空调机、热交换器以及热交换器的制造方法与流程

1.本发明涉及空调机、热交换器以及热交换器的制造方法。


背景技术：

2.近年来，由于铜价高涨，翅片、管热交换器的传热管从铜制变为铝制。在铜制传热管中设置有螺旋状的螺旋槽，但在适用于量产的铝制传热管中，通过挤出工序形成有直槽。直槽的制冷剂的搅拌效果较差，与现有的铜制螺旋槽的传热管相比，传热性能较差。在热交换器的传热管内，在制冷剂蒸发的情况下，难以供给液体制冷剂，局部产生被称为干涸的现象。这是传热面产生干燥面，传热性能降低的现象。另外，在直槽的情况下，在制冷剂量多的情况下，制冷剂的搅拌效果差，传热性能降低。在专利文献1中公开了如下技术：通过在传热管形成管壁厚比内周壁薄的第一槽和与第一槽不同的形状的第二槽，将内周壁的凹凸复杂化，促进通过传热管的工作流体的紊流。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：国际公开第2018/134975号


技术实现要素：

6.发明所要解决的课题
7.在铝制的传热管中，也期望进一步提高传热性能。
8.本发明是鉴于这样的问题点而作成的，其目的在于提高铝制的传热管的传热性能。
9.用于解决课题的方案
10.本发明为一种空调机，其具备铝制传热管，在上述传热管的内壁设置有：沿上述传热管的轴向的初级槽；沿与上述初级槽不同的方向的次级槽；以及形成为从与上述初级槽相邻的凸部向上述初级槽突出的飞翅。
11.本发明的另一方案为一种热交换器，其具备铝制的传热管，其中，在上述传热管的内壁设置有：沿上述传热管的轴向的初级槽；沿与上述初级槽不同的方向的次级槽；以及形成为从与上述初级槽相邻的凸部向上述初级槽突出的飞翅。
12.本发明的另一方案为一种热交换器的制造方法，上述热交换器具备铝制的传热管，上述热交换器的制造方法中，在形成有沿上述传热管的轴向的初级槽的上述传热管的内壁形成沿与上述初级槽不同的方向的次级槽，并且形成从与上述初级槽相邻的凸部向上述初级槽突出的飞翅。
13.发明效果
14.根据本发明，能够提高铝制的传热管的传热性能。
附图说明
15.图1是空调机的外观结构图。
16.图2是表示空调机的制冷剂回路的图。
17.图3是表示传热管及翅片的图。
18.图4是传热管的内壁的概略图。
19.图5是传热管的概略剖视图。
20.图6是初级槽及次级槽的深度的说明图。
21.图7是传热管的制造方法的说明图。
22.图8是次级槽的深度的说明图。
23.图中：
24.1—空调机，10—室内机，11—遥控器通信部，12—室内热交换器，14—室内风扇，14a—室内风扇马达，20—室外机，21—压缩机，22—室外热交换器，23—室外风扇，23a—室外风扇马达，24—室外膨胀阀，25—四通阀，110—传热管，112—初级槽，114—次级槽，116—凸部，118—飞翅，120—翅片，200—次级槽形成塞柱。
具体实施方式
25.图1是表示实施方式的空调机1的外观结构图。空调机1通过在冷冻循环(热泵循环)中使制冷剂循环而进行空气调节。如图1所示，空调机1具备：室内机10，其设置于室内(被空气调节空间)；室外机20，其设置于屋外(室外)；以及遥控器30，其由用户操作。
26.室内机10具备遥控器通信部11。遥控器通信部11通过红外线通信等在与遥控器30之间收发预定的信号。例如，遥控器通信部11从遥控器30接收运转/停止指令、设定温度的变更、运转模式的变更、计时器的设定等信号。另外，遥控器通信部11向遥控器30发送室内温度的检测值等。另外，虽然在图1中省略了，但室内机10和室外机20经由制冷剂配管连接，并且经由通信线连接。
27.图2是表示实施方式的空调机1的制冷剂回路q的图。此外，图2所示的实线箭头表示制热运转时的制冷剂的流动。另外，图2所示的虚线箭头表示制冷运转时的制冷剂的流动。
28.室内机10除了遥控器通信部11，还具备室内热交换器12和室内风扇14。在室内热交换器12中，在流通于其传热管的制冷剂与从室内风扇14送入的室内空气之间进行热交换。室内热交换器12通过后述的四通阀25的切换而作为冷凝器或蒸发器动作。室内风扇14设置于室内热交换器12的附近。室内风扇14通过室内风扇马达14a的驱动，将室内空气送入室内热交换器12。
29.室外机20具备压缩机21、室外热交换器22、室外风扇23、室外膨胀阀24(膨胀阀)以及四通阀25。压缩机21通过压缩机马达21a的驱动，将低温低压的气体制冷剂压缩，形成高温高压的气体制冷剂而吐出。在室外热交换器22中，在流通于其传热管的制冷剂与从室外风扇23送入的外部空气之间进行热交换。室外热交换器22通过四通阀25的切换而作为冷凝器或蒸发器动作。
30.如图1所示，室外风扇23设置于室外热交换器22的附近。室外风扇23通过室外风扇马达23a的驱动，将外部气体送入室外热交换器22。室外膨胀阀24具有将在“冷凝器”(室外
热交换器22及室内热交换器12中的一方)冷凝了的制冷剂减压的功能。此外，在室外膨胀阀24进行了减压的制冷剂被引导至“蒸发器”(室外热交换器22及室内热交换器12中的另一方)。
31.四通阀25是根据空调机1的运转模式切换制冷剂的流路的阀。通过四通阀25的切换，在制冷运转时为如虚线箭头所示地使制冷剂按照压缩机21、室外热交换器22(冷凝器)、室外膨胀阀24以及室内热交换器12(蒸发器)的顺序循环的冷冻循环。另外，通过四通阀的切换，在制热运转时为如实线箭头所示地使制冷剂按照压缩机21、室内热交换器12(冷凝器)、室外膨胀阀24以及室外热交换器22(蒸发器)的顺序循环的冷冻循环。即，在制冷剂依次经由压缩机21、“冷凝器”、室外膨胀阀34以及“蒸发器”而在冷冻循环中循环的制冷剂回路q中，上述的“冷凝器”及“蒸发器”中的一方是室外热交换器22，另一方是室内热交换器12。
32.另外，在本实施方式的空调机1中，使用混合有两成分以上的非共沸制冷剂作为制冷剂。更详细而言，使用温度滑移为2℃以上的非共沸制冷剂。在此，温度滑移是制冷剂发生相变时的、相变开始时的温度与相变结束时的温度的差。作为非共沸制冷剂，例如可举出gwp为约146的r454c。r454c的温度滑移为约7℃。
33.近年来，为了防止地球暖化，在空调机中，需要使用gwp(global warming potential：地球温暖化系数)低的制冷剂，作为低gwp制冷剂，非共沸混合制冷剂被较多地提出。在本实施方式的空调机1中也使用非共沸混合制冷剂。与单一制冷剂不同，非共沸混合制冷剂由于构成成分的各制冷剂的沸点的不同而存在温度滑移，在制冷剂在传热管内发生相变时，在浓度边界层，传热性能降低。在本实施方式的空调机1中，通过搅拌该浓度边界层，提高传热性能。
34.图3是表示构成室内热交换器12及室外热交换器22的传热管110及翅片120的图。在传热管110的周围连接有多个翅片120。作为传热管110，使用铝制的传热管。图4是传热管110的内壁的概略图。箭头a表示传热管110的管轴方向、即制冷剂的流动的方向。图5是传热管110的概略剖视图。
35.在传热管110的内壁形成有与管轴方向a平行的初级槽112和沿与初级槽112不同的方向的次级槽114。在此，初级槽112与次级槽114所成的角β2设为10
°
以上。关于初级槽112与次级槽114所成的角度β2在后面叙述。在传热管110的内壁还形成有从与初级槽112相邻的凸部116朝向初级槽112突出的飞翅118。此外，如图6所示，次级槽114形成为其深度hf2比初级槽的深度hf1浅。由此，能够容易地进行次级槽114的加工。另外，次级槽114的深度hf2为初级槽112的深度hf1的30％以上的深度。关于槽的深度，在后面叙述。
36.接着，参照图7对传热管110的制造方法进行说明。首先，通过对形成有初级槽112的传热管110进行扩管，将传热管110固定(紧贴)于翅片120。之后，将次级槽形成塞柱200一边旋转，一边插入传热管110，从而形成次级槽114。在图7的右上放大地表示次级槽形成塞柱200。另外，在图7的右下表示次级槽形成塞柱200的概略剖面。在次级槽形成塞柱200的前端，每隔恒定间隔形成有与次级槽形成塞柱200的轴形成预定的角度的凸部202。在此，凸部202形成为凸部202和次级槽形成塞柱200的轴形成的角β为10
°
以上。这样，通过设为10
°
以上的角度，在挤出方式中，能够高精度地形成次级槽114。另外，由于这样形成，因此次级槽114与初级槽112所成的角β2成为与次级槽形成塞柱200的角β相等的角度、即10
°
以上。
37.当将次级槽形成塞柱200插入传热管110时，形成次级槽114，且与次级槽114的形成同时地形成飞翅118。这样，飞翅118通过在形成有初级槽112的传热管110利用挤出方式形成次级槽114而形成。
38.这样，通过挤出方式在形成有初级槽112的传热管110形成次级槽114，因此与以滚轧方式形成的情况相比，能够抑制成本。另外，由于不与扩管的时刻同时地进行次级槽114的加工，因此能够使次级槽114的加工更容易。另外，次级槽114的加工只要与扩管不同时地进行即可，也可以在扩管前的时刻进行。
39.接着，对次级槽114的深度进行说明。如图8所示，将次级槽形成塞柱200的凸部202的顶点的宽度w设为0.07mm，将凸部202的角度θ设为30
°
，形成深度不同的次级槽，并确认了飞翅的产生状况。将其结果示于表1。
40.[表1]
[0041]
no.wθ深度比例飞翅10.07mm30
°
20％无飞翅20.07mm30
°
30％小飞翅30.07mm30
°
50％中飞翅40.07mm30
°
90％大飞翅
[0042]
在此，深度的比例是将与初级槽的深度相同的深度设为100％时的值。如表1所示，可知深度的比例为20％时不产生飞翅，为30％时产生飞翅。而且，可知次级槽越深，飞翅就越大。因此，如上所述，传热管110的次级槽114的深度为初级槽112的深度的30％以上。由此，在形成次级槽114时，能够可靠地形成飞翅118。
[0043]
另外，在本实施方式中，次级槽的深度hf2比初级槽的深度hf1浅。但是，作为另一例，次级槽的深度hf2也可以与初级槽的深度hf1相等。另外，作为另一例，次级槽的深度hf2也可以比初级槽的深度hf1深。在使次级槽的深度hf2比初级槽的深度hf1深的情况下，与使次级槽的深度hf2比初级槽的深度hf1浅的情况相比，制冷剂的扬起量变多，能够提高热交换效率。
[0044]
如上所述，在本实施方式的传热管中，不仅沿管轴方向的初级槽，还具备沿与初级槽不同的方向形成的次级槽。由此，制冷剂被供给到管内上部，能够提高制冷剂的搅拌效果，提高传热性能。而且，以向初级槽突出的方式形成有飞翅，因此通过制冷剂与飞翅碰撞，能够进一步提高搅拌效果。另外，特别是在使用了非共沸混合制冷剂的情况下，在制冷剂在传热管内发生相变时，由于浓度边界层而传热性能降低，但与此相对，在本实施方式的传热管中，由于能够搅拌浓度边界层，因此能够提高传热性能。
[0045]
(实施例)
[0046]
在本实施方式的传热管中，进行热传导率和压力损失的测定。传热管的外径do为7mm。另外，传热管的初级槽的深度(槽深度)hf1、底壁厚tw、槽数n1、翅片顶角α以及螺旋角β1、以及次级槽的深度(槽深度)hf2、槽数n2以及螺旋角β2如表2所示。此外，底壁厚tw是从初级槽的底到外壁的长度，翅片顶角α是从凸部116的顶点延伸的两边所成的角，螺旋角β1、β2是管轴与槽所成的角(参照图6)。
[0047]
作为比较例，使用在本实施方式的传热管中仅形成有初级槽的传热管(带直槽的传热管)，进行热传导率和压力损失的测定。带直槽的传热管的外径do为7mm。另外，带直槽
的传热管的初级槽的槽深hf1、底壁厚tw、槽数n1、翅片顶角α以及螺旋角β1如表2所示，均与实施方式的传热管的初级槽相等。
[0048]
[表2]
[0049][0050][0051]
在本实施方式的传热管和带直槽的传热管的每一个中，改变制冷剂流量，测定管内冷凝热传导率、管内蒸发热传导率、以及管内蒸发压力损失。此外，此时使用单一制冷剂作为制冷剂。将其结果示于表3。此外，在表3中，本实施方式的传热管的管内冷凝热传导率、管内蒸发热传导率、以及管内蒸发压力损失以将带直槽的传热管的管内冷凝热传导率、管内蒸发热传导率、以及管内蒸发压力损失分别设为100％的情况下的比例示出。可知，在任意的制冷剂流量下，管内冷凝热传导率以及管内蒸发热传导率均比带直槽的传热管提高。另一方面，管内压力损失没有大的增加。如上所述，能够确认，在本实施方式的传热管中，与仅形成有直槽的传热管相比，热传导率提高。
[0052]
[表3]
[0053][0054]
在本实施方式中，使用非共沸制冷剂作为制冷剂，但并不限定于此，也可以使用由单一成分构成的制冷剂作为制冷剂。在该情况下也与在实施方式中所说明的情况同样地，能够提高传热管的传热性能。