JP3829452B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機などに使用される熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２４は、従来の熱交換器の一例を示す斜視図である（日本機械学会論文集第５６巻５３０号、１９９０年１０月発行、以下、従来技術１という）。この熱交換器は、伝熱管２０に細線フィン２１を交互に編み込んで熱的接触を確保すると共に、細線フィン２１によって位置決めと固定を行い、複数の伝熱管２０に冷媒などの熱交換流体を流すようになっている。
図２５は、従来の熱交換器の他の一例を示す平面図である（特開昭６−３３１２９０号公報、以下、従来技術２という）。この熱交換器では、伝熱管２０と細線フィン２１を接合してある。
【０００３】
図２６は、従来の熱交換器の別の一例を示す正面図である（以下、従来技術３という）。低温の熱交換流体を配管２２からヘッダー２３に流入させ、ヘッダー２３に接続した複数の伝熱管２０の内部に流して流体を冷却し、冷房を行う。
図２７は、従来の冷凍機用分配装置の一例を示す斜視図である（特開平７ー１２０１０７号公報、以下、従来技術４という）。この分配装置は、伝熱管２０、分配器２４、分配管２５、熱交換器２６からなり、長さの異なる各分配管２５の内径をその長さに対して等圧損となる内径としてある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成した従来技術１及び２で示した熱交１換器では、それぞれの伝熱管２０を流れる熱交換流体の乾き度や流量等の均一化が困難であった。
また、従来技術３に示した熱交換器では、熱交換流体がヘッダー２３から各伝熱管２０に気液共存で流入する場合、液相の熱交換流体が多く流入した伝熱管２０と気相の熱交換流体が多く流入した伝熱管２０とができ、各伝熱管２０の間に熱交換流体が蒸発する量の違いが生じて熱交換量がばらつき、熱交換効率が低下する場合があった。また、配管２２近傍の伝熱管２０に流した熱交換流体と配管２２から離れた伝熱管２０に流した熱交換流体の流量が異なり、熱交換量がばらついて、熱交換器効率が低下する場合があった。
【０００５】
さらに、従来技術４に示す冷凍機用分配装置では、熱交換器２６に分配器２４や分配管２５を取り付ける必要があり、量産性や信頼性に問題があると共に、熱交換器２６を組み込むユニット内に、分配器２４の設置場所も確保しなければならないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、熱交換流体の分配性能を良くして熱交換効率を向上させ、構造を簡略化して量産しやすくした熱交換器を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る熱交換器は、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され該空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダーを上部空間室と複数の空間部からなる下部空間室とにより形成してこれら上部空間室と各下部空間室とをそれぞれ幅狭の流入路によって連通し、上部空間室の一端にその長手方向と平行に流入管を接続すると共に、各下部空間室にそれぞれ複数の伝熱管を流入管と直交して接続した。
【０００８】
本発明にかかる熱交換器は、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、空間部の全部又は一部に伝熱管が接続されるほぼ平行な側壁を有する幅狭空間部を設け、幅狭空間部を最小隙間によって構成した。
【０００９】
また、幅狭空間部の側壁面と伝熱管を平行に配向させ、側壁面に対して流入管をほぼ直交させるか又は平行に配向させた。
さらに、伝熱管の空間側開口部をほぼ同じ高さに配設した。
また、伝熱管をヘッダーの下部または上部のいずれかに配設した。
【００１０】
さらに、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダーの下部を上下に貫通し空間部内の上壁近傍に空間側開口部を配設した流入管と、ヘッダーの上部を上下に貫通し空間部内の下壁近傍に空間側開口部を配設した伝熱管とを備えた。
【００１１】
また、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管が熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダーの一方の側部を水平に貫通し空間部内に空間側開口部を配設した伝熱管と、ヘッダーの他方の側部を水平に貫通し空間部内に空間側開口部を配設した流入管とを備えた。
【００１２】
さらに、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダー側部の上下方向の中央部近傍を空間部方向に突設させ、突設部に傾斜面を設けて傾斜面に伝熱管の空間側開口部を近接又は接触させた。
【００１３】
また、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備えた。
さらに、ヘッダーの空間部下壁に傾斜部を形成し、伝熱管の空間側開口部を傾斜部に近接又は接触させた。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１の要部を示す縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。１は冷媒を分配するヘッダー（分配器）で、水平かつ上下平行に、直方体形状で１個の連続した空間部からなる上部空間室２と、複数の空間部からなる下部空間室３とが設けられており、これらの空間室２，３の間には上下方向に幅狭の流入路４が設けてある。５は上部空間室２の長手方向の一端に水平に接続した流入管で、その空間側開口部５ａが上部空間室２内に挿入してある。
６は下部空間室３の下部に流入管５と直交して垂直に接続した複数の伝熱管で、その上部の空間側開口部６ａが数本ごとにそれぞれ下部空間室３内に挿入してある。なお、図示していないが、この伝熱管６はフィンと熱接触を行うようになっている。
【００１５】
上記のように構成した実施の形態１の作用を説明する。冷媒などの低温の熱交換媒体は、流入管５から冷媒を分配するヘッダー１内に流入し、上部空間室２内を気液２相の状態でａ方向に流れ、複数の流入路４に流入するが、流入路４は狭くなっているので液膜ができやすく、ガスのみが下部空間室３に流れることはない。こうして、熱交換媒体は気液入り乱れて下部空間室３に流れ込み、ここから複数の伝熱管６に導かれて、各伝熱管６へ均一に分配される。
実施の形態１によれば、熱交換流体の分配性能を良くして熱交換効率を向上させることができる。
【００１６】
［実施の形態２］
図３は本発明の実施の形態２の要部の縦断面図である。１ａ，１ｂはそれぞれ水平かつ上下平行で独立に形成された冷媒を分配する上部ヘッダー及び下部ヘッダーで、上部ヘッダー１ａは１個、下部ヘッダー１ｂは複数個から形成されており、それぞれには直方体形状の空間部からなる上部空間室２および下部空間室３が設けられ、これらの間には上下方向に幅狭の流入路４が設けてある。５は上部空間室２の長手方向の一端に水平に接続した流入管で、その空間側開口部５ａが上部空間室２内に挿入してある。
６は下部ヘッダー１の下部に流入管５と直交して垂直に接続した複数の伝熱管で、その上部の空間部側開口部６ａが数本ごとにそれぞれの下部空間室３内に挿入してある。
上記のように構成した実施の形態２の作用及び効果は、実施の形態１と実質的に同様なので、説明は省略する。
【００１７】
［実施の形態３］
図４は本発明の実施の形態３の要部の縦断面図、図５は図４のＢ−Ｂ断面図である。１は冷媒を分配するヘッダーで、水平方向に向かって直方体形状で幅狭の空間部からなる幅狭空間室７が設けてある。６はヘッダー１の下部に垂直に、すなわち幅狭空間室７の側壁８，９の上下の面に平行に取り付けた複数の伝熱管で、狭空間室７の長手方向の同一直線状に等間隔に配設され、その上部に位置する空間側開口部６ａが幅狭空間室７の下壁１０の幅方向の中央部近傍に開口して接続してある。なお、幅狭空間室７の側壁８，９間は、その間を表面張力によって液膜を形成することが可能な狭い距離の隙間（以下、最少隙間Ｌという）によって構成し、伝熱管６の内径とほぼ等しくなっている。
【００１８】
５は幅狭空間室７内に熱交換流体を流入するための流入管で、幅狭空間室７の上部の側壁８，９の面に直交して取り付けられて、伝熱管６の本数よりも少なくして等間隔で配設され、その空間側開口部５ａが一方の側壁８の壁面に開口して接続してある。
【００１９】
上記のように構成した実施の形態３の作用を説明する。冷媒などの低温の熱交換流体は、流入管５内をその内壁面に沿って液相が流れ、中心部には気相が流れるという気液２相のいわゆる環状流の流動様式で流れる。そして、ヘッダー１の幅狭空間室７内に流入し、この際、側壁９に突き当たって液相の慣性力で分散されて気液が入り乱れ、最小隙間Ｌの幅狭空間室７内で表面張力によって液膜が形成される。そして、この表面張力によって気液入り乱れたまま伝熱管６方向に導かれ、各伝熱管１に均一に液分配される。
【００２０】
熱交換器の熱交換効率は、液相の熱交換流体の流量に影響を受け、液相の供給が得られないと熱交換率は低下する。従って、上記の構造をとることによって、確実に液相の熱交換流体の供給が得られ、熱交換効率を向上させることができる。
例えば、側壁８，９の最小隙間Ｌが、表面張力による液膜形成が困難である５ｍｍ程度であったとすると、重力の影響がでて、伝熱管６に導かれる前に液が重力方向下部に集まってしまい、熱交換流体は慣性力によってヘッダー流入部から一番離れた伝熱管６に導かれ、不均一分配となって熱交換効率が悪化する。
【００２１】
［実施の形態４］
図６は本発明の実施の形態４の要部の縦断面図、図７は図６のＣ−Ｃ断面図である。実施の形態３では側面８，９間の幅を下壁１０から上壁１２まで一定にして幅狭空間室７を形成したが、実施の形態４では、空間部の上下方向のほぼ中央より下部に幅狭空間室７を形成し、上部の側壁は両側方向に等しく拡幅し、側壁間間隔を最小隙間Ｌの間隔よりも広くして、拡幅空間室１３を形成したものである。その他の構成、作用、効果は、実施の形態３で示した場合とほぼ同様なので、説明を省略する。
【００２２】
［実施の形態５］
図８は本発明の実施の形態５の要部の縦断面図、図９は図８のＤ−Ｄ断面図である。なお、実施の形態３と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略する。実施の形態３では、流入管５は幅狭空間室７の側壁８，９の面に直交させ、その空間側開口部５ａを一方の側壁８の側面に開口して接続したが、実施の形態５では、流入管５をヘッダー１の上部に垂直に、すなわち幅狭空間室７の側壁８，９の上下の面方向に平行に取り付け、その下部に位置する空間側開口部５ａが幅狭空間室７の上壁１２の幅方向の中央部近傍に開口して接続され、伝熱管６と流入管５が幅狭空間室７を介して直線状になるようにしてある。
【００２３】
上記のように構成した実施の形態５の作用は、熱交換流体が流入管５を上から下に流れてヘッダー１内に流入する以外は、実施の形態３で示した場合とほぼ同様である。
実施の形態５によれば、流入管５と伝熱管６とが直線状に配設されてその間に遮蔽物がないため、ヘッダー１の側壁８，９の間隙をあまり狭くできない場合、すなわち表面張力よりも重力の影響によって気液が分離する流れの場合には、一部液相の慣性力をそのまま利用し、遮蔽物がないために液を流入管付近の伝熱管６へと導くことができ、狭空間室７の最小間隙Ｌがあまり狭くなくても各伝熱管６への液分配量が均一になる。
【００２４】
［実施の形態６］
図１０は本発明の実施の形態６の要部の縦断面図、図１１は図１０のＥ−Ｅ断面図である。実施の形態５では、側面の幅を下壁１０から上壁１２まで一定にして幅狭空間室７を形成したが、実施の形態６では、空間部の上下方向のほぼ中央より下部に幅狭空間室７を形成し、上部の側壁は両側方向に等しく拡幅し、側壁間間隔を最小隙間Ｌの間隔よりも広くして、拡幅空間室１３を形成したものである。その他の構成、作用、効果は、実施の形態５で示した場合とほぼ同様なので、説明を省略する。
【００２５】
［実施の形態７］
図１２は本発明の実施の形態７の断面図、図１３は図１２のＦ−Ｆ断面図である。実施の形態３では、側面の幅を下壁１０から上壁１２まで一定にして幅狭空間室７を形成したが、実施の形態７では、空間部の流入管５の空間側開口部５ａ近傍より下部に幅狭空間室７を形成し、上部の側壁は空間側開口部５ａ側を拡幅し、側壁間隔を最小隙間Ｌの間隔よりも広くして、拡幅空間室１３ａを形成したものである。
【００２６】
上記のように構成した実施の形態７によれば、流入管５を通ってヘッダー１の拡幅空間室１３ａ方向に導かれた熱交換流体は、拡幅空間室１３ａの側壁９に突き当たりここで液相の慣性力が分散されて気液が入り乱れ、幅狭空間室７に進む。幅狭空間室７の側壁８，９はほぼ平行に形成されてその間隔は伝熱管６の内径程度に狭い空間であるため、表面張力によって気液入り乱れたままでさらに伝熱管６へと導かれる。この際、伝熱管６の空間側開口部６ａが同じ高さに位置するので、重力の影響による液相の偏った流れを抑えることができ、液分配量が均一になる。
その他の構成、作用、効果は、実施の形態３で示した場合とほぼ同様なので、説明を省略する。
【００２７】
［実施の形態８］
図１４は本発明の実施の形態８の要部の縦断面図、図１５は図１４のＧ−Ｇ断面図である。１は冷媒分配のヘッダーで、空間室の上下方向のほぼ中央より上部に幅狭空間室７を形成し、下部の側壁は両側方向に等しく拡幅し、側壁間間隔を最小隙間Ｌの間隔よりも広くして、拡幅空間室１３を設けたものである。
【００２８】
６はヘッダー１の上方に垂直にすなわち幅狭空間室７の側壁８，９の上下の面方向に平行に取り付けた複数の伝熱管で、幅狭空間室７の長手方向の同一直線上に等間隔に配設され、その下部に位置する空間側開口部６ａが幅狭空間室７の上壁１２の幅方向の中央部近傍に開口して接続してある。なお、幅狭空間室７の側壁８，９間は、最小隙間Ｌによって構成し、伝熱管６の内径とほぼ等しくなっている。
【００２９】
５はヘッダー１の下部に垂直にすなわち幅狭空間室７の側壁８，９の上下の面方向に平行に取り付けた流入管で、その上部に位置する空間側開口部５ａが幅狭空間室７の上壁１２の幅方向の中央部近傍に開口して接続され、その数は、伝熱管１の本数よりも少なく等間隔に配設されている。
【００３０】
上記のように構成した実施の形態８によれば、流入管５からヘッダー１の空間部に流入する熱交換流体の速度が小さい場合に、伝熱管６をヘッダー１の上部に設置したので、重力の効果でヘッダー１の長手方向に均一な厚みの液膜ができやすくなり、各伝熱管６への液分配を均一にすることができる。
【００３１】
［実施の形態９］
図１６は本発明の実施の形態９の要部の縦断面図、図１７は図１６のＨ−Ｈ断面図である。１は冷媒分配のヘッダーで、１４はヘッダー１に設けた直方体形状の空間室である。６はヘッダー１の上部を上下に貫通し下部に位置する空間側開口部６ａが空間室１４の下壁１０の近傍まで挿入された伝熱管である。そして、この伝熱管６は、上壁１２に垂直に、すなわち空間室１４の側壁８ａ，９ａの上下の面方向に平行に複数個取り付けられ、空間室１４の長手方向の同一直線上で一方の側壁８ａ側に寄せて等間隔に配設されている。
【００３２】
５はヘッダー１の下部を上下に貫通し上部に位置する空間側開口部５ａが空間室１４の上壁１２の近傍まで挿入された流入管である。そして、この流入管５は、下壁１０に垂直に、すなわち空間室１４の側壁８ａ，９ａの上下の面方向に平行に取り付けられ、空間室１４の長手方向の同一直線上で他方の側壁８ｂ側に寄せて配設されている。
【００３３】
実施の形態９によれば、流入管５からヘッダー１の空間室１４内に流入する熱交換体は、空間室１４の上壁１２に衝突し、慣性力で長手方向に分散される。その結果、空間室１４の下部に均一な液膜が形成されるため、空間室１４内の下部近傍に位置する各伝熱管６への液分配を均一にすることができる。
【００３４】
［実施の形態１０］
図１８は本発明の実施の形態１０の要部の平断面図、図１９は図１８のＩ−Ｉ断面図である。１は冷媒分配のヘッダーで、１５はヘッダー１に設けた直方体形状の空間室である。６はヘッダー１の側部を水平に貫通し空間側開口部６ａが空間室１４の他方の側壁９ａ近傍まで挿入された伝熱管である。そして、この伝熱管６は、側壁８ａ，９ａに垂直に、すなわち空間室１４の側壁１２ａと側壁１０ａの水平な面方向に平行に複数個取り付けられ、空間室１４の長手方向の同一直線上で下壁１０側に寄せて等間隔に配設されている。
【００３５】
５はヘッダー１の側部を水平に貫通し空間側開口部５ａが空間室１４の一方の側壁８ａ近傍まで挿入された流入管である。そして、この流入管５は、側壁８ａ，９ａに垂直に、すなわち空間室１４の側壁１２ａと側壁１０ａの水平な面方向に平行に取り付けられ、上壁１２側に寄せて配設されている。
【００３６】
実施の形態１０によれば、流入管５からヘッダー１の空間室１４に流入する熱交換体は、空間室１４の一方の側壁８ａに衝突し、慣性力が長手方向に分散される。その結果、空間室１４の下部に均一な液膜が形成されるため、空間室１４内の下部近傍に位置する各伝熱管６への液分配を均一にすることができる。また、伝熱管６は一方の側壁８ａの下部より空間室１４内に突き出し、流入管５は他方の側壁９ａの上部より空間室１４内に突き出しているため、伝熱管６、流入管５とも突き出ししろの制御があまり必要でなく製作が容易である。
【００３７】
［実施の形態１１］
図２０は本発明の実施の形態１１の要部の縦断面図、図２１は図２０のＪ−Ｊ断面図である。１は冷媒分配のヘッダーで、１４はヘッダー１に設けた空間室である。１２，１０は空間室１４の上壁および下壁、８ａ，９ａは側壁で、一方の側壁８ａの上下方向の中央部近傍を断面ほぼく字状に空間室１４の内側方向に折り曲げて突設部１５を形成し、空間室１４を上下の２つの空間部に区切っている。
【００３８】
６はヘッダー１の上部に垂直に、すなわち空間室１４の側壁８ａ，９ａの面と平行に取り付けた複数の伝熱管で、空間室１４の長手方向の同一直線上に等間隔に配設され、ヘッダー１の上部を上下に貫通し下部に位置する空間側開口部５ａが空間室１４の中央部近傍まで挿入され、その先端部の側壁８ａ側が突設部１５の上部斜面１５ａに近接又は接触するようにしてある。
５はヘッダー１の下部に垂直に、すなわち空間室１４の側壁８ａ，９ａの面と平行に取り付けた流入管で、その上部に位置する空間側開口部５ａが空間室１４の下壁１０の幅方向の中央部近傍に開口して接続されている。
【００３９】
実施の形態１１によれば、流入管５からヘッダー１の空間室１４下部に流入した熱交換体は、ヘッダー１の突設部１５の下部斜面１５ａによって慣性力で分散され、その後、伝熱管６が挿入してある空間室１４上部へと移動するが、重力の効果で液面厚みは長手方向で均一となる。その結果、各伝熱管６への熱交換流体の分配が均一になり、熱交換効率を向上させることができる。
【００４０】
［実施の形態１２］
図２２は本発明の実施の形態１２の要部の縦断面図、図２３は図２２のＫ−Ｋ断面図である。１は冷媒分配のヘッダーで、１４はヘッダー１に設けた直方体形状の空間室である。１２，１０は空間室１４の上壁および下壁、８ａ，９ａは側壁であり、１６は空間室１４の下壁１０に設けた傾斜部で、側壁８ａから側壁９ａ方向に傾斜している。
【００４１】
６はヘッダー１の上部に垂直に、すなわち空間室１４の側壁８ａ，９ａの面と平行に上壁１２の幅方向の中央部近傍に取り付けた複数の伝熱管で、空間室１４の長手方向の同一直線上に等間隔に配設され、ヘッダー１の上部を上下に貫通し下部に位置する空間側開口部５ａが空間室１４の傾斜部１６まで挿入され、その先端部の側壁８ａ側が傾斜部１６の上部斜面１６ａに接触又は近接するようにしてある。
【００４２】
５はヘッダー１の下部に垂直に、すなわち空間室１４の側壁８ａ，９ａの面と平行に取り付けた流入管で、空間室１４の下部の幅方向の中央部近傍より下壁１０、傾斜部１６を貫通して、空間側開口部５ａが上壁１２近傍まで挿入してある。
【００４３】
上記のように構成した実施の形態１２によれば、流入管５からヘッダー１の空間室１４内に流入した熱交換流体は、重力の影響で、空間室１４の下部で液面の厚みが長手方向で均一になる。その結果、伝熱管６を熱交換流体の液相側に設置しているため、熱交換流体の分配が均一にでき、熱交換効率を向上させることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明に係る熱交換器は、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダーを上部空間室と複数の空間部からなる下部空間室とにより形成してこれら上部空間室と各下部空間室とをそれぞれ幅狭の流入路によって連通し、上部空間室の一端にその長手方向と平行に流入管を接続すると共に、各下部空間室にそれぞれ複数の伝熱管を流入管と直交して接続したので、熱交換流体の分配性能をよくして熱交換効率を向上させることができる。
【００４５】
また、本発明に係る熱交換器は、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、空間部の全部又は一部に伝熱管が接続されるほぼ平行な側壁を有する幅狭空間部を設けこの幅狭空間部を最小隙間によって構成したので、各伝熱管に熱交換流体の気相液相を均等に分配することができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００４６】
また、幅狭空間部の側壁面と伝熱管を平行に配向させ、側壁面に対して流入管をほぼ直交させるか又は平行に配向させたので、各伝熱管に熱交換流体の気相液相を均等に分配することができ、熱交換効率を向上させることができる。
さらに、伝熱管の空間側開口部をほぼ同じ高さに配設したので、ヘッダーの最小隙間が多少広くても、各伝熱管に熱交換流体の気相液相を均等に分配することができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００４７】
また、伝熱管をヘッダーの下部または上部のいずれかに配設したので、各伝熱管に熱交換流体の気相液相を均等に分配することができ、熱交換効率を向上させることができる。特に、伝熱管をヘッダーの上部に配設したときは、ヘッダー内へ流入する熱交換流体の速度が小さくても、重力によって上記の効果を得ることができる。
【００４８】
さらに、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管に接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダーの下部を上下に貫通し空間部内の上壁近傍に空間側開口部を配設した流入管と、ヘッダーの上部を上下に貫通し空間部内の下壁近傍に空間側開口部を配設した伝熱管とを備えたので、各伝熱管に熱交換流体の液相を均等に分配することができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００４９】
また、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダーの一方の側部を水平に貫通し空間部内に空間側開口部を配設した伝熱管と、ヘッダーの他方の側部を水平に貫通し空間部内に空間側開口部を配設した流入管とを備えたので、伝熱管の差し込み具合にばらつきがあっても、各伝熱管に熱交換流体の液相を均等に分配することができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００５０】
さらに、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダー側部の上下方向の中央部近傍を空間部方向に突設させ、突設部に傾斜面を設けて傾斜面に伝熱管の空間側開口部を近接又は接触させたので、ヘッダー内に流入する熱交換流体の速度にかかわらず、各伝熱管に熱交換流体の気相、液相を均等に分配することができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００５１】
また、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダーの空間部下壁に傾斜部を形成し、伝熱管の空間側開口部を傾斜部に近接又は接触させたので、簡単な構造で、各伝熱管に熱交換流体の気相、液相を均等に分配することができ、熱交換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の要部の縦断面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態２の要部の縦断面図である。
【図４】 本発明の実施の形態３の要部の縦断面図である。
【図５】 図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】 本発明の実施の形態４の要部の縦断面図である。
【図７】 図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】 本発明の実施の形態５の要部の縦断面図である。
【図９】 図８のＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】 本発明の実施の形態６の要部の縦断面図である。
【図１１】 図１０のＥ−Ｅ断面図である。
【図１２】 本発明の実施の形態７の要部の縦断面図である。
【図１３】 図１２のＦ−Ｆ断面図である。
【図１４】 本発明の実施の形態８の要部の縦断面図である。
【図１５】 図１４のＧ−Ｇ断面図である。
【図１６】 本発明の実施の形態９の要部の縦断面図である。
【図１７】 図１６のＨ−Ｈ断面図である。
【図１８】 本発明の実施の形態１０の要部の平断面図である。
【図１９】 図１８のＩ−Ｉ断面図である。
【図２０】 本発明の実施の形態１１の要部の縦断面図である。
【図２１】 図２０のＪ−Ｊ断面図である。
【図２２】 本発明の実施の形態１２の要部の縦断面図である。
【図２３】 図２２のＫ−Ｋ断面図である。
【図２４】 従来の熱交換器の一例を示す斜視図である。
【図２５】 従来の熱交換器の他の一例を示す平面図である。
【図２６】 従来の熱交換器の別の一例を示す平面図である。
【図２７】 従来の冷凍機用分配装置の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ ヘッダー、２ 上部空間室、３ 下部空間室、４ 流入路、５ 流入管、５ａ，６ａ 空間側開口部、６ 伝熱管、７，１３，１３ａ，１４ 空間室、８，９，８ａ，９ａ 側壁、１０ 下壁、１２ 上壁、１５ 突設部、１５ａ，１６ａ 傾斜面、１６ 傾斜部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機などに使用される熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２４は、従来の熱交換器の一例を示す斜視図である（日本機械学会論文集第５６巻５３０号、１９９０年１０月発行、以下、従来技術１という）。この熱交換器は、伝熱管２０に細線フィン２１を交互に編み込んで熱的接触を確保すると共に、細線フィン２１によって位置決めと固定を行い、複数の伝熱管２０に冷媒などの熱交換流体を流すようになっている。
図２５は、従来の熱交換器の他の一例を示す平面図である（特開昭６−３３１２９０号公報、以下、従来技術２という）。この熱交換器では、伝熱管２０と細線フィン２１を接合してある。
【０００３】
図２６は、従来の熱交換器の別の一例を示す正面図である（以下、従来技術３という）。低温の熱交換流体を配管２２からヘッダー２３に流入させ、ヘッダー２３に接続した複数の伝熱管２０の内部に流して流体を冷却し、冷房を行う。
図２７は、従来の冷凍機用分配装置の一例を示す斜視図である（特開平７ー１２０１０７号公報、以下、従来技術４という）。この分配装置は、伝熱管２０、分配器２４、分配管２５、熱交換器２６からなり、長さの異なる各分配管２５の内径をその長さに対して等圧損となる内径としてある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成した従来技術１及び２で示した熱交１換器では、それぞれの伝熱管２０を流れる熱交換流体の乾き度や流量等の均一化が困難であった。
また、従来技術３に示した熱交換器では、熱交換流体がヘッダー２３から各伝熱管２０に気液共存で流入する場合、液相の熱交換流体が多く流入した伝熱管２０と気相の熱交換流体が多く流入した伝熱管２０とができ、各伝熱管２０の間に熱交換流体が蒸発する量の違いが生じて熱交換量がばらつき、熱交換効率が低下する場合があった。また、配管２２近傍の伝熱管２０に流した熱交換流体と配管２２から離れた伝熱管２０に流した熱交換流体の流量が異なり、熱交換量がばらついて、熱交換器効率が低下する場合があった。
【０００５】
さらに、従来技術４に示す冷凍機用分配装置では、熱交換器２６に分配器２４や分配管２５を取り付ける必要があり、量産性や信頼性に問題があると共に、熱交換器２６を組み込むユニット内に、分配器２４の設置場所も確保しなければならないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、熱交換流体の分配性能を良くして熱交換効率を向上させ、構造を簡略化して量産しやすくした熱交換器を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る熱交換器は、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され該空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダーを上部空間室と複数の空間部からなる下部空間室とにより形成してこれら上部空間室と各下部空間室とをそれぞれ幅狭の流入路によって連通し、上部空間室の一端にその長手方向と平行に流入管を接続すると共に、各下部空間室にそれぞれ複数の伝熱管を流入管と直交して接続した。
【０００８】
本発明にかかる熱交換器は、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、空間部の全部又は一部に伝熱管が接続されるほぼ平行な側壁を有する幅狭空間部を設け、幅狭空間部を最小隙間によって構成した。
【０００９】
また、幅狭空間部の側壁面と伝熱管を平行に配向させ、側壁面に対して流入管をほぼ直交させるか又は平行に配向させた。
さらに、伝熱管の空間側開口部をほぼ同じ高さに配設した。
また、伝熱管をヘッダーの下部または上部のいずれかに配設した。
【００１０】
さらに、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダーの下部を上下に貫通し空間部内の上壁近傍に空間側開口部を配設した流入管と、ヘッダーの上部を上下に貫通し空間部内の下壁近傍に空間側開口部を配設した伝熱管とを備えた。
【００１１】
また、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管が熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダーの一方の側部を水平に貫通し空間部内に空間側開口部を配設した伝熱管と、ヘッダーの他方の側部を水平に貫通し空間部内に空間側開口部を配設した流入管とを備えた。
【００１２】
さらに、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダー側部の上下方向の中央部近傍を空間部方向に突設させ、突設部に傾斜面を設けて傾斜面に伝熱管の空間側開口部を近接又は接触させた。
【００１３】
また、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備えた。
さらに、ヘッダーの空間部下壁に傾斜部を形成し、伝熱管の空間側開口部を傾斜部に近接又は接触させた。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１の要部を示す縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。１は冷媒を分配するヘッダー（分配器）で、水平かつ上下平行に、直方体形状で１個の連続した空間部からなる上部空間室２と、複数の空間部からなる下部空間室３とが設けられており、これらの空間室２，３の間には上下方向に幅狭の流入路４が設けてある。５は上部空間室２の長手方向の一端に水平に接続した流入管で、その空間側開口部５ａが上部空間室２内に挿入してある。
６は下部空間室３の下部に流入管５と直交して垂直に接続した複数の伝熱管で、その上部の空間側開口部６ａが数本ごとにそれぞれ下部空間室３内に挿入してある。なお、図示していないが、この伝熱管６はフィンと熱接触を行うようになっている。
【００１５】
上記のように構成した実施の形態１の作用を説明する。冷媒などの低温の熱交換媒体は、流入管５から冷媒を分配するヘッダー１内に流入し、上部空間室２内を気液２相の状態でａ方向に流れ、複数の流入路４に流入するが、流入路４は狭くなっているので液膜ができやすく、ガスのみが下部空間室３に流れることはない。こうして、熱交換媒体は気液入り乱れて下部空間室３に流れ込み、ここから複数の伝熱管６に導かれて、各伝熱管６へ均一に分配される。
実施の形態１によれば、熱交換流体の分配性能を良くして熱交換効率を向上させることができる。
【００１６】
［実施の形態２］
図３は本発明の実施の形態２の要部の縦断面図である。１ａ，１ｂはそれぞれ水平かつ上下平行で独立に形成された冷媒を分配する上部ヘッダー及び下部ヘッダーで、上部ヘッダー１ａは１個、下部ヘッダー１ｂは複数個から形成されており、それぞれには直方体形状の空間部からなる上部空間室２および下部空間室３が設けられ、これらの間には上下方向に幅狭の流入路４が設けてある。５は上部空間室２の長手方向の一端に水平に接続した流入管で、その空間側開口部５ａが上部空間室２内に挿入してある。
６は下部ヘッダー１の下部に流入管５と直交して垂直に接続した複数の伝熱管で、その上部の空間部側開口部６ａが数本ごとにそれぞれの下部空間室３内に挿入してある。
上記のように構成した実施の形態２の作用及び効果は、実施の形態１と実質的に同様なので、説明は省略する。
【００１７】
［実施の形態３］
図４は本発明の実施の形態３の要部の縦断面図、図５は図４のＢ−Ｂ断面図である。１は冷媒を分配するヘッダーで、水平方向に向かって直方体形状で幅狭の空間部からなる幅狭空間室７が設けてある。６はヘッダー１の下部に垂直に、すなわち幅狭空間室７の側壁８，９の上下の面に平行に取り付けた複数の伝熱管で、狭空間室７の長手方向の同一直線状に等間隔に配設され、その上部に位置する空間側開口部６ａが幅狭空間室７の下壁１０の幅方向の中央部近傍に開口して接続してある。なお、幅狭空間室７の側壁８，９間は、その間を表面張力によって液膜を形成することが可能な狭い距離の隙間（以下、最少隙間Ｌという）によって構成し、伝熱管６の内径とほぼ等しくなっている。
【００１８】
５は幅狭空間室７内に熱交換流体を流入するための流入管で、幅狭空間室７の上部の側壁８，９の面に直交して取り付けられて、伝熱管６の本数よりも少なくして等間隔で配設され、その空間側開口部５ａが一方の側壁８の壁面に開口して接続してある。
【００１９】
上記のように構成した実施の形態３の作用を説明する。冷媒などの低温の熱交換流体は、流入管５内をその内壁面に沿って液相が流れ、中心部には気相が流れるという気液２相のいわゆる環状流の流動様式で流れる。そして、ヘッダー１の幅狭空間室７内に流入し、この際、側壁９に突き当たって液相の慣性力で分散されて気液が入り乱れ、最小隙間Ｌの幅狭空間室７内で表面張力によって液膜が形成される。そして、この表面張力によって気液入り乱れたまま伝熱管６方向に導かれ、各伝熱管１に均一に液分配される。
【００２０】
熱交換器の熱交換効率は、液相の熱交換流体の流量に影響を受け、液相の供給が得られないと熱交換率は低下する。従って、上記の構造をとることによって、確実に液相の熱交換流体の供給が得られ、熱交換効率を向上させることができる。
例えば、側壁８，９の最小隙間Ｌが、表面張力による液膜形成が困難である５ｍｍ程度であったとすると、重力の影響がでて、伝熱管６に導かれる前に液が重力方向下部に集まってしまい、熱交換流体は慣性力によってヘッダー流入部から一番離れた伝熱管６に導かれ、不均一分配となって熱交換効率が悪化する。
【００２１】
［実施の形態４］
図６は本発明の実施の形態４の要部の縦断面図、図７は図６のＣ−Ｃ断面図である。実施の形態３では側面８，９間の幅を下壁１０から上壁１２まで一定にして幅狭空間室７を形成したが、実施の形態４では、空間部の上下方向のほぼ中央より下部に幅狭空間室７を形成し、上部の側壁は両側方向に等しく拡幅し、側壁間間隔を最小隙間Ｌの間隔よりも広くして、拡幅空間室１３を形成したものである。その他の構成、作用、効果は、実施の形態３で示した場合とほぼ同様なので、説明を省略する。
【００２２】
［実施の形態５］
図８は本発明の実施の形態５の要部の縦断面図、図９は図８のＤ−Ｄ断面図である。なお、実施の形態３と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略する。実施の形態３では、流入管５は幅狭空間室７の側壁８，９の面に直交させ、その空間側開口部５ａを一方の側壁８の側面に開口して接続したが、実施の形態５では、流入管５をヘッダー１の上部に垂直に、すなわち幅狭空間室７の側壁８，９の上下の面方向に平行に取り付け、その下部に位置する空間側開口部５ａが幅狭空間室７の上壁１２の幅方向の中央部近傍に開口して接続され、伝熱管６と流入管５が幅狭空間室７を介して直線状になるようにしてある。
【００２３】
上記のように構成した実施の形態５の作用は、熱交換流体が流入管５を上から下に流れてヘッダー１内に流入する以外は、実施の形態３で示した場合とほぼ同様である。
実施の形態５によれば、流入管５と伝熱管６とが直線状に配設されてその間に遮蔽物がないため、ヘッダー１の側壁８，９の間隙をあまり狭くできない場合、すなわち表面張力よりも重力の影響によって気液が分離する流れの場合には、一部液相の慣性力をそのまま利用し、遮蔽物がないために液を流入管付近の伝熱管６へと導くことができ、狭空間室７の最小間隙Ｌがあまり狭くなくても各伝熱管６への液分配量が均一になる。
【００２４】
［実施の形態６］
図１０は本発明の実施の形態６の要部の縦断面図、図１１は図１０のＥ−Ｅ断面図である。実施の形態５では、側面の幅を下壁１０から上壁１２まで一定にして幅狭空間室７を形成したが、実施の形態６では、空間部の上下方向のほぼ中央より下部に幅狭空間室７を形成し、上部の側壁は両側方向に等しく拡幅し、側壁間間隔を最小隙間Ｌの間隔よりも広くして、拡幅空間室１３を形成したものである。その他の構成、作用、効果は、実施の形態５で示した場合とほぼ同様なので、説明を省略する。
【００２５】
［実施の形態７］
図１２は本発明の実施の形態７の断面図、図１３は図１２のＦ−Ｆ断面図である。実施の形態３では、側面の幅を下壁１０から上壁１２まで一定にして幅狭空間室７を形成したが、実施の形態７では、空間部の流入管５の空間側開口部５ａ近傍より下部に幅狭空間室７を形成し、上部の側壁は空間側開口部５ａ側を拡幅し、側壁間隔を最小隙間Ｌの間隔よりも広くして、拡幅空間室１３ａを形成したものである。
【００２６】
上記のように構成した実施の形態７によれば、流入管５を通ってヘッダー１の拡幅空間室１３ａ方向に導かれた熱交換流体は、拡幅空間室１３ａの側壁９に突き当たりここで液相の慣性力が分散されて気液が入り乱れ、幅狭空間室７に進む。幅狭空間室７の側壁８，９はほぼ平行に形成されてその間隔は伝熱管６の内径程度に狭い空間であるため、表面張力によって気液入り乱れたままでさらに伝熱管６へと導かれる。この際、伝熱管６の空間側開口部６ａが同じ高さに位置するので、重力の影響による液相の偏った流れを抑えることができ、液分配量が均一になる。
その他の構成、作用、効果は、実施の形態３で示した場合とほぼ同様なので、説明を省略する。
【００２７】
［実施の形態８］
図１４は本発明の実施の形態８の要部の縦断面図、図１５は図１４のＧ−Ｇ断面図である。１は冷媒分配のヘッダーで、空間室の上下方向のほぼ中央より上部に幅狭空間室７を形成し、下部の側壁は両側方向に等しく拡幅し、側壁間間隔を最小隙間Ｌの間隔よりも広くして、拡幅空間室１３を設けたものである。
【００２８】
６はヘッダー１の上方に垂直にすなわち幅狭空間室７の側壁８，９の上下の面方向に平行に取り付けた複数の伝熱管で、幅狭空間室７の長手方向の同一直線上に等間隔に配設され、その下部に位置する空間側開口部６ａが幅狭空間室７の上壁１２の幅方向の中央部近傍に開口して接続してある。なお、幅狭空間室７の側壁８，９間は、最小隙間Ｌによって構成し、伝熱管６の内径とほぼ等しくなっている。
【００２９】
５はヘッダー１の下部に垂直にすなわち幅狭空間室７の側壁８，９の上下の面方向に平行に取り付けた流入管で、その上部に位置する空間側開口部５ａが幅狭空間室７の上壁１２の幅方向の中央部近傍に開口して接続され、その数は、伝熱管１の本数よりも少なく等間隔に配設されている。
【００３０】
上記のように構成した実施の形態８によれば、流入管５からヘッダー１の空間部に流入する熱交換流体の速度が小さい場合に、伝熱管６をヘッダー１の上部に設置したので、重力の効果でヘッダー１の長手方向に均一な厚みの液膜ができやすくなり、各伝熱管６への液分配を均一にすることができる。
【００３１】
［実施の形態９］
図１６は本発明の実施の形態９の要部の縦断面図、図１７は図１６のＨ−Ｈ断面図である。１は冷媒分配のヘッダーで、１４はヘッダー１に設けた直方体形状の空間室である。６はヘッダー１の上部を上下に貫通し下部に位置する空間側開口部６ａが空間室１４の下壁１０の近傍まで挿入された伝熱管である。そして、この伝熱管６は、上壁１２に垂直に、すなわち空間室１４の側壁８ａ，９ａの上下の面方向に平行に複数個取り付けられ、空間室１４の長手方向の同一直線上で一方の側壁８ａ側に寄せて等間隔に配設されている。
【００３２】
５はヘッダー１の下部を上下に貫通し上部に位置する空間側開口部５ａが空間室１４の上壁１２の近傍まで挿入された流入管である。そして、この流入管５は、下壁１０に垂直に、すなわち空間室１４の側壁８ａ，９ａの上下の面方向に平行に取り付けられ、空間室１４の長手方向の同一直線上で他方の側壁８ｂ側に寄せて配設されている。
【００３３】
実施の形態９によれば、流入管５からヘッダー１の空間室１４内に流入する熱交換体は、空間室１４の上壁１２に衝突し、慣性力で長手方向に分散される。その結果、空間室１４の下部に均一な液膜が形成されるため、空間室１４内の下部近傍に位置する各伝熱管６への液分配を均一にすることができる。
【００３４】
［実施の形態１０］
図１８は本発明の実施の形態１０の要部の平断面図、図１９は図１８のＩ−Ｉ断面図である。１は冷媒分配のヘッダーで、１５はヘッダー１に設けた直方体形状の空間室である。６はヘッダー１の側部を水平に貫通し空間側開口部６ａが空間室１４の他方の側壁９ａ近傍まで挿入された伝熱管である。そして、この伝熱管６は、側壁８ａ，９ａに垂直に、すなわち空間室１４の側壁１２ａと側壁１０ａの水平な面方向に平行に複数個取り付けられ、空間室１４の長手方向の同一直線上で下壁１０側に寄せて等間隔に配設されている。
【００３５】
５はヘッダー１の側部を水平に貫通し空間側開口部５ａが空間室１４の一方の側壁８ａ近傍まで挿入された流入管である。そして、この流入管５は、側壁８ａ，９ａに垂直に、すなわち空間室１４の側壁１２ａと側壁１０ａの水平な面方向に平行に取り付けられ、上壁１２側に寄せて配設されている。
【００３６】
実施の形態１０によれば、流入管５からヘッダー１の空間室１４に流入する熱交換体は、空間室１４の一方の側壁８ａに衝突し、慣性力が長手方向に分散される。その結果、空間室１４の下部に均一な液膜が形成されるため、空間室１４内の下部近傍に位置する各伝熱管６への液分配を均一にすることができる。また、伝熱管６は一方の側壁８ａの下部より空間室１４内に突き出し、流入管５は他方の側壁９ａの上部より空間室１４内に突き出しているため、伝熱管６、流入管５とも突き出ししろの制御があまり必要でなく製作が容易である。
【００３７】
［実施の形態１１］
図２０は本発明の実施の形態１１の要部の縦断面図、図２１は図２０のＪ−Ｊ断面図である。１は冷媒分配のヘッダーで、１４はヘッダー１に設けた空間室である。１２，１０は空間室１４の上壁および下壁、８ａ，９ａは側壁で、一方の側壁８ａの上下方向の中央部近傍を断面ほぼく字状に空間室１４の内側方向に折り曲げて突設部１５を形成し、空間室１４を上下の２つの空間部に区切っている。
【００３８】
６はヘッダー１の上部に垂直に、すなわち空間室１４の側壁８ａ，９ａの面と平行に取り付けた複数の伝熱管で、空間室１４の長手方向の同一直線上に等間隔に配設され、ヘッダー１の上部を上下に貫通し下部に位置する空間側開口部５ａが空間室１４の中央部近傍まで挿入され、その先端部の側壁８ａ側が突設部１５の上部斜面１５ａに近接又は接触するようにしてある。
５はヘッダー１の下部に垂直に、すなわち空間室１４の側壁８ａ，９ａの面と平行に取り付けた流入管で、その上部に位置する空間側開口部５ａが空間室１４の下壁１０の幅方向の中央部近傍に開口して接続されている。
【００３９】
実施の形態１１によれば、流入管５からヘッダー１の空間室１４下部に流入した熱交換体は、ヘッダー１の突設部１５の下部斜面１５ａによって慣性力で分散され、その後、伝熱管６が挿入してある空間室１４上部へと移動するが、重力の効果で液面厚みは長手方向で均一となる。その結果、各伝熱管６への熱交換流体の分配が均一になり、熱交換効率を向上させることができる。
【００４０】
［実施の形態１２］
図２２は本発明の実施の形態１２の要部の縦断面図、図２３は図２２のＫ−Ｋ断面図である。１は冷媒分配のヘッダーで、１４はヘッダー１に設けた直方体形状の空間室である。１２，１０は空間室１４の上壁および下壁、８ａ，９ａは側壁であり、１６は空間室１４の下壁１０に設けた傾斜部で、側壁８ａから側壁９ａ方向に傾斜している。
【００４１】
６はヘッダー１の上部に垂直に、すなわち空間室１４の側壁８ａ，９ａの面と平行に上壁１２の幅方向の中央部近傍に取り付けた複数の伝熱管で、空間室１４の長手方向の同一直線上に等間隔に配設され、ヘッダー１の上部を上下に貫通し下部に位置する空間側開口部５ａが空間室１４の傾斜部１６まで挿入され、その先端部の側壁８ａ側が傾斜部１６の上部斜面１６ａに接触又は近接するようにしてある。
【００４２】
５はヘッダー１の下部に垂直に、すなわち空間室１４の側壁８ａ，９ａの面と平行に取り付けた流入管で、空間室１４の下部の幅方向の中央部近傍より下壁１０、傾斜部１６を貫通して、空間側開口部５ａが上壁１２近傍まで挿入してある。
【００４３】
上記のように構成した実施の形態１２によれば、流入管５からヘッダー１の空間室１４内に流入した熱交換流体は、重力の影響で、空間室１４の下部で液面の厚みが長手方向で均一になる。その結果、伝熱管６を熱交換流体の液相側に設置しているため、熱交換流体の分配が均一にでき、熱交換効率を向上させることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明に係る熱交換器は、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダーを上部空間室と複数の空間部からなる下部空間室とにより形成してこれら上部空間室と各下部空間室とをそれぞれ幅狭の流入路によって連通し、上部空間室の一端にその長手方向と平行に流入管を接続すると共に、各下部空間室にそれぞれ複数の伝熱管を流入管と直交して接続したので、熱交換流体の分配性能をよくして熱交換効率を向上させることができる。
【００４５】
また、本発明に係る熱交換器は、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、空間部の全部又は一部に伝熱管が接続されるほぼ平行な側壁を有する幅狭空間部を設けこの幅狭空間部を最小隙間によって構成したので、各伝熱管に熱交換流体の気相液相を均等に分配することができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００４６】
また、幅狭空間部の側壁面と伝熱管を平行に配向させ、側壁面に対して流入管をほぼ直交させるか又は平行に配向させたので、各伝熱管に熱交換流体の気相液相を均等に分配することができ、熱交換効率を向上させることができる。
さらに、伝熱管の空間側開口部をほぼ同じ高さに配設したので、ヘッダーの最小隙間が多少広くても、各伝熱管に熱交換流体の気相液相を均等に分配することができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００４７】
また、伝熱管をヘッダーの下部または上部のいずれかに配設したので、各伝熱管に熱交換流体の気相液相を均等に分配することができ、熱交換効率を向上させることができる。特に、伝熱管をヘッダーの上部に配設したときは、ヘッダー内へ流入する熱交換流体の速度が小さくても、重力によって上記の効果を得ることができる。
【００４８】
さらに、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管に接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダーの下部を上下に貫通し空間部内の上壁近傍に空間側開口部を配設した流入管と、ヘッダーの上部を上下に貫通し空間部内の下壁近傍に空間側開口部を配設した伝熱管とを備えたので、各伝熱管に熱交換流体の液相を均等に分配することができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００４９】
また、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダーの一方の側部を水平に貫通し空間部内に空間側開口部を配設した伝熱管と、ヘッダーの他方の側部を水平に貫通し空間部内に空間側開口部を配設した流入管とを備えたので、伝熱管の差し込み具合にばらつきがあっても、各伝熱管に熱交換流体の液相を均等に分配することができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００５０】
さらに、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダー側部の上下方向の中央部近傍を空間部方向に突設させ、突設部に傾斜面を設けて傾斜面に伝熱管の空間側開口部を近接又は接触させたので、ヘッダー内に流入する熱交換流体の速度にかかわらず、各伝熱管に熱交換流体の気相、液相を均等に分配することができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００５１】
また、フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、各伝熱管が接続され伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、ヘッダーの空間部に接続され空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備え、ヘッダーの空間部下壁に傾斜部を形成し、伝熱管の空間側開口部を傾斜部に近接又は接触させたので、簡単な構造で、各伝熱管に熱交換流体の気相、液相を均等に分配することができ、熱交換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の要部の縦断面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態２の要部の縦断面図である。
【図４】 本発明の実施の形態３の要部の縦断面図である。
【図５】 図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】 本発明の実施の形態４の要部の縦断面図である。
【図７】 図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】 本発明の実施の形態５の要部の縦断面図である。
【図９】 図８のＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】 本発明の実施の形態６の要部の縦断面図である。
【図１１】 図１０のＥ−Ｅ断面図である。
【図１２】 本発明の実施の形態７の要部の縦断面図である。
【図１３】 図１２のＦ−Ｆ断面図である。
【図１４】 本発明の実施の形態８の要部の縦断面図である。
【図１５】 図１４のＧ−Ｇ断面図である。
【図１６】 本発明の実施の形態９の要部の縦断面図である。
【図１７】 図１６のＨ−Ｈ断面図である。
【図１８】 本発明の実施の形態１０の要部の平断面図である。
【図１９】 図１８のＩ−Ｉ断面図である。
【図２０】 本発明の実施の形態１１の要部の縦断面図である。
【図２１】 図２０のＪ−Ｊ断面図である。
【図２２】 本発明の実施の形態１２の要部の縦断面図である。
【図２３】 図２２のＫ−Ｋ断面図である。
【図２４】 従来の熱交換器の一例を示す斜視図である。
【図２５】 従来の熱交換器の他の一例を示す平面図である。
【図２６】 従来の熱交換器の別の一例を示す平面図である。
【図２７】 従来の冷凍機用分配装置の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ ヘッダー、２ 上部空間室、３ 下部空間室、４ 流入路、５ 流入管、５ａ，６ａ 空間側開口部、６ 伝熱管、７，１３，１３ａ，１４ 空間室、８，９，８ａ，９ａ 側壁、１０ 下壁、１２ 上壁、１５ 突設部、１５ａ，１６ａ 傾斜面、１６ 傾斜部。
Claims (9)
- フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、前記各伝熱管が接続され該伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、該ヘッダーの空間部に接続され該空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備えた熱交換器において、
前記ヘッダーを上部空間室と複数の空間部からなる下部空間室とにより形成してこれら上部空間室と各下部空間室とをそれぞれ幅狭の流入路によって連通し、前記上部空間室の一端にその長手方向と平行に前記流入管を接続すると共に、前記各下部空間室にそれぞれ複数の伝熱管を前記流入管と直交して接続したことを特徴とする熱交換器。 - フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、前記各伝熱管が接続され該伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、該ヘッダーの空間部に接続され該空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備えた熱交換器において、
前記空間部の全部又は一部に前記伝熱管が接続されるほぼ平行な側壁を有する幅狭空間部を設け、該幅狭空間部を最小隙間によって構成したことを特徴とする熱交換器。 - 幅狭空間部の側壁面と伝熱管を平行に配向させ、前記側壁面に対して流入管をほぼ直交させるか又は平行に配向させたことを特徴とする請求項２記載の熱交換器。
- 伝熱管の空間側開口部をほぼ同じ高さに配設したことを特徴とする請求項２又は３記載の熱交換器。
- 伝熱管をヘッダーの下部または上部のいずれかに配設したことを特徴とする請求項２又は３記載の熱交換器。
- フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、前記各伝熱管が接続され該伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、該ヘッダーの空間部に接続され該空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備えた熱交換器において、
前記ヘッダーの下部を上下に貫通し前記空間部内の上壁近傍に空間側開口部を配設した流入管と、前記ヘッダーの上部を上下に貫通し前記空間部内の下壁近傍に空間側開口部を配設した伝熱管とを備えたことを特徴とする熱交換器。 - フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、前記各伝熱管が接続され該伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、該ヘッダーの空間部に接続され該空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備えた熱交換器において、
前記ヘッダーの一方の側部を水平に貫通し前記空間部内に空間側開口部を配設した伝熱管と、前記ヘッダーの他方の側部を水平に貫通し前記空間部内に空間側開口部を配設した流入管とを備えたことを特徴とする熱交換器。 - フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、前記各伝熱管が接続され該伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、前記ヘッダーの空間部に接続し該空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備えた熱交換器において、
前記ヘッダー側部の上下方向の中央部近傍を空間部方向に突設させ、該突設部に傾斜面を設けて該傾斜面に前記伝熱管の空間側開口部を近接又は接触させたことを特徴とする熱交換器。 - フィンと接触して伝熱面を構成し熱交換流体を通して伝熱する複数の伝熱管と、前記各伝熱管が接続され該伝熱管に熱交換流体を分配する空間部を有するヘッダーと、前記ヘッダーの空間部に接続され該空間部に熱交換流体を流入する流入管とを備えた熱交換器において、
前記ヘッダーの空間部下壁に傾斜部を形成し、前記伝熱管の空間側開口部を該傾斜部に近接又は接触させたことを特徴とする熱交換器。
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