JP2004077079A

JP2004077079A - Heat exchanger, its manufacturing method, tube connection structure of header tank for heat exchanger and refrigeration system

Info

Publication number: JP2004077079A
Application number: JP2002240927A
Authority: JP
Inventors: Etsuo Niimura; 新村　悦生; Koichiro Take; 武　幸一郎; Noboru Ogasawara; 小笠原　昇
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2002-08-21
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2004-03-11
Also published as: US20060124289A1; CN1688858A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger of a gas cooler for CO<SB>2</SB>refrigerant capable of providing a sufficient pressure-proofing property and heat exchanging performance, etc. <P>SOLUTION: A plurality of heat transfer tubes 30 are provided between a pair of header tanks 10a, 10b. The header tanks 10a, 10b have partition walls 15 integrally formed in the longitudinal direction, insides of the tanks are partitioned into tank parts 11-14 by the partition walls 15 and a communicating hole 17 for refrigerant turn is formed on the specified partition wall 15. A plurality of refrigerant flowing passages 35 of the heat transfer tubes 30 are divided and a plurality of passes P1-P4 are formed for each of the tank parts of the header tanks 10a, 10b. The refrigerant flowing into the first tank part 11 of the one header tank 10a sequentially passes each of the passes P1-P4 forward from the back and flows into the fourth tank part 14 of the other header tank 10b. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＣＯ_２冷媒用の冷凍サイクルを有する自動車用エアコン、家庭用エアコン、電子機器用冷却器等に採用される熱交換器等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調機器用の冷媒として用いられるフロン系冷媒は、オゾン破壊物質、温暖化物質であることから、脱フロン化の空調技術として、自然界に存在する二酸化炭素（ＣＯ_２）を冷媒として用いる冷凍サイクルが注目を集めている。
【０００３】
まずフロン系冷媒の冷凍サイクルでは、高圧回路側の凝縮器による冷却（放熱）過程において、冷媒は気液混相状態となるため、凝縮経路のほぼ全域が、冷媒の凝縮温度に維持される。このため、冷却用空気の導入方向に対し垂直な面に沿って凝縮経路を蛇行状に配置して、凝縮経路全域に一定温度の冷却用空気を導入するようにした、いわゆるクロスフロータイプの熱交換器を採用することによって、凝縮経路全域において、冷却用空気との温度差を十分に確保でき、高い熱交換効率を得ることができる。
【０００４】
これに対し、ＣＯ_２冷媒用冷凍サイクルでは、高圧回路側の放熱過程において、ＣＯ_２冷媒は相変化の伴わない超臨界状態で作動するため、冷媒温度は、放熱経路の入口側から出口側に向かうに従って次第に低下していくようになる。ところが、上記のクロスフロータイプの熱交換器は、放熱経路の全域において、一定温度の冷却用空気が導入されるものであるため、このクロスフロータイプの熱交換器を、ＣＯ_２冷媒用冷凍サイクルのガスクーラー（放熱器）として採用した場合、冷媒と冷却用空気との温度差が、放熱経路の入口付近では大きくなり、出口付近では小さくなる等、放熱経路上で不均一となり、高い熱交換効率を得ることが困難になる。
【０００５】
そこで、ＣＯ_２冷媒用のガスクーラーとして、放熱経路を冷却用空気の導入方向に対し逆行させつつ蛇行状に配置して、放熱経路の入口側よりも出口側における冷却用空気の温度を低くするようにした、いわゆるカウンターフロータイプの熱交換器を採用することによって、放熱経路全域において、冷却用空気との温度差を十分に確保でき、熱交換効率を向上させることができる。
【０００６】
従来、このカウンターフロータイプの熱交換器としては、例えば、実開昭５７−６６３８９号や特開平１０−２８８４７６号に開示されている。
【０００７】
この熱交換器は、上下方向に沿う一対のヘッダータンク間に、両端を両ヘッダータンクに連通接続する複数の熱交換チューブが、上下方向に沿って並列に配置されている。熱交換チューブは、幅方向が広い扁平形状を有しており、各チューブ内には、長さ方向に延びる複数の冷媒流通路が幅方向（前後方向）に並列に配置されている。更に一方のヘッダータンク内には、長さ方向（上下方向）に沿って仕切板が取り付けられ、その仕切板によりヘッダータンク内部が前後に仕切られて、その後半部が各熱交換チューブの後半側の冷媒流通路に連通されるとともに、前半部が各熱交換チューブの前半側の冷媒流通路に連通されている。
【０００８】
そして、一方のヘッダータンク内における後半部に流入された冷媒が、各熱交換チューブの後半側の冷媒流通路（第１のパス）を通過して、他方のヘッダータンク内に流入されるとともに、その冷媒が、各熱交換チューブの前半側の冷媒流通路（第２のパス）を通過して、一方のヘッダータンクの前半部に導入されて流出される。こうして冷媒が第１及び第２のパスをこの順に通過する一方、熱交換器の前面側から導入される冷却用空気は、第２及び第１のパスをこの順に通過し、その空気との間で上記冷媒が熱交換されるものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＣＯ_２冷媒用冷凍サイクルにおいては、高圧回路側での冷媒作動圧力が、フロン系冷媒に比べて１０倍程度も高く高圧になるため、上記従来ののようにヘッダータンク内に仕切板を取り付けた熱交換器においては、仕切板の取付強度や位置精度が不十分となり、良好な耐圧性を確保することができず、仕切板の接合部における気密性が低下する。特に、扁平な熱交換チューブに設けられた複数の冷媒流通路を区分けして複数のパスを形成するような擬似カウンターフロータイプの熱交換器においては、仕切板と熱交換チューブ端部との接合部における気密性を十分に確保することが困難となり、冷媒が、隣接する他の流路に流入して混合されてしまい、熱交換性能が低下するという問題が発生する。
【００１０】
この発明は、上記従来技術の問題を解消し、十分な耐圧性を得ることができ、冷媒の気密漏れを防止できて、熱交換性能の向上を図ることができる熱交換器、その製造方法、熱交換器用ヘッダータンクのチューブ接続構造及び冷凍システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本第１発明の熱交換器は、一対のヘッダータンク間に、複数の熱交換チューブがヘッダータンク長さ方向（上下方向）に沿って並列に配置される熱交換器であって、前記ヘッダータンクが、その内部に長さ方向に沿って一体形成された１本以上の仕切壁を有し、その仕切壁によって仕切られて、前記ヘッダータンクの内部に、長さ方向に延びる複数のタンク部が幅方向（前後方向）に並列に設けられるとともに、所定の仕切壁にその両側のタンク部間を連通するための冷媒ターン用連通孔が形成され、前記熱交換チューブが、その幅方向（前後方向）の寸法が、高さ方向の寸法よりも大きい扁平な形状を有し、チューブ長さ方向に沿って延びる複数の冷媒流通路が幅方向に並列に設けられ、前記一対のヘッダータンクに、前記複数の熱交換チューブの両端が連通接続されることにより、前記ヘッダータンクの各タンク部ごとに、各熱交換チューブの冷媒流通路が幅方向に区分けされて、幅方向に並列に配置される複数のパスが形成され、一方のヘッダータンクにおける１番目のタンク部に流入された冷媒が、１番目のパスを通って、他方のヘッダータンクにおける１番目のタンク部に流入されるとともに、その冷媒が前記冷媒ターン用連通孔を介して２番目のタンク部に流入され、その冷媒が、２番目のパスを通って、前記一方のヘッダータンクにおける２番目のタンク部に流入されるよう構成されてなるものを要旨としている。
【００１２】
本第１発明の熱交換器においては、冷媒を冷却用空気の導入方向に対し蛇行状に逆行せさるという、カウンターフロータイプの冷媒回路を有するものであるため、全パスにおいて、ＣＯ_２等の冷媒と冷却用空気との間で適度な温度差を確保することができ、効率良く熱交換することができる。
【００１３】
しかも、仕切壁をヘッダータンクに一体形成するものであるため、特に仕切壁部分の気密性を十分に確保でき、十分な耐久性を得ることができるとともに、気密漏れによる冷媒混合を確実に防止することができる。
【００１４】
本第１発明においては、前記ヘッダータンクが、押出成形や引抜成形による一体成形品により形成されてなる構成、又は前記熱交換チューブが、押出成形や引抜成形による一体成形品により形成されてなる構成を採用するのが好ましい。
【００１５】
すなわちこの構成を採用する場合、耐圧性を一層向上させることができる上、量産に適した押出成形や引抜成形を用いることにより、生産効率を向上させることができる。
【００１６】
また本第１発明においては、前記ヘッダータンクの内側面に、前記タンク部に連通する複数のチューブ接続孔がヘッダータンク長さ方向に沿って所定の間隔おきに形成され、前記複数のチューブ接続孔に、前記複数の熱交換チューブの端部における対応する冷媒流通路がそれぞれ挿通されてなる構成を採用するのが良い。
【００１７】
すなわちこの構成を採用する場合、熱交換チューブ端部をヘッダータンクに安定状態にろう付け接合することができ、その接合部における接合不良等を確実に防止することができる。
【００１８】
更に本第１発明においては、前記熱交換チューブの端部に、前記仕切壁に対応して切欠部が形成され、その切欠部内に前記仕切壁が嵌め込まれた状態で、前記熱交換チューブの端部が前記チューブ接続孔に挿通配置されてなる構成を採用するのが望ましい。
【００１９】
すなわちこの構成を採用する場合、チューブ端部の切欠部が仕切壁に係合することにより、チューブ端部の差込方向及びその直交方向の位置決めを正確に図ることができ、チューブの差込作業を簡単に行えるとともに、チューブのヘッダータンクに対する接合領域を十分に確保することができ、安定した接合状態を得ることができ、接合不良等をより確実に防止することができる。
【００２０】
また本第１発明においては、前記熱交換チューブにおける前記切欠部に対応する領域が、前記冷媒流通路が存在しない非流通路領域として形成されるとともに、前記切欠部に対応しない領域が、前記冷媒流通路が存在する流通路領域として形成されてなる構成を採用するのが、一層好ましい。
【００２１】
すなわちこの構成を採用する場合、熱交換チューブの流通路内に切欠部が形成される等の不具合を有効に防止することができる。
【００２２】
更に本第１発明においては、前記他方のヘッダータンクの仕切壁における冷媒ターン用連通孔が、そのヘッダータンクの内側面に設けられた切削孔により構成されてなるものを採用するのが、一層望ましい。
【００２３】
すなわちこの場合には、ヘッダータンクの内側面側に切削加工を施すという簡単な作業で、冷媒ターン用連通孔を確実に形成することができる。
【００２４】
また本第１発明においては、前記ヘッダータンクの内側面に、接合プレートが接合配置され、前記接合プレートに、その長さ方向に沿って所定の間隔おきに複数のチューブ挿通孔が形成され、前記複数のチューブ挿通孔に、前記複数の熱交換チューブの端部が挿通されて、前記ヘッダータンクに連通接続されてなる構成を採用するのが、より一層好ましい。
【００２５】
すなわちこの構成を採用する場合には、タンク自体の剛性を向上させることができ、熱交換器全体の耐久性を、一段と向上させることができる上更に、ヘッダータンク内側面に設けられた冷媒ターン用連通孔の閉塞処理等を簡単かつ確実に行うことができる。
【００２６】
また本第１発明は、上記したように、耐圧性に優れる上、カウンターフロー方式の熱交換器を特定するものであるため、ＣＯ_２冷媒用の熱交換器として、特に好適に採用することができる。
【００２７】
すなわち本第１発明は、冷媒として、ＣＯ_２冷媒が用いられてなる構成を採用するのが良い。
【００２８】
一方、本第２発明は、上記第１発明の熱交換器を製造するための製造プロセスの一態様を特定するものである。
【００２９】
すなわち本第２発明の熱交換器の製造方法は、内部に長さ方向に沿って一体形成された１本以上の仕切壁を有し、その仕切壁によって仕切られて、長さ方向（上下方向）に延びる複数のタンク部が幅方向（前後方向）に並列に設けられるとともに、所定の仕切壁にその両側のタンク部間を連通するための冷媒ターン用連通孔が形成された一対のヘッダータンクを準備する工程と、幅方向（前後方向）の寸法が、高さ方向の寸法よりも大きい扁平な形状を有し、長さ方向に沿って延びる複数の冷媒流通路が幅方向に並列に設けられた複数の熱交換チューブを準備する工程と、前記一対のヘッダータンク間に、前記複数の熱交換チューブをヘッダータンク長さ方向に沿って並列状に配置した状態で、各熱交換チューブの両端を両ヘッダータンクに連通接続することにより、前記ヘッダータンクの各タンク部ごとに、各熱交換チューブの冷媒流通路を前後に区分けして、前後方向に並列に配置される複数のパスを形成する工程と、一方のヘッダータンクにおける１番目のタンク部に流入された冷媒が、１番目のパスを通って、他方のヘッダータンクにおける１番目のタンク部に流入されるとともに、その冷媒が前記冷媒ターン用連通孔を介して２番目のタンク部に流入され、その冷媒が、２番目のパスを通って、前記一方のヘッダータンクにおける２番目のタンク部に流入される冷媒回路を有する熱交換器を製造するものを要旨としている。
【００３０】
また本第２発明においては、前記ヘッダータンクは、その内側面に、前記熱交換チューブの端部を連通接続するための複数のチューブ接続孔と、前記冷媒ターン用連通孔とを有し、前記チューブ接続孔と前記冷媒ターン用連通孔とを切削加工により同時に形成する構成を採用するのが好ましい。
【００３１】
すなわちこの構成を採用する場合、加工工程数を削減でき、生産効率を向上させることができる。
【００３２】
本第３発明は、上記第１発明の熱交換器の中でも特にＣＯ_２冷媒用に好適な熱交換器を特定するものである。
【００３３】
すなわち本第３発明は、一対のヘッダータンク間に、複数の熱交換チューブがヘッダータンク長さ方向（前後方向）に沿って並列に配置される熱交換器であって、前記ヘッダータンクが、その内部に長さ方向に沿って一体形成された３本の仕切壁を有し、その仕切壁によって仕切られて、前記ヘッダータンクの内部に、長さ方向に延びる第１ないし第４のタンク部が幅方向（前後方向）に並列に設けられ、一方のヘッダータンクにおける第２及び第３のタンク部間の仕切壁と、他方のヘッダータンクにおける第１及び第２のタンク部間の仕切壁と、他方のヘッダーにおける第３及び第４のタンク部間の仕切壁に、その両側のタンク部間を連通するための冷媒ターン用連通孔がそれぞれ形成され、前記熱交換チューブが、その幅方向（前後方向）の寸法が、高さ方向の寸法よりも大きい扁平な形状を有し、チューブ長さ方向に沿って延びる複数の冷媒流通路が幅方向に並列に設けられ、前記一対のヘッダータンクに、前記複数の熱交換チューブの両端が連通接続されることにより、前記ヘッダータンクの各タンク部ごとに、各熱交換チューブの冷媒流通路が前後に区分けされて、幅方向に並列に配置される第１ないし第４のパスが形成され、一方のヘッダータンクにおける第１のタンク部に流入された冷媒が、第１ないし第４のパスを順次通って、前記一方のヘッダータンクにおける第４のタンク部に導かれるよう構成されてなるものを要旨としている。
【００３４】
本第４発明は、上記第１発明の熱交換器の一主要部であるヘッダータンクのチューブ接続構造を特定するものである。
【００３５】
すなわち本第４発明は、一対のヘッダータンク間に、複数の熱交換チューブがヘッダータンク長さ方向（上下方向）に沿って並列に配置される熱交換器におけるヘッダータンクのチューブ接続構造であって、前記ヘッダータンクが、その内部に長さ方向に沿って一体形成された１本以上の仕切壁を有し、その仕切壁によって仕切られて、前記ヘッダータンクの内部に、長さ方向に延びる複数のタンク部が幅方向（前後方向）に並列に設けられるとともに、前記ヘッダータンクの一側面に、前記タンク部に連通するチューブ接続孔が形成され、前記熱交換チューブが、その幅方向（前後方向）の寸法が、高さ方向の寸法よりも大きい扁平な形状を有し、チューブ長さ方向に沿って延びる複数の冷媒流通路が幅方向に並列に設けられ、前記ヘッダータンクのチューブ接続孔に、前記熱交換チューブの端部における対応する冷媒流通路が連通接続されることにより、前記ヘッダータンクの各タンク部ごとに、各熱交換チューブの冷媒流通路が幅方向に区分けされて、区分けされた冷媒流通路ごとに冷媒が独立状態で流通するよう構成されてなるものを要旨としている。
【００３６】
本第４発明においては、上記第１発明と同様に、前記熱交換チューブの端部に、前記仕切壁に対応して切欠部が形成され、その切欠部内に前記仕切壁が嵌め込まれた状態で、前記熱交換チューブの端部が前記チューブ接続孔に挿通配置されてなる構成、又は、前記熱交換チューブにおける前記切欠部に対応する領域が、前記冷媒流通路が存在しない非流通路領域として形成されるとともに、前記切欠部に対応しない領域が、前記冷媒流通路が存在する流通路領域として形成されてなる構成を採用するのが望ましい。
【００３７】
本第５発明は、上記第１発明の熱交換器を用いた冷凍システムを特定するものである。
【００３８】
すなわち本第５発明は、圧縮機によって圧縮された冷媒がガスクーラーによって冷却されて、減圧器により減圧された後、冷却器を通って加熱されて、前記圧縮機に戻る冷凍サイクルを有する冷凍システムであって、前記ガスクーラーが、一対のヘッダータンク間に、複数の熱交換チューブがヘッダータンク長さ方向（上下方向）に沿って並列に配置される熱交換器により構成され、前記ヘッダータンクが、その内部に長さ方向に沿って一体形成された１本以上の仕切壁を有し、その仕切壁によって仕切られて、前記ヘッダータンクの内部に、長さ方向に延びる複数のタンク部が幅方向（前後方向）に並列に設けられるとともに、所定の仕切壁にその両側のタンク部間を連通するための冷媒ターン用連通孔が形成され、前記熱交換チューブが、その幅方向（前後方向）の寸法が、高さ方向の寸法よりも大きい扁平な形状を有し、チューブ長さ方向に沿って延びる複数の冷媒流通路が幅方向に並列に設けられ、前記一対のヘッダータンクに、前記複数の熱交換チューブの両端が連通接続されることにより、前記ヘッダータンクの各タンク部ごとに、各熱交換チューブの冷媒流通路が前後に区分けされて、幅方向に並列に配置される複数のパスが形成され、一方のヘッダータンクにおける１番目のタンク部に流入された冷媒が、１番目のパスを通って、他方のヘッダータンクにおける１番目のタンク部に流入されるとともに、その冷媒が前記冷媒ターン用連通孔を介して２番目のタンク部に流入され、その冷媒が、２番目のパスを通って、前記一方のヘッダータンクにおける２番目のタンク部に流入されるよう構成されてなるものを要旨としている。
【００３９】
本第５発明は、特に、ＣＯ_２冷媒用の冷凍システムに好適に採用することができる。
【００４０】
すなわち本第５発明は、冷媒として、ＣＯ_２冷媒が用いられる構成を採用するのが好ましい。
【００４１】
なお、本発明において、「上下方向」や「前後方向」は、重力方向を基準にして規定したものではなく、説明の便宜上、空気導入方向を「前後方向」として規定したものである。つまり、本発明の熱交換器等は、その設置方向等が特定されるものではなく、例えば本発明の熱交換器等は、ヘッダータンクの長さ方向を、重力方向に対し、垂直方向は言うまでもなく、水平方向や、斜め方向等、いずれの方向に設定するようにしても良い。
【００４２】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施形態である熱交換器が適用されたガスクーラーを示す斜視図、図２はそのガスクーラーにおける一方側ヘッダータンク周辺を分解して示す斜視図である。両図に示すように、この熱交換器は、ＣＯ_２を冷媒とする冷凍サイクルに採用されるものであって、上下方向に沿う左右一対の扁平なヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）と、両ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）間に、両端を両ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）に連通接続され、ヘッダータンク長さ方向（上下方向）に沿って並列に複数配置される扁平な熱交換チューブ（３０）と、上下に隣合う熱交換チューブ（３０）間にそれぞれ配置されるコルゲートフィン（４０）とを基本的な構成要素として備えている。
【００４３】
図１ないし図４に示すように、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）は、アルミニウム（アルミニウム合金を含む）等の金属の一体成形品をもって構成されており、長さ方向に延びる第１ないし第４の４本のタンク部（１１）〜（１４）が形成されるとともに、タンク部（１１）〜（１４）の各間には、仕切壁（１５）がそれぞれ形成され、各仕切壁（１５）によって隣合うタンク部間が気密状に仕切られている。
【００４４】
更にヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）の内側面側には、各タンク部（１１）〜（１４）に対応して、長さ方向（上下方向）に沿って所定の間隔おきに複数のチューブ接続孔（１６）が形成されている。各チューブ接続孔（１６）は、幅方向に長い長孔形状を有し、それぞれ対応するタンク部（１１）〜（１４）に連通されている。
【００４５】
一方側ヘッダータンク（１０ａ）の内側面側における上下に隣合うチューブ接続孔（１６）間には、第２及び第３のタンク部（１２）（１３）間に対応する領域が切削加工されることにより、両タンク部（１２）（１３）間の仕切壁（１５）が切り欠かれて、冷媒ターン用連通孔（１７）が形成されている。そして、この冷媒ターン用連通孔（１７）によって、第２及び第３のタンク部（１２）（１３）間が連通されて、第２のタンク部（１２）から第３のタンク部（１３）に流通されるよう構成されている。
【００４６】
更に一方側ヘッダータンク（１０ａ）の後面側における上下方向中間位置には、第１タンク部（１１）に連通する冷媒流入口（１）が形成されるとともに、前面側における上下方向中間位置には、第４タンク部（１４）に連通する冷媒流出口（２）が形成されている。
【００４７】
また他方側ヘッダータンク（１０ｂ）の内側面側における上下に隣合うチューブ接続孔（１６）間には、第１及び第２のタンク部（１１）（１２）間と、第３及び第４のタンク部（１３）（１４）間とに対応する領域が切削加工されることにより、第１及び第２のタンク部（１１）（１２）間の仕切壁（１５）と、第３及び第４のタンク部（１３）（１４）間の仕切壁（１５）とが切り欠かれ、冷媒ターン用連通孔（１７）（１７）が形成されている。そして、この冷媒ターン用連通孔（１７）（１７）によって、第１及び第２のタンク部（１１）（１２）間と、第３及び第４のタンク部（１３）（１４）間とが連通されて、冷媒が第１のタンク部（１１）から第２のタンク部（１２）に流通されるとともに、第３のタンク部（１３）から第４のタンク部（１４）に流通されるよう構成されている。
【００４８】
図１及び図２に示すように、両ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）の内面側における上下両端部は、幅方向（前後方向）に沿って切削加工されることにより、全タンク部（１１）〜（１４）を幅方向に横断するように閉塞用切欠部（１８）がそれぞれ形成されている。更に各切込部（１８）内には、閉塞プレート（１９）がそれぞれ適合状態に挿入されてろう付け固定されており、各閉塞プレート（１９）により両ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）における各タンク部（１１）〜（１４）の上下両端部が気密状に閉塞されている。
【００４９】
図１ないし図４に示すように、両ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）の各内側面には、冷媒ターン用連通孔（１７）を閉塞するようにして、接合プレート（２０）がろう付けにより接合一体化されている。この接合プレート（２０）には、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）の各チューブ接続孔（１６）に対応して、長さ方向（上下方向）に沿って所定の間隔おきに複数のチューブ挿通孔（２１）が形成されている。
【００５０】
ここで本実施形態においては、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）は、押出成形ないしは引抜成形を利用して形成されるものである。
【００５１】
すなわち、押出成形ないしは引抜成形によって、タンク部（１１）〜（１４）を有するタンク中間製品を製作した後、そのタンク中間製品に対し、切削加工を施して、チューブ接続孔（１６）、冷媒ターン用連通孔（１７）及び閉塞用切欠部（１８）を形成して、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）を得るものである。このように押出成形等を利用して、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）に仕切壁（１５）を一体に形成することにより、仕切壁（１５）部分の気密性を向上させることができ、十分な耐圧性を得ることができるものである。
【００５２】
なお、本実施形態においては、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）に対する切削加工、すなわち、チューブ接続孔（１６）を形成するための切削加工、冷媒ターン用連通孔（１７）を形成するための切削加工、及び閉塞用切欠部（１８）を形成するための切削加工を、同時に行うことにより、加工工程数を削減することができ、製造効率を向上させるようにしている。
【００５３】
更に本実施形態においては、上記の切削加工を施した後、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）における内側面に、すなわち接合プレート（２０）との接合面に、フライス加工を施して平滑面に形成して、凹凸部を消失させておくのが良い。このようにヘッダータンク内側面を平滑面に形成することにより、そこに接合一体化される接合プレート（２０）との接合面積を大きく確保できる上、接合度合（密着度合）も良好になり、接合強度を向上させることができて、耐圧性をより一層向上させることができる。
【００５４】
接合プレート（２０）は、例えばカレンダー成形、押出成形、引抜成形等を利用して作製することができる。すなわち、これらの成形によって、アルミニウム（その合金を含む）等の金属からなる平板状の中間品を製作した後、その平板中間品に切削加工や孔明け加工を施してチューブ挿通孔（２１）を形成し、これにより接合プレート（２０）を得ることができる。
【００５５】
なお言うまでもなく、本発明において、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）や接合プレート（２０）の加工方法は、上記のものに限定されるものではない。
【００５６】
図２ないし図５に示すように、熱交換チューブ（３０）は、アルミニウム（その合金を含む）等の金属からなる押出成形品や引抜成形品により構成され、扁平な断面形状を有している。熱交換チューブ（３０）には、その長さ方向に連続して延び、矩形状のチューブ孔からなる複数の冷媒流通路（３５）がチューブ幅方向に並列配置に形成されている。
【００５７】
冷媒流通路（３５）は、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）の第１ないし第４のタンク部（１１）〜（１４）にそれぞれ対応して、チューブ幅方向に４つの流通路群に区分けされて形成されており、その４つの流通路群の各冷媒流通路（３５）が後方から順に第１ないし第４のパス（Ｐ１）〜（Ｐ４）として構成されている。
【００５８】
更に熱交換チューブ（３０）の両端部における冷媒流通路（３５）が形成されていない領域（非流通路領域）、つまり隣合うパス（Ｐ１）〜（Ｐ４）間の領域には、切欠部（３６）がぞれぞれ形成されている。そしてこの切欠部（３６）が、上記接合プレート（２０）における前後方向（幅方向）に隣合うチューブ挿通孔（２１）間の領域に適合状態に外嵌されて、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）の仕切壁（１５）に適合状態に外嵌される。これにより、熱交換チューブ（３０）の両端部における冷媒流通路（３５）が形成された領域（流通路領域）、つまり各パス（Ｐ１）〜（Ｐ４）が形成された領域が、接合プレート（２０）のチューブ挿通孔（２１）に挿通されて、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）のチューブ接続孔（１６）に挿通配置される。
【００５９】
こうして、複数の熱交換チューブ（３０）の両端部が上下方向に沿う一対のヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）に接合プレート（２０）を介してそれぞれ連通接続されて、一対のヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）間に、複数の熱交換チューブ（３０）が、上下方向に沿って所定の間隔おきに並列に配置され、その状態で所要部分がろう付けにより接合一体化される。
【００６０】
これにより、複数の熱交換チューブ（３０）の第１ないし第４のパス（Ｐ１）〜（Ｐ４）が、一対のヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）間に、後方から順に面状に並列に配置される。
【００６１】
また複数の熱交換チューブ（３０）の各間には、アルミニウム（その合金を含む）等の金属からなるコルゲートフィン（４０）が配置され、その状態で、これらの所要部分がろう付けにより接合一体化される。
【００６２】
更に一方側ヘッダータンク（１０ａ）の冷媒流入口（１）には、冷媒流入管（５１）の一端が連通接続されるとともに、冷媒流出口（２）には、ジョイント管（５２ａ）を介して冷媒流出管（５２）が連通接続されて、ろう付け等により接合一体化される。
【００６３】
以上の構成による本実施形態のガスクーラーにおいて、各構成部材は、上記したようにアルミニウム又はその合金、更には少なくとも片面にろう材が積層されたアルミニウムブレージングシート等からなり、これらの構成部品を、必要に応じて、ろう材を介して所定のガスクーラー形状に組み付けて仮固定する。こうして仮固定された仮組製品を炉中にて一括ろう付けすることにより、全体を連結一体化するものである。
【００６４】
もっとも、本発明においては、熱交換器を組み付けるに際し、部分的にろう付けを行って組み付けたり、あるいは部分的なろう付けと、一括ろう付けとを併用して組み付けるようにしても良く、どのような組付方法を用いても良い。
【００６５】
以上のように構成されたガスクーラーは、圧縮機、減圧膨張器及び冷却器と共に、ＣＯ_２冷媒用の冷凍サイクルを構成し、カーエアコン用等の冷凍システムが形成されるものである。この冷凍システムにおいては、圧縮機の出口側が上記ガスクーラーの冷媒流入管（５１）に接続されるとともに、冷媒流出管（５２）が減圧膨張器の入口側に接続されるものである。
【００６６】
この冷凍システムにおいて、圧縮機により圧縮されたＣＯ_２冷媒は、上記冷媒流入管（５１）を介して、ガスクーラーの一方側ヘッダータンク（１０ａ）における第１のタンク部（１１）に導入される。
【００６７】
第１のタンク部（１１）に導入された冷媒は、第１のパス（Ｐ１）を通過して、他方側ヘッダータンク（１０ｂ）における第１のタンク部（１１）に導入されて、冷媒ターン用連通孔（１７）を通って、同ヘッダータンク（１０ｂ）内の第２のタンク部（１２）に導入される。
【００６８】
他方側ヘッダータンク（１０ｂ）の第２のタンク部（１２）に導入された冷媒は、第２のパス（Ｐ２）を通過して、一方側ヘッダータンク（１０ａ）における第２のタンク部（１２）に導入され、更に冷媒ターン用連通孔（１７）を通って同ヘッダータンク（１０ａ）の第３のタンク部（１３）に導入される。
【００６９】
一方側ヘッダータンク（１０ａ）の第３のタンク部（１３）に導入された冷媒は、第３のパス（Ｐ３）を通過して、他方側ヘッダータンク（１０ｂ）における第３のタンク部（１３）に導入され、更に冷媒ターン用連通孔（１７）を通って同ヘッダータンク（１０ｂ）の第４のタンク部（１４）に導入される。
【００７０】
他方側ヘッダータンク（１０ｂ）の第４のタンク部（１４）に導入された冷媒は、第４のパス（Ｐ４）を通過して、一方側ヘッダータンク（１０ａ）における第４のタンク部（１３）に導入され、冷媒流出管（５２）を通って流出される。
【００７１】
このように冷媒は、第１ないし第４のパス（Ｐ１）〜（Ｐ４）を順に流通しつつ、ガスクーラーの前面側から取り込まれる冷却用空気（Ａ）との間で熱交換することにより、次第に冷却されるものである。
【００７２】
ここで、冷却用空気（Ａ）は、ガスクーラーの前面側から取り込まれ、第４ないし第１のパス（Ｐ４）〜（Ｐ１）をこの順に通過して、各パス内の冷媒を冷却して空気自身の温度を次第に上昇させて後面側から排出される一方、冷媒は、後面側から第１ないし第４のパス（Ｐ１）〜（Ｐ４）をこの順に通過して、冷媒自身の温度を次第に低下させていく。つまり、ガスクーラーに流入直後の高温の冷媒は、排出直前の比較的高温の空気（Ａ）と熱交換するとともに、流出直前の低音の冷媒は、導入直後の低音の空気（Ａ）と熱交換するものであるため、冷媒は、いずれのパス（Ｐ１）〜（Ｐ４）においても、空気（Ａ）との間で適度な温度差を確保することができ、効率良く熱交換することができ、良好な熱交換性能を得ることができる。
【００７３】
一方、こうして冷却された冷媒は、減圧膨張器により減圧膨張されて冷却された後、冷却器によって、車内の空気を冷却するとともに、冷媒自身は加熱されて、上記圧縮機に戻るものである。
【００７４】
以上のように、本実施形態のガスクーラーによれば、冷媒を冷却用空気（Ａ）の導入方向に対し蛇行状に逆行せさるという、カウンターフロータイプの冷媒回路を有するものであるため、冷媒の冷却開始から冷却終了までの全ての経路において、冷却用空気（Ａ）との間で適度な温度差を確保することができ、効率良く熱交換することができ、良好な熱交換性能を得ることができる。
【００７５】
また本実施形態のガスクーラーは、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）を押出成形等による一体成形品により構成し、仕切壁（１５）を一体に形成するものであるため、仕切壁（１５）部分の気密性を十分に確保することができ、十分な耐圧性を得ることができるとともに、仕切壁（１５）部分での気密漏れによる冷媒の混合等を防止でき、良好な熱交換性能を確実に得ることができる。
【００７６】
更に熱交換チューブ（３０）を押出成形等による一体成形品により構成しているため、熱交換チューブ（３０）においても十分な耐圧性を得ることができる。
【００７７】
またヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）や熱交換チューブ（３０）を量産性に優れた押出成形等により形成するものであるため、生産効率を向上させることができる。
【００７８】
また本実施形態においては、熱交換チューブ（３０）の端部を、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）に差し込んで接合するものであるため、安定状態にろう付け接合することができ、接合不良等を防止しつつ、耐圧性をより向上させることができる。
【００７９】
更に本実施形態においては、熱交換チューブ（３０）の端部に切欠部（３６）を形成し、その切欠部（３６）をヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）における仕切壁（１５）に係合して接合固定するものであるため、この係合によりチューブ端部の差込方向及びその直交方向の位置決めを正確に図ることができ、チューブ（３０）の差込作業を簡単に行えるとともに、チューブ（３０）のヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）に対する接合領域を十分に確保することができ、安定した接合状態を得ることができ、接合不良等を確実に防止しつつ、一層耐圧性を向上させることができる。
【００８０】
また本実施形態においては、熱交換チューブ（３０）の端部切欠部（３６）を、冷媒流通路（３５）が存在しない非流通路領域に形成するものであるため、切欠部（３６）が流通路（３５）部分に形成される等の不具合を確実に防止することができる。
【００８１】
更に本実施形態においては、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）の内側面側を切削加工して、隣合うタンク部間を連通する冷媒ターン用連通孔（１７）を形成するものであるため、この連通孔（１７）を形成を簡単に行うことができる。
【００８２】
しかも本実施形態においては、連通孔（１７）の形成を、チューブ接続孔（１６）の形成や、閉塞用切込部（１８）の形成と、同一の切削工程で同時に行うものであるため、加工工程数の削減により、より一層効率良く孔明け加工を施すことができ、生産効率を一段と向上させることができる。
【００８３】
また本実施形態においては、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）をその内側面に接合プレート（２０）を接合固定して補強するものであるため、より一層耐圧性を向上させることができる。
【００８４】
更に接合プレート（２０）を接合することにより、ヘッダータンク（１０ａ）の連通孔（１７）を密閉状態に閉塞するものであるため、連通孔の密閉作業も不要となり、一層効率良く製造することができる。
【００８５】
なお、上記実施形態においては、熱交換チューブ（３０）の端部に切欠部（３６）を形成して、その切欠部（３６）を、接合プレート（２０）のチューブ挿通孔間や、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）の仕切壁（１５）に係合するようにしているが、本発明はそれだけに限られることはない。
【００８６】
例えば図６ないし図８に示すように、熱交換チューブ（３０）の端部における非流通路領域に突出部（３６）が形成される一方、接合プレート（２０）に、幅方向に連続して延びるチューブ挿通孔（２１）が形成されるとともに、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）の内側面側に、幅方向に連続して延び、かつ４つのタンク部（１１）〜（１４）にそれぞれ連通するチューブ接続孔（１６）が形成される。更にそのチューブ接続孔（１６）に対応して、ヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）の仕切壁（１５）を切り込むように貫通孔（１６ａ）が形成される。そして、熱交換チューブ（３０）の端部（３６）を、接合プレート（２０）のチューブ挿通孔（２１）及びヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）のチューブ接続孔（１６）にそれぞれ挿通するとともに、チューブ端部の突出部（３６）を、貫通孔（１６ａ）に適合状態に挿通して、所要部分をろう付けして接合一体化するものである。
【００８７】
この熱交換器（ガスクーラー）においても、上記と同様に、熱交換チューブ（３０）とヘッダータンク（１０ａ）（１０ｂ）とを安定した状態に接合することができ、十分な耐圧性を得ることができる。
【００８８】
また上記実施形態においては、４つのパス（Ｐ１）〜（Ｐ４）を有する４パスタイプのガスクーラーを例に挙げて説明したが、本発明はそれだけに限られず、２つ以上のパスを有する熱交換器であれば適用することができる。
【００８９】
【実施例】
＜実施例１＞
図９に示すように、上記実施形態と同様に、冷却用空気（Ａ）の導入方向に対し平行な面内において、空気（Ａ）の導入方向に対し下流側から上流側に向かって第１ないし第４のパス（Ｐ１）〜（Ｐ４）が順に蛇行状に形成された４パスのカウンターフロー式のＣＯ_２冷媒用ガスクーラー（図１参照）を作製した。
【００９０】
＜実施例２＞
図１０に示すように、冷却用空気（Ａ）の導入方向に対し平行な面内において、空気（Ａ）の導入方向に対し下流側から上流側に向かって第１及び第２のパス（Ｐ１）（Ｐ２）が順に蛇行状に形成された２パスのカウンターフロー式のＣＯ_２冷媒用ガスクーラーを作製した。
【００９１】
＜比較例＞
図１１に示すように、冷却用空気（Ａ）の導入方向に対し直交する平面内において、上方から下方に向かって第１ないし第４のパス（Ｐ１）〜（Ｐ４）が順に蛇行状に形成された４パスのクロスフロー（マルチフロー）式のＣＯ_２冷媒用ガスクーラーを作製した。
【００９２】
これらのガスクーラーを冷凍システムにおいて作動させて、各ガスクーラーにおける冷媒流れ方向位置（冷媒経路中の冷媒入口からの距離Ｌ）と、冷媒温度及び冷却用空気の温度（Ｔ）とをそれぞれ測定した。その結果を図１２のグラフに示す。
【００９３】
なお同グラフにおいて、黒塗り四角印は実施例１の冷媒温度、白抜き四角印は実施例１の冷却用空気温度、黒塗り三角印は実施例２の冷媒温度、白抜き三角印は実施例２の空気冷却用温度、黒塗り丸印は比較例１の冷媒温度、白抜き丸印は比較例１の冷却用空気温度を示す。
【００９４】
同グラフから明らかなように、実施例１、２のガスクーラーにおいては、冷媒経路を進むに従って次第に温度が低下していく冷媒と、冷却用空気との温度差を冷媒経路全域（全パス）において十分に確保でき、冷媒を効率良く冷却することができた。
【００９５】
これに対し、比較例のガスクーラーでは、冷媒経路上において冷媒と冷却用空気との温度差にばらつきが認められ、特に冷媒出口付近において、冷媒と冷却用空気との温度差が小さくなり、冷媒を効率良く冷却することが困難であった。
【００９６】
また実施例１、２のガスクーラーでは、ヘッダータンク内における仕切板部分や、ヘッダータンクと熱交換チューブとの接合部分において、ガス漏れ等が一切認められず、冷媒の混合等は全く認められなかった
【００９７】
【発明の効果】
以上のように、本第１発明の熱交換器によれば、ヘッダータンクに長さ方向に沿って仕切壁が設けられて、熱交換チューブの複数の冷媒流通路を複数のパスに区分けするようにした擬似カウンターフロータイプのものであるため、全パスにおいて、ＣＯ_２等の冷媒と冷却用空気との間で適度な温度差を確保することができ、効率良く熱交換できて、良好な熱交換性能を得ることができる。しかも仕切壁をヘッダータンクに一体形成するものであるため、特に仕切壁部分の気密性を十分に確保でき、十分な耐久性を得ることができるとともに、気密漏れによる冷媒混合を防止でき、良好な熱交換性能を得ることができる。
【００９８】
本第１発明において、ヘッダータンクや熱交換チューブを押出成形等による一体成形品により構成する場合には、耐圧性を一層向上させることができるという利点がある。
【００９９】
更に本第１発明において、ヘッダータンクのチューブ接続孔に、熱交換チューブの端部を連通接続する場合には、熱交換チューブ端部をヘッダータンクに安定状態にろう付け接合することができ、接合不良等を防止しつつ、耐圧性をより向上させることができるという利点がある。
【０１００】
また本第１発明において、熱交換チューブの端部に切欠部を形成し、その切欠部をヘッダータンクの仕切壁に外嵌して係合する場合には、その係合によりチューブ端部の差込方向及びその直交方向の位置決めを正確に図ることができ、チューブの差込作業を簡単に行えるとともに、チューブのヘッダータンクに対する接合領域を十分に確保することができ、安定した接合状態を得ることができ、接合不良等を確実に防止しつつ、より一層耐圧性を向上させることができるという利点がある。
【０１０１】
更に本第１発明において、熱交換チューブにおける切欠部を、冷媒流通路が存在しない非流通路領域に形成する場合には、切欠部が流通路部分に形成される等の不具合を確実に防止することができるという利点がある。
【０１０２】
更に本第１発明においては、冷媒ターン用連通孔を、ヘッダータンクの内側面に設けられた切削孔により構成する場合には、タンク内側面側に切削加工を施すだけで簡単に、連通孔を形成することができるという利点がある。
【０１０３】
また本第１発明において、前記ヘッダータンクの内側面に接合プレートを設ける場合には、接合プレートによって補強されて、タンク自体の剛性を向上させることができ、熱交換器全体の耐久性を、一段と向上させることができるという利点がある。
【０１０４】
本第２発明は、上記第１発明の熱交換器を製造するための製造プロセスの一態様を特定するものであるため、上記と同様の効果を有する熱交換器を製造することができる。
【０１０５】
本第２発明において、チューブ接続孔と前記冷媒ターン用連通孔とを切削加工により同時に形成する場合には、加工工程数を削減でき、より一層、生産効率を一段と向上させることができるという利点がある。
【０１０６】
本第３発明は、上記第１発明の熱交換器の中でも特にＣＯ_２冷媒用に好適な熱交換器を特定するものであるため、上記の効果を確実に得ることができる。
【０１０７】
本第４発明は、上記第１発明の熱交換器の一主要部であるヘッダータンクのチューブ接続構造を特定するものであるため、上記同様の効果を得ることができる。
【０１０８】
本第５発明は、上記第１発明の熱交換器を用いた冷凍システムを特定するものであるため、上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態である熱交換器が適用されたＣＯ_２冷媒用ガスクーラーを示す斜視図である。
【図２】実施形態のガスクーラーにおける一方側ヘッダータンク周辺を分解して示す斜視図である。
【図３】実施形態のガスクーラーを分解して示す水平断面図である。
【図４】実施形態のガスクーラーを組付状態で示す水平断面図である。
【図５】実施形態のガスクーラーに適用された熱交換チューブの端部を示す図であって、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は端面図である。
【図６】この発明の変形例であるガスクーラーのヘッダータンク周辺を分解して示す水平断面図である。
【図７】上記変形例のガスクーラーのヘッダータンク周辺を組付状態で示す水平断面図である。
【図８】上記変形例のガスクーラーに適用された熱交換チューブの端部を示す図であって、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は端面図である。
【図９】この発明に関連した実施例１のガスクーラーの冷媒流れを模式的に示す冷媒回路図である。
【図１０】この発明に関連した実施例２のガスクーラーの冷媒流れを模式的に示す冷媒回路図である。
【図１１】この発明の要旨を逸脱する比較例のガスクーラーの冷媒流れを模式的に示す冷媒回路図である。
【図１２】実施例のガスクーラーにおける冷媒流れ方向位置と冷媒温度及び冷却用空気温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ａ、１０ｂ…ヘッダータンク
１１〜１４…タンク部
１５…仕切壁
１６…チューブ接続孔
１７…冷媒ターン用連通孔
２０…接合プレート
２１…チューブ挿通孔
３０…熱交換チューブ
３５…冷媒流通路
３６…切欠部
Ｐ１〜Ｐ４…パス[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a CO ₂ The present invention relates to a heat exchanger used for an air conditioner for automobiles, a home air conditioner, a cooler for electronic equipment, and the like having a refrigeration cycle for a refrigerant.
[0002]
[Prior art]
Freon-based refrigerants used as refrigerants for air conditioners are ozone-depleting substances and warming substances. ₂ ) Is attracting attention.
[0003]
First, in a refrigeration cycle of a CFC-based refrigerant, the refrigerant enters a gas-liquid mixed phase in a cooling (radiation) process by the condenser on the high-pressure circuit side, so that almost the entire condensing path is maintained at the refrigerant condensation temperature. For this reason, a so-called cross-flow type heat is used in which the condensation path is arranged in a meandering shape along a plane perpendicular to the direction of introduction of the cooling air, and cooling air at a constant temperature is introduced to the entire area of the condensation path. By employing the exchanger, a sufficient temperature difference from the cooling air can be secured in the entire condensing path, and high heat exchange efficiency can be obtained.
[0004]
In contrast, CO ₂ In the refrigerant refrigeration cycle, CO ₂ Since the refrigerant operates in a supercritical state without phase change, the temperature of the refrigerant gradually decreases from the inlet side to the outlet side of the heat radiation path. However, in the above-described cross-flow type heat exchanger, cooling air at a constant temperature is introduced in the entire area of the heat radiation path. ₂ When adopted as a gas cooler (radiator) for a refrigerant refrigeration cycle, the temperature difference between the refrigerant and the cooling air becomes non-uniform on the heat dissipation path, such as increasing near the inlet of the heat dissipation path and decreasing near the outlet. , It becomes difficult to obtain high heat exchange efficiency.
[0005]
So, CO ₂ As a gas cooler for the refrigerant, the heat radiation path is arranged in a meandering manner while being reversed with respect to the introduction direction of the cooling air, so that the temperature of the cooling air at the outlet side is lower than the inlet side of the heat radiation path, By employing a so-called counterflow type heat exchanger, a sufficient temperature difference from the cooling air can be ensured in the entire heat dissipation path, and the heat exchange efficiency can be improved.
[0006]
Conventionally, this counter flow type heat exchanger is disclosed in, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-66389 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-288476.
[0007]
In this heat exchanger, a plurality of heat exchange tubes having both ends connected to both header tanks are arranged in parallel along a vertical direction between a pair of header tanks along the vertical direction. The heat exchange tube has a flat shape with a wide width direction, and a plurality of refrigerant flow passages extending in the length direction are arranged in each tube in parallel in the width direction (front-back direction). Further, a partition plate is attached in one header tank along the length direction (vertical direction), and the inside of the header tank is partitioned back and forth by the partition plate, and the latter half is the latter half of each heat exchange tube. And the first half thereof is communicated with the refrigerant flow passage on the first half side of each heat exchange tube.
[0008]
Then, the refrigerant that has flowed into the latter half in one header tank passes through the refrigerant flow passage (first path) on the latter half side of each heat exchange tube and flows into the other header tank, The refrigerant passes through the refrigerant flow passage (second path) on the first half side of each heat exchange tube, is introduced into the first half of one header tank, and flows out. In this way, while the refrigerant passes through the first and second paths in this order, the cooling air introduced from the front side of the heat exchanger passes through the second and first paths in this order, and intersects with the air. In the above, the refrigerant exchanges heat.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, CO ₂ In the refrigerant refrigeration cycle, the refrigerant operating pressure on the high-pressure circuit side is about 10 times higher than that of the CFC-based refrigerant, so that the heat exchange with the partition plate installed in the header tank as in the conventional case described above. In the container, the mounting strength and the positional accuracy of the partition plate become insufficient, and good pressure resistance cannot be secured, and the airtightness at the joint portion of the partition plate decreases. In particular, in a pseudo counterflow type heat exchanger in which a plurality of refrigerant flow passages provided in a flat heat exchange tube are divided to form a plurality of paths, joining of a partition plate and an end of the heat exchange tube is performed. It becomes difficult to ensure sufficient airtightness in the part, and the refrigerant flows into another adjacent flow path and is mixed, resulting in a problem that heat exchange performance is reduced.
[0010]
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, can obtain a sufficient pressure resistance, can prevent airtight leakage of the refrigerant, and can improve the heat exchange performance, a heat exchanger, its manufacturing method, An object of the present invention is to provide a tube connection structure of a header tank for a heat exchanger and a refrigeration system.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the heat exchanger according to the first aspect of the present invention provides a heat exchanger in which a plurality of heat exchange tubes are arranged in parallel between a pair of header tanks along the header tank length direction (vertical direction). Wherein the header tank has at least one partition wall integrally formed therein along the length direction, and is partitioned by the partition wall into the header tank in the length direction. Are provided in parallel in the width direction (front-rear direction), and a communication hole for a refrigerant turn for communicating between the tank portions on both sides thereof is formed in a predetermined partition wall, and the heat exchange tube is provided. A plurality of refrigerant flow passages having a flat shape whose dimension in the width direction (front-back direction) is larger than the dimension in the height direction, and a plurality of refrigerant flow passages extending along the tube length direction are provided in parallel in the width direction; A pair of header tongues By connecting both ends of the plurality of heat exchange tubes in communication, the refrigerant flow passages of each heat exchange tube are divided in the width direction for each tank portion of the header tank, and are arranged in parallel in the width direction. A plurality of passes are formed, and the refrigerant flowing into the first tank portion of one header tank flows through the first pass into the first tank portion of the other header tank, The refrigerant flows into the second tank portion through the refrigerant turn communication hole, and the refrigerant flows into the second tank portion of the one header tank through the second path. The gist is what has been done.
[0012]
The heat exchanger according to the first aspect of the present invention has a counter-flow type refrigerant circuit in which the refrigerant is made to return in a meandering manner with respect to the introduction direction of the cooling air. ₂ Thus, an appropriate temperature difference can be secured between the refrigerant such as the cooling air and the like, and heat can be efficiently exchanged.
[0013]
Moreover, since the partition wall is formed integrally with the header tank, the airtightness of the partition wall portion can be sufficiently ensured, sufficient durability can be obtained, and refrigerant mixing due to airtight leakage is reliably prevented. be able to.
[0014]
In the first aspect of the present invention, the header tank is formed by integral molding by extrusion or pultrusion, or the heat exchange tube is formed by integral molding by extrusion or pultrusion. It is preferred to employ
[0015]
That is, when this configuration is employed, the pressure resistance can be further improved, and the production efficiency can be improved by using extrusion molding or pultrusion molding suitable for mass production.
[0016]
Further, in the first invention, a plurality of tube connection holes communicating with the tank portion are formed at predetermined intervals along the length direction of the header tank on the inner surface of the header tank, and the plurality of tube connection holes are formed. It is preferable to adopt a configuration in which the corresponding refrigerant flow passages at the ends of the plurality of heat exchange tubes are respectively inserted.
[0017]
In other words, when this configuration is adopted, the end of the heat exchange tube can be brazed to the header tank in a stable state, and poor joints at the joint can be reliably prevented.
[0018]
Further, in the first invention, a notch is formed at an end of the heat exchange tube corresponding to the partition wall, and the end of the heat exchange tube is inserted in a state where the partition wall is fitted in the notch. It is preferable to adopt a configuration in which the portion is inserted through the tube connection hole.
[0019]
That is, when this configuration is adopted, the notch at the end of the tube is engaged with the partition wall, so that the insertion direction of the end of the tube and the orthogonal direction thereof can be accurately determined, and the work of inserting the tube can be performed. Can be easily performed, a sufficient joining region of the tube to the header tank can be secured, a stable joining state can be obtained, and joining failure and the like can be more reliably prevented.
[0020]
Further, in the first invention, a region corresponding to the cutout portion in the heat exchange tube is formed as a non-flow passage region where the refrigerant flow passage does not exist, and a region not corresponding to the cutout portion is the refrigerant. It is more preferable to adopt a configuration formed as a flow passage region in which the flow passage exists.
[0021]
That is, when this configuration is employed, it is possible to effectively prevent such a problem that a notch is formed in the flow passage of the heat exchange tube.
[0022]
Further, in the first aspect of the present invention, it is more preferable that the communication hole for the refrigerant turn in the partition wall of the other header tank is constituted by a cutting hole provided on the inner side surface of the header tank. .
[0023]
That is, in this case, the communication hole for the coolant turn can be reliably formed by a simple operation of cutting the inner side surface of the header tank.
[0024]
In the first invention, a joining plate is joined and arranged on an inner surface of the header tank, and a plurality of tube insertion holes are formed in the joining plate at predetermined intervals along a length direction of the joining plate. It is even more preferable to adopt a configuration in which ends of the plurality of heat exchange tubes are inserted into the plurality of tube insertion holes and connected to the header tank.
[0025]
That is, when this configuration is adopted, the rigidity of the tank itself can be improved, and the durability of the entire heat exchanger can be further improved. It is possible to easily and reliably perform the closing process of the communication hole and the like.
[0026]
Further, as described above, the first invention is excellent in pressure resistance and specifies a counter-flow type heat exchanger. ₂ It can be particularly suitably adopted as a heat exchanger for a refrigerant.
[0027]
That is, the first invention uses CO 2 as the refrigerant. ₂ It is preferable to adopt a configuration using a refrigerant.
[0028]
On the other hand, the second invention specifies one aspect of a manufacturing process for manufacturing the heat exchanger of the first invention.
[0029]
That is, the method for manufacturing a heat exchanger according to the second aspect of the present invention has one or more partition walls integrally formed along the length direction inside, and is partitioned by the partition walls in the length direction (vertical direction). ) Are provided in parallel in the width direction (front-rear direction), and a pair of header tanks having a predetermined partition wall formed with communication holes for refrigerant turns for communicating between the tank sections on both sides thereof. And a plurality of refrigerant flow passages having a flat shape whose dimension in the width direction (front-rear direction) is larger than the dimension in the height direction and extending along the length direction are provided in parallel in the width direction. Preparing the plurality of heat exchange tubes, and, in a state where the plurality of heat exchange tubes are arranged in parallel along the header tank length direction between the pair of header tanks, both ends of each heat exchange tube. To both header tanks Through connection, for each tank portion of the header tank, dividing the refrigerant flow passage of each heat exchange tube back and forth, forming a plurality of paths arranged in parallel in the front and rear direction, The refrigerant flowing into the first tank section of the header tank flows through the first path into the first tank section of the other header tank, and the refrigerant flows through the refrigerant-turn communication hole. To manufacture a heat exchanger having a refrigerant circuit in which the refrigerant flows into a second tank portion through a second path and flows into a second tank portion of the one header tank. And
[0030]
Further, in the second invention, the header tank has, on an inner surface thereof, a plurality of tube connection holes for communicating and connecting ends of the heat exchange tubes, and the refrigerant turn communication holes, It is preferable to adopt a configuration in which the tube connection hole and the communication hole for the coolant turn are simultaneously formed by cutting.
[0031]
That is, when this configuration is adopted, the number of processing steps can be reduced, and the production efficiency can be improved.
[0032]
The third invention is particularly directed to the heat exchanger of the first invention, ₂ A heat exchanger suitable for a refrigerant is specified.
[0033]
That is, the third invention is a heat exchanger in which a plurality of heat exchange tubes are arranged between a pair of header tanks in parallel along the header tank length direction (front-back direction), wherein the header tank is There are three partition walls integrally formed along the length direction inside, and first to fourth tank portions extending in the length direction are partitioned by the partition walls and extend inside the header tank. A partition wall provided in parallel in the width direction (front-back direction), between the second and third tank portions in one header tank, and a partition wall between the first and second tank portions in the other header tank; In a partition wall between the third and fourth tank portions in the other header, communication holes for refrigerant turns for communicating between the tank portions on both sides thereof are respectively formed, and the heat exchange tubes are arranged in the width direction (front and rear). direction Has a flat shape larger than the dimension in the height direction, a plurality of refrigerant flow passages extending along the tube length direction are provided in parallel in the width direction, and the plurality of The ends of the heat exchange tubes are connected to each other so that the refrigerant flow passages of the heat exchange tubes are divided into front and rear portions for each tank portion of the header tank, and are arranged in parallel in the width direction. A fourth path is formed, and the refrigerant that has flowed into the first tank section of one of the header tanks passes through the first to fourth paths sequentially and is guided to the fourth tank section of the one header tank. The gist is that which is configured to be accessible.
[0034]
The fourth invention specifies a tube connection structure of a header tank, which is a main part of the heat exchanger of the first invention.
[0035]
That is, the fourth invention is a tube connection structure of a header tank in a heat exchanger in which a plurality of heat exchange tubes are arranged in parallel along a header tank length direction (vertical direction) between a pair of header tanks. The header tank has at least one partition wall integrally formed along the length direction inside the header tank, and is partitioned by the partition wall to extend in the header tank in the length direction. Are provided in parallel in the width direction (front-back direction), and a tube connection hole communicating with the tank portion is formed on one side surface of the header tank, and the heat exchange tube is disposed in the width direction (front-back direction). ) Has a flat shape whose dimension is greater than the dimension in the height direction, a plurality of refrigerant flow passages extending along the tube length direction are provided in parallel in the width direction, and the header Corresponding refrigerant flow passages at the ends of the heat exchange tubes are connected to the tube connection holes of the tanks, so that the refrigerant flow passages of each heat exchange tube extend in the width direction for each tank portion of the header tank. The gist is configured such that the refrigerant is divided and the refrigerant flows independently in each of the divided refrigerant flow passages.
[0036]
In the fourth invention, as in the first invention, a notch is formed at an end of the heat exchange tube corresponding to the partition wall, and the partition wall is fitted in the notch. A configuration in which an end of the heat exchange tube is inserted through the tube connection hole, or a region corresponding to the notch in the heat exchange tube is formed as a non-flow passage region where the refrigerant flow passage does not exist. In addition, it is preferable to adopt a configuration in which a region not corresponding to the cutout portion is formed as a flow passage region in which the refrigerant flow passage exists.
[0037]
The fifth invention specifies a refrigeration system using the heat exchanger of the first invention.
[0038]
That is, the fifth invention provides a refrigeration system having a refrigeration cycle in which a refrigerant compressed by a compressor is cooled by a gas cooler, decompressed by a decompressor, heated through the cooler, and returned to the compressor. Wherein the gas cooler is constituted by a heat exchanger in which a plurality of heat exchange tubes are arranged in parallel along a header tank length direction (vertical direction) between a pair of header tanks. A plurality of tank portions integrally formed along the length direction inside the header tank, and a plurality of tank portions extending in the length direction are partitioned by the partition walls and extend inside the header tank. In the direction (front-rear direction), a communication hole for a refrigerant turn for communicating between tank portions on both sides thereof is formed in a predetermined partition wall, and the heat exchange tube is The dimension in the width direction (front-back direction) has a flat shape larger than the dimension in the height direction, and a plurality of refrigerant flow passages extending along the tube length direction are provided in parallel in the width direction. By connecting both ends of the plurality of heat exchange tubes to the header tank, the refrigerant flow passages of each heat exchange tube are divided into front and rear for each tank portion of the header tank, and are arranged in parallel in the width direction. Are formed, and the refrigerant flowing into the first tank portion of one header tank flows through the first path into the first tank portion of the other header tank. At the same time, the refrigerant flows into the second tank portion through the refrigerant turn communication hole, and the refrigerant flows through the second path to the second tank in the one header tank. Are summarized as made is configured to be flowed into the click portion.
[0039]
The fifth invention particularly relates to CO2 ₂ It can be suitably used for a refrigeration system for a refrigerant.
[0040]
That is, in the fifth invention, CO 2 is used as the refrigerant. ₂ It is preferable to employ a configuration in which a refrigerant is used.
[0041]
Note that, in the present invention, the “vertical direction” and “front-back direction” are not defined based on the direction of gravity, but for convenience of description, the air introduction direction is defined as “front-back direction”. In other words, the installation direction and the like of the heat exchanger and the like of the present invention are not specified. For example, the heat exchanger and the like of the present invention, not to mention the length direction of the header tank, is perpendicular to the direction of gravity. Alternatively, it may be set in any direction such as a horizontal direction or an oblique direction.
[0042]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a perspective view showing a gas cooler to which a heat exchanger according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is an exploded perspective view showing the vicinity of one side header tank in the gas cooler. As shown in both figures, this heat exchanger ₂ And a pair of left and right flat header tanks (10a) and (10b) along a vertical direction and both header tanks (10a) and (10b) at both ends. Flat heat exchange tubes (30) connected in communication with the tanks (10a) (10b) and arranged in parallel along the header tank length direction (vertical direction), and heat exchanger tubes (30) vertically adjacent to each other And a corrugated fin (40) disposed between them as basic components.
[0043]
As shown in FIGS. 1 to 4, the header tanks (10 a) and (10 b) are formed of an integrally molded product of a metal such as aluminum (including an aluminum alloy) and have first to fourth lengthwise extending portions. Are formed, and partition walls (15) are respectively formed between the tank sections (11) to (14), and the partition walls (15) are formed. Adjacent tanks are partitioned in an airtight manner.
[0044]
Further, on the inner side of the header tanks (10a) and (10b), a plurality of tube connections are provided at predetermined intervals along the length direction (vertical direction) corresponding to the tank portions (11) to (14). A hole (16) is formed. Each tube connection hole (16) has a long hole shape elongated in the width direction, and communicates with the corresponding tank portions (11) to (14).
[0045]
A region corresponding to the space between the second and third tank portions (12) and (13) is cut between the vertically adjacent tube connection holes (16) on the inner side surface of the one-side header tank (10a). As a result, the partition wall (15) between the two tank portions (12) and (13) is cut out to form a refrigerant turn communication hole (17). The second and third tank portions (12) and (13) communicate with each other through the refrigerant turn communication hole (17), and the second and third tank portions (12) and (13) communicate with each other. It is configured to be distributed to.
[0046]
Further, a refrigerant inlet (1) communicating with the first tank portion (11) is formed at an intermediate position in the vertical direction on the rear side of the one-side header tank (10a). A refrigerant outlet (2) communicating with the fourth tank portion (14) is formed.
[0047]
Further, between the tube connection holes (16) vertically adjacent to each other on the inner side surface of the other side header tank (10b), the space between the first and second tank portions (11) and (12) and the third and fourth spaces are formed. By cutting the area corresponding to between the tank portions (13) and (14), the partition wall (15) between the first and second tank portions (11) and (12) and the third and fourth walls are formed. A partition wall (15) between the tank portions (13) and (14) is cut away to form refrigerant turn communication holes (17) and (17). The communication holes (17) and (17) for the refrigerant turn allow the space between the first and second tank portions (11) and (12) and the space between the third and fourth tank portions (13) and (14). In communication, the refrigerant flows from the first tank section (11) to the second tank section (12), and also flows from the third tank section (13) to the fourth tank section (14). It is configured as follows.
[0048]
As shown in FIGS. 1 and 2, the upper and lower ends on the inner surface side of both header tanks (10 a, 10 b) are cut along the width direction (front-back direction) so that the entire tank section (11) is formed. Each of the closing notches (18) is formed so as to traverse the width direction from (14) to (14). Further, in each of the notches (18), a closing plate (19) is inserted and brazed and fixed in a suitable state, and each closing plate (19) is used to fix each of the header tanks (10a) (10b). Both upper and lower ends of the tanks (11) to (14) are airtightly closed.
[0049]
As shown in FIGS. 1 to 4, a joining plate (20) is brazed on each inner side surface of both header tanks (10a) (10b) so as to close the communication hole (17) for the refrigerant turn. It is joined and integrated. The joining plate (20) has a plurality of tube insertion holes at predetermined intervals along the length direction (vertical direction) corresponding to the tube connection holes (16) of the header tanks (10a) (10b). (21) is formed.
[0050]
Here, in the present embodiment, the header tanks (10a) and (10b) are formed using extrusion molding or pultrusion molding.
[0051]
That is, after manufacturing a tank intermediate product having the tank portions (11) to (14) by extrusion molding or pultrusion molding, the tank intermediate product is subjected to a cutting process to form a tube connection hole (16) and a refrigerant turn. The communication holes (17) and the notches (18) for closing are formed to obtain header tanks (10a) (10b). By forming the partition wall (15) integrally with the header tanks (10a) (10b) using extrusion molding or the like, the airtightness of the partition wall (15) can be improved, and A high pressure resistance can be obtained.
[0052]
In the present embodiment, the cutting process for the header tanks (10a) and (10b), that is, the cutting process for forming the tube connection hole (16), and the cutting process for forming the communication hole (17) for the coolant turn. By simultaneously performing the processing and the cutting processing for forming the closing notch (18), the number of processing steps can be reduced, and the manufacturing efficiency is improved.
[0053]
Further, in the present embodiment, after the above-described cutting is performed, the inner surfaces of the header tanks (10a) and (10b), that is, the bonding surface with the bonding plate (20) are milled to form a smooth surface. Then, it is preferable to make the uneven portions disappear. By forming the inner surface of the header tank into a smooth surface in this manner, a large bonding area with the bonding plate (20) to be bonded and integrated therewith can be ensured, and the bonding degree (adhesion degree) can be improved. The strength can be improved, and the pressure resistance can be further improved.
[0054]
The joining plate (20) can be manufactured using, for example, calendering, extrusion, pultrusion, and the like. That is, after forming a plate-like intermediate product made of a metal such as aluminum (including its alloy) by these moldings, the flat plate intermediate product is subjected to cutting or drilling to form a tube insertion hole (21). To form a bonding plate (20).
[0055]
Needless to say, in the present invention, the method of processing the header tanks (10a) (10b) and the joining plate (20) is not limited to the above.
[0056]
As shown in FIGS. 2 to 5, the heat exchange tube (30) is formed of an extruded product or a drawn product made of a metal such as aluminum (including its alloy) and has a flat cross-sectional shape. . In the heat exchange tube (30), a plurality of refrigerant flow passages (35) extending continuously in the length direction and formed of rectangular tube holes are formed in parallel in the tube width direction.
[0057]
The refrigerant flow path (35) is divided into four flow path groups in the tube width direction corresponding to the first to fourth tank portions (11) to (14) of the header tanks (10a) (10b). The refrigerant flow paths (35) of the four flow path groups are configured as first to fourth paths (P1) to (P4) in order from the rear.
[0058]
Further, a cutout portion (a non-flow passage region) where the refrigerant flow passage (35) is not formed at both ends of the heat exchange tube (30), that is, a region between the adjacent paths (P1) to (P4). 36) are formed respectively. The cut-out portion (36) is fitted to the region between the tube insertion holes (21) adjacent to each other in the front-rear direction (width direction) of the joining plate (20) so as to be fitted to the header tank (10a) (10b). ) Is externally fitted to the partition wall (15). Thereby, the region (flow passage region) where the refrigerant flow passage (35) is formed at both ends of the heat exchange tube (30), that is, the region where each of the paths (P1) to (P4) is formed, is connected to the joining plate ( 20) is inserted through the tube insertion hole (21) and inserted through the tube connection hole (16) of the header tank (10a) (10b).
[0059]
In this way, both ends of the plurality of heat exchange tubes (30) are connected to the pair of header tanks (10a) (10b) along the vertical direction via the joining plate (20), respectively, and the pair of header tanks (10a) are connected. Between (10b), a plurality of heat exchange tubes (30) are arranged in parallel at predetermined intervals along the vertical direction, and in this state, required parts are joined and integrated by brazing.
[0060]
Thus, the first to fourth paths (P1) to (P4) of the plurality of heat exchange tubes (30) are arranged in parallel from the rear in a planar manner between the pair of header tanks (10a) (10b). Is done.
[0061]
A corrugated fin (40) made of a metal such as aluminum (including its alloy) is arranged between each of the plurality of heat exchange tubes (30), and in this state, these required parts are integrally joined by brazing. Be converted to
[0062]
Further, one end of a refrigerant inflow pipe (51) is connected to the refrigerant inflow port (1) of the one-side header tank (10a), and the refrigerant outflow port (2) is connected through a joint pipe (52a). The refrigerant outflow pipe (52) is connected in communication, and is joined and integrated by brazing or the like.
[0063]
In the gas cooler of the present embodiment having the above configuration, each component is made of aluminum or an alloy thereof, as described above, or an aluminum brazing sheet or the like in which a brazing material is laminated on at least one side, and these components are used. If necessary, it is temporarily fixed by assembling it into a predetermined gas cooler shape via a brazing material. By temporarily brazing the temporarily assembled product temporarily fixed in the furnace, the whole is connected and integrated.
[0064]
However, in the present invention, when assembling the heat exchanger, partially brazing or assembling may be performed, or partial brazing and batch brazing may be used in combination. A simple assembling method may be used.
[0065]
The gas cooler configured as described above, together with the compressor, the decompressor and the cooler, ₂ This constitutes a refrigeration cycle for a refrigerant, and forms a refrigeration system for a car air conditioner. In this refrigeration system, the outlet side of the compressor is connected to the refrigerant inlet pipe (51) of the gas cooler, and the refrigerant outlet pipe (52) is connected to the inlet side of the decompression expander.
[0066]
In this refrigeration system, CO compressed by a compressor ₂ The refrigerant is introduced into the first tank portion (11) in the one-side header tank (10a) of the gas cooler via the refrigerant inflow pipe (51).
[0067]
The refrigerant introduced into the first tank section (11) passes through the first path (P1), is introduced into the first tank section (11) in the other header tank (10b), and turns into a refrigerant. Through the communication hole (17), it is introduced into the second tank portion (12) in the header tank (10b).
[0068]
The refrigerant introduced into the second tank portion (12) of the other header tank (10b) passes through the second path (P2), and passes through the second tank portion (12) of the one header tank (10a). ), And then into the third tank portion (13) of the header tank (10a) through the refrigerant turn communication hole (17).
[0069]
The refrigerant introduced into the third tank portion (13) of the one-side header tank (10a) passes through the third path (P3) and passes through the third tank portion (13) of the other-side header tank (10b). ) And through the refrigerant turn communication hole (17) to the fourth tank portion (14) of the header tank (10b).
[0070]
The refrigerant introduced into the fourth tank portion (14) of the other side header tank (10b) passes through the fourth path (P4) and passes through the fourth tank portion (13) of the one side header tank (10a). ) And exit through a refrigerant outlet pipe (52).
[0071]
As described above, the refrigerant exchanges heat with the cooling air (A) taken in from the front side of the gas cooler while sequentially flowing through the first to fourth paths (P1) to (P4), It is gradually cooled.
[0072]
Here, the cooling air (A) is taken in from the front side of the gas cooler, passes through the fourth to first paths (P4) to (P1) in this order, and cools the refrigerant in each path. While the temperature of the air itself is gradually increased and discharged from the rear side, the refrigerant passes through the first to fourth paths (P1) to (P4) from the rear side in this order, and gradually decreases the temperature of the refrigerant itself. Lowering. That is, the high-temperature refrigerant immediately after flowing into the gas cooler exchanges heat with the relatively high-temperature air (A) immediately before discharging, and the low-temperature refrigerant immediately before flowing out exchanges heat with the low-temperature air (A) immediately after introduction. Therefore, the refrigerant can secure an appropriate temperature difference with the air (A) in any of the paths (P1) to (P4), and can efficiently exchange heat, Good heat exchange performance can be obtained.
[0073]
On the other hand, the refrigerant thus cooled is decompressed and expanded by the decompression expander and cooled, and then the air inside the vehicle is cooled by the cooler, and the refrigerant itself is heated and returned to the compressor.
[0074]
As described above, according to the gas cooler of the present embodiment, since the gas cooler has the counterflow type refrigerant circuit in which the refrigerant is caused to reverse in the meandering direction with respect to the introduction direction of the cooling air (A), In all the paths from the start of cooling to the end of cooling, an appropriate temperature difference with the cooling air (A) can be secured, heat can be efficiently exchanged, and good heat exchange performance can be obtained. be able to.
[0075]
In the gas cooler of the present embodiment, the header tanks (10a) and (10b) are formed by integral molding such as extrusion molding and the partition wall (15) is integrally formed. Airtightness can be sufficiently ensured, sufficient pressure resistance can be obtained, and refrigerant mixing due to airtight leakage at the partition wall (15) can be prevented, and good heat exchange performance can be ensured. Obtainable.
[0076]
Further, since the heat exchange tube (30) is formed by an integrally molded product such as an extrusion molding, a sufficient pressure resistance can be obtained even in the heat exchange tube (30).
[0077]
Further, since the header tanks (10a) and (10b) and the heat exchange tubes (30) are formed by extrusion molding or the like having excellent mass productivity, production efficiency can be improved.
[0078]
Further, in the present embodiment, since the ends of the heat exchange tubes (30) are inserted into the header tanks (10a) (10b) and joined, it is possible to braze and join in a stable state, resulting in poor joining and the like. , And the pressure resistance can be further improved.
[0079]
Further, in this embodiment, a notch (36) is formed at the end of the heat exchange tube (30), and the notch (36) is engaged with the partition wall (15) in the header tank (10a) (10b). By this engagement, it is possible to accurately position the end of the tube in the insertion direction and the direction perpendicular thereto by this engagement, and to easily insert the tube (30), A sufficient joining region for the header tanks (10a) and (10b) of (30) can be ensured, a stable joining state can be obtained, and the pressure resistance is further improved while reliably preventing a joining failure and the like. be able to.
[0080]
In this embodiment, since the end notch (36) of the heat exchange tube (30) is formed in the non-flow passage region where the refrigerant flow passage (35) does not exist, the notch (36) is formed. Problems such as formation in the flow passage (35) can be reliably prevented.
[0081]
Further, in the present embodiment, since the inner side surfaces of the header tanks (10a) and (10b) are cut to form the communication holes (17) for the refrigerant turns which communicate between the adjacent tank portions, this process is performed. The communication hole (17) can be easily formed.
[0082]
Moreover, in the present embodiment, the formation of the communication hole (17) is performed simultaneously with the formation of the tube connection hole (16) and the formation of the closing notch (18) in the same cutting step. By reducing the number of processing steps, drilling can be performed more efficiently, and production efficiency can be further improved.
[0083]
In the present embodiment, the header tanks (10a) and (10b) are joined and fixed to the inner surfaces of the header tanks (10a) and (10b) to reinforce them, so that the pressure resistance can be further improved.
[0084]
Further, by joining the joining plate (20), the communication hole (17) of the header tank (10a) is closed in a sealed state, so that the work of sealing the communication hole is not required, and manufacturing can be performed more efficiently. it can.
[0085]
In the above embodiment, a notch (36) is formed at the end of the heat exchange tube (30), and the notch (36) is inserted between the tube insertion holes of the joining plate (20) or the header tank. Although it is made to engage with the partition wall (15) of (10a) and (10b), the present invention is not limited to this.
[0086]
For example, as shown in FIGS. 6 to 8, a protrusion (36) is formed in the non-flow passage area at the end of the heat exchange tube (30), and the protrusion (36) is continuous with the joining plate (20) in the width direction. An extended tube insertion hole (21) is formed, and extends continuously in the width direction on the inner surface side of the header tank (10a) (10b), and communicates with each of the four tank portions (11) to (14). A tube connection hole (16) is formed. Further, a through hole (16a) is formed so as to cut into the partition wall (15) of the header tank (10a) (10b) corresponding to the tube connection hole (16). Then, the end portion (36) of the heat exchange tube (30) is inserted into the tube insertion hole (21) of the joining plate (20) and the tube connection hole (16) of the header tank (10a) (10b), respectively. The protruding portion (36) of the tube end is inserted into the through hole (16a) in a suitable state, and a required portion is brazed and joined integrally.
[0087]
Also in this heat exchanger (gas cooler), similarly to the above, the heat exchange tube (30) and the header tanks (10a) (10b) can be joined in a stable state, and sufficient pressure resistance can be obtained. Can be.
[0088]
Further, in the above embodiment, a four-pass type gas cooler having four paths (P1) to (P4) has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and heat exchange having two or more paths is provided. If it is a vessel, it can be applied.
[0089]
【Example】
<Example 1>
As shown in FIG. 9, similarly to the above-described embodiment, in a plane parallel to the introduction direction of the cooling air (A), the first direction from the downstream side to the upstream side in the introduction direction of the air (A). Or the fourth pass (P1) to (P4) are sequentially formed in a meandering shape. ₂ A gas cooler for a refrigerant (see FIG. 1) was produced.
[0090]
<Example 2>
As shown in FIG. 10, in a plane parallel to the direction of introduction of the cooling air (A), the first and second paths (P1) from the downstream side to the upstream side with respect to the direction of introduction of the air (A). ) (P2) is a two-pass counter-flow type CO sequentially formed in a meandering shape. ₂ A gas cooler for a refrigerant was produced.
[0091]
<Comparative example>
As shown in FIG. 11, first to fourth paths (P1) to (P4) are sequentially formed in a meandering shape from top to bottom in a plane orthogonal to the direction in which the cooling air (A) is introduced. 4 pass cross-flow (multi-flow) CO ₂ A gas cooler for a refrigerant was produced.
[0092]
These gas coolers were operated in the refrigeration system, and the positions of the gas coolers in the refrigerant flow direction (the distance L from the refrigerant inlet in the refrigerant path), the refrigerant temperature, and the temperature (T) of the cooling air were measured. . The results are shown in the graph of FIG.
[0093]
In the same graph, the black squares represent the refrigerant temperature of Example 1, the white squares represent the cooling air temperature of Example 1, the black triangles represent the refrigerant temperature of Example 2, and the white triangles represent the Example. 2, the black circles indicate the refrigerant temperature of Comparative Example 1, and the white circles indicate the cooling air temperature of Comparative Example 1.
[0094]
As is clear from the graph, in the gas coolers of the first and second embodiments, the temperature difference between the refrigerant whose temperature gradually decreases along the refrigerant path and the cooling air is determined in the entire refrigerant path (all paths). Sufficiently, the refrigerant could be cooled efficiently.
[0095]
On the other hand, in the gas cooler of the comparative example, the temperature difference between the refrigerant and the cooling air on the refrigerant path varies, and particularly, near the refrigerant outlet, the temperature difference between the refrigerant and the cooling air becomes smaller. Was difficult to cool efficiently.
[0096]
Further, in the gas coolers of Examples 1 and 2, no gas leakage or the like was observed at the partition portion in the header tank or at the joint between the header tank and the heat exchange tube, and no mixing of the refrigerant was observed at all. Was
[0097]
【The invention's effect】
As described above, according to the heat exchanger of the first aspect, the partition wall is provided in the header tank along the length direction, and the plurality of refrigerant flow passages of the heat exchange tube are divided into the plurality of paths. Because of the pseudo counter flow type, the CO ₂ Thus, an appropriate temperature difference can be secured between the refrigerant such as the above and the cooling air, heat can be efficiently exchanged, and good heat exchange performance can be obtained. Moreover, since the partition wall is formed integrally with the header tank, the airtightness of the partition wall portion can be sufficiently secured, and sufficient durability can be obtained. Heat exchange performance can be obtained.
[0098]
In the first aspect of the present invention, when the header tank and the heat exchange tube are formed by an integrally molded product such as extrusion molding, there is an advantage that the pressure resistance can be further improved.
[0099]
Further, in the first invention, when the end of the heat exchange tube is connected to the tube connection hole of the header tank in a communicating manner, the end of the heat exchange tube can be brazed to the header tank in a stable state. There is an advantage that the pressure resistance can be further improved while preventing defects and the like.
[0100]
Further, in the first invention, when a notch is formed at the end of the heat exchange tube and the notch is externally fitted to the partition wall of the header tank and engaged therewith, a difference between the tube ends due to the engagement is provided. Positioning in the insertion direction and its orthogonal direction can be accurately performed, tube insertion work can be easily performed, and a sufficient joining area of the tube to the header tank can be secured, and a stable joining state can be obtained. Therefore, there is an advantage that the pressure resistance can be further improved while reliably preventing a joint failure or the like.
[0101]
Further, in the first aspect of the invention, when the notch in the heat exchange tube is formed in the non-flow passage region where the refrigerant flow passage does not exist, it is possible to reliably prevent a problem that the notch is formed in the flow passage portion. There is an advantage that can be.
[0102]
Further, in the first aspect of the present invention, when the communication hole for the coolant turn is constituted by a cutting hole provided on the inner surface of the header tank, the communication hole can be easily formed only by cutting the inside surface of the tank. There is an advantage that it can be formed.
[0103]
Further, in the first invention, when the joining plate is provided on the inner surface of the header tank, the joining plate is reinforced, the rigidity of the tank itself can be improved, and the durability of the entire heat exchanger can be further improved. There is an advantage that it can be improved.
[0104]
The second invention specifies one aspect of the manufacturing process for manufacturing the heat exchanger of the first invention, and thus a heat exchanger having the same effects as described above can be manufactured.
[0105]
In the second aspect of the present invention, in the case where the tube connection hole and the communication hole for the coolant turn are simultaneously formed by cutting, the number of processing steps can be reduced and the production efficiency can be further improved. is there.
[0106]
The third invention is particularly directed to the heat exchanger of the first invention, ₂ Since the heat exchanger suitable for the refrigerant is specified, the above-described effects can be obtained reliably.
[0107]
The fourth aspect of the present invention specifies the tube connection structure of the header tank, which is a main part of the heat exchanger of the first aspect, so that the same effects as above can be obtained.
[0108]
Since the fifth invention specifies a refrigeration system using the heat exchanger of the first invention, the same effects as above can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a CO to which a heat exchanger according to an embodiment of the present invention is applied; ₂ It is a perspective view which shows the gas cooler for refrigerant | coolants.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the vicinity of one side header tank in the gas cooler of the embodiment.
FIG. 3 is an exploded horizontal sectional view of the gas cooler of the embodiment.
FIG. 4 is a horizontal sectional view showing the gas cooler of the embodiment in an assembled state.
5A and 5B are diagrams showing an end of a heat exchange tube applied to the gas cooler of the embodiment, wherein FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is an end view.
FIG. 6 is an exploded horizontal sectional view showing the periphery of a header tank of a gas cooler according to a modification of the present invention.
FIG. 7 is a horizontal sectional view showing a gas cooler according to the modified example around a header tank in an assembled state.
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing an end portion of a heat exchange tube applied to the gas cooler of the modified example, wherein FIG. 8A is a plan view and FIG. 8B is an end view.
FIG. 9 is a refrigerant circuit diagram schematically illustrating a refrigerant flow of a gas cooler according to the first embodiment related to the present invention.
FIG. 10 is a refrigerant circuit diagram schematically showing a refrigerant flow of a gas cooler according to a second embodiment related to the present invention.
FIG. 11 is a refrigerant circuit diagram schematically showing a refrigerant flow of a gas cooler of a comparative example which deviates from the gist of the present invention.
FIG. 12 is a graph showing a relationship between a refrigerant flow direction position, a refrigerant temperature, and a cooling air temperature in the gas cooler of the embodiment.
[Explanation of symbols]
10a, 10b ... header tank
11-14 ... Tank part
15 ... Partition wall
16 Tube connection hole
17 ... Communication hole for refrigerant turn
20 ... Joint plate
21 ... Tube insertion hole
30 ... heat exchange tube
35 ... refrigerant passage
36 ... Notch
P1 to P4 ... Pass

Claims

A heat exchanger in which a plurality of heat exchange tubes are arranged in parallel along a header tank length direction (vertical direction) between a pair of header tanks,
The header tank has one or more partition walls integrally formed in the inside thereof along the length direction, and a plurality of partition walls that are partitioned by the partition walls and extend in the length direction inside the header tank. The tank portion is provided in parallel in the width direction (front-back direction), and a communication hole for a refrigerant turn for communicating between the tank portions on both sides thereof is formed in a predetermined partition wall,
The heat exchange tube has a flat shape whose dimension in the width direction (front-back direction) is larger than the dimension in the height direction, and a plurality of refrigerant flow passages extending along the tube length direction are arranged in parallel in the width direction. Provided in
By connecting both ends of the plurality of heat exchange tubes to the pair of header tanks, the refrigerant flow passages of the heat exchange tubes are divided in the width direction for each tank portion of the header tank, and the Forming a plurality of paths arranged in parallel in the direction,
The refrigerant flowing into the first tank portion of one header tank flows through the first path into the first tank portion of the other header tank, and the refrigerant flows through the communication hole for the refrigerant turn. Characterized in that the refrigerant flows into the second tank section through the second header section, and the refrigerant flows through the second path into the second tank section of the one header tank. Exchanger.

The heat exchanger according to claim 1, wherein the header tank is formed by an integral molded product by extrusion molding or pultrusion molding.

The heat exchanger according to claim 1, wherein the heat exchange tube is formed as an integrally molded product by extrusion molding or pultrusion molding.

On the inner surface of the header tank, a plurality of tube connection holes communicating with the tank portion are formed at predetermined intervals along the header tank length direction,
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, wherein corresponding refrigerant flow passages at ends of the plurality of heat exchange tubes are connected to the plurality of tube connection holes, respectively.

A notch is formed at an end of the heat exchange tube corresponding to the partition wall, and the end of the heat exchange tube is inserted into the tube connection hole in a state where the partition is fitted into the notch. The heat exchanger according to claim 4, which is arranged.

A region corresponding to the cutout portion in the heat exchange tube is formed as a non-flow passage region where the refrigerant flow passage does not exist, and a region not corresponding to the cutout portion is a flow passage region where the refrigerant flow passage exists. The heat exchanger according to claim 5, wherein the heat exchanger is formed as:

The heat exchanger according to any one of claims 1 to 6, wherein the communication hole for the refrigerant turn in the partition wall of the other header tank is formed by a cutting hole provided on an inner surface of the header tank.

On the inner surface of the header tank, a joining plate is joined and arranged,
In the joining plate, a plurality of tube insertion holes are formed at predetermined intervals along the length direction,
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 7, wherein end portions of the plurality of heat exchange tubes are inserted into the plurality of tube insertion holes and connected to the header tank.

The heat exchanger according to any one of claims 1 to 8, wherein a CO ₂ refrigerant is used as the refrigerant.

A plurality of tank portions integrally formed along the length direction have one or more partition walls inside, and a plurality of tank portions partitioned by the partition walls and extending in the length direction (vertical direction) are formed in the width direction (front-back direction). A step of preparing a pair of header tanks, which are provided in parallel with each other and have a communication hole for a refrigerant turn for communicating between tank parts on both sides of a predetermined partition wall,
A plurality of heat exchangers having a flat shape whose dimension in the width direction (front-back direction) is larger than the dimension in the height direction, and in which a plurality of refrigerant flow passages extending along the length direction are provided in parallel in the width direction. Preparing a tube;
By connecting both ends of each heat exchange tube to both header tanks in a state where the plurality of heat exchange tubes are arranged in parallel along the header tank length direction between the pair of header tanks, the header For each tank portion of the tank, dividing the refrigerant flow passage of each heat exchange tube back and forth, forming a plurality of paths arranged in parallel in the front-back direction,
The refrigerant flowing into the first tank portion of one header tank flows through the first path into the first tank portion of the other header tank, and the refrigerant flows through the communication hole for the refrigerant turn. Manufacturing a heat exchanger having a refrigerant circuit which flows into a second tank portion through a second passage and the refrigerant flows into a second tank portion of the one header tank through a second path. Heat exchanger manufacturing method.

The header tank has, on its inner surface, a plurality of tube connection holes for communicating and connecting the ends of the heat exchange tubes, and the refrigerant turn communication holes,
The method for manufacturing a heat exchanger according to claim 10, wherein the tube connection hole and the refrigerant turn communication hole are simultaneously formed by cutting.

A heat exchanger in which a plurality of heat exchange tubes are arranged in parallel along a header tank length direction (front-back direction) between a pair of header tanks,
The header tank has three partition walls integrally formed along the length direction inside the header tank, and is partitioned by the partition walls so as to extend inside the header tank in the first to first directions. A fourth tank portion is provided in parallel in the width direction (front-back direction), and a partition wall between the second and third tank portions in one header tank and the first and second tank portions in the other header tank. A communication wall for a refrigerant turn for communicating between the tank parts on both sides thereof is formed on the partition wall between the third and fourth tank parts in the other header, and between the third and fourth tank parts in the other header, respectively.
The heat exchange tube has a flat shape whose dimension in the width direction (front-back direction) is larger than the dimension in the height direction, and a plurality of refrigerant flow passages extending along the tube length direction are arranged in parallel in the width direction. Provided in
By connecting both ends of the plurality of heat exchange tubes to the pair of header tanks, the refrigerant flow passage of each heat exchange tube is divided into front and rear portions for each tank portion of the header tank, and the width direction is changed. First to fourth paths arranged in parallel to each other are formed,
The refrigerant flowing into the first tank portion of the one header tank is configured to be guided to the fourth tank portion of the one header tank by sequentially passing through the first to fourth paths. Characterized heat exchanger.

A tube connection structure of a header tank in a heat exchanger in which a plurality of heat exchange tubes are arranged in parallel along a header tank length direction (vertical direction) between a pair of header tanks,
The header tank has one or more partition walls integrally formed in the inside thereof along the length direction, and a plurality of partition walls that are partitioned by the partition walls and extend in the length direction inside the header tank. A tank portion is provided in parallel in the width direction (front-rear direction), and a tube connection hole communicating with the tank portion is formed on one side surface of the header tank,
The heat exchange tube has a flat shape whose dimension in the width direction (front-back direction) is larger than the dimension in the height direction, and a plurality of refrigerant flow passages extending along the tube length direction are arranged in parallel in the width direction. Provided in
The corresponding refrigerant flow passages at the ends of the heat exchange tubes are communicatively connected to the tube connection holes of the header tank, so that the refrigerant flow passages of each heat exchange tube have a width for each tank portion of the header tank. A tube connection structure for a header tank for a heat exchanger, characterized in that the refrigerant is divided in each direction so that the refrigerant flows independently in each of the divided refrigerant flow passages.

A notch is formed at an end of the heat exchange tube corresponding to the partition wall, and the end of the heat exchange tube is inserted into the tube connection hole in a state where the partition is fitted into the notch. The tube connection structure for a header tank for a heat exchanger according to claim 13, which is disposed.

A region corresponding to the cutout portion in the heat exchange tube is formed as a non-flow passage region where the refrigerant flow passage does not exist, and a region not corresponding to the cutout portion is a flow passage region where the refrigerant flow passage exists. The tube connection structure for a header tank for a heat exchanger according to claim 14, wherein the tube connection structure is formed as:

A refrigeration system having a refrigeration cycle in which a refrigerant compressed by a compressor is cooled by a gas cooler, depressurized by a decompressor, heated through the cooler, and returned to the compressor,
The gas cooler is constituted by a heat exchanger in which a plurality of heat exchange tubes are arranged in parallel along a header tank length direction (vertical direction) between a pair of header tanks,
The header tank has one or more partition walls integrally formed in the inside thereof along the length direction, and a plurality of partition walls that are partitioned by the partition walls and extend in the length direction inside the header tank. The tank portion is provided in parallel in the width direction (front-back direction), and a communication hole for a refrigerant turn for communicating between the tank portions on both sides thereof is formed in a predetermined partition wall,
The heat exchange tube has a flat shape whose dimension in the width direction (front-back direction) is larger than the dimension in the height direction, and a plurality of refrigerant flow passages extending along the tube length direction are arranged in parallel in the width direction. Provided in
By connecting both ends of the plurality of heat exchange tubes to the pair of header tanks, the refrigerant flow passage of each heat exchange tube is divided into front and rear portions for each tank portion of the header tank, and the width direction is changed. Are formed in parallel with each other,
The refrigerant flowing into the first tank portion of one header tank flows through the first path into the first tank portion of the other header tank, and the refrigerant flows through the communication hole for the refrigerant turn. Refrigeration is supplied to the second tank portion via a second passage, and the refrigerant is passed through a second path to the second tank portion of the one header tank. system.

As a refrigerant, the refrigeration system of claim 16, wherein the CO ₂ refrigerant is used.