さくできる。
【０００９】
上記溝は、螺旋状の溝であるとよい。
【００１０】
また、上記伝熱管は銅からなるとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、過冷却器をコンパクトにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の好適実施の形態を添付図面を用いて説明する。
【００１３】
図３に示すように、空気調和機１は、圧縮機２、凝縮器３、主膨張機構４、蒸発器５、四路切換弁６、アキュムレータ７を順次接続する冷媒回路（主回路）８を備える。四路切替弁６は、圧縮機２の吐出側とアキュムレータ７の流入側との間に接続されており、切り替えることで圧縮機２から吐出される冷媒を凝縮器３又は蒸発器５のいずれか一方に流して他方から冷媒を流入させるように構成される。
【００１４】
図２及び図３に示すように、凝縮器３と主膨張機構４との間には二重管からなる過冷却器９が接続され、その過冷却器９の外管１２には、凝縮器３から主膨張機構４に至る凝縮冷媒（主流冷媒）１１が流され、過冷却器９の内側の伝熱管１０には、凝縮器３からの凝縮冷媒１１を減圧して伝熱管１０に流すと共に圧縮機２側に戻すバイパス回路１３が接続される。バイパス回路１３は、凝縮流体１１の流れ方向が外管１２内と伝熱管１０内とで逆となるように伝熱管１０に接続される。伝熱管１０の上流側のバイパス回路１３には、バイパス膨張機構１４が接続される。過冷却器９は、バイパス流冷媒１５の流路を形成する伝熱管１０と、伝熱管１０の外側に同心円状に設けられ伝熱管１０との間に凝縮冷媒１１の流路を形成する外管１２とを備え、伝熱管１０の管壁１６を介してバイパス流冷媒１５と凝縮冷媒１１との熱交換がなされるように構成される。
【００１５】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、伝熱管１０は、銅からなり、伝熱管１０の外面には伝熱効率を高めるための螺旋状の溝１７が設けられる。螺旋状の溝１７は、伝熱管１０外面の凝縮冷媒１１との伝熱面積を増やす。また、凝縮冷媒１１は螺旋状の溝１７によって攪拌されるので、伝熱管１０外面と凝縮冷媒１１の熱伝達率が高くなる。このため、バイパス流冷媒１５と凝縮冷媒１１の熱交換の効率が高くなり、所定の熱交換をするための過冷却器９を小さくすることができる。
【００１６】
次に、上述の螺旋状の溝１７を有する伝熱管１０を用いることにより過冷却器９を小さくできる点について式を用いて説明する。
【００１７】
伝熱管の外面に螺旋状の溝１７を設けた場合と、伝熱管の外面が従来技術のように平滑な場合との、過冷却器の長さの比は数式１で表される。
【００１８】
【数１】
2010014311.tif 000003
【００１９】
ここで、ｄcは伝熱管の内径、ｄhは伝熱管の外径、αcは伝熱管の管内熱伝達率、αhは伝熱管の管外熱伝達率、１は過冷却器の長さであり、添え字１は平滑な伝熱管であることを表し、添え字２は螺旋状溝１７を有する伝熱管であることを表す。
【００２０】
外面が平滑な伝熱管の管外熱伝達率は数式２で与えられる。
【００２１】
【数２】
2010014311.tif 000004
【００２２】
ここで、Ｄは外管の内径、Ｄeは伝熱管と外管との環状隙間の水力等価直径、ｆは管摩擦係数、Ｒｅはレイノルズ数、Ｐｒはプラントル数、ｖは流速、λは熱伝導率、νは動粘度である。
【００２３】
外面に螺旋状の溝１７がある伝熱管の管外熱伝達率は数式３で与えられると仮定する。
【００２４】
【数３】
2010014311.tif 000005
【００２５】
ここで、ｈは溝１７の深さ、ｐは溝１７の管軸方向ピッチ、βは溝１７のねじれ角である。
【００２６】
次に、具体的に表１に示す実際の条件で、伝熱管外面の螺旋状溝１７の効果を計算する。
【００２７】
【表１】
2010014311.tif 000006
【００２８】
この条件での計算で数式４の結果が得られた。
【００２９】
【数４】
2010014311.tif 000007
【００３０】
つまり、伝熱管の外面に螺旋状の溝１７を設けることで、過冷却器の長さを約４４％短くできる。
【００３１】
また、上述の条件でｈ＝０．２で計算すると、伝熱管の長さ比は、
【００３２】
【数５】
2010014311.tif 000008
【００３３】
であり、ｈ＝１．０で計算すると、伝熱管の長さ比は、
【００３４】
【数６】
2010014311.tif 000009
【００３５】
である。
【００３６】
またさらに、β＝４０（ｐ＝１．８１）で計算すると、伝熱管の長さ比は、
【００３７】
【数７】
2010014311.tif 000010
【００３８】
であり、β＝６０（ｐ＝０．８７５）で計算すると、伝熱管の長さ比は、
【００３９】
【数８】
2010014311.tif 000011
【００４０】
である。
【００４１】
このように、空気調和機１に用いられる過冷却器９の伝熱管１０の外面に溝１７を設けることにより、過冷却器９の長さを短くでき、過冷却器９をコンパクトにでき、空気調和機１をコンパクトにできる。
【００４２】
溝１７は、螺旋状であるため、凝縮冷媒１１中に淀みを形成することなく良好に撹拌でき、加工も容易である。
【００４３】
伝熱管１０は銅からなるものとしたため、冷媒１１、１５間の熱交換を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（ａ）は本発明の好適実施の形態を示す過冷却器の要部側断面図であり、（ｂ）は正面断面図である。
【図２】過冷却器の側断面図である。
【図３】過冷却器が用いられる空気調和機の冷媒回路図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  空気調和機
２  圧縮機
３  凝縮器
４  主膨張機構
５  蒸発器
８  冷媒回路
９  過冷却器
１０  伝熱管
１１  凝縮冷媒
１２  外管
１３  バイパス回路
１７  溝
【図１】
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【図２】
2010014311.tif 000013
【図３】
2010014311.tif 000014