JPH0626733A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は冷凍機器や空調機器等の冷凍サイク
ルにおいて、複数の冷媒回路に分流を行なうヘッダーパ
イプ等の分流器を有する蒸発器或は凝縮器として用いら
れる熱交換器に関するもので、液溜りを形成せずに均等
な冷媒を行い、効率良く熱交換が行える熱交換器を提供
する。 【構成】 円筒状に形成された衝突壁１６ａとその側面
の周壁に複数の噴出孔１６ｂとを有する仕切り１６を内
部に設けた両端が封止された略筒状の分流器１３と、、
フィン１５と、伝熱管１４ａ、１４ｂと、で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍機器や空調機器等
において、ヘッダーパイプ等として用いられる分流器を
有した熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、冷凍システムのマルチ化、及び熱
交換器の伝熱管細径化に伴う回路の複数化等に対応する
ために、例えば実開昭６３−１７３６９号公報のように
ヘッダーパイプ等の冷媒分流器が多用されている。

【０００３】以下、図面を参照しながら上述した従来の
熱交換器の一例について説明を行う。図５は従来の熱交
換器を示す。図５において１は熱交換器で、両端が封止
された筒状の分流器２、３には複数の伝熱管４ａ、４ｂ
が接合され、伝熱管４ａ、４ｂにはフィン５が複数配設
されている。分流器２には仕切り２ａの上下に出入口管
６、７が取りつけられ、冷媒回路を構成している。

【０００４】以上のように構成された熱交換器につい
て、以下図面を用いてその動作を説明する。

【０００５】まず、第一の動作として、熱交換器１が蒸
発器として用いられた場合を説明する。

【０００６】図５において、出入口管７から分流器２に
流入した気液二相状態の冷媒は、仕切り２ａより下方の
複数の伝熱管４ｂにそれぞれ分配されて流出する。そし
て伝熱管４ｂに多数配設されたフィン５を介して、空気
等の気体と熱交換することで蒸発しながら分流器３へ流
入する。分流器３で合流した冷媒は、分流器３内部を上
方へ向かい、仕切り２ａより上方の複数の伝熱管４ａに
それぞれ分配されて流出する。そして、さらに蒸発しな
がら分流器２へ流入し、分流器２に取りつけられた出入
口管６から流出する。

【０００７】図６は分流器３の断面図で、冷媒が流動す
る様子を示しており、図中の矢印は冷媒流の方向を示し
ている。伝熱管４ｂから分流器３に流入して合流した冷
媒は気体と液体との二相状態であり、運転条件（循環
量、乾き度等）により、気液の混合状態は不均質で不安
定な状態である。

【０００８】次に、第二の動作として、熱交換器１が凝
縮器として用いられた場合を図面を用いて説明する。

【０００９】図５において、出入口管６から分流器２に
流入した気相状態の冷媒は、仕切り２ａより上方の複数
の伝熱管４ａにそれぞれ分配されて流出する。そして伝
熱管４ａに多数配設されたフィン５を介して、空気等の
気体と熱交換することで凝縮しながら分流器３へ流入す
る。分流器３で合流した冷媒は分流器３内部を下方へ向
かい、仕切り２ａより下方の複数の伝熱管４ａにそれぞ
れ分配されて流出する。そして、さらに凝縮しながら分
流器２へ流入し、分流器２に取りつけられた出入口管７
から流出する。

【００１０】図７は分流器３の断面図で、冷媒の流動す
る様子は、蒸発器として図６で説明した場合と流れは逆
になるが、気体と液体との混合状態が不均質で不安定な
状態は同様であり、さらにこの場合、下部に液溜まり部
ができ、しかも変動する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、熱交換器を蒸発器として用いた際に、分
流器に流入した気液二相状態の冷媒は気体と液滴に分離
した状態であり、特に液滴は複数の伝熱管に流出する
際、重力の影響で比較的下方の伝熱管に多く流出し、比
較的上方の伝熱管には蒸発が終了した気体が多く流出す
る。この為その後は、比較的上方の伝熱管では蒸発があ
まり行われなくなり、熱交換性能は低下する。又この状
態は運転条件により変動し、非常に不安定な状態でもあ
る。この為、熱交換器の熱交換効率が低下し、しかも安
定した蒸発特性を維持できないという課題を有してい
た。

【００１２】そこで本発明は、蒸発器として用いられた
場合に冷媒を各伝熱管に均等に分配する分流器を有する
ことで、効率よく安定して熱交換が行えることを第１の
目的としている。

【００１３】次に、熱交換器を凝縮器として用いた際
に、分流器に流入した気液二相状態の冷媒はやはり気体
と液滴に分離した状態であり、特に液滴は重力の影響で
分流器内の下方に液溜まりを形成し、比較的下方の伝熱
管に凝縮の終了した液冷媒が流入し、比較的上方の伝熱
管には未凝縮の気体が多く流入する。この為その後は、
比較的下方の伝熱管では凝縮があまり行われなくなる。
又この状態も運転条件により変動し、非常に不安定な状
態である。この為熱交換器の熱交換効率が低下し、しか
も安定した凝縮特性を維持できないという課題を有して
いた。

【００１４】そこで本発明は、凝縮器として用いられた
場合に冷媒を各伝熱管に均等に分配する分流器を有する
ことで、効率よく安定して熱交換が行えることを第２の
目的としている。そして、これら第１の目的と第２の目
的を同時に解決する分流器を設けた熱交換器を提供する
ものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の熱交換器は、上
記課題を解決するために、両端が封止された略筒状の分
流器と、前記分流器に接合された複数の伝熱管と、前記
伝熱管に多数配設された伝熱フィンとから構成され、前
記略筒状の分流器内部には円筒状に形成された衝突壁
と、前記衝突壁の側面の周壁に複数の噴出孔とを有する
仕切りを設けた構造を持つものである。

【００１６】又、本発明の熱交換器は、上記課題を解決
するために、両端が封止された略筒状の分流器と、前記
分流器に接合された複数の伝熱管と、前記伝熱管に多数
配設された伝熱フィンとから構成され、前記略筒状の分
流器内部には噴出孔を有する仕切りと、前記噴出孔に相
対する衝突壁を有する仕切りとを設けた構造を持つもの
である。

【００１７】

【作用】本発明は上記の構成により、蒸発器として用い
られる場合も凝縮器として用いられる場合も、略筒状の
分流器内部で円筒状に形成された衝突壁に衝突した気液
二相状態の冷媒が、均質に攪拌混合され、前記衝突壁の
側面の周壁に設けられた複数の噴出孔から噴出されるこ
とにより、さらに気液の混合が促進され、液溜り等を形
成することなく、均質化した冷媒が複数の伝熱管に均等
に分配され、効率よく熱交換を行える。

【００１８】又、本発明は上記の構成により、蒸発器と
して用いられる場合、略筒状の分流器内部で噴出孔から
噴出された気液二相の冷媒が、相対する衝突壁に衝突す
ることにより、気液の混合が促進され、均質化した冷媒
が複数の伝熱管に均等に分配され、効率よく熱交換を行
える。又、凝縮器として用いられる場合、衝突壁に衝突
した気液二相の冷媒は混合が促進された後、さらに噴出
孔から噴出されるため、液溜り等を形成することなく均
質化した冷媒が複数の伝熱管に均等に分配され、より効
率よく熱交換を行える。

【００１９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。

【００２０】図１は本発明の実施例の熱交換器の全体を
示すもので、１１は熱交換器で、両端が封止された略筒
状の分流器１２、１３には、それぞれ複数の伝熱管１４
ａ、１４ｂが接合され、伝熱管１４ａ、１４ｂにはフィ
ン１５が複数配設されている。分流器１２には仕切り１
２ａの上下に出入口管１７、１８が取り付けられ、冷媒
回路を構成している。さらに、分流器１３の内部には、
円筒状に形成された衝突壁１６ａと前記衝突壁１６ａの
側面の周壁に複数の噴出孔１６ｂとを有する仕切り１６
が形成されている。

【００２１】以上のように構成された熱交換器１１につ
いて、以下図１、図２を用いてその動作を説明する。

【００２２】蒸発器として用いられる場合は、気液二相
状態の冷媒が出入口管１７から分流器１２へ流入する。
そして、分流器１２内部で二相状態の冷媒は混合攪拌さ
れ、均質な状態になり、仕切り１２ａより下方の伝熱管
１４ｂに均等に分配されて、伝熱管１４ｂに配設された
フィン１５を介して、空気等の流体と熱交換しながら蒸
発し、もう一方の分流器１３に至り合流する。図２は分
流器１３内部の冷媒状態を示す断面図で、図中の矢印は
冷媒の流動方向を示す。分流器１３で合流した蒸発が完
了していない気液二相状態の冷媒は、分流器１３内部を
上方へ向かい、仕切り１６に設けられた衝突壁１６ａに
衝突する。そして、さらに衝突壁１６ａの側面の周壁方
向に折り返されて、気液二相の冷媒は気液の混合が十分
に行なわれ、気体と液体が均等に分布した均質な状態に
なる。そして、冷媒は複数の噴出孔１６ｂから噴出さ
れ、分流器１３の上方に流出し、複数の伝熱管１４ａに
均等に分配されて流出する。そして、冷媒は伝熱管１４
ａ内でフィン１５を介して空気等の流体とさらに熱交換
して蒸発を完了し、分流器１２へ流入し出入口管１８か
ら流出する。

【００２３】一方凝縮器として用いられる場合は、冷媒
の流動する様子は、蒸発器として図２で説明した場合と
逆になり、図１において出入口管１８から分流器１２に
流入した気相状態の冷媒は、仕切り１２ａより上方の複
数の伝熱管１４ａにそれぞれ分配されて流出する。そし
て伝熱管１４ａに多数配設されたフィン１５を介して、
空気等の気体と熱交換することで凝縮しながら分流器１
３へ流入する。分流器１３で合流した気液二相状態の冷
媒は分流器１３内部を下方へ向かい、仕切り１６の衝突
壁１６ａに衝突し気液の混合が促進され、さらに周壁に
設けられた噴出孔１６ｂで絞られ、噴出される。そのた
め、気液二相の冷媒は気液の混合が十分に行なわれ、気
体と液体が均等に分布した均質な状態になり、分流器１
３下部に液溜りを形成することなく、仕切り１２ａより
下方の複数の伝熱管１４ｂにそれぞれ均等に分配されて
流出する。そして、冷媒は伝熱管１４ｂ内でフィン１５
を介して空気等の流体とさらに熱交換して凝縮を完了
し、分流器１２へ流入し、分流器１２に取りつけられた
出入口管１７から流出する。

【００２４】以上のように本実施例によれば、衝突壁１
６ａと噴出孔１６ｂとを有する仕切り１６を設けた分流
器１３によって、伝熱管１４ａあるいは１４ｂに気液二
相の冷媒を均等に分配することにより、熱交換器１１は
効率よく安定して熱交換を行える。

【００２５】以下本発明の他の実施例を図面を参照しな
がら説明する。図３は本発明の他の実施例の熱交換器の
全体を示すもので、２１は熱交換器で、両端が封止され
た略筒状の分流器２２、２３には、それぞれ複数の伝熱
管２４ａ、２４ｂが接合され、伝熱管２４ａ、２４ｂに
はフィン２５が複数配設されている。分流器２２には仕
切り２２ａの上下に出入口管２８、２９が取り付けら
れ、冷媒回路を構成している。さらに、分流器２３の内
部には、噴出孔２６ａを有する仕切り２６と、前記噴出
孔に相対する衝突壁２７ａを有する仕切り２７とが形成
されている。

【００２６】以上のように構成された熱交換器２１につ
いて、以下図３、図４を用いてその動作を説明する。

【００２７】蒸発器として用いられる場合は、気液二相
状態の冷媒が出入口管２８から分流器２２へ流入する。
そして、分流器２２内部で二相状態の冷媒は混合攪拌さ
れ、均質な状態になり、仕切り２２ａより下方の伝熱管
２４ｂに均等に分配されて、伝熱管２４ｂに配設された
フィン２５を介して、空気等の流体と熱交換しながら蒸
発し、もう一方の分流器２３に至り合流する。図４は分
流器２３内部の冷媒状態を示す断面図で、図中の矢印は
冷媒の流動方向を示す。分流器２３で合流した蒸発が完
了していない気液二相状態の冷媒は分流器２３内部を上
方へ向かい、仕切り２６に設けられた噴出孔２６ａから
噴出され、さらに相対する仕切り２７に設けられた衝突
壁２７ａに衝突する。そのため、気液二相の冷媒は気液
の混合が十分に行なわれ、気体と液体が均等に分布した
均質な状態になる。そして、分流器２３の上方に流出
し、複数の伝熱管２４ａに均等に分配されて流出する。
そして、冷媒は伝熱管２４ａ内でフィン２５を介して空
気等の流体とさらに熱交換して蒸発を完了し、分流器２
２２へ流入し出入口管２９から流出する。

【００２８】一方凝縮器として用いられる場合は、冷媒
の流動する様子は、蒸発器として図４で説明した場合と
逆になり、図３において出入口管２９から分流器２２に
流入した気相状態の冷媒は、仕切り２２ａより上方の複
数の伝熱管２４ａにそれぞれ分配されて流出する。そし
て伝熱管２４ａに多数配設されたフィン２５を介して、
空気等の気体と熱交換することで凝縮しながら分流器２
３へ流入する。分流器２３で合流した気液二相状態の冷
媒は分流器２３内部を下方へ向かい、仕切り２７の衝突
壁２７ａに衝突し気液の混合が促進され、さらに相対す
る仕切り２６に設けられた噴出孔２６ａで絞られ、噴出
される。そのため、気液二相の冷媒は気液の混合が十分
に行なわれ、気体と液体が均等に分布した均質な状態に
なり、分流器２３下部に液溜りを形成することなく、仕
切り２２ａより下方の複数の伝熱管２４ｂにそれぞれ均
等に分配されて流出する。そして、冷媒は伝熱管２４ｂ
内でフィン２５を介して空気等の流体とさらに熱交換し
て凝縮を完了し、分流器２２へ流入し、分流器２２に取
りつけられた出入口管２８から流出する。

【００２９】以上のように本実施例によれば、衝突壁２
７ａを有する仕切り２７と噴出孔２６ａを有する仕切り
２６とを設けた分流器２３によって、伝熱管２４ａある
いは２４ｂに気液二相の冷媒を均等に分配することによ
り、熱交換器２１は効率よく安定して熱交換を行える。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明の熱交換器につい
て、以下の効果が得られる。

【００３１】本発明の熱交換器は、両端が封止された略
筒状の分流器と、前記分流器に接合された複数の伝熱管
と、前記伝熱管に多数配設された伝熱フィンとから構成
され、前記略筒状の分流器内部には円筒状に形成された
衝突壁と、前記衝突壁の側面の周壁に複数の噴出孔とを
有する仕切りを設けた構造を持ち、蒸発器として用いる
際には、略筒状の分流器内部で円筒状に形成された衝突
壁に衝突した冷媒が、均質に攪拌混合され、前記衝突壁
の側面の周壁に設けられた複数の噴出孔から噴出される
ことにより、さらに気液の混合が促進され、均質化した
冷媒が複数の伝熱管に均等に分配され、効率よく熱交換
を行える。又、凝縮器として用いる場合にも、略筒状の
分流器内部で円筒状に形成された衝突壁に衝突した冷媒
が、均質に攪拌混合され、前記衝突壁の側面の周壁に設
けられた複数の噴出孔から噴出されることにより、さら
に気液の混合が促進され、均質化した冷媒が複数の伝熱
管に液溜りを形成することなく均等に分配され、効率よ
く熱交換を行える。

【００３２】また、本発明の熱交換器は、両端が封止さ
れた略筒状の分流器と、前記分流器に接合された複数の
伝熱管と、前記伝熱管に多数配設された伝熱フィンとか
ら構成され、前記略筒状の分流器内部には噴出孔を有す
る仕切りと、前記噴出孔に相対する衝突壁を有する仕切
りとを設けた構造を持ち、蒸発器として用いる場合、略
筒状の分流器内部で噴出孔から噴出された気液二相の冷
媒が、相対する衝突壁に衝突することにより、気液の混
合が促進され、均質化した冷媒が複数の伝熱管に均等に
分配され、より効率よく熱交換を行える。又、凝縮器と
して用いる場合には、衝突壁を有する仕切りに衝突し気
液の混合が促進され、さらに相対する仕切りに設けられ
た噴出孔で絞られ、噴出される。そのため、気液二相の
冷媒は気液の混合が十分に行なわれ、均質化した冷媒が
複数の伝熱管に液溜りを形成することなく均等に分配さ
れ、効率よく熱交換を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における熱交換器の正面図

【図２】図１の熱交換器の分流器の断面図

【図３】本発明の他の実施例における熱交換器の正面図

【図４】図３の熱交換器の分流器の断面図

【図５】従来の熱交換器の正面図

【図６】図５の熱交換器を蒸発器として用いた場合の冷
媒状態を示す分流器の断面図

【図７】他の分流器の冷媒状態を示す断面図

【符号の説明】

１１，２１ 熱交換器 １２，１３，２２，２３ 分流器 １４ａ，１４ｂ，２４ａ，２４ｂ 伝熱管 １５，２５ フィン １６，２６，２７ 仕切り １６ａ，２７ａ 衝突壁 １６ｂ，２６ａ 噴出孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加瀬 広明 大阪府東大阪市高井田本通３丁目22番地 松下冷機株式会社内 (72)発明者 砂畠 巧 大阪府東大阪市高井田本通３丁目22番地 松下冷機株式会社内 (72)発明者 平 輝彦 大阪府東大阪市高井田本通３丁目22番地 松下冷機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端が封止された略筒状の分流器と、前
   記分流器に接合された複数の伝熱管と、前記伝熱管に多
   数配設された伝熱フィンとから構成され、前記略筒状の
   分流器内部には衝突壁と、前記衝突壁の側面の周壁に複
   数の噴出孔とを有する仕切りを設けたことを特徴とする
   熱交換器。
2. 【請求項２】 両端が封止された略筒状の分流器と、前
   記分流器に接合された複数の伝熱管と、前記伝熱管に多
   数配設された伝熱フィンとから構成され、前記略筒状の
   分流器内部には噴出孔を有する仕切りと、前記噴出孔に
   相対する衝突壁を有する仕切りとを設けたことを特徴と
   する熱交換器。