JP2011080704A - Heat exchanger - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger mounted with heat transfer tubes between right and left headers for efficiently heat-exchanging even if it is miniaturized. <P>SOLUTION: The heat exchanger 1 includes the right and left headers 3 and the heat transfer tubes 6 connected between the right and left headers 3 and carries out heat exchanging between a first fluid 7 passing in the heat transfer tubes 6 via the headers 3 and a second fluid 8 passing outside the heat transfer tubes 6. In the heat exchanger 1, the right and left headers 3 are vertically laminated, and the vertically adjacent headers 3 are respectively displaced to the axial direction of the heat transfer tubes 6 so as to form gaps S for flowing the second fluid 8 between one header 3 and the headers 3 vertically adjacent to the one header 3. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、左右に設けられたヘッダの間に伝熱管を接続した熱交換器に関し、より詳しくは、ヘッダの配置を工夫することによってコンパクト化させるとともに、熱交換の効率を向上させるようにした熱交換器に関するものである。   The present invention relates to a heat exchanger in which heat transfer tubes are connected between left and right headers. More specifically, the invention is made compact by devising the arrangement of headers, and the efficiency of heat exchange is improved. It relates to a heat exchanger.

従来、多パス方式の熱交換器としては、図7に示すような構造のものが知られている(特許文献1など)。図7の熱交換器について詳しく説明すると、符号201はフィンであり、複数の伝熱管202の軸方向と垂直な方向に設けられる。このフィン201は、一般には、一定間隔おきに複数枚設けられるが、図7においては、両端部分のみを図示している。符号202は、伝熱管であり、その内部に冷却対象となる冷媒が通される。また、符号203は、その伝熱管202の両端に設けられるヘッダである。このヘッダ203の内部には、複数の仕切板204が設けられており、この仕切板204によって冷媒の流れ方向を規制し、一方の伝熱管202から流れてきた冷媒を他方の伝熱管202に通すようにしている。   Conventionally, as a multi-pass heat exchanger, a structure as shown in FIG. 7 is known (Patent Document 1, etc.). The heat exchanger of FIG. 7 will be described in detail. Reference numeral 201 denotes a fin, which is provided in a direction perpendicular to the axial direction of the plurality of heat transfer tubes 202. In general, a plurality of fins 201 are provided at regular intervals, but FIG. 7 shows only both end portions. Reference numeral 202 denotes a heat transfer tube through which a refrigerant to be cooled is passed. Reference numeral 203 denotes headers provided at both ends of the heat transfer tube 202. A plurality of partition plates 204 are provided inside the header 203, the flow direction of the refrigerant is regulated by the partition plates 204, and the refrigerant flowing from one heat transfer tube 202 is passed through the other heat transfer tube 202. I am doing so.

このような多パス方式の熱交換器を用いて冷媒を冷却する場合、まず、最上部のヘッダ203の空間から冷媒を流入させる。すると、その冷媒は、そのヘッダ203の流入空間を介して伝熱管202を通り、右側のヘッダ203の仕切空間205まで流入する。そして、そのヘッダ203の仕切空間205で折り返された冷媒は、下方の伝熱管202に流入し、同様に左側のヘッダ203の仕切空間205まで流れていく。以下、同様に、左側のヘッダ203と右側のヘッダ203を蛇行するように冷媒を通していく。一方、これらの伝熱管202と垂直な方向に設けられたフィン201に沿って空気を流すと、その空気とフィン201や伝熱管202の表面との間で熱交換が行われ、伝熱管202内を流れる冷媒を冷却させることができる。   When cooling a refrigerant using such a multi-pass heat exchanger, first, the refrigerant is caused to flow from the space of the uppermost header 203. Then, the refrigerant flows through the heat transfer pipe 202 through the inflow space of the header 203 and flows into the partition space 205 of the right header 203. The refrigerant folded back in the partition space 205 of the header 203 flows into the lower heat transfer tube 202 and similarly flows to the partition space 205 of the left header 203. Thereafter, similarly, the refrigerant passes through the left header 203 and the right header 203 in a meandering manner. On the other hand, when air is caused to flow along the fins 201 provided in a direction perpendicular to the heat transfer tubes 202, heat exchange is performed between the air and the surfaces of the fins 201 and the heat transfer tubes 202. The refrigerant flowing through can be cooled.

また、他の熱交換器として、図9に示すように、伝熱管の軸方向に沿って空気を流して熱交換を行うようにした装置も提案されている(特許文献2)。この装置について詳しく説明すると、図9中、符号210(L・R)は左右に設けられたヘッダであり、符号211は、当該左右のヘッダの間に跨って設けられた伝熱管である。この伝熱管211は、その中央部分に外管212が設けられ、その外管との間に図示しない波板状のフィンを設けて熱拡散をしている。一方、符合213は、左右のヘッダの間で仕切られた器室であり、流入口214から排出口215まで空気を通すようにしている。そして、このような熱交換器を用いて第一流体7を冷却する場合、一方のヘッダ210Lから第一流体7を流入させ、伝熱管211を介して他方のヘッダ210R側まで流出させる。一方、これと同時に、器室213の流入口214から第二流体8である空気を流入させ、外管212との間に設けられたフィンを介して熱交換を行い、排出口215から排出させる。   Moreover, as another heat exchanger, as shown in FIG. 9, an apparatus is proposed in which air is exchanged by flowing air along the axial direction of the heat transfer tube (Patent Document 2). This apparatus will be described in detail. In FIG. 9, reference numeral 210 (LR) is a header provided on the left and right, and reference numeral 211 is a heat transfer tube provided between the left and right headers. The heat transfer tube 211 is provided with an outer tube 212 at the center thereof, and is provided with a corrugated fin (not shown) between the outer tube and the heat diffusion. On the other hand, reference numeral 213 is a chamber partitioned between the left and right headers, and allows air to pass from the inlet 214 to the outlet 215. And when cooling the 1st fluid 7 using such a heat exchanger, the 1st fluid 7 is made to flow in from one header 210L, and is made to flow out to the other header 210R side via the heat exchanger tube 211. On the other hand, at the same time, air as the second fluid 8 is introduced from the inlet 214 of the chamber 213, heat exchange is performed through the fin provided between the outer pipe 212 and the air is discharged from the outlet 215. .

特開2004−108601号号公報JP 2004-108601 A 特開平07−133993号公報Japanese Patent Laid-Open No. 07-133993

しかしながら、これらの従来の熱交換器では、次のような問題を生じる。すなわち、図7に示されるような多パス方式の熱交換器では、伝熱管の軸方向と垂直な方向に空気を通して冷媒と熱交換を行うようにしているため、図8に示すように、伝熱管202と伝熱管202との隙間206に渦流や乱流が発生してしまい、そこに熱が滞留してうまく熱交換をすることができないといった問題がある。   However, these conventional heat exchangers cause the following problems. That is, in the multi-pass heat exchanger as shown in FIG. 7, heat is exchanged with the refrigerant through the air in the direction perpendicular to the axial direction of the heat transfer tube. There is a problem that vortex or turbulent flow is generated in the gap 206 between the heat tube 202 and the heat transfer tube 202, and heat is accumulated therein and heat exchange cannot be performed well.

また、図9に示すように、対向するヘッダ間に器室を設けて上から空気を流入させ、伝熱管の軸方向に空気を通すようにした場合、流入口から流入された空気の大部分は、図9の太い実線方向に示される方向に流れて行き、それ以外の部分(例えば、器室の壁面近傍など)では熱交換を効率よく行うことができない。   In addition, as shown in FIG. 9, when the chamber is provided between the opposing headers and air is introduced from above and air is passed in the axial direction of the heat transfer tube, most of the air introduced from the inflow port. Flows in the direction indicated by the thick solid line direction in FIG. 9, and heat exchange cannot be performed efficiently in other parts (for example, near the wall surface of the chamber).

さらには、図9に示すような構造では、伝熱管を密集させてコンパクト化する場合、伝熱管の軸方向と垂直な方向から空気を入れようとすると、伝熱管の隙間が小さくなってしまい、まず伝熱管と垂直な方向に空気を入れることができなくなる。   Furthermore, in the structure as shown in FIG. 9, when the heat transfer tubes are compacted and made compact, if the air is introduced from the direction perpendicular to the axial direction of the heat transfer tubes, the gap of the heat transfer tubes becomes small, First, it becomes impossible to enter air in a direction perpendicular to the heat transfer tube.

そこで、本発明は上記課題を解決するために、左右のヘッダ間に伝熱管を取り付けた熱交換器において、コンパクト化させた場合であっても効率よく熱交換を行えるようにした熱交換器を提供することを目的とするものである。   Therefore, in order to solve the above-described problems, the present invention provides a heat exchanger in which heat transfer tubes are attached between the left and right headers. It is intended to provide.

すなわち、本発明は上記課題を解決するために、左右に設けられるヘッダと、当該左右のヘッダ間に接続される伝熱管とを設け、前記ヘッダを介して伝熱管内に通された第一流体を伝熱管の外部に通される第二流体との間で熱交換を行う熱交換器において、前記左右のヘッダを上下方向に積層するとともに、当該上下方向に隣接するヘッダを、前記伝熱管の軸方向にそれぞれずらし、一のヘッダと当該ヘッダに隣接する上下方向のヘッダとの間に隙間を形成したことを特徴とする熱交換器。   That is, in order to solve the above-mentioned problem, the present invention is provided with a header provided on the left and right sides and a heat transfer tube connected between the left and right headers, and the first fluid passed through the heat transfer tube via the header. In the heat exchanger for exchanging heat with the second fluid passed outside the heat transfer tube, the left and right headers are stacked in the vertical direction, and the headers adjacent in the vertical direction are connected to the heat transfer tubes. A heat exchanger characterized in that a gap is formed between one header and a vertical header adjacent to the header, shifted in the axial direction.

このようにすれば、一層目のヘッダと二層目のヘッダとがずれた状態で設けられているため、積層されるヘッダの厚みを減らして熱交換器をコンパクト化することができる。しかも、ヘッダ間の隙間を介して第二流体を流入させることができるため、伝熱管の軸方向に沿って第二流体と伝熱管を接触させることができ、コンパクト化した場合であっても効率よく熱交換を行わせることができるようになる。   If it does in this way, since it is provided in the state which the header of the 1st layer and the header of the 2nd layer shifted, the thickness of the header to be laminated can be reduced and the heat exchanger can be made compact. In addition, since the second fluid can flow in through the gap between the headers, the second fluid and the heat transfer tube can be brought into contact with each other along the axial direction of the heat transfer tube, and efficiency is improved even when the size is reduced. Heat exchange can be performed well.

また、このような発明において、ヘッダの形状を、伝熱管の端部外側に向けて漸次上下方向の厚み幅を小さくする。   In such an invention, the thickness of the header is gradually reduced in the vertical direction toward the outer end of the heat transfer tube.

このようにすれば、ヘッダ側から第二流体を流入させる際、その第二流体を分岐させる傾斜面を形成することができ、この傾斜面に沿って第二流体を上層や下層の伝熱管に通すことができるようになる。   In this way, when flowing the second fluid from the header side, it is possible to form an inclined surface that divides the second fluid, and the second fluid is passed along the inclined surface to the upper or lower heat transfer tube. You can pass through.

さらに、このような上下方向に積層される左右のヘッダ間の距離をすべて共通にする。すなわち、一方側のヘッダを右左と順に並べた場合、他端側のヘッダについても同様に、右左と順に並べる。   Further, all the distances between the left and right headers stacked in the vertical direction are made common. That is, when the headers on one side are arranged in order from right to left, the headers on the other end side are similarly arranged in order from right to left.

このようにすれば、ユニット化されたヘッダおよび伝熱管を交互にずらしながら積層していくだけで隙間の有する熱交換器を形成することができる。   If it does in this way, the heat exchanger which has a crevice can be formed only by laminating | stacking, shifting a unitized header and a heat exchanger tube alternately.

また、別の発明では、左右のヘッダに接続され、当該ヘッダを介して第一流体を流入させる外管と、当該外管の内部に設けられ、前記ヘッダを貫通して端部を外部に突出させた内管と、当該左右のヘッダに接続された外管および当該外管内に設けられる内管を覆い、前記内管内に第二流体を流入させるケーシングとを備え、前記左右のヘッダを上下方向に積層するとともに、当該上下方向に隣接するヘッダを、前記外管の軸方向にそれぞれずらし、一のヘッダと当該ヘッダに隣接する上下方向のヘッダとの間に前記第二流体を流入させるための隙間を形成する。   In another invention, the outer pipe is connected to the left and right headers and allows the first fluid to flow through the header, and the outer pipe is provided inside the outer pipe and projects through the header to protrude outward. An inner pipe, an outer pipe connected to the left and right headers, and a casing that covers the inner pipe provided in the outer pipe and allows a second fluid to flow into the inner pipe, and the left and right headers are vertically And the headers adjacent in the vertical direction are respectively shifted in the axial direction of the outer tube, and the second fluid is caused to flow between the one header and the vertical header adjacent to the header. Create a gap.

このように構成した場合も同様に、積層されるヘッダの厚み分を減らして熱交換器をコンパクトにすることができるとともに、ヘッダ間の隙間を介して第二流体を流入させることができるため、伝熱管の軸方向に沿って第二流体と伝熱管を接触させることができ、コンパクトであっても効率よく熱交換を行わせることができるようになる。しかも、ヘッダに第一流体を通すことによって内管と外管の間にその第一流体を通すことができ、また、密閉されたケーシングに第二流体を流入させることによって外管の外側および内管内にその第二流体を通し、第一流体を内側と外側から冷却もしくは加熱することができる。   Similarly, when configured in this way, the heat exchanger can be made compact by reducing the thickness of the stacked headers, and the second fluid can be introduced through the gap between the headers. The second fluid and the heat transfer tube can be brought into contact with each other along the axial direction of the heat transfer tube, so that heat exchange can be efficiently performed even if it is compact. Moreover, the first fluid can be passed between the inner pipe and the outer pipe by passing the first fluid through the header, and the outer and inner sides of the outer pipe can be passed by flowing the second fluid into the sealed casing. The second fluid can be passed through the tube and the first fluid can be cooled or heated from the inside and the outside.

本発明によれば、左右に設けられるヘッダと、当該左右のヘッダ間に接続される伝熱管とを設け、前記ヘッダを介して伝熱管内に通された第一流体を伝熱管の外部に通される第二流体との間で熱交換を行う熱交換器において、前記左右のヘッダを上下方向に積層するとともに、当該上下方向に隣接するヘッダを、前記伝熱管の軸方向にそれぞれずらし、一のヘッダと当該ヘッダに隣接する上下方向のヘッダとの間に隙間を形成したので、積層されるヘッダの厚み分を減らして熱交換器をコンパクト化することができる。しかも、ヘッダ間の隙間を介して第二流体を流入させることができるため、伝熱管の軸方向に沿って第二流体と伝熱管を接触させることができ、コンパクト化した場合であっても効率よく熱交換を行わせることができるようになる。   According to the present invention, the left and right headers and the heat transfer tubes connected between the left and right headers are provided, and the first fluid passed through the heat transfer tubes via the headers is passed to the outside of the heat transfer tubes. In the heat exchanger for exchanging heat with the second fluid, the left and right headers are stacked in the vertical direction, and the headers adjacent in the vertical direction are shifted in the axial direction of the heat transfer tubes, respectively. Since a gap is formed between the header and the vertical header adjacent to the header, the thickness of the stacked headers can be reduced to make the heat exchanger compact. In addition, since the second fluid can flow in through the gap between the headers, the second fluid and the heat transfer tube can be brought into contact with each other along the axial direction of the heat transfer tube, and efficiency is improved even when the size is reduced. Heat exchange can be performed well.

本発明の第一の実施の形態を示す熱交換器の一端側の外観斜視図1 is an external perspective view of one end side of a heat exchanger showing a first embodiment of the present invention. 同形態における一端側の外観斜視図External perspective view of one end side in the same form 同形態における正面概略図Front schematic diagram in the same form 同形態における側面図Side view in the same form 第二の実施の形態における熱交換器を示す図The figure which shows the heat exchanger in 2nd embodiment 同形態における平面概略図Schematic plan view in the same form 従来の多パス式の熱交換器を示す図Diagram showing a conventional multi-pass heat exchanger 図7において管と垂直な方向に流体を通した場合の流れ状態を示す図The figure which shows the flow state at the time of letting the fluid pass in the direction perpendicular | vertical to a pipe | tube in FIG. 従来の伝熱管の軸方向に第二流体を流す熱交換器を示す図The figure which shows the heat exchanger which flows a 2nd fluid to the axial direction of the conventional heat exchanger tube

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1から図4は第一の実施の形態における熱交換器1を示し、図5および図6は第二の実施の形態における熱交換器1を示している。これらの熱交換器1は、いずれも熱交換の対象となる第一流体7を管内に通す伝熱管6と、その伝熱管6の左右両端側に設けられるヘッダ3とを設けたユニット2を備えてなるもので、このユニット2をヘッダ3の左右位置をずらして積層し、これによって上下間の厚み幅を小さくするとともに、段違いに並ぶヘッダ3の隙間から伝熱管6の軸方向に沿って第二流体8を通し、第一流体7と熱交換を行えるようにしたものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 show the heat exchanger 1 in the first embodiment, and FIGS. 5 and 6 show the heat exchanger 1 in the second embodiment. Each of these heat exchangers 1 includes a unit 2 provided with a heat transfer tube 6 for passing a first fluid 7 to be heat exchanged into the tube, and headers 3 provided on the left and right ends of the heat transfer tube 6. The unit 2 is stacked by shifting the left and right positions of the header 3, thereby reducing the thickness width between the upper and lower sides, and from the gap between the headers 3 arranged in steps along the axial direction of the heat transfer tube 6. Heat exchange with the first fluid 7 can be performed through the two fluids 8.

<第一の実施の形態>
以下、第一の実施の形態について説明する。第一の実施の形態における熱交換器1は、図1や図2に示すように、三角形状をなす左右一対のヘッダ3と、これら左右のヘッダ3間に平行に設けられる複数の伝熱管6とを設けてなるもので、これらのヘッダ3がそれぞれ段違いとなるように交互に上下方向に積層するとともに、一方のヘッダ3から第一流体7を流入させ、他方のヘッダ3から第一流体7を排出させるようにしたものである。そして、このように段違いに設けられたヘッダ3とヘッダ3の隙間から空気などの第二流体8を通して伝熱管6の軸方向に第二流体8を流入させ、また、ヘッダ3の位置をずらすことによって、上下方向の厚みを小さくできるようにしたものである。以下、第一の実施の形態における熱交換器1について詳細に説明する。なお、本実施の形態において、説明の便宜上、「上下方向」を図面においてヘッダ3などが積層されている方向とし、「左右方向」を伝熱管6の軸方向とするが、上下左右方向は、実際の使用状況によって入れ替えることもできる。
<First embodiment>
Hereinafter, a first embodiment will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the heat exchanger 1 in the first embodiment includes a pair of left and right headers 3 having a triangular shape, and a plurality of heat transfer tubes 6 provided in parallel between the left and right headers 3. The headers 3 are alternately stacked in the vertical direction so that the headers 3 are different from each other, the first fluid 7 is introduced from one header 3, and the first fluid 7 is fed from the other header 3. Is to be discharged. Then, the second fluid 8 is caused to flow in the axial direction of the heat transfer tube 6 through the second fluid 8 such as air from the gap between the header 3 and the header 3 thus provided, and the position of the header 3 is shifted. Thus, the thickness in the vertical direction can be reduced. Hereinafter, the heat exchanger 1 in the first embodiment will be described in detail. In the present embodiment, for convenience of explanation, the “up and down direction” is the direction in which the headers 3 and the like are stacked in the drawing, and the “left and right direction” is the axial direction of the heat transfer tube 6. It can be replaced depending on the actual usage.

まず、この熱交換器1は、左右のヘッダ3間に接続される複数の伝熱管6を一つのユニット2とし、このユニット2を複数設けて構成されるものである。このユニット2の厚み寸法は、数mm(例えば2mm)、幅長さ寸法を数cm(例えば3〜5cm)、長さ寸法を数cm〜数十cm程度(例えば5cm〜10cm)程度に非常に小さくして構成され、これらの寸法については、熱交換器1を使用する用途に応じて適宜変更され、例えば、CPUなどの小型の熱機器を冷却する場合は、厚み2mm×幅5cm×長さ10cmなどのように小さく設定し、一方、非常に大きな熱機器を冷却する場合は、これよりも大きな値に設定する。このユニット2を構成する伝熱管6は、外径寸法を約1mm程度の極細のステンレスやセラミック製中空パイプによって構成され、内部の軸方向に第一流体7を通せるようにしている。一方、この伝熱管6の両端部に接続されるヘッダ3は、図1や図2に示すように、両外側に向かうに従って漸次上下方向の厚み寸法を小さくした傾斜面31を有するように構成され、その内部に熱交換の対象となる第一流体7を通すとともに、これに接続されている複数の伝熱管6に第一流体7を分岐させて流入させるようにしている。このヘッダ3には、伝熱管6を接続するための端面32を大きくして伝熱管6の接続を容易に行えるようにしており、長方形状をなす金属板に伝熱管6を通すための複数の孔を形成し、その孔に伝熱管6を接続して溶着した後、長方形状の金属板をヘッダ3に溶着するようにしている。このため、この長方形状の金属板は上下方向に伝熱管6の外径よりも大きく構成されており、例えば、伝熱管6の外形寸法が1mm程度である場合、端面32を形成する金属板は約2mm程度に構成される。   First, the heat exchanger 1 includes a plurality of heat transfer tubes 6 connected between the left and right headers 3 as one unit 2, and a plurality of the units 2 are provided. The unit 2 has a thickness of several millimeters (for example, 2 mm), a width and length of several centimeters (for example, 3 to 5 cm), and a length of several centimeters to several tens of centimeters (for example, 5 to 10 cm). It is configured to be small, and these dimensions are appropriately changed according to the application in which the heat exchanger 1 is used. For example, when cooling a small thermal apparatus such as a CPU, the thickness is 2 mm × width 5 cm × length. On the other hand, when a very large thermal apparatus is to be cooled, such as 10 cm, a larger value is set. The heat transfer tube 6 constituting the unit 2 is constituted by a very fine stainless steel or ceramic hollow pipe having an outer diameter of about 1 mm, and allows the first fluid 7 to pass in the axial direction inside. On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, the header 3 connected to both ends of the heat transfer tube 6 is configured to have an inclined surface 31 whose thickness dimension in the vertical direction is gradually reduced toward both outer sides. The first fluid 7 to be heat exchanged is passed through the inside, and the first fluid 7 is branched into the plurality of heat transfer tubes 6 connected thereto. The header 3 has a large end face 32 for connecting the heat transfer tube 6 so that the heat transfer tube 6 can be easily connected. A plurality of the heat transfer tubes 6 are passed through a rectangular metal plate. A hole is formed, and the heat transfer tube 6 is connected and welded to the hole, and then a rectangular metal plate is welded to the header 3. For this reason, this rectangular metal plate is configured to be larger than the outer diameter of the heat transfer tube 6 in the vertical direction. For example, when the outer dimension of the heat transfer tube 6 is about 1 mm, the metal plate forming the end surface 32 is It is configured to be about 2 mm.

このようなユニット2を上下方向に積層する場合、隣接するヘッダ3がそれぞれ密着しないように上下左右方向に所定の隙間を設けて積層される。すなわち、最上部のヘッダ3の位置を第一部位41とした場合、その下方に設けられるヘッダ3の第二部位42については、例えば、ヘッダ3の左右方向の長さ分だけ伝熱管6の軸方向にずらし、上下方向については、図4に示すように、側面から見た場合に上下間のヘッダ3の隙間がほとんど存在しないように設定して積層する。このように、側面から見た場合の上下間のヘッダ3の隙間が小さい場合であっても、実際には、図3に示すように、左右方向にヘッダ3をずらしており、しかも、ヘッダ3に傾斜面31を有しているため、その傾斜面31に沿って軸方向に第二流体8を流すことができるようになる。これに対して、ヘッダ3をずらすことなく上下方向に積層すると、ヘッダ3間に第二流体8を通すための隙間を大きくしなければならず、例えば、ヘッダ3の厚みが2mmであって隙間を1mmに設定した場合、ヘッダ3とヘッダ3の厚みが合計5mmになってしまうが、本実施の形態のように構成すれば、側面から見た場合のヘッダ3間の隙間が0.1mmであっても左右方向にずらされた大きい隙間を形成できる。これにより、ヘッダ3とヘッダ3の厚みが4.1mmであったとしても、第二流体8を確実に隙間に通すことができるとともに、熱交換器1の上下方向の厚み寸法も小さくすることができる。   When such units 2 are stacked in the vertical direction, they are stacked with predetermined gaps in the vertical and horizontal directions so that the adjacent headers 3 are not in close contact with each other. That is, when the position of the uppermost header 3 is the first part 41, the second part 42 of the header 3 provided below the header 3 is, for example, the axis of the heat transfer tube 6 by the length in the left-right direction of the header 3. As shown in FIG. 4, the vertical direction is set so that there is almost no gap in the header 3 between the upper and lower sides when viewed from the side. Thus, even when the gap between the header 3 between the top and bottom when viewed from the side is small, the header 3 is actually shifted in the left-right direction as shown in FIG. Therefore, the second fluid 8 can flow in the axial direction along the inclined surface 31. On the other hand, if the headers 3 are stacked in the vertical direction without shifting, the gap for passing the second fluid 8 between the headers 3 must be increased. For example, the thickness of the header 3 is 2 mm and the gap Is set to 1 mm, the total thickness of the header 3 and the header 3 is 5 mm. However, if configured as in the present embodiment, the gap between the headers 3 when viewed from the side is 0.1 mm. Even if it exists, the big clearance gap shifted in the left-right direction can be formed. Thereby, even if the thickness of the header 3 and the header 3 is 4.1 mm, the second fluid 8 can be surely passed through the gap, and the thickness dimension in the vertical direction of the heat exchanger 1 can be reduced. it can.

このようにヘッダ3を有するユニット2を積層する場合、上下方向にそれぞれのヘッダ3の位置が第一部位41、第二部位42と順次交互になるように配置する。このようにすると、伝熱管6の反対側のヘッダ3についても同様に、隙間を有するように交互に配置されることになる。   When the units 2 having the header 3 are stacked in this manner, the positions of the headers 3 are alternately arranged in the vertical direction such that the first part 41 and the second part 42 are alternately arranged. If it does in this way, about the header 3 on the opposite side of the heat exchanger tube 6, it will be arrange | positioned alternately so that it may have a clearance gap.

また、この第一部位41および第二部位42に設けられたヘッダ3に対して、第一流体7を流入および排出するための流入部(51,52)および排出部(53,54)が設けられる。この流入部(51,52)および排出部(53,54)は、ヘッダ3の長手方向の端部にそれぞれ設けられ、第一部位41に設けられたヘッダ3に対しては第一流入部51および第一排出部53、また、第二部位42に設けられたヘッダ3に対しては第二流入部52および第二排出部54が接続される。そして、これら第一流入部51および第二流入部52の上端部に連結部55を取り付け、その流入口57から第一流体7を流入させる。また、第一排出部53および第二排出部54についても同様に、連結部56を設け、その排出口58から第一流体7を排出させる。   In addition, an inflow part (51, 52) and an exhaust part (53, 54) for inflowing and exhausting the first fluid 7 are provided to the header 3 provided in the first part 41 and the second part 42. It is done. The inflow portions (51, 52) and the discharge portions (53, 54) are provided at the end portions in the longitudinal direction of the header 3, and the first inflow portion 51 is provided for the header 3 provided in the first portion 41. The second inflow portion 52 and the second discharge portion 54 are connected to the first discharge portion 53 and the header 3 provided in the second portion 42. And the connection part 55 is attached to the upper end part of these 1st inflow parts 51 and the 2nd inflow part 52, and the 1st fluid 7 is made to flow in from the inflow port 57. FIG. Similarly, the first discharge portion 53 and the second discharge portion 54 are provided with a connecting portion 56 to discharge the first fluid 7 from the discharge port 58.

次に、このように構成された熱交換器1における熱交換の作用について説明する。   Next, the effect | action of the heat exchange in the heat exchanger 1 comprised in this way is demonstrated.

まず、熱交換の対象となる第一流体7を冷却させる場合、一方の端部の連結部55に設けられた流入口57から第一流体7を流入させる。すると、連結部55を介して第一流入部51および第二流入部52に第一流体7が流れ込み、そこから第一部位41で接続されたヘッダ3および第二部位42で接続されたヘッダ3に分岐して第一流体7が流れ込む。このようにヘッダ3に第一流体7が流れ込むと、各ヘッダ3の端面32に接続された複数の伝熱管6に第一流体7が流れていき、反対側の第一部位41および第二部位42のヘッダ3から排出される。そして、このように排出された第一流体7は、同様に連結部56を介して排出口58から排出される。   First, when cooling the 1st fluid 7 used as the object of heat exchange, the 1st fluid 7 is made to flow in from the inflow port 57 provided in the connection part 55 of one edge part. Then, the first fluid 7 flows into the first inflow part 51 and the second inflow part 52 through the connecting part 55, and from there, the header 3 connected at the first part 41 and the header 3 connected at the second part 42. The first fluid 7 flows into the branch. When the first fluid 7 flows into the header 3 in this way, the first fluid 7 flows into the plurality of heat transfer tubes 6 connected to the end face 32 of each header 3, and the first portion 41 and the second portion on the opposite side. 42 headers 3 are discharged. And the 1st fluid 7 discharged | emitted in this way is discharged | emitted from the discharge port 58 through the connection part 56 similarly.

一方、このように第一流体7を流入させている状態で、一方側のヘッダ3の横方向(すなわち、例えば、図3におけるヘッダ3の左方向)から第二流体8を流入させる。この第二流体8としては気体であっても液体であってもよいが、本実施の形態では空気などの気体を用いて第一流体7を冷却させる場合を説明する。この第二流体8をファン9などを用いて吹き込むと、その第二流体8は、三角形状をなすヘッダ3のトップを境にして傾斜面31に沿って分岐し、上下方向に隣接するヘッダ3との隙間Sを介して伝熱管6の軸方向に流入する。そして、ファン9による風圧によって伝熱管6の軸方向に流れていき、その間、伝熱管6の外周部を介して第一流体7と熱交換を行って、反対側のヘッダ3との隙間Sから排出される。   On the other hand, with the first fluid 7 flowing in, the second fluid 8 is allowed to flow from the lateral direction of the header 3 on one side (that is, for example, the left direction of the header 3 in FIG. 3). The second fluid 8 may be a gas or a liquid, but in the present embodiment, a case where the first fluid 7 is cooled using a gas such as air will be described. When the second fluid 8 is blown using a fan 9 or the like, the second fluid 8 branches along the inclined surface 31 with the top of the triangular header 3 as a boundary, and the header 3 adjacent in the vertical direction. It flows in the axial direction of the heat transfer tube 6 through the gap S. And it flows to the axial direction of the heat exchanger tube 6 by the wind pressure by the fan 9, and in the meantime, it heat-exchanges with the 1st fluid 7 via the outer peripheral part of the heat exchanger tube 6, and from the clearance gap S with the header 3 on the opposite side. Discharged.

このように上記実施の形態によれば、左右一対のヘッダ3に接続された伝熱管6によって構成されるユニット2を複数積層し、その際、それぞれヘッダ3の左右方向の位置をずらすようにしたので、上下方向の厚み寸法を小さくすることができるとともに、伝熱管6の軸方向に第二流体8を流入させることで熱交換の効率を向上させることができる。   As described above, according to the above-described embodiment, a plurality of units 2 constituted by the heat transfer tubes 6 connected to the pair of left and right headers 3 are stacked, and at that time, the positions of the headers 3 in the left-right direction are shifted. Therefore, the thickness dimension in the vertical direction can be reduced, and the efficiency of heat exchange can be improved by flowing the second fluid 8 in the axial direction of the heat transfer tube 6.

また、そのユニット2を共通にして各層のヘッダ3間の距離を一定にしたので、一つのユニット2を大量生産し、このユニット2をずらしながら積層していくだけで簡単に熱交換器1を構成することができるようになる。   In addition, since the unit 2 is shared and the distance between the headers 3 of each layer is constant, the heat exchanger 1 can be simply configured by mass-producing one unit 2 and stacking the units 2 while shifting them. Will be able to.

なお、本実施の形態では、ヘッダ3の形状を三角形状としたが、これに限定されるものではなく、例えば、第二流体8を流入させる側の厚み寸法を小さくした形状であればどのような形状、すなわち、半円、半楕円形状などであってもよい。   In the present embodiment, the header 3 has a triangular shape. However, the present invention is not limited to this. For example, any shape can be used as long as the thickness of the second fluid 8 is reduced. The shape may be a semicircle, a semi-elliptical shape, or the like.

また、上記実施の形態では、伝熱管6として細い円管状をなすものを用いているが、扁平な管であってもよい。   In the above embodiment, a thin circular tube is used as the heat transfer tube 6, but a flat tube may be used.

<第二の実施の形態>
次に第二の実施の形態について、図5および図6を用いて説明する。この第二の実施の形態の熱交換器1も同様に、伝熱管6の両側にヘッダ3を設けて構成されたユニット2を上下方向に交互にずらして積層するようにしたもので、特徴的には、伝熱管6を外管61と内管62とに分けて構成し、左右のヘッダ3に外管61を接続するとともに、内管62をそのヘッダ3を貫通させ、ユニット2全体を覆う密閉されたケーシング91から第二流体8を内管62内および外管61の外周部に通すようにしたものである。以下、第二の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態においても、「上下方向」を図面におけるユニット2の積層方向とし、「左右方向」を伝熱管6の軸方向として説明する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. Similarly, in the heat exchanger 1 of the second embodiment, the units 2 configured by providing the headers 3 on both sides of the heat transfer tube 6 are alternately shifted in the vertical direction and stacked. The heat transfer tube 6 is divided into an outer tube 61 and an inner tube 62, the outer tube 61 is connected to the left and right headers 3, and the inner tube 62 is passed through the header 3 to cover the entire unit 2. The second fluid 8 is passed through the inner casing 62 and the outer periphery of the outer pipe 61 from the sealed casing 91. Hereinafter, the second embodiment will be described in detail. In the present embodiment, the “up and down direction” is described as the stacking direction of the units 2 in the drawing, and the “left and right direction” is described as the axial direction of the heat transfer tube 6.

まず、伝熱管6は、外管61と内管62とに分けて構成され、外管61と内管62の隙間に第一流体7を通すようにし、また、その内管62の内部に第二流体8を通すようにしている。この内管62については、外管61と同軸状に設けられ、好ましくは、内管62のアッセンブリを容易にするために外管61に内接するように複数本挿入して、それぞれの外管61の両端部から延出させるようにしている。   First, the heat transfer tube 6 is divided into an outer tube 61 and an inner tube 62 so that the first fluid 7 is passed through the gap between the outer tube 61 and the inner tube 62, and the inner tube 62 has a second Two fluids 8 are allowed to pass. The inner pipes 62 are provided coaxially with the outer pipes 61. Preferably, a plurality of inner pipes 62 are inserted so as to be inscribed in the outer pipes 61 in order to facilitate the assembly of the inner pipes 62. It is made to extend from both ends.

一方、左右のヘッダ3は、第一流体7を外管61内に流入/排出させものであって、外管61の端部近傍を溶着させるとともに、その外管61から延出する内管62を反対側の壁面から貫通させ、その貫通部分を封止することで内管62内に第一流体7を流入させないようにしている。このヘッダ3に外管61を接続する場合、同様に、端面32に複数の孔を設けて外管61を挿入し、その挿入部分を溶着することによって密閉空間を形成する。また、反対側の壁面についても同様に、内管62を通すための複数の孔を設けて内管62を挿入し、その挿入部分を溶着させることによって密閉空間を形成する。   On the other hand, the left and right headers 3 allow the first fluid 7 to flow into and out of the outer tube 61, weld the vicinity of the end of the outer tube 61, and extend the inner tube 62 from the outer tube 61. The first fluid 7 is prevented from flowing into the inner tube 62 by penetrating from the opposite wall surface and sealing the penetrating portion. When connecting the outer tube 61 to the header 3, similarly, a plurality of holes are provided in the end face 32, the outer tube 61 is inserted, and the inserted portion is welded to form a sealed space. Similarly, on the opposite wall surface, a plurality of holes for passing the inner tube 62 are provided, the inner tube 62 is inserted, and the inserted portion is welded to form a sealed space.

このように構成されるユニット2は、第一の実施の形態と同様に、左右方向の位置をずらした状態で上下方向に積層され、これによって隣接するヘッダ3とヘッダ3に隙間を形成する。この積層を行う際には、上下の伝熱管6との間に一枚の放熱板を設けて隙間を調整してもよく、もしくは放熱板などを設けることなくヘッダ3を上下の伝熱管6に密着させて上下の隙間を調整するようにしてもよい。このとき第一の実施の形態と同様に、第一部位41と第二部位42に交互にヘッダ3を位置させ、図6に示すように、そのヘッダ3の長手方向の端部に第一流入部51および第二流入部52を設けるようにする。また、反対側の端部についても、ヘッダ3の長手方向の端部に第一排出部53および第二排出部54を設け、それぞれの第一流入部51や第二流入部52、および、第一排出部53および第二排出部54の上部に連結部56を設けて流入口57や排出口58から第一流体7を流入/排出させるようにする。この流入口57や排出口58は、ユニット2を覆うケーシング91の外側に設けられ、これによって第一流体7をケーシング91の外側から流入/排出させるようにしている。   As in the first embodiment, the units 2 configured in this way are stacked in the vertical direction with the horizontal position shifted, thereby forming a gap between the adjacent header 3 and header 3. When this lamination is performed, a single heat radiating plate may be provided between the upper and lower heat transfer tubes 6 to adjust the gap, or the header 3 may be attached to the upper and lower heat transfer tubes 6 without providing a heat radiating plate or the like. The upper and lower gaps may be adjusted by closely contacting each other. At this time, as in the first embodiment, the headers 3 are alternately positioned in the first part 41 and the second part 42, and the first inflow is introduced into the longitudinal end of the header 3 as shown in FIG. The part 51 and the second inflow part 52 are provided. Further, the first discharge portion 53 and the second discharge portion 54 are provided at the end portion in the longitudinal direction of the header 3 with respect to the opposite end portion. A connecting portion 56 is provided above the first discharge portion 53 and the second discharge portion 54 so that the first fluid 7 flows in / out from the inflow port 57 and the discharge port 58. The inlet 57 and the outlet 58 are provided outside the casing 91 that covers the unit 2, thereby allowing the first fluid 7 to flow in / out from the outside of the casing 91.

一方、このケーシング91は、複数のユニット2を設けた密閉空間を形成するもので、伝熱管6(外管61)の軸方向に、第二流体8を流入させるための流入口59aや、その第二流体8を排出させる排出口59bを設けている。そして、この流入口59aを介して第二流体8を流入させ、排出口59bから排出する。   On the other hand, the casing 91 forms a sealed space in which a plurality of units 2 are provided, and an inlet 59a for allowing the second fluid 8 to flow in the axial direction of the heat transfer tube 6 (outer tube 61), A discharge port 59b for discharging the second fluid 8 is provided. Then, the second fluid 8 is introduced through the inflow port 59a and discharged from the discharge port 59b.

次に、このように構成された熱交換器1における作用について説明する。   Next, the effect | action in the heat exchanger 1 comprised in this way is demonstrated.

まず、熱交換の対象となる第一流体7を流入口57から流入させる。すると、図6に示すように、連結部55を介して第一流入部51や第二流入部52に分岐し、そこからさらにそれぞれの伝熱管6内に流入していく。このとき、ヘッダ3には外管61しか接続されていないため、第一流体7は外管61と内管62の間を通って反対側のヘッダ3から排出される。そして、そこで、第一排出部53および第二排出部54を介して連結部56まで第一流体7が排出され、排出口58を介して外部に排出される。   First, the first fluid 7 to be heat exchanged is introduced from the inflow port 57. Then, as shown in FIG. 6, it branches to the 1st inflow part 51 and the 2nd inflow part 52 via the connection part 55, and flows further in into each heat exchanger tube 6 from there. At this time, since only the outer pipe 61 is connected to the header 3, the first fluid 7 passes between the outer pipe 61 and the inner pipe 62 and is discharged from the header 3 on the opposite side. Then, the first fluid 7 is discharged to the connecting portion 56 through the first discharge portion 53 and the second discharge portion 54 and discharged to the outside through the discharge port 58.

一方、このように第一流体7を流入させている状態で、今度は、ケーシング91の流入口59aから第二流体8を流入させる。このときケーシング91は密閉されているため、第二流体8としては気体だけでなく液体なども用いることができる。このような第二流体8を流入口57を介して流入させると、その第二流体8は、段違いに設けられているヘッダ3の隙間を介して外管61の軸方向に沿って流れていき、反対側のヘッダ3の隙間および排出口59bを介して排出される。   On the other hand, with the first fluid 7 flowing in, the second fluid 8 is flowed from the inlet 59a of the casing 91 this time. At this time, since the casing 91 is sealed, not only gas but also liquid can be used as the second fluid 8. When such a second fluid 8 is introduced through the inflow port 57, the second fluid 8 flows along the axial direction of the outer pipe 61 through the gap of the header 3 provided in a different step. Then, it is discharged through the gap between the opposite header 3 and the discharge port 59b.

また、これと同様にヘッダ3から延出する内管62の内部にも第二流体8が流入していく。このように内管62に第二流体8が流入すると、外管61と内管62の隙間を流れる第一流体7を内側と外側から冷却させることができ、より熱交換の効率を向上させることができる。   Similarly, the second fluid 8 flows into the inner pipe 62 extending from the header 3. When the second fluid 8 flows into the inner pipe 62 in this way, the first fluid 7 flowing through the gap between the outer pipe 61 and the inner pipe 62 can be cooled from the inside and the outside, and the efficiency of heat exchange can be further improved. Can do.

このように第二の実施の形態においても、それぞれヘッダ3の左右方向の位置をずらして交互に積層させるようにしたので、上下方向の厚み寸法を小さくすることができるとともに、伝熱管6の軸方向に第二流体8を流入させることで熱交換の効率を向上させることができる。また、ユニット2全体をケーシング91で覆うようにしたため、第二流体8として気体だけでなく液体も使用することが可能になる。   As described above, also in the second embodiment, since the horizontal positions of the headers 3 are shifted and stacked alternately, the thickness dimension in the vertical direction can be reduced and the axis of the heat transfer tube 6 can be reduced. The efficiency of heat exchange can be improved by flowing the second fluid 8 in the direction. Further, since the entire unit 2 is covered with the casing 91, it is possible to use not only gas but also liquid as the second fluid 8.

さらには、伝熱管6に第一流体7を通す際、内管62によって内側から熱交換を行うことができるとともに、外管61の外周部からも熱交換を行うことができるため、より熱交換の効率を向上させることができるようになる。   Furthermore, when the first fluid 7 is passed through the heat transfer tube 6, heat exchange can be performed from the inside by the inner tube 62, and heat exchange can also be performed from the outer peripheral portion of the outer tube 61. It becomes possible to improve the efficiency.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement in a various aspect.

例えば、上記実施の形態では、第一流体7を冷却させる場合について説明してが、第一流体7を加熱させる場合にも適用することができる。   For example, although the case where the first fluid 7 is cooled has been described in the above embodiment, the present invention can also be applied to the case where the first fluid 7 is heated.

また、上記実施の形態では、ユニット2を積層するようにしているが、このように積層する場合に限らず、左右のヘッダ3を交互にずらして配置するとともに、図7に示すように、伝熱管6を往復させるようにヘッダ3に接続するようにしてもよい。   In the above embodiment, the units 2 are stacked. However, the present invention is not limited to such stacking, and the left and right headers 3 are alternately shifted and arranged as shown in FIG. The heat pipe 6 may be connected to the header 3 so as to reciprocate.

1・・・熱交換器
2・・・ユニット
3・・・ヘッダ
31・・傾斜面
32・・・端面
41・・・第一部位
42・・・第二部位
51・・・第一流入部
52・・・第二流入部
53・・・第一排出部
54・・・第二排出部
55・・・連結部
56・・・連結部
57・・・流入口
58・・・排出口
6・・・伝熱管
61・・・外管
62・・・内管
7・・・第一流体
8・・・第二流体
9・・・ファン
91・・・ケーシング
S・・・隙間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat exchanger 2 ... Unit 3 ... Header 31 ... Inclined surface 32 ... End surface 41 ... First part 42 ... Second part 51 ... First inflow part 52 ... second inflow part 53 ... first discharge part 54 ... second discharge part 55 ... connecting part 56 ... connecting part 57 ... inlet 58 ... discharge outlet 6 ... Heat transfer tube 61 ... outer tube 62 ... inner tube 7 ... first fluid 8 ... second fluid 9 ... fan 91 ... casing S ... gap

Claims (4)

左右に設けられるヘッダと、当該左右のヘッダ間に接続される伝熱管とを設け、前記ヘッダを介して伝熱管内に通された第一流体を伝熱管の外部に通される第二流体との間で熱交換を行う熱交換器において、
前記左右のヘッダを上下方向に積層するとともに、当該上下方向に隣接するヘッダを、前記伝熱管の軸方向にそれぞれずらし、一のヘッダと当該ヘッダに隣接する上下方向のヘッダとの間に前記第二流体を流入させるための隙間を形成したことを特徴とする熱交換器。
A header provided on the left and right sides, and a heat transfer pipe connected between the left and right headers, and a second fluid passed through the header through the header to the outside of the heat transfer pipe; In the heat exchanger that performs heat exchange between
The left and right headers are stacked in the vertical direction, and the headers adjacent in the vertical direction are shifted in the axial direction of the heat transfer tubes, respectively, and the first header and the vertical header adjacent to the header are A heat exchanger characterized by forming a gap for allowing two fluids to flow in.
前記ヘッダの形状が、伝熱管の端部外側に向けて漸次上下方向の厚み幅を小さくしたものである請求項1に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1, wherein the shape of the header is such that the thickness width in the vertical direction gradually decreases toward the outer end of the heat transfer tube. 左右のヘッダ間の距離をすべて共通にした請求項1に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1, wherein all the distances between the left and right headers are made common. 左右のヘッダに接続され、当該ヘッダを介して第一流体を流入させる外管と、
当該外管の内部に設けられ、前記ヘッダを貫通して端部を外部に突出させた内管と、
当該左右のヘッダに接続された外管および当該外管内に設けられる内管を覆い、前記内管内に第二流体を流入させるケーシングとを備え、
前記左右のヘッダを上下方向に積層するとともに、当該上下方向に隣接するヘッダを、前記外管の軸方向にそれぞれずらし、一のヘッダと当該ヘッダに隣接する上下方向のヘッダとの間に前記第二流体を流入させるための隙間を形成したことを特徴とする熱交換器。
An outer pipe connected to the left and right headers and allowing the first fluid to flow through the headers;
An inner pipe provided inside the outer pipe, penetrating the header and projecting an end to the outside;
An outer pipe connected to the left and right headers and an inner pipe provided in the outer pipe, and a casing for allowing the second fluid to flow into the inner pipe,
The left and right headers are stacked in the vertical direction, and the headers adjacent in the vertical direction are shifted in the axial direction of the outer tube, respectively, so that the first header and the vertical header adjacent to the header are A heat exchanger characterized by forming a gap for allowing two fluids to flow in.
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