(57)【要約】【課題】熱交換効率を向上することができると共に、外管の厚さが薄い伝熱管、当該伝熱管を備える空気調和機、及び伝熱管の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る伝熱管１は、銅又は銅合金から形成される第１金属管１０と、第１金属管１０の外部に配置され、銅又は銅合金から形成される第２金属管２０と、第１金属管１０と第２金属管２０との間に設けられるフィン１２とを備え、第１金属管１０は、第１の冷媒の流通経路であり、第１金属管１０の外側と第２金属管２０の内側との間は、第１の冷媒の圧力よりも低い圧力の第２の冷媒の流通経路であり、フィン１２、第１金属管１０の外側と第２金属管２０の内側とに接触して設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅又は銅合金から形成される第１金属管と、
前記第１金属管の外部に配置され、銅又は銅合金から形成される第２金属管と、
前記第１金属管と前記第２金属管との間に設けられるフィンと
を備え、
前記第１金属管は、第１の冷媒の流通経路であり、
前記第１金属管の外側と前記第２金属管の内側との間は、前記第１の冷媒の圧力よりも低い圧力の第２の冷媒の流通経路であり、
前記フィンは、前記第１金属管の外側と前記第２金属管の内側とに接触して設けられる伝熱管。
【請求項２】
前記フィンは、前記第１金属管の外側にらせん状に形成される請求項１に記載の伝熱管。
【請求項３】
前記フィンの鉛直方向に対して傾いた方向に沿って前記第１金属管の外側に形成される溝を更に備える請求項２に記載の伝熱管。
【請求項４】
前記フィンは、前記第１金属管と一体になっている請求項３に記載の伝熱管。
【請求項５】
前記第１金属管は、溝又はコルゲートが内側に形成される請求項４に記載の伝熱管。
【請求項６】
前記第１の冷媒が流通すべき方向と前記第２の冷媒が流通すべき方向とが互いに異なる請求項５に記載の伝熱管。
【請求項７】
主回路とバイパス回路とを備える空気調和機であって、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
圧縮された前記冷媒を冷却して第１の冷媒にする凝縮器と、
前記第１の冷媒を分岐して、前記主回路と前記バイパス回路とに供給する分岐部と、
前記バイパス回路に供給された前記第１の冷媒を膨張させ、前記第１の冷媒の圧力よりも低い圧力の第２の冷媒を形成するバイパス膨張機構部と、
前記主回路に分岐された前記第１の冷媒を通す過冷却器と
を備え、
前記過冷却器は、
前記主回路に分岐された前記第１の冷媒を通す銅又は銅合金から形成される第１金属管と、
前記第１金属管の外部に配置され、銅又は銅合金から形成される第２金属管と、
前記第１金属管と前記第２金属管との間に設けられるフィンと
を有し、
前記第１金属管の外側と前記第２金属管の内側との間は、前記第２の冷媒が通り、
前記フィンは、前記第１金属管の外側と前記第２金属管の内側とに接触して設けられる空気調和機。
【請求項８】
前記フィンは、前記第１金属管の外側にらせん状に形成される請求項７に記載の空気調和機。
【請求項９】
銅又は銅合金からなる第１金属管、及び銅又は銅合金からなる第２金属管を準備する管準備工程と、
前記第１金属管の外側にフィンを形成するフィン形成工程と、
前記フィンを有する前記第１金属管を前記第２金属管に挿入する挿入工程と、
前記第２金属管の外側から前記第２金属管の管径を縮小させ、前記フィンの先端を前記第２金属管の内壁に接触させる縮小工程と
を備え、
前記フィン形成工程は、前記フィンを有する前記第１金属管を前記第２金属管に挿入することのできる範囲の長さの前記フィンを形成する伝熱管の製造方法。
【請求項１０】
前記フィン形成工程は、前記フィンをらせん状に前記第１金属管の外側に形成する請求項９に記載の伝熱管の製造方法。
【請求項１１】
前記管準備工程は、表面に溝が形成された前記第１金属管を準備する請求項１０に記載の伝熱管の製造方法。
【請求項１２】
銅又は銅合金からなる第１金属管、及び銅又は銅合金からなる第２金属管を準備する管準備工程と、
前記第１金属管の外側にフィンを形成するフィン形成工程と、
前記フィンを有する前記第１金属管を前記第２金属管に圧入する圧入工程と
を備え、
前記フィン形成工程は、前記フィンを有する前記第１金属管の外径が、前記第２金属管の内径よりも大きくなる長さの前記フィンを形成する伝熱管の製造方法。
【請求項１３】
前記フィン形成工程は、前記フィンをらせん状に前記第１金属管の外側に形成する請求項１２に記載の伝熱管の製造方法。
【請求項１４】
前記管準備工程は、表面に溝が形成された前記第１金属管を準備する請求項１３に記載の伝熱管の製造方法。
【請求項１５】
銅又は銅合金からなる第１金属管、及び銅又は銅合金からなる第２金属管を準備する管準備工程と、
前記第１金属管の外側にフィンを形成するフィン形成工程と、
前記フィンを有する前記第１金属管を前記第２金属管に圧入する圧入工程と、
前記第２金属管の外側から前記第２金属管の管径を縮小させ、前記フィンの先端を前記第２金属管の内壁に接触させる縮小工程と
を備え、
前記フィン形成工程は、前記フィンを有する前記第１金属管を前記第２金属管に挿入することのできる範囲の長さの前記フィンを形成する伝熱管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱管、空気調和機、及び伝熱管の製造方法に関する。特に、本発明は、内管と外管とからなる二重管構造を備える伝熱管、空気調和機、及び伝熱管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外管と、外管内に間隔をおいて設けられた内管と、外管と内管との間に設けられたフィンとからなる熱交換部と、熱交換部の内外両管の両端部に固定されたコネクタとを備え、熱交換部の外管と内管との間の間隙が第１の流体通路になっていると共に内管内が第２の流体通路になっている熱交換器であって、熱交換部が直線部分を有しており、熱交換部の直線部分において、外管の少なくとも１箇所が全周にわたり縮管されており、内管が、外管の縮管によりフィンを介して固定される熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の熱交換器は、熱交換部の直線部分において、外管の少なくとも１箇所が全周にわたり縮管されており、内管が、外管の縮管によりフィンを介して外管に固定されるので、振動によるがたつきの発生、及びがたつきの発生に起因する異音の発生を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４１７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の熱交換器は、外管の少なくとも１箇所、すなわち、部分的にしか縮管されていないので、外管の縮管部分によりフィンを介して固定されている内管部分も部分的であることから、内管の表面を通じての伝熱、熱交換の向上には限界がある。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、熱交換効率を向上することができると共に、外管の厚さが薄い伝熱管、当該伝熱管を備える空気調和機、及び伝熱管の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため、銅又は銅合金から形成される第１金属管と、第１金属管の外部に配置され、銅又は銅合金から形成される第２金属管と、第１金属管と第２金属管との間に設けられるフィンとを備え、第１金属管は、第１の冷媒の流通経路であり、第１金属管の外側と第２金属管の内側との間は、第１の冷媒の圧力よりも低い圧力の第２の冷媒の流通経路であり、フィンは、第１金属管の外側と第２金属管の内側とに接触して設けられる伝熱管が提供される。
【０００８】
また、上記伝熱管は、フィンは、第１金属管の外側にらせん状に形成されることもできる。
【０００９】
また、上記伝熱管は、フィンの鉛直方向に対して傾いた方向に沿って第１金属管の外側に形成される溝を更に備えることもできる。
【００１０】
また、上記伝熱管は、フィンは、第１金属管と一体になっていることが好ましい。
【００１１】
また、上記伝熱管は、第１金属管は、溝又はコルゲートが内側に形成されてもよい。
【００１２】
また、上記伝熱管は、第１の冷媒が流通すべき方向と第２の冷媒が流通すべき方向とが互いに異なることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、上記目的を達成するため、主回路とバイパス回路とを備える空気調和機であって、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を冷却して第１の冷媒にする凝縮器と、第１の冷媒を分岐して、主回路とバイパス回路とに供給する分岐部と、バイパス回路に供給された第１の冷媒を膨張させ、第１の冷媒の圧力よりも低い圧力の第２の冷媒を形成するバイパス膨張機構部と、主回路に分岐された第１の冷媒を通す過冷却器とを備え、過冷却器は、主回路に分岐された第１の冷媒を通す銅又は銅合金から形成される第１金属管と、第１金属管の外部に配置され、銅又は銅合金から形成される第２金属管と、第１金属管と第２金属管との間に設けられるフィンとを有し、第１金属管の外側と第２金属管の内側との間は、第２の冷媒が通り、フィンは、第１金属管の外側と第２金属管の内側とに接触して設けられる空気調和機が提供される。
【００１４】
また、上記空気調和機は、フィンは、第１金属管の外側にらせん状に形成されることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、上記目的を達成するため、銅又は銅合金からなる第１金属管、及び銅又は銅合金からなる第２金属管を準備する管準備工程と、第１金属管の外側にフィンを形成するフィン形成工程と、フィンを有する第１金属管を第２金属管に挿入する挿入工程と、第２金属管の外側から第２金属管の管径を縮小させ、フィンの先端を第２金属管の内壁に接触させる縮小工程とを備え、フィン形成工程は、フィンを有する第１金属管を第２金属管に挿入することのできる範囲の長さのフィンを形成する伝熱管の製造方法が提供される。
【００１６】
また、上記伝熱管の製造方法は、フィン形成工程は、フィンをらせん状に第１金属管の外側に形成することもできる。
【００１７】
また、上記伝熱管の製造方法は、管準備工程は、表面に溝が形成された第１金属管を準備することもできる。
【００１８】
また、本発明は、上記目的を達成するため、銅又は銅合金からなる第１金属管、及び銅又は銅合金からなる第２金属管を準備する管準備工程と、第１金属管の外側にフィンを形成するフィン形成工程と、フィンを有する第１金属管を第２金属管に圧入する圧入工程とを備え、フィン形成工程は、フィンを有する第１金属管の外径が、第２金属管の内径よりも大きくなる長さのフィンを形成する伝熱管の製造方法が提供される。
【００１９】
また、上記伝熱管の製造方法は、フィン形成工程は、フィンをらせん状に第１金属管の外側に形成することができる。
【００２０】
また、上記伝熱管の製造方法は、管準備工程は、表面に溝が形成された第１金属管を準備することもできる。
【００２１】
また、本発明は、上記目的を達成するため、銅又は銅合金からなる第１金属管、及び銅又は銅合金からなる第２金属管を準備する管準備工程と、第１金属管の外側にフィンを形成するフィン形成工程と、フィンを有する第１金属管を第２金属管に圧入する圧入工程と、第２金属管の外側から第２金属管の管径を縮小させ、フィンの先端を第２金属管の内壁に接触させる縮小工程とを備え、フィン形成工程は、フィンを有する第１金属管を第２金属管に挿入することのできる範囲の長さのフィンを形成する伝熱管の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る伝熱管、当該伝熱管を備える空気調和機、及び伝熱管の製造方法によれば、熱交換効率を向上することができると共に、外管の厚さが薄い伝熱管、当該伝熱管を備える空気調和機、及び伝熱管の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る伝熱管の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る伝熱管の熱交換の概要を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る伝熱管の製造の流れを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る伝熱管の製造の流れを示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る伝熱管の部分断面の概要図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る空気調和機の構成の概要図である。
【図７】比較例に係る伝熱管の断面図である。
【図８】比較例１に係る伝熱管を流れる冷媒の様子の概要を示す図である。
【図９】比較例２に係る伝熱管を流れる冷媒の様子の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第１の実施の形態の要約］
本発明の第１の実施の形態に係る伝熱管１は、熱交換器（すなわち、空気調和機）に用いられる伝熱管において、銅又は銅合金から形成される第１金属管１０と、第１金属管１０の外部に配置され、銅又は銅合金から形成される第２金属管２０と、第１金属管１０と第２金属管２０との間に設けられるフィン１２とを備え、第１金属管１０は、第１の冷媒１１０の流通経路であり、第１金属管１０の外側と第２金属管２０の内側との間は、第１の冷媒１１０の圧力よりも低い圧力の第２の冷媒１００の流通経路であり、フィン１２は、第１金属管１０の外側と第２金属管２０の内側とに接触して設けられる。
【００２５】
［第１の実施の形態］
（伝熱管１の概要）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る伝熱管の断面の概要を示す。
【００２６】
第１の実施の形態に係る伝熱管１は、外表面１０ａの所定の位置に形成されるフィン１２を有する第１金属管１０と第２金属管２０とを備える。具体的に、伝熱管１は、第１金属管１０と、第１金属管１０の外部に配置される第２金属管２０と、第１金属管１０と第２金属管２０との間に設けられるフィン１２とを備える。第１金属管１０は、第１の冷媒１１０の流通経路であり、第１金属管１０の外側と第２金属管２０の内側との間は、第１の冷媒１１０の圧力よりも低い圧力の第２の冷媒１００の流通経路に対応する。そして、フィン１２は、第１金属管１０の外側（すなわち、外表面１０ａ）と第２金属管２０の内側（すなわち、内表面２０ａ）とに接触して設けられる。また、第１金属管１０と第２金属管２０とは、第１金属管１０の端部近傍と第２金属管２０の端部近傍との所定の位置（すなわち、ロウ付け部３０）がロウ付けされることにより互いに固定される。
【００２７】
（第１金属管１０）
第１金属管１０は、フィン１２を除く部分において略円筒状に形成される。第１金属管１０は、伝熱性、加工性、耐圧性に優れ、ロウ付けができる材料から形成する。具体的に第１金属管１０は、銅又は銅合金から形成される。そして、第１金属管１０は、第１金属管１０の外側、すなわち、外表面１０ａにフィン１２を有する。フィン１２は、第１金属管１０の長手方向に垂直な方向であって、第１金属管１０の管軸から離れる方向に伸びると共にらせん状に設けられる。また、第１金属管１０は、平滑な内表面１０ｂを有することができるものの、伝熱管１の伝熱特性を向上させることを目的として、内表面１０ｂに溝又はコルゲートとしての内面溝１６を更に有することもできる。
【００２８】
（フィン１２）
フィン１２は、第１金属管１０の外表面１０ａから第２金属管２０の内表面２０ａに向けて伸びて形成される。フィン１２は、内表面２０ａ付近において屈曲部１２ｂを有しており、フィン１２の先端１２ａが第２金属管２０ａの内表面２０ａに接触して設けられる。すなわち、フィン１２の先端１２ａと内表面２０ａとは、所定の長さを有する接触部分１４において接触する。また、フィン１２は、第１金属管１０の外側を加工することにより形成されるので、フィン１２と第１金属管１０とは一体になっている。なお、フィン１２は、第１金属管１０の両端部付近、すなわち、ロウ付け部３０に対応する領域を除く領域に形成することができる。
【００２９】
（第２金属管２０）
第２金属管２０は、第２の冷媒１００が導入される導入口及び排出される排出口をそれぞれ端部に有して形成され、略円筒形状を有して形成される。また、第２金属管２０は第１金属管１０と同様に、伝熱性、加工性、耐圧性に優れ、ロウ付けができる材料から形成する。具体的に第２金属管２０は、銅又は銅合金から形成することができる。なお、第２金属管２０は、第１金属管１０の肉厚よりも薄い肉厚を有して形成することもできる。
【００３０】
（冷媒の流れ）
第１金属管１０を流れる第１の冷媒１１０の流通すべき方向と、第２金属管２０を流れる第２の冷媒１００の流通すべき方向とは互いに異なる。すなわち、第１金属管１０内には、所定の方向に第１の冷媒１１０が流れる。一方、第１金属管１０の外表面１０ａと第２金属管２０の内表面２０ａとの間の隙間部分（なお、横断面においてこの隙間部分は環状であるので、以下の説明において「環状部」ということがある）には、第１の冷媒１１０の流れの反対方向に、第２の冷媒１００が流れる。
【００３１】
（伝熱管１の熱交換について）
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る伝熱管の熱交換の概要を示す。
【００３２】
第１の実施の形態に係る伝熱管１においては、第１金属管１０内に第１の冷媒１１０（すなわち、主流冷媒）が流通する。そして、第１金属管１０の外表面１０ａと第２金属管２０の内表面２０ａとの間の環状部には、第１の冷媒１１０よりも低温、低圧の第２の冷媒１００（すなわち、バイパス流冷媒）が流通する。第１金属管１０内に第２の冷媒１００よりも高温、高圧の第１の冷媒１１０を流通させ、環状部に第１の冷媒１１０よりも低温、低圧の第２の冷媒１００を流通させると、第１金属管１０の外表面１０ａ近傍の所定の領域「Ａ」には液状の第２の冷媒１００が流れる。また、第２金属管２０の内表面２０ａ近傍の所定の領域「Ｃ」においても液状の第２の冷媒１００が流れる。一方、領域「Ａ」と領域「Ｃ」との間の領域「Ｂ」には気体状の第２の冷媒１００が流れる。
【００３３】
ここで、領域「Ａ」を流れる液状の第２の冷媒１００は、第１金属管１０内を流れる第１の冷媒１１０を冷却することができる。また、図２に示すように、フィン１２の先端１２ａは、内表面２０ａに接触部分１４を有して接触する。すなわち、第１の実施の形態において外表面１０ａと内表面２０ａとはフィン１２を介して接続されているので、領域「Ｃ」を流れる液状の第２の冷媒１００は、フィン１２の側面１４ａに沿って図２に示す冷媒の流れ１２０のように領域「Ａ」に向かって移動する。すなわち、第１の実施の形態に係る伝熱管１において領域「Ｃ」の第２の冷媒１００は、フィン１２の側面１４ａを伝わり、領域「Ｃ」を流れる第２の冷媒１００より高温の領域「Ａ」を流れる第２の冷媒１００に合流する。したがって、領域「Ｃ」を流れる第２の冷媒１００も第１金属管１０の外表面１０ａに直接接触することができ、熱交換に寄与することになる。
【００３４】
また、フィン１２は第１金属管１０の外表面１０ａと第２金属管の内表面２０ａとを接続しており、フィン１２の表面と第２の冷媒１００とが接触するので、フィン１２がない場合に比べて第２の冷媒１００と第１金属管１０の表面との接触面積が増大する。更に、フィン１２は熱伝導率の高い銅又は銅合金から形成されるので、フィン１２自体も熱交換効率の向上に寄与する。
【００３５】
［伝熱管１の製造方法の要約］
熱交換器に用いられる伝熱管１の製造方法において、銅又は銅合金からなる第１金属管１０、及び銅又は銅合金からなる第２金属管２０を準備する管準備工程と、第１金属管１０の外側にフィン１２を形成するフィン形成工程と、フィン１２を有する第１金属管１０を第２金属管２０に挿入する挿入工程と、第２金属管２０の外側から第２金属管２０の管径を縮小させ、フィン１２の先端１２ａを第２金属管２０の内壁に接触させる縮小工程とを備え、フィン形成工程は、フィン１２を有する第１金属管１０を第２金属管２０に挿入することのできる範囲の長さのフィンを形成する。
【００３６】
（伝熱管１の製造方法）
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る伝熱管の製造の流れの一例を示す。
【００３７】
まず、第１金属管１０及び第２金属管２０を準備する（管準備工程：ステップ１０、以下、ステップを「Ｓ」とする）。一例として、フィン１２が形成された後の第１金属管１０が第２金属管２０に挿入された場合に、第２金属管２０の内表面２０ａにフィン１２の先端１２ａが接触しない程度、若しくはフィン１２の先端１２ａが接触したとしても抵抗なく挿入することができる程度の大きさの内径を有する第２金属管２０を準備する。
【００３８】
次に、第１金属管１０の外側にフィン１２を形成する（フィン形成工程：Ｓ２０）。具体的には、第１金属管１０の外表面１０ａを切削する（例えば、鋤き起こす）ことにより、らせん状のフィン１２を形成する。ここで、フィン１２は、後述する挿入工程において、フィン１２を有する第１金属管１０を第２金属管２０に挿入することのできる範囲の長さ（すなわち、第１金属管１０の外表面１０ａからフィン１２の先端１２ａまでの長さ）を有して形成される。
【００３９】
フィン形成工程においてフィン１２は、例えば、旋盤を用いて形成することができる。すなわち、まず、第１金属管１０の外表面１０ａに、所定の深さを有する切れ込みを形成する。次に、所定のバイトを第１金属管１０の外表面１０ａに形成した切れ込みに接触させ、第１金属管１０を回転させつつバイトを横送りして、外表面１０ａに切削加工を施すことによりフィン１２を形成する。なお、バイトの刃先形状、切込角、切込深さ等を調整することにより、所定形状、所定長さのフィン１２を形成することができる。
【００４０】
続いて、フィン１２を有する第１金属管１０を第２金属管２０に挿入する（挿入工程：Ｓ３０）。次に、第１金属管１０が挿入された第２金属管２０の外側から第２金属管２０の管径を縮小させる（縮小工程：Ｓ４０）。この縮小工程により、フィン１２の先端１２ａが第２金属管２０の内壁である内表面２０ａに接触する。なお、縮小工程は、第２金属管２０の一方の端部付近から、他方の端部付近まで連続的に実施することができる。更に、第１金属管１０の端部と第２金属管２０の端部とをロウ付けする（ロウ付け工程：Ｓ５０）。以上の各工程を経ることにより、本実施の形態に係る伝熱管１が製造される。なお、縮小工程の前にロウ付け工程を実施することもできる。すなわち、ロウ付け工程により第１金属管１０の第２金属管２０に対する相対的な位置を決定した後に、縮小工程を実施することもできる。
【００４１】
（伝熱管１の製造方法の変形例）
図４は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る伝熱管の製造の流れの一例を示す。
【００４２】
第１の実施の形態の変形例に係る伝熱管１の製造方法は、管準備工程と、フィン形成工程と、圧入工程と、ロウ付け工程とを備える点を除き、第１の実施の形態に係る伝熱管１の製造方法と同一の工程を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００４３】
第１の実施の形態の変形例に係る伝熱管１の製造方法は、管準備工程（Ｓ１０）と、フィン形成工程（Ｓ２０）とを経た後、フィン１２を有する第１金属管１０を第２金属管２０に圧入する圧入工程を備える（Ｓ３５）。ここで、フィン形成工程においては、フィン１２を有する第１金属管１０の外径（すなわち、一のフィン１２の先端１２ａから、第１金属管１０の中心を対称点として当該一のフィン１２の対称の位置、又は略対称の位置に設けられる他のフィン１２の先端１２ａまでの距離）が、第２金属管２０の内径よりも大きくなる長さのフィン１２を形成する。したがって、フィン１２を有する第１金属管１０を第２金属管２０に圧入することにより、フィン１２の先端が折れ曲がりつつ第１金属管１０が第２金属管２０に挿入される。これにより、フィン１２の先端１２ａが第２金属管２０の内表面２０ａに接触することになる。
【００４４】
なお、第１の実施の形態に係る伝熱管１の製造方法の更に他の変形例においては、圧入工程と、縮小工程との双方を備えることもできる。すなわち、フィン１２を有する第１金属管１０を第２金属管２０に圧入した後（圧入工程）、第２金属管２０の外側から第２金属管２０の管径を縮小させる（縮小工程）こともできる。圧入工程及び縮小工程の双方を備えることにより、複数のフィン１２の先端１２ａを確実に第２金属管２０の内表面２０ａに接触させることができる。
【００４５】
（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態に係る伝熱管１によれば、第１金属管１０の外表面１０ａにらせん状のフィン１２を設けているので、第２の冷媒１００と第１金属管１０の表面との接触面積が増大することにより、伝熱面積を増加させることができる。そして、フィン１２は第２金属管２０の内表面２０ａに接触しているので、第２金属管２０の内表面２０ａとフィン１２との間で熱を伝えることができ、第２金属管２０の内表面２０ａも伝熱面として用いることができる。これにより、本実施の形態に係る伝熱管１は、フィン１２がない場合、及びフィン１２の先端１２ａが第２金属管２０の内表面２０ａに接触していない場合に比べて熱交換効率を向上させることができる。したがって、伝熱管１（すなわち、過冷却器）のサイズを小さくすることができる。
【００４６】
また、第１の実施の形態に係る伝熱管１は、低圧の第２の冷媒１００を環状部に流すことができるので、第２金属管２０に係る圧力を低下させることができ、第２金属管２０の肉厚を第１金属管１０の肉厚より薄くすることができる。これにより、伝熱管１のサイズを縮小させることができると共に、伝熱管１の重量を低減できる。
【００４７】
更に、第１の実施の形態に係る伝熱管１は、フィン１２の先端１２ａが第２金属管２０の内表面２０ａに接触しているので、環状部に流入した第２の冷媒１００は、伝熱管１の一方の端から他方の端にフィン１２によって形成される螺旋に沿って移動することができる。これにより、環状部に流入した第２の冷媒１００が逆流等することがないので、熱交換効率を向上させることができる。
【００４８】
［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る伝熱管の部分断面の概要を示す。
【００４９】
第２の実施の形態に係る伝熱管は、第１の実施の形態に係る伝熱管１と異なり、第１金属管１０に溝１８が更に形成されている点を除き、第１の実施の形態に係る伝熱管１と略同一の機能・構成を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００５０】
第２の実施の形態に係る伝熱管は、第１金属管１０の表面にらせん状の溝１８が形成されている。また、第１金属管１０の内表面１０ｂには、溝１８に対応する位置に凸部１８ａが形成されている。
【００５１】
この溝１８は、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、管準備工程において第１金属管１０として、表面が平滑な金属管を準備する。次に、リング状の突起を有する転造ロールを備える転造装置に当該金属管をセットする。そして、金属管の管軸に対して所定の角度で傾けた転造ロールを金属管に接触させるか、又は後で形成するフィン１２の伸びる方向（例えば、金属管の外表面にフィンが形成されている場合に、外表面に対して圧入工程前のフィンが伸びる方向）を想定して、当該伸びる方向に対して所定の角度を有するように傾けた転造ロールを金属管に接触させる。次に、金属管を回転させながら転造ロールを自転させ、転造ロールを金属管の長手方向に沿って移動させることにより、金属管の表面に溝１８を形成する。なお、溝１８の形成と共に、溝１８に対応する内表面１０ｂに凸部１８ａが形成される。
【００５２】
このようにして溝１８を有する第１金属管１０を製造した後、フィン形成工程と、挿入工程及び／又は圧入工程と、縮小工程と、ロウ付け工程とを経ることにより、第２の実施の形態に係る伝熱管を製造することができる。なお、第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、縮小工程とロウ付け工程との順番を逆にすることもできる。第２の実施の形態に係る伝熱管は第１金属管１０の表面にらせん状の溝１８を備えるので、環状部の第２の冷媒１００を、管の周方向だけではなく、管軸方向に沿って移動させることができる。これにより、第２の実施の形態に係る伝熱管は、熱交換効率を更に向上させることができる。
【００５３】
［第３の実施の形態の要約］
第３の実施の形態に係る空気調和機２は、主回路３とバイパス回路４とを備える空気調和機２において、冷媒を圧縮する圧縮機４０と、圧縮された冷媒を冷却して第１の冷媒１１０にする凝縮器５０と、第１の冷媒１１０を分岐して、主回路３とバイパス回路４とに供給する分岐部７０と、バイパス回路４に供給された第１の冷媒１１０を膨張させ、第１の冷媒１１０の圧力よりも低い圧力の第２の冷媒１００を形成するバイパス膨張機構部８２と、主回路３に分岐された第１の冷媒１１０を通す過冷却器とを備え、過冷却器は、主回路３に分岐された第１の冷媒１１０を通す銅又は銅合金から形成される第１金属管１０と、第１金属管１０の外部に配置され、銅又は銅合金から形成される第２金属管２０と、第１金属管１０と第２金属管２０との間に設けられるフィン１２とを有し、第１金属管１０の外側と第２金属管２０の内側との間は、第２の冷媒１００が通り、フィン１２は、第１金属管１０の外側と第２金属管２０の内側とに接触して設けられる。
【００５４】
［第３の実施の形態］
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る空気調和機の構成の概要を示す。
【００５５】
第３の実施の形態に係る空気調和機２は、主回路３とバイパス回路４とを備える。そして、主回路３は、気体状の冷媒を圧縮する圧縮機４０と、圧縮された冷媒を冷却して液体状の第１の冷媒１１０にする凝縮器５０と、過冷却器としての二重管式の伝熱管１と、冷媒を膨張させる主膨張機構部８０と、液体を蒸発させる蒸発器６０と、冷媒の経路を切り換える四路切換弁７２と、気液分離機としてのアキュムレータ９０とを有する。また、バイパス回路４は、分岐部７０において凝縮器５０と伝熱管１との間で主回路３から分岐した経路に設けられるバイパス膨張機構部８２と、伝熱管１を通りアキュムレータ９０の入り口近傍の合流部７４までの経路を有する。バイパス回路４と主回路３とは、合流部７４において合流する。空気調和機２が備える伝熱管１に、第１の実施の形態に係る伝熱管１又は第２の実施の形態に係る伝熱管が過冷却器として用いられる。
【００５６】
圧縮機４０から吐出された冷媒は四路切換弁７２を介して凝縮器５０に供給される。凝縮器５０に供給された冷媒は、凝縮器５０において凝縮される。凝縮器５０において凝縮された冷媒は、分岐部７０において、主回路３を流れる主流冷媒（すなわち、第１の冷媒１１０）とバイパス回路４を流れるバイパス流冷媒（すなわち、第２の冷媒１００）とに分岐する。主流冷媒は伝熱管１に流入して、伝熱管１においてバイパス膨張機構部８２（例えば、膨張弁等）を通過して減圧された状態のバイパス流冷媒との間の熱交換により過冷却される。そして、過冷却された主流冷媒は、膨張機構部８０に供給される。膨張機構部８０は当該主流冷媒を膨張させることにより減圧する。次に、減圧された主流冷媒は蒸発器６０において蒸発され、四路切換弁７２を介してアキュムレータ９０を通過して圧縮機４０に供給される。
【００５７】
一方、バイパス流冷媒は、バイパス膨張機構部８２により減圧された後に伝熱管１に供給される。そして、伝熱管１に供給されたバイパス流冷媒は、伝熱管１において主流冷媒との間の熱交換によって蒸発する（すなわち、気化する）。その後、バイパス流冷媒は、合流部７４において主流冷媒に合流してアキュムレータ９０を介して圧縮機４０に供給される。
【実施例】
【００５８】
実施例に係る伝熱管として、第１の実施の形態に係る伝熱管１に対応する伝熱管を製造した。すなわち、第１金属管１０として、過冷却器としての伝熱管を製造する前（すなわち、第２金属管２０に挿入する前）において、フィン１２の外径１４ｍｍ、フィン１２の高さ１．９ｍｍ、フィン１２のピッチ１．６ｍｍ、素管肉厚１．０９ｍｍの第１金属管１０を作製した。一方、第２金属管２０として、外径１４．５９ｍｍ、肉厚０．４９ｍｍの銅管を準備した。この第１金属管１０と第２金属管２０とから実施例に係る伝熱管を製造した。
【００５９】
実施例に係る伝熱管において、フィン１２の先端１２ａと第２金属管２０の内表面２０ａとの接触部分１４の管軸方向の長さは０．２ｍｍであった。これにより、実施例に係る伝熱管のフィン１２の高さは、第１金属管１０を第２金属管２０に挿入する前の高さよりも０．２ｍｍ低い高さの１．７ｍｍになっていた。また、第１金属管１０の内面には、伝熱特性を向上させることを目的として、らせん状の内面溝１６を設けた。このような実施例に係る伝熱管の第１金属管１０内には主流冷媒が流れ、第１金属管１０と第２金属管との間、すなわち、環状部分にはバイパス流冷媒が流れる。そして、実施例に係る伝熱管と、以下に説明する比較例に係る伝熱管とを比較した。
【００６０】
（比較例）
図７は、比較例に係る伝熱管の断面の概要を示す。また、図８は、比較例１に係る伝熱管を流れる冷媒の様子の概要を示し、図９は、比較例２に係る伝熱管を流れる冷媒の様子の概要を示す。
【００６１】
比較例に係る伝熱管５として、図７に示すように、フィン１２を有していない第１金属管１１を備える伝熱管５を製造した。伝熱管５は、第１金属管１１がフィン１２を外表面１０ａに有していない点を除き、実施例に係る伝熱管と略同一の機能・構成を備える。ただし、比較例１に係る伝熱管５の第２金属管２０の肉厚は、実施例に係る伝熱管の第１金属管１０の肉厚よりも厚い厚さ（すなわち、０．８４ｍｍ）を有して形成した。なお、比較例１及び比較例２に係る伝熱管はいずれも比較例に係る伝熱管５と同一であり、比較例１に係る伝熱管と比較例２に係る伝熱管との相違は、第１金属管を流れる冷媒と、第２金属管を流れる冷媒とが異なる点である。
【００６２】
まず、図８を参照する。比較例１に係る伝熱管においては、第１金属管１１の内部を第１の冷媒１１０として、第２の冷媒１００よりも低温、低圧の冷媒を流す。一方、第１金属管１１と第２金属管２０との間には、第１の冷媒１１０よりも高温、高圧の第２の冷媒１００を流す。この場合、第１金属管１１の内表面近傍の領域「Ｅ」には液状の第１の冷媒１１０が流れ、環状部の高温、高圧の第２の冷媒１００を冷却することができる。一方、第１金属管１１の中央部分の領域「Ｄ」には気体状の第１の冷媒１１０が流れる。すなわち、低温側の冷媒、具体的には、第１金属管１１内を流れる第１の冷媒１１０は、液体と気体との２層構造になって第１金属管１１内を移動する。
【００６３】
そして、第１の冷媒１１０は第２の冷媒１００から受熱することにより蒸発して潜熱を蓄える。この場合において、高温、高圧の第２の冷媒１００は環状部を流れるので、第２金属管２０の肉厚は、耐圧性を向上させることを目的として、所定の厚さ以上の厚さを有して形成することが要求される。すなわち、比較例１においては、第２金属管２０の肉厚は厚くせざるを得ない。
【００６４】
一方、図９に示す比較例２に係る伝熱管においては、実施例と同様の冷媒を流した。すなわち、第１金属管１１の内部に第１の冷媒１１０として、第２の冷媒１００よりも高温、高圧の冷媒を流す。一方、環状部には、第１の冷媒１１０よりも低温、低圧の第２の冷媒１００を流す。この場合、第１金属管１１近傍の領域「Ｆ」には、液状の第２の冷媒が流れる。また、第２金属管２０の内表面近傍の領域「Ｈ」にも、液状の第２の冷媒が流れる。そして、領域「Ｆ」と領域「Ｈ」との間の領域「Ｇ」には、気体状の第２の冷媒が流れる。比較例２に係る伝熱管５においては、第１金属管１１がフィン１２を有していないので、第２金属管２０の内表面近傍の領域「Ｈ」を流れる液状の第２の冷媒は、第１金属管１１に接触することはない。すなわち、比較例２においては、フィン１２がないことに起因して、熱交換効率が低下する。
【００６５】
（実施例に係る伝熱管の特性）
実施例に係る伝熱管はフィン１２を備える。これにより、実施例に係る伝熱管の第１金属管１０の外側の伝熱面積は、比較例に係る伝熱管５に比べて約４．４倍に増加した。また、第２金属管２０の内表面２０ａと第１金属管１０の外表面１０ａとがフィン１２を介して熱的につながっているので、第２金属管２０の内表面２０ａも伝熱面として用いることができる。これにより、実施例に係る伝熱管の第１金属管１０の外表面１０ａの伝熱面積は、比較例に係る伝熱管５に比較して約４．９倍に増加した。したがって、実施例に係る伝熱管の第１金属管１０の伝熱面積は比較例に比して大幅に増加すると共に、第２金属管２０の内表面２０ａの伝熱も促進されるので、熱交換効率を向上でき、伝熱管のサイズを縮小できる。
【００６６】
また、バイパス流冷媒（すなわち、第２の冷媒１００）は主流冷媒（すなわち、第１の冷媒１１０）の約５９％の圧力を有していた。したがって、比較例１に係る伝熱管のように環状部内に主流冷媒を流すのではなく、実施例のようにバイパス流冷媒を流すようにすることにより、第２金属管２０にかかる圧力を約４１％減少させることができた。これにより、実施例に係る伝熱管の第２金属管２０の肉厚を、比較例１に係る伝熱管５の第２金属管２０の肉厚０．８４ｍｍから０．４９ｍｍに薄くすることができた。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００６８】
１  伝熱管
２  空気調和機
３  主回路
４  バイパス回路
５  伝熱管
１０  第１金属管
１０ａ  外表面
１０ｂ  内表面
１１  第１金属管
１１ａ  外表面
１２  フィン
１２ａ  先端
１２ｂ  屈曲部
１４  接触部分
１４ａ  側面
１６  内面溝
１８  溝
１８ａ  凸部
２０  第２金属管
２０ａ  内表面
３０  ロウ付け部
４０  圧縮機
５０  凝縮器
６０  蒸発機
７０  分岐部
７２  四路切換弁
７４  合流部
８０  主膨張機構部
８２  バイパス膨張機構部
９０  アキュムレータ
１００  第２の冷媒
１１０  第１の冷媒
１２０  冷媒の流れ
【図１】
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【図２】
2011033239.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2011033239.tif 000007
【図６】
2011033239.tif 000008
【図７】
2011033239.tif 000009
【図８】
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【図９】
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