JP6724803B2 - 熱交換装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換装置に関するものである。

従来、熱交換器の伝熱チューブを流れる熱媒流体を脈動流とすれば、定常流のときよりも伝熱チューブを介しての熱伝達率が向上するが、定常流のときよりも圧損が大きくなることが知られている。一方で、ある条件では脈動流は圧損が低減することも知られており、その場合は熱伝達率が低下する。

熱媒流体に脈動を生じさせる技術として、同一多負荷接続型配管系にある熱交換器に対して、各枝管に接続されている流量調整弁にて、流量を周期的に変動させ、液体と管壁の摩擦抵抗を低減する事でポンプの動力を低減させることが提案されている（特許文献１）。

特開２０１５−４０６６２号公報

しかし、特許文献１の技術では、すべての熱交換器に定常流を通水し、または脈動流を通水するのには複数の流量調整弁が必要である。また、並列接続されている２つの熱交換器に、一つの三方弁で脈動流を通水可能であるが、定常流を通水する場合は、三方弁で接続されている熱交換器の片側にしか通水できない。すなわち、並列接続されているすべての熱交換器に定常流もしくは脈動流を通水するためには複数の弁を必要とし、一つの弁のみではそのような通水を実現できない。

ここで、定常流を第１種の流れに置き換え、脈動流を第１種の流れよりも流速の増減変化の量が大きい第２種の流れに置き換えても、事情は同じである。

本発明は上記点に鑑み、第１の流れの熱媒流体をすべての熱交換部に分配する状態と、第２の流れの熱媒流体を各熱交換部に分配する状態とを切り替え可能な熱交換装置を、単純な装置構成にて実現することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、複数の熱交換部（１１ａ、１１ｂ）を有する熱交換器（１２、２２）と、前記熱交換器に流入させる流体を受け入れて前記複数の熱交換部の各々に分配するための流体分配装置（１４、２５、３２、４２、５２、６２）と、を備え、前記流体分配装置は、第１種の流れで前記流体を前記複数の熱交換部の各々に分配する第１分配と、前記第１種の流れよりも流速の増減変化の量が大きい第２種の流れで前記流体を前記複数の熱交換部の各々に分配する第２分配とに、その動作を切り替え可能であり、前記流体分配装置は、前記複数の熱交換部に対応する複数の流出口（１４ｂ、１４ｃ、２５ｂ、２５ｃ、３７ａ、３７ｂ、５６ａ、５６ｂ）を有し、前記第２分配の実行時において、前記複数の流出口の全部が閉じることがない、熱交換装置である。

流体分配装置の動作を定常流分配、または脈動流分配に切り替えることで、第１種の流れの流体をすべての熱交換部に分配することで各熱交換部に低圧損で熱媒流体を通水する状態と、第２種の流れ流体を各熱交換部に分配することで脈動流により各熱交換部における熱伝達率を増加させる状態とを、実現できる。このようにすれば、複数の熱交換部を有する熱交換器に対して流体分配装置を追加することで、第１分配と第２分配を切り替えることができるので、熱交換装置の装置構成を複雑化しない。

第１実施形態の熱交換装置の構成を示す説明図である。 第２実施形態の熱交換装置の構成を示す説明図である。 第３実施形態の熱交換装置の構成を示す説明図である。 第３実施形態の熱交換装置における流体分配装置の分配動作の説明図である。 第３実施形態の熱交換装置において電子制御装置が実行する分配装置制御のフローチャートである。 第４実施形態の熱交換装置の構成を示す説明図である。 第４実施形態の熱交換装置における流体分配装置の分配動作の説明図である。 第５実施形態の熱交換装置の構成を示す説明図である。 第５実施形態の流体分配装置の構成を示す説明図である。 第５実施形態の流体分配装置における弁体の位置変化の説明図である。 第６実施形態の熱交換装置における流体分配装置の構成と分配動作の説明図である。 本発明の熱交換装置において、脈動流の周波数と熱交換部での熱伝達率との関係を示すグラフである。 第６実施形態の熱交換装置において邪魔板３９を３枚に増やしたことにより熱伝達率が向上することを説明するグラフである。 第７実施形態の熱交換装置の構成の説明図である。 第８実施形態の熱交換装置の構成の説明図である。 第７実施形態の熱交換装置における脈動流分配での第１流路の流量の増減幅を、バイパス管路を設けない場合と比較して示すグラフである。 第７実施形態の熱交換装置における脈動流分配での第２流路の流量の増減幅を、バイパス管路を設けない場合と比較して示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の熱交換装置１０は、２つの熱交換部１１ａ、１１ｂにて構成される熱交換器１２、流体分配装置１４、ポンプ１６、これらをつなぐ管路１８等で構成される。

熱交換部１１ａ、１１ｂは、熱交換器において熱交換の機能を担う機能部である。２つの熱交換部１１ａ、１１ｂは、例えば設置用の金具の配置など、機能や性能に関わらない部分で相違することがあるとしても、実質的に同構造である。図示は省略するが、熱交換部１１ａ、１１ｂは熱媒流体を流通させるための複数の伝熱チューブと、各伝熱チューブの外面に接して配される金属フィンとを備えている。なお、熱交換部１１ａ、１１ｂが熱交換の機能を担うためには、各々が最低１本の伝熱チューブを備えていればよい。

熱媒流体との熱交換のために伝熱チューブの外側を流れる流体は空気であり、熱媒流体は空気によって冷却される。すなわち、熱交換器１２は空冷式の熱交換器である。

熱媒流体としては、公知の水、油、クーラントなどを熱交換装置１０の用途に応じて採用でき、特に限定はない。また、伝熱チューブの外側を流れる流体も空気に限るものではなく、シェルを備えて水や油等の流体をシェルサイドに流す構成としてもよい。

２つの熱交換部１１ａ、１１ｂは、並列に配されている。熱交換部１１ａの上流端には管路１８ａの下流端が接続され、管路１８ａの上流端は流体分配装置１４に接続されている。熱交換部１１ｂの上流端には管路１８ｂの下流端が接続され、管路１８ｂの上流端は流体分配装置１４に接続されている。

熱交換部１１ａの下流端には管路１８ｃの上流端が接続されている。熱交換部１１ｂの下流端には管路１８ｄの上流端が接続されている。管路１８ｃの下流端と管路１８ｄの下流端は互いに合流している。管路１８ｃ、１８ｄの合流先の管路１８はポンプ１６の吸入側に接続されている。ポンプ１６の吐出側は管路１８により流体分配装置１４の流入口１４ａに接続されている。

ポンプ１６は、熱交換装置１０の稼働中を通して稼働し、吸入側から熱媒流体を吸入して吐出側から吐出する。ポンプ１６としては、定量性を優先して例えばギヤポンプ等の容積式を採用してもよいし、容積式以外を採用してもよい。

流体分配装置１４は２つの流出口１４ｂ、１４ｃを有している。一方の流出口１４ｂには熱交換部１１ａの流入側の管路１８ａが接続され、他方の流出口１４ｃには熱交換部１１ｂの流入側の管路１８ｂが接続されている。

流体分配装置１４は、定常流分配と脈動流分配とに、その動作を切り替え可能である。定常流分配が第１分配に対応し、脈動流分配が第２分配に対応する。流体分配装置１４は、定常流分配時には流入口１４ａ並びに流出口１４ｂ、１４ｃを開とする。すなわち、定常流分配時には流入口１４ａから受け入れた熱媒流体を流出口１４ｂ、１４ｃへと通過させる。これにより、流出口１４ｂ、１４ｃにつながる管路１８ａ、１８ｂを経て２つの熱交換部１１ａ、１１ｂに熱媒流体が分配される。このときに熱媒流体が熱交換部１１ａ、１１ｂに均等に分配されるように、流体分配装置１４および管路１８ａ、１８ｂが設計されている。

一方、脈動流分配時には、流体分配装置１４は、流出口１４ｂ、１４ｃを交互に開閉することを繰り返す。すなわち、脈動流分配中における或る時間帯には流出口１４ｂが開いて流出口１４ｃが閉じ、別の時間帯には流出口１４ｂが閉じて流出口１４ｃが開く、という動作が繰り返される。この開閉動作は、流出口１４ｂ、１４ｃを択一的に開（すなわち他方を閉）とする構成でもよいし、両方の流出口１４ｂ、１４ｃが同時に開となる状態があってもよい。ただし、脈動流分配において流出口１４ｂ、１４ｃが同時に閉じられることはなく、いずれか一方は開とされる。つまり、脈動流分配の実行時において、複数の流出口１４ｂ、１４ｃの全部が閉じることがない。

また、脈動流分配時に流入口１４ａが全閉とされることはない。つまり、流入口１４ａは、脈動流分配の実行時において、常に流体が通過可能である。

流体分配装置１４の動作を定常流分配と脈動流分配とに切り替えるための構成は、例えばバイメタル式などの温度感知スイッチを管路１８に設置しておいて、そのオン、オフにて切り替える構成、管路１８に設置した温度計の測定値に基づいて電子制御装置が切り替える構成、手動操作にて切り替える構成等が可能であり、特段の制限はない。

本実施形態の熱交換装置１０の構成は上記に説明した通りである。この熱交換装置１０は、不図示の冷却対象を冷却するために使用され、以下のように作動する。

熱交換装置１０の稼働開始に伴ってポンプ１６が運転を開始し、熱媒流体を管路１８に流通させる。熱媒流体はポンプ１６、流体分配装置１４、熱交換器１２の順に流れてポンプ１６に戻る回路を循環する。その循環中に、熱交換器１２とポンプ１６との間で、冷却対象を冷却するために使用され熱媒流体の温度が上昇する。昇温した熱媒流体は熱交換部１１ａ、１１ｂにおける空気との熱交換により冷却された後に冷却対象へと流れる。

流体分配装置１４は、熱交換装置１０の稼働開始時には定常流分配となっている。ポンプ１６が定常運転になった後に、熱交換器１２の上流側における熱媒流体の温度に基づいて、流体分配装置１４の定常流分配と脈動流分配との切り替えが行われる。ポンプ１６の定常運転中は、ポンプ１６への通電量は一定に保たれる。したがって、ポンプ１６の定常運転中は、ポンプ１６の吐出能力は一定に保たれる。

切り替えの手順については上述したとおりであり、熱媒流体の温度が切り替え設定値を上回ると、定常流分配から脈動流分配に切り替わる。また、熱媒流体の温度が戻し設定値以下になれば脈動流分配から定常流分配に切り替わる。切り替え設定値と戻し設定値は同じ値でもよいし、異なっていてもよい。

流体分配装置１４が定常流分配の時には流入口１４ａ並びに流出口１４ｂ、１４ｃを開とするので、流速が時間的に変動しない定常流の熱媒流体がすべての熱交換部１１ａ、１１ｂに分配される。定常流が第１種の流れに対応する。定常流の熱媒流体をすべての熱交換部１１ａ、１１ｂに分配することで各熱交換部１１ａ、１１ｂに低圧損で熱媒流体を通水できる。

流体分配装置１４が脈動流分配の時には、流出口１４ｂが閉じられると流出口１４ｂから流出する熱媒流体が遮断ないし絞られるので、管路１８ａから熱交換部１１ａへ向かう熱媒流体の流量が減少する。そして、閉じられていた流出口１４ｂが開かれると、流出口１４ｂから流出し管路１８ａから熱交換部１１ａへ向かう熱媒流体の流量が増加する。これにより、管路１８ａを通過する熱媒流体の流れは、流出口１４ｂの開閉に応じて流速が増減変化させられて脈動流となる。脈動流が第２種の流れに対応する。この結果、管路１８ａ、熱交換部１１ａ、管路１８ｃを流れる熱媒流体の流の増減変化の量は、定常流分配時よりも脈動流分配時の方が大きくなる。ここで、増減変化の量は、最大値と最小値の差の絶対値である。

同様に、流出口１４ｃから管路１８ｂを通過して熱交換部１１ｂへ向かう熱媒流体の流れも、流出口１４ｃの開閉に応じて流速が増減変化させられて脈動流となる。この結果、管路１８ｂ、熱交換部１１ｂ、管路１８ｄを流れる熱媒流体の流の増減変化の量は、定常流分配時よりも脈動流分配時の方が大きくなる。

このように、脈動流の熱媒流体を各熱交換部１１ａ、１１ｂに分配することで脈動流により各熱交換部１１ａ、１１ｂにおける熱伝達率を増加させることができる。

なお、脈動流分配時に流出口１４ｂ、１４ｃを開閉する周波数すなわち脈動流の周波数は一定値に固定してもよいし、可変としてもよい。この周波数を可変とするならば、脈動流分配時にあっては各熱交換部１１ａ、１１ｂでの熱伝達率を任意に変更できる。

以上説明した本実施形態の熱交換装置１０は、複数の熱交換部１１ａ、１１ｂを有する熱交換器１２と、熱交換器１２に流入させる熱媒流体を受け入れて各熱交換部１１ａ、１１ｂに分配するための流体分配装置１４とを含んで構成されている。

流体分配装置１４は、流速が時間的に変動しない定常流の熱媒流体をすべての熱交換部１１ａ、１１ｂに分配する定常流分配と、熱交換部１１ａ、１１ｂに分配する熱媒流体の流速を増減変化させて脈動流となす脈動流分配とに、その動作を切り替え可能である。

従って、流体分配装置１４の動作を定常流分配、または脈動流分配に切り替えることで、定常流の熱媒流体をすべての熱交換部１１ａ、１１ｂに分配することで各熱交換部１１ａ、１１ｂに低圧損で熱媒流体を通水する状態と、脈動流の熱媒流体を各熱交換部１１ａ、１１ｂに分配することで脈動流により各熱交換部１１ａ、１１ｂにおける熱伝達率を増加させる状態とを、実現できる。複数の熱交換部１１ａ、１１ｂを有する熱交換器１２に対して１つの流体分配装置１４を追加するのみで済むから、熱交換装置１０の装置構成を複雑化しない。

また、熱交換器１２（熱交換部１１ａ、１１ｂ）において大きな放熱量が要求される高熱負荷条件に対応するために、従来は熱交換器の体格を大型化していた。しかし、高熱負荷条件で稼働する頻度が小さい場合など、大型化での対応が好適とはいえない場合があった。

本実施形態の熱交換装置１０は、高熱負荷条件では流体分配装置１４の脈動流分配によって脈動流の熱媒流体を各熱交換部１１ａ、１１ｂに分配し、各熱交換部１１ａ、１１ｂにおける熱伝達率を増加させることができるから、それに応じて熱交換器１２を小型化できる。一方、低負荷条件時には流体分配装置１４の定常流分配によって定常流の熱媒流体をすべての熱交換部１１ａ、１１ｂに分配することで、熱交換器１２（熱交換部１１ａ、１１ｂ）に低圧損で熱媒流体を通水できるため、ポンプ１６の動力を低減できる。

また、本実施形態の熱交換装置１０は、脈動流分配時に流出口１４ｂ、１４ｃが同時に閉じられることはなく、流入口１４ａが全閉とされることもない。脈動流分配と定常流分配とを切り替える際にも、流出口１４ｂ、１４ｃが同時に閉じられることはなく、流入口１４ａが全閉とされることもない。

仮に、これらの場合に流出口１４ｂ、１４ｃを共に閉鎖したり、流入口１４ａを全閉したりした場合には、ウォータハンマを生じるおそれがある。しかし、本実施形態の熱交換装置１０では流出口１４ｂ、１４ｃのいずれか一方は必ず開とされ、流入口１４ａが全閉とされることもないので、上記のウォータハンマを防止できる。

（第２実施形態）
次に第２実施形態について、図２を用いて説明する。本実施形態は、熱媒流体を各熱交換部に分配するヘッダタンク２３が熱交換器２２に備えられて、流体分配装置１４がヘッダタンク２３と一体に配置される例である。これにより、流体分配装置１４はヘッダタンク２３に固定して接続されている。

図２に示すように、本実施形態の熱交換装置２０は、２つの熱交換部１１ａ、１１ｂを有する熱交換器２２、流体分配装置２５、ポンプ１６、これらをつなぐ管路１８等で構成される。２つの熱交換部１１ａ、１１ｂの構成は第１実施形態と同様であるから、同符号を付して説明を省略する。本実施形態の熱交換装置２０では、熱交換器２２にヘッダタンク２３とレシーバタンク２４とが設けられている。

ヘッダタンク２３には流体分配装置２５が組み付けられており、流体分配装置２５はヘッダタンク２３と一体化されている。ヘッダタンク２３の内部は隔壁２３ａと流体分配装置２５とによって第１室２６ａと第２室２６ｂとに分割されている。

流体分配装置２５の流入口２５ａは管路１８によりポンプ１６の吐出側に接続されている。なお、ポンプ１６は第１実施形態と同様のものが用いられるから、同符号を付して説明を省略する。

流体分配装置２５の２つの流出口２５ｂ、２５ｃの一方（この例では流出口２５ｂ）は第１室２６ａ内に開口し、他方（この例では流出口２５ｃ）は第２室２６ｂ内に開口している。

流体分配装置２５の流入口２５ａから流入した熱媒流体は、流出口２５ｂを通って第１室２６ａ内に流入可能であり、また流出口２５ｃを通って第２室２６ｂ内に流入可能である。

第１室２６ａ内には熱交換部１１ａを構成する伝熱チューブの上流端が開口し、第２室２６ｂ内には熱交換部１１ｂを構成する伝熱チューブの上流端が開口している。そして、これらすべての伝熱チューブの下流端はレシーバタンク２４内に開口している。また、レシーバタンク２４は管路１８によってポンプ１６の吸入側に接続されている。

流体分配装置２５は第１実施形態と同様に、定常流分配と脈動流分配とに、その動作を切り替え可能である。流体分配装置２５は、第１実施形態と同様に定常流分配時には流入口２５ａ並びに流出口２５ｂ、２５ｃを開とする。すなわち、定常流分配時には流入口２５ａから受け入れた熱媒流体を流出口２５ｂ、２５ｃへと通過させる。これにより、流出口２５ｂに連通している第１室２６ａを経て熱交換部１１ａに熱媒流体が分配され、流出口２５ｃに連通している第２室２６ｂを経て熱交換部１１ｂに熱媒流体が分配される。このときに熱媒流体が熱交換部１１ａ、１１ｂに均等に分配されるように、流体分配装置２５およびヘッダタンク２３が設計されている。

一方、脈動流分配時には、流体分配装置２５は、流出口２５ｂ、２５ｃを個別に開閉することを繰り返す。脈動流分配時における流出口２５ｂ、２５ｃの開閉動作は、第１実施形態と同様である。

脈動流分配において流出口２５ｂ、２５ｃが同時に閉じられることはなく、いずれか一方は開とされる点、また脈動流分配時に流入口２５ａが全閉とされることがない点も第１実施形態と同様である。

本実施形態の熱交換装置２０は、第１実施形態と同様に不図示の冷却対象を冷却するために使用され、以下のように作動する。熱交換装置２０の稼働開始に伴ってポンプ１６が運転を開始し、熱媒流体を管路１８に流通させる。熱媒流体は、ポンプ１６、流体分配装置２５、第１室２６ａ、熱交換部１１ａ、レシーバタンク２４の順に流れてポンプ１６に戻る回路を循環する。それと同時に、熱媒流体は、ポンプ１６、流体分配装置２５、第２室２６ｂ、熱交換部１１ｂ、レシーバタンク２４の順に流れてポンプ１６に戻る回路を循環する。

その循環中に、熱交換器２２とポンプ１６との間で、冷却対象を冷却するために使用され熱媒流体の温度が上昇する。昇温した熱媒流体は熱交換部１１ａ、１１ｂにおける空気との熱交換により冷却された後に冷却対象へと流れる。

第１実施形態と同様に、流体分配装置２５は、熱交換装置２０の稼働開始時には定常流分配となっており、ポンプ１６が定常運転になった後に、熱交換器２２の上流側における熱媒流体の温度に基づいて、流体分配装置２５の定常流分配と脈動流分配との切り替えが行われる。切り替えのための構成や手順についても第１実施形態と同様である。

流体分配装置２５が定常流分配の時には流入口２５ａ並びに流出口２５ｂ、２５ｃを開とするので、流速が時間的に変動しない定常流の熱媒流体がすべての熱交換部１１ａ、１１ｂに分配される。定常流の熱媒流体をすべての熱交換部１１ａ、１１ｂに分配することで各熱交換部１１ａ、１１ｂに低圧損で熱媒流体を通水できる。

一方、脈動流分配時には、流体分配装置２５は、流出口２５ｂ、２５ｃを交互に開閉することを繰り返す。脈動流分配時における流出口２５ｂ、２５ｃの開閉動作は、第１実施形態と同様である。そのため、流出口２５ｂから流出し第１室２６ａを経て熱交換部１１ａに向かう熱媒流体の流れは、流出口２５ｂの開閉に応じて流速が増減変化させられて脈動流となる。同様に、流出口２５ｃから第２室２６ｂを経て熱交換部１１ｂへ向かう熱媒流体の流れも、流出口２５ｃの開閉に応じて流速が増減変化させられて脈動流となる。

脈動流の熱媒流体を各熱交換部１１ａ、１１ｂに分配することで脈動流により各熱交換部１１ａ、１１ｂにおける熱伝達率を増加させることができる。なお、流体分配装置２５の脈動流分配時に流出口２５ｂ、２５ｃを開閉する周波数については、第１実施形態と同様である。

以上説明したところから明らかなように、本実施形態の熱交換装置２０は第１実施形態と同様の効果を有する。

また、本実施形態の熱交換装置２０では、流体分配装置２５はヘッダタンク２５と一体に配置される。そのため、熱交換器２２と流体分配装置２５とを別々に設置することを要さないので、熱交換装置２０の取り付けにおいて作業性が向上し、取り付けスペースの増加も抑制できるという効果を発揮する。

（第３実施形態）
次に第３実施形態について説明する。この実施形態は、一つのアクチュエータのみを流路切り替えのための駆動源とした流体分配装置を用いた熱交換装置の例である。

図３Ａに示すように、本実施形態の熱交換装置３０は、２つの熱交換部１１ａ、１１ｂにて構成される熱交換器１２、流体分配装置３２、ポンプ１６、これらをつなぐ管路１８等で構成される。なお、熱交換部１１ａ、１１ｂ、熱交換器１２、ポンプ１６および管路１８は第１実施形態と同様であるから説明を省略する。

流体分配装置３２はアクチュエータとしてのモータ３３と分配部３４とで構成されている。モータ３３が、流体分配装置３２における流路切り替えのための唯一の駆動源である。

図３Ｂに示すように、分配部３４は、円筒状の分配筒３５を備えている。分配筒３５の内部は空洞で分配室３５ａとなっている。図３Ｂの左上の図は流体分配装置３２の概略斜視図である。図３Ｂの丸付き数字１〜８のラベルが附された図は、分配部３４の内部構造し示す概略図である。

円筒形状の分配筒３５の下側底面３５ｂには流入口となる流入ノズル３６が装着されている。流入ノズル３６の外端部はポンプ１６の吐出側につながる管路１８に接続されている。従って、ポンプ１６を稼働させれば、ポンプ１６から吐出された流体を流入ノズル３６から分配室３５ａへ送り込むことができる。

分配筒３５の側面には流入口となる２つの流出ノズル３７ａ、３７ｂが装着されている。流出ノズル３７ａ、３７ｂは１８０°の位相で相対して配置されている。流出ノズル３７ａの外端部には熱交換部１１ａの流入側の管路１８ａが接続されている。流出ノズル３７ｂの外端部には熱交換部１１ｂの流入側の管路１８ｂが接続されている。

モータ３３は分配筒３５の上側に配置されており、モータ３３の回転軸３３ａが分配筒３５の上側底面の中央部を貫通して分配室３５ａ内に達している。回転軸３３ａの中心線と分配筒３５の中心線とが一致する設計である。

回転軸３３ａには棒状のアーム３８が取り付けられている。アーム３８は分配筒３５の半径方向に沿って回転軸３３ａから突出しており、その先端には邪魔板３９が取り付けられている。邪魔板３９は、円筒の側面の一部を切り取ったものに相当する形状の曲面板である。

回転軸３３ａの中心から邪魔板３９の外面までの距離は、分配筒３５の内周半径よりもわずかに小さい。したがって、邪魔板３９と分配筒３５の内周面との間にはクリアランスがある。これにより、モータ３３を稼働させれば、回転軸３３ａと共にアーム３８および邪魔板３９が分配室３５ａ内で回転する。

邪魔板３９の上下寸法は分配筒３５の内法高さをわずかに下回り、周方向寸法は流出ノズル３７ａ、３７ｂの内径を上回る。邪魔板３９の外周寸法は流出ノズル３７ａ、３７ｂを片方ずつ閉じるのに十分な大きさであるが、両方の流出ノズル３７ａ、３７ｂを同時に閉じることはできない。このため、分配室３５ａ内で邪魔板３９を回転させれば、流出ノズル３７ａ、３７ｂを交互に開閉できる。

本実施形態の流体分配装置３２は、第１、第２実施形態と同様に定常流分配と脈動流分配とに、その動作を切り替え可能である。

この流体分配装置３２にあっては、定常流分配とは流出ノズル３７ａ、３７ｂのいずれとも重ならない位置、例えば図３Ｂの丸付き数字１または５で示す位置に邪魔板３９を停止させておくことをいう。なお、流入ノズル３６は常時開放である。

定常流分配時には流出ノズル３７ａ、３７ｂが開となる。これにより、定常流分配時には流入ノズル３６から受け入れた熱媒流体を流出ノズル３７ａ、３７ｂへと通過させる。これにより、流出ノズル３７ａ、３７ｂにつながる管路１８ａ、１８ｂを経て２つの熱交換部１１ａ、１１ｂに熱媒流体が分配される。このときに、定常流としての熱媒流体が熱交換部１１ａ、１１ｂに均等に分配されるように、流体分配装置１４および管路１８ａ、１８ｂが設計されている。

また、脈動流分配時には、モータ３３にて邪魔板３９を回転させて、流出ノズル３７ａ、３７ｂを交互に開閉する。このとき、邪魔板３９は、図３Ｂの丸付き数字１〜８の順に位置を変化させる作動を繰り返す。邪魔板３９の回転に伴って流出ノズル３７ａ、３７ｂが開閉されるが、流出ノズル３７ａ、３７ｂが同時に閉じられることはなく、いずれか一方は開とされる。

流体分配装置３２の動作を切り替えるための構成すなわちモータ３３をオン、オフするための構成は、第１実施形態にて述べたものと同様である。本実施形態の熱交換装置３０は、第１、第２実施形態と同様に不図示の冷却対象を冷却するために使用される。

その動作について、管路１８に設置した温度計の測定値に基づいて不図示の電子制御装置が流体分配装置３２を制御する構成例として説明する。

熱交換装置３０の稼働開始に伴ってポンプ１６が運転を開始し、熱媒流体を管路１８に流通させる。熱媒流体はポンプ１６、流体分配装置３２、熱交換器１２の順に流れてポンプ１６に戻る回路を循環する。その循環中に、熱交換器１２とポンプ１６との間で、冷却対象を冷却するために熱媒流体使用され、熱媒流体の温度が上昇する。昇温した熱媒流体は熱交換部１１ａ、１１ｂにおける空気との熱交換により冷却された後に冷却対象へと流れる。

熱交換装置３０が稼働すると、電子制御装置は図４に示す分配装置制御を開始する。まず、電子制御装置は流体分配装置３２のモータ３３を制御して邪魔板３９を初期位置に停止させる（Ｓ１０１）。初期位置は、上述したように流出ノズル３７ａ、３７ｂのいずれとも重ならない位置（例えば図３Ｂの丸付き数字１または５で示す位置）に設定されており、流体分配装置３２の動作としては定常流分配である。

次に、電子制御装置は管路１８に設置されている温度計の測定値を取得する（Ｓ１０２）。続いて、その測定値が切り替え設定値を上回るか否かを判断する（Ｓ１０３）。ステップＳ１０３で否定判断なら、Ｓ１０１に戻る。

一方、測定値が切り替え設定値を上回るなら（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、モータ３３をオンにして邪魔板３９を回転させる（Ｓ１０４）。これにより、流体分配装置３２の動作は脈動流分配となる。

その後、電子制御装置は管路１８に設置されている温度計の測定値を取得し（Ｓ１０５）、その測定値が脈動維持設定値を上回るか否かを判断する（Ｓ１０６）。なお、脈動維持設定値は切り替え設定値と同じでもよいし、異なっていてもよい。

Ｓ１０６で肯定判断ならＳ１０４に戻り、モータ３３による邪魔板３９の回転を継続させる。この場合、流体分配装置３２は脈動流分配を継続する。

一方、測定値が脈動維持設定値以下なら（Ｓ１０６：Ｎｏ）、Ｓ１０１に移行して邪魔板３９を初期位置に停止させる。これに伴って、流体分配装置３２の動作は脈動流分配を終了し、定常流分配に切り替わる。

このようにして定常流分配と脈動流分配との切り替えが行われる。流体分配装置３２が定常流分配の時には流出ノズル３７ａ、３７ｂが開とされ、流入ノズル３６は常時開放であるので、流速が時間的に変動しない定常流の熱媒流体がすべての熱交換部１１ａ、１１ｂに分配される。定常流の熱媒流体をすべての熱交換部１１ａ、１１ｂに分配することで各熱交換部１１ａ、１１ｂに低圧損で熱媒流体を通水できる。

流体分配装置３２が脈動流分配の時には、邪魔板３９によって流出ノズル３７ａ、３７ｂが遮断ないし絞られるので、管路１８ａ、１８ｂから熱交換部１１ａ、１１ｂへ向かう熱媒流体の流量が減少する。そして、閉じられていた流出ノズル３７ａ、３７ｂが開かれると、流出ノズル３７ａ、３７ｂから流出し管路１８ａ、１８ｂから熱交換部１１ａ、１１ｂへ向かう熱媒流体の流量が増加する。これにより、管路１８ａ、１８ｂを通過する熱媒流体の流れは、流出ノズル３７ａ、３７ｂの開閉に応じて流速が増減変化させられて脈動流となる。

脈動流の熱媒流体を各熱交換部１１ａ、１１ｂに分配することで脈動流により各熱交換部１１ａ、１１ｂにおける熱伝達率を増加させることができる。なお、脈動流分配時に流出ノズル３７ａ、３７ｂを開閉する周波数すなわちモータ３３の回転数は一定値に固定してもよいし、可変としてもよい。この周波数を可変とするならば、脈動流分配時にあっては各熱交換部１１ａ、１１ｂでの熱伝達率を任意に変更できる。

以上説明したところから明らかなように、本実施形態の熱交換装置３０は第１実施形態と同様の効果を有する。

また、本実施形態の熱交換装置３０では、流体分配装置３２の駆動源が一つのモータ３３のみであるので、部品点数の増加を抑制できる。

さらに、本実施形態の熱交換装置３０では、流体分配装置３２の動作状態によらず、流入ノズル３６が常時開放であるので、流体分配装置３２に流入する熱媒流体によるウォータハンマを防止できる。しかも、流出ノズル３７ａ、３７ｂのいずれか一方は必ず開であるので、上記のウォータハンマ防止効果が向上している。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。第３実施形態の邪魔板３９を他の部材に置き換えることが可能である。ここでは、その一例としてロータによる置き換えを説明する。なお、図５Ａに示すように、本実施形態の熱交換装置４０は多くの部分が第１実施形態または第３実施形態と共通であるから、それらについては第１実施形態または第３実施形態と同符号を付して説明を省略する。

図５Ｂに示すように、本実施形態の流体分配装置４２ではモータ３３の回転軸３３ａには円盤状のロータ４４が取り付けられている。なお、図５Ｂは、図３Ｂと同形式で表されている。回転軸３３ａとの連結位置はロータ４４の中心を外れている。従って、回転軸３３ａによるロータ４４の回転は偏心したものになる。

ロータ４４の外周面で回転軸３３ａの中心から最も離れた位置までの、回転軸３３ａの中心からの距離が、ロータ４４の回転半径となるが、その回転半径は分配筒３５の内周半径よりもわずかに小さく、ロータ４４の外周面と分配筒３５の内周面との間にはクリアランスがある。また、ロータ４４の高さ方向の厚みは分配筒３５の内法高さをわずかに下回る。

従って、モータ３３を稼働させれば、回転軸３３ａとロータ４４が分配室３５ａ内で回転し、流出ノズル３７ａ、３７ｂを片方ずつ交互に閉じる。ただし、分配筒３５の内径とロータ４４の外径とに差がある。したがって、ロータ４４が流出ノズル３７ａを完全に閉じるには至らず、かつ、ロータ４４が流出ノズル３７ｂを完全に閉じるには至らない。

本実施形態の流体分配装置４２は、第１〜第３実施形態と同様に定常流分配と脈動流分配とに、その動作を切り替え可能である。

この流体分配装置４２にあっては、定常流分配とは流出ノズル３７ａ、３７ｂのいずれとも重ならない位置、例えば図４Ｂの丸付き数字１または５で示す位置にロータ４４を停止させておくことをいう。なお、ロータ４４の回転位置によらず、流入ノズル３６は、その一部が閉塞されるものの残余の部分は常時開放で、流入ノズル３６の開口面積は一定である。

定常流分配時には流出ノズル３７ａ、３７ｂが開となる。これにより、定常流分配時には流入ノズル３６から受け入れた熱媒流体を流出ノズル３７ａ、３７ｂへと通過させる。これにより、流出ノズル３７ａ、３７ｂにつながる管路１８ａ、１８ｂを経て２つの熱交換部１１ａ、１１ｂに熱媒流体が分配される。このときに定常流としての熱媒流体が熱交換部１１ａ、１１ｂに均等に分配されるように、流体分配装置１４および管路１８ａ、１８ｂが設計されている。

また、脈動流分配時には、モータ３３にてロータ４４を回転させて、流出ノズル３７ａ、３７ｂを交互に開閉する。このとき、ロータ４４は、図５Ｂの丸付き数字１〜８の順に位置を変化させる作動を繰り返す。これによって、ロータ４４の回転に伴って流出ノズル３７ａ、３７ｂが開閉されるが、流出ノズル３７ａ、３７ｂが同時に閉じられることはなく、いずれか一方は開とされる。例えば、丸囲み数字３の段階で、流出ノズル３７ａが全閉となるが、流出ノズル３７ｂが全開となる。また、丸囲み数字７の段階で、流出ノズル３７ｂが全閉となるが、流出ノズル３７ａが全開となる。

流体分配装置４２の動作を切り替えるための構成すなわちモータ３３をオン、オフするための構成は、第１、第３実施形態にて述べたとおりである。

本実施形態の熱交換装置４０の構成は上記に説明した通りである。この熱交換装置４０は、第１〜第３実施形態と同様に不図示の冷却対象を冷却するために使用され、以下のように作動する。

熱交換装置４０の稼働開始に伴ってポンプ１６が運転を開始し、熱媒流体を管路１８に流通させる。熱媒流体はポンプ１６、流体分配装置４２、熱交換器１２の順に流れてポンプ１６に戻る回路を循環する。その循環中に、熱交換器１２とポンプ１６との間で、冷却対象を冷却するために使用され熱媒流体の温度が上昇する。昇温した熱媒流体は熱交換部１１ａ、１１ｂにおける空気との熱交換により冷却された後に冷却対象へと流れる。

流体分配装置４２は、熱交換装置４０の稼働開始時には定常流分配となっている。ポンプ１６が定常運転になった後の流体分配装置４２の定常流分配と脈動流分配との切り替えは、第３実施形態において図４を用いて説明した分配装置制御に倣って（ただし、邪魔板３９をロータ４４と読み替える。）行えばよい。また、第１実施形態と同様に行われてもよい。

流体分配装置４２が定常流分配の時には流出ノズル３７ａ、３７ｂが開とされ、流入ノズル３６は常時開放で開口面積が一定であるので、流速が時間的に変動しない定常流の熱媒流体がすべての熱交換部１１ａ、１１ｂに分配される。定常流の熱媒流体をすべての熱交換部１１ａ、１１ｂに分配することで各熱交換部１１ａ、１１ｂに低圧損で熱媒流体を通水できる。

流体分配装置４２が脈動流分配の時には、ロータ４４によって流出ノズル３７ａ、３７ｂが遮断ないし絞られるので、管路１８ａ、１８ｂから熱交換部１１ａ、１１ｂへ向かう熱媒流体の流量が減少する。そして、遮断ないし絞られていた流出ノズル３７ａ、３７ｂが開かれると、流出ノズル３７ａ、３７ｂから流出し管路１８ａ、１８ｂから熱交換部１１ａ、１１ｂへ向かう熱媒流体の流量が増加する。これにより、管路１８ａ、１８ｂを通過する熱媒流体の流れは、流出ノズル３７ａ、３７ｂの開閉に応じて流速が増減変化させられて脈動流となる。

脈動流の熱媒流体を各熱交換部１１ａ、１１ｂに分配することで脈動流により各熱交換部１１ａ、１１ｂにおける熱伝達率を増加させることができる。

なお、脈動流分配時に流出ノズル３７ａ、３７ｂを開閉する周波数すなわちモータ３３の回転数は一定値に固定してもよいし、可変としてもよい。この周波数を可変とするならば、脈動流分配時にあっては各熱交換部１１ａ、１１ｂでの熱伝達率を任意に変更できる。

以上説明したところから明らかなように、本実施形態の熱交換装置４０は第１実施形態と同様の効果を有する。

また、本実施形態の熱交換装置４０では、流体分配装置４２の駆動源が一つのモータ３３のみであるので、第３実施形態と同様に部品点数の増加を抑制できている。

さらに、本実施形態の熱交換装置４０では、流体分配装置４２の動作状態によらず、流入ノズル３６が常時開放であるので、流体分配装置４２に流入する熱媒流体によるウォータハンマを第３実施形態と同様に防止できる。しかも、流出ノズル３７ａ、３７ｂのいずれか一方は必ず開であるので、上記のウォータハンマ防止効果が向上している。

（第５実施形態）
次に第５実施形態について説明する。第３実施形態の邪魔板３９や第４実施形態のロータ４４は回転変位することで脈動流を生成するが、往復変位する部材にても脈動流を生成できる。その一例を第５実施形態として説明する。なお、本実施形態の熱交換装置５０は第１実施形態または第２実施形態と共通する部分があるので、それらについては第１実施形態または第２実施形態と同符号を付して説明を省略する。

図６Ａに示すように、本実施形態の熱交換装置５０は、２つの熱交換部１１ａ、１１ｂを有する熱交換器２２、流体分配装置２５、ポンプ１６、これらをつなぐ管路１８等で構成される。

熱交換器２２にはヘッダタンク２３とレシーバタンク２４とが設けられている。ヘッダタンク２３の内部は隔壁５４によって第１室２６ａと第２室２６ｂとに分割されている。第１室２６ａ内には熱交換部１１ａを構成する伝熱チューブの上流端が開口し、第２室２６ｂ内には熱交換部１１ｂを構成する伝熱チューブの上流端が開口している。そして、これらすべての伝熱チューブの下流端はレシーバタンク２４内に開口している。また、レシーバタンク２４は管路１８によってポンプ１６の吸入側に接続されている。

管路１８とヘッダタンク２３との接続部には流体分配装置５２が組み付けられている。流体分配装置５２は管路１８の末端部に連結されたケーシング５３を備えている。図６Ｂに示すように、ケーシング５３には流入口５３ａとなる開口が設けられ、この開口が管路１８に接続されている。また、流入口５３ａと対向する位置にも開口が設けられており、ここには流出ノズル５５の上流端が取り付けられている。流出ノズル５５は円筒状である（図６Ｃ参照）。流出ノズル５５は、下流端がヘッダタンク２３に取り付けられており、流出ノズル５５とヘッダタンク２３とは連通している。

流出ノズル５５の内部には、隔壁５４と一連にされた仕切り板５４ａが配されている。仕切り板５４ａは円筒状の流出ノズル５５を断面半円状に２分割して、流出口５６ａと流出口５６ｂを形成している。流出口５６ａはヘッダタンク２３の第１室２６ａに連通し、流出口５６ｂは第２室２６ｂに連通している。流体分配装置５２の流入口５３ａから流入した熱媒流体は、流出口５６ａを通って第１室２６ａ内に流入可能であり、また流出口５６ｂを通って第２室２６ｂ内に流入可能である。

ケーシング５３の内部には、長方形板状の弁体５７が往復動可能に収容されている。図６Ｃに示すように、弁体５７には正方形の通過口５７ａが設けられている。通過口５７ａの各辺の寸法は流出ノズル５５の内径とほぼ等しい。

ケーシング５３の内部は、この通過口５７ａを通ってしか、流入口５３ａから流出口５６ａ、５６ｂに熱媒流体が流れないように構成されている。図６Ｃに示すように、弁体５７は、往復変位の位置によって、（１）流出ノズル５５を全開、（２）流出口５６ａは開で流出口５６ｂは閉、（３）流出口５６ｂは開で流出口５６ａは閉とすることができる。

図６Ｂに示すように、弁体５７の一方端部（図６Ｂで上側端部）は永久磁石５８が配置されている。永久磁石５８はＮ極、Ｓ極の一方が弁体５７の上端面になり、他方が弁体５７の内側に埋没する姿勢で弁体５７に一体化している。その永久磁石５８とは反対側の端部（図６Ｂで下側端部）とケーシング５３の間にはバネ５９が介装されている。そして、ケーシング５３の外側には、永久磁石５８と対向する位置にソレノイドコイル６１が固定されている。

こうした構成により、ソレノイドコイル６１へ通電する電流の向き（ソレノイドコイル６１にて形成される磁極の方向）を切り替え、また通電をオフにすることで、弁体５７の位置を上述の（１）、（２）または（３）に変位させることができる。バネ５９はソレノイドコイル６１への通電がオフのときに弁体５７を上述の（１）の位置に保持する働きをする。すなわち、ソレノイドコイル６１、永久磁石５８およびバネ５９にて、アクチュエータの一種である往復動式のソレノイドを構成している。

本実施形態では、図６Ｃの（１）の状態では、ソレノイドコイル６１がオフになって流出ノズル５５が全開してソレノイドコイル６１がとなる。また、図６Ｃの（２）の状態では、ソレノイドコイル６１に通電されて永久磁石５８（弁体５７）を引き寄せると流出口５６ａは開で流出口５６ｂは閉、（３）ソレノイドコイル６１に（２）とは逆方向に通電して、永久磁石５８の反発で弁体５７を遠ざければ流出口５６ｂは開で流出口５６ａは閉となる構成である。なお、流入口５３ａが弁体５７によって閉鎖されることはない。

本実施形態の流体分配装置５２は、第１〜第４実施形態と同様に定常流分配と脈動流分配とに、その動作を切り替え可能である。

この流体分配装置５２にあっては、定常流分配とは、弁体５７の位置を流出ノズル５５が全開になる（１）の位置にすることをいう。定常流分配時には流出口５６ａ、５６ｂが全開となる。これにより、定常流分配時には流入口５３ａから受け入れた熱媒流体を流出口５６ａ、５６ｂへと通過させる。これにより、流出口５６ａに連通している第１室２６ａを経て熱交換部１１ａに熱媒流体が分配され、流出口５６ｂに連通している第２室２６ｂを経て熱交換部１１ｂに熱媒流体が分配される。このときに熱媒流体が熱交換部１１ａ、１１ｂに均等に分配されるように、流体分配装置５２およびヘッダタンク２３が設計されている。

また、脈動流分配時にはソレノイドコイル６１に通電されるが、通電の向きが適宜タイミングで反転する。従って、弁体５７は流出口５６ａを開で流出口５６ｂを閉にする位置と、流出口５６ｂを開で流出口５６ａを閉にする位置とで往復変位する。

本実施形態の熱交換装置５０は、第１〜第４実施形態と同様に冷却対象（図示と説明は省略する）を冷却するために使用され、以下のように作動する。

熱交換装置５０の稼働開始に伴ってポンプ１６が運転を開始し、熱媒流体を管路１８に流通させる。熱媒流体はポンプ１６、流体分配装置２５、ヘッダタンク２３（第１室２６ａまたは第２室２６ｂ）、熱交換部１１ａまたは熱交換部１１ｂ、レシーバタンク２４の順に流れてポンプ１６に戻る回路を循環する。その循環中に、熱交換器２２とポンプ１６との間で、冷却対象を冷却するために使用され熱媒流体の温度が上昇する。昇温した熱媒流体は熱交換部１１ａ、１１ｂにおける空気との熱交換により冷却された後に冷却対象へと流れる。

第１実施形態等と同様に、流体分配装置５２は、熱交換装置５０の稼働開始時には定常流分配となっており、ポンプ１６が定常運転になった後に、熱交換器２２の上流側における熱媒流体の温度に基づいて、流体分配装置２５の定常流分配と脈動流分配との切り替えが行われる。

定常流分配と脈動流分配とに切り替えるための制御は、第３実施形態において図４で説明した分配装置制御に倣って（邪魔板３９を弁体５７と、モータ３３をソレノイドコイル６１と読み替える。）行えばよい。また、第１実施形態と同様に行われてもよい。

流体分配装置５２が定常流分配の時には流入口５３ａ並びに流出口５６ａ、５６ｂを開とするので、流速が時間的に変動しない定常流の熱媒流体がすべての熱交換部１１ａ、１１ｂに分配される。定常流の熱媒流体をすべての熱交換部１１ａ、１１ｂに分配することで各熱交換部１１ａ、１１ｂに低圧損で熱媒流体を通水できる。

一方、脈動流分配時には、流体分配装置５２は、流出口５６ａ、５６ｂを交互に開閉することを繰り返す。脈動流分配時における流出口５６ａ、５６ｂの開閉動作は、上述した通りである。そのため、流出口５６ａから流出し第１室２６ａを経て熱交換部１１ａに向かう熱媒流体の流れは、流出口５６ａの開閉に応じて流速が増減変化させられて脈動流となる。同様に、流出口５６ｂから第２室２６ｂを経て熱交換部１１ｂへ向かう熱媒流体の流れも、流出口５６ｂの開閉に応じて流速が増減変化させられて脈動流となる。

脈動流の熱媒流体を各熱交換部１１ａ、１１ｂに分配することで脈動流により各熱交換部１１ａ、１１ｂにおける熱伝達率を増加させることができる。

なお、流体分配装置５２の脈動流分配時に流出口５６ａ、５６ｂを開閉する周波数、つまりソレノイドコイル６１への通電を反転させる周波数については上述の各例と同様である。

以上説明したところから明らかなように、本実施形態の熱交換装置５０は第１実施形態と同様の効果を有する。

また、本実施形態の熱交換装置５０では、流体分配装置５２の駆動源が一つのソレノイド構造（ソレノイドコイル６１、永久磁石５８、バネ５９）だけであるので、部品点数の増加を抑制できている。

さらに、本実施形態の熱交換装置５０では、流体分配装置５２の動作状態によらず、流入口５３ａが常時開放であるので、流体分配装置５２に流入する熱媒流体によるウォータハンマを防止できる。しかも、流出口５６ａ、５６ｂのいずれか一方は必ず開であるので、上記のウォータハンマ防止効果が向上している。

（第６実施形態）
次に第５実施形態について説明する。第３、第４実施形態では、流出ノズル３７ａ、３７ｂを開閉する邪魔板３９が１枚であり、第５実施形態では流出口５６ａ、５６ｂを開閉する弁体５７が１枚であるが、邪魔板３９や弁体５７のような開閉のための部材を複数にすることもできる。ここでは、その一例を説明する。

図７Ａは、本実施形態の分配部３４等を図３Ｂと同形式で表している。図７Ａに示すところから明らかなように、本実施形態の流体分配装置６２は第３実施形態の流体分配装置３２において１枚であった邪魔板３９を３枚に増やして１２０°ピッチで配置したものである。これとともにアーム３８も３本に増えているが、その他は第３実施形態と共通である。そのため、流体分配装置６２については第３実施形態と同符号を付して構成についての説明は省略する。また、流体分配装置６２以外の構成については、図示および説明を省略する。

本発明に係る熱交換装置にあっては、流体分配装置の脈動流分配時に熱媒流体の流速を増減させる周波数を変化させると各熱交換部での熱伝達率を変更できることは、上記した通りである。要すれば、周波数を高めれば各熱交換部での熱伝達率が向上する。これをグラフで示せば図７Ｂのようになる。

その周波数を高めるためには、第３、第４実施形態ではモータ３３の回転数を高めればよく、第５実施形態ではソレノイドコイル６１への通電を反転させる周波数を高めればよい。ただし、例えばモータ３３の回転数を単に高めるだけでは効率的ではない面もある。

本実施形態では邪魔板３９を３枚に増やしているので、図７Ｃに示すように、モータ３３の回転数が同じでも、１枚の場合に比べれば脈動の周波数が３倍に増加しているので、格段に熱伝達率が向上している。本実施形態においても、流出ノズル３７ａ、３７ｂの両方が同時に閉鎖されることはない。

なお、邪魔板３９の枚数を増やし過ぎると、流出ノズル３７ａ、３７ｂが同時に閉鎖されるのを避けることが困難になる。流出ノズル３７ａ、３７ｂの同時閉鎖はウォータハンマの原因となるので好ましくない。よって、邪魔板３９の枚数には自ずと上限がある。

（第７実施形態）
次に、第７実施形態について説明する。上述の各実施形態では、流体分配装置にて分配された熱媒流体の経路（分配後経路）は熱交換部に至るまで、他の分配後経路との合流や分岐はしない構成である。そうすると、ときには流体分配装置を通過した熱媒流体の全量が１つの分配後経路に流れて１つの熱交換部に集中する可能性がある。そのような場合、当該の熱交換部における圧力損失が大きくなるので好ましくない。

しかし、流体分配装置から各熱交換部に至るまでの分配後経路中にバイパスを設けて複数の分配後経路同士を連通させる構成とすれば、１つの熱交換部への熱媒流体の集中と圧損の上昇を緩和できる。

図８Ａに示す熱交換装置７１は、第１実施形態の熱交換装置１０に対して、管路１８ａと管路１８ｂとを結ぶバイパス管路７２を設けた構成としたものである。そのバイパス管路７２には、これを通る流体の流量を調節するためのオリフィス７３が設置されている。オリフィス７３は可変オリフィスでもよいし、固定絞り方式でもよい。

バイパス管路７２を設けてあるので、管路１８ａの内でバイパス管路７２との接続部よりも下流側となる第１流路７４ａが、実際に熱交換部１１ａへ流入する熱媒流体の通路となる。また、管路１８ｂの内でバイパス管路７２との接続部よりも下流側となる第２流路７４ｂが、実際に熱交換部１１ｂへ流入する熱媒流体の通路となる。

これらバイパス管路７２に関する構成の他は第１実施形態と共通である。そのため、第１実施形態と同符号を付して構成についての説明は省略する。なお、管路１８ａおよび管路１８ｂが上述の分配後通路に相当する。

熱交換装置７１の用途や作動等は第１実施形態と同様であるし、第１実施形態と同様の効果を有する。

ただし、バイパス管路７２を設けてあるので、流体分配装置１４の動作が脈動流分配であるときに、第１流路７４ａの流量並びに第２流路７４ｂの流量の増減幅は、図８Ｃおよび図８Ｄに示すように、バイパス管路７２が無い場合よりも小さくなっている。

よって、流体分配装置１４を通過した熱媒流体の全量が熱交換部１１ａ、１１ｂに一方に集中するのを回避でき、圧損の上昇を緩和できる。

（第８実施形態）
次に、第８実施形態について説明する。第２実施形態のようにヘッダタンクが仕切られている場合は、仕切るための部材にバイパス用の連通口を設けたり、バイパス管を設置したりすれば、第７実施形態と同等の効果を得ることができる。図８Ｂに示すのはその一例である。

図８Ｂに示す熱交換装置７５は、第２実施形態の熱交換装置２０に対して、ヘッダタンク２３を第１室２６ａと第２室２６ｂとに分割している隔壁２３ａにバイパス用の連通口７６を設けた構成としたものである。連通口７６に、可変絞りや固定絞り方式のオリフィスを設置してもよい。

これら連通口７６に関する構成の他は第２実施形態と共通である。そのため、第２実施形態と同符号を付して構成についての説明は省略する。なお、第１室２６ａおよび第２室２６ｂが上述の分配後通路に相当する。熱交換装置７１の用途や作動等は第２実施形態と同様であるし、第２実施形態と同様の効果を有する。

ただし、連通口７６を設けてあるので、第１室２６ａと第２室２６ｂとの圧力差に応じて、熱媒流体が一方から他方へ流入または流出できる。そのため、流体分配装置２５の動作が脈動流分配であるときに、流体分配装置２５を通過した熱媒流体の全量が熱交換部１１ａ、１１ｂのいずれかに集中するのを回避でき、圧損の上昇を緩和できる。

以上、複数の実施形態を説明したが、本発明における熱交換部の構成については、熱交換の機能を果たせる限りにおいて特段の限定はない。例えば、各実施形態では複数本の伝熱チューブを１群として熱交換部を構成しているが、第１実施形態でも述べたとおり、伝熱チューブ１本にて１つの熱交換部としてもよい。

各熱交換部に含まれる伝熱チューブの本数は、必ずしも同数でなくともよい。ただし、その本数に偏りがあると脈動流分配時に、本数の少ない方の流体圧が高くなって圧損が大きくなる等の不都合が生じるおそれがある。したがって、伝熱チューブの本数はなるべく均等であるのが望ましい。

また、例えばプレート式熱交換器のように、熱交換器の形式によっては伝熱チューブを用いないものもあるが、そのような場合にあっても熱交換の機能を果たす部分を１群として熱交換部を構成すればよい。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。特に、ある量について複数個の値が例示されている場合、特に別記した場合および原理的に明らかに不可能な場合を除き、それら複数個の値の間の値を採用することも可能である。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

１０、２０、３０、４０、５０、７１、７５ 熱交換装置
１１ａ、１１ｂ 熱交換部
１２、２２ 熱交換器
１４、２５、３２、４２、５２、６２ 流体分配装置
１４ａ、２５ａ、５３ａ 流入口
１４ｂ、１４ｃ、２５ｂ、２５ｃ、５６ａ、５６ｂ 流出口
２３、２６ ヘッダタンク
３３ モータ（アクチュエータ）
３６ 流入ノズル（流入口）
３７ａ、３７ｂ 流出ノズル（流出口）
５８ 永久磁石（アクチュエータ）
５９ バネ（アクチュエータ）
６１ ソレノイドコイル（アクチュエータ）

Claims (5)

1. 複数の熱交換部（１１ａ、１１ｂ）を有する熱交換器（１２、２２）と、前記熱交換器に流入させる流体を受け入れて前記複数の熱交換部の各々に分配するための流体分配装置（１４、２５、３２、４２、５２、６２）と、を備え、
   前記流体分配装置は、第１種の流れで前記流体を前記複数の熱交換部の各々に分配する第１分配と、前記第１種の流れよりも流速の増減変化の量が大きい第２種の流れで前記流体を前記複数の熱交換部の各々に分配する第２分配とに、その動作を切り替え可能であり、
   前記流体分配装置は、前記複数の熱交換部に対応する複数の流出口（１４ｂ、１４ｃ、２５ｂ、２５ｃ、３７ａ、３７ｂ、５６ａ、５６ｂ）を有し、前記第２分配の実行時において、前記複数の流出口の全部が閉じることがない、熱交換装置。
2. 前記熱交換器は、該熱交換器に流入した流体を前記複数の熱交換部の各々に分配するヘッダタンク（２３、２６）を有し、
   前記流体分配装置は、前記ヘッダタンクと一体に配置されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
3. 前記流体分配装置は、一つのアクチュエータ（３３、５８、６１）により駆動されることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換装置。
4. 前記流体分配装置は、前記第２分配において前記流速の増減変化の周波数を変更することができることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱交換装置。
5. 前記流体分配装置は、前記熱交換器に流入させる流体を受け入れるための流入口（１４ａ、２５ａ、３６、５３ａ）を有し、
   前記流入口は、前記第２分配の実行時において、常に流体が通過可能であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱交換装置。

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