JP3133897B2 - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JP3133897B2 JP06141581A JP14158194A JP3133897B2 JP 3133897 B2 JP3133897 B2 JP 3133897B2 JP 06141581 A JP06141581 A JP 06141581A JP 14158194 A JP14158194 A JP 14158194A JP 3133897 B2 JP3133897 B2 JP 3133897B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、長手方向を水平にして
配設された冷媒流入側容器及び冷媒流出側容器と、該両
容器間で垂直方向に平行に並べられ当該容器の長手方向
に一列に挿入接続された内部を冷媒が通過する複数の伝
熱管と、該伝熱管の間に固着されたフィンとからなる熱
交換器において、気液二相の冷媒を均等に分配して熱交
換効率を向上させたものに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、空気調和機等の冷凍サイクルを構
成している熱交換器(蒸発器)は、冷媒の循環量が少な
く熱交換能力が小さい場合には、冷媒の管内抵抗が小さ
いため冷媒が通る冷媒通路は単一の冷媒通路でよいが、
冷媒の循環量が多く熱交換能力が大きくなる場合には、
複数の冷媒通路が必要となる。このように複数の冷媒通
路が必要な場合、冷媒を夫々の冷媒通路に均等に流通さ
せて蒸発器の性能を最大限に発揮させるための分配器が
必要となる。
【0003】以下、従来の分流器を備えた熱交換器(蒸
発器)の一例を図8乃至図11とともに説明する。図8
は従来の分流器を備えた熱交換器の一例を示す正面図、
図9は図8の分流器の拡大斜視図、図10は図8の断面
図、図11は従来の分流器の改善例を示す断面図であ
る。
【0004】従来の分流器を備えた熱交換器(蒸発器)
は、長手方向を水平にして円筒状の中空体で形成された
冷媒流入側分流器(容器)11及び冷媒流出側分流器
(容器)12を配設し、該冷媒流入側分流器11と冷媒
流出側分流器12との間に垂直方向に内部を冷媒が通過
する複数の伝熱管13を平行に並べその両端部を夫々当
該両分流器11,12の長手方向に一列に挿入接続し、
該伝熱管13の間に熱交換を効率よく行うためのフィン
14を固着していた。上記伝熱管13は内部を細かく区
切り複数の冷媒流路を形成している。尚、15は上記冷
媒流入側分流器11に設けられた冷媒流入管であり、1
6は上記冷媒流出側分流器12に設けられて冷媒流出管
である。
【0005】このような蒸発器においては、冷媒流入側
分流器11の冷媒流入管15から気液二相状態の冷媒が
冷媒流入側分流器11に流入し、冷媒流入側分流器11
内で分流されて伝熱管13を通り、この伝熱管13内で
液体冷媒が蒸発を行い気液が分離しながら冷媒流出側分
流器12へ流動し、該冷媒流出側分流器12内で分流さ
れた冷媒が合流した後、該冷媒流出側分流器12の冷媒
流出管16から冷媒が流出されていた。
【0006】しかし、冷媒流入側分流器11に挿入接続
された伝熱管13はその挿入量が均一にならず、伝熱管
13の挿入量の多いものと少ないものとで図10に示す
ように誤差bを生じてしまい冷媒の分流に大きな影響を
及ぼす。即ち、気液二相の冷媒は冷媒流入側分流器11
の流入側で液体冷媒と気体冷媒と分離してしまうため、
挿入量の多い伝熱管13の端部は液体冷媒の液面中にあ
るが挿入量の少ない伝熱管11の端部には液体冷媒の液
面が到達せず、挿入量の少ない伝熱管11には液体冷媒
が流れず気体冷媒のみが流れてしまい、不均一な分流と
なり熱交換が効率よく行われなかった。
【0007】このような分流を改善するために、図11
に示すように冷媒流入側分流器11内に、伝熱管13の
端部が挿入される挿入部材17を設けておき、伝熱管1
3の挿入が均一に行われなくても液体冷媒の液面に対し
て伝熱管13の端部が実質的に同一になるように上記挿
入部材17で調整を行っていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図11
に示す分流器においては、冷媒流入側分流器内に別部品
である挿入部材を設ける必要があり、部品点数が多くな
り組み立て工程もそれに伴って増えるため、組み立て効
率が悪いという問題があった。
【0009】本発明の熱交換器は上記の問題に鑑みなさ
れたものであり、伝熱管の端部に傾斜部を設けることに
より、液体冷媒の液面を上昇させ伝熱管の挿入誤差によ
る悪影響をなくし液体冷媒を均等に分流可能とし、液体
冷媒の蒸発を効率よく行わせ熱交換効率を向上させるこ
とを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の請求項1記載の熱交換器は、長手方向を水
平にして配設された冷媒流入側容器及び冷媒流出側容器
と、該両容器間で垂直方向に平行に並べられ当該容器の
長手方向に一列に挿入接続された内部を冷媒が通過する
複数の伝熱管と、該伝熱管の間に固着されたフィンとか
らなる熱交換器において、上記冷媒流入側容器に挿入接
続された上記伝熱管の端部に該冷媒流入側の容器内を流
れる冷媒の流通方向に対して斜めになるように傾斜部を
形成し、該傾斜部を当該伝熱管の挿入誤差寸法よりも大
きい寸法に形成している。そして、請求項2記載の熱交
換器は、上記伝熱管の傾斜部の傾斜方向を交互に逆方向
に形成している。
【0011】また、請求項3記載の熱交換器は、長手方
向を水平にして配設された冷媒流入側容器及び冷媒流出
側容器と、該両容器間で垂直方向に平行に並べられ当該
容器の長手方向に一列に挿入接続された内部を冷媒が通
過する複数の伝熱管と、該伝熱管の間に固着されたフィ
ンとからなる熱交換器において、上記伝熱管の上記冷媒
流入側容器側を水平方向に屈曲し、当該冷媒流入側容器
に対し水平方向から挿入接続している。
【0012】
【作用】請求項1の熱交換器においては、冷媒流入側容
器に流入した冷媒は液体冷媒と気体冷媒とが分離し、液
体冷媒が最も挿入量の大きい伝熱管から流れるが伝熱管
の傾斜部により液体冷媒が流れるのに必要な流路を確保
するまで液面が上昇するため、この傾斜部の傾斜によっ
て伝熱管の挿入量の誤差による影響がなくなり、液体冷
媒が均等に伝熱管に分流され流動する。請求項2の熱交
換器において、傾斜部が交互に形成されているので、伝
熱管を流れる液体冷媒の位置が交互になりフィンによる
熱交換効率が向上する。
【0013】また、請求項3の熱交換器においては、冷
媒流入側容器に水平方向から伝熱管を挿入接続している
ので、液体冷媒の液面に対して伝熱管の挿入量の誤差が
なくなり、液体冷媒は伝熱管に均等に分流されて流通す
る。
【0014】
【実施例】本発明の熱交換器(蒸発器)の第1実施例を
図1乃至図3とともに説明する。図1は本発明の熱交換
器の第1実施例の冷媒流入側分流器を示す正面からみた
断面図、図2は図1の伝熱管部分の側面からみた断面
図、図3は図1の伝熱管の傾斜部の拡大図である。
【0015】本発明の蒸発器は、長手方向を水平にして
円筒状の中空体で形成された冷媒流入側分流器(容器)
1及び冷媒流出側分流器(容器,図示せず)を配設し、
該冷媒流入側分流器1と冷媒流出側分流器との間に垂直
方向に内部を冷媒が通過する複数の伝熱管2を平行に並
べその両端部を夫々当該両分流器1の長手方向に一列に
挿入接続し、該伝熱管2の間に熱交換を効率よく行うた
めのフィン(図示せず)を固着している。上記伝熱管2
は内部を細かく区切り複数の冷媒流路を形成している。
【0016】上記伝熱管2はその上記冷媒流入側分流器
1側の端部に傾斜部3を形成しており、この傾斜部3の
寸法aは上記伝熱管の挿入量の誤差寸法よりも大きい寸
法になるように形成している。尚、4は上記冷媒流入側
分流器1に接続された冷媒流入管である。
【0017】このような蒸発器においては、冷媒流入管
4から気液二相の冷媒が冷媒流入側分流器1内に流入す
ると、該冷媒流入側分流器1内で冷媒は液体冷媒8aと
気体冷媒8bとに分離し、気体冷媒8bは直ぐに伝熱管
2から流れ始めるが液体冷媒8aは液面8cが伝熱管3
の端部まで上昇するまで流路を確保することができず、
この流路が確保されるまで液体冷媒8aの液面8cが上
昇する。
【0018】このとき、伝熱管2の端部には伝熱管2の
挿入量の誤差寸法よりも大きな寸法の傾斜部3が設けら
れているので、液体冷媒8aの液面8cが挿入量の最も
大きい伝熱管2の傾斜部3に到達しても伝熱管2の端部
は傾斜部3となっているため、液体冷媒8aが流れるの
に必要な流路を確保することができず、液体冷媒8aが
伝熱管2を流れず液面8cが上昇する。この液面8cの
上昇量は傾斜部3の寸法が伝熱管2の挿入量の誤差寸法
よりも大きく形成されているので、伝熱管2の挿入量に
バラツキ(誤差)があってもバラツキ量よりも傾斜部3
の傾斜寸法の方が大きくバラツキ量による影響を無くす
ことができ、液体冷媒8aを伝熱管2に均等に分流する
ことができ、液体冷媒8aが流れる歳に過大な圧力損失
を生じることもなくなる。
【0019】次に、本発明の熱交換器の第2実施例を図
4及び図5とともに説明する。図4は本発明の熱交換器
の第2実施例の冷媒流入側分流器を示す正面からみた断
面図、図5は図4の伝熱管部分の側面からみた断面図で
ある。
【0020】本発明の熱交換器の第2実施例は、冷媒流
入側分流器1に挿入接続されている伝熱管2の傾斜部3
の傾斜方向を交互に逆方向に形成している。上記熱交換
器においては、第1実施例と同様に液体冷媒8aを伝熱
管3に均等に分流することができ、しかも、伝熱管2内
を流れる液体冷媒8aの位置は傾斜部3の傾斜方向が交
互に逆方向に形成されているので夫々逆の位置となり、
伝熱管2とフィンによる熱交換を促進するための送風フ
ァンからの送風に対し、隣り合う伝熱管2内の液体冷媒
8aの位置が風上側と風下側と交互に位置しているの
で、フィンの間に流れる送風空気への伝熱効率を向上さ
せることができ、熱交換効率を向上させることができ
る。
【0021】更に、本発明の熱交換器の第3実施例を図
6及び図7とともに説明する。図6は本発明の熱交換器
の第3実施例の冷媒流入側分流器を示す側面図、図7は
図6の要部拡大断面図である。
【0022】本発明の熱交換器の第3実施例は、長手方
向を水平にして円筒状の中空体で形成された冷媒流入側
分流器(容器)5及び冷媒流出側分流器(容器)6を配
設し、該冷媒流入側分流器5と冷媒流出側分流器6との
間に垂直方向に内部を冷媒が通過する複数の伝熱管7を
平行に並べその両端部を夫々当該両分流器5,6の長手
方向に一列に挿入接続し、該伝熱管7の間に熱交換を効
率よく行うためのフィン(図示せず)を固着している。
上記伝熱管7はその上記冷媒流入側分流器5側を水平方
向へ屈曲しており、そして、上記冷媒流入側分流器5に
水平方向から挿入接続している。
【0023】上記熱交換器においては、冷媒流入側分流
器5内へ流入した気液二相の冷媒のうち液体冷媒8aの
液面8cに対する伝熱管7の端部開口の高さが、伝熱管
7の挿入量にバラツキ(誤差)があってもすべて同一と
なるため、液体冷媒8aを伝熱管7の挿入量のバラツキ
に関係なく液体冷媒8aを均等に分流することができ液
体冷媒8aの蒸発効率がよく熱交換能力を向上させるこ
とができる。
【0024】
【発明の効果】請求項1記載の熱交換器は、伝熱管の端
部には伝熱管の挿入量の誤差寸法よりも大きな寸法の傾
斜部が設けられているので、液体冷媒の液面が挿入量の
最も大きい伝熱管の傾斜部に到達しても伝熱管の端部は
傾斜部となっているため、液体冷媒が流れるのに必要な
流路を確保することができず、液体冷媒が伝熱管を流れ
ず液面が上昇する。この液面の上昇量は傾斜部の寸法が
伝熱管の挿入量の誤差寸法よりも大きく形成されている
ので、伝熱管の挿入量にバラツキ(誤差)があってもバ
ラツキ量よりも傾斜部の傾斜寸法の方が大きくバラツキ
量による影響を別部材を用いることなく無くすことがで
き、液体冷媒を伝熱管に均等に分流することができ、組
み立て効率を向上させることができる。請求項2記載の
熱交換器は、伝熱管内を流れる液体冷媒の位置は傾斜部
の傾斜方向が交互に逆方向に形成されているので夫々逆
の位置となり、フィンへの伝熱効率を向上させることが
でき、熱交換効率を向上させることができる。
【0025】また、請求項3記載の熱交換器は、冷媒流
入側分流器内へ流入した気液二相の冷媒のうち液体冷媒
の液面に対する伝熱管の端部開口の高さが、伝熱管の挿
入量にバラツキ(誤差)があってもすべて同一となるた
め、液体冷媒を伝熱管の挿入量のバラツキに関係なく液
体冷媒を均等に分流することができ液体冷媒の蒸発効率
がよく熱交換能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱交換器の第1実施例の冷媒流入側分
流器を示す正面からみた断面図である。
【図2】図1の伝熱管部分の側面からみた断面図であ
る。
【図3】図1の伝熱管の傾斜部の拡大図である。
【図4】本発明の熱交換器の第2実施例の冷媒流入側分
流器を示す正面からみた断面図である。
【図5】図4の伝熱管部分の側面からみた断面図であ
る。
【図6】本発明の熱交換器の第3実施例の冷媒流入側分
流器を示す側面図である。
【図7】図6の要部拡大断面図である。
【図8】従来の分流器を備えた熱交換器の一例を示す正
面図である。
【図9】図8の分流器の拡大斜視図である。
【図10】図8の断面図である。
【図11】従来の分流器の改善例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 冷媒流入側分流器 2 伝熱管 3 傾斜部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 39/02 F28F 9/26

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長手方向を水平にして配設された冷媒流
    入側容器及び冷媒流出側容器と、 該両容器間で垂直方向に平行に並べられ当該容器の長手
    方向に一列に挿入接続された内部を冷媒が通過する複数
    の伝熱管と、 該伝熱管の間に固着されたフィンからなる熱交換器にお
    いて、 上記冷媒流入側容器に挿入接続された上記伝熱管の端部
    に該冷媒流入側の容器内を流れる冷媒の流通方向に対し
    て斜めになるように傾斜部を形成し、 該傾斜部を当該伝熱管の挿入誤差寸法よりも大きい寸法
    形成し、 上記伝熱管の傾斜部の傾斜方向を交互に逆方向に 形成し
    たことを特徴とする熱交換器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009104295A1 (ja) 2008-02-19 2009-08-27 シャープ株式会社 熱交換器

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WO2009104295A1 (ja) 2008-02-19 2009-08-27 シャープ株式会社 熱交換器

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