JP2002340486A

JP2002340486A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2002340486A
Application number: JP2001150516A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Ando; 智朗安藤; Yukio Watanabe; 幸男渡辺; Yoshikazu Kawabe; 義和川邉; Shigeto Yamaguchi; 成人山口
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】高性能かつ安価で小型化が可能な熱交換器を
提供する。【解決手段】三重管構造で、第一管内流路Ａおよび第
二管２と第三管３の間の環状流路Ｃを流動する流体Ｗ
と、第一管１と第二管２の間の環状流路Ｂを流動する流
体Ｒとの間で熱交換を行い、管長手方向の一端側で前記
第一管内流路Ａと前記環状流路Ｃを連結部１１で連通
し、他端側で前記第一管内流路Ａと環状流路Ｃにそれぞ
れ前記流体Ｗの入口部１２あるいは出口部１３を設け、
前記環状流路Ｂの両端に流体Ｒの入口部１４と出口部１
５を設け、かつ前記環状流路Ｂ内にインナ−フィン１６
を配置したものである。熱交換器の管長が変化しても継
手位置は固定されユニット内での配管引き回し等の収納
性を高め、かつ流体Ｗは所定流量で第一管内流路Ａから
環状流路Ｃへ流れ安定した熱伝達が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２流体間、例えば
相変化をともなう冷媒と水あるいはブラインのような他
流体との間で熱交換を行ない空調等に使用する２次冷媒
システムの熱交換に用いられる熱交換器に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、２次冷媒システムに用いられる１
次側回路の冷媒と２次側回路の水あるいはブラインのよ
うな水系媒体との熱交換に用いられる熱交換器には、二
重管式熱交換器あるいは特開平１−２４４２８９号公報
のような伝熱プレートを何枚も積層して流路を形成する
プレ−ト式熱交換器が用いられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな各種の熱交換器は、例えば二重管式熱交換器は安価
であるが、性能が劣るので小型化が困難であり、形態も
渦巻き状にするのが一般的であるため、更に収納性が劣
るものであった。また、プレート式熱交換器は高性能、
コンパクトであるが高価であった。このタイプの熱交換
器は冷媒と水系媒体との両流体の回路数が略同一であ
り、両流体の種類、流量により回路数を変更させるよう
な設計の自由度はなかった。

【０００４】従って、伝熱性能および圧力損失の最適化
は、各流路自身の仕様変更で行うしかなく、流路を形成
する伝熱プレートは単一プレス型で製作するのが一般的
で、両流体の流路の仕様（開口面積、伝熱面の形状な
ど）は同一となり、各々の最適設計を行うのは困難であ
った。これを、実現しようとするとそれぞれ専用プレス
型を用いることになり、さらに高価となっていた。

【０００５】また、二重管式熱交換器の高性能化手法と
して、三重管式熱交換器がある。本タイプは図９に示す
ように、最小径である第一管１と中間径の第二管２およ
び最大径の第三管３から構成され、第一管内流路Ａ、第
一管１と第二管２の間の環状流路Ｂ、第二管２と第三管
３の間における環状流路Ｃの３つの流路を有する。そし
て、環状流路Ｂに相変化を行う冷媒Ｒを、第一管内流路
Ａおよび環状流路Ｃに水系媒体Ｗを流動させることで伝
熱面積が増大し高性能化を実現する。また、環状流路Ｂ
には伝熱面積の増大および耐圧性の向上を目的としてイ
ンナ−フィン９１を設置し、更なる高性能化を図ってい
る。

【０００６】しかしながら、従来の三重管式熱交換器で
は、第一管内流路Ａ、第二管２と第三管３の間における
環状流路Ｃの流動抵抗は異なるので、それぞれの流路を
流動する水系媒体Ｗの流速も異なり、結果として熱伝達
率も異なる。従って、伝熱面積が増加したにもかかわら
ず余り能力が向上しなかった。

【０００７】また、水系媒体Ｗの配管継手が管長手方向
の両端に設けなければならいため、要求される能力によ
って管長が異なるとそれにつれて継手の位置が異なり、
配管の引き回しが変更となるのでケ−シング内への収納
性が設計しにくいという課題を有していた。さらに、管
長の制限がある場合は複数本構成とする必要があり、ヘ
ッダ−等による連結部が両端に存在し、ますますデッド
スペースが増え収納性が低下するという課題を有してい
た。

【０００８】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
であり、高性能かつ安価で小型化が可能な熱交換器を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するため本発明の請求項１に記載の熱交換器は、小径
の第一管と中間径の第二管と大径の第三管との三重管構
造で、第一管内流路Ａおよび第二管と第三管の間の環状
流路Ｃを流動する流体Ｗと、第一管と第二管の間の環状
流路Ｂを流動する流体Ｒとの間で熱交換を行う三重管式
熱交換器において、管長手方向の一端側で前記第一管内
流路Ａと前記環状流路Ｃを連通し、他端側で前記第一管
内流路Ａと環状流路Ｃにそれぞれ前記流体Ｗの入口部あ
るいは出口部を設け、前記環状流路Ｂの両端に流体Ｒの
入口部と出口部を設け、かつ前記環状流路Ｂ内にインナ
−フィンを配置したことを特徴とするものである。

【００１０】上記手段によれば、熱交換器の管長が変化
しても継手位置は固定されユニット内での配管引き回し
等の収納性を高め、かつ流体Ｗは所定流量で第一管内流
路Ａから環状流路Ｃへ流れ安定した熱伝達が得られるも
のである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の熱交換
器は、小径の第一管と中間径の第二管と大径の第三管か
らなる三重管構造で、第一管内流路Ａおよび第二管と第
三管の間の環状流路Ｃを流動する流体Ｗと、第一管と第
二管の間の環状流路Ｂを流動する流体Ｒとの間で熱交換
を行う三重管式熱交換器において、管長手方向の一端側
で前記第一管内流路Ａと前記環状流路Ｃを連通し、他端
側で前記第一管内流路Ａと環状流路Ｃにそれぞれ前記流
体Ｗの入口部あるいは出口部を設け、前記環状流路Ｂの
両端に流体Ｒの入口部と出口部を設け、かつ前記環状流
路Ｂ内にインナ−フィンを配置したものである。

【００１２】上記実施の形態において、流体Ｗは他端側
から第一管内流路Ａを流れ、熱交換器の管長手方向にお
ける一端側の第一管内流路Ａと環状流路Ｃの連通した部
分で方向変換し、第二管と第三管の間の環状流路Ｃを他
端側に向かって流動する。一方、流体Ｒは第一管と第二
管の間の環状流路Ｂを流動して前記流体Ｗと熱交換を行
うのである。従って、熱交換器の管長が変化しても継手
位置を固定可能になる。また、流体Ｗは所定流量で他端
側から一端側に向かって第一管内流路Ａを流れ、次に連
通部分で方向変換し一端側から他端側に向かって環状流
路Ｃを流れ安定した熱伝達作用が得られる。

【００１３】請求項２に記載の熱交換器は、請求項１に
記載の熱交換器を複数用い、各流体Ｗ、Ｒの入口部およ
び出口部を連通し、各流体Ｗ、Ｒの流路数を任意に変更
可能にしたものである。

【００１４】上記実施の形態において、複数の熱交換器
は、各流体Ｗ、Ｒの入口部および出口部がヘッダー等で
連結して各流体Ｗ、Ｒの流路数を任意に変えられるた
め、熱交換器の種々の設計条件に容易に対応可能にな
る。

【００１５】請求項３に記載の熱交換器は、請求項1ま
たは請求項２の記載において、環状流路Ｂ内を流動する
流体Ｒは相変化を行う流体であり、インナーフィンの仕
様を、前記流体Ｒのガス域、二相域、液域の各域におい
て変化させたものである。

【００１６】上記実施例において、環状流路Ｂ内を流れ
る流体Ｒはガス域から二相域へ、二相液から液域へと相
変化し、この流体Ｒの相変化する各域に応じて仕様が変
化している環状流路Ｂ内のインナーフィンにより、流体
Ｒが環状流路Ｂ内の全ての領域で流体Ｗへの良好な熱伝
達を可能にする。

【００１７】請求項４に記載の熱交換器は、請求項３の
記載において、インナ−フィンを流体Ｒの相変化に対応
して複数ブロックに分割し、各ブロックにおけるインナ
−フィンの凹凸ピッチＰをガス域、二相域、液域の各域
への流動方向に沿って順次小さくし、インナ−フィンの
オフセット高さＨを、Ｐ／Ｈ≒２となるようにしたもの
である。

【００１８】上記実施の形態において、環状流路Ｂ内を
流れる流体Ｒはガス域から二相域へ、二相液から液域へ
と相変化し、この流体Ｒの相変化に対応して複数ブロッ
クに分割されたインナーフィンのガス域では大きい凹凸
ピッチなので、流れる流体Ｒの圧力損失の増大を少なく
し、またインナーフィンの液域では小さい凹凸ピッチに
よる伝熱面積を増大させ、全体として熱交換能力の低下
を防止することが可能になる。更にインナ−フィンは、
そのオフセット高さＨをＰ／Ｈ≒２とした関係で流体Ｒ
の境界層内に埋没することなく伝熱促進のための境界層
前縁効果を最大限に発揮することが可能になる。

【００１９】請求項５に記載の熱交換器は、請求項３の
記載において、インナ−フィンを流体Ｒの相変化に対応
して複数ブロックに分割し、各ブロックにおけるインナ
−フィンのオフセット幅Ｌをガス域、二相域、液域の各
域への流動方向に沿って順次小さくし、基板幅Ｓとの比
Ｓ／Ｌ≒３となるようにしたものである。

【００２０】上記実施の形態において、環状流路Ｂ内を
流れる流体Ｒはガス域から二相域へ、二相液から液域へ
と相変化し、この流体Ｒの相変化に対応して複数ブロッ
クに分割されたガス域でのオフセット数の少ないインナ
ーフィンにより、流れる流体Ｒの圧力損失の増大を少な
くし、また液域でのインナーフィンのオフセット数を増
加させ、全体として熱交換能力の低下を防止することが
可能になる。更にインナーフィンは、オフセット幅Ｌと
基板幅Ｓとの比Ｓ／Ｌ≒３の関係にして、上流のオフセ
ットの止水域に埋没することなく伝熱促進のための境界
層前縁効果を最大限に発揮することが可能になる。

【００２１】

【実施例】以下本発明の熱交換器につき、図面を参照し
て説明する。

【００２２】（実施例１）図４は本発明の熱交換器を使
用する２次冷媒システムの基本構成図で、２流体間、例
えば相変化を伴う流体Ｒの冷媒と水あるいはブラインの
ような流体Ｗの水系媒体との間で熱交換を行ない空調等
を行うものである。コンプレッサー４１ａ、室外熱交換
器４１ｂ、絞り４１ｃを有する室外機４１と中間熱交換
器４２（本発明の熱交換器に相当）が接続され、その間
を流動する冷媒である流体Ｒにより１次側回路を形成す
る。また、中間熱交換器４２において冷媒はポンプ４３
により流動する水系媒体である流体Ｗと熱交換を行い、
室内熱交換器４４ａを有する室内機４４を介して２次側
回路を形成する。

【００２３】図１は本発明による熱交換器の一実施例を
示す断面図で、図２は同図１のＡ−Ａ断面図、図３は同
熱交換器のインナーフィンの要部展開斜視図である。以
下図１〜図３を参照しながら説明する。

【００２４】本発明の熱交換器は、最小径の第一管１と
中間径の第二管２と最大径の第三管３との３重管構造と
し、流体Ｗの流れる第一管内流路Ａと、第一管１と第二
管２の間で流体Ｒの流れる環状流路Ｂと、第二管２と第
三管３の間で流体Ｗの流れる環状流路Ｃの３つの流路を
有している。そして、第一管内流路Ａと環状流路Ｃは、
管長手方向の一端側で連結部１１により連通しており、
他端側には流体Ｗの入口部１２と出口部１３を設けてい
る。

【００２５】環状流路Ｂは、両端に流体Ｒの入口部１４
と出口部１５を設け、内部に図３に示す伝熱促進および
耐圧性の確保を目的としたインナ−フィン１６を配置し
ている。そして、インナ−フィン１６は第一管1および
第二管２にロウ付けされている。また、インナーフィン
１６の仕様は、図３に示すように凹凸ピッチＰ、伝熱促
進を目的としたオフセット３１の高さＨ（張り出し高
さ）および幅Ｌ、基板幅Ｓ、高さＤで決定している（本
来は管円周に巻かれるため湾曲しているのを、説明上か
ら展開して平板で示している）。

【００２６】上記構成において、入口部１２から流入し
た所定流量の水系媒体の流体Ｗは、管の他端側から一端
側に向かって第一管内流路Ａを流動し、連結部１１で方
向変換して一端側から他端側に向かって環状流路Ｃを流
動し、出口部１３より流出する。また、入口部１４から
流入した相変化を行う冷媒の流体Ｒは環状流路Ｂを流動
し出口部１５より流出する。そして、水系媒体の流体Ｗ
と冷媒の流体Ｒは上記したように流動しながら、先ず第
一管内流路Ａと環状流路Ｂ間で熱交換を行う。続いて、
連結部１１からは環状流路Ｂと環状流路Ｃの間で熱交換
を行う。

【００２７】このように本発明の実施例では、水系媒体
の流体Ｗは所定の流量で第一管内流路Ａから環状流路Ｃ
を流動するので安定した熱伝達率が得られ、良好な熱交
換性能が得られる。また、一般に配管径が大きくなる水
系媒体の流体Ｗの入口部１２および出口部１３は、一端
側に位置し熱交換器の管長が変化しても、継手の位置は
固定されるのでユニット内での配管引き回しに際しても
収納性を向上できる。

【００２８】（実施例２）図５（ａ）は本発明の実施例
２における熱交換器の冷媒のガス域でのインナーフィン
を示す展開図で、図５（ｂ）は同熱交換器の冷媒の二相
域でのインナーフィンを示す展開図で、図５（ｃ）は同
熱交換器の冷媒の液域でのインナーフィンを示す展開図
である。本実施例は、熱交換器の基本構成は実施例１の
発明と同じで、更に環状流路Ｂに設けたインナーフィン
１６の仕様を明確にしたもので、実施例１と同一構成お
よび作用効果を奏する処は詳細な説明を省略し、異なる
処を中心に図１〜図４を利用して説明する。

【００２９】流体Ｗの水系媒体としてエチレングリコー
ルを代表とするブラインを用いた。また、流体Ｒの冷媒
としてＲ４１０ａを用いた。本発明の熱交換器の冷媒側
は他の構成品、コンプレッサーおよび膨張弁、蒸発器
（図示せず）と接続することで、冷凍サイクルを形成し
凝縮器としての働きを行う。

【００３０】インナーフィン１６は、環状流路Ｂを流れ
てガス域、二相域、液域と相変化する流体Ｒの流動方向
に沿って前記各域に対応して図５に示すように３つのブ
ロック１６ｂ１、１６ｂ２、１６ｂ３に分割している。
そして、分割されたインナーフィン１６ｂ１、１６ｂ
２、１６ｂ３の凹凸ピッチＰ、オフセット高さＨを、そ
れぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３およびＨ１、Ｈ２、Ｈ３とする
と、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３、またＰ１／Ｈ１＝Ｐ２／Ｈ２＝
Ｐ３／Ｈ３≒２となる関係を有している。

【００３１】上記実施例において、冷媒ＲであるＲ４１
０ａは冷凍サイクルを形成する図４の１次側回路内を流
動し、熱交換器における３ブロックのインナーフィン１
６ｂ１〜１６ｂ３のある環状流路Ｂには、高温高圧のガ
スの状態で流入する。そしてＲ４１０ａは、ガス状態
（ガス域）からガス＋液の二相状態（二相域）、そして
過冷却の液域へと相変化を行いながら水系媒体Ｗである
ブラインと熱交換しブラインに放熱し凝縮する。一方、
加熱されたブラインは空調に活用される。

【００３２】このように本実施例では、インナーフィン
１６の凹凸ピッチＰはＰ１＞Ｐ２＞Ｐ３なる関係を有し
ているので、Ｒ４１０ａがガス状態で圧力損失の増加が
懸念されるインナ−フィン１６ｂ１の位置する環状流路
Ｂのガス域においても、凹凸ピッチＰ１が大きいので圧
力損失が増大することなく熱交換能力が低下することは
ない。

【００３３】更にＲ４１０ａが液状態で熱伝達低下が懸
念されるインナ−フィン１６ｂ３の位置する環状流路Ｂ
の液域においては、凹凸ピッチＰ３が小さく伝熱面積を
他のインナ−フィン部分より増加させることができ、熱
交換能力の低下を防止することができる。更にＰ１／Ｈ
１＝Ｐ２／Ｈ２＝Ｐ３／Ｈ３≒２なる関係を有している
ので、オフセット３１はＲ４１０ａである流体の境界層
内に埋没することなく伝熱促進のための境界層前縁効果
を最大限に発揮できる。

【００３４】従って、流体ＲであるＲ４１０ａは環状流
路Ｂ内の全ての領域で、管内流路Ａおよび環状流路Ｃの
水系媒体Ｗへの良好な熱伝達を可能にし、熱交換能力を
向上させることができる。

【００３５】（実施例３）図６（ａ）は本発明の実施例
３における熱交換器の冷媒のガス域でのインナーフィン
を示す展開図で、図６（ｂ）は同熱交換器の冷媒の二相
域でのインナーフィンを示す展開図で、図６（ｃ）は同
熱交換器の冷媒の液域でのインナーフィンを示す展開図
である。本実施例は、熱交換器の基本構成は実施例１の
発明と同じで、更に環状流路Ｂに設けたインナーフィン
１６の仕様を明確にしたもので、実施例１と同一構成お
よび作用効果を奏する処は詳細な説明を省略し、異なる
処を中心に図１〜図４を利用して説明する。

【００３６】流体Ｗの水系媒体としてエチレングリコー
ルを代表とするブラインを用いた。また、流体Ｒの冷媒
としてＲ４１０ａを用いた。本発明の熱交換器の冷媒側
は他の構成品、コンプレッサーおよび膨張弁、蒸発器
（図示せず）と接続することで、冷凍サイクルを形成し
凝縮器としての働きを行う。

【００３７】インナーフィン１６は、環状流路Ｂを流れ
てガス域、二相域、液域と相変化する流体Ｒの流動方向
に沿って前記各域に対応して図６に示すように３つのブ
ロック１６ｃ１、１６ｃ２、１６ｃ３に分割している。
そして、分割されたインナーフィン１６ｃ１、１６ｃ
２、１６ｃ３のオフセット幅Ｌおよび基板幅Ｓを、それ
ぞれＬ１、Ｌ２、Ｌ３およびＳ１、Ｓ２、Ｓ３とする
と、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３、またＳ１／Ｌ１＝Ｓ２／Ｌ２＝
Ｓ３／Ｌ３≒３となる関係を有している。

【００３８】上記実施例において、冷媒ＲであるＲ４１
０ａは、図４に示す冷凍サイクルを形成する１次側回路
内を流動し、熱交換器における３ブロックのインナーフ
ィン１６ｃ１〜１６ｃ３のある環状流路Ｂには、高温高
圧のガスの状態で流入する。そしてＲ４１０ａは、ガス
状態（ガス域）からガス＋液の二相状態（二相域）、そ
して過冷却の液域へと相変化を行いながら水系媒体Ｗで
あるブラインと熱交換しブラインに放熱し凝縮する。一
方、加熱されたブラインは空調に活用される。

【００３９】このように本実施例では、オフセット幅Ｌ
はＬ１＞Ｌ２＞Ｌ３なる関係を有しているので、Ｒ４１
０ａがガス状態で圧力損失の増加が懸念されるインナ−
フィン１６ｃ１の位置する環状流路Ｂのガス域において
も、オフセット数が少なく圧力損失が増大することなく
熱交換能力が低下することがない。

【００４０】更にＲ４１０ａが液状態で熱伝達低下が懸
念されるインナ−フィン１６ｃ３の位置する環状流路Ｂ
の液域においては、オフセット幅Ｌ３および基板幅Ｓ３
が小さいのでオフセット数を増加させることができ、熱
交換能力の低下を防止することができる。

【００４１】更にＳ１／Ｌ１＝Ｓ２／Ｌ２＝Ｓ３／Ｌ３
≒３なる関係を有しているので、オフセット３１は上流
のオフセットの止水域に埋没することなく伝熱促進のた
めの境界層前縁効果を最大限に発揮し更に熱交換能力を
向上させることができる。

【００４２】従って、流体ＲであるＲ４１０ａは環状流
路Ｂ内の全ての領域で、管内流路Ａおよび環状流路Ｃの
水系媒体Ｗへの良好な熱伝達を可能にし、熱交換能力を
向上させることができる。

【００４３】なお、実施例２および実施例３において、
流体Ｒのガス状態から二相状態、そして液状態へと凝縮
を行う過程の熱交換に関して説明したが、逆に蒸発しな
がら二相状態からガス状態へと変化する場合において
も、流動方向に沿って本発明のインナーフィンの構成を
逆にすることで同様の効果が得ることは説明するまでも
ない。

【００４４】また、本実施例に用いた２次冷媒の組合せ
は、エチレングリコールとＲ４１０ａであるが、ブライ
ンとしては、他にエタノール・メタノール・プロピレン
グリコールといった有機化合物や塩化カルシウム水溶液
といった無機塩類を用いても同様な効果が得られること
はいうまでもない。また空調機の冷媒としてはＲ２２、
Ｒ１３４ａといった他のフロン冷媒、プロパンといった
炭化水素系冷媒、二酸化炭素を用いても同様な効果が得
られることはいうまでもない。

【００４５】（実施例４）図７（ａ）は本発明の実施例
４における熱交換器を示す断面図で、図７（ｂ）は同熱
交換器を示す上面図である。本実施例は、実施例１〜実
施例３の各発明の熱交換器を複数使用し、流体Ｗの流れ
る各第一管内流路の各入口部および各環状流路Ｃの各出
口部をそれぞれ連通し、また流体Ｒの流れる各環状流路
Ｂの各入口部および各出口部をそれぞれ連通し、各流体
Ｗ、Ｒの流路数を任意に変更可能にした点が実施例１〜
実施例３の各発明と異なり、それ以外の同一構成および
作用効果を奏する部分には同じ符号を付して詳細な説明
を省略し、異なる処を中心に説明する。

【００４６】本発明の熱交換器を２台平行に並設し、水
系媒体である流体Ｗの流れる各第一管内流路Ａ、Ａの各
入口部１２、１２および各出口部１３、１３をそれぞれ
ヘッダ−７１Ａおよび７１Ｂで連結し、また冷媒である
流体Ｒの各入口部１４、１４および各出口部１５、１５
をそれぞれヘッダ−７２Ａおよび７２Ｂで連結してい
る。そして、各流体Ｗ、Ｒはそれぞれ矢印で示すように
流れ、従って、２台の熱交換器が並列に接続され、それ
ぞれの流体Ｗ、Ｒの流路数は２となっている。

【００４７】（実施例５）図８（ａ）は本発明の実施例
４における熱交換器を示す断面図で、図８（ｂ）は同熱
交換器を示す上面図である。本実施例は、実施例１〜実
施例３の各発明の熱交換器を複数使用し、流体Ｗの流れ
る各第一管内流路の各入口部の一方を全体の入口とし、
かつ他方を全体の出口にするとともに、各環状流路Ｃの
各出口部を連通し、また流体Ｒの流れる各環状流路Ｂの
各出口部の一方を全体の入口とし、かつ他方を全体の出
口にするとともに、各環状流路Ｂの各入口部をそれぞれ
連通し、各流体Ｗ、Ｒの流路数を任意に変更可能にした
点が実施例１〜実施例３の各発明と異なり、それ以外の
同一構成および作用効果を奏する部分には同じ符号を付
して詳細な説明を省略し、異なる処を中心に説明する。

【００４８】本発明の熱交換器を２台平行に並設し、流
体Ｗである水系媒体の流れる各第一管内流路Ａの各入口
部１２、１２の一方をヘッダー８１Ａで全体の入口と
し、かつヘッダー８１Ｃで他方を全体の出口にするとと
ともに、各環状流路Ｃの各出口部１３、１３をヘッダー
８１Ｂで連結し、また冷媒である流体Ｒの流れる各環状
流路Ｂの各出口部１５、１５の一方をヘッダー８２Ａで
全体の入口とし、かつ他方をヘッダー８２Ｃで全体の出
口にするととともに、各環状流路Ｂの各入口部１４、１
４をそれぞれヘッダー８２Ｂで連結している。

【００４９】上記実施例において、水系媒体である流体
Ｗは矢印で示すように、ヘッダー８１Ａから一方の入口
部１２を経て一方の第一管内流路Ａを流れ連結部１１で
方向変換し、一方の環状流路Ｃを流れ一方の出口部１３
からヘッダー８１Ｂを経て他方の熱交換器の出口部１３
より環状流路Ｃを流れ連結部１１で方向変換し、更に他
方の第一管内流路Ａを流れ他方の入口部１２を経てヘッ
ダー８１Ｃより流出する。

【００５０】また、冷媒である流体Ｒは矢印で示すよう
に、ヘッダー８２Ａから流入し一方の熱交換器の出口部
１５を経て一方の環状流路Ｂを流れ、ヘッダー８２Ｂを
経て他方の熱交換器の入口部１４に流入し他方の環状流
路Ｂを流れ他方の出口部１５を経てヘッダー８２Ｃより
流出する。従って、２台の熱交換器は直列に接続され、
各流体Ｗ、Ｒの流路数は１となっている。

【００５１】このように本発明の実施例４および実施例
５では、図７（ａ）、図７（ｂ）および図８（ａ）、図
８（ｂ）に示すように、両流体Ｗ、Ｒの特性および必要
流量、能力からくる熱伝達、圧力損失に応じて、本発明
の熱交換器は、本数、ヘッダ−接続方法の最適な選択を
行うことで、幅広い使用条件において対応することが可
能で、設計の自由度を高めることができる。

【００５２】

【発明の効果】上記実施例から明らかなように本発明の
熱交換器は、熱交換器本数、接続構成、インナーフィン
仕様を変えることで必要条件に対応可能な高性能かつ安
価な三重管式熱交換器を提供できるものである。

【００５３】また、水系媒体の入口部および出口部を熱
交換器の一端側に配置しているので、熱交換器の管長が
変化しても継手の位置は固定され、ユニット内での配管
引き回し等における収納性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における熱交換器を示す断面
図

【図２】同熱交換器のＡ−Ａ断面図

【図３】同熱交換器のインナーフィンを示す要部展開斜
視図

【図４】本発明の熱交換器を搭載した２次冷媒システム
の基本構成図

【図５】（ａ）本発明の実施例２における熱交換器の冷
媒のガス域でのインナーフィンを示す展開図（ｂ）同熱交換器の冷媒の二相域でのインナーフィンを
示す展開図（ｃ）同熱交換器の冷媒の液域でのインナーフィンを示
す展開図

【図６】（ａ）本発明の実施例３における熱交換器の冷
媒のガス域でのインナーフィンを示す展開図（ｂ）同熱交換器の冷媒の二相域でのインナーフィンを
示す展開図（ｃ）同熱交換器の冷媒の液域でのインナーフィンを示
す展開図

【図７】（ａ）本発明の実施例４における熱交換器を示
す断面図（ｂ）同熱交換器を示す上面図

【図８】（ａ）本発明の実施例５における熱交換器を示
す断面図（ｂ）同熱交換器を示す上面図

【図９】従来の三重管式熱交換器を示す断面図

【符号の説明】

１第一管２第二管３第三管１１連結部１２，１４入口部１３，１５出口部１６インナーフィン１６ｂ１〜１６ｂ３インナーフィン１６ｃ１〜１６ｃ３インナーフィンＲ流体（冷媒）Ｗ流体（水系媒体）３１オフセットＰ凹凸ピッチＨオフセット高さＬオフセット幅Ｓ基板幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川邉義和大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者山口成人大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 3L103 AA05 BB42 CC02 CC18 CC30 DD10 DD33 DD37

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】小径の第一管と中間径の第二管と大径の
第三管との三重管構造で、第一管内流路Ａおよび第二管
と第三管の間の環状流路Ｃを流動する流体Ｗと、第一管
と第二管の間の環状流路Ｂを流動する流体Ｒとの間で熱
交換を行う三重管式熱交換器において、管長手方向の一
端側で前記第一管内流路Ａと前記環状流路Ｃを連通し、
他端側で前記第一管内流路Ａと環状流路Ｃにそれぞれ前
記流体Ｗの入口部あるいは出口部を設け、前記環状流路
Ｂの両端に流体Ｒの入口部と出口部を設け、かつ前記環
状流路Ｂ内にインナ−フィンを配置したことを特徴とす
る熱交換器。
【請求項２】請求項１記載の熱交換器を複数用い、各
流体Ｗ、Ｒの入口部および出口部を連通し、各流体Ｗ、
Ｒの流路数を任意に変更可能にしたことを特徴とする熱
交換器。
【請求項３】環状流路Ｂ内を流動する流体Ｒは相変化
を行う流体であり、インナーフィンの仕様を、前記流体
Ｒのガス域、二相域、液域の各域において変化させたこ
とを特徴とする請求項1または請求項２に記載の熱交換
器。
【請求項４】インナ−フィンを流体Ｒの相変化に対応
して複数ブロックに分割し、各ブロックにおけるインナ
−フィンの凹凸ピッチＰをガス域、二相域、液域の各域
への流動方向に沿って順次小さくし、インナ−フィンの
オフセット高さＨを、Ｐ／Ｈ≒２となるようにしたこと
を特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】インナ−フィンを流体Ｒの相変化に対応
して複数ブロックに分割し、各ブロックにおけるインナ
−フィンのオフセット幅Ｌをガス域、二相域、液域の各
域への流動方向に沿って順次小さくし、基板幅Ｓとの比
Ｓ／Ｌ≒３となるようにしたことを特徴とする請求項３
に記載の熱交換器。