報告書番号

M04017

タイトル（和文）

CO2ヒートポンプ用熱交換器の高性能化に関する検討 -第一報：水平平滑管内CO2蒸発熱伝達率の計測-

タイトル（英文）

Study on high performance heat exchanger for carbon dioxide heat pumps.

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

省エネルギーと地球温暖化防止のために、東京電力、デンソー、当所の共同開発により自然冷媒CO2を用いた家庭用ヒートポンプ給湯機が商品化された。より高効率でコンパクトなヒートポンプを作るためには、効率のよいコンパクト蒸発機が必要であり、そのためには、CO2の蒸発熱伝達率を把握するとともに、伝熱メカニズムを解明しなくてはいけない。そこで、当所と住友軽金属工業は共同で、CO2の蒸発熱伝達率の把握と促進に関する共同研究を実施している。本報では、基礎データとして水平平滑管内蒸発熱伝達率（潤滑油なし純度99.999%CO2、外径6mm、内径5.2mm、長さ4m銅管）を計測し、代表的な推算方法と比較した。実験では400kg/m2sで熱伝達率の最大値が得られたが、推算値では再現できなかった。今後は、伝熱メカニズム把握のための可視化実験や、内面加工についての検討を行う。

概要 （英文）

In Japan, a carbon dioxide (CO2) heat pump water heater for residential use was developed for sale in 2001 to conserve energy and help prevent global warming. In order to develop a more efficient and more compact CO2 heat pump, it is necessary to develop a compact and highly efficient evaporator, and important to understand the CO2 flow boiling heat transfer coefficient. An experimental study was conducted here to measure the pure CO2 (99.999% purity, without oil) heat transfer coefficient in a horizontal copper tube (outer diameter (O.D.): 6 mm, thickness: 0.4 mm, length: 4 m). The test conditions were: CO2 mass flux are about 150, 270, 400 and 650 kg / (m2s) (heat flux about 10, 16, 24 and 40 kW/m2, respectively), quality at inlet of test section 0.17, CO2 super heat at outlet of test section 5 K, and pressure 3.5, 4.0, 4.25 and 4.5 (saturation temperatures are about 0, 5, 8, and 10 oC, respectively). The measured heat transfer coefficient was compared with calculated values by means of several correlations.

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