JPH08503294A - 一体型熱交換デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 主蒸発器、蒸発部と凝縮部とを有する二分割型ヒートパイプ、ならびにエンドプレートを有する環境コントロール装置内に設置された一体型熱交換デバイス。上記主蒸発器、蒸発部および凝縮部はエンドプレートに載置され、これにより一体型に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】 一体型熱交換デバイス 「発明の背景」 本発明は、受動的熱伝達デバイスに関し、詳しくは、二分割型のヒートパイプ であって、別個の空調器の蒸発器とともに用いられて、外部のエネルギーの付加 なしに高熱流の輸送を行うヒートパイプに関する。 所謂ヒートパイプはよく知られているものであり、通常、凝縮部と蒸発部とを 閉システムとして互いに接続した構成を有するものである。 図１および２に示すように、Ｕ字型ヒートパイプを連結して蛇行状ヒートパイ プとしたものを用いることによって、ヒートパイプの製造および設置コストを低 減することが提案されている。Ｕ字型管を用いることで製造コストは低減される 。しかしながら、蛇行状コイルはヒートパイプ中の流体の移動を阻害し、このた め効率が低下すると考えられていた。このような蛇行状熱交換器をヒートパイプ として有用なものとする方法としては、熱交換器を垂直に立てて、個々のコイル の頂部が凝縮部として、底部が蒸発部として作動するようにすることが挙げられ る。全管に一度に注入することを可能とするために必要な相互連結部になるであ ろうと考えられたものを提供するために、個々のコイルはマニホルドされている 。図１では、ヒートパイプの個々のＵ字管３０Ａの端部は、作動液が自由に管間 を移動し得るようにマニホルドされている。これにより、液体のレベル３４Ａが 全管内で同一とされている。さらに具体的には、Ｕ字管の底部３５Ａに孔が設け られ、小サイズの銅管３６Ａが該孔にろう付けされて、これらＵ字管をその低端 部にて連結している。隣接するＵ字管の開口端部は直管３７Ａによって互いにマ ニホルドされている。これにより得られた連結によって、隣接する管の端部間が 自由に連絡され、全ての管内で作動液レベルが一定に保たれる。各々の管３０Ａ 内には微細溝３３が形成され、個々の管はアルミニウムフィン３２にはめ込まれ てヒートパイプ式熱交換器を形成している。 蛇行状熱交換器を用いた構成の他の例では、２つの水平な熱交換器を互いに接 続して、該２つの水平な蛇行状熱交換器の下方にある方を蒸発部として動作させ 、 上方にある方を凝縮部として動作させるようにしてもよい。図２に示すように、 下方部分のＵ字管６０Ａを一番目の銅管６３Ａによりマニホルドし、上方部分の Ｕ字管６１Ａを二番目の銅管６４Ａで同様にマニホルドすることが必要と考えら れた。このようにマニホルドされた管の上端は、蒸気管の役割を果たす一番目の 銅連結管６２Ａで連結され、これら管の下端は、作動液還流管の役割を果たす二 番目の銅連結管６５Ａで連結されている。 図１および２に示したデバイスのそれぞれはよく動作する。しかしながら、い ずれのデバイスも製造および設置費が高く、このためこれを適用するには不適な 場合が多い。 ヒートパイプを用いて、空調システムの除湿の能力や効率を向上させることも 知られている。このようなシステムの一例が１９８６年８月２６日にカーン・デ ィンに発行された米国特許第４，６０７，４９８号に記載されている。図３に示 すように、このような空調システム１１０は、主蒸発器１２４と、気温が低く湿 度の高い時にシステムの除湿能力を向上させるために備えられたヒートパイプ式 熱交換器１２６とを有するものである。このヒートパイプは、図２で示したよう な、一対のマニホルドされた熱交換器で構成される。一番目の熱交換器１２８は 蒸発部として動作し、空調器の入口と主コイル１２４との間に配置されている。 二番目のマニホルドされた熱交換器１３０は主蒸発器１２４とハウジングの出口 との間に配置され、ヒートパイプの凝縮部として動作している。熱部分１２８と １３０とは蒸気管１３４と還流管１４０とで相互に連結されている。 ヒートパイプ式熱交換器１２４は以下のようにして動作する。 暖かい空気が入口よりハウジング内に入ると、蒸発部１２８を通過する際に僅 かに冷却され、該蒸発部内にある作動液を蒸発させる。空気は次に主蒸発器１２ ４を通過し、さらに冷却される。この間に、蒸発した作動液は蒸発部１２８のヘ ッダーから上昇して導管１３４を通り、凝縮部１３０のヘッダーに入り込む。凝 縮部１３０内の作動液は、主蒸発器１２４を出てきた空気により冷却され、液化 すると同時にその空気を再加熱する。液化した作動液は下方へ流れ、導管１４０ を通って蒸発部１２８の入口に流れ込み、このプロセスが繰り返される。 上記ヒートパイプは空調器の効率を大きく改善するものの、マニホルドされた ヒートパイプでは蛇行状コイルの機械加工工程を増やす必要があり、コイルの端 にヘッダーを接続する必要がある。それ故、製造するのに比較的困難でありコス トもかかる。このため、このようなヒートパイプのコストによって、多くの従来 の空調システムも含め多くの用途に使用することが非実用的となっていると考え られる。 また、上記した空調システムでは、主たる空調器の蒸発器１２４、ヒートパイ プ式熱交換器の蒸発部１２８およびヒートパイプ式熱交換器の凝縮部１３０はい ずれも個別の部品として製造される。空調システムの組立の際には、空調器の蒸 発器１２４とヒートパイプ凝縮部１３０および蒸発部１２８とは図３のように配 置され、ヒートパイプの各部品は個々のエンドプレートに接続され、次にこのエ ンドプレートが空調システムのハウジングに接続される。あるいは、ヒートパイ プ部品をハウジングに直接接続してもよい。さらに、Ｕ字管６１Ａ、６０Ａを、 エンドプレートまたはハウジングの開口部内に配置し、それぞれ従来法により拡 張してエンドプレートの開口部内に圧着させるようにするのが一般的である。蒸 発コイルも同様にして空調システムに配設される。二分割ヒートパイプと蒸発器 との設置が完了すると、図２で示すように二分割ヒートパイプのＵ字管６１Ａ、 ６０Ａの開口端はマニホルド６４Ａ、６５Ａに接続されるか、あるいは図５で示 されるようにＵ字屈曲管６７に接続される。蒸発器の開口端も同様に通常のマニ ホルドまたはＵ字屈曲管に接続される。この後、二分割ヒートパイプと蒸発器と のＵ字管は真空状態にされ作動液が注入される。 上記の空調システム内での熱交換デバイスの組立方法は非常に労働集約的で、 空調システムの構成によっては実施不可能な場合もある。 「発明の概要」 本発明の目的は、製造が容易で自動組立工程による製造にも対応できる一体型 熱交換デバイスを提供することにある。 また、本発明の別の目的は、室内用空調器や、ホテル、モーテル、学校で使用 されているようなパッケージ・ターミナル・エアコンディショナ（ＰＴＡＣ）の ような小型空調ユニットに使用し得る小型熱交換デバイスを提供することにある 。 上記目的は、環境制御装置内に配設される一体型熱交換デバイスであって、主 蒸発器と、蒸発部および凝縮部を有する二分割型ヒートパイプと、上記主蒸発器 ならびにヒートパイプ蒸発部および凝縮部を搭載して一体型とするエンドプレー トとを有してなる一体型熱交換デバイスを提供することにより達成される。 本発明のさらに別の目的は、ヒートパイプ熱交換器の各部と空調の主蒸発器と の間の熱伝導を最小限にした熱交換デバイスを提供することにある。 この目的は、主蒸発器を取り囲むフィンと、二分割型ヒートパイプの蒸発部お よび凝縮部を取り囲むフィンとを小さな間隙によって分離した熱交換デバイスを 提供することによって達成される。 本発明のさらにまた別の目的は、従来の除湿器に比してより効率的に室内の除 湿を行うために除湿器内で使用し得る熱交換デバイスを提供することにある。 この目的は、蒸発部と凝縮部とが除湿器の主蒸発器を囲み、ヒートパイプの凝 縮部より下流に除湿器の凝縮器を配置するようにした二分割型ヒートパイプを提 供することによって達成される。 本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の詳細な記述から当業者に明らか となるだろう。ただし言うまでもなく、詳細な記述および実施例は、本発明の好 ましい態様を示すものであるが、例示のためのものであって、発明を限定するも のではない。本発明の範囲内で、その精神を逸脱することなく、数多の変更およ び修正を行うことができ、本発明はかかる修正を全て含むものである。 「図面の簡単な説明」 本発明の上記およびその他の目的は、添付の図面が参照され以下の詳細な説明 から本発明がより明瞭に理解されるにしたがって、より容易に明らかになるであ ろう。図面において、同じ参照番号は全体を通じて同じ部分を示す。 図１は、従来の蛇行状ヒートパイプの概略側断面図である。 図２は、従来の二分割型ヒートパイプ式熱交換器の斜視図である。 図３は、空調システムにおける二分割型ヒートパイプ式熱交換器の従来の配置 を示す図である。 図４は、本発明の蛇行状ヒートパイプ交換器の概略正面断面図である。 図５は、本発明にしたがって構成された二分割型蛇行状ヒートパイプ式熱交換 器である。 図６は、二分割型ヒートパイプを多数積み重ねた、本発明にしたがって構成さ れた二分割型ヒートパイプ式熱交換器の斜視図である。 図７は、空調システム内における蛇行状ヒートパイプ式熱交換器の配置方法を 示す図である。 図８は、図７のヒートパイプ式熱交換器を空調システムと共に作動させる方法 を示す図である。 図９は、空調システム内における二分割型ヒートパイプ式熱交換器の配置を示 す図である。 図１０は、空調システム内における二分割型ヒートパイプ式熱交換器の他の配 置を示す図である。 図１１は、エンドプレートで二分割型ヒートパイプ式熱交換器の各部と空調シ ステムの蒸発器とを接続して一体型とした状態を示す本発明の熱交換デバイスの 概略図である。 図１２は、図１１の本発明の熱交換デバイスの上面図である。 図１３は、本発明の熱交換デバイスの２番目の実施例の一枚のフィンの概略図 である。 図１４は、図１３のフィンの一部の概略図である。 図１５は、図１３のフィンの一部の概略図である。 図１６は、本発明の熱交換デバイスを垂直状態に立てた別の実施例を示す概略 図である。 図１７は、本発明の熱交換デバイスを垂直状態に立てた別の実施例を示す概略 図である。 図１８は、本発明の熱交換デバイスを傾斜させた別の実施例を示す概略図であ る。 図１９は、除湿器内に設置した本発明の熱交換デバイスを示す概略図である。 図２０は、傾斜した位置で除湿器内に設置した本発明の熱交換デバイスを示す 概略図である。 図２１は、Ｕターン気流構成において配置した本発明の熱交換デバイスを示す 概略図である。 「好ましい実施態様の詳細な説明」 本発明によれば、個々の管の端部が直管あるいはその他の通常のコネクターで 互いにマニホルドされていない蛇行状ヒートパイプの形状を有するヒートパイプ 式熱交換器が得られる。これに代えて、Ｕ字屈曲管で接続して連続したコイルと したヒートパイプでも適切に機能することが見出された。 図４に示すのは、本発明にしたがって構成されたヒートパイプ式熱交換器３８ であり、複数のＵ字型管３０を有し、該Ｕ字型管３０が、隣接する管３０の開口 端部を相互に接続するＵ字屈曲管３１によって互いにマニホルドされ、これによ って蛇行状ヒートパイプ３６が形成されている。上記ヒートパイプは、好ましく はアルミニウムよりなる熱伝導性のフィン３２にはめ込まれ、蛇行状ヒートパイ プ式熱交換器３８を形成している。個々の管３０はウィックを含まず、代わりに 熱伝達性向上のために内壁に微細溝３３が形成されている。 図４のヒートパイプ式熱交換器３８を使用のために準備する際には、ヒートパ イプを真空状態にした後、蛇行状ヒートパイプ３６の端管３５の開口端部より所 定量の作動液３４を注入する。安定した作動状態にある際に、各管３０を個別の ヒートパイプとして十分に機能させ得る量の作動液が各管内に存在するよう、十 分な量の作動液を注入する必要がある。これまで、個々の管内でこのような流体 のレベルを得るには、図１および２に関し先に述べたように個々の管をマニホル ドするしかないと考えられていた。ところが、かかるマニホルドは必要なく、注 入された流体は、デバイスの通常の操作を開始して二、三分後に、図４に示すよ うに管内に均等に分配されることが見出された。したがって、従来の蛇行状ヒー トパイプの連結管や直管マニホルドは必要でないことがわかった。 図５においては、蛇行状ヒートパイプ６４は２つの別々の部品として示されて いる。本発明のこの実施態様によるヒートパイプは、蛇行状コイル６０および６ １を有し、これらは蒸発部として機能する低位置にある蛇行部分６５と、凝縮部 として機能する高位置にある蛇行部分６６とを形成している。前記した態様と同 様に、蛇行状コイル６０、６１の各々は、直管銅管ではなくＵ字屈曲管６７によ って隣接する開口端部をマニホルドした複数のＵ字管を有する。この配置によれ ば、図２のマニホルドされたデバイスと同等の機能が得られるが、図２のデバイ スよりもかなりコストが低く、製造も容易である。上記２つの蛇行部分６５と６ ６とは、蒸気管６２と還流管６３とで互いに連結されて、二分割型ヒートパイプ ６４を形成している。蒸気管６２は、端管６８と６９とをそれぞれの開口端部で 連結し、一方還流管６３は、端管６８Ａと６９Ａとをそれぞれの開口端部で連結 している。所望により、図６に示すように二分割型ヒートパイプ７０を数個積み 重ねて蒸気および還流管７１、７３で連結し、各々が複数の蛇行状コイルを含む 蒸発部７４および凝縮部７６を有する一つのヒートパイプ式熱交換器７２を形成 することもできる。図４の態様に示すように、ヒートパイプ式熱交換器の各部分 はアルミニウムフィン７８にはめ込まれ、これにより熱交換を促進するようにし ている。さらに、高位置および低位置の蛇行状部分６６、６５にはそれぞれ３本 のＵ字管が示されているが、システムのニーズによって、二分割型ヒートパイプ 式熱交換器のそれぞれの部品のＵ字管の本数を変えることができる。 本発明のヒートパイプおよびヒートパイプ式熱交換器を用いて、従来の空調シ ステムの除湿能力を向上させることができる。より具体的には、蛇行状ヒートパ イプ式熱交換器の蒸発部を空調器の主蒸発器の上流に設置して、主蒸発器を通過 する空気を予め冷却することができ、また凝縮部を主蒸発器の下流に設置して、 主蒸発器で過冷却された空気を再加熱することができる。 図７に示すように、蛇行状ヒートパイプ式熱交換器８９の蛇行状ヒートパイプ の蒸発部８０を、空調器の主蒸発器８５へ至る暖かい帰還空気の通路８２に設置 し、凝縮部８１を主蒸発器８５の下流で、冷気供給通路８８に設置することによ って、蛇行状ヒートパイプ式熱交換器８９を従来の空調システムに設置すること ができる。この配置によって、作動液は蒸発部８０で蒸発し凝縮部８１に上昇す ることができる。そこで、送風器８４にて主蒸発器８５から取り出されてくる冷 気は凝縮部８１で再加熱され、空調器から放出される前に凝縮部８１内の作動液 を凝縮する。 蒸発部８０で蒸発する作動液は、帰還空気８２から熱を吸収し、この空気を主 蒸発器８５に達するまでに予め冷却する。この予冷によって、主蒸発器８５の冷 却機能が向上してより多くの湿気が凝縮され、凝縮物８７として該蒸発器から放 出される。蛇行状熱交換器８９のヒートパイプ内の蒸発した作動液は凝縮部８１ に上昇し、凝縮し、供給空気８８に熱を放つ。 この配置によって、低い相対湿度を有する涼しい空気が供給される。かかる乾 燥した冷気に対する需要は、多湿の気候帯や特定の工業および商業用途において 極めて高い。空調器内で空気を予備冷却し再加熱することには多くの利点があり 、また大量のエネルギーを節約することができる。例えば、帰還空気８２を予備 冷却することによって、蛇行状ヒートパイプ式熱交換器８９は空調器の圧縮器に かかる冷却負担を軽減する。さらに、乾燥した空気を供給することにより、シス テムは、湿度を下げ、より高い温度環境においてもより良い快適さを提供する。 また、再加熱のエネルギーコストがかからないため、現在湿度コントロールシス テムに使用されている再加熱システムにとって代わり、このような再加熱システ ムで消費されるであろう大きなエネルギーを節約することができる。 ここで、空調システム内での蛇行状ヒートパイプ式熱交換器の作動原理を図８ に基づいて説明する。通常、暖かい（例えば３５℃の）帰還空気９１が空調器に 入り、蛇行状ヒートパイプ式熱交換器９９の蛇行状ヒートパイプの蒸発部９２を 通過して、ヒートパイプ内の作動液に熱を伝達し、該作動液を蒸発させる。この 熱伝達により、蒸発部９２を出ていく空気はやや低い温度（例えば３３℃）まで 予備冷却される。次いで、この冷却された空気は主蒸発器９４で除湿され（例え ば１３℃まで）冷却される。主蒸発器９４で凝縮された湿気は、凝縮物９５とし てシステム外に排出される。今や過冷却された空気９６は、ヒートパイプの凝縮 部９７を通過し、快適な気温（例えば１５℃）までわずかに再加熱される。この 熱伝達により、凝縮部９７内の作動液は凝縮し、この凝縮した作動液は蒸発部９ ２に再び流れ込む。このように再加熱された空気９８は空調器より放出される。 蛇行状ヒートパイプを利用して、空調システム内で帰還空気を予備冷却し、供 給空気を再加熱するこの方法は、図５および６に示されている二分割型ヒートパ イプ式熱交換器に適用することができる。さらに、空調器内において二分割型蛇 行状熱交換器を配置する方法が幾つか挙げられる。このような蛇行状熱交換器の 配置として可能なものを図９および１０に示す。 図９に示すように、二分割型蛇行状ヒートパイプ式熱交換器１１０を空調器内 に傾斜させて設置することができる。この態様においては、帰還空気１１５は送 風器１１７によりシステム内に吸引される。熱交換器１１０の各ヒートパイプの 低位部分即ち蒸発部１１２は、空調器の蒸発器１１１へ至る暖かい帰還空気の通 路１１５に設置される。熱交換器１１０の各ヒートパイプの上位部分即ち凝縮部 １１３は、蒸発器１１１の下流で、供給冷気の通路１１６に設置される。１１２ および１１３の各部分は、図６および７に示したような数列の積み重ねた蛇行状 コイルを有していてもよい。各二分割型ヒートパイプの低位および上位部分のコ イルは、蒸気管および還流管で構成される連結路１１４により連結され、それぞ れのコイルの上端同志および下端同志が連結されている。 図１０に示すように、図５および６に関して先に説明したタイプの本発明の二 分割型ヒートパイプ式熱交換器１２０を、空調器の蒸発器１２１が垂直状態にあ る場合に使用することもできる。この態様によれば、熱交換器１２０の蒸発部１ ２７は、個々の二分割型蛇行状ヒートパイプの低位部の蒸発部１２２を有し、こ れら蒸発部１２２は、主蒸発器１２１の上流で暖かい帰還空気の通路１２５にて 、一方が他方の上に積み重ねられている。二分割型熱交換器１２０の凝縮部１２ ８は、二分割型蛇行状ヒートパイプの高位部の凝縮部１２３を有し、供給する冷 気の通路１２６に設置される。ヒートパイプのそれぞれの高低部を構成する蛇行 状コイルは、連結路１２４で連結されている。前述の態様と同様に、空気は蒸発 部１２７で予冷され、凝縮部１２８で再加熱される。これによって当該システム の除湿能力が向上する。 当然、本発明の蛇行状ヒートパイプ式熱交換器を必ずしも上記したような配置 にて空調システムに設置する必要はなく、一本またはそれ以上の蛇行状ヒートパ イプの蒸発部が、帰還空気を空調システムの主蒸発器によって冷却される前に予 め冷却し、また凝縮部が、供給用空気を主蒸発器によって冷却された後に再加熱 するように、システムを構成すればよい。 図１１は二分割型蛇行状ヒートパイプを含む本発明の熱交換デバイス１４９を 示し、図１１の装置内により多くのＵ字管が示されている点以外は図５に示され るものと同様である。このため、以下、図１１の二分割型ヒートパイプの各部位 は、図５の同様の部位と同一の数字をもって示す。 二分割型ヒートパイプは低部の蒸発部６５および上部の凝縮部６６を有し、そ の間に空調システムの蒸発器１５１のＵ字管１５０が配置されている。低部の蒸 発部６５は個々のＵ字管１５２を有し、一方上部の凝縮部６６は個々のＵ字管１ ５３を有している。低部の蒸発部６５の端管開口部は１５３、１５３Ａで示され 、上部の凝縮部６６の端管開口部は１５４、１５４Ａで示されている。 低部の蒸発部６５、上部の凝縮部６６および主蒸発器１５１は一組のエンドプ レート１５５に接続されており、図ではこのうち一方のみが示されている。エン ドプレート１５５には、Ｕ字管１５２、１５３の開口端１５８、１５８Ａがそれ ぞれ通って延びる複数の丸い開口部１５６が配設されている。エンドプレート１ ５５には開口部１６０がさらに配設され、Ｕ字管１５０の開口端が通って延びる ようにＵ字管１５０を受ける構成とされている。Ｕ字管１５２、１５３および１ ５０は、各Ｕ字管がそれぞれの開口部の内側に圧着されるように従来法により拡 張される。さらに、二分割型ヒートパイプ式熱交換器の上下部６６、６５の端管 ６８、６８Ａ、６９、６９Ａもまたエンドプレート１５５の環状開口部１６２の 内側に圧着されるように従来法により拡張される。 単一のエンドプレート１５５を一組用いてヒートパイプの二部分６５、６６と 蒸発器１５１とを互いに接続することによって、一体型の熱交換デバイスが得ら れる。この一体型熱交換デバイス１４９によって、熱交換デバイスの各部品を別 々に製造し組み立てることが不要となり、製造コストが低減される。例えば、Ｕ 字管１５０、１５２、１５３をエンドプレート１５５に一旦設置すると、エンド プレート１５５のそれぞれの開口部の内側に該Ｕ字管を密着させるのに、単一の 拡張操作を行えばよい。さらに、Ｕ字屈曲管６７（図３には示されていない）を Ｕ字管１５２、１５３の開口端１５８、１５８ＡおよびＵ字管１５０の開口端に はんだ付けする必要があるが、このはんだ付け作業は単一の工程で行うことがで きる。すなわち、熱交換デバイスを革新的な一体型構成としたため、かかるデバ イスの製造はより完全に自動化され、コストと時間のかかる手作業が不要となる 。 前記したように、図６および７においては、熱交換を促進させるためヒートパ イプ式熱交換器の各部分６５、６６はアルミニウムフィン７８にはめ込まれてい る。さらに、蒸発器１５１も同様のフィンにはめ込まれている。図１２に示すの は、本発明の熱交換デバイス１４９の配置の一つであり、蒸発器１５１のＵ字管 １５０がフィン１６７にはめ込まれ、蒸発部６５および凝縮部６６のそれぞれの Ｕ字管１５２、１５３がそれぞれフィン１６８、１７０にはめ込まれている。た だし、ヒートパイプ部分６５、６６と蒸発器１５１との間での熱伝導は好ましく ないため、蒸発器のフィン１６７の先端部と二分割型ヒートパイプ式熱交換器の フィン１６８、１７０の先端部との間には小さい間隙１７２があけられている。 この小さい間隙１７２は、蒸発器１５１とヒートパイプ部分６５、６６との間の 熱伝導を最小限に抑える。 図１３に示すのは、蒸発器１５１と二分割型熱交換器の部分６５、６６との間 の熱交換を最小限に抑えるのに使用される一つのフィン１７６であり、これを用 いることによって、ヒートパイプ部分６５、６６のＵ字管１５２、１５３と蒸発 器１５１のＵ字管１５０を、同じ個々のフィン１７６の列の内部に配置すること ができる。フィン１７６にはそれぞれＵ字管１５０、１５２、１５３のそれぞれ の一部分に対応する複数の開口部１７８があり、この開口部内にＵ字管１５２、 １５３、１５０を通すことができる。更に、フィン１７６には、蒸発器１５１と 、ヒートパイプ部分６５、６６の一方との間に、一列状の単線の切り目（スリッ ト）１８０、あるいは二重の切り目（スリット）パターン１８２を形成すること ができる。この切り目１８０、１８２は、簡単なスリットであっても、蒸発器１ ５１と熱交換デバイス部６５、６６との間にある熱伝導性の材料の量を効果的に 少なくし、これにより、これらの間に極めて小さい熱交換通路１８４しか存在し なく なる。 ヒートフィン１７６のまた別の実施例では、図１４で示されるように、フィン の二重の切り目パターン１８２間の金属部分は隆起部分１８５として形成できる 。 また、単線の切り目１８０は、図１５で示されるようによろい張り部分１８６を 形成するように隆起させることができる。 図１３〜１５で示される多様な種類の切り目のパターンは全て、フィン１７６ とこれを取り巻く空気との間の熱伝達を促進させ、蒸発器１５１と二分割型熱交 換機のそれぞれの部分６５、６６との間の熱伝導を効果的に減少させる。このよ うな熱伝導の減少が不要である場合は、フィンを切り目のない平面状のものある いはサインウェーブプレートにすることができる。 図１６および１７は、二分割型ヒートパイプ熱交換機の蒸発部６５と凝縮部６ ６とを、蒸気管１８７および還流管１８８で連結した本発明の熱交換デバイスの 概略図である。図１６および１７のいずれにおいても、熱交換デバイスが垂直に 設置された場合に二分割型ヒートパイプが重力によって作動液還流を生じるよう 、蒸気及び還流管１８７、１８８は蒸発部６５から凝縮部６６へ上昇するように 設計されている。さらに、図６で示したように同じ構成（同数のＵ字管）である 複数の二分割型ヒートパイプが使用されようと、図１７で示すように異なる数の Ｕ字管を有する複数の二分割型ヒートパイプが使用されようと、熱交換デバイス は同等にうまく動作することが見出された。図１６および１７の矢印は、熱交換 デバイス内を通過する空気の流れを示す。 図１８は、水平面に対して傾斜する位置に設置した熱交換デバイスを示す。こ こでもまた、蒸気管１８７および還流管１８８は蒸発部６５から凝縮部６６へ上 昇するように設計されている。 図１９はより効率的な除湿システムを形成するため熱交換デバイスを除湿器に 使用したものを示す。従来の除湿器には、蒸発器と凝縮器がある。しかし、図１ ９で示すように除湿器の蒸発器の周囲に二分割型ヒートパイプを設置することに よれば、さらに効率的な除湿器を得ることができる。二分割型ヒートパイプの蒸 発部６５と凝縮部６６とは除湿器の蒸発器１９０の周囲に設置されて、二分割型 ヒートパイプ凝縮部６６が除湿器の蒸発器１９０と凝縮器１９２との間に配置さ れている。さらに、単一のエンドプレート１９４が、蒸発部６５、１９０と凝縮 部６６、１９２とを連結している状態で示されている。蒸発部６５、１９０と凝 縮部６６、１９２とのＵ字管は、図１１について上記したのと同様の方法をもっ てエンドプレートに連結されている。また、凝縮器１９２と凝縮部６６の間には 、双方の間の熱伝導を防止するため間隙１９６が設けられている。 図２０は図１９と略同様であるが、二分割型ヒートパイプの数とそれぞれの二 分割型ヒートパイプのＵ字管の本数が図１９のものとは異なる。さらに、組立て られたもの全体としては水平面に対して傾斜する位置に設置されている。 図２１は図７で示した一体型の蒸発器／ヒートパイプを用いた場合の本発明の 熱交換デバイスを示す。このため、図７の数字を図２１中の類似する部分を示す のに用いている。ただし、図２１では、図１１に関して上記した方法で熱交換器 ８９の蛇行状ヒートパイプと主蒸発器８５とは同じエンドプレート２００、２０ ０’に連結されている。したがって、エンドプレート２００、２００’によって 、ヒートパイプ８９と主蒸発器８５とを含む一体型の組立て体が形成される。図 ２１の装置は図７について説明したのと同様にして作動するが、送風器８４はＵ ターン部分に設置され、主蒸発器８５の低部分から空気を吸引し、主蒸発器８５ の上部と蛇行状ヒートパイプ８９の凝縮部８１とを通過するように吹き出す。か くして、供給空気８８が得られ、一方帰還空気８２がヒートパイプ８９の蒸発部 ８０を通じて吸引される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．環境コントロール装置に設置される一体型熱交換デバイスであって、以下の 部分を有する一体型熱交換デバイス： 主蒸発器、 蒸発部と凝縮部とを有する二分割型ヒートパイプ、ならびに、 上記主蒸発器と蒸発部と凝縮部とを載置して一体化するエンドプレ ート。 ２．該主蒸発器、該蒸発部および該凝縮部が通って延びる複数の開口部をエンド プレートが有し、該複数の開口部が設置ポイントとして機能するものである請求 項１記載の一体型熱交換デバイス。 ３．該蒸発部と凝縮部とが互いに接続され、それぞれが複数のＵ字型管を有し、 該Ｕ字型管が該エンドプレートの複数の開口部の最初に相当するものを通って延 び、隣接する開口端が該エンドプレートの外側表面を越えて延び、さらに、上記 隣接する開口端を互いに接続するＵ字型コネクタを有するので、該蒸発部と凝縮 部とがそれぞれ１番目と２番目の蛇行状ヒートパイプ部分として形成され、上記 接続された凝縮部と蒸発部とが真空状態にされた後、作動液が注入される請求項 ２記載の一体型熱交換デバイス。 ４．該主蒸発器が複数の主蒸発器Ｕ字管を有し、該主蒸発器Ｕ字管が該エンドプ レートの複数の開口部の２番目に相当するものを通って延び、該主蒸発器Ｕ字管 の隣接する開口端が該エンドプレートの外側表面を越えて延び、さらに、該主蒸 発器Ｕ字管の隣接する開口端を相互に接続するＵ字屈曲管を有する請求項３記載 の一体型熱交換デバイス。 ５．該蒸発部が該主蒸発器より上流に設置され、該凝縮部が該主蒸発器より下流 に設置されている請求項４記載の一体型熱交換デバイス。 ６．該蒸発部の該複数のＵ字管が一番目のフィンのセットに囲まれ、該凝縮部の 該複数のＵ字管が二番目のフィンのセットに囲まれ、該主蒸発器の該複数のＵ字 管が三番目のフィンのセットに囲まれ、上記一番目のフィンのセットと上記三 番目のフィンのセットとの間に一番目の隙間が設けられ、上記二番目のフィンの セットと上記三番目のフィンのセットとの間に二番目の隙間が設けられ、上記一 番目および二番目の隙間が、それぞれ上記主蒸発器と該蒸発部との間の熱伝導な らびに上記凝縮部と該主蒸発器との間の熱伝導を防止するものである請求項５記 載の一体型熱交換デバイス。 ７．個々のフィンのセットをさらに有し、該蒸発部および凝縮部の該複数のＵ字 管と、該主蒸発器の該複数のＵ字管が全て上記個々のフィンのそれぞれを通過す る請求項５記載の一体型熱交換デバイス。 ８．該個々のフィンが、上記主蒸発器と、該蒸発部および凝縮部の一方との間に 延びる一列の切れ目を有し得るものであり、該主蒸発器と、該蒸発部および凝縮 部の一方との間の熱伝導が最小となる請求項７記載の一体型熱交換デバイス。 ９．該個々のフィンが、上記主蒸発器と、該蒸発部および凝縮部の少なくとも一 方との間に延びる平行列の切れ目を有し得るものであり、該主蒸発器と、該蒸発 部および凝縮部の一方との間の熱伝導が最小となる請求項７記載の一体型熱交換 デバイス。 １０．蒸発部を凝縮部にそれぞれ連結する蒸気管および還流管をさらに有し、上 記蒸気管および還流管が上記蒸発部から該凝縮部へと上方に走り、該二分割型ヒ ートパイプ式熱交換器が重力による還流で作動する請求項１記載の一体型熱交換 デバイス。 １１．複数の二分割型ヒートパイプをさらに有し、該複数の二分割型ヒートパイ プの該蒸発部および凝縮部のそれぞれの中のＵ字型管の本数が同数となっている 請求項３記載の一体型熱交換デバイス。 １２．複数の二分割型ヒートパイプをさらに有し、各二分割型ヒートパイプ中の 該Ｕ字型管の本数が異なっていてもよい請求項３記載の一体型熱交換デバイス。 １３．主凝縮器をさらに有し、該主凝縮器が、該凝縮部の下流にてエンドプレー トに載置され、それらの間に間隔が設けられているものである請求項５記載の一 体型熱交換デバイス。 １４．以下の工程を有する方法： 蒸発器をエンドプレートの最初の開口部に設置する； 二分割型ヒートパイプの凝縮部と蒸発部とを、上記蒸発器が該凝縮 部と蒸発部との間に配置されるように、上記エンドプレートの二番目の開口部に 設置する； 上記蒸発器ならびに該凝縮部および蒸発部を、上記エンドプレート の、それぞれの一番目および二番目の開口部の内側に圧接するよう拡張する。 １５．該蒸発器ならびに該凝縮部および蒸発部が各々複数のＵ字型管を有し、拡 張工程で、該Ｕ字型管をそれぞれの一番目および二番目の開口部内で拡張する請 求項１４記載の方法。 １６．以下の操作を有する方法： 蒸発器、ヒートパイプ蒸発部およびヒートパイプ凝縮部を有し、該 蒸発器が該ヒートパイプ蒸発部と該ヒートパイプ凝縮部との間に配置されるよう にそれぞれを単一のエンドプレートに載置した熱交換デバイスを得る； 上記熱交換デバイスを傾斜した位置に設置する； 該蒸気管および還流管が上記ヒートパイプ蒸発部から該ヒートパイ プ凝縮部へと上方に延びるように蒸気管および還流管で上記ヒートパイプ蒸発部 を該ヒートパイプ凝縮部に連結する； 上記ヒートパイプ蒸発部で生じた蒸気を、上記蒸気管を通じて該ヒ ートパイプ凝縮部まで上昇させる； 上記ヒートパイプ凝縮部で生じた液体の作動液を、上記還流管を通 じて重力の影響により該ヒートパイプ蒸発部に還流させる。