JP5946991B2 - 分配管 - Google Patents

Description

本発明は、第２の媒体と熱交換する第１の媒体用の少なくとも２つの平行なチャネルを備える熱交換器ための分配管に関するものであり、分配管は、平行なチャネルの位置に対応する位置に設けられた多くの孔が形成された分配部（１１０）を備える。本発明は、分配管が設けられる熱交換器にも関する。

流体用の平行に配置された多くの流路を備える熱交換器の技術において、平行な経路を通過する流体の分配を制御できることが重要である。例えば、冷媒とブラインとの間で熱交換するのに適したプレート式熱交換器では、多くの場合、冷媒が通過することができるかなり多くの平行なチャネルがある。大抵、冷媒は、チャネルと直角の方向で熱交換器に入ることができ、これは、冷媒がチャネルに入る前に９０度向きを変えなければならないことを意味する。このため、冷媒の流れの不均衡分配が発生することがある（多くの場合、冷媒の流量は、冷媒が熱交換器に入る位置から最も遠いチャネルで最も多くなる。）。不均衡分配に影響を及ぼす他の要素は、冷媒の種類であり、熱交換器で何本の平行なチャネルが使用されているかであり、そして注入口と放出口が同じプレート上に配置されているか、対向するプレートに配置されているか、である。

この問題を解決するための多く解決策がここ数年の間で提案されており、それらは、よく機能する。その１つの解決策としては、各チャネルの入り口に小開口を設けることであり、その小開口は、特定のチャネルへの多過ぎる冷媒の流れ込みを防ぐことができる。小開口は、小孔が形成され、かつ、チャネルへの開口に配置したワッシャにより配列させることができる。他の別の方法は、入り口の方向に延び、多くの小孔を有する細長い管を配列することであり、各小孔は、チャネル内に向けられる。通常は、このような管は、分配管と呼ばれる。

その上、熱交換器は、熱交換器自体に管を取り付け可能な取り付け部が設けられなければならない。冷媒の循環用とブラインの循環用に異なる種類の取り付け部を設けることが事実上の業界標準であり、冷媒の循環用の取り付け部の最も一般的な種類は、（管がはんだ付け、または、ろう付けされることができる位置に）はんだにより取り付けられる取り付け部であり、ブラインの循環用のものは、ネジ山が付いた取り付け部を用いることが最も一般的である。

分配管を含む従来技術のシステムでは、例えば、特許文献１に見られるように、最も一般的な解決策としては、その外径が冷媒の注入口の取り付け部の内径よりもわずかに小さい外径となる分配管を配列することである。冷媒の漏れを防ぐために、分配管と取り付け部との間の接触部を密閉するシールが設けられてもよい。シールは、例えば、分配管の外側の溝に取り付けられたＯ−リングであってもよい。

可能な限り高い効率を達成するために、高さに関することだけでなく、分配管の小孔が正しい方法で向けられること、すなわち、孔から出る冷却水の流れがチャネル内への対応する開口と整合することが重要であり、孔から外への流れをどの方向に向けるかも重要である。従来技術のシステムでは、分配管の設置に関係した方向の問題に対する解決策がない。この問題は、「実施形態の説明」の項目により十分に記載されるだろう。

欧州特許第０ ７０６ ６３３号

本発明は、これらの問題および従来技術の解決策と関係した他の問題を解決することを目的とする。

本発明によれば、これらの問題と他の問題は、分配部と流体連通状態の取り付け部分が設けられた分配管を提供することにより解決され、取り付け部分は、端部のプレートがろう付けされるのに適しているろう付け面が形成される。

製造を容易にするために、取り付け部分は、ガイド面を備えていてもよく、ガイド面の直径は、取り付け部が終端プレートの開口にぴったりと固定するようになっている。

分配管の位置合わせの間違いを防ぐために、ガイド面は、凹部が形成されていてもよく、終端プレートの開口は、凹部付きのガイド面に対応している形状であり、分配管が一方向にしか開口に取り付けられないようになっている。

本発明によれば、分配管は、熱交換器に使用することができる。

本発明による分配管の斜視図である。 分配管がろう付けされるための終端プレートの平面図である。 図１の分配管および図２の終端プレートが設けられた熱交換器の分解斜視図である。 本発明の一実施形態による組み立てられた熱交換器を示す斜視図である。

図１は、本発明による分配管１００を示す。分配管１００は、分配部１１０を備え、この分配部１１０は、多くの孔１２０が形成された中空管を含む。中空管は、閉端１３０を有する。管の閉端１３０の反対端には、取り付け部分１４０がある。取り付け部分１４０は、分配部１１０と流体連通状態にある。取り付け部分１４０と分配部１１０との間には、ろう付け面１５０と、分配部１１０を囲んでいるリングの形状でガイド面１６０とがある。好ましい実施形態においては、ガイド面１６０に形成されたキー凹部１７０がある。このキー凹部の用途は、この出願において後述するが、図１に示した実施形態においては、キー凹部は、多くの孔１２０の位置を合わせるという注目すべきものである。

図２は、熱交換器３００（図３参照）の終端プレート２００を示す。終端プレート２００は、ブライン注入口２１０、ブライン放出口２２０、冷媒放出口２３０および冷媒注入口２４０を備える。図２に示されるすべての注入口および放出口は、開口として形成されており、ブラインと冷媒を運ぶために、取り付け部分に固定可能に構成される。

冷媒注入口２４０の内径は、ガイド面１６０の外径よりもわずかに大きいものであり、ガイド面が冷媒注入口２４０に固定することができることを意味する。ガイド面１６０と冷媒注入口２４０の内径とをはめ合わせる場合、ろう付け面１５０は、終端プレート２００の上面に係合することができ、そして、このために、後述する方法で、ろう付け面１５０に対して終端プレート２００をろう付け可能に形成する。

本発明の好ましい実施形態において、冷媒注入口２４０は、内側ガイド部分２５０が形成される。内側ガイド部分２５０は、ガイド面１６０のキー凹部１７０の形状に対応した形状でなければならない。内側ガイド部分２５０および対応するキー凹部１７０が形成されることにより、それは、ある方法、言い換えれば、キー凹部（そして、結果として、孔１２０）を所望の方向に向けることができるようにすることで、冷媒注入口２４０の中にだけ分配管１００を挿入することができるだろう。本発明の一実施形態において、孔１２０は、孔１２０から出る冷媒の流れが熱交換器３００の壁３５０にぶつかることができるように向けられる。もし、冷媒の流れ用に他の方向が求められるべきであるならば、内側ガイド部分２５０、あるいは、キー凹部１７０の位置を変えることができる。しかしながら、製造上の理由のより、キー凹部１７０の位置を変えることが好ましい。

図３は、分配管１００、終端プレート２００および熱交換器３００の組み立てを分解図に示す。また、冷媒放出口２１０、ブライン注入口２３０およびブライン放出口２２０に取り付けられる取り付け部２６０、２７０、２８０が、それぞれ、示される。従来技術の部分で述べたように、この取り付け部分は、熱交換器との接続のために外部の管（図示せず）を許容できるようになっている。熱交換器３００は、突起部と溝を備える圧縮成型されたプレートから形成される多くの伝熱プレート３１０を備え、各プレートは、隣接するプレートに対して１８０度回転させられ、そして、伝熱プレートは、伝熱パックを形成するために積み重ねられる。終端プレート２００の反対側には、始端プレート３２０が設けられる。図３に示した本実施形態において、始端プレート３２０は、いかなる開口も形成されていないが、他の実施形態では、始端プレートは、このような孔が形成されていてもよい。熱交換器の当業者によく知られるように、伝熱プレートもまた、異なる高さとなるポート領域が形成される。このため、チャネルは、伝熱パックに形成され、例えば、ブライン放出口２２０と流体連通状態のチャネルもまたブライン注入口２１０と流体連通状態になる。伝熱プレート３１０のための他の特徴は、これらが、「壁」部分が各プレートを囲むように、押圧されることである。１つのプレートの壁部分は、隣接するプレートの壁部分と相互に作用し合い、外界から完全に遮断される（注入口および放出口によるものを除く）伝熱パックを形成するようになっている。

図４は、本発明による分配管を備えている一実施形態による組み立てられた熱交換器を示す。図４に示す本実施形態によれば、取り付け部１４０、２８０は、終端プレート２００を固定するのに対して、取り付け部２６０、２７０（図示せず）は、始端プレート３２０を固定する。図４に示す本実施形態は、単に、取り付け部分をどのように配置することができるかどうかについての一例に過ぎない。他の実施形態においては、例えば、終端プレート上の１の取り付け部分と始端プレート上のすべての他の取り付け部分を取り付けることができる。

以下に、本発明による分配管を備える熱交換器を製造するために使用可能な典型的な製造工程が記載されるだろう。

第１の製造工程において、多くの同一の伝熱プレートは、互いの上端に積み重ねられ、ろう付けの材料の層が隣接するプレートの間に位置される。熱交換器に要求されるすべての伝熱プレートが互いに積み重ねられた後、終端プレート２００は、終端プレートと隣接する伝熱プレートとの間でのその積み重ねられた層（もちろん、例えば、銅あるいは融点降下剤が混ぜられたステンレス鋼のようなろう材料の層を有する）の頂上に配置される。この製造工程は、従来技術の熱交換器のための第１の製造工程とは異ならない。

第２の製造工程において、取り付け部２６０、２７０、２８０そして分配管１００は、これらに対応する注入口および放出口（上記を参照）に配置される。取り付け部２６０、２７０、２８０は、好ましくは、上述した分配管のそれらに似ているガイド部分およびろう付け面が形成される。十分な量のろう材料がろう付け面の間に配置されなければならない。

最終の製造工程において、伝熱プレートの積み重ねられた層は、炉の中で同時にろう付けされる。使用することができるたくさんの炉の種類があるが、これらは、すべての共通するあること、すなわち、これらは、ろう材料は溶けるが、伝熱プレート、終端プレート、取り付け部分および分配管が溶けないレベルまで温度を上昇させるものである。

起こりうる１つの特殊な問題は、ろう材料が部分的または完全に孔１２０の１つまたはそれ以上を塞いでしまうかもしれないという可能性である。この問題は、ろう材料をはじく材料（もし銅がろう材料として用いられている場合には、白墨は、このようなろう材料をはじく材料の一例となる。）を孔の中または近くで塗布することで解決することができる。

上では、言うまでもないことではあるが、冷媒の流れをかなり調節できる大きさの孔１２０を用いることが適しているかもしれず、例としては、冷媒の圧力を２〜５バール低下させる調整が有用かもしれない。

望ましい方法において圧力の低下におけるエネルギーを「使用する」ために、孔からの流れの速度を最大にするような方法で孔を設計することが望ましくなり得、これは、分配部１１０の外側へ向かってわずかに大きくなる直径を有する孔を設計することにより達成され得、このような大きくなる直径を使用することにより、低下した圧力が冷媒の流れを加速するエネルギーとして使用されることによって、展開が続き、上述したように、孔１２０は、冷媒の流れが壁３００、すなわち、孔１２０に最も近い壁に衝突することができるように決定される。冷媒の流れが速い速度で壁に衝突するときには、冷媒の中の滴は、霧化する可能性があり、これは、伝熱プレートの間の空間に入る大きな滴を回避することが望ましいという理由で、有益である。

上では、本発明は、いつくかの実施形態の説明により記載されている。しかしながら、例えば、添付した請求項のセットに記載されたように、本発明の範囲内において、設計上で変形させることが可能である。

Claims (3)

1. 第２の媒体と熱交換する第１の媒体用の少なくとも２つの平行なチャネルを備える熱交換器（３００）のための分配管（１００）であって、
   前記分配管は、分配部（１１０）を備え、前記分配部（１１０）には、複数の孔（１２０）が備わっており、複数の孔（１２０）は、前記平行なチャネルの位置に対応する位置に設けられ、前記分配部（１１０）の軸方向に沿って一列に設けられる、分配管において、
   前記分配部（１１０）と流体連通状態にあり、この分配部（１１０）の一端に配置された、取り付け部分（１４０）が設けられ、
   前記取り付け部分は、終端プレート（２００）または始端プレート（３２０）の上にろう付けされるようになったろう付け面（１５０）が形成され、
   前記分配部（１１０）を囲むリングの形状のガイド面をさらに備え、
   前記ガイド面の直径が前記終端プレート（２００）または前記始端プレート（３２０）の開口（２４０）の中にぴったりはまるようなものであり、
   前記ガイド面は、凹部（１７０）が形成され、そして、前記終端プレートまたは前記始端プレート（３２０）の前記開口（２４０）は、前記凹部付きのガイド面に対応した形状であり、前記分配管が一方向にしか前記開口（２４０）に取り付けられないようになっていることを特徴とする分配管（１００）。
2. 前記分配部（１１０）は、前記取り付け部分（１４０）が設けられた端部の反対側に閉端（１３０）を有する請求項１記載の分配管（１００）。
3. 請求項１または２に記載の分配管（１００）が設けられた熱交換器（３００）。

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