JPS5878091A - 平行に延びて空気を当てることのできる管の群をもつ熱交換器 - 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】 本発明は、少なくとも１列なるべく互！／）に平行に横
に並ぶ複数の同じ長さの列に配置されて密閉されかつ熱
、ｏイブのように構成された平行な金属管の群と・この
管群に対して直角に延びかつこの管群の熱パイプ空所ｙ
ｘＭって熱伝達媒体を通される少なくとも１つの金属接
続箱とを有し・この接続箱が流れに関しては管群の熱パ
イプ空所に対して密封されているが熱を伝達するように
これらの熱パイプ空所に接続されている、平行に延びて
空気を当てることのできる管の群をもつ熱交換器に関す
る。

このような熱交換器は例えばま５だ刊行されてないドイ
ツ連邦共和国特許出願第３０３１６２４号明細書に示さ
れている。ここに示された熱交換器は、自動車の乗客室
の冷房あるいは暖房に用いられろ。管群の両端にはそれ
ぞれ異なる接続箱が設けられ、これらのうち一方の接続
箱には暖−房のため高温の水を供給し、他方の接続箱に
は冷房のため冷却媒体を供給することができる。

供給されろ熱または冷却出力は、いわゆる熱パイプとし
て構成されている管の群によって、空気流へ分配さｎろ
。選択的に冷房にも暖房にも使用可能な類似の熱交換器
は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２７５６１１９号
および第２８００２６５号明細書に示されている。

本発明の課題は、経済的に製造可能で熱伝達媒体と熱パ
イプとの間に良好な熱伝達を行なう、Ｆ ことのできる熱交換器の構成を提示することである。

この課題は本発明によれば特許請求の範囲第１項の特徴
に、よって解決される。互いに分割された複数の通路を
もつ押出し成形品を接続箱の主要な構成部分として使用
するため、多数の互いに分離した通路ご経済的にかつ安
価に形成することができろ。他方互いに隣接する多数の
通路を密集して設けるため、異なる流れ空間の間１良好
な熱交換が可能になる。

本発明の適切な構成およびそれ以外の利点は、特許請求
の範囲の実施態様環および図面に示された実施例の以下
の説明から明らかになる。

第１図に示す熱交換器工は、大体において上部接続箱５
および下部接続箱６と、これら両方の接続箱５，６を互
いに接続しかつ空気を当てることのできろ平行な管３の
群とから１きており、この管群は互いに平行に横に並ん
で空気流２に対して直角に配置されるほぼ同じ長さの複
数の管列４からなる。管群の管３は群ごとに相互に接続
されて、熱伝達媒体を供給可能な接続箱の空間に対し流
れに関して隔離されかつ密封されている熱パイプ空所を
形成している。接続箱５，６内では、熱伝達媒体の通路
と管群の熱パイプ空所との間に良好な熱伝達接続が行な
わｎる。熱パイプは小さい温度勾配置、吸収した熱を空
気流２の全断面へ分配する。

図示した実施例ｆは、前述したように熱交換器に２つの
接続箱が設けらｎ、そのうち上部接続箱５は空気流な冷
却する際蒸発可能な冷却媒体ご供給され、下部接続箱６
は暖房の際使用されて高温の水２通される。管群または
管列の熱パイプ空所は上部接続箱および下部接続箱の中
へ延びている。暖房の際熱パイゾ空所内にある媒体は下
部で蒸発し、管３内を上昇し・管壁を介して熱を空気流
２に与え、管の内側で凝縮する。、凝縮液は重力の影響
によりあるいは管内側の適当な構造の毛管作用により、
加熱されろ個所へ戻るので、循環が行なわわる。空気流
２を冷却する際高温水の供給はもちろん遮断され、その
代りに蒸発可能な冷却媒体が上部接続箱に通される。こ
のような運転では、熱ノソイゾ空所にある媒体は空気流
２にさらされろ管３内で蒸発せしめられ、その際空気か
ら熱が奪わｎる。

蒸発した媒体は管内部を上昇し、上部接続箱５内にある
熱、ｏイブ空所の部分で凝縮し、吸収していた熱は冷却
媒体へ伝達され、この冷却媒体が蒸発する。形成されろ
凝縮液は、重力の影響および（あるいは）毛管作用で管
内部を下方へ、空気流２にさらされろ熱、ｅイブ空所の
部分すなわち管３へ入り、それにより同様に循環が行な
われろ。いずれにせよ熱ツクイブ空所の凝縮部分は重力
方向において蒸発部分より上に設けられているの１、凝
縮液が重力の影響により鍵るのを促進される。これは強
力な熱伝達に有利な影響を及ぼす。

接続箱５または６は“、大体において複数の異なる縦通
路をもつ適当な金属合金特にアルミニウム製の押出し成
形品１０または１０′と・上部接続箱５用の案内カッζ
−１３および１３′と、下部接続箱６用の案内カッ々−
１４および１４′とから１きている。

押出し成形品の成形方向は管列４に対して平行に延びて
いる。各管列４の範囲において押出し成形品１０または
１０′には、縦方向に延びるスリット状の熱パイプ通路
１１またはｉ１′が設けられ、全周と端面を閉じられ、
対応する管列４の個々の管３の方へのみこれらの熱パイ
プ通路１１または１１′が開いている。各熱パイプ通路
１１　、１１’の両側において押出し成形品１０または
１０′内には、縦方向に延びる熱伝達媒体通路１２また
は１２′が設けられて、押出し成形品の端面フ開き、案
内力・マー１３　、１３’または１４　、１４’内の適
当な転向通路へ移行している。熱伝達媒体通路には熱伝
達媒体が通る。案内カッ々−は押出し成形品の端面へ例
えば炉内ろう着により漏れのないように取付けられてい
る。これらの案内カッ々−は、横に並ぶ複数の熱伝達媒
体通路を接続して接続箱内でメアンダ状に延びる単一の
通路系を形成するＵ字状転向通路を含ん１いる。案内カ
ッζ−はこれらの転向通路のほかに分配室および集合室
も含み、これらの室へ適当な接続管路が通じている。

熱・ぞイブ空所は外部に対しても熱伝達媒体通路の空所
に対しても密封せねばならない。この密封ご確実べする
ため図示した実施例では、熱パイプ通路１１または１１
′の端面は小さいカッ々−１６により別に密封され、こ
れらのカッ々−１６は案内力Ａ　−１３、１３’または
１４　、１４’のろう着前に対応するスリット状通路１
１　、１１’内へろう着あるいは溶接される。とりわけ
溶接あるいは案内カッ々−のろう着に必要１あるよりも
著しく高いろう層温度を必要とするようなろう着が適し
ている０それによりカッ５−１６の結合が案内カッ々−
１３、１３’または１４　、１４’のろう着により悪影
響を受けないようにする。カッ々−１６を取付けて密封
した後、押出し成形品の端面なきれいにかつ平らに加工
するかまたは被覆仕上げするのがよい。事情によっては
、特に案内カバーに適当な長さの突起が一体に形成され
て、熱・ぐイブ通路の端部へ入り込み・ざらに案内カッ
々−のろう着の際充分なろうがこれら突起と通路との間
へも入って・熱伝達媒体通路の空所に対する熱パイプ空
所の確実な密封が保証される場合、端面におけるスリッ
ト状熱パイプ通路１１または１１′の特ｙＭな密封３省
略することもできる。

図示した実施例１は、管列４が空気流２に対して直角に
延びているが、これは空気流の全断面へ均一に熱を与え
るのに適している。なぜならば、１つの管列のすべての
管は互いに連通しているからである。管列を空気流に対
して平行に配列することも考えられるが、その場合管列
の最初の管とそれに沿って流れる空気との間の温度勾配
は管列の後方にある別の管における温度勾配とは異な、
る。それにより後方の管における熱伝達は悪くなり、伝
達可能な熱量は減少する。

図示した実施例〒は、異なる管列またはその熱パイプ空
所が流れに関して互いに分離している。これは次の利点
をもっている。すなわち個々の管列に媒体を充填すると
、充填に対してそれぞれ異なるパラメータをとることが
でき、個々の管列における蒸発または凝縮の際それぞれ
異なる温度レベルをとることができるの１、それにより
後方へ次第に小さくなる管と空気との温度差を補償、す
ることができる。この場合すべての管列においてほぼ同
じ熱量な空気へ伝達することができ、これは熱交換器の
効率を最適化するのに役だつ。

個々の管ご機械的に確実にかつ漏れのないように接続箱
に取付けて熱／ｅイブ通路に対応させることがフきるよ
うにするため、管群に近い方にある押出し成形品の外面
に、管列４に沿って延びろ隆起】５が一体に形成され、
その幅は管３の外径より大きく定められている。各管の
取付は個所で隆起１５は熱、１？イブ通路１１または１
１’の所”まで穴をあけられ、これらの穴へそれぞれの
管端が漏れのないようにろう着されて・いろ。群の管の
個々のろう着は・案内力・々−のろう着といっしょに炉
内ろう着１行なうことができる・熱伝達媒体通路１２ま
たは１２′内を流れる熱伝達媒体から熱ノぐイブ通路１
１または１１′への熱伝達を改善しかつ押出し成形品１
０または１０’の安定性を高めるために、熱伝達通路１
２または１グに連続する横ウェブ２０または２０′が設
けられている。すなわち暖房の際熱ノＲイブ空所が大き
い正圧を受けて、熱Ａイブ通路１１の壁が強い機械的荷
重を受けることがある。横ウェブ２０または２０′はス
リット状熱パイプ通路１１または１１′を形成する壁を
補強するの１、これらの壁は小さい肉厚にもかかわらず
高い圧力に耐えることができる。熱パイプ通路１１また
は１１′の内部における横補強はもちろん行なわれない
。なぜならば熱パイプ通路１１または１１′には、熱交
換および凝縮液の戻りを妨げないようにするため、垂直
にその高さ全体にわたって支障なく媒体が流れねばなら
ないからである。横ウェブの補強作用のため壁の肉厚を
減少でき、それに応じて重量および費用を節約できろの
みならず、わずかな肉厚のため熱伝達も改善される。

しかし横ウェブ２０または２０’はさらに別の利点Ｐも
っている。まず横ウェブは同様に熱伝達を促進する熱交
換ひれのように作用する。他方連続する横ひれのため熱
伝達媒体通路１２または１２′が互いに平行に延びる複
数の小さい個々の通路２１または２１′に区分され、そ
れにより蒸発可能な冷却媒体が通る上部接続箱５では、
そこを流れる冷却媒体液と冷却媒体蒸気との２相混合物
が一体になって流れ、冷却媒体液の停滞するかたまりや
冷却媒体蒸気の流れ短絡路が形成されることはない・こ
の目的のため少なくとも上部接続箱５０案内カッ々−１
３、１３’の個々の転向通路の所に、個々の横ウェブ２
０の位置に一致する隔離ウェブ２３が設けられて、横ウ
ェブ２０の端部へ簾れのないようにろう着されている。

これにより第１の熱伝達媒体通路１２の各個別通路２１
は第２の熱伝達媒体通路の対応する個別通路にのみ接続
され、第２の熱伝達媒体通路の個別通路は次の熱伝達媒
体通路の対応する個別通路に接続され、以下同じように
して個別通路相互の接続が行なわれろ。それにより図示
した実施例１は、上下に重なって平行に延びる３つのメ
アンダ状通路が得られ、これら通路は始端および終端に
おいてのみ分配室２２および集合室Ｕで互いに接続され
、そこ！対応する接続管路へ移行している。一方の接続
管路すなわち小径の噴射管路２５を通して噴射される液
状冷却媒体は、分配室２２内〒そこ〒はまだ液状である
ため３つの上下に重なる個別通路２１へ均一に分配され
る。メアンダ状個別通路を通る間に冷却媒体は次第に蒸
発し、流れる２相混合物中の蒸気割合が次第に多くなる
。熱伝達媒体通路１２２比較的小さい個別通路２１に区
分することによって、熱パイプ通路１１のすべての壁部
分に熱伝達媒体を作用させることが１きる。流れ方向に
おいて最後の熱伝達媒体通路の個別通路において、冷却
媒体は完全に気相へ移行し、その蒸気は集合室Ｕおよび
そこに接続される吸引管路２６を経て・いっしょに３つ
の個別通路すべてから吸い出される。

下部接続箱６にあるカッ々−１４および１４′は上部接
続箱６とは全く異なるように構成されているＯすなわち
下部接続箱６の押出し成形品１０′も高温水の通る熱伝
達媒体通路１２′をいっそう微細に区分されている。こ
のいっそう微細な区分は適当な熱伝達係数を得ろように
選ばれて、所定の全容積〒特定の熱量を伝達〒きるよう
になっている。横ウェブ２０′によって偶数の個別通路
２１′が形成されている。接続箱６が水平に偏平１ある
ことを別として、個別通路には群ごとに下から上へすな
わち重力に抗して熱伝達媒体が流れて、流入が停滞する
かあるいはゆっくりである場合空気のかたまりが形成さ
れるのを防止している。

第１図および第２図に示す実施例では、すべての熱伝達
媒体通路１２′の下部の３つの個別通路２１’には共通
に一方向（第２図では右方）に熱伝達媒体が流れる。右
の案内カッζ−１４′は半管のように構成されて・熱伝
達媒体を幅全体にわたって上部の３つの個別通路２１′
へ転向し、これらの個別通路内ご左の案内カッ々−１４
まで戻す。この案内カッ々−１４には流入口および流出
口が接続されている。

第５図ないし第７図に示す熱交換器１′の別の実施例は
２つの同じ接続箱５′および６′をもち、この実施例１
はこれらの接続箱は同一の押出し成形品１７により形成
されている。この熱交換器１′の特徴は案内カッ々−１
８、’１８’および１９　、１９’の構成にあり、両接
続箱の案内カッ々−は、管列の方向に対して直角にまた
空気流２の方向に対して直角に、外部へ通ずる流入接続
部および流出接続部をそれぞれ備えた２つの互いに分離
した部分に区分されている。それにより２つの部分を個
々に遮断１きるので、一方の力、？一部分したがって接
続箱の対応する部分だけに空気流を当てることができる
。熱交換器または接続箱のこのような構成は２、シめっ
た空気を乾燥するのに適している。この場合上部接続箱
５′へ冷却媒体が供給され、案内カッ々−１８の後方部
分が遮断され、それに応じて後方の２つの管列が冷却さ
れないことによって、空気流２中にある最初の２列の管
のみが冷却されろ。しかし同時に下部接続箱６′に高温
水が供給され、案内カッζ−１９の前方部分が遮断され
、後方の２つの管列のみが加熱される。このような運転
態様により、熱交換器１′２通して送られる空気は、水
分が前方の冷えている管３の所で凝縮することによって
湿気を除かれる。冷却された空気は続いて後方の管列１
再び常温に加熱されるので、乾燥した空気が室温を維持
する。

遮断された接続箱部分により熱損失がおこらないように
するため、図示した実施例では押出し成形品１７の中央
に絶縁スリット２７が設けられて、空気のみを含むか真
空であり、ここには横ウェブは設けられていない。なぜ
ならば、このような横ウェブは熱伝導体となるにすぎな
いからである。上部接続箱５′において例えば前部熱伝
達媒体通路１１が冷却されており、一方下部接続箱６′
は後方部分を加熱されているので、後方部分の熱′伝達
通路が後方管列の管３およびそれに対応する熱パイプ通
路１１“２介して高温になっている。中間にある絶縁ス
リン）２７により、前述したように接続箱の異なる温度
の部分間の熱交換が１きるだけわずかに保たれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により構成された熱交換器な空気流に対
して平行に切断した垂直断面図、第２図は第１図による
熱交換器の下部接続箱の切断線■−■による断面図、第
３図は第１図による熱交換器の上部接続箱の切断線■−
■による断面図、第４図は第３図の切断線ＩＶ−ＩＶに
よる上部接続箱の断面図、第５図は部分的に熱伝達媒体
を供給！きる接続箱をもつ熱交換器を空気流の方向に見
た正面図、第６図は第５図による熱交換器の上部接続箱
の切断線Ｖｌ−Ｖｌに沿う断面図、第７図は第５図によ
る下部接続箱の切断線■−■に沿う断面図である。 １．１′・・・熱交換器、２・・・空気流、３・・・管
、４・・・管列、５，５′・・・上部接続箱、６゜６′
・・・下部接続箱・１０　、１０’　、　１７・・・押
出し成形品、１１　、１１’、　１１’・・・熱パイプ
通路、１２　、１２’。 １２＃・・・熱伝達媒体通路、１３　、１３’、　１４
　、１４’、　１８゜１８’　、　１９　、１９’・・
・案内カバー、２２・・・分配室、２４・・・集合室 第１頁の続き ０発　明　者　ヴオルフガング・オーデブレヒト ドイツ連邦共和国ジンデルフイ ンゲン１プファルヴイーゼンアル −２９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　少なくとも１列なるべく互いに平行に横に並ぶ複
   数の同じ長さの列に配置されて密閉されかつ熱、ｅイブ
   のようＫ１１ｇ成された平行な金属管の群と、この管群
   に対して直角に延びかつこの管群の熱・ξイブ空所を覆
   って熱伝達媒体を通される少なくとも１つの金属接続箱
   とを有し、この接続箱が流れに関しては管群の熱パイプ
   空所に対して密封されているが熱を伝達するようにこれ
   らの熱ノぐイブ空所に接続されている熱交換器において
   、 ａ）接続箱（５：６）が大体において管列（４１に対し
   て平行な成形方向をもつ押出し成形品（１０、１０’）
   から形成され・ ｂ）各管列（４）の範囲において押出し成形品（ｌＯ１
   ｌＯ′）にそれぞれ縦方向へ延びろスリット状熱、ｅイ
   ブ通路（１１、１１’）が設けられて、全周および端面
   な閉じられ、対応する管列（４）の個々の管（３）の方
   へ開いており、 Ｃ）各熱パイゾ通路（１１、１１’）の両側に、押出し
   成形品（１０、１０’）内を縦方向に延びて押出し成形
   品の端面１開く熱伝達媒体通路（１２、１２’）が設け
   られ、 ｄ）押出し成形品（１０、１０’）の両端面に案内カッ
   々−（１３、１３’、　１４　、１４’）が漏れのない
   ように取付けられ、これらの案内カバー（１３゜１３’
   　、　１４　、１４’　）に分配または集合室（２２、
   ２４）および（あるいは）Ｕ字状転向通路が形成され、
   これらの室および（あるいは）通路が横に並ぶ熱伝達媒
   体通路（１２、１２’）を接続して、均一に流れを通す
   ことのできる単一の通路系を形成している ことを特徴とする、平行に延びて空気を当てることので
   きる管の群をもつ熱交換器。 ２、　横に並ぶ２つの管列（４）または熱／ぐイブ通路
   （１１、１１’）の熱パイプ空所が流れに関して互いに
   完全に分離されている゛ことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の熱交換器。 ３、　管列（４）が空気流（２）に対して直角になって
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の熱
   り換器。 ４、管群に近い方にある押出し成形品（１０、１０’）
   の外面に管列（４）に沿って、管（３）の外径より幅広
   く形成された隆起ａ９がそれぞれ一体に形成され、各管
   （３）の取付は個所においてこの隆起α９が熱パイプ通
   路（１１、１１’）の所まで穴をあけられ、この穴の中
   にそれぞれの管端が漏れのないように取付けられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の熱交換
   器０ ５、熱パイプ通路（ｎ　、　ｎ’）の端面が案内カッ々
   −（１３、１３’、　１４　、１４’）とは別のろう着
   あるいは溶接さｎろカッ々−αｅにより閉じられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の熱交換
   器。 ６、　案内カッ々−（１３、１３’、　１４　、１４’
   ）がろう着されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の熱交換器。 ７、　熱伝達媒体通路（１２、１２’）に連続する横ウ
   ェブ（２０、２０’）が設けられ、この横ウェブ（２０
   ゜２０′）により熱伝達媒体通路（１２、１２’）が互
   いに平行に延びろ複数の小さい個別通路（２１゜２１′
   ）に区分されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の熱交換器。 ８、案内力・々−Ｑ３１が流入側に少数の個別通路（２
   １）へのみ分岐する分配室（２のをもち、接続箱（５）
   の残りの個別通路（２１１が別々のＵ字状転向通路によ
   り接続さｎて、メアンダ状に連続する通路系を形成し、
   流入側ｆ熱伝達媒体を供給されろ個別通路ＣＤが接続箱
   （５）内における全経耶にわたってそれぞれ互いに分離
   され、流出側ではじめて個別通路（２Ｄが１つの集合室
   （２４）で合体するように、転向通路が案内カッ々−（
   １３、１３’）に形成されかつ設けられていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の熱交換器Ｏ ９、管群の両端にそれぞれ接続箱（５’、　６’）が設
   けられ、これらのうち一方の接続箱（６つが室温より高
   温の熱伝達媒体を供給され、他方の接続箱（５勺が周囲
   空気の露点温度より低くされた熱伝達、媒体を供給され
   、両方の接続箱（５′。 ６′）の案内カッ々−（１８、１８’、　１９　、１９
   ’）が、管列の方向に対して直角に、外部に通ずる流入
   接続部または流出接続部を備えたなるべく同じ大きさの
   独立した２つの部分に区分されて、管群の管列の一部だ
   けが一部の接続箱（５′。 ６′）から隔離されて熱伝達媒体を供給されるようにな
   っていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の熱交換器。