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公開番号2024047522
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-05
出願番号2023037215
出願日2023-03-10
発明の名称熱交換器
出願人三菱重工冷熱株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F28F 13/08 20060101AFI20240329BHJP(熱交換一般)
要約【課題】熱交換効率が高い熱交換器を提供することを目的とする。
【解決手段】熱媒循環路1を構成する熱媒流路15を備える熱交換器10であって、熱媒流路15は、上流側の流下断面積2Sが下流側の流下断面積Sよりも大きい。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
熱媒循環路を構成する熱媒流路を備える熱交換器であって、
前記熱媒流路は、上流側の流下断面積および下流側の流下断面積の一方が他方よりも大きいことを特徴とする熱交換器。
続きを表示（約 530 文字）【請求項２】
前記熱媒流路は、一の流路と、該一の流路から分岐される複数の分岐流路とを備えることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記一の流路は、１つであることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記一の流路および前記複数の分岐流路は、前記熱交換器と熱交換する外部流体が通過する方向に複数配置されている前記熱媒流路の列のうち、同じ列に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記一の流路は、２つの前記分岐流路の間に配設されており、Ｔ字状若しくはＹ字状に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
上流側の流下断面積および下流側の流下断面積の一方は、他方の２倍であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記熱交換器は、熱媒である二酸化炭素を冷却させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項８】
前記熱交換器は、熱媒である超臨界状態の二酸化炭素を冷却させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の熱交換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱媒循環路に用いられる熱交換器に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
冷凍冷蔵・空調など様々な産業分野で熱媒循環路を循環する熱媒と外部流体とを熱交換させるために用いられる熱交換器が知られている。このような熱交換器は、熱媒が循環する熱媒循環路の一部を構成する機器として設けられており、圧縮機によって圧縮された高温高圧の熱媒を凝縮器またはガスクーラ内の熱交換器に通過させて、外部流体を加温することに使用され、あるいは膨張弁よって減圧された低温低圧の熱媒を蒸発器内の熱交換器に通過させて、外部流体を冷却することに使用されている。
【０００３】
このような熱交換器を通過する熱媒と外部流体との熱交換では、熱エネルギを移動させるにあたって、熱媒循環路を構成している熱媒流路の管内壁ばかりでなく、温度境界層または粘性底層を通過させる必要がある。これら温度境界層や粘性底層は、流速が速くなるほどその厚みが薄くなることから、熱媒流路内を流れる熱媒の流速を所定以上の流速に保つことが肝要である。
【０００４】
例えば、特許文献１に示される熱交換器は、熱媒循環路の上流側に接続されるヘッダと、下流側に接続されるヘッダが、並列されている複数の熱媒配管により接続されて構成されている。熱媒配管の流下断面積は、熱媒配管内を流れる熱媒の流速を所定以上に保てるように設計されている。これにより、各熱媒配管では外部流体と効率よく熱交換させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００４－３１７０５６号公報（第２頁、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように特許文献１のような熱交換器にあっては、上流側のヘッダに流入した熱媒が複数の熱媒配管によって分配されることから、同ヘッダに流入した所定質量当たりの熱媒の熱交換効率の向上が図られている。
【０００７】
しかしながら、熱交換器を通過する熱媒は、外部流体との熱交換による温度変化に応じて体積が変化すると管内を通過する流速も変化することから、熱交換器上流側の流速に合わせて熱媒配管の流下断面積を設計すると下流側の熱交換効率が低下し、または熱交換器下流側の流速に合わせて熱媒配管の流下断面積を設計すると上流側の熱交換効率が低下するため、さらなる改良の余地があった。
【０００８】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、熱交換効率が高い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】
前記課題を解決するために、本発明の熱交換器は、
熱媒循環路を構成する熱媒流路を備える熱交換器であって、
前記熱媒流路は、上流側の流下断面積および下流側の流下断面積の一方が他方よりも大きいことを特徴としている。
この特徴によれば、熱交換器を通過する熱媒の体積変化に応じて流下断面積を変更されているため、熱媒の一定以上の流速を保持し、熱交換効率を高めることができる。
【００１０】
前記熱媒流路は、一の流路と、該一の流路から分岐される複数の分岐流路とを備えることを特徴としている。
この特徴によれば、一の流路の流下断面積よりも、複数の分岐流路の流下断面積の合計値を大きくすることができる。このように、上流側の流下断面積および下流側の流下断面積の一方が他方よりも大きい熱媒流路を簡便に構成することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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