JP2004225961A - Multi-flow type heat exchanger - Google Patents

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JP2004225961A
JP2004225961A JP2003012437A JP2003012437A JP2004225961A JP 2004225961 A JP2004225961 A JP 2004225961A JP 2003012437 A JP2003012437 A JP 2003012437A JP 2003012437 A JP2003012437 A JP 2003012437A JP 2004225961 A JP2004225961 A JP 2004225961A
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Japan
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heat exchanger
header tank
header
turn
flow heat
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Application number
JP2003012437A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Kawakubo
昌章 川久保
Etsuo Hasegawa
恵津夫 長谷川
Yoshitake Kato
吉毅 加藤
Takeshi Muto
健 武藤
Original Assignee
Denso Corp
株式会社デンソー
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    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0246Arrangements for connecting header boxes with flow lines

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-flow type heat exchanger capable of compactizing as well as eliminating heat loss between header tanks. <P>SOLUTION: The heat exchanger of this invention has an inlet side header tank 1, an outlet side header tank 2, a turn side header tank 3 and two tube rows 4A, 4B connected between the header tanks. Coolant serially flows inside the tube rows and the header tanks 1, 2 which are provided next to each other are installed in a sloping direction to perpendicular direction of the tube rows. Also, the turn side header tank 3 is structured with lamination of plates 31, 32. Air for flowing outside the tube rows flows at a right angle to the coolant flowing in the tube rows. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【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、CO 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CO を冷媒として用いる冷凍サイクルに使用されるCO 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、CO 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CO 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

Claims (16)

  1. 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マルチフロー型熱交換器において、
    隣り合う前記ヘッダタンクが、前記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ことを特徴とするマルチフロー型熱交換器。
    It has at least three header tanks including an inlet header tank, an outlet header tank, and a turn side header tank, and at least two or more rows of tubes connected between these header tanks, and the refrigerant is used for these. In a multi-flow heat exchanger that flows in series in a tube row,
    A multi-flow heat exchanger, wherein the adjacent header tanks are installed so as to be shifted in a direction inclined with respect to a vertical direction of the tube row.
  2. 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マルチフロー型熱交換器において、
    前記ターン側ヘッダタンクがプレートの積層によって構成されていることを特徴とするマルチフロー型熱交換器。
    It has at least three header tanks including an inlet header tank, an outlet header tank, and a turn side header tank, and at least two or more rows of tubes connected between these header tanks, and the refrigerant is used for these. In a multi-flow heat exchanger that flows in series in a tube row,
    A multi-flow heat exchanger, wherein the turn-side header tank is formed by stacking plates.
  3. 前記チューブ列の外を流れる空気と前記冷媒との流れが、直交流であることを特徴とする請求項1又は2に記載のマルチフロー型熱交換器。3. The multi-flow heat exchanger according to claim 1, wherein the flow of air flowing outside the tube row and the refrigerant is a cross flow. 4.
  4. CO 冷媒用ガスクーラとして用いられることを特徴とする請求項1又は2に記載のマルチフロー型熱交換器。The multi-flow heat exchanger according to claim 1, wherein the heat exchanger is used as a gas cooler for a CO 2 refrigerant.
  5. 隣り合う前記ヘッダタンクが、丸管より構成されることを特徴とする請求項1に記載のマルチフロー型熱交換器。The multi-flow heat exchanger according to claim 1, wherein the adjacent header tanks are formed of round tubes.
  6. 隣り合う前記ヘッダタンクが、エンドキャップにより連結されていることを特徴とする請求項5に記載のマルチフロー型熱交換器。The multi-flow heat exchanger according to claim 5, wherein the adjacent header tanks are connected by an end cap.
  7. 前記チューブ列が2列であることを特徴とする請求項1又は2に記載のマルチフロー型熱交換器。The multi-flow heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the number of the tube rows is two.
  8. 隣り合う前記ヘッダタンクが、1枚のプレートを曲げることにより形成されていることを特徴とする請求項1に記載のマルチフロー型熱交換器。2. The multi-flow heat exchanger according to claim 1, wherein the adjacent header tanks are formed by bending one plate.
  9. 隣り合う前記ヘッダタンクが、2枚のプレートをろう付けすることにより形成されていることを特徴とする請求項1に記載のマルチフロー型熱交換器。2. The multi-flow heat exchanger according to claim 1, wherein the adjacent header tanks are formed by brazing two plates. 3.
  10. 隣り合う前記ヘッダタンクが、押し出し成形により一体化されて形成されていることを特徴とする請求項1に記載のマルチフロー型熱交換器。The multi-flow heat exchanger according to claim 1, wherein the adjacent header tanks are formed integrally by extrusion.
  11. 隣り合う前記ヘッダタンクをつなぐ板が、部分的に穿孔されていることを特徴とする請求項8,9又は10に記載のマルチフロー型熱交換器。The multiflow heat exchanger according to claim 8, 9 or 10, wherein a plate connecting the adjacent header tanks is partially perforated.
  12. 車両取り付けブラケットや冷媒取り出しコネクタが、隣り合う前記ヘッダタンクをつなぐ板に設けられたことを特徴とする請求項8〜11のいずれか一項に記載のマルチフロー型熱交換器。The multi-flow heat exchanger according to any one of claims 8 to 11, wherein a vehicle mounting bracket and a refrigerant take-out connector are provided on a plate connecting the adjacent header tanks.
  13. 前記ターン側ヘッダタンクが、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により構成したことを特徴とする請求項2に記載のマルチフロー型熱交換器。3. The multi-flow heat exchanger according to claim 2, wherein the turn-side header tank includes one communication grooved plate and one tube fixing plate. 4.
  14. 前記ターン側ヘッダタンクが3枚のプレートにより構成されていることを特徴とする請求項2に記載のマルチフロー型熱交換器。The multi-flow heat exchanger according to claim 2, wherein the turn-side header tank is constituted by three plates.
  15. 前記ターン側ヘッダタンクが1枚のプレートを折り畳むことで構成されていることを特徴とする請求項2に記載のマルチフロー型熱交換器。The multi-flow heat exchanger according to claim 2, wherein the turn-side header tank is configured by folding one plate.
  16. 前記ターン側ヘッダタンクが、連通溝とチューブ挿入穴が加工されたプレートと、平らなプレートとの積層により構成されていることを特徴とする請求項2に記載のマルチフロー型熱交換器。The multi-flow heat exchanger according to claim 2, 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 processed.
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