JPH04240363A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍機器や空調機器等
において、ヘッダーパイプ等として用いられる分流器を
有した熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、冷凍システムのマルチ化、及び熱
交換器の伝熱管細径化に伴う複数回路化等に対応するた
めに例えば実公開昭６３−１７３６９号公報のようにヘ
ッダーパイプ等の冷媒分流器が多用されている。

【０００３】以下、図面を参照しながら上述した従来の
熱交換器の一例について説明を行う。

【０００４】図６は従来の熱交換器を示す。図６におい
て１は熱交換器で、両端が封止された筒状の分流器２、
３には複数の伝熱管４ａ、４ｂが接合され、伝熱管４ａ
、４ｂにはフィン５が複数配設されている。分流器２に
は仕切り２ａの上下に出入口管６、７がそれぞれ取り付
けられ、伝熱管内を流れる冷媒回路を構成している。

【０００５】以上のように構成された熱交換器について
、以下図面を用いてその動作を説明する。

【０００６】まず、第１の動作として、熱交換器１が蒸
発器として用いられた場合を説明する。

【０００７】図６において出入口管７から分流器２に流
入した気液二相状態の冷媒は仕切り２ａより下方の複数
の伝熱管４ｂに分割されて流出する。そして伝熱管４ｂ
に多数配設されたフィン５を介して空気等の気体と熱交
換をすることで蒸発しながら分流器３へ流入する。分流
器３内部で合流した冷媒は上方へ向かい、仕切り２ａよ
り上方の複数の伝熱管４ａに分割されて流出する。そし
て再度蒸発しながら分流器２へ流入し、分流器２に取り
付けられた出入口管６から流出する。

【０００８】図７は分流器３の断面図で冷媒が流動する
様子を示しており、図中の矢印は冷媒流の方向を示して
いる。伝熱管４ｂから分流器３に流入して合流した冷媒
は、気体と液体の共存状態にあり、気体と液体は分離し
ている。

【０００９】次に、第２の動作として、熱交換器１が凝
縮器として用いられた場合を図面を説明する。

【００１０】図６において出入口管６から分流器２に流
入した気相状態の冷媒は仕切り２ａより上方の複数の伝
熱管４ａに分割されて流出する。そして伝熱管４ａに多
数配設されたフィン５を介して空気等の気体と熱交換を
することで凝縮しながら分流器３へ流入する。分流器３
内部で合流した冷媒は下方へ向かい、仕切り２ａより下
方の複数の伝熱管４ａに分割されて流出する。そして再
度凝縮しながら分流器２へ流入し、分流器２に取り付け
られた出入口管７から流出する。

【００１１】図８は分流器３の断面図で冷媒が流動する
様子を示しており、図中の矢印は冷媒流の方向を示して
いる。伝熱管４ａから分流器に流入して合流した冷媒は
、気体と液体の共存状態にある。

【００１２】

【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、熱交換器を蒸発器として用いた際に分流
器に流入した気液２相状態の冷媒は気体と液滴に分離し
た状態であり、特に液滴は重力の影響で複数の伝熱管に
流出する際、比較的下方の伝熱管に流出し、比較的上方
の管には蒸発が終了した気体が多く流出する。この為そ
の後は、比較的上方の管では蒸発があまり行われなくな
り、熱交換器の熱交換効率が低下するいう課題を有して
いた。

【００１３】そこで本発明は蒸発器として用いられた場
合に冷媒を各伝熱管に均等に分割する分流器を有するこ
とで、効率よく熱交換が行える熱交換器を提供すること
を第１の目的としている。

【００１４】次に熱交換器を凝縮器として用いた際に分
流器に流入した気液２相状態の冷媒は気体と液滴に分離
した状態であり、特に液滴は重力の影響で分流器内の下
方に液溜りを形成し、比較的下方の伝熱管に凝縮の終了
した液冷媒が流出し、比較的上方の管には未凝縮の気体
が多く流出する。この為その後は、比較的下方の管では
凝縮があまり行われなくなり、熱交換器の熱交換効率が
低下するいう課題を有していた。

【００１５】そこで本発明は凝縮器として用いられた場
合に冷媒を各伝熱管に均等に分割する分流器を有するこ
とで、効率よく熱交換が行える熱交換器を提供すること
を第２の目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そこで前記第１の目的を
達成するために本発明の熱交換器は、両端が封止された
略筒状の分流器と、前記分流器に接合された複数の伝熱
管と、前記伝熱管に多数配設されたフィンとから構成さ
れ、前記筒状の分流器内部の一部には内管が挿入されて
二重管を構成し、前記内管の一端は前記分流器の封止端
部に近接して小孔を形成して絞られ、他端は略前記分流
器の内径大に拡管して開口して成るものである。

【００１７】また第１の目的と第２の目的を達成するた
めに本発明の熱交換器は両端が封止された略筒状の分流
器と、前記分流器に接合された複数の伝熱管と、前記伝
熱管に多数配設されたフィンとから構成され、前記筒状
の分流器内部の一部には内管が挿入されて二重管を構成
し、前記内管の一端は略前記分流器の内径大に拡管して
開口し、前記内管管の管壁には複数の小孔を有したもの
である。

【００１８】

【作用】本第１の発明の熱交換器は蒸発器として用いた
際に、上記した構成によって内管の端部の小孔から分流
器と内管との間に冷媒が突出し、分流器の封止端部に衝
突することで気液が混合し、全体的に均質な状態になる
。その後各伝熱管に冷媒を均等に分割することが出来、
効率よく熱交換を行える。

【００１９】また本第２の発明の熱交換器は凝縮器とし
て用いた際に上記した構成によって内管の一端から内管
内部に流入した冷媒は内管の管壁の小孔から分流器と内
管との間に突出しながら、液冷媒を撹乱し、液溜りを形
成することがない。従って、特定の伝熱管に液冷媒が集
中して流出することがなく、各伝熱管に均等に液冷媒と
気冷媒が流出するので効率よく熱交換が行える。

【００２０】さらに、蒸発器として用いた際に上記した
構成によって冷媒が内管の管壁の小孔から内管内部に突
出しながら流入し、気液が混合し、全体的に均質な状態
になることで、その後各伝熱管に冷媒を均等に分割する
ことができ、効率よく熱交換が行える。

【００２１】

【実施例】以下本発明の第１発明の一実施例について図
面を参照しながら説明する。

【００２２】図１は本発明の一実施例の熱交換器を示す
もので、１１は熱交換器で、両端が封止された筒状の分
流器１２、１３には複数の伝熱管１４ａ、１４ｂが接合
され、伝熱管１４ａ、１４ｂにはフィン１５が配設され
ている。分流器１２には仕切り１２ａの上下に出入口管
１６、１７が取り付けられ、伝熱管内を流れる冷媒回路
を構成している。さらに分流器１３の上方内部には内管
１８が挿入され、分流器１３の上方の封止端部に近接し
た内管１８の端部には小孔１８ａを形成して絞られてお
り、他端はそれぞれ複数の伝熱管１４ａと１４ｂとの間
で分流器１３の内径大に拡管して開口して開口端１８ｂ
を形成している。

【００２３】以上のように構成された熱交換器について
、以下図１、図２を用いてその動作を説明する。

【００２４】まず、出入口管１７から分流器１２に流入
した気液二相状態の冷媒は、仕切り１２ａより下方の複
数の伝熱管１４ｂに分割されて流出する。そして伝熱管
１４ｂに多数配設されたフィン１５を介して空気等の気
体と熱交換をすることで蒸発しながら分流器１３へ流入
する。

【００２５】図２は分流器１３内部の冷媒状態を示す断
面図で、分流器１３内部で合流した冷媒は上方へ向かい
、開口端１８ｂから内管１８に流入し、内径が減少する
ことで流速を増しながら上昇し、小孔１８ａより突出し
、分流器１３の封止端部に衝突する。この突出と衝突に
より冷媒は気液が十分に混合し、全体的に気体と液体が
同等に分布した状態すなわち均質な状態となり、仕切り
２２ａより上方の複数の伝熱管１４ａに気体と液体の比
率がそれぞれの伝熱管１４ｂでかたよることなく均等に
分割されて流出する。そして伝熱管１４ｂ内で再度蒸発
しながら分流器１２へ流入し、分流器１２に取り付けら
れた出入口管１６から流出する。

【００２６】以上のように本実施例によれば分流器１３
によって各伝熱管１４ａに均等に冷媒を分割することで
、熱交換器１１は効率よく熱交換を行える。

【００２７】尚、本実施例では熱交換器の両端に分流器
を具備したが、配管構成によっては、片端あるいは一部
のみでもよく、他の部分は伝熱管を利用したいわゆるベ
ンド管で構成しても同等の効果が得られることはいうま
でもない。

【００２８】以下本発明の第２の一実施例について図面
を参照しながら説明する。図３は本発明の第２発明の実
施例の熱交換器を示すものであり、２１は熱交換器で、
両端が封止された筒状の分流器２２、２３には複数の伝
熱管２４ａ、２４ｂが接合され、伝熱管２４ａ、２４ｂ
にはフィン２５が配設されている。分流器２２には仕切
り２２ａの上下に出入口管２６、２７が取り付けられ、
伝熱管内を流れる冷媒回路を構成している。さらに分流
器２３の下方内部には内管２８が挿入され、内管２８の
管壁には複数の小孔２８ａを有している。また、一端は
それぞれ複数の伝熱管１４ａと１４ｂとの間で分流器２
３の内径大に拡管して開口して開口端２８ｂを形成して
いる。

【００２９】以上のように構成された熱交換器について
、以下図面を用いてその動作を説明する。

【００３０】まず、熱交換器２１を蒸発器として用いた
際について、図３、図４を用いてその動作を説明する。

【００３１】出入口管２７から分流器２２に流入した気
液二相状態の冷媒は仕切り２２ａより下方の複数の伝熱
管２４ｂに分割されて流出する。そして伝熱管２４ｂに
多数配設されたフィン２５を介して空気等の気体と熱交
換をすることで蒸発しながら分流器２３へ流入する。図
４は分流器２３内部の冷媒状態を示す断面図で、分流器
２３内部で合流した冷媒は直ちに内管２８に複数の小孔
２８から突出しながら流入し、気液が十分に混合し、全
体的に気体と液体が同等に分布した状態すなわち均質な
状態となり、仕切り２２ａより上方の複数の伝熱管２４
ａに気体と液体の比率がそれぞれの伝熱管２４ｂでかた
よることなく均等に分割されて流出する。そして伝熱管
２４ｂ内で再度蒸発しながら分流器２２へ流入し、分流
器２２に取り付けられた出入口管２６から流出する。

【００３２】次に、熱交換器２１を凝縮器として用いた
際について、図３、図５を用いてその動作を説明する。

【００３３】出入口管２６から分流器２２に流入した気
相状態の冷媒は仕切り２２ａより上方の複数の伝熱管２
４ａに分割されて流出する。そして伝熱管２４ａに多数
配設されたフィン２５を介して空気等の気体と熱交換を
することで凝縮しながら分流器２３へ流入する。

【００３４】図５は分流器２３内部の冷媒状態を示す断
面図で、分流器２３内部で合流した冷媒は下方に向かい
ながら、内管２８の開口端２８ｂから内管２８内部へ流
入する。そして内径が減少することで流速を増しながら
下降し、複数の小孔２８ａより突出し、分流器２３と内
管２８との間で冷媒は気液を撹乱し、十分に混合して全
体的に気体と液体が同等に分布した状態すなわち均質な
状態となり、液溜りを形成することがない。

【００３５】その為、一部の管に凝縮の終了した液冷媒
が偏って流れることがなく仕切り２２ａより下方の複数
の伝熱管２４ｂに気体と液体の比率がそれぞれの伝熱管
２４ｂでかたよることなく均等に分割されて流出する。 そして伝熱管２４ｂ内で再度凝縮しながら分流器２２へ
流入し、分流器２２に取り付けられた出入口管２７から
流出する。

【００３６】以上のように本実施例によれば分流器２３
によって各伝熱管２４ａに均等に冷媒を分割することで
、熱交換器２１は蒸発器として用いる際にも、凝縮器と
して用いる際にも効率よく熱交換を行える。

【００３７】尚、本実施例では熱交換器の両端に分流器
を具備したが、配管構成によっては、片端あるいは一部
のみでもよく、他の部分は伝熱管を利用したいわゆるベ
ンド管で構成しても同等の効果が得られることはいうま
でもない。

【００３８】

【発明の効果】以上のよう本発明の熱交換器については
、以下の効果が得られる。

【００３９】両端が封止された略筒状の分流器と、前記
分流器に接合された複数の伝熱管と、前記伝熱管に多数
配設されたフィンとから構成され、前記筒状の分流器内
部の一部には内管が挿入されて二重管を構成し、前記内
管の一端は前記分流器の封止端部に近接して小孔を形成
して絞られ、他端は略前記分流器の内径大に拡管して開
口している事で、蒸発器として用いる際に冷媒を各伝熱
管に均等に分割し、効率よく熱交換を行うことができる
。

【００４０】また、両端が封止された略筒状の分流器と
、前記分流器に接合された複数の伝熱管と、前記伝熱管
に多数配設されたフィンとから構成され、前記筒状の分
流器内部の一部には内管が挿入されて二重管を構成し、
前記内管の一端は略前記分流器の内径大に拡管して開口
し、前記内管管の管壁には複数の小孔を有する事で蒸発
器として用いる際にも凝縮器として用いる際にも。 冷媒を各伝熱管に均等に分割し、効率よく熱交換を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における熱交換器の外観図

【
図２】図１の分流器内部の冷媒状態を示す分流器の断面
図

【図３】本発明の第２発明の実施例における熱交換器の
外観図

【図４】図３の熱交換器を蒸発器として用いた際の分流
器内部の冷媒状態を示す分流器の断面図

【図５】図３の
熱交換器を凝縮器として用いた際のの分流器内部の冷媒
状態を示す分流器の断面図

【図６】従来の熱交換器の外
観図

【図７】図６の熱交換器を蒸発器として用いた際の分流
器内部の冷媒状態を示す分流器の断面図

【図８】図６の
熱交換器を凝縮器として用いた際のの分流器内部の冷媒
状態を示す分流器の断面図

【符号の説明】

１１，２１　　熱交換器 １３，２３　　分流器 １４ａ，１４ｂ，２４ａ，２４ｂ　　伝熱管１５，２５
　　フィン １８，２８　　内管 １８ａ，２８ａ　　小孔 １８ｂ，２８ｂ　　開口端

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　両端が封止された略筒状の分流器と、
   前記分流器に接合された複数の伝熱管と、前記伝熱管に
   多数配設されたフィンとから構成され、前記筒状の分流
   器内部の一部には内管が挿入されて二重管を構成し、前
   記内管の一端は前記分流器の封止端部に近接して小孔を
   形成して絞られ、他端は略前記分流器の内径大に拡管し
   て開口している事を特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】　　両端が封止された略筒状の分流器と、
   前記分流器に接合された複数の伝熱管と、前記伝熱管に
   多数配設されたフィンとから構成され、前記筒状の分流
   器内部の一部には内管が挿入されて二重管を構成し、前
   記内管の一端は略前記分流器の内径大に拡管して開口し
   、前記内管管の管壁には複数の小孔を有する事を特徴と
   する熱交換器。