JPH0268494A

JPH0268494A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH0268494A
Application number: JP22051588A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Arai; 康弘新井; Jitsuo Iketani; 池谷　實男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-09-05
Filing date: 1988-09-05
Publication date: 1990-03-07

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】（発明の１」的〕（産業上の利用分野）本発明ｔま空気調和機等に組み込まれる熱交換器に係り
、特に、一対のヘッダ間に介在される伝熱管を改良した
熱交換器に関する。

（従来の技術）一般に、ヒートポンプ式空気講和機は第３図に示ずよう
に構成され、圧縮機１、四方弁２、室内ファン３ａを付
設する室内側熱交換器３．４１＋ピラリデユープ４、互
いに並列接続された膨脂弁５および逆止弁６、室外ファ
ン７ａを付設する室外側熱交換器７を冷媒配管８で順次
接続し、冷媒を循環させる閏じた冷凍υイクルを構成し
ている。

そして、四方弁２の切換操作により冷凍サイクル中の冷
媒の循環方向を、図中実線矢印方向に切換えると、暖房
運転され、図中破線矢印方向に切換えると冷房運転され
るようになっている。

上記室内、外画熱交換器３，７は従来では共に第４図に
承りような熱交換器に構成されており、密閉矩形箱状で
縦置型の左右一対のヘッダ９．１０を図中左右方向に所
要の間隔をおいて対向配置し、両ヘッダ９，１０の対向
面間に複数の直状の伝熱管１１．１１・・・をそれぞれ
架設し、両ヘッダ９．１０間内部を連絡している。

伝熱管１１．１１・・・は両ヘッダ９．１０の図中上下
方向ど左右力向とに等ピッＬで配設され、各管径はそれ
ぞれ等径に形成され（いる、。

また、各伝熱管１１．１１・・・はフィンドチュプに構
成されており、一対のヘッダ９，１０間に等ピッチで配
設された矩形薄板状のフィン１２゜１２・・・を板厚方
向に密に貫通している。

上記両ヘツタ９，１０の一方、例えば左側ヘッダ９の底
部にはその幅方向中間部にて下部冷媒管１３の一端が接
続され、この下部冷媒管１３の他端には例えば第３図て
・示す主１／ピラリチューブ４の一端が接続されてＪ３
す、下部冷媒管８ａは空気調和機の冷房運転時には液冷
媒を導入せしめる液冷媒入口管をなす。

一方、右側ヘッダ１０の一１端部にはその幅方向中間部
にて上部冷媒管１４の一端が接続され、この−Ｆ部冷媒
管１４の他端には例えば第３図で示す四方弁２の一端が
接続されてＪ３す、この上部冷媒管８ｂは空気調和機の
冷房運転時にはガス冷媒の出口管をなり。

したがって、第３図で示づ冷凍１）−イクルの冷房運転
時にはキャピラリブーｌ−ブ４からの液冷媒が−Ｆ部冷
媒管８ａを通って、室内側熱交換器３の第４図で丞’ｌ
’　ＩＥ側ヘッダ９に流入し、ここからさらに、各伝熱
管１１．１１・・・を通って右側ヘッダ１０に流入する
。

ここまでで殆どの液冷媒が蒸発し、その液冷媒の蒸発潜
熱によりフィン１２．１２・・・を介しＣ周囲の熱を吸
熱して冷却し、ガス化した冷媒が下部冷媒管８ｂを通っ
て四方弁２へ流出づる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来の熱交換器、すなわち室
内側熱交換器３では各伝熱管１１ｄ。

１１・・・１１Ｕの流路抵抗が全て同一ぐあるので、こ
れら伝熱管１１ｄ、１１・・・１１（１内を流れる冷媒
流量が第４図中上下間で均等ではなく、下部冷媒管８ａ
に近い伝熱管１１ｄの方が一ト部冷媒管８ａに遠い伝熱
管１１ｕよりも多くなるという課題がある。

すなわち、冷凍サイクルの冷房運転時には室内側熱交換
器３の左側ヘッダ９には下部冷媒管８ａを通して液冷媒
が流入するが、この液冷媒は重力を受けるので、第４図
中室内側熱交換器３の下半部の伝熱管１１ｄ、１１・・
・に液冷媒がＪζり多く流れ、その上半部の伝熱管１１
ＬＪ、１１・・・にはより少なく流れ、室内側熱交換器
３全体としく液冷媒の流れが均等化しない。

その結果、室内側熱交換器３のＶ半部１１Ｕ。

１１・・・よりも下半部１１ｄ、１１・・・でより多く
の熱交換が行われ、全体としての熱交換性能を低下させ
ている。

そこで本発明は上記事情を考緻してなされたもので、そ
の目的は複数の伝熱管内をそれぞれ流れる冷媒の流量を
均等化して全体としての熱交換性能の向上を図ることが
できる熱交換器を提供することにある。

〔発明の構成）（課題を解決するだめの手段）本発明は、対向配置された一対のヘッド同士を複数の伝
熱管を介して連絡し、これら一対のへラダの一方にはそ
の下部に下部冷媒賀を、その他方のヘッダにはその上部
に上部冷媒管をそれぞれ接続する熱交換器において、十
記各伝熱管は、イの流路抵抗を、これら各伝熱管内を流
れる冷媒流量が均等化するようにそれぞれ設定し−Ｃな
ることを特徴とする。

（作用）各伝熱管の流路抵抗は各伝熱管内を流れる冷媒の流量が
均等化するように設定されているので、各伝熱管内には
ほぼ等間の冷媒が流れる。したがって本発明によれば、
伝熱管全体としての液冷媒の流量の均等化を図ることが
できるので、熱交換器全体としての熱交換性能の向上を
図ることができる。

（実施例）以下本発明の実施例を第１図Ｊ３　Ｊ、び第２図に基づ
いて説明する。なお、第１図おＪ：び第２図中、第４図
と共通Ｊる部分には同一符号を付して、その重複した説
明を省略する。

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示す正面図であ
り、本実施例は伝熱管２０．２０・・・の管径ｄを図中
最下段のもの２０ｄから最上段のもの２０ｕへ行くに従
って次第に拡径づることにより、その流路抵抗を次第に
低減させて行くことに特徴があり、これ以外の構成は第
４図で示す従来例と同様であるので、第１図中、第４図
と共通する部分には同一符号を付している。

すなわち、各伝熱管２０．２０・・・は図中上下方向お
よび左右方向に等ピッチＰで−・対のヘッダ９゜１０間
に架設され、ぞの上下方向最下段にある伝熱管２０ｄの
管径ｄ１を最小径に形成し、その流路抵抗を最大に設定
している。

そして、この最下段の伝熱管２０ｄより図中上方へ行く
に従って各伝熱管２０．２０・・・の管径を順次拡径し
、最上段の伝熱管２０ｕの管径ｄ２を最大径に形成し、
その流路抵抗を最小に設定しており、各伝熱管２０ｄ、
２０・・・２０Ｕの流路抵抗を、各伝熱管２０ｄ、２０
・・・２０（」内を流れる冷媒流量が均等になるように
それぞれ設定している。

このために、各伝熱管２０の管径は第１図中、最下段２
０ｄから最上段２０ｕへ行くに従って順次拡径され、そ
の流路抵抗が順次低減されているので、その低減分だ【
）、図中上半部にある伝熱管２０ｕ、２０・・・の冷媒
の流量の増大を図ることができる。

次に、このように構成された熱交換器を第３図で示ず空
気調和機に室内側熱交換器３として組み込み、冷房運転
を行なう場合について説明する。

第３図で示す空気調和機について冷房運転を行なうと、
冷媒が図中破線矢印方向に循環し、キ１？ピラリチュー
１４で減圧された液冷媒が、下部冷媒管８ａを介して、
室内側熱交換器３の第１図で示す左側ヘッダ９に底部か
ら流入し、ここから各伝熱管２０ｄ、２０・・・２０ｕ
に分流される。

この分流の際、液冷媒は重力を受けるので、第１図中下
部にあって、下部冷媒管８ａの近傍にある伝熱管２０．
２０・・・、例えば最下段の伝熱管２０ｄにより多く液
冷媒が分流しようとするが、この最下段の伝熱管２０ｄ
の管径が最小径で流路抵抗が最大に設定されている一方
、各伝熱管２０゜２０・・・の管径ｄが上部へ行くに従
って順次拡径されて、流路抵抗が低減されているので、
最上段の伝熱管２０ｕにも最下段の伝熱管２０ｄとほぼ
等量の液冷媒が流れる。

したがって、各伝熱管２０ｄ、２０・・・２０ｕの冷媒
流量がほぼ均等化されて右側ヘッダ１０に流入し、その
流れ−でいる最中に液冷媒が蒸発する。

液冷媒が蒸発すると、その潜熱より周囲の熱を吸熱し、
各フィン１２を介して外気を冷却し、冷気を発生さぜる
熱交換を行なう。

この冷気は室内ノアン３ａにより室内へ送風され、冷房
づる。

このように室内側熱交換器３における熱交換作用は各伝
熱管２０ｄ、２０・・・２Ｏｕ内を流れる液冷媒の流量
がほぼ均等化されているので、各伝熱管２０ｄ、２０・
・・２０ＬＪ′ｃはぼ均等化されており、室内側熱交換
器３全体としての冷却性能、すなわち熱交換性能の向上
を図ることができる。

一方、第３図で示Ｊ空気調和機について暖房運転を行な
うと、冷媒が図中破線矢印方向に循環し、圧縮機１で圧
縮された高温高圧で気液二相の冷媒が四方弁２に案内さ
れて、上部冷媒管８ｂを通って室内側熱交換器３の第１
図で示す右側ヘッダ１０に流入する。

右側ヘッダ１０内に流入した気液二相の冷媒は圧力損失
の少ない液分が重力ににす、この右側ヘッダ１０の内底
部に滴化し、管径が小径で流路抵抗の高い、図中下部の
伝熱管２０ｄ等を通って左側ヘッダ９に流入する。

一方、気液二相の冷媒のガス分はその止車の軽さから図
中上部の伝熱管２０Ｕ、２０・・・を通って左側ヘッダ
９に流入するが、この冷媒のガス分は液分よりも圧力損
失が大きいので、流路抵抗の低い最上段の伝熱管２０ｕ
を流れるガス冷媒の流量が流路抵抗の高い最下段の伝熱
管２０ｄを流れる液冷媒の流量とほぼ等量となる。

したがって、各伝熱管２０ｄ、２０・・・２０１の冷媒
流量がほぼ均等化されて左側ヘッダ９に流入し、その流
れの最中に、高温冷媒が放熱し、各フィン１２を介して
外気を加熱して暖気を発生させる。

この暖気は室内ファン３ａにより室内等へ送風されて暖
房する。

このように室内側熱交換器３における熱交換作用は各伝
熱管２０ｄ、２０・・・２Ｏｕ内を流れる気液二相の冷
媒の流量がほぼ均等化されるので、各伝熱管２０ｄ、２
０・・・２０ｕで均等化されており、冷房運転時と同様
に室内側熱交換器３全体としての熱交換性能の向上を図
ることができる。

第２図は本発明の他の実施例を示しており、この実施例
は各伝熱管３０ｄ、３０・・・３０Ｕの管長を適宜調節
することにより流路抵抗を第２図中最下段３０ｄから展
設３００に向けて、次第に低減さゼているものである。

すなわち本実施例は全伝熱管３０ｄ、３０・・・３Ｑｕ
の管径を等径に形成する一方、下部冷媒管８ａの近傍に
ある図中最下段の伝熱管３０ｄの管長を最大にりるため
に所要長の蛇管に形成し、その流路抵抗を最大に設定し
ている。

一方、下部冷媒管８ａから最も離れた箇所に位置する図
中最上段の伝熱管３０Ｕの管長を最小にするために直状
に形成し、その流路抵抗を最小に設定しており、各伝熱
管３０ｄ、３０・・・３０ｕの流路抵抗を、各伝熱管３
０（１，３０・・・３ＯＵ内を流れる冷ｇｉｎが均等に
なるようにそれぞれ設定している。

そして、この最下段の伝熱管３０ｄから最下段の伝熱管
３０Ｕへ上方に行くに従って、各伝熱管３０．３０・・
・の管長を次第に短かくして、その流路抵抗を次第に低
減させている。

したがって本実施例においても、第１図で示づ上記実施
例と同様に冷暖分画運転時において、各伝熱管３０ｄ、
３０・・・３０ｕの流路抵抗を、下部冷媒管８ａの近傍
にある図中最下段３０ｄから最下段３０Ｕに行くに従っ
て次第に低減させているので、上記実施例と同様に、各
伝熱管３０ｄ、３０・・・３０ｕにおりる冷媒流量の均
等化を図ることができる。

その結果、各伝熱管３０ｄ、３０・・・３０Ｕにおける
熱交換の均等化を図ることができるので、室内側熱交換
器３仝体の熱交換性能の向上を図ることができる。

なお、上記実施例では本発明を空気調和機の室内側熱交
換器３に適用した場合について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、例えば第３図で示す室外
側熱交換器７に適用してもよく、熱交換器一般に適用す
ることができる。

また、上記各実施例ではパイプ外周にフィンを取り付け
たフィンドチューブ型の熱交換器について説明したが、
本発明はパイプを用いないラミネート型（ド［１ンカツ
ブ型）のものに適用してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、各伝熱管の流路抵抗を、
これに流れる冷媒流量を均等化するように設定したので
、全伝熱管を流れる冷媒流量の均等化を図ることができ
る。

したがって本発明によれば、各伝熱管の熱交換量の均等
化を図って、熱交換器全体としての熱交換性能の向上を
図ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の正面図、第２図は本発明の
他の実施例の正面図、第３図は一般的な空気調和機の冷
凍サイクル図、第４図は例えば第３図の空気調和機に組
み込まれる従来の熱交換器の斜視図である。３・・・室内側熱交換器、８ａ・・・下部冷媒管、８ｂ
・・・上部冷媒管、９・・・左側ヘッダ、１０川右側ヘ
ツダ、１１，２０．３０・・・伝熱管、２０Ｕ、３０Ｕ
・・・最上段伝熱管、２０ｄ、３０ｄ・・・最下段伝熱
管。代理人弁理士　　則　近　憲　佑

Claims

【特許請求の範囲】

対向配置された一対のヘッド同士を複数の伝熱管を介し
て連絡し、これら一対のヘッダの一方にはその下部に下
部冷媒管を、その他方のヘッダにはその上部に上部冷媒
管をそれぞれ接続する熱交換器において、上記各伝熱管
は、その流路抵抗を、これら各伝熱管内を流れる冷媒流
量が均等化するようにそれぞれ設定してなることを特徴
とする熱交換器。