(57)【要約】【課題】流体の凍結を抑制する断熱部を設けることによって、信頼性が優れる小型の熱交換器を得ることを目的にしている。【解決手段】第１流体が第１軸Ｘ方向に沿って流れる第１冷媒流路１と、前記第１流体と熱交換を行う第２流体が、前記第１冷媒流路１に沿って流れる第２冷媒流路２と、前記第１冷媒流路１の両端に接続された第１入口ヘッダー３および第１出口ヘッダー４と、前記第２冷媒流路２の両端に接続された第２入口ヘッダー５および第２出口ヘッダー６と、前記第１冷媒流路１と前記第２冷媒流路２との端部において、それらの流路の間に、前記第１流体と前記第２流体との熱交換を抑制する断熱部２１と、を有する熱交換器。【選択図】図１
2015092122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体が第１軸方向に沿って流れる第１冷媒流路と、
前記第１流体と熱交換を行う第２流体が、前記第１冷媒流路に沿って流れる第２冷媒流路と、
前記第１冷媒流路の両端に接続された第１入口ヘッダーおよび第１出口ヘッダーと、
前記第２冷媒流路の両端に接続された第２入口ヘッダーおよび第２出口ヘッダーと、
前記第１冷媒流路と前記第２冷媒流路との端部において、それらの流路の間に配置され、前記第１流体と前記第２流体との熱交換を抑制する断熱部と、を有することを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記第１冷媒流路は、前記第１軸方向に交差する第２軸方向に沿って並列に配置した複数の貫通穴で構成され、
前記第２冷媒流路は、前記第１冷媒流路に平行な層に並列に配置した複数の貫通穴で構成されたことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第１冷媒流路および前記第２冷媒流路は、扁平形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記断熱部は、前記第１入口ヘッダーおよび前記第２入口ヘッダー側に配置され、前記第１入口ヘッダーおよび前記第２入口ヘッダーよりも前記第１出口ヘッダーおよび前記第２出口ヘッダー側に延びて形成される第１断熱部と、前記第１出口ヘッダーおよび前記第２出口ヘッダー側に配置され、前記第１出口ヘッダーおよび前記第２出口ヘッダーよりも前記第１入口ヘッダーおよび前記第２入口ヘッダー側に延びて形成される第２断熱部とを含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第２冷媒流路は、前記第１軸方向に沿って延びる直線部と、前記直線部の両側に形成される曲がり部とを含み、
前記断熱部は、前記曲がり部よりも前記直線部側に延びて形成してあることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記断熱部は、前記第１冷媒流路と前記第２冷媒流路とを接合した接合部の両側に形成される間隙であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記第１冷媒流路と前記第２冷媒流路とが一体的に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記第２冷媒流路は、ブロック体に形成されたブロック体貫通穴に挿入され、該ブロック体貫通穴に密着された管によって構成され、
前記管は、水に対する耐食性を有する材質で構成したことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記第１冷媒流路は、前記ブロック体に形成してあることを特徴とする請求項８記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記ブロック体貫通穴は、前記第２冷媒流路に接触する第１内周面よりも大径に形成された第２内周面を有し、
前記断熱部は、前記第２冷媒流路と前記第２内周面との間に形成された間隙であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記断熱部は、前記第１冷媒流路と前記第２冷媒流路との間で前記ブロック体に形成されたスリットであることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか一項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体間で熱交換を行う熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱交換器としては、低温流体が流れる扁平状の第１冷媒流路と、低温流体と平行に高温流体が流れる扁平状の第２冷媒流路と、第１冷媒流路の両端に接続された第１ヘッダーと、第２冷媒流路の両端に接続された第２ヘッダーとを備え、第１冷媒流路および第２冷媒流路の扁平な面同士をろう付け等で接触積層させた熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４０４８５号公報（第８頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の熱交換器では、流体の流れの乱れによって、流体が局所的に過度に冷却されて、流路内で流体が凍結してしまうことがあった。このため、従来の熱交換器では、流路を流れる流体の流量が低下してしまう問題があった。さらに、従来の熱交換器では、凍結が進行することによって、流路が閉塞するおそれ、および、凍結した流体の体積膨張によって流路が破損するおそれがあり、その信頼性に問題があった。
また、凍結の発生を抑制するために、高温流体と熱交換を行う低温流体の温度を上げることがあり、この場合には、所望の熱交換量を得るために、熱交換器が大型化するという問題があった。
【０００５】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、流体の凍結を抑制する断熱部を設けることによって、信頼性が優れる小型の熱交換器を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る熱交換器は、第１流体が第１軸方向に沿って流れる第１冷媒流路と、前記第１流体と熱交換を行う第２流体が、前記第１冷媒流路に沿って流れる第２冷媒流路と、前記第１冷媒流路の両端に接続された第１入口ヘッダーおよび第１出口ヘッダーと、前記第２冷媒流路の両端に接続された第２入口ヘッダーおよび第２出口ヘッダーと、前記第１冷媒流路と前記第２冷媒流路との端部において、それらの流路の間に配置され、前記第１流体と前記第２流体との熱交換を抑制する断熱部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る熱交換器によれば、流体の流れに乱れが発生する付近に、流体間の熱交換を抑制する断熱部を配置してあるので、流体が局所的に過度に冷却されて、流体が凍結することを抑制することができる。その結果、この発明によれば、信頼性が優れる小型の熱交換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る熱交換器の斜視図および断面図である。
【図２】図１に示す熱交換器の部分拡大図およびその比較例である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る熱交換器の斜視図および断面図である。
【図４】図３に示す熱交換器の断熱部の他の例を示す断面図である。
【図５】流体の流れの乱れが発生した位置からの距離と流路の内径と伝熱特性の増大率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１（ａ）は、この発明の実施の形態１に係る熱交換器８の外観斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。なお、以下の説明では、図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは、明細書の全文において共通することである。
【００１０】
実施の形態１に係る熱交換器８は、低温冷媒として、フロン系、炭化水素または二酸化炭素などの気液二相冷媒を用いて、高温冷媒として、水を用いるタイプの熱交換器であり、例えば、冷凍サイクル装置に組み込まれる。熱交換器８は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、第１冷媒流路１、第２冷媒流路２、第１入口ヘッダー３、第１出口ヘッダー４、第２入口ヘッダー５および第２出口ヘッダー６を有する。
【００１１】
第１冷媒流路１は、第１軸であるＸ軸方向に沿って低温冷媒が流れる流路である。第１冷媒流路１は、その断面が扁平形状であり、複数の第１伝熱路１ａをＸ軸に交差するＹ軸方向に沿って並列に配置して構成してある。なお、以下の説明では、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とが相互に直交しているものとして説明するが、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、直角以外の角度で交差してもよい。各第１伝熱路１ａは、その断面が扁平形状の貫通穴であり、その内部に低温冷媒が流れる流路を形成してある。第１冷媒流路１の両端には、Ｙ軸方向に沿って延びる第１入口ヘッダー３および第１出口ヘッダー４を接続してある。
【００１２】
第２冷媒流路２は、第１冷媒流路１の平行方向に沿って配置してあり、高温冷媒が流れる流路である。第２冷媒流路２に流れる高温冷媒は、第１冷媒流路１を流れる低温冷媒と平行に流れる。第２冷媒流路２は、Ｘ軸方向に沿って延びる直線部２Ｌと直線部２Ｌの両側に形成される曲がり部２Ｒを有する。第２冷媒流路２は、その断面が扁平形状であり、複数の第２伝熱路２ａをＹ軸方向に沿って並列に配置して構成してある。各第２伝熱路２ａは、その断面が扁平形状の貫通穴であり、その内部に高温冷媒が流れる流路を形成してある。第２冷媒流路２の両端には、第２冷媒流路２に交差する方向に沿って延びる第２入口ヘッダー５および第２出口ヘッダー６を接続してある。なお、この実施の形態では、上記のように、第１冷媒流路１に低温冷媒が流れて、第２冷媒流路２に高温冷媒が流れる構成であってもよく、または、第１冷媒流路１に高温冷媒が流れて、第２冷媒流路２に低温冷媒が流れる構成であってもよい。
【００１３】
上記の第１冷媒流路１および第２冷媒流路２は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、鉄鋼、ステンレス合金鋼等の熱伝導性の良い材質で構成してある。例えば、第１冷媒流路１および第２冷媒流路２は、押し出し成形または引き抜き成形等によって形成することができる。また例えば、第１冷媒流路１および第２冷媒流路２は、平板をロール成形等で曲げた後、この平板の両端部である継ぎ目を電縫（溶接）して形成することができる。また例えば、第１冷媒流路１および第２冷媒流路２は、円筒形状の材質をロール成形またはプレス成形することによって形成される。
【００１４】
第１冷媒流路１と第２冷媒流路２とは、互いに対向する扁平面をろう付け等によって接合してある。たとえば、第１冷媒流路１の扁平面と第２冷媒流路２の扁平面とは、アルミ−シリコン系等のろう材等によって接合する。第１冷媒流路１と第２冷媒流路２との接合部２０では、第１冷媒流路１を流れる低温冷媒と第２冷媒流路２を流れる高温冷媒とが熱交換を行うことができる。低温冷媒および高温冷媒が流れる方向に沿って、接合部２０の両側には、第１冷媒流路１と第２冷媒流路２との間に間隙を形成してあり、当該間隙は第１冷媒流路１と第２冷媒流路２との熱交換を抑制する断熱部２１を構成している。
【００１５】
次に、この実施の形態に係る熱交換器の動作について説明する。
例えば、気液二相状態の低温冷媒は、第１入口ヘッダー３を通り、第１冷媒流路１に供給される。第１冷媒流路１で高温冷媒と熱交換を行った低温冷媒は、第１出口ヘッダー４に流出する。
また、水等の高温冷媒は、第２入口ヘッダー５を通り、第２冷媒流路２に供給される。第２冷媒流路２で冷却された高温冷媒は、第２出口ヘッダー６に流出する。
なお、上記の説明では、第１冷媒流路１を流れる低温冷媒と第２冷媒流路２を流れる高温冷媒とが同じ向きに流れる並向流型の熱交換器について説明したが、低温冷媒の流れ方向と高温冷媒の流れ方向とが対向する対向流型の熱交換器であってもよい。
【００１６】
図２（ａ）は、図１に示す熱交換器の部分拡大図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の比較例（従来技術）である。比較例では、図２（ｂ）に示すように、第２冷媒流路２の内部壁面に凍結が発生している（凍結部２Ｆ）。これは、比較例では、低温冷媒および高温冷媒の流れに乱れが発生している場所で、局所的に冷却性が高くなって、高温冷媒が過度に冷却されてしまうことによって発生する。
第１冷媒流路１を流れる低温冷媒の流れの乱れは、第１入口ヘッダー３と第１冷媒流路１との連通部で、低温冷媒の流れの向きおよび速度が変化すること等によって発生する。
第２冷媒流路２を流れる高温冷媒の流れの乱れは、第２入口ヘッダー５と第２冷媒流路２との連通部、および、第２冷媒流路の曲がり部２Ｒで、高温冷媒の流れの向きおよび速度が変化すること等によって発生する。
上記のように、比較例では、低温冷媒および高温冷媒の流れに乱れが発生している場所で、局所的に冷却性が高くなるため、高温冷媒が局所的に過度に冷却されて、凍結部２Ｆが発生する。凍結部２Ｆは、第２冷媒流路２の流路抵抗になるため、比較例では、高温冷媒の流量が低下して、熱交換器の熱交換特性が著しく低下してしまう。さらには、凍結が進行することによって、第２冷媒流路２の流路閉塞のおそれ、および、凍結した高温冷媒の体積膨張によって第２冷媒流路２が破損する問題が発生するおそれがある。
【００１７】
図２（ｂ）に示す比較例と比較して、図２（ａ）に示す実施の形態１に係る熱交換器８は、第１冷媒流路１と第２冷媒流路２との間に断熱部２１を形成してある。断熱部２１は、第１入口ヘッダー３、第２入口ヘッダー５および曲がり部２Ｒよりも、接合部２０側に延びるように形成してあり、第１冷媒流路１と第２冷媒流路２との熱交換を抑制する。その結果、実施の形態１に係る熱交換器８では、低温冷媒および高温冷媒の流れに乱れが発生している領域では、断熱部２１によって熱交換が抑制されている。そして、この実施の形態の熱交換器では、低温冷媒および高温冷媒の流れの乱れが低減された領域に、第１冷媒流路１と第２冷媒流路２との熱交換を行う接合部２０を形成してある。このため、実施の形態１に係る熱交換器８では、流体の流れの乱れによって、高温流体が局所的に過度に冷却されて、第２冷媒流路２内で高温流体が凍結する問題が解決されている。したがって、実施の形態１では、信頼性が優れる小型の熱交換器が提供されている。
【００１８】
なお、図１（ｂ）に示すように、断熱部２１は、低温冷媒および高温冷媒が流れる方向に沿って、接合部２０の両側に形成してあってもよい。この場合には、低温冷媒および高温冷媒の流れ方向が予め決まっていない場合、もしくは、低温冷媒および高温冷媒の流れ方向が運転中に切り替わる場合であっても、高温流体の凍結を防止することができる。
【００１９】
実施の形態２．
図３（ａ）は、この発明の実施の形態２に係る熱交換器８の外観斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。実施の形態２に係る熱交換器８は、低温冷媒として、フロン系、炭化水素または二酸化炭素などの気液二相冷媒を用いて、高温冷媒として、水を用いるタイプの熱交換器であり、例えば、冷凍サイクル装置に組み込まれる。
【００２０】
熱交換器８は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、第１冷媒流路に対応する第１冷媒パス１０１、第２冷媒流路に対応する第２冷媒パス１０２、第１入口ヘッダーに対応する第１入口連通穴１０３ａ、第１出口ヘッダーに対応する第１出口連通穴１０４ａ、第２入口ヘッダー１０５および第２出口ヘッダー１０６を含む冷媒流路を有し、これらの冷媒流路はブロック体１００に配置してある。
【００２１】
ブロック体１００およびブロック体１００に形成される冷媒流路は、アルミおよびアルミニウム合金、銅および銅合金、ならびに鉄鋼およびステンレス合金鋼の押し出しおよび引き抜き成形で製造することができる。なお、第１冷媒パス１０１とブロック体１００とは、一体的に構成してあってもよく、または、第１冷媒パス１０１とブロック体１００とが、それぞれ別個に構成してあり、それらをろう付け等で接合して構成してあってもよい。
【００２２】
第１冷媒パス１０１は、Ｘ軸方向に沿って低温冷媒が流れる流路である。第１冷媒パス１０１は、その断面が扁平形状であり、複数の第１伝熱路１０１ａをＹ軸方向に沿って並列に配置して構成してある。各第１伝熱路１０１ａは、ブロック体１００に形成される矩形形状の貫通穴であり、その内部に低温冷媒が流れる流路を有する。第１冷媒パス１０１の両側には、Ｙ軸方向に沿って延びて第１冷媒パス１０１に連通する第１入口連通穴１０３ａおよび第１出口連通穴１０４ａを接続してある。なお、第１冷媒パス１０１の両端部は、ピンチ加工などの封止加工もしくは封止部材によって封止してある。
【００２３】
図３（ｂ）に示すように、第１冷媒パス１０１と第１入口連通穴１０３ａとの接続部付近および第１冷媒パス１０１と第１出口連通穴１０４ａとの接続部付近には、乱れ抑制部１１１を形成してある。乱れ抑制部１１１は、流路断面積の調整を行う構成であり、第１冷媒パス１０１と第１入口連通穴１０３ａとの間または第１冷媒パス１０１と第１出口連通穴１０４ａとの間を流れる低温冷媒について、その流体速度が急に加速したり、減速しないように調整して流体の流れの乱れを抑制する。なお、乱れ抑制部は、流体の向きおよび速度が変化するすべての部分に適用可能であり、例えば、角部に面取りまたはＲを施すこと等によって、流れの乱れの発生を抑制する。
【００２４】
第１入口連通穴１０３ａおよび第１出口連通穴１０４ａの一端には、外部に連通する第１入口接続管１０３または第１出口接続管１０４が接続してあり、第１入口連通穴１０３ａおよび第１出口連通穴１０４ａの他端は、封止穴になっているか、もしくは封止部材によって封止してある。
【００２５】
第２冷媒パス１０２は、第１冷媒パス１０１の平行方向に沿って配置してあり、高温冷媒が流れる流路である。第２冷媒パス１０２に流れる高温冷媒は、第１冷媒パス１０１を流れる低温冷媒と平行に流れる。第２冷媒パス１０２は、その断面が扁平形状であり、複数の第２伝熱管１０２ａをＹ軸方向に沿って並列に配置して構成してある。各第２伝熱管１０２ａは、その断面が円形であり、その内部に高温冷媒が流れる流路を形成してある。
【００２６】
この実施の形態では、ブロック体１００に貫通穴１１０が形成してあり、各第２伝熱管１０２ａは、貫通穴１１０に挿入してある。各第２伝熱管１０２ａは、貫通穴１１０の少なくとも一部に密着しており、この部分は接合領域１２０を形成する。第１冷媒パス１０１を流れる低温冷媒と第２冷媒パス１０２を流れる高温冷媒とは、接合領域１２０で熱交換を行うことができる。第２伝熱管１０２ａは、例えば、銅またはステンレス等で構成してあり、水に対する腐食性を有する。第２伝熱管１０２ａを銅またはステンレス等で構成し、その他の構成をアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成することによって、第２冷媒パス１０２の耐食性を確保しつつ、安価且つ計量な熱交換器を得ることができる。第２冷媒パス１０２の両端には、第２冷媒パス１０２に交差する方向に沿って延びる第２入口ヘッダー１０５および第２出口ヘッダー１０６を接続してある。
【００２７】
図３（ｂ）に示すように、ブロック体１００の貫通穴１１０は、各第２伝熱管１０２ａに密着する第１内周面１１０ａと、第１内周面１１０ａの両側に第１内周面１１０ａよりも大径に形成される第２内周面１１０ｂとを有する。第２内周面１１０ｂと各第２伝熱管１０２ａとの間には間隙が形成され、当該間隙は、第１冷媒流路１と第２冷媒流路２との熱交換を抑制する断熱部１２１を構成する。たとえば、第２内周面１１０ｂは、ザグリ穴加工等の後工程によって、比較的容易に形成することが可能である。
【００２８】
各第２伝熱管１０２ａは、ブロック体１００の貫通穴１１０に挿入した後に、第１内周面１１０ａに拡管密着させる。たとえば、第２伝熱管１０２ａの直径を８ｍｍにする場合の例を以下に説明する。
第２伝熱管１０２ａの拡管率を３％〜７％としたときに、以下の数式１で表す密着率δ［％］が１〜３％になるときに、接触熱抵抗が低くなり好適である。
【数１】
2015092122.tif 000003
なお、上記の数式１において、ｌは拡管後の第２伝熱管１０２ａの直径［ｍｍ］、ｍは第１内周面１１０ａの直径［ｍｍ］とする。
【００２９】
上記の場合において、拡管後の第２伝熱管１０２ａの直径は、約８．２４〜８．５６ｍｍになる。このときに、第２内周面１１０ｂと各第２伝熱管１０２ａとの間に断熱部としての間隙を形成するように、第２内周面１１０ｂの内径を設定する。つまり、第２内周面１１０ｂの内径は、拡管後の第２伝熱管１０２ａの直径よりも大きく設定する。ここで、間隙の幅は、熱交換器の小型化の要請から、１ｍｍ前後が好適である。したがって、上記の第２伝熱管１０２ａの直径が８ｍｍの例では、第２内周面１１０ｂの内径は、１０．４２〜１０．５６ｍｍである。
【００３０】
次に、この実施の形態に係る熱交換器の動作について説明する。
例えば、気液二相状態の低温冷媒は、第１入口連通穴１０３ａを通り、第１冷媒パス１０１に供給される。第１冷媒パス１０１で高温冷媒と熱交換を行った低温冷媒は、第１出口連通穴１０４ａに流出する。
また、水等の高温冷媒は、第２入口ヘッダー１０５を通り、第２冷媒パス１０２に供給される。第２冷媒パス１０２で冷却された高温冷媒は、第２出口ヘッダー１０６に流出する。
なお、上記の説明では、第１冷媒パス１０１を流れる低温冷媒と第２冷媒パス１０２を流れる高温冷媒とが同じ向きに流れる並向流型の熱交換器について説明したが、低温冷媒の流れ方向と高温冷媒の流れ方向とが対向する対向流型の熱交換器であってもよい。
【００３１】
この実施の形態に係る熱交換器８は、第１冷媒パス１０１と第２冷媒パス１０２との間に断熱部１２１を有する。第１入口連通穴１０３ａおよび第２入口ヘッダー１０５側の断熱部１２１は、第１入口連通穴１０３ａ、第２入口ヘッダー１０５および乱れ抑制部１１１よりも、接合領域１２０側に延びるように形成してあり、第１冷媒パス１０１と第２冷媒パス１０２との熱交換を抑制する。このため、この実施の形態に係る熱交換器８では、低温冷媒および高温冷媒の流れに乱れが発生している領域では、断熱部１２１によって熱交換が抑制されており、低温冷媒および高温冷媒の流れの乱れが低減された領域に、第１冷媒パス１０１と第２冷媒パス１０２との熱交換を行う接合領域１２０を配置してある。さらに、実施の形態２に係る熱交換器８では、第１伝熱路１０１ａと第１入口連通穴１０３ａとの接続部付近には、乱れ抑制部１１１が形成してあり、流れの乱れの発生を抑制している。その結果、この実施の形態に係る熱交換器８では、流体の流れの乱れによって、流体が局所的に過度に冷却されて、流路内で流体が凍結する問題が解決されている。なお、図３（ｂ）に示すように、断熱部１２１は、低温冷媒および高温冷媒が流れる方向に沿って、接合領域１２０の両側に形成してあってもよい。
【００３２】
次に、流体の流れの乱れが発生した位置からの距離と流路の径と伝熱特性の増大率との関係の一例について、図３（ｂ）に示す例を用いて説明する。たとえば、図３（ｂ）の例では、第２入口ヘッダー１０５から第２冷媒パス１０２に流入した高温冷媒は、第２入口ヘッダー１０５と第２冷媒パス１０２との連通部で、その向きおよび速度が変化すること等によってその流れに乱れが発生する。この高温冷媒の流れの乱れは、高温冷媒が第２冷媒パス１０２を第２出口ヘッダー１０６側に進行するとともに減衰して発達した流れになる。このときに、流れに乱れが発生した未発達流れは、流れの乱れが減衰した発達流れと比較して、壁面側の境界層が薄く伝熱特性が増大している。この伝熱特性の増大率εの変化は、水などの単相流の場合は、以下の数式２で示される。
【数２】
2015092122.tif 000004
なお、数式２において、ｄは第２冷媒パス１０２の内径［ｍｍ］、ｘは流体の流れの乱れが発生した位置からの距離［ｍｍ］である。上記の例では、流路の断面形状が円形であったので、ｄは内径であったが、断面がその他の形状の場合には、ｄを水力直径または相当径に置き換えることによって、上記の式に適用することができる。
【００３３】
図５は、ｘ／ｄを横軸に、εを縦軸に示したグラフである。図５に示すように、流体の流れの乱れが発生した位置からの距離ｘの増加に伴い、伝熱特性の増大率εは急激に減衰して安定する。具体的には、ｘ／ｄが１以上になると、増大率εが小さくなり、さらにその変化率も小さくなり安定的である。したがって、図３（ｂ）に示す例では、例えば、第１入口連通穴１０３ａからの距離ｘが第２冷媒パス１０２の内径ｄと等しくなるように、断熱部１２１（ザグリ加工部）の長さを決定する。より好適には、距離ｘは２ｄ以上であり、さらに好適には、距離ｘは３ｄ以上である。ただし、距離ｘを長く構成することによって、伝熱特性の低下の影響が大きくなり、熱交換器が大型化する問題がある。したがって、断熱部の距離ｘの長さは、上記の数式２および図５を利用して、適宜定められる。
【００３４】
なお、上記の説明では、図３（ｂ）に示すように、第２内周面１１０ｂと第２伝熱管１０２ａの外周面との間に、間隙を形成することによって断熱部１２１を構成したが、図４に示すように、第１冷媒パス１０１と第２冷媒パス１０２との間に、スリットを形成することによって断熱部１２１ａを構成してもよい。また、スリットおよび間隙の双方を備える構成であってもよい。
【００３５】
この発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々に改変することができる。すなわち、上記の実施の形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成に代替させてもよい。さらに、その配置について特に限定のない構成要件は、実施の形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。
【００３６】
たとえば、上記の実施の形態では、断熱部を間隙等の空間によって構成したが、当該空間に周囲雰囲気よりも熱伝導率が低い樹脂等の断熱材を配置してもよい。
【００３７】
また、流路の断面形状は、矩形または円形に限定されず、所望の熱交換効率および耐圧性能に応じて適宜変更することができる。また、高温流体が流れる流路と低温流体が流れる流路とは、形状および数量が同じであってもよく、または、形状および数量が異なってもよい。これらは、熱交換器の動作条件、冷媒の熱および流動物性値にあわせて、適宜設定可能である。
【００３８】
また、伝熱を促進させるために、流路内面に溝を形成してもよい。たとえば、押し出しおよび引き抜き成形時に、溝を同時に加工することによって、製造簡素化を図ることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  第１冷媒流路、１ａ  第１伝熱路、２  第２冷媒流路、２Ｆ  凍結部、２Ｌ  直線部、２Ｒ  曲がり部、２ａ  第２伝熱路、３  第１入口ヘッダー、４  第１出口ヘッダー、５  第２入口ヘッダー、６  第２出口ヘッダー、８  熱交換器、２０  接合部、２１  断熱部、１００  ブロック体、１０１  第１冷媒パス、１０１ａ  第１伝熱路、１０２  第２冷媒パス、１０２ａ  第２伝熱管、１０３  第１入口接続管、１０３ａ  第１入口連通穴、１０４  第１出口接続管、１０４ａ  第１出口連通穴、１０５  第２入口ヘッダー、１０６  第２出口ヘッダー、１１０  貫通穴、１１０ａ  第１内周面、１１０ｂ  第２内周面、１１１  乱れ抑制部、１２０  接合領域、１２１  断熱部、１２１ａ  断熱部。
【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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