JPH02146476A - 凝縮器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はカークーラー用等に用いられる凝縮器に関す
る。

従来の技術 従来、カークーラー用等の凝縮器としては、一般にサー
ペンタイン型と称される型式のものが使用されている。

即ち、ハーモニカチューブと称されるような多孔押出偏
平チューブを蛇行状に曲げ、その平行部間にフィンを配
置してコアを構成してなる凝縮器である。

ところで凝縮器内の冷媒通路は、冷媒が未だガス化状態
にある入口側に近い冷媒凝縮部と、冷媒が液化状態とな
っている出口側に近い過冷却部とに大別され、熱交換効
率を大きくするには一般に凝縮部での伝熱面積を大きく
確保する必要があり、過冷却部の伝熱面積は比較的小さ
くともかまわない。

しかるに従来のサーペンタイン型の凝縮器では、冷媒通
路が１本の偏平押出チューブにより形成されているため
、伝熱面積を大きく確保すべく凝縮部の通路面積を大き
くすると、必然的に過冷却部の通路面積も大きくなって
、凝縮器全体が大型化する。

そこで本出願人は、先の出願（特開昭６３３４４６６号
公報参照）にて、上記サーペンタイン型の凝縮器に代わ
るものとして、いわゆるマルチフロー型の凝縮器を提案
している。この凝縮器は、複数のチューブが並列状に配
置されるとともに、隣接チューブ間にコルゲートフィン
が配置され、かつ各チューブの両端が１対の中空のヘッ
ダーに連通接続され、ヘッダー内部に仕切板を設けるこ
とにより、前記チューブによって構成される冷媒通路が
入口側通路群と出口側通路群とを含む２以上の通路群に
区画されて冷媒が１回以上蛇行され流通するように構成
されたもので、各通路群の通路断面積を入口側から出口
側に向かって小さくすることにより、ガス化状態の冷媒
を凝縮する凝縮部、及び液状態の冷媒を冷却する過冷却
部のそれぞれに応じた通路面積を確保し、熱交換効率を
良好に保ちつつ、小型化を図ろうとするものである。

発明が解決しようとする課題 ところで冷媒が未だガス化状態にある入口側通路群の通
路断面積と、冷媒が液化状態となっている出口側通路群
の通路断面積との割り合いを仕切板によっていかに設定
するかは、熱交換効率、及び冷媒の圧力損失に大きな影
響を及ぼす問題であると考えられる。

すなわち仕切板によって出口側通路群の通路断面積を入
口側通路群の通路断面積に対して小さくする場合に、小
さくする程度が足りないと、凝縮部に相当する入口側通
路群の通路断面積が充分に確保されず、そのため冷媒の
圧力損失が大きくなるとともに、伝熱面積が小さくなり
熱交換効率が低下することが予想される。−力任切板に
よって出口側通路群の通路断面積を入口側通路群の通路
断面積に対して小さくし過ぎると、過冷却部に相当する
出口側通路群において通路断面積が充分でなくなり圧力
損失が増大すると共に、凝縮部に相当する入口側通路群
では通路断面積が大きくなり過ぎて冷媒の流速が低下し
効率のよい熱交換がなされないことが予想されるのであ
る。

この発明は、上記のような予測のもとに、熱交換効率が
高く、しかも圧力損失の低くなるような入口側通路群と
出口側通路群との通路断面積の最適な割り合いを求め、
これにより熱交換効率を向上し、かつ冷媒の圧力損失を
低減することのできる凝縮器を提供することを目的とす
る。

課題を解決するための手段 而して、この発明は、複数のチューブが並列状に配置さ
れるとともに、隣接チューブ間にコルゲートフィンが配
置され、かつ各チューブの両端が１対の中空のヘッダー
に連通接続されてなり、該ヘッダー内部が仕切られるこ
とにより、前記チューブによって構成される冷媒通路が
入口側通路群と出口側通路群とを含む少なくとも２以上
の通路群に区画されて、冷媒を少なくとも１回以上蛇行
させて流通するように構成されるとともに、前記出口側
通路群の通路断面積が入口側通路群の通路断面積の３０
〜６°０％に設定されてなることを要旨とするものであ
る。

作用 ヘッダーから入口側通路群に流入した冷媒は蛇行状に流
れて出口側通路群から流出する。而して、出口側通路群
の通路断面積が入口側通路群の通路断面積の３０％以上
に設定されることにより、過冷却部に相当する出口側通
路群の必要通路断面積が確保され、冷媒の圧力損失が小
さくなるとともに、凝縮部に相当する人口側通路群の通
路断面積が相対的に小さくなって冷媒の流速低下が抑制
され効率の良い熱交換が行われる。一方、出口側通路群
の通路断面積が入口側通路群の通路断面積の６０％以下
に設定されることにより、入口側通路群での圧力損失の
増大が抑制されるとともに十分な交換熱量が確保される
。

実施例 次にこの発明の構成を図示実施例に基いて説明する。

第１図〜第３図において、（１）は水平状態で上下方向
に配置された複数のチューブ、（２）はその隣接するチ
ューブ（１）（１）間に介在されたコルゲートフィンで
ある。チューブ（１）はアルミニウム材による偏平状の
押出型材からなるものである。このチューブ（１）はい
わゆるハモニカチューブと称されるような多孔形のもの
を用いてもよい。また押出型材によらず電縫管を用いて
もよい。コルゲートフィン（２）はチューブ（１）とは
Ｖ同じ幅を有し、ろう付によりチューブに接合されてい
る。コルゲートフィン（２）もアルミニウム製であり、
望ましくはルーバーを切り起こしたものを用いるのがよ
い。

（３）（４）は左右のヘッダーである。これらのヘッダ
ー（３）（４）は断面円形のアルミニウム製バイブ材を
もって形成されている。この実施例では、バイブ材とし
て内外面の一方あるいは両方にろう材が被覆されたプレ
ージングシートの成形体が用いられている。なお、この
成形体の衝き合わせ部は予めこれを電縫溶接して電縫管
として用いても良いし、チューブとヘッダーとのろう付
と同時に衝き合わせ部のろう付を行うものとしても良い
。各ヘッダーには長さ方向に沿って間隔的にチューブ挿
入穴（５）が穿設されるとともに、鎖式に各チューブ（
１）の両端が挿入され、かつろう付により強固に接合連
結されている。さらに左ヘッダー（３）の上端には冷媒
入口管（６）が連結されまた同下端には閉塞用蓋片（７
）が取着される一方、右ヘッダー（４）の下端には冷媒
出口管（８）が連結されまた同上端には閉塞用蓋片（９
）が取着されている。なお第１図に示す（１３）　　（
１４）は最外側のコルゲートフィン（２）（２）の外側
に配置された上下のサイドプレートである。

ところで、両側のヘッダー（３）（４）内には、各１個
の仕切板（１０）　　（１１）が設けられ、これによっ
て各ヘッダー（３）（４）がそれぞれ上下２室に分けら
れている。仕切板（１０）（１１）の設置により、チュ
ーブ（１）群によって構成される全冷媒通路（１２）は
、入口側通路群（Ａ）と、出口側通路群（Ｃ）と、それ
らの中間に位置する中間通路群（Ｂ）との３つの通路群
に分けられ、冷媒を順次各通路群をめぐって蛇行状に流
通させるようになされている。ここで、中間通路群（Ｂ
）は入口側通路群（Ａ）よりも少ないチューブ数すなわ
ち冷媒通路数とされることによりその通路断面積が入口
側通路群（Ａ）の通路断面積よりも小さいものとなされ
、また出口側通路群（Ｃ）は中間通路群（Ｂ）よりも少
ないチューブ数すなわち冷媒通路数とされることにより
、その通路断面積が中間通路群（Ｂ）の通路断面積より
も小さいものに設定されている。

そしてこの場合、出口側通路群（Ｃ）の通路断面積は、
入口側通路群（Ａ）の通路断面積の３０〜６０％に設定
されている。この限定理由について説明すると、３０％
を下回るときは、過冷却部に相当する出口側通路群（Ｃ
）の通路断面積が小さくなり過ぎて冷媒の圧力損失が大
きくなるとともに、凝縮部に相当する入口側通路群（Ａ
）の通路断面積が大きくなり過ぎて冷媒の流速が減少す
ることになり効率のよい熱交換がなされなくなってしま
うからである。また６０％を越えるときは、凝縮部に相
当する入口側通路の通路断面積が小さくなり過ぎて冷媒
の圧力損失が大きくなるとともに、伝熱面積が不足して
熱交換効率が低下することになるからである。したがっ
て効率のよい熱交換を行い、かつ圧力損失を低くするに
は、出口側通路群（Ｃ）の通路断面積を、入口側通路群
（Ａ）の通路断面積の３０〜６０％に設定すべきである
。この場合、特に出口側通路群（Ｃ）の通路断面積を、
入口側通路群（Ａ）の通路断面積の３５〜６０％に設定
するのが好ましい。

第５図及び第６図にはそれぞれ、出口側通路群と入口側
通路群との通路断面積の比率を変化させ、それぞれの比
率における交換熱量と圧力損失とを測定した結果を概略
的に示している。

同図により、出口側通路群（Ｃ）の通路断面積が、入口
側通路群（Ａ）の通路断面積の３０〜６０％、特に３５
〜６０％に設定されたときに、ピーク的に、熱交換効率
が高くかつ圧力損失が低くなっているのがわかる。

上記構成において、左ヘッダー（３）の上部入口管（６
）から流入した冷媒は、第４図に示すように、入口側通
路ｉ　（Ａ）の各チューブ（１）を通過して右ヘッダー
（４）に至ったのち、反転して中間通路群（Ｂ）の各通
路を左ヘッダー（３）へと流れ、さらに反転して出口側
通路群（Ｃ）の各通路を右へラダーへと流れて出口管（
８）から凝縮器外へと流出する。そして各通路群を流通
する間に、チューブ（１）（１）間に形成されたコルゲ
ートフィン（２）を含む空気流通間隙を第２図の矢印（
Ｗ）で示す方向に流通する空気と熱交換を行う。而して
、出口側通路群（Ｃ）の通路断面積は入口側通路群（Ａ
）の通路断面積の３０〜６０９６に設定されており、入
口側通路群（Ａ）はそれに応じた通路断面積となされて
いるので、入口側通路群（Ａ）を通過する冷媒は未だ体
積の大きいガス化状態にあるが、それに応じた必要充分
な伝熱面積が確保されて効率良く冷媒の凝縮が行われる
とともに、圧力損失も小さいものとなっている。また冷
媒が中間通路群（Ｂ）を介して出口側通路群（Ｃ）を通
過する時には冷媒はすでに液化状態を呈し体積も小さく
なっているが、出口側通路群（Ｃ）の通路断面積は上記
のようにこれに応じた通路断面積となされているので、
必要かつ充分な熱交換を行いかつ圧力損失を低く抑えな
がら冷媒が通過することになる。

このように過冷却部に相当する出口側通路群（Ｃ）の通
路断面積を、凝縮部に相当する入口側通路群（Ａ）の通
路断面積の３０〜６０％に設定しているので、全体とし
て、圧力損失が低くなり、かつ効率の良い熱交換が行わ
れることこなる。

なお以上の実施例においては、入口側通路群（Ａ）から
出口側通路群（Ｃ）にかけて段階的に通路断面積を小さ
くした場合を示したが、入口側通路群（Ａ）と中間通路
群（Ｂ）の通路断面積を同一とし、出口側通路群（Ｃ）
の通路断面積のみを小さくするようにしてもよい。また
各通路群の通路断面積を小さくする手段として各通路群
に含まれるチューブ（１）の本数を変える方法を採用し
たが、チューブ本数を同一として各チューブ自体の断面
積を変える方法を採用してもよい。さらに上記実施例は
３個の通路群を設けて冷媒を２回蛇行させる方式のもの
を示したが、入口側通路群（Ａ）と出口側通路群（Ｃ）
のみからなる１回蛇行式の凝縮器や、中間通路群を２以
上の蛇行通路に形成した３回以上蛇行式の凝縮器につい
ても適用可能である。

さらにはまた、ヘッダー（３）（４）を左右に配置しチ
ューブ（１）を水平状態に配置した構成の凝縮器につい
て示したが、ヘッダーを上下に配置しチューブを垂直状
態に配置した縦式の凝縮器についてもこの発明を適用で
きる。

発明の効果 この発明に係る凝縮器は上述の次第で、複数のチューブ
が並列状に配置されると＼もに、隣接チューブ間にコル
ゲートフィンが配置され、かつ各チューブの両端が１対
の中空のヘッダーに連通接続されてなり、該ヘッダー内
部が仕切られることにより、前記チューブによって構成
される冷媒通路が入口側通路群と出口側通路群とを含む
少なくとも２以上の通路群に区画されて、冷媒を少なく
とも１回以上蛇行させて流通するように構成され、そし
て出口側通路群の通路断面積が入口側通路群の通路断面
積の３０〜６０％に設定されたものであるから、従来よ
りも冷媒の圧力損失が低く、かつ熱交換効率の高い凝縮
器の提供が可能である。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は凝縮
器の正面図、第２図は第１図のｎ−■線断面図、第３図
はヘッダーとチューブとの分離状態の斜視図、第４図は
第１図に示す凝縮器の冷媒流れを示す模式図である。第
５図は出口側通路群と入口側通路群との通路断面積の比
率と、交換熱量との関係を概略的に示すグラフ、第６図
は出口側通路群と入口側通路群との通路断面積の比率と
、冷媒側圧力損失との関係を概略的に示すグラフである
。 （１）・・・チューブ、（２）・・・コルゲートフィン
、　（３）　　（４）・・・ヘッダー　　（１０）　　
（１１）・・・仕切板、（１２）・・・冷媒通路、（Ａ
）・・・入口側通路群、（Ｃ）・・・出口側通路群。 以上 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数のチューブが並列状に配置されるとともに、隣接
   チューブ間にコルゲートフィンが配置され、かつ各チュ
   ーブの両端が１対の中空のヘッダーに連通接続されてな
   り、該ヘッダー内部が仕切られることにより、前記チュ
   ーブによって構成される冷媒通路が入口側通路群と出口
   側通路群とを含む少なくとも２以上の通路群に区画され
   て、冷媒を少なくとも１回以上蛇行させて流通するよう
   に構成されるとともに、前記出口側通路群の通路断面積
   が入口側通路群の通路断面積の３０〜６０％に設定され
   てなることを特徴とする凝縮器。