JP2002139295A - 空調用熱交換器 - Google Patents

空調用熱交換器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パラレルフロー型の空調用熱交換器におい
て、各チューブ内に均一に冷媒を流通させること。 【解決手段】 入口ヘッダ２の長手方向両端部に一対の
入口パイプ４が接続されると共に、出口ヘッダ３の長手
方向両端に一対の出口パイプ５が接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一対のヘッダ間に
多数のチューブが配設されたパラレルフロー型の空調用
熱交換器に関し、特に、各チューブ内に均一に冷媒を流
通させるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】一対のヘッダを有するハラレルフロー型
の空調用熱交換器は、図３に示す如く、並列された多数
のチューブ１の両端が夫々細長い入口ヘッダ２と出口ヘ
ッダ３とに液密に連通され、各チューブ１間にフィン10
が接合されている。そして入口ヘッダ２に入口パイプ４
が接続され、出口ヘッダ３に出口パイプ５が接続されて
いる。このような空調用熱交換器において、これをエバ
ポレータとして使用する場合には、凝縮水排除の必要か
らチューブ１は夫々重力方向に平行に配置され、入口ヘ
ッダ２，出口ヘッダ３は水平方向に位置される。これを
ルームエアコンの室外機やカークーラーの室外機等に収
めると、入口ヘッダ２，出口ヘッダ３は横に長いものと
なり且つ、それらの直径を可能な限り細くしてコンパク
ト化を図る必要がある。
【０００３】すると、入口パイプ４から流入した冷媒
は、入口ヘッダ２内を長手方向に流通するに従って圧力
損失を生じ、各チューブ１に流通する冷媒流量が不均一
になる。そこで、その対策として入口パイプ４を入口ヘ
ッダ２の内部に延長し、入口パイプ４に多数の孔13を穿
設すると共に、その孔13の直径を次第に大とする提案が
なされている。これによって、各チューブ１に流通する
冷媒を均一化するものであるが、構造が複雑化しコスト
高となると共に圧力損失が大きくなり、コンプレッサの
駆動動力をより大きくせざるを得ない欠点がある。ま
た、入口ヘッダ２，出口ヘッダ３に複数の仕切部を設
け、冷媒を蛇行状に流通させる提案もなされている。し
かしながら、このような熱交換器も構造が複雑であると
共に、各チューブ内の冷媒流量がやはり均一ではない欠
点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は構造
が簡単で且つ、各チューブ内を均一に冷媒を流通させる
空調用熱交換器を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、並列された多数のチューブ(1) の両端が、夫々細長
い入口ヘッダ(2) と出口ヘッダ(3) とに液密に連通さ
れ、入口ヘッダ(2) に冷媒の入口パイプ(4) が接続され
ると共に、出口ヘッダ(3) に冷媒の出口パイプ(5) が接
続された空調用熱交換器において、前記入口ヘッダ(2)
の長手方向両端部に、一対の冷媒の入口パイプ(4) が接
続されたことを特徴とする空調用熱交換器である。
【０００６】請求項２に記載の本発明は、請求項１にお
いて、一本の入口側冷媒配管(6) が分岐して二本の前記
入口パイプ(4) となり、夫々の入口パイプ(4) が前記入
口ヘッダ(2) の両端部に接続され、出口ヘッダ(3) の長
手方向両端部に一対の出口パイプ(5) が接続されると共
に、その一対の出口パイプ(5) が合流接続されて一本の
出口側冷媒配管(7) とされた空調用熱交換器である。請
求項３に記載の本発明は、請求項２において、一対の前
記入口パイプ(4) および一対の出口パイプ(5) のうち、
短い方のパイプに流量調整用絞り部(8) が設けられた空
調用熱交換器である。
【０００７】請求項４に記載の本発明は、夫々、並列さ
れた多数のチューブ(1) の両端が、夫々細長い第１入口
ヘッダ(2a)、第２入口ヘッダ(2b)と、第１出口へッダ(3
a)、第２出口ヘッダ(3b)とに液密に連通され、両入口ヘ
ッダおよび両出口ヘッダにパイプが接続された第１コア
部(9a)と第２コア部(9b)とを有する空調用熱交換器にお
いて、一本の入口側冷媒配管(6) が分岐して二本の入口
パイプ(4) となり、夫々の入口パイプ(4) が、第１コア
部(9a)の前記第１入口ヘッダ(2a)の長手方向両端部に接
続され、その第１出口ヘッダ(3a)の長手方向両端部に一
対の冷媒の出口パイプ(5) が接続され、その両出口パイ
プ(5) が、前記第２コア部(9b)の前記第２入口ヘッダ(2
b)の長手方向両端部に接続され、その第２出口ヘッダ(3
b)の長手方向両端部に、一対の出口パイプ(5) が接続さ
れると共に、その一対の出口パイプ(5) が合流接続され
て一本の出口側冷媒配管(7) とされた空調用熱交換器で
ある。
【０００８】請求項５に記載の本発明は、請求項４にお
いて、第１コア部(9a)と第２コア部(9b)とが対向して並
列された空調用熱交換器である。請求項６に記載の本発
明は、請求項４または請求項５において、第１入口ヘッ
ダ(2a)の一対の前記入口パイプ(4) および第２出口ヘッ
ダ(3b)の一対の口パイプ(5) のうち、夫々短い方のパイ
プに流量調整用絞り部(8) が設けられた空調用熱交換器
である。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、図面に基づいて本発明の実
施の形態につき説明する。図１は本発明の第１の実施の
形態を示す説明図である。この空調用熱交換器は、冷媒
回路のエバポレータまたはコンデンサとして配置するこ
とができるものである。この例では、並列された多数の
偏平なチューブ１の両端が夫々細長い入口ヘッダ２と出
口ヘッダ３の各偏平孔に挿通され、その挿通部が液密に
ろう付け固定されている。そして各チューブ１間にコル
ゲート型のフィン10が配置され、フィン10とチューブ１
の接触部間がろう付け固定されている。この入口ヘッダ
２，出口ヘッダ３はアルミニュームのパイプ材からな
り、その外周面に多数の偏平孔を並列して穿設したもの
である。
【００１０】そして入口ヘッダ２，出口ヘッダ３の両端
が閉塞され、入口ヘッダ２の両閉塞端は一対の入口パイ
プ４が連通するように接続されている。この入口パイプ
４は、一本の入口側冷媒配管６が分岐管11を介して分岐
されたものである。そして、短い方の入口パイプ４には
流量調整用絞り部８が配置されている。この流量調整用
絞り部８はオリフィス等からなり、長い入口パイプ４の
冷媒流通抵抗と短い入口パイプ４の冷媒流通抵抗とを等
しくするためのものである。従って、一対の入口パイプ
４によって入口ヘッダ２の両端から流入する冷媒圧力
は、その両端部で等しくなる。
【００１１】また、出口ヘッダ３の両端閉塞部には一対
の出口パイプ５が配置され、それが合流管12を介して一
本の出口側冷媒配管７に連結されている。そして一対の
出口パイプ５のうち短い方の出口パイプ５には、流量調
整用絞り部８が配置されている。この流量調整用絞り部
８も前記入口パイプ４側の流量調整用絞り部８と同様の
構造を有する。このため、一対の出口パイプ５を流通す
る冷媒流量が等しくなり、それが合流管12を介して出口
側冷媒配管７に導かれるものである。なお、入口ヘッダ
２側においても一対の入口パイプ４は夫々分岐管11を介
して等しい量の冷媒が流通する。そして入口ヘッダ２内
は、その両端から冷媒が流入するため、入口ヘッダ２内
の各部はその冷媒圧力が均一となり、各チューブ１内を
流通する冷媒流量が均一化される。
【００１２】これは出口ヘッダ３もその両端から冷媒が
流通するため、各チューブを通って最終的に出口側冷媒
配管７に流通する各流路が略均一の流通抵抗（冷媒流れ
による圧力損失均等）を有することに基づくものであ
る。これを入口ヘッダ２の長手方向に沿う各チューブに
ついて検討すると次のようになる。例えば、図１におい
て最右端に配置されたチューブ１はその右端側の入口パ
イプ４からより多くの冷媒が流入し、左端側パイプから
流通する冷媒は少ない。次に入口ヘッダ２の中間部のチ
ューブ１では、右端側パイプからの冷媒と左端側パイプ
からの冷媒とが等分して中間のチューブ１を流通する。
また、左端側のチューブ１においては右端側のチューブ
１と対称であるため、それと同一となる。それらの結
果、各部におけるチューブ１の冷媒流通量は、その位置
によって一方側のパイプからより多く供給されるとき、
他方のパイプ側からはより少なく供給され、全体として
各位置のチューブの流通量は均一化される。
【００１３】次に、図２は本発明の第２の実施の形態を
示し、この例は第１コア部９ａと第２コア部９ｂとが互
いに対向して並列されたものである。即ち、夫々並列さ
れた多数のチューブ１の両端が夫々細長い第１入口ヘッ
ダ２ａと第１出口ヘッダ３ａ，第２入口ヘッダ２ｂと第
２出口ヘッダ３ｂとに液密に連通され、両入口ヘッダお
よび両出口ヘッダにパイプが接続されて、第１コア部９
ａと第２コア部９ｂとを形成する。そして一本の入口側
冷媒配管６が分岐管11を介して分岐し、二本の入口パイ
プ４となって、夫々の入口パイプ４が第１コア部９ａの
第１入口ヘッダ２ａの長手方向両端部に接続される。な
お、短い方の入口パイプ４は流量調整用絞り部８が設け
られ、それによって長い方の入口パイプ４と均一の流通
抵抗になる。
【００１４】そして第１出口ヘッダ３ａの長手方向両端
に一対の冷媒の出口パイプ５が接続され、その出口パイ
プ５が第２コア部９ｂの第２入口ヘッダ２ｂの長手方向
両端部に接続される。そしてその第２コア部９ｂの第２
出口ヘッダ３ｂの長手方向両端に一対の出口パイプ５が
接続されると共に、それが合流管12を介して出口側冷媒
配管７に導かれる。一対の出口パイプ５のうち短い方の
それには流量調整用絞り部８が介装され、その流量調整
用絞り部８によって一対の出口パイプ５を流通するとき
の冷媒の圧力損失が等しくされる。
【００１５】図１及び図２において、これをエバポレー
タとして用いる場合には、コンデンサから膨張弁を介し
て冷媒14が入口側冷媒配管６に流入し、分岐管11を介し
て分岐して入口ヘッダの両端部から流入する。そして各
チューブ１内を冷媒が均等に流通し、出口ヘッダの両端
から一対の出口パイプ５及び合流管12を介して出口側冷
媒配管７からコンプレッサに導かれる。その間、チュー
ブ１，フィン10の外面側に空気が流通し、内部の冷媒と
熱交換されてそれが冷やされる。これらの熱交換器をコ
ンデンサとして用いる場合には、内部の冷媒が空気によ
って冷却される。
【００１６】
【性能実験】図２に示す本発明の空調用熱交換器と、図
３に示す従来型空調用熱交換器を二つ連結したものと
を、同一の放熱面積及び同一直径の入口ヘッダ２，出口
ヘッダ３を用いて実験を行った。その結果、両者を凝縮
器として使用した場合、本発明の方が１２％の凝縮性能
の向上をみた。次に、蒸発器として使用した場合、その
蒸発性能が２０％以上向上することが確認された。これ
は、従来型の熱交換器よりも各チューブ１に流通する冷
媒流量が均一化し、熱交換器の各部を効率良く利用する
ことができたものである。また、エバポレータとして試
験したとき、熱交換器のコア各部の外面を観察すると、
本発明の熱交換器ではコアの各部から凝縮水が均一に流
出していることが確認された。これは、各チューブ内を
均一に冷媒が分配され、送風との均一な熱交換がなされ
ていることを意味する。
【００１７】
【発明の作用・効果】請求項１に記載の本発明は、入口
ヘッダ２の長手方向両端部に一対の入口パイプ４が接続
されたものであるから、各チューブ１への冷媒流量を均
一にし、熱交換性能を向上させることができる。
【００１８】請求項２に記載の本発明は、入口側冷媒配
管６が分岐して二本の入口パイプ４となり、夫々の入口
パイプ４が入口ヘッダ２の両端部に接続され、出口ヘッ
ダ３の長手方向両端部に一対の出口パイプ５が接続され
ると共に、その一対の出口パイプ５が合流接続されて一
本の出口側冷媒配管７とされたものであるから、各チュ
ーブ１に供給される冷媒流量をさらに均一化することが
でき、各部における熱交換性能を最大限に引き出すこと
ができる。請求項３に記載の本発明は、一対の入口パイ
プ４及び出口パイプ５のうち、短い方のパイプに流量調
整用絞り部８が設けられたものであるから、各パイプの
長さが異なっていても、同一の条件で入口ヘッダ２の両
端から冷媒を供給することができる。それにより、さら
に各チューブ１に流通する冷媒流量を均一化することが
可能となる。
【００１９】請求項４に記載の本発明は、第１コア部９
ａと第２コア部９ｂとを有するものにおいて、第１コア
部９ａの第１入口ヘッダ２ａ，第１出口ヘッダ３ａの夫
々の両端部に入口パイプ４，出口パイプ５が接続され、
その一対の出口パイプ５が第２コア部９ｂの第２入口ヘ
ッダ２ｂの長手方向両端部に接続され且つ、その第２出
口ヘッダ３ｂの長手方向両端部から一対の出口パイプ５
が合流接続されて、一本の出口側冷媒配管７とされたも
のであるから、いわゆる２列式熱交換器において、各チ
ューブ１に流通する冷媒流量を均一化し、熱交換性能を
向上させることができる。
【００２０】請求項５に記載の本発明は、第１コア部９
ａと第２コア部９ｂとが対向して並列されたものであ
り、省スペースで且つ各チューブに均一な冷媒供給を確
保できる。請求項６に記載の本発明は、いわゆる２列式
パラレルフロー型熱交換器において、冷媒供給用の二つ
のパイプの長さが異なっていても、流量調整用絞り部８
の存在によって各チューブに流通する冷媒流量を均一化
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空調用熱交換器の第１の実施の形態を
示す説明図。
【図２】同熱交換器の第２の実施の形態を示す説明図。
【図３】従来型空調用熱交換器の説明図。
【符号の説明】
１ チューブ ２ 入口ヘッダ ２ａ 第１入口ヘッダ ２ｂ 第２入口ヘッダ ３ 出口ヘッダ ３ａ 第１出口ヘッダ ３ｂ 第２出口ヘッダ ４ 入口パイプ ５ 出口パイプ ６ 入口側冷媒配管 ７ 出口側冷媒配管 ８ 流量調整用絞り部 ９ａ 第１コア部 ９ｂ 第２コア部 10 フィン 11 分岐管 12 合流管 13 孔 14 冷媒

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 並列された多数のチューブ(1) の両端
    が、夫々細長い入口ヘッダ(2) と出口ヘッダ(3) とに液
    密に連通され、入口ヘッダ(2) に冷媒の入口パイプ(4)
    が接続されると共に、出口ヘッダ(3) に冷媒の出口パイ
    プ(5) が接続された空調用熱交換器において、 前記入口ヘッダ(2) の長手方向両端部に、一対の冷媒の
    入口パイプ(4) が接続されたことを特徴とする空調用熱
    交換器。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 一本の入口側冷媒配管(6) が分岐して二本の前記入口パ
    イプ(4) となり、夫々の入口パイプ(4) が前記入口ヘッ
    ダ(2) の両端部に接続され、 出口ヘッダ(3) の長手方向両端部に一対の出口パイプ
    (5) が接続されると共に、その一対の出口パイプ(5) が
    合流接続されて一本の出口側冷媒配管(7) とされた空調
    用熱交換器。
  3. 【請求項３】 請求項２において、 一対の前記入口パイプ(4) および一対の出口パイプ(5)
    のうち、短い方のパイプに流量調整用絞り部(8) が設け
    られた空調用熱交換器。
  4. 【請求項４】 夫々、並列された多数のチューブ(1) の
    両端が、夫々細長い第１入口ヘッダ(2a)、第２入口ヘッ
    ダ(2b)と、第１出口へッダ(3a)、第２出口ヘッダ(3b)と
    に液密に連通され、両入口ヘッダおよび両出口ヘッダに
    パイプが接続された第１コア部(9a)と第２コア部(9b)と
    を有する空調用熱交換器において、 一本の入口側冷媒配管(6) が分岐して二本の入口パイプ
    (4) となり、夫々の入口パイプ(4) が、第１コア部(9a)
    の前記第１入口ヘッダ(2a)の長手方向両端部に接続さ
    れ、その第１出口ヘッダ(3a)の長手方向両端部に一対の
    冷媒の出口パイプ(5) が接続され、 その両出口パイプ(5) が、前記第２コア部(9b)の前記第
    ２入口ヘッダ(2b)の長手方向両端部に接続され、 その第２出口ヘッダ(3b)の長手方向両端部に、一対の出
    口パイプ(5) が接続されると共に、その一対の出口パイ
    プ(5) が合流接続されて一本の出口側冷媒配管(7) とさ
    れた空調用熱交換器。
  5. 【請求項５】 請求項４において、 第１コア部(9a)と第２コア部(9b)とが対向して並列され
    た空調用熱交換器。
  6. 【請求項６】 請求項４または請求項５において、 第１入口ヘッダ(2a)の一対の前記入口パイプ(4) および
    第２出口ヘッダ(3b)の一対の出口パイプ(5) のうち、夫
    々短い方のパイプに流量調整用絞り部(8) が設けられた
    空調用熱交換器。
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