JPH0325263A - 熱交換器 - 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］ 本発明は、冷凍サイクルに使用される熱交換器に関する
． ［従来の技術とその１裸題コ 冷凍サイクルの冷媒凝縮器は、チューブの冷媒通路断面
積が、供給される冷媒ｆＥ量によらず一定であり、通常
、相反する冷媒の流通速度と圧力損失とのバランスが、
最大冷媒流量時を基準として設定されている。

従って、アイドリング時などの冷媒流圭が少ない場合に
は、チューブを流れる冷媒の流通速度が低下することか
ら、通路断面積が適性値よりずれてしまい、その結果、
小流量時における冷媒凝縮器の性能が低下する課題を有
していた．本発明は上記事情に基づいてなされたもので
、その目的は、小流量時における性能を向上させた冷媒
凝縮器を提供することにある． ［課題を解決するための千段］ 本発明は上記目的を達戒するために、熱交換用の流体通
路である複数のチューブと、前記複数のチューブの一端
に接続された入口側ヘッダと、該入口側ヘッダに接続さ
れて、前記入口側ヘッダに熱交換用の流体を供給する流
入配管と、前記複数のチューブの他端に接続された出口
側ヘッダと、前記入口側ヘッダおよび前記出口側ヘッダ
の少なくともどちらか一方に接続され、前記複数のチュ
ーブを通って熱交換された流体を流出させる流出配管と
をＪ！Ｌ備した熱交換器において、前記入口側ヘッダと
前記出口側ヘッダのうち、少なくとも前記入口側ヘッダ
の内部を、前記流入配管が接続された第１室と他の室と
に区画するとともに、該他の室と前記第１室とを連通可
能に設けて、前記第１室と前記他の室とに供給された流
体が、前記複数のチューブを流れて前記流出配管に導か
れる第１流通経路、および、前記第１室のみに供給され
た流体が前記複数のチューブを流れて前記流出配管より
流出する際に、前記第１室より前記出口側ヘッダへ流れ
た後、前記他の室を介して前記流出配管に導かれること
で、前記第１流通経路より通路長が長く、かつ流路断面
積が小さく設けられた第２流通経路を形成し、流体流産
に応じて、前記第１流通経路と前記第２流通経路とを切
り替える流通経路切替手段を備えたことを技術的手段と
する。

［作用］ 上記構或よりなる本発明の熱交換器は、第１流通経路と
第２流通経路とが形成され、両方の流通経路が、流体流
量に応じて、流通経路切替手段により切り替えられる． 第１流通経路に切り替えた場合、熱交換用の流体は、入
口側ヘッダの第Ｆ室と他の室とに供給され、複数のチュ
ーブを流れて流出配管に導かれる。

第２流通経路に切り替えた場合、熱交換用の流体は、入
口側ヘッダの第１室のみに供給され、第１室より出口側
ヘッダへ流れる．その後、出口側ヘッダでＵターンして
、入口側ヘッダの他の室へ流れた後、流出配管に導かれ
る。

［発明の効果１ 本発明によれば、大流及時を基準として流路断面積を設
定した場合でも、流体流量の多いときには第１流通経路
を選択し、流体流産の少ないときには、第１流通経路よ
り流路断面積の小さい第２流通経路を選択することによ
り、大流量時と小流量時とで、流体流量に対する流路断
画積を適正に設定することができる． その結果、本発明の熱交ｔ＠器は、小流量時に、第２流
通経路のチューブを流れる流体の流速が速くなることか
ら、小流量時の性能を向上させることができる。

［実施例〕 次に、本発明の熱交換器を図面に示す・一実施例に基づ
き説明する。

第１図は、本発明の熟交換器である冷媒′ａ縮器を採用
した冷凍サイクルである。

本実施例の冷凍サイクル１は、冷媒圧縮機２、冷媒凝ｍ
器３、レシーバ４、膨脹弁５、冷媒蒸発器６より構成さ
れ、冷媒配管７によって環状に接続されている。下述す
る冷媒凝縮器３以外の各機能部品２、４、５、６は、周
知の構造を有するものである． 冷媒凝縮３３は、複数（本実施例では８本）のチューブ
８とコルゲートフイン９とを上．下方向に積層し、各チ
ューブ８の両端に入口側ヘッダ１０と出口側ヘッダ１１
とが接続されている。

各チューブ８は、耐蝕性に優れるとともに、熱伝達率の
高いアルミニウムまたはアルミニウム合金の押出し戒形
によるもので、断面形状が偏平な長円形を呈し、内部に
多数の冷媒流路（図示しない）が形成されいる。

コルゲートフィン９は、各チューブ８間を流れる空気と
、各チューブ８の冷媒流路を流れる冷媒との熱交換効率
を向上させるもので、チューブ８と同一材料であるアル
ミニウムの薄板を波状に屈曲戒形したものである。

入口側ヘッダ１０および出口側ヘッダ１１は、それぞれ
チューブ８と同一材料であるアルミニウム製の筒状容器
である。

各チェー１８の一端（第１図左側）に接続された入口曲
ヘッダ１０は、内部がセバレータ１２によって上室《本
発明の第１室）　　１）（ａと下室（本発明の池の室〉
１０ｂとの２室に区画されている．セバレータ１２は、
上から５本目と６本目のチューブ８の間に設けられてお
り、従って、王室１０Ｇと連通ずるチューブ８の流路断
面積が、全流路断面積の約２／３となる。

この入口側ヘッダ１０の上室１）（ａには、冷媒配管７
を介して冷媒圧縮機２から送られた気相冷媒を導入する
ための流入配管１３が接続され、下室１０ｂには、流入
配管１３から分岐して、電磁弁１４を介在させた分岐管
１５が接続されている。従って、電磁弁１４を開くこと
により、流入配管１３と分岐管１５とを介して上室１）
（ａと下室１０ｂとが通通される。

また、下室１０ｂと、各チェーブ８の池端に接続された
出口側ヘツダ１１とには、それぞれ電磁弁１６および電
磁弁１７を介在させた流出配管１８および流出配管１９
が接続されており、その流出配管１８と流出配管１９と
は、ｔ磁弁１６および電磁弁１７の下流で集合した後、
冷媒配管７を介してレシーバ４に連絡されている． 本実施例の冷媒凝縮器３は、電磁弁１４および電磁弁１
７を開くとともに、電磁弁１６を閉じることにより、流
入配管１３および分岐Ｉ′ｉ＃１５を介して上室１Ｏａ
と下室１０ｂとに供給された冷媒が、各チューブ８を流
れて出口側ヘッダ１１へ流入し、流出配管１９より流出
する本発明の第１流通経路（第２図実線矢印Ａで示す）
、および、電磁弁１４および電磁弁１７を閉じるととも
に、電磁弁１６を開くことにより、流入配管１３を介し
て上室１）（ａのみに供給された冷媒が、上５本のチュ
ーブ８を流れて出口側ヘッダ１１へ流入した後、下３本
のチューブ８を流れて下室１０ｂへ流入し、流出配管１
８より流出する本発明の第２流通経路（第３図実線矢印
Ｂで示す）が形成される。

従って、第２流通経路Ｂは、第１流通経路Ａより通路長
が長く、かつ流路断面積が小さく設けられる． なお、上記した電磁弁１４、１６、１７は、下述する制
御装置２０によって通電制御される．制御装置２０は、
最下端のチューブ８に熱的に接触して設けられて、チュ
ーブ８を流れる冷媒温度を検出する温度センサ２０ａ、
および流出配管１９寄りの出口圓ヘッダ１１内に配設さ
れて、出口側ヘッダ１１内の冷媒温度を検出する温度セ
ンサ２０ｂを備え、該温度センサ２０ａ、２０ｂの検出
値に基づいて、電磁弁１４、１６、１７の通電制御を行
う。

この制御装置２０の作動を、第４図に示すフローチャー
トに基づいて簡単に説明する． ステップＳ１で、温度センサ２０ａおよび温度センサ２
０ｂの検出温度Ｔ１および『２を入力し、ステップＳ２
へ進む． ステップＳ２で、検出温度１１と検出温度１２との温度
差じ１−７２１が、あらかじめ設定された温度差Ｔｏよ
り大きいか否かを判断する。ステップＳ２の判断結果が
ＹＥＳの場合は、ステップＳ３で、電磁弁１４および電
磁弁１７への通電を行う。

ステップＳ２の判断結果がＮＯの場合は、ステップＳ４
で、電磁弁１６への通電を行う。

なお、本発明の流通経路切替手段は、電磁弁１４、電磁
弁１６、電磁弁１７、および温度センサ２０ａと温度セ
ンサ２０ｂとを含む制御装置２０から構戒されている。

次に、本実施例の作動について説明する。

冷凍サイクル１の起動後、冷媒流量の多少に応じて、温
度センサ２０ａの検出温度］１と温度センサ２０ｂの検
出温度Ｔ２との温度差が変化する。つまり、冷媒流量が
多い場合には温度差が大きくなり、冷媒流１が少ない場
合には温度差が小さくなる．従って、温度センサ２０ａ
の検出温度Ｔ１と温度センサ２０ｂの検出温度１２との
温度差ＩＴ１−７２１が、あらかじめ設定された温度差
ｒＯより大きい場合には、制御装ｔ２０を介して、電磁
弁１４および電磁弁１７が通電されるとともに、電磁弁
１６は通電を停止される。

この結果、冷媒圧縮機２から送られた大ｆｆｌＪ＆の気
相冷媒は、流入配管１３と分岐管１５とを介して、入口
側ヘッダ１０の上室１）（ａと下室１０ｂとに供給され
、第２図に示すように、第１流通経路Ａを通って、流出
配管１９より流出する． 一方、温度センサ２Ｑａの検出温［Ｔ１と温度センサ２
０ｂの検出温度１２との温度差Ｉ７１−７２１が、あら
かじめ設定された温度差１０より小さい場合には、制御
装ｉｉｆ２０を介して、電磁弁１４および電磁弁１７へ
の通電が停止されるとともに、電磁弁１６が通電される
。

この結果、冷媒圧ｍ機２から送られた小流産の気相冷媒
は、流入配管１３を介して入口側ヘツダ１０の上室１）
（ａのみに供給され、第３図に示すように、第２流通経
路Ｂを通って、流出配管１８より流出する。

このように、本実施例の冷媒凝縮器３は、流路断面積の
異なる２つの冷媒流通経路を形成し、大流量時には流路
断面積の大きい第１流通経路Ａを選択し、小流量時には
流路断面積の小さい第２流通経路Ｂを選択することで、
大流量時と小流産時とで、冷媒流量に対する流路断面積
を適正に設定することができる。

その結果、大流量時を基準として流路断面積を設定した
場合でも、小流量時に、第２流通経路Ｂを流れる冷媒の
流速が速くなることから、小流量時の性能を向上させる
ことができる． 第５図に本発明の第２実施例を示す。

本実施例では、第５図に示すように、冷媒蒸発器６から
流出した冷媒の温度を検出する温度センサ２０ｃと、冷
媒圧縮機２の回転数を検出する回転速度センサ２０ｄを
設け、温度センサ２０ｃの検出値と回転遠度センサ２０
（Ｉの検出値との積に基づいて，ｔｒａ弁１４、１６、
１７の通電制御を行うものである。

つまり、冷媒圧縮機２から吐出される冷媒流量が多い場
合には、温度センサ２０ｃの検出温度１３と回転速度セ
ンサ２０ｄの検出速度Ｖεの積が大きくなり、冷媒圧縮
機２から吐出される冷媒流憬が少ない場合には、温度セ
ンサ２０ｃの検出温度Ｔ３と回転速度センサ２０ｄの検
出速度Ｖとの積が小さくなる。

従って、制御装！２０は、温度センサ２０Ｃと回転速度
センサ２０ｄの検出値を入力し、温度センサ２ＯＣの検
出温度１３と、回転速度センサ２０ｄの検出速度■との
積が基準値より大きい場合には、電磁弁１４および電磁
弁１７への通電を行うとともに、電磁弁１６への通電を
停止する． この結果、大流量時に対応した第１流通経路Ａが選択さ
れる． 一方、温度センサ２０ｃの検出温度１３と、回転速度セ
ンサ２０ｄの検出速度Ｖとの積が基準値より小さい場合
には、電磁弁１４および電磁弁１７への通電を停止する
とともに、電磁弁１６への通電を行う。

この結果、小ｉｉ時に対応した第２流通経路Ｂが選択さ
れる． （変形例〉 上述した実施例では、大流量時における冷媒の流れを、
入口側ヘッダ１０から出口側ヘッダ１１へ向かう一方向
の流れとしたが、出口側ヘッダ１１内にもセパレータを
設けて、大流量時に、冷媒圧縮機２から供給された冷媒
が、入口側ヘッダ１０と出口側ヘッダ１１との間をＵタ
ーン、あるいは蛇行状に流れるように設定し、小流量時
には、大流量時よりさらにターン数を多く設定すること
で、冷媒流路断面積を変化させてもよい。

なお、本発明の熱交換器を冷媒Ｗ縮器として例示したが
、冷媒蒸発器に適用してもよい．

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例を示すもので
、第１図は本発明の冷媒凝縮器を採用した冷凍サイクル
図、第２図および第３図は冷媒の流れを示す説明図、第
４図は制御装置の作動を示すフローチャートである。 第５図は本発明の第２実施例を示す冷凍サイクル図であ
る． 図中 ３・・・冷媒ａ縮器（熱交換器〉 ８・・・チューブ １０・・・入口側ヘッダ １）（ａ・・・上室（第１室）　　　１０ｂ・・・下室
（池の室〉１１・・・出口側ヘッダ １３・・・流入配管 １４、１６、１７・・・電磁弁く流通経路切替手段〉１
８、１９・・・流出配管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）熱交換用の流体通路である複数のチューブと
   、 （ｂ）前記複数のチューブの一端に接続された入口側ヘ
   ッダと、 （ｃ）前記入口側ヘッダに接続されて、前記入口側ヘッ
   ダに熱交換用の流体を供給する流入配管と、（ｄ）前記
   複数のチューブの他端に接続された出口側ヘッダと、 （ｅ）前記入口側ヘッダおよび前記出口側ヘッダの少な
   くともどちらか一方に接続され、前記複数のチューブを
   通って熱交換された流体を流出させる流出配管と を具備した熱交換器において、 前記入口側ヘッダと前記出口側ヘッダのうち、少なくと
   も前記入口側ヘッダの内部を、前記流入配管が接続され
   た第１室と他の室とに区画するとともに、該他の室と前
   記第１室とを連通可能に設けて、前記第１室と前記他の
   室とに供給された流体が、前記複数のチューブを流れて
   前記流出配管に導かれる第１流通経路、および、前記第
   １室のみに供給された流体が前記複数のチューブを流れ
   て前記流出配管より流出する際に、前記第１室より前記
   出口側ヘッダへ流れた後、前記他の室を介して前記流出
   配管に導かれることで、前記第１流通経路より通路長が
   長く、かつ流路断面積が小さく設けられた第２流通経路
   を形成し、 流体流量に応じて、前記第１流通経路と前記第２流通経
   路とを切り替える流通経路切替手段を備えたことを特徴
   とする熱交換器。