JP2000329487A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 媒体流路中央近傍を通流する媒体の熱交換率
を向上し、熱交換性能の向上を可能とする熱交換器を提
供することを目的とする。 【解決手段】媒体が通流するチューブ２を備えた熱交換
器１において、前記チューブ２の媒体流路２０は、対向
する内面の一方から他方に向けて突出する突部２１を備
え、前記突部の高さｈ１は、媒体流路２０の対向する両
面の間隔Ｈと、前記突部２１の高さｈ１は、ｈ１＞１／
３Ｈの関係にある熱交換器である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換サイクルに
用いられる熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来において、車両用の空調装置に用い
られる熱交換器は、例えば、複数のチューブと、前記チ
ューブ間にフィンを備え、前記チューブとフィンが交互
に積層され、前記チューブ端部がヘッダパイプに連通さ
れたパラレルフロータイプの熱交換器や、蛇行状のチュ
ーブ間にフィンを介装し、前記チューブ端部をヘッダパ
イプに連通したサーペンタインタイプ等の熱交換器が用
いられている。

【０００３】これらの熱交換器に用いられるチューブ
は、例えば、平板状のブレージングシートを折曲げて又
は重ね合わせて形成された断面扁平形状のチューブや、
金型用いた押し出しチューブ等が用いられている。

【０００４】これらのチューブは、チューブ内部に媒体
を通流する一又は複数の媒体流路を備えている。これら
の熱交換器に媒体が流入すると、熱交換器間を前記媒体
が通流する際に外気との交換が行われる。

【０００５】例えば、凝縮器の場合、熱交換器の流入口
から熱交換器に流入した高温高圧の媒体は、熱交換器を
通流する際に間に外気と熱交換し、熱交換器の流出口近
傍においては、冷却された液体媒体となって流出する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来において、押し出
し成形によって形成されたチューブの媒体流路は、金型
の形状によって、例えば、その断面形状が矩形状となる
場合が多かった。通流する媒体の熱は、媒体流路から伝
熱されて外気と熱交換するため、媒体流路を構成するチ
ューブ内面と接触しない媒体流路中央部付近を通流する
媒体は、その伝熱率が悪いという問題があった。

【０００７】前述したような熱交換器、例えば、凝縮器
の場合は、熱交換器に流入した媒体は、外気と熱交換さ
れるにしたがって、気体媒体から液体媒体となる量が増
大し、液化した媒体の表面張力又は付着力等によって、
媒体流路の内面に沿って液体媒体が通流する。このた
め、気体媒体又は気液混合状態の媒体は、前記液体媒体
よりも媒体流路の中央部近傍を通流することとなり、媒
体流路の中央部近傍を通流する気体媒体及び気液混合状
態の媒体は、冷媒流路内面に沿って通流する液体媒体に
よって、その熱交換が妨げられるという問題を生じる。

【０００８】また、液体媒体によって気体媒体の熱交換
が妨げられてしまうと、気体媒体は熱交換されないま
ま、熱交換サイクルを循環することとなってしまい、熱
交換サイクル全体の熱交換性能も低下するという問題が
生じる。

【０００９】そこで、本発明は前記問題点に鑑みて、媒
体流路中央近傍を通流する媒体の熱交換率を向上し、熱
交換性能の向上を可能とする熱交換器を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願第１請求項に記載し
た発明は、媒体が通流するチューブを備えた熱交換器に
おいて、前記チューブの媒体流路は、対向する内面の一
方から他方に向けて突出する突部を備え、前記媒体流路
の対向する両面の間隔Ｈと、前記突部の高さｈは、ｈ＞
１／３Ｈの関係にある熱交換器である。

【００１１】このように、媒体が通流するチューブの媒
体流路に対向する内面の一方から他方へ向けて所定高さ
の突部を形成すると、媒体流路の中心部分を通流する媒
体は、前記突部を介して外気と熱交換するため、熱交換
性能が向上する。前記突部高さｈは、媒体流路の対向す
る両面の間隔Ｈとｈ＞１／３Ｈの関係にあるため、この
突部は、媒体流路の中央近傍まで到達し、媒体流路の内
面に沿って通流する媒体によって媒体流路の中央近傍を
通流する媒体の伝熱が妨げられた場合であっても、前記
突部を介して、媒体流路の中央近傍を通流する媒体から
伝熱するため、熱交換効率の向上が図られる。

【００１２】例えば、熱交換器が凝縮器であった場合、
熱交換器に流入した媒体が熱交換されるにしたがって液
化し、この液体媒体が、前記突部と突部の間に液体の表
面張力又は付着力によって引き込まれ、前記突部の先端
部分が媒体流路の中央近傍を通流する気体媒体又は気液
混合状態の媒体と接触部付近を通流する気体媒体又は気
液混合状態の媒体と接触し、この突部から媒体の伝熱が
行われるため、熱交換率が向上する。

【００１３】本願第２請求項に記載した発明は、媒体が
通流するチューブを備えた熱交換器において、前記チュ
ーブの媒体流路は、対向する内面の一方から他方へ向け
て突出する突部と、前記対向する内面の前記他方から前
記一方に向けて突出する突部を備え、前記媒体流路の対
向する両面の間隔Ｈ、前記突部高さｈ及びｈ′は、ｈ＋
ｈ′≧２／３Ｈの関係にある熱交換器である。

【００１４】このように、媒体が通流するチューブの媒
体流路に、対向する両内面の一方から他方の面に向けて
突出する突部の高さｈ，ｈ′の高さは、対向する両面の
間隔Ｈと、ｈ＋ｈ′≧２／３Ｈの関係にあるため、前記
突部が媒体流路の中央近傍を通流する媒体と接触して伝
熱し、外気と媒体の熱交換率を向上する。

【００１５】また、熱交換器が凝縮器である場合、熱交
換器に流入した気体媒体又は気液混合状態の媒体が液化
し、液化した媒体が液体の表面張力又は付着力によっ
て、媒体流路内面に沿って通流し、この液体媒体よりも
媒体流路の中央近傍を通流する媒体が、前記液体媒体に
よって伝熱が妨げられる場合であっても、前記突部が媒
体流路の中央近傍を通流する媒体まで到達し、この媒体
と接触して伝熱するため、伝熱率を向上することがで
き、熱交換性能が向上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の具体例を図面に基
づいて説明する。

【００１７】図１は、本例の熱交換器の概略構成を示す
図である。

【００１８】図１に示すように、本例の熱交換器１は、
一対のヘッダパイプ４，５を備え、前記ヘッダパイプ
４，５間に断面扁平形状のチューブ２と、平行に積層し
たチューブ２間にフィン３を介して複数段平行に積層
し、前記チューブ２の端部をヘッダパイプ４，５に挿入
して、媒体が連通可能となるように形成している。

【００１９】本例のチューブ２は、金型を用いた押し出
し成形によって形成するものである。

【００２０】図２は、前記チューブ２の端部断面を示す
平面図である。

【００２１】図２に示すように、本例のチューブ２は、
複数の冷媒流路２０が形成され、この冷媒流路２０の上
下に対向する内面の一方の面２４から他方の面２５に向
けて突部２１を備えている。

【００２２】この突部２１は、突部２１の高さｈ１が、
チューブ２の上下扁平面間に形成された冷媒流路の上下
の間隔Ｈと以下の関係になるように形成する。

【００２３】（１） ｈ１＞１／３Ｈ すなわち、前記（１）式に示すように、媒体流路の一方
の面から他方の面に向けて突出する突部２１の高さｈ１
が、両面の間隔Ｈの１／３Ｈの高さよりも高いと前記突
部２１は、媒体流路２０の間隔Ｈの中心を通る仮想線
（図中Ｘ）の近傍に到達する。

【００２４】従って、前記突部２１は、媒体流路２０の
間隔Ｈの中央近傍（間隔Ｈの中心の仮想線Ｘの近傍領
域）を通流する媒体と接触し、媒体流路の中央近傍を通
流する媒体から伝熱して、外気との熱交換が行われる。

【００２５】例えば、熱交換器１が凝縮器であった場合
に、本例のチューブ２に流入した媒体が、外気と熱交換
されるに従って液化し、この液体媒体の表面張力又は付
着力によって、媒体流路２０の内面に沿って液体媒体が
通流して、液化された媒体以外の媒体の伝熱が妨げられ
る場合であっても、前記突部２１が、前記媒体流路２０
の中央近傍付近まで到達するため、この突部２１を介し
て媒体から伝熱し、外気と熱交換するため、熱交換器の
熱交換性能を向上できる。

【００２６】次に本発明の他の具体例について説明す
る。

【００２７】図３は、前記熱交換器１に用いるチューブ
２の他の具体例を示し、本例に示すチューブ２は、複数
の冷媒流路２０を備えている。

【００２８】この冷媒流路２０は、冷媒流路の上下に対
向する内面の一方から他方に向けて突出する突部２２
と、前記他方から前記一方に向けて突出する突部２２′
を備えている。

【００２９】この突部２２及び２２′の高さをｈ２及び
ｈ２′とし、この突部２２及び２２′の高さｈ２及びｈ
２′の高さと上下の両面の間隔Ｈを以下の関係となるよ
うに形成する。

【００３０】（２） ｈ２＋ｈ２′≧２／３Ｈ すなわち、冷媒流路の上下両面の間隔Ｈと、冷媒流路の
上下面の一方の面から他方の面に向けて突出する突部の
高さが前記（２）式の関係にあると、前記突部２２，２
２′が、媒体流路２０の中央近傍（間隔Ｈの中心の仮想
線Ｙの近傍領域）を通流する媒体と接触するため、この
突部２２，２２′を介して媒体から伝熱して外気と熱交
換し、従来において熱交換性能が低下していた媒体流路
２０の中央近傍を通流する媒体の伝熱率が向上し、熱交
換性能が向上する。

【００３１】また、図４に示すように、他の具体例とし
て、突部２３，２３′は、互いにその先端部が接触しな
いように交互に対向する冷媒流路２０の内面に向けて突
出している。

【００３２】従って、前記突部２３，２３′の高さｈ
３，ｈ３′をｈ３＋ｈ３′≧１／２Ｈの関係式で表され
る高さとした場合においても、突部２３，２３′によっ
て、媒体流路２０が分断することなく、媒体流路２０内
を媒体が通流する。

【００３３】このように、熱交換器のチューブの媒体流
路に突部を設けた場合、突部を設けた媒体流路の流体直
径は１．８ｍｍを超えないことが望ましい。

【００３４】このように、媒体流路の流体直径が１．８
ｍｍを超えない大きさとすると、媒体流路内を通流する
媒体の伝熱率が向上し、効率的な熱交換が行われる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、媒体が
通流するチューブを備えた熱交換器において、前記チュ
ーブの媒体流路は、対向する内面の一方から他方に向け
て突出する突部を備え、前記対向する両面の間隔Ｈと、
前記突部の高さｈは、ｈ＞１／Ｈ３の関係にある熱交換
器である。

【００３６】また、前記チューブの媒体流路は、対向す
る内面の一方から他方へ向けて突出する突部と、前記対
向する内面の他方から一方に向けて突出する突部を備
え、前記対向する両面の間隔Ｈ、前記突部高さｈ及び
ｈ′は、ｈ＋ｈ′≧２／３Ｈの関係にある熱交換器であ
る。

【００３７】このように、媒体が通流するチューブの媒
体流路に対向する内面の一方から他方へ向けて所定高さ
の突部を形成すると、媒体流路の中央近傍を通流する媒
体と接触して伝熱し、外気と熱交換するため、熱交換性
能が向上する。

【００３８】熱交換器が凝縮器であった場合、熱交換器
内に流入した媒体が熱交換されるにしたがって液化し、
媒体流路内面に沿って通流する液体媒体によって、チュ
ーブの中央近傍を通流する媒体の伝熱が妨げられる場合
であっても、前記突部を介して伝熱するため、熱交換器
の熱交換性能を向上することができる。

【００３９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体例に係り、熱交換器の概略構成を
示す正面図である。

【図２】本発明の具体例に係り、チューブの端面を示す
図である。

【図３】本発明の他の具体例に係り、チューブの端面を
示す図である。

【図４】本発明の他の具体例に係り、チューブの端面を
示す図である。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ２ チューブ ３ フィン ４ ヘッダパイプ ５ ヘッダパイプ ２０ 媒体流路 ２１ 突部 ２２ 突部 ２２′ 突部 ２３ 突部 ２４ 媒体流路内面 ２５ 冷媒流路内面 Ｈ 媒体流路の内面の間隔 Ｘ 仮想線 Ｙ 仮想線 ｈ１ 突部高さ ｈ２ 突部高さ ｈ２′ 突部高さ ｈ３ 突部高さ ｈ３′ 突部高さ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 媒体が通流するチューブを備えた熱交換
   器において、 前記チューブの媒体流路は、対向する内面の一方から他
   方に向けて突出する突部を備え、 前記媒体流路の対向する両面の間隔Ｈと、前記突部の高
   さｈは、 ｈ＞１／３Ｈ の関係にあることを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 媒体が通流するチューブを備えた熱交換
   器において、 前記チューブの媒体流路は、対向する内面の一方から他
   方へ向けて突出する突部と、前記対向する内面の前記他
   方から前記一方に向けて突出する突部を備え、 前記媒体流路の対向する両面の間隔Ｈ、前記突部高さｈ
   及びｈ′は、 ｈ＋ｈ′≧２／３Ｈ の関係にあることを特徴とする熱交換器。
3. 【請求項３】 前記熱交換器は、凝縮器であることを特
   徴とする前記請求項１又は２記載の熱交換器。