JP2002333294A - 熱交換器ヘッダー構造 - Google Patents
熱交換器ヘッダー構造Info
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/0008—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one medium being in heat conductive contact with the conduits for the other medium
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
- F28F1/022—Tubular elements of cross-section which is non-circular with multiple channels
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
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- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で効率が高く構成が簡易な熱交換器の製
造を可能にするヘッダーシステムを提供する。 【解決手段】 本発明に係る熱交換器は細長い管構造を
含み、該構造は、三列の扁平多口管状材料３０、４０、
５０を備え、第１及び第３列管状材料３０、５０は第２
列管状材料４０を間に挟む。第２列管状材料４０は、冷
媒継手４６、４８をそれぞれ受容する反対側端部４２、
４４で終わる。第１及び第３列管状材料３０、５０各々
は、管状材料４０と接して熱交換関係となる走路を含
む。管状材料３０の反対側端部３２、３４は冷媒継手４
６、４８周りに延長し、冷媒継手３６、３８を受容す
る。管状材料５０は部分５２、５４を含み、これらは、
冷媒継手４６、４８周りに延長し、かつ反対側端部５
６、５８で終わる。端部５６、５８も継手３６、３８と
流体連通する。
造を可能にするヘッダーシステムを提供する。 【解決手段】 本発明に係る熱交換器は細長い管構造を
含み、該構造は、三列の扁平多口管状材料３０、４０、
５０を備え、第１及び第３列管状材料３０、５０は第２
列管状材料４０を間に挟む。第２列管状材料４０は、冷
媒継手４６、４８をそれぞれ受容する反対側端部４２、
４４で終わる。第１及び第３列管状材料３０、５０各々
は、管状材料４０と接して熱交換関係となる走路を含
む。管状材料３０の反対側端部３２、３４は冷媒継手４
６、４８周りに延長し、冷媒継手３６、３８を受容す
る。管状材料５０は部分５２、５４を含み、これらは、
冷媒継手４６、４８周りに延長し、かつ反対側端部５
６、５８で終わる。端部５６、５８も継手３６、３８と
流体連通する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、熱交換器用のヘ
ッダーシステムに関し、更に詳しくは、冷凍システムで
の使用のための吸込みライン熱交換器用のヘッダーシス
テムに関する。
ッダーシステムに関し、更に詳しくは、冷凍システムで
の使用のための吸込みライン熱交換器用のヘッダーシス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】よく知られているように、大気への冷媒
の排出は、オゾン層の崩壊の主要な原因であると考えら
れる。ＨＦＣのような冷媒は、それらを置換したＣＦＣ
のような冷媒より確実に環境にやさしいが、それでもな
お、それらは、いわゆる温室効果の一因となり得るとい
う点で望ましくない。
の排出は、オゾン層の崩壊の主要な原因であると考えら
れる。ＨＦＣのような冷媒は、それらを置換したＣＦＣ
のような冷媒より確実に環境にやさしいが、それでもな
お、それらは、いわゆる温室効果の一因となり得るとい
う点で望ましくない。
【０００３】ＣＦＣ及びＨＦＣの両方は車両用途に広く
使用されてきており、そしてここでは、重量及び嵩が実
質的な問題である。自動車空調システムの熱交換器が重
すぎると、該車の燃費が悪くなる。同様に、それが嵩張
りすぎると、重量罰が必要とされ得るのみならず、燃費
をも改善するであろう空力的に「滑りやすい」設計の実
現において、熱交換器の寸法が車両の設計者を抑制し得
る。
使用されてきており、そしてここでは、重量及び嵩が実
質的な問題である。自動車空調システムの熱交換器が重
すぎると、該車の燃費が悪くなる。同様に、それが嵩張
りすぎると、重量罰が必要とされ得るのみならず、燃費
をも改善するであろう空力的に「滑りやすい」設計の実
現において、熱交換器の寸法が車両の設計者を抑制し得
る。
【０００４】圧縮機が、車両のエンジンからベルトその
他を介して回転力を一般的に必要とする定置システムに
おけるものとして気密封止できないので、大気への多量
の冷媒漏れが車両空調システムから起こる。その結果、
車両用途で使用するための冷凍システムであって、大気
へ逃げるいかなる冷媒も環境を潜在的に害するようなも
のではなく、また、システム構成要素が燃費に不利な結
果をもたらさないように小型かつ軽量のままである当該
冷凍システムを提供することが望まれる。
他を介して回転力を一般的に必要とする定置システムに
おけるものとして気密封止できないので、大気への多量
の冷媒漏れが車両空調システムから起こる。その結果、
車両用途で使用するための冷凍システムであって、大気
へ逃げるいかなる冷媒も環境を潜在的に害するようなも
のではなく、また、システム構成要素が燃費に不利な結
果をもたらさないように小型かつ軽量のままである当該
冷凍システムを提供することが望まれる。
【０００５】これらの問題は、車両用途において使用可
能となる超越臨界（transcritical）ＣＯ2システムの考
察を招いた。一では、そのようなシステムで冷媒として
利用されるＣＯ2は、最初、大気から求めることがで
き、その結果、それが使用される該システムからそれが
仮に漏れて大気に戻るなら、大気中のＣＯ2含有量の正
味増加はないであろう。更には、ＣＯ2は温室効果の観
点から望ましくないが、それはオゾン層に影響を及ぼさ
ず、また、漏れの結果としての大気中のＣＯ2の正味増
加がないので、温室効果を増加させないであろう。
能となる超越臨界（transcritical）ＣＯ2システムの考
察を招いた。一では、そのようなシステムで冷媒として
利用されるＣＯ2は、最初、大気から求めることがで
き、その結果、それが使用される該システムからそれが
仮に漏れて大気に戻るなら、大気中のＣＯ2含有量の正
味増加はないであろう。更には、ＣＯ2は温室効果の観
点から望ましくないが、それはオゾン層に影響を及ぼさ
ず、また、漏れの結果としての大気中のＣＯ2の正味増
加がないので、温室効果を増加させないであろう。
【０００６】しかし、そのようなシステムは、熱力学的
性質の関係により蒸発器の冷凍効果を高めるため、吸込
みライン熱交換器の使用を要求する。使用されないな
ら、ＣＯ2の異常に高い質量流量及びそれに応じて高い
圧縮機入力パワーレベルが、自動車空調システムに見ら
れる典型的な負荷に適合するために要求される。吸込み
ライン熱交換器の使用により、ＣＯ2質量流量及び圧縮
機入力パワーは低下され得、システム圧縮機の寸法の縮
小が達成され得るという期待を伴う。同時に、車両への
吸込みライン熱交換器の追加は、重量を増加させる可能
性、並びに典型的な車両のエンジン室内の既に制限され
た空間をより費やす可能性を有する。従って、非常に小
型の吸込みライン熱交換器に対する真の必要性がある。
性質の関係により蒸発器の冷凍効果を高めるため、吸込
みライン熱交換器の使用を要求する。使用されないな
ら、ＣＯ2の異常に高い質量流量及びそれに応じて高い
圧縮機入力パワーレベルが、自動車空調システムに見ら
れる典型的な負荷に適合するために要求される。吸込み
ライン熱交換器の使用により、ＣＯ2質量流量及び圧縮
機入力パワーは低下され得、システム圧縮機の寸法の縮
小が達成され得るという期待を伴う。同時に、車両への
吸込みライン熱交換器の追加は、重量を増加させる可能
性、並びに典型的な車両のエンジン室内の既に制限され
た空間をより費やす可能性を有する。従って、非常に小
型の吸込みライン熱交換器に対する真の必要性がある。
【０００７】従来、吸込みライン熱交換器は、比較的大
きな冷凍システムにおいてのみ利用されており、そして
ここで、蒸発器から排出される慣用のフレオン（登録商
標）を含む冷媒は、液体が圧縮機に全く入らないことを
保証するため、過熱蒸気として該圧縮機に通されなけれ
ばならない。これは、冷凍システムにおいて慣用的に使
用される圧縮機が積極的置換装置である際、必要であ
る。そういうものだから、飽和状態のガス状冷媒内に共
存する少しの液体冷媒でも圧縮機内に吸い込まれるな
ら、激しい損傷が起きそうである。
きな冷凍システムにおいてのみ利用されており、そして
ここで、蒸発器から排出される慣用のフレオン（登録商
標）を含む冷媒は、液体が圧縮機に全く入らないことを
保証するため、過熱蒸気として該圧縮機に通されなけれ
ばならない。これは、冷凍システムにおいて慣用的に使
用される圧縮機が積極的置換装置である際、必要であ
る。そういうものだから、飽和状態のガス状冷媒内に共
存する少しの液体冷媒でも圧縮機内に吸い込まれるな
ら、激しい損傷が起きそうである。
【０００８】吸込みライン熱交換器は、システム凝縮器
又はガスクーラーの出口からの比較的熱い凝縮冷媒を、
蒸発器と圧縮機間の位置で蒸発器から排出される冷媒と
熱交換関係にするように運ぶことによる困難を避ける。
その結果、蒸発器を出る冷媒流は加熱される。吸込みラ
イン熱交換器は、吸込みライン熱交換器から圧縮機に最
後に通された該流れが、該システム内のその地点での圧
力で冷媒の飽和温度より一般的に数度高い温度で過熱蒸
気であるように寸法形成される。従って、冷媒は液相に
はならず、圧縮機はガス状冷媒のみを受容する。この種
の典型的なシステムは、図１に概略的に示される。
又はガスクーラーの出口からの比較的熱い凝縮冷媒を、
蒸発器と圧縮機間の位置で蒸発器から排出される冷媒と
熱交換関係にするように運ぶことによる困難を避ける。
その結果、蒸発器を出る冷媒流は加熱される。吸込みラ
イン熱交換器は、吸込みライン熱交換器から圧縮機に最
後に通された該流れが、該システム内のその地点での圧
力で冷媒の飽和温度より一般的に数度高い温度で過熱蒸
気であるように寸法形成される。従って、冷媒は液相に
はならず、圧縮機はガス状冷媒のみを受容する。この種
の典型的なシステムは、図１に概略的に示される。
【０００９】何年にもわたって、種々の熱交換操作のい
ずれにも、種々の逆流（向流）又は直交流型の熱交換器
が使用されてきた。逆流熱交換器の一のタイプは、一の
熱交換流体が内側管内を所定方向に流れ、かつ他の熱交
換流体が内側管と内側壁間の空間内を反対方向に流れる
概ね同心状の管を使用する。逆流熱交換器の別のタイプ
は、導管の連続長に巻き込まれ、ヘッダー継手がいずれ
かの端部に適用された柔軟な管状材料を含む。
ずれにも、種々の逆流（向流）又は直交流型の熱交換器
が使用されてきた。逆流熱交換器の一のタイプは、一の
熱交換流体が内側管内を所定方向に流れ、かつ他の熱交
換流体が内側管と内側壁間の空間内を反対方向に流れる
概ね同心状の管を使用する。逆流熱交換器の別のタイプ
は、導管の連続長に巻き込まれ、ヘッダー継手がいずれ
かの端部に適用された柔軟な管状材料を含む。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】これらの構造はそれら
が企図する目的のために十分に機能するが、同心管の使
用は、製造及び組立の観点から一般に労働集約的で、そ
の結果、製品が高価になるヘッダーリングシステム（he
adering systems）を要求する。
が企図する目的のために十分に機能するが、同心管の使
用は、製造及び組立の観点から一般に労働集約的で、そ
の結果、製品が高価になるヘッダーリングシステム（he
adering systems）を要求する。
【００１１】本発明は、一又は複数の上記問題点を克服
することに向けられる。
することに向けられる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の主目的は、熱交
換器のための新規で改良されたヘッダー構造を提供する
ことである。更に詳しくは、本発明の目的は、小型で高
効率で簡易構成の熱交換器の製造を可能にするヘッダー
システムを提供することである。
換器のための新規で改良されたヘッダー構造を提供する
ことである。更に詳しくは、本発明の目的は、小型で高
効率で簡易構成の熱交換器の製造を可能にするヘッダー
システムを提供することである。
【００１３】本発明の模範的実施形態は、細長い管構造
を備える熱交換器において上述した目的を達成し、該細
長い構造は少なくとも三つの流導管を含み、各々は複数
の口を有し、第１及び第３流導管は第２流導管をそれと
熱交換関係で間に挟み、第２導管は第１及び第３導管よ
り短く、かつ第２導管反対側端部を有し、第２導管反対
側端部の少なくとも一方には第２導管入口／出口継手が
設けられる。第１及び第３導管各々は、第２導管反対側
端部の少なくとも一方を過ぎ、第２導管入口／出口継手
の反対側かつ該継手周りに延長して、第１及び第３導管
反対端部に終わる部分を有し、第１及び第３導管反対側
端部の対応する各一は互いに隣接し、少なくとも一の第
１及び第３導管入口／出口継手は、第１及び第３導管反
対側端部の隣接対応する各一の両方に連結する。
を備える熱交換器において上述した目的を達成し、該細
長い構造は少なくとも三つの流導管を含み、各々は複数
の口を有し、第１及び第３流導管は第２流導管をそれと
熱交換関係で間に挟み、第２導管は第１及び第３導管よ
り短く、かつ第２導管反対側端部を有し、第２導管反対
側端部の少なくとも一方には第２導管入口／出口継手が
設けられる。第１及び第３導管各々は、第２導管反対側
端部の少なくとも一方を過ぎ、第２導管入口／出口継手
の反対側かつ該継手周りに延長して、第１及び第３導管
反対端部に終わる部分を有し、第１及び第３導管反対側
端部の対応する各一は互いに隣接し、少なくとも一の第
１及び第３導管入口／出口継手は、第１及び第３導管反
対側端部の隣接対応する各一の両方に連結する。
【００１４】好ましい実施形態において、各導管は平ら
な側壁を有する管状材料の個々の部分から形成され、該
部分は、熱交換関係に隣接しかつ共に結合して、それら
の側壁と共に組み立てられる。
な側壁を有する管状材料の個々の部分から形成され、該
部分は、熱交換関係に隣接しかつ共に結合して、それら
の側壁と共に組み立てられる。
【００１５】好ましい実施形態において、第１及び第３
導管の部分は、少なくとも一の第２導管入口／出口継手
周りに概ね凹状で、第１及び第３導管反対側端部で終わ
る。
導管の部分は、少なくとも一の第２導管入口／出口継手
周りに概ね凹状で、第１及び第３導管反対側端部で終わ
る。
【００１６】好ましい実施形態において、二つの第１及
び第３導管入口／出口継手各々は、第１及び第３導管反
対側端部の隣接対応する一に連結する。
び第３導管入口／出口継手各々は、第１及び第３導管反
対側端部の隣接対応する一に連結する。
【００１７】好ましくは、第１及び第３導管各々は、第
２列入口／出口継手周りに延長し、かつ第１及び第３導
管反対側端部の対応する一に集める円弧形状部分を有
し、第１及び第３導管は、第２導管周りに長手方向に対
称的であり、第１及び第３導管入口／出口継手各々は、
第１及び第３導管反対側端部に隣接する対応部分に連結
し、それ故、第２導管周りに閉ループを形成する。
２列入口／出口継手周りに延長し、かつ第１及び第３導
管反対側端部の対応する一に集める円弧形状部分を有
し、第１及び第３導管は、第２導管周りに長手方向に対
称的であり、第１及び第３導管入口／出口継手各々は、
第１及び第３導管反対側端部に隣接する対応部分に連結
し、それ故、第２導管周りに閉ループを形成する。
【００１８】好ましい実施形態において、第１、第２及
び第３導管の各端部は、一体型入口／出口ヘッダーに連
結し、該ヘッダーは、第２導管と流体接続する第１口
と、第１及び第３導管と流体連結する第２口とを含む。
び第３導管の各端部は、一体型入口／出口ヘッダーに連
結し、該ヘッダーは、第２導管と流体接続する第１口
と、第１及び第３導管と流体連結する第２口とを含む。
【００１９】好ましい実施形態において、一体型ヘッダ
ーは、基端部及び末端部を有し、第１口は基端部に設置
され、第２口は末端部に設置される。そしてここで、第
１及び第３導管各々は、第１口周りに延長し、第２口に
集まる。
ーは、基端部及び末端部を有し、第１口は基端部に設置
され、第２口は末端部に設置される。そしてここで、第
１及び第３導管各々は、第１口周りに延長し、第２口に
集まる。
【００２０】特に好ましい実施形態において、第２導管
はヘッダーの基端部壁における開口と流体連通し、第１
導管はヘッダーの第１側壁における開口と流体連通し、
第３導管は第１側壁に対向する第２側壁における開口と
流体連通する。
はヘッダーの基端部壁における開口と流体連通し、第１
導管はヘッダーの第１側壁における開口と流体連通し、
第３導管は第１側壁に対向する第２側壁における開口と
流体連通する。
【００２１】特に好ましい実施形態において、第１及び
第２側壁各々は、三角形状溝を含み、該溝において、開
口が溝の一面に設置され、各開口は第２口と流体的に接
続し、第１及び第３導管は各開口と概ね垂直にそれぞれ
延長し、第１及び第３導管は第１口周りに分岐して延長
する。
第２側壁各々は、三角形状溝を含み、該溝において、開
口が溝の一面に設置され、各開口は第２口と流体的に接
続し、第１及び第３導管は各開口と概ね垂直にそれぞれ
延長し、第１及び第３導管は第１口周りに分岐して延長
する。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の熱交換器は、蒸気圧縮冷
凍システム（系統）の環境における吸込みライン熱交換
器として記述される。しかし、本発明は、三つ又はそれ
以上の導管が結合されて熱交換器を形成する場合は必ず
有効に利用され得、また、請求項に特に記載されたもの
を除き、吸込みライン熱交換器、又は冷凍システムにお
ける使用に限定されない。以上の点を念頭において図１
が言及される。
凍システム（系統）の環境における吸込みライン熱交換
器として記述される。しかし、本発明は、三つ又はそれ
以上の導管が結合されて熱交換器を形成する場合は必ず
有効に利用され得、また、請求項に特に記載されたもの
を除き、吸込みライン熱交換器、又は冷凍システムにお
ける使用に限定されない。以上の点を念頭において図１
が言及される。
【００２３】本発明に従って作製された熱交換器が吸込
みライン熱交換器として共に使用され得る慣用冷凍シス
テムが図１に示される。該システムは圧縮機１０を含
み、これは、凝縮器又はガスクーラー１２への送出のた
め、冷媒蒸気を受容し、かつこれを圧縮する。一般的
に、しかし常にではないが、凝縮器１２は、送風機１４
によってそれを通って誘導された周囲空気によって冷却
される。その結果、熱い液液体冷媒又は高濃度ガス状冷
媒は凝縮器を出て、吸込みライン熱交換器１８の一流路
１６に、次に膨張装置２０に供給される。超越臨界冷凍
システムにおいて使用されるなら、冷媒は、高圧下で高
濃度蒸気として凝縮器／ガスクーラーから出現する。膨
張装置において冷媒は圧力低下を受け、慣用蒸発器２２
に誘導される。一般的に、しかし常にではないが、冷却
される周囲空気は送風機２４によって蒸発器を通って誘
導される。しかし、いくつかの例において、蒸発器２２
は、空気又はガスではなく液体を冷却するために使用さ
れ得る。
みライン熱交換器として共に使用され得る慣用冷凍シス
テムが図１に示される。該システムは圧縮機１０を含
み、これは、凝縮器又はガスクーラー１２への送出のた
め、冷媒蒸気を受容し、かつこれを圧縮する。一般的
に、しかし常にではないが、凝縮器１２は、送風機１４
によってそれを通って誘導された周囲空気によって冷却
される。その結果、熱い液液体冷媒又は高濃度ガス状冷
媒は凝縮器を出て、吸込みライン熱交換器１８の一流路
１６に、次に膨張装置２０に供給される。超越臨界冷凍
システムにおいて使用されるなら、冷媒は、高圧下で高
濃度蒸気として凝縮器／ガスクーラーから出現する。膨
張装置において冷媒は圧力低下を受け、慣用蒸発器２２
に誘導される。一般的に、しかし常にではないが、冷却
される周囲空気は送風機２４によって蒸発器を通って誘
導される。しかし、いくつかの例において、蒸発器２２
は、空気又はガスではなく液体を冷却するために使用さ
れ得る。
【００２４】蒸発器を出る冷媒は、次に、吸込みライン
熱交換器１８内の流路２５に通され、そしてここで、凝
縮器１２を出て膨張装置２０へ向かう熱い冷媒で更に加
熱される。このために、流路２５は流路１６に対し熱交
換関係にある。該更なる加熱は、冷媒が過熱蒸気として
吸込みライン熱交換器１８から出現し、次に圧縮機１０
の入口に供給され再循環されるようなものである。
熱交換器１８内の流路２５に通され、そしてここで、凝
縮器１２を出て膨張装置２０へ向かう熱い冷媒で更に加
熱される。このために、流路２５は流路１６に対し熱交
換関係にある。該更なる加熱は、冷媒が過熱蒸気として
吸込みライン熱交換器１８から出現し、次に圧縮機１０
の入口に供給され再循環されるようなものである。
【００２５】今度は図２及び３を参照して、吸込みライ
ン熱交換器１８の一の模範的構造が示される。これは、
三列の扁平多口（マルチポート）管状材料から構成され
る。概ね直線状の第１列管状材料３０は反対側端部３
２、３４で終わり、そこに冷媒継手３６及び３８がそれ
ぞれ受容される。第２列管状材料４０も、管状材料３０
と接して熱交換関係にある概ね直線状の走路を含む。管
状材料４０は反対側端部４２、４４で終わり、そこに冷
媒継手４６及び４８がそれぞれ受容される。第３列管状
材料５０は、管状材料４０と接して熱交換関係にある概
ね直線状の走路を含み、そのため、管状材料４０は、管
状材料３０と管状材料５０間に「サンドイッチ」され
る。管状材料５０は管状材料３０と対称的であり、ま
た、継手４６、４８周りに延長し、かつ反対側端部５
６、５８に終わる凹弓形部５２、５４を含む。端部５
６、５８は、次に、継手３６、３８とそれぞれ流体連通
する。従って、管状材料５０は管状材料３０と水力平行
である。
ン熱交換器１８の一の模範的構造が示される。これは、
三列の扁平多口（マルチポート）管状材料から構成され
る。概ね直線状の第１列管状材料３０は反対側端部３
２、３４で終わり、そこに冷媒継手３６及び３８がそれ
ぞれ受容される。第２列管状材料４０も、管状材料３０
と接して熱交換関係にある概ね直線状の走路を含む。管
状材料４０は反対側端部４２、４４で終わり、そこに冷
媒継手４６及び４８がそれぞれ受容される。第３列管状
材料５０は、管状材料４０と接して熱交換関係にある概
ね直線状の走路を含み、そのため、管状材料４０は、管
状材料３０と管状材料５０間に「サンドイッチ」され
る。管状材料５０は管状材料３０と対称的であり、ま
た、継手４６、４８周りに延長し、かつ反対側端部５
６、５８に終わる凹弓形部５２、５４を含む。端部５
６、５８は、次に、継手３６、３８とそれぞれ流体連通
する。従って、管状材料５０は管状材料３０と水力平行
である。
【００２６】各管３０、４０、５０は、上述したように
多口管で平側部を有する。平坦多口管の典型的な断面が
図４に示され、以下に更に詳述される。
多口管で平側部を有する。平坦多口管の典型的な断面が
図４に示され、以下に更に詳述される。
【００２７】更に詳しくは、各平坦管３０、４０、５０
は、対向平側部６０、６２と、管の小さい方の寸法を横
切って延長する丸縁６４とを含む。管内にはウエブ６８
で分離された複数の口６６がある。一般的に、そのよう
な管は押出成形されるが、いわゆる組立管、例えば、多
口を規定するために内部インサートが内壁に鑞付けされ
た平坦管としても形成され得る。
は、対向平側部６０、６２と、管の小さい方の寸法を横
切って延長する丸縁６４とを含む。管内にはウエブ６８
で分離された複数の口６６がある。一般的に、そのよう
な管は押出成形されるが、いわゆる組立管、例えば、多
口を規定するために内部インサートが内壁に鑞付けされ
た平坦管としても形成され得る。
【００２８】通常の場合、口６６は比較的小さな水力直
径、即ち、０．７インチまでの水力直径である。水力直
径は慣用的に規定され、即ち、その濡れ縁で割られた口
６６の断面積の４倍である。しかし、所望により、より
大きな水力直径の口を有する管も使用され得る。
径、即ち、０．７インチまでの水力直径である。水力直
径は慣用的に規定され、即ち、その濡れ縁で割られた口
６６の断面積の４倍である。しかし、所望により、より
大きな水力直径の口を有する管も使用され得る。
【００２９】第２管４０は第１管３０及び第３管５０の
両方と接して熱交換関係にあることが図２から分かるで
あろう。該管間の熱伝達を更に高めるため、各管３０、
４０、５０は鑞付け被覆され、その結果、これらの隣接
領域での鑞付けを含む組立工程によってこれらは共に冶
金結合される。
両方と接して熱交換関係にあることが図２から分かるで
あろう。該管間の熱伝達を更に高めるため、各管３０、
４０、５０は鑞付け被覆され、その結果、これらの隣接
領域での鑞付けを含む組立工程によってこれらは共に冶
金結合される。
【００３０】いくつかの場合、端部３２、４２及び５６
のみが継手３６及び４６に連結する。管３０、４０、５
０の反対側端部３４、４４及び５８は適当な手段でヘッ
ダー化（ヘッダー付け）される。
のみが継手３６及び４６に連結する。管３０、４０、５
０の反対側端部３４、４４及び５８は適当な手段でヘッ
ダー化（ヘッダー付け）される。
【００３１】図５及び６に示された別の実施形態は、吸
込みライン熱交換器のコンパクトパッケージングを考慮
する。各管３０、４０及び５０は、Ｕ字形状折り返しに
よって連結された概ね直線状の第１長さ７０及び概ね直
線状の第２長さ７２を含み概ねＹ字形状である。継手３
６、３８、４６、４８は内部めくら穴８０を含み得、こ
れらは、各継手の一方側に対するそれらの開口８４の近
くの８２で雌ねじが切られる。系統導管は、もちろん、
慣用形式で継手に取り付けられる。
込みライン熱交換器のコンパクトパッケージングを考慮
する。各管３０、４０及び５０は、Ｕ字形状折り返しに
よって連結された概ね直線状の第１長さ７０及び概ね直
線状の第２長さ７２を含み概ねＹ字形状である。継手３
６、３８、４６、４８は内部めくら穴８０を含み得、こ
れらは、各継手の一方側に対するそれらの開口８４の近
くの８２で雌ねじが切られる。系統導管は、もちろん、
慣用形式で継手に取り付けられる。
【００３２】小型化を更に促進するため、一般に９０で
示される一体型（一体化された）ヘッダー９０が、図７
に示されように使用され得る。該ヘッダーは、側部９
２、９４及び端部９６、９８を含み、これらを通って管
３０、４０及び５０は第１口１００及び第２口１０２流
体連通する。更に詳しくは、各側部９２、９４は三角形
状溝１１０及び１１２をそれぞれ含む。溝１１０及び１
１２の側壁１１４及び１１６は、管３０、５０（それぞ
れ）が第２口１０２に流体的に接続されるため、端部３
２、５６を流路１２２及び１２０に連結する開口（図示
せず）を含む。管３０、５０の端部３２、５６は、第１
口１００周りに延長するように側壁１１６及び１１４か
ら垂直に延長する。管３０、５０の部分１３０及び１３
２は、次いで、管４０との熱伝達のため、これと隣接す
るように集まる。管４０は、ヘッダー９０の端部９８に
おける開口（図示せず）に連結する。該開口は、次に、
管４０と第１口１００を流体的に接続する流路１４０に
連結する。一体型ヘッダー９０は、熱伝達がヘッダー９
０自体内で起こり得るので、より大きな熱伝達を実現す
る。
示される一体型（一体化された）ヘッダー９０が、図７
に示されように使用され得る。該ヘッダーは、側部９
２、９４及び端部９６、９８を含み、これらを通って管
３０、４０及び５０は第１口１００及び第２口１０２流
体連通する。更に詳しくは、各側部９２、９４は三角形
状溝１１０及び１１２をそれぞれ含む。溝１１０及び１
１２の側壁１１４及び１１６は、管３０、５０（それぞ
れ）が第２口１０２に流体的に接続されるため、端部３
２、５６を流路１２２及び１２０に連結する開口（図示
せず）を含む。管３０、５０の端部３２、５６は、第１
口１００周りに延長するように側壁１１６及び１１４か
ら垂直に延長する。管３０、５０の部分１３０及び１３
２は、次いで、管４０との熱伝達のため、これと隣接す
るように集まる。管４０は、ヘッダー９０の端部９８に
おける開口（図示せず）に連結する。該開口は、次に、
管４０と第１口１００を流体的に接続する流路１４０に
連結する。一体型ヘッダー９０は、熱伝達がヘッダー９
０自体内で起こり得るので、より大きな熱伝達を実現す
る。
【００３３】管３０及び５０の凹状端部は、図２及び３
の実施形態におけるような連続曲線、又は９０度よりか
なり小さい鋭角である一もしくは二つの曲がり、例えば
図７の実施形態に示されたほぼ４５度の曲がりを用いる
ことが留意される。本発明のこの特徴は、管のよじれ、
並びに管の端部を収容するおおいの寸法を最小化し、小
型化を保証する。
の実施形態におけるような連続曲線、又は９０度よりか
なり小さい鋭角である一もしくは二つの曲がり、例えば
図７の実施形態に示されたほぼ４５度の曲がりを用いる
ことが留意される。本発明のこの特徴は、管のよじれ、
並びに管の端部を収容するおおいの寸法を最小化し、小
型化を保証する。
【００３４】熱交換器用の単純でコンパクトなヘッダー
構造が提供される。
構造が提供される。
【図１】吸込み熱交換器の形式で本発明に従って作製さ
れた熱交換器を含む典型的な先行技術蒸気圧縮冷凍シス
テムの概略図である。
れた熱交換器を含む典型的な先行技術蒸気圧縮冷凍シス
テムの概略図である。
【図２】本発明に従って作製された熱交換器の一実施形
態の側面図である。
態の側面図である。
【図３】図２に示された実施形態の平面図である。
【図４】本発明において使用される多口扁平管の断面図
である。
である。
【図５】本発明に従って作製された熱交換器の別の実施
形態の側面図である。
形態の側面図である。
【図６】図４に示された実施形態の平面図である。
【図７】本発明に使用されるヘッダーの別形態の側面図
である。
である。
１０ 圧縮機 １２ 凝縮器／ガスクーラー １８ 吸込みライン熱交換器 ２０ 膨張装置 ２２ 蒸発器 ３０ 第１列管状材料 ３２、３４、５６、５８ 反対側端部 ３６、３８、４６、４８ 継手 ４０ 第２列管状材料 ５０ 第３列管状材料 ５４ 凹円弧状部分 ６６ 口 ９０ 一体型ヘッダー １１２ 三角形状溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーブン・ビー・メモリー アメリカ合衆国ウィスコンシン州ケノーシ ャ、フォーティース・アベニュー1402 (72)発明者 ジェフリー・エイ・ロジック アメリカ合衆国ウィスコンシン州ラシー ン、リバーベンド・ドライブ3629 (72)発明者 マーク・ジー・ボース アメリカ合衆国ウィスコンシン州フランク スビル、トウィン・ウォーターズ・レイン 2855
Claims (16)
- 【請求項１】 少なくとも三列の流導管を含む細長い管
構造であって、各列が複数の口を有し、かつ、第１及び
第３列が熱交換関係で第２列を間に挟む当該細長い管構
造を備える熱交換器であって、 第２列は第１及び第３列より短く、かつ第２列反対側端
部を有し、 少なくとも一の第２列反対側端部には第２列入口／出口
継手が設けられ、 各第１及び第３列は、少なくとも一の第２列反対側端部
を過ぎ、第２列入口／出口継手の反対側かつ該継手周り
へ延長して、第１及び第３列反対側端部で終わる部分を
有し、かつ、対応する各一の第１及び第３列反対側端部
は互いに隣接し、 少なくとも一の第１及び第３入口／出口継手は隣接対応
する各一の第１及び第３反対側端部に連結されることを
特徴とする熱交換器。 - 【請求項２】 前記各列は、平らな側壁を有する管状材
料の個々の部分から形成され、該部分は、隣接して熱交
換関係で共に結合されるそれらの側壁と共に組み立てら
れる請求項１記載の熱交換器。 - 【請求項３】 前記第１及び第３列の部分は、第２列入
口／出口継手周りで概ね凹状で、かつ第１及び第３反対
側端部で終わる請求項１記載の熱交換器。 - 【請求項４】 前記第２列は、第２列反対側端部に連結
する実質直線状の走路を含む請求項１記載の熱交換器。 - 【請求項５】 各第１、第２及び第３列は概ねＹ字形状
で、概ね直線状の分岐走路に連結するＵ字形状の折り返
しを有する請求項１記載の熱交換器。 - 【請求項６】 少なくとも三列の流導管を含む細長い管
構造であって、各導管は複数の口を有し、かつ、第１及
び第３列導管がそれと熱交換関係で第２列導管を間に挟
む当該細長い管構造を備える熱交換器であって、 第２列導管は第１及び第３列導管より短く、かつ第２列
入口／出口継手が設けられた第２列反対端部を有し、 各第１及び第３列導管は、第２列反対端部を過ぎ、第２
列入口／出口継手の反対側かつ該継手周りへ延長して、
第１及び第３列反対側端部で終わる部分を有し、かつ、
対応する各一の第１及び第３列反対端部は互いに隣接
し、 各二つの第１及び第３列入口／出口継手は、隣接対応す
る各一の第１及び第３列導管反対側端部に連結されるこ
とを特徴とする熱交換器。 - 【請求項７】 前記各導管は、平らな側壁を有する管状
材料の個々の部分から形成され、該部分は、隣接して熱
交換関係で共に結合されるそれらの側壁と共に組み立て
られる請求項６記載の熱交換器。 - 【請求項８】 前記第１及び第３列導管の部分は、第２
列入口／出口継手周りで概ね凹状で、かつ第１及び第３
列反対側端部で終わる請求項６記載の熱交換器。 - 【請求項９】 前記第２列導管は、第２列反対側端部に
連結する実質直線状の走路を含む請求項６記載の熱交換
器。 - 【請求項１０】 前記各第１、第２及び第３列導管は概
ねＹ字形状で、概ね直線状の分岐走路に連結するＵ字形
状の折り返しを有する請求項６記載の熱交換器。 - 【請求項１１】扁平側部及び反対側開放端部を有する三
つの管を含み、かつ三列を形成するように整列された細
長い管構造であって、第１管及び第３管が第２管を長手
方向に間に挟む当該細長い管構造を備える熱交換器であ
って、 第２管は第１及び第３管より短く、かつ、第２管の開放
端部はそこに取り付けられた入口及び出口継手を有し、 第１及び第３管は実質上同じ長さであると共に、第２管
の各扁平側部に接して熱伝達関係にあり、 各第１及び第３管は、第２列入口又は出口継手周りに延
長し、かつ対応する各一の第１及び第３管反対側端部に
集まる弓形部を有し、 第１及び第３管は第２管周りに長手方向に対称的であ
り、 各第１及び第３管入口／出口継手は、対応隣接する第１
及び第３管反対側端部に連結して、第２管の周囲に閉ル
ープを形成することを特徴とする熱交換器。 - 【請求項１２】 前記第１、第２及び第３管の各端部は
一体型ヘッダーに連結し、該ヘッダーは、第２管と流体
接続する第１口と、第１及び第３管と流体接続する第２
口とを含む請求項１１記載の熱交換器。 - 【請求項１３】 前記ヘッダーは基端部及び末端部を含
み、第１口はヘッダーの基端部に設置され、第２口はヘ
ッダーの末端部に設置される請求項１２記載の熱交換
器。 - 【請求項１４】 前記各第１及び第３管は第１口周りに
延長し、かつ第２口と流体連通するように集まる請求項
１２記載の熱交換器。 - 【請求項１５】 前記第２管はヘッダーの基端部壁にお
ける開口と流体連通し、第１管はヘッダーの第１側壁に
おける開口と流体連通し、第３管は第１側壁の反対側の
第２側壁における開口と流体連通する請求項１３記載の
熱交換器。 - 【請求項１６】 前記各第１及び第２側壁は三角形状溝
を含み、該溝の一面に開口が設置され、各開口は第２口
と流体的に接続し、第１及び第３管は、第１及び第３管
が第１口周りに分岐して延長するように各開口に概ね垂
直にそれぞれ延長する請求項１５記載の熱交換器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/841645 | 2001-04-24 | ||
| US09/841,645 US6386277B1 (en) | 2001-04-24 | 2001-04-24 | Heat exchanger header construction |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002333294A true JP2002333294A (ja) | 2002-11-22 |
Family
ID=25285366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002121989A Pending JP2002333294A (ja) | 2001-04-24 | 2002-04-24 | 熱交換器ヘッダー構造 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6386277B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002333294A (ja) |
| AU (1) | AU784140B2 (ja) |
| BR (1) | BR0200783A (ja) |
| CA (1) | CA2377844A1 (ja) |
| DE (1) | DE10217581A1 (ja) |
| FR (1) | FR2823839B1 (ja) |
| MX (1) | MXPA02003281A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010216773A (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Daikin Ind Ltd | 水熱交換器および水熱交換器の製造方法 |
| WO2011039934A1 (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | ダイキン工業株式会社 | 積層型熱交換器、及び積層型熱交換器の製造方法 |
| WO2015025702A1 (ja) * | 2013-08-20 | 2015-02-26 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器、空調機、冷凍サイクル装置及び熱交換器の製造方法 |
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| US6604574B1 (en) | 2002-09-04 | 2003-08-12 | Heatcraft Inc. | Two-piece header and heat exchanger incorporating same |
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| FR2863044B1 (fr) * | 2003-11-27 | 2006-01-13 | Valeo Climatisation | Module pour l'echange de chaleur entre fluides en circulation |
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-
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