JPS63131989A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JPS63131989A JPS63131989A JP27811186A JP27811186A JPS63131989A JP S63131989 A JPS63131989 A JP S63131989A JP 27811186 A JP27811186 A JP 27811186A JP 27811186 A JP27811186 A JP 27811186A JP S63131989 A JPS63131989 A JP S63131989A
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- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 claims abstract description 6
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- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
- F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
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。
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〕
この発明は空気調和機等の凝縮器や蒸発器として使用さ
れるクロスフィンチューブ式の熱交換器に関するもので
ある。
れるクロスフィンチューブ式の熱交換器に関するもので
ある。
一般にクロスフィンチューブ式の熱交換器は、第６図に
示されているように、複数の平板状フィンを所定の間隔
をもって互いに平行に配列してなるフィン群１と、この
フィン群１に対してほぼ直交状に挿通される伝熱管２と
で構成され、比較的小形の空気調和機等においては、同
一管径の伝熱管２を用いた所謂１パス方式が採用されて
いる。
示されているように、複数の平板状フィンを所定の間隔
をもって互いに平行に配列してなるフィン群１と、この
フィン群１に対してほぼ直交状に挿通される伝熱管２と
で構成され、比較的小形の空気調和機等においては、同
一管径の伝熱管２を用いた所謂１パス方式が採用されて
いる。
ところで、この種の熱交換器を凝縮器とした場合、冷媒
は第７図のように変化する。すなわち、入口側において
は過熱ガスの状態で空気との熱交換が行なわれて温度Ｔ
工からＴ２へ変化し、温度Ｔ２の状態で熱交換とととも
に相変化が行なわれてガスは液体となり、液成分の割合
が徐々に増加し、出口側に至ると液体となって温度がＴ
３にまで低下する。この相変化に関連して、流体の速度
は入口側ではきわめて速く、出口側では遅くなるととも
に、液溜り状態となる傾向を示す。そこで、一般に管径
を細くすると流体速度が速くなって熱伝導率が大きくな
るとともに液溜りが少なくなり、したがって熱通過率が
大きく熱交換上好ましい反面、圧力損失が増大して冷凍
サイクルの総合効率を悪くするという面を併せもっこと
になる。他方、管径が太い場合には圧力損失は比較的低
く抑えられるが、熱交換器内の冷媒量が増大するととも
に、特に出口側の流体速度の遅い部分で液溜りが発生す
るため、これがコンプレッサを制約しその小形軽量化の
妨げとなり、また、熱通過率も悪くなる。
は第７図のように変化する。すなわち、入口側において
は過熱ガスの状態で空気との熱交換が行なわれて温度Ｔ
工からＴ２へ変化し、温度Ｔ２の状態で熱交換とととも
に相変化が行なわれてガスは液体となり、液成分の割合
が徐々に増加し、出口側に至ると液体となって温度がＴ
３にまで低下する。この相変化に関連して、流体の速度
は入口側ではきわめて速く、出口側では遅くなるととも
に、液溜り状態となる傾向を示す。そこで、一般に管径
を細くすると流体速度が速くなって熱伝導率が大きくな
るとともに液溜りが少なくなり、したがって熱通過率が
大きく熱交換上好ましい反面、圧力損失が増大して冷凍
サイクルの総合効率を悪くするという面を併せもっこと
になる。他方、管径が太い場合には圧力損失は比較的低
く抑えられるが、熱交換器内の冷媒量が増大するととも
に、特に出口側の流体速度の遅い部分で液溜りが発生す
るため、これがコンプレッサを制約しその小形軽量化の
妨げとなり、また、熱通過率も悪くなる。
そこで、少し大きな空気調和機においては、第８図に示
されているように、気体および気相成分の多い入口側に
は例えば２つの伝熱管２ａ、２ｂを並列配管し、液体お
よび液相成分が多くなるその途中部位で１本の伝熱管２
ｃにするという所謂２パス−１パス方式を採用するよう
にしている。
されているように、気体および気相成分の多い入口側に
は例えば２つの伝熱管２ａ、２ｂを並列配管し、液体お
よび液相成分が多くなるその途中部位で１本の伝熱管２
ｃにするという所謂２パス−１パス方式を採用するよう
にしている。
この２パス−１パス方式によれば、理論的には管径が細
い場合と太い場合の各利点が引出されることになるが、
実際の設計段階において既存の管径のものの中から適正
な管径のものを組合せることが難しい許りでなく、途中
で１パスにするための配慮が必要であり、したがって配
管の自由度が制約されるとともに、コストアップは免れ
ない。
い場合と太い場合の各利点が引出されることになるが、
実際の設計段階において既存の管径のものの中から適正
な管径のものを組合せることが難しい許りでなく、途中
で１パスにするための配慮が必要であり、したがって配
管の自由度が制約されるとともに、コストアップは免れ
ない。
また、第６図に示した従来例をも含めて言えることであ
るが、同一径の伝熱管を２列配置する関係上、フィン巾
もそれなりに大きくなり熱交換器の小形化を図るにも自
ずと限界があった。
るが、同一径の伝熱管を２列配置する関係上、フィン巾
もそれなりに大きくなり熱交換器の小形化を図るにも自
ずと限界があった。
上記した従来の欠点を解決するため、この発明において
は、冷媒中の液体および気液二相流の液相成分が多い部
分には比較的管径の細い伝熱管を使用し、他方、冷媒の
気体および気液二相流の気相成分の多い部分にはそれよ
りも管径の太い伝熱管を用いるようにしている。
は、冷媒中の液体および気液二相流の液相成分が多い部
分には比較的管径の細い伝熱管を使用し、他方、冷媒の
気体および気液二相流の気相成分の多い部分にはそれよ
りも管径の太い伝熱管を用いるようにしている。
上記のように伝熱管の管径をその途中から変化させるこ
とにより、圧力損失による影響は非常に小さくなる一方
、液溜りも減少し、冷凍サイクルの全体の冷媒量も少な
くし得るため、熱交換率の大幅な向上が図れるとともに
、コンプレッサの小形軽量化が可能となる。また、液体
および液相成分の多い部分の管径を細くしたことにより
、それに応じてフィン巾をより狭くすることができる。
とにより、圧力損失による影響は非常に小さくなる一方
、液溜りも減少し、冷凍サイクルの全体の冷媒量も少な
くし得るため、熱交換率の大幅な向上が図れるとともに
、コンプレッサの小形軽量化が可能となる。また、液体
および液相成分の多い部分の管径を細くしたことにより
、それに応じてフィン巾をより狭くすることができる。
以下、この発明の実施例を第１図ないし第４図を参照し
ながら詳細に説明する。
ながら詳細に説明する。
第１図はこの発明を凝縮器に適用した第１の実施例を示
す要部斜視図、第２図は同実施例の側面図である。これ
らの図において、１０は複数の例えばアルミニウムから
なる平板状フィン１０ａを所定の間隔、すなわちそれら
の間に空気が流動し得るように所定の間隔をもって互い
に配列してなるフィン群であって、これは先に説明した
従来のフィン群ｌとほぼ同様な構成である。
す要部斜視図、第２図は同実施例の側面図である。これ
らの図において、１０は複数の例えばアルミニウムから
なる平板状フィン１０ａを所定の間隔、すなわちそれら
の間に空気が流動し得るように所定の間隔をもって互い
に配列してなるフィン群であって、これは先に説明した
従来のフィン群ｌとほぼ同様な構成である。
このフィン群１０には鋼管からなる伝熱管がそれと直交
するように挿通されるのであるが、この発明においては
、図示しないコンプレッサ側に接続され、同コンプレッ
サから過熱ガスが供給されるとともに、気体および気相
成分の多いとされる冷媒流入側領域の管部分には管径の
比較的太い、例えば直径９．５２ｍｍの第１の伝熱管１
１ａが用いられ、熱交換とともに相変化が進行して液体
および液相成分の多いとされる冷媒出口側領域の部分に
はそれよりも管径が細い２例えば直径７．９４＋＋＋ｎ
＋の第２の伝熱管１１ｂが用いられている。なお、図示
されていないが、第１の伝熱管１１ａと第２の伝熱管１
１ｂは継手部材により接続されている。また、この実施
例においては、フィン群１０に対して第１の伝熱管１１
ａと第２の伝熱管１１ｂは２列状態となるように挿通さ
れているが、３列配管の場合には第３図に示されている
ように、例えば冷媒流入側の気体および気相成分の多い
とされる２列を太い第１の伝熱管１１ａとし、冷媒出口
側の液体および液相成分の多いとされる残りの１列を細
い第２の伝熱管１１ｂとすればよい。同様に４列配管の
場合には第４図に示されているように、例えば２列を管
径の太い第１の伝熱管１１ａとし、残りの２列を管径の
細い第２の伝熱管１１ｂとする。なお、一般に熱交換器
用の鋼管としては、６．３５＋＋ｙｎ、 ７．９４ｍｍ
、 ９．５２ｍｍ。
するように挿通されるのであるが、この発明においては
、図示しないコンプレッサ側に接続され、同コンプレッ
サから過熱ガスが供給されるとともに、気体および気相
成分の多いとされる冷媒流入側領域の管部分には管径の
比較的太い、例えば直径９．５２ｍｍの第１の伝熱管１
１ａが用いられ、熱交換とともに相変化が進行して液体
および液相成分の多いとされる冷媒出口側領域の部分に
はそれよりも管径が細い２例えば直径７．９４＋＋＋ｎ
＋の第２の伝熱管１１ｂが用いられている。なお、図示
されていないが、第１の伝熱管１１ａと第２の伝熱管１
１ｂは継手部材により接続されている。また、この実施
例においては、フィン群１０に対して第１の伝熱管１１
ａと第２の伝熱管１１ｂは２列状態となるように挿通さ
れているが、３列配管の場合には第３図に示されている
ように、例えば冷媒流入側の気体および気相成分の多い
とされる２列を太い第１の伝熱管１１ａとし、冷媒出口
側の液体および液相成分の多いとされる残りの１列を細
い第２の伝熱管１１ｂとすればよい。同様に４列配管の
場合には第４図に示されているように、例えば２列を管
径の太い第１の伝熱管１１ａとし、残りの２列を管径の
細い第２の伝熱管１１ｂとする。なお、一般に熱交換器
用の鋼管としては、６．３５＋＋ｙｎ、 ７．９４ｍｍ
、 ９．５２ｍｍ。
１２．７ｍｎ 、 １５．９ａｍ 、 １９．０５ｍｍ
の各サイズのものが使用されているが、上記の太管と細
管は隣り同士のサイズであることがバランス的に最も好
ましい。
の各サイズのものが使用されているが、上記の太管と細
管は隣り同士のサイズであることがバランス的に最も好
ましい。
上記各実施例は凝縮器についてのものであるが、蒸発器
の場合でも全く同様に適用することができる。これを第
５図に示されている蒸発器における冷媒の状態変化図を
参照しながら説明する。
の場合でも全く同様に適用することができる。これを第
５図に示されている蒸発器における冷媒の状態変化図を
参照しながら説明する。
すなわち、蒸発器の場合においはて、図示しない膨張弁
側に接続される冷媒流入口が気液二相流となっており、
通常乾き度０．２程度で蒸発が始まり温度Ｔ２のまま蒸
発をつづけ、ガス状態となってから顕熱変化で熱交換と
ともに温度Ｔ２からＴ３へと温度上昇する。このように
凝縮器と対称的な変化であるため、蒸発器の場合は凝縮
器と異なりその冷媒流入側と冷媒出口側とが逆になるが
、この場合においても気体および気相成分の多い領域に
管径の太い第１の伝熱管を利用し、液体および液相成分
の多い領域に管径の細い第２の伝熱管を用いることにな
る。
側に接続される冷媒流入口が気液二相流となっており、
通常乾き度０．２程度で蒸発が始まり温度Ｔ２のまま蒸
発をつづけ、ガス状態となってから顕熱変化で熱交換と
ともに温度Ｔ２からＴ３へと温度上昇する。このように
凝縮器と対称的な変化であるため、蒸発器の場合は凝縮
器と異なりその冷媒流入側と冷媒出口側とが逆になるが
、この場合においても気体および気相成分の多い領域に
管径の太い第１の伝熱管を利用し、液体および液相成分
の多い領域に管径の細い第２の伝熱管を用いることにな
る。
上記した実施例の説明から明らかなように、この発明に
よれば、フィン群に挿通される伝熱管のうち、冷媒の気
体および気相成分が多い部分には管径の太い伝熱管を用
い、他方、冷媒の液体および液相成分の多い部分には管
径の細い伝熱管を用いたことにより、圧力損失の増大を
可及的に少なくし得るとともに、液溜り現象も少なくな
の、かつ、冷媒サイクル全体の許容冷媒充填量が少なく
てよいことからコンプレッサの小形軽量化を図り得る熱
交換器が提供される。また、この発明によれば、従来の
２パス−１パス方式の如く途中で２本の伝熱管を１本に
まとめる必要がなく、ただ単に管径の異なる伝熱管を接
続すればよいため、設計の自由度が高められるとともに
組立作業性が格段と向上される。これに関連してフィン
巾をより小さ失することができる。例えば管径９．２５
ａｍに対しそのフィン巾を２５ｍｍ、管径７．９４ｍｍ
に対するフィン巾を２２ｍｍとすれば、２列熱交換器と
した場合のフィン巾は４７＋ｍ＋となり、管径９．５２
ｍｍの２列配管とした場合のフィン幅５０ｍ１より３ｎ
ｎ＋程フイン巾を小さくすることができる。また、同一
管径の伝熱管を使用している従来例と比べて、この発明
においては途中から管径の細い伝熱管を使用するもので
あるため、若干配管長が長くなるにしてもその分コスト
低減を図ることができる。因みに、熱交換器はアルミニ
ウムのフィンと鋼管とから構成されているが、そのコス
ト比率は約１＝２で、鋼管の占めるコスト割合がきわめ
て大きい。
よれば、フィン群に挿通される伝熱管のうち、冷媒の気
体および気相成分が多い部分には管径の太い伝熱管を用
い、他方、冷媒の液体および液相成分の多い部分には管
径の細い伝熱管を用いたことにより、圧力損失の増大を
可及的に少なくし得るとともに、液溜り現象も少なくな
の、かつ、冷媒サイクル全体の許容冷媒充填量が少なく
てよいことからコンプレッサの小形軽量化を図り得る熱
交換器が提供される。また、この発明によれば、従来の
２パス−１パス方式の如く途中で２本の伝熱管を１本に
まとめる必要がなく、ただ単に管径の異なる伝熱管を接
続すればよいため、設計の自由度が高められるとともに
組立作業性が格段と向上される。これに関連してフィン
巾をより小さ失することができる。例えば管径９．２５
ａｍに対しそのフィン巾を２５ｍｍ、管径７．９４ｍｍ
に対するフィン巾を２２ｍｍとすれば、２列熱交換器と
した場合のフィン巾は４７＋ｍ＋となり、管径９．５２
ｍｍの２列配管とした場合のフィン幅５０ｍ１より３ｎ
ｎ＋程フイン巾を小さくすることができる。また、同一
管径の伝熱管を使用している従来例と比べて、この発明
においては途中から管径の細い伝熱管を使用するもので
あるため、若干配管長が長くなるにしてもその分コスト
低減を図ることができる。因みに、熱交換器はアルミニ
ウムのフィンと鋼管とから構成されているが、そのコス
ト比率は約１＝２で、鋼管の占めるコスト割合がきわめ
て大きい。
さらには、゛管径の太い伝熱管と管径の細い伝熱管の組
合せにより、熱交換器自体の通風抵抗が減少する。この
効果はフィン群を流れる空気の流動方向からみて細い方
の管を上流側、太い方の管を下流側に配置した場合によ
り顕著であって、これにより送風機能力および騒音対策
上有利になる。
合せにより、熱交換器自体の通風抵抗が減少する。この
効果はフィン群を流れる空気の流動方向からみて細い方
の管を上流側、太い方の管を下流側に配置した場合によ
り顕著であって、これにより送風機能力および騒音対策
上有利になる。
第１図はこの発明を凝縮器に適用した場合の一実施例を
示す要部斜視図、第２図は同実施例の側面図、第３図お
よび第４図はこの発明の他の実施例を示す第２図と同様
な側面図、第５図は蒸発器における冷媒の状態変化を示
す説明図、第６図は一般的な従来例を示す側面図、第７
図は凝縮器における冷媒の状態変化を示す説明図、第８
図は２パス−１パス方式の従来例を示す側面図である。 図中、１０はフィン群、１０ａは平板状フィン、１１ａ
は第１の伝熱管（太管）、１１ｂは第２の伝熱管（細管
）である。 特許出願人 株式会社富士通ゼネラル 代理人 弁理士 大 原 拓 也 モ纏刑−）ｌ忌 モ＊ Ｈ＜ ＜ ｍ 区 へ ］。ご
示す要部斜視図、第２図は同実施例の側面図、第３図お
よび第４図はこの発明の他の実施例を示す第２図と同様
な側面図、第５図は蒸発器における冷媒の状態変化を示
す説明図、第６図は一般的な従来例を示す側面図、第７
図は凝縮器における冷媒の状態変化を示す説明図、第８
図は２パス−１パス方式の従来例を示す側面図である。 図中、１０はフィン群、１０ａは平板状フィン、１１ａ
は第１の伝熱管（太管）、１１ｂは第２の伝熱管（細管
）である。 特許出願人 株式会社富士通ゼネラル 代理人 弁理士 大 原 拓 也 モ纏刑−）ｌ忌 モ＊ Ｈ＜ ＜ ｍ 区 へ ］。ご
Claims (3)
- （１）複数の平板状フィンをそれらの間に気流が流動し
得るように所定の間隔をもって互いに平行に配列してな
るフィン群を有し、該フィン群に対して伝熱管をほぼ直
交状に挿通してなる熱交換器において、 上記伝熱管をその中を通される冷媒中の気体および気液
二相流の気相成分が多い部分と、液体および気液二相流
の液相成分の多い部分とに区分けし、前者の部分に管径
の太い第１の伝熱管を用いるとともに、後者の部分に該
第１の伝熱管よりも実質的に管径の細い第２の伝熱管を
用いたことを特徴とする熱交換器。 - （２）特許請求の範囲（１）において、上記フィン群を
通過する気流方向を基準として上記第２の伝熱管はその
上流側に配置され、他方上記第１の伝熱管はその下流側
に配置されることを特徴とする熱交換器。 - （３）特許請求の範囲（１）または（２）において、上
記第１の伝熱管と第２の伝熱管は継手部材を介して互い
に連通されていることを特徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27811186A JPS63131989A (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27811186A JPS63131989A (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | 熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63131989A true JPS63131989A (ja) | 1988-06-03 |
| JPH031592B2 JPH031592B2 (ja) | 1991-01-10 |
Family
ID=17592775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27811186A Granted JPS63131989A (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63131989A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4995453A (en) * | 1989-07-05 | 1991-02-26 | Signet Systems, Inc. | Multiple tube diameter heat exchanger circuit |
| WO2005008152A1 (en) * | 2003-07-21 | 2005-01-27 | Multibrás S.A. Eletrodomésticos | Evaporator for a refrigeration appliance |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS432682Y1 (ja) * | 1964-12-28 | 1968-02-03 | ||
| JPS5183854U (ja) * | 1974-12-27 | 1976-07-06 | ||
| JPS5345564U (ja) * | 1976-09-22 | 1978-04-18 | ||
| JPS57127732A (en) * | 1981-02-02 | 1982-08-09 | Hitachi Ltd | Air conditioner |
| JPS6127493A (ja) * | 1984-07-16 | 1986-02-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | フイン付熱交換器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5345564B2 (ja) * | 1972-06-15 | 1978-12-07 |
-
1986
- 1986-11-21 JP JP27811186A patent/JPS63131989A/ja active Granted
Patent Citations (5)
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Also Published As
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| JPH031592B2 (ja) | 1991-01-10 |
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