DE112017002266T5

DE112017002266T5 - heat exchangers

Info

Publication number: DE112017002266T5
Application number: DE112017002266.5T
Authority: DE
Inventors: Kazuya Matsuda; Eiji Ishii
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2016-06-02
Filing date: 2017-03-13
Publication date: 2019-01-24
Also published as: JP6678235B2; WO2017208558A1; JPWO2017208558A1

Abstract

Ein Wärmetauscher enthält: einen Einlassverteiler, einen Auslasssammler und mehrere Wärmeübertragungsrohre, die zwischen diesem Verteiler/diesem Sammler angeordnet sind. Ein Inneres des Wärmeübertragungsrohrs ist ein Strömungsweg eines Kältemittels. Die Wärmeübertragungsrohre weisen untere Enden auf, die in dem Einlassverteiler angeordnet sind. Die Wärmeübertragungsrohre in dem Einlassverteiler enthalten Durchgangslöcher, um zu ermöglichen, dass ein gasförmiges Kältemittel in die Wärmeübertragungsrohre strömt. Diese Konfiguration in dem Wärmetauscher, der die mehreren Wärmeübertragungsrohre enthält, ist dafür, das Kältemittel bei einem konstanten Gas-Flüssigkeits-Verhältnis auf die einzelnen Wärmeübertragungsrohre zu verteilen, und außerdem dafür, dadurch, dass an den Einlässen der Wärmeübertragungsrohre eine Zweiphasenströmung gebildet wird, die Wärmeübertragungsleistung zu verbessern, ausgelegt.

A heat exchanger includes: an intake manifold, an exhaust manifold and a plurality of heat transfer tubes disposed between this manifold / collector. An interior of the heat transfer tube is a flow path of a refrigerant. The heat transfer tubes have lower ends disposed in the inlet manifold. The heat transfer tubes in the inlet manifold include through holes to allow a gaseous refrigerant to flow into the heat transfer tubes. This configuration in the heat exchanger including the plurality of heat transfer tubes is for distributing the refrigerant to the individual heat transfer tubes at a constant gas-liquid ratio, and also for forming a two-phase flow at the inlets of the heat transfer tubes Designed to improve heat transfer performance.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, der ein Kältemittel verwendet, das eine Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenströmung bildet.The present invention relates to a heat exchanger using a refrigerant constituting a gas-liquid two-phase flow.

Stand der TechnikState of the art

In den letzten Jahren sind eine zunehmende Anzahl von Wärmetauschern für Wärmepumpensysteme zu sehen, die dünnere Wärmeübertragungsrohre nutzen, um den Lüftungswiderstand aus dem Rohr zu verringern und um die Wärmeübertragungsleistung im Rohr zu verbessern. In Verbindung mit der Verringerung der Rohrgröße nimmt der Druckverlust im Wärmeübertragungsrohr zu. Somit sind mehrere Wärmeübertragungsrohre miteinander kombiniert, um parallele Strömungswege zu bilden, so dass der Druckverlust verringert ist.In recent years, an increasing number of heat exchangers for heat pump systems are seen using thinner heat transfer tubes to reduce the venting resistance from the tube and to improve the heat transfer performance in the tube. In connection with the reduction of the tube size, the pressure loss in the heat transfer tube increases. Thus, a plurality of heat transfer tubes are combined with each other to form parallel flow paths, so that the pressure loss is reduced.

Ein Beispiel eines herkömmlichen Wärmetauschers ist in PTL 1 dargelegt. PTL 1 offenbart einen Wärmetauscher mit luftgekühltem Mikrorohr, der enthält: flache durchlochte Rohre, die jeweils mit mehreren feinen langgestreckten Löchern gebildet sind; einen Verteiler/einen Sammler, um gegenüberliegende Enden der mehreren flachen durchlochten Rohre, die parallel angeordnet sind, zu befestigen; und eine gewellte Rippe, die in Kontaktbeziehung mit den flachen durchlochten Rohren angeordnet ist. Diese PTL 1 schlägt eine Konfiguration vor, bei der ein Kältemittel durch die einzelnen langgestreckten Löcher parallel strömt.An example of a conventional heat exchanger is set forth in PTL 1. PTL 1 discloses a heat exchanger having an air-cooled microduct including: flat pierced tubes each formed with a plurality of fine elongated holes; a manifold / collector for fixing opposite ends of the plurality of flat-through-perforated pipes arranged in parallel; and a corrugated fin disposed in contact relation with the flat perforated pipes. This PTL 1 proposes a configuration in which a refrigerant flows in parallel through the individual elongated holes.

Ein weiteres Beispiel eines Wärmetauschers ist in PTL 2 dargelegt. PTL 2 offenbart einen Wärmetauscher vom Typ mit mehreren Durchlässen mit einer Konfiguration, bei der mehrere enge Wärmeübertragungsrohre einen Einlassverteiler und einen Auslasssammler, die vertikal voneinander beabstandet sind, verbinden, und bei der ein enges Wärmeübertragungsrohr mit einer Eingriffsrippe vorgesehen ist. Insbesondere offenbart PTL 2 einen Wärmetauscher vom Gas-Flüssigkeits-Trennungstyp, bei dem eine Öffnung des Einlassverteilers und eine Öffnung des Auslasssammlers mittels eines Gas-Flüssigkeits-Trennrohrs miteinander verbunden sind und ein Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenkältemittel-Zufuhrrohr mit einem oberen Teil des Gas-Flüssigkeits-Trennrohrs verbunden ist.Another example of a heat exchanger is set forth in PTL 2. PTL 2 discloses a multi-passage type heat exchanger having a configuration in which a plurality of narrow heat transfer tubes connect an intake manifold and an exhaust manifold vertically spaced from each other, and a narrow heat transfer tube having an engagement rib is provided. Specifically, PTL 2 discloses a gas-liquid separation type heat exchanger in which an opening of the inlet manifold and an outlet of the outlet header are connected to each other by means of a gas-liquid separation tube, and a gas-liquid two-phase refrigerant supply tube is connected to an upper portion of the gas inlet. Liquid separating tube is connected.

Liste der EntgegenhaltungenList of citations

Patentliteraturpatent literature

PTL 1: Japanese Laid-Open Patent Application No. 2001-263861
PTL 2: Japanese Laid-Open Patent Application No. Hei 6-117728

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Technisches ProblemTechnical problem

Bei dem Wärmetauscher mit mehreren parallelen Strömungen, wie er in PTL 1 dargelegt ist, besteht das Problem, dass das Kältemittel nicht in einem gleichen Gas-Flüssigkeits-Verhältnis verteilt wird, wenn die Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenströmung des Kältemittels, die von einem Einlassverteiler eintritt, auf die einzelnen langgetreckten Löcher verteilt wird. Somit wird bei einem langgestreckten Loch, dem weniger flüssiges Kältemittel als anderen langgestreckten Löchern zugeführt wird, das flüssige Kältemittel durch Wärme von der Außenluft schnell verdampft, so dass die Temperatur in dem langgestreckten Loch erhöht wird, was zu einer verringerten Wärmeaustauschleistung führt. Andererseits kann bei einem langgestreckten Loch, dem mehr flüssiges Kältemittel als anderen langgestreckten Löhern zugeführt wird, nicht das gesamte flüssige Kältemittel verdampft werden, so dass der Kompressor auf einer Auslassseite eine Flüssigkeitsverdichtung feststellt, was zu einer Befürchtung des Bruchs des Kompressors führt.In the multiple parallel flow heat exchanger as set forth in PTL 1, there is a problem that the refrigerant is not distributed in a same gas-liquid ratio when the gas-liquid two-phase flow of the refrigerant entering from an intake manifold is distributed to the individual elongated holes. Thus, with an elongated hole to which less liquid refrigerant is supplied than other elongated holes, the liquid refrigerant is rapidly evaporated by heat from the outside air, so that the temperature in the elongated hole is increased, resulting in a reduced heat exchange performance. On the other hand, with an elongated hole to which more liquid refrigerant is supplied than other elongated brazers, not all of the liquid refrigerant can be vaporized, so that the compressor detects liquid compression on an outlet side, leading to a fear of breakage of the compressor.

In dem Wärmetauscher, wie er in PTL 2 dargelegt ist, bei dem der Gas-Flüssigkeits-Separator den Raum zwischen dem Einlassverteiler und dem Auslasssammler umgeht, kann das Kältemittel gleich verteilt werden, da nur das flüssige Kältemittel in die Wärmeübertragungsrohre strömt. Allerdings ist das Kältemittel in der Nähe des Einlasses der Wärmeübertragungsrohre in einem Flüssigkeits-Einphasenzustand, so dass die Wärmeübertragungsleistung des flüssigen Kältemittels im Vergleich mit dem Kältemittel in dem Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenströmungszustand verringert ist. Somit wird die Wärme von der Außenluft nicht effizient auf das Kältemittel übertragen.In the heat exchanger as set forth in PTL 2, in which the gas-liquid separator bypasses the space between the inlet manifold and the outlet header, the refrigerant can be equally distributed because only the liquid refrigerant flows into the heat transfer tubes. However, the refrigerant is in the vicinity of the inlet of the heat transfer tubes in a liquid-phase state, so that the heat transfer performance of the liquid refrigerant is reduced as compared with the refrigerant in the gas-liquid two-phase flow state. Thus, the heat from the outside air is not efficiently transferred to the refrigerant.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in dem Wärmetauscher, der die mehreren Wärmeübertragungsrohre enthält, das Kältemittel auf die jeweiligen Wärmeübertragungsrohre mit dem konstanten Gas-Flüssigkeitsverhältnis zu verteilen und die Wärmeübertragungsleistung der Wärmeübertragungsrohre zu verbessern.It is an object of the present invention, in the heat exchanger containing the plurality of heat transfer tubes, to distribute the refrigerant to the respective heat transfer tubes having the constant gas-liquid ratio and to improve the heat transfer performance of the heat transfer tubes.

Lösung des Problems the solution of the problem

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, enthält ein Wärmetauscher, um die obigen Aufgaben zu lösen: einen Einlassverteiler; einen Auslasssammler; und mehrere Wärmeübertragungsrohre, die zwischen diesem Verteiler/diesem Sammler angeordnet sind, wobei er eine Konfiguration aufweist, bei der das Innere des Wärmeübertragungsrohrs einen Strömungsweg eines Kältemittels definiert, die unteren Enden der Wärmeübertragungsrohre in dem Einlassverteiler angeordnet sind und die Wärmeübertragungsrohre innerhalb des Einlassverteilers jeweils mit einem Durchgangsloch gebildet sind, um zu ermöglichen, dass ein gasförmiges Kältemittel in die Wärmeübertragungsrohre strömt.According to one aspect of the present invention, a heat exchanger includes, to solve the above objects: an intake manifold; an outlet collector; and a plurality of heat transfer tubes disposed between this manifold / collector, having a configuration in which the inside of the heat transfer tube defines a flow path of a refrigerant, the lower ends of the heat transfer tubes are disposed in the inlet manifold, and the heat transfer tubes within the inlet manifold, respectively a through hole are formed to allow a gaseous refrigerant to flow into the heat transfer tubes.

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Wärmetauscher, der die mehreren Wärmeübertragungsrohre enthält, dafür ausgelegt, nicht nur das Kältemittel mit dem konstanten Gas-Flüssigkeits-Verhältnis auf die jeweiligen Wärmeübertragungsrohre zu verteilen, sondern auch die Wärmeübertragungsleistung durch Bilden der Zweiphasenströmung an den Einlässen der Wärmeübertragungsrohre zu verbessern.According to the present invention, the heat exchanger including the plurality of heat transfer tubes is configured not only to distribute the refrigerant having the constant gas-liquid ratio to the respective heat transfer tubes, but also to provide the heat transfer performance by forming the two-phase flow at the inlets of the heat transfer tubes improve.

Figurenlistelist of figures

1 Fig. 15 is a perspective view showing a heat exchanger according to Example 1 thereof.
2 is a sectional view showing an internal structure of the intake manifold 11 out 1 shows.
3 FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing a heat pump system according to Example 1. FIG.
4 is a perspective view showing a heat exchanger according to Example 2.
5 is a schematic configuration diagram showing a heat pump system according to Example 2.
6 is a sectional view showing an internal structure of an intake manifold 11 out 4 shows.
7 FIG. 15 is a partial perspective view showing an area near an inlet manifold of a heat exchanger according to Example 3. FIG.
8th is a partial sectional view showing a bottom of the inlet manifold 11 out 7 shows.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Die vorliegende Erfindung bezieht sich in einer Wärmepumpe, die eine Phasenänderung eines Kältemittels nutzt, auf einen Wärmetauscher, der dadurch, dass ein Niedertemperatur-Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenkältemittel darin strömt, für den Wärmeaustausch mit einer äußeren Hochtemperaturwärmequelle verwendet wird. Die Wärmepumpe wird auf Kühlschränke, Warmwasserspender, Klimaanlagen und dergleichen angewendet.The present invention relates to a heat pump utilizing a phase change of a refrigerant to a heat exchanger used for heat exchange with a high-temperature external heat source by flowing a low-temperature gas-liquid two-phase refrigerant therein. The heat pump is applied to refrigerators, hot water dispensers, air conditioners and the like.

Anhand der beigefügten Zeichnungen werden spezifische Beispiele des Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Überall in den Figuren, die die Beispiele davon veranschaulichen, sind gleichen oder ähnlichen Komponenten prinzipiell gleiche oder ähnliche Bezugszeichen zugewiesen.Specific examples of the heat exchanger according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Throughout the figures, which illustrate the examples thereof, the same or similar components are generally assigned the same or similar reference numerals.

Beispiel 1 ist anhand von 1 bis 3 beschrieben.Example 1 is based on 1 to 3 described.

Zunächst ist anhand von 1 eine Konfiguration eines Wärmetauschers des Beispiels beschrieben.First of all is based on 1 a configuration of a heat exchanger of the example will be described.

1 ist eine perspektivische Ansicht, die den Wärmetauscher dieses Beispiels zeigt. 1 Fig. 16 is a perspective view showing the heat exchanger of this example.

Anhand von 1 enthält ein Wärmetauscher 1: einen Einlassverteiler 11, einen Auslasssammler 12, mehrere Wärmeübertragungsrohre 13, eine Rippe 14, ein Flüssigkeitsrohr 15, ein Gasrohr 16, ein Auslassrohr und dergleichen. Der Buchstabe ‚g‘ in 1 bezeichnet die Richtung der Schwerkraft. Die mehreren Wärmeübertragungsrohre 13 und die Rippe 14 sind zwischen dem Einlassverteiler 11 und dem Auslasssammler 12 angeordnet. Die Rippe 14 dient zur Verbesserung der Eigenschaft der Wärmeübertragung der Wärmeübertragungsrohre 13 nach außen.Based on 1 contains a heat exchanger 1 an inlet manifold 11 , an outlet collector 12 , several heat pipes 13 , a rib 14 , a liquid pipe 15 , a gas pipe 16 , an outlet pipe and the like. The letter , G' in 1 denotes the direction of gravity. The several heat transfer tubes 13 and the rib 14 are between the intake manifold 11 and the outlet collector 12 arranged. The rib 14 serves to improve the property of heat transfer of the heat transfer tubes 13 outward.

Der Einlassverteiler 11 ist mit den mehreren Wärmeübertragungsrohren 13, mit dem Flüssigkeitsrohr 15 und mit dem Gasrohr 16 verbunden. In diesem Beispiel ist der Einlassverteiler 11 so konfiguriert, dass ein ankommendes Kältemittel durch das Flüssigkeitsrohr 15 und durch das Gasrohr 16 zu den mehreren Wärmeübertragungsrohren 13 strömt. Das Kältemittel durch die Wärmeübertragungsrohre 13 geht durch den Auslasssammler 12, um zu dem Auslassrohr 17 ausgestoßen zu werden.The inlet manifold 11 is with the several heat transfer tubes 13 , with the liquid pipe 15 and with the gas pipe 16 connected. In this example, the inlet manifold 11 configured to allow an incoming refrigerant through the liquid tube 15 and through the gas pipe 16 to the several heat transfer tubes 13 flows. The refrigerant through the heat transfer tubes 13 go through the outlet collector 12 to go to the outlet pipe 17 to be expelled.

2 ist eine Schnittansicht, die eine Innenstruktur des Einlassverteilers 11 zeigt. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie AA' in 1 wie in Richtung des Pfeils in 1 gesehen. Der Buchstabe ‚g‘ in 2 bezeichnet ebenso wie in 1 die Richtung der Schwerkraft. 2 is a sectional view showing an internal structure of the intake manifold 11 shows. 2 shows a cross section along the line AA 'in 1 like in the direction of the arrow in 1 seen. The letter 'g' in 2 as well as in 1 the direction of gravity.

Anhand von 2 ist der Einlassverteiler 11 in einen Flüssigkeitsbehälter 115 und in einen Gasbehälter 116 geteilt. Die Wärmeübertragungsrohre 13 verlaufen von einem oberen Teil des Einlassverteilers 11 durch den Gasbehälter 116 und in den Flüssigkeitsbehälter 115. Das Wärmeübertragungsrohr 13 ist bei seinem Gebiet, das dem Gasbehälter 116 entspricht, mit einem Loch 131 (Durchgangsloch) gebildet, so dass ermöglicht ist, dass ein gasförmiges Kältemittel in das Wärmeübertragungsrohr 13 strömt. Mit anderen Worten, das Loch 131 (Durchgangsloch) verläuft von einer Außenwandfläche zu einer Innenwandfläche des Wärmeübertragungsrohrs 13.Based on 2 is the intake manifold 11 in a liquid container 115 and in one gas tank 116 divided. The heat transfer tubes 13 extend from an upper part of the intake manifold 11 through the gas container 116 and in the liquid container 115 , The heat transfer tube 13 is at its territory, that is the gas tank 116 corresponds, with a hole 131 (Through hole) is formed, so as to allow a gaseous refrigerant in the heat transfer tube 13 flows. In other words, the hole 131 (Through Hole) extends from an outer wall surface to an inner wall surface of the heat transfer tube 13 ,

Obgleich das Flüssigkeitsrohr 15 und das Gasrohr 16 nicht so weit verlaufen, dass sie in den Einlassverteiler 11 eintreten, sind diese Rohre in Strichlinien gezeichnet, um eine Positionsbeziehung zwischen dem Einlassverteiler und dem Flüssigkeitsbehälter 115 und dem Gasbehälter 116 zu klären.Although the liquid pipe 15 and the gas pipe 16 not so far gone that they are in the intake manifold 11 enter, these tubes are drawn in dashed lines to a positional relationship between the inlet manifold and the liquid container 115 and the gas container 116 to clarify.

Bevor das Kältemittel in den Wärmetauscher 1 eintritt, wird es durch einen Gas-Flüssigkeits-Separator, der auf einer Einlassseite des Wärmetauschers 1 angeordnet ist, in ein flüssiges Kältemittel und in ein gasförmiges Kältemittel getrennt. Das resultierende flüssige Kältemittel strömt durch das Flüssigkeitsrohr 15 in den Flüssigkeitsbehälter 115, während das resultierende gasförmige Kältemittel durch das Gasrohr 16 in den Gasbehälter 116 strömt, bevor es in die Wärmeübertragungsrohre 13 eintritt. Somit bleiben das flüssige Kältemittel und das gasförmige Kältemittel, die in den Einlassverteiler 11 strömen, in dem Einlassverteiler 11 in einem Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenzustand. Das flüssige Kältemittel, das in den Einlassverteiler 11 eintritt, strömt von den unteren Enden der Wärmeübertragungsrohre 13 in die Wärmeübertragungsrohre 13. Andererseits strömt das gasförmige Kältemittel, das in den Einlassverteiler 11 eintritt, durch die Löcher 131 in die Wärmeübertragungsrohre 13.Before the refrigerant enters the heat exchanger 1 It enters through a gas-liquid separator located on an inlet side of the heat exchanger 1 is arranged, separated into a liquid refrigerant and a gaseous refrigerant. The resulting liquid refrigerant flows through the liquid tube 15 in the liquid container 115 while the resulting gaseous refrigerant passes through the gas tube 16 in the gas container 116 flows before it enters the heat transfer tubes 13 entry. Thus, the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant remaining in the intake manifold remain 11 flow, in the intake manifold 11 in a gas-liquid two-phase state. The liquid refrigerant entering the inlet manifold 11 enters, flows from the lower ends of the heat transfer tubes 13 in the heat transfer tubes 13 , On the other hand, the gaseous refrigerant flowing into the intake manifold flows 11 enters, through the holes 131 in the heat transfer tubes 13 ,

Falls das flüssige Kältemittel in dem Einlassverteiler 11 verdampft, bevor es in die Wärmeübertragungsrohre 13 eintritt, beeinträchtigt dies die gleichförmige Verteilung des Kältemittels auf die mehreren Wärmeübertragungsrohre 13. Zur Verhinderung dieses Problems ist es erwünscht, dass der Einlassverteiler 11 das Kältemittel in die Wärmeübertragungsrohre 13 überträgt, während er einen minimal möglichen Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft sicherstellt. Somit kann der Einlassverteiler 11 vorzugsweise aus einem Material mit niedrigerer Wärmeleitfähigkeit als die Wärmeübertragungsrohre 13, die hauptsächlich für den Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft verantwortlich sind, gebildet sein. Beispiele des bevorzugten Materials enthalten Harze und rostfreien Stahl. Obgleich der Einlassverteiler 11 ähnlich dem Wärmeübertragungsrohr 13 aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie etwa Kupfer oder dergleichen gebildet ist, kann die Verdampfung des flüssigen Kältemittels in dem Einlassverteiler 11 dadurch verhindert werden, dass die Außenseite des Einlassverteilers 11 mit einem Wärmedämmmaterial bedeckt ist.If the liquid refrigerant in the inlet manifold 11 evaporates before it enters the heat transfer tubes 13 occurs, this affects the uniform distribution of the refrigerant to the plurality of heat transfer tubes 13 , To prevent this problem, it is desirable that the inlet manifold 11 the refrigerant in the heat transfer tubes 13 transmits while ensuring a minimum possible heat exchange with the ambient air. Thus, the intake manifold 11 preferably of a material with lower thermal conductivity than the heat transfer tubes 13 , which are mainly responsible for the heat exchange with the ambient air, be formed. Examples of the preferred material include resins and stainless steel. Although the intake manifold 11 similar to the heat transfer tube 13 is formed of a material with high thermal conductivity such as copper or the like, the evaporation of the liquid refrigerant in the inlet manifold 11 This prevents the outside of the intake manifold 11 covered with a thermal insulation material.

Nachfolgend ist die Übertragung des Kältemittels von dem Einlassverteiler 11 zu den Wärmeübertragungsrohren 13 beschrieben.The following is the transfer of the refrigerant from the intake manifold 11 to the heat transfer tubes 13 described.

Ein Einlass des Wärmeübertragungsrohrs 13 steht mit dem Flüssigkeitsbehälter 115 in Verbindung. Somit strömt des flüssige Kältemittel bei dem Einlass (unteren Ende) des Wärmeübertragungsrohrs zunächst in das Wärmeübertragungsrohr. Nachfolgend strömt das gasförmige Kältemittel in dem Gasbehälter 116 durch das Loch 131, das in dem Wärmeübertragungsrohr 13 gebildet ist, in das Wärmeübertragungsrohr 13. Somit strömt das Kältemittel in dem Wärmeübertragungsrohr 13 wieder als die Zweiphasenströmung.An inlet of the heat transfer tube 13 stands with the liquid container 115 in connection. Thus, the liquid refrigerant at the inlet (lower end) of the heat transfer tube first flows into the heat transfer tube. Subsequently, the gaseous refrigerant flows in the gas container 116 through the hole 131 that in the heat transfer tube 13 is formed in the heat transfer tube 13 , Thus, the refrigerant flows in the heat transfer tube 13 again as the two-phase flow.

Die Wärmeübertragungsrohre 13 sind zwischen dem Einlassverteiler 11 und dem Auslasssammler 12 angeordnet. Die Außenseite der Wärmeübertragungsrohre 13 ist in der Weise mit der Rippe 14 verbunden, dass das Kältemittel durch Wärmeaustausch zwischen der Luft um die Rippe 14 und dem Kältemittel in den Wärmeübertragungsrohren 13 verdampft werden kann. Dementsprechend können die Wärmeübertragungsrohre 13 vorzugsweise aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit wie etwa Kupfer oder Aluminium gebildet sein.The heat transfer tubes 13 are between the intake manifold 11 and the outlet collector 12 arranged. The outside of the heat transfer tubes 13 is in the way with the rib 14 Connected to the refrigerant by heat exchange between the air around the rib 14 and the refrigerant in the heat transfer tubes 13 can be evaporated. Accordingly, the heat transfer tubes 13 preferably be formed of a material having a high thermal conductivity such as copper or aluminum.

Obgleich das Wärmeübertragungsrohr 13 dieses Beispiels ein rundes Rohr ist, kann das Wärmeübertragungsrohr andere Rohrkonfigurationen wie etwa ein ovales Rohr oder ein quadratisches Rohr aufweisen. Ferner kann ein Stabmaterial in Längsrichtung mit mehreren langgestreckten Löchern gebildet sein, von denen jedes als ein Rohr, das das Wärmeübertragungsrohr 13 definiert, verwendet sein kann. Das Wärmeübertragungsrohr 13 ist mit dem Loch 131 gebildet, wie etwa, um das gasförmige Kältemittel auf dem Weg von dem Einlass anzusaugen. Die Konfiguration, die Größe, die Anzahl und die Position des Lochs 131 sind nicht auf jene dieses Beispiels beschränkt, sondern können in Übereinstimmung mit dem Innendurchmesser des Wärmeübertragungsrohrs 13, mit dem Durchfluss des Kältemittels, mit der Leistung eines Kompressors und dergleichen in der Weise ordnungsgemäß dafür ausgelegt sein, dass das flüssige Kältemittel nicht zu dem Gasbehälter 116 zurückströmen kann und dass das Kältemittel in dem Wärmeübertragungsrohr 13 eine Schwallströmung bilden kann, um zu dem Auslasssammler 12 zu strömen.Although the heat transfer tube 13 In this example, if it is a round tube, the heat transfer tube may have other tube configurations such as an oval tube or a square tube. Further, a rod material may be formed in the longitudinal direction with a plurality of elongate holes, each of which may be formed as a tube containing the heat transfer tube 13 defined, can be used. The heat transfer tube 13 is with the hole 131 formed, such as to suck the gaseous refrigerant on the way from the inlet. The configuration, size, number and position of the hole 131 are not limited to those of this example but may be in accordance with the inner diameter of the heat transfer tube 13 with the flow of the refrigerant, with the power of a compressor, and the like, be properly designed so that the liquid refrigerant does not reach the gas tank 116 can flow back and that the refrigerant in the heat transfer tube 13 can form a surge flow to the outlet header 12 to stream.

Bei dem Auslasssammler 12 verbinden sich die Strömungen des gasförmigen Kältemittels, das in den mehreren Wärmeübertragungsrohren 13 vergast worden ist, um zu dem Auslassrohr 17 zu strömen. Da das Kältemittel, das in das Auslassrohr 12 strömt, in einer Ein-Gas-Phase ist, erfordert der Auslasssammler keine Aufteilung, wie sie durch den Flüssigkeitsbehälter und durch den Gasbehälter des Einlassverteilers 11 beispielhaft dargestellt ist. Der Auslasssammler braucht die Vergasung des flüssigen Kältemittels nicht zu unterbinden, was sowohl die Notwendigkeit beseitigt, das Material wie etwa Harz oder rostfreien Stahl zu verwenden, als auch das Wärmedämmmaterial zu verwenden.At the outlet collector 12 combine the flows of gaseous refrigerant that in the several heat transfer tubes 13 has been gasified to the outlet pipe 17 to stream. Because the refrigerant that enters the outlet pipe 12 flows in a one-gas phase, the outlet header requires no division, as through the liquid container and through the gas container of the inlet manifold 11 is shown by way of example. The outlet header does not need to inhibit the gasification of the liquid refrigerant, which eliminates both the need to use the material such as resin or stainless steel and to use the thermal insulation material.

Die Rippe 14 muss Wärme von Hochtemperaturluft zu dem Kältemittel in den Wärmeübertragungsrohren 13 effizient übertragen. Somit kann es erwünscht sein, dass die Rippe 14 ebenso wie die Wärmeübertragungsrohre 13 aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie etwa Aluminium oder Kupfer gebildet ist. Ferner kann die Rippe 14 außerdem mit einer Nut, mit einem Schlitz oder dergleichen gebildet sein, um die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Außenluft und der Rippe 14 zu verbessern.The rib 14 Must heat from high-temperature air to the refrigerant in the heat transfer tubes 13 efficiently transmitted. Thus, it may be desirable for the rib 14 as well as the heat transfer tubes 13 is formed of a material with high thermal conductivity such as aluminum or copper. Furthermore, the rib 14 also be formed with a groove, with a slot or the like, to the thermal conductivity between the outside air and the rib 14 to improve.

Ein Verbindungsteil zwischen der Rippe 14 und den Wärmeübertragungsrohren 13 muss Wärme effizient übertragen. Somit ist es bevorzugt, nur eines der folgenden Verfahren anzunehmen. Das heißt, das Wärmeübertragungsrohr wird in ein Loch eingeführt, das zuvor in der Rippe 14 gebildet wird, und daraufhin wird das Wärmeübertragungsrohr 13 gedehnt, um bei dem Kontaktteil zwischen der Rippe 14 und dem Wärmeübertragungsrohr 13 den Anpressdruck zu erhöhen. Auf andere Weise wird ein Zwischenraum bei dem Verbindungsteil mit einem Bindemittel, Fett oder dergleichen, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, gefüllt. Alternativ werden die Rippe und das Wärmeübertragungsrohr durch Schweißen, Hartlöten oder Löten vereinigt. In diesem Beispiel ist die Rippe 14 dafür vorgesehen, den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Luft zu unterstützen. Allerdings ist es ebenfalls möglich, dass eine Wärmesenke oder dergleichen, die z. B. mit Hochtemperaturwasser oder mit einer Wärmequelle verbunden ist, Wärme mit einem anderen Fluid oder Festkörper austauscht. In diesem Fall kann die Rippe 14 in Abhängigkeit von einem Hochtemperaturmedium, mit dem die Wärme ausgetauscht wird, vorzugsweise entweder als ein Strömungsweg zum Strömen des Fluids wie dem eines Rohrbündelwärmetauschers konfiguriert sein oder mit der Wärmesenke vereinigt sein.A connecting part between the rib 14 and the heat transfer tubes 13 must transfer heat efficiently. Thus, it is preferable to adopt only one of the following methods. That is, the heat transfer tube is inserted into a hole previously in the rib 14 is formed, and then the heat transfer tube 13 stretched to the contact part between the rib 14 and the heat transfer tube 13 to increase the contact pressure. In another way, a gap in the connection part is filled with a binder, grease or the like having a high heat conductivity. Alternatively, the fin and the heat transfer tube are joined by welding, brazing or brazing. In this example, the rib is 14 intended to support the heat exchange between the refrigerant and the air. However, it is also possible that a heat sink or the like, the z. B. is connected to high temperature water or with a heat source, exchanges heat with another fluid or solid. In this case, the rib 14 depending on a high-temperature medium with which the heat is exchanged, preferably be configured either as a flow path for the flow of fluid such as a shell-and-tube heat exchanger or combined with the heat sink.

Das Flüssigkeitsrohr 15, das Gasrohr 16 und das Auslassrohr 17 sind dafür vorgesehen, den Wärmetauscher 1 mit anderen Vorrichtungen wie etwa einem Kompressor und einem Expansionsventil zu verbinden. Diese Rohre können vorzugsweise ein Material verwenden, das in der Lage ist, den Wärmedämmzustand aufrechtzuerhalten, der den Wärmeaustausch mit der Außenseite verhindert, so dass ein unerwünschtes Wärmedurchdringen oder eine unerwünschte Wärmefreisetzung beseitigt sind. Allerdings unterscheiden sich in allgemeinen Klimaanlagen und dergleichen der Ort der Einheit und die Längen der Rohre in Abhängigkeit von einem Einbauort. Somit können die Rohre vorzugsweise ein Material verwenden, das den Wärmedämmzustand aufrechterhält und leicht zu verarbeiten ist. Das heißt, dadurch, dass die Rohre aus einem Material gebildet werden, das wie etwa Kupfer leicht zu verarbeiten ist, und die Außenseite der Rohre mit einem nicht dargestellten Wärmedämmmaterial bedeckt wird, kann ein effizientes Wärmepumpensystem hergestellt werden.The liquid pipe 15 , the gas pipe 16 and the outlet pipe 17 are intended to heat exchanger 1 to connect with other devices such as a compressor and an expansion valve. These tubes may preferably use a material capable of maintaining the state of thermal insulation which prevents heat exchange with the outside, thus eliminating unwanted heat penetration or unwanted heat release. However, in general air conditioners and the like, the location of the unit and the lengths of the tubes differ depending on an installation location. Thus, the tubes may preferably use a material that maintains the thermal insulation state and is easy to process. That is, by forming the tubes from a material that is easy to process, such as copper, and covering the outside of the tubes with a thermal insulation material (not shown), an efficient heat pump system can be produced.

Nachfolgend erfolgt anhand von 3 eine Beschreibung einer Konfiguration und von Operationen des Wärmepumpensystems.The following is based on 3 a description of a configuration and operations of the heat pump system.

3 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung des Wärmepumpensystems gemäß dem Beispiel. 3 is a schematic configuration diagram of the heat pump system according to the example.

Wie in der Figur gezeigt ist, enthält ein Wärmepumpensystem 10 den Wärmetauscher 1, einen Verflüssiger 2, ein Expansionsventil 3, einen Kompressor 4, einen Gas-Flüssigkeits-Separator 5 und dergleichen.As shown in the figure, includes a heat pump system 10 the heat exchanger 1 , a liquefier 2 , an expansion valve 3 , a compressor 4 , a gas-liquid separator 5 and the same.

Der Verflüssiger 2 lässt das Kältemittel wieder kondensieren, indem er zwischen einem äußeren Arbeitsfluid wie etwa Luft oder Wasser und dem durch den Kompressor 4 verdichteten Kältemittel Wärme austauscht. Das wieder kondensierte Kältemittel wird zu dem Expansionsventil 3 transportiert. Das Expansionsventil 3 dehnt das durch den Verflüssiger 2 wieder kondensierte Kältemittel adiabatisch aus. Das adiabatisch ausgedehnte Kältemittel bildet eine Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenströmung, die in den Gas-Flüssigkeits-Separator 5 strömt. In dem Gas-Flüssigkeits-Separator 5 wird das Kältemittel in die Flüssigkeit und in das Gas getrennt, die durch das Flüssigkeitsrohr 15 und durch das Gasrohr 16 in den Wärmetauscher 1 strömen. Obgleich 3 den Gas-Flüssigkeits-Separator 5 zeigt, der außerhalb des Wärmetauschers 1 angeordnet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt. Der Gas-Flüssigkeits-Separator 5 kann ebenfalls an einer Stelle innerhalb des Wärmetauschers 1 angeordnet sein. Alternativ kann der Gas-Flüssigkeits-Separator 5 ebenfalls an dem Einlassverteiler 11 aus 1 angebracht sein. Ferner kann der Gas-Flüssigkeits-Separator 5 ebenfalls mit dem Einlassverteiler 11 aus 1 vereinigt sein.The condenser 2 allows the refrigerant to condense again by passing it between an external working fluid such as air or water and that passing through the compressor 4 compressed refrigerant exchanges heat. The recondensed refrigerant becomes the expansion valve 3 transported. The expansion valve 3 stretch that through the condenser 2 again condensed adiabatic refrigerant. The adiabatically expanded refrigerant forms a gas-liquid two-phase flow into the gas-liquid separator 5 flows. In the gas-liquid separator 5 the refrigerant is separated into the liquid and into the gas passing through the liquid pipe 15 and through the gas pipe 16 in the heat exchanger 1 stream. Although 3 the gas-liquid separator 5 shows that outside the heat exchanger 1 is arranged, the present invention is not limited to this arrangement. The gas-liquid separator 5 can also be at a point inside the heat exchanger 1 be arranged. Alternatively, the gas-liquid separator 5 also at the intake manifold 11 out 1 to be appropriate. Furthermore, the gas-liquid separator 5 also with the intake manifold 11 out 1 be united.

Wie in 2 gezeigt ist, wird das flüssige Kältemittel, das in den Wärmetauscher 1 eintritt, auf die mehreren Wärmeübertragungsrohre 13 gleich verteilt und bildet daraufhin zusammen mit dem gasförmigen Kältemittel, das durch die Löcher 131 eintritt, eine Schwallströmung. Die Schwallströmung wird durch den Wärmeaustausch mit der Hochtemperaturluft vergast. Nachfolgend strömt das vergaste Kältemittel bei dem Auslasssammler 12 und bei dem Auslassrohr 17 wieder zusammen und wird durch den Kompressor 4 verdichtet. Das resultierende Kältemittel strömt wieder in den Verflüssiger 2.As in 2 is shown, the liquid refrigerant entering the heat exchanger 1 enters, on the several heat transfer tubes 13 distributed equally and then forms together with the gaseous refrigerant that passes through the holes 131 enters, a torrential flow. The Slug flow is gasified by the heat exchange with the high temperature air. Subsequently, the gasified refrigerant flows at the outlet header 12 and at the outlet pipe 17 back together and gets through the compressor 4 compacted. The resulting refrigerant flows back into the condenser 2 ,

Gemäß dem Beispiel wird das Kältemittel, das durch den Gas-Flüssigkeits-Separator 5 in Gas und Flüssigkeit getrennt wird, in dem Flüssigkeitsbehälter 115 und in dem Gasbehälter 116 des Wärmetauschers 1, an die das Kältemittel in den einzelnen Wärmeübertragungsrohren 13 gleich geliefert wird, getrennt gespeichert. Dies veranlasst, dass die Wärmeübertragungsrohre 13 wirtschaftlich arbeiten, was zu der Erhöhung der Effizienz des Wärmetauschers 1 beiträgt.According to the example, the refrigerant passing through the gas-liquid separator 5 is separated into gas and liquid, in the liquid container 115 and in the gas container 116 of the heat exchanger 1 to which the refrigerant in the individual heat transfer tubes 13 is delivered immediately, stored separately. This causes the heat transfer tubes 13 work economically, resulting in increasing the efficiency of the heat exchanger 1 contributes.

Ferner kann in den Wärmeübertragungsrohren 13 durch Wiedereinleiten des gasförmigen Kältemittels durch die Löcher 131 der Wärmeübertragungsrohre 13 die Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-Schwallströmung erzeugt werden. Im Vergleich zu der Flüssigkeits-Einphasenströmung ist die Wärmeleitfähigkeit der Schwallströmung wegen der Verdampfung einer dünnen Flüssigkeitsfilmschicht zwischen den Schwallluftbläschen und einer Wandstruktur des Wärmeübertragungsrohrs erhöht. Somit wird die Wärme von der Hochtemperaturluft effizient auf das flüssige Kältemittel übertragen. Der Wärmetauscher kann eine hohe Wärmeübertragungsleistung erzielen.Further, in the heat transfer tubes 13 by reintroducing the gaseous refrigerant through the holes 131 the heat transfer tubes 13 the gas-liquid two-phase surge flow can be generated. Compared to the liquid single-phase flow, the heat conductivity of the surge flow is increased due to the vaporization of a thin film of liquid film between the blast air bubbles and a wall structure of the heat transfer tube. Thus, the heat from the high-temperature air is efficiently transferred to the liquid refrigerant. The heat exchanger can achieve a high heat transfer performance.

Um die Wärmeübertragung zu dem flüssigen Kältemittel, das durch das Wärmeübertragungsrohr 13 strömt, zu erhöhen, ist die Wirkung umso größer, je kleiner die Rohrgröße ist. Falls das Wärmeübertragungsrohr 13 ein rundes Rohr ist, kann das Rohr vorzugsweise einen Durchmesser von 1,0 mm oder weniger oder bevorzugter 0,5 mm oder weniger aufweisen. Falls das Wärmeübertragungsrohr 13 ein anderes Rohr als das runde Rohr ist, kann das Rohr vorzugsweise einen hydraulisch äquivalenten Durchmesser (Durchmesser des Kältemittelströmungswegs) von 1,0 mm oder weniger aufweisen. In diesem Fall kann das Rohr bevorzugter ebenfalls einen Durchmesser von 0,5 mm oder weniger aufweisen. Es wird hier angemerkt, dass sowohl der Innendurchmesser des runden Rohrs als auch der hydraulisch äquivalente Durchmesser der Rohre außer den runden als „Innendurchmesser“ bezeichnet ist.To transfer heat to the liquid refrigerant passing through the heat transfer tube 13 flows, the effect is greater, the smaller the pipe size. If the heat transfer tube 13 is a round tube, the tube may preferably have a diameter of 1.0 mm or less, or more preferably 0.5 mm or less. If the heat transfer tube 13 is a pipe other than the round pipe, the pipe may preferably have a hydraulically equivalent diameter (diameter of the refrigerant flow path) of 1.0 mm or less. In this case, more preferably, the tube may also have a diameter of 0.5 mm or less. It is noted here that both the inner diameter of the round tube and the hydraulically equivalent diameter of the tubes other than the rounds are referred to as "inner diameter".

Während der Rohrdurchmesser abnimmt, ist es wahrscheinlicher, dass der der Strömung des Kältemittels zugeordnete Druckverlust zunimmt oder dass das Wärmeübertragungsrohr 13 versperrt wird. Allerdings muss der untere Grenzwert des Rohrdurchmessers unter Beachtung der Einflüsse, die von den physikalischen Eigenschaften des zu verwendenden Kältemittels abgeleitet werden, bestimmt werden.As the tube diameter decreases, it is more likely that the pressure loss associated with the flow of the refrigerant will increase or that the heat transfer tube will increase 13 is blocked. However, the lower limit of the pipe diameter must be determined in consideration of the influences derived from the physical properties of the refrigerant to be used.

In dem Wärmepumpensystem 10 muss das Zirkulationsvolumen des Kältemittels auf der Grundlage seines Leistungsvermögens bestimmt werden. Im Fall eines kleinen Wärmepumpensystems mit einem Leistungsvermögen in der Größenordnung z. B. von mehreren hundert Watt können die in 1 gezeigten Wärmeübertragungsrohre 13 von einem Standpunkt des Druckverlusts des flüssigen Kältemittels jeweils eine bevorzugte Länge von 200 mm oder weniger oder mehr, vorzugsweise von 100 mm oder weniger, aufweisen.In the heat pump system 10 the circulation volume of the refrigerant must be determined on the basis of its capacity. In the case of a small heat pump system with a capacity of the order z. B. of several hundred watts, the in 1 shown heat transfer tubes 13 from a standpoint of pressure loss of the liquid refrigerant, each has a preferable length of 200 mm or less or more, preferably 100 mm or less.

Da der Einlassverteiler in den Flüssigkeitsbehälter 115 und in den Gasbehälter 116 geteilt ist, kann das Beispiel die Gleichverteilung des flüssigen Kältemittels selbst dann sicherstellen, wenn der Wärmetauscher 1 geringfügig geneigt ist, so dass der Einlassverteiler 11 nicht waagerecht bleibt.Since the inlet manifold into the liquid container 115 and in the gas container 116 divided, the example can ensure the even distribution of the liquid refrigerant even if the heat exchanger 1 slightly inclined, leaving the intake manifold 11 not horizontal.

Beispiel 2 ist anhand von 4 bis 6 beschrieben.Example 2 is based on 4 to 6 described.

4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Wärmetauscher gemäß Beispiel 2 davon zeigt. 4 Fig. 15 is a perspective view showing a heat exchanger according to Example 2 thereof.

Wie in 4 gezeigt ist, unterscheidet sich dieses Beispiel von dem Beispiel 1 dadurch, dass das Kältemittel nicht in das Gas und die Flüssigkeit getrennt wird, bevor es in den Wärmetauscher 1 eintritt, sondern durch ein Einlassrohr 18 in den Wärmetauscher 1 eingeleitet wird. Wie im Folgenden anhand von 5 beschrieben wird, wird der in 3 gezeigte Gas-Flüssigkeits-Separator 5 dementsprechend durch dieses Beispiel nicht genutzt. Der Einlassverteiler 11 weist eine Innenstruktur auf, die im Folgenden anhand von 6 beschrieben werden soll. Außer dem Obigen ist das Beispiel genauso wie das Beispiel 1 konstruiert.As in 4 is shown, this example differs from Example 1 in that the refrigerant is not separated into the gas and the liquid before entering the heat exchanger 1 enters, but through an inlet pipe 18 in the heat exchanger 1 is initiated. As in the following with reference to 5 is described in the 3 shown gas-liquid separator 5 Accordingly, not used by this example. The inlet manifold 11 has an internal structure, which will be described below with reference to FIG 6 should be described. Besides the above, the example is constructed the same as Example 1.

5 zeigt eine Konfiguration des Wärmepumpensystems 10 dieses Beispiels. 5 shows a configuration of the heat pump system 10 of this example.

Wie in der Figur gezeigt ist, nutzt das System nicht den durch Beispiel 1 genutzten Gas-Flüssigkeits-Separator. Somit strömt das Kältemittel wie in der Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenströmung in den Wärmetauscher 1.As shown in the figure, the system does not use the gas-liquid separator used by Example 1. Thus, the refrigerant flows into the heat exchanger as in the gas-liquid two-phase flow 1 ,

Das Wärmepumpensystem 10 des Beispiels arbeitet wie folgt.The heat pump system 10 the example works as follows.

Anhand von 5 strömt das durch den Kompressor 4 verdichtete Kältemittel in den Verflüssiger 2, wo das Kältemittel zu Flüssigkeit kondensieren gelassen wird. Das flüssige Kältemittel wird durch das Expansionsventil 3 adiabatisch ausgedehnt, um die Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenströmung zu bilden. Nachfolgend strömt das Kältemittel in den Wärmetauscher 1. Das durch den Wärmetauscher 1 vergaste Kältemittel wird durch den Kompressor 4 erneut verdichtet und an den Verflüssiger 2 geliefert.Based on 5 this flows through the compressor 4 compressed refrigerant into the condenser 2 where the refrigerant is allowed to condense to liquid. The liquid refrigerant is through the expansion valve 3 adiabatically expanded to form the gas-liquid two-phase flow. Subsequently, the refrigerant flows into the heat exchanger 1 , That through the heat exchanger 1 gasified refrigerant is passed through the compressor 4 recompressed and to the condenser 2 delivered.

6 zeigt die Innenstruktur des Einlassverteilers 11. 6 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie AA' in 4 wie in Richtung des Pfeils in 4 gesehen. Ähnlich 4 bezeichnet der Buchstabe ‚g‘ in 6 die Richtung der Schwerkraft. 6 shows the internal structure of the intake manifold 11 , 6 shows a cross section along the line AA 'in 4 like in the direction of the arrow in 4 seen. Similar 4 denotes the letter 'g' in 6 the direction of gravity.

Anhand von 6 weist der Einlassverteiler 11 keine darin gebildete Trennwand auf, sondern ist er mit einem Kältemittelbehälter 181 versehen. Die mehreren Wärmeübertragungsrohre 13, die durch einen oberen Teil des Einlassverteilers 11 verlängert sind, sind so angeordnet, dass sie gemischtes flüssiges Kältemittel in dem Kältemittelbehälter 181 erreichen. Jedes der Wärmeübertragungsrohre 13 ist an einer Stelle, an der das gasförmige Kältemittel gemischt wird, mit dem Loch 131 gebildet, um zu ermöglichen, dass das gasförmige Kältemittel in das Wärmeübertragungsrohr 13 strömt. Mit anderen Worten, das flüssige Kältemittel, das in den Einlassverteiler 11 eintritt, wird in dem Einlassverteiler 11 nicht vollständig verdampft, sondern in dem Einlassverteiler 11 gespeichert. Somit steigt die Flüssigkeitsoberfläche des Kältemittels auf einen höheren Pegel als die unteren Enden der Wärmeübertragungsrohre 13, bevor der Wärmetauscher in den stationären Betrieb übergeht. Solange die unteren Enden der Wärmeübertragungsrohre 13 in dem Einlassverteiler 11 positioniert sind, strömt das flüssige Kältemittel durch die unteren Enden davon in die Wärmeübertragungsrohre 13. Da die Wärmeübertragungsrohre 13 in dem Einlassverteiler mit den Löchern 131 (Durchgangslöchern) gebildet sind, die so konfiguriert sind, dass sie ermöglichen, dass das gasförmige Kältemittel in die Wärmeübertragungsrohre 13 strömt, vereinigen sich das einmal getrennte flüssige Kältemittel und gasförmige Kältemittel beim Einströmen des gasförmigen Kältemittels durch die Rohre 131 wieder. Somit kann der Wärmetauscher die Zweiphasenschwallströmung bilden, die im Vergleich zu dem Fall einer Flüssigkeitseinphasenströmung einen höheren Wärmeübertragungskoeffizienten erzielt. Je näher das untere Ende des Wärmeübertragungsrohres 13 dem Boden der Einlassverteiler 11 ist, desto stärker ist dies erwünscht. Dies ist so, da der Pegel des flüssigen Kältemittels, das in dem Kältemittelbehälter 181 gespeichert ist, eher das untere Ende des Wärmeübertragungsrohrs 13 erreicht. Unter der Annahme, dass der Einlassverteiler 11 horizontal angeordnet ist, ist es erwünscht, dass sich die unteren Enden aller Wärmeübertragungsrohre 13 auf demselben Pegel befinden. Dies stellt sicher, dass die Oberfläche des flüssigen Kältemittels, das in dem Kältemittelbehälter 181 gespeichert ist, die unteren Enden aller Wärmeübertragungsrohre 13 gleichzeitig erreicht.Based on 6 points the intake manifold 11 no partition wall formed therein, but it is with a refrigerant tank 181 Mistake. The several heat transfer tubes 13 passing through an upper part of the inlet manifold 11 are extended to be mixed liquid refrigerant in the refrigerant tank 181 to reach. Each of the heat pipes 13 is at a position where the gaseous refrigerant is mixed with the hole 131 formed to allow the gaseous refrigerant into the heat transfer tube 13 flows. In other words, the liquid refrigerant that enters the inlet manifold 11 enters, is in the intake manifold 11 not completely evaporated, but in the intake manifold 11 saved. Thus, the liquid surface of the refrigerant rises to a higher level than the lower ends of the heat transfer tubes 13 before the heat exchanger goes into stationary operation. As long as the lower ends of the heat transfer tubes 13 in the intake manifold 11 are positioned, the liquid refrigerant flows through the lower ends thereof into the heat transfer tubes 13 , Because the heat transfer tubes 13 in the inlet manifold with the holes 131 (Through-holes) are configured, which are configured to allow the gaseous refrigerant in the heat transfer tubes 13 flows, the once separate liquid refrigerant and gaseous refrigerant unite when flowing the gaseous refrigerant through the tubes 131 again. Thus, the heat exchanger can form the two-phase surge flow, which achieves a higher heat transfer coefficient compared to the case of liquid single-phase flow. The closer the lower end of the heat transfer tube 13 the bottom of the intake manifold 11 is, the more this is desired. This is because the level of liquid refrigerant in the refrigerant tank 181 is stored, rather the lower end of the heat pipe 13 reached. Assuming that the intake manifold 11 is arranged horizontally, it is desirable that the lower ends of all heat transfer tubes 13 are at the same level. This ensures that the surface of the liquid refrigerant contained in the refrigerant tank 181 is stored, the lower ends of all heat transfer tubes 13 achieved at the same time.

Die Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenströmung des Kältemittels durch das in 5 gezeigte Expansionsventil 3 strömt durch das Einlassrohr 18 in den Kältemittelbehälter 181. Obgleich das Einlassrohr 18 nicht in den Einlassverteiler 11 eindringt, ist das Einlassrohr in Strichlinien gezeichnet, um eine Verbindungsstelle in dem Einlassrohr 11 zu klären. Ferner ist die Flüssigkeitsoberfläche des Kältemittels ebenfalls in einer Strichlinie gezeichnet. Wie in 6 gezeigt ist, weist der Einlassverteiler eine Konfiguration auf, bei der das Volumen des Kältemittelbehälters 181 viel größer als das Zirkulationsvolumen des Kältemittels ist und bei der die Positionen der unteren Enden der Wärmeübertragungsrohre 13 und der Löcher 131 in der Weise definiert sind, dass die Flüssigkeitsoberfläche des Kältemittels während des stationären Betriebs höher als die unteren Enden der Wärmeübertragungsrohre 13, aber tiefer als die Löcher 131 ist. Eine solche Konfiguration ermöglicht, dass das Kältemittel in dem Kältemittelbehälter 181 durch die Dichtedifferenz zwischen Gas und Flüssigkeit automatisch getrennt wird.The gas-liquid two-phase flow of the refrigerant through the in 5 shown expansion valve 3 flows through the inlet pipe 18 in the refrigerant tank 181 , Although the inlet pipe 18 not in the intake manifold 11 penetrates, the inlet pipe is drawn in dashed lines to a junction in the inlet pipe 11 to clarify. Further, the liquid surface of the refrigerant is also drawn in a dashed line. As in 6 is shown, the inlet manifold has a configuration in which the volume of the refrigerant tank 181 is much larger than the circulation volume of the refrigerant and in which the positions of the lower ends of the heat transfer tubes 13 and the holes 131 are defined in such a way that the liquid surface of the refrigerant during stationary operation higher than the lower ends of the heat transfer tubes 13 but deeper than the holes 131 is. Such a configuration allows the refrigerant in the refrigerant tank 181 is automatically separated by the density difference between gas and liquid.

Gemäß 6 ist das Einlassrohr 18 mit einem oberen Abschnitt eines Querseitenteils des Kältemittelbehälters 181 verbunden. Es wird betrachtet, dass es bei einer solchen Anordnung weniger wahrscheinlich ist, dass das flüssige Kältemittel, das durch das Einlassrohr 18 in den Kältemittelbehälter 181 strömt, die Flüssigkeitsoberfläche des flüssigen Kältemittels, das in einem unteren Teil des Kältemittelbehälters 181 gespeichert ist, stört.According to 6 is the inlet pipe 18 with an upper portion of a lateral side portion of the refrigerant tank 181 connected. It is considered that in such an arrangement, it is less likely that the liquid refrigerant passing through the inlet pipe 18 in the refrigerant tank 181 flows, the liquid surface of the liquid refrigerant, which is in a lower part of the refrigerant tank 181 is stored, bothers.

Die Oberflächenturbulenz des flüssigen Kältemittels kann wie folgt ebenfalls unterdrückt werden. Es ist eine Trennwand vorgesehen, die eine Prallplatte (nicht gezeigt) gegen das flüssige Kältemittel definiert, das durch das Einlassrohr 18 in den Kältemittelbehälter 181 strömt, wodurch die Richtung der Strömung des flüssigen Kältemittels, das durch das Einlassrohr 18 in den Kältemittelbehälter 181 eintritt, einmal geändert wird, um zu veranlassen, dass sich die Strömung des flüssigen Kältemittels auf ihrem Wegschlängelt. In diesem Fall kann die Oberfläche des flüssigen Kältemittels stabilisiert werden, ohne die Verbindungsstelle des Einlassrohrs 18 mit dem oberen Abschnitt des Querseitenteils des Kältemittelbehälters 181 zu beschränken.The surface turbulence of the liquid refrigerant can also be suppressed as follows. A baffle is provided which defines a baffle (not shown) against the liquid refrigerant passing through the inlet tube 18 in the refrigerant tank 181 flows, reducing the direction of flow of the liquid refrigerant flowing through the inlet pipe 18 in the refrigerant tank 181 is changed once to cause the flow of the liquid refrigerant to meander on its way. In this case, the surface of the liquid refrigerant can be stabilized without the joint of the inlet pipe 18 with the upper portion of the transverse side portion of the refrigerant tank 181 to restrict.

Außer dem Obigen ist dieses Beispiel genauso wie Beispiel 1 konfiguriert.In addition to the above, this example is configured the same as Example 1.

Die Konfiguration, die, wie durch dieses Beispiel dargestellt ist, auf den Gas-Flüssigkeits-Separator verzichtet, kann ebenfalls dieselben Wirkungen wie Beispiel 1 erzielen.The configuration dispensed with the gas-liquid separator as shown by this example can also achieve the same effects as Example 1.

Es wird angemerkt, dass der Gas-Flüssigkeits-Separator 5, das Flüssigkeitsrohr 15 und das Gasrohr 16 (3) aus Beispiel 1 an dem Einlassverteiler 11 (6) dieses Beispiels angebracht sein können. In diesem Fall strömt das Kältemittel, wie es in die Flüssigkeit und in das Gas getrennt ist, in den Einlassverteiler 11 ohne Trennwand. Allerdings wird das Kältemittel in dem Einlassverteiler 11 durch Verbinden des Flüssigkeitsrohrs 15 mit dem Einlassverteiler 11 an einer tieferen Stelle als der Verbindungsstelle des Gasrohrs 16 in dem Zustand, in dem Gas und Flüssigkeit getrennt sind, gehalten. It is noted that the gas-liquid separator 5 , the liquid pipe 15 and the gas pipe 16 ( 3 ) from Example 1 at the intake manifold 11 ( 6 ) of this example may be appropriate. In this case, the refrigerant, as separated into the liquid and into the gas, flows into the intake manifold 11 without partition. However, the refrigerant in the inlet manifold 11 by connecting the liquid tube 15 with the intake manifold 11 at a lower point than the junction of the gas pipe 16 in the state where gas and liquid are separated.

Beispiel 3 ist anhand von 7 und 8 beschrieben.Example 3 is based on 7 and 8th described.

7 ist eine perspektivische Teilansicht, die einen Bereich in der Nähe des Einlassverteilers 11 eines Wärmeaustauschs in Übereinstimmung von Beispiel 3 davon zeigt. In dieser Zeichnung ist ein Querschnitt des Einlassverteilers 11 als in einer Ebene gezeigt, die von dem Verbindungsabschnitt des Einlassrohrs 18 an dem Einlasskopf 11 innen ist, um das Innere des Einlasskopfs 11 zu klären. 7 is a partial perspective view showing an area near the inlet manifold 11 a heat exchange in accordance with Example 3 thereof. In this drawing is a cross section of the intake manifold 11 as shown in a plane extending from the connecting portion of the inlet pipe 18 at the inlet head 11 inside is to the inside of the inlet head 11 to clarify.

Gemäß dem Beispiel ist auf einer unteren Seite des Kältemittelbehälters 181 ein Vorsprungabschnitt 182 angeordnet. Die unteren Enden der Wärmeübertragungsrohre 13 sind von einer Oberseite des Vorsprungabschnitts 182 nach unten angeordnet. Mit anderen Worten, die unteren Enden der Wärmeübertragungsrohre 13 sind in eine Nut 183 zwischen den Vorsprüngen 182 eingeführt.According to the example is on a lower side of the refrigerant tank 181 a projection section 182 arranged. The lower ends of the heat transfer tubes 13 are from a top of the protrusion portion 182 arranged down. In other words, the lower ends of the heat transfer tubes 13 are in a groove 183 between the projections 182 introduced.

8 ist eine Teilschnittansicht, die einen Boden (die Innenseite des Einlassverteilers 11) des Einlassverteilers 11 aus 7 zeigt. 8th is a partial sectional view showing a bottom (the inside of the inlet manifold 11 ) of the intake manifold 11 out 7 shows.

In 8 weist jeder der Vorsprünge 182 die Form eines Quaders auf. Zwischen diesen Vorsprüngen ist die gitterartige Nut 183 gebildet. Das Wärmeübertragungsrohr 13 ist in der Nut 183 zwischen den Vorsprüngen 182 (oder bei einem Abschnitt, wo sich zwei Nuten 183 schneiden) angeordnet.In 8th points each of the projections 182 the shape of a cuboid. Between these projections is the grid-like groove 183 educated. The heat transfer tube 13 is in the groove 183 between the projections 182 (or at a section where there are two grooves 183 cut) arranged.

Übrigens können die Vorsprünge 182 durch Gießen einteilig mit dem Boden der Einlassschicht 11 gebildet werden. Alternativ können die Vorsprünge 182 ebenfalls durch Pressformen eines Plattenelements gebildet werden. Vom Standpunkt der Verringerung des Gewichts des Einlassverteilers 11 ist das Pressformen bevorzugt.By the way, the projections can 182 by casting in one piece with the bottom of the inlet layer 11 be formed. Alternatively, the projections 182 also be formed by press forming a plate member. From the standpoint of reducing the weight of the intake manifold 11 the compression molding is preferred.

Eine solche Konfiguration ist dafür ausgelegt, die Flüssigkeitsoberfläche des Kältemittels selbst in einem Fall, das es weniger Kältemittel als in dem Beispiel 2 gibt, auf einem höheren Pegel als die Einlässe der Wärmeübertragungsrohre 13 zu erhalten. Dementsprechend kann die Menge des in dem Wärmepumpensystem 10 (5) abgedichteten Kältemittels verringert werden.Such a configuration is designed to make the liquid surface of the refrigerant at a higher level than the inlets of the heat transfer pipes even in a case where there is less refrigerant than in Example 2 13 to obtain. Accordingly, the amount of in the heat pump system 10 ( 5 ) sealed refrigerant can be reduced.

Es wird angemerkt, dass die vorstehende Erfindung nicht auf die vorstehenden Beispiele beschränkt ist, sondern eine Vielzahl von Änderungen enthält. Ferner kann eine Komponente eines Beispiels durch eine Komponente eines anderen Beispiels ersetzt werden. Ferner kann eine Komponente eines Beispiels zu der Anordnung eines anderen Beispiels hinzugefügt werden. Die vorstehenden Beispiele sind ausführliche Veranschaulichungen, um die vorliegende Erfindung zu klären. Die vorstehende Erfindung ist nicht notwendig auf das, das alle oben beschriebenen Komponenten enthalten, beschränkt.It is noted that the above invention is not limited to the above examples but includes a variety of changes. Further, a component of an example may be replaced by a component of another example. Further, a component of an example may be added to the arrangement of another example. The above examples are detailed illustrations to clarify the present invention. The above invention is not necessarily limited to that containing all components described above.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1...1...: Wärmetauscher,Heat exchanger,
2 ...2 ...: Verflüssiger,condenser,
3 ...3 ...: Expansionsventil,Expansion valve,
4 ...4 ...: Kompressor,Compressor,
5 ...5 ...: Gas-Flüssigkeits-Separator,Gas-liquid separator,
10 ...10 ...: Wärmepumpensystem,Heat pump system,
11 ...11 ...: Einlassverteiler,Inlet manifold,
12 ...12 ...: Auslasssammler,exhaust manifold,
13 ...13 ...: Wärmeübertragungsrohr,Heat pipe,
14 ...14 ...: Rippe,Rib,
15 ...15 ...: Flüssigkeitsrohr,Liquid pipe,
16 ...16 ...: Gasrohr,Gas pipe,
17 ...17 ...: Auslassrohr,outlet,
18 ...18 ...: Einlassrohr,Inlet pipe,
115 ...115 ...: Flüssigkeitsbehälter,Liquid container
116 ...116 ...: Gasbehälter,Gas tank,
131 ...131 ...: Loch,Hole,
181 ...181 ...: Kältemittelbehälter,Refrigerant containers,
182 ...182 ...: Vorsprung,Head Start,
183 ...183 ...: Nut.Groove.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2001263861 [0004]
JP 6117728 [0004]

Claims

A heat exchanger comprising: an inlet manifold; an outlet collector; and a plurality of heat transfer tubes disposed between this manifold / collector, wherein an interior of the heat transfer tube is a flow path of a refrigerant, the lower ends of the heat transfer tubes are arranged in the intake manifold, and the heat transfer tubes within the inlet manifold are each formed with a through hole to allow a gaseous refrigerant to flow into the heat transfer tubes.

Heat exchanger after Claim 1 further comprising a gas-liquid separator.

Heat exchanger after Claim 1 or 2 wherein the inlet manifold includes a liquid container and a gas container, the lower ends of the heat transfer tubes are disposed in the liquid container, and the through holes are arranged in the gas container.

Heat exchanger according to one of Claims 1 to 3 wherein an inner diameter of the heat transfer tube is 1.0 mm or smaller.

Heat exchanger according to one of Claims 1 to 4 wherein a bottom of the inlet manifold is formed with a protruding portion.