JP2007322020A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍・空調装置用の蒸発器、凝縮器等に広く適用できる熱交換器に関し、特に、車両用空調装置の蒸発器、凝縮器として好適な熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger that can be widely applied to an evaporator, a condenser, and the like for a refrigeration / air conditioner, and more particularly to a heat exchanger that is suitable as an evaporator and a condenser for a vehicle air conditioner.
上記のような熱交換器の一例として、以下のような積層型熱交換器がある。
積層型熱交換器は、ろう材がクラッドされたアルミニウム製のプレート材を成形してなる2枚の成形材を突き合わせ、内部に流体を流出入させるタンク部および該タンク部に連なる内部流路を一体形成して扁平なチューブ材を構成する。該チューブ材の内部流路内に、その波形頂部がチューブ材内面に接合されることにより多数の微細流体流路を形成するアルミニウム製の波形インナーフィンを内装してチューブエレメントを構成する。このチューブエレメントと該チューブエレメントの外面側に接合されるアルミニウム製のアウターフィンとを交互に多数積層し、隣り合うチューブエレメントのタンク部同士を、流体が流出入できるよう連通させて構成される(例えば、特許文献1および2参照)。
As an example of the heat exchanger as described above, there are the following stacked heat exchangers.
The laminated heat exchanger has two tanks formed by molding an aluminum plate clad with a brazing material, a tank part for flowing fluid into and out of the tank part, and an internal flow path connected to the tank part. A flat tube material is formed by integral formation. In the internal flow path of the tube material, a corrugated top portion is joined to the inner surface of the tube material, so that corrugated inner fins made of aluminum that form a large number of microfluidic flow paths are housed to constitute a tube element. A large number of aluminum outer fins that are joined to the tube element and the outer surface side of the tube element are alternately stacked, and the tank portions of adjacent tube elements are communicated with each other so that fluid can flow in and out ( For example, see
このようなアルミニウム製の積層型熱交換器は、通常、2枚の成形材を突き合わせしたチューブ材、波形インナーフィンおよびアンターフィンを冶具を用いて仮組み立てした状態で炉内に入れ、2枚の成形材同士、チューブ材と波形インナーフィン、隣り合うチューブエレメントのタンク部同士およびチューブエレメントとアウターフィンを相互に炉中でろう付け接合することによって製造される。 Such a laminated heat exchanger made of aluminum is usually placed in a furnace in a state where a tube material, a corrugated inner fin and an anter fin, which are formed by abutting two molding materials, are temporarily assembled using a jig. Manufactured by brazing and joining molded materials, tube materials and corrugated inner fins, tank portions of adjacent tube elements, and tube elements and outer fins to each other in a furnace.
車両用空調装置に用いられる熱交換器については、近年、高性能・小型軽量・コンパクト化のニーズがますます強くなっており、そのため、伝熱性能の一層の改善が図られている。伝熱性能の改善策の一つとして、上記のようにチューブ材の内部流路内に、伝熱面積を増やすとともに、微細流体流路(冷媒流路)をより微細化するため、波形インナーフィンを内装したものが多用されている。 With regard to heat exchangers used in vehicle air conditioners, in recent years, the need for high performance, small size, light weight, and compactness has become increasingly strong, and therefore, heat transfer performance has been further improved. As one of the measures to improve the heat transfer performance, the corrugated inner fin is used to increase the heat transfer area and to make the fine fluid flow path (refrigerant flow path) finer in the internal flow path of the tube material as described above. The one with interior is used a lot.
チューブ材の内部流路内に内装される波形インナーフィンは、チューブエレメントとしての耐圧強度を確保するため、その波形頂部をチューブ材内面にろう付け接合する必要があるが、微細流体流路がより微細化される傾向にあることから、ろう付け時に、微細流体流路内に溶融ろう材が過剰に流れ込み、流路断面積を小さくしてしまったり、あるいは時として流体流路を塞いでしまうことがあり、性能向上の妨げとなることがあった。
この要因の一つとして、チューブエレメントの少なくとも一端部に設けられるタンク部から余剰の溶融ろう材が微細流体流路内へと過剰に流動することが挙げられる。タンク部は、チューブエレメントのコア部側に比べて接合面積の割りに非接合部分の面積が多く、ろう材量が過剰となって余剰ろう材が発生し易い。この余剰ろう材が、ろう付け時に溶融し、チューブエレメントのコア部側の波形インナーフィンの波形頂部とチューブ材内面との接合部分に毛細管現象によって過剰に流動し、微細流体流路のろう詰まり発生の原因になっていると考えられる。
The corrugated inner fin installed in the internal flow path of the tube material needs to be brazed and joined to the inner surface of the tube material in order to ensure the pressure resistance as a tube element. Due to the tendency to become finer, when brazing, the molten brazing material excessively flows into the microfluidic flow path, reducing the cross-sectional area of the flow path, or sometimes blocking the fluid flow path. In some cases, this could hinder performance improvement.
One of the factors is that excessive molten brazing material flows excessively from the tank portion provided at at least one end of the tube element into the microfluidic flow path. The tank part has a larger area of the non-joined part relative to the joined part than the core part side of the tube element, and the amount of brazing material is excessive, so that surplus brazing material is easily generated. This surplus brazing material melts during brazing and excessively flows into the joint between the corrugated top of the corrugated inner fin on the core side of the tube element and the inner surface of the tube material due to capillarity, resulting in brazing of the microfluidic flow path This is thought to be the cause of this.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、チューブ材内に波形インナーフィンを内装することにより、微細流体流路をより微細化しても、過剰な溶融ろう材が微細流体流路内へと流動することによる微細流体流路のろう詰まりを防止し、一層の高性能・小型軽量・コンパクト化を図ることができる熱交換器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even if the microfluidic flow path is further miniaturized by incorporating a corrugated inner fin in the tube material, an excessive molten brazing filler metal is microfluidic. It is an object of the present invention to provide a heat exchanger that can prevent clogging of a microfluidic channel due to flowing into the channel and achieve further high performance, small size, light weight, and compactness.
上記課題を解決するために、本発明の熱交換器は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる熱交換器は、ろう材がクラッドされたプレート材を成形して内部に流路を有する扁平なチューブ材を構成し、該チューブ材の前記内部流路内に、その波形頂部が前記チューブ材内面に接合されることにより多数の微細流体流路を形成する波形インナーフィンを内装してなるチューブエレメントと、該チューブエレメントの外面に接合されるアウターフィンと、を交互に多数積層し、前記チューブエレメントを構成する前記チューブ材と波形インナーフィンおよび該チューブエレメントと前記アウターフィンが互いにろう付け接合されることにより構成される熱交換器において、前記波形インナーフィンの前記波形頂部の長さ方向に沿う端部に、該波形頂部の接合部分を伝って流動する溶融ろう材の流動を遮断する遮断部が設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the heat exchanger of the present invention employs the following means.
That is, the heat exchanger according to the present invention forms a flat tube material having a flow path inside by molding a plate material clad with a brazing material, and the corrugation is formed in the internal flow path of the tube material. A plurality of tube elements having corrugated inner fins that form a large number of microfluidic channels formed by joining the top portion to the inner surface of the tube material, and many outer fins joined to the outer surface of the tube element alternately. In the heat exchanger configured by laminating and brazing and joining the tube material and the corrugated inner fin constituting the tube element, and the tube element and the outer fin, the corrugated top of the corrugated inner fin A shield that blocks the flow of the molten brazing material that flows along the joining portion of the corrugated top at the end along the length direction. Wherein the parts are provided.
上記の熱交換器によれば、ろう付け時に、波形インナーフィンの波形頂部とチューブ材内面との接合部分を伝って、他の接合部分で余剰となった溶融ろう材が毛細管現象により微細流体流路内に流動しようとしても、それを波形インナーフィンの波形頂部の長さ方向端部に設けられている遮断部によって遮断し、余剰ろう材が微細流体流路内に過剰に流動しようとするのを阻止できる。従って、微細流体流路内に、過剰に溶融ろう材が流動することによる微細流体流路のろう詰まり発生を防止することができる。 According to the above heat exchanger, at the time of brazing, the molten brazing material surplus at the other joining portion travels along the joining portion between the corrugated top portion of the corrugated inner fin and the inner surface of the tube material, and the microfluidic flow is caused by the capillary phenomenon. Even if it tries to flow into the channel, it is blocked by the blocking part provided at the end of the corrugated top of the corrugated inner fin in the longitudinal direction, and the excess brazing material tries to flow excessively into the microfluidic channel. Can be prevented. Accordingly, it is possible to prevent occurrence of wax clogging in the microfluidic channel due to excessive flow of the molten brazing material in the microfluidic channel.
さらに、本発明の熱交換器は、上記の熱交換器において、前記チューブ材の長さ方向の少なくとも一端に、隣接する該チューブ材同士を相互に連通し、流体を流出入させるタンク部が設けられていることを特徴とする。 Furthermore, the heat exchanger according to the present invention is the above heat exchanger, wherein at least one end in the length direction of the tube material is provided with a tank portion that allows the adjacent tube materials to communicate with each other and allow fluid to flow in and out. It is characterized by being.
このように、チューブ材の長さ方向の少なくとも一端に、流体を流出入させるタンク部が設けられているものにあっては、該タンク部は一般に非接合部分の面積割合が多いことから、余剰ろう材が発生し易い。しかし、このタンク部での余剰溶融ろう材が、チューブ材の内面を経て波形インナーフィンの波形頂部とチューブ材内面との接合部分を伝い、微細流体流路内に流動しようとするのを、波形インナーフィンの波形頂部の長さ方向に沿う端部に設けられている遮断部により遮断することができるため、余剰の溶融ろう材が微細流体流路内に過剰に流動するのを阻止することができる。 As described above, in the case where the tank part for allowing the fluid to flow in and out is provided at least at one end in the length direction of the tube material, the tank part generally has a large area ratio of the non-joined part. It is easy to generate brazing material. However, the surplus molten brazing filler metal in this tank section passes through the inner surface of the tube material, travels along the corrugated top of the corrugated inner fin and the inner surface of the tube material, and flows into the microfluidic channel. Since it can be blocked by the blocking portion provided at the end portion along the length direction of the corrugated top portion of the inner fin, it is possible to prevent excessive molten brazing material from flowing excessively into the microfluidic channel. it can.
さらに、本発明の熱交換器は、上述のいずれかの熱交換器において、前記遮断部は、前記波形頂部に設けられたスリット、穴、凹み、切欠きの少なくともいずれか1つから構成されることを特徴とする。 Furthermore, in the heat exchanger according to the present invention, in any one of the heat exchangers described above, the blocking portion is configured by at least one of a slit, a hole, a dent, and a notch provided in the corrugated top. It is characterized by that.
溶融ろう材の流動を遮断する遮断部は、波形インナーフィンの波形頂部とチューブ材内面間に形成される接合部分の微小隙間を毛細管現象によって流動する溶融ろう材の流動を遮断できるものであればよく、波形インナーフィンの波形頂部にスリット、穴、凹み、切欠きのいずれかを設け、波形頂部が連続性を欠く構成とすることにより、毛細管現象による溶融ろう材の流動経路を遮断でき、これによって余剰溶融ろう材の微細流体流路内への過剰な流動を阻止することができる。 The blocking portion for blocking the flow of the molten brazing filler metal is capable of blocking the flow of the molten brazing filler metal flowing by the capillary phenomenon through the minute gap between the corrugated top of the corrugated inner fin and the inner surface of the tube material. Well, it is possible to block the flow path of the molten brazing filler metal due to capillary phenomenon by providing any one of slit, hole, dent, notch on the corrugated top of the corrugated inner fin and making the corrugated top lack continuity. Therefore, it is possible to prevent the excessive molten brazing material from flowing excessively into the fine fluid flow path.
さらに、本発明の熱交換器は、上述のいずれかの熱交換器において、前記遮断部は、前記波形頂部の長さ方向に沿って複数箇所に設けられていることを特徴とする。 Furthermore, the heat exchanger according to the present invention is characterized in that, in any one of the heat exchangers described above, the blocking portions are provided at a plurality of locations along the length direction of the corrugated top.
上記のように遮断部を波形頂部の長さ方向に沿い複数箇所に設けることによって、複数箇所の遮断部で溶融ろう材の流動を遮断できる。従って、余剰溶融ろう材が微細流体流路内に過剰に流動しようとするのを、より確実に阻止することができる。 As described above, the flow of the molten brazing material can be blocked at the plurality of blocking portions by providing the blocking portions at a plurality of locations along the length direction of the corrugated top. Therefore, it is possible to more reliably prevent the excessive molten brazing material from flowing excessively into the fine fluid flow path.
さらに、本発明の熱交換器は、上述のいずれかの熱交換器において、前記遮断部は、前記波形インナーフィンの少なくとも一面側の前記波形頂部に設けられていることを特徴とする。 Furthermore, the heat exchanger according to the present invention is characterized in that, in any of the heat exchangers described above, the blocking portion is provided on the corrugated top portion on at least one surface side of the corrugated inner fin.
チューブエレメントの構成やろう付け姿勢の関係で、波形インナーフィンの一面側に余剰の溶融ろう材が流動し易い場合、当該面側の波形インナーフィンの波形頂部のみに遮断部を設けることによって、該面側での溶融ろう材の微細流体流路内への過剰な流動を阻止することができる。なお、波形インナーフィンの一面側の波形頂部のみに遮断部を設けることにより、他面側では波形インナーフィンとチューブ材との接合強度を高めることができるため、その分チューブエレメントの耐圧強度を向上させることができる。 When excess molten brazing material tends to flow on one surface side of the corrugated inner fin due to the configuration of the tube element and the brazing posture, by providing a blocking portion only on the corrugated top of the corrugated inner fin on the surface side, Excessive flow of the molten brazing material into the microfluidic channel on the surface side can be prevented. In addition, since the blocking strength is provided only on the top of the corrugated inner fin on one side, the bonding strength between the corrugated inner fin and the tube material can be increased on the other side, thereby improving the pressure resistance of the tube element accordingly. Can be made.
さらに、本発明の熱交換器は、上述のいずれかの熱交換器において、前記遮断部は、好ましくは前記波形インナーフィンの両面側の前記波形頂部に設けられていることを特徴とする。 Furthermore, the heat exchanger according to the present invention is characterized in that, in any of the heat exchangers described above, the blocking portion is preferably provided on the corrugated tops on both sides of the corrugated inner fin.
上記のように、遮断部は、波形インナーフィンの両面側の波形頂部に設けることが好ましく、波形インナーフィンのいずれの面側に形成される波形頂部に対して余剰の溶融ろう材が流動しても、それを遮断し、波形インナーフィンの両面側に形成される微細流体流路内への溶融ろう材の過剰な流動を阻止することができる。 As described above, the blocking portion is preferably provided at the corrugated tops on both sides of the corrugated inner fin, and excess molten brazing material flows to the corrugated tops formed on any surface side of the corrugated inner fin. However, it is possible to block it and prevent excessive flow of the molten brazing material into the microfluidic channels formed on both sides of the corrugated inner fin.
また、本発明にかかる熱交換器は、ろう材がクラッドされたプレート材を成形してなる2枚の成形材を突き合わせし、内部に流体を流出入させるタンク部および該タンク部に連なる内部流路を一体形成して扁平なチューブ材を構成し、該チューブ材の前記内部流路内に、その波形頂部が前記チューブ材内面に接合されることにより多数の微細流体流路を形成する波形インナーフィンを内装してなるチューブエレメントと、該チューブエレメントの外面に接合されるアウターフィンと、を交互に多数積層し、隣り合う前記チューブエレメントの前記タンク部同士を、流体が流出入できるよう連通させて構成し、前記2枚の成形材同士、前記チューブ材と前記波形インナーフィン、隣り合う前記チューブエレメントの前記タンク部同士および前記チューブエレメントと前記アウターフィンが互いにろう付け接合されることにより構成される積層型の熱交換器であって、前記波形インナーフィンの前記波形頂部の長さ方向に沿う前記タンク部に対向する側の端部に、該波形頂部と前記チューブ材内面との接合部分を伝って流動する溶融ろう材の流れを遮断する遮断部が設けられていることを特徴とする。 In addition, the heat exchanger according to the present invention includes a tank part that abuts two molding materials formed by molding a plate material clad with a brazing material, and allows a fluid to flow in and out, and an internal flow connected to the tank part. A corrugated inner in which a flat tube material is formed by integrally forming paths, and a large number of microfluidic channels are formed in the internal flow path of the tube material by joining the corrugated top to the inner surface of the tube material. A plurality of tube elements including fins and outer fins joined to the outer surface of the tube element are alternately stacked so that the tank portions of the adjacent tube elements communicate with each other so that fluid can flow in and out. The two molding materials, the tube material and the corrugated inner fin, the tank portions of the adjacent tube elements, and the A laminated heat exchanger configured by brazing and joining a tube element and the outer fin to each other, the end of the corrugated inner fin facing the tank portion along the length direction of the corrugated top The portion is provided with a blocking portion for blocking the flow of the molten brazing material that flows along the joint portion between the corrugated top and the inner surface of the tube material.
上記のように、ろう材がクラッドされたプレート材を成形してなる2枚の成形材を突き合わせし、内部に流体を流出入させるタンク部および該タンク部に連なる内部流路を一体形成したチューブ材を用いる積層型の熱交換器の場合、タンク部は一般に接合部分に対する非接合部分の面積割合が多いことからろう材量も多く、ろう付け時に余剰ろう材が発生し易い。このタンク部での余剰ろう材は、タンク部から微細流体流路に至るチューブ材の内面を伝って、波形インナーフィンの波形頂部とチューブ材内面間の接合部分に形成される微小隙間を毛細管現象により微細流体流路内へと流動しようとする。しかし、この余剰ろう材の毛細管現象による流動を、波形インナーフィンの波形頂部の長さ方向に沿うタンク部に対向する側の端部に設けられている遮断部によって遮断し、微細流体流路内へと流動するのを阻止することができる。これにより、波形インナーフィンの波形頂部とチューブ材内面との接合部分に、過剰な溶融ろう材が流動することによる微細流体流路のろう詰まり発生を防止することができる。 As described above, a tube in which two molding materials formed by molding a plate material clad with a brazing material are brought into contact with each other, and a tank portion for allowing fluid to flow in and out, and an internal flow path connected to the tank portion are integrally formed In the case of a laminated heat exchanger using a material, since the tank portion generally has a large area ratio of a non-joined portion to a joined portion, the amount of brazing material is large, and surplus brazing material is easily generated during brazing. The surplus brazing material in this tank part is transferred to the inner surface of the tube material from the tank part to the microfluidic flow path, and the micro gap formed at the junction between the corrugated top of the corrugated inner fin and the inner surface of the tube material is capillary phenomenon. To flow into the microfluidic channel. However, the flow of the excess brazing material due to the capillary phenomenon is blocked by a blocking portion provided at the end of the corrugated inner fin on the side facing the tank portion along the length direction of the corrugated top fin, Can be prevented from flowing into Thereby, it is possible to prevent occurrence of brazing of the microfluidic flow path due to excessive molten brazing material flowing at the joint portion between the corrugated top of the corrugated inner fin and the inner surface of the tube material.
本発明によれば、波形インナーフィンの波形頂部の長さ方向に沿う端部に設けられている遮断部により、該波形頂部の接合部分を伝って毛細管現象により微細流体流路内に流動しようとする溶融ろう材を遮断することができるため、余剰ろう材が微細流体流路内に過剰に流動することによる微細流体流路のろう詰まりを防止することができる。
従って、チューブエレメント内に波形インナーフィンを内装し、伝熱面積を増やすとともに、微細流体流路を可及的に微細化することにより、熱交換器の一層の高性能化、小型軽量化、コンパクト化を図ることができる。
According to the present invention, the blocking portion provided at the end portion of the corrugated inner fin along the length direction of the corrugated top portion causes the capillarity to flow into the microfluidic flow path through the joining portion of the corrugated top portion. Since the molten brazing filler metal can be shut off, it is possible to prevent clogging of the fine fluid passage due to excessive flow of the excess brazing filler material into the fine fluid passage.
Therefore, corrugated inner fins are installed inside the tube element to increase the heat transfer area and make the microfluidic flow path as fine as possible. Can be achieved.
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1ないし図9を用いて説明する。
図1には、本発明の第1実施形態にかかる積層型熱交換器1の外観斜視図が示されている。
この積層型熱交換器1は、車両用空調装置の蒸発器として多用されるものであり、冷媒を流通させて蒸発させるチューブエレメント3と、該チューブエレメント3の外面側に設けられ、被冷却空気と接触して該空気と冷媒との熱交換を促進するコルゲート状に成形されたアルミニウム製アウターフィン5とを交互に多数積層して構成される。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows an external perspective view of a
This
各チューブエレメント3は、図2に示すように、両面にろう材をクラッドしたアルミニウム製のプレート材をプレス成形した2枚の成形材9A,9Aを突き合わせ接合して構成されるチューブ材7を有する。チューブ材7を構成する2枚の成形材9A,9Aには、それぞれ一端側に冷媒入口タンク部11(図1参照)および冷媒出口タンク部13(図1参照)を構成する比較的深い凹部11A,13Aと該凹部11A,13Aの底面に穿設された開口11B,13Bがプレス加工されるとともに、冷媒入口タンク部11および冷媒出口タンク部13に連なるU字状の内部流路15を構成する比較的浅い皿状凹部15Aがプレス加工される。
さらに、U字状内部流路15のUターン部分には、冷媒を均一に分布させて滑らかにUターンさせるためのU字状ビード15Bが複数条プレス成形されている。
As shown in FIG. 2, each
Further, a plurality of
また、チューブ材7の内部流路15の直線部分には、アルミニウム製の波形インナーフィン17が内装される。この波形インナーフィン17は、その波形頂部17Aがチューブ材7の内面に接合されることによって、チューブ長さ方向に沿って複数の分離された平行な微細冷媒流路(微細流体流路)19(その横断面を示した図4も参照)を構成するものである。
In addition, corrugated
積層型熱交換器1を構成するアウターフィン5、チューブ材7および波形インナーフィン17は、それぞれ図3に示すように、シート材(プレート材)を成形加工することによって製造される。
アウターフィン5は、ロール状に巻かれたアルミニウム製のベアシート材21を基材とし、これをコルゲート状に成形加工し、所定長さに切断することによって構成される。
また、チューブ材7は、両面にろう材がクラッドされたロール状に巻かれたアルミニウム製のブレージングシート材23を基材とし、これをプレス成形することによって成形された2枚の成形材9A,9Aを、突き合わせ接合することによって構成される。
さらに、波形インナーフィン17は、ロール状に巻かれたアルミニウム製のベアシート材25を基材とし、これを波形形状に成形加工し、所定長さに切断することによって構成される。
As shown in FIG. 3, the
The
Further, the
Furthermore, the corrugated
上記により構成されたアウターフィン5、チューブ材7および波形インナーフィン17を、図3に示すように、チューブ材7の内部に波形インナーフィン17を内装してチューブエレメント3となし、このチューブエレメント3とアウターフィン5とを交互に多数積層し、隣り合うチューブエレメント3の冷媒入口タンク部11および冷媒出口タンク部13同士を、冷媒が流出入できるように開口11B,13B(図2参照)を介して互いに連通させ、更に、積層したチューブエレメント3のうち、両サイド部に位置するチューブエレメント3の冷媒入口タンク部11および冷媒出口タンク部13に対して、冷媒入口ヘッダー27および冷媒出口ヘッダー29(図1も参照)が組み付けられた状態に、冶具(図示せず。)を用いて仮組み立てする。
As shown in FIG. 3, the
この仮組み立てした積層型熱交換器1を炉内に入れ、所定のろう付け温度に加熱することによって、チューブ材7の両面にクラッドされていたろう材が溶融する。この溶融したろう材が所要の接合部分、すなわち2枚の成形材9A,9Aの突き合わせ接合部分、チューブ材7内面と波形インナーフィン17の波形頂部17Aとの接合部分、隣り合うチューブエレメント3の冷媒入口タンク部11および冷媒出口タンク部13同士の接合部分、チューブエレメント3の外面とアウターフィン5との接合部分、冷媒入口タンク部11および冷媒出口タンク部13と冷媒入口ヘッダー27および冷媒出口ヘッダー29との接合部分等に流動することによって、積層型熱交換器1の各構成部材は炉中ろう付けされる。
The temporarily assembled
図4は、チューブエレメント3を構成する2枚の成形材9A,9Aからなるチューブ材7と、チューブ材7の内部に内装された波形インナーフィン17、およびチューブエレメント3の外面に接合されたアウターフィン5のろう付け接合状態を示す積層型熱交換器1の部分破断図であり、各部材間の接合部分には、成形材9A,9Aの両面から溶融したろう材が、各接合部分に形成される微小隙間に毛細管現象によって流動し、該微小隙間を溶融ろう材で満たすことによって強固にろう付け接合されることになる。
4 shows a
特に、チューブ材7内に内装された波形インナーフィン17の波形頂部17Aとチューブ材7内面とがろう付け接合されることによって、チューブ材7内には、波形インナーフィン17の長さ方向に沿って多数の互いに分離された平行な微細冷媒流路19が形成されるとともに、冷媒に対する耐圧強度を確保したチューブエレメント3が構成されることになる。
In particular, the corrugated top 17A of the corrugated
上記により製造された積層型熱交換器1の冷媒入口ヘッダー27および冷媒出口ヘッダー29に、図1に示すように、冷媒入口配管31および冷媒出口配管33を接続することによって、積層型熱交換器1が完成する。
以上のようにして構成された積層型熱交換器1において、図示されていない膨張弁等で減圧された気液二相冷媒は、冷媒入口配管31から冷媒入口ヘッダー27を経て各チューブエレメント3の冷媒入口タンク部11に至り、ここから各チューブエレメント3内の微細冷媒流路19に流通される。該微細冷媒流路19内をUターン部で折り返し流通する間に、気液二相冷媒とチューブエレメント3外面のアウターフィン5間を流れる被冷却空気との間で熱交換が行われ、気液二相冷媒は蒸発ガス化し、被冷却空気は冷却される。このガス化した冷媒は、冷媒出口タンク部13に至り、冷媒出口ヘッダー29を経て冷媒出口配管33から流出する。
As shown in FIG. 1, the
In the
なお、ここでは、冷媒を冷媒入口タンク部11から一斉に各チューブエレメント3の微細冷媒流路19に流通させ、該微細冷媒流路19内を流通した冷媒を冷媒出口タンク部13を経て冷媒出口ヘッダー29に流通させる例について説明したが、冷媒の流通については、これに限定されるものではない。例えば、チューブエレメント3群を積層型熱交換器1の幅方向に複数群に区分し、まず第1区分のチューブエレメント3群の微細冷媒流路19に冷媒入口タンク部11を介して冷媒を流通させ、この冷媒を冷媒出口タンク部13を経て第2区分のチューブエレメント3群のタンク部へと流通させた後、更に第2区分のチューブエレメント3群の微細冷媒流路に流通させて、チューブエレメント3内を複数回流通させるようにする等、種々の流通パターンが考えられる。本発明は、これらの冷媒流通パターンについて、特に限定されるものではない。
Here, the refrigerant is circulated simultaneously from the refrigerant
このような積層型熱交換器1の高性能・小型軽量・コンパクト化には、波形インナーフィン17を内装することによる伝熱面積の増大とともに、微細冷媒流路19の一層の微細化が有効であることが知られている。
しかしながら、微細冷媒流路19を微細化すればするほど、チューブ材7内面に波形インナーフィン17の波形頂部17Aをろう付けする際に、ろう材により微細冷媒流路19の流路断面積が縮小されたり、あるいは流路が塞がれたりし易くなり、性能向上の妨げとなる。これは、他の接合部分で溶融した余剰のろう材が、チューブ材7内面と波形インナーフィン17の波形頂部17Aとの接合部分に形成される微小隙間を伝い、毛細管現象により微細冷媒流路19内に過剰に流動することが要因と考えられている。
In order to achieve high performance, small size, light weight, and compactness of the
However, as the fine
本実施形態においては、この余剰ろう材の微細冷媒流路19内への過剰な流動を阻止するため、図5に示すように、波形インナーフィン17の波形頂部17Aの長さ方向に沿う冷媒入口タンク部11および冷媒出口タンク部13に対向する側の端部に、該波形頂部17Aとチューブ材7内面との接合部分を伝って流動しようとする溶融ろう材の流れを遮断する遮断部35が設けている。
In the present embodiment, in order to prevent the excessive brazing material from flowing excessively into the fine
この遮断部35は、図5(A)に示すように、波形インナーフィン17の両面側に形成される波形頂部17Aに対して、それぞれ遮断部35を設け、波形インナーフィン17両面の波形頂部17Aを伝って流動しようとする余剰の溶融ろう材を遮断できるようにしてもよいし、あるいは図5(B)および(C)に示すように、冷媒出入口タンク部11,13の構成や、ろう付け時の姿勢の関係等により、溶融ろう材が過剰に流動し易い側の波形インナーフィン17の一面側(同図では上側)の波形頂部17Aのみに、遮断部35を設けてもよい。
As shown in FIG. 5 (A), the blocking
また、遮断部35は、図6に示すように、波形インナーフィン17の波形頂部17Aにスリット35Aを設けることにより構成できる。このスリット35Aは、図7(A)および(B)に示すように、波形頂部17Aの長さ方向に沿って2箇所、3箇所あるいはそれ以上の箇所に設けてもよい。しかし、波形頂部17Aのろう付けによるチューブエレメント3の耐圧強度の確保のためには、できる限り少ない方が望ましい。
Further, as shown in FIG. 6, the blocking
また、遮断部35は、図8に示すように、波形インナーフィン17の波形頂部17Aに、該波形頂部17Aの延在方向に延在する穴35Bを穿設することによっても構成できるし、図9に示すように、波形インナーフィン17の波形頂部17Aに、該波形頂部17Aの延在方向に延在する凹み35Cを設けることによっても構成できる。さらに、遮断部35は、図5(C)に示すように、波形インナーフィン17の波形頂部17Aの端面に切欠き35Dを設けることによっても構成することができる。
なお、遮断部35を構成する、スリット35A、穴35B、凹み35C、切欠き35D等は、波形インナーフィン17を成形加工後に、その波形頂部17Aに追加加工してもよいし、また、図3に示したシート材25の段階で最初に遮断部35を加工し、その後に波形インナーフィン17として成形加工するようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 8, the blocking
The
以上の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
積層型熱交換器1のろう付け時に、冷媒出入口タンク部11,13等で溶融した余剰のろう材が、チューブ材7の内面を伝い、チューブ材7内面と波形インナーフィン17の波形頂部17Aの接合部分に、毛細管現象によって流動しようとする。
しかして、本実施形態においては、波形インナーフィン17の波形頂部17Aの長さ方向に沿う冷媒入口タンク部11および冷媒出口タンク部13に対向する端部に、該波形頂部17Aとチューブ材7内面との接合部分を伝って流動しようとする溶融ろう材の流れを遮断する、すなわち溶融ろう材の毛細管現象による流れを断ち切る、あるいは該溶融ろう材を貯留してその流れを止める、スリット35A、穴35B、凹み35C、あるいは切欠き35D等から構成される遮断部35が設けられているため、この遮断部35によって余剰ろう材の微細冷媒流路19内への流動を遮断することができる。
With the above configuration, according to the present embodiment, the following operational effects are obtained.
At the time of brazing of the
Thus, in the present embodiment, the corrugated
これによって、波形インナーフィン17の波形頂部17Aとチューブ材7内面との接合部分に、過剰に溶融ろう材が流動することに起因する微細冷媒流路19のろう材のよる流路断面積の縮小や、ろう詰まりによる流路閉塞を確実に防止することができる。
このため、微細冷媒流路19をより微細化し、積層型熱交換器1の一層の高性能化、小型軽量化、コンパクト化を図ることができる。
As a result, the flow path cross-sectional area due to the brazing material of the fine
For this reason, the fine
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図10を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1実施形態に対して、チューブエレメントの構成が異なるのみで、その他の点については第1実施形態と同様であるので、説明は省略する。
図10は、チューブエレメント103Aの組み立て前の状態を示すもので、(A)は斜視図、(B)はその右側面図である。
本実施形態では、チューブエレメント103の両端部に、それぞれ冷媒流出入させるタンク部111,113が設けられている。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The present embodiment is different from the above-described first embodiment only in the configuration of the tube element, and the other points are the same as those of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
10A and 10B show a state before the assembly of the tube element 103A. FIG. 10A is a perspective view, and FIG. 10B is a right side view thereof.
In the present embodiment,
このようなチューブエレメント103の場合、チューブ材107を構成する2枚の成形材109A,109Aの両端部に、冷媒流出入タンク部111,113を構成する比較的深い凹部111A,113Aがそれぞれプレス成形され、両端部の凹部111A,113A間に内部流路115を構成する独立した2本の比較的浅い皿状凹部115A,115Aがプレス成形される。
そして、内部流路115に、各々波形インナーフィン17が内装されることにより、微細冷媒流路119が形成されるようになっている。この波形インナーフィン17の波形頂部17Aの長さ方向の沿う冷媒流出入タンク部111,113に対向する両端部に、溶融ろう材の流動を遮断するための遮断部35が設けられる。
In the case of such a
The corrugated
本実施形態によっても、上記した第1実施形態と同様、波形インナーフィン17の波形頂部17Aとチューブ材107内面との接合部分に、過剰な溶融ろう材が流動することによって発生する微細冷媒流路119のろう材のよる流路断面積の縮小や、ろう詰まりによる流路閉塞を確実に防止することができる。
なお、本実施形態では、チューブエレメント103の両端に、冷媒を流出入させるタンク部111,113を設けているため、積層型熱交換器1内での冷媒流通パターンを種々変更し、多様化することができる。
Also in the present embodiment, as in the first embodiment described above, the fine refrigerant flow path generated by the flow of excess molten brazing material at the joint portion between the corrugated top 17A of the corrugated
In the present embodiment, since the
[第3実施形態]
上記した第1実施形態および第2実施形態は、蒸発器として好適ないわゆる積層型熱交換器に説明したが、本発明は、凝縮器として広く適用されているパラレルフロー型熱交換器にも適用できる。
図11は、パラレルフロー型熱交換器201の構成を示す斜視図である。
パラレルフロー型熱交換器201は、一対のヘッダータンク211,213間に多数のチューブエレメント203を所定間隔で平行に配設し、該チューブエレメント203間にコルゲート状のアウターフィン205を配設することにより、チューブエレメント203とアウターフィン205を多数積層して構成されるものである。車両用空調装置に適用されるものでは、ヘッダータンク211,213、チューブエレメント203およびアウターフィン205が、それぞれアルミニウム製で、いずれかにろう材がクラッドされたブレージングシート材が用いられ、仮組み立てした状態で炉中ろう付けすることにより製造される。
[Third Embodiment]
Although the above-described first and second embodiments have been described as a so-called stacked heat exchanger suitable as an evaporator, the present invention is also applicable to a parallel flow heat exchanger widely applied as a condenser. it can.
FIG. 11 is a perspective view showing the configuration of the parallel
The parallel
このようなパラレルフロー型熱交換器(凝縮器)201にあっては、一方のヘッダータンク211に流入した高温のガス冷媒は、複数本のチューブエレメント203に対して平行に流通され、チューブエレメント203内を流通する間にアウターフィン205を介して外部空気と熱交換され、凝縮液化される。凝縮液化された冷媒は他方のヘッダータンク213で合流され、外部に流出されるか、あるいは一対のヘッダータンク211,213間で複数本のチューブエレメント203内を蛇行しながら数回折り返し流通される間に凝縮液化された後、外部に流出される。
In such a parallel flow type heat exchanger (condenser) 201, the high-temperature gas refrigerant flowing into one
かかるパラレルフロー型熱交換器201のチューブエレメント203も、内部に微細冷媒流路219を有しており、この微細冷媒流路219は、図11(B)および(C)に示すように、チューブ材207内に波形インナーフィン217を内装することにより構成される。この場合も上記した積層型熱交換器の実施形態と同様、ろう付け時に、余剰の溶融ろう材が微細冷媒流路219内に過剰に流動することによる微細冷媒流路219の閉塞が課題となる。
The
その解決手段として、波形インナーフィン217の波形頂部217Aの長さ方向に沿うヘッダータンク211,213に対向する端部に、溶融ろう材の流れを遮断する遮断部235を設けている。これによって、余剰の溶融ろう材が微細冷媒流路219内に過剰に流動するのを防止することができる。
従って、本実施形態によっても、上記した積層型熱交換器(蒸発器)の場合と同様の効果を期待することができる。
As a solution, a blocking
Therefore, also by this embodiment, the same effect as the case of the above-described stacked heat exchanger (evaporator) can be expected.
1 積層型熱交換器
3 チューブエレメント
5 アウターフィン
7 チューブ材
9A 成形材
11 冷媒入口タンク部
13 冷媒出口タンク部
15 内部流路
17 波形インナーフィン
17A 波形頂部
19 微細冷媒流路
35 遮断部
35A スリット
35B 穴
35C 凹み
35D 切り欠き
103 チューブエレメント
107 チューブ材
109A 成形材
111,113 冷媒流出入タンク部
115 内部流路
119 微細冷媒流路
201 パラレルフロー型熱交換器
203 チューブエレメント
205 アウターフィン
207 チューブ材
211,213 ヘッダータンク
217 波形インナーフィン
217A 波形頂部
219 微細冷媒流路
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記波形インナーフィンの前記波形頂部の長さ方向に沿う端部に、該波形頂部の接合部分を伝って流動する溶融ろう材の流動を遮断する遮断部が設けられていることを特徴とする熱交換器。 A plate material clad with brazing material is molded to form a flat tube material having a flow path therein, and the corrugated top is joined to the inner surface of the tube material in the internal flow path of the tube material. The tube element constituting the tube element is formed by alternately laminating a plurality of tube elements having corrugated inner fins that form a large number of fine fluid flow paths and outer fins joined to the outer surface of the tube element. In the heat exchanger configured by brazing and joining the material and the corrugated inner fin and the tube element and the outer fin,
The heat | fever characterized by providing the interruption | blocking part which interrupts | blocks the flow of the molten brazing material which flows along the junction part of this corrugated top part in the edge part along the length direction of the said corrugated top part of the said corrugated inner fin. Exchanger.
前記波形インナーフィンの前記波形頂部の長さ方向に沿う前記タンク部に対向する側の端部に、該波形頂部と前記チューブ材内面との接合部分を伝って流動する溶融ろう材の流れを遮断する遮断部が設けられていることを特徴とする熱交換器。
Two flat molding materials formed by molding a plate material clad with a brazing material are butted together, and a tank portion for flowing fluid into and out of the inside and an internal flow passage connected to the tank portion are integrally formed to form a flat tube material And a tube element in which corrugated inner fins that form a large number of microfluidic channels are formed by joining the corrugated top of the tube material to the inner surface of the tube material; and A plurality of outer fins that are joined to the outer surface of the tube element are alternately laminated, and the tank portions of the adjacent tube elements are configured to communicate with each other so that fluid can flow in and out. The tube material and the corrugated inner fin, the tank portions of the adjacent tube elements, and the tube element and the outer A laminated heat exchanger constituted by fin is brazed to each other,
The flow of the molten brazing material flowing along the joining portion between the corrugated top and the inner surface of the tube material is blocked at the end of the corrugated inner fin facing the tank portion along the length direction of the corrugated top. The heat exchanger characterized by the above-mentioned.
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JP2010156470A (en) * | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Tokyo Radiator Mfg Co Ltd | Wavy fin |
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