JP2002115988A

JP2002115988A - 積層型熱交換器

Info

Publication number: JP2002115988A
Application number: JP2000307684A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Nishishita; 邦彦西下
Original assignee: Zexel Valeo Climate Control Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 2000-10-06
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2002-04-19

Abstract

(57)【要約】【課題】積層型熱交換器において、チューブエレメン
トの薄肉化や板厚の薄肉化を図って熱交換性能の向上を
図り、通風方向の巾を薄くする。【解決手段】チューブエレメント３を通路形成用凹部
８とこれに続く通路形成用凹部よりも深いタンク形成用
凹部９とが一体に形成された成形プレート６と平坦状に
形成された平プレート７とを対面接合して構成し、成形
プレート６の通路形成用凹部８とこれに対峙する平プレ
ート７の部分とによって流体通路部１４を形成し、成形
プレート６のタンク形成用凹部９とこれに対峙する平プ
レート７の部分とによって流体通路部１４と連通するタ
ンク部１５を形成する。このチューブエレメント３をフ
ィンを介して多数段に積層すると共に隣り合うチューブ
エレメントをタンク部同士で突き合わせ、タンク部の全
部又は一部を通孔１１，１３を介して連通する。

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、車両用空調装置
の冷凍サイクル等に利用され、多数のチューブエレメン
トを積層して構成される積層型熱交換器に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】冷凍サイクルのエバポレータなどとして
用いられる積層型熱交換器にあっては、例えば、実開平
７−１２７７８号公報などに示されるように、通路形成
用凹部とこれに続く前記通路形成用凹部よりも深く形成
されたタンク形成用凹部とが一体に形成された成形プレ
ートを２枚最中状に接合することで、流体通路部とこれ
に連通するタンク部とを備えたチューブエレメントを構
成し、このチューブエレメントをフィンを介して複数段
に積層する基本的構成を有しているものが多い。このよ
うなチューブエレメントの成形プレートは、通常におい
ては、アルミニウム製（アルミニウム合金を含む）であ
り、両面クラッド材（例えば、３０００番系の心材の両
面に４０００番系のろう材層を設けたもの）を用いた３
層構造のものが主流であり、中には、犠牲層（中間層）
を更に設けて４層構造にしたものも用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、取付スペー
スなどの制約から熱交換器の通風方向の厚みをできるだ
け薄くする要請に対しては、熱交換器の薄巾化に伴う性
能低下、通路抵抗の増加などをいかに克服するかが問題
となるが、上述のような２枚の成形プレートからなるチ
ューブエレメントを積層して熱交換器を構成するような
場合には、チューブエレメント間の距離やチューブエレ
メント自体の厚みを低減するにも限度があるため、所定
の熱交換性能を確保するために薄巾化を計りにくい不都
合がある。特に、チューブエレメント自体の厚みを薄く
するために成形プレートの板厚を薄くする場合には、犠
牲層（中間層）を更に設けた４層構造の成形プレートを
用いる場合であれば、通路形成用凹部とタンク形成用凹
部とがプレス成型される際に、プレスによる肉やせが生
じ、耐食性や強度の低下などの不都合が生じる。

【０００４】また、熱交換性能を高めるためにフィンピ
ッチを小さくして熱交換面積を増大することも考えられ
るが、このような構成にあっては、凝縮水がフィン間に
付着し、排水性、水はけ性を悪化させるなどの不都合が
ある。

【０００５】さらに、流体通路部内の流体の流れを乱し
て熱伝達の向上をはかるために、成形プレートの通路形
成用凹部に多数のビードを形成し、このビードを対向す
る成形プレートのビードと接合させるようにしている
が、接合時にずれが生じた場合には、ビード同士のろう
付け不良が生じ、強度低下を招くことが懸念される。

【０００６】そこで、この発明においては、チューブエ
レメントを多数積層して構成される積層型熱交換器にお
いて、チューブエレメントの薄肉化や板厚の薄肉化を図
って熱交換性能の向上を図り、もって、通風方向の巾を
できるだけ薄くすることができ、また、排水性、水はけ
性を阻害することなく、チューブエレメントのろう付け
不良、強度低下をも回避することができる積層型熱交換
器を提供することを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、この発明に係る積層型熱交換器は、通路形成用凹部
とこれに続く前記通路形成用凹部よりも深いタンク形成
用凹部とが一体に形成された成形プレートと平坦状に形
成された平プレートとを対面接合することにより構成さ
れ、前記成形プレートの前記通路形成用凹部とこれに対
峙する前記平プレートの部分とによって流体通路部を形
成し、前記成形プレートの前記タンク形成用凹部とこれ
に対峙する前記平プレートの部分とによって前記流体通
路部と連通するタンク部を形成するようにしたチューブ
エレメントを備え、このチューブエレメントと、コルゲ
ート状に形成されたフィンとを交互に多数段に積層する
と共に、隣り合う前記チューブエレメントを前記タンク
部同士で突き合わせ、突き合わされた前記タンク部同士
の全部又は一部を通孔を介して連通するようにしたこと
を特徴としている（請求項１）。

【０００８】したがって、本構成に係る積層型熱交換器
のチューブエレメントは、通路形成用凹部とタンク形成
用凹部とが一体に形成された成形プレートと平プレート
とを対面接合して構成されるので、通路形成用凹部とタ
ンク形成用凹部とが一体に形成された成形プレートを２
枚最中状に対面接合して構成される従来のチューブエレ
メントに比べて薄肉にすることができ、隣り合うチュー
ブエレメントの間隔も狭めることが可能となる。

【０００９】ここで、チューブエレメントの耐食性を高
めるために、成形プレートを通路形成用凹部及びタンク
形成用凹部の内側から外側に向けて芯材、犠牲層、及び
ろう材層からなる３層構造によって構成し、平プレート
を通路形成用凹部及びタンク形成用凹部の内側と対峙す
る側からろう材層、芯材、犠牲層、及びろう材層からな
る４層構造によって構成するようにしても（請求項
２）、成形プレートを芯材の両側にろう材層を設けた３
層構造によって構成し、平プレートを通路形成用凹部及
びタンク形成用凹部の内側と対峙する側から芯材、犠牲
層、及びろう材層からなる３層構造によって構成するよ
うにしてもよい（請求項３）。

【００１０】また、チューブエレメントとしては、通路
形成用凹部を成形プレートの長手方向に沿って形成し、
タンク形成用凹部を成形プレートの長手方向の両端部に
形成して両端部に流体通路部によって連通するタンク部
を形成するようにしても（請求項４）、通路形成用凹部
を成形プレートの長手方向に沿って形成し、タンク形成
用凹部を成形プレートの長手方向の一方の端部にのみ形
成して片側の端部にのみ流体通路部と連通するタンク部
を形成するようにしてもよい（請求項５）。

【００１１】さらに、このような積層型熱交換器におい
て、熱交換媒体が流入する入口部と流出する出口部とを
積層された最も外側のチューブエレメントに設けるよう
にしても（請求項６）、タンク部から或いはタンク部へ
流れる一方向の流れを１パスとして数えた場合に、複数
パスの熱交換媒体の流れを構成するために、タンク形成
用凹部を前記成型プレートの短手方向に対をなして形成
することで、タンク部を前記チューブエレメントの短手
方向に対をなして形成するようにしてもよい（請求項
７）。また、熱交換器の温度分布をよくするために、積
層端部において、対をなすタンク部の一方から他方にか
けて熱交換媒体を移動させるようにしてもよい（請求項
８）。

【００１２】特に、上述のような構成の積層型熱交換器
とすれば、従来と同等以上の熱交換性能を得るにあた
り、チューブエレメントの短手方向の巾を２５〜４７ｍ
ｍの範囲で設定することが可能となり（請求項９）、フ
ィンピッチを従来と同程度、即ち、２．５〜４．０ｍｍ
の範囲で設定した上で、フィンの高さを３．０〜６．８
ｍｍの範囲に抑えることが可能となり（請求項１０）、
また、チューブエレメントの流体通路部での厚みを１．
７〜２．７ｍｍの範囲で設定することが可能となる（請
求項１１）。さらに、チューブエレメント自体の熱交換
性能を高めるために、チューブエレメントの内部にイン
ナーフィンを設けるようにしてもよい（請求項１２）。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面により説明する。図１及び図２において、積層型熱交
換器１は、例えば、フィン２とチューブエレメント３と
を交互に複数段に積層してコア本体を形成し、チューブ
エレメント３の積層方向の一端に熱交換媒体の入口部４
及び出口部５が設けられている例えば４パスのエバポレ
ータであり、積層方向端部のチューブエレメント３ａ及
びほぼ中央のチューブエレメント３ｂを除いて、それぞ
れのチューブエレメント３は、図３に示されるような形
状をなしており、図４に示す成形プレート６と図５に示
す平プレート７とを接合して構成されている。

【００１４】成形プレート６は、アルミニウム製のプレ
ートをプレス加工して形成されているもので、表面には
長手方向に沿って通路形成用凹部８が形成され、また、
両端部にはタンク形成用凹部９が通路形成用凹部８に続
いて形成されている。それぞれの端部に形成されるタン
ク形成用凹部９は、成形プレート６の短手方向（通風方
向）に対をなして形成されており、また、通路形成用凹
部８もこれに対応して、成形プレートのほぼ中央に形成
された突条１０によって２つに分けられている。

【００１５】それぞれのタンク形成用凹部９は通路形成
用凹部８よりも深く形成されており、このタンク形成用
凹部９には通孔１１が形成されている。また、前記突条
１０は、一方の端部に形成された２つのタンク形成用凹
部９，９の間から他方の端部に形成された２つのタンク
形成用凹部９，９の間にかけて成形プレート６の周縁に
形成された接合代１２に続いて形成されており、通路形
成用凹部８には、熱交換媒体の流れを乱して熱伝達の向
上を図るためにビード１９が多数形成されている。この
ビード１９は、前記突条１０と共に成形プレート６の周
縁の接合代１２と同一面上となるよう突出形成されてい
る。

【００１６】これに対して、平プレート７は、アルミニ
ウム製のプレートを成形プレート６の外形に合わせて加
工すると共に、前記成形プレート６の通路形成用凹部８
やタンク形成用凹部９を有しない平坦状に形成されてい
るもので、両端部には、前記成形プレート６の通孔１１
に対応させて対をなす通孔１３が形成されている。

【００１７】そして、チューブエレメント３は、このよ
うな平プレート７を通路形成用凹部８とタンク形成用凹
部９とを閉塞するように成形プレート６と周縁を一致さ
せて対面接合させることにより構成されており、成形プ
レート６の通路形成用凹部８とこれに対峙する平プレー
ト７の部分とによって流体通路部１４が形成され、成形
プレート６のタンク形成用凹部９とこれに対峙する平プ
レート７の部分とによって流体通路部１４と連通するタ
ンク部１５が形成されるようになっている。特に、この
例では、平プレート７と成形プレート６とを対面接合さ
せることにより、両端部に形成された対をなすタンク部
１５のそれぞれの一方が、対をなす流体通路部１４の一
方を介して連通し、両端部に形成された対をなすタンク
部１５のそれぞれの他方が、対をなす流体通路部１４の
他方を介して連通するようになっている。

【００１８】積層方向端部のチューブエレメント３ａ
は、図４で示す成形プレート６に入口部４と出口部５と
が一方の端部（図中、上側の端部）に形成された図６に
示す平プレート１６を接合して構成されており、また、
略中央のチューブエレメント３ｂは、図４で示す成形プ
レート６と、一方の端部（図中、上側の端部）に通孔が
形成されず、他方の端部（図中、下側の端部）のみに対
をなす通孔１３が形成された図７に示す平プレート１７
とを組み合わせて構成されている。

【００１９】この平プレート１７の通孔が形成されてい
ない非連通部分をもってタンク部１５の積層方向の連通
を遮断する仕切り部Ａが形成されている。この仕切部Ａ
は、平プレート１７に通孔を形成しないことによって構
成する代わりに、成形プレート６のタンク形成用凹部９
に通孔を形成しないことによって構成するようにして
も、また、隣り合う一方のチューブエレメントの平プレ
ートと他方のチューブエレメントの成形プレートとの間
に盲板を挟んでタンク部間を連通する通孔を閉塞する構
成としてもよい。

【００２０】さらに、入口部４と出口部５とが形成され
ていない積層方向の他方の端部に設けられるチューブエ
レメント３ｃには、さらにその外側に連通プレート２０
がフィン２を介して接合されている。この連通プレート
２０には、図８に示されるように、成形プレート６の外
形に合わせた大きさに形成されているもので、一方の端
部（図中、上側の端部）に碗状に膨出した連通部２１が
一体に形成されている。この連通部２１は、チューブエ
レメント３ｃの一方の端部（図中、上側の端部）に形成
された対をなす２つのタンク部１５を覆うように取り付
けられており、一方のタンク部と他方のタンク部とをチ
ューブエレメントの短手方向で流体的に接続し、対をな
すタンク部の一方から他方にかけて熱交換媒体を移動さ
せることができるようにしている。また、連通プレート
２０の他方の端部（図中、下側の端部）は、平坦に形成
され、チューブエレメント３ｃの他方の端部（図中、下
側の端部）の対をなす２つのタンク部１５に接合され、
それぞれのタンク部１５の通孔を閉塞するようになって
いる。

【００２１】そして、それぞれのチューブエレメント
は、図９にも示されるように、タンク部１５の膨出方向
を同じくしてタンク部１５同士で突き合わせると共に流
体通路部１４間にフィン２を介在させて積層されてい
る。よって、このような構成例においては、上側におい
て通風方向で前後する積層方向（通風方向に対して直
角）に延びる２つのタンク群が形成され、それぞれのタ
ンク群は、積層方向のほぼ中央部分を除いて平プレート
及び成形プレートに形成された通孔１１，１３を介して
タンク部１５が連通されている。また、下側において
も、通風方向で前後する積層方向（通風方向に対して直
角）に延びる２つのタンク群が形成され、それぞれのタ
ンク群は、仕切られることなく平プレート及び成形プレ
ートに形成された通孔１１，１３を介して全タンク部が
連通されている。

【００２２】したがって、入口部４から流入された冷媒
は、図１０に示されるように、上側の一方のタンク群の
仕切り部（図中、Ａで示す部分）までのタンク部に分散
して入り、これに連通する流体通路部を突条にそって下
降し、下側の一方のタンク群に入る（第１パス）。そし
て、この下側の一方のタンク群を構成する残りのチュー
ブエレメントに向かって積層方向に移動し、そのチュー
ブエレメントの流体通路部を突条に沿って上昇し、上側
の一方のタンク群の残りのタンク部に導かれる（第２パ
ス）。その後、積層端部に形成された連通部２１を介し
て上側の他方のタンク群の仕切部までのタンク部に分散
して入り、これに連通する流体通路部を突条にそって下
降し、下側の他方のタンク群に入る（第３パス）。そし
て、この下側の他方のタンク群を構成する残りのチュー
ブエレメントに向かって積層方向に移動し、そのチュー
ブエレメントの流体通路部を突条に沿って上昇し（第４
パス）、上側の他方のタンク群の残りのタンク部に導か
れ、しかる後に出口部５から流出する。このため、熱交
換媒体は、第１パス〜第４パスを構成する流体通路部１
４を流れる過程において、フィン２を介してここを通過
する空気と熱交換されることとなる。

【００２３】ところで、前記成形プレート６は、図１１
に示されるように、通路形成用凹部８及びタンク形成用
凹部９の内側から外側に向けて芯材２２ａ、犠牲層２２
ｂ、ろう材層２２ｃからなる３層構造によって構成さ
れ、これに対して、平プレート７は、成形プレート６に
組み付けられた状態で通路形成用凹部８及びタンク形成
用凹部９の内側と対峙する側からろう材層２３ａ、芯材
２３ｂ、犠牲層２３ｃ、ろう材層２３ｄからなる４層構
造によって構成されている。また、平プレート１６、１
７、連通プレート２０にあっても、平プレート７と同様
の多層構造に形成されている。例えば、ろう材層は４０
００系のアルミ材によって、芯材は３０００系のアルミ
材によって、犠牲層は１０００系又は７０００系のアル
ミ材によってそれぞれ構成するとよい。また、このよう
な成形プレート６と平プレート７に対しては、フィン２
をろう材が塗布されていないベア材、例えば、１０００
系又は３０００系のアルミ材によって構成するとよい。

【００２４】したがって、成形プレート６と平プレート
７、１６、１７とを組み付けてチューブエレメント３、
３ａ、３ｂを構成し、それぞれのチューブエレメントを
図１に示す順序でフィンを介して積層し、さらに積層端
部にフィン２を介して連通プレート２０を取り付けて全
体を治具にて固定し、この状態のまま炉中にてろう付け
するようにすれば、成形プレート６と平プレート７、１
６、１７、成形プレート６とフィン２、平プレート７、
１６、１７とフィン２、成形プレート６と連通プレート
２０、フィン２と連通プレート２０のそれぞれの接触部
分においてろう付けがなされることとなり、特にチュー
ブエレメント３，３ａ，３ｂを構成する成形プレート６
と平プレート７、１６、１７との芯材の外側には、犠牲
層２２ｂ、２３ｃが形成されることから、芯材２２ａ、
２３ｂの外部からの侵食を抑えることができ、耐食性を
向上させることができるようになる。

【００２５】また、チューブエレメント３，３ａ，３
ｂ，３ｃを、従来のように通路形成用凹部とタンク形成
用凹部とが形成された成形プレートを２枚最中状に合わ
せて対面接合するのではなく、通路形成用凹部８とタン
ク形成用凹部９とが形成された成形プレート６に平プレ
ート７、１６、１７を接合して構成するようにしたの
で、チューブエレメント自体の巾を薄くすることができ
ると共に、チューブエレメント間の間隔も小さくするこ
とが可能となり、熱交換器の通風端面の大きさが従来と
同じであれば、チューブエレメント３の積層段数を多く
することが可能となり、熱交換性能の向上を図ることが
可能となる。よって、熱交換性能の向上を図ることがで
きる分、チューブエレメント３の通風方向の巾を低減す
ることが可能となり、この例においては、従来と同等以
上の熱交換性能を得るために、前記チューブエレメント
の流体通路部１４が形成された部分の厚みを１．７〜
２．７ｍｍの範囲で設定し、チューブエレメントの短手
方向の巾、即ち、通風方向の巾を２５〜４７ｍｍの範囲
で設定するようにしている。

【００２６】さらに、チューブエレメント間の間隔も小
さくすることが可能となることから、フィンの高さを縮
小することにより熱伝達率の向上を図ることができ、こ
のため、フィンピッチを必要以上に小さくしなくても済
むことから、凝縮水がフィン間に溜まってしまうことを
避け、排水性、水はけ性の向上を図ることが可能とな
る。この例では、フィンのピッチを２．５〜４．０ｍｍ
の範囲で設定した場合に、フィンの高さを３．０〜６．
８ｍｍの範囲で設定するようにしている。

【００２７】ところで、チューブエレメント３，３ａ，
３ｂ，３ｃの片側に平プレート７、１６、１７を用いた
ことにより、流体通路部１４の通路面積が減少し、これ
により通路抵抗が大きくなることが心配されるが、各々
のチューブエレメント３の通路抵抗が大きくなったとし
ても、熱交換器の通風端面の大きさが従来と同じであれ
ば、チューブエレメント３の数を増やすことができるの
で、熱交換性能を向上を図りつつ熱交換器全体としての
通路抵抗を最適値に設定することが可能となる。

【００２８】また、チューブエレメント３，３ａ，３
ｂ，３ｃに平プレート７、１６、１７を用いたことによ
り、プレス成型時による肉やせを見越して平プレート
７、１６、１７の板厚を厚くしておく必要がなくなり、
その結果、平プレート自体を薄くすることが可能とな
り、薄くすることができる分、熱交換性能の向上を図る
ことが可能となる。上述した構成例においては、３層構
造の成形プレート６にあっても、４層構造の平プレート
７、１６、１７にあっても、板厚を０．３〜０．４ｍｍ
の範囲で設定するようにしている。

【００２９】さらに、平プレート７、１６、１７を用い
たことにより、チューブエレメントの内側においては、
成形プレートに形成されるビード１９や突条１０との接
触状態が良好となり、また、チューブエレメントの外側
においても、フィンとの接触状態が良好となり、良好な
熱伝達を確保することができ、この点からも熱交換効率
の向上を図ることができるようになる。また、成形プレ
ート６と平プレート７、１６、１７とが多少ずれて組み
付けられた場合にあっても、平プレート７、１６、１７
に対してビード１９や突条１０との良好な当接状態を確
保することができ、ろう付け性能の向上を図ることがで
きると共に強度を高めることが可能となる。

【００３０】尚、前記成形プレート６を、図１２に示さ
れるように、通路形成用凹部８及びタンク形成用凹部９
の内側から外側に向けてろう材層２４ａ、芯材２４ｂ、
犠牲層２４ｃからなる３層構造によって構成し、前記平
プレート７、１６、１７及び連通プレート２０を、通路
形成用凹部８及びタンク形成用凹部９の内側と対峙する
側から芯材２５ａ、犠牲層２５ｂ、ろう材層２５ｃから
なる３層構造によって構成するようにしてもよい。例え
ば、ろう材層を４０００系のアルミ材によって、芯材を
３０００系のアルミ材によって、犠牲層を１０００系又
は７０００系のアルミ材によってそれぞれ構成するとよ
い。また、このような成形プレート６と平プレート７に
対しては、フィン２を芯材の両側にろう材層を設けた３
層構造によって構成するとよい。例えば、フィンの芯材
を３０００系のアルミ材とし、ろう材を４０００系のア
ルミ材によって構成するとよい。

【００３１】したがって、成形プレート６、平プレート
７、１６、１７、及び連通プレート２０をこのような組
成によって構成した場合においても、成形プレート６と
平プレート７、１６、１７とを組み付けてチューブエレ
メント３、３ａ、３ｂ、３ｃを構成し、それぞれのチュ
ーブエレメント３、３ａ、３ｂ、３ｃを図１に示される
順序でフィン２を介して積層し、さらに積層端部にフィ
ン２を介して連通プレート２０を取り付けて全体を治具
にて固定し、この状態のまま炉中にてろう付けするよう
にすれば、成形プレート６と平プレート７、１６、１
７、成形プレート６とフィン２、平プレート７、１６、
１７とフィン２、成形プレート６と連通プレート２０、
フィン２と連通プレート２０のそれぞれの接触部分にお
いてろう付けがなされることとなり、この場合において
も、チューブエレメント３，３ａ，３ｂを構成する成形
プレート６と平プレート７、１６、１７との芯材の外側
には、犠牲層２２ｂ、２３ｃが形成されることから、芯
材２２ａ、２３ｂの外部からの侵食を抑えることがで
き、耐食性を向上させることができるようになる。

【００３２】また、各チューブエレメントの熱交換効率
を高めるために、図１３に示されるようにチューブエレ
メントを構成する成形プレート３にインナーフィン３０
を設けるようにしてもよい。

【００３３】尚、上述した構成例においては、熱交換媒
体のタンク部間を移動する回数が４回である４パスの場
合を示したが、仕切り部Ａの形成位置を適宜変更するこ
とによって各種パス数を有する積層型熱交換器を構築す
ることが可能となる。

【００３４】即ち、上側のタンク群に設けられる仕切部
Ａを、図１４に示されるように、通風方向で前後する一
方のタンク群と他方のタンク群とで位置をずらして設け
ることで、同じ４パスでも熱交換器の温度分布の調整を
はかり、均一な温度分布を得ることが可能となる。この
場合には、図１に示される積層型熱交換器に対して、中
程の所定の２箇所のチューブエレメントを、図４で示さ
れる成形プレート６に図１５に示されるような一方の端
部（図中、上側の端部）で片側にのみ通孔１３が形成さ
れている平プレート３１を表裏を反転させた状態で組み
付けて構成するとよい。

【００３５】また、上側のタンク群に設けられる仕切り
部Ａを、図１６に示されるように、通風方向で前後する
一方のタンク群にのみ形成し、他方のタンク群には設け
ないようにすることで、３パスの積層型熱交換器を構築
することが可能となる。この場合においては、図１に示
される積層型熱交換器に対して、積層端部のチューブエ
レメント３ａに、図１７に示されるように、入口部４が
一方の端部（図中、上側の端部）に形成され、出口部５
が他方の端部（図中、下側の端部）に形成された平プレ
ート３２を用い、中程のチューブエレメント３ｂを、図
４で示される成形プレート６に図１５に示されるような
一方の端部の片側にのみ通孔１３が形成されている平プ
レート３１を組み付けて構成するとよい。

【００３６】さらに、仕切り部を設けずに、図１８に示
されるように、入口部４から流入した熱交換媒体を上側
の一方のタンク群から下側の一方のタンク群へ移行さ
せ、その後、下方に設けられた連通部２１を通って下側
の他方のタンク群から上側の他方のタンク群へ移行さ
せ、しかる後に出口部５から流出するような２パスの積
層型熱交換器を構築することも可能となる。この場合に
は、図１に示される積層型熱交換器に対して、中程のチ
ューブエレメント３ｂも図４で示される成形プレート６
と図５で示される平プレート７とによって構成し、連通
プレート２０を上下逆にして取り付ければよい。

【００３７】以上においては、主として、流体通路部１
４の両端にタンク部１５を形成したチューブエレメント
を積層して積層型熱交換器を形成した構成例を示した
が、特に偶数パスの積層型熱交換器を構築するにあたっ
ては、チューブエレメントの一方の端部にのみ対をなす
タンク部を設け、他方の端部にはタンク部を設けず、流
体通路部によって対をなすタンク部を連通するような構
成とし、このような片側にのみタンク部を有するチュー
ブエレメントを積層して積層型熱交換器を形成するよう
にしてもよい。

【００３８】例えば、図１８に示す２パスに相当する積
層型熱交換器を構築する場合であれば、入口部４及び出
口部５が形成された積層端部に設けられるチューブエレ
メントを除いて、図１９に示される成形プレート３５と
図２０に示される平プレート３６とによってチューブエ
レメントを構成すればよい。

【００３９】ここで用いられる成形プレート３５におい
てもアルミニウム製のプレートをプレス加工して形成さ
れるもので、一方の端部（図中、上側の端部）には椀状
の対をなす２つのタンク形成用凹部９が形成されている
と共に、２つのタンク形成用凹部９の間から成形プレー
ト３５の他端近傍にかけて延びる突条１０によって、そ
れぞれのタンク形成用凹部９に続いて長手方向に沿って
延びるＵ字状の通路形成用凹部８’が形成されている。
また、成形プレート６の他方の端部（図中、上側の端
部）には、ろう付前の組付時において、フィン２の脱落
を防止するための突片３６が設けられている。

【００４０】この例においても、それぞれのタンク形成
用凹部９は通路形成用凹部８’よりも深く形成されてお
り、このタンク形成用凹部９には通孔１１が形成されて
いる。また、前記突条１０は、成形プレート６の周縁に
形成された接合代１２に続いて形成され、通路形成用凹
部８には、熱交換媒体の流れを乱して熱伝達の向上を図
るためにビード１９が多数形成されている。このビード
１９は、前記突条１０と共に成形プレート６の周縁の接
合代１２と同一面上となるよう突出形成されている。

【００４１】これに対して、平プレート３６は、アルミ
ニウム製のプレートを成形プレートの外形に合わせて加
工すると共に、前記成形プレート３５の通路形成用凹部
８’やタンク形成用凹部９を有しない平坦状に形成され
ているもので、一方の端部（図中、上側の端部）には、
前記成形プレート３５の通孔１１に対応させて対をなす
通孔１３が形成されている。

【００４２】したがって、このようなチューブエレメン
トにあっては、成形プレート３５のタンク形成用凹部９
とこれに対峙する平プレート３６の部分とによって対を
なすタンク部が形成され、成形プレート３５の通路形成
用凹部８’とこれに対峙する平プレート３６の部分とに
よってタンク部間を連通するＵ字状の流体通路部が形成
されることとなる。

【００４３】また、入口部４及び出口部５が形成された
積層端部に設けられるチューブエレメントにあっては、
図１９で示される成形プレート３５に図６で示す入口部
４と出口部５とが形成された平プレート１６を接合して
構成すればよく、また、入口部４と出口部５とが形成さ
れていない積層方向の他方の端部に設けられるチューブ
エレメント３ｃにあっては、さらにその外側に、図２１
に示されるような通孔を有しない平プレート３７を最も
外側のチューブエレメント３ｃのタンク部１５と突片３
６に当接させてタンク部１５に形成された通孔１１を閉
塞するように接合すればよい。

【００４４】尚、上述においては、特定のパス数の積層
型熱交換器について説明したが、出入口の位置や仕切り
部の位置、パス数などの変更に伴い、成形プレートや平
プレートの形状、入口部４や出口部５の位置、通孔１３
の数や形成位置などを適宜変更して用いればよいことは
言うまでもない。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明に係る積層
型熱交換器によれば、通路形成用凹部とこれに続く通路
形成用凹部よりも深いタンク形成用凹部とが一体に形成
された成形プレートと平坦状に形成された平プレートと
を対面接合して構成し、成形プレートの通路形成用凹部
とこれに対峙する平プレートの部分とによって流体通路
部を形成し、成形プレートのタンク形成用凹部とこれに
対峙する平プレートの部分とによって流体通路部と連通
するタンク部を形成するようにしたチューブエレメント
を、フィンを介して多数段に積層し、隣り合うチューブ
エレメントをタンク部同士で突き合わせると共に、突き
合わせたタンク部同士の全部又は一部を通孔を介して連
通するようにしたので、チューブエレメントの薄肉化を
図ることができると共に、隣り合うチューブエレメント
の間隔を狭めることができ、熱交換器の通風端面の大き
さが従来と同じであれば、チューブエレメントの積層段
数を多くすることができ、このため、熱交換性能の向上
を図ることが可能となる。また、熱交換性能の向上を図
ることができる分、チューブエレメントの通風方向の巾
を低減することが可能となる。

【００４６】また、チューブエレメントの積層段数を多
くすることができることから、熱交換性能を維持しつつ
熱交換媒体の通路抵抗を最適値に設定することが可能と
なり、フィンピッチを小さくしなくてもフィンの高さを
従来よりも小さくすることができることから、熱伝達率
の向上を図ることが可能となると共に、良好な排水性、
水はけ性を維持することが可能となる。

【００４７】特に、成形プレートを通路形成用凹部及び
タンク形成用凹部の内側から外側に向けて芯材、犠牲
層、及びろう材層からなる３層構造によって構成し、平
プレートを通路形成用凹部及びタンク形成用凹部の内側
と対峙する側からろう材層、芯材、犠牲層、及びろう材
層からなる４層構造によって構成したり、成形プレート
を芯材の両側にろう材層を設けた３層構造によって構成
し、平プレートを通路形成用凹部及びタンク形成用凹部
の内側と対峙する側から芯材、犠牲層、及びろう材層か
らなる３層構造によって構成すれば、良好なろう付けを
確保しつつチューブエレメントの耐食性を高めることが
でき、また、平プレートに犠牲層を有した３層又は４層
の材料を使用し、板厚を薄くした場合でも、プレス等に
よる肉やせの心配はなく、耐食性の向上を図ることが可
能となる。

【００４８】また、チューブエレメントの片側に平プレ
ートを用いるようにしたことから、成形プレートとの良
好なろう付け状態、組み付け状態を確保することができ
ると共に、フィンとの接触状態もよくなり、熱交換性能
の向上をこの点からも図ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る積層型熱交換器の外形を
示す正面図である。

【図２】図２は、図１に示す積層型熱交換器の平面図で
ある。

【図３】図３は、図１の積層型熱交換器に用いられるチ
ューブエレメントの拡大図であり、熱交換器の正面から
見た図を中心にして、その両側の積層面を併記した図で
ある。

【図４】図４は、チューブエレメントに用いられる成形
プレートを示し、図４（ａ）は、その正面図、図４
（ｂ）は、その側面図である。

【図５】図５は、通常のチューブエレメントに用いられ
る平プレートを示し、図５（ａ）は、その正面図、図５
（ｂ）は、その側面図である。

【図６】図６は、入口部と出口部が設けられたチューブ
エレメントに用いられる平プレートを示し、図６（ａ）
は、その正面図、図６（ｂ）は、その側面図である。

【図７】図７は、仕切り部Ａが設けられたチューブエレ
メントに用いられる平プレートを示し、図７（ａ）は、
その正面図、図７（ｂ）は、その側面図である。

【図８】図８は、連通プレートを示し、図８（ａ）は、
その正面図、図７（ｂ）は、その側面図である。

【図９】図９は、積層されたチューブエレメントのタン
ク部付近を示す拡大図であり、図９（ａ）はその側面
図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＩ−Ｉ線で切断した断
面図である。

【図１０】図１０は、４パスの積層型熱交換器の冷媒の
流れを説明する図であり、図１０（ａ）はその斜視図、
図１０（ｂ）はその平面図である。

【図１１】図１１は、チューブエレメントの成形プレー
トと平プレートとの組成例を説明するタンク部付近の拡
大図である。

【図１２】図１２は、チューブエレメントの成形プレー
トと平プレートとの他の組成例を説明するタンク部付近
の拡大図である。

【図１３】図１３は、チューブエレメントに用いられる
成形プレートの他の構成例を示し、図１３（ａ）はその
正面図、図１３（ｂ）はその側面図である。

【図１４】図１４は、仕切り部Ａをずらして形成した４
パスの積層型熱交換器の冷媒の流れを説明する図であ
り、図１４（ａ）はその斜視図、図１４（ｂ）はその平
面図である。

【図１５】図１５は、図１４で示す積層型熱交換器の仕
切り部に用いられる平プレートを示し、図１５（ａ）は
その正面図、図１５（ｂ）はその側面図である。

【図１６】図１６は、３パスの積層型熱交換器の冷媒の
流れを説明する図であり、図１６（ａ）はその斜視図、
図１６（ｂ）はその平面図である。

【図１７】図１７は、図１６で示す積層型熱交換器の入
口部及び出口部が設けられた平プレートを示し、図１７
（ａ）はその正面図、図１７（ｂ）はその側面図であ
る。

【図１８】図１８は、２パスの積層型熱交換器の冷媒の
流れを説明する図であり、図１８（ａ）はその斜視図、
図１８（ｂ）はその平面図である。

【図１９】図１９は、チューブエレメントに用いられる
成形プレートの他の構成を示し、図１９（ａ）は、その
正面図、図１９（ｂ）は、その側面図である。

【図２０】図２０は、図１９に示す成形プレートに接合
される通常の平プレートを示し、図２０（ａ）は、その
正面図、図２０（ｂ）は、その側面図である。

【図２１】図２１は、積層型熱交換器の端部に設けられ
る平プレートを示し、図２１（ａ）は、その正面図、図
２１（ｂ）は、その側面図である。

【符号の説明】

１積層型熱交換器２フィン３，３ａ，３ｂ，３ｃチューブエレメント４入口部５出口部６成形プレート７、１６、１７、３１、３２、３６平プレート８通路形成用凹部９タンク形成用凹部１１、１３通孔１４流体通路部１５タンク部２１連通部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通路形成用凹部とこれに続く前記通路形
成用凹部よりも深いタンク形成用凹部とが一体に形成さ
れた成形プレートと平坦状に形成された平プレートとを
対面接合することにより構成され、前記成形プレートの
前記通路形成用凹部とこれに対峙する前記平プレートの
部分とによって流体通路部を形成し、前記成形プレート
の前記タンク形成用凹部とこれに対峙する前記平プレー
トの部分とによって前記流体通路部と連通するタンク部
を形成するようにしたチューブエレメントを備え、この
チューブエレメントと、コルゲート状に形成されたフィ
ンとを交互に多数段に積層すると共に、隣り合う前記チ
ューブエレメントを前記タンク部同士で突き合わせ、突
き合わされた前記タンク部同士の全部又は一部を通孔を
介して連通するようにしたことを特徴とする積層型熱交
換器。
【請求項２】前記成形プレートを前記通路形成用凹部
及び前記タンク形成用凹部の内側から外側に向けて芯
材、犠牲層、及びろう材層からなる３層構造によって構
成し、前記平プレートを前記通路形成用凹部及び前記タ
ンク形成用凹部の内側と対峙する側からろう材層、芯
材、犠牲層、及びろう材層からなる４層構造によって構
成するようにしたことを特徴とする請求項１記載の積層
型熱交換器。
【請求項３】前記成形プレートを芯材の両側にろう材
層を設けた３層構造によって構成し、前記平プレートを
前記通路形成用凹部及び前記タンク形成用凹部の内側と
対峙する側から芯材、犠牲層、及びろう材層からなる３
層構造によって構成するようにしたことを特徴とする請
求項１記載の積層型熱交換器。
【請求項４】前記通路形成用凹部は、前記成形プレー
トの長手方向に沿って形成され、前記タンク形成用凹部
は、前記成形プレートの長手方向の両端部に形成されて
いることを特徴とする請求項１記載の積層型熱交換器。
【請求項５】前記通路形成用凹部は、前記成形プレー
トの長手方向に沿って形成され、前記タンク形成用凹部
は、前記成形プレートの長手方向の一方の端部にのみ形
成されていることを特徴とする請求項１記載の積層型熱
交換器。
【請求項６】熱交換媒体が流入する入口部と流出する
出口部とを積層された最も外側のチューブエレメントに
設けるようにしたことを特徴とする請求項１記載の積層
型熱交換器。
【請求項７】前記タンク形成用凹部を前記成型プレー
トの短手方向に対をなして形成することで、前記タンク
部を前記チューブエレメントの短手方向に対をなして形
成したことを特徴とする請求項４又は５記載の積層型熱
交換器。
【請求項８】積層端部において、前記対をなすタンク
部の一方から他方にかけて熱交換媒体を移動させるよう
にしたことを特徴とする請求項７記載の積層型熱交換
器。
【請求項９】前記チューブエレメントの短手方向の巾
を２５〜４７ｍｍの範囲で設定したことを特徴とする請
求項１記載の積層型熱交換器。
【請求項１０】前記フィンのピッチを２．５〜４．０
ｍｍの範囲で設定し、且つ、前記フィンの高さを３．０
〜６．８ｍｍの範囲で設定したことを特徴とする請求項
１記載の積層型熱交換器。
【請求項１１】前記チューブエレメントの前記流体通
路部が形成された部分の厚みを１．７〜２．７ｍｍの範
囲で設定したことを特徴とする請求項１記載の積層型熱
交換器。
【請求項１２】前記チューブエレメントの内部にイン
ナーフィンを設けたことを特徴とする請求項１記載の積
層型熱交換器。