JP2009074762A

JP2009074762A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2009074762A
Application number: JP2007245749A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tsubone; 賢二坪根
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2009-04-09

Abstract

【課題】複数の細管が設けられて、この細管の両端に基管が設けられることにより、前記細管の表面で熱交換を行う熱交換器を提供する。
【解決手段】相互に熱交換される第一熱媒体４と第二熱媒体５とのうち少なくとも、いずれか一方の熱媒体が流通させられる複数の細管３を有する熱交換器２において、前記複数の細管３の端部が細管３同士の間を気密もしくは液密状態に結束されるとともに、その結束された細管が平板状からなる複数のコア７に気密もしくは液密状態に挿入され、前記コア７の面方向に対して垂直に隣接する前記コア７が前記コア７の面方向に対して垂直に所定の間隔をあけた状態でかつ前記コア７の表面に沿う方向に互いにずれて配置されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、高温熱媒体と低温熱媒体との間で熱交換をおこなうための熱交換器に関するものであり、特に複数の細管に高温熱媒体もしくは低温熱媒体を流入させることにより、隔壁を介して熱交換をおこなう熱交換器に関するものである。

従来、熱交換器や蓄熱器・蓄冷器において熱媒体間で熱交換が行われる場合、熱媒体間の熱授受効率の観点から複数の管が蓄熱材の内部に設けられていることが知られており、その一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された発明は、熱媒体を流入させる管が複数設けられ、この管の端部が一束に収束されて接続管に接続されている。そのため、複数の管に流通されている熱媒体と蓄熱材との間で熱交換がされる。

特開２００５−２３３５９７号公報

上述した特許文献１に記載されている発明では、複数の細径管が層状に配置されているものの、この層状に配置されている細径管は水平方向に互いにずれて配置されずに列を形成している。そのため、熱交換器の内部に設けられている細径管の密度について改良の余地がある。

この発明は上記の課題に着目してなされたものであり、熱媒体を流入させる管を挿入したコアを水平方向にずらした熱交換器を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため請求項１の発明は、相互に熱交換される第一熱媒体と第二熱媒体とのうち少なくとも一方の熱媒体が流通させられる複数の細管を有する熱交換器において、前記複数の細管の端部が細管同士の間を気密もしくは液密状態に結束されるとともに、その結束された細管が平板状からなる複数のコアに気密もしくは液密状態に挿入され、前記コアの面方向に対して垂直に隣接する前記コアが前記コアの面方向に対して垂直方向に所定の間隔をあけた状態でかつ前記コアの表面に沿う方向に互いにずれて配置されていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記コアは、このコアの表面に沿う方向で非対称に形成されていることを特徴とするものである。

請求項１，２の発明によれば、コアの形状が平板状に形成され、隣接するコアが水平方向にずれて配置されている。そのため、隣接するコア同士の取り付け間隔を狭くすることができ、熱交換部分の密度を高くすることができる。したがって、熱交換面積を拡大することができ、また熱交換器の小型化が可能となる。

つぎにこの発明を具体例に基づいて詳細に説明する。図３には、複数の細管に第一熱媒体または第二熱媒体を流通させて、前記細管の周辺に設けられている蓄熱材１と熱交換を行う熱交換器の具体例が記載されている。ここで、図３は、熱交換器２の例を上から見た図である。この熱交換器２に設けられている細管３には、第一熱媒体４又は第二熱媒体５の少なくとも、いずれか一方が流入されているが、以下の説明では細管に第一熱媒体４が流入されている具体例について記載する。第一熱媒体４には熱搬入媒体としての冷媒が該当し、第二熱媒体５には熱搬出媒体としてのブラインが該当する。

熱交換器２は、複数の細管３の両端の位置が揃った状態で、前記細管３よりも広径の基管６に挿入されている。この細管３は、基管６の内壁又は他の細管３と接触しており、基管６の内部で固定されている。また、前記細管３と前記基管６との接続部分はロウ付けなどの方法により接合される。そのため、前記細管３の端部は細管同士の間を気密もしくは液密状態に結束され、また、結束された前記細管３の端部は前記細管３よりも広径の基管６に気密もしくは液密状態で嵌合されている。ここで、前記細管３は、アルミニウム等の金属により形成されている。

図４，図５には、前記熱交換器２の実施例が記載されている。この熱交換器２には複数の細管３でコア７が形成されている。コア７は前記細管３同士が一定の間隔で設けられている。また、コア７の周囲は、前記蓄熱材１で覆われている。このため、前記第一熱媒体４と前記蓄熱材１または前記蓄熱材１と第二熱媒体５との間で、熱交換がなされる。また、細管３はコア７に対して気密もしくは液密に取り付けられているため、第一熱媒体４と前記蓄熱材１または前記蓄熱材１と第二熱媒体５とが混ざらずに熱交換が実行される。

前記コア７は平板状に形成されている。前記コア７の中心部の形状が四角柱に形成されているときは、このコア７の四角柱から前記細管３に沿うようにコア７の幅が狭くなる。このコア７の幅は、前記コア７の中心から端方向に向けて狭くなるように形成され、先端に前記基管６が設けられている。また、前記コア７の中心部の形状が楕円からなる円柱に形成されているときは、円柱の底面から円錐状に傾斜部が形成され、この傾斜部の先端に前記基管６が設けられている。そして、前記コア７は平板状であり、または基管方向に非対称に形成されている形状であっても良く、もしくは前記コア７の基管方向の中心線上に前記基管の中心部が配置されていなくても良い。

図６（ａ）、（ｂ）には、前記熱交換器２をヘッダー部８に取り付けている図が示されている。前記熱交換器２は、前記コア７の先端に前記基管６が設けられ、この基管６とコア７との内部に複数の前記細管３が設けられている。前記ヘッダー部８には、プレス加工による穿孔９が設けられ、前記基管６がこの穿孔９に圧入されることにより嵌合されている。この穿孔９が、バーリング加工により形成されているときは、バーリング加工により生じたバリ１０と前記基管６とが嵌合されているため、前記穿孔９と前記基管６との接合強度が向上する。そして、前記穿孔９と前記基管６との接合部分は、前記コア７を前記ヘッダー部８側に塗布されているロウ材が塗布され、前記熱交換器２を炉に入れる炉工程において、前記ロウ材が接合部の隙間に流入して封入されて接合される。また、前記熱交換器２の炉工程において、前記コア７を固定する治具等が不要となり、あるいは治具を減らすことができ、製造が容易となる。

図１には、複数の熱交換器２をヘッダー部８に取り付けている図が示されている。前記ヘッダー部８には複数の穿孔９が設けられ、この穿孔９に基管６が嵌合されている。ここで、ヘッダー部８は、熱交換器２における両側の基管６と嵌合されている。換言すれば、熱交換器２の両端にヘッダー部８が取り付けられている。

前記ヘッダー部８は中空に形成されており、前記基管６と前記ヘッダー部８とが連通されている。そのため、前記ヘッダー部８に流入された第二熱媒体５は前記基管６を経由して前記細管３に流通される。ここで、前記熱交換器２は前記ヘッダー部８に複数設けられており、前記熱交換器２には複数の細管３が設けられている。そのため、多数の細管３に第一熱媒体４を流入させることが可能となる。

ヘッダー部８に取り付けられている複数の熱交換器２は、この熱交換器２のコア７の面方向に対して垂直に配列されて取り付けられている。この熱交換器２の配列は複数設けられている。また、隣接される熱交換器２の配列は、コア７の表面に沿う方向に互いにずれて配置されている。そのため、隣接する配列の熱交換器２同士の距離を狭くすることが可能となり、熱交換器２の取り付け密度を高くすることができる。

この熱交換器２の周囲には、蓄熱材１が設けられている。そのため、前記細管３に流通されている第一熱媒体４と前記熱交換器２の周囲に設けられている前記蓄熱材１との間で熱交換がなされる。もしくは、前記細管３に流通されている第二熱媒体５とコア７の内部に設けられている前記蓄熱材１との間で熱交換がされているときには、前記熱媒体と前記コア７の周囲に設けられている第二熱媒体５との間で熱交換がされる。ここで、このコア７の形状は複数の前記細管３を含むような板状を形成していれば良く、円柱状、角柱状などの形状によらない。

図２は、複数の熱交換器２を取り付けたヘッダー部８が蓄熱器筐体１１の内部に設けられている図である。前記蓄熱器筐体１１の内部には、蓄熱材１が設けられている。一方で、ヘッダー部８は中空に形成され、基管６及び細管３と互いに連通されている。そのため、ヘッダー部８に流入されている第一熱媒体４もしくは第二熱媒体５が基管６を経由して細管３に流入される。そして、前記熱交換器２の両端に前記基管６が設けられているため、前記ヘッダー部８に流入されている第一熱媒体４もしくは第二熱媒体５は、前記基管６及び前記細管３を経由して、前記蓄熱材１と熱交換をして対向するヘッダー部８に流入される。

この熱交換器２の周囲には、蓄熱材１が設けられている。そのため、前記細管３に流通されている第一熱媒体４と前記蓄熱材１との間で熱交換がなされる。もしくは、前記細管３に流通されている第二熱媒体５と前記コア７の周囲に設けられている前記蓄熱材１との間で熱交換がされる。

この発明に係るヘッダー部に複数の熱交換器を取り付けた一例を示す図である。この発明に係るヘッダー部に複数の熱交換器を取り付けた他の例を示す図である。この発明に係る基管と細管とを模式的に示す図である。この発明に係る熱交換器の一例を示す図である。この発明に係る熱交換器の他の例を示す図である。この発明に係るヘッダー部と基管との接合部を示す図である。

符号の説明

１…蓄熱材、２…熱交換器、３…細管、４…第一熱媒体、５…第二熱媒体、６…基管、７…コア、８…ヘッダー部、９…穿孔、１０…バリ、１１…蓄熱器筐体。

Claims

相互に熱交換される第一熱媒体と第二熱媒体とのうち少なくとも一方の熱媒体が流通させられる複数の細管を有する熱交換器において、
前記複数の細管の端部が細管同士の間を気密もしくは液密状態に結束されるとともに、その結束された細管が平板状からなる複数のコアに気密もしくは液密状態に挿入され、前記コアの面方向に対して垂直に隣接する前記コアが前記コアの面方向に対して垂直方向に所定の間隔をあけた状態でかつ前記コアの表面に沿う方向に互いにずれて配置されていることを特徴とする熱交換器。
前記コアは、このコアの表面に沿う方向で非対称に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。