JP2001255096A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JP2001255096A
JP2001255096A JP2000071412A JP2000071412A JP2001255096A JP 2001255096 A JP2001255096 A JP 2001255096A JP 2000071412 A JP2000071412 A JP 2000071412A JP 2000071412 A JP2000071412 A JP 2000071412A JP 2001255096 A JP2001255096 A JP 2001255096A
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JP
Japan
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tube
heat exchanger
tubes
height
flow direction
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000071412A
Other languages
English (en)
Inventor
Mutsumi Fukushima
睦 福島
Soichi Kato
宗一 加藤
Muneo Sakurada
宗夫 桜田
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Valeo Thermal Systems Japan Corp
Original Assignee
Zexel Valeo Climate Control Corp
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器の熱交換効率の向上を図るものであ
る。 【解決手段】 空気の流れ方向に対して前後する複数の
チューブを配し、該前後のチューブをフィンを介して交
互に積層し、少なくともチューブの一端にタンクを有し
ており、前記した前後するチューブの空気の流れ方向に
対して前方側にあるチューブ高さを後方側にあるチュー
ブ高さにより薄くしたものである。

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
れて冷却作用を行うエバポレータとしての熱交換器に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、特開平9−159316号公報に
示すように、タンクとチューブエレメントを別体として
積層型エバポレータが開発されている。この積層型エバ
ポレータのチューブエレメントは、2枚の金属板の凹面
を互いに向き合わせて最中状の組合せて構成され、その
内部にU字状の冷媒通路が形成されている。このチュー
ブエレメントは、フィンを介して多数積層され、下記す
る構成のタンクにその下端を挿入している。
【0003】また、タンクは樋状の天板と底板を組み合
わせて構成され、このタンクを構成する天板に形成の複
数のスリット状接続孔に前記チューブエレメントの下端
を挿入して炉中ろう付して該チューブエレメントとタン
クを一体化していた。
【0004】近年、新たなる構成の熱交換器として、空
気の流れ方向に対して前後する複数のチューブを配し、
このチューブの両端にタンクを取付けて構成し、一方の
タンクの入口側通路から冷媒が供給され、後方側のチュ
ーブを介して他方のタンクに流れ、ここで方向を変えて
再び前方側のチューブを流れ、出口側通路に至り、外部
機器へ流出させる作用を行うものが提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような熱交換器で
も、近年環境問題等から機能を向上させ、更に小型化、
軽量化が求められている。特に、より薄幅な熱交換器が
車両レイアウト上求められるようになってきており、そ
れに伴い内部を流れる冷媒の通路幅も小さくなり、通路
抵抗が従来の厚幅のものに比べて上昇してしまう。また
性能確保のため、フィンピッチが小さくなる傾向があ
り、通気抵抗が従来のものに比べて上昇してしまう。
【0006】この発明は、空気の流れ方向に対して前後
に複数のチューブを持つ熱交換器において、熱交換器の
通気抵抗を低く抑え、また冷媒通路抵抗の上昇を抑えな
がら熱交換性能の向上を図ることを目的とするものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係る熱交換器
は、空気の流れ方向に対して前後する複数のチューブを
有し、その一端に少なくともタンクを有する熱交換器に
おいて、前記空気の流れ方向の前方側にあるチューブ高
さを後方側にあるチューブ高さより薄くしたことを特徴
とするこのにある(請求項1)。これにより、空気の流
れ方向前方のチューブのチューブ高さが後方のチューブ
高さより薄くなることで、前方側のチューブ間の隙間が
広くなって通風抵抗の減少になり、熱交換器全体への空
気量が増大し、またチューブ高さが薄くなった分、フィ
ンを高くできることから、熱交換性能が向上するもので
ある。また、チューブ高さを薄くするのを前方側チュー
ブのみとしたことにより、チューブ高さの減少による熱
交換器の冷媒通路抵抗の上昇を最小限に抑え、熱交換性
能を向上させている。
【0008】この発明に係る熱交換器は、空気の流れ方
向に対して前後する複数のチューブを有し、その一端に
少なくともタンクを有する熱交換器において、前記空気
の流れ方向の前方側にあるチューブ内に挿入されるイン
ナーフィンのフィンピッチを後方側にあるチューブ内に
挿入されるインナーフィンのフィンピッチより大きくし
たことにある(請求項2)。これにより、前方側のチュ
ーブ内の方が、インナーフィンのフィンピッチが大きい
ために、該前方側のチューブ断面積及び流体直径の増大
により通路抵抗の増加に対処できるものである。インナ
ーフィンピッチを大きくするのを前方側チューブのみと
したことにより、インナーフィンピッチの拡大による冷
媒との熱伝達率の減少を最小限に抑え、熱交換性能を確
保している。
【0009】この発明に係る熱交換器は、空気の流れ方
向に対して前後する複数のチューブを有し、その一端に
少なくともタンクを有する熱交換器において、前記空気
の流れ方向の前方側にあるチューブ高さを後方側にある
チューブ高さより薄くすると共に、該空気の流れ方向の
前方側にあるチューブ内に挿入されるインナーフィンの
フィンピッチを後方側にあるチューブ内に挿入されるイ
ンナーフィンのフィンピッチより大きくなるものである
(請求項3)。これにより、空気の流れ方向前方のチュ
ーブのチューブ高さが後方のチューブ高さより薄くなる
ことで、前方側のチューブ間の隙間が広くなって通気抵
抗の減少となると共に、前方側のチューブのインナーフ
ィンのフィンピッチを大きくしたので、前方側のチュー
ブの通路抵抗の増加を抑えるものである。よって、熱交
換器全体の通気抵抗を低く抑え、また冷媒通路抵抗の上
昇も抑えながら、熱交換性能を向上をさせることが出来
るものである。
【0010】なお、前記した全ての発明に係る熱交換器
は、空気の流れ方向に対して前後する複数のチューブの
空気の流れ方向の後方側から前方側に冷媒が流れるよう
にしていることにある(請求項4)。
【0011】
【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。
【0012】図1において、この発明の熱交換器が示さ
れ、熱交換器1は2パスの熱交換器1で、空気の流れ方
向に前後するチューブ2a,2bとコルゲート状のフィ
ン3a,3b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2a,2bの長手方向両端
に連通するようにろう付接合されている。この熱交換器
1を構成するチューブ2a,2b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、断面が扁平状とな
っている。
【0013】下方のタンク6は、アルミニウム合金材が
用いられ、独立した入口側通路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2a,2bが挿入さ
れる一対の挿入孔11,11が等間隔で多数形成されて
いる。そして、長手方向両端(片方が図示されず)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。
【0014】上方のタンク(Uターン側のタンク)5
は、アルミニウム合金材が用いられ、長手方向に長く中
空部27が形成され、その一方側面に前記チューブ2
a,2bが挿入される図示しない挿入孔が等間隔で多数
形成されている。そして、このタンク5には、その長手
方向両端(片方しか図示されず)の閉塞板30が中空部
27を閉塞するため長孔(図示せず)を介して挿入され
ている。
【0015】また、前記タンク5,6と前記チューブ2
a,2bとは炉中ろう付されるが、タンク5,6が押し
出し成形のためにろう材層が外面に形成されていないの
で、図示しないが、ろう材シートを介在しながら挿入孔
11に挿入されるものである。また、ろう材シートの代
わりにタンク6の表面にろう材層を塗布しても良いもの
である。また更にタンク5,6には、耐腐食性向上のた
めに、亜鉛Znを外面に塗布して外面に犠牲腐食層を形
成している。
【0016】このような構成の熱交換器1にあっては、
冷媒がタンク6の入口側通路9から入り、そして後方側
のチューブ2b内を流れ、上方のタンク5内に至り、再
び前方側のチューブ2a内に流れてタンク6の出口側通
路10に至り、外部機器へ流出される。
【0017】図2、図3において、この発明の熱交換器
の要部であるチューブとフィンの拡大斜視図と断面図が
示されている。この図におけるチューブ2a,2bは、
空気の流れ方向に対して前後に配され、共に外面にろう
材層を持つアルミニウム合金をロールホーミング成形に
て製造され、断面方向から見て扁平状で、長手方向両端
に一対の円弧部20a,20bを有し、一方の円弧部2
0aは巻き締め加工となっている。
【0018】一対のチューブ2a,2bは、長さ寸法が
同一であるが、チューブ高さH1 ,H2 は、前方側のチ
ューブ2bが後方側のチューブ2bより小さくなってい
る。例えば、チューブ2aのチューブ高さH1 は1.0
mmから1.8mm、チューブ2bの高さH2 は1.5
mmから2.5mmぐらいである。
【0019】したがって、前方側のチューブ2a,2a
間の隙間は、後方側のチューブ2b,2b間の隙間より
広くなっている。これにより、フィンも2つに分けら
れ、チューブ2a間には大きなフィン3aが、チューブ
2b間には小さなフィン3bがそれぞれ配されている。
【0020】以上のような構成から、チューブ2aのチ
ューブ高さH1 が空気の流れに対し前方(上流)側にあ
るので、一対のチューブ2a,2a間の隙間が広がり、
空気の熱交換器に入る際の突入抵抗が減少となることか
ら、熱交換器全体の通気抵抗が下がる。また前方のチュ
ーブ高さの減少分、フィンを大きくとれ、熱交換器の性
能が向上する。なお、チューブ2a,2bには、その内
部に流れる冷媒との熱伝達率向上のために、インナーフ
ィン22a,22bがそれぞれ挿入されている。
【0021】図4において、この発明の他の実施の形態
が示され、チューブ2a,2bはチューブ長さとチュー
ブ高さはそれぞれ等しいが、空気の流れ方向に対して前
後に配されている。このチューブ2a,2b内には、イ
ンナーフィン22a,22bがそれぞれ挿入され、空気
の流れ方向に対し前方側のチューブ2aのフィンピッチ
1 が、後方側のチューブ2bのフィンピッチL2 より
も大きく構成されている。例えば、インナーフィン22
aのフィンピッチL1 が2.4mmから3.8mm、イ
ンナーフィン22bのフィンピッチL2 が1.2mmか
ら2.4mmぐらいである。
【0022】以上の構成から、チューブ2a,2b内を
流れる冷媒の流通抵抗が減少されるものである。即ち、
冷媒は後方のチューブ2bを通り、上方のタンク5で方
向が変えられ再び前方のチューブ2aに流れるが、該チ
ューブ2aのインナーフィン22aのフィンピッチL1
を大きくしたことでチューブの流体直径及びチューブの
断面積を大きくし、チューブ2a側の気体分が多くな
り、体積の増加から通路抵抗増となることを回避するこ
とができる。そして、インナーフィンピッチを大きくす
るのを前方側チューブのみとしたことにより、インナー
フィンピッチの拡大による冷媒との熱伝達率の減少を最
小限に抑え、熱交換性能を確保している。
【0023】図示しないが、前記した他の実施の形態例
では、空気の流れに対し両チューブ2a,2bのチュー
ブ高さは同一であるが、この実施の形態に加えて、前方
側(上流側)のチューブ2aの高さを後流側よりも小さ
くしても良いものである。即ち、空気の流れ方向の前方
側にあるチューブ高さを後方側にあるチューブ高さより
薄くすると共に、該空気の流れ方向の前方側にあるチュ
ーブ内に挿入されるインナーフィンのフィンピッチを後
方側にあるチューブ内に挿入されるインナーフィンのフ
ィンピッチよりも大きくしたことによって、図5に示す
特性線のように、前方側のインナーフィンピッチと後方
側のチューブ高さとの関係にて得られる最適な値は、通
気抵抗線との交点であるが、インナーフィンピッチを大
とすることで通気抵抗線が図上さがり、通気抵抗線との
交点がAからBとなり、通気抵抗及び通路抵抗をより低
く抑えることができる。即ち、熱交換器全体の通気抵抗
を低く抑え、また冷媒通路抵抗の上昇も抑えながら、熱
交換性能を向上させることが出来るものである。
【0024】
【発明の効果】以上のように、請求項1に係る発明によ
れば、空気の流れに対し前後に設けられたチューブの前
方側のチューブの高さが後方側のチューブの高さよりも
小さくなっているので、前方側のチューブ間の隙間が広
くなって通風抵抗の減少となり、熱交換器全体への空気
量が増大し、またチューブ高さが薄くなった分、フィン
を高く出来ることから、熱交換器性能を向上させること
が出来る。また、チューブ高さを前方のチューブのみと
したので、冷媒通路抵抗の上昇を最小限に抑え、熱交換
性能の低下を防いでいる。
【0025】また、請求項2に係る発明によれば、空気
の流れ方向に対し前方側のチューブ内に挿入されるイン
ナーフィンのフィンピッチが、後方側のチューブ内に挿
入されるインナーフィンのフィンピッチよりも大きいた
めに後流側に至るにつれて冷媒の気体分の増大による圧
力の上昇を後流側のチューブ断面積及び流体直径を大き
くすることで、圧力損欠を抑えて、通路抵抗の増加に対
処しながらインナーフィンピッチの拡大を前方側のチュ
ーブのみとして、冷媒との熱伝達率の減少を最小限とし
ている。
【0026】さらに、請求項3の発明によれば、前述し
た請求項1の効果である前方側のチューブ間の隙間の増
大、フィンの面積の増大が図られるし、また前記した請
求項2の効果である前方側のチューブ内のインナーフィ
ンのフィンピッチ増大から冷媒の通路抵抗を減少させる
効果が生じ、もって熱交換効率を向上させることができ
るものである。よって、熱交換器全体の通気抵抗を低く
抑え、また冷媒通路抵抗の上昇も抑えながら熱交換性能
を向上させる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】同上の要部を示す拡大斜視図である。
【図3】同上の要部を示す拡大断面図である。
【図4】この発明の他の実施の形態を示す拡大断面図で
ある。
【図5】この発明の特性線図である。
【符号の説明】
1 熱交換器 2a,2b チューブ 5 タンク 6 タンク 9 入口側通路 10 出口側通路 20a,20b 円弧部 22a,22b インナーフィン
───────────────────────────────────────────────────── 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) 3L103 AA35 BB38 CC18 CC23 DD09 DD34

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空気の流れ方向に対して前後する複数の
    チューブを有し、その一端に少なくともタンクを有する
    熱交換器において、 前記空気の流れ方向の前方側にあるチューブ高さを後方
    側にあるチューブ高さより薄くしたことを特徴とする熱
    交換器。
  2. 【請求項2】 空気の流れ方向に対して前後する複数の
    チューブを有し、その一端に少なくともタンクを有する
    熱交換器において、 前記空気の流れ方向の前方側にあるチューブ内に挿入さ
    れるインナーフィンのフィンピッチを後方側にあるチュ
    ーブ内に配されるインナーフィンのフィンピッチより大
    きくしたことを特徴とする熱交換器。
  3. 【請求項3】 空気の流れ方向に対して前後する複数の
    チューブを有し、その一端に少なくともタンクを有する
    熱交換器において、 前記空気の流れ方向の前方側にあるチューブ高さを後方
    側にあるチューブ高さより薄くすると共に、該空気の流
    れ方向の前方側にあるチューブ内に挿入されるインナー
    フィンのフィンピッチを後方側にあるチューブ内に挿入
    されるインナーフィンのフィンピッチより大きくしたこ
    とを特徴とする熱交換器。
  4. 【請求項4】 空気の流れ方向に対して前後する複数の
    チューブの空気の流れ方向の後方側から前方側に冷媒が
    流れるようにしたことを特徴とする請求項1、2又は3
    記載の熱交換器。
JP2000071412A 2000-03-15 2000-03-15 熱交換器 Pending JP2001255096A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003294338A (ja) * 2002-03-29 2003-10-15 Japan Climate Systems Corp 熱交換器
KR100825709B1 (ko) * 2001-09-29 2008-04-29 한라공조주식회사 열교환기
JP2017514096A (ja) * 2014-04-22 2017-06-01 チタンエックス エンジン クーリング ホールディング アクチボラグ チューブのコアを備える熱交換器
WO2020245982A1 (ja) * 2019-06-06 2020-12-10 三菱電機株式会社 熱交換器及び冷凍サイクル装置

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