Japanese本発明は、熱交換器、及びこの熱交換器を用いた空気調和機に係り、特に、フィンチューブ型の熱交換器に用いられる伝熱管に関する。exchanger.主に空気調和機に用いられているプレートフィンチューブ型と呼ばれる熱交換器は、一定間隔で配置されその間を気体(空気)が流れる板状フィンと、この各板状フィンに直角に挿入され、内部に冷媒が流れる伝熱管とで構成され、フィン間を流れる気体(空気)と伝熱管内を流れる冷媒との間で熱交換が行われる。空気調和機において、省エネルギーの観点から、LMTDは年々縮小されており、熱交換器は、Ao・Kを大きくすることが求められる。K.熱通過率Kは、フィンと空気との間の熱抵抗(空気側熱抵抗)、管内壁と冷媒との熱抵抗(冷媒側抵抗)に分類される。空気側熱抵抗を低減させるためには、フィン面状にスリットと呼ばれる切り起こしを設置して、空気の流れを乱流促進化して空気側を伝熱促進化する。冷媒側熱抵抗を低減させるためには、伝熱管の内面に多数のらせん状の溝を設け、その溝深さの高さ、溝のねじれ角度を伝熱性能が高い形状にしている(例えば、特許文献1参照)。1).熱交換器の伝熱管には主として銅管が用いられていたが、銅管よりも重さが軽く、リサイクルしやすいという環境負荷低減の理由からアルミニウム管も用いられている。アルミニウム管は銅管に比べて変形抵抗が低く変形しやすいため、銅管と同様の断面形状の加工を施した場合、伝熱管を機械式に拡管する工程において管内の溝(特許文献1参照)が潰れてしまい、上記の銅管と同等あるいはそれ以上の伝熱特性を得ることは難しかった。tube.そこで、アルミニウム管本体の内面に、管の長手方向に延在する拡管用溝が3条以上、管本体の内周方向に沿って間隔をあけて略均状に形成され、それぞれの拡管用溝と拡管用溝との間に、拡管用溝よりも高さが低く、管の長手方向に延在する突条型の放熱溝が1条または複数条形成され、これらの拡管用溝および放熱溝により管本体の内面に複数の溝が形成され、拡管用溝が拡管時に潰れても放熱溝が残るので銅管に比べて同等以上の熱交換器が得られるようにしたものがある(例えば、特許文献2参照)。1)特許文献2に係る技術は、アルミニウム管本体の内面に、拡管用溝が形成され、それぞれの拡管用溝の間に管の長手方向に延在する突条型の放熱溝を形成しなければならないが、これらの溝の形状は複雑で、正確に加工することは必ずしも容易ではない。アルミニウム管は、拡管した際にスプリングバックの影響で内側に若干変形するため、アルミニウム管と板状フィンとの十分な接触状態を得ることができず、銅管に比べて伝熱性能が悪化するという問題もあった。worse.本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、溝の形状が複雑にならず、しかも拡管するときにスプリングバックで内側に変形することがない、熱交換能力が大きい熱交換器、及びこの熱交換器を用いた空気調和機を提供することを目的とする。exchanger.本発明に係る熱交換器は、所定の間隔で平行に積層され、その間を気体が通過する複数の板状フィンと、板状フィンを積層方向に貫通し拡管されて固定され冷媒が流れる複数の伝熱管とを有し、伝熱管は、内部に複数の隔壁が設けられたものである。therein.伝熱管の内部に複数の隔壁を設け、複数の流路を形成して多穴円管としたので、管内の伝熱面積が増大する。伝熱管に液体や不活性ガスを注入し圧力を高めて拡管するときに、伝熱管がスプリングバックで内側に変形するのを隔壁により防ぐことができ、板状フィンと伝熱管とが十分に接触する。して、熱交換能力が大きい熱交換器、及びこの熱交換器を用いた空気調和機を提供することができる。provided.実施の形態1.図1は本発明の実施の形態1に係る熱交換器の平断面図、図2は図1の要部の側面図、図3は図1の熱交換器の伝熱管の拡管前の要部を拡大した断面図である。フィンチューブ型の熱交換器4において、板状フィン1は積層方向イ(図1の紙面の垂直方向、図2の紙面の左右方向)に所定の間隔Fp(フィンピッチ)で平行に積層されており、また、変形抵抗が低い材料、例えばアルミニウム材料からなり外周が円状の伝熱管(ほぼ円筒状の伝熱管)は、板状フィン1に設けられたフィンカラー3によって積層方向イに貫通、保持され、段方向ロ(図1、図2の紙面の上下方向)に所定の間隔で配置されている。2).図3に示すように、伝熱管2はアルミニウムやアルミニウム合金を押し出しにより形成された多穴円管であり、板状フィン1と接する側壁5と、この側壁5内に一体に形成された複数の隔壁6とから構成されている。隔壁6は伝熱管2の軸方向(図3の紙面の垂直方向)に沿って形成され、初期状態(拡管前)においてはく字状の第1、第2、第3、第4の隔壁6a、6b、6c、6dからなり、一方の端部はそれぞれが伝熱管2の側壁5の内周にほぼ等間隔で一体に形成され、他方の端部はそれぞれが流路7の中心部A付近において合体している。それぞれの隔壁6a、6b、6c、6dは、く字状の突設部60a、60b、60c、60dが、流路の中心部Aの周りの同方向に沿って形成されている。path.こうして、伝熱管2は、側壁5と、第1〜第4の隔壁6a、6b、6c、6dとによって大きさのほぼ等しい4つの流路7に区画される。この流路7は、側壁5と第1、第2の隔壁6a、6bとによって形成された第1の流路7a、側壁5と第2、第3の隔壁6b、6cとによって形成された第2の流路7b、側壁5と第3、第4の隔壁6c、6dとによって形成された第3の流路7c、及び側壁5と第4、第1の隔壁6d、6aによって形成された第4の流路7dとによって構成されている。7d.次に、本実施の形態1に係る熱交換器4の製造工程について説明する。図4は熱交換器4の製造工程を示すフローチャート、図5は熱交換器4の伝熱管2の拡管前後の状態を示す説明図である。図4に示すように、熱交換器4を製造するには、まず、図3に示す伝熱管2をアルミニウムやアルミニウム合金等の押し出し成型によって製造する(ステップS−1)。次に、板状フィン1を、上記のように形成した伝熱管2に積層する(ステップS−2)。次に、伝熱管2内を、液圧や気圧により拡管して、板状フィン1と伝熱管2とを密着させる(ステップS−3)。図5に示すように、伝熱管2の内に水などの液体あるいはヘリウムなどの不活性ガスを注入し、圧力を高めて拡管し、伝熱管2を板状フィン1に密着する。すると、伝熱管2の破線で示したく字状の第1、第2、第3、第4の隔壁6a〜6dは、拡管したときにその圧力によって、く字状の突設部60a〜60dが、実線で示すように直線状に伸ばされる。line.実施の形態1によれば、アルニウム材料からなる伝熱管2に水などの液体、ヘリウムなどの不活性ガスを注入し、圧力を高めて拡管するときに、伝熱管2に設けた第1〜第4の隔壁6a〜6dが直線状に伸びきるため、伝熱管2の側壁5が金属のスプリングバックの影響で内側に変形するのを阻止することができ、伝熱管2の内側への変形を防ぐことができる。このため、伝熱管2は板状フィン1と均一に密着し、板状フィン11と伝熱管2との間で十分な接触状態を得ることができる。この伝熱管2は、隔壁6a〜6dと側壁5との間に形成された4つの流路7a〜7dを有する4穴円管なので、管内の伝熱面積が増大する。して、熱交換能力が大きい熱交換器4を得ることができる。obtained.図6は本実施の形態1の伝熱管2の他の例を示すもので、側壁5の内側と、第1、第2、第3、第4の隔壁6a〜6dの両側に、溝10を設けたものである。上述したように、伝熱管2は、押し出し成型で製造するので、溝10がある場合でも製造は可能である。溝10が設置されているので、管内に流れる冷媒の乱流が促進され、伝熱性能が向上し、より熱交換能力が大きい熱交換器4を得ることができる(なお、本例は他の実施の形態にも適用することができる)。embodiments).ここで、本実施の形態1に係るフィンチューブ型の熱交換器4の熱交換能力について説明する。]、空気と冷媒の対数平均温度差LMTD[K]を用いて、一般的に次式のように表される。Q=Ao×K×LMTD空気調和機において、近年省エネルギー化が進められており、LMTDは小さくなっており、そのため、Ao×Kを大きくすることが熱交換器に求められる。Aoを大きくするには、その分、板状フィンの重量が増え、コストが増える難点があり、熱通過率Kを大きくすることが重要となる。K.熱交換器の熱通過率Kは、一般的に次式で表される。]は管内伝熱面積である。1/K=1/αo+Ao/Ai×1/αi=(1/αao+Ao/Ac×1/αc)+Ao/Ai×1/αi従来から用いられている内面溝付き管は、側壁9の内側に溝10が設けられている。本実施の形態1に係るフィンチューブ型の熱交換器4において、内面溝付き管8にさらに隔壁6を設けた場合は(図6参照)、隔壁6が加わった分、内面溝付き管のみの場合に比べて管内伝熱面積Aiが大幅に増加するので、熱通過率Kが大きくなり、熱交換能力が大きい熱交換器を得ることができる。obtained.実施の形態2.図7は本発明の実施の形態2に係る熱交換器の拡管前の伝熱管の要部を拡大した断面図である。実施の形態1では、第1〜第4の隔壁6a〜6dによって伝熱管2を4つの流路7a〜7dに区画したが、本実施の形態2では、第1〜第8の隔壁によって8つの流路に区画したものである。隔壁6は伝熱管2の軸方向(図7の紙面の垂直方向)に沿って形成され、く字状の第1〜第8の隔壁6a〜6hからなり、側壁5とそれぞれの隔壁6a〜6hとによって、伝熱管2を大きさの等しい8つの流路、すなわち第1〜第8の流路7a〜7hに区画する。その他の構成、製造(拡管)方法、及び作用、効果は実施の形態1に示した場合とほぼ同様なので、説明を省略する。omitted.実施の形態3.図8(a)、(b)は本発明の実施の形態3に係る熱交換器の拡管前の伝熱管の要部を拡大した断面図である。実施の形態1では、く字状の隔壁6a〜6dによって伝熱管2を4つの流路7a〜7dに区画したが、本実施の形態3では蛇腹状または円弧状の隔壁によって伝熱管を4つの流路に区画したものである。図8(a)の隔壁6は伝熱管2の軸方向(図8の紙面の垂直方向)に沿って形成され、蛇腹状の第1〜第4の隔壁6a〜6dからなり、側壁5とそれぞれの隔壁6a〜6hとによって伝熱管2を、大きさのほぼ等しい4つの流路、すなわち第1〜第4の流路7a〜7dに区画する。図8(b)は隔壁の形状が円弧状からなっている。その他の構成、製造(拡管)方法、及び作用、効果は実施の形態1に示した場合とほぼ同様なので、説明を省略する。omitted.実施の形態4.図9は本発明の実施の形態4に係る熱交換器の拡管前の伝熱管の要部を拡大した断面図である。実施の形態1では、隔壁6はく字状の第1〜第4の隔壁6a〜6dのみからなっているが、本実施の形態4では、伝熱管2の流路7の中心部付近に周囲がほぼ円状の隔壁を設け、この隔壁と側壁との間にく字状の隔壁を設けたものである。伝熱管2の中心部付近には、周囲がほぼ円状の(伝熱管2の軸方向に沿ってほぼ円筒状の)隔壁8が形成され、この隔壁8の外周と側壁5の内周との間に、軸方向に沿ってく字状の第1、第2、第3、第4の隔壁6a、6b、6c、6dが設けられ、一方の端部はそれぞれが伝熱管2の側壁5の内周にほぼ等間隔で一体形成され、他方の端部はそれぞれが円筒状の隔壁8の外周にほぼ等間隔で一体に形成されている。intervals.こうして、伝熱管2は、ほぼ円筒状の隔壁8の内部に形成された流路9と、側壁5、第1〜第4の隔壁6a〜6d、及びほぼ円筒状の隔壁8とによって形成された大きさのほぼ等しい第1〜第4の流路7a〜7dとによって5つに区画される。その他の構成、製造(拡管)方法、及び作用、効果は実施の形態1に示した場合と同様なので、説明を省略する。omitted.実施の形態5.図10は本発明の実施の形態5に係る熱交換器の拡管前の伝熱管の要部を示す断面図、図11は熱交換器に空気が流れる状態を示す説明図である。実施の形態1では伝熱管2をく字状の第1〜第4の隔壁6a〜6dによって同じ大きさの4つの流路7a〜7dに区画したが、本実施の形態5では4つの流路のうち、空気の流れ方向に対して風上側の2つの流路を風下側の2つの流路よりも大きくなるようにしたものである。図10に示すように、第1、第2の流路7a、7bは風上側に位置し、第3、第4の流路7c、7dは風下側に位置している。風上側に位置する第1、第2の流路7a、7b、及び風下側に位置する第3、第4の流路7c、7dはそれぞれがほぼ同じ大きさに形成され、かつ風上側に位置する第1、第2の流路7a、7bは風下側に位置する第3、第4の流路7c、7dよりも大きくしてある。side.空気の流れ方向に対して風上側の流路(第1、第2の流路7a、7b)の大きさを風下側の流路(第3、第4の流路7c、7d)の大きさよりも大きくしているが、これは、図11に示すように、フィンチューブ型の熱交換器4の伝熱管2の風下側は空気の流れが十分に行き渡らないので、伝熱管2の風下側は伝熱管2内を流れる冷媒と空気とが熱交換し難いためである。このため、風上側の流路(第1、第2の流路7a、7b)を大きくし、風下側の流路(第3、第4の流路7c、7d)をこれよりも小さくすることで、全ての流路の大きさを等しくした実施の形態1よりも熱交換能力を大きくしたものである。その他の構成、製造(拡管)方法、及び作用、効果は実施の形態1に示した場合とほぼ同様なので、説明を省略する。omitted.以上のように、伝熱管2内の流路7を、実施の形態1、3、5では4つに区画し、実施の形態2では8つに区画し、実施の形態4では5つに区画した場合を示したが、例えば、2つ、3つ、6つに区画するものであってもよく、いずれの区画数であっても押し出し成型では容易に形成することができる。molding.実施の形態6.図12は、実施の形態1〜5のいずれかに係る熱交換器を用いた冷凍サイクルを示す模式図である。図12に示すように、冷凍サイクルは、圧縮機15、四方弁16、室内熱交換器17、膨張弁19、室外熱交換器20が、順次冷媒配管により接続されている。熱交換器4は、室内熱交換器17、及び室外熱交換器20のいずれにも用いることができる。20.暖房時には、矢印(実線)で示す方向に冷媒が流れる。圧縮機15で圧縮されたガス状態の冷媒は、四方弁16を通り、室内熱交換器17に入る。室内熱交換器17は、送風機18から送り出された空気との熱交換によって放熱する。室内熱交換器17で熱交換を行った冷媒は過冷却状態の液冷媒となり、膨張弁19に入る。膨張弁19で膨張した低温低圧の冷媒は低乾き度の二相状態となり、室外熱交換器20に入る。室外熱交換器20は、送風機21から送り出された空気と熱交換して吸熱する。室外熱交換器20で室外の空気と熱交換して吸熱した冷媒は、蒸発してガス状態となり、圧縮機15に入る。上記の冷媒としてR407C、R410A、R32、イソブタン、炭酸ガス、アンモニアのいずれかを用いることができるが、これらの冷媒により空気との熱交換率が向上する。このように、室内熱交換器及び室外熱交換器の両者又はいずれか一方に実施の形態1〜5のいずれかの熱交換器4を用いることにより、熱交換能力が大きい空気調和機を得ることができる。do.本発明の実施の形態1に係る熱交換器の平断面図である。図1の要部の側面図である。図1に示す熱交換器の拡管前の伝熱管の要部の断面図である。熱交換器の製造工程を示すフローチャートである。熱交換器の伝熱管の拡管前後の状態を示す説明図である。実施の形態1の伝熱管の他の例の要部の断面図である。本発明の実施の形態2に係る熱交換器の拡管前の伝熱管の要部の断面図である。本発明の実施の形態3に係る熱交換器の拡管前の伝熱管の要部の断面図である。本発明の実施の形態4に係る熱交換器の拡管前の伝熱管の要部の断面図である。本発明の実施の形態5に係る熱交換器の拡管前の伝熱管の要部の断面図である。図10に示す熱交換器の伝熱管に空気が流れる状態の説明図である。本発明の実施の形態6に係る冷凍サイクルを示す模式図である。前記伝熱管は、内部に複数の隔壁が設けられていることを特徴とする熱交換器。前記複数の隔壁は前記伝熱管の軸方向に沿って該伝熱管と一体に形成され、前記隔壁により複数の流路を形成することを特徴とする請求項1記載の熱交換器。拡管前の前記伝熱管の複数の隔壁はく字状、円弧状または蛇腹状に形成され、その一方の端部がそれぞれ前記伝熱管の側壁の内周に一体に形成され、他方の端部が前記伝熱管の中心部で合体していることを特徴とする請求項2記載の熱交換器。拡管前の前記伝熱管の複数の隔壁は、前記伝熱管の中心部付近に設けられたほぼ円筒状の第1の隔壁と、く字状、円弧状または蛇腹状に形成され、一方の端部がそれぞれ前記伝熱管の側壁の内周に一体に形成され、他方の端部がそれぞれ前記第1の隔壁の外周に一体に形成されている第2の隔壁とからなることを特徴とする請求項2記載の熱交換器。前記隔壁のく字状の突設部が前記伝熱管の中心部の周りの同方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項3または4記載の熱交換器。前記伝熱管の隔壁によって形成された流路は、気体が通過する風上側の流路が風下側の流路より大きいことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の熱交換器。前記伝熱管の内壁及び隔壁に溝が設けられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の熱交換器。前記伝熱管がアルミニウム材料の押し出しにより形成されており、前記伝熱管に板状フィンを積層したのち液圧または気圧拡管方式により前記伝熱管を拡管させて、前記伝熱管と前記板状フィンとが接合されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の熱交換器。請求項1〜8のいずれかに記載の熱交換器を用いたことを特徴とする空気調和機。前記冷媒として、R407C、R410A、R32、イソブタン、炭酸ガス、及びアンモニアのいずれかを用いたことを特徴とする請求項9記載の空気調和機。