JPH0297899A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は空調機器や冷凍機器等の冷凍サイクルにおいて
、冷媒を均等に分流し、冷媒の偏流による伝熱性能の低
下を防止した熱交換器に関するものである。

従来の技術 近年、冷凍・空調用熱交換器の高効率化、コンパクト化
の要求から熱交換器の伝熱管細径化が進められている。

それに伴い冷媒回路が複数化された熱交換器が採用され
ているが、管内冷媒をそれぞれの回路に偏流することな
しに分流し、各回路での熱交換率を向上させることが技
術的にも重要である。

現在、この重要な分流の役割はその簡易性から熱交換器
回路の一部として使われている三方ベンドによって行な
われている。

以下、図面を参照しながら説明を行う。

第５図は複数の冷媒回路を持つ熱交換器を示している。

第６図はその中で使用されている三方ベンドの形状を示
し、第７図から第８図は熱交換器を冷凍サイクル連転し
た際の伝熱管および三方ベンド内部の冷媒状態を示す。

第５図から第８図において、１は熱交換器で、流人伝熱
管２および流出伝熱管３を備えている。４は前記流人伝
熱管２と流出伝熱管３を繋ぐ三方ベンドである。７は伝
熱フィンであり一定間隔で伝熱管に圧接されている。三
方ベンド４は、両端な略直角に折曲した流出口９を備え
た略円弧状の流出管１０と、前記流出管１０の略中央部
での略直状の流入管１１とから構成されており、前記流
入管１１は一端が流出口９と同一方向を向いた流入口８
、他端が流出管１０への分岐部１２となっている。

以上のように構成された熱交換器について、以下その動
作を説明する。

熱交換器１へ流入した冷媒Ａは流人伝熱管２を通過し気
相Ａ１と液相Ａ２との二相流となって三方ベンドの流入
口８から三方ベンド４へ流入し、流入管１１を経た後分
岐部１２で上部流出管１０ａと下部流出管１０ｂへ分流
され、それぞれ流出口９ａ、９ｂを経て流出伝熱管３ａ
、３ｂへ流出していくこととなる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、冷媒Ａは流人伝熱
管２を流れている時気液二相に分離しているが均質な気
液割合にならず重力ｇの影響により気相Ａ１より重い液
相Ａ２が伝熱管下部を多く流れる。さらに三方ベンド４
に流入し流入管１１内を流れ、分岐部１２で分流する時
に気相Ａ１より重い液相Ａ２が重力ｇと分岐部１２壁面
への付着により下部流出管１０ｂへ多く流れ過ぎて、冷
媒Ａの伝熱管３ａ、３ｂへの均等な分流ができない。こ
のため熱交換器１の各回路区分１ａと１ｂでは熱交換量
が異なり熱交換率の低下をきたすと共に管外被冷却流体
の温度の違いにより後流の機器に悪彰響を及ぼすという
課題を有していた。

本発明は上記課題に鑑み、冷媒の均等な分流を行なえる
熱交換器を提供するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の熱交換器は、流人伝
熱管の管内および三方ベンド流入管の管内に、端部に堰
部をもつ中空螺旋板を挿入した構成を備えたものである
。

作用 本発明は上記した構成によって、流人伝熱管を流れる気
液分離した冷媒の流れのうち伝熱管底部を多く流れよう
とする液相を中空螺旋板により伝熱管内面に沿って螺旋
状に流し底部へのｉｌ流を防ぐと共に中空螺旋板の中空
部分に気相をながして加速する。さらに出口端の頭部で
加速された気相の抽出効果によって管内面の液相との気
液混合を促進し、冷媒の分岐部壁面への付着を抑えると
共に、気相より重い液相が重力の影響で下部流出管へ多
く流れ過ぎるを防ぎ、均等分流が行なえることとなる。

また管内面は熱伝達率の高い沸騰熱伝達をおこす液相で
常に覆われるため熱伝達率を向上させることができる。

実施例 以下本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図から第３図は本発明の実施例における熱交換器の
形状を示すもので、第４図は熱交換器を冷凍サイクル運
転した際の流人伝熱管及び三方ベンド内部の冷媒状態を
示す。第１図から第４図において、１３は熱交換器で、
流人伝熱管１４および流出伝熱管１６を備えている。１
７は前記流人伝熱管１４と流出伝熱管１６を繋ぐ三方ベ
ンドで従来例と同じ形状をしている。２０は伝熱フィン
であり一定間隔で伝熱管に圧接されている。前記流人伝
熱管１４および三方ベンド１７の管内には端部に頭部２
１をもつ中空螺旋板１５が挿入されている。　以上のよ
うに構成された熱交換器について、以下その動作につい
て説明する。

熱交換器１３に流入した冷媒Ｂは流人伝熱管１４を通過
し気相Ｂ１と液相Ｂ２との二相流となって三方ベンドの
流入口２２から三方ベンド１７へ流入し、流入管２５を
経た後分岐部２６で上部流出管２４ａと下部流出管２４
ｂへ分流され、それぞれ流出口２３ａ、２３ｂを経て流
出伝熱管１６ａ、１６ｂへ流出していくこととなる。そ
の際、冷媒Ｂは流人伝熱管内１４を流れるときには管外
からの加熱、蒸発により気相Ｂ１の割合を増しながら中
空螺旋板１５の中空部分を流れる。一方、重力りの影響
で流人伝熱管１４の底部を偏って流れがちな液相Ｂ２は
中空螺旋板１５によって流人伝熱管内面を螺旋状に流れ
るように導かれる。また液相Ｂ２の一部は中空螺旋板１
５の内側エツジの効果により高速の気相Ｂ１に引き込ま
れ小滴となって中空部を流れる。このようにして伝熱管
内周辺口は液相が流れ中心部は気相と小滴の液相が同伴
した均質な二相流が流れ、液相が管底部ｔ−偏って流れ
ることを防ぐことができる。

このようにして導かれた流れは中空螺旋板の出口端頭部
によって管内周辺部を流れる液相はせきとめられ、中空
を流れる高速の気相と共に中空孔から分岐部２７に向か
って吹き出す、この際、液相は加速された気相の抽出効
果により小滴に飛散され均質に気液混合される。このた
め冷媒Ｂの分岐部２７壁面への付着を抑えると共に、気
相Ｂ１より重い液相Ｂ２が重力りの影響で下部流出管１
６ｂへ多く流れ過ぎるを防ぐことができ、流出伝熱管１
６ａ、１６ｂへの分流を均等に近づけることができる。

均等な冷媒の分流を得た熱交換器１３の各回路部分１３
ａ、１３ｂは同等の熱交換性能を示し、偏流による熱交
換器性能の低下を防ぐと共に管外被冷却流体の大きな温
度差の生じることを防ぐことができる。

発明の効果 以上のように本発明は、流人伝熱管および三方ベンド流
入管内に端部に頭部なもつ中空螺旋板を設置し各冷媒回
路への均等な分流を行なうことにより、偏流による伝熱
性能の低下を排除した高効率でかつ各冷媒回路で管外被
冷却流体に大きな温度差な生じない熱交換器を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱交換器の概略斜視図、第２図は第１
図の端部に頭部をもつ中空螺旋板を設置した流人伝熱管
および三方ベンドの断面図、第３図は第１図の伝熱管と
三方ベンドの接続状態を示す平面図、第４図は第３図の
使用状態における冷媒の流れを示す断面図、第５図は従
来の熱交換器の概略形状を示す斜視図、第６図は三方ベ
ンドの斜視図、第７図は第６図の三方ベンドの熱交換器
への配管状態を示す平面図、第８図は第７図の使用状態
における冷媒の流れを示す断面図である。 １５・・・・中空螺旋板、１７・・・・三方ベンド、２
１・・・・頭部。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名−−−黙　
父　快　ａ ・−流入Ｃ１熊営 一中空螺Ｎ板 一流出伝哄管 一ミ万ベンド −ａ　都 第　２　図 １４・・−流人伝熱管 Ｉ５　・・−＋ｔｉ　塩＆板 ＋７一−二号ベツド Ｅノー雇　郭 告 第１図 １６−・−流出伝熱管 き　−・・　流　記　！ １４−・−流λ伍晩管 １５−・・中空式ＩＮ夜 １７−・−ミ方ぺ１ド ２１−・・　堰　　部 ２４・・−流出管 ど・・・流入管 島−・−分ＩＩｆ部 告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　分流器の流入管入口に繋る上流側に位置する伝熱管内
   に端部に堰部をもつ中空螺旋板を挿入したことを特徴と
   する熱交換器。