JP2018124034A - Tube for heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器に適用される熱交換器用チューブに関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger tube applied to a heat exchanger.
従来、冷媒凝縮器等の熱交換器用のチューブにおいて、内部にインナーフィンを収容するとともに、当該インナーフィンに複数の連通孔を設けた技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in a tube for a heat exchanger such as a refrigerant condenser, a technique has been disclosed in which an inner fin is accommodated inside and a plurality of communication holes are provided in the inner fin (see, for example, Patent Document 1).
この特許文献1に記載の熱交換器用チューブでは、チューブ内の空気流れ上流側の冷媒通路を流れる気相冷媒は、外気との温度差が大きいため、早期に凝縮して液相冷媒となる。そして、この液相冷媒が、連通孔を介して隣接する空気流れ下流側の冷媒通路に移動することが可能となる。このため、チューブ内の空気流れ上流側と下流側の冷媒通路において、冷媒を攪拌させて液密度の均一化を図ることができるので、熱交換効率を向上することができる。
In the heat exchanger tube described in
ところで、冷媒凝縮器のチューブにおいて、幅方向(空気流れ方向)で冷媒の乾き度は一定ではない。すなわち、空気流れ上流側の冷媒通路では、冷媒の乾き度は0(液相冷媒)であるが、空気流れ下流側の冷媒通路では、空気流れ下流側に向かうにつれて冷媒の乾き度が大きくなる。 By the way, in the tube of the refrigerant condenser, the dryness of the refrigerant is not constant in the width direction (air flow direction). That is, in the refrigerant passage on the upstream side of the air flow, the dryness of the refrigerant is 0 (liquid refrigerant), but in the refrigerant passage on the downstream side of the airflow, the dryness of the refrigerant increases toward the downstream side of the airflow.
しかしながら、上記特許文献1に記載の従来技術では、チューブの幅方向で冷媒の乾き度が一定ではないことが考慮されていないため、インナーフィンの連通孔による冷媒攪拌効果が最適に発揮されず、熱交換効率が向上されないおそれがある。
However, in the prior art described in
本発明は上記点に鑑みて、熱交換効率を確実に向上させることができる熱交換器用チューブを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the tube for heat exchangers which can improve heat exchange efficiency reliably in view of the said point.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の熱交換チューブは、内部に熱媒体が流れる熱媒体流路(40)が形成されるとともに、断面形状が外部流体の流れ方向に沿って延びる扁平形状に形成された筒状部材(10)と、筒状部材内部に設けられるとともに、熱媒体流路を複数の細流路(4)に仕切るインナーフィン(12)とを備え、筒状部材の長手方向の一部には、隣り合う細流路同士を連通させる連通路(5、65)が複数形成された連通部(6)が設けられており、連通部において、外部流体の流れ方向下流側の連通路における通路断面積が、外部流体の流れ方向上流側の連通路における通路断面積よりも大きい。
In order to achieve the above-mentioned object, the heat exchange tube according to
これによれば、外部流体流れ下流側の連通路(5、65)の通路断面積が、外部流体流れ上流側の連通路(5、65)の通路断面積よりも大きくなるので、筒状部材(10)内において乾き度が大きくなる外部流体流れ下流側部位の連通路(5、65)ほど、通路断面積を大きくすることができる。このため、熱交換器用チューブの筒状部材(10)内に連通路(5、65)を設けることによる熱媒体攪拌効果を最適に発揮させることができ、熱交換効率を確実に向上させることができる。 According to this, the cross-sectional area of the communication passage (5, 65) on the downstream side of the external fluid flow is larger than the cross-sectional area of the communication passage (5, 65) on the upstream side of the external fluid flow. (10) The cross-sectional area of the passage can be increased as the communication passages (5, 65) in the downstream portion of the external fluid flow where the dryness increases. For this reason, the heat medium stirring effect by providing a communicating path (5, 65) in the cylindrical member (10) of the tube for heat exchangers can be exhibited optimally, and heat exchange efficiency can be improved reliably. it can.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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ものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について図1〜図6に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係る熱交換器用チューブを、車両用空調装置の冷凍サイクルにおける冷媒凝縮器のチューブに適用した例を説明する。
(First embodiment)
1st Embodiment of this invention is described based on FIGS. This embodiment demonstrates the example which applied the tube for heat exchangers which concerns on this invention to the tube of the refrigerant | coolant condenser in the refrigerating cycle of a vehicle air conditioner.
図1に示すように、冷媒凝縮器は、内部を冷媒が通過する複数本のチューブ1と、アウターフィン20とが交互に積層されたコア部2を備えている。コア部2は、冷媒と空気(外気)とを熱交換させる熱交換部である。なお、本実施形態の冷媒が本発明の熱媒体に相当し、本実施形態の空気が本発明の外部流体に相当している。
As shown in FIG. 1, the refrigerant condenser includes a
また、冷媒凝縮器は、チューブ1の長手方向の両端部に接続されるヘッダタンク3と、チューブ1の積層方向においてコア部2の外方側に配置される補強部材であるサイドプレート25とを備えている。一方のヘッダタンク3には、圧縮機(図示せず)から吐出された冷媒を、当該一方のヘッダタンク3内部へと流入させる流入部31が設けられている。他方のヘッダタンク3には、当該他方のヘッダタンク3から冷媒を流出させる流出部32が設けられている。
The refrigerant condenser includes a
図2に示すように、チューブ1は、冷媒の流通する方向と直交する流路断面が扁平形状に形成された筒状部材10と、筒状部材10の内部に配置されたインナーフィン12とを備えている。筒状部材10およびインナーフィン12の詳細については後述する。
As shown in FIG. 2, the
ヘッダタンク3は、筒状部材10が接合されたコアプレート32と、コアプレート32とともにタンク内空間を形成するタンク本体部33とを一体化することによって構成されている。コアプレート32は、筒状部材10が挿入される挿入穴320を有している。
The
コアプレート32は、アルミニウム製の芯材の表面(ヘッダタンク3の外方となる面)に、亜鉛を含む合金等からなる犠牲腐食層が被覆されたクラッド材により形成されている。タンク本体部33は、アルミニウム製の芯材の両面にろう材が被覆されたクラッド材により形成されている。
The
図3および図4に示すように、筒状部材10は、内部に冷媒が流れる冷媒流路40が形成されている。筒状部材10は、長手方向(冷媒流れ方向)に直交する断面形状が空気流れ方向に沿って延びる扁平形状に形成されている。筒状部材10は、冷媒流路40を挟んで対向する二つの扁平面11pを有している。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
インナーフィン12は、筒状部材10内の冷媒流路40を複数の細流路4に仕切っている。インナーフィン12は、帯状の第1板状部材100を波状に折り曲げることにより形成されている。
The
より詳細には、インナーフィン12は、第1板状部材100をローラ加工することによって波状に形成されている。インナーフィン12の波状の頂部14は、筒状部材10における扁平面11pの内側面にそれぞれ接合されている。インナーフィン12における幅方向の一端部には、平坦部15が設けられている。第1板状部材100は、アルミニウム製の芯材の両面が、インナーフィン側ろう材により被覆されたクラッド材である。
More specifically, the
なお、本実施形態における「幅方向」とは、チューブ1(筒状部材10)の冷媒流れ方向に直交する断面における長手方向であり、冷媒凝縮器における空気流れ方向に一致している。 The “width direction” in the present embodiment is a longitudinal direction in a cross section perpendicular to the refrigerant flow direction of the tube 1 (tubular member 10), and coincides with the air flow direction in the refrigerant condenser.
ここで、筒状部材10は、帯状の第2板状部材200の幅方向略中央部を折り曲げることよって形成されている。第2板状部材200は、アルミニウム製の芯材の表面、すなわち筒状部材10の外面となる面が、亜鉛を含有するろう材により被覆されている。亜鉛を含有するろう材は、芯材に対する犠牲腐食作用を発揮する。
Here, the
筒状部材10は、上述した二つの扁平面11p、湾曲端部11aおよびカシメ部11bを有して構成されている。湾曲端部11aは、筒状部材10の幅方向の一端部に配置されているとともに、第2板状部材200を略円弧状に湾曲させることにより形成されている。二つの扁平面11pは、それぞれ、湾曲端部11aに接続されているとともに、互いに対向するように配置されている。カシメ部11bは、筒状部材10における湾曲端部11aと反対側に配置されている。
The
第2板状部材200の一端部11eは、当該第2板状部材200の他端部11f、および、インナーフィン12の平坦部15の端部15aを挟み込むように折り曲げられており、これによりカシメ部11bが形成されている。すなわち、カシメ部11bは、第2板状部材200の幅方向における一端部11eを折り曲げて、第2板状部材200の幅方向における他端部11f、および、インナーフィン12の幅方向の一端部(平坦部15の端部15a)の双方を挟み込むようにかしめることにより、形成されている。
The one
ところで、図3および図5に示すように、チューブ1における筒状部材10の長手方向の一部には、隣り合う細流路4同士が連通する連通部6が設けられている。連通部6においては、インナーフィン12の頂部14と筒状部材10の扁平面11pの内側面との間に、隙間5が形成されている。この隙間5を介して、隣り合う細流路4同士が連通している。したがって、本実施形態の隙間5が、本発明の連通路を構成している。そして、これら複数の隙間5を介して、複数の細流路4内の冷媒が攪拌されるため、チューブ1における熱交換効率が向上される。
By the way, as shown in FIG. 3 and FIG. 5, a
筒状部材10のうち、連通部6以外の部位には、隙間5が設けられていない。すなわち、筒状部材10における連通部6以外の部位には、隣り合う細流路4同士が独立している一般部7が設けられている。本実施形態では、筒状部材10に複数(具体的には5つ)の連通部6が設けられている。筒状部材10において、複数の連通部6同士の間に一般部7が配置されている。
In the
ここで、筒状部材10の長手方向と空気流れ方向との双方に直交する方向を、高さ方向とする。また、隙間5における高さ方向の長さを、隙間高さHとする。本実施形態では、高さ方向は、チューブ1の積層方向と平行になっている。
Here, the direction orthogonal to both the longitudinal direction of the
また、インナーフィン12のうち、連通部6を構成する部位を、連通部形成部60という。連通部形成部60は、インナーフィン12の他の部位と比較して、高さ方向の長さが短い。
Moreover, the site | part which comprises the
図5に示すように、連通部6において、空気流れ方向下流側の隙間5における隙間高Hさは、空気流れ方向上流側の隙間5における隙間高さHよりも大きい。すなわち、連通部6において、空気流れ下流側の隙間5ほど、隙間高さHが大きい。したがって、連通部6において、空気流れ方向下流側の隙間5によって形成される冷媒通路(連通路)における通路断面積は、空気流れ方向上流側の隙間5によって形成される冷媒通路(連通路)における通路断面積よりも大きくなっている。
As shown in FIG. 5, in the communicating
図6に示すように、筒状部材10の空気流れ方向に直交する断面において、連通部6と一般部7とは滑らかに接続されている。すなわち、連通部6において、インナーフィン12は、チューブ長手方向両端部の頂部14が、一般部7に近づくにつれて隙間5の隙間高さHが徐々に小さくなるように形成されている。
As shown in FIG. 6, in the cross section orthogonal to the air flow direction of the
換言すると、連通部6は、空気流れ方向に直交する断面において、一般部7に近づくにつれて隙間5の隙間高さHが徐々に小さくなる傾斜部61を有している。傾斜部61は、連通部6におけるチューブ長手方向の両端部に設けられている。なお、図6に示す筒状部材10において、2本の破線の間の部位が連通部6であり、各破線の外側の部位が一般部7である。
In other words, the
本実施形態のインナーフィン12は、第1板状部材100を波状に折り曲げるローラ成形工程内に、プレス工程を追加することにより形成されている。具体的には、第1板状部材100にローラ加工を施して波状に折り曲げる途中に、プレス加工を施すことにより、波状に形成されたインナーフィン12の一部が徐々に押し潰されて、チューブ長手方向一側(図6の紙面左側)の傾斜部61が形成される。
The
そして、ローラ成形工程中に、第1板状部材100を予め定めた基準時間、予め定めたプレス力でプレスすることで、連通部形成部60が形成される。その後、プレス加工を終了ことで、第1板状部材100の高さ方向の長さが徐々に長くなり、チューブ長手方向他側(図6の紙面右側)の傾斜部61が形成される。
And the communicating
以上説明したように、本実施形態のチューブ1では、連通部6において、空気流れ下流側の隙間5によって形成される冷媒通路(連通路)における通路断面積を、空気流れ上流側の隙間5によって形成される冷媒通路における通路断面積よりも大きくしている。これによれば、筒状部材10内において乾き度が大きくなる空気流体流れ下流側部位の冷媒通路ほど、通路断面積を大きくすることができる。このため、チューブ1の筒状部材10内に隙間5を設けることによる冷媒攪拌効果を最適に発揮させることができるので、熱交換効率を確実に向上させることができる。
As described above, in the
また、本実施形態では、連通部6を、インナーフィン12を構成する第1板状部材100のローラ成形工程中にプレス工程を追加することにより形成している。これによれば、ローラ成形工程とは別にプレス工程を設ける場合と比較して、製造工数を低減することができる。このため、生産性の悪化を抑制しつつ、チューブ1に連通部6を設けることができる。
Moreover, in this embodiment, the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図7に基づいて説明する。本第2実施形態は、上記第1実施形態と比較して、筒状部材10の連通部6の構成が異なるものである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This 2nd Embodiment differs in the structure of the
図7に示すように、本実施形態では、筒状部材10の空気流れ方向に直交する断面において、連通部6と一般部7とが、チューブ長手方向に直交する壁部62によって接続されている。すなわち、連通部6において、インナーフィン12のチューブ長手方向両端部の頂部14が、チューブ長手方向に直交するように折り曲げられている。なお、図7に示す筒状部材10において、2本の破線の間の部位が連通部6であり、各破線の外側の部位が一般部7である。
As shown in FIG. 7, in this embodiment, in the cross section orthogonal to the air flow direction of the
本実施形態のインナーフィン12は、第1板状部材100を波状に折り曲げるローラ成形工程の後、波状に折り曲げられた第1板状部材100の一部にプレス加工を施すプレス工程を実施することにより形成されている。すなわち、第1板状部材100にローラ加工を施して波状に折り曲げた後、波状に折り曲げられた第1板状部材100の一部にプレス加工を施すことにより、インナーフィン12の一部が押し潰されて、連通部形成部60が形成される。このとき、インナーフィン12において、連通部形成部60とその他の部位とは、矩形波の立ち上がりのように直線的に接続されている。
The
その他の構成は、第1実施形態と同様である。したがって、本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 Other configurations are the same as those of the first embodiment. Therefore, according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図8に基づいて説明する。本第3実施形態は、上記第1実施形態と比較して、チューブ1の構成が異なるものである。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the
図8に示すように、チューブ1の連通部6において、インナーフィン12には、当該インナーフィン12の両側の細流路4同士を連通させる貫通孔65が形成されている。本実施形態では、貫通孔65は、インナーフィン12の頂部14に設けられている。また、貫通孔65は、円形状に形成されている。
As shown in FIG. 8, in the
この貫通孔65を介して、隣り合う細流路4同士が連通している。したがって、本実施形態の貫通孔65が、本発明の連通路を構成している。
Adjacent
連通部6において、空気流れ方向下流側に形成される貫通孔65の大きさは、空気流れ方向上流側に形成される貫通孔65の大きさよりも大きい。すなわち、連通部6において、空気流れ下流側の貫通孔65ほど、孔径が大きい。したがって、連通部6において、空気流れ方向下流側の貫通孔65によって形成される冷媒通路(連通路)における通路断面積は、空気流れ方向上流側の貫通孔65によって形成される冷媒通路(連通路)における通路断面積よりも大きくなっている。
In the
以上説明したように、本実施形態のチューブ1では、連通部6において、空気流れ下流側の貫通孔65における通路断面積を、空気流れ上流側の貫通孔65における通路断面積よりも大きくしている。これによれば、筒状部材10内において乾き度が大きくなる空気流体流れ下流側部位の冷媒通路ほど、通路断面積を大きくすることができるので、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
As described above, in the
ところで、インナーフィン12の頂部14は、筒状部材10の内側面に接合されているので、熱交換面積の増大に寄与していない。これに対し、本実施形態では、インナーフィン12における熱交換面積の増大に寄与していない頂部14に、貫通孔65を形成しているため、貫通孔65により熱交換面積が減少することを抑制できる。このため、熱交換効率を効果的に向上させることができる。
By the way, since the
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、例えば以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows, for example, within a range not departing from the gist of the present invention.
(1)上記第1、第2実施形態では、チューブ1の筒状部材10を、幅方向一端部にカシメ部11bを有するように構成した例について説明したが、筒状部材10の構成はこれに限定されない。例えば、筒状部材10を、押出成形等によりカシメ部11bを有さないように構成してもよい。
(1) In the first and second embodiments described above, the example in which the
(2)上記第3実施形態では、円形状の貫通孔65を、インナーフィン12の頂部14に形成した例について説明したが、貫通孔65の構成はこれに限定されない。例えば、インナーフィン12における隣り合う頂部14同士を接続する平板部(傾斜面)に、貫通孔65を形成してもよい。また、貫通孔65を、楕円形状や四角形等の多角形状に形成してもよい。
(2) In the third embodiment, the example in which the circular through
4 細流路
5 隙間(連通路)
6 連通部
10 筒状部材
12 インナーフィン
40 冷媒流路(熱媒体流路)
4
6
Claims (4)
前記筒状部材内部に設けられるとともに、前記熱媒体流路を複数の細流路(4)に仕切るインナーフィン(12)とを備え、
前記筒状部材の長手方向の一部には、隣り合う前記細流路同士を連通させる連通路(5、65)が複数形成された連通部(6)が設けられており、
前記連通部において、前記外部流体の流れ方向下流側の前記連通路における通路断面積が、前記外部流体の流れ方向上流側の前記連通路における通路断面積よりも大きい熱交換器用チューブ。 A tubular member (10) formed in a flat shape with a cross-sectional shape extending along the flow direction of the external fluid, while forming a heat medium flow path (40) through which the heat medium flows,
An inner fin (12) provided inside the cylindrical member and partitioning the heat medium flow path into a plurality of narrow flow paths (4),
A communication portion (6) in which a plurality of communication passages (5, 65) for communicating the adjacent narrow flow paths are formed is provided in a part of the cylindrical member in the longitudinal direction,
In the communication portion, the heat exchanger tube has a passage cross-sectional area in the communication passage on the downstream side in the flow direction of the external fluid larger than a cross-sectional area in the communication passage on the upstream side in the flow direction of the external fluid.
前記インナーフィンは、波状に形成されており、
前記インナーフィンの前記波状の頂部(14)は、前記筒状部材における前記二つの扁平面の内側面にそれぞれ接合されており、
前記連通部において、前記インナーフィンの前記頂部と前記筒状部材の前記扁平面の内側面との間には、隙間(5)が形成されており、
前記連通路は、前記隙間により構成されており、
前記筒状部材の長手方向と前記外部流体の流れ方向との双方に直交する方向を、高さ方向とし、
前記隙間における前記高さ方向の長さを、隙間高さ(H)としたとき、
前記連通部において、前記外部流体の流れ方向下流側の前記隙間における前記隙間高さが、前記外部流体の流れ方向上流側の前記隙間における前記隙間高さよりも大きい請求項1に記載の熱交換器用チューブ。 The cylindrical member has two flat surfaces (11p) facing each other across the heat medium flow path,
The inner fin is formed in a wave shape,
The wave-like tops (14) of the inner fins are respectively joined to the inner surfaces of the two flat surfaces of the cylindrical member,
In the communication portion, a gap (5) is formed between the top portion of the inner fin and the inner surface of the flat surface of the cylindrical member,
The communication path is constituted by the gap,
The direction perpendicular to both the longitudinal direction of the cylindrical member and the flow direction of the external fluid is the height direction,
When the length of the gap in the height direction is the gap height (H),
2. The heat exchanger according to claim 1, wherein, in the communication portion, the gap height in the gap on the downstream side in the flow direction of the external fluid is larger than the gap height in the gap on the upstream side in the flow direction of the external fluid. tube.
前記インナーフィンは、波状に形成されており、
前記インナーフィンの前記波状の頂部(14)は、前記筒状部材における前記二つの扁平面の内側面にそれぞれ接合されており、
前記連通部において、前記インナーフィンには、前記インナーフィンの両側の前記細流路同士を連通させる貫通孔(65)が形成されており、
前記連通路は、前記貫通孔により構成されており、
前記連通部において、前記外部流体の流れ方向下流側に形成される前記貫通孔の大きさが、前記外部流体の流れ方向上流側に形成される前記貫通孔の大きさよりも大きい請求項1に記載の熱交換器用チューブ。 The cylindrical member has two flat surfaces (11p) facing each other across the heat medium flow path,
The inner fin is formed in a wave shape,
The wave-like tops (14) of the inner fins are respectively joined to the inner surfaces of the two flat surfaces of the cylindrical member,
In the communication portion, the inner fin is formed with a through hole (65) for communicating the narrow channels on both sides of the inner fin.
The communication path is constituted by the through hole,
The size of the through hole formed on the downstream side in the flow direction of the external fluid in the communication portion is larger than the size of the through hole formed on the upstream side in the flow direction of the external fluid. Tube for heat exchanger.
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