JPH09138033A - 空調用熱交換器及び空調システム - Google Patents
空調用熱交換器及び空調システムInfo
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- JPH09138033A JPH09138033A JP7298496A JP29849695A JPH09138033A JP H09138033 A JPH09138033 A JP H09138033A JP 7298496 A JP7298496 A JP 7298496A JP 29849695 A JP29849695 A JP 29849695A JP H09138033 A JPH09138033 A JP H09138033A
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- heat transfer
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
- F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
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- Air Filters, Heat-Exchange Apparatuses, And Housings Of Air-Conditioning Units (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷媒流路の圧力損失を最小限に抑えながら、
十分な伝熱性能を発揮させることができる空調用熱交換
器、及び重力式ヒートパイプ構造の空調システムを提供
することにある。 【解決手段】 上下方向へ任意の間隔で水平に配置され
た伝熱主管が返しベンド管で連結されているコイルを、
空調空気の流れ方向に対して複数系統並べて配置し、前
記伝熱主管には多数のフィンを取り付け、各コイル内の
冷媒の流れ方向の途中において、空調空気の上流側に位
置するコイルの主管と下流側に位置するコイルの主管と
を、ベンド管により入れ替えて連結したことを特徴とす
る。
十分な伝熱性能を発揮させることができる空調用熱交換
器、及び重力式ヒートパイプ構造の空調システムを提供
することにある。 【解決手段】 上下方向へ任意の間隔で水平に配置され
た伝熱主管が返しベンド管で連結されているコイルを、
空調空気の流れ方向に対して複数系統並べて配置し、前
記伝熱主管には多数のフィンを取り付け、各コイル内の
冷媒の流れ方向の途中において、空調空気の上流側に位
置するコイルの主管と下流側に位置するコイルの主管と
を、ベンド管により入れ替えて連結したことを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は一般的にはフィン
チューブ型の熱交換器、及びこの熱交換器を有する室内
ユニットを使用した空調システムに関するものである。
さらに具体的には、高所に設置した凝縮器と低所に設置
した熱交換器（蒸発器）との間で、冷媒を相変化させな
がら重力によって自然循環させる、いわゆる重力式ヒー
トパイプからなる空調システムに使用される空調用熱交
換器、及びこの熱交換器を使用した空調システムに関す
るものである。
チューブ型の熱交換器、及びこの熱交換器を有する室内
ユニットを使用した空調システムに関するものである。
さらに具体的には、高所に設置した凝縮器と低所に設置
した熱交換器（蒸発器）との間で、冷媒を相変化させな
がら重力によって自然循環させる、いわゆる重力式ヒー
トパイプからなる空調システムに使用される空調用熱交
換器、及びこの熱交換器を使用した空調システムに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】重力式ヒートパイプからなる空調システ
ムにおいては、冷媒を輸送する駆動装置がないので、シ
ステム内における圧力損失をなるべく小さくするととも
に、冷媒の流動を安定化させることが必要である。例え
ば特開平４−３４７４２７号公報には、凝縮器からの冷
媒が流入するように主コイルを空調空気の流路中に配置
するとともに、前記主コイルよりも前記空気流路中の上
流側に、当該主コイルの伝熱主管断面積より大きな伝熱
主管断面積を有する補助コイルを配置し、前記主コイル
と補助コイルとを連通して、前記補助コイルから冷媒蒸
気を流出させるように構成した空調用熱交換器が提案さ
れている。前記公報に記載されている熱交換器は、空調
空気の上流側に設置した補助コイル内で過熱部を形成さ
せ、主コイルで完全に蒸発しなかった冷媒を完全に蒸発
させることにより、液相を含んだ冷媒が凝縮器側へ流れ
るのを防止している。また、補助コイルの伝熱主管断面
積を主コイルの伝熱主管断面積よりも大きくしたことに
より、補助コイル内の圧力損失を相対的に抑制してい
る。
ムにおいては、冷媒を輸送する駆動装置がないので、シ
ステム内における圧力損失をなるべく小さくするととも
に、冷媒の流動を安定化させることが必要である。例え
ば特開平４−３４７４２７号公報には、凝縮器からの冷
媒が流入するように主コイルを空調空気の流路中に配置
するとともに、前記主コイルよりも前記空気流路中の上
流側に、当該主コイルの伝熱主管断面積より大きな伝熱
主管断面積を有する補助コイルを配置し、前記主コイル
と補助コイルとを連通して、前記補助コイルから冷媒蒸
気を流出させるように構成した空調用熱交換器が提案さ
れている。前記公報に記載されている熱交換器は、空調
空気の上流側に設置した補助コイル内で過熱部を形成さ
せ、主コイルで完全に蒸発しなかった冷媒を完全に蒸発
させることにより、液相を含んだ冷媒が凝縮器側へ流れ
るのを防止している。また、補助コイルの伝熱主管断面
積を主コイルの伝熱主管断面積よりも大きくしたことに
より、補助コイル内の圧力損失を相対的に抑制してい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の熱交換
器には、補助コイルを設置するのでコストアップになる
ほか、以下のような課題があった。その第１は、補助コ
イルを設置したことによりコイル長さが大きくなって配
管内の圧力損失がそれだけ大きくなり、冷媒液の供給圧
力（圧力ヘッド）を大きくする必要を生じることであ
る。すなわち、ビルの最上階の室にＯＡ機器などの要冷
房機器が設置されており、ビルの屋上に凝縮器を設置し
て、前記最上階の室を空調する場合には冷媒液の供給圧
力が不足し、最上階の室の空調を行うことが困難にな
る。あるいは、最上階の室の空調を行えるようにするた
めには、下の階の空調配管とはことなるレイアウトで配
管しなければならなくなる。第２は、前述の熱交換器に
おける補助コイル内の過熱度の制御は、温度センサなど
で過熱度を検出し、その検出温度に応じて冷媒液の供給
量を加減することによって行われるが、前記過熱度をも
つ部分では、冷媒の相変化による熱交換が行われず、伝
熱面積に相応した性能を発揮することが困難になること
である。第３は、空調空気の流路に主コイルのほかに伝
熱主管断面積の大きい補助コイルを設置するので、空調
空気の流路抵抗が増大し、通常の場合よりもファン動力
を大きくする必要性があるので、消費電力が増大するこ
とである。
器には、補助コイルを設置するのでコストアップになる
ほか、以下のような課題があった。その第１は、補助コ
イルを設置したことによりコイル長さが大きくなって配
管内の圧力損失がそれだけ大きくなり、冷媒液の供給圧
力（圧力ヘッド）を大きくする必要を生じることであ
る。すなわち、ビルの最上階の室にＯＡ機器などの要冷
房機器が設置されており、ビルの屋上に凝縮器を設置し
て、前記最上階の室を空調する場合には冷媒液の供給圧
力が不足し、最上階の室の空調を行うことが困難にな
る。あるいは、最上階の室の空調を行えるようにするた
めには、下の階の空調配管とはことなるレイアウトで配
管しなければならなくなる。第２は、前述の熱交換器に
おける補助コイル内の過熱度の制御は、温度センサなど
で過熱度を検出し、その検出温度に応じて冷媒液の供給
量を加減することによって行われるが、前記過熱度をも
つ部分では、冷媒の相変化による熱交換が行われず、伝
熱面積に相応した性能を発揮することが困難になること
である。第３は、空調空気の流路に主コイルのほかに伝
熱主管断面積の大きい補助コイルを設置するので、空調
空気の流路抵抗が増大し、通常の場合よりもファン動力
を大きくする必要性があるので、消費電力が増大するこ
とである。
【０００４】この発明の目的は、前述の課題を改善し、
冷媒流路の圧力損失を最小限に抑えながら、十分な伝熱
性能を発揮させることができる空調用熱交換器を提供す
ることにある。
冷媒流路の圧力損失を最小限に抑えながら、十分な伝熱
性能を発揮させることができる空調用熱交換器を提供す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明による空調用熱
交換器は、前述の課題を解決するため以下のように構成
したものである。すなわち、請求項１の熱交換器は、上
下方向へ任意の間隔で水平に配置された伝熱主管が返し
ベンド管で連結されているコイルを、空調空気の流れ方
向に対して複数系統並べて配置し、前記伝熱主管には多
数のフィンを取り付け、各コイル内の冷媒の流れ方向の
途中において、空調空気の上流側に位置するコイルの伝
熱主管と下流側に位置するコイルの伝熱主管とを、前記
ベンド管により入れ替えて連結したことを特徴としてい
る。
交換器は、前述の課題を解決するため以下のように構成
したものである。すなわち、請求項１の熱交換器は、上
下方向へ任意の間隔で水平に配置された伝熱主管が返し
ベンド管で連結されているコイルを、空調空気の流れ方
向に対して複数系統並べて配置し、前記伝熱主管には多
数のフィンを取り付け、各コイル内の冷媒の流れ方向の
途中において、空調空気の上流側に位置するコイルの伝
熱主管と下流側に位置するコイルの伝熱主管とを、前記
ベンド管により入れ替えて連結したことを特徴としてい
る。
【０００６】請求項２の熱交換器は、請求項１に記載の
熱交換器において、前記コイルの諸元から算出される無
次元量であるコイルの抵抗係数Ｆが、Ｈ≦０．５（ｍ）
の条件下において次の式を満たしていることを特徴とし
ている。 式・・・Ｆ＝（Ｌ×Ｐ×Ｈ）／（Ａ×Ｒ）≦７００００ ただし Ｆ：コイルの抵抗係数 Ｌ：伝熱主管の総延長距離（ｍ） Ｐ：各系統のコイルのベンド管数（パス数−１） Ｈ：各コイルの冷媒流入部と冷媒流出部の平均高低差
（ｍ） Ａ：伝熱主管の断面積（m2) Ｒ：系統数
熱交換器において、前記コイルの諸元から算出される無
次元量であるコイルの抵抗係数Ｆが、Ｈ≦０．５（ｍ）
の条件下において次の式を満たしていることを特徴とし
ている。 式・・・Ｆ＝（Ｌ×Ｐ×Ｈ）／（Ａ×Ｒ）≦７００００ ただし Ｆ：コイルの抵抗係数 Ｌ：伝熱主管の総延長距離（ｍ） Ｐ：各系統のコイルのベンド管数（パス数−１） Ｈ：各コイルの冷媒流入部と冷媒流出部の平均高低差
（ｍ） Ａ：伝熱主管の断面積（m2) Ｒ：系統数
【０００７】請求項３の熱交換器は、請求項１又は２に
記載の熱交換器において、一部又は全系統のコイルは、
冷媒の流れ方向の下流側で伝熱主管が分岐されているこ
とを特徴としている。
記載の熱交換器において、一部又は全系統のコイルは、
冷媒の流れ方向の下流側で伝熱主管が分岐されているこ
とを特徴としている。
【０００８】請求項４の熱交換器は、請求項１〜３のい
ずれかに記載の熱交換器の冷媒流入部と冷媒流出部にお
いて、各系統のコイルはそれぞれ共通な大径のヘッダー
管へ連結されていることを特徴としている。
ずれかに記載の熱交換器の冷媒流入部と冷媒流出部にお
いて、各系統のコイルはそれぞれ共通な大径のヘッダー
管へ連結されていることを特徴としている。
【０００９】請求項５の熱交換器は、請求項１〜４のい
ずれかの熱交換器において、前記コイルは、一方向に数
系統、前記一方向とほぼ直角に交叉する他方向に数系統
それぞれ並べて配置されていることを特徴としている。
ずれかの熱交換器において、前記コイルは、一方向に数
系統、前記一方向とほぼ直角に交叉する他方向に数系統
それぞれ並べて配置されていることを特徴としている。
【００１０】請求項６の熱交換器は、請求項１〜４のい
ずれかに記載の熱交換器において、前記各コイルの冷媒
流入部と冷媒流出部との高低差がほぼ等しくなっている
ことを特徴としている。
ずれかに記載の熱交換器において、前記各コイルの冷媒
流入部と冷媒流出部との高低差がほぼ等しくなっている
ことを特徴としている。
【００１１】こお発明による請求項７の空調システム
は、冷熱源装置から冷熱を受ける凝縮器と、前記凝縮器
よりも低所に設置され、熱交換器とこの熱交換器に空調
空気を吹き付けるファンとを含む一個又は複数の室内ユ
ニットと、前記凝縮器と前記室内ユニットにおける熱交
換器の冷媒流入部とを接続する液管と、前記凝縮器と前
記室内ユニットにおける熱交換器の冷媒流出部とを接続
する蒸気管とを備え、内部に適量の冷媒が封入されてい
る重力式ヒートパイプであって、前記室内ユニットにお
ける熱交換器は請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換
器であることを特徴としている。
は、冷熱源装置から冷熱を受ける凝縮器と、前記凝縮器
よりも低所に設置され、熱交換器とこの熱交換器に空調
空気を吹き付けるファンとを含む一個又は複数の室内ユ
ニットと、前記凝縮器と前記室内ユニットにおける熱交
換器の冷媒流入部とを接続する液管と、前記凝縮器と前
記室内ユニットにおける熱交換器の冷媒流出部とを接続
する蒸気管とを備え、内部に適量の冷媒が封入されてい
る重力式ヒートパイプであって、前記室内ユニットにお
ける熱交換器は請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換
器であることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下図を参照しながら、この発明
の実施形態をその実施例とともに説明する。 第１実施例 図１には、この発明による熱交換器を使用した重力式ヒ
ートパイプからなる空調システムの実施例が示されてい
る。
の実施形態をその実施例とともに説明する。 第１実施例 図１には、この発明による熱交換器を使用した重力式ヒ
ートパイプからなる空調システムの実施例が示されてい
る。
【００１３】重力式ヒートパイプ１は、ビルの屋上ａな
どの高所に設置された凝縮器１０、ビルの各階ｂなど前
記凝縮器１０よりも低所に設置され、熱交換器２とこの
熱交換器２に空調空気を吹き付けるファン３とを含む複
数の室内ユニット１１とから構成されている。凝縮器１
０には、ヒートポンプ冷凍機５１と氷蓄熱槽５０とを備
えた冷熱源装置５により冷熱が供給されるようになって
いる。前記凝縮器１０と前記室内ユニット１１における
熱交換器２の冷媒流入部は、バッファタンク１４を介し
て液管１２によって接続され、前記凝縮器１０と前記熱
交換器２の冷媒流出部は、蒸気管１３によって接続され
ている。
どの高所に設置された凝縮器１０、ビルの各階ｂなど前
記凝縮器１０よりも低所に設置され、熱交換器２とこの
熱交換器２に空調空気を吹き付けるファン３とを含む複
数の室内ユニット１１とから構成されている。凝縮器１
０には、ヒートポンプ冷凍機５１と氷蓄熱槽５０とを備
えた冷熱源装置５により冷熱が供給されるようになって
いる。前記凝縮器１０と前記室内ユニット１１における
熱交換器２の冷媒流入部は、バッファタンク１４を介し
て液管１２によって接続され、前記凝縮器１０と前記熱
交換器２の冷媒流出部は、蒸気管１３によって接続され
ている。
【００１４】各室内ユニット１１には、気液分離機能を
備えた後述の液面調節器４が付属して設置されており、
凝縮器１０の冷媒液は、重力により液面調節器４の液相
領域を経て熱交換器２へ流れ、熱交換器２の冷媒蒸気
は、液面調節器４の気相領域を経て凝縮器１０へ流れる
ように構成されている。
備えた後述の液面調節器４が付属して設置されており、
凝縮器１０の冷媒液は、重力により液面調節器４の液相
領域を経て熱交換器２へ流れ、熱交換器２の冷媒蒸気
は、液面調節器４の気相領域を経て凝縮器１０へ流れる
ように構成されている。
【００１５】図２には、図１の空調システムに使用され
ている熱交換器を含む室内ユニットが示されている。図
２のように、室内ユニット１１はケーシング１１ａと、
それぞれケーシング１１ａ内に設置された熱交換器２
と、ファン３及びケーシング１１ａの外側に設置された
液面調節器４とから構成されている。
ている熱交換器を含む室内ユニットが示されている。図
２のように、室内ユニット１１はケーシング１１ａと、
それぞれケーシング１１ａ内に設置された熱交換器２
と、ファン３及びケーシング１１ａの外側に設置された
液面調節器４とから構成されている。
【００１６】図３〜図５には、前記室内ユニット１１の
熱交換器２が示されている。熱交換器２の各コイル２’
は、図３のように上下方向へ平行かつ水平に４本配置さ
れた伝熱主管（伝熱管）２０を、曲げ寸法を異にする３
個の返しベンド管２１で連結して構成されている。この
実施例においては、図２のファン３による空調空気の流
れ方向ｃ（図４）に対して、垂直方向及び水平方向へそ
れぞれ３列，３段並べた状態で、合計９系統のコイル
２’が配置されている。各コイル２’の伝熱主管２０が
空調空気の流れの中を通過するパス数は４パスであるの
で、この実施例の熱交換器のコイル２’は４パス９系統
である。各コイル２’の伝熱主管２０には、それぞれ共
通のプレート状の多数のフィン２２が取り付けられてい
る。
熱交換器２が示されている。熱交換器２の各コイル２’
は、図３のように上下方向へ平行かつ水平に４本配置さ
れた伝熱主管（伝熱管）２０を、曲げ寸法を異にする３
個の返しベンド管２１で連結して構成されている。この
実施例においては、図２のファン３による空調空気の流
れ方向ｃ（図４）に対して、垂直方向及び水平方向へそ
れぞれ３列，３段並べた状態で、合計９系統のコイル
２’が配置されている。各コイル２’の伝熱主管２０が
空調空気の流れの中を通過するパス数は４パスであるの
で、この実施例の熱交換器のコイル２’は４パス９系統
である。各コイル２’の伝熱主管２０には、それぞれ共
通のプレート状の多数のフィン２２が取り付けられてい
る。
【００１７】図３及び図４のように、各コイル２’の伝
熱主管２０が２パス目から３パス目に移行する位置にお
いて、空調空気の流れ方向ｃの最も上流側に位置するコ
イル２ａ〜２ｃの伝熱主管２０と、最も下流側に位置す
るコイル２ｇ〜２ｉの伝熱主管２０とは、返しベンド管
２１により入れ替えて連結されている。したがって、図
４のように、コイル２’の中で、１パス目及び２パス目
において空調空気の流れ方向ｃの最上流側に位置するコ
イル２ａ〜２ｃと、最下流側に位置するコイル２ｇ〜２
ｉとは、３パス目と４パス目では互いに入れ替わって逆
の配置になる。また、入れ替え連結した部分における各
ベンド管２１は交差状になる。
熱主管２０が２パス目から３パス目に移行する位置にお
いて、空調空気の流れ方向ｃの最も上流側に位置するコ
イル２ａ〜２ｃの伝熱主管２０と、最も下流側に位置す
るコイル２ｇ〜２ｉの伝熱主管２０とは、返しベンド管
２１により入れ替えて連結されている。したがって、図
４のように、コイル２’の中で、１パス目及び２パス目
において空調空気の流れ方向ｃの最上流側に位置するコ
イル２ａ〜２ｃと、最下流側に位置するコイル２ｇ〜２
ｉとは、３パス目と４パス目では互いに入れ替わって逆
の配置になる。また、入れ替え連結した部分における各
ベンド管２１は交差状になる。
【００１８】前述のような配置の各コイル２’におい
て、１パス目で空気の流れ方向ｃの最上流側及び最下流
側で上下方向に並んでいる各３系統のコイル２ａ〜２
ｃ，２ｇ〜２ｉの上下方向の位置関係は、４パス目でも
同じである。したがって、１パス目で空気の流れ方向ｃ
の最上流側及び最下流側に位置する合計６系統のコイル
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｇ，２ｈ，２ｉは、その冷媒流入
部２３と冷媒流出部２４との高低差がほぼ均一である。
て、１パス目で空気の流れ方向ｃの最上流側及び最下流
側で上下方向に並んでいる各３系統のコイル２ａ〜２
ｃ，２ｇ〜２ｉの上下方向の位置関係は、４パス目でも
同じである。したがって、１パス目で空気の流れ方向ｃ
の最上流側及び最下流側に位置する合計６系統のコイル
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｇ，２ｈ，２ｉは、その冷媒流入
部２３と冷媒流出部２４との高低差がほぼ均一である。
【００１９】各コイル２’の冷媒流入部２３と冷媒流出
部２４は、それぞれ共通な大径のヘッダー管２５，２６
へ連結されており、このヘッダ管２５，２６を介して冷
媒の液管１２と蒸気管１３へそれぞれ連通している。前
記ヘッダ管２５，２６のそれぞれの断面積は、それらに
接続されている各コイル２’の伝熱主管の断面積の和以
上であるのが望ましい。
部２４は、それぞれ共通な大径のヘッダー管２５，２６
へ連結されており、このヘッダ管２５，２６を介して冷
媒の液管１２と蒸気管１３へそれぞれ連通している。前
記ヘッダ管２５，２６のそれぞれの断面積は、それらに
接続されている各コイル２’の伝熱主管の断面積の和以
上であるのが望ましい。
【００２０】この実施例の熱交換器２において、伝熱主
管２０は外径９．５３mm，内径７．９３mmの銅管又は銅
合金管であり、その長さＬ１（フィン２２が取り付けら
れている主たる伝熱部の長さ）は６００mmである。この
実施例の熱交換器２は、Ｈ≦０．５（ｍ）の条件下にお
いてコイルの抵抗係数Ｆが次の式（１）を満たしてい
る。 式（１）・・・Ｆ＝（Ｌ×Ｐ×Ｈ）÷（Ａ×Ｒ）≦７００００ ただし Ｆ：コイルの抵抗係数 Ｌ：伝熱主管の総延長距離＝０．６×３６（ｍ） Ｐ：各系統のコイルのベンド管数（パス数−１）＝３ Ｈ：各コイルの冷媒流入部と冷媒流出部の平均高低差＝
０．２（ｍ） Ａ：伝熱主管の断面積＝０．００００４９３（m2) Ｒ：系統数＝９ すなわち、 Ｆ＝〔（０．６×３６）×３×０．２〕／（０．００００４９３×９） ＝２９２０９ となる。
管２０は外径９．５３mm，内径７．９３mmの銅管又は銅
合金管であり、その長さＬ１（フィン２２が取り付けら
れている主たる伝熱部の長さ）は６００mmである。この
実施例の熱交換器２は、Ｈ≦０．５（ｍ）の条件下にお
いてコイルの抵抗係数Ｆが次の式（１）を満たしてい
る。 式（１）・・・Ｆ＝（Ｌ×Ｐ×Ｈ）÷（Ａ×Ｒ）≦７００００ ただし Ｆ：コイルの抵抗係数 Ｌ：伝熱主管の総延長距離＝０．６×３６（ｍ） Ｐ：各系統のコイルのベンド管数（パス数−１）＝３ Ｈ：各コイルの冷媒流入部と冷媒流出部の平均高低差＝
０．２（ｍ） Ａ：伝熱主管の断面積＝０．００００４９３（m2) Ｒ：系統数＝９ すなわち、 Ｆ＝〔（０．６×３６）×３×０．２〕／（０．００００４９３×９） ＝２９２０９ となる。
【００２１】前述の式（１）におけるコイル抵抗係数Ｆ
は、コイルの伝熱主管の総延長距離Ｌ，各系統のベンド
管数Ｐ及び各コイルの冷媒流入部と冷媒流出部の平均高
低差Ｈの積を、伝熱主管の断面積Ａと系統数Ｒとの積で
除したもので、分子であるＬ，Ｐ，Ｈの三要素はコイル
内での流体抵抗を大きくする因子であり、分母である
Ａ，Ｒの二要素はコイル内での流体抵抗を小さくする因
子である。したがって、コイル抵抗係数Ｆの数値はコイ
ル内の冷媒の圧力損失と関連している。各コイルの冷媒
流入部と冷媒流出部との平均高低差Ｈが前記条件の範囲
内にある場合において、このコイル抵抗係数Ｆが７００
００を超えると、熱交換器内での圧力損失の増大によ
り、通常の仕様ではシステムへの冷媒の十分な供給がで
きなくなる。各コイルの冷媒流入部と冷媒流出部の平均
高低差Ｈが、Ｈ≦０．５（ｍ）の範囲内にあることの条
件は、冷媒の搬送力となる液と蒸気の密度差が冷媒流入
部と冷媒流出部との高低差に起因すること、及び、室内
ユニットが天井などの狭いスペースへ設置されることを
考慮して設定したものである。
は、コイルの伝熱主管の総延長距離Ｌ，各系統のベンド
管数Ｐ及び各コイルの冷媒流入部と冷媒流出部の平均高
低差Ｈの積を、伝熱主管の断面積Ａと系統数Ｒとの積で
除したもので、分子であるＬ，Ｐ，Ｈの三要素はコイル
内での流体抵抗を大きくする因子であり、分母である
Ａ，Ｒの二要素はコイル内での流体抵抗を小さくする因
子である。したがって、コイル抵抗係数Ｆの数値はコイ
ル内の冷媒の圧力損失と関連している。各コイルの冷媒
流入部と冷媒流出部との平均高低差Ｈが前記条件の範囲
内にある場合において、このコイル抵抗係数Ｆが７００
００を超えると、熱交換器内での圧力損失の増大によ
り、通常の仕様ではシステムへの冷媒の十分な供給がで
きなくなる。各コイルの冷媒流入部と冷媒流出部の平均
高低差Ｈが、Ｈ≦０．５（ｍ）の範囲内にあることの条
件は、冷媒の搬送力となる液と蒸気の密度差が冷媒流入
部と冷媒流出部との高低差に起因すること、及び、室内
ユニットが天井などの狭いスペースへ設置されることを
考慮して設定したものである。
【００２２】室内ユニット１１に付属している液面調節
器４は、図６のように、液管１２と蒸気管１３の各接続
部を除いた部分が密閉されている筒状の容器４０と、そ
の内部に設置されたフロート４１とを備えている。容器
４０の下部には、液管１２の一部である液流入管１２ａ
が突入状に連通されているとともに、気管１２の他の一
部である液流出管１２ｂが連通され、他方その上部に
は、それぞれ蒸気管１３の一部である蒸気流入管１３ａ
と蒸気流出管１３ｂとが連通されている。
器４は、図６のように、液管１２と蒸気管１３の各接続
部を除いた部分が密閉されている筒状の容器４０と、そ
の内部に設置されたフロート４１とを備えている。容器
４０の下部には、液管１２の一部である液流入管１２ａ
が突入状に連通されているとともに、気管１２の他の一
部である液流出管１２ｂが連通され、他方その上部に
は、それぞれ蒸気管１３の一部である蒸気流入管１３ａ
と蒸気流出管１３ｂとが連通されている。
【００２３】容器４０内に突入した状態の液流入管１２
ａの上部は弁室４２と連通しており、この弁室４２内に
は、弁棒４３によって前記フロート４１と連結された弁
体４３が設置されている。前述のように、弁体４は弁棒
４３を介してフローロ４１と連結されているので、フロ
ート４１の一定量の上下動により、弁体４が弁室４２の
弁座４５に接触又は離反して液流入管１２ａが開閉され
る。したがって、容器４０の内部は、冷媒液４ｃが一時
的に溜まる状態で通過する下部の液相領域４ａと、蒸気
が一時的に溜まる状態で通過する上部の気相領域４ｂと
が形成され、運転中両領域４ａと４ｂとの境界は、一定
の設定範囲内（弁室４２の内高の範囲）で変化するよう
になっている。
ａの上部は弁室４２と連通しており、この弁室４２内に
は、弁棒４３によって前記フロート４１と連結された弁
体４３が設置されている。前述のように、弁体４は弁棒
４３を介してフローロ４１と連結されているので、フロ
ート４１の一定量の上下動により、弁体４が弁室４２の
弁座４５に接触又は離反して液流入管１２ａが開閉され
る。したがって、容器４０の内部は、冷媒液４ｃが一時
的に溜まる状態で通過する下部の液相領域４ａと、蒸気
が一時的に溜まる状態で通過する上部の気相領域４ｂと
が形成され、運転中両領域４ａと４ｂとの境界は、一定
の設定範囲内（弁室４２の内高の範囲）で変化するよう
になっている。
【００２４】前述の液面調節器４は、液流入管１２ａか
らの流入量が多くて容器４０内の冷媒液４ｃの液位が設
定値以上になると、フロート４１の作動により液流入管
１２ａが閉じる。他方、熱交換器２のコイル２ａ内で冷
媒液が蒸発してその残留冷媒液が少なくなると、液流出
管１２ｂから容器４０内の冷媒液４ｃが熱交換器２側へ
流れ、その結果容器４０内の液位が設定値以下になる
と、フロート４の作動により液流入管１２ａが開き、冷
媒液が容器４０内に流入する。
らの流入量が多くて容器４０内の冷媒液４ｃの液位が設
定値以上になると、フロート４１の作動により液流入管
１２ａが閉じる。他方、熱交換器２のコイル２ａ内で冷
媒液が蒸発してその残留冷媒液が少なくなると、液流出
管１２ｂから容器４０内の冷媒液４ｃが熱交換器２側へ
流れ、その結果容器４０内の液位が設定値以下になる
と、フロート４の作動により液流入管１２ａが開き、冷
媒液が容器４０内に流入する。
【００２５】前述の要領によって熱交換器２内の冷媒液
の液位が制御される結果、当該熱交換器２への圧力ヘッ
ドが一定範囲に制御される。また、熱交換器２のコイル
２’内で冷媒が完全に蒸発せず、気液二相の冷媒がヘッ
ダ管２６，蒸気流入管１３ａを通じて流れても、容器４
０内の気相領域４ｂで冷媒液が蒸気から分離され、気液
二相流の冷媒が蒸気流出管１３ｂへ流入するのを防止す
る。
の液位が制御される結果、当該熱交換器２への圧力ヘッ
ドが一定範囲に制御される。また、熱交換器２のコイル
２’内で冷媒が完全に蒸発せず、気液二相の冷媒がヘッ
ダ管２６，蒸気流入管１３ａを通じて流れても、容器４
０内の気相領域４ｂで冷媒液が蒸気から分離され、気液
二相流の冷媒が蒸気流出管１３ｂへ流入するのを防止す
る。
【００２６】前記実施例の空調システムによれば、冷熱
源装置５から冷熱を受ける凝縮器１０で凝縮された冷媒
液は、重力の作用により、液管１２から液面調節器４及
びヘッダー管２５を介して流入口２３より各コイル２’
へ流入し、この冷媒液は空調空気の熱を奪って蒸発す
る。その蒸気は冷媒流出口２４よりヘッダ管２６，液面
調節器４を介して冷媒の蒸気管１３により凝縮器１０へ
運ばれ、再度凝縮して自然循環する。
源装置５から冷熱を受ける凝縮器１０で凝縮された冷媒
液は、重力の作用により、液管１２から液面調節器４及
びヘッダー管２５を介して流入口２３より各コイル２’
へ流入し、この冷媒液は空調空気の熱を奪って蒸発す
る。その蒸気は冷媒流出口２４よりヘッダ管２６，液面
調節器４を介して冷媒の蒸気管１３により凝縮器１０へ
運ばれ、再度凝縮して自然循環する。
【００２７】一般にコイル２’空調空気の流れ方向に対
して多層に数系統設置されている場合には、その流れ方
向の上流側に位置するコイルと下流側に位置するコイル
とでは、それらに接触する空気温度が異なるために熱負
荷が異なる。しかしながら、前記実施例の熱交換器は、
空気の流れ方向ｃの上流側に位置するコイル２’（コイ
ル２ａ〜２ｃ）の伝熱主管２０と、流れ方向ｃの下流側
に位置するコイル２’（コイル２ｇ〜２ｉ）の伝熱主管
２０とは、冷媒の流れ方向の途中において、ベンド管２
１により入れ替えて連結されているので、各系統のコイ
ル２’における熱負荷がより均等になる。したがって、
各コイル２’内における乾き度が大きく異なることなく
冷媒が流れるから、各コイル２’でより均一に熱交換が
行われる。
して多層に数系統設置されている場合には、その流れ方
向の上流側に位置するコイルと下流側に位置するコイル
とでは、それらに接触する空気温度が異なるために熱負
荷が異なる。しかしながら、前記実施例の熱交換器は、
空気の流れ方向ｃの上流側に位置するコイル２’（コイ
ル２ａ〜２ｃ）の伝熱主管２０と、流れ方向ｃの下流側
に位置するコイル２’（コイル２ｇ〜２ｉ）の伝熱主管
２０とは、冷媒の流れ方向の途中において、ベンド管２
１により入れ替えて連結されているので、各系統のコイ
ル２’における熱負荷がより均等になる。したがって、
各コイル２’内における乾き度が大きく異なることなく
冷媒が流れるから、各コイル２’でより均一に熱交換が
行われる。
【００２８】この実施例では、空調空気の流れに対して
垂直方向及び水平方向へ数段，数列のコイル２’を配置
しているが、前述のように、冷媒の流れの途中におい
て、空気の流れ方向ｃの最上流側の伝熱主管２０と最下
流側の伝熱主管２０とを、上下の位置関係を維持した状
態で入替えて連結している。これにより、伝熱主管２０
を入替え連結した３系統コイル２’（コイル２ａ〜２
ｃ）と他の３系統のコイル２’（コイル２ｇ〜２ｉ）と
は、冷媒流入部２３と冷媒流出部２４との高低差がほぼ
均一になる。したがって、前記入替えて連結されたこれ
らの系統のコイルコイル２ａ〜２ｃ，コイル２ｇ〜２ｉ
内における液相と気相のバランスがより等しくなり易い
ため、より効率的な熱交換が行われる。
垂直方向及び水平方向へ数段，数列のコイル２’を配置
しているが、前述のように、冷媒の流れの途中におい
て、空気の流れ方向ｃの最上流側の伝熱主管２０と最下
流側の伝熱主管２０とを、上下の位置関係を維持した状
態で入替えて連結している。これにより、伝熱主管２０
を入替え連結した３系統コイル２’（コイル２ａ〜２
ｃ）と他の３系統のコイル２’（コイル２ｇ〜２ｉ）と
は、冷媒流入部２３と冷媒流出部２４との高低差がほぼ
均一になる。したがって、前記入替えて連結されたこれ
らの系統のコイルコイル２ａ〜２ｃ，コイル２ｇ〜２ｉ
内における液相と気相のバランスがより等しくなり易い
ため、より効率的な熱交換が行われる。
【００２９】この実施例の熱交換器２は、前述のコイル
抵抗係数Ｆが７００００を超えない範囲内にあるため、
所定の位置に前記の液面調節器４を設置した場合でも、
各コイル２’の冷媒流出口２４に近づくにしたがって過
熱度をもつということはなく、伝熱主管２０の伝熱面を
最大限に利用することができる。この実施例の熱交換器
２によれば、各系統のコイル２’は、それらの冷媒流入
部２３と冷媒流出部２４が、それぞれ共通な大径のヘッ
ダ管２５，２６へそれぞれ接続されているので、この部
分において多数の各コイル２’へ分配するのが非常に簡
単である。各コイル２’の伝熱主管２相互は、それぞれ
使用状態においてほぼ水平になるように配置されている
から、冷媒液がトラップ状に溜まって冷媒の流路を閉鎖
することはない。
抵抗係数Ｆが７００００を超えない範囲内にあるため、
所定の位置に前記の液面調節器４を設置した場合でも、
各コイル２’の冷媒流出口２４に近づくにしたがって過
熱度をもつということはなく、伝熱主管２０の伝熱面を
最大限に利用することができる。この実施例の熱交換器
２によれば、各系統のコイル２’は、それらの冷媒流入
部２３と冷媒流出部２４が、それぞれ共通な大径のヘッ
ダ管２５，２６へそれぞれ接続されているので、この部
分において多数の各コイル２’へ分配するのが非常に簡
単である。各コイル２’の伝熱主管２相互は、それぞれ
使用状態においてほぼ水平になるように配置されている
から、冷媒液がトラップ状に溜まって冷媒の流路を閉鎖
することはない。
【００３０】前記実施例の重力式ヒートパイプからなる
空調システムは、熱交換器２が前述のように構成されて
いことと、各室内ユニット１１毎に前述のように気液分
離機能を有する液面調節器４が設置されていることとに
より、システム内で冷媒がより円滑に自然循環するとと
もに、より効率的な冷房運転が行われる。
空調システムは、熱交換器２が前述のように構成されて
いことと、各室内ユニット１１毎に前述のように気液分
離機能を有する液面調節器４が設置されていることとに
より、システム内で冷媒がより円滑に自然循環するとと
もに、より効率的な冷房運転が行われる。
【００３１】第２実施例 図７〜図９は、この発明による熱交換器の第２実施例が
示されている。各コイル２’は、図７のように上下方向
へ平行かつ水平に４本配置された伝熱主管（伝熱管）２
０を、曲げ寸法を異にする３個の返しベンド管２１で連
結して構成されている。この実施例においては、図９の
空調空気の流れ方向ｃに対して、垂直方向へ２段、水平
方向高低差をもたせて２列それぞれ並べた状態で、合計
４系統のコイル２’が配置されている。すなわち、各伝
熱主管２０はそれぞれ等しい間隔で千鳥状に並んだ状態
に配置されている。各コイル２’の伝熱主管２０が空調
空気の流れの中を通過するパス数は４パスである。した
がって、コイル２’は４パス４系統である。
示されている。各コイル２’は、図７のように上下方向
へ平行かつ水平に４本配置された伝熱主管（伝熱管）２
０を、曲げ寸法を異にする３個の返しベンド管２１で連
結して構成されている。この実施例においては、図９の
空調空気の流れ方向ｃに対して、垂直方向へ２段、水平
方向高低差をもたせて２列それぞれ並べた状態で、合計
４系統のコイル２’が配置されている。すなわち、各伝
熱主管２０はそれぞれ等しい間隔で千鳥状に並んだ状態
に配置されている。各コイル２’の伝熱主管２０が空調
空気の流れの中を通過するパス数は４パスである。した
がって、コイル２’は４パス４系統である。
【００３２】図７及び図９のように、各コイル２’にお
いて、伝熱主管２０が２パス目から３パス目に移行する
部分では、空調空気の流れ方向ｃ（図９）の上流側に位
置するコイル２ｊ，２ｋの伝熱主管と、下流側に位置す
るコイル２ｍ，２ｎの伝熱主管２０とは、返しベンド管
２１によりそれぞれ冷媒の流れ方向に沿って入れ替えて
連結されている。したがって、図９のように、１パス目
及び２パス目において空調空気の流れ方向ｃの上流側に
位置するコイル２０ｊ，２ｋの伝熱主管と、下流側に位
置するコイル２０ｍ，２ｎの伝熱主管とは、３パス目と
４パス目では互いに入れ替わって逆の配置となってお
り、この部分における各返しベンド管２１は交差してい
る。
いて、伝熱主管２０が２パス目から３パス目に移行する
部分では、空調空気の流れ方向ｃ（図９）の上流側に位
置するコイル２ｊ，２ｋの伝熱主管と、下流側に位置す
るコイル２ｍ，２ｎの伝熱主管２０とは、返しベンド管
２１によりそれぞれ冷媒の流れ方向に沿って入れ替えて
連結されている。したがって、図９のように、１パス目
及び２パス目において空調空気の流れ方向ｃの上流側に
位置するコイル２０ｊ，２ｋの伝熱主管と、下流側に位
置するコイル２０ｍ，２ｎの伝熱主管とは、３パス目と
４パス目では互いに入れ替わって逆の配置となってお
り、この部分における各返しベンド管２１は交差してい
る。
【００３３】１パス目で空気の流れ方向ｃの上流側及び
下流側で上下方向に並んでいる各コイル２ｊ，２ｋと２
ｍ，２ｎとの上下方向の位置関係は、４パス目では逆に
なっている。したがって、１パス目で空気の流れ方向ｃ
の上流側に位置する２系統のコイル２ｊ，２ｋ相互、及
び下流側に位置する２系統のコイル２ｍ，２ｎ相互はそ
れぞれ、その冷媒流入部２３と冷媒流出部２４との高低
差がほぼ均一である。これに対し、１パス目で上流側に
ある２系統のコイル２ｊ，２ｋと下流側にある２系統の
コイル２ｍ，２ｎとは、その冷媒流入部２３と冷媒流出
部２４との高低差が異なっている。
下流側で上下方向に並んでいる各コイル２ｊ，２ｋと２
ｍ，２ｎとの上下方向の位置関係は、４パス目では逆に
なっている。したがって、１パス目で空気の流れ方向ｃ
の上流側に位置する２系統のコイル２ｊ，２ｋ相互、及
び下流側に位置する２系統のコイル２ｍ，２ｎ相互はそ
れぞれ、その冷媒流入部２３と冷媒流出部２４との高低
差がほぼ均一である。これに対し、１パス目で上流側に
ある２系統のコイル２ｊ，２ｋと下流側にある２系統の
コイル２ｍ，２ｎとは、その冷媒流入部２３と冷媒流出
部２４との高低差が異なっている。
【００３４】この実施例において、４系統のコイル２’
の中の２系統のコイル２ｋと２ｎは、３パス目から４パ
ス目に返す返しベンド管２１が上端部に二股部２１ａ，
２１ｂを有しており、これらの二股部２１ａ，２１ｂへ
伝熱主管２０と２０を各別に連結して分岐している。
の中の２系統のコイル２ｋと２ｎは、３パス目から４パ
ス目に返す返しベンド管２１が上端部に二股部２１ａ，
２１ｂを有しており、これらの二股部２１ａ，２１ｂへ
伝熱主管２０と２０を各別に連結して分岐している。
【００３５】熱交換器２において、伝熱主管２０は外径
９．５３mm，内径７．９３mmの銅管又は銅合金管であ
り、その長さ（フィン２２が取り付けられている主たる
伝熱部の長さ）は９４０mmである。この実施例の熱交換
器において、 Ｌ：伝熱主管の総延長距離＝０．９４×１８＝１６．９
２（ｍ） Ｐ：各系統のコイルのベンド管数（パス数−１）＝３ Ｈ：各コイルの冷媒流入部と冷媒流出部の平均高低差＝
０．１４１（ｍ） Ａ：伝熱主管の断面積＝０．００００４９３（m2) Ｒ：系統数＝４．５（伝熱主管数１８／パス数４） であるので、これらの諸元をＦ（コイルの抵抗係数）＝
（Ｌ×Ｐ×Ｈ）÷（Ａ×Ｒ）の式にあてはめると、 Ｆ＝（１６．９２×３×０．１４１）／（０．００００４９３×４．５） ＝３２２６１ となる。
９．５３mm，内径７．９３mmの銅管又は銅合金管であ
り、その長さ（フィン２２が取り付けられている主たる
伝熱部の長さ）は９４０mmである。この実施例の熱交換
器において、 Ｌ：伝熱主管の総延長距離＝０．９４×１８＝１６．９
２（ｍ） Ｐ：各系統のコイルのベンド管数（パス数−１）＝３ Ｈ：各コイルの冷媒流入部と冷媒流出部の平均高低差＝
０．１４１（ｍ） Ａ：伝熱主管の断面積＝０．００００４９３（m2) Ｒ：系統数＝４．５（伝熱主管数１８／パス数４） であるので、これらの諸元をＦ（コイルの抵抗係数）＝
（Ｌ×Ｐ×Ｈ）÷（Ａ×Ｒ）の式にあてはめると、 Ｆ＝（１６．９２×３×０．１４１）／（０．００００４９３×４．５） ＝３２２６１ となる。
【００３６】第２実施例の熱交換器２によれば、各コイ
ル２’の伝熱主管２０が２列で上下方向へ千鳥状に並べ
てあるので、空調空気の流れ方向ｃの上流側に位置する
伝熱主管２０は、下流側位置の伝熱主管２０に対する空
調空気の流れを遮らない。したがって、上流側位置の伝
熱主管２０に接触する空気温度と、下流側位置の伝熱主
管２０に接触する空気温度との差がより小さく、それら
に対する熱負荷の差もより小さい。
ル２’の伝熱主管２０が２列で上下方向へ千鳥状に並べ
てあるので、空調空気の流れ方向ｃの上流側に位置する
伝熱主管２０は、下流側位置の伝熱主管２０に対する空
調空気の流れを遮らない。したがって、上流側位置の伝
熱主管２０に接触する空気温度と、下流側位置の伝熱主
管２０に接触する空気温度との差がより小さく、それら
に対する熱負荷の差もより小さい。
【００３７】空調空気の流れ方向ｃの上流側位置のコイ
ル２ｊ，２ｋの伝熱主管と、下流側位置のコイル２ｍ，
２ｎの伝熱主管とは、返しベンド管２１によりそれぞれ
冷媒の流れ方向に沿って入れ替えて連結されているか
ら、各コイル２’の伝熱主管２０に対する熱負荷がより
均一になる。これらのため、各コイル２’内の乾き度が
大きく異なることなく冷媒が流れ、各コイルでより均一
な熱交換が行われる。２ｊ，２ｋの系統のコイル相互、
及び２ｍ，２ｎの系統のコイル相互は冷媒流入部２３と
冷媒流出部２４との高低差がほぼ等しいので、これら２
系統相互のコイル内では気相と液相のバランスがより均
一になり、熱交換効率が向上する。
ル２ｊ，２ｋの伝熱主管と、下流側位置のコイル２ｍ，
２ｎの伝熱主管とは、返しベンド管２１によりそれぞれ
冷媒の流れ方向に沿って入れ替えて連結されているか
ら、各コイル２’の伝熱主管２０に対する熱負荷がより
均一になる。これらのため、各コイル２’内の乾き度が
大きく異なることなく冷媒が流れ、各コイルでより均一
な熱交換が行われる。２ｊ，２ｋの系統のコイル相互、
及び２ｍ，２ｎの系統のコイル相互は冷媒流入部２３と
冷媒流出部２４との高低差がほぼ等しいので、これら２
系統相互のコイル内では気相と液相のバランスがより均
一になり、熱交換効率が向上する。
【００３８】冷媒液が蒸発すると、蒸気流の流速は液相
に比べてはるかに速く、配管内の圧力損失はより大きく
なるが、第２実施例の熱交換器では、２系統のコイル２
ｋ，２ｎにおいて、冷媒の上流部分の４パス目の伝熱主
管２０が二本に分岐しているので、これらのコイルでは
流路断面積が倍になり、圧力損失を小さくすることがで
きる。第２実施例の熱交換器のその他の構成や作用，効
果は、第１実施例の熱交換器とほぼ同様であるので、そ
れらの説明は省略する。
に比べてはるかに速く、配管内の圧力損失はより大きく
なるが、第２実施例の熱交換器では、２系統のコイル２
ｋ，２ｎにおいて、冷媒の上流部分の４パス目の伝熱主
管２０が二本に分岐しているので、これらのコイルでは
流路断面積が倍になり、圧力損失を小さくすることがで
きる。第２実施例の熱交換器のその他の構成や作用，効
果は、第１実施例の熱交換器とほぼ同様であるので、そ
れらの説明は省略する。
【００３９】その他の実施例 第１実施例の熱交換器において、例えば図４におけるコ
イル２ｄ，２ｅ，２ｆを省略し、全体として４パス６系
統のコイルを配置するか、あるいは、コイルを縦方向に
数段，横方向に偶数列（例えば４列）配置して全体とし
て偶数系統のコイルを配置し、空調空気の流れ方向の最
上流位置のコイルの伝熱主管と最下流位置のコイルの伝
熱主管、上流から二番目のコイルの伝熱主管と下流から
二番目のコイルの伝熱主管とを、それぞれ冷媒の流れ方
向の途中において、返しベンド管で冷媒の流れ方向に沿
って入れ替えて連結すれば、全コイル２’における冷媒
流入部２３と冷媒流出部２４との高低差はほぼ均一にな
る。このように構成することにより、全コイルの気相と
液相のバランスがより均等になり、全体としての熱交換
効率が向上する。
イル２ｄ，２ｅ，２ｆを省略し、全体として４パス６系
統のコイルを配置するか、あるいは、コイルを縦方向に
数段，横方向に偶数列（例えば４列）配置して全体とし
て偶数系統のコイルを配置し、空調空気の流れ方向の最
上流位置のコイルの伝熱主管と最下流位置のコイルの伝
熱主管、上流から二番目のコイルの伝熱主管と下流から
二番目のコイルの伝熱主管とを、それぞれ冷媒の流れ方
向の途中において、返しベンド管で冷媒の流れ方向に沿
って入れ替えて連結すれば、全コイル２’における冷媒
流入部２３と冷媒流出部２４との高低差はほぼ均一にな
る。このように構成することにより、全コイルの気相と
液相のバランスがより均等になり、全体としての熱交換
効率が向上する。
【００４０】この発明において、伝熱主管を構成する伝
熱管は、ベア管のほかに各種のグルーブ管を使用するこ
とができるし、そのサイズは設計に応じて適宜選択され
る。コイルのパス回数や系統数は、熱交換性能を阻害し
ない範囲で適宜選択することができる。ただし、パス回
数は同じ方向に冷媒流入部と流出部が位置するように、
偶数パスとするのが施工上好ましい。
熱管は、ベア管のほかに各種のグルーブ管を使用するこ
とができるし、そのサイズは設計に応じて適宜選択され
る。コイルのパス回数や系統数は、熱交換性能を阻害し
ない範囲で適宜選択することができる。ただし、パス回
数は同じ方向に冷媒流入部と流出部が位置するように、
偶数パスとするのが施工上好ましい。
【００４１】
【発明の効果】この発明による空調用熱交換器は、それ
ぞれ以下のような効果を奏する。請求項１の熱交換器に
よれば、空気の流れ方向の上流側に位置するコイルの伝
熱主管と、流れ方向の下流側に位置するコイルの伝熱主
管とが、冷媒の流れ方向の途中において、返しベンド管
により入れ替えて連結されているので、各系統のコイル
における熱負荷がより均等になる。したがって、各コイ
ル内における乾き度が大きく異なることなくほぼ均等に
冷媒が流れるから、各コイルでより均一に熱交換が行わ
れる。
ぞれ以下のような効果を奏する。請求項１の熱交換器に
よれば、空気の流れ方向の上流側に位置するコイルの伝
熱主管と、流れ方向の下流側に位置するコイルの伝熱主
管とが、冷媒の流れ方向の途中において、返しベンド管
により入れ替えて連結されているので、各系統のコイル
における熱負荷がより均等になる。したがって、各コイ
ル内における乾き度が大きく異なることなくほぼ均等に
冷媒が流れるから、各コイルでより均一に熱交換が行わ
れる。
【００４２】請求項２の熱交換器によれば、コイルの諸
元から算出される無次元量であるコイルの抵抗係数Ｆ
が、好ましい数値以下になるように構成されているか
ら、各コイルの冷媒流出部に近づくにしたがって過熱度
をもつということがなく、伝熱主管の伝熱面を最大限に
利用することができる。
元から算出される無次元量であるコイルの抵抗係数Ｆ
が、好ましい数値以下になるように構成されているか
ら、各コイルの冷媒流出部に近づくにしたがって過熱度
をもつということがなく、伝熱主管の伝熱面を最大限に
利用することができる。
【００４３】請求項３の熱交換器によれば、一部又は全
系統のコイルにおいて、上部の伝熱主管が冷媒流出部に
到るまで分岐されているので、その分だけ冷媒の流路断
面積が増大し、冷媒の流路抵抗を小さくしてその自然循
環を円滑にし、効率的な熱交換を促すことができる。
系統のコイルにおいて、上部の伝熱主管が冷媒流出部に
到るまで分岐されているので、その分だけ冷媒の流路断
面積が増大し、冷媒の流路抵抗を小さくしてその自然循
環を円滑にし、効率的な熱交換を促すことができる。
【００４４】請求項４の熱交換器によれば、各系統のコ
イルの冷媒流入部と冷媒流出部は、それぞれ大径のヘッ
ダ管へ連結されているので、これらの部分におけるコイ
ルの分配のための施工が非常に容易であるとともに、各
コイルへの冷媒の流入と各コイルからの冷媒の流出がよ
り均等になり易い。
イルの冷媒流入部と冷媒流出部は、それぞれ大径のヘッ
ダ管へ連結されているので、これらの部分におけるコイ
ルの分配のための施工が非常に容易であるとともに、各
コイルへの冷媒の流入と各コイルからの冷媒の流出がよ
り均等になり易い。
【００４５】請求項５の熱交換器によれば、前記コイル
が、一方向に数系統、前記一方向に対してほぼ直角に交
叉する方向に数系統配置されているので、狭い空調空気
流路距離内において、より多くの系統のコイルを設置す
ることができる。この場合において、コイルが上下方向
に数段，横方向に二列になるように、かつ、各列のコイ
ル伝熱主管相互が千鳥状になるようにコイルを設置する
と、空調空気の上流側位置のコイルの伝熱主管が、下流
側位置のコイルの伝熱主管に対する空調空気の流れを遮
るのを防止することができる。
が、一方向に数系統、前記一方向に対してほぼ直角に交
叉する方向に数系統配置されているので、狭い空調空気
流路距離内において、より多くの系統のコイルを設置す
ることができる。この場合において、コイルが上下方向
に数段，横方向に二列になるように、かつ、各列のコイ
ル伝熱主管相互が千鳥状になるようにコイルを設置する
と、空調空気の上流側位置のコイルの伝熱主管が、下流
側位置のコイルの伝熱主管に対する空調空気の流れを遮
るのを防止することができる。
【００４６】請求項６の熱交換器によれば、各コイルの
冷媒流入部と冷媒流出部との高低差がほぼ均一になるよ
うに構成されているから、各コイル内における液相と気
相の冷媒のバランスがより均等になり易いため、より効
率的な熱交換が行われる。
冷媒流入部と冷媒流出部との高低差がほぼ均一になるよ
うに構成されているから、各コイル内における液相と気
相の冷媒のバランスがより均等になり易いため、より効
率的な熱交換が行われる。
【００４７】この発明による請求項７の重力式ヒートパ
イプ構造の空調システムは、室内ユニットの熱交換器が
前記発明の熱交換器であるため、システム内で冷媒がよ
り円滑に自然循環するとともに、より効率的な冷房運転
が行われる。
イプ構造の空調システムは、室内ユニットの熱交換器が
前記発明の熱交換器であるため、システム内で冷媒がよ
り円滑に自然循環するとともに、より効率的な冷房運転
が行われる。
【図１】この発明による空調システムの実施例を示す部
分模式図である。
分模式図である。
【図２】図１の空調システムに使用されている室内ユニ
ットの部分破断斜視図である。
ットの部分破断斜視図である。
【図３】図２の室内ユニットに使用されている熱交換器
の第１実施例を示す部分正面図である。
の第１実施例を示す部分正面図である。
【図４】図３の熱交換器のヘッダ管を省略した状態の左
側面図である。
側面図である。
【図５】図３の熱交換器の部分平面図である。
【図６】図２の室内ユニットに設置されている液面調節
器の断面図である。
器の断面図である。
【図７】この発明による熱交換器の第２実施例の示す部
分正面図である。
分正面図である。
【図８】図７の熱交換器の部分平面図である。
【図９】図７の熱交換器のヘッダ管を省略した左側面図
である。
である。
１ 重力式ヒートパイプ １０ 凝縮器 １１ 室内ユニット １１ａ ケーシング １２ 液管 １２ａ 液流入管 １２ｂ 液流出管 １３ 蒸気管 １３ａ 蒸気流入管 １３ｂ 蒸気流出管 ２ 熱交換器 ２’ コイル ２ａ〜２ｋ，２ｍ，２ｎ 各系統のコイル ２０ 伝熱主管 ２１ 返しベンド管 ２１ａ，２１ｂ 二股部 ２２ フィン ２３ 冷媒流入部 ２４ 冷媒流出部 ３ ファン ４ 液面調節器 ４ａ 液相領域 ４ｂ 気相領域 ４ｃ 冷媒液 ４０ 容器 ４１ フロート ４２ 弁室 ４３ 弁棒 ４４ 弁体 ４５ 弁座 ５ 冷熱源装置 ５０ 氷蓄熱槽 ５１ ヒートポンプ冷凍機 ５２，５３ ポンプ
Claims (7)
- 【請求項１】 上下方向へ任意の間隔で水平に配置され
た伝熱主管が返しベンド管で連結されているコイルを、
空調空気の流れ方向に対して複数系統並べて配置し、前
記伝熱主管には多数のフィンを取り付け、各コイル内の
冷媒の流れ方向の途中において、空調空気の上流側に位
置するコイルの伝熱主管と下流側に位置するコイルの伝
熱主管とを、ベンド管により入れ替えて連結したことを
特徴とする、空調用熱交換器。 - 【請求項２】 前記コイルの諸元から算出される無次元
量であるコイルの抵抗係数Ｆが、Ｈ≦０．５（ｍ）の条
件下において次の式（１）を満たしていることを特徴と
する、請求項１に記載の空調用熱交換器。 式（１）・・・Ｆ＝（Ｌ×Ｐ×Ｈ）／（Ａ×Ｒ）≦７００００ ただし Ｆ：コイルの抵抗係数 Ｌ：伝熱主管の総延長距離（ｍ） Ｐ：各系統のコイルのベンド管数（パス数−１） Ｈ：各コイルの冷媒流入部と冷媒流出部の平均高低差
（ｍ） Ａ：伝熱主管の断面積（m2) Ｒ：系統数 - 【請求項３】 一部又は全系統のコイルは、冷媒の流れ
方向の下流側において、伝熱主管が分岐されていること
を特徴とする、請求項１又は２に記載の空調用熱交換
器。 - 【請求項４】 冷媒流入部と冷媒流出部において、各系
統のコイルはそれぞれ共通な大径のヘッダ管へ連結され
ている、請求項１〜３のいずれかに記載の空調用熱交換
器。 - 【請求項５】 前記コイルは、一方向に数系統、前記一
方向とほぼ直角に交叉する他方向に数系統それぞれ並べ
て配置されている、請求項１〜４のいずれかに記載の空
調用熱交換器。 - 【請求項６】 前記各コイルの冷媒流入部と冷媒流出部
との高低差がほぼ等しくなっている、請求項１〜４のい
ずれかに記載の空調用熱交換器。 - 【請求項７】 冷熱源装置から冷熱を受ける凝縮器と、 前記凝縮器よりも低所に設置され、熱交換器とこの熱交
換器に空調空気を吹き付けるファンとを含む一個又は複
数の室内ユニットと、 前記凝縮器と前記室内ユニットにおける熱交換器の冷媒
流入部とを接続する液管と、 前記凝縮器と前記室内ユニットにおける熱交換器の冷媒
流出部とを接続する蒸気管とを備え、 内部に適量の冷媒が封入されている重力式ヒートパイプ
であって、 前記室内ユニットにおける熱交換器は請求項１〜６のい
ずれかに記載の空調用熱交換器であることを特徴とす
る、 空調システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7298496A JPH09138033A (ja) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | 空調用熱交換器及び空調システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7298496A JPH09138033A (ja) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | 空調用熱交換器及び空調システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09138033A true JPH09138033A (ja) | 1997-05-27 |
Family
ID=17860471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7298496A Pending JPH09138033A (ja) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | 空調用熱交換器及び空調システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09138033A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005098336A1 (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | 蒸発器、サーモサイフォン及びスターリング冷却庫 |
| NL1035755C2 (nl) * | 2008-07-25 | 2010-01-26 | Gerke Houwer | Warmtewisselaar constructie. |
| JPWO2016009565A1 (ja) * | 2014-07-18 | 2017-04-27 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
| CN106766404A (zh) * | 2017-01-10 | 2017-05-31 | 中国科学院理化技术研究所 | 微通道冷凝器 |
| CN107131683A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-09-05 | 四川依米康环境科技股份有限公司 | 一种整体式双冷源复合换热盘管 |
| JP2018054275A (ja) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | ダイキン工業株式会社 | 熱交換器の製造方法 |
| JP2018109504A (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-12 | ダイキン工業株式会社 | 熱交換器ユニット、及びそれを用いた空気調和機 |
| JPWO2023234121A1 (ja) * | 2022-05-31 | 2023-12-07 |
-
1995
- 1995-11-16 JP JP7298496A patent/JPH09138033A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005098336A1 (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | 蒸発器、サーモサイフォン及びスターリング冷却庫 |
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| US11892178B2 (en) | 2016-12-28 | 2024-02-06 | Daikin Industries, Ltd. | Heat exchanger unit and air conditioner using the same |
| CN106766404A (zh) * | 2017-01-10 | 2017-05-31 | 中国科学院理化技术研究所 | 微通道冷凝器 |
| CN106766404B (zh) * | 2017-01-10 | 2018-09-28 | 中国科学院理化技术研究所 | 微通道冷凝器 |
| CN107131683A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-09-05 | 四川依米康环境科技股份有限公司 | 一种整体式双冷源复合换热盘管 |
| JPWO2023234121A1 (ja) * | 2022-05-31 | 2023-12-07 |
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