JP4536459B2 - Heat exchanger tubes and heat exchangers - Google Patents
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Description
本発明は、各種熱交換器に用いられるチューブに関し、特に、冷媒が気体と液体とに相変化する冷凍サイクルにおいて、高圧の第1の流体と低圧の第2の流体との間で熱交換が行われる一体型チューブに関する。 The present invention relates to a tube used in various heat exchangers, and in particular, in a refrigeration cycle in which a refrigerant changes phase between a gas and a liquid, heat exchange is performed between a high-pressure first fluid and a low-pressure second fluid. It relates to an integral tube to be performed.
冷凍サイクルにおいて、蒸気圧縮を受ける第1の流体とそれによって冷却される第2の流体との間で熱交換する蒸発器で、3列の押出多穴管を用い、両外側列に第1の流体を流通させ中央列に第2の流体を流通させ、両流体間に熱交換を行わせる一体型熱交換器が下記特許文献1に記載されている。
また、夫々の多穴管を一対互いに厚み方向に接合し、一方の多穴管に第1の流体を流通させ、他方の多穴管に第2の流体を流通させ、両流体間に熱交換を行わせる発明が下記特許文献2に記載されている。
In an refrigeration cycle, an evaporator that exchanges heat between a first fluid that undergoes vapor compression and a second fluid that is cooled thereby, using three rows of extruded multi-hole tubes, with first rows in both outer
Also, a pair of each multi-hole pipe is joined in the thickness direction, the first fluid is circulated through one multi-hole pipe, the second fluid is circulated through the other multi-hole pipe, and heat exchange is performed between the two fluids.
上記特許文献1に記載されている多穴管は、チューブ本体の断面を格子状に仕切る多数の仕切部を設け、各仕切間に同一の大きさの矩形孔を形成したものである。このような矩形孔を有する多穴管は、中央列の各孔に第2の流体を流通させ、両外側列の各孔に第1の流体を流通させたものである。このように、比較的薄い仕切部で囲まれた矩形孔は、そこを流通する流体の耐圧性に欠ける欠点がある。
その場合、その仕切部および外周壁を厚肉に形成して耐圧性を向上させることも考えられるが、それであっても矩形孔の場合にはやはり耐圧性が円形孔に比べて低下する欠点がある。即ち、矩形孔の隅部に応力集中が生じ易い。
The multi-hole tube described in
In that case, it may be possible to improve the pressure resistance by forming the partition part and the outer peripheral wall thick, but even in the case of a rectangular hole, there is a drawback that the pressure resistance is still lower than that of the circular hole. is there. That is, stress concentration tends to occur at the corners of the rectangular holes.
上記特許文献2においては、各多穴管が円形孔であるため耐圧性には優れている。しかしながら、チューブ全体に対する流路面積が小さくなりコンパクト性に欠けたり、流路の圧力損失が大きくなる欠点がある。
そこで本発明は、耐圧性が高く且つ、コンパクトで熱交換性能の高い熱交換器用チューブおよびそれを用いた熱交換器を提供することを課題とする。
In the said
Accordingly, an object of the present invention is to provide a heat exchanger tube having high pressure resistance, compact and high heat exchange performance, and a heat exchanger using the same.
請求項1に記載の本発明は、押出成形体よりなり、横断面外周が長円形のチューブ本体(1) の内部に、多数の孔が互いに独立して一体に配置された熱交換器用チューブにおいて、
チューブ本体(1) の横断面の短径方向に区画されて複数の孔列が形成され、
一方の列の各孔が円形孔(2) に形成され、隣り合う他方の列の各孔が長円孔(3) に形成され、
前記長円孔(3) の断面の長軸が、チューブ本体(1) の横断面の長径方向に対して斜めに配置され、
前記長径方向で、前記長円孔(3) の一端部が、隣り合う円形孔(2)に位置すると共に、長円孔(3) の他端部が隣り合う円形孔(2) (2)の中間に存在する熱交換器用チューブである。
The present invention according to
The tube body (1) is partitioned in the minor axis direction of the transverse cross section to form a plurality of hole rows,
Each hole in one row is formed in a circular hole (2), each hole in the other adjacent row is formed in an oblong hole (3),
The major axis of the cross section of the oblong hole (3) is disposed obliquely with respect to the major axis direction of the transverse section of the tube body (1),
In the major axis direction, one end of the oblong hole (3) is located in the adjacent circular hole (2), and the other end of the oblong hole (3) is adjacent to the circular hole (2) (2). It is the tube for heat exchangers existing in the middle .
請求項2に記載の本発明は、押出成形体よりなり、横断面外周が長円形のチューブ本体(1) の内部に、多数の孔が互いに独立して一体に配置された熱交換器用チューブにおいて、
チューブ本体(1) の横断面の短径方向に区画されて複数の孔列が形成され、
一方の列の各孔が円形孔(2) に形成され、隣り合う他方の列の各孔が長円孔(3) に形成され、
前記長円孔(3) の断面の長軸が、チューブ本体(1) の横断面の短径方向に平行に配置され、
前記長径方向で、前記長円孔(3)が、隣り合う円形孔(2) (2)の中間に位置する熱交換器用チューブである。
請求項3に記載の本発明は、押出成形体よりなり、横断面外周が長円形のチューブ本体(1) の内部に、多数の孔が互いに独立して一体に配置された熱交換器用チューブにおいて、
チューブ本体(1) の横断面の短径方向に区画されて複数の孔列が形成され、
前記短径方向の外側列に円形孔(2) が形成され、その短径方向の中間位置に長円孔(3) が配置されて、チューブ本体(1) に3列以上の孔を有する熱交換器用チューブである。
The present invention according to
The tube body (1) is partitioned in the minor axis direction of the transverse cross section to form a plurality of hole rows,
Each hole in one row is formed in a circular hole (2), each hole in the other adjacent row is formed in an oblong hole (3),
The long axis of the cross section of the oblong hole (3) is arranged in parallel to the minor axis direction of the transverse cross section of the tube body (1),
In the major axis direction, the oblong hole (3) is a heat exchanger tube positioned in the middle of adjacent circular holes (2) (2) .
The present invention according to
The tube body (1) is partitioned in the minor axis direction of the transverse cross section to form a plurality of hole rows,
A circular hole (2) is formed in the outer row in the minor axis direction, and an ellipse hole (3) is arranged at an intermediate position in the minor axis direction, so that the tube body (1) has three or more rows of holes. It is a tube for an exchanger.
請求項4に記載の本発明は、請求項1〜請求項3のいずれかにおいて、
円形孔(2) の直径と、長円孔(3) の断面の短径とが等しい熱交換器用チューブである。
請求項5に記載の本発明は、請求項1〜請求項4に記載のチューブを用いた熱交換器において、
長円孔(3) の集合体の両端が一対の第1ヘッダ(4) に連通され、円形孔(2) の集合体の両端が一対の第2ヘッダ(5) に連通され、
第1ヘッダ(4) と第2ヘッダ(5) とに異なる流体が流通し、両流体間に熱交換が行われる熱交換器である。
A fourth aspect of the present invention provides the method according to any one of the first to third aspects,
This is a heat exchanger tube in which the diameter of the circular hole (2) is equal to the short diameter of the cross section of the oblong hole (3) .
The present invention according to
Both ends of the assembly of the oblong holes (3) communicate with the pair of first headers (4), and both ends of the assembly of the circular holes (2) communicate with the pair of second headers (5),
It is a heat exchanger in which different fluids flow through the first header (4) and the second header (5), and heat exchange is performed between the two fluids .
請求項6に記載の本発明は、請求項5において、
第1ヘッダ(4)に低圧流体が流通し、第2ヘッダ(5) に高圧流体が流通する熱交換器である。
The present invention described in
This is a heat exchanger in which a low-pressure fluid flows through the first header (4) and a high-pressure fluid flows through the second header (5) .
本発明の請求項1に記載の熱交換器用チューブは、長円孔3の断面の長軸が、チューブ本体1の横断面の長径方向に対して斜めに配置され、
長径方向で、前記長円孔3の一端部が、隣り合う円形孔2に位置すると共に、長円孔3の他端部が隣り合う円形孔2,2の中間に存在するものである。
このように長円孔3の断面の長軸を斜めに配置して、円形孔2と長円孔3とをバランスよく配置することにより、円形孔2に比べて耐圧性の低い長円孔3の耐圧性を補償し、全体として耐圧性が高く且つチューブ本体1の内部を有効に利用して熱交換性能の高い省スペースなチューブを提供できる。即ち、耐圧性を保持しつつチューブ本体1の内部の無駄を無くし、流体通路の断面積を可能な限り大きくし、流体抵抗を低減することができる。
In the heat exchanger tube according to
In the major axis direction, one end of the
In this way, by arranging the major axis of the cross section of the
請求項2に記載の発明は、長円孔3の断面の長軸をチューブ本体1の横断面の短径方向に平行に配置したものである。この場合にも、請求項1と同様に、チューブ本体1の内部を効率良く利用し、流路面積の大きな耐圧性の高いチューブを提供できる。
請求項3に記載の発明は、チューブ本体1の横断面の短径方向の両外側列に円形孔2を配置し、その中間列に長円孔3を配置したものである。この場合には、中間に位置する長円孔3の耐圧性を特に、向上させることができる。即ち、円形孔2に比べて耐圧性の低い長円孔3を中間列に位置することにより、長円孔3とチューブ本体1の外周縁との距離を大きくとり、耐圧性を向上することができる。
According to the second aspect of the present invention, the major axis of the cross section of the
According to the third aspect of the present invention , the
上記構成において、円形孔2の直径と長円孔3の断面の短径とを等しく形成することができる。この場合には、さらに効率良くチューブ本体1の内部に流路断面積の大きな流通路を確保できる。
In the above configuration, the diameter of the
次に、請求項5に記載の熱交換器は、長円孔3の集合体の両端を一対の第1ヘッダ4に連通し、円形孔2の集合体の両端を一対の第2ヘッダ5に連通し、第1ヘッダ4と第2ヘッダ5とに夫々異なる流体を流通して、両流体間に熱交換を行わせた熱交換器では、熱交換性能が良くコンパクトで耐圧性の高いものとなり得る。
Next, in the heat exchanger according to
上記構成において、第1ヘッダの流体を低圧流体とし、第2ヘッダの流体を高圧流体とすることができる。この熱交換器においては、耐圧性の高いチューブで高圧流体と低圧流体との間の熱交換を安全に行わせることができる。 In the above configuration, the fluid of the first header can be a low pressure fluid and the fluid of the second header can be a high pressure fluid. In this heat exchanger, heat exchange between the high-pressure fluid and the low-pressure fluid can be performed safely with a tube having high pressure resistance.
次に、図面に基づいて本発明の各実施の形態につき説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態を示す熱交換器用チューブの横断面図である。この熱交換器用チューブは、アルミニューム製押出多孔体からなり、横断面外周が長円形のチューブ本体1を有し、その内部に多数の孔が互いに独立して、その横断面の短径方向に3列形成されている。そして両外側列には、多数の円形孔2が定間隔に配置され、中間列に長円孔3が定間隔に配置されている。夫々の長円孔3の断面の短径は、この例では円形孔2の直径と略等しく形成されている。また、長円孔3の長径は円形孔2のピッチと同一またはそれより僅かに長く形成されている。そして長円孔3のピッチは、円形孔2のピッチの2倍に形成され、長円孔3の断面の中央位置は隣り合う3つの円形孔2の中間位置に存在する。そして長円孔3の断面の両端は3つの隣接する円形孔2の中間に位置する。
Next, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a heat exchanger tube showing a first embodiment of the present invention. This heat exchanger tube is made of an extruded porous body made of aluminum, has a
このように円形孔2,長円孔3を配置することにより、長円孔3の流路面積を充分大きくとりつつ、長円孔3の耐圧性を向上できる。即ち、長円孔3は上記特許文献1の矩形孔のようなコーナー部を有しないため耐圧性が高い。それと共に、長円孔3は中央列に配置されているため、チューブ本体1の外周から遠くなり、長円孔3の外周の肉厚が厚くなって耐圧性が向上する。
本来、長円孔3が1つ単独で存在する場合には、その外周の肉厚を同一とすれば、円形孔2の単独のそれより耐圧性が低いものとなる。しかしながら、図1の場合は長円孔3が断面の中央列に存在するため耐圧性が高くなる。
また、円形孔2は外周列に存在していても、断面が円形であるから比較的その耐圧も高いものとなる。
By arranging the
Originally, when one
Further, even if the
次に、図2は本発明の第2の実施の形態を示し、この例ではチューブ本体1の内部に2列の孔が形成され、一方側の外列に長円孔3が他方の列に円形孔2が形成されている。この場合には、円形孔2における耐圧性よりも長円孔3における耐圧性が低いものとなる。しかしながら、長円孔3自体はその断面が長円形であるため、従来の矩形孔に比べて充分耐圧性の高いものとなると共に、流路面積が円形孔2より格段に大きくなる。
また、長円孔3はその断面の長軸がチューブ本体1の長径方向に平行に形成されているため、チューブ本体1の全体的厚みを薄くして、コンパクトな熱交換器用チューブを提供できる。
Next, FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In this example, two rows of holes are formed inside the
Moreover, since the long axis of the cross section of the
図2の例においては、長円孔3に低圧の流体を流通させ、円形孔2に高圧の流体を流通させることができる。例えば、図8に示す如く、チューブ本体1の長手方向両端部を図2において、上側が短くなるように階段状に形状に形成し、その長い方の両端位置に円形孔2列を配置して、それらに第1ヘッダ4を嵌着すると共に、短い方の両端位置に長円孔3列を配置して、それらの外周が完全に閉塞されるように第2ヘッダ5を第1ヘッダ4に同心に被嵌することができる。
そして、一方の第1ヘッダ4に高圧の第1の流体8を供給し、同図において、それを右方から左方に流通させる。また、比較的低圧の第2の流体9を左端の第2ヘッダ5に供給し、それを左方から右方に流通させ、第1の流体8と第2の流体9との間に熱交換を行わせることができる。この場合、低圧の第2の流体9の流路面積を充分確保しつつ、高圧の第1の流体8の流路の耐圧性を向上できる。
In the example of FIG. 2, a low-pressure fluid can be circulated through the
Then, a high-pressure
次に、図1の熱交換器用チューブでは、長円孔3に比較的高圧の流体を流通させることができる。その場合、円形孔2に低圧の流体を流通させることができる。勿論、図1のチューブにおいても、円形孔2に高圧流体を流通させ、長円孔3に低圧流体を流通させても良い。
これらを実現する熱交換器として、図7の如く形成することができる。これは、図1の熱交換器用チューブにおいて、そのチューブ本体1の長手方向両端部を山形の階段状に形成して、長円孔3の列のみを先端側に突出させる。そして、そのチューブ本体1の両先端部の各長円孔3を一対の第1ヘッダ4に連通させる。それと共に、それに第2ヘッダ5を同心に被嵌し、その内部とチューブ本体1の両端の各円形孔2とを連通する。すると、円形孔2の集合体を構成する第2流路7が第2ヘッダ5に連通し、長円孔3の集合体が構成する第1流路6に第1ヘッダ4が連通することになる。そして一方の第1ヘッダ4に第1の流体8を流入させ、それを各長円孔3内に一方から他方に流通させると共に、他方の第2ヘッダ5に第2の流体9を流通させ、それを他方から一方側に流通させ、第1の流体8と第2の流体9間に熱交換を行なわせることができる。
Next, in the heat exchanger tube of FIG. 1, a relatively high-pressure fluid can be circulated through the
A heat exchanger for realizing these can be formed as shown in FIG. In the heat exchanger tube of FIG. 1, both ends in the longitudinal direction of the
次に、図3は本発明の第3の実施の形態を示す熱交換器用チューブの横断面図である。 この例が図2のそれと大きく異なる点は、長円孔3の断面の長軸がチューブ本体1の横断面の長径方向に対して斜めに配置されていることである。
この例のチューブは、長円孔3の耐圧性が図2のそれよりも高いものとなる。
Next, FIG. 3 is a cross-sectional view of a heat exchanger tube showing a third embodiment of the present invention. The difference between this example and that of FIG. 2 is that the major axis of the cross section of the
In the tube of this example, the pressure resistance of the
次に、図4のチューブは本発明の第4の実施の形態を示し、この例が図3のそれと異なる点は、長円孔3の断面の長軸がチューブ本体1の横断面の短径方向に平行に位置され且つ、長円孔3の長軸位置は隣り合う円形孔2の中間に配置されていることである。
この場合、長円孔3の耐圧性は図3のそれよりも高くなる。何故ならば、長円孔3はその断面の長軸方向よりも短軸方向に対して耐圧性が低いが、その短軸方向の肉厚は長軸方向よりも厚肉であるため、全体として耐圧性が高い。
Next, the tube of FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention, and this example is different from that of FIG. 3 in that the long axis of the cross section of the
In this case, the pressure resistance of the
次に、図5は本発明の第5の実施の形態を示し、これは図3の例に加えて、長円孔3列の外側に円形孔2列を配置したものである。
このような3列型の孔を有するチューブを用いた熱交換器は、図7の如く構成し、両外側列に第2の流体9を流通させ、内側列に第1の流体8を流通させることができる。
また、2列の孔を有する熱交換器用チューブは図8の如く構成し、一方列に第1の流体8を流通させ、他方列に第2の流体9を流通させることができる。
なお、本発明の熱交換器用チューブの利用は、図7および図8の熱交換器に限らない。例えば、円形孔2,長円孔3に同一の第1の流体を流通させ、チューブ本体1の外周側に第2の流体を流通させ、両流体間に熱交換を行っても良い。この場合には、チューブ本体1の両端部が一対のヘッダにのみに連通される。
Next, FIG. 5 shows a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, in addition to the example of FIG. 3, two rows of circular holes are arranged outside the three rows of oblong holes.
Such a heat exchanger using a tube having three rows of holes is configured as shown in FIG. 7, and the second fluid 9 is circulated in both outer rows and the
Further, the heat exchanger tube having two rows of holes is configured as shown in FIG. 8, and the
In addition, utilization of the tube for heat exchangers of this invention is not restricted to the heat exchanger of FIG. 7 and FIG. For example, the same first fluid may be circulated through the
次に、図6は本発明の第6の実施の形態を示す熱交換器用チューブの横断面図であって、この例はチューブ本体1の両外側列に長円孔3が設けられ、中央列に1列の円形孔2が設けられている。この熱交換器の場合には、中央列の円形孔2の耐圧性が前記図1〜図5の何れの場合よりも高くなる。そこで、中央列の円形孔2に高圧流体を比較的小流量、流通させ、長円孔3に低圧流体を比較的大流量流通させて、両流体間に熱交換を行うことが好ましい。
なお、上記の例は2列多孔型または3列多孔型の熱交換器用チューブであったが、それを4列以上の多孔型とすることもできる。
Next, FIG. 6 is a cross-sectional view of a heat exchanger tube showing a sixth embodiment of the present invention. In this example,
In addition, although said example was a tube for heat exchangers of 2 rows porous type or 3 rows porous type, it can also be made into the porous type of 4 or more rows.
1 チューブ本体
2 円形孔
3 長円孔
4 第1ヘッダ
5 第2ヘッダ
6 第1流路
7 第2流路
8 第1の流体
9 第2の流体
DESCRIPTION OF
Claims (6)
チューブ本体(1) の横断面の短径方向に区画されて複数の孔列が形成され、
一方の列の各孔が円形孔(2) に形成され、隣り合う他方の列の各孔が長円孔(3) に形成され、
前記長円孔(3) の断面の長軸が、チューブ本体(1) の横断面の長径方向に対して斜めに配置され、
前記長径方向で、前記長円孔(3) の一端部が、隣り合う円形孔(2)に位置すると共に、長円孔(3) の他端部が隣り合う円形孔(2) (2)の中間に存在する熱交換器用チューブ。 In the heat exchanger tube, which is formed of an extruded body and has a plurality of holes integrally formed independently of each other inside the tube body (1) having an oblong cross section outer periphery,
The tube body (1) is partitioned in the minor axis direction of the transverse cross section to form a plurality of hole rows,
Each hole in one row is formed in a circular hole (2), each hole in the other adjacent row is formed in an oblong hole (3),
The major axis of the cross section of the oblong hole (3) is disposed obliquely with respect to the major axis direction of the transverse section of the tube body (1),
In the major axis direction, one end of the oblong hole (3) is located in the adjacent circular hole (2), and the other end of the oblong hole (3) is adjacent to the circular hole (2) (2). Tube for heat exchanger that exists in the middle of
チューブ本体(1) の横断面の短径方向に区画されて複数の孔列が形成され、
一方の列の各孔が円形孔(2) に形成され、隣り合う他方の列の各孔が長円孔(3) に形成され、
前記長円孔(3) の断面の長軸が、チューブ本体(1) の横断面の短径方向に平行に配置され、
前記長径方向で、前記長円孔(3)が、隣り合う円形孔(2) (2)の中間に位置する熱交換器用チューブ。 In the heat exchanger tube, which is formed of an extruded body and has a plurality of holes integrally formed independently of each other inside the tube body (1) having an oblong cross section outer periphery,
The tube body (1) is partitioned in the minor axis direction of the transverse cross section to form a plurality of hole rows,
Each hole in one row is formed in a circular hole (2), each hole in the other adjacent row is formed in an oblong hole (3),
The long axis of the cross section of the oblong hole (3) is arranged in parallel to the minor axis direction of the transverse cross section of the tube body (1),
A heat exchanger tube in which the oblong hole (3) is positioned in the middle of the adjacent circular holes (2) and (2) in the major axis direction .
チューブ本体(1) の横断面の短径方向に区画されて複数の孔列が形成され、
前記短径方向の外側列に円形孔(2) が形成され、その短径方向の中間位置に長円孔(3) が配置されて、チューブ本体(1) に3列以上の孔を有する熱交換器用チューブ。 In the heat exchanger tube, which is formed of an extruded body and has a plurality of holes integrally formed independently of each other inside the tube body (1) having an oblong cross section outer periphery,
The tube body (1) is partitioned in the minor axis direction of the transverse cross section to form a plurality of hole rows,
A circular hole (2) is formed in the outer row in the minor axis direction, and an ellipse hole (3) is arranged at an intermediate position in the minor axis direction, so that the tube body (1) has three or more rows of holes. Tube for exchanger.
円形孔(2) の直径と、長円孔(3) の断面の短径とが等しい熱交換器用チューブ。 In any one of Claims 1-3 ,
A heat exchanger tube in which the diameter of the circular hole (2) is equal to the short diameter of the cross section of the oblong hole (3).
長円孔(3) の集合体の両端が一対の第1ヘッダ(4) に連通され、円形孔(2) の集合体の両端が一対の第2ヘッダ(5) に連通され、
第1ヘッダ(4) と第2ヘッダ(5) とに異なる流体が流通し、両流体間に熱交換が行われる熱交換器。 In the heat exchanger using the tube of Claims 1-4 ,
Both ends of the assembly of the oblong holes (3) communicate with the pair of first headers (4), and both ends of the assembly of the circular holes (2) communicate with the pair of second headers (5),
A heat exchanger in which different fluids flow through the first header (4) and the second header (5), and heat exchange is performed between the two fluids.
第1ヘッダ(4)に低圧流体が流通し、第2ヘッダ(5) に高圧流体が流通する熱交換器。 In claim 5,
A heat exchanger in which low-pressure fluid flows through the first header (4) and high-pressure fluid flows through the second header (5) .
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