(57)【要約】      （修正有）【課題】冷媒が凝縮された液体として凝縮器を出る。【解決手段】第１のヘッダ２２、第２のヘッダ３０、及び第３のヘッダを含む熱交換器１０。第３のヘッダは、略平坦な面を含む第１のプレートと、第１のプレートの平坦面に対し平行の略平坦な面を含みかつ第１のプレートの平坦面に接合された第２のプレートとを含む。第２のプレートは、第１のチューブと第２のチューブとの間の流導管を少なくとも部分的に画定するために、第２のプレートの平坦面から延在するアーチ状凹部を含む。アーチ状凹部は、第１及び第２のプレートの平坦面に対し略平行の軸線から測定された曲率半径を有し、軸線は、第１のチューブ及び第２のチューブの第１及び第２の対向する平坦な幅広側面に対し略平行でありかつ幅広側面の間の中途にある第１の平面内に配置される。【選択図】図１
2011214827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器であって、
前記熱交換器の入口を含む第１のヘッダと、
前記第１のヘッダの下流側の第２のヘッダと、
第１の流路を画定する第１のチューブであって、前記第１のヘッダから流体を受け取るために前記第１のヘッダと流体連通し、第１及び第２の対向する狭幅側面によって接合された第１及び第２の対向する平坦な幅広側面を含む第１のチューブと、
前記第１の流路と直列の第２の流路を画定する第２のチューブであって、前記第１のチューブから前記第２のヘッダに前記流体を供給するために前記第２のヘッダと流体連通した第２のチューブと、
前記第１のチューブから前記第２のチューブに前記流体を導くために、前記第１のチューブと前記第２のチューブとに連結された第３のヘッダであって、
前記第１及び前記第２のチューブの前記第１及び前記第２の対向する平坦な幅広側面に対しほぼ直角の略平坦な面を含む第１のプレートと、
前記第１のプレートの前記平坦面に対し平行の略平坦な面を含みかつ前記第１のプレートの前記平坦面に接合された第２のプレートであって、前記第１のチューブと前記第２のチューブとの間の流導管を少なくとも部分的に画定するために、前記第２のプレートの前記平坦面から延在するアーチ状凹部を含む第２のプレートと、
を含む第３のヘッダと、
を備え、
前記アーチ状凹部が、前記第１及び前記第２のプレートの前記平坦面に対し略平行の軸線から測定された曲率半径を有し、
前記軸線が、前記第１のチューブ及び前記第２のチューブの前記第１及び前記第２の対向する平坦な幅広側面に対し略平行でありかつ前記幅広側面の間の中途にある第１の平面内に配置される、
熱交換器。
【請求項２】
前記軸線が、前記第２のプレートの前記平坦面によって画定された第２の平面内に配置される、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記軸線が、前記第１のプレートの前記平坦面によって画定された第３の平面内に配置される、請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１のプレートが、
前記第２のプレートの前記アーチ状凹部によって前記流導管を少なくとも部分的に画定するために、前記第１のプレートの前記平坦面から延在するアーチ状凹部を含み、
前記第１のプレートの前記アーチ状凹部が、前記第１及び前記第２のプレートの前記平坦面に対し略平行の軸線から測定された曲率半径を有し、
前記第１のプレートの前記アーチ状凹部の前記軸線が前記第１の平面内に配置される、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第１のプレート及び前記第２のプレートの前記アーチ状凹部の前記軸線の少なくとも一方が、前記第１及び前記第２のプレートの前記平坦面によって画定された平面内に配置される、請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第１のプレートの前記アーチ状凹部の前記軸線が、前記第２のプレートの前記アーチ状凹部の前記軸線と一致している、請求項４に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記第１のチューブが出口端を含み、
前記第２のチューブが入口端を含み、
前記第１のプレート及び前記第２のプレートの一方が、前記第１のチューブの前記出口端を受容する第１のチューブスロットと、前記第２のチューブの前記入口端を受容する第２のチューブスロットとを含み、
前記第１のチューブスロットが、前記第１のチューブスロットの入口を画定する外縁を含み、
前記第２のチューブスロットが、前記第２のチューブスロットの出口を画定する外縁を含み、
前記第１のチューブスロットの前記外縁及び前記第２のチューブスロットの前記外縁が、前記第１のプレート及び前記第２のプレートの一方の前記平坦面からオフセットされる、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記第１のチューブスロットが、前記第１のチューブを前記第１のチューブスロット内に組み立てるための先細りの導入部を含み、
前記第２のチューブスロットが、前記第２のチューブを前記第２のチューブスロット内に組み立てるための先細りの導入部を含む、
請求項７に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記第１のチューブスロットの前記外縁及び前記第２のチューブスロットの前記外縁が、前記第２のプレートの外面に対し測定された前記曲率半径よりも大きな量だけ、前記第１及び前記第２のプレートの一方の前記平坦面からオフセットされる、請求項７に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記第１の流路を画定するために前記第１のチューブと平行の流れ構成の第３のチューブであって、前記第１のヘッダから流体を受け取るために前記第１のヘッダと流体連通し、前記流体を前記第３のヘッダに供給するために前記第３のヘッダと流体連通している第３のチューブと、
前記第２の流路を画定するために前記第２のチューブと平行の流れ構成の第４のチューブであって、前記第３のチューブと前記第３のヘッダとから前記第２のヘッダに前記流体を搬送するために、前記第３のヘッダと前記第２のヘッダと流体連通している第４のチューブと、
をさらに備え、
前記第３のヘッダにおいて前記第１のチューブと前記第３のチューブとの間で流体連通が一般的に禁止されるように、前記第１のプレート及び前記第２のプレートの前記平坦面が接合される、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記第３のヘッダが前記熱交換器の第１の端部に配置され、前記第１のヘッダ及び前記第２のヘッダが、前記第１の端部の反対側の前記熱交換器の第２の端部に配置される、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記第１のヘッダが前記熱交換器の前記第２の端部において前記第２のヘッダに隣接する、請求項１１に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記第２のヘッダが前記熱交換器の出口を含む、請求項１２に記載の熱交換器。
【請求項１４】
前記熱交換器の前記入口が前記熱交換器の前記出口に隣接する、請求項１３に記載の熱交換器。
【請求項１５】
熱交換器であって、
前記熱交換器の入口を含む第１のヘッダと、
前記第１のヘッダの下流側の第２のヘッダと、
第１の流路を画定する第１のチューブであって、前記第１のヘッダから流体を受け取るために前記第１のヘッダと流体連通し、第１及び第２の対向する狭幅側面によって接合された第１及び第２の対向する平坦な幅広側面を含む第１のチューブと、
前記第１の流路と直列の第２の流路を画定する第２のチューブであって、前記第１のチューブから前記第２のヘッダに前記流体を供給するために前記第２のヘッダと流体連通した第２のチューブと、
前記第１のチューブから前記第２のチューブに前記流体を導くために、前記第１のチューブと前記第２のチューブとに連結された第３のヘッダであって、
前記第１及び前記第２のチューブの前記第１及び前記第２の対向する平坦な幅広側面に対しほぼ直角の第１の略平坦な面と、前記第１のチューブと前記第２のチューブとの間の流導管を少なくとも部分的に画定するために前記第１の平坦面から延在する第１のアーチ状凹部とを含む第１のプレートと、
前記第１の平坦面に対し平行の第２の略平坦な面を含みかつ前記第１の平坦面に連結された第２のプレートであって、前記第１のチューブと前記第２のチューブとの間の前記流導管を少なくとも部分的に画定するために、前記第２の平坦面から延在する第２のアーチ状凹部を含む第２のプレートとを含む、
第３のヘッダと、
を備え、
前記第１のアーチ状凹部が、前記第１の平坦面に対し略平行の第１の軸線から測定された第１の曲率半径を含み、
前記第２のアーチ状凹部が、前記第２の平坦面に対し略平行の第２の軸線から測定された第２の曲率半径を含み、
前記第１の軸線及び前記第２の軸線が、前記第１のチューブ及び前記第２のチューブの前記第１及び前記第２の対向する平坦な幅広側面に対し略平行でありかつ前記幅広側面の間の中途にある第１の平面内に配置される、
熱交換器。
【請求項１６】
前記第１の曲率半径が前記第２の曲率半径にほぼ等しい、請求項１５に記載の熱交換器。
【請求項１７】
前記第１の軸線が、前記第１の平坦面によって画定された第２の平面内に配置される、請求項１５に記載の熱交換器。
【請求項１８】
前記第２の軸線が、前記第２の平坦面によって画定された第３の平面内に配置される、請求項１７に記載の熱交換器。
【請求項１９】
前記第１の軸線が前記第２の軸線と一致している、請求項１５に記載の熱交換器。
【請求項２０】
前記第１のチューブが出口端を含み、
前記第２のチューブが入口端を含み、
前記第１のプレートが、前記第１のチューブの前記出口端を受容する第１のチューブスロットと、前記第２のチューブの前記入口端を受容する第２のチューブスロットとを含み、
前記第１のチューブスロットが、前記第１のチューブスロットの入口を画定する外縁を含み、
前記第２のチューブスロットが、前記第２のチューブスロットの出口を画定する外縁を含み、
前記第１のチューブスロットの前記外縁及び前記第２のチューブスロットの前記外縁が前記第１の平坦面からオフセットされる、
請求項１５に記載の熱交換器。
【請求項２１】
前記第１のチューブスロットが、前記第１のチューブを前記第１のチューブスロット内に組み立てるための先細りの導入部を含み、
前記第２のチューブスロットが、前記第２のチューブを前記第２のチューブスロット内に組み立てるための先細りの導入部を含む、
請求項２０に記載の熱交換器。
【請求項２２】
前記第１のチューブスロットの前記外縁及び前記第２のチューブスロットの前記外縁が、前記第１のプレートの外面に対し測定された前記第１の曲率半径よりも大きな量だけ、前記第１の平坦面からオフセットされる、請求項２０に記載の熱交換器。
【請求項２３】
前記第１の流路を画定するために前記第１のチューブと平行の流れ構成の第３のチューブであって、前記第１のヘッダから流体を受け取るために前記第１のヘッダと流体連通し、前記流体を前記第３のヘッダに供給するために前記第３のヘッダと流体連通している第３のチューブと、
前記第２の流路を画定するために前記第２のチューブと平行の流れ構成の第４のチューブであって、前記第３のチューブと前記第３のヘッダとから前記第２のヘッダに前記流体を搬送するために、前記第３のヘッダと前記第２のヘッダと流体連通している第４のチューブと、
をさらに備え、
前記第３のヘッダにおいて前記第１のチューブと前記第３のチューブとの間で流体連通が一般的に禁止されるように、前記第１の平坦面と前記第２の平坦面とが連結される、
請求項１５に記載の熱交換器。
【請求項２４】
前記第１の平坦面が前記第２の平坦面に直接接合される、請求項１５に記載の熱交換器。
【請求項２５】
前記第３のヘッダが前記熱交換器の第１の端部に配置され、前記第１のヘッダ及び前記第２のヘッダが、前記第１の端部の反対側の前記熱交換器の第２の端部に配置される、請求項１５に記載の熱交換器。
【請求項２６】
前記第１のヘッダが前記熱交換器の前記第２の端部において前記第２のヘッダに隣接する、請求項２５に記載の熱交換器。
【請求項２７】
前記第２のヘッダが前記熱交換器の出口を含む、請求項２６に記載の熱交換器。
【請求項２８】
前記熱交換器の前記入口が前記熱交換器の前記出口に隣接する、請求項２７に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年３月３１日に出願された米国仮特許出願第６１／３１９，７３３号に対する優先権を主張し、この特許出願の内容全体は、参考として本出願に組み込まれている。
【０００２】
本出願は熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００３】
蒸気圧縮システムは、他の用途の内、冷却及び／又は空調及び／又は加熱用に通常使用される。典型的な蒸気圧縮システムでは、温度及び／又は湿度制御される環境に又はそこから、及び制御されない周囲環境から又はそこに熱エネルギを伝達するために、時に作動流体と称される冷媒が連続的な熱力学サイクルを通して循環される。このような蒸気圧縮システムの実装は、変更することができるが、それらのシステムは、蒸発器として作動する少なくとも１つの熱交換器と、凝縮器として作動する少なくとも１つの他の熱交換器とを含むことが最も多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の種類のシステムでは、冷媒は、典型的に、熱力学的な状態（すなわち、圧力及びエンタルピ状態）で蒸発器に入り、この状態では、冷媒は、過冷却された液体又は比較的低い蒸気品質の部分的に蒸発した二相流体である。熱エネルギは、冷媒が蒸発器を通して移動するときに冷媒内に導かれるので、冷媒は、比較的高い蒸気品質の部分的に蒸発した二相流体又は過熱された蒸気として蒸発器を出る。
【０００５】
システムの他の箇所において、冷媒は、典型的に蒸発器の作動圧力よりも高い圧力で、過熱された蒸気として凝縮器に入る。熱エネルギは、冷媒が凝縮器を通して移動するときに冷媒から拒絶されるので、冷媒は、少なくとも部分的に凝縮された状態で凝縮器を出る。最も頻繁に、冷媒は、完全に凝縮された過冷却された液体として凝縮器を出る。
【０００６】
いくつかの蒸気圧縮システムは、空調モード（例えば、制御されない周囲環境の温度が制御される環境の所望の温度よりも高い場合）又は熱ポンプモード（例えば、制御されない周囲環境の温度が制御される環境の所望の温度よりも低い場合）で作動できる反転式熱ポンプシステムである。このようなシステムは、一方のモードで蒸発器として、他方のモードで凝縮器として作動できる熱交換器を必要とするかもしれない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のいくつかの実施形態は、流体用の第１及び第２の順次流路を含む熱交換器、及び第１及び第２の順次流路を流体接続するためのヘッダ構造体を提供する。第１の流路は、第１の複数の平行に配置されたチューブを備え、複数のチューブの各々は、２つの対向する狭幅側面によって接合された２つの対向する幅広の平坦な側面を有する。第２の流路は、第２の複数の平行に配置されたチューブを備え、複数のチューブの各々は、２つの対向する狭幅側面によって接合された２つの対向する幅広の平坦な側面を有する。ヘッダ構造体は、第１及び第２の複数の平行に配置されたチューブの対向する幅広の平坦な側面に対しほぼ直角の第１の平坦面と、第１の平坦面に対し平行でありかつ第１の平坦面に接合された第２のプレートとを有する第１のプレートを備える。第１及び第２のプレートは、共に、第１の流路の第１の１つのチューブと、第２の流路の第２の１つのチューブとの間の流導管を画定する。流導管は、第１及び第２のプレートの一方のアーチ状プロフィールによって少なくとも部分的に画定され、アーチ状プロフィールは、第１及び第２の平坦面に対し本質的に平行の軸線を画定する。
【０００８】
いくつかの実施形態では、軸線は、第１の１つのチューブ及び第２の１つのチューブの少なくとも一方の対向する幅広の平坦な側面に対し平行でありかつ当該の幅広の平坦な側面の間のほぼ中途にある平面内に配置される。いくつかの実施形態では、軸線は第１の軸線であり、流導管は、さらに、第１及び第２のプレートの他方のアーチ状プロフィールによって少なくとも部分的に画定される。第１及び第２のプレートの他方のアーチ状プロフィールは、第１及び第２の平坦面に対し本質的に平行の第２の軸線を画定し、第１の１つのチューブ及び第２の１つのチューブの少なくとも一方の対向する幅広の平坦な側面に対し平行でありかつ当該の幅広の平坦な側面の間のほぼ中途にある平面内に配置することが可能である。
【０００９】
いくつかの実施形態では、軸線の１つ以上は、第１及び第２の平坦面によって画定された平面内に配置される。いくつかの実施形態では、第１の軸線は第２の軸線と一致し得る。
【００１０】
本発明のいくつかの実施形態は、第１の１つのチューブの端部を第１のチューブスロット内に受容するために、第１及び第２のプレートの一方の第１のチューブスロットを提供し、１つの第２のチューブの端部を第２のチューブスロット内に受容するために、第１及び第２のプレートの一方の第２のチューブスロットを提供する。いくつかの実施形態では、第１及び第２のチューブスロットの縁部は、第１及び第２の平坦面からオフセットされる。
【００１１】
いくつかの実施形態では、第１のチューブスロットは、１つの第１のチューブを第１のチューブスロット内に組み立てるための先細りの導入部を含む。いくつかの実施形態では、第２のチューブスロットは、１つの第２のチューブを第２のチューブスロット内に組み立てるための先細りの導入部を含む。
【００１２】
いくつかの実施形態では、第１及び第２のチューブスロットの一方又は両方の縁部は、アーチ状プロフィールの外側半径よりも大きな量だけ第１及び第２の平坦面からオフセットされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態による熱交換器の斜視図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩによって境界付けられた部分詳細図である。
【図３】図２に示した実施形態の部分平面図である。
【図４】図２の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。
【図５】図２の線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。
【図６】図１の熱交換器のヘッダ構造の部分斜視図である。
【図７】図６の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に使用するためのヘッダ構造の部分斜視図である。
【図９】図８の線ＩＸ−ＩＸに沿った断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に使用するためのヘッダ構造の部分斜視図である。
【図１１】図１０の線ＸＩ−ＸＩに沿った断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態による熱交換器の部分分解斜視図である。
【図１３】本発明のいくつかの実施形態に使用するためのチューブ及びフィンの部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態について詳細に説明する前に、本発明は、その適用において、次の説明に規定した又は次の図面に示した構造の詳細及び構成要素の構成に限定されないことを理解すべきである。本発明は、他の実施形態及び様々な方法による実施又は実行が可能である。同様に、本明細書に使用した表現法及び用語は説明目的のためであり、限定するものとして見なされるべきでないことを理解すべきである。「含む」、「備える」又は「有する」及びそれらの変形例の本明細書における使用は、その後に挙げる項目及びそれらの等価物ならびに追加の項目を包含すると意図される。規定するか又はさもなければ限定しない限り、「取り付けられた」、「接続された」、「支持された」、及び「連結された」という用語、及びそれらの変形例は、広く使用されており、直接的及び間接的の両方の取付け、接続、支持、及び連結を包含する。さらに、「接続された」及び「連結された」は、物理的又は機械的接続又は連結に限定されない。
【００１５】
図１〜図７は、本発明による熱交換器１０の例示的な実施形態を示している。いくつかの用途では、熱交換器１０は、蒸気圧縮ベースの空調システムの蒸発器として使用可能である。他の用途では、熱交換器１０は、蒸気圧縮ベースの空調システムの凝縮器として使用可能である。なお他の用途では、熱交換器１０は、第１の作動モードの凝縮器として、また第２の作動モードの蒸発器として、その両方で作動可能である。なお他の用途では、熱交換器１０は、例えば、Ｒａｎｋｉｎｅサイクル発電システムのような他の種類のシステムに利用可能である。
【００１６】
図１と図２を参照すると、熱交換器１０は、平行に配置された複数のチューブ１４ａを備える第１の流路１２と、平行に配置された複数のチューブ１４ｂを備える第２の流路１６とを備える。第１の流路１２のチューブ１４ａは、入口端１８ａと出口端２０ａとを含む。入口端１８ａは、図示した実施形態では管状である第１のヘッダ２２に隣接しており、出口端２０ａは、チューブ１４ａが、熱交換器１０の第１の端部２６の第１のヘッダ２２から、第１の端部２６の反対側の熱交換器１０の第２の端部２８のリターンヘッダ２４に延在するように、リターンヘッダ２４に隣接している。第２の流路１６のチューブ１４ｂは、入口端１８ｂと出口端２０ｂとを含む。入口端１８ｂはリターンヘッダ２４に隣接し、出口端２０ｂは、チューブ１４ｂがリターンヘッダ２４から、熱交換器１０の第１の端部２６に配置される第２のヘッダ３０に延在するように、図示した実施形態では管状である第２のヘッダ３０に隣接している。第１のヘッダ２２は、熱交換器１０の入口を画定する第１の流体ポート３６を含み、第２のヘッダ３０は、熱交換器１０の出口を画定する第２の流体ポート３８を画定する。第１の流体ポート３６及び第２の流体ポート３８は、熱交換器１０をシステム内に接続するための手段を提供する。
【００１７】
この構成では、第１及び第２の流路１２と１６は互いに連続しており、この結果、流体（例えば、冷媒）が、第１の流体ポート３６を介して熱交換器１０内に流れ、第１のヘッダ２２から第１の流路１２を通してリターンヘッダ２４に流れ、リターンヘッダ２４から第２の流路１６を通して第２のヘッダ３０に流れ、また第２の流体ポート３８を介して熱交換器１０から流れ出るように導くことが可能である。しかし、流体が、第２の流体ポート３８を介して同様に熱交換器１０に入り、第１の流体ポート３６を介して熱交換器１０から出ることが可能であるので、熱交換器１０を通した流れが反転され、流体が上記と反対である順序で流路１２と１６に入ることを理解すべきである。
【００１８】
図１を参照すると、熱交換器１０のいくつかの実施形態は、ヘッダ２２、３０の一方又は両方の１つ以上の任意のバッフル４２を含むことが可能である。これらのバッフル４２は、ヘッダ２２と３０の内室を２つ以上のマニホールドに分離するために使用される。これによって、流体用の追加の順次通路は、平行に配置されたチューブ１４ａ又は１４ｂの追加の列を必要とすることなく設けることができる。
【００１９】
図２を参照すると、フィン４６は、チューブ１４ａと１４ｂの隣接するチューブの間に配置することが可能である。例示的なフィン４６は、蛇行状の回旋状のタイプであるが、正規に使用されかつ当該技術分野で公知の任意の種類のフィンを同様に使用することができる。フィン４６は、例えば、チューブ１４ａ、１４ｂの外面を通過する空気のようなチューブ１４ａ、１４ｂを通過する流体と他の流体との間の熱伝達の速度と程度を改善するために、表面積の拡張及び／又は流れの攪乱を提供するために使用することができる。フィン４６は、代わりに又は追加して、チューブ管１４ａ、１４ｂに有益な離間及び／又は構造支持を提供してもよい。
【００２０】
いくつかの実施形態では、フィン４６は、図２に示したように、第１の流路１２のチューブ１４ａ及び第２の流路１６のチューブ１４ｂに共通であるように十分な深さであり得る。図１３に示されているような他の実施形態では、フィン４６は、別個のフィン４６がチューブ１４ａ及びチューブ１４ｂ用に使用されるように、単一のチューブ１４ａのみに十分な深さを有してもよい。しかし、フィン４６は、任意であり、本発明を具体化する熱交換器に存在する必要はまったくない。
【００２１】
図１３に最善に理解されるように、例示的な実施形態のチューブ１４ａ、１４ｂは、２つの対向する狭幅側面５２によって接合された２つの対向する幅広の平坦側面を含んでもよい。内部ウェブ５４は、チューブ１４ａ、１４ｂの内部空間を複数の内部流れ管路５６に分割するためにチューブ１４ａと１４ｂの内側に設けてもよい。ウェブ５４は、熱伝達の増大ならびにチューブ１４ａ、１４ｂ用の構造的な支持を提供してもよい。このような構造的な支持は、蒸気圧縮システムに特に有益であり得、この場合、チューブ１４ａと１４ｂを通過する流体は、チューブ１４ａと１４ｂの外側圧力と比較して大幅に高められる作動圧力にあり得る。
【００２２】
図２〜図４を参照すると、リターンヘッダ２４は、第１のプレート６０と第２のプレート６２とを含む。第１のプレート６０の平坦面６４は、第２のプレート６２の平坦面６６に噛合される。噛合された平坦面６４、６６は、チューブ１４ａ、１４ｂの幅広の平坦側面５０に対しほぼ直角の平面６８に配置される。
【００２３】
プレート６０とプレート６２は、共に、複数の流導管７０を画定し、流導管の各々は、チューブ１４ａの一方とチューブ１４ｂの一方との間に流体接続を行う。このように流路を接続することによって、熱交換器１０が蒸発器として動作しているときに、多数のチューブ１４ｂにわたって部分的に蒸発された流体の再分配を有利に回避することができる。
【００２４】
図１〜図７の例示的な実施形態では、流導管７０は、第２のプレート６２の平坦面６６から延在するアーチ状凹部７２によって、及び第１のプレート６０の平坦面６４から延在するアーチ状凹部７４によって少なくとも部分的に画定される。プレート６０と６２の一方又は両方のアーチ状凹部７２と７４は、蒸発器及び凝縮器の両方、ならびに熱交換器１０を利用し得る他の熱伝達機能で共通に遭遇し得るように、上昇圧力で機能するときに熱交換器１０に耐久性の向上を提供することができる。
【００２５】
引き続き図１〜図７の例示的な実施形態では、第２のプレート６２のアーチ状凹部７２は曲率半径７６を有する。曲率半径７６は、それぞれ、第１のプレート６０及び第２のプレート６２の平坦面６４と６６に対し略平行の軸線７８を中心に測定される。第１のプレート６０のアーチ状凹部７４は、それぞれ、第１のプレート６０及び第２のプレート６２の平坦面６４と６６に対し略平行の軸線８２を中心に測定された曲率半径８０を有する。両方の軸線７８と８２は、導管７０と流体連通しているチューブ１４ａ、１４ｂの一方の対向する幅広の平坦側面５０に対し平行でありかつ当該平坦側面の間のほぼ中途にある。図示した実施形態では、軸線７８と軸線８２は、図５に示したように、平面６８内に配置される。しかし、いくつかの実施形態では、軸線７８、８２の一方又は両方は、平面６８に対し平行であるが、それからオフセットされる平面にあってもよい。軸線７８と８２は、一致しているものとして示されているが、いくつかの実施形態では一致しなくてもよい。
【００２６】
図５を参照すると、第１のプレート６０は、チューブ１４ａ、１４ｂに受容可能に係合する複数のチューブスロット８６を含む。チューブスロット８６は、対で配置され、各対は、チューブ１４ａの内部流れ管路５６と流導管７０との間の、及びチューブ１４ｂの内部流れ管路５６と流導管７０との間の流体連通を可能にするためのチューブ１４ａ、チューブ１４ｂ、及び単一の流導管７０に対応する。
【００２７】
チューブスロット８６によって画定された縁部８８は、チューブ１４ａ、１４ｂが流導管７０を本質的に阻止することなく流導管７０に延在できるように、平面６８からオフセットされる。チューブスロット８６へのチューブ１４ａ、１４ｂの挿入をより容易に可能にするために、先細りの導入部９０をチューブスロット８６の各々のために設けることができる。
【００２８】
図８と図９は、図１〜図７のリターンヘッダ２４の代替実施形態を示している。図８と図９に示したリターンヘッダ２４’は、図１〜図７のヘッダ構造体６０に確認されるプレート６０の代わりに改造したプレート６０’を使用する。プレート６０’は、プレート６０のアーチ状凹部７４を含まない。図８と図９の実施形態では、チューブスロット８６’の縁部８８’は、平面６８’に対し平行でありかつそれからオフセットされる共通面９２’に配置される。このようにして、導管７０’を本質的に阻止することなく、チューブ１４ａ、１４ｂをチューブスロット８６’に受容できるであろう。
【００２９】
図１０と図１１は、図１〜図７のリターンヘッダ２４のさらに他の代替実施形態を示している。図１０と図１１のリターンヘッダ２４”は、図１〜図７のヘッダ２４のプレート６０の代わりにプレート６０”を含む。プレート６０”は、プレート６０”の外面９４”に対し測定された曲率半径８０”を有するアーチ状凹部７４”を含む。プレート６０”はまた、チューブスロット８６”の縁部８８”に共通面９２”を提供する。この実施形態では、平面６８”と平面９２”との間の直角距離９６”は、アーチ状凹部７４”の曲率半径８０”よりも大きい。
【００３０】
本発明の他の実施形態による熱交換器１１０が、図１２に示されている。熱交換器１１０は、第１の複数の平行に配置されたチューブ１１４ａを備える第１の流路と、第２の複数の平行に配置されたチューブ１４ｂを備える第２の流路とを含む。ヘッダ構造体１２４は、第１の流路を第２の流路に流体接続し、第１のプレート１６０と第２のプレート１６０とを備える。プレート１６２の平坦面１６４は、プレート１６２の平坦面１６６と噛合する。プレート１６０は、チューブ１１４ａ及びプレート１６２の端部に対応する第１の複数のチューブスロット１８６を含み、同様に、チューブ１１４ｂの端部に対応する第２の複数のチューブスロット１８６を含む。チューブ１１４ａと１１４ｂの各々は、ヘッダ構造体１２４に直接隣接する９０度の曲げ部分１９８を含む。
【００３１】
本発明の特定の実施形態を参照して、本発明のある特徴及び要素に対する様々な代替形態が記載されている。上述の各々の実施形態と相互に排除的であるか又はそれと一致しない特徴、要素、及び操作方法を除いて、１つの特定の実施形態を参照して記載した代わりの特徴、要素、及び操作方法は、他の実施形態に適用できることを指摘したい。
【００３２】
上に記載しまた図に示した実施形態は、一例としてのみ提示され、本発明の構想及び原理に対する限定であると意図されない。このように、要素及びそれらの構造と構成の様々な変更は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく可能であることが当業者によって理解されるであろう。
【符号の説明】
【００３３】
１０  熱交換器
１２  第１の流路
１４ａ  チューブ
１４ｂ  チューブ
１６  第２の流路
１８ａ  入口端
１８ｂ  入口端
２０ａ  出口端
２０ｂ  出口端
２２  第１のヘッダ
２４  リターンヘッダ
２４’  リターンヘッダ
２４”  リターンヘッダ
２６  第１の端部
２８  第２の端部
３０  第２のヘッダ
３６  第１の流体ポート
３８  第２の流体ポート
４２  バッフル
４６  フィン
５０  幅広の平坦側面
５２  狭幅側面
５４  内部ウェブ
５６  内部流れ管路
６０  第１のプレート
６０’  プレート
６０”  プレート
６２  第２のプレート
６４  平坦面
６６  平坦面
６８  平面
６８’  平面
６８”  平面
７０  流導管
７０’  流導管
７２  アーチ状凹部
７４  アーチ状凹部
７４”  アーチ状凹部
７６  曲率半径
７８  軸線
８０  曲率半径
８０”  曲率半径
８２  軸線
８６  チューブスロット
８６’  チューブスロット
８６”  チューブスロット
８８  縁部
８８’  縁部
８８”  縁部
９２’  共通面
９２”  共通面
９４”  外面
９６”  直角距離
１１０  熱交換器
１１４ａ  チューブ
１１４ｂ  チューブ
１２４  ヘッダ構造体
１６０  第１のプレート
１６２  第２のプレート
１６４  平坦面
１６６  平坦面
１８６  チューブスロット
１９８  曲げ部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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