JP2005083623A - 熱交換ユニット及び積層型熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱交換ユニットのフィンの位置決め構造が流体の流路を塞いで流体の圧力損失が大きくなると共に熱交換効率が低くなる。
【解決手段】 二枚のチューブシート１１、１２を重ね合わせてこれらの間に流体流通室１４を形成すると共に該流体流通室１４内に扁平なフィン１３を収納して成るプレート型の熱交換ユニット７であって、一方のチューブシート１２の内面に位置決め用の突起２６を設け、フィン１３に厚み方向に貫通すると共に突起２６を受け入れる位置決め用の孔２７を設け、突起２６の高さをフィン１３の厚みよりも小さくしたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用空調装置の蒸発器等として用いられる積層型熱交換器のコア部を形成する熱交換ユニットに関する。

図８は従来のこの種の熱交換ユニット１００の断面図、図９は熱交換ユニット１００の一方のチューブシート１０１を取り外した状態を示す平面図である。

この熱交換ユニット１００は、例えば図７に示すように、二枚のチューブシート１０１を重ね合わせ、これらの間に形成された流体流通室１０２内に波形の扁平なフィン１０３を収納した構造となっている（下記特許文献１参照）。

上記従来例のものでは、フィン１０３の流体流通室１０２に対する位置決め構造は、図９に示す如く、チューブシート１０１の端部両側縁１０４の端部内側及び仕切用凸条１０５の端部両側にそれぞれ設けられた位置決め用当接部１０６、１０７と、仕切用凸条１０５の両端の上面に形成され深さがフィン１０３の連成部１０８の厚さの半分以下の段部１０９とから成り、両段部１０９間に連成部１０８が入るようになされている。

このような構造では、位置決め用当接部１０６、１０７がフィン１０３の両側端部及び中央部の流体通路１１０、１１１を塞ぐため流体の圧力損失が大きくなると共に熱交換効率が低くなるという問題点が有る。
特開２０００−３２０９９４号公報（図３及び図４）

解決しようとする問題点は、熱交換ユニットのフィンの位置決め構造が流体の流路を塞いで流体の圧力損失が大きくなると共に熱交換効率が低くなる点である。

本発明の熱交換ユニットは、一方のチューブシート１１の内面に位置決め用の突起２６を設け、フィン１３に厚み方向に貫通すると共に突起２６を受け入れる位置決め用の孔２７を設け、突起２６の高さをフィン１３の厚みよりも小さくしたことを特徴としている。

本発明によれば、流体が突起２６と孔２７の間に形成された隙間を通って流通するため、流体の圧力損失及び熱交換効率の損失を低く抑えることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の熱交換器１の全体斜視図、図２は熱交換器１の分解斜視図、図３は熱交換ユニット７の分解斜視図、図４はコア部２の平面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図、図６は図５の要部拡大図、実施例の効果の説明図である。

図１に示すように、熱交換器１は、コア部２と、このコア部２に流体を流入させる二本の第１及び第２の入口パイプ３、４と、コア部２から流体を流出させる二本の第１及び第２の出口パイプ５、６とから構成されている。

図２に示すように、コア部２は、上下方向に積層された複数のプレート型の熱交換ユニット７と、各熱交換ユニット７の上方に配置された扁平なフィン８と、最上方に位置する熱交換ユニット７の上方に配置された上サイドプレート９と、最下方に位置する熱交換ユニット７の下方に配置された下サイドプレート１０とから構成されている。

図３に示すように、各熱交換ユニット７は、互いに重ね合わされて、それぞれ略扁平方形状を有する第１のチューブシート１１及び第２のチューブシート１２と、これらの間に収納された扁平なフィン１３とから構成されている。

図５に示すように、積層された第１の及び第２のチューブシート１１、１２の間には流体流通室１４と流体流通室１５とが上下方向に交互に形成されている。流体流通室１４は、上方から見て方形状の一角に配置された入口ヘッダ室（図示せず）と、この入口ヘッダ室の対角線上の一角に配置された出口ヘッダ室１６と、入口ヘッダ室及び出口ヘッダ室１６間を連通する熱交換室１７とからそれぞれ構成されている。入口ヘッダ室及び出口ヘッダ室１６は熱交換室１７に対してその底面が同じ高さであるが、上面が高くなるように設定されている。

また、各流体流通室１４の隣接する入口ヘッダ室間は連通孔１８（図２参照）を介して連通され、出口ヘッダ室１６間は連通孔１９を介して連通されている。そして、このように連通された流体流通室１４の各入口ヘッダ室に対向するように第１の入口パイプ３が、流体流通室１４の各出口ヘッダ室１６に対向するように第１の出口パイプ５がそれぞれ接続されている。

一方、各流体流通室１５は、フィン８の対向する二つの角部にそれぞれ形成された貫通孔２０、２１（図２参照）及び熱交換ユニット７の対向する二つの角部にそれぞれ形成された連通孔２２、２３（図２参照）を介して連通されている。そして、このように連通された流体流通室１５の入口側の各連通孔２２に対向するように第２の入口パイプ４が、流体流通室１４の出口側の各連通孔２３に対向するように第２の出口パイプ６がそれぞれ接続されている。

各フィン８、１３は、入口ヘッダ室側から出口ヘッダ室１４側へと流体を流通できるもの、例えばオフセットフィンである。

図３に示すように、フィン１３は、流体流通室１４と略同一寸法の四角形状を基本形状とし、この基本形状に対して四つの角部を円弧状に切断した平面形状を有している。そして、詳細には、フィン１３は、円弧状に切断された端面エッジ１３ａが図５に示すように出口ヘッダ室１６に突出して配置され、円弧状に切断された端面エッジ１３ｂが入口ヘッダ室（図示せず）に突出して配置されている。

一方、フィン８は、流体流通室１５と略同一寸法の四角形状を基本形状とし、この基本形状に対して対向する二つの角部を円弧状に切断した平面形状を有している。また、他の二つの角部にはそれぞれ円形の貫通孔２０、２１が設けられている。そして、詳細には、フィン８は、円弧状に切断された端面エッジ８ａ（図４参照）が流体流通室１４の出口ヘッダ室１６の外側面に対向して配置され、円弧状に切断された端面エッジ８ｂ（図４参照）が流体流通室１４の入口ヘッダ室の外側面に対向して配置されている。

そして、本実施例では、図３に示すように、各第１のチューブシート１１の外面に一対の位置決め用突起２４が設けられ、図２に示すように、各フィン８における各位置決め用突起２４に対応する位置には厚み方向に貫通すると共に位置決め用突起２４を受け入れる位置決め用の孔２５が設けられている。

また、図３に示すように、各第１のチューブシート１２の内面に一対の位置決め用の突起２６が設けられ、各フィン１３における各位置決め用突起２６に対応する位置には厚み方向に貫通すると共に位置決め用突起２６を受け入れる位置決め用の孔２７が設けられている。

図６に示すように、突起２４、２６はそれぞれ円錐台状に形成され、その高さはそれぞれフィン８、１３の厚みよりも小さくなっている。孔２５、２７はそれぞれ突起２４、２６の最大外径よりもわずかに大きくなっており、フィン８、１３をチューブシート１１、１２に対して移動しないように位置決めする。

また、本実施例では、図５に示すように、第１及び第２のチューブシート１１、１２の一方の突起２４、２６及びフィン８、１３の一方の孔２５、２７が熱交換ユニット７の積層方向に整列しており、図示しないが、第１及び第２のチューブシート１１、１２の他方の突起２４、２６及びフィン８、１３の他方の孔２５、２７が熱交換ユニット７の積層方向に整列している。

上記構成において、第１の入口パイプ３から流入した第１の流体は、各流体流通室１４に分流し、各流体流通室１４内を流れた後に合流して第１の出口パイプ５から外部に流出する。一方、第２の入口パイプ４から流入した第２の流体は、各流体流通室１５に分流し、各流体流通室１５内を流れた後に合流して第２の出口パイプ６から外部に流出する。この間、第１の流体と第２の流体の間で熱交換が行われる。

本発明では、流体流通室１４、１５を通る流体が、図６に示す如く、突起２４、２６と孔２５、２７の間に形成された隙間を通って流通するため、流体の圧力損失及び熱交換効率の損失を低く抑えることができる。

特に本実施例では、突起２４、２６及び孔２５、２７を熱交換ユニット７の積層方向に整列するように設けているため、流体の流路の断面積を大きくすることができると共に、孔２５、２７が設けられた部分と、その上流側及び下流側の部分との流路断面積の変化を小さくすることができるため、図７のように、突起２４、２６及び孔２５、２７が整列していない場合に比べ、圧力損失及び熱交換効率の損失をより低くすることができるという効果が得られる。

また、本実施例では、各チューブシート１１にそれぞれ突起２４を複数個設けると共に各フィン８にそれぞれ孔２５を複数個設け、各チューブシート１２にそれぞれ突起２６を複数個設けると共に各フィン１３にそれぞれ孔２７を複数個設けたことで、フィン８、１３を図５の左右方向及び奥行き方向のいずれにも位置決めすることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施例に種々の改変を施すことができる。

本発明の熱交換器１の全体斜視図である。 熱交換器１の分解斜視図である。 熱交換ユニット７の分解斜視図である。 コア部２の平面図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 図５の要部拡大図である。 実施例の効果の説明図である。 従来の熱交換ユニット１００の断面図である。 熱交換ユニット１００の一方のチューブシート１０１を取り外した状態の平面図である。

符号の説明

１ 熱交換器
２ コア部
３ 第１の入口パイプ（第１の入口部）
４ 第２の入口パイプ（第２の入口部）
５ 第１の出口パイプ（第１の出口部）
６ 第２の出口パイプ（第２の出口部）
７ 熱交換ユニット
８ フィン
１１ チューブシート
１２ チューブシート
１３ フィン
１４ 流体流通室
１５ 流体流通室
２４ 突起
２５ 孔
２６ 突起
２７ 孔

Claims (5)

1. 二枚のチューブシート（１１）、（１２）を重ね合わせてこれらの間に流体流通室（１４）を形成すると共に該流体流通室（１４）内に扁平なフィン（１３）を収納して成るプレート型の熱交換ユニット（７）であって、一方のチューブシート（１２）の内面に位置決め用の突起（２６）を設け、フィン（１３）に厚み方向に貫通すると共に突起（２６）を受け入れる位置決め用の孔（２７）を設け、突起（２６）の高さをフィン（１３）の厚みよりも小さくしたことを特徴とする熱交換ユニット。
2. 突起（２６）及び孔（２７）をそれぞれ複数個設けたことを特徴とする請求項１記載の熱交換ユニット。
3. コア部（２）と、このコア部（２）に流体を流入させる第１及び第２の入口部（３）、（４）と、コア部（２）から流体を流出させる第１及び第２の出口部（５）、（６）とを備え、コア部（２）は、厚み方向に積層された複数のプレート型の熱交換ユニット（７）と、これらの間に配置された複数の扁平なフィン（８）とを有し、各熱交換ユニット（７）は、二枚のチューブシート（１１）、（１２）を重ね合わせてこれらの間に流体流通室（１４）を形成すると共に該流体流通室（１４）内に扁平なフィン（１３）を収納して成り、さらに互いに隣接する熱交換ユニット（７）間に流体流通室（１５）を形成すると共に該流体流入室（１５）内にフィン（８）を収納し、第１の流体を第１の入口部（３）を介して各流体流通室（１４）内に流入させると共に第１の出口部（５）を介して流出させ、第２の流体を第２の入口部（４）を介して各流体流通室（１５）内に流入させると共に第２の出口部（６）を介して外部に流出させるようにした積層型熱交換器（１）であって、一方のチューブシート（１１）の外面及び他方のチューブシート（１２）の内面にそれぞれ位置決め用の突起（２４）、（２６）を設け、フィン（８）、（１３）にそれぞれ厚み方向に貫通すると共に突起（２４）、（２６）を受け入れる位置決め用の孔（２５）、（２７）を設け、突起（２４）、（２６）の高さをそれぞれフィン（８）、（１３）の厚みよりも小さくしたことを特徴とする積層型熱交換器。
4. 各チューブシート（１１）にそれぞれ突起（２４）を複数個設けると共に各フィン（８）にそれぞれ孔（２５）を複数個設け、各チューブシート（１２）にそれぞれ突起（２６）を複数個設けると共に各フィン（１３）にそれぞれ孔（２７）を複数個設けたことを特徴とする請求項３記載の積層型熱交換器。
5. 突起（２４）、（２６）及び孔（２５）、（２７）を熱交換ユニット（７）の積層方向に整列するように設けたことを特徴とする請求項３又は請求項４記載の積層型熱交換器。

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