JP4511083B2

JP4511083B2 - Heat exchanger

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Publication number: JP4511083B2
Application number: JP2001211772A
Authority: JP
Inventors: 洋一宮崎; 浩濱本; 伸二渡辺
Original assignee: Japan Climate Systems Corp
Current assignee: Japan Climate Systems Corp
Priority date: 2001-07-12
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2021-07-12
Also published as: JP2003028540A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒蒸発を行なう冷媒通路を有する熱交換ユニットを少なくとも２ユニット連接して構成される熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平０９−１７０８５０号公報に見られるような熱交換器が知られている。この熱交換器は、図１５に示すように、熱交換ユニットは上下両端部にタンク部を配置しており、かつ風下側及び風上側に積層配置されている。
【０００３】
この熱交換器では、風下側熱交換器１０２の下部タンク部の中央部分に仕切部１１１が設けられ、第１下部タンク１０７ａ及び第２下部タンク１０７ｂに区分されている。同様に風上側熱交換器の上部タンク部の中央部分に仕切部１１０が設けられ、第１上部タンク１０８ａ及び第２上タンク１０８ｂに区分されている。第２下部タンク１０７ｂと第２上部タンク１０８ｂとが連通路１１２で連通されている。第１下部タンク１０７ａに冷媒の入口部１１４が設けられ、第１上部タンク部１０８ａに出口部１１５が設けられている。
【０００４】
この熱交換器では、冷媒は入口部１１４から第１下部タンク１０７ａに入り、チューブ内の冷媒通路を上昇して上部タンク１０６に導かれる。そして、この上部タンク１０６内を長手方向に通流し冷媒通路を下降して第２下部タンク１０７ｂに至る。さらに、冷媒は、連通路１１２を介して第２上部タンク１０８ｂに導かれ、そこから冷媒通路を下降して下部タンク１０９に導かれ、この下部タンク１０９内を長手方向に通流し冷媒通路を上昇して第１上部タンク１０８ａに至り、この第１上部タンク１０８ａの出口部１１５から流出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平０９−１７０８５０号のものでは、気液２相冷媒の液相冷媒と気相冷媒が入口部１１４から第１下部タンク１０７ａに入り、チューブ内の風下側冷媒通路を上昇して上部タンク１０６に導かれる。その時、図１５に示すように、軽い気相冷媒が冷媒通路の中央上方部分に溜まる傾向になる。そして、通常冷媒は上タンク１０６内を長手方向に通流し冷媒通路を下降して第２下部タンク１０７ｂに至るが、上タンク内１０６を長手方向に通流する際に、比較的重い液相冷媒は通流慣性により長手方向奥まで導かれ、その結果、気相冷媒が冷媒通路の中央下方部分に溜まる傾向になる。風上側熱交換ユニットでも同様なことが発生する。
【０００６】
このように気相冷媒が熱交換ユニットの一部に集中して停滞しまうために、均一な流れができず、均等な熱分布が得られず、熱交換ユニットでの熱交換が十分に行なわれない。そのために、熱交換ユニット数を増やして、冷媒通路の経路長を長くすることが考えられる。そのようにすれば、熱交換ユニットの総容量が大きくなり、スペースの問題が発生する。また、熱交換ユニットを細分化して熱交換ユニット数を増加する、所謂多パス化することも考えられるが、冷媒通路の経路長が長くなり、流通抵抗が増加し圧損が大きくなる。
【０００７】
特に、液相冷媒と気相冷媒とが混在して、熱交換ユニット内を下方に通流し、そこからＵターンして上昇するタイプでは、上昇する冷媒通路内で液相冷媒と気相冷媒との分布が拡大し、温度分布の差が増大し、熱交換能力が低下する。それとともに、偏った液相冷媒は蒸発効率が悪く、そのまま熱交換ユニットの出口部から排出されるので、冷媒循環量が減少し、冷房能力が低下する。
【０００８】
本発明は、上記した従来技術の問題点を解消することを狙いとし、特に熱交換ユニットに２相冷媒の液相冷媒と気相冷媒が導入されても、熱交換効果を十分に発揮できる熱交換器を提供するものである。特に、熱交換ユニット内での気相冷媒と液相冷媒の通流状況を考慮し、熱交換ユニット内での気相冷媒の通流をできるだけ少なくし、気相冷媒が熱交換ユニットの冷媒通路内で停滞或は発生を少なくするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、
一対のヘッダタンクと、これらヘッダタンク間に連結された複数のチューブと、該チューブ間にフィンを配設して構成された冷媒蒸発を行なう熱交換ユニットを複数個備え、これら複数の熱交換ユニットの間に第１モジュレータを有し、該第１モジュレータが、該上流側熱交換ユニットからの冷媒を貯留し、内部に気液分離界面を形成し、この気液分離界面の上方の気冷媒を下流側の熱交換ユニットをバイパスして流し、気液分離界面の下方の液冷媒を下流側の熱交換ユニットに流すように配設された構成である。
【００１０】
この構成では、熱伝導率の低い気相冷媒が熱交換ユニットをバイパスするので、熱交換能力が向上する。また、流速の速い気相冷媒が熱交換ユニットをバイパスするので圧損が少なく、熱交換ユニットでは流速のバラツキが少なくなり、分流の偏りが小さくなり、熱交換能力が向上する。
【００１１】
また、第１モジュレータから流出した冷媒がこのモジュレータの下流側の熱交換ユニットをバイパスして流れる冷媒管路に、流量制御弁を配設した構成であり、排出する気相冷媒が多い時にはこの流量制御弁開度を大きし、少ない時にはこの流量制御弁開度を小さくするように制御でき、気相冷媒量によって流量を適切に制御できる。その結果、気液分離が促進され、冷房能力が向上する。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の熱交換器において、
前記第１モジュレータが上流側熱交換ユニットもしくは下流側熱交換ユニットの少なくとも一方と一体に形成されているので、熱交換器をコンパクトにでき、部品点数も削減できる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１記載の熱交換器において、
前記上流側熱交換ユニットの少なくとも一方のヘッダタンクに該ヘッダタンクを仕切る仕切板が設けられ、該上流側熱交換ユニットは、冷媒が該仕切板で区分されたチューブ群からなる冷媒通路をＵターンして流れるように形成されており、第１モジュレータは該上流側熱交換ユニットのヘッダタンクに一体に形成されている構成であり、上流側熱交換ユニットで発生した気液冷媒が第１モジュレータで効果的に分離されるので、下流側熱交換ユニットでの熱交換効率が向上する。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１記載の熱交換器において、
前記上流側熱交換ユニットが通風方向に対して風下側に配設され、前記下流側熱交換ユニットが通風方向に対して風上側に積層して配設されており、風下側熱交換ユニットの一方のヘッダタンクに冷媒の入口部が設けられ、該風下側熱交換ユニットの該一方のヘッダタンクの風上側に重なって位置する風上側熱交換ユニットの一方のヘッダタンクに冷媒の出口部が設けられ、風下側熱交換ユニット及び風上側熱交換ユニットのそれぞれの他方のヘッダタンクが互いに風上及び風下に重なって配置され、これらの他方のヘッダタンクに跨ってモジュレータが設けられている構成であり、モジュレータがコンパクトにかつ部品点数少なく設けられる。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか記載の熱交換器において、
前記上流側熱交換ユニットの入口側に更に第２モジュレータが設けられ、この第２モジュレータに流入した冷媒は、第２モジュレータで分離されて、気相冷媒を含む一部冷媒は該上流側熱交換ユニットをバイパスして流れ、液相冷媒を含む残部冷媒は該上流側熱交換ユニットに流入するように構成されているので、気液分離が大幅に促進され、熱交換能力は飛躍的に向上し、圧損も低下する。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項５記載の熱交換器において、
前記第２モジュレータから流出した冷媒がこのモジュレータの下流側の熱交換ユニットをバイパスして流れる第２冷媒管路の断面積を、前記第１モジュレータから流出した冷媒がこのモジュレータの下流側の熱交換ユニットをバイパスして流れる第１冷媒管路の断面積よりも小さくした構成である。膨張弁で減圧膨張された冷媒に含まれる気相冷媒は、他の熱交換ユニットを通過した冷媒中の気相冷媒よりも少ないから、第２モジュレータに流れる気相冷媒量は比較的少ない結果となる。そこで、この第２モジュレータの冷媒管路断面積を小さくしたので、気相冷媒量に応じて冷媒管路断面積を設定でき、冷媒管路への液相冷媒の流入を効果的に阻止でき、気液分離能力を向上できる。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれか記載の熱交換器において、
前記第１モジュレータもしくは第２モジュレータから流出した冷媒がこのモジュレータの下流側の熱交換ユニットをバイパスして流れる冷媒管路を、この熱交換ユニットに一体に形成したので、熱交換ユニットをコンパクトにでき、かつ部品点数を削減でき、低コスト化できる。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれか記載の熱交換器において、
前記下流側熱交換ユニットの出口部に第１冷媒配管が連結され、前記第１モジュレータもしくは第２モジュレータから流出した冷媒がこのモジュレータの下流側の熱交換ユニットをバイパスして流れる冷媒管路を、該第１冷媒配管に連結したので、圧縮機の液圧縮を防止できる。
【００１９】
請求項９に発明は、請求項１ないし７のいずれか記載の熱交換器において、
前記上流側熱交換ユニットの入口部に第２冷媒配管が連結され、該第２冷媒配管に膨張弁が配設され、該膨張弁の感温筒が前記第１冷媒配管に配設され、前記第１モジュレータもしくは第２モジュレータから流出した冷媒がこのモジュレータの下流側の熱交換ユニットをバイパスして流れる冷媒管路を、該感温筒より上流側の該第１冷媒配管に連結した構成であり、気相冷媒が感温筒に戻されることで、感温筒までに冷媒が完全に蒸発することとなる。その結果、膨張弁は開く方向になり、冷媒の循環量が増加し、冷房能力が大きく向上する。
【００２０】
請求項１０の発明は、請求項１ないし７のいずれか記載の熱交換器において、
前記第１モジュレータもしくは第２モジュレータから流出した冷媒がこのモジュレータの下流側の熱交換ユニットをバイパスして流れる冷媒管路を、該下流側熱交換ユニットの出口部が設けられたヘッダタンクに連結した構成であり、この冷媒管路内に液相冷媒が流れていても、熱交換ユニットから外部に流出することを防止できる。
【００２１】
請求項１１の発明は、請求項１記載の熱交換器において、
前記制御弁を、前記モジュレータの上流側熱交換ユニットの冷媒の蒸発状態に応じて制御するので、気相冷媒量によって流量を適切に制御でき、気液分離が促進され、冷房能力が向上する。
【００２２】
請求項１２の発明は、請求項１記載の熱交換器において、
前記制御弁を、前記モジュレータの上流側熱交換ユニットの冷媒の圧損に応じて制御するので、熱交換ユニットの圧損が大きい時には気相冷媒が多い状態であり、その状態のときに気相冷媒をバイパスでき、冷房能力が向上する。
【００２３】
請求項１３の発明は、請求項１記載の熱交換器において、
前記制御弁を、前記モジュレータの上流側熱交換ユニットの入口部と出口部との冷媒温度差に応じて制御するので、気相冷媒量をより正確に検知でき、気相冷媒量に応じてバイパス量を制御できるので、冷房能力が向上する。
【００２４】
請求項１４の発明は、請求項１ないし１３のいずれか記載の熱交換器において、
前記下流側熱交換ユニットのチューブ群からなる冷媒通路の断面積が、前記上流側熱交換ユニットのチューブ群からなる冷媒通路の断面積よりも小さい構成である。この構成では、熱交換ユニット内を液相冷媒に混じり流れる気相冷媒の量が少ない熱交換ユニットでは圧損が低下するので、同等圧損でも断面積を小さくし伝熱面積を増やすことが可能であり、冷房能力を向上できる。
【００２５】
請求項１５の発明は、請求項１ないし１４のいずれか記載の熱交換器において、
前記第１モジュレータもしくは第２モジュレータから流出した冷媒がこのモジュレータの下流側の熱交換ユニットをバイパスして流れる冷媒管路を、この熱交換ユニットのヘッダタンク内を貫通して配設したので、熱交換器をコンパクトにできる。
【００２６】
請求項１６の発明は、請求項１５記載の熱交換器において、
前記ヘッダタンクを貫通して設けられた冷媒管路に、冷媒流速可変部を設け、該冷媒流速可変部に、該ヘッダタンクに開口する開口部を設けたので、気液分離を促進できる。
【００２７】
請求項１７の発明は、請求項１５記載の熱交換器において、
前記ヘッダタンクを貫通して設けられた冷媒管路に、管内断面積よりも拡大した断面積を有する拡大部を設け、該拡大部に該ヘッダタンクに開口する開口部を設けたので、気液分離をより促進できる。
【００２８】
請求項１８の発明は、請求項１５記載の熱交換器において、
前記ヘッダタンクを貫通して設けられた冷媒管路に、この冷媒管路内を通過する冷媒が螺旋状に通流する螺旋流通部を設け、該螺旋流通部に該ヘッダタンクに開口する開口部を設けたので、気液分離をよりいっそう促進できる。
【００２９】
請求項１９の発明は、請求項１５記載の熱交換器において、
前記ヘッダタンクを貫通して設けられた冷媒管路に冷媒衝突板を設け、この冷媒衝突板を設けた部分に、該ヘッダタンクに開口する開口部を設けたので、気液分離機能を大幅に促進できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１実施例を図面に基づいて説明する。図１及び図２は第１実施例の熱交換器１を示す。図１に示すように、熱交換器１は風向きＡで示されるように、風下側熱交換ユニット２、風上側熱交換ユニット３からなる。風下側熱交換ユニット２及び風上側熱交換ユニット３はそれぞれ、複数のチューブ４と放熱用の波状フィン５が交互に積層され、この積層されたチューブ４及び波状フィン５の上下に設けられた上部ヘッダタンク６、下部ヘッダタンク７及び上部ヘッダタンク８、下部ヘッダタンク９とから構成されている。
【００３１】
図２は、図１の熱交換器の風上側熱交換ユニット２と風下側熱交換ユニット３を展開して、冷媒の流れを説明するために外観を簡単に模式的に示したものである。図２に示すように、風下側熱交換ユニット２の上部ヘッダタンク６および風上側熱交換ユニット３の上部ヘッダタンク８に、それぞれ、仕切部材１２、１３が設けられて、上部ヘッダタンク６が第１ヘッダタンク６a、第２タンク６ｂに、上部ヘッダタンク８が上部第１タンク８a、第２タンク８ｂに分離されている。
【００３２】
第１モジュレータ１０が風下側熱交換ユニット２及び風上側熱交換ユニット３に跨って、一体に形成されている。第１モジュレータ１０が第１ヘッダタンク６aからの冷媒を貯留し、内部に気液分離界面Ｆを形成し、この気液分離界面Ｆの上方の気相冷媒を第１流出口１７を通して下流側熱交換ユニット３をバイパスして流し、気液分離界面Ｆの下方の液相冷媒を下流側熱交換ユニット３に流すように配設されている。第１モジュレータ１０が一体に形成されているので、熱交換器全体をコンパクトにでき、部品点数も削減できる。
【００３３】
この第１実施例の冷媒の流れを説明する。入口部１４から導入された気液混合冷媒は、第１ヘッダタンク６ａからチューブ群の冷媒通路を下降して下部ヘッダタンク７に至り、下部ヘッダタンク7内を長手方向に流れてからチューブ群の冷媒通路を上昇し、第２ヘッダタンク６ｂに至る。
【００３４】
この時に、冷媒中の液相冷媒は、図２に示すように、下部ヘッダタンク７内の長手方向への流れに従って、風下側第１熱交換ユニット２の端方向に集約し、逆に気相冷媒はハッチングで示すように風下側第１熱交換ユニット２の中央方向に集約してチューブ内を上昇する。なお、気相冷媒を太矢印で示し、液相冷媒を単線矢印で示す。
【００３５】
気相と液相の混在した冷媒は、更に第２ヘッダタンク６ｂから第１モジュレータ１０に流れる。そして、この第１モジュレータ１０内で液相冷媒は下方に貯留され、気相冷媒は上方に貯留され、途中に気液分離界面Ｆを形成する。上方の気相冷媒は第１流出口１７を通って流出し、下方の液相冷媒は第１ダクト１８を通って第２タンク８ｂに流れる。第２タンク８ｂの冷媒は、チューブ群の冷媒通路を下降して、下部ヘッダタンク９に至り、そこを横に流れてチューブ群の冷媒通路を上昇し、第１ヘッダタンク８ａに至り、そこから出口部１５を通って熱交換ユニット３から出ていく。
【００３６】
この実施例では、熱伝導率の低い気相冷媒が下流側熱交換ユニット３をバイパスするようにしているので、熱交換能力が向上する。また、流速の速い気相冷媒が下流側熱交換ユニット３をバイパスするので圧損が少なく、熱交換ユニット１では流速のバラツキが少なくなり、分流の偏りが小さくなり、熱交換能力が向上する。
【００３７】
本発明の第２実施例を図３に示す。第２実施例で第１実施例と同じ部分は同じ符号で示し、異なる点を別の符号とし、この異なる点を説明する。
【００３８】
上流側熱交換ユニット２の入口側に更に第２モジュレータ１１が設けられ、この第２モジュレータ１１に流入した冷媒は、第２モジュレータ１１で分離されて、気相冷媒を含む冷媒は上流側熱交換ユニット２をバイパスして流れ、液相冷媒を含む冷媒は上流側熱交換ユニット２に流入するように構成されている。
【００３９】
気相冷媒は、第１モジュレータ１０の流出口１７ａ及び第２モジュレータ１１の流出口１７ｂから共通の冷媒管路２０を通って、出口部１５の下流に接続された第１冷媒配管２１に導かれる。一般的に、熱交換ユニット２に持ち込まれる以前にも冷媒中に気相冷媒と液相冷媒とが混在しており、そのまま熱交換ユニット２に導くと、気相冷媒が増幅される傾向にある。従って、この実施例では、熱交換ユニット２に導入される前にも気液を分離するようにしたものである。即ち、この実施例では、熱交換ユニット２に導入される前に気液を分離するモジュールを設けると同時に、熱交換ユニットの途中にも気液を分離するモジュールを設けるものであり、気液分離機能に優れ、熱交換ユニットでの冷房能力が非常に高い。
【００４０】
気相冷媒をバイパスさせる冷媒管路２０はヘッダタンク６、８と一体に形成され、コンパクトに設けられている。また、部品点数も少なくて良く、組立性も良く、低コスト化できる。
【００４１】
図４は、第２実施例の熱交換器を使用した冷凍サイクル５０を示す。冷凍サイクル５０は、冷媒が圧縮機５１から凝縮器５２、受液器５３、膨張弁５４を通って、本発明のモジュレータ５６、熱交換ユニット５５を繰り返して通って、再び圧縮機５１に戻るようになっている。モジュレータ５６から流出する気相冷媒は冷媒管路２０を通って第１冷媒配管２１に導かれる。２２は第２冷媒配管を示す。
【００４２】
図５は第３実施例に関わり、図４と同様な図を示す。第３実施例では、図４の実施例に対して、第１冷媒配管２１に感温筒５７が設けられ、感温筒５７の冷媒状態によって、膨張弁５４の開閉状態を制御している。
【００４３】
即ち、気相冷媒が感温筒５７に戻されることで、感温筒５７までに冷媒が完全に蒸発することとなり、膨張弁５４は開く方向に制御し、冷媒の循環量が増加し、冷房能力が大きく向上するようにする。
【００４４】
図６は第４実施例に関わり、図３と同様な図を示す。この第４実施例が、図３と異なる点は、冷媒管路２０の出口が第１ヘッダタンク８ａに接続されている点である。
【００４５】
第４実施例では、冷媒管路２０を下流側熱交換ユニット３の第１ヘッダタンク８ａに連結したので、この冷媒管路２０内に液相冷媒が流れていても、熱交換ユニット３から外部に流出することを防止できる。
【００４６】
図７は第５実施例に関わり、図３と同様な図を示す。この第５実施例が、図３と異なる点は、この第５実施例の冷媒管路３０がヘッダタンク６及び８を貫通して設けられている点である。そして、冷媒管路３０が第１ヘッダタンク６ａ及び第２ヘッダタンク８ｂに臨む部分に開口部３１が設けられている。
【００４７】
冷媒管路３０が熱交換器の外部に設けられてないので、熱交換器をコンパクトにできる。その上、液相冷媒が開口部３１からヘッダタンクに６、８に戻るように形成されているので、冷媒管路３０に液相冷媒が含まれていても、さらにこの開口部３１で分離される結果となり、気液分離能力が向上する。
【００４８】
図８は第６実施例に関わり、図３と同様な図を示す。この第６実施例では、第２モジュレータ１１から流出する第２冷媒管路３０ｂの断面積を、第１モジュレータ１０から流出する第１冷媒管路３０ａの断面積よりも小さくしている。膨張弁５４で減圧膨張された冷媒に含まれる気相冷媒は、他の熱交換ユニットを通過した冷媒中の気相冷媒よりも少ないから、第２モジュレータ１１に流れる気相冷媒量は比較的少ないので、第２モジュレータ１１の冷媒管路断面積を小さくし、冷媒管路への液相冷媒の流入を効果的に阻止し、気液分離能力を向上するようにしている。
【００４９】
図９は第７実施例に関わり、図８と同様な図を示す。この第７実施例は、本発明の実施形態に相当するものであり、第６実施例に対して、第１冷媒管路３０ａに流量制御弁３２を配設したものである。この第７実施例では、例えば、排出する気相冷媒が多い時にはこの流量制御弁３２の開度を大きし、少ない時にはこの流量制御弁３２の開度を小さくするように制御し、気相冷媒量によって流量を適切に制御する。この制御によって、気液分離が促進され、冷房能力が向上する効果が得られる。
【００５０】
図１０は第８実施例に関わり、図９と同様な図を示す。この第８実施例は、第７実施例の流量制御弁３２を、上流側熱交換ユニット２の冷媒の蒸発状態に応じて制御するようにしたものである。この制御では、気相冷媒量によって流量を適切に制御でき、気液分離が促進され、冷房能力が向上する。
【００５１】
図１１は第９実施例に関わり、図９と同様な図を示す。この第９実施例は、第７実施例の流量制御弁３２を、上流側熱交換ユニット２の冷媒の圧損に応じて制御するようにした。この制御により、熱交換ユニット２の圧損が大きい時には気相冷媒が多い状態であり、その状態のときに気相冷媒をバイパスでき、冷房能力を向上させることができる。
【００５２】
また、図示してないが、流量制御弁３２を、第１モジュレータ１０の上流側熱交換ユニット２の入口部と出口部との冷媒温度差に応じて制御するようにしても良い。この制御により、気相冷媒量をより正確に検知でき、気相冷媒量に応じてバイパス量を制御できるので、冷房能力を向上させることができる。
【００５３】
図１２は第１０実施例に関わる。第１０実施例は、該下流側熱交換ユニット３ａのチューブ群からなる冷媒通路４ａのそれぞれの断面積が、該上流側熱交換ユニット２ａのチューブ群からなる冷媒通路４ｂのそれぞれの断面積よりも小さくしてある。この第１０実施例では、下流側熱交換ユニット３ａで、冷媒通路４ａは上から下へ、下から上へ、また上から下へと２回Ｕターンする構成としている。このように、気相冷媒が少ない下流側熱交換ユニット３ａでは、液相冷媒の通過する冷媒通路の経路を長くして、熱交換効果を向上させ、冷房能力を向上するようにしている。
【００５４】
図１３は第１１実施例に関わり、図７の第５実施例の冷媒管路３０の一部構造を変更したものである。ヘッダタンク６ａを貫通して設けた冷媒管路３０に形成された開口部３１近傍に、図１３（ｂ）に拡大して示すように、拡大部３３（冷媒流速可変部）を設けたものである。この拡大部３３により、冷媒の流速が急激に減速し、液相冷媒が拡大部３３の下部に貯留されるようになり、開口部３１からヘッダタンク６ａに戻る。このように拡大部３３を設けることにより、気液分離を促進できる。なお、この拡大部３３はヘッダタンク６ａ及び８ｂの少なくとも一方に設ければ良いものである。
【００５５】
図１４は第１２実施例に関わり、図１３（ｂ）と同様な図を示す。即ち第１１実施例の拡大部３３の代りに螺旋流通部３４を設けたものである。螺旋流通部３４において、冷媒管路内を通過する冷媒が螺旋状に通流した時に、この螺旋流通部３４に開口した開口部３１から液相冷媒がヘッダタンク６ａに戻るのを促進できる。
【００５６】
また、図示してないが、拡大部３３や螺旋流通部３４を設ける部分に冷媒衝突板を設け、この冷媒衝突板を設けた部分に、該ヘッダタンクに開口する開口部を設けて、通流抵抗を形成し、液相冷媒が冷媒管路を通過しにくくし、ヘッダタンクに戻り易くすることも可能である。このようにすれば、気液分離機能を大幅に促進できる。
【００５７】
上記実施例においては、上流側熱交換ユニットと下流側熱交換ユニットとの２つ熱交換ユニットを有する熱交換器で説明したが、さらに上流側や下流側に熱交換ユニットを有するものでも本発明は適用できる。その際に、それらの熱交換ユニットに本発明のモジュールを追加して設けても、或は設けなくても良いものである。
【００５８】
【発明の効果】
請求項１の発明では、冷媒蒸発を行なう複数の熱交換ユニットの間に第１モジュレータを有し、この第１モジュレータが上流側熱交換ユニットからの冷媒を貯留し、内部に気液分離界面を形成し、この気液分離界面の上方の気冷媒を下流側の熱交換ユニットをバイパスして流し、気液分離界面の下方の液冷媒を下流側の熱交換ユニットに流すように配設されているので、熱伝導率の低い気相冷媒が熱交換ユニットをバイパスでき、熱交換能力が向上する。また、流速の速い気相冷媒が熱交換ユニットをバイパスするので圧損が少なく、熱交換ユニットでは流速のバラツキが少なくなり、分流の偏りが小さくなり、熱交換能力が向上する。
【００５９】
上流側熱交換ユニットが通風方向に対して風下側に配設され、下流側熱交換ユニットが通風方向に対して風上側に積層して配設され、一方のヘッダタンクに冷媒の入口部と出口部が設けられ、他方のヘッダタンクに跨ってモジュレータが設けられているものでは、モジュレータがコンパクトにかつ部品点数少なく設けられる。また、上流側熱交換ユニットから下流側熱交換ユニットに対して反転して冷媒が流れる部分にモジュレータを設けているので、液相冷媒がこのモジュレータの下方に貯留され易く、気液分離効果に優れる。
【００６０】
上流側熱交換ユニットの入口側に更に第２モジュレータを設けたものでは、熱交換ユニットに導入される冷媒及び熱交換ユニットを通過中の冷媒の両方について、気液分離を行なうので、気液分離が大幅に促進され、熱交換能力は飛躍的に向上し、圧損も低下する。
【００６１】
第１モジュレータもしくは第２モジュレータから流出した冷媒がこのモジュレータの下流側の熱交換ユニットをバイパスして流れる冷媒管路に、流量制御弁を配設したものでは、例えば、排出する気相冷媒が多い時にはこの流量制御弁開度を大きし、少ない時にはこの流量制御弁開度を小さくするように制御することにより、気相冷媒量によって流量を適切に制御でき、気液分離を促進し、冷房能力を向上することができる。
【００６２】
下流側熱交換ユニットのチューブ群からなる冷媒通路の断面積が、上流側熱交換ユニットのチューブ群からなる冷媒通路の断面積よりも小さくしたものでは、熱交換ユニット内を液相冷媒に混じり流れる気相冷媒の量が少ない熱交換ユニットでは圧損が低下するので、同等圧損でも断面積を小さくし伝熱面積を増やすことが可能であり、冷房能力を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１実施例の熱交換器の概略斜視図を示す。
【図２】第１実施例の熱交換器の展開概略図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す。
【図４】第２実施例を適用した冷凍サイクルを示す図である。
【図５】第３実施例に関わり、図４と同様な図を示す。
【図６】第４実施例に関わり、図３と同様な図を示す。
【図７】第５実施例に関わり、図３と同様な図を示す。
【図８】第６実施例に関わり、図３と同様な図を示す。
【図９】第７実施例に関わり、図３と同様な図を示す。
【図１０】第８実施例に関わり、図３と同様な図を示す。
【図１１】第９実施例に関わり、図３と同様な図を示す。
【図１２】第１０実施例に関わり、熱交換ユニットとモジュレータを模式的に展開して示した図である。
【図１３】第１１実施例に関わり、（ａ）は図３と同様な図を示し、（ｂ）は拡大部を示す。
【図１４】第１２実施例に関わり、図１３（ｂ）と同様な図を示す。
【図１５】従来技術の液相冷媒及び気相冷媒の分布状態を説明する図である。
【符号の説明】
１熱交換器
２上流側熱交換ユニット
（風下側熱交換ユニット）
３下流側熱交換ユニット
（風上側熱交換ユニット）
４チューブ
５フィン
６上部ヘッダタンク
６ａ第１ヘッダタンク
６ｂ第２ヘッダタンク
７下部ヘッダタンク
８上部ヘッダタンク
８ａ第１ヘッダタンク
８ｂ第２ヘッダタンク
９下部ヘッダタンク
１０第１モジュレータ
１１第２モジュレータ
１２仕切部材
１３仕切部材
１４入口部
１５出口部
１７第１流出口
１８第１ダクト
１９第２ダクト
Ｆ気液分離界面
２０冷媒管路
２１第１冷媒配管
２２第２冷媒配管
３０冷媒管路
３０ａ第１冷媒管路
３０ｂ第２冷媒管路
３１開口部
３２流量制御弁
３３拡大部
３４螺旋流通部
５０冷凍サイクル
５１圧縮機
５２凝縮器
５３樹液器
５４膨張弁
５５蒸発器（熱交換器）
５６モジュレ−タ
５７感温筒[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a heat exchanger configured by connecting at least two heat exchange units each having a refrigerant passage for performing refrigerant evaporation.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, a heat exchanger such as that disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-170850 is known. In this heat exchanger, as shown in FIG. 15, the heat exchange unit has tank portions disposed at both upper and lower end portions, and is stacked on the leeward side and the windward side.
[0003]
  In this heat exchanger, a partition portion 111 is provided in the central portion of the lower tank portion of the leeward heat exchanger 102, and is divided into a first lower tank 107a and a second lower tank 107b. Similarly, a partition 110 is provided at the center of the upper tank portion of the windward heat exchanger, and is divided into a first upper tank 108a and a second upper tank 108b. The second lower tank 107b and the second upper tank 108b communicate with each other through the communication path 112. The first lower tank 107a is provided with a refrigerant inlet 114, and the first upper tank 108a is provided with an outlet 115.
[0004]
  In this heat exchanger, the refrigerant enters the first lower tank 107 a from the inlet 114, rises through the refrigerant passage in the tube, and is guided to the upper tank 106. Then, the inside of the upper tank 106 flows in the longitudinal direction, descends the refrigerant passage, and reaches the second lower tank 107b. Further, the refrigerant is guided to the second upper tank 108b through the communication path 112, and then descends the refrigerant path and is guided to the lower tank 109. The refrigerant flows through the lower tank 109 in the longitudinal direction and rises in the refrigerant path. Then, it reaches the first upper tank 108a and flows out from the outlet 115 of the first upper tank 108a.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  In Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-170850, a liquid-phase refrigerant and a gas-phase refrigerant of a gas-liquid two-phase refrigerant enter the first lower tank 107a from the inlet portion 114, and ascend the leeward refrigerant passage in the tube and move to the upper tank Led to. At that time, as shown in FIG. 15, the light gas-phase refrigerant tends to accumulate in the central upper portion of the refrigerant passage. The normal refrigerant flows through the upper tank 106 in the longitudinal direction and descends the refrigerant passage to reach the second lower tank 107b. However, when flowing through the upper tank 106 in the longitudinal direction, a relatively heavy liquid phase refrigerant is used. Is led to the back in the longitudinal direction by the flow inertia, and as a result, the gas-phase refrigerant tends to accumulate in the central lower portion of the refrigerant passage. The same thing happens with the windward heat exchange unit.
[0006]
  As described above, since the gas-phase refrigerant concentrates and stagnates in a part of the heat exchange unit, a uniform flow cannot be obtained, an uniform heat distribution cannot be obtained, and the heat exchange in the heat exchange unit is sufficiently performed. Absent. Therefore, it is conceivable to increase the number of heat exchange units and increase the path length of the refrigerant passage. By doing so, the total capacity of the heat exchange unit is increased, resulting in a space problem. In addition, it is conceivable to subdivide the heat exchange unit and increase the number of heat exchange units, so-called multipath, but the path length of the refrigerant passage becomes longer, the flow resistance increases, and the pressure loss increases.
[0007]
  In particular, in a type in which a liquid phase refrigerant and a gas phase refrigerant coexist and flow downward in the heat exchange unit and then rise U-turn from there, the liquid phase refrigerant and the gas phase refrigerant are increased in the rising refrigerant passage. The distribution of temperature increases, the difference in temperature distribution increases, and the heat exchange capacity decreases. At the same time, the biased liquid-phase refrigerant has poor evaporation efficiency and is directly discharged from the outlet of the heat exchange unit, so that the refrigerant circulation amount is reduced and the cooling capacity is lowered.
[0008]
  The present invention aims to solve the above-mentioned problems of the prior art, and in particular, heat that can sufficiently exert a heat exchange effect even when a liquid-phase refrigerant and a gas-phase refrigerant of a two-phase refrigerant are introduced into a heat exchange unit. An exchange is provided. In particular, in consideration of the flow situation of the gas-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant in the heat exchange unit, the flow of the gas-phase refrigerant in the heat exchange unit is reduced as much as possible, and the gas-phase refrigerant becomes a refrigerant passage of the heat exchange unit. This reduces stagnation or occurrence.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  The invention of claim 1
  A plurality of heat exchange units, each having a pair of header tanks, a plurality of tubes connected between the header tanks, and a plurality of heat exchange units configured to evaporate the refrigerant by providing fins between the tubes. The first modulator stores the refrigerant from the upstream heat exchange unit, forms a gas-liquid separation interface therein, and stores the gas refrigerant above the gas-liquid separation interface. The downstream heat exchange unit is bypassed to flow, and the liquid refrigerant below the gas-liquid separation interface is arranged to flow to the downstream heat exchange unit.
[0010]
  In this configuration, since the gas-phase refrigerant having a low thermal conductivity bypasses the heat exchange unit, the heat exchange capability is improved. Further, since the gas phase refrigerant having a high flow rate bypasses the heat exchange unit, there is little pressure loss, and in the heat exchange unit, the variation in the flow rate is reduced, the deviation of the diversion is reduced, and the heat exchange capability is improved.
[0011]
  In addition, a flow rate control valve is provided in a refrigerant pipe through which the refrigerant flowing out from the first modulator flows by bypassing the heat exchange unit on the downstream side of the modulator. When the control valve opening is large and the flow control valve opening is small, the flow control valve opening can be controlled to be small, and the flow rate can be appropriately controlled by the amount of gas phase refrigerant. As a result, gas-liquid separation is promoted and the cooling capacity is improved.
[0012]
  The invention of claim 2 is the heat exchanger according to claim 1,
  Since the first modulator is formed integrally with at least one of the upstream heat exchange unit and the downstream heat exchange unit, the heat exchanger can be made compact and the number of parts can be reduced.
[0013]
  The invention of claim 3 is the heat exchanger according to claim 1,
  A partition plate for partitioning the header tank is provided in at least one header tank of the upstream heat exchange unit, and the upstream heat exchange unit has a U-turn through a refrigerant passage formed of a tube group in which the refrigerant is divided by the partition plate. The first modulator is formed integrally with the header tank of the upstream heat exchange unit, and the gas-liquid refrigerant generated in the upstream heat exchange unit is the first modulator. Since it isolate | separates effectively, the heat exchange efficiency in a downstream heat exchange unit improves.
[0014]
  The invention of claim 4 is the heat exchanger according to claim 1, wherein
  The upstream heat exchange unit is disposed on the leeward side with respect to the ventilation direction, and the downstream heat exchange unit is disposed on the windward side with respect to the ventilation direction. The header tank is provided with a refrigerant inlet, and the refrigerant outlet is provided in one header tank of the windward heat exchange unit located on the windward side of the one header tank of the leeward heat exchange unit. The other header tanks of the leeward side heat exchange unit and the leeward side heat exchange unit are arranged to overlap each other on the windward and leeward side, and a modulator is provided across these other header tanks. A modulator is provided in a compact size with a reduced number of parts.
[0015]
  The invention of claim 5 is the heat exchanger according to any one of claims 1 to 4,
  A second modulator is further provided on the inlet side of the upstream heat exchange unit. The refrigerant flowing into the second modulator is separated by the second modulator, and a part of the refrigerant including the gas phase refrigerant is exchanged with the upstream heat. Since the remaining refrigerant including the liquid-phase refrigerant flows through the unit and flows into the upstream heat exchange unit, gas-liquid separation is greatly promoted, and the heat exchange capacity is greatly improved. The pressure loss also decreases.
[0016]
  The invention of claim 6 is the heat exchanger according to claim 5,
  The refrigerant flowing out from the second modulator bypasses the heat exchange unit on the downstream side of the modulator and flows through the second refrigerant pipe. The refrigerant flowing out from the first modulator exchanges heat on the downstream side of the modulator. It is the structure made smaller than the cross-sectional area of the 1st refrigerant | coolant pipeline which flows bypassing a unit. Since the gas-phase refrigerant contained in the refrigerant decompressed and expanded by the expansion valve is less than the gas-phase refrigerant in the refrigerant that has passed through the other heat exchange unit, the amount of gas-phase refrigerant flowing through the second modulator is relatively small. Become. Therefore, since the refrigerant pipe cross-sectional area of the second modulator is reduced, the refrigerant pipe cross-sectional area can be set according to the amount of the gas phase refrigerant, and the inflow of the liquid phase refrigerant to the refrigerant pipe can be effectively prevented. Gas-liquid separation ability can be improved.
[0017]
  The invention of claim 7 is the heat exchanger according to any one of claims 1 to 6,
  Since the refrigerant flow path through which the refrigerant flowing out of the first modulator or the second modulator flows bypassing the heat exchange unit on the downstream side of the modulator is formed integrally with the heat exchange unit, the heat exchange unit can be made compact. In addition, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.
[0018]
  The invention according to claim 8 is the heat exchanger according to any one of claims 1 to 7,
  A first refrigerant pipe is connected to an outlet portion of the downstream heat exchange unit, and a refrigerant pipe through which the refrigerant flowing out of the first modulator or the second modulator flows bypassing the downstream heat exchange unit of the modulator, Since it connected with this 1st refrigerant | coolant piping, the liquid compression of a compressor can be prevented.
[0019]
  The invention according to claim 9 is the heat exchanger according to any one of claims 1 to 7,
  A second refrigerant pipe is connected to an inlet portion of the upstream heat exchange unit, an expansion valve is arranged in the second refrigerant pipe, a temperature sensing cylinder of the expansion valve is arranged in the first refrigerant pipe, The refrigerant flow path through which the refrigerant flowing out from the first modulator or the second modulator bypasses the heat exchange unit on the downstream side of the modulator is connected to the first refrigerant pipe on the upstream side of the temperature sensing cylinder. By returning the gas-phase refrigerant to the temperature sensitive cylinder, the refrigerant is completely evaporated by the temperature sensitive cylinder. As a result, the expansion valve opens, the refrigerant circulation rate increases, and the cooling capacity is greatly improved.
[0020]
  The invention of claim 10 is the heat exchanger according to any one of claims 1 to 7,
  The refrigerant pipe through which the refrigerant flowing out from the first modulator or the second modulator flows bypassing the heat exchange unit on the downstream side of the modulator is connected to a header tank provided with an outlet portion of the downstream heat exchange unit. Even if a liquid-phase refrigerant flows in the refrigerant pipe, it can be prevented from flowing out from the heat exchange unit..
[0021]
  Claim11The invention of claim1In the described heat exchanger,
  Since the control valve is controlled according to the evaporation state of the refrigerant in the upstream heat exchange unit of the modulator, the flow rate can be appropriately controlled by the amount of the gas-phase refrigerant, gas-liquid separation is promoted, and the cooling capacity is improved.
[0022]
  Claim12The invention of claim1In the described heat exchanger,
  Since the control valve is controlled according to the pressure loss of the refrigerant in the upstream heat exchange unit of the modulator, the gas refrigerant is in a large state when the pressure loss of the heat exchange unit is large, and the gas phase refrigerant is It can be bypassed and the cooling capacity is improved.
[0023]
  Claim13The heat exchanger according to claim 1,
  Since the control valve is controlled according to the refrigerant temperature difference between the inlet and outlet of the upstream heat exchange unit of the modulator, the amount of gas-phase refrigerant can be detected more accurately and bypassed according to the amount of gas-phase refrigerant. Since the amount can be controlled, the cooling capacity is improved.
[0024]
  Claim14The invention of claim 1 to claim 113In the heat exchanger according to any one of
  The cross-sectional area of the refrigerant passage made of the tube group of the downstream heat exchange unit is smaller than the cross-sectional area of the refrigerant passage made of the tube group of the upstream heat exchange unit. In this configuration, the pressure loss is reduced in the heat exchange unit with a small amount of the gas-phase refrigerant flowing in the heat exchange unit and mixed with the liquid phase refrigerant, so the cross-sectional area can be reduced and the heat transfer area can be increased even with the equivalent pressure loss. , Cooling capacity can be improved.
[0025]
  Claim15The invention of claim 1 to claim 114In the heat exchanger according to any one of
  Since a refrigerant pipe through which the refrigerant flowing out of the first modulator or the second modulator flows by bypassing the heat exchange unit on the downstream side of the modulator is disposed through the header tank of the heat exchange unit, The exchange can be made compact.
[0026]
  Claim16The invention of claim15In the described heat exchanger,
  Since the refrigerant flow rate variable portion is provided in the refrigerant pipe provided through the header tank, and the opening portion that opens to the header tank is provided in the refrigerant flow rate variable portion, gas-liquid separation can be promoted.
[0027]
  Claim17The invention of claim15In the described heat exchanger,
  The refrigerant pipe provided through the header tank is provided with an enlarged portion having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area within the pipe, and the enlarged portion is provided with an opening that opens to the header tank. Separation can be further promoted.
[0028]
  Claim18The invention of claim15In the described heat exchanger,
  A refrigerant flow path provided through the header tank is provided with a spiral flow part through which the refrigerant passing through the refrigerant pipe flows spirally, and an opening opening in the header tank is provided in the spiral flow part Therefore, gas-liquid separation can be further promoted.
[0029]
  Claim19The invention of claim15In the described heat exchanger,
  A refrigerant collision plate is provided in a refrigerant pipe provided through the header tank, and an opening opening to the header tank is provided in a portion where the refrigerant collision plate is provided. Can promote.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show the heat exchanger 1 of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the heat exchanger 1 includes a leeward heat exchange unit 2 and an leeward heat exchange unit 3 as indicated by a wind direction A. Each of the leeward side heat exchange unit 2 and the leeward side heat exchange unit 3 includes a plurality of tubes 4 and heat dissipating corrugated fins 5 that are alternately laminated, and upper portions provided above and below the laminated tubes 4 and corrugated fins 5. The header tank 6, the lower header tank 7, the upper header tank 8, and the lower header tank 9 are configured.
[0031]
  FIG. 2 is a schematic view of the exterior for explaining the flow of the refrigerant by developing the windward side heat exchange unit 2 and the leeward side heat exchange unit 3 of the heat exchanger of FIG. As shown in FIG. 2, partition members 12 and 13 are provided in the upper header tank 6 of the leeward heat exchange unit 2 and the upper header tank 8 of the leeward heat exchange unit 3, respectively. An upper header tank 8 is separated into an upper first tank 8a and a second tank 8b.
[0032]
  The first modulator 10 is integrally formed across the leeward heat exchange unit 2 and the leeward heat exchange unit 3. The first modulator 10 stores the refrigerant from the first header tank 6 a, forms a gas-liquid separation interface F inside, and the gas-phase refrigerant above the gas-liquid separation interface F passes through the first outlet 17 to downstream heat. The replacement unit 3 is bypassed to flow, and the liquid refrigerant below the gas-liquid separation interface F is disposed to flow to the downstream heat exchange unit 3. Since the first modulator 10 is integrally formed, the entire heat exchanger can be made compact and the number of parts can be reduced.
[0033]
  The flow of the refrigerant of the first embodiment will be described. The gas-liquid mixed refrigerant introduced from the inlet 14 descends the refrigerant passage of the tube group from the first header tank 6a to the lower header tank 7, flows in the lower header tank 7 in the longitudinal direction, and then flows into the tube group. The refrigerant passage rises and reaches the second header tank 6b.
[0034]
  At this time, as shown in FIG. 2, the liquid-phase refrigerant in the refrigerant is concentrated in the end direction of the leeward first heat exchange unit 2 according to the flow in the longitudinal direction in the lower header tank 7, and conversely the gas phase As shown by hatching, the refrigerant gathers in the central direction of the leeward side first heat exchange unit 2 and rises in the tube. The gas phase refrigerant is indicated by a thick arrow, and the liquid phase refrigerant is indicated by a single line arrow.
[0035]
  The refrigerant in which the gas phase and the liquid phase are mixed flows from the second header tank 6b to the first modulator 10. And in this 1st modulator 10, a liquid phase refrigerant | coolant is stored below, a gaseous-phase refrigerant | coolant is stored upwards, and forms the gas-liquid separation interface F in the middle. The upper gas-phase refrigerant flows out through the first outlet 17, and the lower liquid-phase refrigerant flows through the first duct 18 to the second tank 8b. The refrigerant in the second tank 8b descends the refrigerant passage of the tube group, reaches the lower header tank 9, flows sideways there, rises the refrigerant passage of the tube group, reaches the first header tank 8a, and from there It exits from the heat exchange unit 3 through the outlet 15.
[0036]
  In this embodiment, since the gas-phase refrigerant having low thermal conductivity bypasses the downstream heat exchange unit 3, the heat exchange capability is improved. Further, since the gas-phase refrigerant having a high flow rate bypasses the downstream heat exchange unit 3, there is little pressure loss, the heat exchange unit 1 has less variation in flow velocity, the deviation of the diversion is reduced, and the heat exchange capability is improved.
[0037]
  A second embodiment of the present invention is shown in FIG. In the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and different points are denoted by different reference numerals, and different points will be described.
[0038]
  A second modulator 11 is further provided on the inlet side of the upstream heat exchange unit 2. The refrigerant flowing into the second modulator 11 is separated by the second modulator 11, and the refrigerant containing the gas phase refrigerant is exchanged with the upstream heat. The refrigerant flows by bypassing the unit 2, and the refrigerant including the liquid-phase refrigerant is configured to flow into the upstream heat exchange unit 2.
[0039]
  The gas phase refrigerant is guided from the outlet 17 a of the first modulator 10 and the outlet 17 b of the second modulator 11 through the common refrigerant pipe 20 to the first refrigerant pipe 21 connected downstream of the outlet portion 15. . In general, the gas phase refrigerant and the liquid phase refrigerant are mixed in the refrigerant before being brought into the heat exchange unit 2, and when led to the heat exchange unit 2 as they are, the gas phase refrigerant tends to be amplified. . Therefore, in this embodiment, the gas and liquid are separated before being introduced into the heat exchange unit 2. That is, in this embodiment, a module for separating gas and liquid before being introduced into the heat exchange unit 2 is provided, and at the same time, a module for separating gas and liquid is also provided in the middle of the heat exchange unit. Excellent function and very high cooling capacity in heat exchange unit.
[0040]
  The refrigerant pipe 20 for bypassing the gas-phase refrigerant is formed integrally with the header tanks 6 and 8 and is provided in a compact manner. Further, the number of parts may be small, the assemblability is good, and the cost can be reduced.
[0041]
  FIG. 4 shows a refrigeration cycle 50 using the heat exchanger of the second embodiment. In the refrigeration cycle 50, the refrigerant passes from the compressor 51 through the condenser 52, the liquid receiver 53, and the expansion valve 54, repeatedly passes through the modulator 56 and the heat exchange unit 55 of the present invention, and returns to the compressor 51 again. It has become. The gas-phase refrigerant flowing out from the modulator 56 is guided to the first refrigerant pipe 21 through the refrigerant pipe 20. Reference numeral 22 denotes a second refrigerant pipe.
[0042]
  FIG. 5 relates to the third embodiment and shows the same diagram as FIG. In the third embodiment, a temperature sensing tube 57 is provided in the first refrigerant pipe 21 with respect to the embodiment of FIG. 4, and the open / close state of the expansion valve 54 is controlled by the refrigerant state of the temperature sensing tube 57.
[0043]
  That is, when the gas-phase refrigerant is returned to the temperature sensing cylinder 57, the refrigerant is completely evaporated by the temperature sensing cylinder 57, the expansion valve 54 is controlled to open, the refrigerant circulation amount increases, and the cooling Try to greatly improve your ability.
[0044]
  FIG. 6 relates to the fourth embodiment and shows a diagram similar to FIG. The fourth embodiment differs from FIG. 3 in that the outlet of the refrigerant pipe 20 is connected to the first header tank 8a.
[0045]
  In the fourth embodiment, since the refrigerant pipe 20 is connected to the first header tank 8a of the downstream heat exchange unit 3, even if liquid-phase refrigerant is flowing in the refrigerant pipe 20, the heat exchange unit 3 is connected to the outside. Can be prevented from leaking.
[0046]
  FIG. 7 relates to the fifth embodiment and shows the same diagram as FIG. The fifth embodiment differs from FIG. 3 in that the refrigerant pipe 30 of the fifth embodiment is provided through the header tanks 6 and 8. And the opening part 31 is provided in the part in which the refrigerant pipe line 30 faces the 1st header tank 6a and the 2nd header tank 8b.
[0047]
  Since the refrigerant line 30 is not provided outside the heat exchanger, the heat exchanger can be made compact. In addition, since the liquid phase refrigerant is formed so as to return to the header tanks 6 and 8 from the opening 31, even if liquid refrigerant is contained in the refrigerant pipe 30, the liquid phase refrigerant is further separated by this opening 31. As a result, the gas-liquid separation ability is improved.
[0048]
  FIG. 8 relates to the sixth embodiment and shows the same diagram as FIG. In the sixth embodiment, the cross-sectional area of the second refrigerant conduit 30 b flowing out from the second modulator 11 is made smaller than the cross-sectional area of the first refrigerant conduit 30 a flowing out from the first modulator 10. Since the gas-phase refrigerant contained in the refrigerant decompressed and expanded by the expansion valve 54 is less than the gas-phase refrigerant in the refrigerant that has passed through the other heat exchange unit, the amount of gas-phase refrigerant flowing through the second modulator 11 is relatively small. Therefore, the refrigerant pipe cross-sectional area of the second modulator 11 is reduced to effectively prevent the liquid-phase refrigerant from flowing into the refrigerant pipe and improve the gas-liquid separation capability.
[0049]
  FIG. 9 relates to the seventh embodiment and shows the same diagram as FIG. This seventh embodimentCorresponding to an embodiment of the present invention,In contrast to the sixth embodiment, a flow rate control valve 32 is provided in the first refrigerant pipe 30a. In the seventh embodiment, for example, the flow control valve 32 is controlled so that the opening degree of the flow rate control valve 32 is increased when the gas phase refrigerant to be discharged is large, and the opening degree of the flow rate control valve 32 is decreased when the amount is small. The flow rate is appropriately controlled by the amount. By this control, gas-liquid separation is promoted, and the effect of improving the cooling capacity is obtained.
[0050]
  FIG. 10 relates to the eighth embodiment and shows the same diagram as FIG. In the eighth embodiment, the flow control valve 32 of the seventh embodiment is controlled according to the evaporation state of the refrigerant in the upstream heat exchange unit 2. In this control, the flow rate can be appropriately controlled by the amount of the gas-phase refrigerant, gas-liquid separation is promoted, and the cooling capacity is improved.
[0051]
  FIG. 11 relates to the ninth embodiment and shows the same diagram as FIG. In the ninth embodiment, the flow control valve 32 of the seventh embodiment is controlled according to the pressure loss of the refrigerant in the upstream heat exchange unit 2. By this control, when the pressure loss of the heat exchange unit 2 is large, there is a large amount of gas-phase refrigerant, and in this state, the gas-phase refrigerant can be bypassed and the cooling capacity can be improved.
[0052]
  Although not shown, the flow control valve 32 may be controlled according to the refrigerant temperature difference between the inlet and outlet of the upstream heat exchange unit 2 of the first modulator 10. By this control, the amount of the gas-phase refrigerant can be detected more accurately, and the bypass amount can be controlled according to the amount of the gas-phase refrigerant, so that the cooling capacity can be improved.
[0053]
  FIG. 12 relates to the tenth embodiment. In the tenth embodiment, each of the cross-sectional areas of the refrigerant passages 4a formed of the tubes of the downstream heat exchange unit 3a is larger than the cross-sectional areas of the refrigerant passages 4b of the tubes of the upstream heat exchange unit 2a. It is small. In the tenth embodiment, in the downstream heat exchange unit 3a, the refrigerant passage 4a makes a U-turn twice from top to bottom, from bottom to top, and from top to bottom. Thus, in the downstream heat exchange unit 3a with a small amount of gas-phase refrigerant, the path of the refrigerant passage through which the liquid-phase refrigerant passes is lengthened to improve the heat exchange effect and improve the cooling capacity.
[0054]
  FIG. 13 relates to the eleventh embodiment, and is a modification of the partial structure of the refrigerant pipe 30 of the fifth embodiment of FIG. An enlarged portion 33 (refrigerant flow rate variable portion) is provided in the vicinity of the opening 31 formed in the refrigerant pipe 30 provided through the header tank 6a as shown in an enlarged view in FIG. is there. Due to the enlarged portion 33, the flow rate of the refrigerant is rapidly reduced, and the liquid-phase refrigerant is stored in the lower portion of the enlarged portion 33, and returns to the header tank 6a from the opening 31. Thus, by providing the enlarged portion 33, gas-liquid separation can be promoted. The enlarged portion 33 may be provided in at least one of the header tanks 6a and 8b.
[0055]
  FIG. 14 relates to the twelfth embodiment and shows a diagram similar to FIG. That is, a spiral flow part 34 is provided instead of the enlargement part 33 of the eleventh embodiment. In the spiral circulation part 34, when the refrigerant passing through the refrigerant pipe flows spirally, the liquid-phase refrigerant can be promoted to return to the header tank 6a from the opening 31 opened in the spiral circulation part 34.
[0056]
  Although not shown, a refrigerant collision plate is provided in a portion where the enlarged portion 33 and the spiral flow portion 34 are provided, and an opening that opens to the header tank is provided in a portion where the refrigerant collision plate is provided. It is also possible to form a resistor, make it difficult for the liquid-phase refrigerant to pass through the refrigerant conduit, and to easily return to the header tank. In this way, the gas-liquid separation function can be greatly promoted.
[0057]
  In the above embodiment, the heat exchanger having two heat exchange units, that is, the upstream heat exchange unit and the downstream heat exchange unit has been described. Is applicable. At that time, the module of the present invention may or may not be provided in addition to the heat exchange units.
[0058]
【The invention's effect】
  In the first aspect of the invention, the first modulator is provided between the plurality of heat exchange units that perform refrigerant evaporation, the first modulator stores the refrigerant from the upstream heat exchange unit, and the gas-liquid separation interface is provided inside. The gas refrigerant above the gas-liquid separation interface is made to flow by bypassing the downstream heat exchange unit, and the liquid refrigerant below the gas-liquid separation interface is made to flow to the downstream heat exchange unit. Therefore, the gas phase refrigerant having a low thermal conductivity can bypass the heat exchange unit, and the heat exchange capability is improved. Further, since the gas phase refrigerant having a high flow rate bypasses the heat exchange unit, there is little pressure loss, and in the heat exchange unit, the variation in the flow rate is reduced, the deviation of the diversion is reduced, and the heat exchange capability is improved.
[0059]
  The upstream heat exchange unit is disposed on the leeward side with respect to the ventilation direction, the downstream heat exchange unit is disposed on the windward side with respect to the ventilation direction, and the refrigerant inlet and outlet are provided in one header tank. In the case where the portion is provided and the modulator is provided across the other header tank, the modulator is provided in a compact manner with a small number of parts. In addition, since the modulator is provided in a portion where the refrigerant flows from the upstream heat exchange unit to the downstream heat exchange unit, the liquid-phase refrigerant is easily stored below the modulator, and the gas-liquid separation effect is excellent. .
[0060]
  In the case where the second modulator is further provided on the inlet side of the upstream heat exchange unit, gas-liquid separation is performed for both the refrigerant introduced into the heat exchange unit and the refrigerant passing through the heat exchange unit. Is greatly promoted, the heat exchange capacity is dramatically improved, and the pressure loss is also reduced.
[0061]
  In the case where the flow rate control valve is provided in the refrigerant pipe through which the refrigerant flowing out from the first modulator or the second modulator flows bypassing the heat exchange unit on the downstream side of the modulator, for example, a large amount of gas phase refrigerant is discharged. Sometimes the flow control valve opening is increased, and when the flow control valve opening is decreased, the flow control can be appropriately controlled by the amount of gas-phase refrigerant, and the gas-liquid separation is promoted. Can be improved.
[0062]
  When the cross-sectional area of the refrigerant passage made of the tubes of the downstream heat exchange unit is smaller than the cross-sectional area of the refrigerant passage made of the tubes of the upstream heat exchange unit, the refrigerant flows in the heat exchange unit in the liquid phase refrigerant. Since the pressure loss is reduced in the heat exchange unit with a small amount of the gas-phase refrigerant, the cross-sectional area can be reduced and the heat transfer area can be increased even with the equivalent pressure loss, and the cooling capacity can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a heat exchanger according to a first embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a developed schematic view of the heat exchanger of the first embodiment.
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a refrigeration cycle to which a second embodiment is applied.
FIG. 5 relates to the third embodiment and shows a diagram similar to FIG.
6 shows a diagram similar to FIG. 3 in connection with the fourth embodiment.
FIG. 7 relates to the fifth embodiment and shows a diagram similar to FIG.
FIG. 8 relates to the sixth embodiment and shows a diagram similar to FIG.
FIG. 9 relates to the seventh embodiment and shows a diagram similar to FIG.
FIG. 10 relates to the eighth embodiment and shows a diagram similar to FIG.
FIG. 11 shows the same diagram as FIG. 3 in connection with the ninth embodiment.
FIG. 12 is a diagram schematically showing a heat exchange unit and a modulator in connection with the tenth embodiment.
13A is a view similar to FIG. 3, and FIG. 13B is an enlarged view of the eleventh embodiment.
FIG. 14 relates to the twelfth embodiment and shows a view similar to FIG. 13 (b).
FIG. 15 is a diagram illustrating a distribution state of a liquid-phase refrigerant and a gas-phase refrigerant according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
1 heat exchanger
2 Upstream heat exchange unit
      (Leeward heat exchange unit)
3 Downstream heat exchange unit
      (Upward heat exchange unit)
4 tubes
5 Fin
6 Upper header tank
6a First header tank
6b Second header tank
7 Lower header tank
8 Upper header tank
8a First header tank
8b Second header tank
9 Lower header tank
10 First modulator
11 Second modulator
12 Partition members
13 Partition member
14 Entrance
15 Exit
17 First outlet
18 First duct
19 Second duct
F Gas-liquid separation interface
20 Refrigerant pipeline
21 First refrigerant piping
22 Second refrigerant piping
30 Refrigerant pipeline
30a 1st refrigerant line
30b Second refrigerant line
31 opening
32 Flow control valve
33 Enlarged part
34 Spiral Distribution Department
50 Refrigeration cycle
51 Compressor
52 Condenser
53 Sap
54 Expansion valve
55 Evaporator (heat exchanger)
56 Modulator
57 temperature sensor

Claims

A plurality of heat exchange units, each having a pair of header tanks, a plurality of tubes connected between the header tanks, and a plurality of heat exchange units configured to evaporate the refrigerant by providing fins between the tubes. A first modulator in between, the first modulator stores refrigerant from the upstream heat exchange unit, forms a gas-liquid separation interface therein, and flows the gas refrigerant above the gas-liquid separation interface downstream. Bypassing the heat exchange unit on the side, the liquid refrigerant below the gas-liquid separation interface is arranged to flow to the heat exchange unit on the downstream side ,
A heat exchanger, wherein a flow rate control valve is disposed in a refrigerant pipe through which the refrigerant flowing out of the first modulator flows bypassing the heat exchange unit on the downstream side of the modulator .

The heat exchanger according to claim 1, wherein the first modulator is formed integrally with at least one of the upstream heat exchange unit or the downstream heat exchange unit.

A partition plate for partitioning the header tank is provided in at least one header tank of the upstream heat exchange unit, and the upstream heat exchange unit has a U-turn through a refrigerant passage formed of a tube group in which the refrigerant is divided by the partition plate. The heat exchanger according to claim 1, wherein the first modulator is formed integrally with a header tank of the upstream heat exchange unit.

The upstream heat exchange unit is disposed on the leeward side with respect to the ventilation direction, and the downstream heat exchange unit is disposed on the windward side with respect to the ventilation direction. The header tank is provided with a refrigerant inlet, and the refrigerant outlet is provided in one header tank of the windward heat exchange unit positioned on the windward side of the one header tank of the leeward heat exchange unit. The other header tanks of the leeward side heat exchange unit and the leeward side heat exchange unit are arranged to overlap each other on the windward side and the leeward side, and a modulator is provided across the other header tanks. The heat exchanger according to claim 1.

A second modulator is further provided on the inlet side of the upstream heat exchange unit. The refrigerant flowing into the second modulator is separated by the second modulator, and a part of the refrigerant including the gas phase refrigerant is exchanged with the upstream heat. The heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, wherein the remaining refrigerant including the liquid phase refrigerant flows by bypassing the unit and flows into the upstream heat exchange unit.

The refrigerant flowing out from the second modulator bypasses the heat exchange unit downstream of the modulator and flows through the cross-sectional area of the second refrigerant pipe, and the refrigerant flowing out of the first modulator exchanges heat downstream of the modulator. The heat exchanger according to claim 5, wherein the heat exchanger is smaller than a cross-sectional area of the first refrigerant pipe flowing by bypassing the unit.

A refrigerant pipe through which the refrigerant flowing out of the first modulator or the second modulator flows bypassing the heat exchange unit on the downstream side of the modulator is formed integrally with the heat exchange unit. The heat exchanger according to any one of 6.

A first refrigerant pipe is connected to an outlet portion of the downstream heat exchange unit, and a refrigerant pipe through which the refrigerant flowing out from the first modulator or the second modulator flows bypassing the downstream heat exchange unit of the modulator, The heat exchanger according to any one of claims 1 to 7, wherein the heat exchanger is connected to the first refrigerant pipe.

A second refrigerant pipe is connected to an inlet portion of the upstream heat exchange unit, an expansion valve is arranged in the second refrigerant pipe, a temperature sensing cylinder of the expansion valve is arranged in the first refrigerant pipe, The refrigerant flow path in which the refrigerant flowing out from the first modulator or the second modulator bypasses the heat exchange unit on the downstream side of the modulator is connected to the first refrigerant pipe on the upstream side of the temperature sensing cylinder. The heat exchanger according to any one of claims 1 to 7.

The refrigerant pipe through which the refrigerant flowing out from the first modulator or the second modulator flows bypassing the heat exchange unit on the downstream side of the modulator is connected to a header tank provided with an outlet portion of the downstream heat exchange unit. The heat exchanger according to any one of claims 1 to 7, wherein

Said control valve, the heat exchanger according to claim 1, wherein the control according to the evaporation state of the refrigerant on the upstream side heat exchanging unit of said modulator.

Said control valve, the heat exchanger according to claim 1, wherein the controller controls in accordance with the pressure loss of the refrigerant on the upstream side heat exchanging unit of said modulator.

Said control valve, the heat exchanger according to claim 1, wherein the controller controls in accordance with the refrigerant temperature difference between the inlet and outlet portions of the upstream side heat exchanging unit of said modulator.

Sectional area of the refrigerant passage formed of the tube group of the downstream heat exchange unit, any one of claims 1 to 13, characterized in that less than the cross-sectional area of the refrigerant passage formed of the tube group of the upstream heat exchange unit The described heat exchanger.

A refrigerant pipe through which the refrigerant flowing out of the first modulator or the second modulator flows by bypassing the heat exchange unit on the downstream side of the modulator is disposed through the header tank of the heat exchange unit. The heat exchanger according to any one of claims 1 to 14 .

16. The refrigerant flow path provided through the header tank is provided with a refrigerant flow rate variable portion, and the refrigerant flow rate variable portion is provided with an opening that opens to the header tank. Heat exchanger.

The refrigerant pipe provided through the header tank is provided with an enlarged portion having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area within the pipe, and the enlarged portion is provided with an opening that opens to the header tank. The heat exchanger according to claim 15 .

A refrigerant flow path provided through the header tank is provided with a spiral flow part through which the refrigerant passing through the refrigerant pipe flows spirally, and an opening opening in the header tank is provided in the spiral flow part The heat exchanger according to claim 15, further comprising:

16. A refrigerant collision plate is provided in a refrigerant pipe provided through the header tank, and an opening that opens to the header tank is provided in a portion where the refrigerant collision plate is provided. Heat exchanger.