JP2518259Y2

JP2518259Y2 - 積層型熱交換器

Info

Publication number: JP2518259Y2
Application number: JP1991021752U
Authority: JP
Inventors: 美章古賀
Original assignee: カルソニック株式会社
Priority date: 1991-03-13
Filing date: 1991-03-13
Publication date: 1996-11-27
Anticipated expiration: 2006-03-13
Also published as: JPH04115286U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案に係る積層型熱交換器
は、例えば自動車用空気調和装置に組み込んで、空気を
冷却するエバポレータとして利用するもので、本考案
は、この様な熱交換器に於ける流体の流れの均一化によ
り、性能向上を図るものである。

【０００２】

【従来の技術】空気調和装置には、内部で冷媒を蒸発さ
せ、外部を流通する空気を冷却するエバポレータが組み
込まれている。

【０００３】この様な、空気調和装置に組み込まれ、エ
バポレータとして使用される熱交換器として従来から、
例えば特開昭６２−７９８号公報に記載されている様
な、複数枚の金属板を互いに積層して成る、所謂積層型
熱交換器が知られている。

【０００４】この積層型熱交換器は、図６に示す様に、
それぞれが２枚の金属板１、１を最中状に組み合わせて
成るユニット２、２を複数個、互いに積層する事で構成
されている。各金属板１、１には、図７〜８に示す様
に、各金属板１、１の全周を囲む平坦部３と、この平坦
部３の内側にＵ字形に形成された浅い第一凹部４と、こ
の第一凹部４の両端に形成された深い第二、第三凹部
５、６と、第二、第三凹部５、６の中央部に形成された
通孔７、８とを設けている。又、第一凹部４の内側には
複数の凸部９、９を設けて、この第一凹部４の内側に於
ける冷媒等の流体の流れを乱す様にしている。

【０００５】積層型熱交換器を構成する複数のユニット
２、２は、それぞれ上述の様な形状を有する金属板１を
２枚、各金属板１、１の平坦部３同士を突き合わせ、最
中状に組み合わせる事で構成されており、第一凹部４に
より囲まれるＵ字形の部分を、流体を流す扁平管部１２
とし、第二、第三凹部５、６により囲まれる部分を、入
口側タンク、或は出口側タンクの一部として機能させる
様にしている。

【０００６】上述の様なユニット２、２は、図６に示す
様に複数個、各ユニット２、２を構成する金属板１、１
の第二、第三凹部５、６の外面同士を突き合わせる事で
積層し、第二、第三凹部５、６により構成される１対の
空間の内の一方の空間に入口管１０を、他方の空間に出
口管１１を、それぞれ接続している。

【０００７】この様に複数のユニット２、２を積層した
状態で、隣り合うユニット２、２の扁平管部１２、１２
の間には、コルゲート型のフィン１３、１３を挟持して
コア部とし、隣り合う扁平管部１２、１２の間を流れる
空気等の流体と、各扁平管部１２、１２の内側を流れる
冷媒等の流体との間の熱交換が良好に行なわれる様にし
ている。

【０００８】積層型熱交換器は、上述の様に構成され、
造られる為、例えばエバポレータとして使用する場合、
入口管１０から、入口側タンクとして機能する一方の空
間に気液混相状態の冷媒を送り込むと、この冷媒は、複
数のユニット２、２の扁平管部１２、１２を流れる間
に、扁平管部１２、１２の外に設けたフィン１３、１３
の間を流通する空気との間で熱交換を行なう事により蒸
発してから、出口側タンクとして機能する他方の空間に
送られ、出口管１１を通じて排出される。

【０００９】ところで、上述の様に構成され作用する積
層型熱交換器の製造を容易にする為、２枚の金属板を重
ね合わせて成るユニットとタンクとを別体とする事が、
特開昭６１−２７４９６号公報に開示されている。

【００１０】即ち、図６〜８に示した従来構造の場合、
各ユニット２、２の端部にタンクを一体に形成する為、
各ユニット２、２を構成する金属板１、１の端部に深い
第二、第三凹部５、６を形成しているが、これら第二、
第三凹部５、６を形成する為のプレス作業は、浅い第一
凹部４を形成するのと同時に行なう必要がある為、プレ
ス作業の際に大きな力が必要となり、金属板１をプレス
成形する為の設備が大型化して、設備費が嵩む事が避け
られない。

【００１１】この様な問題を解決する為、タンク別体型
の積層型熱交換器の場合、図９〜１１に示す様に、一端
縁に互いに間隔をあけて１対の突出部１４ａ、１４ｂを
形成した金属板１５の片面にＵ字形の凹部１６を、この
凹部１６の両端を上記１対の突出部１４ａ、１４ｂの端
縁に迄連続させた状態で形成している。上記凹部１６の
内側には多数の突起１７、１７を形成し、凹部１６によ
り構成される折り返し流路１８の内側を流れる冷媒等の
流体の流れを乱し、この流体と金属板１５との間の熱交
換が効率良く行なわれる様にしている。

【００１２】この様な凹部１６や突起１７、１７を有す
る金属板１５は、特開平２−１６９１２７号公報に示さ
れている様に、長尺な金属板を１対のロールの間を通過
させる事で、上記凹部１６や突起１７、１７を成形した
後、上記長尺な金属板の適当箇所を切断する事で造れる
為、製造装置が比較的簡単なもので済む様になる。

【００１３】そして、この様な金属板１５を用いて造
る、タンク別体型の積層型熱交換器の場合、この金属板
１５、１５を２枚１組とし、互いの凹部１６、１６同士
を対向させた状態で最中状に重ね合わせて互いに液密に
接合する事により、Ｕ字形の折り返し流路１８と、この
折り返し流路１８の両端に位置して端縁部から突出した
１対の接合部１９ａ、１９ｂとを有する素子２０、２０
とする。

【００１４】そして、複数の素子２０、２０のそれぞれ
の接合部１９ａ、１９ｂを、第一、第二のタンク２１、
２２の側面にそれぞれ形成した、スリット状の接続孔２
３、２３に挿入すると共に、各接合部１９ａ、１９ｂの
外周面と各接続孔２３、２３の内周縁とを互いに液密に
ろう付け接合する。各タンク２１、２２は、それぞれ図
９に示す様な座板３３とタンク本体３４とを組み合わ
せ、互いに液密にろう付けする事で構成されており、上
記接続孔２３、２３は、座板３３の底面に形成されてい
る。これと共に、隣り合う素子２０、２０の間にフィン
（図示せず）を設けてコア部を構成する。

【００１５】上記第一のタンク２１の内側は、中間部に
固定した隔壁２４により仕切る事で、入口室２５と出口
室２６とに分割し、入口室２５の側に流体送り込み口２
７を、出口室２６の側に流体取り出し口２８を、それぞ
れ設けている。

【００１６】上述の様に構成されるタンク別体型の積層
型熱交換器の場合、第一、第二のタンク２１、２２と複
数の素子２０、２０に設けた折り返し流路１８とから成
る空間の内側を、図１２に示す様に、第一、第二、第
三、第四の四室に分割する事が出来る。

【００１７】即ち、第一のタンク２１の片半部（図１０
の左半部）に存在する入口室２５と一部（同図の左半
分）の素子２０、２０の上流側半部とから成る第一室２
９と、この第一室２９の下流側に設けられ、上記一部の
素子２０、２０の下流側半部と第二のタンク２２の片半
部（同図の左半部）とから成る第二室３０と、この第二
室３０の下流側（同図の右側）に設けられ、第二のタン
ク２２の他半部（同図の右半部）と残部（同図の右半
分）の素子２０、２０の上流側半部とから成る第三室３
１と、この第三室３１の下流側に設けられ、第一のタン
ク２１の他半部（同図の右半部）と残部の素子２０、２
０の下流側半部とから成る第四室３２とである。

【００１８】この様な第一〜第四室２９〜３２に分割さ
れる積層型熱交換器に、図１２に矢印ａで示す様に、流
体送り込み口２７から冷媒等の流体を送り込むと、この
流体は、同図に矢印ｂで示す様に第一室２９内を流れ、
一部の素子２０、２０の折り返し流路１８の折り返し部
分を、同図に矢印ｃで示す様に流れて、第二室３０に進
入する。

【００１９】第二室３０内を矢印ｄで示す様に流れ、こ
の第二室３０の下流側端部に迄流れた流体は、次いで、
第二のタンク２２内を、この第二のタンク２２の軸方向
に亙って図１２の矢印ｅ方向に流れて、第三室３１内に
進入した後、この第三室３１を構成する残部の素子２
０、２０の折り返し流路１８内を、同図に矢印ｆで示す
様に流れる。

【００２０】更に流体は、同図に矢印ｇで示す様に、残
部の素子２０、２０の折り返し流路１８の折り返し部分
を流れて、第四室３２に進入し、この第四室３２内を矢
印ｈで示す様に流れる。

【００２１】そして、この第四室３２の下流側端部に存
在する、第一のタンク２１の他半部（図１０の右半部）
に迄流れた流体は、次いで流体取り出し口２８から、同
図に矢印ｉで示す様に流出する。

【００２２】

【考案が解決しようとする課題】ところが、上述の様に
構成され作用する、特開平２−１６９１２７号公報に開
示された積層型熱交換器の場合も、依然として、次に述
べる様な解決すべき問題点が存在する。

【００２３】即ち、互いに平行な複数の流路（折り返し
流路１８に相当する。）を有する熱交換器に、十分な性
能を発揮させる為には、各流路内を流れる流体の量が均
一である事が必要であり、互いに平行な複数の流路の内
の一部に多量の流体が流れ、残りの流路に流れる流体の
量が少なくなった場合、熱交換器全体としての熱交換量
が確保出来ず、熱交換器の性能が悪くなってしまう。

【００２４】これに対し、前述の様に構成され作用する
積層型熱交換器の場合、必ずしも各流路内を流れる流体
の量を均一化する事が出来ない。

【００２５】例えば、第二室３０の下流端に達した流体
が、図１２に矢印ｅで示す様に流れて、第三室３１の上
流端に達する際、矢印ｅ方向に流れる流体の圧力は下流
側程高くなる為、第三室３１を構成する複数の折り返し
流路１８に送り込まれる流体の量は、図１３に示す様
に、下流側（図１０、１３の右側）に存在する折り返し
流路１８程多くなってしまう。

【００２６】特に、タンク別体型の積層型熱交換器の場
合、前記図６〜８に示した、タンク一体型のものに比べ
て、内側を流体が矢印ｅ方向に流れる第二のタンク２２
の内側が、比較的平滑である為、流量が偏る傾向が著し
い。

【００２７】流量の偏りを解消する為には、第一のタン
ク２１の入口室２５に通じる流体送り込み口２７の取付
位置や流路面積、出口室２６に通じる流体取り出し口２
８の取付位置や流路面積を工夫したり、或は第一のタン
ク２１内に固定する隔壁２４の位置を工夫する事で、或
る程度対応する事は出来るが、素子２０、２０の積層数
を多くした、比較的大型の熱交換器の場合、これらの処
置では十分に流量の偏りを少なくする事が出来ない。

【００２８】本考案の積層型熱交換器は、上述の様な不
都合を解消するものである。

【００２９】

【課題を解決する為の手段】本考案の積層型熱交換器
は、前述したタンク別体型の積層型熱交換器と同様、一
端縁に、互いに間隔をあけて１対の突出部を形成した金
属板の片面にＵ字形の凹部を、この凹部の両端を上記１
対の突出部の端縁に迄連続させた状態で形成すると共
に、この金属板を２枚１組とし、互いの凹部同士を対向
させた状態で最中状に重ね合わせて互いに液密に接合す
る事により、Ｕ字形の折り返し流路と、この流路の両端
に位置して端縁部から突出した１対の接合部とを有する
素子とし、複数の素子のそれぞれの接合部を、第一、第
二のタンクの側面にそれぞれ形成したスリット状の接続
孔に挿入して、各接合部の外周面と各接続孔の内周縁と
を互いに液密に接合すると共に、隣り合う素子の間にフ
ィンを設け、中間部を隔壁により仕切った第一のタンク
の一方の側に流体送り込み口を、他方の側に流体取り出
し口を、それぞれ設ける事で構成されている。

【００３０】更に、本考案の積層型熱交換器に於いて
は、上記第一、第二のタンクの少なくとも一方の内側
で、流体が当該タンクの軸方向に流れる複数部分に、そ
れぞれの部分でこのタンクの内側流路面積を絞る、互い
に異なった絞り流路面積を有する絞り板を固定すると共
に、この絞り板の外周縁と上記タンクとの間に凹凸係合
部を設け、この凹凸係合部を絞り板の設置個所ごとに異
ならせる事で、絞り板の誤組み付け防止を図った事を特
徴としている。

【００３１】

【作用】上述の様に構成される本考案の積層型熱交換器
により、熱交換器の内部を流れる冷媒等の流体と熱交換
器の外部を流れる空気等の流体との間で熱交換を行なう
際の作用自体は、前述した従来の積層型熱交換器の場合
と同様である。

【００３２】但し、本考案の積層型熱交換器の場合、第
一、第二のタンクの少なくとも一方の内側に設けた複数
の絞り板により、複数の素子の折り返し流路内を流れる
流体の量を均一化する事が出来、熱交換器の性能向上を
図れる。

【００３３】更に、絞り板の外周縁と上記タンクとの間
に凹凸係合部を設け、この凹凸係合部を絞り板の設置個
所ごとに異ならせる事で、絞り板の誤組み付け防止を図
っている為、それぞれが異なった絞り流路面積を有する
絞り板の組み付け順序を間違えて、上記流体の流れの均
一化を図れなかったり、かえって流れを不均一にしたり
する事がなくなる。

【００３４】

【実施例】本考案の積層型熱交換器の構造は、タンクの
一部に絞り板を組み付ける以外、前述した特開平２−１
６９１２７号公報に開示された積層型熱交換器と同様で
ある為、重複する説明を省略し、以下本考案の特徴部分
に就いて説明する。

【００３５】第二のタンク２２の下流側半部で、第三室
３１の上流側端部を構成する部分の内側には、この第二
のタンク２２の内側流路面積を絞る複数枚の絞り板３
５、３５を固定している。

【００３６】この絞り板３５は、アルミニウム合金等、
積層型熱交換器を構成する金属と同じ材質により造られ
ており、その外周縁形状は、図１に示す様に、上記第二
のタンク２２の内周面形状と一致させて、絞り板３５を
第二のタンク２２の内側に、がたつきなく固定出来る様
にしている。

【００３７】各絞り板３５の中央部には、図２（Ａ）に
示す様な打ち抜き孔３６、或は同図（Ｂ）に示す様なバ
ーリング孔３７を形成する事で、第二のタンク２２の途
中で、絞り板３５を形成した部分の流路面積を絞ってい
る。

【００３８】又、上述の様に、第二のタンク２２の下流
側半部に固定された複数枚の絞り板３５、３５の絞り流
路面積は、下流側の絞り板３５の流路面積程、上流側の
絞り板３５の流路面積よりも狭くする事で、上流側の折
り返し流路１８内に送り込まれる流体の量と、下流側の
折り返し流路１８内に送り込まれる流体の量とが、ほぼ
等しくなる様にしている。

【００３９】これと共に、各絞り板３５、３５の外周縁
と上記第二のタンク２２との間に凹凸係合部を設け、こ
の凹凸係合部を絞り板３５、３５の設置個所ごとに異な
らせる事で、絞り板３５、３５の誤組み付け防止を図っ
ている。

【００４０】この誤組み付け防止用の凹凸係合部として
は、例えば図３（Ａ）〜（Ｃ）に示す様に、各絞り板３
５の外周縁に突起３９を形成すると共に、上記第二のタ
ンク２２の側に、この突起３９を丁度嵌合させられるだ
けの大きさを有する、係合孔を形成する事が考えられ
る。上記突起３９と係合孔との位置は、各絞り板３５の
絞り流路面積を変えるのに伴なって異ならせる。この
為、各絞り板３５を、本来組み付ける部分とは異なる部
分に組み付ける事が出来なくなる。

【００４１】尚、絞り板３５と同じ外周形状を有する隔
壁２４に就いても、図３（Ｄ）に示す様に、各絞り板３
５とは異なる位置に突起３９を形成すれば、隔壁２４を
設置すべき部分に絞り板３５を組み付ける恐れがなくな
る。

【００４２】又、図４（Ａ）（Ｂ）に示す様に、各絞り
板３５の同じ位置に突起３９を形成すると共に、各絞り
板３５の板厚を、各絞り板３５の絞り流路面積を変える
のに伴なって異ならせても良い。第二のタンク２２の所
定部位には、各絞り板３５の板厚に応じた係合孔が形成
されているので、各絞り板３５を、本来組み付ける部分
とは異なる部分に組み付けようとした場合には、組み付
けられなかったり、或は突起３９と係合孔との間に大き
ながたつきを生じる。

【００４３】更に、図５（Ａ）（Ｂ）に示す様に、各絞
り板３５の同じ位置に突起３９を形成すると共に、各突
起３９の幅寸法を、各絞り板３５の絞り流路面積を変え
るのに伴なって異ならせても良い。第二のタンク２２の
所定部位には、各突起３９の幅寸法に応じた係合孔が形
成されているので、各絞り板３５を、本来組み付ける部
分とは異なる部分に組み付けようとした場合には、組み
付けられなかったり、或は突起３９と係合孔との間に大
きながたつきを生じる。

【００４４】上述の様に第二のタンク２２の下流側半部
に複数枚の絞り板３５、３５を固定した本考案の積層型
熱交換器により、冷媒等、熱交換器の内部を流れる流体
と、空気等、熱交換器の外部を流れる流体との間で熱交
換を行なう際の作用自体は、前述した先考案に係る積層
型熱交換器の場合と同様である。

【００４５】但し、本考案の積層型熱交換器の場合、第
二のタンク２２の内側に設けた絞り板３５、３５によ
り、複数の素子２０、２０の折り返し流路１８（図９）
内を流れる冷媒等の流体の量を均一化する事が出来、熱
交換器の性能向上を図れる。

【００４６】即ち、第二室３０の下流端に達した流体
が、図１２に矢印ｅで示す様に流れて、第三室３１の上
流端に達する際、この上流端部分に設けた第二のタンク
２２内の絞り板３５、３５の作用により、上記流体は、
第二のタンク２２の下流側には送られにくくなる。

【００４７】従って、各絞り板３５、３５に形成する打
ち抜き孔３６或はバーリング孔３７の開口面積を適当に
調節すれば、各絞り板３５、３５の上流側部分で折り返
し流路１８内に送り込まれる流体の量と、各絞り板３
５、３５の下流側部分で折り返し流路１８内に送り込ま
れる流体の量とをほぼ等しくして、熱交換器の性能を最
大限に引き出す事が可能となる。

【００４８】更に、各絞り板３５、３５の外周縁に形成
した突起３９と上記第二のタンク２２に形成した係合孔
とにより構成される凹凸係合部を、絞り板３５、３５の
設置個所ごとに異ならせる事で、絞り板３５、３５の誤
組み付け防止を図っている為、それぞれが異なった絞り
流路面積を有する絞り板３５、３５の組み付け順序を間
違えて、上記流体の流れの均一化を図れなかったり、か
えって流れを不均一にしたりする事がなくなる。

【００４９】尚、タンクがコア部の上に存在するか下に
存在するかは問わない。

【００５０】

【考案の効果】本考案の積層型熱交換器は、以上に述べ
た通り構成され作用するが、積層型熱交換器を構成す
る、互いに並列な複数の流路中に流れる流体の量を、ほ
ぼ等しくする事が出来て、熱交換器の性能向上を図る事
が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱交換器の下端部に位置する第二のタンクの下
流側半部に絞り板を設けた状態を示す、図１２のＡ−Ａ
断面に相当する略縦断面図。

【図２】絞り板の形状の２例を示す斜視図。

【図３】互いに突起形成位置を異ならせた絞り板及び隔
壁の４例を示す図。

【図４】互いに厚さを異ならせた絞り板の２例を示す
図。

【図５】互いに幅寸法の異なる突起を形成した絞り板の
２例を示す図。

【図６】従来の積層型熱交換器を示す正面図

【図７】この熱交換器を構成する金属板の側面図。

【図８】図７のＢ−Ｂ断面図。

【図９】従来の熱交換器の第２例を示す部分分解斜視
図。

【図１０】同じく組み立てた状態を示す底面図。

【図１１】同じく側面図。

【図１２】流体の流れを示す略斜視図。

【図１３】流体が偏って流れる状態を示す、図１と同様
の図。

【符合の説明】

１金属板２ユニット３平坦部４第一凹部５第二凹部６第三凹部７通孔８通孔９凸部１０入口管１１出口管１２扁平管部１３フィン１４ａ突出部１４ｂ突出部１５金属板１６凹部１７突起１８折り返し流路１９ａ接合部１９ｂ接合部２０素子２１第一のタンク２２第二のタンク２３接続孔２４隔壁２５入口室２６出口室２７流体送り込み口２８流体取り出し口２９第一室３０第二室３１第三室３２第四室３３座板３４タンク本体３５絞り板３６打ち抜き孔３７バーリング孔３８切り欠き３９突起

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】一端縁に、互いに間隔をあけて１対の突
出部を形成した金属板の片面にＵ字形の凹部を、この凹
部の両端を上記１対の突出部の端縁に迄連続させた状態
で形成すると共に、この金属板を２枚１組とし、互いの
凹部同士を対向させた状態で最中状に重ね合わせて互い
に液密に接合する事により、Ｕ字形の折り返し流路と、
この流路の両端に位置して端縁部から突出した１対の接
合部とを有する素子とし、複数の素子のそれぞれの接合
部を、第一、第二のタンクの側面にそれぞれ形成したス
リット状の接続孔に挿入して、各接合部の外周面と各接
続孔の内周縁とを互いに液密に接合すると共に、隣り合
う素子の間にフィンを設け、中間部を隔壁により仕切っ
た第一のタンクの一方の側に流体送り込み口を、他方の
側に流体取り出し口を、それぞれ設ける事で構成された
積層型熱交換器に於いて、上記第一、第二のタンクの少
なくとも一方の内側で、流体が当該タンクの軸方向に流
れる複数部分に、それぞれの部分でこのタンクの内側流
路面積を絞る、互いに異なった絞り流路面積を有する絞
り板を固定すると共に、この絞り板の外周縁と上記タン
クとの間に凹凸係合部を設け、この凹凸係合部を絞り板
の設置個所ごとに異ならせる事で、絞り板の誤組み付け
防止を図った事を特徴とする積層型熱交換器。