【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入口側ヘッダタンク、出口側ヘッダタンク及びターン側ヘッダタンクと、これらのヘッダタンク間に接続されるチューブ列とを備え、冷媒と空気とが直交対向流に流れるマルチフロー型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年においてオゾン層破壊等の問題に鑑み、フロン使用の廃止が求められており、フロンに代わるより良い冷媒を冷凍サイクルに用いる必要が生じている。この代替冷媒として、ＣＯ２ 等の超臨界流体を使用することが考えられている。従来において、このＣＯ２ を冷媒として用いる冷凍サイクルに使用されるＣＯ２ 冷媒用ガスクーラにおいて、この熱交換効率を向上させる手段として、熱交換する冷媒と空気とを直交対向流に流したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このガスクーラである熱交換器では、図１１（ａ）に示すようにヘッダタンクの形式が、ヘッダパイプＡ内に横断面を２分するように長手方向に設けた仕切板Ｂによって前後のチューブ列Ｃ，Ｄの冷媒を分離しているものである。
しかしながら、この熱交換器のようにヘッダパイプＡ内を仕切って入口側ヘッダタンクＡ１と出口側ヘッダタンクＡ２としていると、ヘッダパイプＡ内で相互に冷媒間で熱交換が行われるために、結果として熱交換効率が低下してしまう。即ち、入口側ヘッダタンクＡ１内の熱い冷媒によって出口側ヘッダタンクＡ２内の冷却した冷媒が再加熱されてしまうという問題がある。
【０００３】
一方で、図１１（ｂ）に示すように入口側ヘッダタンクＡ１と出口側ヘッダタンクＡ２とを分離したものも、従来より知られている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、このようにヘッダタンク同士を分離したものにすると、タンク間の隙間のため熱交換器の小型化が阻害されてしまうという問題がある。特にこの公知の熱交換器では、図１１（ｃ）に示すようにターン側ヘッダタンクＥ１，Ｅ２同志をパイプＦで連結しており、このことも、熱交換器の小型化の阻害要因にもなっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２８８４７６号公報（第２，３頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００１−３３６８８６号公報（第２，３頁、第３，４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、ヘッダタンク間の熱損失を無くすと同時に、小型化を図ることができるマルチフロー型熱交換器を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載のマルチフロー型熱交換器を提供する。
請求項１に記載のマルチフロー型熱交換器は、入口側ヘッダタンク、出口側ヘッダタンク及びターン側ヘッダタンクを含む少なくとも３つのヘッダタンクと、これらのヘッダタンク間に接続される少なくとも２列以上のチューブ列とを有していて、冷媒がこれらのチューブ列内を直列に流れるものにおいて、隣り合うヘッダタンクが、チューブ列の鉛直方向に対して傾斜した方向にずれて設置されているようにしたものであり、これにより、ヘッダタンク同志が離れているので熱損失が生じないと同時に、ヘッダタンク同志が干渉せずに設置できるので、熱交換器の厚さ方向の巾を薄くすることができ、小型化に対応できる。
【０００７】
請求項２に記載のマルチフロー型熱交換器は、入口側ヘッダタンク、出口側ヘッダタンク及びターン側ヘッダタンクを含む少なくとも３つのヘッダタンクと、これらのヘッダタンク間に接続される少なくとも２列以上のチューブ列とを有していて、冷媒がこれらのチューブ列内を直列に流れるものにおいて、ターン側ヘッダタンクをプレートの積層によって形成するようにしたものであり、これによって、２つのターン側ヘッダタンク同志をパイプ等によって接続する必要がなく、ターン側ヘッダタンクを一体化して形成できるので、ターン側ヘッダタンクを小型化できる。また、ヘッダタンクをプレートで形成できるので、その加工が容易である。
請求項３の該熱交換器は、チューブ列の内と外とを流れる冷媒と空気とが直交流であることを規定したものである。
【０００８】
請求項４の該熱交換器は、ＣＯ２ 冷媒用ガスクーラとして用いられることを規定したものである。
請求項５の該熱交換器は、隣り合うヘッダタンクを丸管により構成したものであり、このように、丸管を使用しても、丸管同志を位置をずらして配置することで、熱交換器の厚さを低減できる。
【０００９】
請求項６の該熱交換器は、隣り合うヘッダタンクをエンドキャップにより連結したものであり、これにより、キャップの個数を減らすことができると共に、ヘッダタンクの強化が図れ、その分離が防止できる。
請求項７の該熱交換器は、チューブ列が２列であることを規定したものである。従ってこの場合は、ターン側ヘッダタンクが１つで、冷媒の流れは１回ターンするだけである。
【００１０】
請求項８の該熱交換器は、隣り合うヘッダタンクを１枚のプレートを曲げることにより形成したことを規定したものであり、請求項９の該熱交換器は、隣り合うヘッダタンクを２枚のプレートをろう付けることにより形成したことを規定したものである。
請求項１０の該熱交換器は、隣り合うヘッダタンクを押出し成形により一体化して形成したことを規定したものである。これらは、それぞれ隣り合うヘッダタンクの製造の簡素化を図ったものである。
【００１１】
請求項１１の該熱交換器は、隣り合うヘッダタンクをつなぐ板に部分的に穿孔を形成したものであり、これにより、ヘッダタンク間の熱交換を減じ、熱損失の軽減を図っている。
請求項１２の該熱交換器は、入口側ヘッダタンクと出口側ヘッダタンクとをつなぐ板に車両取り付けブラケットや冷媒取り出しコネクタを設けたもので、これにより、部品点数の減少を図ることができる。
【００１２】
請求項１３の該熱交換器は、ターン側ヘッダタンクを１枚の連通用溝付きプレートと１枚のチューブ固定用プレートとから構成したものであり、これにより、強固でコンパクトなターン側ヘッダタンクを容易に製造できる。
請求項１４の該熱交換器は、ターン側ヘッダタンクを３枚のプレートにより構成したものであり、これにより、連通用溝及びチューブ固定用穴の両方共、貫通穴でよいので加工が容易である。
【００１３】
請求項１５の該熱交換器は、ターン側ヘッダタンクを１枚のプレートを折り畳むことにより形成するようにしたものであり、これにより、部材数の削減が図れる。
請求項１６の該熱交換器は、ターン側ヘッダタンクを、連通溝とチューブ挿入穴が形成されたプレートと平らなプレートとの積層により形成したものであり、これにより、強固でコンパクトなターン側ヘッダタンクを容易に製造できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態のマルチフロー型熱交換器について説明する。図１は、本発明の実施の形態のマルチフロー型熱交換器（以下、単に熱交換器と称す）の全体構成を示す斜視図であり、図２は、その横断面図を示している。本発明の熱交換器は、好適にはＣＯ２ 等の超臨界流体を冷媒として使用する冷凍サイクル内のガスクーラとして使用されるもので、入口側ヘッダタンク１、出口側ヘッダタンク２及びターン側ヘッダタンク３等のヘッダタンクと、これらのヘッダタンク間を連絡する複数の偏平チューブ４よりなるチューブ列４Ａ，４Ｂと、偏平チューブ４間に設けられるフィン５とから構成されている。なお、偏平チューブ４とフィン５とで熱交換器のコアを形成している。
【００１５】
即ち、熱交換器は、入口側ヘッダタンク１とターン側ヘッダタンク３間を連絡する複数の偏平チューブ４よりなるチューブ列４Ａと、ターン側ヘッダタンク３と出口側ヘッダタンク２間を連絡する複数の偏平チューブ４よりなるチューブ列４Ｂとを有している。フィン５は、この実施形態ではコルゲートフィンが採用されていて、偏平チューブ４とフィン５とを交互に積層することでコアが形成されている。なお、フィン５として、プレートフィンを採用することも当然可能である。
【００１６】
本実施形態では、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２は、それぞれ分離して独立に構成されており、その設置位置が、図１，２に示されるように、チューブ列の鉛直方向に対して傾斜した方向にずれて配置されている。即ち、コアの垂直面に対し斜めに配置されている。したがって、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２が互いに干渉しない位置に設置でき、図２に示されるように、その分αだけ、熱交換器の厚さを薄くすることができる。
【００１７】
また、本実施形態では、ターン側ヘッダタンク３をプレートを積層して、ろう付けすることによって形成している。図３は、ターン側ヘッダタンク３の分解図である。このターン側ヘッダタンク３は、偏平チューブ４を挿入し、ろう付け固定するための挿入穴３１ａが形成されたプレート３１と、偏平チューブ４の先端が納まり、冷媒がターンする連通溝３２ａが形成されたプレート３２とから構成されている。プレート３１の両面にはろう材がクラッドされており、これにより、偏平チューブ４及び別のプレート３２との間でろう付けが行われる。この連通溝３２ａは、一方のチューブ４を流れてきた冷媒をターンさせて他方のチューブ４へと流すための溝である。
【００１８】
上記のように構成された熱交換器では、入口側ヘッダタンク１に入った冷媒は、ここから一方のチューブ列（コア）４Ａを流れてターン側ヘッダタンク３に入り、連通溝３２ａによりターンして他方のチューブ列（コア）４Ｂを流れて出口側ヘッダタンク２に入り、ここから排出される。従って、冷媒は、一方のチューブ列４Ａ内と他方のチューブ列４Ｂ内を向流で流れる。一方、チューブ列４Ａ，４Ｂの外を流れる空気は、冷媒の流れに対して直交して流れる直交流である。このようにして、冷媒と空気間で熱交換が行われる。
【００１９】
図４〜図６は、本発明の熱交換器の入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２の部分のそれぞれ異なる実施例を示している。
図４に示される実施例１では、入口側ヘッダタンク１及び出口側ヘッダタンク２は、共に丸管により構成されており、これらのヘッダタンク１，２の両端は、それぞれエンドキャップ６により封止され、かつ連結されている。したがって、新らたな連結部材を必要としない。
【００２０】
図５（ａ），（ｂ）に示される実施例２では、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２とが一枚のプレート１０の両端側を曲げることにより形成されている。即ち、図５（ａ）に示されるようにプレート１０の両側面が凹凸状に形成されると共に、プレート１０の中央部には、軸方向に沿って間欠的に複数の孔１０ｂが穿設されている。この両側面の凸部１０ａの長さが、孔１０ｂの長さに等しくなっている。従って、プレート１０の両側面を同じ方向に丸めて、図５（ｂ）に示されるように各々の凸部１０ａをそれぞれ対応する孔１０ｂに挿入することにより、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２が形成される。なお、プレート１０の両側面を相反する方向に丸めることも可能である。この場合、プレート１０の表裏両面には、ろう材がクラッドされており、ろう付けにより加工することができる。また、図示はされていないが、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２とには、偏平チューブ４を挿入するための穴が複数形成されている。
【００２１】
図５（ｃ）に示される実施例３では、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２とが、２枚のプレート１１，１２により形成されている。即ち、それぞれのプレート１１，１２に入口側及び出口側のタンク部分に相当する凹部を、プレス加工等に成形し、これらを合わせることによって、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２とを形成している。この場合では、２枚のプレート１１，１２のプレート同志を合わせる側の面だけに、ろう材をクラッドしておけばよい。
また、一方の側のプレート１２には、入口側と出口側のヘッダタンク１，２に接続する複数の偏平チューブ４の挿入穴が形成されている。
【００２２】
図５（ｄ）に示される実施例４では、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２とが押出し成形により一体に形成されている。この入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２には、偏平チューブ４を挿入する穴（図示せず）が複数形成される。また、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２とを軸方向に連結している部分である、平らな板に適宜の数の孔２０が穿設されている。これらの孔２０は、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２間の熱伝達の防止に寄与できる。なお、実施例２において、図５（ａ），（ｂ）に示されるようにプレート１０の中央部に軸方向に沿って設けられた複数の孔１０ｂも、上記孔２０と同様に、入口側と出口側のヘッダタンク１，２間の熱伝達を阻止する役目も果している。また、実施例３においても、その連結部分である平らな板に軸方向に複数の孔を設けることにより、入口側と出口側ヘッダタンク１，２間で熱交換することによる熱損失を防止できる。
【００２３】
図６（ａ），（ｂ）に示される実施例５では、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２とを連結する部分である、平らな板に、車両取り付けブラケット７や冷媒取り出しコネクタ８を設置している。即ち、図６（ａ）では、この連結する板に引掛部２１が突出して形成され、この引掛部２１にブラケット７が取り付けられており、図６（ｂ）では、この連結する板に挟持部２２が突出して形成され、この挟持部２２でコネクタ８を挟持し、固定している。したがって、引掛部２１や挟持部２２を別部品として作成する必要がなく、部品点数を削減できる。
【００２４】
図７に示される実施例６では、熱交換器は、２つのターン側ヘッダタンク３Ａ，３Ｂと、３つのチューブ列４Ａ，４Ｂ，４Ｃとを有している。即ち、入口側ヘッダタンク１に入った冷媒は、最初のチューブ列４Ａを通って第１のターン側ヘッダタンク３Ａに入り、ここでターンして次のチューブ列４Ｂを通って第２のターン側ヘッダタンク３Ｂに入り、更にここでターンしてチューブ列４Ｃを通って出口側ヘッダタンク２に至り、ここから排出される。このように、冷媒は、３つのチューブ列４Ａ，４Ｂ，４Ｃ内を直列に流れる。したがってこの場合、入口側ヘッダタンク１と第２のターン側ヘッダタンク３Ｂとが隣り合うヘッダタンクであり、同様に第１のターン側ヘッダタンク３Ａと出口側ヘッダタンク２も隣り合うヘッダタンクである。これらの隣り合うヘッダタンク同士（１：３Ｂ，３Ａ：２）は、チューブ列（コア）の鉛直方向に対して傾斜した方向にずれて設置されている。
【００２５】
図８〜図１０は、本発明の熱交換器におけるターン側ヘッダタンク３の各種の実施例を示している。図８に示す実施例７では、図３に示されたターン側ヘッダタンク３が２枚のプレート３１，３２で形成されたものに代えて、ターン側ヘッダタンク３は３枚のプレート３１，３２，３３で構成されている。即ち、プレート３１には、複数の偏平チューブ４を挿入してろう付け固定するための貫通した複数の挿入穴３１ａが形成されており、プレート３２には、偏平チューブ４の先端が納まり、冷媒がターンする連通溝３２ａが貫通する形で形成されており、プレート３３は、単なる平板である。これら３つのプレート３１，３２，３３を使用しプレート３１と３３とがプレート３２を挟む形で積層しろう付け固定することで、ターン側ヘッダタンク３を形成している。この実施例７では、連通溝３２ａが貫通穴で形成すればよいので製造が容易である。
【００２６】
図９に示す実施例８では、ターン側ヘッダタンク３が１枚のプレート３０を折り畳むことで形成されている。即ち、一枚のプレート３０の中央部分に折り込み部分３０ａを設けると共に、その一方の片側部分３０ｂに複数の偏平チューブ４を挿入し、ろう付け固定するための複数の挿入穴３１ａを形成すると共に、他方の片側部分３０ｃに冷媒がターンする連通溝３２ａが形成されている。プレート３０の連通溝３２ａが形成される側の面にはろう材がクラッドされており、プレート３０を折り畳んでろう付けすることにより、ターン側ヘッダタンク３が形成される。
【００２７】
図１０（ａ）に示す実施例９では、ターン側ヘッダタンク３が２枚のプレート３１，３２から構成されているが、偏平チューブ４を固定するための挿入穴３１ａと冷媒がターンする連通溝３２ａとがいずれか一方のプレート３１（３２）側に形成されていて、他方のプレート３２（３１）側は単なる平板である。なお、この挿入穴３１ａと連通溝３２ｂとは連通している。
図１０（ｂ）に示す実施例１０では、ターン側ヘッダタンク３が２枚のプレート３１，３２から構成され、一方のプレート３１には、複数の挿入穴３１ａと複数の連通溝３２ａとが形成され、他方のプレート３２には、チューブ４の積層方向に縦状連通溝３２ｂが形成されている。従って、これら２枚のプレート３１，３２を重ね合わせることによって、各々独立した連通溝３２ａが縦状連通溝３２ｂによって縦方向に連通するようになる。このようにして、ターン側ヘッダタンク３内での冷媒の再分配を行なうことができる。
【００２８】
このように、ターン側ヘッダタンク３を、複数のプレートの積層又は１枚のプレートの折り畳み、これらをろう付けすることによって形成しているので、ヘッダタンクを小型で強度のあるものを容易に製造することができる。
【００２９】
なお、上記説明の本発明の熱交換器は、基本的にアルミニウム又はアルミニウム合金から作られるものであるが、銅又は銅合金或いは他の金属から形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のマルチフロー型熱交換器の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態のマルチフロー型熱交換器の横断面図である。
【図３】本発明の実施の形態のマルチフロー型熱交換器のターン側ヘッダタンクの分解図である。
【図４】本発明のマルチフロー型熱交換器の実施例１である入口側ヘッダタンクと出口側ヘッダタンクの一部分を説明する図である。
【図５】入口側ヘッダタンクと出口側ヘッダタンクの各種の実施例を説明する図であり、（ａ），（ｂ）は実施例２の一枚のプレートから形成する場合を示しており、（ｃ）は実施例の３の２枚のプレートから形成する場合を示しており、（３）は、実施例４の押出し成形により形成する場合を示している。
【図６】入口側ヘッダタンクと出口側ヘッダタンクの実施例５を示しており、（ａ）は、入口側ヘッダタンクと出口側ヘッダタンクの連結部であるつなぎ板に車両取り付けブラケットを設けた例を、（ｂ）は、冷媒取り出しコネクタを設けた例を示している。
【図７】実施例６のマルチフロー型熱交換器の横断面図を示している。
【図８】実施例７のターン側ヘッダタンクの一例を示す図である。
【図９】実施例８のターン側ヘッダタンクの一例を示す図である。
【図１０】（ａ）は、実施例９のターン側ヘッダタンクの一例を示す図であり、（ｂ）は、実施例１０のターン側ヘッダタンクの一例を示す図である。
【図１１】（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来の熱交換器を示している。
【符号の説明】
１…入口側ヘッダタンク
２…出口側ヘッダタンク
３，３Ａ，３Ｂ…ターン側ヘッダタンク
４…チューブ（偏平チューブ）
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…チューブ列
５…フィン
６…エンドキャップ
７…ブラケット
８…コネクタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention includes an inlet header tank, an outlet header tank, a turn header tank, and a row of tubes connected between these header tanks, and a multi-flow type heat exchange in which refrigerant and air flow in orthogonal orthogonal flows. About the vessel.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in view of problems such as depletion of the ozone layer, the elimination of the use of chlorofluorocarbon has been demanded, and it has become necessary to use a better refrigerant instead of chlorofluorocarbon for the refrigeration cycle. It has been considered to use a supercritical fluid such as CO 2 as this alternative refrigerant. Conventionally, as a CO 2 refrigerant gas cooler used in a refrigeration cycle using CO 2 as a refrigerant, as a means for improving the heat exchange efficiency, a gas cooler in which a refrigerant to be exchanged heat and air are flowed in an orthogonal counter flow is known. (See, for example, Patent Document 1).
In this heat exchanger, which is a gas cooler, as shown in FIG. C and D refrigerants are separated.
However, when the inside of the header pipe A is partitioned into the inlet side header tank A1 and the outlet side header tank A2 as in this heat exchanger, heat exchange is performed between the refrigerants inside the header pipe A. As a result, the heat exchange efficiency is reduced. That is, there is a problem that the cooled refrigerant in the outlet header tank A2 is reheated by the hot refrigerant in the inlet header tank A1.
[0003]
On the other hand, as shown in FIG. 11 (b), a configuration in which an inlet-side header tank A1 and an outlet-side header tank A2 are separated is also conventionally known (for example, see Patent Document 2). However, when the header tanks are separated from each other as described above, there is a problem that the gap between the tanks hinders downsizing of the heat exchanger. In particular, in this known heat exchanger, as shown in FIG. 11C, the turn-side header tanks E1 and E2 are connected by a pipe F, which is an obstacle to downsizing of the heat exchanger. Has become.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-288476 (pages 2, 3; FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 2001-336886 A (Pages 2, 3 and FIGS. 3, 4)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a multi-flow heat exchanger capable of eliminating heat loss between header tanks and reducing the size.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a multi-flow heat exchanger as described in the claims as means for solving the above-mentioned problems.
The multi-flow type heat exchanger according to claim 1, wherein at least three header tanks including an inlet-side header tank, an outlet-side header tank, and a turn-side header tank, and at least two rows connected between these header tanks In the one in which the refrigerant flows in series in these tube rows, the adjacent header tanks are arranged so as to be shifted in a direction inclined with respect to the vertical direction of the tube rows. As a result, heat loss does not occur because the header tanks are separated from each other, and at the same time, the header tanks can be installed without interference, so that the width in the thickness direction of the heat exchanger can be reduced. And can be reduced in size.
[0007]
The multi-flow type heat exchanger according to claim 2, wherein at least three header tanks including an inlet header tank, an outlet header tank, and a turn header tank, and at least two rows connected between these header tanks In which the refrigerant flows in series in these tube rows, the turn-side header tank is formed by stacking plates, whereby two turn-side headers are provided. It is not necessary to connect the tanks with each other by a pipe or the like, and the turn-side header tank can be formed integrally, so that the turn-side header tank can be downsized. Further, since the header tank can be formed by a plate, its processing is easy.
According to a third aspect of the present invention, the heat exchanger specifies that the refrigerant and the air flowing inside and outside the tube row have a cross flow.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, the heat exchanger is specified to be used as a gas cooler for a CO 2 refrigerant.
In the heat exchanger according to the fifth aspect, adjacent header tanks are constituted by round tubes. In this way, even if round tubes are used, by disposing the round tubes at different positions, the heat can be reduced. The thickness of the exchanger can be reduced.
[0009]
In the heat exchanger according to the sixth aspect, adjacent header tanks are connected by end caps, whereby the number of caps can be reduced, the header tanks can be strengthened, and their separation can be prevented.
The heat exchanger according to claim 7 defines that the number of tube rows is two. Therefore, in this case, there is one turn-side header tank, and the flow of the refrigerant only makes one turn.
[0010]
The heat exchanger according to claim 8 defines that adjacent header tanks are formed by bending one plate, and the heat exchanger according to claim 9 includes two adjacent header tanks. Is defined by brazing a plate of the above.
According to a tenth aspect of the present invention, in the heat exchanger, adjacent header tanks are integrally formed by extrusion. These are intended to simplify the manufacture of adjacent header tanks.
[0011]
In the heat exchanger according to the eleventh aspect, a perforation is partially formed in a plate connecting adjacent header tanks, thereby reducing heat exchange between the header tanks and reducing heat loss.
The heat exchanger according to the twelfth aspect is provided with a vehicle mounting bracket and a refrigerant take-out connector on a plate connecting the inlet side header tank and the outlet side header tank, whereby the number of parts can be reduced.
[0012]
14. The heat exchanger according to claim 13, wherein the turn-side header tank is composed of one communication grooved plate and one tube fixing plate, thereby providing a strong and compact turn-side header tank. Can be easily manufactured.
In the heat exchanger according to the fourteenth aspect, the turn-side header tank is constituted by three plates, and since both the communication groove and the tube fixing hole may be through holes, processing is easy. is there.
[0013]
In the heat exchanger according to the fifteenth aspect, the turn-side header tank is formed by folding a single plate, whereby the number of members can be reduced.
The heat exchanger according to claim 16, wherein the turn-side header tank is formed by laminating a flat plate and a plate in which a communication groove and a tube insertion hole are formed, thereby providing a strong and compact turn-side tank. The header tank can be easily manufactured.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a multi-flow heat exchanger according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a multi-flow heat exchanger (hereinafter, simply referred to as a heat exchanger) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view thereof. The heat exchanger of the present invention is preferably used as a gas cooler in a refrigeration cycle using a supercritical fluid such as CO 2 as a refrigerant, and includes an inlet header tank 1, an outlet header tank 2, and a turn header. It comprises a header tank such as a tank 3, a tube row 4A, 4B composed of a plurality of flat tubes 4 communicating between these header tanks, and fins 5 provided between the flat tubes 4. The flat tube 4 and the fins 5 form the core of the heat exchanger.
[0015]
That is, the heat exchanger includes a tube row 4A composed of a plurality of flat tubes 4 communicating between the inlet header tank 1 and the turn header tank 3, and a plurality of tubes communicating between the turn header tank 3 and the outlet header tank 2. And a tube row 4B composed of the flat tubes 4 described above. In this embodiment, the fins 5 employ corrugated fins, and the core is formed by alternately stacking the flat tubes 4 and the fins 5. It should be noted that a plate fin can naturally be used as the fin 5.
[0016]
In the present embodiment, the inlet-side header tank 1 and the outlet-side header tank 2 are separately configured independently from each other, and their installation positions are in the vertical direction of the tube row as shown in FIGS. It is arranged so as to be shifted in the direction inclined with respect to it. That is, they are arranged obliquely with respect to the vertical plane of the core. Therefore, the inlet-side header tank 1 and the outlet-side header tank 2 can be installed at positions where they do not interfere with each other, and as shown in FIG. 2, the thickness of the heat exchanger can be reduced by that amount α.
[0017]
In the present embodiment, the turn-side header tank 3 is formed by stacking plates and brazing. FIG. 3 is an exploded view of the turn-side header tank 3. The turn-side header tank 3 has a plate 31 in which an insertion hole 31a for inserting and brazing and fixing the flat tube 4 is formed, and a communication groove 32a in which the tip of the flat tube 4 is housed and the refrigerant is turned. Plate 32. A brazing material is clad on both sides of the plate 31, whereby brazing is performed between the flat tube 4 and another plate 32. The communication groove 32 a is a groove for turning the refrigerant flowing through one tube 4 and flowing the refrigerant into the other tube 4.
[0018]
In the heat exchanger configured as described above, the refrigerant that has entered the inlet-side header tank 1 flows from one of the tube rows (core) 4A, enters the turn-side header tank 3, and turns through the communication groove 32a. Then, it flows through the other tube row (core) 4B, enters the outlet side header tank 2, and is discharged therefrom. Therefore, the refrigerant flows countercurrently in one tube row 4A and in the other tube row 4B. On the other hand, the air flowing outside the tube rows 4A and 4B is a cross flow that flows orthogonally to the flow of the refrigerant. Thus, heat exchange is performed between the refrigerant and the air.
[0019]
FIGS. 4 to 6 show different embodiments of the inlet header tank 1 and the outlet header tank 2 of the heat exchanger of the present invention.
In Embodiment 1 shown in FIG. 4, both the inlet side header tank 1 and the outlet side header tank 2 are configured by round pipes, and both ends of these header tanks 1 and 2 are respectively sealed by end caps 6. And are connected. Therefore, a new connecting member is not required.
[0020]
In Embodiment 2 shown in FIGS. 5A and 5B, the inlet header tank 1 and the outlet header tank 2 are formed by bending both ends of one plate 10. That is, as shown in FIG. 5A, both side surfaces of the plate 10 are formed in an uneven shape, and a plurality of holes 10b are intermittently formed in the center of the plate 10 along the axial direction. ing. The length of the protrusions 10a on both side surfaces is equal to the length of the hole 10b. Therefore, both sides of the plate 10 are rounded in the same direction, and each of the protrusions 10a is inserted into the corresponding hole 10b as shown in FIG. The tank 2 is formed. It is also possible to round both sides of the plate 10 in opposite directions. In this case, the brazing material is clad on both the front and back surfaces of the plate 10 and can be processed by brazing. Although not shown, the inlet header tank 1 and the outlet header tank 2 are formed with a plurality of holes into which the flat tubes 4 are inserted.
[0021]
In the third embodiment shown in FIG. 5C, the inlet-side header tank 1 and the outlet-side header tank 2 are formed by two plates 11 and 12. That is, recesses corresponding to the inlet and outlet tank portions are formed in the plates 11 and 12 by press working or the like, and these are combined to form the inlet header tank 1 and the outlet header tank 2. are doing. In this case, the brazing material may be clad only on the surface of the two plates 11 and 12 on the side where the plates are joined.
The plate 12 on one side has a plurality of flat tube insertion holes connected to the header tanks 1 and 2 on the inlet and outlet sides.
[0022]
In Embodiment 4 shown in FIG. 5D, the inlet header tank 1 and the outlet header tank 2 are integrally formed by extrusion molding. A plurality of holes (not shown) for inserting the flat tubes 4 are formed in the inlet header tank 1 and the outlet header tank 2. Further, an appropriate number of holes 20 are formed in a flat plate, which is a portion connecting the inlet side header tank 1 and the outlet side header tank 2 in the axial direction. These holes 20 can contribute to preventing heat transfer between the inlet header tank 1 and the outlet header tank 2. In the second embodiment, as shown in FIGS. 5A and 5B, the plurality of holes 10 b provided in the center of the plate 10 along the axial direction are also similar to the holes 20. It also serves to prevent heat transfer between the header tanks 1 and 2 on the outlet side. Further, also in the third embodiment, by providing a plurality of holes in the flat plate, which is a connection portion thereof, in the axial direction, heat loss due to heat exchange between the inlet side and the outlet side header tanks 1 and 2 can be prevented. .
[0023]
In the fifth embodiment shown in FIGS. 6A and 6B, a vehicle mounting bracket 7 and a refrigerant take-out connector 8 are provided on a flat plate, which is a portion connecting the inlet header tank 1 and the outlet header tank 2. Is installed. That is, in FIG. 6A, a hook 21 is formed to protrude from the connecting plate, and the bracket 7 is attached to the hook 21. In FIG. A connector 22 is formed so as to protrude, and the connector 8 is held and fixed by the holding portion 22. Therefore, there is no need to create the hooking portion 21 and the holding portion 22 as separate components, and the number of components can be reduced.
[0024]
In the sixth embodiment shown in FIG. 7, the heat exchanger has two turn-side header tanks 3A and 3B and three tube rows 4A, 4B and 4C. That is, the refrigerant that has entered the inlet-side header tank 1 passes through the first tube row 4A and enters the first turn-side header tank 3A, where it turns and passes through the next tube row 4B for the second turn side. It enters the header tank 3B, turns further there, passes through the tube row 4C, reaches the outlet side header tank 2, and is discharged therefrom. Thus, the refrigerant flows in series in the three tube rows 4A, 4B, 4C. Therefore, in this case, the inlet header tank 1 and the second turn-side header tank 3B are adjacent header tanks, and similarly, the first turn-side header tank 3A and the outlet header tank 2 are also adjacent header tanks. . These adjacent header tanks (1: 3B, 3A: 2) are set so as to be shifted in a direction inclined with respect to the vertical direction of the tube row (core).
[0025]
8 to 10 show various embodiments of the turn-side header tank 3 in the heat exchanger of the present invention. In the seventh embodiment shown in FIG. 8, the turn-side header tank 3 is replaced with three plates 31 and 32 instead of the turn-side header tank 3 shown in FIG. , 33. That is, a plurality of penetrating insertion holes 31a for inserting the plurality of flat tubes 4 and brazing them are formed in the plate 31, and the tip of the flat tubes 4 is accommodated in the plate 32, and the coolant is stored therein. The turning communication groove 32a is formed so as to penetrate therethrough, and the plate 33 is a simple flat plate. The turn-side header tank 3 is formed by using these three plates 31, 32, and 33 and stacking and brazing the plates 31 and 33 with the plate 32 interposed therebetween. In the seventh embodiment, since the communication groove 32a may be formed by a through hole, manufacturing is easy.
[0026]
In Example 8 shown in FIG. 9, the turn-side header tank 3 is formed by folding one plate 30. That is, a folded portion 30a is provided at a central portion of one plate 30, and a plurality of flat tubes 4 are inserted into one side portion 30b to form a plurality of insertion holes 31a for brazing and fixing. A communication groove 32a in which the refrigerant turns is formed in the other one side portion 30c. A brazing material is clad on a surface of the plate 30 on which the communication groove 32a is formed, and the turn-side header tank 3 is formed by folding and brazing the plate 30.
[0027]
In the ninth embodiment shown in FIG. 10A, the turn-side header tank 3 is composed of two plates 31 and 32, but an insertion hole 31a for fixing the flat tube 4 and a communication groove in which the refrigerant turns. 32a is formed on one of the plates 31 (32), and the other plate 32 (31) is a simple flat plate. The insertion hole 31a communicates with the communication groove 32b.
In Example 10 shown in FIG. 10B, the turn-side header tank 3 is composed of two plates 31 and 32, and one of the plates 31 has a plurality of insertion holes 31a and a plurality of communication grooves 32a. In the other plate 32, a vertical communication groove 32b is formed in the stacking direction of the tubes 4. Therefore, by overlapping these two plates 31 and 32, the independent communication grooves 32a are vertically connected by the vertical communication grooves 32b. In this way, the refrigerant can be redistributed in the turn-side header tank 3.
[0028]
As described above, the turn-side header tank 3 is formed by laminating a plurality of plates or folding one plate and brazing them, so that a small and strong header tank can be easily manufactured. can do.
[0029]
The heat exchanger of the present invention described above is basically made of aluminum or an aluminum alloy, but may be made of copper, a copper alloy, or another metal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a multi-flow heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the multi-flow heat exchanger according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an exploded view of a turn-side header tank of the multi-flow heat exchanger according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a part of an inlet header tank and an outlet header tank that are Embodiment 1 of the multi-flow heat exchanger of the present invention.
FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating various embodiments of an inlet header tank and an outlet header tank, wherein FIGS. 5A and 5B show a case where the header tank is formed from a single plate according to the second embodiment; (C) shows a case of forming from two plates of Example 3 and (3) shows a case of forming by extrusion molding of Example 4.
FIG. 6 shows a fifth embodiment of an inlet header tank and an outlet header tank. FIG. 6 (a) shows a connection plate between the inlet header tank and the outlet header tank provided with a vehicle mounting bracket. (B) shows an example in which a refrigerant take-out connector is provided.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a multi-flow heat exchanger according to a sixth embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a turn-side header tank according to a seventh embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a turn-side header tank according to an eighth embodiment.
FIG. 10A is a diagram illustrating an example of a turn-side header tank according to a ninth embodiment; and FIG. 10B is a diagram illustrating an example of a turn-side header tank according to a tenth embodiment.
FIGS. 11 (a), (b) and (c) show a conventional heat exchanger.
[Explanation of symbols]
1: Inlet header tank 2: Outlet header tank 3, 3A, 3B: Turn header tank 4: Tube (flat tube)
4A, 4B, 4C: Tube row 5: Fin 6: End cap 7: Bracket 8: Connector
