JPS608426B2 - 熱交換器組立体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は「一般に熱交換器に関係し、特に熱交換器内の
流体回路へ冷嬢を適するための毛管の配管に関する。

空調機や、冷凍機などに使用される熱交換器は〜管内を
流れる袷煤と「加熱または冷却すべき熱伝達媒体とを熱
交換関係をなして通流させるようになされている。

騒く小型のものを除いて殆んどの熱交換器には１つ以上
の流体回路が設けられているのが普通である。従って「
それらの回路を適正な形態に配列することができるよう
に各回路を接続することが必要である。冷凍回路におい
ては「更に、熱交換器が蒸発器として機能する場合、冷
却すでき媒体から熱エネルギーご吸収するために液体冷
煤を蒸発させるように冷嫌が回路に入る直前で圧力降下
を受けるようにしなければならない。

この圧力降下を生じさせるための手段としては、毛管を
含めているいるな膨脹器が知られている。毛管は」所要
の圧力降下を達成するための所定の長さの「内径の小さ
い管である。従来、多重回路の熱交換器においては、熱
交換器内の各回路ごとに１個の毛管を使用し、各毛管の
一端を分配器に接続し「他端を熱交換器の対応する各回
路に接続するのが普通である。

熱交換器の回路が多数存在すると「１個所から出て各回
路に接続しているすべての毛管が熱交換器の一端の愚物
こあたかもスパゲッティの如くに巻きつけられている。
更に複雑な使用例の場合は２個以上の分配器が用いられ
「入りくんだ毛管の絡み合いが存在し、それに伴って生
じる問題が一層増幅される。多数の毛管がヘアピン（Ｕ
字形）管や「返しペンドヘッダ−や、供給管および熱交
換器の端部の他の複雑な婆続菅の周りおよびそれらの管
の間を縫うようにして曲げられている場合、毛管がいろ
いろな複雑な個所「時には応力を受けるような個所に終
端することになり、また、毛管が他の隣接する管または
毛管と摺擬するおそれのある個所に終端することがある
ことが判明している。

従って冷凍機の作動中の圧縮機やファンの運転により「
あるいは運送に伴う振動により毛管およびその他の配管
が互いに摺擬することがある。しかも、毛管は、その性
質上、登が小さく、管壁が比較的薄い。従って〜毛管が
他の部品に物理的に接触したりすると、特にその内径が
圧潰されて減少されたりした場合毛管の機能が阻害され
る。毛管が他の物体と摺擬する（こすれる）ことによっ
て完全に破損すると「それに伴って冷煤が漏洩しその結
果冷凍回路が故障する。本発明の毛管配列によれば、個
々の毛管を熱交換器内へ接続する前の部位において所定
の形態に機械的に形成することができる。

従来の毛管配列においては各毛管を個々に手作業で形成
しなければならす〜多くの時間と労力を必要とする。ま
た「複雑な毛管回路を有するユニットにおいてはトサー
ビスマンが個々の毛管の温度を検出することによってど
の毛管が適正に作動しているかを確認することができな
い場合がある。毛管が閉塞しているかどうかを確めるた
めには毛管の温度を調べる必要があるが、そのためには
毛管に手を触れるのが従来からの方法である。しかしな
がら、狭い区域内に多くの毛管が密集して配置されてい
る場合は〜隣接した毛管の間で熱エネルギーが伝達され
るので個々の毛管の温度を確認することが不可能か、あ
るいは極めて困難である。本発明の毛管配列は液体へッ
ダーを有しており、各毛管をこのへッダーの周りにらせ
ん状、またはつる巻状に密に巻回させる。このへッダー
はＬコイル郎ち熱交換器の配管端に平行に取付け〜液体
へツダーの周りに毛管の小じんまりした配列体を形成す
ることができるようにする。液体へッダ−の位置は、該
へッダーの長手に沿って間隔を置いて配置されている各
開□を熱交換器に沿って間隔を置いて配置されている各
回路に毛管を介して接続することができるように定める
。熱交換器の回路に対するへッダｍの相対位置関係によ
りへツダーの接続すべき各関口間の合計距離を短くする
ことができる。所定の内径を有する毛管の全長は、必要
とする圧力降下の大きさに応じて定められるから、液体
へッダーとそれに接続すべき回路との間の距離は、毛管
の所要の長さより短いのが普通である。

本発明によれば、ヘッダーと毛管との間の距離より長い
長さの毛管を液体へツダーの周り‘こつる巻形態に巻回
することによって形成する。これによって、毛管の所要
長さを確保するとともに、毛管を熱交換器の回路のため
の配管の邪魔をしない位置にこじんまりとまとめること
ができる。このコンパクトな、こじんまりとした毛管構
成は、すべての毛管が単一の分配器から導出されている
場合にみられたような、毛管と他の構成部品とがこすれ
合うおそれを排除する。更に、本発明によれば、各毛管
を液体へッダーに沿って離隔させてあるので、サービス
マンは、各毛管が適正に機能しているかどうかを確認す
る場合、各毛管が相互に十分に離隔されているから個々
の毛管の温度を他の隣接する毛管から影響を受けること
なく検出することができる。即ち、サービスマンは、毛
管に手を触れて、装置の作動モー日こ応じて毛管が熱い
か、冷し・かを確めることができる。略述すれば、本発
明においては、各種配管接続部を有する熱交換器の端部
に気体へッダーにほぼ平行に液体へッダーを取付ける。

この液体へッダーには「熱交換器の各冷凍回路に対応す
るように該へッダーの長手方向に間隔を置いて複数の関
口を穿設する。各毛管は、その内端を液体へッダーのそ
れぞれ対応する開ロに接続し、この液体へツダーの周り
にっる巻状に巻回させた後「外端を僅から長さだけへッ
ダーから延長させて冷凍回路に接続する。熱交換器の各
冷凍回路への供給管と、毛管との間のダミーヘツダーを
設けることができる。それによって、毛管をダミーヘツ
ダーを貫通して延長させて供給管に接続すればよく、各
冷凍回路にまで延長させる必要がないようにすることが
できる。以下に本発明を添付図を参照して詳細に説明す
る。

まず、第１図を参照すると、ヒートポンプ装置の概略図
が示されている。

圧縮機１川ふ吐出管１４および吸込管１２によって逆転
弁２０‘こ接続されている。逆転弁２０は、導管１６に
よって第１熱交換器３０‘こ、そして導管１８によって
第２熱交換器４０の気体へッダ−４２に接続されている
。第１熱交換器３０‘まｔ導管２６によって第２熱交換
器の第１へッダー２８に接続されている。導管２６には
逆止弁２２と、膨脹弁２４が並列に配設されている。気
体へッダー４２は、第２熱交換器４０のコァ（冷凍回路
）に供給管６６Ａ〜５６Ｃを介して接続されているこの
熱交換器は図示の実施例では３回路型熱交換器として示
されており、各冷凍回路の一端に１つの供給管５６Ａ〜
５６Ｃが連結されており、それらの管はいずれも気体へ
ッダ−４２に接続されている。

第２熱交器の各冷凍回路の他端にはそれぞれ供給管５４
Ａ〜５４Ｃが連結され、該供給管は第２へツダー２９に
接続されている。第２へッダー２９は、逆止弁６２を介
して導管２６に連絡している。やはり導管２６に接続さ
れている第１へッダ−２８には、３つの毛管５０を接続
し、該毛管を第１へッダーから第２へッダーを貫通して
供給管５４Ａ〜５４Ｃ内へ延長させてある。第１図に示
された装置の作動においては、圧縮機１０から吐出され
る高温の気体状冷煤は、その作動モード（冷房または暖
房）に応じて第１または第２熱交換器のどちらかへ送給
される。

今、第１熱交換器３０が屋外熱交換器であると仮定する
と、冷房モードもこおいては逆転弁２０‘ま高温の気体
状袷蝶を第１熱交換器３０へ送るように切換えられてお
り「気体冷煤は第１熱交換器内で凝縮し、導管２６およ
び逆止弁２２を通って第１へツダー２８内へ流入する。
導管２６から第２へッダー２９への流れは逆止弁５２に
よって阻止される。冷煤は、第１へツダー２８から毛管
５０を通り、第２へッダー２９を経て供給管５４Ａ，５
４Ｂ．６４Ｃ内へ流入する。袷煤は、毛管内において圧
力降下を受け、低下された圧力で供給管５４Ａ〜５４Ｃ
を経て第２熱交換器４８内へ導入される。冷煤は、第２
熱交換器内で液体から気体に蒸発し、供給管５６Ａ〜５
６Ｃを通って気体へッダー４２に流入し、そこから圧縮
機１０へ戻り、サイクルを完成する。第１へッダー２８
から毛管５０を経て供給管５４Ａ〜５４Ｃへ流れる冷煤
は第２へツダー２９を通って導管２６へ逆流することは
ない。なぜなら「導管２６内の高い圧力が逆止弁５２を
通して流れを阻止するからである。暖房モードにおいて
は、冷媒は、圧縮機亀０から気体へッダー４２へ流れる
。気体冷煤は、ヘッダー４２から供給管５６Ａ〜５６Ｃ
を通って第２熱交換器の３つの冷凍回路内に流入し、そ
こから供給管５４Ａ〜５４Ｃへ流れる。次いで「 この
冷媒は第２へッダー２９へ入り、逆止弁５２を通って導
管２６に流入する。流れ抵抗の高い毛管５０を通って導
管２６へ流れる冷嬢は、もし流れるとしても無視しうる
程度の量である。導管２６を通って流れる冷煤は、逆止
弁２２の存在により膨脹弁２４を通して通流せしめられ
、圧力降下を受けた後、蒸発器として機能している第１
熱交換器３０内へ流入する。液体冷媒は」第１熱交換内
で蒸発し、次いで導管１６および逆転弁２０を経て圧縮
機に戻り、サイクルを完成する。第２〜５図は、冷媒の
流れ方向に応じて流れ順路を変更するようにした複雑な
熱交換器を示す。

この熱交換器は「第１図に示されたものと同じ機能を有
するものであるが、合計１６の冷凍回路を有しており、
より複雑なへッダー構成を有している。第２図を参照し
て説明すると、第２熱交換器４０は、逆止弁４１によっ
て２つの部分に分割された気体へッダ−４２を有してい
る。

この気体へッダー４２は、合計１６本の供給管５６Ａ；
５６Ｂ，５６Ｃ，５６０，５６Ｅ，５６Ｆ，５６Ｇ，５
６日，５６１，５６Ｊ，５６Ｋ，５６Ｌ，５６Ｍ，５６
Ｎ，５６Ｐ，５６Ｑ（符号５６０は含まないが、便宜上
これらを「５６Ａ〜５６Ｑ」と簡略にして表わすことと
する）によって熱交換器４０の図示されていない１６の
回路Ａ〜Ｑ（０は含まない）のうちのそれぞれ対応する
１つの回路に接続されている。気体へッダ−４２と並列
に第２へッダー則ちダミーヘッダー２９を配設し、該へ
ッダーを合計１４本の供給管５４Ａ〜５４Ｆ、５４１〜
５４Ｑ（５４０は含まない）により冷凍回路のうちの１
４の回路Ａ〜Ｆおよび１〜Ｑ（０は含まない）の各々１
つに接続する。残りの２つの冷凍回路Ｇ，Ｈ‘よ、供給
管５４Ｇ，５４日およびそれらに連接する導管６１，６
１により接続管６３を介して導管２６に接続する。ダミ
ーヘッダー２９および気体へッダー４０の両方に対して
並列に液体へッダー２８を配設する。

液体へッダ−２８は、導管２６からストレ−ナ５５およ
びそれに接続したＴ字継手６７を通して液体冷煤を受取
る。液体へッダ−２８にはその長手に沿って１６本の毛
管５０Ａ，５０Ｂ・…・・（第２図には図を簡略にする
ため全部の毛管は示されていない）を間隔を置いて接続
し、各毛管をそれぞれ熱交換器４０の各冷凍回路に１本
づつ接続する。図に示されるように、毛管５０Ａは、液
体へッダー２８から供給管５４Ａを介して第２熱交換器
の冷凍回路Ａに接続する。毛管５０Ｂ〜５０Ｆおよび５
０１〜５０Ｑ（５００は含まない）は、いずれもダミー
ヘツダ−２９を介してそれぞれ対応する供給管５４Ｂ〜
５４Ｆ，５４１〜５４Ｑに、そしてそれらの供給管を経
てそれぞれの冷凍回路Ｂ〜Ｆおよび１〜Ｑ（図示せず）
に援縞する。毛管５０Ｇおよび５０日は、それぞれ導管
６川こ第２図に・で示される個所で接続し、回路Ｇおよ
び日に導管６１，６１およびそれに連接した供給管５４
Ｇ，５４日を通して冷煤が供給されるようにする。第３
図は、第２図とは９００異る角度からみた図である。

第３図を参照すると、気体へッダー４２と、ダミーへッ
ダー２９と、液体へッダー２８との相対位置が分る。ダ
ミーヘツダー２９の長手に沿って間隔を置いて示されて
いる。点は、毛管５０Ｂ〜５０Ｑが接続される部位を示
している。また、これらの。点に対応してへッダー２８
１こは毛管を接続する関口が設けられている。第３図で
もやはり図を簡単にするために毛管５０Ａ，５０Ｂ，５
０Ｑだけが示されている。第３図には導管２６と接続６
３および導管６１，６１との接続態様も示されている。
導管６１，６１はそれぞれ管５４Ｇ，５４日を介して熱
交換コイルの回路ＧおよびＨ‘こそれぞれ通じている。
導管２６には、ヘツダ−２８のためのストレーナ５５か
ら延長した導管（図示せず）との接続点と、接続管６３
との間の区間に第１図に示される逆止弁５２と同機の逆
止弁（図示せず）が配談されている。第４図は、第２図
の線Ｗ−Ｗの沿ってみた上面図であり、気体へツダ−４
２と、ダミーへツダー２９と、液体へッダー２８との間
の関係を示す。

ストレーナ５５は、液体へッダ−２８に接続されており
、つる巻状に巻回した毛管５０Ａ，５０が液体へッダ−
２８‘こ接続されている。第２および３図に第２番目の
毛管として示されている毛管５０Ｂは、３つの部分、即
ち、つる巻部分７２と、該つる巻部分から液体へッダー
２８もこまで内方へ延長する内方部分７０と、つる巻部
分７２からダミーヘッダ一２９にまで外方へ延長する外
方部７４を有している。第４図には示されていないが、
毛管５０Ｂは、ダミーヘッダー２９を貫通して供給管５
４Ｂに貫入しており、熱交換器の回路Ｂの一端へ冷煤を
供給する。回路Ｂの池端は気体へッダー４２に接続され
ている。第４図には、回路Ａのための毛管５０Ａが供給
管５４Ａ内へ貫入されている接続部も示されている。

同様にして、回路Ｇ．日も管５４Ｇ，５４日を経て導管
６１，６１に接続されている。第４図にみられるように
、毛管５０Ａは、供給管５４Ａ内へ貫入する部分におい
て僅かに屈曲されており、し、で毛管５０Ａの端部は、
供給管５４Ａに対して平行に屈曲され、冷媒を供給管内
へ正しい方向に排出するようになされている。第５図は
、液体へッダー２８と、それに接続されてその周りにっ
る巻状に巻回された１６本の毛管５０Ａ〜５０Ｑを備た
副組立体を示す。

Ｔ字継手５０によって液体へッダー２８に接続されたス
トレーナ５５も示されている。第２および３図に示され
た熱交換器４０が凝縮器として機能しているときは、圧
縮機１０から管１８（第１図）を通して圧送される高温
の気体冷媒が第２図でみて気体へッダ−４２の下端から
該へツダーへ流入し、そこから供給管５６１〜５６Ｑを
通って熱交換器の冷凍回路１〜Ｑに流入する。

（ヘッダー４２内へ流入した冷煤は、逆止弁４１より上
方へ流れることは、逆止弁４１によって阻止される。）
この気体冷媒は、冷凍回路１〜Ｑから供給管５４１〜５
４Ｑを通ってダミーヘツダー２９へ流入し、該へッダー
に沿って上方へ流れ、供給管５４Ａ〜５４Ｆを経て熱交
換器４０の冷凍回路Ａ〜Ｆに流入する。袷媒は、冷凍回
路Ａ〜Ｆ内を樋流する間に更に凝縮および／または過冷
却され、これらの回路から供給管５６Ａ〜５６Ｆを通っ
て第２図でみて気体へッダ−４２の、逆止弁４１より上
方の部分に流入する。供給管５６Ａ〜５６Ｆを通ってへ
ッダー４２の上方部分に流入した袷煤は、該へッダーに
沿って下方に流れ、該へッダーから供給管５６Ｇおよび
５６日を経て熱交換器４０の冷凍回路Ｇおよび日へ流入
し、該回路内で更に凝縮および／または過冷却せしめら
れる。このように袷煤がへッダー４２の上方部分に沿っ
て流下し、管５６Ｇ，５６日を通って回路Ｇ，Ｈ‘こ流
入するのは、圧力勾配による。即ち、管５６Ｇ，５６日
および回路Ｇ，日は管５４Ｇ，５４日，６１，６１を介
して導管２６に接続されており、従って、他の管５６Ａ
〜５６Ｆおよび回路Ａ〜Ｆよりも、第１熱交換３０およ
び圧縮機１０の吸入側（低圧側）に近の側にあるからで
ある。次いで、冷媒は、冷凍回路Ｇ，日から供給管５４
Ｇ，５４日、導管６１，６１を通り、導管２６および該
導管に設けられた、第１図の逆止弁５２と同様な逆止弁
を経て他方の熱交換器３０へ送られ、第１図に関連して
先に説明したように蒸発せしめられる。熱交換器４０が
蒸発器として機能しているときは、冷媒は、第１図に示
されるように導管２６に沿って流れ、逆止弁５２の存在
によって第１へツダー即ち液体へッダ−２８内へ導かれ
る。導管２６からダミーヘッダー２９への冷媒の流れは
逆止弁５２によって阻止される。冷煤は、液体へッダー
２８から１６本の毛管のすべてを通って熱交換器のそれ
ぞれ対応する１６の冷凍回路に流入する。液体冷蝶は、
熱交換器内で蒸発し、気体となって供給管５６Ａ〜５６
Ｑを経て気体へッダー４２内へ排出され、そこから圧縮
機へ戻されてサイクルを完成する。液体冷媒は、ダミー
ヘッダー２９を貫通している毛管５０Ｂ〜５０Ｆおよび
５０１〜５０Ｑを通ってそれぞれの対応する供給管５４
８〜５４Ｆおよび５４１〜５４Ｑへ流入する。毛管５０
Ａは、ヘツダー２９を貫通しておらず、直接供給管５４
Ａへ冷媒を排出する。毛管５０Ｑおよび５０日Ｇま、管
６１，６１へ冷煤を排出し、熱交換器の回路Ｇおよび日
に供給する。以上、本発明に従って複雑な熱交換器に毛
管を組入れたコンパクトで、整然とした、安全な組立体
を説明した。

本発明は、熱交換器への供給管に冷煤を供給する液体へ
ツダー２８を気体へッダ−４２に平行に配設することに
より該液体へツダ−と供給管との間の接続管を可及的に
短くすることを可能にする。更に、ヘッダー２８の周り
に毛管をつる巻状に巻回することにより毛管を所定位置
に保持するためのコンパクトなパッケージを構成するこ
とを可能にする。この紙立せにより、毛管が閉塞または
破裂のために機能不能になる可能性を排除する組立体を
提供する。この組立体は、更に、個々の毛管の作動温度
を検出することができるようにそれらの毛管を互いに離
隔させて配置してあるので毛管の保守サービスの容易性
を向上させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、つる巻状に巻装した毛管を有する液体へッダ
ーを示すヒートポンプ装置の概略図、第２図は、各へッ
ダーと毛管の一部を示すプレートフィン型熱交換器の端
面図、第３図は第２図の熱交換器の側面図、第４図は第
２図の線Ｎ−Ｗに沿つてみた平面図、第５図は１６本の
毛管を接続された液体へツダーの側面図である。 図中、１６，１８，２６は導管、２川ま逆転弁、２８は
液体へッダー、２９はダミーへッダー〜 ４０は熱交換
器、４２は気体へッダー、５０は毛管、５２は逆止弁、
６４は供給管、５６は供給管、７０は内方部分、７２は
つる巻状部分、７４は外方部分。 （ンＧノ （ソＧ２ 〆ソ技３ （ソＧ 〆 （ン Ｇ夕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷凍回路と共に使用するための熱交換器組立体にお
   いて、冷媒を通流させる複数の回路を備えた熱交換器コ
   ア４０と、気体状冷媒を通流させるために前記熱交換器
   コアの回路の少くとも１つに接続された気体ヘツダー４
   ２と、液体冷媒を通流させるようになされており、少く
   とも長手の一部分に沿って間隔を置いて設けられた複数
   の開口を有する液体供給手段２８と、各々、密に巻回さ
   れたつる巻状部分７２を有しており、一端を前記液体供
   給手段の前記開口の１つに接続され、他端を前記熱交換
   器コアの回路の１つに接続された一連の毛管５０とから
   成り、該各毛管のつる巻状部分は他の毛管のつる巻状部
   分および熱交換器組立体の他の構成要素から離隔されて
   おり、前記液体供給手段２８は該つる巻状部分の中心内
   に配設されていることを特徴とする熱交換器組立体。 ２ 前記液体供給手段は、液体ヘツダー２８であり、前
   記各毛管のつる巻状部分は、該液体ヘツダーが該つる巻
   状部分の内側表面によって画定される円筒の内側に位置
   するように配置されており、液体ヘツダーに接続すべき
   毛管の端部伏７０は該つる巻状部分から内方へ液体ヘツ
   ダーの前記開口の１つにまで延長しており、前記熱交換
   器コアの回路の１つに接続すべき毛管の端部分７４は該
   つる巻状部分から外方へ延長している特許請求の範囲第
   １項記載の熱交換器組立体。 ３ 前記熱交換器コアの各回路は、その端部が該コアの
   平面に沿って互いに離隔された位置に終端するように該
   コア内に配置されており、前記液体ヘツダーは、前記各
   回路の端部が終端している前記平面に対して平行な平面
   内に該熱交換器組立体の一部として取付けられており、
   該液体ヘツダーの前記各開口は、熱交換器の各回路の端
   部が終端している位置に対応して該ヘツダーに沿って互
   いに離隔されている特許請求の範囲第２項記載の熱交換
   器組立体。 ４ 前記熱交換器コアの１つの回路に少くとも１つの供
   給管５４を接続し、前記液体ヘツダーに接続された毛管
   ５０を該供給管に連結し、それによって、液体ヘツダー
   から供給される冷媒が該毛管を通り、次いで該供給管を
   通って前記熱交換器コアの１つの回路へ流れるようにし
   た特許請求の範囲第２項記載の熱交換器組立体。 ５ ダミーヘツダ２９と、該ダミーヘツダーを熱交換器
   コアのそれぞれ１つの回路に連結する一連の供給管５４
   を設け、前記手管５０のうちの少くとも幾つかの毛管を
   前記ダミーヘツダー内へ突入するようにして接続し、毛
   管からの冷媒を幾つかの回路のための供給管内へ導入す
   るようにした特許請求の範囲第２項記載の熱交換器組立
   体。