JP2000346584A

JP2000346584A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2000346584A
Application number: JP15574399A
Authority: JP
Inventors: Ken Yamamoto; 山本　　憲; Minoru Ota; 稔太田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2000-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】第１流路および第２流路の両端にヘッダパイ
プを配置する熱交換器において、熱交換器の小型化を図
るとともに、熱交換性能を向上させる。【解決手段】第２ヘッダパイプ２２０を第１ヘッダパ
イプ２１０の内部に配置した二重管２００を、熱交換部
１００の両端に備え、第１、第２流路１１０、１２０の
両端の開口部１１０ａ、１２０ａを第１、第２ヘッダパ
イプ２１０、２２０にそれぞれ連通することにより、熱
交換器は熱交換部１００の流体流れ方向に小さくなり、
小型化が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１流路および第
２流路の両端にヘッダパイプを配置する熱交換器に関す
るもので、互いに温度の異なる冷媒同士あるいは冷媒と
水との熱交換を行う熱交換器として好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平５−１９６３７７号公報に
おいて図８に示す熱交換器が提案されている。この従来
技術では、第１流体が流れる第１流路１１０を、第２流
体が流れる第２流路１２０の上下両側に配置するととも
に、この両流路１１０、１２０を図８の紙面垂直方向に
複数配置している。

【０００３】そして、第１流路１１０の両端の開口部１
１０ａは、それぞれ、第１ヘッダパイプ２１０に連通す
る。また、第２ヘッダパイプ２２０は第１ヘッダパイプ
２１０の外部側方に配置されており、第２流路１２０の
両端に、第１ヘッダパイプ２１０を貫通して突出する突
出部１２１ａを備え、この突出部１２１ａの開口部１２
０ａは、それぞれ、第２ヘッダパイプ２２０に連通して
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の熱交換
器では、第２ヘッダパイプ２２０は第１ヘッダパイプ２
１０の外部側方に配置されているので、熱交換器は流体
流れ方向（図８の左右方向）に大きくなる。

【０００５】また、第１ヘッダパイプ２１０外部の突出
部１２１ａおよび第２ヘッダパイプ２２０を流れる第２
流体は、第１流体と熱交換をすることなく外気と熱交換
するので、熱交換器の熱交換性能が悪くなる。

【０００６】本発明は上記点に鑑み、第１流路および第
２流路の両端にヘッダパイプを配置する熱交換器におい
て、熱交換器の小型化を図るとともに、熱交換性能を向
上させることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明では、複数の第１、第２流路
（１１０）、（１２０）から構成される熱交換部（１０
０）と、第１ヘッダパイプ（２１０）および第１ヘッダ
パイプ（２１０）の内部に配置される第２ヘッダパイプ
（２２０）から構成される二重管（２００）とを有し、
この二重管（２００）は、熱交換部（１００）の両端に
それぞれ配置され、第１流路（１１０）の両端の開口部
（１１０ａ）は、それぞれ、第１、第２ヘッダパイプ
（２１０）、（２２０）のいずれか一方に連通し、第２
流路（１２０）の両端の開口部（１２０ａ）は、それぞ
れ、第１、第２ヘッダパイプ（２１０）、（２２０）の
他方に連通することを特徴としている。

【０００８】これにより、第２ヘッダパイプ（２２０）
を、第１ヘッダパイプ（２１０）の内部に配置した二重
管構造を有するので、熱交換器は熱交換部（１００）の
流体流れ方向に小さくなり、小型化が可能である。

【０００９】また、第１、第２流体は、熱交換部（１０
０）の他に、第１、第２ヘッダパイプ内においても熱交
換できるので、熱交換器の熱交換性能を向上させること
ができる。

【００１０】また、請求項２に記載の発明では、第１ヘ
ッダパイプ（２１０）は、第１パイプ（２１１）と、第
２パイプ（２１２）とから構成されることを特徴として
いる。

【００１１】これにより、第２ヘッダパイプ（２２０）
を第２パイプ（２１２）の内部に設置した後に、第１、
第２流路（１１０）、（１２０）を第２パイプ（２１
２）および第２ヘッダパイプ（２２０）に接続し、その
後、第１パイプ（２１１）を第２パイプ（２１２）に接
続することができるので、第２ヘッダパイプ（２２０）
を第１ヘッダパイプ（２１０）の内部に組み付ける作業
を容易にすることができる。

【００１２】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。

【００１４】（第１実施形態）図１は熱交換器の平面
図、図２、３は図１のＡ、Ｂ矢視図、図４（ａ）は図１
のＣ−Ｃ断面図、図５は図２のＤ−Ｄ断面図を示してい
る。

【００１５】１００は、図４（ａ）に示すように、第１
流体が流れる複数の第１流路１１０、および第２流体が
流れる複数の第２流路１２０から構成される熱交換部で
ある。

【００１６】第２流路１２０は、アルミニウム材を押出
成形した断面偏平状の多穴チューブ１２１により形成さ
れ、両端に複数の開口部１２０ａを有している。また、
１１１は、多穴チューブ１２１の側面に配置されて第１
流路の壁面を形成する流路形成部材であり、ろう材が両
面クラッドされたアルミニウム板材をロール成形して、
断面が連続するコの字状に形成されている。そして、連
続するコの字の両端には、多穴チューブ１２１側に延び
る取付片１１１ａがそれぞれ備えられている。そして、
流路形成部材１１１は、多穴チューブ１２１の側面にろ
う付けされ、取付片１１１ａは多穴チューブ１２１の両
端にろう付けされる。これにより、第１流路１１０は、
多穴チューブ１２１の側面と流路形成部材１１１とから
形成され、両端に複数の開口部１１０ａを有している。

【００１７】また、図５に示すように、多穴チューブ１
２１の両端には、流路方向（図５の左右方向）に延びる
突出部１２１ａを備え、これにより、開口部１２０ａは
開口部１１０ａより流路方向の外側に配置されている。

【００１８】なお、熱交換部１００は、流路形成部材１
１１を多穴チューブ１２１にろう付けした後、図１に示
すように渦巻き状に形成される。そして、図１、３に示
すように、１３０は、ろう材が片面クラッドされた帯状
のアルミニウム板材を断面コの字状に曲げ加工された保
持部材であり、この保持部材１３０を熱交換部１００の
互いに重なる部分に、渦巻き軸方向から上下２カ所ずつ
に嵌め合せてろう付けすることにより、熱交換部１００
は渦巻き半径方向に挟まれて保持されている。

【００１９】２００は、第１ヘッダパイプ２１０、およ
び第１ヘッダパイプ２１０の内部に配置される第２ヘッ
ダパイプ２２０から構成される二重管であり、熱交換部
１００の流体流れの両端にそれぞれ配置されている。

【００２０】第１ヘッダパイプ２１０は、軸方向に２分
割された、上下方向に延びる円筒形状のアルミニウム製
の上部パイプ（第１パイプ）２１１と、下部パイプ（第
２パイプ）２１２とから構成されている。上部パイプ２
１１の下端部には半径方向に拡幅された挿入部２１１ａ
が備えられている。そして、第１ヘッダパイプ２１０の
円筒面に長穴が開口するように、上部パイプ２１１の円
筒面には長穴の上半分の穴２１１ｂが設けられ、下部パ
イプ２１２の円筒面には長穴の下半分の穴２１２ａが設
けられている。

【００２１】第２ヘッダパイプ２２０は、アルミニウム
製の上下方向に延びる円筒形状であり、第１ヘッダパイ
プ２１０より細径である。そして、第２ヘッダパイプ２
２０の円筒面には、第１ヘッダパイプの長穴２１１ｂ、
２１２ａと長径が同じ長さである長穴２２０ａが設けら
れている。また、第２ヘッダパイプ２２０の上端部はア
ルミニウム製のキャップ２３０をろう付けすることによ
り閉塞されている。

【００２２】そして、第２ヘッダパイプ２２０の下端部
に、第２ヘッダパイプ２２０の内径と同じ内径のユニオ
ン３００を配置した後、下部パイプ２１２をユニオン３
００に配置する。その際、第２ヘッダパイプ２２０と下
部パイプ２１２との間に図示しないスペーサを配置し
て、下部パイプ２１２をユニオン３００と同心に位置決
めする。

【００２３】次に、図５に示すように、流路形成部材１
１１および多穴チューブ１２１は、下部パイプ２１２の
長穴２１２ａに挿入されるとともに、多穴チューブ１２
１の突出部１２１ａは、第２ヘッダパイプ２２０の長穴
２１０ｂに挿入される。そして、流路形成部材１１１お
よび多穴チューブ１２１に上部パイプ２１１の長穴２１
１ｂを嵌合させるとともに、下部パイプ２１２の上端部
に上部パイプ２１１の挿入部２１１ａを挿入する。

【００２４】そして、図１に示すように、３つのスペー
サ２４０を、第２ヘッダパイプ２２０と上部パイプ２１
１との間に配置して、上部パイプ２１１を半径方向に固
定した後、上部パイプ２１１の上端部に、上部パイプ２
１１の内径と同じ内径のユニオン３１０を配置する。な
お、以上により構成された二重管２００は、ろう付け用
加熱炉内に搬入されて、一体ろう付けされる。

【００２５】以上のように二重管１００が構成されるこ
とにより、第１、第２ヘッダパイプ２１０、２２０の間
には外側流路２１３が形成され、第１ヘッダパイプ内部
には内側流路２２１が形成される。そして、上端部のユ
ニオン３１０は外側流路２１３とのみ連通し、下端部の
ユニオン３００は内側流路２２１とのみ連通する。ま、
第１流路１１０の開口部１１０ａは外側流路２１１に連
通し、第２流路１２０の開口部１２０ａは内側流路２２
１に連通する。

【００２６】以上の構成において本実施形態の第１、第
２流体の流れ経路を説明すると、第１流体は、図２中の
矢印ａに示すように、ユニオン３１０から外側流路２１
３へ流入して、第１流路１１０の一方の開口部１１０ａ
に分配される。そして、第１流路１１０を水平方向に流
れ、他方の開口部１１０ａから外側流路２１３に流れて
集合され、矢印ｂに示すように、ユニオン３１０から流
出する。

【００２７】また、第２流体は、図２中の矢印ｃに示す
ように、ユニオン３００から内側流路２２１へ流入し
て、第２流路１２０の一方の開口部１２０ａに分配され
る。そして、第２流路１２０を水平方向に流れ、他方の
開口部１２０ａから内側流路２２１に流れて集合され、
矢印ｄに示すように、ユニオン３００から流出する。よ
って、図１、５の矢印に示すように、第１流体の流れと
第２流体の流れは対向流である。

【００２８】なお、本実施形態の熱交換器は、水と冷媒
または冷媒同士の熱交換に適用されており、第１流体は
水または低圧状態の冷媒、第２流体は高圧状態の冷媒
（例えばＨＦＣ１３４ａまたはＣＯ₂）である。よっ
て、第１ヘッダパイプ２１０に比べて第２ヘッダパイプ
２２０の方が内部流体の圧力に対する耐圧が大きいの
で、高圧の第２流体を内側流路２２１に流している。

【００２９】このように、第１実施形態によれば、第２
ヘッダパイプ２２０は、第１ヘッダパイプ２１０の内部
に配置されているので、熱交換器は流体流れ方向（図５
の左右方向）に小さくなり、小型化が可能である。

【００３０】また、第１ヘッダパイプ２１０は、上部パ
イプ２１１と下部パイプ２１２とから構成されるため、
第２ヘッダパイプ２２０を第２パイプ２１２の内部に設
置した後に、第１、第２流路１１０、１２０を第２パイ
プ２１２および第２ヘッダパイプ２２０に接続し、その
後、第１パイプ２１１を第２パイプ２１２に接続するこ
とができるので、第２ヘッダパイプ２２０を第１ヘッダ
パイプ２１０の内部に組み付ける作業を容易にすること
ができる。

【００３１】（第２実施形態）図４（ｂ）は第２実施形
態を示す。上述の第１実施形態では、第１流路１１０
は、多穴チューブ１２１の側面と、断面が連続するコの
字状に形成された流路形成部材１１１とから形成されて
いるが、第２実施形態では、流路形成部材１１１は、ろ
う材が片面クラッドされたアルミニウム板材を曲げ加工
して、断面が溝形状に形成されており、ろう材は溝形状
の内側に配置されている。また、第１実施形態と同様の
多穴チューブ１２１の一方の側面には、複数の突条１２
１ａが一体に形成されている。そして、複数の突条１２
１ａは流路形成部材１１１の溝形状の内側に配置され、
突条１２１ａの先端は流路形成部材１１１にろう付けさ
れる。

【００３２】これにより、多穴チューブ１２１の側面、
突条１２１ａおよび断面が溝形状の流路形成部材１１１
から複数の第１流路１１０を形成するので、流路形成部
材１１１の形成が容易になり、生産性を向上させること
ができる。

【００３３】（第３実施形態）図４（ｃ）は第３実施形
態を示す。前述の第１、第２実施形態では、アルミニウ
ム板材から流路形成部材１１１を形成しているが、第３
実施形態では、流路形成部材１１１はアルミニウム材を
押出成形して、断面が連続するコの字状に形成されてい
る。そして、流路形成部材１１１は、第１実施形態と同
様の多穴チューブ１２１の側面に接合され、この接合面
に粉末のフラックスおよびろう材を添付してろう付けす
る。

【００３４】これにより、押出成形された流路形成部材
１１１および多穴チューブ１２１から複数の第１流路１
１０を形成するので、流路形成部材１１１の形成が容易
になり、生産性を向上させることができる。

【００３５】（第４実施形態）図６は第４実施形態を示
す。前述の第１実施形態では、熱交換部３を渦巻き状に
形成しているが、第４実施形態では、第１、第２流路１
１０、１２０が直線状になるように、熱交換部３を図６
の左右方向に延びるように形成している。これにより、
本実施形態の熱交換器は図６（ａ）の紙面上下方向に小
型化できる。

【００３６】（第５実施形態）図７は第５実施形態を示
す。前述の第１〜第４実施形態では、多穴チューブ１２
１の一方の側面のみに流路形成部材１１１を接合してい
るが、第５実施形態では、多穴チューブ１２１の他方の
側面にも流路形成部材１１１を接合して、第２流路１２
０の両側面に第１流路１１０を配置する。そして、両側
面の第１流路１１０の開口部１１０ａを外側流路２１３
にそれぞれ連通させ、第２流路１２０の開口部１２０ａ
を内側流路２２１にそれぞれ連通させることができる。

【００３７】（他の実施形態）また、前述の第１〜第５
実施形態では、第１流路１１０の両端の開口部１１０ａ
をそれぞれ外側流路２１３に連通させ、第２流路１２０
の両端の開口部１２０ａをそれぞれ内側流路２２１に連
通させているが、第１流路１１０の一方の開口部１１０
ａを外側流路２１３に連通させ、他方の開口部１１０ａ
を内側流路２２１に連通させ、第２流路１２０の一方の
開口部１２０ａを外側流路２１３に連通させ、他方の開
口部１２０ａを内側流路２２１に連通させてもよい。

【００３８】また、上述の実施形態では、第１流体の流
れと第２流体の流れは対向流であるが、平行流にしても
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す熱交換器の平面図
である。

【図２】図１のＡ矢視図である。

【図３】図１のＢ矢視図である。

【図４】（ａ）は図１のＣ−Ｃ断面図である。（ｂ）は
本発明の第２実施形態を示す熱交換部の断面図である。
（ｃ）は本発明の第３実施形態を示す熱交換部の断面図
である。

【図５】本発明の第１実施形態を示すもので、図２のＤ
−Ｄ断面図である。

【図６】本発明の第４実施形態を示すもので、（ａ）は
平面図である。（ｂ）は図６（ａ）のＤ矢視図である。

【図７】本発明の第５実施形態を示すもので、熱交換器
の要部断面図である。

【図８】従来技術における熱交換器の要部断面図であ
る。

【符号の説明】

１００…熱交換部、１１０…第１流路、１１０ａ…開口
部、１２０…第２流路、１２０ａ…開口部、２００…二
重管、２１０…第１ヘッダパイプ、２１１…上部パイ
プ、２１２…下部パイプ、２２０…第２ヘッダパイプ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１流体が流れる複数の第１流路（１１
０）、および第２流体が流れる複数の第２流路（１２
０）から構成される熱交換部（１００）と、第１ヘッダパイプ（２１０）、および前記第１ヘッダパ
イプ（２１０）の内部に配置される第２ヘッダパイプ
（２２０）から構成される二重管（２００）とを有し、前記二重管（２００）は、前記熱交換部（１００）の流
体流れの両端にそれぞれ配置され、前記第１流路（１１０）の両端の開口部（１１０ａ）
は、それぞれ、前記第１、第２ヘッダパイプ（２１
０）、（２２０）のいずれか一方に連通し、前記第２流路（１２０）の両端の開口部（１２０ａ）
は、それぞれ、前記第１、第２ヘッダパイプ（２１
０）、（２２０）の他方に連通することを特徴とする熱
交換器。
【請求項２】前記第１ヘッダパイプ（２１０）は、軸
方向に２分割された第１パイプ（２１１）と、第２パイ
プ（２１２）とから構成されることを特徴とする請求項
１に記載の熱交換器。