JP2004183915A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内部に流体流通孔10a〜10dを有するヘッダパイプ4aと、このヘッダパイプ4aの流体流通孔10a〜10dに流体を供給する入口マニホルド6と、ヘッダパイプ4aの流体流通孔10a〜10dから流体を排出する出口マニホルド7とを備えた熱交換器において、ヘッダパイプ4aと入口マニホルド6及び出口マニホルド7とを各連結部材5a〜5dを介してそれぞれ接続した。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のチューブとこれらのチューブの各端部に連結されるヘッダパイプとこのヘッダパイプに流体の流出入を行う入口マニホルド及び出口マニホルドとを備えた熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、図6〜図8に示すような熱交換器がある(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
この熱交換器50は、図6に示すように、間隔を置いて配置された複数のチューブ51と、このチューブ51間に配置された複数の波形フィン52と、複数のチューブ51の両端に固定された一対のヘッダパイプ53と、この一対のヘッダパイプ53の一端にそれぞれ固定された入口マニホルド54及び出口マニホルド55と、各ヘッダパイプ53の他端側を塞ぐ2つの閉塞キャップ56とを備えている。入口マニホルド54から流入する第1流体が一対のヘッダパイプ53及び複数のチューブ51内を所定経路に沿って流通し、主にチューブ51内を通過する部分で第1流体とチューブ51外を通過する第2流体との間で効率的な熱交換を行うものである。
【0004】
この熱交換器50では、図7及び図8に示すように、各ヘッダパイプ53には外側面53aに開口し、且つ、内部の4本の流体流通孔57に達するチューブ挿入孔58を適所に形成し、この各チューブ挿入孔58にチューブ51の端部を挿入し、この状態でロー付けなどの手法を用いてチューブ51とヘッダパイプ53を固定する。
【0005】
また、図9に示すように、ヘッダパイプ53の端部には流体流通孔57が開口し、入口マニホルド54には内部の入口孔54aに連通し、且つ、ヘッダパイプ53の外周部分と同一径のマニホルド側接続孔54bを形成している。そして、入口マニホルド54のマニホルド側接続孔54bにヘッダパイプ53の端部側を挿入し、この状態でロー付けなどでヘッダパイプ53と入口マニホルド54を固定している。ヘッダパイプ53と出口マニホルド55なども同様にして固定している。
【0006】
【特許文献1】
特表2001−525051号公報、第1頁、図1
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の熱交換器50では、入口マニホルド54にはヘッダパイプ53の外周部と同一寸法で、且つ同一形状のマニホルド側接続孔54bを形成する必要がある。同様に、出口マニホルド55にもマニホルド側接続孔(図示せず)を形成する必要がある。そのため、入口マニホルド54や出口マニホルド55自体がヘッダパイプ53より太く(大きく)なり、熱交換器50全体が大型化するという問題があった。
【0008】
そこで、本発明の目的は、入口マニホルドや出口マニホルドを極力小さく構成でき、熱交換器全体を小型化できる熱交換器を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、内部に流体流通孔を有するヘッダパイプと、このヘッダパイプの前記流体流通孔に流体を供給する入口マニホルドと、前記ヘッダパイプの前記流体流通孔から流体を排出する出口マニホルドとを備えた熱交換器において、前記ヘッダパイプと前記入口マニホルド及び前記出口マニホルドとを各連結部材を介してそれぞれ接続したことを特徴とする。
【0010】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の熱交換器であって、前記ヘッダパイプの前記流体流通孔は複数であり、この各流体流通孔に開口する複数の連結孔を前記連結部材に設けたことを特徴とする。
【0011】
請求項3記載の発明は、請求項2記載の熱交換器であって、前記連結孔の径寸法が異なることを特徴とする。
【0012】
請求項4記載の発明は、請求項2又は請求項3に記載された熱交換器であって、前記連結部材は、複数の前記流体流通孔にそれぞれ連通する複数の連結孔を有する単一部材であり、前記ヘッダパイプの前記流体流通孔を内部に含むパイプ側接続孔内に一端側が挿入され、前記入口マニホルド及び前記出口マニホルドのパイプ接続孔内に他端側がそれぞれ挿入されたことを特徴とする。
【0013】
請求項5記載の発明は、請求項2記載の熱交換器であって、前記連結部材は、複数の前記流体流通孔のそれぞれに連通する単一の連結孔を有する複数部材であり、前記ヘッダパイプの前記各流体流通孔内に一端側が挿入され、前記入口マニホルド及び前記出口マニホルドの各パイプ接続孔内に他端側がそれぞれ挿入されたことを特徴とする。
【0014】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、ヘッダパイプと入口マニホルド及び出口マニホルドとの間に連結部材を介在することから、入口マニホルド及び出口マニホルドの各マニホルド側接続孔の寸法をヘッダパイプの外周部寸法に依存させることなく小さく形成できる。したがって、入口マニホルド及び出口マニホルドを小さく構成でき、熱交換器全体を小型化できる。
【0015】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果に加えて、ヘッダパイプ側に形成された各流体流通孔を、それぞれ連結孔を介して入口マニホルド及び出口マニホルドに確実に連通させることができる。
【0016】
請求項3記載の発明によれば、請求項2及び請求項3記載の発明の効果に加え、連結部材の各連結孔の径を変えることによりヘッダパイプの各流体流通孔への流体の流通量を調整できるため、ヘッダパイプ内の流体の偏流を防止できる。
【0017】
請求項4記載の発明によれば、請求項2記載の発明の効果に加え、多孔タイプのヘッダパイプに対して単一の連結部材を介して連結できる。入口マニホルド及び出口マニホルドの各マニホルド側接続孔をヘッダパイプの外周寸法ではなくパイプ側接続孔と同一径に形成できるため、入口マニホルド及び出口マニホルドを小さく構成でき、熱交換器全体を小型化できる。
【0018】
請求項5の発明によれば、請求項2記載の発明の効果に加え、多孔タイプのヘッダパイプに対して複数の連結部材を介して連結できる。そして、入口マニホルド及び出口マニホルドの各マニホルド側接続孔をヘッダパイプの外周寸法ではなく流体流通孔と同一径に形成できるため、入口マニホルド及び出口マニホルドを小さく構成でき、熱交換器全体を小型化できる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る熱交換器の詳細を図面に示す各実施の形態に基づいて説明する。
【0020】
(第1の実施の形態)
図1及び図2は本発明に係る熱交換器の第1の実施の形態を示している。なお、図1(a)は熱交換器の平面図、図1(b)は熱交換器の正面図、図1(c)は熱交換器の側面図、図2(a)はヘッダパイプと入口マニホルド(出口マニホルド)との接続箇所の断面図、図2(b)はヘッダパイプと入口マニホルド(出口マニホルド)との接続箇所の分解斜視図である。
【0021】
熱交換器1は、図1に示すように、間隔を置いて並設された複数のチューブ2と、この隣接するチューブ2間にそれぞれ配置された複数の波形フィン3(図1(b)では一部のみ図示)と、複数のチューブ2の両端に固定された一対のヘッダパイプ4a、4bと、一方の(上方の)ヘッダパイプ4aの両方の端部に4個の連結部材5a〜5dを介してそれぞれ固定された入口マニホルド6及び出口マニホルド7と、下方のヘッダパイプ4bの両方の端部を塞ぐ複数の閉塞キャップ8とを備えている。
【0022】
各チューブ2は、アルミニウム材(例えば、A1050など)で偏平板形状に形成されている。各チューブ2の内部には、互いに平行をなす多数の流通孔(図示せず)が形成されいる。また、各流通孔(図示せず)は、両端の先端面に開口している。チューブ2の両側の端部は、一対のヘッダパイプ4a、4bの各チューブ挿入孔(図示せず)に挿入され、チューブ2の端部とヘッダパイプ4a、4b間は、ロー付けによって固定されている。
【0023】
波形フィン3は、アルミニウム材(例えば、A3003など)にて波形状に形成され、隣接するチューブ2にロー付けなどによって固定されている。
【0024】
各ヘッダパイプ4a、4bは、アルミニウム材(例えば、A3003など)で形成されている。これらヘッダパイプ4a、4bのそれぞれの内部には、互いに平行をなす4本の流体流通孔10a〜10dがそれぞれ形成されている。これらの流体流通孔10a〜10dは、ヘッダパイプ4a、4b両端の先端面に開口している。上方のヘッダパイプ4aの中央内部には、仕切り壁11が設けられている。この仕切り壁11は、各流体流通孔10a〜10dを長手方向の中間箇所で仕切っている。なお、他方の(下方の)ヘッダパイプ4bの内部の流体流通孔10a〜10dは仕切り壁で仕切られていない。また、ヘッダパイプ4a、4bの長手方向の等間隔位置には、上述した多数のチューブ挿入孔(図示せず)が形成されており、この各チューブ挿入孔(図示せず)は各流体流通孔10a〜10dに連通している。
【0025】
図2(a)、(b)に示すように、入口マニホルド6は、内部に入口孔12を有する円筒形状を有し、その側周面には入口孔12に連通するマニホルド側接続孔13が4箇所に形成されている。
【0026】
出口マニホルド7は、入口マニホルド6と同様の構成であり、内部に出口孔14を有する円筒形状を有し、その側周面には出口孔14に連通するマニホルド側接続孔15が4箇所に形成されている。
【0027】
上方のヘッダパイプ4aの両端側にそれぞれ配置される4つの連結部材5a〜5dは、ヘッダパイプ4aの流体流通孔10a〜10dや入口マニホルド6及び出口マニホルド7の各マニホルド側接続孔13、15とほぼ同一外径寸法の円筒形状に形成されている。そして、各連結部材5a〜5dは、その一端側がヘッダパイプ4aの各流体流通孔10a〜10dに、他端側が入口マニホルド6または出口マニホルド7の各パイプ接続孔13、15にそれぞれ挿入されており、ヘッダパイプ4aと各マニホルド6、7とが4つの連結部材5a〜5dを介して接続されている。各連結部材5a〜5dとヘッダパイプ4aとの間、及び、各連結部材5a〜5dと入口マニホルド6及び出口マニホルド7との間は、ロー付けによって固定されている。4個の各連結部材5a〜5dの内部には連結孔16がそれぞれ形成されており、この各連結孔16を介してヘッダパイプ4a、4bの流体流通孔10a〜10dと各マニホルド6、7の入口孔13及び出口孔15とが連通されている。4つの各連結孔16は異なる径に形成されており、この第1の実施の形態では、入口側に近い方から順に徐々に径が小さくなっている。
【0028】
上記した熱交換器1によれば、入口マニホルド6より流入される第1流体は、各連結部材5a〜5dを介して上方のヘッダパイプ4aの図中右半分を経て右半分のチューブ2内に流入し、そのチューブ2内を下方に流れて図中下方のヘッダパイプ4bに流入し、ヘッダパイプの左半分を経て左半分のチューブ3内に流入し、そのチューブ2内を上方に流れて上方のヘッダパイプ4aに流入し、上方のヘッダパイプ4aの左半分を経て出口マニホルド7より流出される。そして、主にチューブ2内を通過する部分で第1流体とチューブ2外を通過する第2流体との間で効率的な熱交換が行われる。
【0029】
以上、上記した熱交換器1では、ヘッダパイプ4aと入口マニホルド6及び出口マニホルド7とを4つの連結部材5a〜5dを介して接続することから、入口マニホルド6及び出口マニホルド7の各マニホルド側接続孔13、15をヘッダパイプ4aの外周寸法に依存させる必要がなく小さく形成できる。従って、入口マニホルド6及び出口マニホルド7を小さく構成でき、熱交換器1を小型化できる。
【0030】
第1の実施の形態では、ヘッダパイプ4aと入口マニホルド6及び出口マニホルド7との間を4個の円筒形状の連結部材5a〜5dを介してそれぞれ接続したことにより、入口マニホルド6及び出口マニホルド7の各マニホルド側接続孔13、15をヘッダパイプ4aの外周寸法ではなく流体流通孔10a〜10dとほぼ同一径に形成でき、入口マニホルド6及び出口マニホルド7を十分に小さく構成できた。
【0031】
第1の実施の形態では、入口マニホルド6及び出口マニホルド7のマニホルド側接続孔13、15の径を従来例と較べて十分に小さくできるため、耐圧的に有利となり、入口マニホルド6及び出口マニホルド7の肉厚も少なくできるため、軽量化も図れる。
【0032】
第1の実施の形態のように、4個の連結部材5a〜5dの各連結孔16の径を変えることによりヘッダパイプ4aの各流体流通孔10a〜10dへの流体量を調整できるため、ヘッダパイプ4a内の流体の偏流を防止できる。
【0033】
(第2の実施の形態)
図3は、本発明に係る熱交換器の第2の実施の形態を示し、ヘッダパイプ4aと入口マニホルド6(出口マニホルド7)との接続箇所の分解斜視図である。図3に示すように、ヘッダパイプ4aの端部には4本の流体流通孔10a〜10dを囲む楕円形状のパイプ側接続孔20が形成され、入口マニホルド6や出口マニホルド7の側周面にも同じ楕円形状で、且つ、同一寸法のマニホルド側接続孔(図示せず)が形成されている。
【0034】
連結部材21は、ヘッダパイプ4aのパイプ側接続孔20及び各マニホルド6、7のマニホルド側接続孔(図示せず)と同じ寸法の楕円形状を有し、内部に4つの連結孔22が形成された単一部材として構成されている。4つの連結孔22は異なる径に形成されている。そして、連結部材21は、その一端側がヘッダパイプ4aのパイプ側接続孔20に、他端側が入口マニホルド6及び出口マニホルド7のマニホルド側接続孔(図示せず)にそれぞれ挿入されている。連結部材21とヘッダパイプ4aとの間、及び、連結部材21と入口マニホルド6及び出口マニホルド7との間は、ロー付けによって固定されている。
【0035】
他の構成は、上記した第1の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【0036】
この第2の実施の形態では、ヘッダパイプ4aと入口マニホルド6及び出口マニホルド7との間を単一の連結部材21を介して接続することから、入口マニホルド6及び出口マニホルド7の各マニホルド側接続孔(図示せず)をヘッダパイプ4aの外周寸法に依存させる必要がなく小さく形成できる。従って、入口マニホルド6及び出口マニホルド7を小さく構成でき、熱交換器1を小型に作製できる。また、連結部材21の4つの連結孔22の径を変えたことによりヘッダパイプ4aの各流体流通孔10a〜10dへの流体量を調整できるため、ヘッダパイプ4a内の流体の偏流を防止できる。
【0037】
なお、上記した第1の実施の形態と第2の実施の形態とを比較すると、第1の実施の形態ではヘッダパイプ4aと各マニホルド6、7との間を複数の流体流通孔10a〜10d毎に別体の連結部材5a〜5dによって連結したが、この第2の実施の形態では、ヘッダパイプ4aと各マニホルド6、7との間を複数の流体流通孔10a〜10dに対し単一の連結部材21によって連結した点が異なる。
【0038】
第2の実施の形態では、入口マニホルド6及び出口マニホルド7のマニホルド側接続孔(図示せず)の径を従来例と較べて若干小さくできるため、耐圧的に有利となり、入口マニホルド6及び出口マニホルド7の肉厚も薄くできるため、軽量化が図れる。
【0039】
(第3の実施の形態)
図4は、本発明に係る熱交換器の第3の実施の形態を示し、ヘッダパイプ4aと入口マニホルド6(出口マニホルド7)との接続箇所の分解斜視図である。図4に示すように、第3の実施の形態では、4つの連結部材5a〜5dの各連結孔16の径が同じ径に形成されている。他の構成は、上記した第1の実施の形態と同様であるため、省略する。この第3の実施の形態では、ヘッダパイプ4a内の流体の偏流調整の必要がない場合に適用され、全て同じ構造の連結部材5a〜5dを使用できるため、コスト面や組付け性などの点で有利である。
【0040】
(第4の実施の形態)
図5は、本発明に係る熱交換器の第4の実施の形態を示し、ヘッダパイプ4aと入口マニホルド6(出口マニホルド7)との接続箇所の分解斜視図である。図5に示すように、第4実施形態では、連結部材21の4つの各連結孔22の径が同じ径に形成されている。他の構成は、上記した第2の実施の形態と同様であるため、省略する。この第4の実施の形態の場合も、ヘッダパイプ4a内の流体の偏流調整の必要がない場合に適用され、連結部材21の組み付け方向を考慮することなく組み付けできるため、組付け性の点で有利である。
【0041】
(他の実施の形態)
以上、第1〜第4の実施の形態について説明したが、上記した実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【0042】
例えば、上記した各実施の形態では、ヘッダパイプ4a、4bが内部に4つの流体流通孔10a〜10dを有する多孔タイプの場合を示したが、本発明はヘッダパイプの内部の流体流通孔が単一の単孔タイプの場合であっても同様に適用できることはもちろんである。
【0043】
また、上記した各実施の形態では、上方のヘッダパイプ4aの端部に入口マニホルド6と出口マニホルド7が共に接続されているが、各マニホルド6、7の設置場所はヘッダパイプ4a、4bのどの端部であっても本発明を適用できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明に係る熱交換器の第1の実施の形態を示す平面図、(b)は熱交換器の正面図、(c)は熱交換器の側面図である。
【図2】(a)は本発明に係る熱交換器の第1の実施の形態におけるヘッダパイプと入口マニホルド(出口マニホルド)との接続箇所の断面図、(b)はヘッダパイプと入口マニホルド(出口マニホルド)との接続箇所の分解斜視図である。
【図3】本発明に係る熱交換器の第2の実施の形態におけるヘッダパイプと入口マニホルド(出口マニホルド)との接続箇所の分解斜視図である。
【図4】本発明に係る熱交換器の第3の実施の形態におけるヘッダパイプと入口マニホルド(出口マニホルド)との接続箇所の分解斜視図である。
【図5】本発明に係る熱交換器の第4の実施の形態におけるヘッダパイプと入口マニホルド(出口マニホルド)との接続箇所の分解斜視図である。
【図6】従来の熱交換器の正面図である。
【図7】図6のC−C線断面図である。
【図8】従来の熱交換器のチューブの側周面を示す図である。
【図9】従来の熱交換器のヘッダパイプと入口マニホルド(出口マニホルド)との接続箇所の断面図である。
【符号の説明】
1 熱交換器
4a、4b ヘッダパイプ
5a〜5d、21 連結部材
6 入口マニホルド
7 出口マニホルド
10a〜10d 流体流通孔
13、15 マニホルド側接続孔
16、22 連結孔
20 パイプ側接続孔
Claims (5)
- 内部に流体流通孔(10a〜10d)を有するヘッダパイプ(4a、4b)と、前記ヘッダパイプ(4a、4b)の前記流体流通孔(10a〜10d)に流体を供給する入口マニホルド(6)と、前記ヘッダパイプ(4a、4b)の前記流体流通孔(10a〜10d)から流体を排出する出口マニホルド(7)とを備えた熱交換器(1)において、
前記ヘッダパイプ(4a、4b)と前記入口マニホルド(6)及び前記出口マニホルド(7)とを連結部材(5a〜5d、21)を介してそれぞれ接続したことを特徴とする熱交換器(1)。 - 請求項1記載の熱交換器(1)であって、
前記ヘッダパイプ(4a、4b)の前記流体流通孔(10a〜10d)は複数であり、この各流体流通孔(10a〜10d)に開口する複数の連結孔(16、22)を前記連結部材(5a〜5d、21)に設けたことを特徴とする熱交換器(1)。 - 請求項2記載の熱交換器(1)であって、
前記連結孔(16、22)の径寸法が異なることを特徴とする熱交換器(1)。 - 請求項2又は請求項3に記載された熱交換器(1)であって、
前記連結部材(21)は、複数の前記流体流通孔(10a〜10d)にそれぞれ連通する複数の連結孔(22)を有する単一部材であり、前記ヘッダパイプ(4a、4b)の前記流体流通孔(10a〜10d)を内部に含むパイプ側接続孔内に一端側が挿入され、前記入口マニホルド(6)及び前記出口マニホルド(7)のパイプ接続孔(13、15)内に他端側がそれぞれ挿入されたことを特徴とする熱交換器(1)。 - 請求項2記載の熱交換器(1)であって、
前記連結部材(5a〜5d)は、複数の前記流体流通孔(10a〜10d)のそれぞれに連通する単一径寸法の連結孔(16)を有する複数部材であり、前記ヘッダパイプ(4a、4b)の前記各流体流通孔(10a〜10d)内に一端側が挿入され、前記入口マニホルド(6)及び前記出口マニホルド(7)の各パイプ接続孔(13、15)内に他端側がそれぞれ挿入されたことを特徴とする熱交換器(1)。
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