JP2001255095A

JP2001255095A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2001255095A
Application number: JP2000071400A
Authority: JP
Inventors: Mutsumi Fukushima; 睦福島; Soichi Kato; 宗一加藤; Muneo Sakurada; 宗夫桜田
Original assignee: Zexel Valeo Climate Control Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2001-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】タンクの入口側通路から各チューブへの冷媒
の流れる量を均等とするものである。【解決手段】通風方向に並設のチューブ２，２とフィ
ン３を交互に配し、前記チューブ２，２の一端にタンク
５，６を配し、一方のタンク６は入口側通路９と出口側
通路１０に分けられている。一方の入口側通路９内には
長手方向に分配板２０が配され、該分配板２０には、径
の異なる多数の連通孔２３が形成され、該連通孔２３を
介して入口パイプ接続通路２２からチューブ接続通路２
１に冷媒が流される。これにより、チューブ接続通路２
１の全ての部位で冷媒量が均等に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、特に冷媒が流さ
れエバポレータとして利用される熱交換器に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷却作用を司るエバポレータとし
ての熱交換器は、例えば、特開平９−１５９３１６号公
報、特開平８−５２６８号公報に示すように、互いに平
行する一対のタンクと、この一対のタンクに多数のチュ
ーブの一端が挿入されたものが公知で、一方のタンクへ
冷媒が流入され、そして各チューブを通り他方のタンク
へ流れ、該他方のタンクから外部の冷房サイクルへ流出
していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような一対のタン
クと多数のチューブが別体構成の熱交換器では、冷媒が
流入される入口パイプが一方のタンクに、冷媒が流出す
る出口パイプが他方のタンクに接続され、入口パイプと
タンクとの接続位置及び出口パイプとタンクとの接続位
置によりチューブに流れ込む冷媒の量に差が生じてい
る。例えば、出入口をタンクの中央に接続した場合、中
央に近い程冷媒がエバポレータに入ってから出るまでの
通路長が短くなるので、中央に近い程通路抵抗が小さく
なる。そのため、中央に近いチューブ程冷媒の流れる量
が多くなってしまう。

【０００４】また、同様な理由により、出入口タンクの
一端に接続した場合、出入口を接続した端に近い程チュ
ーブに流れ込む冷媒の量が多くなっている。このように
入口パイプとのタンクとの接続位置から、各チューブに
流れる冷媒量は変化し、以て熱交換器の温度分布を不均
一にしていた。

【０００５】このためこの発明では、冷媒の流入及び流
出位置、即ち入口及び出口パイプのタンクへの接続位置
がどのような位置であっても、冷媒の各チューブへの流
入量を均一化することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る熱交換器
は、チューブとフィンを交互に積層し、該チューブの両
端にタンクを設けた熱交換器において、前記一端側のタ
ンクは入口側通路とその他の通路が設けられ、前記入口
側通路は分配板が長手方向に添って配されて該入口側通
路が２分割されて入口パイプが接続される入口パイプ接
続通路と、それに連なりチューブに接続のチューブ接続
通路とに分けられると共に、該分配板に流通抵抗の異な
る開口を形成したことにある（請求項１）。

【０００７】このため、入口パイプから流入される冷媒
が、一端側のタンクの入口側通路の入口パイプが接続さ
れる入口パイプ接続通路に入り、それから分配板に形成
の流通抵抗の異なる開口を介してチューブに接続のチュ
ーブ接続通路の全ての部位に冷媒が均等に流され、そし
て各チューブに均等に冷媒が分配される。

【０００８】前記流通抵抗の異なる開口として、径の異
なる孔を多数形成したこと（請求項２）や、長孔を形成
し該長孔の開口面積を長手方向に添って異ならしめたこ
とにある（請求項３）。

【０００９】さらに、他端側のタンク即ちＵターン側に
は整流板が長手方向に添って配されて２分割されて入口
側通路と出口側通路に分けられると共に、該整流板には
開口を形成したことにある（請求項４）。この整流板に
形成の開口として、開口面積が均一又は異なる溝を多数
形成したことにある（請求項５）。

【００１０】これにより、他端側のタンク即ちＵターン
側のタンクにあっても、整流板があって、この整流板に
形成の開口を介して流入側通路から流出側通路に均等な
流量となって前記請求項１記載の分配板と相俟って各チ
ューブに均等に冷媒が分配される。

【００１１】そして、この整流板にオイル戻し通路を形
成したことにある（請求項６）。これにより、冷媒中に
含まれるオイルがタンク内に溜まるのを防ぐことができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面にもとづいて説明する。

【００１３】図１乃至図３において、熱交換器１は、例
えば２パスの熱交換器で、通風方向に前後するチューブ
２，２とコルゲート状のフィン３とを交互に積層すると
共に、その積層方向の両端にエンドプレート４を配し、
別体の上方及び下方のタンク５，６が各チューブ２，２
の長手方向両端に連通するようにろう付されている。

【００１４】チューブ２は、一枚の板材をロールフォー
ミング成形により製造され、断面が扁平形状となってお
り、断面方向に見て一対の円弧部と一対の直線部とより
成り、一方の円弧部は巻き締めにより形成された接合部
を持っている。

【００１５】下方のタンク６は、独立して設けられた入
口側通路９と出口側通路１０を備えると共に、その一方
側にチューブ２，２が挿入される一対の挿入孔１１，１
１が等間隔で多数形成されている。そして、長手方向両
端に閉塞板１４，１４が前記各通路９，１０を閉塞する
ため長孔１３を介して挿入されている。なお、入口側通
路９と出口側通路１０とには、冷凍サイクルに接続する
入口パイプ１７と出口パイプ１８がそれぞれ接続されて
いる。

【００１６】前記入口側通路９は、特に図２に示すよう
に、その内部で長手方向に分配板２０が配されて上下に
チューブ接続通路２１と入口パイプ接続通路２２とに分
けられている。この入口パイプ接続通路２２に入口パイ
プ１７の端が、チューブ接続通路２１にチューブ２の端
がそれぞれ接続されている。

【００１７】入口側通路９を分配する前記分配板２０に
は、多数の連通孔２３が開口され、その開口径が異なら
されている。即ち、図４に示すように、連通孔２３は最
も端にある入口パイプ１７の接続孔２５側から小さな
径、次に中位の径、そして大きな径に形成されている。

【００１８】従って、冷媒は入口パイプ１７から流入
し、入口パイプ接続通路２２内に至り、その中を長手方
向に添って流れ、各径の異なる連通孔２３よりチューブ
接続通路２１に入り込むが、連通孔２３の径が入口パイ
プ側が小さく、徐々に大きくなっているから入口パイプ
１７の接続位置が図面上左端にあろうともチューブ接続
通路２１内の全ての部位でほぼ均等に冷媒量が供給され
る。従って、各チューブ２への冷媒量は等しく流れるよ
うになる。なお、図示しないが、入口パイプ１７は必ず
しも端ばかりでなく、中央にある場合には中央付近に小
さな径、中位の径、大きな径となることは勿論である。

【００１９】このようなタンク６は、アルミニウム合金
材が用いられ、押し出し成形されて製造されているもの
で、この実施の形態では、中央に隙間１５を持ち左右に
前記した入口側通路９と出口側通路１０が形成され、両
通路間は完全に分離され、両通路９，１０は独立されて
いる。前記入口側通路９の入口パイプ接続通路２２とチ
ューブ接続通路２１との断面積比は、１：１〜１．３ぐ
らいが良いし、また出口側通路１０と入口パイプ接続通
路２２との断面積比は、該入口パイプ接続通路２２を１
とすると１：１．４〜５．０ぐらいが良い。

【００２０】また、このタンク６とチューブ２とは、炉
中ろう付されるが、タンク６が押し出し成形のためにろ
う材層を外面に持っていないため、図示しないが、ろう
材シートを介在しながら挿入孔１１にチューブ２が挿入
されるものである。なお、ろう材シートの代わりにタン
ク６の表面にろう材を塗布しても良いものである。ま
た、前記流通抵抗の異なる開口として、長孔を形成し、
該長孔の開口面積を長手方向に添って異ならしめても良
い。

【００２１】上方（Ｕターン側）のタンク５は、図１、
図５に示すように、長手方向に２つに分離され、一方の
流入側通路２７が形成され、他方に流出側通路２８が形
成され、その一方にチューブ２，２が挿入される一対の
挿入孔２９が等間隔で多数形成されている。このタンク
５はアルミ合金材が用いられ、押し出し成形されて製造
されるが、整流板３１は細長い板を後から長手方向に挿
入することで構成され、流入側通路２７から流出側通路
２８へ流れるための多数の連通溝３２を有している。そ
してタンク５には、その長手方向両端に閉塞板３０が各
通路２７，２８を閉塞するため長孔（図示せず）を介し
て挿入されている。

【００２２】連通溝３２は、図６に示されるように、整
流板３１の上方に均等の開口面積の連通溝３２が多数形
成されている。この連通溝３２もまた各チューブ２に流
れる冷媒量の片寄りを防いで、チューブに流れる量を均
等化するためのものである。なお、図５のように、上方
のタンク５が上方に配される場合には、整流板３１の下
方にオイル溜まりを防ぐ複数のオイル戻し溝３３が形成
されているが、前記上方（Ｕターン側）のタンク５が下
方に配されるように使用される場合には、図７に示すよ
うに、連通溝３２は整流板３１に下方に形成されるの
で、オイル戻し溝は不要となるものである。なお、整流
板３１にあっても、必要によっては図８に示すように、
形成される連通溝３２の開口面積を徐々に大きい方へ又
は小さい方へ変更するようにして、冷媒の各チューブ２
に流れる量の均等化の働きをさせることができる。

【００２３】前記した上方のタンク５と下方のタンク６
とは、その表面に亜鉛Ｚｎを溶射したり、あるいは２層
押し出しにより外面に犠牲腐食層を形成して耐食性を向
上させている。

【００２４】図９及び図１０において、この発明の下方
のタンク６への冷媒の流入経路、即ち入口パイプ１７の
入口パイプ接続通路２２の配置例が示されている。図９
では、下方のタンク６は、前記例と異なり入口側通路９
と出口側通路１０が隔壁３５を介して分離且つ独立して
形成されている。入口側通路９には長手方向ではあるが
分配板２０が縦に配され、反隔壁３５側に入口パイプ接
続通路２２が、そして隔壁側にチューブ接続通路２１が
形成されている。また、図１０では反隔壁３５側にチュ
ーブ接続通路２１が、そして隔壁３５側に入口パイプ接
続通路２２がそれぞれ形成されている。

【００２５】図１１、図１２、図１３において、図１１
に示すように、熱交換器１を前記した図１とは逆に設置
した例における蒸発器として利用した時の中央部分で水
平方向位置での表面温度を測定してみると、図１３のよ
うな特性となり、全ての部位において表面温度は均等で
あった。したがって、冷媒は各チューブに均等に流れて
いることが推定される。なお、図１２は、分配板と整流
板を用いない例における中央部分で水平方向位置での表
面温度を測定した例である。この測定結果を見ると、出
入口パイプ接続側に近い部位における表面温度は低い
（所定の温度）が反出口側に行くにつれて表面温度は高
くなり、冷媒の流れの片寄りがあることが明らかで、通
過する空気を均等に冷却することが出来ない欠点を有し
ているものである。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、入口
パイプが入口側通路の入口パイプ接続通路のどの位置に
接続されていても、流通抵抗の異なる開口を介してチュ
ーブが接続されるチューブ接続通路の全ての部位に冷媒
量が均等に供給される。これにより、各チューブに均等
に冷媒が流されるものである。

【００２７】また、他端側のタンクであるＵターン側の
タンクにある整流板にある流通抵抗の異なる開口を通る
ことから、該Ｕターン側のタンク内でも均等な分配量に
なるように調整される。

【００２８】更に、整流板に形成のオイル戻し通路を介
して冷媒比して重いオイルをスムーズに戻すことが出来
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る熱交換器の斜視図である。

【図２】同上の下方のタンクの一部拡大断面図である。

【図３】同上の下方のタンクの図２に示す例とは切断方
向を異にする断面図である。

【図４】同上の下方のタンクの入口パイプ接続通路の横
断面図である。

【図５】上方のタンク（Ｕターン側のタンク）の断面図
である。

【図６】整流板の平面図である。

【図７】整流板の他の実施の形態の平面図である。

【図８】整流板の更に他の実施の形態の平面図である。

【図９】下方のタンクにあって、入口側通路と出口側通
路との間に隙間を持たない例おけるチューブ接続通路と
入口パイプ接続通路の配置例の断面図である。

【図１０】同上図８と同じ例におけるチューブ接続通路
と入口パイプ接続通路との他の配置例の断面図である。

【図１１】本願発明の温度測定時における熱交換器の設
定例で、図１の状態とは逆設置状態を示した正面図であ
る。

【図１２】分配板及び整流板を持たない状態で熱交換器
を測定した例の特性線図である。

【図１３】本願発明の分配板及び整流板を持った熱交換
器の温度測定特性線図である。

【符号の説明】

１熱交換器２チューブ３フィン５上方のタンク６下方のタンク９入口側通路１０出口側通路１５隔壁１７入口パイプ１８出口パイプ２０分配板２１チューブ接続通路２２入口パイプ接続通路２３連通孔２７流入側通路２８流出側通路３１整流板３２連通溝３３オイル戻し溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桜田宗夫埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地株式会社ゼクセル江南工場内Ｆターム(参考） 3L065 DA13 3L103 AA18 CC18 DD08 DD17 DD32 DD34 DD43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チューブとフィンを交互に積層し、該チ
ューブの両端にタンクを設けた熱交換器において、前記一端側のタンクは入口側通路とその他の通路が設け
られ、前記入口側通路は分配板が長手方向に添って配さ
れて該入口側通路が２分割されて入口パイプが接続され
る入口パイプ接続通路と、それに連なりチューブに接続
のチューブ接続通路とに分けられると共に、該分配板に
流通抵抗の異なる開口を形成したことを特徴とする熱交
換器。
【請求項２】流通抵抗の異なる開口として、径の異な
る連通孔を多数形成したことを特徴とする請求項１記載
の熱交換器。
【請求項３】流通抵抗の異なる開口として、長孔を形
成し、該長孔の開口面積を長手方向に添って異ならしめ
たことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項４】他端側のタンクには、整流板が長手方向
に添って配されて該タンクが２分割されて流入側通路と
流出側通路に分けられると共に、該整流板には開口を形
成したことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項５】開口として、開口面積が均一又は異なる
連通溝を多数形成したことを特徴とする請求項４記載の
熱交換器。
【請求項６】整流板には、オイル戻し通路を形成した
請求項４記載の熱交換器。