JP2007017133A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水、ブライン(熱交換媒体)、低圧冷媒などの第1流体と、高圧冷媒などの第2流体とを熱交換させる熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger that exchanges heat between a first fluid such as water, brine (heat exchange medium), and a low-pressure refrigerant and a second fluid such as a high-pressure refrigerant.
従来技術として、下記特許文献1の第5実施形態(図7、8)に示されるような熱交換器がある。これは、タンク部と流体流通部とを形成した一対の扁平プレートで形成され、内部に第1流体を流通させる第1扁平チューブを複数本厚み方向に積層し、複数本の第1扁平チューブの一端側に形成され、各第1扁平チューブの流体流通部と連通して第1流体を分配供給する第1ヘッダタンク部と、複数本の第1扁平チューブの他端側に形成され、各第1扁平チューブの流体流通部と連通して流出する第1流体を集合回収する第2ヘッダタンク部とを有している。
As a prior art, there is a heat exchanger as shown in a fifth embodiment (FIGS. 7 and 8) of
また、内部に第2流体が流通する複数の流路が一体に形成された第2扁平チューブを複数本と、複数本の第2扁平チューブの一端側に設けられ、各第2扁平チューブの複数の流路と連通して第2流体を分配供給する第3ヘッダタンク部と、複数本の第2扁平チューブの他端側に設けられ、各第2扁平チューブの複数の流路と連通して流出する第2流体を集合回収する第4ヘッダタンク部とを有している。そして、第1扁平チューブと第2扁平チューブとを交互に積層して接触させ、第1流体と第2流体とを熱交換させるようにした熱交換器である。
上記特許文献1の第5実施形態(図7、8)に示されるような熱交換器では、複数の第1扁平チューブと複数の第2扁平チューブとを交互に積層した後、複数本の第2扁平チューブの両端と第3、第4ヘッダータンクの複数の長孔とを両側から嵌め合せる構造となっている。
In the heat exchanger as shown in the fifth embodiment (FIGS. 7 and 8) of
よって、片側づつ嵌め合せるとしても、同時に複数箇所のチューブ端と長孔とを同時に嵌め合せなければならない。しかしながら、第1、第2扁平チューブの各厚み寸法の積み重ねで各第2扁平チューブの積層位置が決まるため、第3、第4ヘッダータンクに設けたスリットと各第2扁平チューブのチューブ端とが嵌め合せにくいという問題点がある。 Therefore, even if it fits one side at a time, it is necessary to fit a plurality of tube ends and long holes at the same time. However, since the stacking positions of the second flat tubes are determined by stacking the thicknesses of the first and second flat tubes, the slits provided in the third and fourth header tanks and the tube ends of the second flat tubes There is a problem that it is difficult to fit.
また、別の問題点として、第2流体が第1流体の流路に混入するおそれがある。例えば、本熱交換器を水−冷媒熱交換器に用いて第1流体に水、第2流体に高圧冷媒を流した場合、侵食によって高圧冷媒の第2扁平チューブに孔が開いて貫通した時には高圧冷媒が水の流れる第1扁平チューブに洩れ、第1扁平チューブに高圧が掛かって熱交換器が破壊してしまう。 Another problem is that the second fluid may be mixed into the flow path of the first fluid. For example, when this heat exchanger is used as a water-refrigerant heat exchanger and water flows as the first fluid and high-pressure refrigerant flows through the second fluid, when a hole is opened through the second flat tube of the high-pressure refrigerant due to erosion. The high-pressure refrigerant leaks into the first flat tube through which water flows, and high pressure is applied to the first flat tube and the heat exchanger is destroyed.
これを防ぐには第2扁平チューブの外周部全体に耐食性処理を施す必要があるが、コストアップとなってしまう。そもそも、熱交換器の設計においては安全を考慮したフェールセーフの考え方として、万が一高圧側の流体が洩れたとしても低圧側の流体流路に混入させずに外気へ逃がすなどの設計としておく必要がある。 In order to prevent this, it is necessary to apply corrosion resistance treatment to the entire outer peripheral portion of the second flat tube, but this increases the cost. In the first place, in the design of heat exchangers, as a fail-safe concept that considers safety, even if the high-pressure side fluid leaks, it is necessary to design it to escape to the outside air without mixing it into the low-pressure side fluid flow path. is there.
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その第1の目的は、第1流体の流路と第2流体の流路とを容易に組み合わせることのできる熱交換器を提供することにあり、その第2の目的は、万が一高圧側の流体が洩れたとしても低圧側の流体流路に混入させずに外気へ逃がすことのできる熱交換器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and a first object of the present invention is heat exchange that can easily combine the flow path of the first fluid and the flow path of the second fluid. The second object of the present invention is to provide a heat exchanger that can escape to the outside air without being mixed into the low-pressure fluid flow path even if the high-pressure fluid leaks. is there.
本発明は上記目的を達成するために、請求項1ないし請求項9に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、タンク部(23、24)と流体流通部(21A)とを形成した一対の扁平プレート(21a、21b)で形成され、内部に第1流体を流通させる第1扁平チューブ(21)を複数本厚み方向に積層し、
複数本の第1扁平チューブ(21)の一端側に形成され、各第1扁平チューブ(21)の流体流通部(21A)と連通して第1流体を分配供給する第1ヘッダタンク部(23)と、
複数本の第1扁平チューブ(21)の他端側に形成され、各第1扁平チューブ(21)の流体流通部(21A)と連通して流出する第1流体を集合回収する第2ヘッダタンク部(24)と、
内部に第2流体が流通する複数の流路が一体に形成された第2扁平チューブ(22)を複数本と、
複数本の第2扁平チューブ(22)の一端側に設けられ、各第2扁平チューブ(22)の複数の流路と連通して第2流体を分配供給する第3ヘッダタンク部(25)と、
複数本の第2扁平チューブ(22)の他端側に設けられ、各第2扁平チューブ(22)の複数の流路と連通して流出する第2流体を集合回収する第4ヘッダタンク部(26)とを有し、
第1扁平チューブ(21)と第2扁平チューブ(22)とを交互に積層して接触させ、第1流体と第2流体とを熱交換させる熱交換器において、
複数本の第2扁平チューブ(22)の幅方向に対し、第1扁平チューブ(21)の第1、第2ヘッダタンク部(23、24)を同じ側に配設したことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention employs technical means described in
A first header tank portion (23) formed on one end side of the plurality of first flat tubes (21), and communicates with a fluid circulation portion (21A) of each first flat tube (21) to distribute and supply the first fluid. )When,
A second header tank that is formed on the other end of the plurality of first flat tubes (21) and collects and collects the first fluid that flows out and communicates with the fluid circulation portion (21A) of each first flat tube (21). Part (24);
A plurality of second flat tubes (22) integrally formed with a plurality of flow paths through which the second fluid flows;
A third header tank portion (25) provided on one end side of the plurality of second flat tubes (22) and communicating with the plurality of flow paths of the respective second flat tubes (22) to distribute the second fluid; ,
A fourth header tank section (collected) for collecting and recovering the second fluid that is provided on the other end side of the plurality of second flat tubes (22) and flows out in communication with the plurality of flow paths of the respective second flat tubes (22). 26)
In the heat exchanger in which the first flat tube (21) and the second flat tube (22) are alternately stacked and brought into contact with each other to exchange heat between the first fluid and the second fluid.
The first and second header tank portions (23, 24) of the first flat tube (21) are arranged on the same side with respect to the width direction of the plurality of second flat tubes (22).
この請求項1に記載の発明によれば、複数本の第2扁平チューブ(22)の両端側に、第3、第4ヘッダータンク(25、26)の長孔(27a)を嵌め合せて第2流体の流路を作っておき、これに第1扁平チューブ(21)を積層した第1流体の流路の各流体流通部(21A)を、第2扁平チューブ(22)の幅方向片側面から各第2扁平チューブ(22)の間に差し込むことにより、第1流体の流路と第2流体の流路とを容易に組み合わせることができるようになる。 According to the first aspect of the present invention, the elongated holes (27a) of the third and fourth header tanks (25, 26) are fitted to both end sides of the plurality of second flat tubes (22). A two-fluid flow path is formed, and each fluid flow portion (21A) of the first fluid flow path in which the first flat tube (21) is laminated thereon is connected to one side surface of the second flat tube (22) in the width direction. By inserting between the second flat tubes (22), the flow path of the first fluid and the flow path of the second fluid can be easily combined.
また、このように第1流体の流路と第2流体の流路とを分けて組み立てることは、第2扁平チューブ(22)の両端側に、第3、第4ヘッダータンク(25、26)の長孔(27a)を嵌め合せる際も、第1扁平チューブ(21)の代わりに各第2扁平チューブ(22)を位置決めする位置決め治具を挿入できることことから嵌め合せ易くすることができる。 In addition, assembling the first fluid flow path and the second fluid flow path separately in this way, the third and fourth header tanks (25, 26) are arranged on both ends of the second flat tube (22). When the long holes (27a) are fitted, a positioning jig for positioning the second flat tubes (22) can be inserted instead of the first flat tubes (21), so that the fitting can be facilitated.
これらは、第1扁平チューブ(21)を一対の扁平プレート(21a、21b)で形成しているため、タンク位置などはプレス形状次第で形状の自由度が大きいことにもよる。また、一対の扁平プレート(21a、21b)で形成していることによりチューブ内部に犠牲腐食層を設けることも可能である。 In these, since the first flat tube (21) is formed of a pair of flat plates (21a, 21b), the tank position and the like depend on the press shape and the degree of freedom of the shape is large. Moreover, it is also possible to provide a sacrificial corrosion layer inside a tube by forming with a pair of flat plates (21a, 21b).
また、請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の熱交換器において、第1扁平チューブ(21)と第2扁平チューブ(22)とをロウ付けにより接合したことを特徴としている。これは、第1扁平チューブ(21)と第2扁平チューブ(22)とが接触しているだけでも熱交換器としての機能は果たすが、この請求項2に記載の発明によれば、ロウ付けで接合することにより熱伝達効率を良くすることができる。また、熱交換器としての剛性が高くなり、形状・寸法が安定するうえ、各チューブ間が密閉されることから耐食性も向上させることができる。
Moreover, in invention of
また、請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の熱交換器において、第2扁平チューブ(22)と接合する第1扁平チューブ(21)のロウ付け面を波型形状に形成したことを特徴としている。この請求項3に記載の発明によれば、平面同士のロウ付け性を向上させることができる。
Moreover, in invention of Claim 3, in the heat exchanger of
また、請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の熱交換器において、第2扁平チューブ(22)のロウ付け面に、優先的に腐食する犠牲腐食層(G)を設けるとともに、第1扁平チューブ(21)に形成した波型形状の端部が大気開放されるようにしたことを特徴としている。この請求項4に記載の発明によれば、波加工の端部を大気開放することにより、万が一第1流路もしくは第2流路が腐食して孔が開いたとしても、フェールセーフとして両流体が混合する前に外気に漏洩させることができる。 Moreover, in invention of Claim 4, in the heat exchanger of Claim 3, while providing the sacrificial corrosion layer (G) which corrodes preferentially in the brazing surface of a 2nd flat tube (22), The wave-shaped end portion formed on the first flat tube (21) is open to the atmosphere. According to the fourth aspect of the present invention, even if the first flow path or the second flow path is corroded and a hole is opened by opening the end of wave processing to the atmosphere, both fluids can be used as fail safe. Can be leaked to the outside before mixing.
また、請求項5に記載の発明では、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の熱交換器において、第1扁平チューブ(21)を流通する第1流体の流れ方向と、第2扁平チューブ(22)を流通する第2流体の流れ方向とが互いに対向することを特徴としている。この請求項5に記載の発明によれば、両流体間での熱交換効率を向上させることができる。
Moreover, in invention of
また、請求項6に記載の発明では、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の熱交換器において、第1扁平チューブ(21)による第1流路、もしくは第2扁平チューブ(22)による第2流路、もしくは第1流路と第2流路との両方に、少なくとも1回以上のUターンを設けたことを特徴としている。この請求項6に記載の発明によれば、流路長さが長く取れ、両流体間での熱交換効率を向上させることができる。
Moreover, in invention of
また、請求項7に記載の発明では、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の熱交換器において、第1流体として水、第2流体として冷媒を流通させることを特徴としている。この請求項7に記載の発明によれば、本熱交換器を車両用や家庭用の水−冷媒熱交換器に適用することができる。
The invention according to
例えば車両用ならば、空調用冷凍サイクルにおいて、放熱器にて大気中に放熱している熱を本熱交換器を用いてエンジン冷却水側に排出させることにより、エンジン起動直後で水温が充分に暖まっていない状況化で水温を上昇させ、エンジンの暖機を促進させてエミッション対応するとともに、冬季では暖房性能向上にも利用することができる。また家庭用ならば、給湯装置に利用することができる。 For example, in the case of a vehicle, in a refrigeration cycle for air conditioning, the heat that is radiated into the atmosphere by a radiator is discharged to the engine cooling water side using this heat exchanger, so that the water temperature is sufficiently high immediately after the engine is started. It can be used to improve the heating performance in winter as well as to increase the water temperature in an unwarmed situation and promote engine warm-up to cope with emissions. Moreover, if it is for home use, it can be used for a hot water supply device.
また、請求項8に記載の発明では、請求項7に記載の熱交換器において、第1扁平チューブ(21)の厚さを、第2扁平チューブ(22)の厚さより大きくしたことを特徴としている。この請求項8に記載の発明によれば、水と冷媒との粘性の違いに対応して水の流れる第1扁平チューブ(21)の厚さを大きくすることにより、流通抵抗を低減して圧力損失を小さくすることができる。
The invention according to
また、請求項9に記載の発明では、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の熱交換器において、第1流体として低圧冷媒、前記第2流体として高圧冷媒を流通させることを特徴としている。この請求項9に記載の発明によれば、本熱交換器を蒸気圧縮式冷凍サイクルの内部熱交換器(4)に適用することができる。例えば、二酸化炭素冷媒はR134aなどのフロン系冷媒と比べて定圧比熱が大きいため、低圧側熱交換器の入口側の乾き度が大きくなる。
In the invention according to claim 9, in the heat exchanger according to any one of
そのため、低圧側熱交換器の入口側と出口側でのエンタルピ差が小さくなり、低圧側熱交換器(6)の空気冷却能力が低下する。そこで、本発明の熱交換器を利用して高圧側熱交換器(3)で冷却された冷媒と低圧側熱交換器(6)で熱交換を終えた冷媒との間で熱交換をし、低圧側熱交換器(6)の入口側と出口側でのエンタルピ差を大きくして冷却能力を向上させるのに利用することができる。ちなみに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 Therefore, the enthalpy difference between the inlet side and the outlet side of the low-pressure side heat exchanger is reduced, and the air cooling capacity of the low-pressure side heat exchanger (6) is reduced. Therefore, heat exchange is performed between the refrigerant cooled in the high-pressure side heat exchanger (3) and the refrigerant whose heat exchange has been completed in the low-pressure side heat exchanger (6) using the heat exchanger of the present invention, This can be used to increase the enthalpy difference between the inlet side and the outlet side of the low pressure side heat exchanger (6) to improve the cooling capacity. Incidentally, the reference numerals in parentheses of the above means are examples showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態(請求項1〜5、7、8に対応)について、添付した図1〜7を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係わる水−冷媒熱交換器2と内部熱交換器4とを用いた冷凍サイクルの模式図である。まず、冷媒回路Rを説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention (corresponding to
本冷凍サイクルは二酸化炭素(CO2)を冷媒として用いており、圧縮機1で圧縮(本実施形態では、約15MPa)された高温高圧のガス冷媒は、水−冷媒熱交換器2にて温水回路Wを流通するエンジン冷却水に放熱して冷却される。そして、冷媒回路Rを構成するガスクーラ3と内部熱交換器4とを通過して更に冷却される。ガスクーラ3は、冷媒回路Rの放熱器を構成するものである。
The refrigeration cycle uses carbon dioxide (CO 2 ) as a refrigerant, and the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the compressor 1 (about 15 MPa in the present embodiment) is heated by the water-
また、内部熱交換器4は、ガスクーラ3で冷却された冷媒と、エバポレータ6で熱交換を終えた低温の冷媒との間で熱交換をするものである。これは、CO2冷媒が従来のR134a冷媒などと比べて定圧比熱が大きいため、エバポレータ6の入口側の乾き度が大きくなる。そのため、エバポレータ6の入口側と出口側でのエンタルピ差が小さくなり、エバポレータ6の空気冷却能力が低下する。
The internal heat exchanger 4 exchanges heat between the refrigerant cooled by the gas cooler 3 and the low-temperature refrigerant whose heat exchange has been completed by the
そこで、内部熱交換器4を用いてガスクーラ3で冷却された冷媒とエバポレータ6で熱交換を終えた冷媒との間で熱交換をし、エバポレータ6の入口側と出口側でのエンタルピ差を大きくして冷却能力の向上を図るものである。内部熱交換器4を流出した冷媒は、減圧器5で減圧(本実施形態では、約5MPa)された後エバポレータ6に流入する。
Therefore, heat exchange is performed between the refrigerant cooled by the gas cooler 3 using the internal heat exchanger 4 and the refrigerant whose heat exchange has been completed by the
エバポレータ6は、冷媒回路Rの蒸発器を構成するものであり、空気と熱交換を行い、液冷媒が蒸発して低温のガス冷媒となる。エバポレータ6から流出した低温のガス冷媒は、一端アキュームレータ7に流入して気液分離し、ガス冷媒のみが内部熱交換器4にてガスクーラ3から流出された高温の冷媒から受熱して圧縮機1に送られる。
The
次に、温水回路Wを説明する。温水回路Wには、図示しないエンジンの発熱によって温められたエンジン冷却水と車室内の空気とを熱交換して暖房用熱交換器を構成するヒータコア8が設けられており、そのヒータコア8の手前に水−冷媒熱交換器2が接続されている。
Next, the hot water circuit W will be described. The warm water circuit W is provided with a
水−冷媒熱交換器2は、エンジン側から供給されるエンジン冷却水と、圧縮機1で圧縮された高温高圧のガス冷媒との間で熱交換するものである。そして、エンジン冷却水が水−冷媒熱交換器2にて熱交換した後、ヒータコア8を通り、エンジン側に戻るように構成されている。
The water-
次に、熱交換器2について説明する。図2は、本発明の第1実施形態における熱交換器2の斜視図である。また、図3は図2中のA−A断面図であり、熱交換器2の縦断面を示し、図4は図3中のB−B断面図であり、熱交換器2の横断面を示す。
Next, the
図3に示すように、第1流体としてのエンジン冷却水を流通させる流路は、タンク部23、24と流体流通部21Aとをアルミニウム板をプレス成形にて形成した一対の扁平プレート21a、21bを対向させて重ね合わせて第1扁平チューブ21を形成し、この第1扁平チューブ21を複数本厚み方向に積層して形成されている。
As shown in FIG. 3, the flow path through which the engine coolant as the first fluid circulates is a pair of
そして、各第1扁平チューブ21の流体流通部21Aと連通して水を分配供給する第1ヘッダタンク部23と、各第1扁平チューブ21の流体流通部21Aと連通して流出する水を集合回収する第2ヘッダタンク部24とは、同じく扁平プレート21a、21bにプレス成形で形成されたタンク部23、24を重ね合わせることで複数本の第1扁平チューブ21の両端部に形成される。なお、この第1扁平チューブ21の第1、第2ヘッダタンク部23、24は、後述する複数本の第2扁平チューブ22の幅方向に対して同じ側に配設している。
Then, the first
また、第2流体としての高圧冷媒を流通させる流路は、内部に高圧冷媒が流通する複数の流路を押し出し成形にて一体に形成した複数本の第2扁平チューブ22と、各第2扁平チューブ22の複数の流路と連通して高圧冷媒を分配供給する第3ヘッダタンク部25と、各第2扁平チューブ22の複数の流路と連通して流出する高圧冷媒を集合回収する第4ヘッダタンク部26とが複数本の第2扁平チューブ22の両端部に設けられている。
Further, the flow path for circulating the high-pressure refrigerant as the second fluid includes a plurality of second
図5は、図3、図4の熱交換器2における第4ヘッダタンク部26の構成を示す分解斜視図である。ヘッダータンク部25、26は図3、図5に示すように、ロウ材を被覆したアルミニウムの圧延材に複数本の第2扁平チューブ22を差し込んで接合するための長孔27aを複数個開け、コの字状に成形した接合プレート27と、その接合プレート27の長孔27aに対応した連通孔28aを開けたアルミニウム材の連通プレート28と、半円筒形状の冷媒通路25A、26Aを形成したアルミニウム材のタンクプレート29とから構成されている。
FIG. 5 is an exploded perspective view showing the configuration of the fourth
そして、接合プレート27のコの字状内に連通プレート28とタンクプレート29とを入れ、接合プレート27の両端27bを内側に折り込むことで一体としている。長孔27aに差し込まれた第2扁平チューブ22の端面とタンクプレート29との間に連通孔28aを介することにより、冷媒通路25A、26A両脇の平面部においても冷媒通路25A、26Aと第2扁平チューブ22の全冷媒通路孔が連通するようになっている。
Then, the connecting
なお、冷媒通路25A、26Aの上下端はキャッププレート30が差し入れられて閉じられるようになっている。そして、プレス成形した一対の扁平プレート21a、21bで形成する、いわゆるドロンカップチューブの第1扁平チューブ21と、高圧冷媒が通る押し出しの第2扁平チューブ22とを交互に複数枚積層し接触するように組み合わせてコア部を形成するとともに、全体を炉中でロウ付けすることによって一体に接合している。
The upper and lower ends of the
次に、本実施形態の特徴部を説明する。図6は図3中のC部拡大詳細図である。また、図7は図4中のD−D断面図であり、熱交換器2の幅方向断面図である。図6に示すように、第2扁平チューブ22と接合する第1扁平チューブ21のロウ付け面、より具体的には一対の扁平プレート21a、21bの外方ロウ付け面を波型形状に形成している。
Next, the characteristic part of this embodiment is demonstrated. FIG. 6 is an enlarged detail view of a portion C in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 4, and is a cross-sectional view in the width direction of the
更には、第2扁平チューブ22のロウ付け面に、優先的に腐食する犠牲腐食層Gを設けるとともに、図7に示すように、第1扁平チューブ21に形成した先の波型形状の端部が大気開放されるようにしている。なお、第1扁平チューブ21は図7に示すように、中間プレート21cやインナーフィン21dを設けて流路を微細化し、伝熱面積を増やすことによって熱伝達効率を向上させたり、一体ロウ付けして耐圧強度を向上させたりしても良い。
Further, a sacrificial corrosion layer G that preferentially corrodes is provided on the brazing surface of the second
最後に全体での流体の流れ方を説明すると、水は第1ヘッダタンク部23に設けられた流入口23aから第1ヘッダタンク部23内に流入し、各第1扁平チューブ21に分配供給され、各流体流通部21Aを並行して流れ、第2ヘッダタンク部24で集合回収され、第2ヘッダタンク部24に設けられた流出口24aから流出する流れとなる。
Finally, the flow of the fluid as a whole will be described. Water flows into the first
一方高圧冷媒は、第3ヘッダタンク部25に設けられた流入口251から第3ヘッダタンク部25内に流入し、各第2扁平チューブ22に分配供給され、各複数の流路内を先の水とは対向する向きに並行して流れ、第4ヘッダタンク部26で集合回収され、第4ヘッダタンク部26に設けられた流出口2261から流出する流れとなる。
On the other hand, the high-pressure refrigerant flows into the third
次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。まず、タンク部23、24と流体流通部21Aとを形成した一対の扁平プレート21a、21bで形成され、内部に水を流通させる第1扁平チューブ21を複数本厚み方向に積層し、複数本の第1扁平チューブ21の一端側に形成され、各第1扁平チューブ21の流体流通部21Aと連通して水を分配供給する第1ヘッダタンク部23と、複数本の第1扁平チューブ21の他端側に形成され、各第1扁平チューブ21の流体流通部21Aと連通して流出する水を集合回収する第2ヘッダタンク部24と、内部に高圧冷媒が流通する複数の流路が一体に形成された第2扁平チューブ22を複数本と、複数本の第2扁平チューブ22の一端側に設けられ、各第2扁平チューブ22の複数の流路と連通して高圧冷媒を分配供給する第3ヘッダタンク部25と、複数本の第2扁平チューブ22の他端側に設けられ、各第2扁平チューブ22の複数の流路と連通して流出する高圧冷媒を集合回収する第4ヘッダタンク部26とを有し、第1扁平チューブ21と第2扁平チューブ22とを交互に積層して接触させ、第1流体と第2流体とを熱交換させる熱交換器において、
複数本の第2扁平チューブ22の幅方向に対し、第1扁平チューブ21の第1、第2ヘッダタンク部23、24を同じ側に配設している。
Next, features and effects of this embodiment will be described. First, a plurality of first
The first and second
これによれば、複数本の第2扁平チューブ22の両端側に、第3、第4ヘッダータンク25、26の長孔27aを嵌め合せて第2流体の流路を作っておき、これに第1扁平チューブ21を積層した水の流路の各流体流通部21Aを、第2扁平チューブ22の幅方向片側面から各第2扁平チューブ22の間に差し込むことにより、水の流路と高圧冷媒の流路とを容易に組み合わせることができるようになる。
According to this, the second fluid flow path is made by fitting the
また、このように水の流路と高圧冷媒の流路とを分けて組み立てることは、第2扁平チューブ22の両端側に、第3、第4ヘッダータンク25、26の長孔27aを嵌め合せる際も、第1扁平チューブ21の代わりに各第2扁平チューブ22を位置決めする位置決め治具を挿入できることことから嵌め合せ易くすることができる。
In addition, assembling the water flow path and the high-pressure refrigerant flow path in such a manner allows the
これらは、第1扁平チューブ21を一対の扁平プレート21a、21bで形成しているため、タンク位置などはプレス形状次第で形状の自由度が大きいことにもよる。また、一対の扁平プレート21a、21bで形成していることによりチューブ内部に犠牲腐食層を設けることも可能である。
In these, since the first
また、第1扁平チューブ21と第2扁平チューブ22とをロウ付けにより接合している。これは、第1扁平チューブ21と第2扁平チューブ22とが接触しているだけでも熱交換器としての機能は果たすが、これによれば、ロウ付けで接合することにより熱伝達効率を良くすることができる。また、熱交換器としての剛性が高くなり、形状・寸法が安定するうえ、各チューブ間が密閉されることから耐食性も向上させることができる。
Moreover, the 1st
また、第2扁平チューブ22と接合する第1扁平チューブ21のロウ付け面を波型形状に形成している。これによれば、平面同士のロウ付け性を向上させることができる。また、第2扁平チューブ22のロウ付け面に、優先的に腐食する犠牲腐食層Gを設けるとともに、第1扁平チューブ21に形成した波型形状の端部が大気開放されるようにしている。
Further, the brazing surface of the first
これによれば、波加工の端部を大気開放することにより、万が一水流路もしくは高圧冷媒流路が腐食して孔が開いたとしても、フェールセーフとして両流体が混合する前に外気に漏洩させることができる。また、第1扁平チューブ21を流通する水の流れ方向と、第2扁平チューブ22を流通する高圧冷媒の流れ方向とが互いに対向するようにしている。これによれば、両流体間での熱交換効率を向上させることができる。
According to this, by opening the end of wave processing to the atmosphere, even if the water flow path or the high-pressure refrigerant flow path corrodes and opens a hole, it is leaked to the outside air before mixing both fluids as fail-safe be able to. Further, the flow direction of the water flowing through the first
また、第1流体として水、第2流体として高圧冷媒を流通させている。これによれば、本熱交換器を車両用や家庭用の水−冷媒熱交換器に適用することができる。例えば車両用ならば、空調用冷凍サイクルにおいて、放熱器にて大気中に放熱している熱を本熱交換器を用いてエンジン冷却水側に排出させることにより、エンジン起動直後で水温が充分に暖まっていない状況化で水温を上昇させ、エンジンの暖機を促進させてエミッション対応するとともに、冬季では暖房性能向上にも利用することができる。 Further, water is circulated as the first fluid and high-pressure refrigerant is circulated as the second fluid. According to this, this heat exchanger can be applied to the water-refrigerant heat exchanger for vehicles or households. For example, in the case of a vehicle, in a refrigeration cycle for air conditioning, the heat that is radiated into the atmosphere by a radiator is discharged to the engine cooling water side using this heat exchanger, so that the water temperature is sufficiently high immediately after the engine is started. It can be used to improve the heating performance in winter as well as to increase the water temperature in an unwarmed situation and promote engine warm-up to cope with emissions.
また家庭用ならば、給湯装置に利用することができる。また、第1扁平チューブ21の厚さを、第2扁平チューブ22の厚さより大きくしている。これによれば、水と冷媒との粘性の違いに対応して水の流れる第1扁平チューブ21の厚さを大きくすることにより、流通抵抗を低減して圧力損失を小さくすることができる。
Moreover, if it is for home use, it can be used for a hot water supply apparatus. Further, the thickness of the first
(第2実施形態)
図8は、本発明の第2実施形態における熱交換器2の横断面図である。これは、第1扁平チューブ21による第1流路にUターンを設けたものである。第1ヘッダタンク部23から流入した第1流体(水)は第1扁平チューブ21内をUターンして第2ヘッダタンク部24から流出する。これに対し、第3ヘッダタンク部25の2箇所の流体通路25Aから分配供給された第2流体(高圧冷媒)は第2扁平チューブ22内を直進して第4ヘッダタンク部26の2箇所の流体通路26Aで集合回収されて流出する。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view of the
(第3実施形態)
図9は、本発明の第3実施形態における熱交換器2の横断面図である。これは、第2扁平チューブ22による第2流路にUターンを設けたものである。第1ヘッダタンク部23から流入した第1流体(水)は第1扁平チューブ21内を直進して第2ヘッダタンク部24から流出する。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view of the
これに対し、第3ヘッダタンク部25の2箇所の流体通路のうち、一方の流体通路25Aから分配供給された第2流体(高圧冷媒)は、一方の第2扁平チューブ22A内を直進して第4ヘッダタンク部26の2箇所の流体通路のうち、一方の流体通路26Aで一旦集合回収される。
On the other hand, of the two fluid passages of the third
第4ヘッダタンク部26の2箇所の流体通路26A、26Bは連通しており、第4ヘッダタンク部26の2箇所の流体通路のうち、他方の流体通路26Bから再度分配供給された第2流体(高圧冷媒)は、他方の第2扁平チューブ22B内を直進して第3ヘッダタンク部25の2箇所の流体通路のうち、他方の流体通路25Bで集合回収されて流出する。
The two
(第4実施形態)
図10は、本発明の第4実施形態における熱交換器2の横断面図である。これは、第1扁平チューブ21による第1流路、および第2扁平チューブ22による第2流路のそれぞれにUターンを設けたものである。第1ヘッダタンク部23から流入した第1流体(水)は第1扁平チューブ21内をUターンして第2ヘッダタンク部24から流出する。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a cross-sectional view of the
これに対し、第3ヘッダタンク部25の2箇所の流体通路のうち、一方の流体通路25Aから分配供給された第2流体(高圧冷媒)は、一方の第2扁平チューブ22A内を直進して第4ヘッダタンク部26の2箇所の流体通路のうち、一方の流体通路26Aで一旦集合回収される。
On the other hand, of the two fluid passages of the third
第4ヘッダタンク部26の2箇所の流体通路26A、26Bは連通しており、第4ヘッダタンク部26の2箇所の流体通路のうち、他方の流体通路26Bから再度分配供給された第2流体(高圧冷媒)は、他方の第2扁平チューブ22B内を直進して第3ヘッダタンク部25の2箇所の流体通路のうち、他方の流体通路25Bで集合回収されて流出する。
The two
前述した第1実施形態と上述した第2〜第4実施形態との異なる特徴部分を説明する。第2〜第4実施形態(請求項6に対応)では、第1扁平チューブ21による第1流路、もしくは第2扁平チューブ22による第2流路、もしくは第1流路と第2流路との両方に、少なくとも1回以上のUターンを設けている。これによれば、流路長さが長く取れ、両流体間での熱交換効率を向上させることができる。
Different features of the first embodiment described above and the second to fourth embodiments described above will be described. In the second to fourth embodiments (corresponding to claim 6), the first flow path by the first
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、水と冷媒とを熱交換する熱交換器に適用したが、本発明に係わる熱交換器はこれに限定されるものではなく、第1流体としては水以外に空気や不凍液・エチレングリコールなどのブライン(熱交換媒体)などと熱交換する熱交換器に適用することができる。また、第2流体として低圧冷媒を流通させても良い(請求項9に対応)。これによれば、本熱交換器を図1の蒸気圧縮式冷凍サイクルの内部熱交換器4に適用することができる。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the present invention is applied to a heat exchanger that exchanges heat between water and a refrigerant. However, the heat exchanger according to the present invention is not limited to this, and the first fluid may be air or antifreeze liquid other than water. -It can be applied to a heat exchanger that exchanges heat with brine (heat exchange medium) such as ethylene glycol. Further, a low-pressure refrigerant may be circulated as the second fluid (corresponding to claim 9). According to this, this heat exchanger can be applied to the internal heat exchanger 4 of the vapor compression refrigeration cycle of FIG.
例えば、二酸化炭素冷媒はR134aなどのフロン系冷媒と比べて定圧比熱が大きいため、エバポレータ6の入口側の乾き度が大きくなる。そのため、エバポレータ6の入口側と出口側でのエンタルピ差が小さくなり、エバポレータ6の空気冷却能力が低下する。そこで、本発明の熱交換器を利用してガスクーラ3で冷却された冷媒とエバポレータ6で熱交換を終えた冷媒との間で熱交換をし、エバポレータ6の入口側と出口側でのエンタルピ差を大きくして冷却能力を向上させるのに利用することができる。
For example, since the carbon dioxide refrigerant has a large constant-pressure specific heat as compared with a fluorocarbon refrigerant such as R134a, the degree of dryness on the inlet side of the
また図11は、本発明の他の実施形態における熱交換器2の横断面図である。上述した各実施形態と異なる特徴点は、第2流体の流路である第2扁平チューブ22にも曲げを施したものであり、このように構成しても良い。また図12は、本発明の他の実施形態における熱交換器2の幅方向断面図である。このように第1流体の流路である第1扁平チューブ21に丸パイプを用い、その丸パイプをつぶして第2扁平チューブ22との接合面が平面になるように構成しても良い。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the
21…第1扁平チューブ
21a…扁平プレート
21b…扁平プレート
21A…流体流通部
22…第2扁平チューブ
23…タンク部、第1ヘッダタンク部
24…タンク部、第2ヘッダタンク部
25…第3ヘッダタンク部
26…第4ヘッダタンク部
G…犠牲腐食層
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記複数本の第1扁平チューブ(21)の一端側に形成され、各第1扁平チューブ(21)の前記流体流通部(21A)と連通して前記第1流体を分配供給する第1ヘッダタンク部(23)と、
前記複数本の第1扁平チューブ(21)の他端側に形成され、各第1扁平チューブ(21)の前記流体流通部(21A)と連通して流出する前記第1流体を集合回収する第2ヘッダタンク部(24)と、
内部に第2流体が流通する複数の流路が一体に形成された第2扁平チューブ(22)を複数本と、
前記複数本の第2扁平チューブ(22)の一端側に設けられ、各第2扁平チューブ(22)の前記複数の流路と連通して前記第2流体を分配供給する第3ヘッダタンク部(25)と、
前記複数本の第2扁平チューブ(22)の他端側に設けられ、各第2扁平チューブ(22)の前記複数の流路と連通して流出する前記第2流体を集合回収する第4ヘッダタンク部(26)とを有し、
前記第1扁平チューブ(21)と前記第2扁平チューブ(22)とを交互に積層して接触させ、前記第1流体と前記第2流体とを熱交換させる熱交換器において、
前記複数本の第2扁平チューブ(22)の幅方向に対し、前記第1扁平チューブ(21)の前記第1、第2ヘッダタンク部(23、24)を同じ側に配設したことを特徴とする熱交換器。 A plurality of first flat tubes (21) that are formed by a pair of flat plates (21a, 21b) that form tank portions (23, 24) and fluid circulation portions (21A) and that allow the first fluid to flow therethrough. Laminated in the direction,
A first header tank that is formed on one end side of the plurality of first flat tubes (21) and communicates with the fluid circulation part (21A) of each first flat tube (21) to distribute the first fluid. Part (23);
The first fluid is formed on the other end side of the plurality of first flat tubes (21) and collects and recovers the first fluid flowing out in communication with the fluid circulation portion (21A) of each first flat tube (21). 2 header tank section (24),
A plurality of second flat tubes (22) integrally formed with a plurality of flow paths through which the second fluid flows;
A third header tank portion (provided on one end side of the plurality of second flat tubes (22)), which communicates with the plurality of flow paths of each second flat tube (22) and distributes the second fluid ( 25)
A fourth header that is provided on the other end side of the plurality of second flat tubes (22) and collects and recovers the second fluid that flows out and communicates with the plurality of flow paths of the second flat tubes (22). A tank part (26),
In the heat exchanger for alternately laminating and contacting the first flat tube (21) and the second flat tube (22), and exchanging heat between the first fluid and the second fluid,
The first and second header tank portions (23, 24) of the first flat tube (21) are arranged on the same side with respect to the width direction of the plurality of second flat tubes (22). Heat exchanger.
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