JP2002195779A - 熱交換器 - Google Patents
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
- F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
- F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
- F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2225/00—Reinforcing means
- F28F2225/08—Reinforcing means for header boxes
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 タンクを合理的に構成した熱交換器を提供す
ること。 【解決手段】 媒体を流通するチューブ２１０と、チュ
ーブの端部が接続されたタンク３００とを備え、チュー
ブに伝わる熱によって媒体の熱交換を行う熱交換器にお
いて、タンクは、チューブの端部を接続する孔部３２１
を設けたエンドプレート３２０と、エンドプレートを装
着するタンクプレート３１０とを備え、タンクの長手方
向の断面について、媒体の流路面積をＸ、濡れぶち全長
をＹとするとき、これらは、Ｘ＝ａ・Ｙ２／４π、且
つ、０．９≦ａ＜１．０、の関係にある構成の熱交換器
である。
ること。 【解決手段】 媒体を流通するチューブ２１０と、チュ
ーブの端部が接続されたタンク３００とを備え、チュー
ブに伝わる熱によって媒体の熱交換を行う熱交換器にお
いて、タンクは、チューブの端部を接続する孔部３２１
を設けたエンドプレート３２０と、エンドプレートを装
着するタンクプレート３１０とを備え、タンクの長手方
向の断面について、媒体の流路面積をＸ、濡れぶち全長
をＹとするとき、これらは、Ｘ＝ａ・Ｙ２／４π、且
つ、０．９≦ａ＜１．０、の関係にある構成の熱交換器
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、媒体を流通する複
数のチューブと、複数のチューブの端部が接続されたタ
ンクとを備え、チューブに伝わる熱によって媒体の熱交
換を行う熱交換器に関する。
数のチューブと、複数のチューブの端部が接続されたタ
ンクとを備え、チューブに伝わる熱によって媒体の熱交
換を行う熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、冷凍サイクルにおける放熱器や
エバポレータ等の熱交換器は、複数のチューブと複数の
フィンとを交互に積層してコアをなすとともに、チュー
ブの端部をタンクに接続して構成されている。媒体は、
タンクに設けられた入口部から内部に取り入れられて、
コアに伝わる熱によって熱交換をしつつチューブを通過
した後、タンクに設けられた出口部から外部に排出され
る。
エバポレータ等の熱交換器は、複数のチューブと複数の
フィンとを交互に積層してコアをなすとともに、チュー
ブの端部をタンクに接続して構成されている。媒体は、
タンクに設けられた入口部から内部に取り入れられて、
コアに伝わる熱によって熱交換をしつつチューブを通過
した後、タンクに設けられた出口部から外部に排出され
る。
【０００３】また、この種の熱交換器のタンクとして
は、例えば特開平５−３０２７９４号、特開平１０−１
３２４８５号、実開平２−１３３５８１号、実開平３−
５６０６２号、実用新案登録第２５７０３２２号等に記
載されたもののように、チューブの端部を接続する孔部
を設けたエンドプレートと、エンドプレートを装着する
タンクプレートとを備えたものが知られている。すなわ
ち、エンドプレートとタンクプレートとを組み付けるこ
とによれば、一枚のプレートを管状に丸める場合と比較
して、タンクは容易に製造することができる。
は、例えば特開平５−３０２７９４号、特開平１０−１
３２４８５号、実開平２−１３３５８１号、実開平３−
５６０６２号、実用新案登録第２５７０３２２号等に記
載されたもののように、チューブの端部を接続する孔部
を設けたエンドプレートと、エンドプレートを装着する
タンクプレートとを備えたものが知られている。すなわ
ち、エンドプレートとタンクプレートとを組み付けるこ
とによれば、一枚のプレートを管状に丸める場合と比較
して、タンクは容易に製造することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した熱
交換器は、製造が容易であるとともに、所要の耐圧性
能、熱交換効率、強度等を確実に確保できる構成が望ま
しく、タンクについても、それらの諸点を踏まえて、更
なる改良が求められている。
交換器は、製造が容易であるとともに、所要の耐圧性
能、熱交換効率、強度等を確実に確保できる構成が望ま
しく、タンクについても、それらの諸点を踏まえて、更
なる改良が求められている。
【０００５】本発明は、こうした事情に鑑みてなされた
ものであり、タンクを合理的に構成した熱交換器を提供
することを目的としている。
ものであり、タンクを合理的に構成した熱交換器を提供
することを目的としている。
【０００６】
【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、媒体を流通するチューブと、前記チューブの
端部が接続されたタンクとを備え、前記チューブに伝わ
る熱によって前記媒体の熱交換を行う熱交換器におい
て、前記タンクは、前記チューブの端部を接続する孔部
を設けたエンドプレートと、前記エンドプレートを装着
するタンクプレートとを備え、前記タンクの長手方向の
断面について、前記媒体の流路面積をＸ、濡れぶち全長
をＹとするとき、これらは、 Ｘ＝ａ・Ｙ２／４π … ０．９≦ａ＜１．０ … の関係にある構成の熱交換器であり、このような構成に
よると、タンクは合理的に構成される。以下に、その考
え方について説明する。
た発明は、媒体を流通するチューブと、前記チューブの
端部が接続されたタンクとを備え、前記チューブに伝わ
る熱によって前記媒体の熱交換を行う熱交換器におい
て、前記タンクは、前記チューブの端部を接続する孔部
を設けたエンドプレートと、前記エンドプレートを装着
するタンクプレートとを備え、前記タンクの長手方向の
断面について、前記媒体の流路面積をＸ、濡れぶち全長
をＹとするとき、これらは、 Ｘ＝ａ・Ｙ２／４π … ０．９≦ａ＜１．０ … の関係にある構成の熱交換器であり、このような構成に
よると、タンクは合理的に構成される。以下に、その考
え方について説明する。
【０００７】まず、媒体を流通する流路の形状は、耐圧
強度のみを考慮すると、円管が理想である。但し、タン
クについては、チューブを接続したり、エンドプレート
とタンクプレートとを組み付けたりする点で、完全な円
管よりも、むしろそれに近い適宜形状のものが有利とさ
れる。
強度のみを考慮すると、円管が理想である。但し、タン
クについては、チューブを接続したり、エンドプレート
とタンクプレートとを組み付けたりする点で、完全な円
管よりも、むしろそれに近い適宜形状のものが有利とさ
れる。
【０００８】すなわち、タンクの長手方向の断面につい
て、媒体の流路の形状は、やや変形した円となる。
て、媒体の流路の形状は、やや変形した円となる。
【０００９】ここで、円について、直径をｄ、面積を
ｘ、円周をｙとすると ｘ＝（ｄ／２）２π … ｙ＝ｄπ … となり、式，からｄを消去すると、 ｘ＝ｙ２／４π … となる。尚、πは円周率である。
ｘ、円周をｙとすると ｘ＝（ｄ／２）２π … ｙ＝ｄπ … となり、式，からｄを消去すると、 ｘ＝ｙ２／４π … となる。尚、πは円周率である。
【００１０】そして、やや変形した円の場合は、面積ｘ
が円周ｙに対してある程度小さくなることから、それら
の関係は、式の右辺に１よりも若干小さな値ａを掛け
たものとなる。
が円周ｙに対してある程度小さくなることから、それら
の関係は、式の右辺に１よりも若干小さな値ａを掛け
たものとなる。
【００１１】従って、タンクの長手方向の断面につい
て、流路面積Ｘ及び濡れぶち全長Ｙの関係は、式，
で表される。
て、流路面積Ｘ及び濡れぶち全長Ｙの関係は、式，
で表される。
【００１２】特に、式におけるａの範囲は、流路の形
状が比較的円に近いことを示し、タンクの耐圧性が良好
に確保される範囲となっている。
状が比較的円に近いことを示し、タンクの耐圧性が良好
に確保される範囲となっている。
【００１３】また、このようなａの範囲について、耐圧
性の点でより好ましくは、 ０．９６≦ａ＜１．０ である。
性の点でより好ましくは、 ０．９６≦ａ＜１．０ である。
【００１４】尚、流路面積をＸ、濡れぶち全長をＹとす
るタンクの相当直径ｄｅを求める式は、 ｄｅ＝４Ｘ／Ｙ である。そして、本発明において、タンクの相当直径ｄ
ｅは、面積をＸとする円の直径ｄＸに対し、 ｄｅ＝ａ１／２・ｄＸ を満たすこととなる。
るタンクの相当直径ｄｅを求める式は、 ｄｅ＝４Ｘ／Ｙ である。そして、本発明において、タンクの相当直径ｄ
ｅは、面積をＸとする円の直径ｄＸに対し、 ｄｅ＝ａ１／２・ｄＸ を満たすこととなる。
【００１５】このように本発明は、タンクを合理的に構
成し、且つ、その耐圧性を効率よく確保したものであ
る。
成し、且つ、その耐圧性を効率よく確保したものであ
る。
【００１６】本願第２請求項に記載した発明は、請求項
１において、当該熱交換器は、冷凍サイクルの放熱器で
あるとともに、前記媒体を気層から液層へ凝縮するもの
であって、前記タンクについて、前記エンドプレート及
び前記タンクプレートはアルミニウム又はその合金から
なり、前記媒体の流路面積Ｘは１５０〜２２０［ｍ
ｍ ２］の範囲であり、前記エンドプレート及び前記タン
クプレートの板厚は１．０〜１．５［ｍｍ］の範囲であ
る構成の熱交換器であり、このような熱交換器による
と、タンクは一層合理的に構成される。
１において、当該熱交換器は、冷凍サイクルの放熱器で
あるとともに、前記媒体を気層から液層へ凝縮するもの
であって、前記タンクについて、前記エンドプレート及
び前記タンクプレートはアルミニウム又はその合金から
なり、前記媒体の流路面積Ｘは１５０〜２２０［ｍ
ｍ ２］の範囲であり、前記エンドプレート及び前記タン
クプレートの板厚は１．０〜１．５［ｍｍ］の範囲であ
る構成の熱交換器であり、このような熱交換器による
と、タンクは一層合理的に構成される。
【００１７】すなわち、本熱交換器は、媒体を気層から
液層へ凝縮する放熱器として好適に使用されるものであ
り、アルミニウム製又はアルミニウム合金製のエンドプ
レート及びタンクプレートを用いるとともに、熱交換器
の性能を考慮しつつ、それらの板厚と媒体の流路面積と
を実用的な範囲に設定したものである。
液層へ凝縮する放熱器として好適に使用されるものであ
り、アルミニウム製又はアルミニウム合金製のエンドプ
レート及びタンクプレートを用いるとともに、熱交換器
の性能を考慮しつつ、それらの板厚と媒体の流路面積と
を実用的な範囲に設定したものである。
【００１８】本願第３請求項に記載した発明は、請求項
１において、当該熱交換器は、冷凍サイクルの放熱器で
あるとともに、内部の圧力が前記媒体の臨界点を上まわ
るものであって、前記タンクについて、前記エンドプレ
ート及び前記タンクプレートはアルミニウム又はその合
金からなり、前記媒体の流路面積Ｘは１２〜１６０［ｍ
ｍ２］の範囲であり、前記エンドプレート及び前記タン
クプレートの板厚は２．０〜４．５［ｍｍ］の範囲であ
る構成の熱交換器であり、このような構成によると、タ
ンクは一層合理的に構成される。
１において、当該熱交換器は、冷凍サイクルの放熱器で
あるとともに、内部の圧力が前記媒体の臨界点を上まわ
るものであって、前記タンクについて、前記エンドプレ
ート及び前記タンクプレートはアルミニウム又はその合
金からなり、前記媒体の流路面積Ｘは１２〜１６０［ｍ
ｍ２］の範囲であり、前記エンドプレート及び前記タン
クプレートの板厚は２．０〜４．５［ｍｍ］の範囲であ
る構成の熱交換器であり、このような構成によると、タ
ンクは一層合理的に構成される。
【００１９】ここで、臨界点（critical point）とは、
気層と液層が共存する状態の高温側の限界、つまり高圧
側の限界であり、蒸気圧曲線の一方での終点である。臨
界点での圧力、温度、密度は、それぞれ臨界圧力（crit
ical pressure）、臨界温度（critical temperatur
e）、臨界密度（critical density）となる。熱交換器
の内部において、圧力が媒体の臨界点を上まわると、媒
体は凝縮されない。
気層と液層が共存する状態の高温側の限界、つまり高圧
側の限界であり、蒸気圧曲線の一方での終点である。臨
界点での圧力、温度、密度は、それぞれ臨界圧力（crit
ical pressure）、臨界温度（critical temperatur
e）、臨界密度（critical density）となる。熱交換器
の内部において、圧力が媒体の臨界点を上まわると、媒
体は凝縮されない。
【００２０】すなわち、本熱交換器は、内部の圧力が媒
体の臨界点を上まわる放熱器として好適に使用されるも
のであり、アルミニウム製又はアルミニウム合金製のエ
ンドプレート及びタンクプレートを用いるとともに、熱
交換器の性能を考慮しつつ、それらの板厚と媒体の流路
面積とを実用的な範囲に設定したものである。
体の臨界点を上まわる放熱器として好適に使用されるも
のであり、アルミニウム製又はアルミニウム合金製のエ
ンドプレート及びタンクプレートを用いるとともに、熱
交換器の性能を考慮しつつ、それらの板厚と媒体の流路
面積とを実用的な範囲に設定したものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の具体例を図面に
基づいて詳細に説明する。
基づいて詳細に説明する。
【００２２】本例の熱交換器１は、自動車に搭載される
車内空調用冷凍サイクルの放熱器であり、図１に示すよ
うに、媒体（つまり冷媒）を流通する複数のチューブ２
１０及び複数のフィン２２０を交互に積層してなるコア
２００と、チューブ２１０の端部が接続された一対のタ
ンク３００とを備え、コア２００に伝わる熱によって媒
体の熱交換を行うように構成している。
車内空調用冷凍サイクルの放熱器であり、図１に示すよ
うに、媒体（つまり冷媒）を流通する複数のチューブ２
１０及び複数のフィン２２０を交互に積層してなるコア
２００と、チューブ２１０の端部が接続された一対のタ
ンク３００とを備え、コア２００に伝わる熱によって媒
体の熱交換を行うように構成している。
【００２３】かかる冷凍サイクルは、フロン系の媒体を
循環するものであり、媒体を圧縮するコンプレッサと、
圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、冷却された冷媒を
減圧する膨張弁と、減圧さ冷媒を蒸化する蒸化器とを備
えている。すなわち、放熱器たる本例の熱交換器１は、
媒体を冷却して気層から液層へ凝縮するコンデンサであ
る。
循環するものであり、媒体を圧縮するコンプレッサと、
圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、冷却された冷媒を
減圧する膨張弁と、減圧さ冷媒を蒸化する蒸化器とを備
えている。すなわち、放熱器たる本例の熱交換器１は、
媒体を冷却して気層から液層へ凝縮するコンデンサであ
る。
【００２４】タンク３００には、媒体を流入する入口部
４００、及び媒体を流出する出口部５００をそれぞれ設
けている。
４００、及び媒体を流出する出口部５００をそれぞれ設
けている。
【００２５】また、コア２００と隣接する外部には、コ
ア２００に空気を送るファン（図示は省略）を設けてい
る。
ア２００に空気を送るファン（図示は省略）を設けてい
る。
【００２６】媒体は、入口部４００からタンク３００の
内部に流入されて、熱交換をしつつチューブ２１０を流
通した後、出口部５００からタンク３００の外部に排出
される。
内部に流入されて、熱交換をしつつチューブ２１０を流
通した後、出口部５００からタンク３００の外部に排出
される。
【００２７】尚、各タンク３００は、内部をそれぞれ所
定の間隔で区画されたものであり、媒体は、各タンク３
００の間を複数回往復する構成となっている。
定の間隔で区画されたものであり、媒体は、各タンク３
００の間を複数回往復する構成となっている。
【００２８】また、コア２００の上下側部には、補強部
材たるサイドプレート６００をそれぞれ設けている。各
サイドプレート６００の端部は、タンク３００に支持し
ている。
材たるサイドプレート６００をそれぞれ設けている。各
サイドプレート６００の端部は、タンク３００に支持し
ている。
【００２９】更に、一方のタンク３００には、気液分離
器７００を設けており、媒体は、入口部４００から出口
部５００へ流通する過程において、タンク３００から気
液分離器７００に一旦送られ、液層のみが出口部５００
に向かう構成となっている。
器７００を設けており、媒体は、入口部４００から出口
部５００へ流通する過程において、タンク３００から気
液分離器７００に一旦送られ、液層のみが出口部５００
に向かう構成となっている。
【００３０】そして、熱交換器１を構成するこれらのチ
ューブ２１０、フィン２２０、タンク３００、出口部４
００、入口部５００、サイドプレート６００、及び気液
分離器７００は、アルミニウム又はアルミニウム合金を
成形してなる各部材を組み付けて、この組み付け体を炉
中で加熱処理することによって一体に形成している。各
部材の要所には、予め、ろう材のクラッド及びフラック
スの塗布等を施している。
ューブ２１０、フィン２２０、タンク３００、出口部４
００、入口部５００、サイドプレート６００、及び気液
分離器７００は、アルミニウム又はアルミニウム合金を
成形してなる各部材を組み付けて、この組み付け体を炉
中で加熱処理することによって一体に形成している。各
部材の要所には、予め、ろう材のクラッド及びフラック
スの塗布等を施している。
【００３１】特に、本例のチューブ２１０は、押し出し
成形又はプレートをロール成形して作成された偏平状の
ものである。その内部は、所要の耐圧性能を得るべく複
数に区画されている。
成形又はプレートをロール成形して作成された偏平状の
ものである。その内部は、所要の耐圧性能を得るべく複
数に区画されている。
【００３２】図２乃至図４に示すように、本例のタンク
３００は、タンクプレート３１０にエンドプレート３２
０を装着して構成している。
３００は、タンクプレート３１０にエンドプレート３２
０を装着して構成している。
【００３３】タンク３００内部の圧力に関し、実験によ
る変形圧は５．９［ＭＰａ］以上であり、破壊圧は９．
８［ＭＰａ］以上となっている。
る変形圧は５．９［ＭＰａ］以上であり、破壊圧は９．
８［ＭＰａ］以上となっている。
【００３４】タンクプレート３１０は、半円筒形状の部
材であり、エンドプレート３２０は、チューブ２１０の
端部を挿入して接続する孔部３２１を設けた部材であ
る。また、エンドプレート３２０の孔部３２１は、エン
ドプレート３２０の長手方向に亘り、一定の間隔で複数
設けられている。
材であり、エンドプレート３２０は、チューブ２１０の
端部を挿入して接続する孔部３２１を設けた部材であ
る。また、エンドプレート３２０の孔部３２１は、エン
ドプレート３２０の長手方向に亘り、一定の間隔で複数
設けられている。
【００３５】また、タンクプレート３１０とエンドプレ
ート３２０との間には、所定の間隔で仕切プレート３３
０を設けている。すなわち、タンク３００の端部及び内
部は、仕切プレート３３０にて閉鎖及び区画されてい
る。
ート３２０との間には、所定の間隔で仕切プレート３３
０を設けている。すなわち、タンク３００の端部及び内
部は、仕切プレート３３０にて閉鎖及び区画されてい
る。
【００３６】タンクプレート３１０とエンドプレート３
２０とは、タンクプレート３１０の両縁部の間にエンド
プレート３２０を装着して組み付けられる。エンドプレ
ート３２０の挿入量は、仕切プレート３３０によって規
制される。そして、エンドプレート３２０の両縁部は、
タンクプレート３１０の内周面にろう付けされる。
２０とは、タンクプレート３１０の両縁部の間にエンド
プレート３２０を装着して組み付けられる。エンドプレ
ート３２０の挿入量は、仕切プレート３３０によって規
制される。そして、エンドプレート３２０の両縁部は、
タンクプレート３１０の内周面にろう付けされる。
【００３７】仕切プレート３３０は、タンクプレート３
１０に設けられた孔部３１０ａに挿入される突部３３１
を備え、孔部３１０ａに突部３３１を挿入することによ
り、位置決めされる。
１０に設けられた孔部３１０ａに挿入される突部３３１
を備え、孔部３１０ａに突部３３１を挿入することによ
り、位置決めされる。
【００３８】更に、タンクプレート３１０の縁部には、
エンドプレート３２０を保持する折り曲げ片３１１を適
宜間隔で複数設けている。エンドプレート３２０は、タ
ンクプレート３１０に位置決めした後、折り曲げ片３１
１を折り曲げることによって固定される。折り曲げ片３
１１の折り曲げは、プレス成形によってなされる。
エンドプレート３２０を保持する折り曲げ片３１１を適
宜間隔で複数設けている。エンドプレート３２０は、タ
ンクプレート３１０に位置決めした後、折り曲げ片３１
１を折り曲げることによって固定される。折り曲げ片３
１１の折り曲げは、プレス成形によってなされる。
【００３９】本例の場合、タンクプレート３１０及びエ
ンドプレート３２０は、それぞれ、所要の板厚ｔを有す
るアルミニウム製又はアルミニウム合金製のプレートを
プレス成形して作成している。タンクプレート３１０及
びエンドプレート３２０の板厚ｔは、それぞれ１．２
［ｍｍ］であり、１．０〜１．５［ｍｍ］の範囲となっ
ている。
ンドプレート３２０は、それぞれ、所要の板厚ｔを有す
るアルミニウム製又はアルミニウム合金製のプレートを
プレス成形して作成している。タンクプレート３１０及
びエンドプレート３２０の板厚ｔは、それぞれ１．２
［ｍｍ］であり、１．０〜１．５［ｍｍ］の範囲となっ
ている。
【００４０】尚、エンドプレート３２０は、チューブ２
１０の端部を接続することによって補強がなされるた
め、その板厚は、タンクプレート３１０の板厚よりも若
干薄く設定してもよい。或いは、チューブ２１０の端部
における破壊圧を向上するのであれば、エンドプレート
３２０の板厚は、タンクプレート３１０の板厚よりも若
干厚く設定する。
１０の端部を接続することによって補強がなされるた
め、その板厚は、タンクプレート３１０の板厚よりも若
干薄く設定してもよい。或いは、チューブ２１０の端部
における破壊圧を向上するのであれば、エンドプレート
３２０の板厚は、タンクプレート３１０の板厚よりも若
干厚く設定する。
【００４１】更に、タンク３００の長手方向の断面につ
いて、媒体の流路面積Ｘは、１７９．５［ｍｍ２］であ
り、１５０〜２２０［ｍｍ２］の範囲となっている。ま
た、濡れぶち全長Ｙは、４９．０［ｍｍ］である。
いて、媒体の流路面積Ｘは、１７９．５［ｍｍ２］であ
り、１５０〜２２０［ｍｍ２］の範囲となっている。ま
た、濡れぶち全長Ｙは、４９．０［ｍｍ］である。
【００４２】そして、流路面積Ｘ、濡れぶち全長Ｙを前
述した式、すなわち、 Ｘ＝ａ・Ｙ２／４π に代入すると、 ａ≒０．９３９ となり、 ０．９≦ａ＜１．０ が成立する。
述した式、すなわち、 Ｘ＝ａ・Ｙ２／４π に代入すると、 ａ≒０．９３９ となり、 ０．９≦ａ＜１．０ が成立する。
【００４３】このように、本例の熱交換器１は、タンク
３００を極めて合理的に構成したものであり、媒体を気
層から液層へ凝縮する放熱器として好適に使用すること
ができる。
３００を極めて合理的に構成したものであり、媒体を気
層から液層へ凝縮する放熱器として好適に使用すること
ができる。
【００４４】特に、本熱交換器１は、タンク３００の耐
圧性向上に伴い、タンクプレート３１０及びエンドプレ
ート３２０の板厚を薄く設定し、その結果、更なる加工
の容易化、材料コストの低減、及び軽量化を達成したも
のである。
圧性向上に伴い、タンクプレート３１０及びエンドプレ
ート３２０の板厚を薄く設定し、その結果、更なる加工
の容易化、材料コストの低減、及び軽量化を達成したも
のである。
【００４５】次に、本発明の第２具体例を図５に基づい
て説明する。
て説明する。
【００４６】同図に示すように、本例のタンク３００
は、エンドプレート３２０の縁部をコア側に向かって折
り曲げて、これをタンクプレート３１０の縁部にろう付
けしたものである。また、タンクプレート３１０に対す
るエンドプレート３２０の位置決めは、タンクプレート
３１０に形成された段部によってなされる。
は、エンドプレート３２０の縁部をコア側に向かって折
り曲げて、これをタンクプレート３１０の縁部にろう付
けしたものである。また、タンクプレート３１０に対す
るエンドプレート３２０の位置決めは、タンクプレート
３１０に形成された段部によってなされる。
【００４７】本例の場合、タンクプレート３１０及びエ
ンドプレート３２０の板厚ｔは、それぞれ１．３［ｍ
ｍ］である。
ンドプレート３２０の板厚ｔは、それぞれ１．３［ｍ
ｍ］である。
【００４８】更に、タンク３００の長手方向の断面につ
いて、媒体の流路面積Ｘは、１６０．７［ｍｍ２］であ
り、濡れぶち全長Ｙは、４５．６［ｍｍ］である。
いて、媒体の流路面積Ｘは、１６０．７［ｍｍ２］であ
り、濡れぶち全長Ｙは、４５．６［ｍｍ］である。
【００４９】そして、流路面積Ｘ、濡れぶち全長Ｙを、 Ｘ＝ａ・Ｙ２／４π に代入すると、 ａ≒０．９７０ となり、 ０．９≦ａ＜１．０ が成立する。
【００５０】尚、その他の基本的な構成は、前述した具
体例と同様であるので、共通する部材には同一の符号を
付すとともに、説明は省略する。
体例と同様であるので、共通する部材には同一の符号を
付すとともに、説明は省略する。
【００５１】このように、本例の熱交換器１もまた、タ
ンク３００を極めて合理的に構成したものである。
ンク３００を極めて合理的に構成したものである。
【００５２】特に、本例は、前述した第１具体例と比較
して、タンクプレート３１０及びエンドプレート３２０
の板厚ｔが厚い、流路面積Ｘが狭い、媒体の流路の形状
がより円に近い（すなわちａの値が１．０に近い）とい
う点で、タンク３００の変形圧及び破壊圧を一層向上し
たものである。
して、タンクプレート３１０及びエンドプレート３２０
の板厚ｔが厚い、流路面積Ｘが狭い、媒体の流路の形状
がより円に近い（すなわちａの値が１．０に近い）とい
う点で、タンク３００の変形圧及び破壊圧を一層向上し
たものである。
【００５３】仮に、第１具体例と同等の変形圧や破壊圧
を得るのであれば、タンクプレート３１０及びエンドプ
レート３２０の板厚ｔは、１．２［ｍｍ］よりも薄くす
ることができる。
を得るのであれば、タンクプレート３１０及びエンドプ
レート３２０の板厚ｔは、１．２［ｍｍ］よりも薄くす
ることができる。
【００５４】次に、本発明の第３具体例を図６乃至図７
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００５５】本例の冷凍サイクルは、ＣＯ２を媒体とし
て循環するものであり、気液分離器は、蒸化器とコンプ
レッサとの間に設けられている。
て循環するものであり、気液分離器は、蒸化器とコンプ
レッサとの間に設けられている。
【００５６】その放熱器たる本例の熱交換器１は、気温
等の使用条件により、内部の圧力が媒体の臨界点を上ま
わるものである。
等の使用条件により、内部の圧力が媒体の臨界点を上ま
わるものである。
【００５７】図６に示すように、媒体の入口部４００
は、一方のタンク３００の中央部に設ており、出口部５
００は、他方のタンク３００の下端部に設けている。
は、一方のタンク３００の中央部に設ており、出口部５
００は、他方のタンク３００の下端部に設けている。
【００５８】また、タンク３００の内部は区画されてお
らず、媒体は、チューブを流通して一方のタンク３００
から他方のタンク３００にもたらされ、そのまま排出さ
れる構成となっている。
らず、媒体は、チューブを流通して一方のタンク３００
から他方のタンク３００にもたらされ、そのまま排出さ
れる構成となっている。
【００５９】図７に示すように、本例のタンク３００
は、タンクプレート３１０の縁部を切り欠き形状とし、
そこにエンドプレート３２０の縁部を嵌装し、ろう付け
したものである。
は、タンクプレート３１０の縁部を切り欠き形状とし、
そこにエンドプレート３２０の縁部を嵌装し、ろう付け
したものである。
【００６０】タンク３００内部の圧力に関し、実験によ
る変形圧は２２．５［ＭＰａ］以上であり、破壊圧は、
４５．０［ＭＰａ］以上となっている。
る変形圧は２２．５［ＭＰａ］以上であり、破壊圧は、
４５．０［ＭＰａ］以上となっている。
【００６１】また、本例の場合、タンクプレート３１０
及びエンドプレート３２０の板厚ｔは、それぞれ２．５
［ｍｍ］であり、２．０〜４．５［ｍｍ］の範囲となっ
ている。
及びエンドプレート３２０の板厚ｔは、それぞれ２．５
［ｍｍ］であり、２．０〜４．５［ｍｍ］の範囲となっ
ている。
【００６２】更に、タンク３００の長手方向の断面につ
いて、媒体の流路面積Ｘは、２８．３［ｍｍ２］であ
り、１２〜１６０［ｍｍ２］の範囲となっている。ま
た、濡れぶち全長Ｙは、１９．０［ｍｍ］である。
いて、媒体の流路面積Ｘは、２８．３［ｍｍ２］であ
り、１２〜１６０［ｍｍ２］の範囲となっている。ま
た、濡れぶち全長Ｙは、１９．０［ｍｍ］である。
【００６３】そして、流路面積Ｘ、濡れぶち全長Ｙを、 Ｘ＝ａ・Ｙ２／４π に代入すると、 ａ≒０．９８５ となり、 ０．９≦ａ＜１．０ が成立する。
【００６４】尚、その他の基本的な構成は、前述した具
体例と同様であるので、共通する部材には同一の符号を
付すとともに、説明は省略する。
体例と同様であるので、共通する部材には同一の符号を
付すとともに、説明は省略する。
【００６５】このように、本例の熱交換器１は、タンク
３００を合理的に構成したものであり、内部の圧力が媒
体の臨界点を上まわる放熱器として好適に使用すること
ができる。
３００を合理的に構成したものであり、内部の圧力が媒
体の臨界点を上まわる放熱器として好適に使用すること
ができる。
【００６６】
【発明の効果】本願第1請求項に記載した発明は、媒体
を流通する複数のチューブと、前記複数のチューブの端
部が接続されたタンクとを備え、前記チューブに伝わる
熱によって前記媒体の熱交換を行う熱交換器において、
前記タンクは、半円筒形状のタンクプレートと、前記チ
ューブの端部を接続する孔部を設けたエンドプレートと
を備え、前記タンクの長手方向の断面について、前記媒
体の流路面積をＸ、濡れぶち全長をＹとするとき、これ
らは、 Ｘ＝ａ・Ｙ２／４π ０．９≦ａ＜１．０ の関係にある構成の熱交換器であり、このような構成に
よると、タンクは合理的に構成することができる。
を流通する複数のチューブと、前記複数のチューブの端
部が接続されたタンクとを備え、前記チューブに伝わる
熱によって前記媒体の熱交換を行う熱交換器において、
前記タンクは、半円筒形状のタンクプレートと、前記チ
ューブの端部を接続する孔部を設けたエンドプレートと
を備え、前記タンクの長手方向の断面について、前記媒
体の流路面積をＸ、濡れぶち全長をＹとするとき、これ
らは、 Ｘ＝ａ・Ｙ２／４π ０．９≦ａ＜１．０ の関係にある構成の熱交換器であり、このような構成に
よると、タンクは合理的に構成することができる。
【００６７】本願第２請求項に記載した発明は、請求項
１において、当該熱交換器は、冷凍サイクルの放熱器で
あるとともに、前記媒体を気層から液層へ凝縮するもの
であって、前記タンクについて、前記エンドプレート及
び前記タンクプレートはアルミニウム又はその合金から
なり、前記媒体の流路面積Ｘは１５０〜２２０［ｍ
ｍ ２］の範囲であり、前記エンドプレート及び前記タン
クプレートの板厚は１．０〜１．５［ｍｍ］の範囲であ
る構成の熱交換器であり、このような熱交換器による
と、タンクは一層合理的に構成することができる。
１において、当該熱交換器は、冷凍サイクルの放熱器で
あるとともに、前記媒体を気層から液層へ凝縮するもの
であって、前記タンクについて、前記エンドプレート及
び前記タンクプレートはアルミニウム又はその合金から
なり、前記媒体の流路面積Ｘは１５０〜２２０［ｍ
ｍ ２］の範囲であり、前記エンドプレート及び前記タン
クプレートの板厚は１．０〜１．５［ｍｍ］の範囲であ
る構成の熱交換器であり、このような熱交換器による
と、タンクは一層合理的に構成することができる。
【００６８】本願第３請求項に記載した発明は、請求項
１において、当該熱交換器は、冷凍サイクルの放熱器で
あるとともに、内部の圧力が前記媒体の臨界点を上まわ
るものであって、前記タンクについて、前記エンドプレ
ート及び前記タンクプレートはアルミニウム又はその合
金からなり、前記媒体の流路面積Ｘは１２〜１６０［ｍ
ｍ２］の範囲であり、前記エンドプレート及び前記タン
クプレートの板厚は２．０〜４．５［ｍｍ］の範囲であ
る構成の熱交換器であり、このような構成によると、タ
ンクは一層合理的に構成することができる。
１において、当該熱交換器は、冷凍サイクルの放熱器で
あるとともに、内部の圧力が前記媒体の臨界点を上まわ
るものであって、前記タンクについて、前記エンドプレ
ート及び前記タンクプレートはアルミニウム又はその合
金からなり、前記媒体の流路面積Ｘは１２〜１６０［ｍ
ｍ２］の範囲であり、前記エンドプレート及び前記タン
クプレートの板厚は２．０〜４．５［ｍｍ］の範囲であ
る構成の熱交換器であり、このような構成によると、タ
ンクは一層合理的に構成することができる。
【図１】 本発明の具体例に係り、熱交換器の正面図で
ある。
ある。
【図２】 本発明の具体例に係り、タンクの要部を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図３】 本発明の具体例に係り、タンクの要部を示す
分解斜視図である。
分解斜視図である。
【図４】 本発明の具体例に係り、タンクの長手方向の
断面図であ。
断面図であ。
【図５】 本発明の具体例に係り、タンクの長手方向の
断面図である。
断面図である。
【図６】 本発明の具体例に係り、熱交換器の正面図で
ある。
ある。
【図７】 本発明の具体例に係り、タンクの長手方向の
断面図である。
断面図である。
１ 熱交換器 ２００ コア ２１０ チューブ ２２０ フィン ３００ タンク ３１０ タンクプレート ３１０ａ 孔部 ３１１ 折り曲げ片 ３２０ エンドプレート ３２１ 孔部 ３３０ 仕切プレート ３３１ 突部 ４００ 入口部 ５００ 出口部 ６００ サイドプレート ７００ 気液分離器 Ｘ 流路面積 Ｙ 濡れぶち全長 ｔ 板厚
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２８Ｆ 21/08 Ｆ２８Ｆ 21/08 Ａ
Claims (3)
- 【請求項１】 媒体を流通するチューブと、前記チュー
ブの端部が接続されたタンクとを備え、前記チューブに
伝わる熱によって前記媒体の熱交換を行う熱交換器にお
いて、 前記タンクは、前記チューブの端部を接続する孔部を設
けたエンドプレートと、前記エンドプレートを装着する
タンクプレートとを備え、 前記タンクの長手方向の断面について、前記媒体の流路
面積をＸ、濡れぶち全長をＹとするとき、これらは、 Ｘ＝ａ・Ｙ２／４π ０．９≦ａ＜１．０ の関係にあることを特徴とする熱交換器。 - 【請求項２】 当該熱交換器は、冷凍サイクルの放熱器
であるとともに、前記媒体を気層から液層へ凝縮するも
のであって、 前記タンクについて、前記エンドプレート及び前記タン
クプレートはアルミニウム又はその合金からなり、前記
媒体の流路面積Ｘは１５０〜２２０［ｍｍ２］の範囲で
あり、前記エンドプレート及び前記タンクプレートの板
厚は１．０〜１．５［ｍｍ］の範囲であることを特徴と
する請求項１記載の熱交換器。 - 【請求項３】 当該熱交換器は、冷凍サイクルの放熱器
であるとともに、内部の圧力が前記媒体の臨界点を上ま
わるものであって、 前記タンクについて、前記エンドプレート及び前記タン
クプレートはアルミニウム又はその合金からなり、前記
媒体の流路面積Ｘは１２〜１６０［ｍｍ２］の範囲であ
り、前記エンドプレート及び前記タンクプレートの板厚
は２．０〜４．５［ｍｍ］の範囲であることを特徴とす
る請求項１記載の熱交換器。
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