JPH10132422A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPH10132422A
JPH10132422A JP28812596A JP28812596A JPH10132422A JP H10132422 A JPH10132422 A JP H10132422A JP 28812596 A JP28812596 A JP 28812596A JP 28812596 A JP28812596 A JP 28812596A JP H10132422 A JPH10132422 A JP H10132422A
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卓司 得居
Toshihiro Kizawa
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    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/026Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0282Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by varying the geometry of conduit ends, e.g. by using inserts or attachments for modifying the pattern of flow at the conduit inlet or outlet

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 気液の比率が均等になるように冷媒を分流で
きる熱交換器を提供する。 【解決手段】 ヘッダ12は、円筒管で構成されて水平
方向に配設される。冷媒管13は、ヘッダ12の下側に
垂直方向に延在して平行に並べられ、その上端がヘッダ
12内に挿入されて取り付けられている。各冷媒管13
のヘッダ12内への挿入量は、ヘッダ12の冷媒の入口
側では大きく、奥に向かって順次小さくなっている。そ
して、上記挿入量が所定値以上の冷媒管13のヘッダ1
2内に挿入されている管壁(挿入管壁)の最下部には、複
数の液抜き孔を設けている。こうして、ヘッダ12の冷
媒入口側に位置する冷媒管13ほど冷媒に対する挿入管
壁による抵抗を大きくして分離される液冷媒の量を多く
し、ガス冷媒が優先的に流れ込んでガス冷媒量/液冷媒
量の値が高くなることを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数の冷媒管に
分流された冷媒によって熱交換を行う熱交換器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、複数の冷媒管を有する熱交換器と
して、冷媒分流器として機能する管状のヘッダを水平方
向に配設し、上記ヘッダから垂直に上方に向かって複数
の冷媒管を平行に立設し、上記冷媒管の下端を上記ヘッ
ダ内に挿入して固定したものがある。ところが、上記構
造の熱交換器を蒸発器として用いた場合には、冷媒の気
液二相流から分離された液冷媒はヘッダの底に溜まるた
めに、上記ヘッダに対して上方から挿入されている冷媒
管には供給されにくい。
【0003】そこで、図3に示すように、管状のヘッダ
1を冷媒管2,2,…の上方に水平方向に配設し、垂直方
向に延在して平行に並べられた冷媒管2,2,…をその上
端をヘッダ1内に所定量だけ挿入して取り付けた熱交換
器が開発されている。このような熱交換器では、流入し
た冷媒の気液二相流は一端ヘッダ1内に入り、このヘッ
ダ1から各冷媒管2,2,…に矢印のように分配される。
尚、3は、熱交換を効率よく行うためのフィンである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷媒管
2の上方にヘッダ1を配設した従来の熱交換器において
は、各冷媒管2,2,…の入口までの管路抵抗は、ヘッダ
1における冷媒の流入口に近い位置に取り付けられてい
る冷媒管の方が、遠方の位置に取り付けられている冷媒
管より少ない。そのために、ガス冷媒はヘッダ1の冷媒
入口側の管路抵抗が少ない冷媒管2,2,…に優先的に流
れ込むことになる。したがって、各冷媒管2,2,…にお
ける気液の比率が均一化せずに、偏流の原因になるとい
う問題がある。
【0005】そこで、この発明の目的は、気液の比率が
均等になるように冷媒を分流できる熱交換器を提供する
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明は、長手方向を水平にして配設
されると共に,閉鎖された両端の一方に冷媒給排管が接
続された管状のヘッダと、垂直方向に延在して平行に配
列されると共に,上端が上記ヘッダの下面からヘッダ内
に挿入されて取り付けられた複数の冷媒管を備えて、最
も冷媒給排管側に位置する冷媒管は、ヘッダ内への挿入
量が他の冷媒管の挿入量よりも大きく、当該冷媒管にお
ける上記ヘッダ内に挿入されている管壁には液抜き孔が
設けられていることを特徴としている。
【0007】上記構成によれば、冷媒給排管からヘッダ
内に流入した冷媒の気液二相流は、上記冷媒給排管側に
位置する冷媒管におけるヘッダ内に挿入されている管壁
の抵抗および上記ヘッダの管路抵抗によって液冷媒が分
離され、この分離された液冷媒は上記ヘッダの底部に溜
まる。そして、当該冷媒管における上記ヘッダ内に挿入
されている管壁に設けられた液抜き孔から当該冷媒管内
に導かれる。このようにして、最も上記冷媒給排管側に
位置する冷媒管に生じやすい液冷媒不足が、上記管壁に
よる抵抗で分離された液冷媒によって解消される。
【0008】また、請求項2に係る発明は、請求項1に
係る発明の熱交換器において、上記複数の冷媒管の上記
ヘッダへの挿入量は、上記冷媒給排管側からの配列順に
従って順次小さくなっていることを特徴としている。
【0009】上記構成によれば、ヘッダの冷媒入口から
の管路抵抗が大きい冷媒管ほど上記ヘッダ内への挿入量
が少なく、ヘッダ内に挿入されている管壁による冷媒へ
の抵抗が少なくなる。したがって、各冷媒管の近傍に発
生する液冷媒量は略同一となり、各冷媒管における気液
の比率は略同一となる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。図1は本実施の形態の熱交換
器におけるヘッダ部を示す図である。熱交換器11にお
ける冷媒の流入側に両端が閉鎖された円筒管でなるヘッ
ダ12を水平方向に配設し、このヘッダ12の下側には
垂直方向に延在して平行に並べられた偏平断面を有する
複数の冷媒管13,13,…をその上端をヘッダ12内に
挿入して取り付けている。14はヘッダ12に対して冷
媒を給排するための冷媒給排管であり、15はフィンで
ある。
【0011】ここで、本実施の形態においては、上記冷
媒管13,13,…のヘッダ12への挿入量を、ヘッダ1
2における冷媒の入口側では大きくし、上記入口側から
奥に向かって順次小さくなるように設定している。そし
て、上記挿入量が所定値以上の冷媒管13におけるヘッ
ダ12内に挿入されている部分の管壁(以下、挿入管壁
と言う)13aの最下部には、図2(a)に示すように水平
方向に配列された複数の液抜き孔16,16,…を設けて
いる。
【0012】上記構成の熱交換器11を蒸発器として使
用した場合には、上記冷媒給排管14を通ってヘッダ1
2内に導かれた冷媒の気液二相流は、ヘッダ12の入口
側に位置する冷媒管13の挿入管壁13aおよびヘッダ
12の内壁面が抵抗となって液冷媒が分離される。そし
て、分離された液冷媒17は、図2に示すようにヘッダ
12の底部と側壁面とに付着・集積し、冷媒管13にお
ける挿入管壁13aに設けられた液抜き孔16,16,…
から、あるいは、冷媒管13の上端開口から冷媒管13
内に導かれるのである。
【0013】ここで、上述のように、上記冷媒管13,
13,…におけるヘッダ12内への挿入量は、ヘッダ1
2における冷媒の入口側から奥に向かって順次小さくな
るように設定されている。したがって、冷媒の気液二相
流に対する各冷媒管13,13,…の挿入管壁13aによ
る抵抗はヘッダ12における冷媒の入口側から奥に向か
って順次小さくなり、挿入管壁13aの抵抗によって分
離される液冷媒17の量はヘッダ12の冷媒入口側から
奥に向かって順次少なくなる。その結果、上記ヘッダ1
2による管路抵抗が少ない冷媒給排管14側の冷媒管1
3にガス冷媒が優先的に流れ込んで、ガス冷媒量/液冷
媒量の値が高くなることが防止されることになる。
【0014】したがって、上記各冷媒管13,13,…に
おけるヘッダ12内への挿入量を、冷媒に対する(冷媒
管13の挿入管壁13aによる抵抗)+(ヘッダ12の冷
媒入口から冷媒管13の入口までの管路抵抗)が一定に
なるように設定すれば、ガス冷媒は各冷媒管13,13,
…に略均等に流れ込むことになり、各冷媒管13,13,
…における気液の比率を略一定にできる。すなわち、本
実施の形態によれば、各冷媒管13,13,…間での偏流
は起こりにくいのである。
【0015】このように、本実施の形態によれば、可変
圧縮機の回転数変化や室内外の状態変化によって冷媒流
量が大きく変わっても、各冷媒管13,13,…間の偏流
は発生しない。その結果、ヘッダ12によって冷媒が分
配される各冷媒管13,13,…の結露状態(湿り状態)も
略同じになり、各冷媒管13,13,…を通過する風速も
略均一となって騒音の低下が図られる。また、各冷媒管
13,13,…の湿り状態が略同一となることから、吸込
空気の除湿が本熱交換器11全面に渡って均一に行われ
て、ファンや吹出口等に対する結露が防止される。
【0016】尚、上記構成の熱交換器11を凝縮器とし
て使用した場合には、冷媒管13内を上昇しつつ凝縮さ
れた液冷媒は、冷媒管13の挿入管壁13aに設けられ
た複数の液抜き孔16,16,…および冷媒管13の上端
開口からヘッダ12内に導かれ、冷媒給排管14を通っ
てヘッダ12の外部に排出される。こうして、本実施の
形態における熱交換器11は、凝縮器としても支障なく
機能することができるのである。
【0017】上記実施の形態においては、上記冷媒管1
3,13を偏平断面を有する偏平管として説明している
が、円形断面を有する円筒管であっても差し支えない。
【0018】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項1に係
る発明の熱交換器における複数の冷媒管は、長手方向を
水平にして配設されヘッダの下面からヘッダ内に上端が
挿入されており、最も冷媒給排管側に位置する冷媒管に
おけるヘッダ内への挿入量は他の冷媒管の挿入量よりも
大きくなっており、当該冷媒管の挿入管壁には液抜き孔
が設けられているので、上記ヘッダ内に流入した冷媒の
気液二相流は上記冷媒給排管側に位置する冷媒管の挿入
管壁の抵抗によって液冷媒が分離され、上記挿入管壁に
設けられた液抜き孔から当該冷媒管内に導かれる。した
がって、最も上記冷媒給排管側に位置する冷媒管に生ず
る液冷媒不足を解消できる。
【0019】また、請求項2に係る発明の熱交換器は、
上記複数の冷媒管の上記ヘッダへの挿入量が上記冷媒給
排管側からの配列順に従って順次小さくなっているの
で、上記ヘッダによる管路抵抗が大きい冷媒管ほど上記
ヘッダ内への挿入量が少なく、挿入管壁による冷媒への
抵抗が少なくなっている。したがって、各冷媒管におけ
る冷媒に対する(挿入管壁による抵抗)+(ヘッダによる
管路抵抗)を略一定にでき、各冷媒管における気液の比
率を略一定にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の熱交換器におけるヘッダ部を示す図
である。
【図2】図1のA−A矢視断面図およびB−B矢視断面
図である。
【図3】複数の冷媒管を有する従来の熱交換器を示す図
である。 11…熱交換器、 12…ヘッダ、1
3…冷媒管、 13a…挿入管壁、
16…液抜き孔、 17…液冷媒。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長手方向を水平にして配設されると共
    に、閉鎖された両端の一方に冷媒給排管(14)が接続さ
    れた管状のヘッダ(12)と、 垂直方向に延在して平行に配列されると共に、上端が上
    記ヘッダ(12)の下面からヘッダ(12)内に挿入されて
    取り付けられた複数の冷媒管(13)を備えて、 最も冷媒給排管(14)側に位置する冷媒管(13)は、上
    記ヘッダ(12)内への挿入量が他の冷媒管(13)の挿入
    量よりも大きく、当該冷媒管(13)における上記ヘッダ
    (12)内に挿入されている管壁(13a)には液抜き孔(1
    6)が設けられていることを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の熱交換器において、 上記複数の冷媒管(13)における上記ヘッダ(12)への
    挿入量は、上記冷媒給排管(14)側からの配列順に従っ
    て順次小さくなっていることを特徴とする熱交換器。
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