JP3818270B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に係り、より特別には積層型又はフィンチューブタイプの熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、図２に示すように、平行に配列されたチューブ４の両端を筒状のヘッダ２，３に接続した積層型熱交換器１０があり、たとえば車両用空調装置の蒸発器や凝縮器に用いられている。しかし問題点として、この熱交換器１０をヘッダ２，３が垂直になるような姿勢で使用した場合、エバポレータで考えると、熱交換器に流入してくる熱流体が気液二相のため、ヘッダ２，３内で気液分離してチューブ４への冷媒分配が悪化するという問題があった。
【０００３】
そのため、たとえば従来の公知技術として、図３に示されるように、入口部に冷媒を均一に分配するディストリビュータ３１を設置したり、あるいは、ヘッダ内に別部品を挿入することで冷媒分配の改善をしてきた（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）が、いずれも部品点数が増え、コストが高くなる等の問題があった。
【特許文献１】
特開平第５−３４６２９７号（第２頁）
【特許文献２】
実公平第７−１７９６１号（第２頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、部品点数を増加させることなく、冷媒分配を改善することのできる熱交換器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の形態では、熱交換器は上述した目的を達成するために、冷媒が最初に流入する細長い入口ヘッダと、前記入口ヘッダに接続されていて冷媒が前記入口ヘッダから流入する複数のチューブとを具備する。更に該熱交換器は、前記複数のチューブが前記細長い入口ヘッダの一部分に集中して配置されることを特徴とする。
【０００６】
この様に構成することにより、熱交換器の主な熱交換部を形成する複数のチューブを、液体冷媒が集中して溜まる入口ヘッダの一部分に接続させることにより、複数のチューブに等しく液体冷媒を供給して、熱交換器と空気等の媒体との間で均一に熱交換することを可能にする。
複数のチューブに均等に液体冷媒を供給させることによる、均等な熱交換作用を構成部品の追加による部品点数を増加することなく実施可能であり、従って部品点数の増加による製造コストの高騰を招かない。
【０００７】
本発明の請求項２の形態では、上記請求項１の形態に従い、前記細長い入口ヘッダは実質的に直立するように配置されており、前記複数のチューブは前記細長い入口ヘッダの底部付近に集中して配置されることを特徴とする。
本形態によれば、入口ヘッダを実質的に直立して配置することにより、入口ヘッダの下部に集中した液体冷媒を、入口ヘッダの底部付近に複数のチューブを接続させることにより、複数のチューブに等しく液体冷媒を供給して、熱交換器と熱交換する空気等の媒体を均一に熱交換することを可能にする。
【０００８】
本発明の請求項３の形態では、上記請求項１又は２のいずれかの形態において、冷媒がそこから流出する出口ヘッダを具備することを特徴とする。
本形態によれば、本発明の熱交換器をより具体化する形態を開示する。
【０００９】
本発明の請求項４の形態では、上記請求項１から３の形態のいずれか一項において、該熱交換器は積層型であることを特徴とする。
本形態によれば、本発明の対象となる熱交換器のタイプをより具体化する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態の装置を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る熱交換器の一つの実施の形態の図解的な正面図を示す。ここでは図１を参照すると、図２及び図３に開示される従来技術の例の要素部分と同じ又は同様である図１の要素部分は、同じ参照符号により指定されている。
【００１１】
図１を参照すると、本実施の形態のフィンチューブタイプの熱交換器１を示している。熱交換器１は、設置された状態で示されており、両端において２つの細長い円筒状のヘッダ２，３を、実質的に垂直な状態で具備する。図面の左側のヘッダは入口ヘッダ２であり、その頂部に付近に冷媒入口７を具備しており、右側のヘッダは出口ヘッダ３であり、その底部付近に冷媒出口８を具備する。ヘッダ２と３には冷媒の通路であるパイプ状の複数のチューブ４が、直角である水平方向から実質的に等間隔で接続される。チューブ４には放熱面積を増大するために、複数のフィン５が設置される。チューブ４とフィン５は、熱交換を行なうコア６を形成する。
【００１２】
出口ヘッダ３に接続されるチューブ４は、従来の熱交換器と同様にフィン５の寸法に対応する広い間隔で配置されるが、その一方で入口ヘッダ２に接続されるチューブ４は、入口ヘッダ２への接続部においてチューブ４間の間隔が狭くされており、図１に示すように、チューブ４が入口ヘッダ２の底部付近に集中するように配置される。この様に、チューブ４の入口ヘッダ２への接続部においてチューブピッチが小さくなっていることが本発明の特徴である。
【００１３】
次に本発明に作動について説明するが、分り易くするため作動は、本実施の形態の熱交換器１を空調装置のエバポレータとして使用する場合について説明する。一般的にコンデンサ（図示されない）で液化された高圧の冷媒は絞り（図示されない）で減圧された後に、冷媒入口７から熱交換器１に導入され、一旦入口ヘッダ２に流入する。冷媒は絞りで減圧されるので、一部が気化し、気液二相になっている場合がある。入口ヘッダ２において冷媒の滞留時間が長いので、気液の二相からなる冷媒は分離し、この場合通常多くの割合を占める液体冷媒は、入口ヘッダ２の下部側に溜まり、気体の冷媒は入口ヘッダ２の上部に分離する。液体冷媒はそこから各チューブ４に分配される。この様子は、図４（Ｂ）に分かり易く示されている。
【００１４】
本実施の形態においては、各チューブ４は入口ヘッダ２の底部に集中して接続されているので、各チューブ４には液体冷媒が分配される。従って、本実施の形態のエバポレータにおいては、チューブ４内を通過する液体冷媒が、チューブ４の外側を通過する高温の空気と熱交換して気化されて気化熱を吸収することにより、効率良く冷却を行うことが出来る。即ち従来の熱交換器に比べて、一部のチューブを気体冷媒が通過する可能性はより低くなる。
一方従来例の熱交換器においては、図４（Ａ）に示すように、入口ヘッダ２の下部に溜まった液体冷媒が下部のチューブ４に流入し、入口ヘッダ２の上部に溜まった気体冷媒は上部のチューブ４に流入する。従って、従来の熱交換器においては、空気の冷却に寄与するのは液体冷媒のため、ヘッダ上側で接続されているチューブではほとんど空気を冷却しておらず、コア６からの吹出し空気に温度差が見られていた。
【００１５】
次に上記実施の形態の効果及び作用について説明する。
本発明の実施の形態の熱交換器により以下の効果が期待できる。
・少なくとも冷媒をチューブへ流入させる側のヘッダにて、チューブのピッチを小さくすることで、ヘッダ内の液冷媒をチューブへ積極的に流入させることが出来るため、コアからの吹出し空気温度の温度差を抑えることが出来る。
・この様に熱交換器の複数のチューブの全てに液体冷媒を流すことの出来る可能性を高め、更に効率良い冷却をするために、部品点数の増加を招くことがない。
・従って、部品点数の増加による製造コストの増加を招くこともない。
【００１６】
上記の説明において、本実施の形態のヘッダは円筒形状として説明されたがこれ以外の形状、例えば四角形や正方形又は多角形等の断面形状を有する筒状体であっても良い。
本発明の熱交換器は２つの細長いヘッダが略垂直に直立する状態で設置される熱交換器として記載されたが、前記ヘッダが傾斜して設置されたり、略水平に設置される熱交換器であっても良い。
また、本実施例では本発明がエバポレータとして使用される例を示したが、それ以外の用途に使用されても良く、本発明の適用対象はエバポレータに限定するものではない。
【００１７】
上記の実施の形態は本発明の一例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一つの実施の形態の熱交換器の図解的な正面図である。
【図２】図２は、従来技術の熱交換器の例の図解的な正面図である。
【図３】図３は、図２の従来技術の熱交換器の問題に対処した公知技術の熱交換器の例の図解的な立体図である。
【図４】図４は、従来技術の熱交換器の例（図４（Ａ））と本発明の熱交換器（図４（Ｂ））との相違を説明する図解的な熱交換器の入口ヘッダ付近の側断面図である。
【符号の説明】
１…熱交換器
２…入口ヘッダ
３…出口ヘッダ
４…チューブ
５…フィン
６…コア
７…冷媒入口
８…冷媒出口

Claims (4)

1. 熱交換器において、この熱交換器は、
   冷媒が最初に流入する細長い入口ヘッダと、
   前記入口ヘッダに接続されていて冷媒が前記入口ヘッダから流入する複数のチューブと、
   を具備しており、
   前記複数のチューブは前記細長い入口ヘッダの一部分に集中して配置されることを特徴とする熱交換器。
2. 前記細長い入口ヘッダは実質的に直立するように配置されており、前記複数のチューブは前記細長い入口ヘッダの底部付近に集中して配置されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 冷媒がそこから流出する出口ヘッダを具備することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の熱交換器。
4. 該熱交換器は積層型であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器。

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