JP2008070106A

JP2008070106A - 空調冷却システムにおける凝縮器および放熱器

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Publication number: JP2008070106A
Application number: JP2007228022A
Authority: JP
Inventors: Ikun Chiyou; 偉君張
Original assignee: DONGGUAN GAOBAO ALUMINIUM PROD; DONGGUAN GAOBAO ALUMINIUM PRODUCTS MANUFACTORY CO Ltd; DONGGUAN GAOBAO ALUMINIUM PRODUCTS MANUFACTORY COLTD
Current assignee: DONGGUAN GAOBAO ALUMINIUM PROD; DONGGUAN GAOBAO ALUMINIUM PRODUCTS MANUFACTORY CO Ltd; DONGGUAN GAOBAO ALUMINIUM PRODUCTS MANUFACTORY COLTD
Priority date: 2006-09-15
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2008-03-27
Also published as: US20080066487A1; CN1959330A

Abstract

【課題】空調システムに用いられる放熱器又は凝縮器、さらに、前記放熱器又は凝縮器を形成するための放熱ユニット又は凝縮ユニットを提供する。
【解決手段】放熱器は、互いに対向し密着固定されるフィン・ユニットを少なくとも二つを有すると共に、前記フィン・ユニットのいずれの中央部にも上下方向に沿って延びる貫通孔が少なくとも一つが設けられる少なくとも一つの放熱ユニットを備える。
【選択図】図１２

Description

本発明は、空調冷却システムに用いる凝縮器および放熱器、より具体的に、この凝縮器および放熱器を形成するための凝縮ユニットおよび放熱ユニットに関する。

車両の冷却原理としては、よく知られるように、住宅における空調システムと同様、例えばＲ１２やＲ１３４ａ等の冷媒に対する圧縮を解放するように、瞬間的かつ快速にその体積を膨張させることで、空気中から多量な熱を吸収することである。圧縮ポンプのほか、図１Ａに示される凝縮器及び図１Ｂに示される放熱器も空調システムの重要な構成要素である。異なる名称を付けられているが、両者の構成は類似している。チューブの中の冷媒と外気との間の熱交換を実現するため、今まで下記のような構成を有する凝縮器や放熱器が利用されている。一つは図２Ａに示すように、複数の放熱用金属シートが一本の湾曲な銅製チューブに設けられている構成である。もう一つは図２Ｄに示すように、一枚のアルミニウムシートが複数の図１Ｂに示すようなリボン状の多孔質アルミニウム帯を延びるものである。または、複数の図２Ｂに示された折り畳み可能なアルミニウムシートからなるオルガン状の組立品が図２Ｃに示された銅管に、あるいは図２Ｄに示されたアルミニウム平板に半田付けされたものもある。一般に、これらの製造工程は組立と称する（図２Ａ−Ｂ及び２Ｅを参照）。このような熱交換装置には、下記のような問題点が存在している。

１．湾曲している銅管や多孔質リボン状アルミニウム合金帯とアルミニウムシートとの熱伝導接触面や接触点がすべて半田付けによって形成される。そして、各溶接された接触点が長時間の熱・冷温度交換によって亀裂が生じる場合があり、銅管やリボン状アルミニウム帯とアルミニウムシートとの間に隙間を形成する傾向がある。このため、空気中のダストがこの隙間から入り込み、徐々にこの隙間を充満し、放熱効率は大きく低減される。

２．湾曲の銅管は何回も曲げられる必要があり、さらにアルミニウムシートに半田付けする必要があるため、その管壁が厚すぎてはならない。そのため、管壁が薄くなり、高圧に耐えられない。したがって、高圧の冷媒がその中に流れ込むとき湾曲した銅管は穿孔や破損する場合があり、空気調節の効率に影響を及ぼし、空調装置の寿命を短縮させる。

３．室内外の空気を凝縮器や圧縮機に吸い込むとき、空調装置の風路システムは通常の空気とともにダストも吸い込む。このため、時間の経過と共に溶接格子が詰まる。これにより、定期点検時に、冷媒が外部に漏れる恐れがあり、環境を汚染する要因となる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、空調冷却システムに用いられる放熱器を提供することである。

この放熱器は、互いに対向し密着固定されるフィン・ユニットを少なくとも二つ有すると共に、前記フィン・ユニットのいずれの中央部に高さ方向に沿って延びる貫通孔が少なくとも一つが設けられる少なくとも一つの放熱ユニットを備える。

一つの実施形態には、前記放熱ユニットは一体成形され、前記フィン・ユニットのそれぞれは櫛歯状の外面を有し、前記貫通孔のそれぞれは波形状の内面を有することを特徴とする。

また、前記放熱器は並列に並べられた放熱ユニットを二つ以上備え、最初の放熱ユニットに設けられ、冷媒が最初の放熱ユニットに流れ込むための流入口と、最後の放熱ユニットに設けられ、冷媒が最後の放熱ユニットから流れ出すための流出口と、一つの放熱ユニットと隣接する放熱ユニットとを連通し、冷媒を前記流入口から前記流出口に流せるように、それぞれの放熱ユニットに設けられる上部ワン・ウェイ導管と下部ワン・ウェイ導管とをさらに備えることを特徴とする。

さらに、前記上部ワン・ウェイ導管と前記下部ワン・ウェイ導管は、それが設けられた放熱ユニットと接する表面に複数の溝を有し、前記導管の内部は、冷媒を流すための経路を複数形成するように複数のスペーサにより分割され、前記溝を複数の両溝セットに分割するように複数のブロック片により遮断される。前記溝の数は、前記上部ワン・ウェイ導管が取り付けられた前記放熱ユニットの数と対応するとともに、前記経路の数は、前記放熱ユニットの貫通孔の数と対応する。

本発明の更なる方面は、空調冷却システムに用いられる凝縮器を提供することを目的とする。前記凝縮器は、互いに対向し密着固定されるフィン・ユニットを少なくとも二つを有すると共に、前記フィン・ユニットのそれぞれの中央部に上下方向に沿って延びる貫通孔が少なくとも一つ設けられる、少なくとも一つの凝縮ユニットを備える。

一つの実施形態においては、前記凝縮ユニットは一体成形され、前記フィン・ユニットのそれぞれは櫛歯状の外面を有し、前記貫通孔のそれぞれは波形状の内面を有することを特徴とする。

本発明の更なる方面は、放熱器を形成するため、互いに対向し密着固定されるフィン・ユニットを少なくとも二つ有すると共に、前記フィン・ユニットのそれぞれの中央部に上下方向に沿って延びる貫通孔が少なくとも一つ設けられる放熱ユニットを提供することを目的とする。

本発明の更なる方面は、凝縮器を形成するため、互いに対向し密着固定されるフィン・ユニットを少なくとも二つ有すると共に、前記フィン・ユニットのそれぞれの中央部に上下方向に沿って延びる貫通孔が少なくとも一つ設けられる凝縮ユニットを提供することを目的とする。

本発明によれば、空調システムの放熱器又は凝縮器を形成するための放熱ユニット又は凝縮ユニットは一体成形されているため、溶接工程や屈曲工程は不要となる。さらに、放熱ユニットや凝縮ユニットの貫通孔も一体成形されているため、熱抵抗は大きく低減し、優れた熱伝導が図られる。また、貫通孔は波形状の内壁を有するため、熱交換面積は大きく増大し、熱交換及び放熱効率は格段に向上される。従って、本発明の放熱器や凝縮器はエネルギー上能率的である。さらに、貫通孔は放熱ユニットや凝縮ユニット全体と一体成形されているため、溶接工程や屈曲工程などが不要となり、貫通孔の断裂による冷媒の漏れがない。従って、本発明の放熱器や凝縮器の寿命は大きく伸ばせる。さらに、本発明の放熱器や凝縮器には、銅材の替わりにアルミニウムやアルミニウム合金が使用されるため、このようなユニットの製造コストは大幅に削減される。

添付図面を参照しながら本発明の最良な実施形態を具体的に説明する。本発明は、空調冷却システムに用いられる凝縮器及び放熱器に関する。凝縮器の構成は放熱器の構成と類似するため、次に放熱器の構成を例として説明する。

図３ないし図５は本発明の放熱器の一つの実施形態を示す。放熱器１は、複数の放熱ユニット２と、上部ワン・ウェイ導管３と、下部ワン・ウェイ導管４と、流入口５と、流出口６とを備える。上部ワン・ウェイ導管３、下部ワン・ウェイ導管４は、それぞれ放熱ユニット２の上端部、下端部に取り付けられる。流入口５と流出口６はそれぞれ最も外部にある放熱ユニット２に設けられる。

図３に示すように、放熱ユニットは６個である。しかし、流入口と流出口を有する放熱ユニット一つだけでも放熱器を形成できる。このような放熱器には上部又は下部ワン・ウェイ導管を必要としない。または、本発明の放熱器を形成するためには、放熱ユニットの数は２個、３個、又はそれ以上でも良い。図６ないし図９に示すように、放熱器１は流入パイプ７と流出パイプ８を備える。冷媒は流入パイプ７を通して放熱器１に流れ込み、流出パイプ８を通して放熱器１から流れ出す。

図１０は放熱器１の動作原理を具体的に説明する放熱器１の断面図である。図１０に示すように、冷媒は流入口５を介して放熱器１に流れ込み、流出口６を介して放熱器１から流れ出す。放熱器１内部では、冷媒はまず流入口５を備える第１の放熱ユニットの貫通孔に流入する。そして、下部ワン・ウェイ導管４を通して冷媒は第１の放熱ユニットに隣接する第２の放熱ユニットの貫通孔に流入する。その後、冷媒は第２の放熱ユニットから流出し、上部ワン・ウェイ導管３を通して第２の放熱ユニットに隣接する第３の放熱ユニットに流入するなどする。最後に、冷媒は流出口６を介して最後の放熱ユニットから流れ出す。

図１１は本発明の他の実施形態にかかる放熱器の断面図である。図１１に示された放熱器は８個の放熱ユニットを含んでいること以外に、その構成や動作原理などは図３に示された放熱器と類似している。

次に、図１２ないし図１５を参照しながら放熱ユニットの構成を具体的に説明する。図１２に示すように、放熱ユニット２は二つのフィン・ユニット２１を有する。この二つのフィン・ユニット２１は互いに対向して密着固定される。フィン・ユニットは溶接やその他の従来に知られる手段をもって相互に固定され、放熱ユニット２と一体成形される。放熱ユニット２は一体鋳造により形成されてもよい。放熱面積を広げるためいずれのフィン・ユニット２１は櫛歯状の外表面２２を有する。フィン・ユニット２１の中央部にフィン・ユニット２１の上下方向に沿って延びる複数の貫通孔２３が設けられる。貫通孔２３は相互に離隔している。熱交換の面積を広げるためいずれの貫通孔２３は波形状の内壁を有する。図１２には貫通孔２３が５個あるが、放熱ユニットは一つの貫通孔を有しても良く、１個以上の貫通孔を有しても良い。

図１６ないし図１９には本発明にかかる放熱ユニットのその他の実施形態を示す。図１２の放熱ユニットと比較して、図１６に示される放熱ユニット２’は放熱面積を広げるため４つのフィン・ユニット２１’を有する。この４個のフィン・ユニットの内、少なくとも２個は互いに対向して密接固定され、残りの２個は先の２個にいずれの方式で取り付けられる。即ち、残りの２個のフィン・ユニットは、図１６に示されるように、互いに対向して先の２個のフィン・ユニットに垂直するように形成しても良く、互いに対向せず先の２個に傾斜するように形成しても良い。フィン・ユニットは溶接やその他の従来に知られる手段をもって連結されて放熱ユニット２’の一部分となる。放熱ユニット２’も一体鋳造により形成されても良い。放熱面積を広げるためいずれのフィン・ユニット２１’も櫛歯状の外面部２２’を有する。互いに対向する２個のフィン・ユニットの中央部にフィン・ユニット２１’の上下方向に沿って延びる複数の貫通孔２３’が設けられる。貫通孔２３’は相互に離間して、熱交換面積を広げるためそれぞれが波形状の内壁４’を有する。図１６には貫通孔２３’は２個あるが、放熱ユニットは一つの貫通孔を有しても良く、１個以上の貫通孔を有しても良い。

図示しないが、放熱ユニットが備えるフィン・ユニットの数は、３個、５個、又は５個以上であっても良い。これらのフィン・ユニットには、少なくとも２個が互いに対向して密着固定されるが、残りのフィン・ユニットは前述したような様々の方式で先の２個のフィン・ユニットに固定される。

放熱ユニット２，２’はアルミニウム、アルミニウム合金、又は例えば銅、銅合金、鉄などの高熱伝導率を有する金属からなることができる。

図２０ないし図２２には図３の上部ワン・ウェイ導管３が示される。上部ワン・ウェイ導管３は、両側が密閉され、放熱ユニット２と接する表面に複数の溝３１が設けられる。溝３１の数は上部ワン・ウェイ導管３が設けられた放熱ユニットの数と対応する。例えば、図３に示すように、上部ワン・ウェイ導管３は４つの放熱ユニットに取り付けられるため、図２０には、溝３１の数は４である。上部ワン・ウェイ導管３の内部空間は複数のスペーサ３４により分割され、冷媒用の複数の経路３２が形成される。このスペーサ３４はすべての溝３１を複数の開口部３５に分割する。各溝３１に備えられる経路３２及び開口部３５の数は、それぞれ放熱ユニット２の貫通孔２３の数と相等する。いずれの経路３２にも、ブロック片３３が押し込まれており、全ての溝３１を複数の両溝セットに分割している。両溝セットにおいては、一方の溝は冷媒流入用のものであり、他方は流出用のものである。

図２３ないし図２５には図３の下部ワン・ウェイ導管４が示される。下部ワン・ウェイ導管４は、両側が密閉され、放熱ユニット２と接する表面に複数の溝４１が設けられる。溝４１の数は下部ワン・ウェイ導管４が設けられた放熱ユニットの数と対応する。例えば、図３に示すように、下部ワン・ウェイ導管４は６つの放熱ユニットに取り付けられるため、図２３には、溝４１の数は６である。下部ワン・ウェイ導管４の内部空間は複数のスペーサ４４により分割され、冷媒用の複数の経路４２が形成される。このスペーサ４４はすべての溝４１を複数の開口部４５に分割する。各溝４１に備えられる経路４２及び開口部４５の数は、それぞれ放熱ユニット２の貫通孔２３の数と相等する。いずれの経路４２にも、ブロック片３３が押し込まれており、全ての溝３１を複数の両溝セットに分割している。両溝セットにおいては、一方の溝は冷媒流入用のものであり、他方は流出用のものである。

前述したように、放熱ユニットの数は任意であっても良い。放熱ユニットの数に合わせるため、上部ワン・ウェイ導管や下部ワン・ウェイ導管に備える溝やブロック片の数を変更しても良い。上部ワン・ウェイ導管や下部ワン・ウェイ導管の開口部の数についても、放熱ユニットの貫通孔の数に対応して適宜変更することができる。また、放熱器は上下逆にしても良い。即ち、流入口と流出口は放熱器の下端に設けられ、元々の上部ワン・ウェイ導管はそれぞれの放熱ユニットの下端に設けられ、元々の下部ワン・ウェイ導管はそれぞれの放熱ユニットの上端に設けられるようにする。さらに、流入口と流出口は放熱器の反対側に設けられても良い。

いずれの放熱ユニットも一体成形体となるため、放熱器の組み立ては簡単になる。放熱器の所望の放熱容量が異なる場合、放熱ユニットの数を対応して変更すればよい。これにより、放熱ユニットを組みつけ工数が大幅に減少される。さらに、放熱ユニットのフィン・ユニットの櫛歯状の外表面と貫通孔の波形状の内壁により熱交換及び放熱面積が広げられ、放熱器全体の効率が大幅に向上される。

前述したように、本発明の凝縮器の構成は放熱器の構成と類似するため、当業者にとって、名称の違いにかかわらず、図３ないし図１１に示される放熱器と図１２ないし図１９に示される放熱ユニットは凝縮器と凝縮ユニットとしても用いられることが明らかである。

本発明の趣旨や範囲を逸らすことなく、本発明の材料、ユニット又は構造について変更、置換又は変形できるのが当業者にとって明らかである。これを考慮して、本発明の範囲はここで説明し記載された例示用の特定な実施形態に限定されることがなく、添付する特許請求の範囲及びそれに同等するものに対応する。

従来の凝縮器の概略図である。従来の凝縮器の概略図である。従来の放熱器の概略図である。従来の放熱器の概略図である。従来の放熱器の概略図である。従来の放熱器の概略図である。従来の放熱器の概略図である。本発明の一つの実施形態にかかる放熱器の概略正面図である。図３の放熱器の斜視図である。図３の放熱器の左側面図である。図３の放熱器に流入パイプと流出パイプが取付けられた状態の概略図である。図６の放熱器の左側面図である。図６の放熱器の背面図である。図６の放熱器の斜視図である。図３の放熱器の動作原理を示す断面図である。本発明のその他の実施形態にかかる放熱器の動作原理を示す断面図である。図３の放熱ユニットの一つの実施形態を示す斜視図である。図１２の放熱ユニットの正面図である。図１２の放熱ユニットの左側面図である。図１２の放熱ユニットの上面図である。図３の放熱ユニットの他の実施形態を示す斜視図である。図１６の放熱ユニットの正面図である。図１６の放熱ユニットの左側面図である。図１６の放熱ユニットの上面図である。図３の上部ワン・ウェイ導管の正面断面図である。図２０の上部ワン・ウェイ導管の一部を示す断面図である。図２０の上部ワン・ウェイ導管の左側面図である。図３の下部ワン・ウェイ導管の正面図である。図２３の下部ワン・ウェイ導管の一部を示す断面図である。図２３の下部ワン・ウェイ導管の左側面図である。

符号の説明

１放熱器
２放熱ユニット
３上部ワン・ウェイ導管
４下部ワン・ウェイ導管
５流入口
６流出口
７流入パイプ
８流出パイプ
２１フィン・ユニット
２２外表面
２３貫通孔
２４内壁
３１溝
３２経路
３３ブロック片
３４スペーサ
３５開口部
４１溝
４２経路
４３ブロック片
４４スペーサ
４５開口部

Claims

空調冷却システムに用いる放熱器において、
少なくとも二つのフィン・ユニットを備え、この少なくとも二つのフィン・ユニットの中の二つは互いに対向して密接固定され、少なくとも一つの貫通孔が前記二つのフィン・ユニットの中央部に前記フィン・ユニットの上下方向に沿って延びるように設けられる放熱ユニットを少なくとも一つ備える放熱器。
前記放熱ユニットは一体成形され、前記フィン・ユニットのそれぞれは櫛歯形状の外表面を有し、前記貫通孔のそれぞれは波形状の内壁を有する請求項１に記載の放熱器。
前記放熱器は、並列に連接する放熱ユニットを二つ以上備え、最初の放熱ユニットに設けられ、冷媒を前記最初の放熱ユニットに流入させる流入口と、最後の放熱ユニットに設けられ、冷媒を前記最後の放熱ユニットから流出させる流出口と、一つの放熱ユニットとそれに隣接する放熱ユニットとを連通し、冷媒を前記流入口から前記流出口に流せるように、対応する放熱ユニットに設けられる上部ワン・ウェイ導管と下部ワン・ウェイ導管とをさらに備える請求項１に記載の放熱器。
前記上部ワン・ウェイ導管は、それが設けられた放熱ユニットと接する表面に複数の溝を有し、前記導管の内部は、冷媒を流すための経路を複数形成するように複数のスペーサにより分割され、前記溝を複数の両溝セットに分割するように複数のブロック片により遮断される請求項３に記載の放熱器。
前記溝の数は、前記上部ワン・ウェイ導管が取り付けられた前記放熱ユニットの数と対応するとともに、前記経路の数は、前記放熱ユニットの貫通孔の数と対応する請求項４に記載する放熱器。
前記下部ワン・ウェイ導管は、それが設けられた放熱ユニットと接する表面に複数の溝を有し、前記導管の内部は、冷媒を流すための経路を複数形成するように複数のスペーサにより分割され、前記溝を複数の両溝セットに分割するように複数のブロック片により遮断される請求項３に記載の放熱器。
前記溝の数は、前記下部ワン・ウェイ導管が取り付けられた前記放熱ユニットの数と対応するとともに、前記経路の数は、前記放熱ユニットの貫通孔の数と対応する請求項６に記載する放熱器。
空調冷却システムに用いる凝縮器において、
少なくとも二つのフィン・ユニットを備え、この少なくとも二つのフィン・ユニットの中の二つは互いに対向して密接固定され、少なくとも一つの貫通孔が前記二つのフィン・ユニットの中央部に前記フィン・ユニットの上下方向に沿って延びるように設けられる凝縮ユニットを少なくとも一つ備える凝縮器。
前記凝縮ユニットは一体成形され、前記フィン・ユニットのそれぞれは櫛歯形状の外表面を有し、前記貫通孔のそれぞれは波形状の内壁を有する請求項８に記載の凝縮器。
前記凝縮器は、並列に連接する凝縮ユニットを二つ以上備え、最初の凝縮ユニットに設けられ、冷媒を前記最初の凝縮ユニットに流入させる流入口と、最後の凝縮ユニットに設けられ、冷媒を前記最後の凝縮ユニットから流出させる流出口と、一つの凝縮ユニットとそれに隣接する凝縮ユニットとを連通し、冷媒を前記流入口から前記流出口に流せるように、対応する凝縮ユニットに設けられる上部ワン・ウェイ導管と下部ワン・ウェイ導管とをさらに備える請求項８に記載の凝縮器。
前記上部ワン・ウェイ導管は、それが設けられた凝縮放熱ユニットと接する表面に複数の溝を有し、前記導管の内部は、冷媒を流すための経路を複数形成するように複数のスペーサにより分割され、前記溝を複数の両溝セットに分割するように複数のブロック片により遮断される請求項１０に記載の凝縮器。
前記溝の数は、前記上部ワン・ウェイ導管が取り付けられた前記凝縮ユニットの数と対応するとともに、前記経路の数は、前記凝縮ユニットの貫通孔の数と対応する請求項１１に記載する凝縮器。
前記下部ワン・ウェイ導管は、それが設けられた凝縮ユニットと接する表面に複数の溝を有し、前記導管の内部は、冷媒を流すための経路を複数形成するように複数のスペーサにより分割され、前記溝を複数の両溝セットに分割するように複数のブロック片により遮断される請求項１０に記載の凝縮器。
前記溝の数は、前記下部ワン・ウェイ導管が取り付けられた前記凝縮ユニットの数と対応するとともに、前記経路の数は、前記凝縮ユニットの貫通孔の数と対応する請求項１３に記載する凝縮器。
放熱器を形成するための放熱ユニットであって、
少なくとも二つのフィン・ユニットを備え、この少なくとも二つのフィン・ユニットの中の二つは互いに対向して密接固定され、少なくとも一つの貫通孔が前記二つのフィン・ユニットの中央部に前記フィン・ユニットの上下方向に沿って延びるように設けられる放熱ユニット。
前記放熱ユニットは一体成形され、前記フィン・ユニットのそれぞれは櫛歯形状の外表面を有し、前記貫通孔のそれぞれは波形状の内壁を有する請求項１５に記載の放熱ユニット。
凝縮器を形成するための凝縮ユニットであって、
少なくとも二つのフィン・ユニットを備え、この少なくとも二つのフィン・ユニットの中の二つは互いに対向して密接固定され、少なくとも一つの貫通孔が前記二つのフィン・ユニットの中央部に前記フィン・ユニットの上下方向に沿って延びるように設けられる凝縮ユニット。
前記凝縮ユニットは一体成形され、前記フィン・ユニットのそれぞれは櫛歯形状の外表面を有し、前記貫通孔のそれぞれは波形状の内壁を有する請求項１７に記載の凝縮ユニット。