(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主体及びこの主体に接合されて装着される蓋体により構成される分配ヘッダーであって、上記主体に形成されて熱交換器に接続される主流路と、上記主体に設けられて上記主流路の径よりも小さい径に形成され、主流路に互いに離れて配置された複数の分配孔と、上記主体に設けられ、上記分配孔のそれぞれに対応して形成されて上記主流路にそれぞれ連通されると共に、上記熱交換器を構成する複数の伝熱管がそれぞれ接続された複数の分配室とを備え、上記主流路、分配孔及び分配室は、上記主体に凹設されたことを特徴とする分配ヘッダー。
【請求項２】
主流路を横断面長方形に形成し、分配孔を上記長方形の隅部に設けたことを特徴とする請求項１記載の分配ヘッダー。
【請求項３】
熱交換器に接続される主流路と、上記熱交換器を構成する複数の伝熱管がそれぞれ接続された複数の分配室と、少なくとも、長手の中心が上記主流路側に接続された第一分流路及び長手の中心が上記第一分流路の端部に連通して形成されて上記第一分流路の両端部にそれぞれ配置されて両端がそれぞれ上記分配室側に接続された第二分流路とを備えた分配ヘッダー。
【請求項４】
分配室の高さ及び奥行きの少なくとも一方を、流入した熱交換流体の液層の液面が表面張力によって異常上昇せず均等高さに形成される寸法としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の分配ヘッダー。
【請求項５】
長手の中心が主流路側に接続され両端がそれぞれ分配室の間口方向の両端部に接続された分岐流路を設け、この分岐流路を介して熱交換流体を分配室に流入し、流入した熱交換流体の液層の液面が表面張力によって異常上昇せず均等高さに形成される構成にしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の分配ヘッダー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気調和装置等に使用される熱交換器に設けられる分配ヘッダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２５〜図２８は、従来の分配ヘッダーを示す図で、図２５は例えば１９９０年１０月発行、日本機械学会論文集第５６巻５３０号に示された従来の熱交換器のフィン箇所を拡大して示す斜視図、図２６は例えば特開平６−３３１２９０号公報に示された従来の熱交換器のフィン箇所の正面図、図２７は他の従来の熱交換器のフィン箇所の正面図、図２８は例えば特開平７−１２０１０７号公報に示された従来の熱交換器の斜視図である。
【０００３】
図において、１は熱交換器、２は熱交換器１の伝熱管で、多数本が互いに並列に配置されて冷媒等の熱交換流体が流れる。３は伝熱管２に密着して配置されたフィンで、伝熱管２の表側及び裏側に交互に編み込まれることによって伝熱管２に固定されている。また、図２７において、４は円柱状又は四角柱状をなし伝熱管２列の両端に設けられたヘッダー、５はヘッダーに接続されて熱交換流体が流される配管である。
【０００４】
また、図２８において、６は配管５に接続された分配器で、分配管７によって伝熱管２に接続されている。なお、伝熱管２は例えばφ１〜２mmの外径でφ０．７〜１．７mmの内径の極細パイプが用いられ、またフィン３は線径φ０．１〜０．５mmのワイヤーが細線フィンとして用いられる。また、図２５に示す矢印Ａは熱交換器１に対する空気流方向、図２６における寸法Ｂはフィン３の配置ピッチで０．３〜１．５mm程度であり、また寸法Ｃは伝熱管２の配置ピッチで３〜６mm程度である。
【０００５】
従来の熱交換器１は上記のように構成され、冷媒等の熱交換流体が配管５からヘッダー４を経て多数の伝熱管２に流入する。そして、熱交換器１に対する空気流Ａと熱交換流体との間で熱交換が行われて所要の熱交換作用が達成される。そして、冷房時であれば伝熱管２、フィン３に結露し伝熱管２等の表面を伝って適所に排水される。また、熱交換された熱交換流体は他側のヘッダー４を経て還流するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の熱交換器において、ヘッダー４から複数の伝熱管２に熱交換流体が気液共存で流入する場合に、それぞれの伝熱管２において液相の熱交換流体が多く流入したり、気相の熱交換流体が多く流入したりすることがある。このため、それぞれの伝熱管２の間で熱交換流体が蒸発する量の相違が発生して、熱交換器１内で熱交換量が不均一になり熱交換器１全面が効率よく作動せず、熱交換能力が低下するという問題点があった。
【０００７】
また、ヘッダー４の配管５接続部近くの伝熱管１に流れる熱交換流体量と配管５接続部から離れた伝熱管１に流れる熱交換流体量とに相違が発生して、熱交換器１の効率が低下することになる。また、熱交換器１に分配器６及び分配管７の設置を要するために、量産性が低下し信頼性が損なわれると共に、設置のために余計なスペースが必要になるという不具合があった。
【０００８】
この発明は、かかる問題点を解消するためになされたものであり、熱交換器において熱交換流体が適正に伝熱管それぞれに分配される分配ヘッダーを得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る分配ヘッダーにおいては、主体及びこの主体に接合されて装着される蓋体により構成される分配ヘッダーであって、上記主体に形成されて熱交換器に接続される主流路と、上記主体に設けられて上記主流路の径よりも小さい径に形成され、主流路に互いに離れて配置された複数の分配孔と、上記主体に設けられ、上記分配孔のそれぞれに対応して形成されて上記主流路にそれぞれ連通されると共に、上記熱交換器を構成する複数の伝熱管がそれぞれ接続された複数の分配室とを備え、上記主流路、分配孔及び分配室は、上記主体に凹設される。
【００１０】
また、この発明に係る分配ヘッダーにおいては、主流路が横断面長方形に形成され、分配孔が主流路横断面における長方形の隅部に設けられる。
【００１１】
また、この発明に係る分配ヘッダーにおいては、熱交換器に接続される主流路と、熱交換器を構成する複数の伝熱管がそれぞれ接続された複数の分配室と、少なくとも、長手の中心が主流路側に接続された第一分流路及び長手の中心が第一分流路の端部に連通して形成されて第一分流路の両端部にそれぞれ配置され両端がそれぞれ分配室側に接続された第二分流路とが設けられる。
【００１２】
また、この発明に係る分配ヘッダーにおいては、分配室の高さ及び奥行きの少なくとも一方が、流入した熱交換流体の液層の液面が表面張力によって異常上昇せず均等高さに形成される寸法に設定される。
【００１３】
また、この発明に係る分配ヘッダーにおいては、長手の中心が主流路側に接続され両端がそれぞれ分配室の間口方向の両端部に接続された分岐流路を設け、この分岐流路を介して熱交換流体を分配室に流入し、流入した熱交換流体の液層の液面が表面張力によって異常上昇せず均等高さに形成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜図３は、この発明の実施の形態の一例を示す図で、図１は分配ヘッダーの縦断面図、図２は図１の要部横断面図、図３は図１の分配ヘッダーを分解して示す斜視図である。図において、２は前述の図２８に示すような熱交換器１の伝熱管で、多数本が互いに並列に配置されて冷媒等の熱交換流体が流れ、また図示が省略してあるが前述の図２５に示すようにフィン３が配置されている。
【００１５】
９は分配ヘッダーで、厚い板からなる主体１０及びこの主体１０にろう材によって接合されて装着される蓋板１１により構成されている。１２は主体１０に形成されて熱交換流体が流される配管５に一端が連通した主流路である。１３は主流路１２に互いに離れて配置された複数、例えば５個〜１０個の分配孔で、主体１０に設けられて主流路１２の直径よりも小さい直径、例えば径φ１mmに形成されている。
【００１６】
１４は主体１０に設けられた分配室で、分配孔１３のそれぞれに対応して形成されて、複数の伝熱管２、例えば１０本〜３０本がろう材によって接合されて接続されている。１５は主流路１２及び分配孔１３における熱交換流体の流れである。なお、主流路１２、分配孔１３及び分配室１４は、主体１０に凹設され、主体１０に蓋板１１が装着されることによって周壁によって囲まれた空所として形成される。
【００１７】
上記のように構成された分配ヘッダー９において、冷媒等の熱交換流体が配管５から分配ヘッダー９へ流入すると、熱交換流体は主流路１２を通って分配孔１３から、それぞれの分配孔１３に対応して設けられた分配室１４に分配される。そして、分配孔１３の直径が主流路１２の直径よりも小さいので、流路損失抵抗が発生する。この流路損失抵抗によって熱交換流体はそれぞれの分配孔１３に均等に流入する。
【００１８】
これによって、分配孔１３に均等に流入した熱交換流体は、分配室１４を経て分配室１４に接続された複数の伝熱管２に、さらに均等に分流する。したがって、それぞれの伝熱管２の間で熱交換流体が蒸発する量に相違が発生することがなく、熱交換器１内で熱交換量が均一になり熱交換器１全面が効率よく作動して、熱交換能力が向上する。
【００１９】
また、前述の図２８における熱交換器１のように、熱交換器１に分配器６及び分配管７の設置を要せず、量産性がよく、信頼性の高い熱交換器１を得ることができる。また、分配器６及び分配管７の設置のために余計なスペースが不要となるので、熱交換器１を容易に設置することができる。
【００２０】
なお、図１〜図３における実施の形態において、分配孔１３が径φ１０mm程度である場合には、流路損失抵抗が小さくなるので配管５の接続部近くの分配孔１３に流れ込む熱交換流体の量が多くなる。このため、熱交換流体量が不均一となって熱交換効率が低下する。
【００２１】
実施の形態２．
図４は、この発明の他の実施の形態の一例を示す図で、分配ヘッダーを分解して示す斜視図である。図において、前述の図１〜図３と同符号は相当部分を示し、１３は主流路１２と分配室１４の間の隔壁に設けられた貫通孔からなる分配孔である。
【００２２】
上記のように構成された分配ヘッダー９においても、主流路１２と分配室１４に連通して、主流路１２の直径よりも小さい分配孔１３が設けられる。したがって、詳細な説明を省略するが図４の実施の形態においても図１〜図３の実施の形態と同様な作用が得られる。
【００２３】
なお、図４の実施の形態においては貫通孔によって分配孔１３が形成されるので、前述の図１〜図３の実施の形態において主体１０に蓋板１１をろう材によって接合する際に、分配孔１３がろう材によって詰まる不具合を解消することができる。
【００２４】
実施の形態３．
図５も、この発明の他の実施の形態の一例を示す図で、分配ヘッダーの横断面図である。図において、前述の図１〜図３と同符号は相当部分を示し、１２は横断面が長方形をなす主流路、１３は主流路１２の横断面を形成する長方形の隅部に設けられた分配孔、１６は主流路１２における熱交換流体の気層、１７は主流路１２における熱交換流体の液層である。
【００２５】
上記のように構成された分配ヘッダー９においても、主流路１２と分配室１４に連通して、主流路１２の直径よりも小さい分配孔１３が設けられる。したがって、詳細な説明を省略するが図５の実施の形態においても図１〜図３の実施の形態と同様な作用が得られる。
【００２６】
また、図５の実施の形態において次に述べる作用が得られる。すなわち、冷媒等の低温の熱交換流体は分配ヘッダー９内部において気、液二相の状態で流れる。そして、図５に示すように主流路１２内では、主流路１２の内壁面に沿って液層１７が流れ、また主流路１２の中心部には気層１６が流れ、すなわち環状流の流動様式で熱交換流体が流れる。
【００２７】
そして、主流路１２のように横断面が長方形の流路の場合には、主流路１２の長方形横断面の隅部において液層１７の液膜厚さが最も厚くなる。この液層１７の液膜厚さが最も厚い箇所に分配孔１３が配置されているので、液層１７の熱交換流体の供給を最も受けやすくなる。したがって、それぞれの分配孔１３に接続された分配室１４及び分配室１４に接続された伝熱管２も液層１７の熱交換流体の供給を最も受けやすくなる。
【００２８】
なお、熱交換器１の熱交換効率は、液層１７の熱交換流体の流量の影響を受け、液層１７の熱交換流体の供給が得られない場合には熱交換効率が低下する。しかし、図５の実施の形態による構造においては液層１７の熱交換流体の供給が確実に得られる。したがって、熱交換器１が一層効率よく作動して熱交換能力が向上する。
【００２９】
実施の形態４．
図６も、この発明の他の実施の形態の一例を示す図で、分配ヘッダーの縦断面図である。なお、図６の他は前述の図１〜図３の実施の形態と同様に分配ヘッダーが構成されている。図において、前述の図１〜図３と同符号は相当部分を示し、１８は主体１０に設けられた第一分流路で、長手の中心が主流路１２に連通して形成されている。１９は主体１０に設けられた第二分流路で、長手の中心が第一分流路１８の端部に連通して形成され、第一分流路１８の両端部にそれぞれ配置されている。
【００３０】
２０は主体１０に設けられた第三分流路で、長手の中心が第二分流路１９の端部に連通して形成され、第二分流路１９の両端部にそれぞれ配置されると共に、両端部がそれぞれ分配室１４に連通して形成されている。
なお、第一分流路１８、第二分流路１９、第三分流路２０及び分配室１４は、主体１０に凹設され、主体１０に蓋板１１が装着されることによって周壁によって囲まれた空所として形成される。
【００３１】
上記のように構成された分配ヘッダーにおいて、冷媒等の熱交換流体が配管５から分配ヘッダー９へ流入すると、熱交換流体は主流路１２を通って第一分流路１８、第二分流路１９及び第三分流路２０によって分岐して流れる。そして、それぞれの分流路が対称状態に構成されているので、それぞれの分流路によって等しく分配される。
【００３２】
要するに図６の実施の形態は、長手の中心が主流路１２側に接続された第一分流路１８及び長手の中心が第一分流路１８の端部に連通して形成されて第一分流路１８の両端部にそれぞれ配置されて両端がそれぞれ分配室１４側に接続された第二分流路１９を、少なくとも構成して冷媒等の熱交換流体を分配室１４側に均等に分配するようにしたものである。
【００３３】
これによって、分配室１４に熱交換流体が均等に流入して、分配室１４に接続された複数の伝熱管２に、さらに均等に分流する。したがって、それぞれの伝熱管２の間で熱交換流体が蒸発する量に相違が発生することがなく、熱交換器１内で熱交換量が均一になり熱交換器１全面が効率よく作動して、熱交換能力が向上する。
【００３４】
参考形態１．
図７〜図９は、この発明の参考形態の一例を示す図で、図７は分配ヘッダーの斜視図、図８は図７の要部を横断して示す拡大斜視図、図９は図７の要部拡大横断面図である。図において、前述の図１〜図３及び図５と同符号は相当部分を示し、２は前述の図２８に示すような熱交換器１の伝熱管で、多数本が互いに並列に配置されて冷媒等の熱交換流体が流れ、また図示が省略してあるが前述の図２５に示すようにフィン３が配置されている。
【００３５】
２１は長手の一端に配管５が接続された分配管で、横断面が楕円形状をなす主流路１２を形成し長手に沿い互いに離れて分配管出口孔２２が設けられている。２３は分配室管で、角管からなり分配管出口孔２２にそれぞれ対応して複数個が配置されて、長手が分配管２１に沿って配置され分配管２１にろう材により接合されて密着され、内部にそれぞれ分配室１４が形成されて分配管出口孔２２に対応した分配室入口孔２４が設けられ、またそれぞれの分配室１４に長手に沿って互いに離れて多数の伝熱管２がろう材によって接合されて接続されている。
【００３６】
なお、分配管２１及び分配室管２３を主要部として分配ヘッダー９が形成される。また、分配管出口孔２２及び分配室入口孔２４の少なくとも一方は主流路１２の直径よりも小さい直径に形成されている。また、分配室管２３は２個〜１０個が配置されるが、１０個以上を配置することも可能である。また、それぞれの分配室管２３には１０本〜３０本の伝熱管２が接続される。
【００３７】
上記のように構成された分配ヘッダー９においても、主流路１２と分配室１４に連通して、主流路１２の直径よりも小さい分配管出口孔２２及び分配室入口孔２４の少なくとも一方が設けられる。したがって、詳細な説明を省略するが図７〜図９の参考形態においても、図１〜図３の実施の形態と同様な作用が得られる。
【００３８】
また、図７〜図９の参考形態において、分配管出口孔２２及び分配室入口孔２４は横断面楕円形状の主流路１２の横断面の下端寄りに設けられている。このため、冷媒等の低温の熱交換流体が環状流の流動様式となる気、液二相の流れの特徴及び重力の影響によって、主流路１２の横断面の下端寄りで液層１７の液膜厚さが最も厚くなる。この現象によって分配管出口孔２２及び分配室入口孔２４付近の液層１７の液膜厚さが最も厚くなる。
【００３９】
したがって、この箇所において液層１７の熱交換流体の供給を最も受けやすくなる。すなわち、それぞれの分配管出口孔２２及び分配室入口孔２４に接続された分配室１４及び分配室１４に接続された伝熱管２も液層１７の熱交換流体の供給を最も受けやすくなる。
【００４０】
なお、熱交換器１の熱交換効率は、液層１７の熱交換流体の流量の影響を受け、液層１７の熱交換流体の供給が得られない場合には熱交換効率が低下する。しかし、図７〜図９の参考形態による構造においては液層１７の熱交換流体の供給が確実に得られる。したがって、熱交換器１が一層効率よく作動して熱交換能力が向上する。
【００４１】
また、複数の分配室管２３を設けることによって、熱交換器１の分割が可能になり熱交換器１の容量等の変更に容易に対応することができる。すなわち、分配室管２３を所要数追加することによって、容易に所要容量の熱交換器１を得ることができる。さらに、熱交換器製造過程において熱交換器１を分配室管２３単位で標準化したり管理したりすることができ、製造過程においても物品保管場所の省スペース等の合理化ができて生産性を向上することができる。
【００４２】
参考形態２．
図１０及び図１１も、この発明の参考形態の一例を示す図で、図１０は分配ヘッダーの斜視図、図１１は図１０の要部を横断して示す拡大斜視図である。図において、前述の図７〜図９と同符号は相当部分を示し、２は前述の図２８に示すような熱交換器１の伝熱管で、多数本が互いに並列に配置されて冷媒等の熱交換流体が流れ、また図示が省略してあるが前述の図２５に示すようにフィン３が配置されている。
【００４３】
２５は長手の一端に配管５が接続された分配管で、横断面が円形をなす主流路１２を形成し、主流路１２の円形の中心対向位置に配置されて長手に沿って互いに離れて、主流路１２の直径よりも小さい直径の分配管出口孔２２が設けられている。
【００４４】
２６は分配室管で、一側が開口した箱状をなし分配管出口孔２２にそれぞれ対応して複数個が配置され、長手が分配管２１に沿って配置されて開口部が分配管２５にろう材によって接合されて密着されることによって、内部にそれぞれ分配室１４が形成され、またそれぞれの分配室管２６に長手に沿って互いに離れて多数の伝熱管２がろう材によって接合されて接続されている。
【００４５】
上記のように構成された分配ヘッダー９においても、主流路１２と分配室１４に連通して、主流路１２の直径よりも小さい直径の分配管出口孔２２が設けられる。したがって、詳細な説明を省略するが図１０及び図１１の参考形態においても、図７〜図９の参考形態と同様な作用が得られる。
また、図１０及び図１１の参考形態において、前述の図７〜図９の参考形態における分配管出口孔２２及び分配室入口孔２４の位置合わせを要せず、容易に組立てることができる。
【００４６】
参考形態３．
図１２も、この発明の参考形態の一例を示す図で、図１２は分配ヘッダーの縦断面図である。図において、前述の図７〜図９と、１０及び図１１と同符号は相当部分を示し、２は前述の図２８に示すような熱交換器１の伝熱管で、多数本が互いに並列に配置されて冷媒等の熱交換流体が流れ、また図示が省略してあるが前述の図２５に示すようにフィン３が配置されている。
【００４７】
２５は長手の一端に配管５が接続された分配管で、横断面が円形をなす主流路１２を形成し、主流路１２の円形の中心対向位置に配置されて長手に沿って互いに離れて主流路１２の直径よりも小さい直径の分配管出口孔２２を有するキャピラリー管２７が設けられている。
【００４８】
２３はキャピラリー管２７のそれぞれに配置されてキャピラリー管２７に接続された分配室管で、分配室管２３に長手に沿って互いに離れて多数の伝熱管２がろう材によって接合されて接続されている。なお、キャピラリー管２７は分配管２５及び分配室管２３にろう材によって接合されている。
【００４９】
上記のように構成された分配ヘッダー９においても、主流路１２と分配室１４に連通して、主流路１２の直径よりも小さい直径の分配管出口孔２２が設けられる。したがって、詳細な説明を省略するが図１２の参考形態においても、図１〜図３の実施の形態と同様な作用が得られる。
【００５０】
実施の形態５．
図１３〜図１５は、この発明の他の実施の形態の一例を示す図で、図１３は分配ヘッダーの要部縦断面図、図１４は図１３の要部拡大図、図１５は図１３の分配ヘッダーに類似した他の分配ヘッダーの実施の形態を示す図１３相当図である。なお、図１３〜図１５の他は前述の図１〜図３の分配ヘッダーと同様に分配ヘッダーが構成されている。
【００５１】
図において、前述の図１〜図３、図５と同符号は相当部分を示し、２は前述の図２８に示すような熱交換器１の伝熱管で、多数本が互いに並列に配置されて冷媒等の熱交換流体が流れ、また図示が省略してあるが前述の図２５に示すようにフィン３が配置されている。
２８は分配室１４における熱交換流体の気、液二相の流れの液層１７の液面である。
【００５２】
上記のように構成された分配ヘッダー９において、分配室１４に流入した冷媒などの低温の熱交換流体は、その流速の減少に伴い気液二相流から気層１６及び液層１７に分離して分離流となる。そして、その後に伝熱管２へ流れて外部空気と熱交換を行う。
【００５３】
そして、図１５に示すように分配室１４が狭い場合には、気、液二相に分離した熱交換流体の液層１７が分配室１４の両端部で液層１７の表面張力によって液面２８が上昇する。これによって、図１５に示すように液面２８が分配室１４内の上面に接するので液膜厚さが厚くなる。
【００５４】
したがって、図１３に示すように分配室１４の両端部寄りに配置された伝熱管２の開口端が液層１７中に沈み込んだ状態となる。このため、分配室１４の両端部寄りの伝熱管２には熱交換流体の液層１７のみが流れる。また、分配室１４の中央部寄りに配置された伝熱管２では、分配室１４の両端部寄りの伝熱管２から気層１６が流出しないために気層１６が多く流出する。
【００５５】
このように、分配室１４の間口方向における熱交換流体の液面２８状態が異なることによって、伝熱管２に流れる液層１７流量の差異が生じ、分配が不均一になり熱交換器１の熱交換能力が低下する。
しかし、図１４に示すように分配室１４の高さＤを５〜１０mm程度と高くすると、分配室１４内で分離した熱交換流体の液層１７における表面張力による液面２８上昇の現象を抑制することができる。
【００５６】
そして、液面２８を水平に保つことができて分配室１４の間口方向における伝熱管１２の開口端それぞれにおける熱交換流体の液層１７の液面２８状態、すなわち液膜厚さを均一化することができる。したがって、それぞれの伝熱管２に均一に熱交換流体を分配することができて熱交換器１の熱交換能力が向上する。
【００５７】
実施の形態６．
図１６も、この発明の他の実施の形態の一例を示す図で、図１６は分配ヘッダーの分配室箇所の横断面図である。なお、図１６の他は前述の図１〜図３の分配ヘッダーと同様に分配ヘッダーが構成されている。図において、前述の図１〜図３、図１３〜図１５と同符号は相当部分を示し、１４は分配室で、横断面方向が、すなわち図１６に示すように奥行きＥに形成されている。
【００５８】
上記のように構成された分配ヘッダー９において、図１６に示すように分配室１４の奥行きＥを３〜８mm程度と深くすると、分配室１４内で分離した熱交換流体の液層１７における表面張力による液面２８上昇の現象を抑制することができる。
【００５９】
そして、液面２８を水平に保つことができて分配室１４の間口方向における伝熱管１２の開口端それぞれにおける熱交換流体の液層１７の液面２８状態、すなわち液膜厚さを均一化することができる。したがって、それぞれの伝熱管２に均一に熱交換流体を分配することができて熱交換器１の熱交換能力が向上する。
【００６０】
実施の形態７．
図１７も、この発明の他の実施の形態の一例を示す図で、図１７は分配ヘッダーの要部縦断面図である。なお、図１７の他は前述の図１〜図３の分配ヘッダーと同様に分配ヘッダーが構成されている。図において、前述の図１〜図３、図５と同符号は相当部分を示し、２は前述の図２８に示すような熱交換器１の伝熱管で、多数本が互いに並列に配置されて冷媒等の熱交換流体が流れ、また図示が省略してあるが前述の図２５に示すようにフィン３が配置されている。
【００６１】
２９は分岐流路で、長手の中心が分配孔１３に接続され長手の両端がそれぞれ分配室１４の間口方向の長手端部に配置されている。３０は分岐流路２９の長手両端部にそれぞれ設けられた分配室入口孔で、それぞれ分配室１４の間口方向の長手端部に開口している。
【００６２】
上記のように構成された分配ヘッダー９において、冷媒などの低温の熱交換流体が分配孔１３から流入すると、分岐流路２９の長手中心が分配孔１３に接続されているので、分岐流路２９の両端方向へ分流して両方の分配室入口孔３０に均等に分配される。そして、分配室１４に流入しその流速の減少に伴い気液二相流から気層１６及び液層１７に分離して分離流となり、その後に伝熱管２へ流れて外部空気と熱交換を行う。
【００６３】
そして、分配室１４に間口方向の両端からそれぞれ熱交換流体が流入するため、分配室１４への流入の慣性力によって分配室１４の間口方向両端部における熱交換流体の表面張力による液面２８上昇を抑制することができる。これにより、液面２８を水平に保つことができて分配室１４の間口方向における伝熱管１２の開口端それぞれにおける熱交換流体の液層１７の液面２８状態、すなわち液膜厚さを均一化することができる。したがって、それぞれの伝熱管２に均一に熱交換流体を分配することができて熱交換器１の熱交換能力が向上する。
【００６４】
実施の形態８．
図１８〜図２０も、この発明の他の実施の形態の一例を示す図で、図１８は分配ヘッダーの要部拡大縦断面図、図１９は図１８の要部横断面図、図２０は図１８の分配ヘッダーに類似した他の分配ヘッダーの実施の形態を示す図１８相当図である。なお、図１８〜図２０の他は前述の図１〜図３の分配ヘッダーと同様に分配ヘッダーが構成されている。
【００６５】
図において、前述の図１〜図３、図５と同符号は相当部分を示し、２は前述の図２８に示すような熱交換器１の伝熱管で、多数本が互いに並列に配置されて冷媒等の熱交換流体が流れ、また図示が省略してあるが前述の図２５に示すようにフィン３が配置されている。
【００６６】
そして、伝熱管２が分配室１４に挿入されて分配室１４の空間を横切って配置され、分配室１４空間に対応する側面に伝熱管入口孔３１が設けられている。また、伝熱管入口孔３１はφ０．５〜０．７mm程度の孔からなり、全ての伝熱管２において分配室１４内の端部から等しい距離に配置されている。
【００６７】
上記のように構成された分配ヘッダー９において、分配室１４に流入した冷媒などの低温の熱交換流体は、その流速の減少に伴い気液二相流から気層１６及び液層１７に分離して分離流となる。そして、その後、伝熱管２へ流れて外部空気と熱交換を行う。
【００６８】
そして、図２０に示すように分配室１４内における伝熱管２の突出寸法に差異がある場合に、突出寸法の大きい伝熱管２には熱交換流体の気層１６のみが流出し、また突出寸法の少ない伝熱管２には熱交換流体の液層１７のみが流れる。したがって、伝熱管２での熱交換流体の分配が不均一になり熱交換器１の熱交換能力が低下する。
【００６９】
しかし、図１８に示す伝熱管２の場合には、伝熱管入口孔３１が全ての伝熱管２において分配室１４内の内面から等しい距離に配置されている。このため、それぞれの伝熱管２に等しく熱交換流体が供給されるので、熱交換器１の熱交換能力が向上する。なお、伝熱管入口孔３１が全ての伝熱管２において分配室１４内の端部から等しい距離に配置するために、次に述べる加工が行われる。
【００７０】
すなわち、伝熱管２の分配室１４に挿入される端部に、先端からの一定位置における側面に伝熱管入口孔３１設けられる。そして、伝熱管２の伝熱管入口孔３１側の端部が分配室１４に挿入され分配室１４の内面に突き当てて配置されて、ろー材によって接合される。これによって、全ての伝熱管２の伝熱管入口孔３１を分配室１４内面から等しい位置に容易に配置することができる。
【００７１】
実施の形態９．
図２１及び図２２も、この発明の他の実施の形態の一例を示す図で、図２１は分配ヘッダーの要部拡大縦断面図、図２２は図２１の要部横断面図である。なお、図１８〜図２０の他は前述の図１〜図３の分配ヘッダーと同様に分配ヘッダーが構成されている。図において、前述の図１〜図３、図５と同符号は相当部分を示す。
【００７２】
２は前述の図２８に示すような熱交換器１の伝熱管で、多数本が互いに並列に配置されて冷媒等の熱交換流体が流れ、また図示が省略してあるが前述の図２５に示すようにフィン３が配置されている。そして、伝熱管２は分配室１４に挿入されて分配室１４の空間を横切って配置され、先端が分配室１４の内面に当たった状態で斜めに切断されて、その切断面３２に伝熱管入口孔３３が形成されている。
【００７３】
上記のように構成された分配ヘッダー９においても、伝熱管２が分配室１４に挿入されて、先端が分配室１４の内面に当てて配置される。そして、その先端部の所定位置に伝熱管入口孔３３が形成される。したがって、詳細な説明を省略するが図２１及び図２２の実施の形態においても図１８〜図２０の実施の形態と同様な作用が得られる。
【００７４】
実施の形態１０．
図２３及び図２４も、この発明の他の実施の形態の一例を示す図で、図２３は分配ヘッダーの要部拡大縦断面図、図２４は図２３の要部横断面図である。なお、図２３〜図２４の他は前述の図１〜図３の分配ヘッダーと同様に分配ヘッダーが構成されている。図において、前述の図１〜図３、図５と同符号は相当部分を示す。
【００７５】
２は前述の図２８に示すような熱交換器１の伝熱管で、多数本が互いに並列に配置されて冷媒等の熱交換流体が流れ、また図示が省略してあるが前述の図２５に示すようにフィン３が配置されている。そして、伝熱管２は分配室１４に挿入されて、分配室１４の空間を横切って先端が分配室１４の内面に当てて配置される。３４は伝熱管２の分配室１４内における端部側面が切除されて端面に開口した切欠部からなる伝熱管入口孔である。
【００７６】
上記のように構成された分配ヘッダー９においても、伝熱管２が分配室１４のに挿入されて、先端が分配室１４の内面に当てて配置される。そして、その先端部側面、すなわち所定位置に伝熱管入口孔３４が形成される。したがって、詳細な説明を省略するが図２３及び図２４の実施の形態においても図１８〜図２０の実施の形態と同様な作用が得られる。
【００７７】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、主体及びこの主体に接合されて装着される蓋体により構成される分配ヘッダーであって、上記主体に形成されて熱交換器に接続される主流路と、上記主体に設けられて上記主流路の径よりも小さい径に形成され、主流路に互いに離れて配置された複数の分配孔と、上記主体に設けられ、上記分配孔のそれぞれに対応して形成されて上記主流路にそれぞれ連通されると共に、上記熱交換器を構成する複数の伝熱管がそれぞれ接続された複数の分配室とを備え、上記主流路、分配孔及び分配室は、上記主体に凹設されたものである。
これによって、熱交換流体が配管から主流路を通り分配孔を経て分配室に分配される。そして、分配孔の直径が主流路の直径よりも小さいため、流路損失抵抗が発生して熱交換流体がそれぞれの分配室に均等に流入する。さらに、熱交換流体が分配室の複数の伝熱管に均等に分流するので、それぞれの伝熱管における熱交換流体の蒸発量が均衡し、熱交換器全面が効率よく作動して熱交換能力を向上する効果がある。したがって、従来のように、熱交換器に分配器及び分配管の設置を要せず、量産性がよく、信頼性の高い熱交換器１得ることができる。また、分配器及び分配管の設置のために余計なスペースが不要となるので、熱交換器を容易に設置することができる。
【００７８】
また、この発明は以上説明したように、主流路を横断面長方形に形成し、分配孔を主流路横断面における長方形の隅部に設けたものである。
これによって、熱交換流体が配管から主流路を通り分配孔を経て分配室に分配される。そして、分配孔の直径が主流路の直径よりも小さいため、流路損失抵抗が発生して熱交換流体がそれぞれの分配室に均等に流入する。さらに、熱交換流体が分配室の複数の伝熱管に均等に分流するので、それぞれの伝熱管における熱交換流体の蒸発量が均衡し、熱交換器全面が効率よく作動して熱交換能力を向上する効果がある。また、分配孔が主流路横断面における長方形の隅部に配置され、熱交換流体の液相が確実に伝熱管に分配されて熱交換能力を向上する効果がある。
【００７９】
また、この発明は以上説明したように、熱交換器に接続される主流路と、熱交換器を構成する複数の伝熱管がそれぞれ接続された複数の分配室と、少なくとも、長手の中心が主流路側に接続された第一分流路及び長手の中心が第一分流路の端部に連通して形成されて第一分流路の両端部にそれぞれ配置されて両端がそれぞれ分配室側に接続された第二分流路とを設けたものである。
これによって、熱交換流体が配管から主流路を通り分配孔を経て分配室に分配される。そして、熱交換流体は第一分流路及び第二分流路によって分岐して流れ、第一分流路に対して第二分流路が対称状態に構成されているので等しく分配される。さらに、熱交換流体が分配室の複数の伝熱管に均等に分流するので、それぞれの伝熱管における熱交換流体の蒸発量が均衡し、熱交換器全面が効率よく作動して熱交換能力を向上する効果がある。
【００８０】
また、この発明は以上説明したように、分配室の高さ及び奥行きの少なくとも一方を、流入した熱交換流体の液層の液面が表面張力によって異常上昇せず均等高さに形成される寸法に設定したものである。
これによって、分配室に接続された複数の伝熱管に対して熱交換流体の液層の液膜厚さが均一になり、伝熱管に均一に熱交換流体を分配することができる。したがって、それぞれの伝熱管における熱交換流体の蒸発量が均衡し、熱交換器全面が効率よく作動して熱交換能力を向上する効果がある。
【００８１】
また、この発明は以上説明したように、長手の中心が主流路側に接続され両端がそれぞれ分配室の間口方向の両端部に接続された分岐流路を設け、この分岐流路を介して熱交換流体を分配室に流入し、流入した熱交換流体の液層の液面を表面張力によって異常上昇させずに均等高さに形成するものである。
これによって、分配室に接続された複数の伝熱管に対して熱交換流体の液層の液膜厚さが均一になり、伝熱管に均一に熱交換流体を分配することができる。したがって、それぞれの伝熱管における熱交換流体の蒸発量が均衡し、熱交換器全面が効率よく作動して熱交換能力を向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１を示す分配ヘッダーの縦断面図。
【図２】  図１の要部横断面図。
【図３】  図１の分配ヘッダーを分解して示す斜視図。
【図４】  この発明の実施の形態２を示す図で、分配ヘッダーを分解して示す斜視図。
【図５】  この発明の実施の形態３を示す分配ヘッダーの横断面図。
【図６】  この発明の実施の形態４を示す分配ヘッダーの縦断面図。
【図７】  この発明の参考形態１を示す分配ヘッダーの斜視図。
【図８】  図７の要部を横断して示す拡大斜視図。
【図９】  図７の要部拡大横断面図。
【図１０】  この発明の参考形態２を示す分配ヘッダーの斜視図。
【図１１】  図１０の要部を横断して示す拡大斜視図。
【図１２】  この発明の参考形態３を示す分配ヘッダーの縦断面図。
【図１３】  この発明の実施の形態５を示す図で、分配ヘッダーの要部縦断面図。
【図１４】  図１３の要部拡大図。
【図１５】  図１３の分配ヘッダーに類似した他の分配ヘッダーの実施の形態を示す図１３相当図。
【図１６】  この発明の実施の形態６を示す図で、分配ヘッダーの分配室箇所の横断面図。
【図１７】  この発明の実施の形態７を示す図で、分配ヘッダーの要部縦断面図。
【図１８】  この発明の実施の形態８を示す図で、分配ヘッダーの要部拡大縦断面図。
【図１９】  図１８の要部横断面図。
【図２０】  図１８の分配ヘッダーに類似した他の分配ヘッダーの実施の形態を示す図１８相当図。
【図２１】  この発明の実施の形態９を示す図で、分配ヘッダーの要部拡大縦断面図。
【図２２】  図２１の要部横断面図。
【図２３】  この発明の実施の形態１０を示す図で、分配ヘッダーの要部拡大縦断面図。
【図２４】  図２３の要部横断面図。
【図２５】  従来の熱交換器のフィン箇所の斜視図。
【図２６】  他の従来の熱交換器のフィン箇所の正面図。
【図２７】  他の従来の熱交換器のフィン箇所の正面図。
【図２８】  他の従来の熱交換器の斜視図。
【符号の説明】
１  熱交換器、２  伝熱管、１２  主流路、１３  分配孔、１４  分配室、１７  液層、１８  第一分流路、１９  第二分流路、２１  分配管、２２  分配管出口孔、２３  分配管室、２８  液面、２９  分岐流路、３１  伝熱管入口孔、３３  伝熱管入口孔、３４  伝熱管入口孔。
【図１】
0003958400.tif 000002
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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