JP2014001868A - 熱交換器 - Google Patents

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Abstract

【課題】金型の強度および熱交換チューブの耐圧性能を保持するとともに、熱交換チューブの第１流体との熱交換面積を大きくすることのできる熱交換器を提供する。
【解決手段】各冷媒流路１２ａの内壁には、冷媒流路１２ａの冷媒の流通方向に沿って延びる突条１２ｃが形成され、突条１２ｃの基端の近傍の各冷媒流路１２ａの内壁には、突条１２ｃに沿って延びる溝１２ｄが設けられている。これにより、実質的に突条１２ｃの高さ寸法を大きく形成することができ、冷媒の熱交換チューブ１２に対する熱伝達を促進することが可能となるので、冷媒と空気との熱交換効率を向上させることが可能となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、車両用空気調和装置に用いられるヒートポンプサイクルにおいて、冷媒と空気とを熱交換するための熱交換器に関するものである。
従来、この種の熱交換器としては、中空扁平状に形成され、第１流体が流通する複数の熱交換チューブを備え、熱交換チューブの内側を流通する第１流体と熱交換チューブの外側を流通する第２流体とを熱交換させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この熱交換器は、例えば、第１流体としての冷媒と第２流体としての空気とを熱交換することによって冷媒を吸熱させるヒートポンプサイクルのエバポレータとして用いることが可能である。
前記熱交換器の熱交換チューブは、互いに断面長手方向に配置され、第１流体が流通する複数の流体流路を有している。各流体流路には、第１流体と第２流体との熱交換性能を向上させるために、第１流体の流通方向に沿って延びる突条を形成し、流通する第１流体との熱交換面積を増加させるようにしている。
特開２００７−３２２００７号公報
前記熱交換器の熱交換チューブでは、突条の高さ寸法を大きく形成することによって第１流体との熱交換面積を大きくすることが可能である。しかし、熱交換チューブが突条と一体に押出成型で形成されている場合には、金型の強度や熱交換チューブの耐圧性能を保持する観点から、突条を所定の高さ寸法以上に形成することができない。
本発明の目的とするところは、金型の強度および熱交換チューブの耐圧性能を保持するとともに、熱交換チューブの第１流体との熱交換面積を大きくすることのできる熱交換器を提供することにある。
本発明は、前記目的を達成するために、第１流体が流通する複数の流体流路が形成された扁平形状の熱交換チューブを備え、各流体流路を流通する第１流体と熱交換チューブの外側を流通する第２流体とを熱交換させる熱交換器であって、第１流体が流通する各流体流路の壁面には、流体流路の第１流体の流通方向に沿って延びる少なくとも１つの突条が形成され、突条の基端が位置する壁面には、突条に沿って延びる溝が設けられている。
これにより、溝の底部から突条の頂部までの距離が流体流路の内壁から突条の頂部までの距離よりも大きくなることから、熱交換チューブを成形する際の金型の強度や熱交換チューブの耐圧性能を保持して、実質的に突条の高さ寸法を大きく形成することができ、流体流路内の第１流体との伝熱面積が拡大して冷媒の熱交換チューブに対する熱伝達が促進される。
本発明によれば、流体流路内の第１流体との伝熱面積が拡大して冷媒の熱交換チューブに対する熱伝達を促進することが可能となるので、第１流体と第２流体との熱交換効率を向上させることが可能となる。
本発明の一実施形態を示す熱交換器の全体斜視図である。 熱交換器が接続された冷媒回路を示す図である。 熱交換チューブの断面図である。 熱交換チューブの要部断面図である。 本発明のその他の例を示す熱交換チューブの断面図である。
図１乃至図４は、本発明の一実施形態を示すものである。
本発明の熱交換器は、例えば、車両用空気調和装置に適用されるものである。車両用空気調和装置は、図２に示すように、車室Ａ内に設けられた本発明の室内熱交換器１０が接続された冷媒回路１を備えている。冷媒回路１には、室内熱交換器１０の他に、冷媒を圧縮するための圧縮機２と、車室Ａ外に設けられた室外熱交換器３と、冷媒を減圧するための膨張弁４と、が接続されている。
冷媒回路１は、室外熱交換器３において冷媒を放熱させるとともに、室内熱交換器１０において冷媒を吸熱させることにより車室Ａ内の冷房を行っている。
室内熱交換器１０は、図１に示すように、互いに間隔をおいて設けられた上下一対のヘッダ１１と、一端が一方のヘッダ１１に接続され、他端が他方のヘッダ１１に接続された複数の熱交換チューブ１２と、各熱交換チューブ１２の間に設けられた複数の伝熱フィン１３と、を備えている。
各ヘッダ１１は、例えばアルミニウム等の金属からなり、中心軸が水平方向に延びる中空円筒状に形成された部材である。各ヘッダ１１の外周部には、各熱交換チューブ１２の端部が接続されている。一方のヘッダ１１には、冷媒をヘッダ１１内に流入させるための冷媒流入口１１ａが設けられ、他方のヘッダ１１には、ヘッダ１１内の冷媒を流出させるための冷媒流出口１１ｂが設けられている。
各熱交換チューブ１２は、例えばアルミニウム等の金属を押出成形することによって、平板状に形成された中空扁平状の管状部材である。各熱交換チューブ１２は、流路断面の長手方向（幅方向）が冷媒と熱交換する空気の流通方向に向くように配置される。また、各熱交換チューブ１２は、内部を仕切部１２ａによって流路断面の長手方向（幅方向）に仕切ることによって、図３に示すように、冷媒が流通する流体流路としての冷媒流路１２ｂが流路断面の長手方向（幅方向）に複数形成されている。各冷媒流路１２ｂは、流路断面が略矩形状に形成されている。
また、各冷媒流路１２ｂの熱交換チューブ１２の厚さ方向両側の壁面には、冷媒の流通方向に沿って延びるように設けられ、流路断面の長手方向（幅方向）に複数の突条１２ｃが設けられている。突条１２ｃの基端に位置する冷媒流路１２ｂの壁面には、突条１２ｃに沿って形成された溝１２ｄが熱交換チューブ１２の成形の際に同時に形成される。溝１２ｄは、図４に示すように、互いに隣り合う突条１２ｃの間のみに設けられ、仕切部１２ａと突条１２ｃとの間には設けられていない。ここで、溝１２ｄの底部から突条１２ｃの頂部までの距離Ｄ２は、仕切部１２ａと突条１２ｃとの間の内壁から突条１２ｃの頂部までの距離Ｄ１よりも大きくなる。また、仕切部１２ａと突条１２ｃとの間の内壁と熱交換チューブ１２の外面との間の部材の厚さ寸法Ｔ２は、溝１２ｄの底部と熱交換チューブ１２の外面との間の部材の厚さ寸法Ｔ１よりも大きくなる。これにより、各熱交換チューブ１２は、実質的に突条１２ｃの高さ寸法が大きくなることから、冷媒流路１２ｂの冷媒との伝熱面積が拡大する。また、各熱交換チューブ１２は、各冷媒流路１２ｂの流路断面の長手方向両側の仕切部１２ａの近傍に溝１２ｄを有さないため、各冷媒流路１２ｂの断面形状が円形に近い形状となるため、熱交換チューブ１２を成形する際の金型の強度や熱交換チューブ１２の耐圧性能が保持される。
各伝熱フィン１３は、例えばアルミニウム等の金属板を波形状に形成した部材からなり、熱交換チューブ１２にロウ付け等によって取り付けられている。
以上のように構成された熱交換器において、圧縮機２を駆動させると、圧縮機２から吐出された冷媒は、室外熱交換器３において放熱した後、膨張弁４を介して減圧され、室内熱交換器１０において吸熱した後、圧縮機２に吸入される。
このとき、室内熱交換器１０において、膨張弁４によって減圧された冷媒は、冷媒流入口１１ａから一方のヘッダ１１に流入した後に、分岐されて各熱交換チューブ１２の各冷媒流路１２ｂを流通する。このとき、冷媒流路１２ｂは、突条１２ｃの基端部に溝１２ｄが設けられることによって実質的に突条１２ｃの高さ寸法が大きくなるため、溝１２ｄを有さない冷媒流路と比較して伝熱面積が大きくなり、熱交換チューブ１２に対する熱伝達が促進される。
このように、本実施形態の熱交換器によれば、各冷媒流路１２ｂの壁面には、冷媒流路１２ｂの冷媒の流通方向に沿って延びる突条１２ｃが形成され、突条１２ｃの基端が位置する冷媒流路１２ｂの壁面には、突条１２ｃに沿って延びる溝１２ｄが設けられている。これにより、実質的に突条１２ｃの高さ寸法を大きく形成することができ、冷媒の熱交換チューブ１２に対する熱伝達を促進することが可能となるので、冷媒と空気との熱交換効率を向上させることが可能となる。
また、隣り合う突条１２ｃの間には、それぞれの突条１２ｃに対応する１つの溝１２ｄが形成されている。これにより、簡単な構成で突条１２ｃに対して溝１２ｄを形成することができるので、製造コストの低減が可能である。
また、仕切部１２ａの近傍の冷媒流路１２ｂの壁面と熱交換チューブ１２の外面との間の部材の厚さ寸法Ｔ２は、溝１２ｄの底部と熱交換チューブ１２の外面との間の部材の厚さ寸法Ｔ１よりも大きく形成されている。これにより、各冷媒流路１２ｂの断面形状を円形に近い形状とすることができるので、熱交換チューブ１２を成形する際の金型の強度や熱交換チューブ１２の耐圧性能を保持することが可能となる。
なお、前記実施形態では、車両用空気調和装置の室内熱交換器１０に本発明を適用したものを示したが、冷媒を吸熱させるために冷媒と空気とを熱交換させるものに限られず、流体と流体とを熱交換させるための熱交換器であれば、本発明を適用可能である。
また、前記実施形態では、各冷媒流路１２ｂの熱交換チューブ１２の厚さ方向両側の壁面に、それぞれ複数の突条１２ｃを形成したものを示したが、これに限られるものではない。例えば、図５に示すように、各冷媒流路１２ｂの熱交換チューブ１２の厚さ方向両側の壁面に、それぞれ少なくとも１つの突条１２ｃを形成し、突条１２ｃの基端に位置する冷媒流路１２ｂの壁面のみに突条１２ｃに沿って溝１２ｄを設け、溝１２ｄと仕切部１２ａとの間に位置する壁面と熱交換チューブ１２の外面との間の部材の厚さ寸法をＴ２としてもよい。この場合においても、各熱交換チューブ１２は、実質的に突条１２ｃの高さ寸法を大きく形成することができ、冷媒の熱交換チューブ１２に対する熱伝達を促進することが可能となる。また、熱交換チューブ１２を成形する際の金型の強度や熱交換チューブ１２の耐圧性能を保持することも可能である。
また、溝１２ｄは、突条１２ｃの冷媒流路１２ｂの幅方向少なくとも一方側に設けられていれば、前記実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
１０…室内熱交換器、１２…熱交換チューブ、１２ａ…仕切部、１２ｂ…冷媒流路、１２ｃ…突条、１２ｄ…溝。

Claims (3)

  1. 第１流体が流通する複数の流体流路が形成された扁平形状の熱交換チューブを備え、各流体流路を流通する第１流体と熱交換チューブの外側を流通する第２流体とを熱交換させる熱交換器であって、
    第１流体が流通する各流体流路の壁面には、流体流路の第１流体の流通方向に沿って延びる少なくとも１つの突条が形成され、
    突条の基端が位置する壁面には、突条に沿って延びる溝が設けられている
    ことを特徴とする熱交換器。
  2. 各流体流路の壁面には、互いに間隔をおいて複数の突条が設けられ、
    隣り合う突条の間には、それぞれの突条に対応する１つの溝が形成されている
    ことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
  3. 各流体流路の間に設けられた仕切部の近傍の流体流路の壁面と熱交換チューブの外面との間の部材の厚さ寸法は、溝の底部と熱交換チューブの外面との間の部材の厚さ寸法よりも大きく形成されている
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
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