JP2694738B2 - 積層型熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、車両用空調装置に使用されるエバポレー
タのような積層型熱交換器に関する。

（従来の技術） 従来の積層型熱交換器としては、特開昭62-119373号
公報中に開示されたものがある。この積層型熱交換器
は、それぞれ一端部に２つのタンク形成凹部を有し、且
つそれらのタンク形成凹部に仕切を有する一対の管プレ
ートを対向接合してなるチューブエレメントと、蛇腹状
のコルゲートフィンとを、交互に積層してなるいわゆる
片タンク式のものである。

前記仕切により、一方のタンクと他方のタンクとを連
通させるＵ字状の冷媒流路が、各チューブエレメント内
に形成されている。また、両方のタンクには互いに対向
する通孔がそれぞれ設けてあり、これにより隣接する各
タンク同士は連通し、冷媒分配流路と冷媒集合流路とが
形成される。

冷媒導入管から導入された冷媒は、冷媒導入管に最も
近いチューブエレメントのタンクから最も遠いチューブ
エレメントのタンクに、順次流入し、各チューブエレメ
ントのＵ字状の冷媒流路を通過し、冷媒集合流路に集め
られ、冷媒流出管からコンプレッサ側に流出する。

（発明が解決しようとする課題） ところが、この積層型熱交換器は上述のように積層方
向で一つだけの流路となるため、熱負荷に対して相対的
に液冷媒流量が不足している場合は、冷媒導入管に遠い
チューブエレメントに分配される冷媒の量が冷媒導入管
に近いチューブエレメントに分配される冷媒の量よりも
少なくなり、各チューブエレメントへの均等分配が困難
だった。したがって、冷媒導入管から遠いチューブエレ
メント側の熱交換能力が低下し、熱交換器全体で均一な
熱交換が行われず、吹き出す冷風の温度が吹出し個所に
よって、特に積層方向で異なるという問題があった。

この発明の技術的課題は、いずれの吹き出し個所から
も一定温度の冷風を吹き出させることができる積層型熱
交換器を提供することである。

（課題を解決するための手段） 上述の課題を解決するため本発明は、一端部に第１〜
第４の４つのタンクを有するチューブエレメントと、蛇
腹状のコルゲートフィンとを備え、前記各タンクにそれ
ぞれ通孔が設けてある片タンク式の積層型熱交換器にお
いて、前記第１又は第２のタンクの一方と前記第３又は
第４のタンクの一方とをＵ字状に結ぶ冷媒蒸発流路を有
する複数の第１のチューブエレメントと、前記第１又は
第２のタンクの他方の前記第３又は第４のタンクの他方
とをＵ字状に結ぶ冷媒蒸発流路を有する複数の第２のチ
ューブエレメントとを、交互に配置し、互いに隣接する
各チューブエレメントの第１のタンク同士、第２のタン
ク同士、第３のタンク同士及び第４のタンク同士が、前
記通孔によりそれぞれ連通し、前記第１のチューブエレ
メントと前記第２のチューブエレメントとの間に前記コ
ルゲートフィンを介挿し、積層方向の一端に位置する前
記第１又は第２のチューブエレメントの前記第１又は第
２のタンクの一方に冷媒導入管を接続し、前記第３又は
第４のタンクの他方に冷媒流出管を接続し、他端に位置
する前記第１又は第２のチューブエレメントの他方の前
記第３又は第４のタンクの一方と前記第１又は第２のタ
ンクの他方とを、連絡路形成部材により連通させてあ
る。

（作用） 第１及び第２のチューブエレメントを交互に配置する
ことにより形成された第１及び第２のチューブエレメン
ト群のうち、冷媒はまず、いずれか一方のチューブエレ
メント群の積層方向の一端側から冷媒導入管を介して第
１又は第２のタンクの一方に供給され、各チューブエレ
メントに分配される。分配された冷媒はＵ字状の冷媒蒸
発流路を流れ、第３又は第４のタンクの一方に集合して
積層方向の他端側へ流れる。第３又は第４のタンクの一
方内の冷媒は、連絡路形成部材を経て他方のチューブエ
レメント群に流入し、第１又は第２のタンクの他方から
Ｕ字状の冷媒蒸発流路を通って第３又は第４のタンクの
他方に至り、積層方向の一端側の冷媒流出管を通じて流
出する。

（実施例） 次に、この発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。

第２図は積層型熱交換器を示し、この積層型熱交換器
は一対の管プレート1,1,2,2を対向接合してなるチュー
ブエレメント10,20と、蛇腹状のコルゲートフィン３と
を交互に積層してなる。前記チューブエレメント10,20
は、第１のチューブエレメント10と第２のチューブエレ
メント20とに区別される。第１のチューブエレメント10
は、第４図に示す管プレート1,1を対向接合してなる。
管プレート１は、第４図に示すように、全体を浅い皿状
にプレス加工し、下端部に深い凹状の第１〜第４の４つ
のタンク形成凹部4a〜7aを設けてなる。各タンク形成凹
部4a〜7aには通孔12〜15がそれぞれ設けてある。また、
第２及び第３のタンク形成凹部5a,6a間には管プレート
１内を２分する仕切８が設けてあり、その仕切８の下端
は管プレート１の下縁に達し、同仕切８の上端は管プレ
ート１の上縁に達していない。また、第２のタンク形成
凹部5aは、仕切９により、通風方向で隣接する第１のタ
ンク形成凹部4a及び第１の流路形成部1aからそれぞれ画
されている。同様に、第３のタンク形成凹部6aは、仕切
11により、隣接する第４のタンク形成凹部7a及び第２の
流路形成部1bからそれぞれ画されている。したがって、
第１のチューブエレメント10には第１のタンク４と第４
のタンク７とを結ぶＵ字状の冷媒流路Ｂが形成される。

管プレート２は管プレート１とほぼ同じ形状を有し、
第５図に示すように、第１のタンク形成凹部4aが仕切24
により隣接する第２のタンク形成凹部5a及び第１の流路
形成部2aからそれぞれ画されており、第４のタンク形成
凹部7aが仕切25により隣接する第３のタンク形成凹部6a
及び第２の流路形成部2bからそれぞれ画されている点だ
けが相違する。この相違により、第２のチューブエレメ
ント20内には、第２のタンク５と第３のタンク６とを結
ぶＵ字状の冷媒流路Ｆが形成される。

第１のチューブエレメント10と第２のチューブエレメ
ント20とは、第３図に示すように、交互に配置してあ
る。

積層方向の一端に位置する第１のチューブエレメント
10には端板16が接合してあり、他端に位置する第２のチ
ューブエレメント20には端板17が接合してある。端板17
には第２のチューブエレメント20の第２及び第４のタン
ク5,7の各通孔13,15に対向する孔18,19が設けてあり、
同端板17には連絡路形成部材21が接合してあり、連絡路
形成部材21は、第４のタンク７内の冷媒を通孔15及び孔
18を介して導入し、導入した冷媒を孔19及び通孔13を介
して第２のタンク５内に案内する連絡流路Ｄを形成す
る。

また、一端に位置する第１のチューブエレメント10の
第１のタンク４には冷媒導入管22が接続してあり、第３
のタンク６には冷媒流出管23が接続してある。

以上のような構造の積層型熱交換器における冷媒の流
れを、第１図の概念図に基づいて説明する。

冷媒は冷媒導入管22から冷媒分配用の流路Ａに導入さ
れ、ここでＵ字状の冷媒蒸発流路Ｂに分配され、冷媒蒸
発流路Ｂを通過した冷媒は冷媒集合用の流路Ｃに集めら
れ、ここで一旦集められた冷媒は連絡用流路Ｄを通じて
冷媒分配用の流路Ｅに送られる。この流路Ｅに送り込ま
れた冷媒は冷媒蒸発流路Ｆに分配され、これらの冷媒蒸
発流路Ｆを通過した冷媒は冷媒集合用の流路Ｇに集めら
れ、冷媒流出管23に送り込まれる。

前記冷媒分配用の流路Ａは、第３図に示すように、隣
接配置された第１のタンク群４によって形成される。前
記冷媒集合用の流路Ｃは第４のタンク群７、前記冷媒分
配用の流路Ｅは第２のタンク群５、前記冷媒集合用の流
路Ｇは第３のタンク群６によってそれぞれ形成される。

上述の説明から明らかなように、冷媒導入管22から導
入された冷媒は、第１のタンク４内に流入し、流入した
冷媒は第１のチューブエレメント10内をＵ字状に進み、
第４のタンク７内に集められる。第４のタンク７内の冷
媒は、孔18を介して連絡用形成部材21内に流入し、孔19
を介して第２のタンク５内に案内される。第２のタンク
５内に案内された冷媒は第２のチューブエレメント20内
をＵ字状に進み、第３のタンク６内に集められる。第３
のタンク６内に集められた冷媒は、冷媒流出管23に流出
する。従って、積層方向においても冷媒はＵターンし、
更に冷媒導入管22に近い上流側の熱交換能力の高い冷媒
が分配されるチューブエレメントと、冷媒流出管23に近
い下流側の熱交換能力の低下した冷媒が分配されるチュ
ーブエレメントとが、交互に配置されたことになる。こ
の結果、熱交換器を通過した空気温度は平均化し、出口
面での温度分布を均一化できる。

前述の実施例においては、第１のチューブエレメント
10の管プレートとして第４図に示す管プレート１を用
い、第２のチューブエレメント20の管プレートとして第
５図に示す管プレート２を用い、積層方向の一端に位置
する第１のチューブエレメント10の第１のタンク４に冷
媒流入管22を、第３のタンク６に冷媒流出管23を接続
し、他端に位置する第２のチューブエレメント20側に連
絡路形成部材21を接合した場所について述べたが、これ
に代え、第１のチューブエレメント10の管プレートとし
て第５図に示す管プレート２を用い、第２のチューブエ
レメント20の管プレートとして第４図に示す管プレート
１を用い、一端に位置する第２のチューブエレメント20
の第２のタンク５に冷媒導入管22を接続し、第４のタン
ク７に冷媒流出管23を接続し、他端に位置する第１のチ
ューブエレメント10側に連絡路形成部材21を接合するよ
うにしても、前述の実施例の場合と同様の作用効果を得
ることができる。

また、上述の各実施例においては、管プレートとし
て、仕切８から最も近い各タンク形成凹部5a,6aを仕切
9,11によりそれぞれ画した管プレート１と、仕切８に最
も遠いタンク形成凹部4a,7aを仕切24,25によりそれぞれ
画した管プレート２とを用いた場合について述べたが、
これに代え、第６図に示すように、タンク形成凹部4aを
仕切24で画し、タンク形成凹部6aを仕切11で画してなる
管プレート30と、第７図に示すように、タンク形成凹部
5aを仕切９で画し、タンク形成凹部7aを仕切25で画して
なる管プレート40とを、第１又は第２のチューブエレメ
ント10,20用の管プレートとして用いるようにしても、
上述の実施例の場合と同様の効果を得ることができる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の積層型熱交換器によれ
ば、第１及び第２のチューブエレメントを交互に配置す
ることにより形成された第１及び第２のチューブエレメ
ント群のうち、冷媒はまず、いずれか一方のチューブエ
レメント群の積層方向の一端側から冷媒導入管を介して
第１又は第２のタンクの一方に供給され、各チューブエ
レメントに分配される。分配された冷媒はＵ字状の冷媒
蒸発流路を流れ、第３又は第４のタンクの一方に集合し
て積層方向の他端側へ流れる。第３又は第４のタンクの
一方内の冷媒は、連絡路形成部材を経て他方のチューブ
エレメント群に流入し、第１又は第２のタンクの他方か
らＵ字状の冷媒蒸発流路を通って第３又は第４のタンク
の他方に至り、積層方向の一端側の冷媒流出管を通じて
流出する。

従って、積層方向においても冷媒はＵターンし、更に
冷媒導入管に近い上流側の熱交換能力の高い冷媒が分配
されるチューブエレメントと、冷媒流出管に近い下流側
の熱交換能力の低下した冷媒が分配されるチューブエレ
メントとが、交互に配置されたことになる。その結果、
熱交換器を通過した空気温度は平均化し、出口面での温
度分布を均一化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る積層型熱交換器の冷
媒の流れを示す概念図、第２図はその積層型熱交換器の
斜視図、第３図は第２図のIII-III線矢視断面図、第４
図及び第５図は管プレートを示す斜視図、第６図及び第
７図は他の実施例の管プレートを示す斜視図である。 1,2……管プレート、３……コルゲートフィン、4a〜7a
……タンク形成凹部、４〜７……第１〜第４のタンク、
10……第１のチューブエレメント、16,17……端板、20
……第２のチューブエレメント、21……連絡路形成部
材、22……冷媒導入管、23……冷媒流出管、A,E……冷
媒分配用の流路、B,F……冷媒蒸発流路、C,D……冷媒集
合用の流路、Ｄ……連絡用流路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端部に第１〜第４の４つのタンクを有す
   るチューブエレメントと、蛇腹状のコルゲートフィンと
   を備え、前記各タンクにそれぞれ通孔が設けてある片タ
   ンク式の積層型熱交換器において、 前記第１又は第２のタンクの一方と前記第３又は第４の
   タンクの一方とをＵ字状に結ぶ冷媒蒸発流路を有する複
   数の第１のチューブエレメントと、前記第１又は第２の
   タンクの他方と前記第３又は第４のタンクの他方とをＵ
   字状に結ぶ冷媒蒸発流路を有する複数の第２のチューブ
   エレメントとを、交互に配置し、 互いに隣接する各チューブエレメントの第１のタンク同
   士、第２のタンク同士、第３のタンク同士及び第４のタ
   ンク同士が、前記通孔によりそれぞれ連通し、 前記第１のチューブエレメントと前記第２のチューブエ
   レメントとの間に前記コルゲートフィンを介挿し、 積層方向の一端に位置する前記第１又は第２のチューブ
   エレメントの一方の前記第１又は第２のタンクの一方に
   冷媒導入管を接続し、前記第３又は第４のタンクの他方
   に冷媒流出管を接続し、 他端に位置する前記第１又は第２のチューブエレメント
   の他方の前記第３又は第４のタンクの一方と前記第１又
   は第２のタンクの他方とを、連絡路形成部材により連通
   させてあることを特徴とする積層型熱交換器。