(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却および空調ユニットのための凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器であって、
シェルと、
前記シェル上に配設され、圧縮器排出ポートに接続された凝縮器入口パイプと、
前記シェル上に配設され、圧縮器吸引ポートに接続された蒸発器出口パイプと、
前記シェルの中に配設される冷媒分配器と、
凝縮器領域内で前記冷媒分配器より上に配設される凝縮用管束と、
蒸発器領域内で前記冷媒分配器より下に配設される流下膜式蒸発用管束とを含み、
前記冷媒分配器は、そこに配設された複数の貫通穴を有する穿孔された板を含み、
前記複数の貫通穴は、前記凝縮器領域の底部から液体冷媒を受けて、前記液体冷媒を下方に前記蒸発器領域の頂部に向け、複数の液体冷媒液滴として前記液体冷媒を前記流下膜式蒸発用管束の頂部にわたって分配する、冷却および空調装置のための凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
【請求項２】
前記凝縮器入口パイプに対応する前記シェルの内側の位置に配設されたバッフル板をさらに備える、請求項１に記載の冷却および空調ユニットのための凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
【請求項３】
前記凝縮用管束の方向に沿って前記穿孔された板から延出する中空の短い管が前記穿孔された板の上に配設され、
前記中空の短い管は互いから均等に離間されるように構成されている、請求項１に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
【請求項４】
前記中空の短い管は、少なくとも２つの異なる高さを有し、
同一の高さを有する前記中空の短い管は、互いから均等に離間されるように構成されている、請求項３に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
【請求項５】
前記貫通穴の中にフロートが配設される、請求項１に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
【請求項６】
前記貫通穴は、下向きの円錐形の先端を有する先細の穴として構成され、
前記フロートの下部は、前記貫通穴と協働する円錐として構成される、請求項５に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
【請求項７】
前記フロートは、フロートロッドと、前記フロートロッドの頂端部に配設されたフロート本体とを備え、
前記フロートロッドの内側に空洞が設けられ、
前記フロートロッドの前記空洞に接続された複数の溝状の貫通穴が前記フロートロッド上に配設される、請求項５に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
【請求項８】
前記複数のフロートの頂部はコネクタによって接続される、請求項６に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
【請求項９】
前記フロートのフロート本体はコネクタによって接続される、請求項７に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
【請求項１０】
前記フロートは制御装置に接続され、前記制御装置は前記フロートの昇降を制御する、請求項８に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
【請求項１１】
前記フロートは制御装置に接続され、前記制御装置は前記フロートの昇降を制御する、請求項９に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
【請求項１２】
前記冷媒分配器より上で前記シェル内に配設され、前記凝縮用管束を上部のグループと下部のグループに分ける追加の穿孔された板をさらに備える、請求項１に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
【請求項１３】
前記凝縮用管束の伸張方向に対して垂直な前記シェルの断面は円形または矩形である、請求項１に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
【請求項１４】
冷却および空調ユニットのための凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器であって、
シェルと、
前記シェル上に配設され、圧縮器排出ポートに接続された凝縮器入口パイプと、
前記シェル上に配設され、圧縮器吸引ポートに接続された蒸発器出口パイプと、
前記シェルの中に配設される冷媒分配器と、
前記冷媒分配器より上に配設される凝縮用管束と、
前記冷媒分配器より下に配設される流下膜式蒸発用管束とを含み、
前記シェルの片側に配設されたバイパスパイプが、前記凝縮用管束の底部と、前記流下膜式蒸発用管束の底部に接続される、請求項１に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
【請求項１５】
調整弁が前記バイパスパイプ上に配設される、請求項１４に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は冷却および空調装置の分野を対象としており、詳細には凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器を対象としている。
【背景技術】
【０００２】
[0002]典型的には、従来の冷却および空調ユニットは、４つの主要な構成要素を含んでおり、すなわち圧縮器、凝縮器、スロットルデバイスおよび蒸発器を含む。
[0003]従来技術の凝縮器１０は概して、図１に例示される構造を取り入れており、冷媒入口１１、冷媒出口１５、バッフル板１２、および凝縮器１０の内部に配設または位置決めされた凝縮用管束１３とを有し、サブ冷却器１４が概して凝縮器１０の底部にさらに配設または位置決めされる。
【０００３】
[0004]より高い伝熱効率およびより少ない冷媒の投入などの特徴を備えた従来技術の流下膜式蒸発器２０は、冷却、空調およびチルド液体システムにおける蒸気圧縮システムになおいっそう頻繁に適用されている。従来技術の流下膜式蒸発器２０は概して、蒸発器出口パイプ２１、供給パイプ２２、冷媒分配器２３および蒸発用管束２４を含む図２に例示される構造を取り入れている。図２における冷媒分配器２３は、流下膜式蒸発器２０の鍵となる構成要素であり、蒸発用管束２４への冷媒の均等な分配を実現するためには、冷媒分配器２３の内側と外側の間に十分な圧力差があることが必要である。中間および高圧の冷媒（例えばＲ１３４ａなど）を有するシステムにおいて、冷媒分配器２３の内側と外側の間の圧力差は概して１５０〜３００ｋＰａに達する。
【０００４】
[0005]例えば環境に優しい、および高い効率などのその利点のためにＨＶＡＣ＆Ｒ産業において低圧の冷媒Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）が注目を集めている。典型的な作業条件における（蒸発温度ＳＯＣ、凝縮温度３６．７℃）蒸発圧力および凝縮圧力の観点におけるＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）とＲ１３４ａの比較において、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）の蒸発圧力と凝縮圧力の差は、Ｒ１３４ａのほんの２３．１％であった。Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）などの低圧冷媒に関して、従来のまたは従来技術の流下膜式蒸発器２０における冷媒分配器２３は、作動負荷要件を満たすことはできない可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[0006]したがって、低圧の冷媒と共に使用することができ、これにより低圧の冷媒を使用する流下膜式蒸発器に関する冷媒の分配の問題を効果的に解決する凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器に対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[0007]上記の問題を解決するために、本発明は、シェルを含む、冷却および空調ユニットのための凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器を提供し、圧縮器排出ポートに接続された凝縮器入口パイプおよび圧縮器吸引ポートに接続された蒸発器出口パイプがシェル上にそれぞれ配設される。冷媒分配器がシェルの中に配設され、凝縮用管束が冷媒分配器より上に配設され、流下膜式蒸発用管束が冷媒分配器より下に配設される。
【０００７】
[0008]一実施形態において、バッフル板が含まれており、バッフル板は、凝縮器入口管に対応するシェルの内側の位置に配設される。
[0009]一実施形態において、冷媒分配器は、そこに配設された複数の貫通穴を有する穿孔された板である。
【０００８】
[0010]一実施形態において、凝縮用管束の方向に沿って穿孔された板から延出する中空の短い管が穿孔された板の上に配設され、この中空の短い管は、互いから均等に離間されるように構成されている。
【０００９】
[0011]一実施形態において、中空の短い管は、少なくとも２つの異なる高さを有し、同一の高さを有する中空の短い管は、互いから均等に離間されるように構成されている。
[0012]一実施形態において、貫通穴の中にフロートが配設される。
【００１０】
[0013]一実施形態において、貫通穴は、下向きの円錐形の先端を有する先細の穴として構成され、フロートの下部は、貫通穴と協働する円錐として構成される。
[0014]一実施形態において、フロートは、フロートロッドと、フロートロッドの頂端部に配設されたフロート本体とを備え、フロートロッドの内側に空洞が設けられており、フロートロッドの空洞に接続された複数の溝状の貫通穴がフロートロッド上に配設される。
【００１１】
[0015]一実施形態において、複数のフロートの頂部がコネクタによって接続される。
[0016]一実施形態において、フロートのフロート本体がコネクタによって接続される。
[0017]一実施形態において、フロートは制御装置に接続され、制御装置はフロートの昇降を制御する。
【００１２】
[0018]一実施形態において、追加の穿孔された板が、冷媒分配器より上でシェル内に配設され、複数の凝縮用管束を上部のグループと下部のグループに分ける。
[0019]一実施形態において、凝縮用管束の伸張方向に対して垂直なシェルの断面は円形または矩形である。
【００１３】
[0020]一実施形態において、シェルの片側にバイパスパイプが配設され、凝縮用管束の底部と、流下膜式蒸発用管束の底部に接続される。
[0021]一実施形態において、調整弁がバイパスパイプ上に配設される。
【００１４】
[0022]一実施形態において、凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器はシェルを含み、圧縮器排出ポートに接続された凝縮器入口パイプと、圧縮器吸引ポートに接続された蒸発器出口パイプがこのシェル上にそれぞれ配設される。バッフル板が、凝縮器入口管に対応するシェルの内側の位置に配設される。冷媒分配器がシェル内に配設され、凝縮用管束が冷媒分配器より上に配設され、流下膜式蒸発用管束が冷媒分配器より下に配設される。凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器は低圧の冷媒と共に使用することができ、これにより低圧の冷媒を使用する流下膜式蒸発器に関する冷媒分配の問題を有効に解決する。
【００１５】
[0023]本発明の他の特徴および利点は、一例として本発明の原理を例示する添付の図面と併せることで以下のより詳細な記載から明らかになると思われる。
[0024]本発明における実施形態の以下の図面は、本発明を理解することを目的として本発明の一部を構成している。図面は本発明の実施形態を例示しており、その記載は、本発明の原理を説明するためのものである。図面は以下のように提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】[0025]従来技術の凝縮器の断面図である。
【図２】[0026]従来技術の流下膜式蒸発器の断面図である。
【図３】[0027]本発明の一実施形態による凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器の断面図である。
【図４】[0028]本発明の第１の実施形態による冷媒分配器の立体図である。
【図５】[0029]本発明の第２の実施形態による冷媒分配器の立体図である。
【図６】[0030]本発明の第３の実施形態による冷媒分配器の断面図である。
【図７】[0031]本発明の第４の実施形態による冷媒分配器の断面図である。
【図８】[0032]図８ａは、本発明の第５の実施形態による冷媒分配器の立体図である。 [0033]図８ｂは、本発明の第５の実施形態による冷媒分配器の立体図であり、単一のフロートが示される図である。
【図９】[0034]本発明の別の実施形態による凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器の断面図である。
【図１０】[0035]追加の穿孔された板を備える凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器の冷却サイクルのグラフである。
【図１１】[0036]本発明の別の実施形態による凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器の断面図である。
【図１２】[0037]本発明の追加の実施形態による凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器の断面図である。
【図１３】[0038]図３の流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器の中で冷媒分配器として使用され得る穿孔された板の一実施形態の詳細な横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
[0039]以下の記載において、多くの詳細は、本発明をより完全に理解するために提供されている。しかしながら本発明の実施形態は、そのような１つまたは複数の詳細なしでも実施することができることは当業者にとって明白である。他の例において、本発明の実施形態に関連する混乱を避けるために、当分野における一部の共通の技術的な特徴は記載されていない。
【００１８】
[0040]本発明の実施形態を完全に理解するために、以下の記載において詳細な構造が持ち出されている。明白なことには、本発明の実施形態の実施は、当業者が熟知しているそのような特有の詳細に限定されるものではない。本発明のより好ましい実施形態が以下で詳細に記載されるが、そのような詳細な記載とは別として、本発明は、他の実施形態を有する可能性もある。
【００１９】
[0041]図３を参照すると、凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器３０はシェル３７を含む。
[0042]例示される実施形態におけるシェル３７の断面は円形であり、凝縮器入口パイプ３１および蒸発器出口パイプ３３がシェル３７上に配設されている。凝縮器入口パイプ３１は、圧縮器排出ポート（例示されない）に接続されるべきである。蒸発器出口パイプ３３は、圧縮器吸引ポート（例示されない）に接続されるべきである。
【００２０】
[0043]凝縮用管束３４に対する、凝縮器入口管３１からシェル３７に進入する冷却ガスの衝撃を減速させかつ緩和させるために、凝縮器入口管３１に対応するシェルの内側の位置にバッフル板３２が配設される。
【００２１】
[0044]冷媒分配器３６がシェル３７のおおよそ中央の位置に配設され、冷媒分配器３６は、例示されるように概ね水平方向に配設されており、それより上に凝縮用管束３４（凝縮用管）が配設され、凝縮器（領域）を形成する。流下膜式蒸発用管束３５（蒸発管）が冷媒分配器３６の下に配設され、蒸発器（領域）を形成する。
【００２２】
[0045]本発明の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器３０は、そのように作動し、システムが作動する間、圧縮器排出ポート（例示されない）からの冷却ガスが、凝縮器入口パイプ３１を通って凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器３０のシェル３７へと進入し、凝縮用管束３４を通過した後、高圧の液体として凝縮され、液滴は冷媒分配器３６に等しくまたは均等に提供または分配される。冷媒分配器３６は、冷却サイクルによって必要とされる圧力差を生み出すことができ、冷媒分配器３６を通る高圧冷媒液体を低圧の二相の流体に変えることができ、この二相流体の液滴は、蒸発のために流下膜式蒸発用管束３５に等しくまたは均等に提供または分配され、その後低温低圧の冷媒蒸気に変えられ、最終的には蒸発器出口パイプ３３を通って圧縮器吸引ポート（例示されない）へと戻る。
【００２３】
[0046]したがって本発明の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器は、凝縮用管束から滴り落ちた冷媒液体を均等に分配することで、複雑な冷媒分配器を必要とせずに流下膜式蒸発器によって必要とされる冷媒の均等な分配を実現することができるという特徴を利用する。冷媒分配器は同時にスロットデバイスとしても機能する。
【００２４】
[0047]図４は、本発明の冷媒分配器３６の第１の実施形態を例示している。具体的には例示される実施形態における冷媒分配器３６は、穿孔された板３６１であり、複数の貫通穴３６２が穿孔された板３６１の上に設けられている。均等な分配のために、貫通穴３６２は穿孔された板３６１の上に均等に配設される。当業者は穿孔された板３６１より上とそれより下の圧力差が、冷却サイクルによって必要とされる圧力差を満たし得ることを知るべきである。
【００２５】
[0048]図５を参照すると、本発明の冷媒分配器３６の第２の実施形態において、貫通穴３６２の一部に穿孔された板３６１の上方かつそこから外に延びる中空の短い管３６３が配設される。換言すると、中空の短い管３６３は、穿孔された板３６１から特定の高さを有して延出し、凝縮用管束３４に面している。軸方向に突き抜ける貫通穴が中空の短い管３６３の内側に設けられることで、短い管３６３は貫通穴３６２に接続され、穿孔された板３６１の上に互いから均等に離間される。
【００２６】
[0049]中空の短い管３６３は、穿孔された板３６１上に既にある貫通穴３６２に設けられない場合もあるが、貫通穴３６２とは無関係に穿孔された板３６１を突き抜けるように配設される場合もあることを理解することができる。
【００２７】
[0050]さらに中空の短い管３６３は異なる高さを有する場合があり、同一の高さを有する中空の短い管は、互いから均等に離間される。図５において、一例として２つの高さを有する中空の短い管３６３が例示されており、この場合第１の中空の短い管３６３１の高さはＨ１であり、第２の中空の短い管３６３２の高さはＨ２である。第２の中空の短い管３６３２の高さＨ２は、第１の中空の短い管３６３１の高さＨ１より大きい。
【００２８】
[0051]この方法において、ユニットの作動のプロセスにおいて、冷媒は、凝縮器（冷媒分配器３６より上の部分）から貫通穴３６２を通って蒸発器（冷媒分配器３６より下の部分）へと流れ込む。貫通穴３６２を通る流れが不十分である場合、凝縮器（冷媒分配器３６より上の部分）における液体レベルが上昇することになる。
【００２９】
[0052]液体レベルが第１の中空の短い管３６３１の高さＨ１を超えたとき、冷媒の流れを増大させるために、冷媒の一部は凝縮器（冷媒分配器３６より上の部分）から第１の中空の短い管３６３１の内側の貫通穴を通って蒸発器（冷媒分配器３６より下の部分）へと流れることになる。流れがなおも不十分である場合、凝縮器（冷媒分配器３６より上の部分）における液体レベルは、さらに上昇することになる。
【００３０】
[0053]液体レベルが第２の中空の短い管３６３２の高さＨ２を超えたとき、冷媒の流れをさらに増大させるために、冷媒の一部は凝縮器（冷媒分配器３６より上の部分）から第２の中空の短い管３６３２の内側の貫通穴を通って蒸発器（冷媒分配器３６より下の部分）へと流れ込むことになる。
【００３１】
[0054]それとは反対に、流れが大きくなりすぎた場合、凝縮器（冷媒分配器３６より上の部分）における液体レベルは降下することになる。液体レベルが第２の中空の短い管３６３２の高さＨ２より下がったとき、冷媒の流れを減少させるために、冷媒はもはや第２の中空の短い管３６３２を通って蒸発器に向かって流れなくなる。第１の中空の短い管３６３１の原理および機能は、上記と同様である。
【００３２】
[0055]図６は、本発明の冷媒分配器３６の第３の実施形態を例示している。この実施形態において、フロート３６４が貫通管３６２の中に配設される。具体的には、貫通管３６２は、下向きの円錐形の先端を有する先細の穴として構成されてよく、フロート３６４は、貫通穴３６２と協働する円錐として構成されてよい。
【００３３】
[0056]冷媒分配器３６は、穿孔された板３６１と、フロート３６４とによって構成されており、フロートは、冷媒液体より低い密度の材料で作製され得ることで、冷媒液体からの浮力によって応力がかけられたフロートは、それが冷媒液体と接触する際、少なくともある程度貫通穴３６２から上向きに移動することができる。
【００３４】
[0057]図６に例示される実施形態における穿孔された板３６１上の貫通穴３６２は、先細の穴である。フロート３６４には、先細の穴の形態で貫通穴３６２と協働する円錐の一部分が備わっている。作動中、凝縮器における液体レベルが上昇する際、冷媒液体はフロート３６４の円錐部分と接触し、フロート３６４が受ける浮力がその重力より大きくなり、これによりフロート３６４が上方に移動する。このようにして冷媒液体は、穿孔された板３６１上の貫通管３６２とフロート３６４の円錐の間の穴の隙間を通って蒸発器に向かって流れることができる。
【００３５】
[0058]凝縮器における液体レベルが上昇する際、フロート３６４が受ける浮力が上昇し、フロート３６４が上に昇ることで穴の隙間が拡大され、冷媒分配器３６を通過する冷媒の流れが増大する。その後、冷媒の流れの調整が実現される。
【００３６】
[0059]凝縮器における液体レベルが降下する際、フロート３６４が受ける浮力が低下し、フロート３６４が下に下がることで穴の隙間が小さくなり、冷媒分配器３６を通過する冷媒の流れが減少する。その後、冷媒の流れの調整が実現される。
【００３７】
[0060]図７を参照すると、そこでは冷媒の流れは一様かつ制御可能であり、複数のフロートの頂部が、コネクタによって接続されてよい。
[0061]具体的には、図７は、本発明の冷媒分配器３６の第４の実施形態を例示している。冷媒分配器３６は、穿孔された板３６１と、フロート３６４とによって構成され、複数のフロート３６４が、フラット３６５（コネクタの１つの例）によって一緒に接続されることで、一緒に接続された複数のフロート３６４は、同時に上下に移動することができ、その結果フロート３６４と貫通管３６２の間の穴の隙間が同調して拡大されたり縮小されたりする。
【００３８】
[0062]さらにコネクタに接続された制御装置（例示されない）が配設されてもよく、すなわち一緒に接続されたフロート３６４の上下移動が、例えばステッパー電動機（制御装置の１つの例）によって制御され得ることで、冷媒の流れの制御が実現される。
【００３９】
[0063]図８ａおよび図８ｂを参照して、本発明の冷媒分配器３６の第５の実施形態が例示されている。あるいは図８ｂに例示されるように、フロート３６４は、フロートロッド３６７と、フロートロッド３６７の頂端部に配設されたフロート本体３６６とを含む。フロート本体３６６は、フロート３６７から半径方向に延出してよい。フロートロッド３６７の内側に空洞が設けられてよく、フロートロッド３６７の空洞に接続された複数の貫通穴がフロートロッド３６７の周辺面に設けられる。この実施形態において、貫通穴は、溝状の貫通穴３６８であり、これはフロートロッド３６７の周辺面上に半径方向に延在し、フロートロッド３６７の半径方向でフロートロッド３６７の空洞に接続される。当然のことながら、この貫通穴は、例えば円形貫通穴または矩形の貫通穴など他の形状で構成される場合もある。冷媒は、フロートロッド３６７上の溝状の貫通穴３６８を通ってフロートロッド３６７に進入し、蒸発器に向かってさらに流れることができる。
【００４０】
[0064]作動中、凝縮器における液体レベルが上昇する際、フロートロッド３６７が受ける浮力が増大する。フロート３６４が上向きに移動することで、穿孔された板３６１より高い溝状の貫通穴３６８の領域が拡大される。その後、溝状の貫通穴３６８を通過する冷媒の流れが増大する。
【００４１】
[0065]凝縮器における液体レベルが降下する際、フロートロッド３６７が受ける浮力は低下する。フロート３６４が下向きに移動することで、穿孔された板３６１より高い溝状の貫通穴３６８の領域が縮小される。その後、溝状の貫通穴３６８を通過する冷媒の流れが低下することで、冷媒の流れの調整が実現される。
【００４２】
[0066]加えて図８ａに例示されるように、複数のフロート３６４のフロート本体３６６もまた、上記のようなコネクタによって全体として一緒に接続されてよく、一緒に接続されたフロート３６４の昇降は、流れを調整するためにステッパー電動機などの制御装置によって同様に制御されてよい。
【００４３】
[0067]次に図９に切り換えると、本発明の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器３０の別の実施形態が例示される。図３に例示される実施形態と比べると、１区画の追加の穿孔された板３８が凝縮用管束３４の中に加えられている。追加の穿孔された板３８は、冷媒分配器３６より上に配設され、凝縮用管束３４を分割する。追加の穿孔された板３８は、凝縮器分配器３６に対しておおよそ平行に配設されてよく、流れを絞り、圧力を低下させるように機能することによって冷却出力を増大させる。
【００４４】
[0068]図１０は、冷却サイクルのＬｏｇＰ−ｈグラフを示しており、ここでは、ＤＰ＝Ｐｃ−Ｐ１は、追加の穿孔された板３８によって生じる圧力の降下を指しており、ＤＨ＝ｈ１’−ｈ１は、追加の穿孔された板３８を取り入れた後に加えられたエンタルピーを指している。この図から、追加の穿孔された板３８なしでの冷却サイクルの効率はＣＯＰ１＝（ｈ２−ｈ１’）／（ｈ３−ｈ２）であり、追加の穿孔された板３８がある場合の冷却サイクルの効率はＣＯＰ２＝（ｈ２−ｈ１）／（ｈ３−ｈ２）であることが分かる。追加の穿孔された板３８を取り入れた後、冷却サイクルの効率は、ＤＨ／（ｈ３−ｈ２）増大する。
【００４５】
[0069]加えて、図１１に例示されるように、本発明の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器３０のシェル３７の断面形状は、円形または矩形であってよい。低圧の冷媒が採用され、容器のシェル３７の側面が圧力に耐性がないため、図１１に例示される円形のシェルまたは矩形のシェル３７’のいずれかが採用されることで、パイプの分散および生成の両方を簡素化することができる。
【００４６】
[0070]図１２に例示されるように、別の実施形態では、凝縮器（冷媒分配器３６の上部）の底部と、蒸発器（冷媒分配器３６の下部）の底部の間にバイパスパイプ３９が配設される、すなわちシェルの一方の側に、凝縮用管束の底部と、流下膜式蒸発用管束の底部に接続されたバイパスパイプが備わっている。
【００４７】
[0071]さらに、バイパスパイプ３９上に調整弁３９１が配設され、このバイパスパイプ３９１上の調整弁３９１によって蒸発器に進入する冷媒の流れを調整することができる。この状況において、蒸発器の底部における熱交換管は、フル液体熱交換と等価であり、その頂部においてはなおも流下膜式熱交換であることを当業者は知るべきである。
【００４８】
[0072]本発明を上述の実施形態によって説明してきた。しかしながら上記の実施形態は、単にいくつかの例を提供し、説明を行う目的であって、本発明を記載される実施形態の範囲に限定するものではないことを理解すべきである。さらに当業者は、本発明が上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の指示に従ってよりさらなる修正および改正が行われてよく、それらは本発明の保護範囲にあることを理解するための適切な立場にある。
【００４９】
[0073]図１３は、図３の流下膜式蒸発のハイブリッド熱交換器の中で冷媒分配器として使用され得る穿孔された板４００の一実施形態の詳細な横断面図である。図４を参照して上記に記載した穿孔された板３６１と同様に、穿孔された板４００は、凝縮器領域４０４から蒸発器領域４０６への冷媒の流れを促進する複数の貫通穴４０２を含む。例示の実施形態では、穿孔された板は、穿孔された板４００の底面４１０から延出する突起４０８を含む。例示されるように、各々の突起４０８は、それぞれの貫通穴４０２の出口４１２に位置決めされる。突起４０８は、貫通穴４０２を通って流れる冷媒を誘導して液滴を形成するように構成され、この液滴はその後、重力の影響下で蒸発器領域４０６に入るように下方に落下する。
【００５０】
[0074]各々の突起４０２の高さ４１４は、所望される液滴のサイズを達成するように特に選択されてよい。加えて、各々の突起の外形（例えば形状）は、所望される液滴のサイズを達成するように特別に構成されてよい。例えば特定の実施形態において、突起は、貫通穴の出口の周辺部（例えば円周）全体の周りに延在してよい。しかしながら代替の実施形態では、突起は、周辺部の一部（例えばおよそ５パーセントからおよそ９５パーセント、およそ１０パーセントからおよそ９０パーセント、およそ２０パーセントからおよそ８０パーセント、およそ３０パーセントからおよそ７０パーセント、またはおよそ４０パーセントからおよそ６０パーセントなど）の周りに延在する場合もあり、ならびに／あるいは複数の突起が少なくとも１つの貫通穴の出口に位置決めされる場合もある。特定の実施形態において、少なくとも１つの突起が、各々の貫通穴の出口に位置決めされる場合もある。しかしながら代替の実施形態において、１つの（複数の）突起が貫通穴の出口の一部分に位置決めされる場合もある。さらに特定の実施形態において、突起の高さおよび／または外形は、互いにほぼ同一であってよい、あるいは突起の少なくとも一部は、異なる高さおよび／または外形を有する場合もある。
【００５１】
[0075]特定の実施形態において、貫通穴と突起は、プレス加工工程によって形成されてよい。例えばプレス加工工程において、ダイの突出部が中実の板と係合することで、中実の板の材料を押し出し、貫通穴を形成することができる。この突出部は、押し出された材料が板の底面上に突起を形成するように特に構成されてよい。例えば各々の突出部の形状および／または構成は、所望される高さおよび／または外形を有するそれぞれの突起が形成されるように特に選択されてよい。特定の実施形態において、突起は、プレス加工後の工程、例えば中でも研削処理および／またはトリミングなどによってさらに成形されてよい。別の実施形態において、突起は別々に形成され、（例えば溶接処理、接着剤による接着処理などによって）穿孔された板の底面に結合される場合もある。突起は、図４〜９および図１１〜１２を参照して上記に記載した穿孔された板のいずれの上でも利用され得ることを理解されたい。
以上説明したように、本発明は以下の形態を有する。
形態１
シェルを含む、冷却および空調ユニットのための凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器であって、圧縮器排出ポートに接続された凝縮器入口パイプおよび圧縮器吸引ポートに接続された蒸発器出口パイプが前記シェル上にそれぞれ配設され、冷媒分配器が前記シェルの中に配設され、凝縮用管束が前記冷媒分配器より上に配設され、流下膜式蒸発用管束が前記冷媒分配器より下に配設される、冷却および空調装置のための凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
形態２
前記凝縮器入口パイプに対応する前記シェルの内側の位置に配設されたバッフル板をさらに備える、形態１に記載の冷却および空調ユニットのための凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
形態３
前記冷媒分配器は、そこに配設された複数の貫通穴を有する穿孔された板である、形態１に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
形態４
前記凝縮用管束の方向に沿って前記穿孔された板から延出する中空の短い管が前記穿孔された板の上に配設され、
前記中空の短い管は互いから均等に離間されるように構成されている、形態３に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
形態５
前記中空の短い管は、少なくとも２つの異なる高さを有し、
同一の高さを有する前記中空の短い管は、互いから均等に離間されるように構成されている、形態４に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
形態６
前記貫通穴の中にフロートが配設される、形態３に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
形態７
前記貫通穴は、下向きの円錐形の先端を有する先細の穴として構成され、
前記フロートの下部は、前記貫通穴と協働する円錐として構成される、形態６に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
形態８
前記フロートは、フロートロッドと、前記フロートロッドの頂端部に配設されたフロート本体とを備え、
前記フロートロッドの内側に空洞が設けられ、
前記フロートロッドの前記空洞に接続された複数の溝状の貫通穴が前記フロートロッド上に配設される、形態６に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
形態９
前記複数のフロートの頂部はコネクタによって接続される、形態７に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
形態１０
前記フロートのフロート本体はコネクタによって接続される、形態８に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
形態１１
前記フロートは制御装置に接続され、前記制御装置は前記フロートの昇降を制御する、形態９に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
形態１２
前記フロートは制御装置に接続され、前記制御装置は前記フロートの昇降を制御する、形態１０に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
形態１３
前記冷媒分配器より上で前記シェル内に配設され、前記凝縮用管束を上部のグループと下部のグループに分ける追加の穿孔された板をさらに備える、形態１に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
形態１４
前記凝縮用管束の伸張方向に対して垂直な前記シェルの断面は円形または矩形である、形態１に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
形態１５
前記シェルの片側に配設されたバイパスパイプが、前記凝縮用管束の底部と、前記流下膜式蒸発用管束の底部に接続される、形態１に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
形態１６
調整弁が前記バイパスパイプ上に配設される、形態１５に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
形態１７
シェルを含む、冷却および空調ユニットのための凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器であって、圧縮器排出ポートに接続された凝縮器入口パイプと、圧縮器吸引ポートに接続された蒸発器出口パイプが前記シェル上にそれぞれ配設され、冷媒分配器が前記シェル内に配設され、凝縮用管束が前記冷媒分配器より上に配設され、流下膜式蒸発用管束が前記冷媒分配器より下に配設され、
前記冷媒分配器は、そこに配設された複数の貫通穴を有する穿孔された板を備え、前記複数の貫通穴の１つの出口において突起が前記穿孔された板の底面から前記流下膜式蒸発用管束に向かって延在する、冷却および空調装置のための凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
形態１８
前記複数の貫通穴および前記突起がプレス加工工程によって形成される、形態１７に記載の凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器。
【符号の説明】
【００５２】
１０  凝縮器
１１  冷媒入口
１２  バッフル板
１３  凝縮用管束
１４  サブ冷却器
１５  冷媒出口
２０  流下膜式蒸発器
２１  蒸発器出口パイプ
２２  供給パイプ
２３  冷媒分配器
２４  蒸発器管束
３０  凝縮と流下膜式蒸発によるハイブリッド熱交換器
３１  凝縮器入口パイプ
３２  バッフル板
３３  蒸発器出口パイプ
３４  凝縮用管束
３５  流下膜式蒸発用管束
３６  冷媒分配器
３６１  穿孔された板
３６２  貫通穴
３６３  中空の短い管
３６３１  第１の中空の短い管
３６３２  第２の中空の短い管
３６４  フロート
３６５  フラット
３６６  フロート本体
３６７  フロートロッド
３６８  溝状の貫通穴
３７  シェル
３７’  シェル
３８  追加の穿孔された板
３９  バイパスパイプ
３９１  調整弁
【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８ａ】
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【図８ｂ】
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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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