JP3083385B2 - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JP3083385B2 JP3083385B2 JP04009760A JP976092A JP3083385B2 JP 3083385 B2 JP3083385 B2 JP 3083385B2 JP 04009760 A JP04009760 A JP 04009760A JP 976092 A JP976092 A JP 976092A JP 3083385 B2 JP3083385 B2 JP 3083385B2
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- heat exchanger
- refrigerant
- heat transfer
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
- F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷凍機器や空調機器等
の蒸発器において、ヘッダーパイプ等として用いられる
分流器を有した熱交換器に関するものである。
の蒸発器において、ヘッダーパイプ等として用いられる
分流器を有した熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年は熱交換器の小型高効率化の要請に
伴い、丸型伝熱管の細径化や偏平型伝熱管に伴う回路の
多数回路化等に対応するために、ヘッダーパイプ等を分
流器として用いている（例えば実開昭６３ー１７３６８
９号公報）。
伴い、丸型伝熱管の細径化や偏平型伝熱管に伴う回路の
多数回路化等に対応するために、ヘッダーパイプ等を分
流器として用いている（例えば実開昭６３ー１７３６８
９号公報）。
【０００３】以下、図面を参照しながら上述した従来の
熱交換器の一例について説明を行う。図７は従来の熱交
換器の斜視図を示す。図７において、１は熱交換器で、
両端が封止された筒状で同径の分流器２、３には複数の
伝熱管４が２列に接合され、伝熱管４にはフィン５が多
数数配設されている。分流器２には入口管６、出口管７
が取付けられ、分流器２、３には仕切り２ａ、２ｂ、３
ａが設けられて、伝熱管４によって冷媒Ｒの回路が構成
されている。
熱交換器の一例について説明を行う。図７は従来の熱交
換器の斜視図を示す。図７において、１は熱交換器で、
両端が封止された筒状で同径の分流器２、３には複数の
伝熱管４が２列に接合され、伝熱管４にはフィン５が多
数数配設されている。分流器２には入口管６、出口管７
が取付けられ、分流器２、３には仕切り２ａ、２ｂ、３
ａが設けられて、伝熱管４によって冷媒Ｒの回路が構成
されている。
【０００４】以上のように構成された熱交換器につい
て、以下図面を用いて、蒸発器として用いられた場合の
動作を説明する。
て、以下図面を用いて、蒸発器として用いられた場合の
動作を説明する。
【０００５】図７において、入口管６から分流器２の区
画２Ａに流入した気液二相状態の冷媒Ｒは、仕切り２ａ
より下方の複数の伝熱管４にそれぞれ分流されて流出す
る。そして冷媒Ｒは伝熱管４に多数配設されたフィン５
を介して、熱交換器１の前面より流入する空気Ａと熱交
換することで蒸発しながら分流器３の区画３Ａへ流入す
る。分流器３で合流した冷媒Ｒは、分流器３内部を上方
へ向かい、仕切り３ａより下方の複数の伝熱管４にそれ
ぞれ分配されて流出する。以下同様に分流器２、３で合
流、分配を繰り返しながら蒸発し、乾き蒸気となって仕
切り２ｂより上方の区画２Ｃで合流した冷媒Ｒは、分流
器２に取りつけられた出口管７から流出する。
画２Ａに流入した気液二相状態の冷媒Ｒは、仕切り２ａ
より下方の複数の伝熱管４にそれぞれ分流されて流出す
る。そして冷媒Ｒは伝熱管４に多数配設されたフィン５
を介して、熱交換器１の前面より流入する空気Ａと熱交
換することで蒸発しながら分流器３の区画３Ａへ流入す
る。分流器３で合流した冷媒Ｒは、分流器３内部を上方
へ向かい、仕切り３ａより下方の複数の伝熱管４にそれ
ぞれ分配されて流出する。以下同様に分流器２、３で合
流、分配を繰り返しながら蒸発し、乾き蒸気となって仕
切り２ｂより上方の区画２Ｃで合流した冷媒Ｒは、分流
器２に取りつけられた出口管７から流出する。
【０００６】図８、図９は分流器２、３の断面図で、冷
媒Ｒが流動する様子を示しており、図中の矢印は冷媒Ｒ
の流れの方向を示している。入口管６より流入した気液
２二相状態の冷媒Ｒは熱交換器１内で蒸発しながら、順
次乾き度を増して分流を繰り返し、乾き蒸気となって、
出口管７より流出する。
媒Ｒが流動する様子を示しており、図中の矢印は冷媒Ｒ
の流れの方向を示している。入口管６より流入した気液
２二相状態の冷媒Ｒは熱交換器１内で蒸発しながら、順
次乾き度を増して分流を繰り返し、乾き蒸気となって、
出口管７より流出する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、図８、図９に示すように各分流器２、３
内の区画２Ａ〜２Ｃ、３Ａ〜３Ｂで乾き度が増していく
ために、流動様式がフロス流から環状噴霧流に変化す
る。垂直上向気液二相流では乾き度が小さいとフロス流
となり、乾き度が増すと、環状噴霧流となる。例えば図
１０に示す鉛直上向流の流動様式線図（機械工学便覧
基礎編 Ａ５流体工学 日本機械学会発行（１９８６）
Ａ５−１５３頁）によると、冷媒Ｒを空調用として一
般的に用いられるフレオンＲ２２（圧力０．７ＭＰａ）
としたときの冷媒Ｒの流動様式は、乾き度０．２の時が
線Ｌ１上の点となり、乾き度０．６の時は線Ｌ２上の点
となる。ここで、乾き度０．２は一般的な冷凍サイクル
の蒸発器用熱交換器の入口の冷媒Ｒの状態であり、乾き
度０．６は出口に至るまでの中間の冷媒の状態である。
うな構成では、図８、図９に示すように各分流器２、３
内の区画２Ａ〜２Ｃ、３Ａ〜３Ｂで乾き度が増していく
ために、流動様式がフロス流から環状噴霧流に変化す
る。垂直上向気液二相流では乾き度が小さいとフロス流
となり、乾き度が増すと、環状噴霧流となる。例えば図
１０に示す鉛直上向流の流動様式線図（機械工学便覧
基礎編 Ａ５流体工学 日本機械学会発行（１９８６）
Ａ５−１５３頁）によると、冷媒Ｒを空調用として一
般的に用いられるフレオンＲ２２（圧力０．７ＭＰａ）
としたときの冷媒Ｒの流動様式は、乾き度０．２の時が
線Ｌ１上の点となり、乾き度０．６の時は線Ｌ２上の点
となる。ここで、乾き度０．２は一般的な冷凍サイクル
の蒸発器用熱交換器の入口の冷媒Ｒの状態であり、乾き
度０．６は出口に至るまでの中間の冷媒の状態である。
【０００８】点Ｐ１とＰ２は各乾き度の冷媒Ｒが同一質
量流量時の点であり、冷媒Ｒが同一質量流量時において
も乾き度が大きいほど、環状噴霧流になりやすいことを
示している。この点Ｐ１、Ｐ２は冷媒Ｒの質量流量が減
少することで冷媒Ｒの流速が減少し、冷媒Ｒの気相、液
相のみかけの流速が減少するに従って線Ｌ１、Ｌ２上を
下方に移動する。このように、冷媒Ｒが同一質量流量に
おいても、乾き度の大きい出口管７近傍の区画３Ｂ、２
Ｃでは、冷媒Ｒの合流後、環状噴霧流となりやすい。
量流量時の点であり、冷媒Ｒが同一質量流量時において
も乾き度が大きいほど、環状噴霧流になりやすいことを
示している。この点Ｐ１、Ｐ２は冷媒Ｒの質量流量が減
少することで冷媒Ｒの流速が減少し、冷媒Ｒの気相、液
相のみかけの流速が減少するに従って線Ｌ１、Ｌ２上を
下方に移動する。このように、冷媒Ｒが同一質量流量に
おいても、乾き度の大きい出口管７近傍の区画３Ｂ、２
Ｃでは、冷媒Ｒの合流後、環状噴霧流となりやすい。
【０００９】また、環状噴霧流となった区画３Ｂ、２Ｃ
では、冷媒Ｒが上方に流れながら順次伝熱管４に流出す
ることで分流器２、３内の冷媒Ｒの質量流量が減少し、
冷媒Ｒの気相、液相のみかけの流速は遅くなり、図１０
において、下方に移動し、最終的にはフロス流に移行す
る事になる。
では、冷媒Ｒが上方に流れながら順次伝熱管４に流出す
ることで分流器２、３内の冷媒Ｒの質量流量が減少し、
冷媒Ｒの気相、液相のみかけの流速は遅くなり、図１０
において、下方に移動し、最終的にはフロス流に移行す
る事になる。
【００１０】気液二相流が分流をする場合、その流動様
式が分流比率に大きく影響していることは、例えば、水
平管より垂直分岐管への気液二相流挙動に関する研究
（第１報）（１９９１−５）第２８回日本伝熱シンポジ
ウム講演論文集７６６頁から７６８頁に発表されてお
り、図１１に示す様に、環状噴霧流域とフロス流域では
冷媒Ｒの分流比率が大きく異なり、かつ、フロス流の方
が冷媒Ｒの液相が流出しやすいことがわかっている。
式が分流比率に大きく影響していることは、例えば、水
平管より垂直分岐管への気液二相流挙動に関する研究
（第１報）（１９９１−５）第２８回日本伝熱シンポジ
ウム講演論文集７６６頁から７６８頁に発表されてお
り、図１１に示す様に、環状噴霧流域とフロス流域では
冷媒Ｒの分流比率が大きく異なり、かつ、フロス流の方
が冷媒Ｒの液相が流出しやすいことがわかっている。
【００１１】以上の事から、冷媒Ｒが熱交換器１に流入
した直後であり、乾き度が小さい為に、全ての領域でフ
ロス流となりやすい区画２Ａ、３Ａでは、冷媒Ｒの液相
は各伝熱管４に均等に分流する。しかし、冷媒Ｒが熱交
換器１である程度蒸発した後に流入する区画２Ｂ、３Ｂ
では、乾き度が大きい為に最初は環状噴霧流となりやす
い。しかし、冷媒Ｒは区画２Ｂ、３Ｂ内を上方に流れな
ら順次伝熱管４に流出していく為に、質量流量が減少
し、フロス流に移行していく。
した直後であり、乾き度が小さい為に、全ての領域でフ
ロス流となりやすい区画２Ａ、３Ａでは、冷媒Ｒの液相
は各伝熱管４に均等に分流する。しかし、冷媒Ｒが熱交
換器１である程度蒸発した後に流入する区画２Ｂ、３Ｂ
では、乾き度が大きい為に最初は環状噴霧流となりやす
い。しかし、冷媒Ｒは区画２Ｂ、３Ｂ内を上方に流れな
ら順次伝熱管４に流出していく為に、質量流量が減少
し、フロス流に移行していく。
【００１２】そこで、環状噴霧流である下部はフロス流
となる上部より冷媒Ｒの液相は流出しづらく、この部分
に接合された伝熱管４には、ほとんど冷媒Ｒの気相が流
入することとなり、蒸発がほとんど行われす、熱交換量
も非常に少ない。また、全ての分流器２、３内で冷媒Ｒ
をフロス流とする為に、筒状の分流器２、３の直径を十
分に大きくすると、特に乾き度の大きい出口寄りの分流
器２、３の為に、その直径を非常に大きくする必要があ
り、熱交換器１の体積が、直接に熱交換を行わない部分
すなわち分流器２、３の為に、非常に大きくなり、熱交
換器１の小型化の要請に相反する事となるという第一の
課題を有していた。
となる上部より冷媒Ｒの液相は流出しづらく、この部分
に接合された伝熱管４には、ほとんど冷媒Ｒの気相が流
入することとなり、蒸発がほとんど行われす、熱交換量
も非常に少ない。また、全ての分流器２、３内で冷媒Ｒ
をフロス流とする為に、筒状の分流器２、３の直径を十
分に大きくすると、特に乾き度の大きい出口寄りの分流
器２、３の為に、その直径を非常に大きくする必要があ
り、熱交換器１の体積が、直接に熱交換を行わない部分
すなわち分流器２、３の為に、非常に大きくなり、熱交
換器１の小型化の要請に相反する事となるという第一の
課題を有していた。
【００１３】また、冷媒Ｒの出口近傍の伝熱管４では前
後列ともに、冷媒が完全に蒸発してしまっている為に、
出口近傍部分Ｂでは熱交換にほとんど寄与せず、この出
口近傍部分Ｂでは、冷却あるいは除湿されない空気Ａが
熱交換器１を通過することとなり、熱交換量が低下する
という第二の課題を有していた。
後列ともに、冷媒が完全に蒸発してしまっている為に、
出口近傍部分Ｂでは熱交換にほとんど寄与せず、この出
口近傍部分Ｂでは、冷却あるいは除湿されない空気Ａが
熱交換器１を通過することとなり、熱交換量が低下する
という第二の課題を有していた。
【００１４】そこで本発明は、蒸発器として用いられた
場合に冷媒を各伝熱管に均等に分配する分流器を有し、
小型で、効率よく熱交換が行える熱交換器を提供するこ
とを目的としている。
場合に冷媒を各伝熱管に均等に分配する分流器を有し、
小型で、効率よく熱交換が行える熱交換器を提供するこ
とを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の熱交換器は、上
記した第一の課題を解決するために、熱交換器の一側面
にこの側面から離間して鉛直設置された両端が封止され
た筒状の分流器と、同じく前記熱交換器の一側面から前
記分流器と等距離離間し且つ互いに平行に設置された両
端が封止された筒状の合流器と、前記分流器と前記合流
器とに略直角に接合された複数の伝熱管と、前記伝熱管
に多数配設されたフィンとから構成され、前記分流器の
直径が前記合流器の直径より大きい構造を持つものであ
る。
記した第一の課題を解決するために、熱交換器の一側面
にこの側面から離間して鉛直設置された両端が封止され
た筒状の分流器と、同じく前記熱交換器の一側面から前
記分流器と等距離離間し且つ互いに平行に設置された両
端が封止された筒状の合流器と、前記分流器と前記合流
器とに略直角に接合された複数の伝熱管と、前記伝熱管
に多数配設されたフィンとから構成され、前記分流器の
直径が前記合流器の直径より大きい構造を持つものであ
る。
【００１６】また、本発明の熱交換器は、上記した第一
課題の課題と第二の課題を同時に解決するために、さら
に伝熱管を少なくとも二列以上とした構成を有するもの
である。
課題の課題と第二の課題を同時に解決するために、さら
に伝熱管を少なくとも二列以上とした構成を有するもの
である。
【００１７】また、本発明の熱交換器は、上記した第一
課題の課題と第二の課題を同時に解決するために、筒状
の分流器または、筒状の合流器の少なくとも一方の断面
中心線に対して伝熱管が偏心して接合されていることを
特徴とするものである。
課題の課題と第二の課題を同時に解決するために、筒状
の分流器または、筒状の合流器の少なくとも一方の断面
中心線に対して伝熱管が偏心して接合されていることを
特徴とするものである。
【００１８】
【作用】本発明は上記の構成により、乾き度の最も小さ
い入口部分での分流器での分流のみとなる。しかも並列
した分流器と合流器において、筒状の分流器の直径を筒
状の合流器より大きくし、これに対して合流器の径を小
さくすることで、熱交換器全体の容積を大きくすること
なく、分流器内の冷媒の流速が遅くなり、かつ、冷媒は
熱交換器内で蒸発する前である為に、乾き度は小さく、
分流器内のほぼ全域で、気液二相流の冷媒はフロス流と
なる。従って、液冷媒は分流器に接続された全ての伝熱
管にほぼ均等に液相冷媒が流出し、全ての伝熱管で、蒸
発が同様に行われ、効率よく熱交換が行われる。
い入口部分での分流器での分流のみとなる。しかも並列
した分流器と合流器において、筒状の分流器の直径を筒
状の合流器より大きくし、これに対して合流器の径を小
さくすることで、熱交換器全体の容積を大きくすること
なく、分流器内の冷媒の流速が遅くなり、かつ、冷媒は
熱交換器内で蒸発する前である為に、乾き度は小さく、
分流器内のほぼ全域で、気液二相流の冷媒はフロス流と
なる。従って、液冷媒は分流器に接続された全ての伝熱
管にほぼ均等に液相冷媒が流出し、全ての伝熱管で、蒸
発が同様に行われ、効率よく熱交換が行われる。
【００１９】また、分流器と合流器を並列に設置するこ
とで、空気等の熱交換器を通過する流体は、少なくとも
２列以上となる伝熱管の片側の列で、蒸発初期の冷媒と
熱交換することとなり、全ての流体が冷却あるいは除湿
されて熱交換器を通過する為に、効率よく熱交換が行わ
れる。
とで、空気等の熱交換器を通過する流体は、少なくとも
２列以上となる伝熱管の片側の列で、蒸発初期の冷媒と
熱交換することとなり、全ての流体が冷却あるいは除湿
されて熱交換器を通過する為に、効率よく熱交換が行わ
れる。
【００２０】また、分流器あるいは合流器の少なくとも
一方を伝熱管に偏心させて接合することにより、合流器
に接触することなく、分流器の直径を大きくできる。従
って、乾き度の小さい分流器で、冷媒流速を遅くするこ
とが可能となり、かつ、冷媒は熱交換器内で蒸発する前
である為に、乾き度は小さく、分流器内のほぼ全域で、
気液二相流の冷媒はフロス流となる。従って、液冷媒は
分流器に接続された全ての伝熱管にほぼ均等に液相冷媒
が流出し、全ての伝熱管で、蒸発が同様に行わる。さら
に、分流器と合流器を並列に設置することで、空気等の
熱交換器を通過する流体は、少なくとも２列以上となる
伝熱管の片側の列で、蒸発初期の冷媒と熱交換すること
となり、全ての流体が冷却あるいは除湿されて熱交換器
を通過する為に、効率よく熱交換が行われる。
一方を伝熱管に偏心させて接合することにより、合流器
に接触することなく、分流器の直径を大きくできる。従
って、乾き度の小さい分流器で、冷媒流速を遅くするこ
とが可能となり、かつ、冷媒は熱交換器内で蒸発する前
である為に、乾き度は小さく、分流器内のほぼ全域で、
気液二相流の冷媒はフロス流となる。従って、液冷媒は
分流器に接続された全ての伝熱管にほぼ均等に液相冷媒
が流出し、全ての伝熱管で、蒸発が同様に行わる。さら
に、分流器と合流器を並列に設置することで、空気等の
熱交換器を通過する流体は、少なくとも２列以上となる
伝熱管の片側の列で、蒸発初期の冷媒と熱交換すること
となり、全ての流体が冷却あるいは除湿されて熱交換器
を通過する為に、効率よく熱交換が行われる。
【００２１】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照しながら
説明する。
説明する。
【００２２】図１は本発明の一実施例の熱交換器の斜視
図である。１１は熱交換器である。１２は両端が封止さ
れた筒状の分流器で熱交換器１１の一側面に鉛直は方向
に設けられている。また、１３は同じく熱交換器１１の
一側面に前記分流器１２と平行に設けられた両端が封止
された合流器である。分流器１２と合流器１３は前記熱
交換器１１の一側面から等距離離間して設けられてい
る。 そして分流器１２には、複数の伝熱管１４が１列に
接合されている。また、並列した合流器１３にも複数の
伝熱管１４が１列に接合され、伝熱管１４は２列に設置
されて、フィン１５が多数配設されている。分流器１２
に接合された伝熱管１４とは適宜Ｕ字状に連結され、冷
媒Ｒ１の回路を構成している。分流器１２には入口管１
６が接合され、合流器１３には出口管１７が接合されて
いる。
図である。１１は熱交換器である。１２は両端が封止さ
れた筒状の分流器で熱交換器１１の一側面に鉛直は方向
に設けられている。また、１３は同じく熱交換器１１の
一側面に前記分流器１２と平行に設けられた両端が封止
された合流器である。分流器１２と合流器１３は前記熱
交換器１１の一側面から等距離離間して設けられてい
る。 そして分流器１２には、複数の伝熱管１４が１列に
接合されている。また、並列した合流器１３にも複数の
伝熱管１４が１列に接合され、伝熱管１４は２列に設置
されて、フィン１５が多数配設されている。分流器１２
に接合された伝熱管１４とは適宜Ｕ字状に連結され、冷
媒Ｒ１の回路を構成している。分流器１２には入口管１
６が接合され、合流器１３には出口管１７が接合されて
いる。
【００２３】図２は熱交換器１１の要部平面図である。
ここで分流器１２と合流器１３の円状の中心点が並列し
た場合、分流器１２の直径１２ｒと合流器１３の直径１
３ｒは伝熱管１４の列ピッチＲＰに対してＲＰ×２≧１
２ｒ＋１３ｒでなければならないが、分流器１２の直径
１２ｒを合流器１３の直径１３ｒより大きくすること
で、分流器１２を、適当な直径に大きくすることが可能
となっている。
ここで分流器１２と合流器１３の円状の中心点が並列し
た場合、分流器１２の直径１２ｒと合流器１３の直径１
３ｒは伝熱管１４の列ピッチＲＰに対してＲＰ×２≧１
２ｒ＋１３ｒでなければならないが、分流器１２の直径
１２ｒを合流器１３の直径１３ｒより大きくすること
で、分流器１２を、適当な直径に大きくすることが可能
となっている。
【００２４】以上のように構成された熱交換器１１につ
いて、以下図１、図３を用いてその動作を説明する。
いて、以下図１、図３を用いてその動作を説明する。
【００２５】乾き度の小さい気液二相状態の冷媒Ｒ１が
入口管１６から分流器１２へ流入する。分流器１２内を
上方に流れながら、伝熱管１４に順次流出していく。適
宜Ｕ字状に連結された伝熱管１４に配設されたフィン１
５を介して分流器１２側の前面より流れ込む空気Ａ１と
熱交換しながら蒸発し、熱交換器１１の後面側の伝熱管
１４で乾き蒸気となった後、合流器１３に至り合流し、
出口管１７から流出する。
入口管１６から分流器１２へ流入する。分流器１２内を
上方に流れながら、伝熱管１４に順次流出していく。適
宜Ｕ字状に連結された伝熱管１４に配設されたフィン１
５を介して分流器１２側の前面より流れ込む空気Ａ１と
熱交換しながら蒸発し、熱交換器１１の後面側の伝熱管
１４で乾き蒸気となった後、合流器１３に至り合流し、
出口管１７から流出する。
【００２６】図２は分流器１２内部の冷媒Ｒ１の状態を
示す断面図で、この時冷媒Ｒ１は、乾き度が小さく、直
径１２ｒを適当に大きくしたことで、流速が十分小さい
為に、最初からフロス流となる。その後冷媒Ｒ１は、伝
熱管１４に流出するために次第に質量流量が減少し、流
速も減少しながら、上方へ流れるが、流動様式はフロス
流を維持したままである。
示す断面図で、この時冷媒Ｒ１は、乾き度が小さく、直
径１２ｒを適当に大きくしたことで、流速が十分小さい
為に、最初からフロス流となる。その後冷媒Ｒ１は、伝
熱管１４に流出するために次第に質量流量が減少し、流
速も減少しながら、上方へ流れるが、流動様式はフロス
流を維持したままである。
【００２７】従って冷媒Ｒ１は各伝熱管１４に均等に流
出して各伝熱管１４で同等に蒸発するものである。分流
器１２で分流した冷媒Ｒ１は再度合流することなくＵ字
状に連結された伝熱管１４内で蒸発して、合流器１３に
至る。このときの分流器１２より流出する冷媒Ｒ１の液
相質量流量の比率を図２に矢印の長さで示す。
出して各伝熱管１４で同等に蒸発するものである。分流
器１２で分流した冷媒Ｒ１は再度合流することなくＵ字
状に連結された伝熱管１４内で蒸発して、合流器１３に
至る。このときの分流器１２より流出する冷媒Ｒ１の液
相質量流量の比率を図２に矢印の長さで示す。
【００２８】また、分流１２器と合流器１３を並列に設
置することで、熱交換器１１を通過する全ての空気Ａ１
は、上流側の伝熱管１４の列で、蒸発初期の冷媒Ｒ１と
熱交換することとなり、全ての空気Ａ１が冷却されて熱
交換器１１を通過する為に、効率がよい。
置することで、熱交換器１１を通過する全ての空気Ａ１
は、上流側の伝熱管１４の列で、蒸発初期の冷媒Ｒ１と
熱交換することとなり、全ての空気Ａ１が冷却されて熱
交換器１１を通過する為に、効率がよい。
【００２９】以上により、熱交換器１１の全面で全ての
空気Ａ１が同等に冷却、除湿される為、熱交換効率がよ
い。
空気Ａ１が同等に冷却、除湿される為、熱交換効率がよ
い。
【００３０】以上のように本実施例によれば、分流器１
２と合流器１３と多数のフィン１５は配設された伝熱管
１４とで構成され、分流器１２の直径１２ｒを合流器１
３の１３ｒより太くすることで、分流器１２を適当な直
径に大きくすることが可能となり、分流器１２内の気液
二相流の冷媒Ｒ１をフロス流に保ち、分流器１２に接合
された伝熱管１４に均等に分流され、分流器１２と合流
器１３を並列に設置することで、熱交換器１１の全面で
効率よく熱交換を行える。
２と合流器１３と多数のフィン１５は配設された伝熱管
１４とで構成され、分流器１２の直径１２ｒを合流器１
３の１３ｒより太くすることで、分流器１２を適当な直
径に大きくすることが可能となり、分流器１２内の気液
二相流の冷媒Ｒ１をフロス流に保ち、分流器１２に接合
された伝熱管１４に均等に分流され、分流器１２と合流
器１３を並列に設置することで、熱交換器１１の全面で
効率よく熱交換を行える。
【００３１】以下本発明の他の実施例を図面を参照しな
がら説明する。図４は本発明の他の実施例の熱交換器の
全体を示すもので、２１は熱交換器で、両端が封止され
た筒状の分流器２２には、複数の伝熱管２４が１列に接
合されている。また、並列した合流器２３にも多数のフ
ィン２５が配設された複数の伝熱管２４が接合され、伝
熱管２４は２列に設置されてフィン２５が多数配設され
ている。分流器２２に接合された伝熱管２４とは適宜Ｕ
字状に連結され、冷媒Ｒ２の回路を構成している。分流
器２２には入口管２６が接合され、合流器２３には出口
管２７が接合されている。
がら説明する。図４は本発明の他の実施例の熱交換器の
全体を示すもので、２１は熱交換器で、両端が封止され
た筒状の分流器２２には、複数の伝熱管２４が１列に接
合されている。また、並列した合流器２３にも多数のフ
ィン２５が配設された複数の伝熱管２４が接合され、伝
熱管２４は２列に設置されてフィン２５が多数配設され
ている。分流器２２に接合された伝熱管２４とは適宜Ｕ
字状に連結され、冷媒Ｒ２の回路を構成している。分流
器２２には入口管２６が接合され、合流器２３には出口
管２７が接合されている。
【００３２】図５は熱交換器２１の要部平面図である。
ここで筒状の分流器２２の断面中心線に対して伝熱管２
４が偏心して接合され、分流器２２の直径を適当に大き
くすることが可能となっている。
ここで筒状の分流器２２の断面中心線に対して伝熱管２
４が偏心して接合され、分流器２２の直径を適当に大き
くすることが可能となっている。
【００３３】以上のように構成された熱交換器２１につ
いて、以下図４、図６を用いてその動作を説明する。
いて、以下図４、図６を用いてその動作を説明する。
【００３４】蒸発器として用いられる場合、乾き度の小
さい気液二相状態の冷媒Ｒ２が入口管２６から分流器２
２へ流入する。分流器２２内を上方に流れながら、伝熱
管２４に順次流出していく。適宜Ｕ字状に連結された伝
熱管２４に配設されたフィン２５を介して分流器２２側
の前面より流れ込む空気Ａ２と熱交換しながら蒸発し、
乾き蒸気となった後、合流器２３に至り合流し、出口管
２７から流出する。
さい気液二相状態の冷媒Ｒ２が入口管２６から分流器２
２へ流入する。分流器２２内を上方に流れながら、伝熱
管２４に順次流出していく。適宜Ｕ字状に連結された伝
熱管２４に配設されたフィン２５を介して分流器２２側
の前面より流れ込む空気Ａ２と熱交換しながら蒸発し、
乾き蒸気となった後、合流器２３に至り合流し、出口管
２７から流出する。
【００３５】図６は分流器２２内部の冷媒Ｒ２の状態を
示す断面図で、この時冷媒Ｒ２は、乾き度が小さく、流
速が十分小さい為に、最初からフロス流となる。その後
冷媒Ｒ２は、伝熱管２４に流出するために次第に質量流
量が減少し、流速も減少しながら、上方へ流れるが、流
動様式はフロス流を維持したままである。従って冷媒Ｒ
２は各伝熱管２４に均等に流出して各伝熱管２４で同等
に蒸発するものである。このときの分流器２２より流出
する冷媒Ｒ２の液相質量流量を図６に矢印の長さで示
す。
示す断面図で、この時冷媒Ｒ２は、乾き度が小さく、流
速が十分小さい為に、最初からフロス流となる。その後
冷媒Ｒ２は、伝熱管２４に流出するために次第に質量流
量が減少し、流速も減少しながら、上方へ流れるが、流
動様式はフロス流を維持したままである。従って冷媒Ｒ
２は各伝熱管２４に均等に流出して各伝熱管２４で同等
に蒸発するものである。このときの分流器２２より流出
する冷媒Ｒ２の液相質量流量を図６に矢印の長さで示
す。
【００３６】また、分流器２２と合流器２３を並列に設
置することで、熱交換器２１を通過する空気Ａ２は、上
流側の伝熱管２４の列で、蒸発初期の冷媒Ｒ２と熱交換
することとなり、全ての空気Ａ２が冷却されて熱交換器
２１を通過する為に、効率がよい。
置することで、熱交換器２１を通過する空気Ａ２は、上
流側の伝熱管２４の列で、蒸発初期の冷媒Ｒ２と熱交換
することとなり、全ての空気Ａ２が冷却されて熱交換器
２１を通過する為に、効率がよい。
【００３７】以上により、熱交換器２１の全面で全ての
空気Ａ２が同等に冷却、除湿される為熱交換効率がよ
い。
空気Ａ２が同等に冷却、除湿される為熱交換効率がよ
い。
【００３８】以上のように本実施例によれば、分流器２
２と合流器２３と多数のフィン２５は配設された伝熱管
２４とで構成され、筒状の分流器２２または、筒状の合
流器２３の少なくとも一方で断面中心線に対して伝熱管
２４が偏心して接合されていることで、分流器２２の直
径を十分に大きくすることが可能となり、分流器２２内
の全域で冷媒Ｒ２の気液二相流をフロス流に保ち、分流
器２２に接合された伝熱管２４に均等に分流され、熱交
換器２１の全面で効率よく熱交換を行える。
２と合流器２３と多数のフィン２５は配設された伝熱管
２４とで構成され、筒状の分流器２２または、筒状の合
流器２３の少なくとも一方で断面中心線に対して伝熱管
２４が偏心して接合されていることで、分流器２２の直
径を十分に大きくすることが可能となり、分流器２２内
の全域で冷媒Ｒ２の気液二相流をフロス流に保ち、分流
器２２に接合された伝熱管２４に均等に分流され、熱交
換器２１の全面で効率よく熱交換を行える。
【００３９】尚、本実施例では分流器２２の直径を合流
器２３の直径より大きくしたが、同径でもよく、また合
流器２３を偏心させても同等の効果が得られることは言
うまでもない。
器２３の直径より大きくしたが、同径でもよく、また合
流器２３を偏心させても同等の効果が得られることは言
うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】以上のように本発明の熱交換器につい
て、以下の効果が得られる。
て、以下の効果が得られる。
【００４１】本発明の熱交換器は、熱交換器の一側面に
この側面から離間して鉛直設置された両端が封止された
筒状の分流器と、同じく前記熱交換器の一側面から前記
分流器と等距離離間し且つ互いに平行に設置された両端
が封止された筒状の合流器と、前記分流器と前記合流器
とに略直角に接合された少なくとも二列以上で構成され
た複数の伝熱管と、前記伝熱管に多数配設されたフィン
とから構成され、前記分流器の直径が前記合流器の直径
より大きく、前記分流器または、合流器の少なくとも一
方の断面中心線に対して伝熱管が偏心して接合されてい
ることを特徴とするものであるから分流器から各伝熱管
に均等に冷媒が分流されるとともに、分流器と合流器を
接触させることなく、どちらかの直径を大きくすること
ができ、熱交換器を小型化することが出来る。
この側面から離間して鉛直設置された両端が封止された
筒状の分流器と、同じく前記熱交換器の一側面から前記
分流器と等距離離間し且つ互いに平行に設置された両端
が封止された筒状の合流器と、前記分流器と前記合流器
とに略直角に接合された少なくとも二列以上で構成され
た複数の伝熱管と、前記伝熱管に多数配設されたフィン
とから構成され、前記分流器の直径が前記合流器の直径
より大きく、前記分流器または、合流器の少なくとも一
方の断面中心線に対して伝熱管が偏心して接合されてい
ることを特徴とするものであるから分流器から各伝熱管
に均等に冷媒が分流されるとともに、分流器と合流器を
接触させることなく、どちらかの直径を大きくすること
ができ、熱交換器を小型化することが出来る。
【図１】本発明の一実施例における熱交換器の斜視図
【図２】図１の熱交換器の要部平面図
【図３】図１の熱交換器の要部断面図
【図４】本発明の他の実施例における熱交換器の斜視図
【図５】図４の熱交換器の要部平面図
【図６】図４の熱交換器の要部断面図
【図７】従来の熱交換器の斜視図
【図８】図７の熱交換器の要部断面図
【図９】図７の熱交換器の要部断面図
【図１０】鉛直上向流の流動様式線図
【図１１】流動様式と分流比率との関係のを示す特性図
１１、２１ 熱交換器 １２、２２ 分流器 １３、２３ 合流器 １４、２４ 伝熱管 １５、２５ フィン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平１−160276（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−103682（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25B 39/02 F28D 1/047 F28F 9/02
Claims (1)
- 【請求項１】 熱交換器の一側面にこの側面から離間し
て鉛直設置された両端が封止された筒状の分流器と、同
じく前記熱交換器の一側面から前記分流器と等距離離間
し且つ互いに平行に設置された両端が封止された筒状の
合流器と、前記分流器と前記合流器とに略直角に接合さ
れた少なくとも二列以上で構成された複数の伝熱管と、
前記伝熱管に多数配設されたフィンとから構成され、前
記分流器の直径が前記合流器の直径より大きく、前記分
流器または、合流器の少なくとも一方の断面中心線に対
して伝熱管が偏心して接合されていることを特徴とする
熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04009760A JP3083385B2 (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04009760A JP3083385B2 (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | 熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05203285A JPH05203285A (ja) | 1993-08-10 |
| JP3083385B2 true JP3083385B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=11729237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04009760A Expired - Fee Related JP3083385B2 (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3083385B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
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|---|---|---|---|---|
| JP2008128601A (ja) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Daikin Ind Ltd | クロスフィン式の熱交換器 |
| JP4863218B2 (ja) * | 2007-05-17 | 2012-01-25 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
| WO2015025365A1 (ja) | 2013-08-20 | 2015-02-26 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器、空調機及び冷凍サイクル装置 |
| JP6224443B2 (ja) * | 2013-12-02 | 2017-11-01 | 株式会社コロナ | 潜熱熱交換器および潜熱回収型給湯機 |
| JP6946105B2 (ja) * | 2017-08-02 | 2021-10-06 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 熱交換器 |
| JP6644194B1 (ja) * | 2019-01-21 | 2020-02-12 | 三菱電機株式会社 | 室外機及び空気調和装置 |
-
1992
- 1992-01-23 JP JP04009760A patent/JP3083385B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05203285A (ja) | 1993-08-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |