JPH04295599A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPH04295599A
JPH04295599A JP5991191A JP5991191A JPH04295599A JP H04295599 A JPH04295599 A JP H04295599A JP 5991191 A JP5991191 A JP 5991191A JP 5991191 A JP5991191 A JP 5991191A JP H04295599 A JPH04295599 A JP H04295599A
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JP
Japan
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heat exchanger
refrigerant
flow divider
tube
heat
Prior art date
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Pending
Application number
JP5991191A
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English (en)
Inventor
Takeshi Matsunaga
剛 松永
Koichi Nakayama
浩一 中山
Teruhiko Taira
輝彦 平
Kaoru Kato
薫 加藤
Takumi Sunahata
砂畠 巧
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Refrigeration Co
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷凍機器や空調機器等
において、ヘッダー管として用いられる分流器を有した
熱交換器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、冷凍システムのマルチ化及び熱交
換器の伝熱管細径化に伴う複数回路化に対応するために
例えば実開昭63−17369号公報のようにヘッダー
管等の冷媒分流器が多用されている。
【0003】以下、図面を参照しながら、上述した従来
の熱交換器の一例について説明を行う。図5は従来の熱
交換器を示す。図5において1は熱交換器で、両端が封
止された筒状のヘッダー分流器2,3には複数の伝熱管
4a,4bが接合され、伝熱管4a、4bにはフィン5
が複数配設されている。ヘッダー分流器2には仕切り2
aの上下に冷媒の出入口管6,7が取りつけられ、伝熱
管4a,4b内を流れる冷媒回路を構成している。
【0004】以上のように構成された熱交換器について
、以下図面を用いてその動作を説明する。
【0005】まず、第一の動作として、熱交換器1が蒸
発器として用いられた場合を説明する。図5において出
入口管7からヘッダー分流器2に流入した気液2相状態
の冷媒は仕切り2aより下方の複数の伝熱管4bにそれ
ぞれ分割されて流出する。そして伝熱管4bに多数配設
されたフィン5を介して空気等の気体と熱交換をするこ
とで蒸発しながらヘッダー分流器3へ流入する。ヘッダ
ー分流器3内部で合流した冷媒は上方へ向かい、仕切り
2aより上方の複数の伝熱管4aにそれぞれ分割されて
流出する。そして再度蒸発しながらヘッダー分流器2へ
流入し、ヘッダー分流器2に取りつけられた出入口管6
から流出する。
【0006】図6はヘッダー分流器3の拡大断面図で冷
媒が流動する様子を示しており、図中の矢印は冷媒流の
方向を示している。伝熱管4bからヘッダー分流器3に
流入して合流した冷媒は、気体と液体との2相状態であ
り、運転条件(冷媒の循環量、冷媒の乾き度等)により
、不規則で不安定な状態である。
【0007】次に、第2の動作として熱交換器1が凝縮
器として用いられた場合を図面を用いて説明する。
【0008】図5において出入口管6からヘッダー分流
器2に流入した気相状態の冷媒は仕切り2aより上方の
複数の伝熱管4aにそれぞれ分割されて流出する。そし
て伝熱管4aに多数配設されたフィン5を介して空気等
の気体と熱交換をすることで凝縮しながらヘッダー分流
器3へ流入する。ヘッダー分流器3内部で合流した冷媒
は下方へ向かい、仕切り2aより下方の複数の伝熱管4
aにそれぞれ分割されて流出する。そして再度凝縮しな
がらヘッダー分流器2へ流入し、ヘッダー分流器2に取
りつけられた出入口管7から流出する。
【0009】冷媒の流動する様子は、蒸発器として図6
で説明した場合と流れは逆になるが、気体と液体との2
相状態で不規則、不安定な状態は同じであり、さらにこ
の場合、ヘッダー分流器3や、伝熱管4a,4bの下部
に冷媒の液溜まり部ができ、しかも変動する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、熱交換器1を蒸発器として用いた際にヘ
ッダー分流器3に流入した気液2相状態の冷媒は気体と
液滴に分離した状態であり、特に液滴は重力の影響で複
数の伝熱管4aに流出する際、比較的下方の伝熱管4a
に流出し、比較的上方の伝熱管4aには蒸発が終了した
気体が多く流出する。この為その後は、比較的上方の伝
熱管4aでは蒸発があまり行われなくなる。又この状態
は運転条件により変動し、非常に不安定な状態でもある
。この為、熱交換器の熱交換効率が低下ししかも安定し
た蒸発特性を維持できないという課題を有していた。
【0011】そこで本発明は、蒸発器として用いられた
場合に冷媒を各伝熱管に均等に分配する分流器を有する
ことで、効率よく安定して熱交換が行えることを第1の
目的としている。
【0012】次に熱交換器1を凝縮器として用いた際に
ヘッダー分流器3に流入した気液2相状態の冷媒はやは
り気体と液滴に分離した状態であり、特に液滴は重力の
影響で分流器4b内の下方に液溜まりを形成し、比較的
下方の伝熱管4bに凝縮の終了した液冷媒が流出し、比
較的上方の伝熱管4bには未凝縮の気体が多く流出する
。この為その後は、比較的下方の伝熱管では凝縮があま
り行われなくなる。又この状態も運転条件により変動し
非常に不安定な状態である。この為熱交換器1の熱交換
効率が低下し、しかも安定した凝縮特性を維持できない
という課題を有していた。
【0013】そこで本発明は、凝縮器として用いられた
場合に冷媒を各伝熱管に均等に分配する分流器を有する
ことで、効率よく安定して熱交換が行えることを第2の
目的としている。そしてこれら第1の目的と第2の目的
を同時に解決する分流器を設けた熱交換器を提供するも
のである。
【0014】
【課題を解決するための手段】そこで前記の目的を達成
するために本発明の熱交換器は、円状又は偏平状の伝熱
管と板状の伝熱フィンから構成され、その一端又は両端
に外管と螺旋状凹凸になった内管との間に冷媒通路を形
成した二重構造のヘッダー分流器を設けており、その分
流器の内管の両端は外管の内径大に拡管され、外管の両
端はテーパー状に拡管されたものである。
【0015】又、円状又は偏平状の伝熱管と板状の伝熱
フィンから構成され、その一端又は両端に外管と内管か
らなりその間に複数の円軸方向の仕切りからなる一体構
造のヘッダー分流器を設けたものである。
【0016】
【作用】本発明の熱交換器は、上記の構成の外管と内管
の隙間からなる螺旋状の冷媒通路によって気液2相の冷
媒を均質に攪拌混合し、複数の伝熱管に均等に分配する
ことにより、効率よく熱交換を行える。
【0017】又、外管と内管による仕切りからなる比較
的微細な冷媒通路により冷媒流速を高め液溜まりを少な
くして、気液2相の冷媒を均質に混合し、複数の伝熱管
に均等に分配することにより効率よく熱交換を行える。
【0018】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。図1は本発明の実施例の熱交換器の全体を示す
もので、図2は、図1のヘッダー分流器のを示す拡大断
面図である。11は熱交換器で、両端が封止された二重
構造のヘッダー分流器12,13は複数の伝熱管14a
,14bが接合され、伝熱管14a,14bにはフィン
15が複数枚配設されている。ヘッダー分流器12,1
3は外管16と内管17とからなり、内管17は螺旋状
の凹凸17aを有している。この外管16と内管17の
間に冷媒通路18が形成されており、出入口管19,2
0に通じている。
【0019】以上のように構成された熱交換器11につ
いて、以下図1を用いてその動作を説明する。
【0020】蒸発器として用いられる場合は、気体と液
滴とに分離した気液2相状態の冷媒が出入口管19から
、一方凝縮器として用いられる場合は気相状態の冷媒が
出入口管20からヘッダー分流器12の冷媒通路18へ
流入する。そこで蒸発器の場合は冷媒通路18内の螺旋
状の凹凸17aにより気体と液体は混合攪拌され、均質
な状態になる。その状態で、伝熱管14bに均等に分割
されて熱交換されながらもう一方のヘッダー分流器13
に到り、合流する。そこでは蒸発器の場合は下方から上
方へ流れながら、再度、螺旋状の凹凸17aにより気体
と液体は混合攪拌され、伝熱管14aに均等分配しなが
ら流出していく。又、凝縮器として使用する場合は蒸発
器と逆の冷凍サイクルになる。
【0021】以上のように本実施例によれば、ヘッダー
分流器12によって各伝熱管14a,14bに均等に冷
媒を分配することによって、熱交換器11は効率よく安
定して熱交換を行える。
【0022】尚、本実施例では熱交換器の両端にヘッダ
ー分流器を具備したが、配管構成よっては片端あるいは
一部のみでもよく、それ以外の部分は伝熱管をU曲げし
たりUベンド管をろう付けして構成しても良いことは言
うまでもない。
【0023】以下本発明のヘッダー分流器12,13は
、内管17は螺旋上の凹凸17aを有しており、その外
寸は外管16の内寸よりも当然小さく、内管を挿入しや
すくしている。内管17の両端17bは外管16と封止
するため、外管16の内寸まで拡管されている。外管1
6の両端16aは内管17とのろう付け21による封止
をし易くするため、テーパー状に拡管されており、その
結果、ろう材21の充填部ができ、ろう付けによる封止
がし易くなっている。
【0024】以下、本発明の他の実施例を図面を参照し
ながら説明する。図3は本発明の他の実施例の熱交換器
の全体を示すもので、図4はそのヘッダー分流器の拡大
断面図である。図3の31は熱交換器で、両端が封止さ
れた二重構造のヘッダー分流器32,33には複数の伝
熱管34a,34bが接合され、伝熱管34a,34b
にはフィン35が複数枚配設されている。ヘッダー分流
器32,33は外管36と内管37とからなる二重構造
を構成しており,外管36と内管37の間には複数の円
軸方向の仕切り38よる冷媒通路39が形成されて出入
口管40,41に通じている。
【0025】以上のように構成された熱交換器31につ
いて、以下図3を用いてその動作を説明する。
【0026】蒸発器として用いられる場合は、気体と液
滴とに分離した気液2相状態の冷媒が出入口管40から
、一方凝縮器として用いられる場合は気相状態の冷媒が
出入口管41からヘッダー分流器32の冷媒通路39へ
流入する。そこで蒸発器の場合は、この冷媒通路39が
比較的微細なため、冷媒流速を高めて液滴を分離するこ
となく、むしろ均質な状態になる。その状態で、伝熱管
34bに均等に分割されて熱交換されながらもう一方の
ヘッダー分流器33に到り、合流する。そこでは蒸発器
の場合は下方から上方へ流れ、伝熱管34aに均等分配
しながら流出していく。又、凝縮器として使用する場合
は蒸発器と逆の冷凍サイクルになる。
【0027】尚、特に凝縮器の場合は冷媒通路39が比
較的微細なため冷媒の持つ動圧が減らないので、気液が
分離することがなくしかも液溜まりも少ないことから、
特に伝熱管34aへの均等分配に効果が確認されている
【0028】以上のように、本実施例によれば、ヘッダ
ー分流器32,33によって各伝熱管34a,34bに
均等に冷媒を分配することによって、熱交換器31は効
率よく熱交換を行える。またこのヘッダー分流器は一体
構造の押出し型材で容易に成型出来る。
【0029】尚、本実施例では熱交換器の両端にヘッダ
ー分流器を具備したが、配管構成よっては片端あるいは
一部のみでもよく、それ以外の部分は伝熱管をU曲げし
たりUベンド管をろう付けして構成しても良いことは言
うまでもない。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明の熱交換器について
、以下の効果が得られる。
【0031】本第1の発明の熱交換器は、上記の構成の
外管と内管の隙間からなる螺旋状の冷媒通路によって気
液2相の冷媒を均質に攪拌混合し、複数の伝熱管に均等
に分配することにより、効率よく熱交換を行える。
【0032】又、そのヘッダー分流器の両端部に内管と
外管のそれぞれの間にろう付けに必要な適正なクリアラ
ンスを保ち、容易に経済的にろう付けして封止し、冷媒
通路を形成するものである。
【0033】又、ヘッダー分流器の外管と内管による仕
切りからなる比較的微細な冷媒通路により、冷媒流速を
高めて液溜まりをつくることなく気液2相の冷媒を均質
に混合し、複数の伝熱管に均等に分配することにより、
効率よく熱交換を行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱交換器の一実施例における熱交換器
の外観図
【図2】図1の熱交換器のヘッダー分流器の拡大断面図
【図3】本発明の熱交換器の他の実施例における熱交換
器の正面図
【図4】図3の熱交換器のヘッダー分流器の拡大断面図
【図5】従来の熱交換器を示す正面図
【図6】図5の熱交換器を蒸発器として用いた場合の冷
媒状態を示すヘッダー分流器の拡大断面図
【符号の説明】
11,31  熱交換器 12,13,32,33  ヘッダー分流器14a,1
4b,34a,34b  伝熱管15,35  フィン 16,36  外管 17,37  内管 18,38  冷媒通路 16a  外管の両端 17a  螺旋状の凹凸 17b  内管の両端 39  仕切り

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  円状又は偏平状の伝熱管と、板状の伝
    熱フィンと、前記伝熱管の一端又は両端に、外管と螺旋
    状凹凸になった内管との間に冷媒通路を形成した二重構
    造のヘッダー分流器を設けたことを特徴とする熱交換器
  2. 【請求項2】  前記ヘッダー分流器の前記内管の両端
    は前記外管の内径大に拡管され、前記外管の両端はテー
    パー状に拡管されたことを特徴とする特許請求項第1項
    記載の熱交換器。
  3. 【請求項3】  円状又は偏平状の伝熱管と、板状の伝
    熱フィンと、外管と内管からなりその間に複数の円軸方
    向の仕切りからなる一体構造のヘッダー分流器を設けた
    ことを特徴とする熱交換器。
JP5991191A 1991-03-25 1991-03-25 熱交換器 Pending JPH04295599A (ja)

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