JP7168726B2 - 熱交換器および熱交換モジュール - Google Patents
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Description
本出願は、2016年5月16日に中国特許庁に出願された、「HEAT EXCHANGER AND HEAT EXCHANGE MODULE」と題される中国特許出願第201610323252.7号明細書の優先権を主張し、その内容は参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。
第1のマニホルドと、第2のマニホルドと、第1のマニホルドと第2のマニホルドとの間を延在して、第1のマニホルドおよび第2のマニホルドと流体連通する少なくとも2つの熱交換管とを有する第1の副熱交換器と、
第3のマニホルドと、第4のマニホルドと、第3のマニホルドと第4のマニホルドとの間を延在して、第3のマニホルドおよび第4のマニホルドと流体連通する少なくとも1つの熱交換管とを有する第2の副熱交換器と
を備え、
第1の副熱交換器の熱交換管の少なくとも1つが、第2の副熱交換器の流路の一部である、
熱交換器を提供する。
第3の入口と第2の出口とを備え、第1の入口は第1の熱交換領域に配置され、第2の入口および第1の出口は第2の熱交換領域に配置され、第2の出口は第2の入口と流体連通する。
ン1であると仮定すると、側方熱交換器の寸法は以下の条件:
n番目の扁平管の長さはL扁平n=L扁平1-2(n-1)×H×tan(α/2)、
n番目のフィンの長さはLフィンn=Lフィン1-2(n-1)×H×tan(α/2)、
H1=H×cos(α/2)、および
α1=180-(α/2)、
を満たす。ここで、Hは扁平管の中心間隔であり、αは第3のマニホルドと第4のマニホルドとの間の夾角であり、H1はマニホルドの溝間隔であり、α1は扁平管の曲げ角度である。
配設してもよく、それによって、熱交換効率が向上することを当業者は理解するであろう。
上から下に、n番目の扁平管の長さはL扁平n=L扁平1-2(n-1)×H×tan(α/2)、
上から下に、n番目の扁平管上のフィンの横方向分布長さはLフィンn=Lフィン1-2(n-1)×H×tan(α/2)、
H1=H×cos(α/2)、および
α1=180-(α/2)、
を満たす。ここで、Hは扁平管の中心間隔であり、αは第3のマニホルド210と第4のマニホルド220との間で形成される夾角であり、H1はマニホルドの溝間隔、すなわち、挿入された扁平管の端部を接合するための開口の中心間の間隔であり、α1は扁平管の曲げ角度、すなわち、図5に示されるように、扁平管の曲げられた区域と扁平管の本体との間で形成される角度であり、nは自然数である。
と略一致し、その詳細は本明細書では説明されない。
ホルド520に垂直でもよい。図13は、図9に示される第1の熱交換器30の流路の概略図である。使用中、第4の入口511と、外部管路540と、第3の入口611と、第2の副熱交換器600と、第2の出口612と、第2の入口522と、第2の熱交換領域IIと、第1の出口514とが、第1のループを形成する。第1のマニホルド510上の第1の入口512と、第1の熱交換領域Iと、第2のマニホルド520と、第2の熱交換領域IIと、第1の出口514とが、第2のループを形成する。第2の熱交換領域IIは、第1のループの逆流区域としてだけでなく、第2の副熱交換器600における次の過冷却区域としても用いられる。第1のループの冷媒および第2のループの冷媒は、第1の副熱交換器500の第2のマニホルド520に集まる。本発明による熱交換器において、2つのループの出口温度および出口圧力は一定に保持されてもよく、それによって、2つのループの出口パラメータが一致しない状況を避ける。過冷却区域は、2つのループの圧力低下と流れとの間のバランスをとるように、2つのループの流れを調整することができ(大面積のための大流量/小面積のための小流量)、その結果、全体的な熱交換効果は最適な状態に到達する。
の第3の入口811は、図1に示される熱交換モジュール1の第1の副熱交換器100の第4の入口111および第1の入口112と同じ方法で、第2の熱交換器40の共通の入口(図に示されない)と連通してもよい。
10 第1の熱交換器
A 入口
c 出口
100 第1の副熱交換器
110 第1のマニホルド
111 第4の入口
112 第1の入口
113 第3の出口
114 第1の出口
115 第1の仕切り
116 第3の仕切り
120 第2のマニホルド
121 第4の出口
122 第2の入口
123 第2の仕切り
124 第4の仕切り
130 熱交換管
140 フィン
I 第1の熱交換領域
II 第2の熱交換領域
III 第3の熱交換領域
200 第2の副熱交換器
210 第3のマニホルド
211 第3の入口
212 第2の出口
220 第4のマニホルド
230 熱交換管、扁平管
240 フィン
20 第2の熱交換器
b 入口
d 出口
300 第3の副熱交換器
311 入口
312 出口
400 第4の副熱交換器
411 入口
412 出口
2 熱交換モジュール
30 第1の熱交換器
500 第1の副熱交換器
510 第1のマニホルド
511 第4の入口
512 第1の入口
514 出口
520 第2のマニホルド
522 第2の入口
530 曲管
540 外部管路
600 第2の副熱交換器
610 第3のマニホルド
611 第3の入口
612 第2の出口
620 第4のマニホルド
40 第2の熱交換器
700 第3の副熱交換器
710 第1のマニホルド
711 第4の入口
712 第1の入口
714 第1の出口
720 第2のマニホルド
722 第2の入口
730 外部管路
800 第4の副熱交換器
810 第3のマニホルド
811 第3の入口
812 第2の出口
820 第4のマニホルド
50 熱交換器
900 副熱交換器
1000 副熱交換器
Claims (13)
- 熱交換器であって、
第1のマニホルドと、第2のマニホルドと、前記第1のマニホルドと前記第2のマニホルドとの間を延在し、前記第1のマニホルドおよび前記第2のマニホルドと流体連通する少なくとも2つの熱交換管とを有する第1の副熱交換器と、
第3のマニホルドと、第4のマニホルドと、前記第3のマニホルドと前記第4のマニホルドとの間を延在し、前記第3のマニホルドおよび前記第4のマニホルドと流体連通する少なくとも1つの熱交換管とを有し、かつ熱交換面積が前記第1の副熱交換器の熱交換面積よりも小さい第2の副熱交換器と
を備え、
前記第1の副熱交換器の前記熱交換管の少なくとも1つが、前記第2の副熱交換器の流路の一部であり、
前記第1の副熱交換器が、第1の熱交換領域と第2の熱交換領域とを備え、前記第1の熱交換領域および前記第2の熱交換領域が、前記第1のマニホルドに配設される第1の仕切りによって離間され、前記マニホルドの長手方向に区分され、
前記第1の副熱交換器が、第1の入口と、第2の入口と、第1の出口とを備え、前記第2の副熱交換器が、第3の入口と第2の出口とを備え、前記第1の入口が前記第1の熱交換領域に配置され、前記第2の入口および前記第1の出口が前記第2の熱交換領域に配置され、
前記第2の出口が前記第2の入口と流体連通し、
第2の仕切りが前記第2のマニホルドに配設され、その結果、前記第1の熱交換領域と前記第2の熱交換領域とは流体連通せず、
第3の出口が前記第1の熱交換領域に設けられ、その結果、前記第1の入口に入る冷媒が前記第1の熱交換領域を通過し、その後、前記第3の出口から出る
ことを特徴とする、熱交換器。 - 熱交換器であって、
第1のマニホルドと、第2のマニホルドと、前記第1のマニホルドと前記第2のマニホルドとの間を延在し、前記第1のマニホルドおよび前記第2のマニホルドと流体連通する少なくとも2つの熱交換管とを有する第1の副熱交換器と、
第3のマニホルドと、第4のマニホルドと、前記第3のマニホルドと前記第4のマニホルドとの間を延在し、前記第3のマニホルドおよび前記第4のマニホルドと流体連通する少なくとも1つの熱交換管とを有し、かつ熱交換面積が前記第1の副熱交換器の熱交換面積よりも小さい第2の副熱交換器と
を備え、
前記第1の副熱交換器の前記熱交換管の少なくとも1つが、前記第2の副熱交換器の流路の一部であり、
前記第1の副熱交換器が、第1の熱交換領域と第2の熱交換領域とを備え、前記第1の熱交換領域および前記第2の熱交換領域が、前記第1のマニホルドに配設される第1の仕切りによって離間され、前記マニホルドの長手方向に区分され、
前記第1の副熱交換器が、第1の入口と、第2の入口と、第1の出口とを備え、前記第2の副熱交換器が、第3の入口と第2の出口とを備え、前記第1の入口が前記第1の熱交換領域に配置され、前記第2の入口および前記第1の出口が前記第2の熱交換領域に配置され、
前記第2の出口が前記第2の入口と流体連通し、
第1ループの流体は、前記第1の副熱交換器の前記第2の熱交換領域および前記第2の副熱交換器とを流れ、
第2ループの流体は、前記第1の副熱交換器の前記第1の熱交換領域および前記第2の熱交換領域を流れ、
前記第2の熱交換領域の熱交換面積は、前記第1ループの流体が流れる熱交換面積と前記第2ループの流体が流れる熱交換面積とが等しくなるように設定されることを特徴とする、熱交換器。 - 前記第1の熱交換領域および前記第2の熱交換領域が、前記第2のマニホルドによって流体連通する
ことを特徴とする、請求項2に記載の熱交換器。 - 前記第1の副熱交換器が第3の熱交換領域をさらに備え、前記第3の熱交換領域が、前記第1のマニホルドの第3の仕切りおよび前記第2のマニホルドの第4の仕切りによって前記第1の熱交換領域および前記第2の熱交換領域から離間され、第4の入口および第4の出口が前記第3の熱交換領域に設けられ、前記第4の出口が前記第3の入口と流体連通する
ことを特徴とする、請求項1または3に記載の熱交換器。 - 前記第2のマニホルドおよび前記第3のマニホルドが互いに隣接して固定され、前記第4の出口および前記第2の入口が前記第2のマニホルド上に設けられ、前記第3の入口および前記第2の出口が前記第3のマニホルド上に設けられる
ことを特徴とする、請求項4に記載の熱交換器。 - 前記第4の出口および前記第3の入口が、前記第2のマニホルドおよび前記第3のマニホルドの同じ側の端部にそれぞれ設けられ、前記第4の出口がU字管によって前記第3の入口と流体連通し、前記第2の入口および前記第2の出口が、前記第2のマニホルドおよび前記第3のマニホルドの別の側の端部にそれぞれ設けられ、前記第2の入口が別のU字管によって前記第2の出口と流体連通する
ことを特徴とする、請求項5に記載の熱交換器。 - 前記第2のマニホルドおよび前記第3のマニホルドが互いに隣接して固定され、前記第1の入口が前記第1のマニホルド上に設けられ、前記第3の入口が前記第3のマニホルド上に設けられ、前記第3の入口が前記第1の副熱交換器の前記熱交換管の方向に延在する外部管路に接続され、前記外部管路の入口端部および前記第1の入口が前記熱交換器の同じ側に設けられる
ことを特徴とする、請求項3に記載の熱交換器。 - 前記第1のマニホルドおよび前記第3のマニホルドが互いに隣接して固定され、前記第1の入口および前記第1の出口が前記第1のマニホルド上に設けられ、前記第2の入口が前記第2のマニホルド上に設けられ、前記第2の出口および前記第3の入口が前記第3のマニホルド上に設けられ、前記第2の入口が、前記第1の副熱交換器の前記熱交換管の方向に延在する外部管路によって、前記第2の出口と流体連通する
ことを特徴とする、請求項3に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器が、空冷式水冷却ユニットまたは市販の屋上ユニット上の熱交換装置のための熱交換器であり、前記第1の副熱交換器および前記第2の副熱交換器の一方が、前記熱交換装置の長手方向に配設される、略四辺形の主熱交換器であり、前記第1の副熱交換器および前記第2の副熱交換器の他方が、前記第1の副熱交換器とゼロより大きい所定の夾角を形成する、略台形の側方熱交換器である
ことを特徴とする、請求項1ないし8のいずれか一項に記載の熱交換器。 - 前記側方熱交換器が、段階的に短くなる長さを有する扁平管およびフィンから構成され、第1の扁平管の長さがL 扁平1 、かつフィンの長さがL フィン1 であると仮定すると、前記側方熱交換器の寸法が、以下の条件:
n番目の扁平管の長さがL 扁平n =L 扁平1 -2(n-1)×H×tan(α/2)、
n番目のフィンの長さがL フィンn =L フィン1 -2(n-1)×H×tan(α/2)、
H1=H×cos(α/2)、および
α1=180-(α/2)
を満たし、
ここで、Hが前記扁平管の中心間隔であり、αが前記第3のマニホルドと前記第4のマニホルドとの間の夾角であり、H1が前記マニホルドの溝間隔であり、α1は前記扁平管の曲げ角度である
ことを特徴とする、請求項9に記載の熱交換器。 - 少なくとも2つの熱交換管が前記第2の熱交換領域に配設され、第5の仕切りが、前記第2の熱交換領域の前記熱交換管を2つの群に分割するために、前記第2のマニホルドの、前記第2の熱交換領域に対応する区域に配設され、その結果、前記第1の熱交換領域を通過する冷媒が、前記第2の熱交換領域の熱交換管の一方の群を通過し、前記第2の入口に入る冷媒が、前記第2の熱交換領域の熱交換管の他方の群を通過し、
前記第2の熱交換領域の熱交換管の前記2つの群を通過する前記冷媒が、前記第1のマニホルドで混合され、その後、前記第1の出口から出る
ことを特徴とする、請求項3に記載の熱交換器。 - 熱交換器であって、
第1のマニホルドと、第2のマニホルドと、前記第1のマニホルドと前記第2のマニホルドとの間を延在し、前記第1のマニホルドおよび前記第2のマニホルドと流体連通する少なくとも2つの熱交換管とを有する第1の副熱交換器と、
第3のマニホルドと、第4のマニホルドと、前記第3のマニホルドと前記第4のマニホルドとの間を延在し、前記第3のマニホルドおよび前記第4のマニホルドと流体連通する少なくとも1つの熱交換管とを有し、かつ熱交換面積が前記第1の副熱交換器の熱交換面積よりも小さい第2の副熱交換器と
を備え、
前記第1の副熱交換器の前記熱交換管の少なくとも1つが、前記第2の副熱交換器の流路の一部であり、
前記第1の副熱交換器が、第1の熱交換領域と第3の熱交換領域とを備え、前記第3の熱交換領域が、前記第1のマニホルドの第3の仕切りおよび前記第2のマニホルドの第4の仕切りによって前記第1の熱交換領域から離間され、
前記第1の副熱交換器が、前記第1の熱交換領域に配置される第1の入口および第3の出口と、前記第3の熱交換領域に配置される第4の入口および第4の出口とを備え、前記第2の副熱交換器が、第3の入口と第2の出口とを備え、前記第4の出口が前記第3の入口と流体連通する
ことを特徴とする、熱交換器。 - 請求項1~12のいずれか一項に記載の少なくとも1つの熱交換器を備える、
空冷式水冷却ユニットまたは市販の屋上ユニット上の熱交換装置のための熱交換モジュール。
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