JP2569248Y2 - タンク別体型の積層型熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、冷媒が流通する熱交換
通路を有するチューブエレメントを複数枚積層すると共
に、各チューブエレメントに設けられ前記熱交換通路に
冷媒を案内する冷媒入口部を入口側タンクに接続し、前
記熱交換通路から冷媒を取り出す冷媒出口部を出口側タ
ンクに接続して構成されるタンク別体型の積層型熱交換
器の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車用空気調和装置の冷房サ
イクルには、コンプレッサにより圧縮された高温・高圧
の冷媒を凝縮するためのコンデンサや、膨張弁により断
熱膨張された低温・低圧の冷媒を蒸発するためのエバポ
レータ等の熱交換器が組み込まれている。前記エバポレ
ータでは、冷媒と車室内に吹き出す空気との間で熱交換
を行うことにより、この空気を冷却するようになってい
る。これら熱交換器には、その構造より種々の型式のも
のがあるが、その一つとして、タンク別体型の積層型熱
交換器がある（実開平３−１１５３６３号公報、実開平
３−１１５３６５号公報参照）。

【０００３】エバポレータとして使用されるタンク別体
型の積層型熱交換器１０は、図５に示すように、チュー
ブエレメント１１を複数枚積層すると共に、各チューブ
エレメント１１の冷媒入口部１２を入口側タンク１４に
接続し、冷媒出口部１３を出口側タンク１５に接続し、
更に、各チューブエレメント１１の外面間にフィン１６
を介装させることにより構成されている。

【０００４】各チューブエレメント１１は、図６に示す
ように、片面に凹部１７が形成されたプレート１８を２
枚１組として、互いの凹部１７を対向させて外周部を接
合することにより形成されている。凹部１７を対向させ
ることによって、チューブエレメント１１内には、冷媒
が流通する熱交換通路１９が形成されている。尚、この
図６では、左右対称の一方のプレート１８のみを図示し
てある。各プレート１８の略中央部分には仕切部２０が
設けられている。この仕切部２０によって、前記熱交換
通路１９は、空気の流れ方向に沿って前後に区画され、
略「逆Ｕ字」の形状を有している。チューブエレメント
１１には、液冷媒を熱交換通路１９に案内するための冷
媒入口部１２と、蒸発後のガス冷媒を熱交換通路１９か
ら取り出すための冷媒出口部１３とが設けられている。

【０００５】図６及び図７に示すように、冷媒入口部１
２は、入口側タンク１４に形成した入口側差込穴２１に
挿通され、ろう付け２３等の手段によりこの入口側タン
ク１４に固着されている。同様に、冷媒出口部１３は、
出口側タンク１５に形成した出口側差込穴２２に挿通さ
れ、ろう付け２３等の手段によりこの出口側タンク１５
に固着されている。

【０００６】このように構成される積層型エバポレータ
における冷媒は、例えば図８に示すように流れる。入口
パイプ２４から入口側タンク１４に流入した液冷媒は、
当該タンク１４に固着されたチューブエレメント１１の
熱交換通路１９に冷媒入口部１２を通って流入し、熱交
換通路１９を流れる間に若干蒸発し、冷媒出口部１３を
通って出口側タンク１５に至る。この出口側タンク１５
は図中左手前側の入口側タンク１４と連通しており、こ
の入口側タンク１４に流入した気液混合冷媒は、当該タ
ンク１４に固着されたチューブエレメント１１の熱交換
通路１９に冷媒入口部１２を通って流入し、熱交換通路
１９を流れる間に蒸発してガス冷媒となる。そして、こ
のガス冷媒は、冷媒出口部１３を通って出口側タンク１
５に至り、これに接続された出口パイプ２５から取り出
されて、コンプレッサに再び吸引される。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】タンク別体型の積層型
熱交換器１０は、比較的大型の熱交換器に適用される場
合が多く、この場合には、タンク１４、１５も必然的に
大型となることから、入口パイプ２４が接続された入口
側タンク１４内での分流は一般的に悪く、タンク１４に
流入した冷媒は、図８のハッチングで示すように、各チ
ューブエレメント１１に均一に流下せず、両端寄りのチ
ューブエレメント１１に偏って流れ易くなる。このた
め、両端寄りでは温度が比較的低く、中央部分では温度
が比較的高くなるという温度分布のばらつきが生じ、熱
交換器における熱交換効率が悪くなるとい問題があっ
た。

【０００８】入口側タンク１４内での分流を良くして熱
交換器での温度分布の均一化を図るために、入口側タン
ク１４内に分流対策用のプレート等を設けた積層型熱交
換器もある。しかしながら、このように構成すると、分
流対策用プレート等が別途必要となるため、部品点数の
増加を招き、熱交換器の重量の増加や、コストの上昇を
も招くという欠点がある。

【０００９】また、チューブエレメント１１の冷媒入口
部１２の大きさを変え、この冷媒入口部１２の通気抵抗
を変えることにより、タンク１４内の冷媒を各チューブ
エレメント１１に均一に流下させるようにした積層型熱
交換器もある。しかしながら、冷媒入口部１２の大きさ
を変えると、これに伴って入口側差込穴２１の大きさも
変えなければならないため、チューブエレメント１１や
タンク１４の製造が繁雑となり、また、チューブエレメ
ント１１をタンク１４に組み付ける際の作業性も悪くな
るという欠点がある。

【００１０】本考案者は、タンク別体型の積層型熱交換
器の特徴であるチューブエレメント１１とタンク１４と
の間の絞り部分である冷媒入口部１２に着目し、この冷
媒入口部１２の通気抵抗が異なるチューブエレメント１
１を適切な配列でタンク１４に固着することによって入
口側タンク１４内での分流を良くし、かつ、入口側差込
穴２１に対する冷媒入口部１２の固着面を同一形状とす
ることによって製造上の簡素化や組み付け作業性の向上
を図ったタンク別体型の積層型熱交換器を完成するに至
った。

【００１１】そこで、本考案は、入口側タンクに流入し
た冷媒をこのタンクに接続された複数のチューブエレメ
ントに均一に流下させることができ、かつ、簡素な構造
を有するタンク別体型の積層型熱交換器を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本考案は、冷媒が流通する熱交換通路を有するチュー
ブエレメントを複数枚積層すると共に、各チューブエレ
メントに設けられ前記熱交換通路に冷媒を案内する冷媒
入口部を入口側タンクに接続し、前記熱交換通路から冷
媒を取り出す冷媒出口部を出口側タンクに接続して構成
されるタンク別体型の積層型熱交換器であって、前記チ
ューブエレメントを、片面に凹部が形成されたプレート
を２枚１組として、互いの凹部を対向させて外周部を接
合することにより形成し、前記冷媒入口部を前記入口側
タンクに形成された入口側差込穴に挿通してこのタンク
に固着し、前記冷媒出口部を前記出口側タンクに形成さ
れた出口側差込穴に挿通してこのタンクに固着してなる
積層型熱交換器において、前記冷媒入口部内の冷媒通路
に設けた抵抗部の大きさが異なり、かつ、前記入口側差
込穴に対する前記冷媒入口部の固着面が同一形状を有す
る少なくとも第１と第２の２種類のプレートを有し、こ
の少なくとも２種類の第１、第２プレートを組み合わせ
ることにより、前記冷媒入口部内の前記冷媒通路の断面
積が異なる少なくとも３種類のチューブエレメントを形
成し、これら少なくとも３種類のチューブエレメント
を、前記入口側タンクに流入した冷媒が均一に分流する
ように配置して前記入口側タンクに固着したことを特徴
とするタンク別体型の積層型熱交換器である。

【００１３】また、前記抵抗部は、プレス加工により、
前記プレートの一部を、前記凹部内方に向けて突出させ
て形成すると良い。

【００１４】

【作用】少なくとも第１と第２の２種類のプレートを組
み合わせることにより、冷媒入口部の冷媒通路の断面積
が異なる、換言すれば冷媒入口部の通気抵抗が異なる少
なくとも３種類のチューブエレメントが形成される。そ
して、この少なくとも３種類のチューブエレメントを適
切な配列でタンクに固着することにより、入口側タンク
内に流入した冷媒は、複数のチューブエレメントに均一
に流下する。従って、熱交換器内での温度分布のばらつ
きがなくなり、熱交換効率が向上する。

【００１５】チューブエレメントの種類により入口側タ
ンク内での分流の向上を図る構造であるため、分流対策
用プレート等が別途必要とはならない。

【００１６】更に、冷媒入口部の外径形状、及び、入口
側差込穴の内径形状は同一形状となるため、チューブエ
レメントやタンクの製造が簡素化され、また、チューブ
エレメントをタンクに組み付ける際の作業性も良好とな
る。

【００１７】また抵抗部は、凹部と一緒にプレス加工に
より形成されるため、製造が繁雑になることはない。

【００１８】

【実施例】本考案の一実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は、本考案の一実施例に係るチューブエレメン
トを構成する２種類のプレートを示す概略斜視図であ
り、図５〜図８に示した部材と共通する部材には同一の
符号を付してその説明は省略する。

【００１９】チューブエレメント１１は、片面に凹部１
７が形成されたプレートを２枚１組として、互いの凹部
１７を対向させて外周部を接合することにより形成され
ている。本実施例のチューブエレメント１１は、図１
（１）に示される第１プレート３１と、同図（２）に示
される第２プレート３２とを適宜組み合わせることによ
り形成されている。第１プレート３１及び第２プレート
３２のそれぞれには、左右対称の同一形状を有するプレ
ートが形成されており、説明の便宜上、冷媒入口部１２
が図中右側に位置するプレートを第１右プレート３１
Ｒ、第２右プレート３２Ｒと言い、冷媒入口部１２が図
中左側に位置するプレートを第１左プレート３１Ｌ、第
２左プレート３２Ｌと言う。

【００２０】図１及び図２に示すように、第１プレート
３１の冷媒入口部１２の冷媒通路３３、及び、第２プレ
ートの冷媒入口部の冷媒通路３３には、大きさの異なる
抵抗部３４、３５が前記冷媒通路３３の一部を遮るよう
に設けられている。図示例では第１プレート３１の抵抗
部３４は、第２プレート３２のものよりも大きな形状を
有している。これら抵抗部３４、３５は、プレート３
１、３２の一部を、凹部１７内方に向けて突出させるこ
とにより形成されている。抵抗部３４、３５は、凹部１
７と一緒にプレス加工により形成されており、容易に製
造できるものである。更に、図１及び図２に示すよう
に、入口側タンク１４に形成された入口側差込穴２１に
対する冷媒入口部１２の固着面１２ａは、全て、同一形
状に形成されている。

【００２１】このように形成された第１、第２プレート
３１、３２を組み合わせることにより、冷媒入口部１２
の冷媒通路３３の断面積が異なる、換言すれば冷媒入口
部１２の通気抵抗が異なる３種類のチューブエレメント
１１が形成されることになる。つまり、図３（１）に示
すように、第１右プレート３１Ｒと第１左プレート３１
Ｌとを組み合わせることにより、冷媒入口部１２の冷媒
通路３３の断面積が最も小さい、換言すれば冷媒入口部
１２の通気抵抗が最も大きいチューブエレメント１１
（Ａ）が形成される。また、同図（２）に示すように、
第２右プレート３２Ｒと第２左プレート３２Ｌとを組み
合わせることにより、冷媒入口部１２の冷媒通路３３の
断面積が最も大きい、換言すれば冷媒入口部１２の通気
抵抗が最も小さいチューブエレメント１１（Ｂ）が形成
される。更に、同図（３）に示すように、第１右プレー
ト３１Ｒと第２左プレート３２Ｌとを組み合わせること
により、冷媒入口部１２の冷媒通路３３の断面積が上記
（１）（２）の中間の、換言すれば冷媒入口部１２の通
気抵抗が上記（１）（２）の場合の中間程度のチューブ
エレメント１１（Ｃ）が形成されることになる。

【００２２】また、図３に示すように、３種類のチュー
ブエレメント１１（Ａ、Ｂ、Ｃ）における冷媒入口部１
２の外径形状は、全て、同一形状に形成されている。従
って、入口側タンク１４の入口側差込穴２１の内径形状
も、全て、同一形状に形成されている。

【００２３】このようにして構成される種類のチューブ
エレメント１１（Ａ、Ｂ、Ｃ）は、入口側タンク１４に
流入した冷媒が均一に分流するように配置されて、入口
側タンク１４にそれぞれ固着されている。例えば、図８
に示したように、両端寄りのチューブエレメント１１に
冷媒が偏って流れ易い熱交換器にあっては、冷媒入口部
１２の通気抵抗が最も大きいチューブエレメント１１
（Ａ）をこの両端寄りに適宜枚数だけ配置し、この両端
寄りから中央部分に向けて順次、冷媒入口部１２の通気
抵抗が中間程度のチューブエレメント１１（Ｃ）、冷媒
入口部１２の通気抵抗が最も小さいチューブエレメント
１１（Ｂ）をそれぞれ適宜枚数だけ配置すると良い。

【００２４】図４に示すように、冷媒入口部１２は、入
口側タンク１４に形成した入口側差込穴２１に挿通さ
れ、ろう付け２３等の手段によりこの入口側タンク１４
に固着されている。同様に、冷媒出口部１３は、出口側
タンク１５に形成した出口側差込穴２２に挿通され、ろ
う付け２３等の手段によりこの出口側タンク１５に固着
されている。

【００２５】このように構成したタンク別体型の積層型
熱交換器１０にあっては、冷媒入口部１２の通気抵抗が
異なる３種類のチューブエレメント１１（Ａ、Ｂ、Ｃ）
が適切な配列でタンク１４、１５に固着されているた
め、入口側タンク１４内での分流が良くなり、冷媒が複
数のチューブエレメント１１に均一に流下する。従っ
て、熱交換器内での温度分布のばらつきがなくなり、熱
交換効率が向上することになる。

【００２６】また、チューブエレメント１１の種類によ
り入口側タンク１４内での分流の向上を図る構造である
ため、分流対策用プレート等が不要であり、部品点数の
増加を招くことがなく、また、熱交換器の重量の増加
や、コストの上昇を招くこともない。

【００２７】更に、図３及び図４から明らかなように、
冷媒入口部１２の通気抵抗が異なる３種類のチューブエ
レメントＡ、Ｂ、Ｃを使用しても、冷媒入口部１２の外
径形状、及び、入口側差込穴２１の内径形状は同一形状
であるため、チューブエレメント１１やタンク１４、１
５の製造が簡素化され、また、チューブエレメント１１
をタンクに組み付ける際の作業性も良好となる。

【００２８】尚、図示例は、タンク別体型の積層型熱交
換器１０をエバポレータに適用した場合の構成である
が、コンデンサに適用できることは言うまでもない。ま
た、第１と第２のプレート３１、３２により、冷媒入口
部１２の通気抵抗が異なる３種類のチューブエレメント
１１（Ａ、Ｂ、Ｃ）を形成する場合を説明したが、プレ
ートの種類を多くすれば、これに応じてチューブエレメ
ントの種類を更に多くすることもできる。

【００２９】

【考案の効果】以上説明したように、本考案のタンク別
体型の積層型熱交換器によれば、冷媒入口部の通気抵抗
が異なる少なくとも３種類のチューブエレメントを適切
な配列で入口側タンクに固着することにより、この入口
側タンクに流入した冷媒を各チューブエレメントに均一
に流下させることができ、熱交換器の熱交換効率を向上
することが可能となる。しかも、少なくとも３種類のチ
ューブエレメントは、冷媒入口部の冷媒通路に設けた抵
抗部の大きさが異なり、かつ、入口側差込穴に対する冷
媒入口部の固着面形状が同一形状である少なくとも第１
と第２の２種類のプレートを組み合わせることにより形
成されるため、入口側タンクにおける冷媒の分流を簡素
な構造で実現でき、チューブエレメントやタンクの製造
が簡素化され、また、チューブエレメントをタンクに組
み付ける際の作業性も良好になるという実用上多大な効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１（１）（２）は、本考案の一実施例に係
るチューブエレメントを構成する２種類のプレートを示
す概略斜視図

【図２】 図１のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿う断面図

【図３】 同実施例の２種類のプレートを組み合わせて
形成されるチューブエレメントの図１のＡ−Ａ線及びＢ
−Ｂ線に相当する線に沿う断面図

【図４】 同実施例のチューブエレメントが入口側タン
ク及び出口側タンクに固着された状態の要部断面図

【図５】 一般的なタンク別体型の積層型熱交換器を示
す正面図

【図６】 図５の要部を示す斜視図

【図７】 図５に示されるチューブエレメントが入口側
タンク及び出口側タンクに固着された状態の要部断面図

【図８】 積層型熱交換器での冷媒の流れ方の一例を示
す斜視図

【符号の説明】 １０…タンク別体型の積層型熱交換器 １１…チューブエレメント １１（Ａ）…冷媒入口部の通気抵抗が最も大きいチュー
ブエレメント １１（Ｂ）…冷媒入口部の通気抵抗が最も小さいチュー
ブエレメント １１（Ｃ）…冷媒入口部の通気抵抗が中間程度のチュー
ブエレメント １２…冷媒入口部 １２ａ…固着面 １３…
冷媒出口部 １４…入口側タンク １５…出口側タンク １７…
凹部 １９…熱交換通路 ２１…入口側差込穴 ２２…
出口側差込穴 ３１…第１プレート ３２…第２プレート ３３…
冷媒通路 ３４、３５…抵抗部

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒が流通する熱交換通路(19)を有するチ
   ューブエレメント(11)を複数枚積層すると共に、各チュ
   ーブエレメント(11)に設けられ前記熱交換通路(19)に冷
   媒を案内する冷媒入口部(12)を入口側タンク(14)に接続
   し、前記熱交換通路(19)から冷媒を取り出す冷媒出口部
   (13)を出口側タンク(15)に接続して構成されるタンク別
   体型の積層型熱交換器であって、 前記チューブエレメント(11)を、片面に凹部(17)が形成
   されたプレートを２枚１組として、互いの凹部(17)を対
   向させて外周部を接合することにより形成し、 前記冷媒入口部(12)を前記入口側タンク(14)に形成され
   た入口側差込穴(21)に挿通してこのタンク(14)に固着
   し、前記冷媒出口部(13)を前記出口側タンク(15)に形成
   された出口側差込穴(22)に挿通してこのタンク(15)に固
   着してなる積層型熱交換器において、 前記冷媒入口部(12)内の冷媒通路(33)に設けた抵抗部(3
   4,35) の大きさが異なり、かつ、前記入口側差込穴(21)
   に対する前記冷媒入口部(12)の固着面(12a) が同一形状
   を有する少なくとも第１と第２の２種類のプレート(31,
   32) を有し、 この少なくとも２種類の第１、第２プレート(31,32) を
   組み合わせることにより、前記冷媒入口部(12)内の前記
   冷媒通路(33)の断面積が異なる少なくとも３種類のチュ
   ーブエレメント(11(A,B,C)) を形成し、 これら少なくとも３種類のチューブエレメント(11(A,B,
   C)) を、前記入口側タンク(14)に流入した冷媒が均一に
   分流するように配置して前記入口側タンク(14)に固着し
   たことを特徴とするタンク別体型の積層型熱交換器。
2. 【請求項２】前記抵抗部(34,35) は、プレス加工によ
   り、前記プレート(31,32) の一部を、前記凹部(17)内方
   に向けて突出させて形成されてなる請求項１記載のタン
   ク別体型の積層型熱交換器。