WO2012008348A1 - 熱交換器 - Google Patents

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谷川茂利
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株式会社Cku
シーアイ化成株式会社
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    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0221—Header boxes or end plates formed by stacked elements

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger having left and right headers and heat transfer tubes provided between the headers, and more specifically, heat exchange by flowing fluid along the axial direction outside the outer peripheral direction of the heat transfer tubes. It is related with the heat exchanger which improved the efficiency of this.
  • FIG. 8 shows the structure of a general heat exchanger having multiple tubes.
  • reference numeral 83 is a coaxial tube
  • an inner tube 85 is coaxially provided inside the outer tube 84.
  • the multiple pipe include those in which a large number of fins along the axial direction are provided on the outer peripheral portion of the inner pipe, and those in which spiral fins are provided on the outer peripheral portion of the inner pipe (Patent Documents 1 to 5). Reference 3).
  • FIG. 9 As another heat exchanger using multiple tubes, one having a structure as shown in FIG. 9 is also known (Patent Document 4).
  • reference numerals 210L and 210R are headers provided on the left and right sides
  • reference numeral 210 is a coaxial heat transfer tube provided across the left and right headers 210L and 210R.
  • the heat transfer tube 210 is composed of a coaxial inner tube 211 and an outer tube 212.
  • the heat transfer tube 210 extends from the outer tube 212 and is subjected to heat exchange from a header 210L partitioned by a header wall surface 213. The fluid which becomes becomes to flow in.
  • the outer tube 212 is sealed in the vicinity of both ends by a partition plate 214, and a cold fluid flows into the space surrounded by the header wall surface 213 and the partition plate 214, and from there to the inner tube 211. It is made to flow into the gap area surrounded by.
  • the present invention provides a heat exchanger that performs heat exchange efficiently even when a large flow rate is secured in a heat exchanger that performs heat exchange using multiple tubes. It is intended to do.
  • the present invention uses a heat transfer tube having an outer tube and an inner tube, and between the first fluid flowing in the gap between the outer tube and the inner tube and the second fluid flowing in the inner tube.
  • the both ends of the inner pipe are extended from the outer pipe, and the first fluid is circulated from the outer peripheral portion of the extending inner pipe to the gap with the outer pipe,
  • the second fluid from the second header is passed through the inside of the inner tube and also through the outer surface of the outer tube along the axial direction through the gap.
  • the first wall surface holds the vicinity of the end of the outer tube, and the second wall surface facing the first wall surface extends the inner tube extending from the outer tube, and the first wall surface
  • the second fluid is circulated through the header unit that circulates the first fluid in the gap between the inner tube and the outer tube in the space surrounded by the second wall surface, and the inner tube that extends from the second wall surface of the header unit.
  • a gap for circulating the second fluid from the second header between the stacked header units, and the second fluid from the second header is passed through the inner pipe While passing through the inside, it is also passed along the outer surface of the outer tube along the axial direction through the gap.
  • the first fluid flowing in the gap between the outer tube and the inner tube can be cooled or heated with the second fluid from the inside and outside, so that the efficiency of heat exchange can be improved.
  • a gap portion is formed by sandwiching a gap forming member between the stacked header units and the header unit.
  • a convex portion or a concave portion is formed integrally with the header unit, and a gap portion is formed between the convex portion and the concave portion.
  • a branch member along the axial direction of the heat transfer tube is provided between the upper layer and the lower layer heat transfer tube of the header unit to be stacked.
  • the 2nd fluid which flowed in via the crevice part can be branched to the surface side of a heat exchanger tube via a branching member, and heat exchange is carried out by flowing a 2nd fluid near the surface of a heat exchanger tube more. It becomes possible to improve the efficiency.
  • this branch member is brought into contact with the heat transfer tube of the header unit to be laminated, and the second fluid flowing in from the gap is branched to the heat transfer tube side.
  • a heat exchanger using a heat transfer tube having an outer tube and an inner tube, and exchanging heat between the first fluid flowing through the gap between the outer tube and the inner tube and the second fluid flowing through the inner tube.
  • a header unit that extends both ends of the inner tube from the outer tube, and circulates the first fluid through a gap between the outer tube and the outer tube, and an inner portion that extends from the header unit.
  • FIG. BB Schematic of a heat exchanger showing an embodiment of the present invention
  • FIG. BB cross-sectional schematic diagram in FIG.
  • the figure which shows the other convex part of the header unit which shows 2nd embodiment of this invention Schematic of a heat exchanger showing a third embodiment of the present invention Figure showing a conventional heat exchanger using multiple tubes Figure showing a conventional heat exchanger using multiple tubes
  • the heat exchanger 1 in the present embodiment includes a first header 2 a for passing a fluid (first fluid) to be subjected to heat exchange through a gap between the inner tube 41 and the outer tube 42,
  • the second header 2 b is provided on both outer sides of the first header 2 a and allows the second fluid to pass through the inner pipe 41.
  • the first header 2a is stacked so as to have gap portions W above and below the plurality of header units 21, and the second fluid is passed through the gap portions W from the outside and inside of the outer tube 42.
  • the heat transfer tube 4 is cooled or heated along the axial direction.
  • the structure of the first header 2a constituting the heat exchanger 1 will be described.
  • the first header 2a is configured by laminating a header unit 21 holding a heat transfer tube 4 having an inner tube 41 and an outer tube 42.
  • the header unit 21 is configured such that a pair of upper and lower unit separators 22 are vertically opposed to each other.
  • the first concave portion 28a is formed by halving the outer shape of 42, and the outer shape of the inner tube 41 is also halved on the second wall surface (rear surface 26) facing the first wall surface 23 in the axial direction.
  • a second recess 28b is formed to sandwich the outer tube 42 and the inner tube 41.
  • the divided surfaces 20 of the first wall surface 23 and the second wall surface 26 are divided by a plane parallel to the axial surface of the heat transfer tubes 4 arranged in a line, and the first recessed portion 28 a and the second wall surface are divided on the divided surface 20.
  • the open part of the recessed part 28b is made to face.
  • a continuous side surface and a bottom surface are provided from the first wall surface 23 and the second wall surface 26, and an opening 27 is formed on one side surface so that the first fluid can flow from there. Yes.
  • the unit separator 22 When the header unit 21 is formed using the unit separator 22 configured as described above, the unit separator 22 is vertically opposed so that the first recess 28a sandwiches the vicinity of the end of the outer tube 42, and from there The vicinity of the end portion of the extended inner tube 41 is sandwiched between the second recesses 28 b so that the first fluid flows between the outer tube 42 and the inner tube 41.
  • the gap forming member 8 When stacking the header units 21 sandwiching the heat transfer tubes 4 in this way, the gap forming member 8 is used to form a predetermined gap W in the vertical direction, and in this state, the opening 27 of each header unit 21 is formed.
  • a header cover 3a is attached so as to cover the first fluid, and the first fluid is caused to flow in from the inflow port 31a.
  • the gap portion W is formed using the gap forming member 8, the gap forming member 8 having a thickness corresponding to the gap width is prepared and attached to the upper surface or the lower surface side of the header unit 21 to form the gap. To do.
  • the second header 2b is configured to allow the second fluid to flow in from the inner tube 41 extending from the second recess 28b.
  • the second header 2b is a single piece that covers the first header 2a and the header cover 3a. It consists of a header cover 3b.
  • the header cover 3b has a housing structure that covers all of the left and right first headers 2a and the heat transfer tubes 4 at the center thereof, and has inlets 31b and exhausts provided at both ends.
  • the second fluid is allowed to flow in and out from the outlet 32b (see FIG. 1).
  • the second fluid is introduced through the inlet 31b of the second header 2b configured in this manner, the second fluid flows from the end of the inner pipe 41, and the gap portion of the header unit 21 It flows along the outer peripheral part of the outer tube 42 from W.
  • the outer diameter of the outer tube 42 is 0.8 mm to 2.0 mm, preferably 0.9 mm to 1.5 mm, The inner diameter is set to about 0.7 mm to 1.9 mm, preferably about 0.8 mm to 1.4 mm.
  • the branch unit 9 is attached to the header unit 21 arranged in a layered manner in this way and the upper and lower heat transfer tubes 4 in the header unit 21.
  • the branch member 9 is provided so as to be in contact with the outer peripheral portion of the heat transfer tube 4, and causes the second fluid flowing in through the gap W to branch to the outer peripheral portion of the heat transfer tube 4. That is, if this branch member 9 does not exist, the second fluid that has flowed through the gap W will flow in the gap space in which the heat transfer tube 4 does not exist, resulting in poor heat exchange efficiency. Therefore, the branch member 9 is attached to the gap space where the heat exchange is not required to bring the second fluid closer to the heat transfer tube 4 side, and the heat from the heat transfer tube 4 is diffused to improve the efficiency of the heat exchange. I have to.
  • the branch member 9 is attached in this way, as shown in FIGS. 2 and 3, when viewed from the axial direction of the heat transfer tube 4, it is parallel to the layered header unit 21, and the gap W Attach it so that it overlaps.
  • the first fluid when the first fluid is introduced from the inlet 31a of the first header 2a, the first fluid flows into each header unit 21 via the header cover 3a, and branches from there to the outer tube 42 and the inner tube. It flows along with 41.
  • the second fluid is caused to flow from the inlet 31b of the second header 2b. Then, the second fluid flows into the inner tube 41 from the space surrounded by the header cover 3 b and flows along the axial direction of the inner tube 41. Further, the second fluid that has not flowed into the inner tube 41 flows in the axial direction of the heat transfer tube 4 through the gap W of the header unit 21. Then, the second fluid is branched to the upper and lower heat transfer tubes 4 by the branch member 9 provided in the gap between the heat transfer tubes 4, and contacts the outside of the heat transfer tubes 4 so that the first fluid flows. Allow to cool or heat.
  • the header unit 21 is stacked with the predetermined gap portion W, and the second fluid is also passed from the gap portion W along the axial direction of the heat transfer tube 4. Heat can be exchanged over the entire heat pipe 4.
  • the branch member 9 that contacts the surface of the heat transfer tube 4 is provided along the axial direction, the second fluid that has flowed in from the gap W is placed on the surface side of the heat transfer tube 4. The efficiency of heat exchange can be further improved by approaching.
  • the gap portion W is formed using the gap forming member 8, but in the second embodiment, as shown in FIGS.
  • a convex portion 25a or a concave portion 25b is formed on the upper surface or the lower surface, and the second fluid is passed through the gap.
  • symbol as 1st Embodiment shall have the same structure as 1st Embodiment.
  • the convex portion 25a is erected so as to have a certain thickness from the lower side of the bottom surface, and between the convex portion 25a and the convex portion 25a.
  • the gap portion W is formed by forming the concave portion 25b.
  • the convex portion 25a is integrally formed when the unit separator 22 is manufactured. As for this convex portion 25a, when the header units 21 are stacked one above the other, as shown in FIG. 5, the convex portion 25a interferes with the upper and lower convex portions 25a.
  • the height of the convex portion 25a is set to “d / 2”, so that the gap width can be set to “d” when the convex portion 25a interferes with the upper layer and the lower layer. Keep it like that.
  • the convex portion 25a (or the concave portion 25b) is formed integrally with the header unit 21, when the header unit 21 is stacked, a gap forming member is formed. It becomes unnecessary to attach 8, and the operation
  • the concave portion 25b is formed in the gap by forming the convex portion 25a, but conversely, the concave portion 25b is formed by scraping the bottom surface portion of the unit separator 22.
  • a convex portion 25a may be formed between the concave portion 25b and the concave portion 25b.
  • the gap portion W is formed by the gap forming member 8 and the convex portion 25a.
  • the gap portion W can be formed by the branch member 9 sandwiched between the heat transfer tubes 4.
  • the same reference numerals as those in the first embodiment have the same configurations as those in the first embodiment.
  • the heat exchanger 1 of this embodiment is configured in a state where the gap forming member 8 in FIG. 4 does not exist, and a thick branch member 9 is provided between the heat transfer tubes 4 between the left and right header units 21. It attaches and this is made to contact the heat exchanger tube 4, Comprising:
  • the clearance gap W can be formed in the upper and lower header units 21.
  • This branch member 9 is made of a metallic member having a high thermal conductivity, and diffuses the heat of the heat transfer tubes 4 by contacting the surface of each heat transfer tube 4 and also allows the second fluid flowing in from the gap W to flow. The heat is exchanged by branching toward the heat transfer tube 4 side.
  • the clearance gap between the upper and lower header units 21 will be determined by the thickness of the branch member 9, and it will have an error in the bending of the heat exchanger tube 4, or the thickness of the branch member 9. If there is, the gap width of the header unit 21 changes. And the position of the opening part 27 of the header unit 21 changes with the fluctuation
  • the branch member 9 is configured in parallel with the layered header unit 21 and is sandwiched between the heat transfer tubes 4. However, even if the branch member 9 does not exist, If a high heat exchange rate can be ensured, the branch member 9 may not be attached.
  • the two inner tubes 41 are provided inside the circular outer tube 42.
  • various shapes and numbers of inner tubes are adopted for the outer tube. Can do. That is, as long as the first fluid is configured to exchange heat from the inside and the outside, it may have any shape or number.

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Abstract

【課題】多重管を用いて熱交換する熱交換器において、効率よく熱交換を行えるようにした熱交換器を提供する。 【解決手段】外管４２と内管４１を有する伝熱管４を用いた熱交換器１を構成する場合、内管４１の両端を外管４２から延出させ、延出する内管４１の外周部から外管４２との隙間に第一流体を流通させるヘッダユニット２１を設ける。そして、このヘッダユニット２１に隙間形成部材８などを挟み込んで所定の隙間部Ｗをもって上下方向に積層する。また、各ヘッダユニット２１から延出する内管に第二流体を流通させるヘッダカバー３ｂを両外側から被せて第二流体を流入させるようにする。これによって、ヘッダカバー３ｂから流入する第二流体を、内管４１の内側に通すとともに、隙間部Ｗを介して外管４２の外側表面にも軸方向に沿って通し、外管４２の内側と外側から熱交換を行わせるようにする。

Description

熱交換器
　本発明は、左右のヘッダと、そのヘッダの間に設けられた伝熱管を有する熱交換器に関し、より詳しくは、伝熱管の外周方向の外側に軸方向に沿って流体を流すことによって熱交換の効率を向上させるようにした熱交換器に関するものである。
　従来より、多重管を用いた熱交換器が種々提案されている。図８に一般的な多重管を有する熱交換器の構造を示す。図８において、符号８３は、同軸管であって、外管８４の内側に内管８５を同軸状に設けるようにしたものである。この多重管としては、例えば、内管の外周部に軸方向に沿ったフィンを多数設けたものや、内管の外周部に螺旋状のフィンを設けたものなどがある（特許文献１～特許文献３）。このような同軸管を用いて加熱流体を冷却する場合は、内管８５の内部に加熱された流体を通すとともに、外管８４と内管８５との隙間に冷たい流体を通し、これによって内管８５内の流体を冷却させるようにしている。
　また、多重管を用いた他の熱交換器として、図９に示すような構造のものも知られている（特許文献４）。図９において、符号２１０Ｌ、２１０Ｒは、左右に設けられたヘッダであり、符号２１０は、当該左右のヘッダ２１０Ｌ、２１０Ｒの間に跨って設けられる同軸の伝熱管である。この伝熱管２１０は、同軸状の内管２１１と外管２１２とから構成されており、内管２１１を外管２１２から延出させてヘッダ壁面２１３で仕切られたヘッダ２１０Ｌから熱交換の対象となる流体を流入させるようにしている。一方、外管２１２は、その両端近傍を区画板２１４によって封止されており、ヘッダ壁面２１３と区画板２１４とで囲まれた空間内に冷たい流体を流入させ、そこから内管２１１との間で囲まれた隙間領域に流入させるようにしている。
特開２００５－０８３６６７号公報 特開２００７－１６３０９２号公報 特開２００８－６９９９３号公報 特開平０７－１３３９９３号公報
　しかしながら、このような多重管を用いて熱交換させる場合、次のような問題を生じる。すなわち、図８や図９に示されるような熱交換器では、細い内管に熱交換の対象となる流体を通すようにしているため、大きな流量を確保しようとすると、その内管を太くしなければならい。しかるに、このような内管を太くすると、内管の外側表面でしか熱交換をさせることができず、熱交換の効率が悪くなってしまうという問題を生じる。
　そこで、本発明は上記課題を解決するために、多重管を用いて熱交換する熱交換器において、大きな流量を確保する場合であっても効率よく熱交換を行えるようにした熱交換器を提供することを目的とするものである。
　すなわち、本発明は上記課題を解決するために、外管と内管を有する伝熱管を用い、外管と内管との隙間を流れる第一流体と、内管内を流れる第二流体との間で熱交換させる熱交換器において、前記内管の両端を外管から延出させ、当該延出する内管の外周部から外管との隙間に前記第一流体を流通させるヘッダユニットと、当該ヘッダユニットから延出する内管に第二流体を流通させる第二ヘッダと、積層されたヘッダユニットの間に前記第二ヘッダからの第二流体を流通させるための隙間部と、を設け、前記第二ヘッダからの第二流体を、内管の内部に通すとともに、前記隙間部を介して外管の外側表面にも軸方向に沿って通すようにしたものである。
　より具体的には、第一壁面で外管の端部近傍を保持するとともに、当該第一壁面と対向する第二壁面で、外管から延出する内管を延出させ、当該第一壁面と第二壁面で囲まれた空間内で内管と外管との隙間に前記第一流体を流通させるヘッダユニットと、当該ヘッダユニットの第二壁面から延出する内管に第二流体を流通させる第二ヘッダと、積層されたそれぞれのヘッダユニットの間に前記第二ヘッダからの第二流体を流通させるための隙間部とを設け、前記第二ヘッダからの第二流体を、内管の内部に通すとともに、前記隙間部を介して外管の外側表面にも軸方向に沿って通すようにしたものである。
　このようにすれば、外管と内管との隙間に流れる第一流体を、内側と外側から第二流体で冷却もしくは加熱させることができるため、熱交換の効率を向上させることができるようになる。
　また、このような発明において、積層されるヘッダユニットとヘッダユニットの間に隙間形成部材を挟み込ませて隙間部を形成する。
　このようにすれば、隙間部の寸法を変更する場合、隙間形成部材の厚みを変えることによって対応することができ、容易に最適な大きさの隙間に設定することができるようになる。
　もしくは、ヘッダユニットと一体的に凸状部もしくは凹状部を形成し、この凸状部や凹状部の間によって隙間部を形成する。
　このようにすれば、凸状部や凹状部を有するヘッダユニットを積層するだけで隙間部を形成することができ、組み立て工程における隙間形成部材の接着などが不要になる。
　さらには、積層されるヘッダユニットの上層と下層の伝熱管の間に、伝熱管の軸方向に沿った分岐部材を設けるようにする。
　このようにすれば、隙間部を介して流入した第二流体を、分岐部材を介して伝熱管の表面側に分岐させることができ、より伝熱管の表面近くに第二流体を流して熱交換の効率を向上させることができるようになる。
　また、この分岐部材を、積層されるヘッダユニットの伝熱管に接触し、かつ、前記隙間部から流入した第二流体を伝熱管側に分岐させるようにする。
　このように構成すれば、分岐部材をヘッダユニットの伝熱管の間に挟み込ませることによって隙間部を形成することができるとともに、その分岐部材を伝熱管に接触させることによって、熱拡散を行わせることもできるようになる。
　本発明によれば、外管と内管を有する伝熱管を用い、外管と内管との隙間を流れる第一流体と、内管内を流れる第二流体との間で熱交換させる熱交換器において、前記内管の両端を外管から延出させ、当該延出する内管の外周部から外管との隙間に前記第一流体を流通させるヘッダユニットと、当該ヘッダユニットから延出する内管に第二流体を流通させる第二ヘッダと、積層されたヘッダユニットの間に前記第二ヘッダからの第二流体を流通させるための隙間部と、を設け、前記第二ヘッダからの第二流体を、内管の内部に通すとともに、前記隙間部を介して外管の外側表面にも軸方向に沿って通すようにしたので、外管と内管との隙間に流れる第一流体を内側と外側から第二流体で冷却もしくは加熱させることができ、熱交換の効率を向上させることができるようになる。
本発明の一実施の形態を示す熱交換器の概略図 図１におけるＡ－Ａ断面概略図 図１におけるＢ－Ｂ断面概略図 第一の実施の形態におけるヘッダの近傍を示す斜視図 本発明の第二の実施の形態を示すヘッダユニットの凸状部を示す図 本発明の第二の実施の形態を示すヘッダユニットの他の凸状部を示す図 本発明の第三の実施の形態を示す熱交換器の概略図 従来の多重管を用いた熱交換器を示す図 従来の多重管を用いた熱交換器を示す図
　＜第一の実施の形態＞
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態における熱交換器１は、図１に示すように、内管４１と外管４２の隙間に熱交換の対象となる流体（第一流体）を通すための第一ヘッダ２ａと、その第一ヘッダ２ａの両外側に設けられ、内管４１の内部に第二流体を通すための第二ヘッダ２ｂとを備えて構成される。そして、特徴的には、その第一ヘッダ２ａを、複数のヘッダユニット２１の上下に隙間部Ｗを有するように積層し、その隙間部Ｗから第二流体を通して、外管４２の外側と内側から伝熱管４の軸方向に沿って冷却もしくは加熱させるようにしたものである。以下、本実施の形態における熱交換器１の構成について詳細に説明する。
　この熱交換器１を構成する第一ヘッダ２ａの構造について説明すると、この第一ヘッダ２ａは、内管４１と外管４２を有する伝熱管４を保持するヘッダユニット２１を積層して構成される。このヘッダユニット２１は、図４に示すように、上下一対のユニット分離体２２を上下に対向させて構成され、外管４２の端部近傍を取り付ける側である第一壁面２３に、その外管４２の外形を半割りにした第一凹部２８ａを形成するとともに、また、その第一壁面２３に軸方向に対向する第二壁面（後面２６）にも、内管４１の外形を半割りにした第二凹部２８ｂを形成して外管４２や内管４１を挟み込ませるようにしている。これらの第一壁面２３や第二壁面２６の分割面２０は、一列に並べられた伝熱管４の軸面と平行な面で分割されており、その分割面２０に第一凹部２８ａや第二凹部２８ｂの開放部分を臨ませるようにしている。また、その第一壁面２３や第二壁面２６からは、連続する側面や底面が設けられており、一方の側面側に開口部２７を形成して、そこから第一流体を流入させるようにしている。このように構成されたユニット分離体２２を用いてヘッダユニット２１を形成する場合は、ユニット分離体２２を上下に対向させて、第一凹部２８ａで外管４２の端部近傍を挟み込み、そこから延出した内管４１の端部近傍を第二凹部２８ｂによって挟み込ませて、外管４２と内管４１との間に第一流体を流入させるようにする。このように伝熱管４を挟み込ませたヘッダユニット２１を積層する場合は、隙間形成部材８を用いて上下方向に所定の隙間部Ｗを形成し、その状態で、各ヘッダユニット２１の開口部２７を覆うようなヘッダカバー３ａを取り付けて、その流入口３１ａから第一流体を流入させる。この隙間形成部材８を用いて隙間部Ｗを形成する場合は、その隙間幅に対応した厚み寸法の隙間形成部材８を用意し、これをヘッダユニット２１の上面もしくは下面側に取り付けて隙間を形成する。
　次に、第二ヘッダ２ｂの構造について説明する。第二ヘッダ２ｂは、第二凹部２８ｂから延出した内管４１から第二流体を流入させるようにしたものであって、この実施の形態では、第一ヘッダ２ａやヘッダカバー３ａを覆う一つのヘッダカバー３ｂで構成されている。このヘッダカバー３ｂは、この実施の形態では、左右の第一ヘッダ２ａやその中央部分の伝熱管４をすべて覆うような筐体構造をなしており、両端側に設けられた流入口３１ｂや排出口３２ｂ（図１参照）から第二流体を流入および排出させるようにしている。そして、このように構成された第二ヘッダ２ｂの流入口３１ｂを介して第二流体を流入させると、内管４１の端部からその第二流体が流入し、また、ヘッダユニット２１の隙間部Ｗからも外管４２の外周部に沿って流れていく。
　このような伝熱管４は、二本の内管４１を外管４２に内接させてそれぞれの軸面を一致させるようにしたものであって、これによって内管４１が高圧で膨らんだ場合であってもその内管４１を外管４２に内接させて内管４１の膨張を防止できるようにしたものである。このような伝熱管４を構成する場合、熱交換の効率を向上させるために、例えば、外管４２の外径寸法を０．８ｍｍ～２．０ｍｍ、好ましくは、０．９ｍｍ～１．５ｍｍ、内径寸法を０．７ｍｍ～１．９ｍｍ、好ましくは、０．８ｍｍ～１．４ｍｍ程度に設定しておく。
　また、このように層状に配列されたヘッダユニット２１とヘッダユニット２１における上下の伝熱管４には、分岐部材９が取り付けられる。この分岐部材９は、伝熱管４の外周部に接するように設けられるとともに、隙間部Ｗを介して流入してきた第二流体を伝熱管４の外周部分に分岐させるようにしたものである。すなわち、この分岐部材９が存在しないと、隙間部Ｗを介して流れてきた第二流体は、伝熱管４の存在しない隙間空間を流れていき、熱交換の効率が悪くなってしまう。そこで、その熱交換の行う必要のない隙間空間に分岐部材９を取り付けて第二流体を伝熱管４側に近づけるとともに、その伝熱管４からの熱を拡散させて熱交換の効率を向上させるようにしている。このように分岐部材９を取り付ける場合は、図２や図３に示すように、伝熱管４の軸方向から見た場合に、層状をなすヘッダユニット２１と平行な状態であって、隙間部Ｗとオーバーラップさせるような位置に取り付ける。
　次に、このように構成された熱交換器１を使用する場合の作用について説明する。
　まず、第一ヘッダ２ａの流入口３１ａから第一流体を流入させると、その第一流体は、ヘッダカバー３ａを介してそれぞれのヘッダユニット２１に流れ込み、そこから分岐して外管４２と内管４１との間に沿って流れていく。
　また、これと並行して、第二ヘッダ２ｂの流入口３１ｂから第二流体を流入させる。すると、その第二流体は、ヘッダカバー３ｂで囲まれた空間から内管４１内に流れ込み、その内管４１の軸方向に沿って流れていく。また、この内管４１に流れ込まなかった第二流体は、ヘッダユニット２１の隙間部Ｗを介して伝熱管４の軸方向に流れていく。そして、その第二流体は、伝熱管４の隙間に設けられた分岐部材９によって、その第二流体を上下の伝熱管４側に分岐し、伝熱管４の外側に接触して第一流体を冷却もしくは加熱させる。
　このように上記実施の形態によれば、ヘッダユニット２１を所定の隙間部Ｗをもって積層し、その隙間部Ｗからも伝熱管４の軸方向に沿って第二流体を通すようにしたので、伝熱管４の全体にわたって熱交換させることができるようになる。
　また、この実施の形態では、伝熱管４の表面に接するような分岐部材９を軸方向に沿って設けるようにしたので、隙間部Ｗから流入してきた第二流体を伝熱管４の表面側に近づけて、より熱交換の効率を向上させることができるようになる。
　＜第二の実施の形態＞
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。上記第一の実施の形態では、隙間形成部材８を用いて隙間部Ｗを形成するようにしたが、この第二の実施の形態では、図５や図６に示すように、ヘッダユニット２１の上面もしくは下面に凸状部２５ａもしくは凹状部２５ｂを形成して、その隙間から第二流体を通すようにしたものである。なお、本実施の形態において、第一の実施の形態と同じ符号を付したものは、第一の実施の形態と同じ構成を有するものとする。
　この実施の形態におけるヘッダユニット２１を構成するユニット分離体２２は、底面の下側から一定の厚みを有するように凸状部２５ａを起立させ、その凸状部２５ａと凸状部２５ａとの間に凹状部２５ｂを形成して隙間部Ｗを形成している。ここで、この凸状部２５ａは、ユニット分離体２２を製造する際に一体的に形成される。この凸状部２５ａについては、ヘッダユニット２１を上下に積層させた際、図５に示すように、上層および下層の凸状部２５ａと干渉してしまうため、隙間部Ｗの幅を「ｄ」に設定する場合は、その凸状部２５ａの高さを「ｄ／２」に設定しておき、これによって上層および下層の凸状部２５ａと干渉させた際に隙間幅を「ｄ」とできるようにしておく。
　もしくは、この凸状部２５ａについては、図６に示すように、伝熱管４の軸方向に沿った薄い板状体で構成し、上層もしくは下層の凸状部２５ａをそれぞれオーバーラップさせるようにしてもよい。このように構成した場合は、上層のヘッダユニット２１と下層のヘッダユニット２１の開口部２７が、その板厚分だけずれることになるが、その開口部２７にヘッダカバー３ａを取り付ける際に、その隙間をロウ材で埋めしてもよい。
　このように第二の実施の形態によれば、ヘッダユニット２１と一体的に凸状部２５ａ（もしくは凹状部２５ｂ）を形成するようにしたので、ヘッダユニット２１を積層する際に、隙間形成部材８を取り付ける必要がなくなり、積層工程時における作業を簡素化することができるようになる。
　なお、この実施の形態では、凸状部２５ａを形成することによって、その隙間に凹状部２５ｂを形成するようにしたが、逆に、ユニット分離体２２の底面部分を削ることによって凹状部２５ｂを形成し、その凹状部２５ｂと凹状部２５ｂの間に凸状部２５ａを形成してもよい。
　＜第三の実施の形態＞
次に、第三の実施の形態について説明する。上記第一および第二の実施の形態では、隙間形成部材８や凸状部２５ａなどによって隙間部Ｗを形成するようにしたが、この実施の形態では、図７に示すように、上層と下層の伝熱管４の間に挟み込まれる分岐部材９によって隙間部Ｗを形成できるようにしたものである。なお、本実施の形態においても、第一の実施の形態と同じ符号を付けたものは、第一の実施の形態と同じ構成を有するものとする。
　この実施の形態の熱交換器１は、図４における隙間形成部材８が存在しない状態で構成させるもので、左右のヘッダユニット２１の間における伝熱管４の間に、厚みのある分岐部材９を取り付け、これを伝熱管４に接触させるようにしたものであって、上下のヘッダユニット２１に隙間部Ｗを形成できるようにしたものである。
　この分岐部材９は、熱伝導率の高い金属性部材で構成され、各伝熱管４の表面に接触することによって伝熱管４の熱を拡散させるとともに、隙間部Ｗから流入してきた第二流体を伝熱管４側に向けて分岐させて熱交換をさせるようにしている。
　なお、このような分岐部材９を金属製剛性部材で構成すると、上下のヘッダユニット２１の隙間がその分岐部材９の厚みによって決定されてしまい、伝熱管４の撓みや分岐部材９の厚みに誤差がある場合は、ヘッダユニット２１の隙間幅が変わってしまう。そして、その隙間幅の変動によって、ヘッダユニット２１の開口部２７の位置が変わってしまい、ヘッダカバー３ａを取り付けることが難しくなってしまう可能性がある。そこで、この分岐部材９については、例えば、金属製弾性構造体を用いるか、もしくは、上層と下層の両面のみを金属製部材で構成し、中間層についてはウレタンなどのような比較的弾力を有する弾性素材で構成してもよい。このようにすれば、その弾性によって伝熱管４の撓みなどを吸収することができ、ヘッダカバー３ａを取り付ける際に、開口部２７との位置合わせを容易に行わせるようにすることができる。
　なお、本発明は上記各実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。
　例えば、上記各実施の形態では、層状をなすヘッダユニット２１と平行に分岐部材９を構成し、これを伝熱管４の間に挟み込ませるようにしたが、この分岐部材９が存在しなくても高い熱交換率を確保できる場合は、分岐部材９を取り付けないようにしてもよい。
　また、上記実施の形態では、円形をなす外管４２の内側に二本の内管４１を設けるようにしているが、この外管の形状や内管の数については種々のものを採用することができる。すなわち、第一流体を内側と外側から熱交換させるような構成であれば、どのような形状や本数であってもよい。
１　　熱交換器
２　　ヘッダ（２ａ：第一ヘッダ、２ｂ：第二ヘッダ）
３ａ、３ｂ　　ヘッダカバー
４　　伝熱管（４１：内管、４２：外管）
８　　隙間形成部材
９　　分岐部材
２１　　ヘッダユニット
２２　　ユニット分離体
２３　　第一壁面
２５ａ　　凸状部
２５ｂ　　凹状部
２６　　第二壁面（後面）
４１　　内管
４２　　外管
Ｗ　　隙間部

Claims (6)

  1. 外管と内管を有する伝熱管を用い、外管と内管との隙間を流れる第一流体と、内管内を流れる第二流体との間で熱交換させる熱交換器において、
    前記内管の両端を外管から延出させ、当該延出する内管の外周部から外管との隙間に前記第一流体を流通させるヘッダユニットと、
    当該ヘッダユニットから延出する内管に第二流体を流通させる第二ヘッダと、
    積層されたヘッダユニットの間に前記第二ヘッダからの第二流体を流通させるための隙間部と、を設け、
    前記第二ヘッダからの第二流体を、内管の内部に通すとともに、前記隙間部を介して外管の外側表面にも軸方向に沿って通すようにしたことを特徴とする熱交換器。
  2. 外管と内管を有する伝熱管を用い、外管と内管との隙間を流れる第一流体と、内管内を流れる第二流体との間で熱交換させる熱交換器において、
    第一壁面で外管の端部近傍を保持するとともに、当該第一壁面と対向する第二壁面で、外管から延出する内管を延出させ、当該第一壁面と第二壁面で囲まれた空間内で内管と外管との隙間に前記第一流体を流通させるヘッダユニットと、
    当該ヘッダユニットの第二壁面から延出する内管に第二流体を流通させる第二ヘッダと、
    積層されたそれぞれのヘッダユニットの間に前記第二ヘッダからの第二流体を流通させるための隙間部と、を設け、
    前記第二ヘッダからの第二流体を、内管の内部に通すとともに、前記隙間部を介して外管の外側表面にも軸方向に沿って通すようにしたことを特徴とする熱交換器。
  3. 前記隙間部が、積層されるヘッダユニットとヘッダユニットの間に隙間形成部材を挟み込ませて形成されるものである請求項１または２に記載の熱交換器。
  4. 前記隙間部が、ヘッダユニットと一体的に形成された凸状部もしくは凹状部によって形成されるものである請求項１または２に記載の熱交換器。
  5. 前記ヘッダユニットとヘッダユニットにおける伝熱管の間に、前記隙間部から流入した第二流体を伝熱管側に分岐させるための分岐部材を設けた請求項１または２に記載の熱交換器。
  6. 前記ヘッダユニットとヘッダユニットにおける伝熱管の間に、当該伝熱管に接触し、かつ、前記隙間部から流入した第二流体を伝熱管側に分岐させるための分岐部材を設けた請求項１または２に記載の熱交換器。
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