(57)【要約】  【課題】適正な熱交換量を得、かつ、安価な熱交換器を提供する。  【解決手段】多数の貫通穴を備えた基板５０間に管６０内が貫通穴と連通し基板５０の表面から略垂直に設けられ、管６０外を外部流体が管６０内を内部流体が流動する複数の管６０から構成される熱交換ブロック２０相互を連結して構成され、管６０の配置が異なる熱交換ブロック２０を連結したものであり、熱交換量が大きい領域には、管６０ピッチを小さくし、熱交換量が小さい領域には、管６０ピッチを大きくすることにより、適正な熱交換量を得、かつ、安価な熱交換器を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の貫通穴を備えた基板間に管内が前記貫通穴と連通し前記基板の表面から略垂直に設けられ、管外を外部流体が管内を内部流体が流動する管の配置が異なる熱交換ブロック相互を連結したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
外部流体の流速が大きい個所ほど前記管の配置間隔が小さい前記熱交換ブロックを設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
外部流体上流側ほど配置間隔が小さい前記熱交換ブロックを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記基板を接合して前記熱交換ブロック相互を連結することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記管が管内に複数の流路を備えた多穴管であることを特徴とする請求項１から４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】
本発明は冷却システム、放熱システムや加熱システム等用の熱交換器に関するもので、特にコンパクト性を要求されるシステムで使用される熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の熱交換器としては、管とフィンとから構成されたものが一般的であるが、近年はそのコンパクト化を図るために、管径及び管ピッチを小さくし、管を高密度化する傾向にある。その極端な形態としては、管外径が０．５ｍｍ程度の非常に細い管のみから熱交換部が構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１２は、特許文献１に記載された従来の熱交換器の正面図である。図１３は、図１２のＡ−Ａ線断面図である。
【０００４】
従来の熱交換器は、所定間隔を置いて対向配置される入口ヘッダー１と出口ヘッダー２と、入口ヘッダー１と出口ヘッダー２の間に断面円環の複数の管３が配置され、管３の外部を空気等の外部流体が流通される熱交換コア４が構成されている。管３内を流通する内部流体としては主に水や不凍液が用いられ、外部流体としては空気が主流であり、それぞれが流通し、熱交換を行う。
【０００５】
そして、管３を碁盤目状に配置するとともに、管３の外径を０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とし、隣接する管３のピッチを管外径で除した値を０．５以上３．５以下とすることで、使用動力に対する熱交換量を大幅に向上できるとしている。
【特許文献１】特開２００１−１１６４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実使用上、熱交換器はダクト内に設置されたり、送風機により外部流体を通風させる等により、熱交換器前面に流入する外部流体の速度に分布ができるため、熱交換量にも分布ができる。また、外部流体の熱交換器流入側では外部流体と内部流体の温度差が大きく下流になるほど温度差が小さくなり、熱交換量は小さくなる。
【０００７】
しかしながら、上記従来の熱交換器では、管３のピッチが均等であるため、熱交換量が小さい領域を基準に熱交換器を設計すると、熱交換量が大きい領域では熱交換量が不足し、熱交換量が大きい領域を基準に熱交換器を設計すると、管投入量が増し、コストアップになるという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、適正な熱交換量を得、かつ、安価な熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、多数の貫通穴を備えた基板間に管内が前記貫通穴と連通し前記基板の表面から略垂直に設けられ、管外を外部流体が管内を内部流体が流動する管の配置が異なる熱交換ブロックを連結したことを特徴とするものである。
【００１０】
これにより、熱交換量が大きい領域には、管ピッチを小さくした熱交換ブロックを配置し、熱交換量が小さい領域には、管ピッチを大きくした熱交換ブロックを設置することにより、局所の熱交換量に応じて管を投入することができるため、適正な熱交換量を得、かつ、安価な熱交換器を提供することができる。
【００１１】
また、本発明の熱交換器は、外部流体の流速が大きい個所ほど前記管の配置間隔が小さい前記熱交換ブロックを設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
これにより、外部流体の速度が速い領域は熱交換量が大きくなり、外部流体の流速が遅い領域は熱交換量が小さくなるため、局所の熱交換量に応じて管を投入することができ、適正な熱交換量を得、かつ、安価な熱交換器を提供することができる。
【００１３】
また、本発明の熱交換器は外部流体上流側ほど配置間隔が小さい前記熱交換ブロックを設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
これにより、外部流体上流側では外部流体と内部流体の温度差が大きく熱交換量が大きくなり、下流側では外部流体と内部流体の温度差が小さく熱交換量が小さくなるため、局所の熱交換量に応じて管を投入することができ、適正な熱交換量を得、かつ、安価な熱交換器を提供することができる。
【００１５】
また、本発明の熱交換器は、前記基板を接合して前記熱交換ブロック相互を連結することを特徴とするものである。
【００１６】
これにより、管相互を直接接続する必要が無く、容易に熱交換ブロックを連結することができ、安価な熱交換器を提供することができる。
【００１７】
また、本発明の熱交換器は前記管が管内に複数の流路を備えた多穴管であることを特徴とするものである。
【００１８】
これにより、管を基板に接続する本数が低減でき、容易に熱交換器を製作することができ、安価な熱交換器を提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の熱交換器は、局所の熱交換量に応じた設計ができるため、適正な熱交換量を得、かつ安価に熱交換器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
請求項１に記載の発明は、多数の貫通穴を備えた基板間に管内が貫通穴と連通し基板の表面から略垂直に設けられ、管外を外部流体が管内を内部流体が流動する管の配置が異なる熱交換ブロックを連結したことを特徴とするものであり、熱交換量が大きい領域には、管ピッチを小さくした熱交換ブロックを配置し、熱交換量が小さい領域には、管ピッチを大きくした熱交換ブロックを配置することにより、局所の熱交換量に応じて管を投入することができ、適正な熱交換量を得、かつ、安価な熱交換器を提供することができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、外部流体の流速が大きい個所ほど管の配置間隔が小さい熱交換ブロックを設けたことを特徴とするものであり、熱交換器をダクト内に設置した場合等、外部流体の速度分布がある場合、外部流体の速度が速い領域は熱交換量が大きくなり、外部流体の流速が遅い領域は熱交換量が小さくなるため、局所の熱交換量に応じて管を投入することができ、適正な熱交換量を得、かつ、安価な熱交換器を提供することができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、外部流体上流側ほど配置間隔が小さい熱交換ブロックを設けたことを特徴とするものであり、外部流体上流側では外部流体と内部流体の温度差が大きく熱交換量が大きくなり、下流側では外部流体と内部流体の温度差が小さく熱交換量が小さくなるため、局所の熱交換量に応じて管を投入することができ、適正な熱交換量を得、かつ、安価な熱交換器を提供することができる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、基板を接合して熱交換ブロック相互を連結することを特徴とするものであり、容易に熱交換ブロックを連結することができ、安価な熱交換器を提供することができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、管が管内に複数の流路を備えた多穴管であることを特徴とするものであり、管を基板に接続する本数が低減でき、容易に熱交換器を製作することができ、安価な熱交換器を提供することができる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱交換器の正面図である。図２は、同実施の形態における熱交換器の側面図である。図３は、同実施の形態における熱交換器の管ピッチが密な熱交換ブロックの斜視図である。図４は、同実施の形態における熱交換器の管ピッチが粗な熱交換ブロックの斜視図である。また、図５は、同実施の形態における熱交換器の管ピッチが密な熱交換ブロックの正面図、図６は同実施の形態における熱交換器の管ピッチが粗な熱交換ブロックの正面図である。図７は図５のＢ−Ｂ線断面図、図８は図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【００２７】
熱交換器１０は熱交換ブロック２０を相互に連結し、上下にヘッダー４０を連結して構成されている。
【００２８】
熱交換ブロック２０は多数の貫通穴を備えた基板５０間に管内が貫通穴と連通し基板５０の表面から略垂直に設けられた管６０から構成されており、管ピッチが密な熱交換ブロック２０ａは外部流体の流れ方向に垂直な管ピッチが密になっており、管ピッチが粗な熱交換ブロック２０ｂは外部流体の流れ方向に垂直な管ピッチが粗になっている。管６０は管内に複数の流路７０を備えている。本実施の形態では管内に複数の流路７０を備えた管６０を用いたが、管内流路が１つの円管、楕円管、角管でもよい。
【００２９】
ここで熱交換器１０は管ピッチが密な熱交換ブロック２０ａを中央に２段連結し、それぞれ左右に管ピッチが粗な熱交換ブロック２０ｂが連結されている。熱交換ブロック２０相互はそれぞれの基板５０を連結している。熱交換ブロック２０ａと熱交換ブロック２０ｂの配置は本実施の形態に限定されるものではなく、熱交換器の設置場所や使用条件等により適切に組み合わせて使用する。
【００３０】
以上のように構成された熱交換器について、ダクト内に設置された場合を例に以下その動作、作用を説明する。
【００３１】
ヘッダー４０ａから流入した内部流体は分岐されて管内流路７０内を流れる。また、外部流体は管６０相互間を流れ、内部流体と外部流体が熱交換を行い、ヘッダー４０ｂより内部流体は流出する。
【００３２】
この際、熱交換器１０をダクト内に設置した場合、外部流体の流れが層流であればダクト壁付近の流速は遅く、ダクト中心部の流速は速くなる。本実施の形態の熱交換器１０は、外部流体の流速が速く熱交換量が大きい領域には管６０を密に配した熱交換ブロック２０ａを設置し、外部流体の流速が小さく熱交換量が小さい領域には管６０を粗に配した熱交換ブロック２０ｂを設置したので、熱交換量に応じて管を投入することができるとともに、容易に製作ができる。
【００３３】
以上のように、本実施の形態においては、管内に複数の流路７０を備えた管６０を基板５０から略垂直に密に配置した熱交換ブロック２０ａを中央に配置し、その両側に管６０を基板５０から略垂直に粗に配置した熱交換ブロック２０ｂを配置したことにより、ダクト内に設置した場合など周辺部よりも中央部の風速が速い場合、熱交換量が大きくなる中央部に管６０を密に投入することで熱交換量に応じて管を投入することができ、適正な熱交換量が得られ、かつ安価に熱交換器１０を製作することができる。
【００３４】
また、本実施の形態では、基板５０相互を接合し、熱交換ブロック２０を連結しているため、容易に熱交換ブロック２０を連結することができ、安価に熱交換器を提供することができる。
【００３５】
また、本実施の形態では、複数の管内流路７０を備えた管６０を用いているため、管６０の本数が低減でき、基板５０への接続工数が低減でき、安価に熱交換器を提供することができる。
【００３６】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２における熱交換器の正面図である。図１０は図９のＤ−Ｄ線断面図である。図１１は同実施の形態における熱交換器の側面図である。
【００３７】
本実施の形態の熱交換器１００は外部流体の流れ方向に熱交換ブロック２０を２列連結しており、外部流体上流側の熱交換ブロック２０ａは管ピッチが密であり、下流側の熱交換ブロック２０ｂは管ピッチが粗である。なお、本実施の形態では２列の場合を示したが、２列以上であればよく、また管ピッチが異なる熱交換ブロック２０を２種類用いているが、２種類以上であればよい。
【００３８】
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
【００３９】
ヘッダー４０ａから流入した内部流体は分岐されて管内流路７０内を流れる。また、外部流体は管６０相互間を流れ、内部流体と外部流体が熱交換を行い、ヘッダー４０ｂより内部流体は流出する。
【００４０】
外部流体の上流側では外部流体と内部流体との温度差が大きく、熱交換量が大きくなり、外部流体が熱交換器１００内を通過するに従い、外部流体と内部流体の温度差は小さくなり、熱交換量は低下する。この際、熱交換量が大きい外部流体の上流側に管ピッチが密な熱交換ブロック２０ａを配置し、下流側に管ピッチが粗な熱交換ブロック２０ｂを配置することにより、熱交換量が大きい領域に管６０を密に、熱交換量が小さい領域に管６０を粗に配置することが容易にできるため、熱交換器を安価に提供することができる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態においては、管内に複数の流路７０を備えた管６０を基板５０から略垂直に密に配置した熱交換ブロック２０ａを外部流体上流側に配置し、外部流体下流側に管６０を基板５０から略垂直に粗に配置した熱交換ブロック２０ｂを配置したことにより、外部流体と内部流体の温度差が大きく熱交換量が大きい外部流体上流側に管６０を密に投入することにより、熱交換量に応じて管を投入することができ、適正な熱交換量が得られ、かつ安価に熱交換器１００を製作することができる。
【００４２】
また、本実施の形態では、基板５０相互を接合し、熱交換ブロック２０を連結しているため、容易に熱交換ブロック２０を連結することができ、安価に熱交換器を提供することができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、複数の管内流路７０を備えた管６０を用いているため、管６０の本数が低減でき、基板５０への接続工数が低減でき、安価に熱交換器を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明にかかる熱交換器は、非常に優れた熱交換性能を維持しながら、安価に実現でき、冷凍冷蔵機器や空調機器用の熱交換器や、廃熱回収機器等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１における熱交換器の正面図
【図２】同実施の形態における熱交換器の側面図
【図３】同実施の形態における熱交換器の管ピッチが密な熱交換ブロックの斜視図
【図４】同実施の形態における熱交換器の管ピッチが粗な熱交換ブロックの斜視図
【図５】同実施の形態における熱交換器の管ピッチが密な熱交換ブロックの正面図
【図６】同実施の形態における熱交換器の管ピッチが粗な熱交換ブロックの正面図
【図７】図５のＢ−Ｂ線断面図
【図８】図６のＣ−Ｃ線断面図
【図９】本発明の実施の形態２における熱交換器の正面図
【図１０】図９のＤ−Ｄ線断面図
【図１１】同実施の形態における熱交換器の側面図
【図１２】従来の熱交換器の正面図
【図１３】図１２のＡ−Ａ線断面図
【符号の説明】
【００４６】
１０，１００  熱交換器
２０，２０ａ，２０ｂ  熱交換ブロック
５０  基板
６０  管
７０  管内流路
【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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