WO2007094422A1

WO2007094422A1 - 熱交換器

Info

Publication number: WO2007094422A1
Application number: PCT/JP2007/052760
Authority: WO
Inventors: Toru Moriya; Takahide Maezawa; Tadashi Nakabou
Original assignee: Gac Corporation
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2007-08-23
Also published as: EP1985949A1; JPWO2007094422A1; US20100314090A1; JP4866416B2; CN101384868A

Abstract

　熱交換器（１００ａ）は、複数のチューブ（４）と、これらチューブ（４）に冷媒を分配するための入口ヘッダ（１）と、これらチューブ（４）から冷媒を回収するための出口ヘッダ（２）とを有する。入口ヘッダ（１）は、この入口ヘッダ（１）に流入された冷媒の少なくとも一部を循環可能な循環管路（１０）を含み、循環管路（１０）の往路（１０ａ）の側に複数のチューブ（４）が接続されている。さらに、入口ヘッダ（１）は、入口ヘッダに流入する冷媒により、入口ヘッダに流入された冷媒の少なくとも一部を吸引混合して吹き出すエジェクタ１１を含む。この入口ヘッダ（１）は、循環管路（１０）に接続されたチューブ（４）に対して、より均一な状態の冷媒を供給できる。

Description

明細書

熱交換器

技術分野

[0001] 本発明は、冷凍あるいは冷却装置などに用いられる熱交換器に関するものである。

背景技術

[0002] 熱交^^にぉ、て、熱交換効率を高くするためには、ヘッダに供給された熱交換媒体を熱交換用の複数のチューブに均等に分配することが重要である。しかしながら、熱交^^、特に蒸発器 (エバポレータ)などでは、一般に、流入してくる熱交換媒体 (冷媒）が気相および液相を含む二相の状態である。このため、ヘッダの内部において、比重が大きぐ重力の影響を受け易い液体成分と、比重が小さぐ重力の影響を受け難い気体成分とが分離し、熱交換用の複数のチューブへの冷媒分配が不均一となり易い。このような熱交換媒体の分配の不均一性は、ヘッダが鉛直方向となるような姿勢で熱交換器を使用する場合に顕著である。このため、冷媒などの熱交換媒体のチューブに対する分配をより均一にすることができる熱交^^が求められている。

[0003] 冷媒分配の不均一を改善するため、熱交翻としては、日本特許公開公報 2004

- 317056号の従来技術として紹介されて、るような複数の分配管をそれぞれ異なる形状に 3次元的に曲げてなるディストリビュータを備えたものが知られている。また、この文献には、複数の分配管を液体冷媒が溜まる入口ヘッダの一部分に集中して配置した熱交^^が開示されている。

[0004] この文献に開示されているようなディストリビュータを備えた熱交^^では、複数の分配管を、それぞれ異なる形状であって、し力も、 3次元的に複雑な形状に曲げる必要がある。このため、パーツの数が多ぐその製造コストも高くなり易い。さらに、三次元的に曲がった形状の分配管を配置するためにはスペースが必要となるため、へッダおよび熱交換器が大型化し易ヽ。

[0005] さらに、この文献に記載の熱交は、偏平分配管を用いた冷媒分配手段を備えたものであり、ヘッダの一部分、特に、液状冷媒が溜まり易いヘッダ下部分に偏平分配管を集中させて、液状冷媒を熱交換部に流入させるようにしている。このような構造の場合、複数の偏平分配管の入口の冷媒状態は均一に近づくが、チューブの長さの差によるチューブの圧力損失の差が生ずるので、複数のチューブへの冷媒分配が必ずしも均一になるとは言えない。さらに、曲げ部を持った複数の偏平分配管を配置する構造となるため、シンプルな構成の熱交翻を提供することは難しい。

[0006] 日本特許公開公報 2000— 249428号には、入口ヘッダと、出口ヘッダと、両へッダの間に延設された複数のチューブと、各隣接するチューブの間に介設された蛇行フィンとを備えた蒸発器が開示されている。この蒸発器では、入口ヘッダへの入口に、複数の冷媒噴射器が設けられている。複数の冷媒噴射器は、それぞれ、噴射オリフィスを有している。この文献に記載の蒸発器のように、ヘッダへの入口に噴射オリフイスを設けても、ヘッダ内の全体に均一に冷媒を分布するように噴射させることは困難であり、さらに、噴射量および分布は流量の影響を受け易い。オリフィスの配置、向き、さらに、ヘッダ内へのチューブの突き出し量などを調整することにより流量に応じて適切な分配を行えるような構成をヘッダに組み込むことは困難である。さらに、流量の多少、ヘッダの向き、チューブの内圧などの条件の変動に対して、適切な冷媒分酉己を得ることち難しい。

発明の開示

[0007] 本発明の一態様は、複数のチューブと、これら複数のチューブに熱交換媒体を分配するための入口ヘッダと、これら複数のチューブから熱交換媒体を回収するための出口ヘッダとを有する熱交換器である。この熱交換器の入口ヘッダは、当該入口へッダに流入された熱交換媒体の少なくとも一部が循環可能な循環管路であって、その循環管路の少なくとも一部に複数のチューブが接続された循環管路と、熱交換媒体を循環管路の軸方向に吹き出して、入口ヘッダに流入された熱交換媒体の少なくとも一部を、循環管路に強制的に循環させるための差圧を発生する機構 (差圧発生機構)とを含む。

[0008] この熱交換器によれば、入口ヘッダに流入された (流入済の)熱交換媒体 (入口へッダに既存の熱交換媒体)の少なくとも一部が、差圧発生機構によって循環管路の軸方向に吹き出され、複数のチューブと連通した循環管路内を強制的に循環する。このため、入口ヘッダを構成する循環管路の内部の熱交換媒体の状態を、より均一または均一に近い状態にできる。例えば、気相および液相を含む 2相状態の熱交換媒体が流入した場合でも、入口ヘッダ内で熱交換媒体が液相成分と、気相成分とに分離することを抑止できる。このため、軸長がある程度長い入口ヘッダであって、この入口ヘッダの軸方向に分散した状態で複数のチューブを接続しても、それぞれのチユーブに対し、より均一な状態の熱交換媒体を分配できる。

[0009] この熱交^^によれば、 3次元的な曲げを要する分配管を省くことが可能となる。また、熱交換媒体の分配を均一化するためにチューブ側を曲げ加工することを省くことも可能となる。このことは、この熱交^^が、これらの 3次元的な配管、曲げ加工された配管が含まれることを排除することではない。し力しながら、この熱交^^により、よりシンプルな構成で各チューブに分配される熱交換媒体の相状態と流量とを均一またはそれに近いより状態にすることが可能となる。このため、熱交換効率の良好な熱交換器を比較的安価にて提供できる。

[0010] 差圧発生機構の一例は、ポンプなどの外部の動力により駆動されるものである。冷却システムなどにおいては、熱交換器に流入する熱交換媒体を事前に減圧あるいは膨張するものがある。そのようなシステムに適用する熱交^^であると、熱交換媒体のエネルギーを用いて差圧発生機構を駆動することが可能である。この場合、熱交

^^に一般に用いられている動力源の他、新たな動力源を必要としないため、経済的である。すなわち、差圧発生機構は、入口ヘッダに流入する熱交換媒体により駆動されるものであることが望ましい。差圧発生機構としては、例えば、駆動部分の圧力でタービンを回し、同軸のコンプレッサなどの差圧発生部分 (加圧部分)で熱交換媒体を強制的に吸い込む、過給器のような (過給器に近似した)構成を適用できる。

[0011] 入口ヘッダに流入する熱交換媒体により、すでに入口ヘッダに流入された熱交換媒体の少なくとも一部を吸引し、入口ヘッダに流入する熱交換媒体と、すでに入口へッダに流入された熱交換媒体の少なくとも一部とを混合して吹き出すための機構は、差圧発生機構としてより好ましい。このような機構の一例はェジェクタであり、ェジエタタノズル (オリフィス z絞り部）から高速で熱交換媒体が吐き出される (入口ヘッダに流入する）際に、ノズル内部が減圧される。この減圧により、入口ヘッダに流入された熱交換媒体 (既存の熱交換媒体)の少なくとも一部が吸引され、入口ヘッダに流入する熱交換媒体と入口ヘッダに流入された熱交換媒体の少なくとも一部とが混合し、循環管路を介して、入口ヘッダに流入された熱交換媒体の少なくとも一部が強制的に循環する。また、ェジクタには、ノズル力も熱交換媒体を吹出すことによる圧力低下を利用して、入口ヘッダにある熱交換媒体を吸引し、混合するタイプも含まれる。

[0012] 入口ヘッダの循環管路は、その少なくとも一部を 2重管または多孔管（多重管、多流路管）により構成できる。 2重管または多重管の一端部に差圧発生機構を設け、この 2重管または多重管の他端部が連通して、るように構成することが好ま、。このようにすることにより、 2重管または多重管の少なくとも一部を循環管路とすることができる。

[0013] 差圧発生機構を入口ヘッダおよび Zまたは熱交力分離して供給することは可能である。したがって、本発明の他の態様は、複数のチューブと、これら複数のチユーブに熱交換媒体を分配するための入口ヘッダと、これら複数のチューブ力熱交換媒体を回収するための出口ヘッダとを有し、入口ヘッダは、この入口ヘッダに流入された熱交換媒体の少なくとも一部が循環可能な循環管路であって、当該循環管路の少なくとも一部に複数のチューブが接続された循環管路を含む、熱交換器である。また、本発明の他の態様は、複数のチューブに熱交換媒体を分配するためのへッダである。このヘッダは、当該ヘッダに流入された熱交換媒体の少なくとも一部が循環可能な循環管路であって、当該循環管路の少なくとも一部に複数のチューブが接続された循環管路を備えている。このヘッダに、流入する熱交換媒体により駆動される差圧発生機構を設けておくことが可能である。差圧発生機構は、この差圧発生機構力も熱交換媒体を循環管路の軸方向に吹き出すことが望ましい。また、差圧発生機構は、当該ヘッダに流入する熱交換媒体により、当該ヘッダに流入された (流入済の)熱交換媒体の少なくとも一部を吸引混合して循環管路に吹き出すためのェジェクタにすることが望ましい。

[0014] さらに、本発明は、本発明の一態様の熱交換器と、熱交換器に熱交換媒体を供給する装置 (媒体供給システム）とを有する熱交換システムを含む。そのような熱交換システムまたはシステムは、冷却サイクルまた冷凍サイクルおよびそのようなサイクルを含む冷凍装置、冷却装置、空調装置、収納庫、ショーケースなどを含む。冷却サイクルまたは冷凍サイクルとして好適なシステムは、本発明の一態様の熱交換器を蒸発器とし、その蒸発器から回収された熱交換媒体を加圧する装置と、加圧された熱交換媒体を冷却する凝縮器とを有するシステムである。

[0015] ェジヱクタは、加圧された熱交換媒体を減圧して蒸発器に供給する膨張手段としても機能する。したがって、入口ヘッダ力循環管路と、入口ヘッダに流入する熱交換媒体により、入口ヘッダに流入された熱交換媒体の少なくとも一部を吸引混合して循環管路に吹き出すためのェジクタとを含む熱交は、冷媒を熱交換媒体として循環するサイクルおよび Zまたはシステムに適して、る。この熱交換器を含むシステムは、媒体供給システムに、加圧された熱交換媒体を減圧して蒸発器に供給する膨張手段を含んでいても良ぐ省略することも可能である。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]熱交換器を含む熱交換システムの概略を示す図。

[図 2]第 1の実施形態に力かる熱交換器の概略を示す図。

[図 3]第 2の実施形態に力かる熱交換器の概略を示す図。

[図 4]第 3の実施形態に力かる熱交換器の一部の概略を示す図。

[図 5]第 4の実施形態に力かる熱交換器の一部の概略を示す図。

[図 6]第 5の実施形態に力かる熱交換器の概略を示す図。

[図 7]タイプの異なるェジェクタを備えた例を示す図である。

[図 8]第 6の実施形態に力かる熱交換器の概略を示す図である。

[図 9]ヘッダの断面を示す図である。

[図 10]ヘッダの構造を展開して示す図である。

発明を実施するための形態

[0017] 図 1に、熱交^^を含むシステム 50を示している。このシステム（熱交換システム） 5 0は、空気調和装置や、冷凍装置を含み、その他のシステムであって、冷却サイクルあるいは冷凍サイクルと呼ばれる熱交換サイクルおよび熱交換サイクルを有するシステムを含む。たとえば、システム 50が、空調システムであるとすると、このシステム (熱交換システム) 50は、液状 (液体)の熱交換媒体 (以下、冷媒という) Rと、外部流体（たとえば、室外の空気) Fとの熱交換を行う。システム 50は、冷媒 Rとの熱交換により室内の空気 Gを冷却するエバポレータ (蒸発器） 100と、圧縮された気体状の冷媒 R と外部流体 Fとの熱交換を行い、冷媒 Rを液状にするコンデンサ (凝縮器） 200を有する。

[0018] また、冷媒 Rを巡回させて、エバポレータ 100に冷媒 Rを供給する媒体供給システム 55として、システム 50は、コンデンサ 200に加え、冷媒 Rを加圧するコンプレッサ 5 1と、冷媒 Rを一時的に蓄えるアキュムレータ 52と、エバポレータ 100に供給する冷媒 Rを膨張させる膨張弁 53などの機器を備えている。このシステム 50では、エバポレータ 100内の冷媒 R力このエバポレータ 100の冷媒出口力も流出され、アキュムレータ 52、コンプレッサ 51、コンデンサ 200、膨張弁 53を通って、エバポレータ 100の冷媒入ロカも再びこのエバポレータ 100内に流入するように循環する。

[0019] 図 2に、本発明の第 1の実施形態に力かる熱交翻100_&を示してある。この熱交翻 100aは、システム 50のエバポレータ 100として用いることができる。この熱交換器 100aは、冷媒入口 6を含む入口ヘッダ 1と、冷媒出口 5を含む出口ヘッダ 2と、熱交換部 20とを有している。入口ヘッダ 1および出口ヘッダ 2は、それぞれ上下方向に延びており、互いに平行となるように配置されている。熱交換部 20は、冷媒 Rと空気 Gなどとの間で熱交換を行い、空気 Gなどを冷却するためのものである。熱交換部 20 は、入口ヘッダ 1と出口ヘッダ 2とを連通させるように水平方向に互、に平行に配置された複数のチューブ 4と、チューブ 4と直交する上下方向に延びたフィン 3とを備えている。

[0020] チューブ 4の典型的なものは断面が円形のものである力断面が扁平な扁平管であっても良く、さらに、チューブの内部が複数に分割された多孔管（多重管)であっても良い。フィン 3の典型的なものは、互いに平行に配置され、チューブ 4が貫通するように取り付けられた複数のプレート状のフィンである。フィン 3は、チューブ 4の間を蛇行しながら接続するコルゲートタイプのフィン、チューブ 4から突き出たフィン状あるいはピン状であっても良い。

[0021] 入口ヘッダ 1は、熱交換部 20の複数のチューブ 4に冷媒 Rを分配するための分配器としての機能を備えている。出口ヘッダ 2は、それぞれのチューブ 4から冷媒 Rを回収する機能を備えている。各チューブ 4は、それぞれ、その一端が入口ヘッダ 1と接続され、その他端が出口ヘッダ 2と接続されている。複数のチューブ 4は、偏平管を採用することによりチューブ自体による熱交換面積も大きくすることができ、また、フィン 3を設けることにより空気 Gなどとの熱交換面積 (接触面積)をさらに高めて熱交換効率を向上できる。着氷、着霜などの影響を避けるために、フィンを設けな力つたり、フィンの占める面積を減らすこともある。

[0022] 入口ヘッダ 1は、この入口ヘッダ 1に流入された冷媒 Rの少なくとも一部を強制的に循環させるための循環管路 10と差圧発生機構 11とを備えている。循環管路 10は、直管状の往路 10aと、その往路 10aの一方の端力も他方の端に接続されたほぼ U字型の復路 10bとを含む。往路 10aは、一方の端の冷媒入口 6から、反対側の端に冷媒 Rを導く。復路 10bは、逆に、往路 10aの反対側の端から冷媒入口 6に冷媒を導く。したがって、往路 10aおよび復路 10bを含む循環管路 10により、入口ヘッダ 1に流入された冷媒 Rの少なくとも一部を循環させることができる。

[0023] 差圧発生機構 11は、絞り部 7と、吸引部 8とを備えたェジェクタであり、入口ヘッダ 1 の冷媒入口 6の近傍に設けられている。循環管路 10の復路 10bは、入口ヘッダ 1の冷媒入口 6とは反対側である奥側の端部（上端部） 15の近傍と、差圧発生機構 11の吸引部 8とを繋ぐように設けられている。したがって、差圧発生機構 11は、入口ヘッダ 1に流入する冷媒 Rにより駆動されて、復路 10bにより、入口ヘッダ 1にすでに流入された冷媒 (既存の冷媒) Rの少なくとも一部を吸引混合し、往路 10aに吹き出す。この熱交^^ 100aの入口ヘッダ 1にお、ては、循環管路 10の一部である往路 10aに複数のチューブ 4が接続されている。すなわち、循環管路 10の復路 10bの分岐となる吸引経路 9と、差圧発生機構 11との間に、複数のチューブ 4がほぼ等間隔で接続されている。

[0024] 熱交換システム 50の蒸発器として適用された熱交^^ 100aにおいては、アキュムレータ 52、コンプレッサ 51、膨張弁 53などの作用により、気体と液体が混在する 2相状態の冷媒 Rが冷媒入口 6から入口ヘッダ 1に供給され、吸引部 8の絞り部 7を通る。冷媒 Rが絞り部 7を介して高速で入口ヘッダ 1内に流入する際、絞り部 7の内部が減圧される。この減圧により、復路 10bを介して吸引部 8を通って入口ヘッダ 1に流入された既存の冷媒 Rの少なくとも一部が吸引される。そして、入口ヘッダ 1に流入する冷媒 Rと入口ヘッダ 1に流入された少なくとも一部の冷媒 Rとが混合され、図 2に矢印で示したように、冷媒 Rは、差圧発生機構 11から入口ヘッダ 1の内部に、循環管路 10 の軸 Lの方向に噴出される。そして、その一部は、再び、往路 10aおよび復路 10bを通って吸引部 8に戻る。このため、ヘッダ 1の内部を冷媒 Rの少なくとも一部が強制的に循環され、それにより、軸長の長いパイプ状の入口ヘッダ 1であっても、その内部における冷媒 Rの状態が均質になる。すなわち、ヘッダ 1内に冷媒 Rが強制的に循環するような圧力差を与えることにより、スタティックな状態でヘッド差により液相と気相とが分離するような状態の発生を未然に防止する。

[0025] したがって、この熱交換器 100aにおいては、冷媒 Rが下方から上方に向かって流れる往路 10aの途中にほぼ等間隔で複数のチューブ 4が接続されている。入口へッダ 1から冷媒 Rの一部が各チューブ 4に分配され、それぞれのチューブ 4に分配される冷媒 Rの状態を均一にすることができる。また、往路 10aにおける冷媒 Rの状態が気液混合の状態も含めて均質化されるので、各チューブ 4に分配される冷媒 Rの量の均一化も図られる。

[0026] このように各チューブ 4に均一に分配された冷媒 Rは、複数のチューブ 4や複数のフィン 3を介して、空気 Gなどと熱交換を行い、出口ヘッダ 2に出力され、冷媒出口 5 力もシステム 50の系内に流出される。したがって、各チューブ 4における熱交換負荷が均一化され、

さらに、各チューブに対して冷媒を均一に分配するために複数の分配管をそれぞれ異なる形状に 2次元あるいは 3次元的に曲げたりする必要はなぐシンプルでコンパクトな構成で、熱交換効率の良好な熱交換器を比較的安価にて提供できる。また、各チューブ 4の形状を同じにすることができるので、各チューブ 4における圧力損失差の発生を防止でき、この点でも、熱交換効率を向上できる。

[0027] また、この熱交換器 100aによれば、入口ヘッダ 1においてヘッド差により相分離が発生するのを防止できる。このため、熱交換器 100aの入口ヘッダ 1の配置方向（向き )を自由に設定できる。したがって、熱交^^ 100aは、入口ヘッダ 1を水平方向に配置した姿勢で使用しても良ぐ入口ヘッダ 1を鉛直方向に配置した姿勢で使用しても良い。さらに入口ヘッダ 1を鉛直方向に配置して使用する場合に、冷媒 Rを入口へッダ 1の下側から流入しても良ぐ冷媒 Rを入口ヘッダ 1の上方力流入しても良い。さらに、これらの姿勢と異なり、入口ヘッダ 1を斜めに配置することを含む様々な姿勢で熱交翻100_&を使用でき、それらの姿勢で熱交翻100_&を使用したときに複数のチューブ 4に冷媒 Rを均一に分配できる。

[0028] さらに、熱交^^ 100aの小型化が容易であるため、この熱交^^ 100aを備えた冷却システム 50をコンパクトにアレンジできる。さらに、この熱交^^ 100aは、ェジェクタ効果を用いた差圧発生機構 11を採用しているので、熱交^^に一般に用いられている動力源、例えばコンプレッサ 51の動力の他、新たな動力源を必要としない。したがって、経済的である。し力も、膨張弁 53による圧損の一部を差圧発生機構であるェジェクタ 11に割り当てることにより、システム 50の経済性を損なうことなぐ熱交換効率の向上を図ることができる。また、ェジェクタ 11による膨張 (圧力損失)が十分であれば、膨張弁 53を省略することも可能である。

[0029] 図 3に、本発明の第 2の実施形態に力かる熱交^^ 100bを示している。この熱交 lOObも、上述のような熱交換システム 50のエバポレータ 100として使用できる。この熱交^^ 100bにおいては、入口ヘッダ 1の循環管路 10の復路 10bに、ほぼ等間隔で複数のチューブ 4が接続されている。少なくとも一部の冷媒 Rが強制的に循環される循環管路 10においては、往路 10aに限らず復路 10bにおいて冷媒 Rの状態はほぼ一定になる。したがって、復路 10bに各チューブ 4を接続しても、各チューブ 4に冷媒 Rをほぼ均一に分配することができる。また、ェジェクタ 11の絞り部 7の直後の位置よりも、絞り部 7から少し離れた位置、例えば復路 10bの方が、吸引混合された冷

復路 10bに各チューブ 4が接続されているため、絞り部 7を有するェジェクタ 11と、各チューブ 4との間が離れている。したがって、各チューブ 4に、相状態の安定した冷媒 Rを分配することができる。

[0030] 図 4に、本発明の第 3の実施形態に力かる熱交^^ 100cを示して、る。この熱交 lOOcもまた、上述のような熱交換システム 50のエバポレータ 100として使用できる。この熱交^^ 100cにおいては、入口ヘッダ 1は、 2本の直管部を含めて U字型のパイプを含み、さらに、その U字型の開放側が吸引経路 9により接続されている。したがって、入口ヘッダ 1は、循環管路 (循環回路） 10を含み、その循環管路 10の往路 10aおよび復路 10bの両方に複数のチューブ 4を接続している。したがって、往路 10aおよび復路 10bの 2列に並んだ複数のチューブ 4に対して、ほぼ均一な状態で

面の面積 (投影面積)を変えることなぐ熱交換部 20における熱交換率をさらに高めることがでさる。

[0031] 図 5に、本発明の第 4の実施形態に力かる熱交^^ 100dを示している。この熱交換器 100dは、 2つ熱交換部 20aおよび 20bを備えており、上述のような熱交換システム 50のエバポレータ 100として使用できる。この熱交^^ 100dにおいては、熱交換部 20aおよび 20bに共通の入口ヘッダ 1を備え、そのヘッダ 1の循環管路 10の往路 1 0aに一方の熱交換部 20aの複数のチューブ 4が接続され、復路 10bに他方の熱交換部 20bの複数のチューブ 4が接続されている。したがって、複数の熱交換部 20aおよび 20bのチューブ 4のそれぞれに対して 1つの入口ヘッダ 1を用いて均等に冷媒 R を分配できる。 1つの入口ヘッダに接続可能な熱交換部は 3つ以上であっても良い。

[0032] 図 6に、本発明の第 5の実施形態に力かる熱交^^ 100eを示している。この熱交換器 100eもまた、上述のような熱交換システム 50のエバポレータ 100として使用でき

タ） 11が 2重管 12の下端部に設けられている。また、 2重管 12の上端部は、内管 12a と外管 12bとが互いに連通している。この入口ヘッダ 1においては、 2重管 12の内側の内管 12aの軸方向に冷媒 Rを吹き出すようにェジヱクタ 11が設置されている。したがって、 2重管 12の内管 12aが往路を構成し、外管 12bが復路を形成し、それらにより循環管路 10が構成されている。そして、複数のチューブ 4は、復路である外管 12b に接続されている。この熱交 l00_aでは、循環管路 10を 1つの管の内部に構成できるので、さらにコンパクトでシンプルな外観を備えた熱交翻を提供できる。循環管路 10を一体の管で実現するためには、 2重管に限らず、適当な数の隔壁を内部に備えた多重管 (多孔管)を用いても良い。

[0033] 図 7に、差圧発生機構 11の異なる例を示している。上記の各実施形態の差圧発生機構 11は、ベンチユリ管の絞り部 7に吸引部 8を設けたェジェクタである。これらに対し、図 7に示した差圧発生機構 11は、霧吹きタイプのェジヱクタである。この差圧発生機構 11は、ヘッダ 1の冷媒入口 6の近傍に、吸引用の差圧を発生するための吸引ノズル 17を備えており、ヘッダ 1に流入する冷媒 Rを減圧して循環管路の往路 10aの軸方向に吹き出す。往路 10aの吸引ノズル 17の近傍には、復路 10bから、ヘッダ 1にすでに流入された既存の冷媒 Rを吸弓 Iするための吸弓 I孔 18が設けられて、る。このため、吸引ノズル 17から吹出された冷媒 Rによる圧力低下により、復路 10bから、へッダ 1に流入された冷媒 Rが往路 10aへ吸込まれ、往路 10aの軸方向に吹出される。このため、差圧発生機構 11により、冷媒 Rは、ヘッダ 1を構成する循環管路 10に強制的に循環される。

[0034] 図 8、図 9および図 10に、本発明の第 6の実施形態に力かる熱交換器 100fのへッダ 1の近傍の構成を示している。この熱交^^ 100fもまた、上述のような熱交換システム 50のエバポレータ 100として使用できる。この熱交^^ 100fの入口ヘッダ 1は、内管 12aと外管 12bとを備えた 2重管 12により構成され、内管 12aと外管 12bとはへッダ 1の上部で連通している。さらに具体的には、外管 12bは、押し出しと切削とにより形成された断面が半円状の 2つの部材 13aおよび 13bからなつている。内側の部材 13bに複数の扁平チューブ 14が取り付けられ、これらの扁平チューブ 14は、不図示の出口ヘッダに繋がっている。外側の部材 13aには、断面が半円状の部材 15が取り付けられ内管 12aを構成して、る。外管 12bを構成する 2つの部材 13aおよび 13bの両端はキャップ 16により塞がれている。内管 12aの下端にノズル 17が取り付けられ、ヘッダ 1に流入する冷媒 Rを内管 12aの内部に吹き出す。このノズル 17は差圧発生機構 11となり、内管 12aの下力も上に向力つて吹出された冷媒 Rの吸引力により、外管 lb力既存の (流入済の）冷媒 Rが内管 12aの下側の隙間 18を介して内管 12aに吸引されるようになっている。

[0035] この熱交^^ 100fにおいても、ヘッダ 1が内管 12aおよび外管 12bを含み、チューブ 14と連通した循環経路 10を備えており、循環経路 10を冷媒 Rが強制的に循環される。このため、ヘッダ 1の内部の冷媒 Rの状態を、いっそう均等にでき、熱交換効率の高、熱交翻を提供できる。

[0036] 上記第 1な!、し第 6の実施形態では、ヘッダを鉛直方向に沿って配置した姿勢で使用した熱交翻を例にとって説明したが、熱交翻は、ヘッダを水平方向に沿って配置した姿勢で使用することも可能である。

[0037] また、上記第 1ないし第 6の実施形態では、ヘッダに流入する熱交換媒体により駆動される差圧発生機構と、ヘッダに流入された熱交換媒体の少なくとも一部を循環させるための循環管路とを備える循環手段を有して!/、るが、循環手段はこれに限定されるものではない。循環手段は、ヘッダに流入された熱交換媒体 (冷媒)の少なくとも一部を強制的に循環させるものであればよい。

[0038] ェジェクタノズル (オリフィス ·絞り部）を備えた差圧発生機構は、本発明の好適な例であり、ヘッダの冷媒入口近傍に設けることにより、入口ヘッダに流入する冷媒によつて入口ヘッダに流入された冷媒の少なくとも一部を吸引混合し、混合した状態の冷媒をヘッダに吹き出すことができる。したがって、熱交換器の内圧を低く設定する、上記のような冷媒を循環するサイクルおよびサイクルを含むシステムに適している。

[0039] ヘッダに流入する冷媒により駆動される差圧発生機構の他の例の 1つは、駆動部分の圧力でタービンを回し、同軸のコンプレッサなどの差圧発生部分 (加圧部分)で熱交換媒体を強制的に吸い込む過給器のような構成である。この過給器に近似した構成では、駆動部分と差圧発生部分 (加圧部分)とが分離され機械的に接続しているものがある。さらに、別動力により稼動するポンプのような差圧発生機構を採用することも可能である。すなわち、差圧発生機構は、入口ヘッダ内を循環する冷媒を、入口ヘッダに流入する冷媒と混合せずに送り出すような機構であっても良、。ポンプのような差圧発生機構は、入口ヘッダ内の冷媒を加圧して強制的に循環するものであり、差圧発生機構はヘッダの冷媒入口近傍に設けなくてもよい。そのような差圧発生機構は、循環管路の途中、例えば、往路あるいは復路のうちのヘッダが接続されていない管路、これらの管路の接続経路などに設けてもよい。また、差圧発生機構をへッダの循環管路に対して着脱できるような構成を採用することも可能である。

[0040] さらに、冷媒が循環しないタイプのヘッダに対して、往路あるいは復路として機能する管路と、適当な差圧発生機構を追設することにより、本発明の実施形態に含まれる熱交^^および熱交換システムを構成することも可能である。

[0041] 本実施形態では、熱交換部がプレート状のフィンを備える熱交換器を例に挙げて説明したが、フィンの形状はプレート状に限定されるものではない。また、熱交換部は、冷媒 (熱交換媒体)と空気などの外部流体との間で熱交換を行うことが可能なものであればよぐ熱交換部の形状や構成も、これらに限定されるものではない。

また、本発明のシステムは、空調に限らず、ラジェータ、各種冷却装置、各種冷凍装置など、多種多様な熱交換を機能の一部として含む装置、システムを含む。

Claims

請求の範囲

[1] 複数のチューブと、

これら複数のチューブに熱交換媒体を分配するための入口ヘッダと、

これら複数のチューブから熱交換媒体を回収するための出口ヘッダとを有し、前記入口ヘッダは、当該入口ヘッダに流入された熱交換媒体の少なくとも一部が循環可能な循環管路であって、当該循環管路の少なくとも一部に前記複数のチューブが接続された循環管路と、

熱交換媒体を前記循環管路の軸方向に吹き出して、前記入口ヘッダに流入された前記熱交換媒体の少なくとも一部を、前記循環管路に強制的に循環させるための差圧発生機構とを含む、熱交換器。

[2] 請求項 1にお!、て、前記差圧発生機構は、前記入口ヘッダに流入する熱交換媒体により駆動される、熱交換器。

[3] 請求項 1にお!、て、前記差圧発生機構は、前記入口ヘッダに流入する熱交換媒体により、前記入口ヘッダに流入された熱交換媒体の少なくとも一部を吸引混合して吹き出すための機構である、熱交換器。

[4] 請求項 1において、前記入口ヘッダは、前記循環管路の少なくとも一部を構成する 2重管または多重管を備えており、前記差圧発生機構は、前記 2重管または多重管の一端部に設けられ、前記 2重管または多重管の他端部が連通している、熱交換器

[5] 請求項 1に記載の熱交換器と、前記熱交換器に熱交換媒体を供給する媒体供給システムとを有する、システム。

[6] 請求項 5において、前記媒体供給システムは、前記熱交換器から回収された熱交換媒体を加圧する装置と、加圧された熱交換媒体を冷却する凝縮器とを備えてヽる、システム。

[7] 複数のチューブと、

これら複数のチューブから熱交換媒体を回収するための出口ヘッダとを有し、前記入口ヘッダは、当該入口ヘッダに流入された熱交換媒体の少なくとも一部が循環可能な循環管路であって、当該循環管路の少なくとも一部に前記複数のチューブが接続された循環管路を含む、熱交換器。

[8] 複数のチューブと、

前記入口ヘッダに流入する熱交換媒体により、前記入口ヘッダに流入された熱交換媒体の少なくとも一部を吸引混合して前記循環管路に吹き出すためのェジヱクタとを含む、熱交^^。

[9] 請求項 8に記載の熱交換器と、前記熱交換器を蒸発器として熱交換媒体を供給する媒体供給システムとを有し、

前記媒体供給システムは、前記蒸発器から回収された熱交換媒体を加圧する装置と、加圧された熱交換媒体を冷却する凝縮器とを備えている、熱交換システム。

[10] 複数のチューブに熱交換媒体を分配するためのヘッダであって、

当該ヘッダに流入された熱交換媒体の少なくとも一部が循環可能な循環管路であつて、当該循環管路の少なくとも一部に前記複数のチューブが接続された循環管路を有する、ヘッダ。

[11] 請求項 10において、さらに、当該ヘッダに流入する熱交換媒体により、当該ヘッダに流入された熱交換媒体の少なくとも一部を含む熱交換媒体を前記循環管路の軸方向に吹き出すための差圧を発生させる機構をさらに有する、ヘッダ。

[12] 請求項 10において、さらに、当該ヘッダに流入する熱交換媒体により、当該ヘッダに流入された熱交換媒体の少なくとも一部を吸引混合して前記循環管路に吹き出すためのェジェクタをさらに有する、ヘッダ。