JP2932846B2 - 積層型熱交換器およびその製造方法 - Google Patents

積層型熱交換器およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、偏平チューブとフィン
とを交互に積層して成る積層型熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、車両用冷凍サイクルでは、冷
媒凝縮器あるいは冷媒蒸発器として、冷媒流路を成す偏
平チューブと空気側の伝熱向上を図るフィンとを交互に
積層して成る積層型熱交換器が多く使用されている。こ
の積層型熱交換器では、冷媒側の伝熱促進を図るため
に、図10に示すように、多数のリブ101がプレス加
工された一対の金属成形プレート102、103を対向
して重ね合わせ、ろう付けによって接合した偏平チュー
ブ100が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のリブ付き偏平チ
ューブ100は、その内部を気液二相の冷媒が流れる時
には、リブ101を設けることによって偏平チューブ1
00の基底面(リブ101が設けられてない平面部)で
の伝熱促進には大きな効果を発揮するが、リブ101の
表面自体の熱伝達率は低く、拡大伝熱面としての効果は
小さい。また、リブ101面上での熱伝達率は基底面よ
り小さく、特に冷媒の乾き度が高い時には、リブ101
面上での熱伝達率が基底面に対して著しく低下すること
が明らかになっている(「リブ付き偏平流路内の冷媒の
流動と蒸発熱伝達」:日本機械学会論文No.90−0
983B[1991,4]、および「カーエアコン用プ
レートフィンエバポレータの冷媒側伝熱促進」:日本機
械学会講演論文No.910−62−1537[199
1,10,17名古屋]参照)。
【0004】従って、リブ101による基底面での伝熱
促進効果を維持したまま、リブ101の幅bを小さくし
てリブ101の表面積を減らすことにより、全体の熱伝
達率向上を図ることが考えられる。ところが、リブ10
1の幅を小さくした場合、現在のプレス加工技術では、
ろう付け性の良いリブ形状を作成するには限界があり、
リブ101の頭部に平面部を形成することが困難であ
る。その結果、対向するリブ101間のろう付け性が悪
化するという課題を生じる。本発明は、上記事情に基づ
いて成されたもので、その目的は、現在のプレス加工技
術では出来ない幅の狭いリブを形成することで、流体側
の熱伝達率向上を図った積層型熱交換器の提供にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、熱交換用の流体通路を構成する偏平チュ
ーブと伝熱用のフィンとを交互に積層して成る積層型熱
交換器において、前記偏平チューブは、断面形状が偏平
に設けられて、その内部を長手方向に流体が流れる偏平
管と、この偏平管内に挿入されて、前記偏平管内を流れ
る流体の流れを攪乱するインナフィンより成り、このイ
ンナフィンは、前記偏平管の長手方向に対して斜め平行
に配された複数本のリブから成る一対のリブ体を、前記
各リブが互いに交差するように重ね合わせて構成され、
前記各リブ体の両面側で、前記各リブに平面部が形成さ
れたことを技術的手段とする。また、前記インナフィン
は、金属製の平板を切削あるいは打抜き等の加工によっ
て前記一対のリブ体を形成し、このリブ体を前記各リブ
が互いに交差するように重ね合わせて仮付けした後、前
記偏平管内に挿入して一体ろう付けにより製造されるも
のである。
【0006】
【作用】上記構成より成る本発明の積層型熱交換器は、
偏平管内に挿入されるインナフィンは、各リブ体の両面
側で各リブに平面部が形成されていることから、各リブ
体を重ね合わせてインナフィンを形成する際に、互いに
交差するリブ同志の接合が容易になる。例えば、各リブ
体をろう付け接合する場合には、互いに交差するリブの
平面部同志がろう付け面とされることにより、良好なろ
う付け性を得ることができる。
【0007】
【実施例】次に、本発明の積層型熱交換器を冷媒蒸発器
として使用した一実施例を図1ないし図6を基に説明す
る。本実施例の冷媒蒸発器1は、図6に示すように、多
数の偏平チューブ2と伝熱用のフィン3とを交互に積層
して成るドロンカップタイプで、冷媒と送風空気との熱
交換を行う熱交換部4、この熱交換部4の上下に設けら
れた一対の冷媒タンク5、6、上側の冷媒タンク5に連
通する入口パイプ7、および下側の冷媒タンク6に連通
する出口パイプ8を有する。偏平チューブ2は、一対の
偏平な金属成形プレート9a、9bを向かい合わせに接
合して成る偏平管9(図2参照)と、この偏平管9内に
配されるインナフィン10(図3参照)より構成され
る。偏平管9は、内部を長手方向(図6の上下方向)に
冷媒が流れる冷媒流路を形成するとともに、この冷媒流
路と連通して、冷媒タンク5、6の一部を成す上側タン
ク部5aおよび下側タンク部6aを一体に形成する。
【0008】インナフィン10は、図4および図5に示
すように、所定の間隔(偏平管9内に隙間なく挿入でき
る幅)で平行に配された2本の縦リブ11aと、この2
本の縦リブ11aの間でそれぞれ一定の間隔を有して斜
め平行に配された複数本の斜めリブ11bより成る一対
のリブ体11で構成され、このリブ体11を各斜めリブ
11bが互いに交差するように重ね合わせて形成されて
いる(図3参照)。このリブ体11は、アルミニウムの
クラッド材を使用して、各リブ11a、11bの断面形
状が矩形状(図4および図5参照)を成すように、つま
り、リブ体11の表側および裏側で各リブ11a、11
bに平面部が存在するように、切削あるいは打抜き等の
加工により製作されている。
【0009】ここで、偏平チューブ2の製造方法につい
て説明する。まず、ろう材がクラッドされた一対の金属
成形プレート9a、9bを向かい合わせて偏平管9を組
み立てる。つぎに、上述のように切削あるいは打抜き等
の加工により一対のリブ体11を形成した後、図3に示
すように、リブ体11の各斜めリブ11bが互いに交差
するようにリブ体11を重ね合わせ、適宜な箇所を溶接
等により仮付けする。そして、仮付けされたインナフィ
ン10を偏平管9内に挿入し、一体ろう付けによって各
リブ体11のろう付け、およびインナフィン10と偏平
管9とのろう付けが行われる。
【0010】この偏平管9内にインナフィン10を配し
てなる偏平チューブ2は、偏平管9内を流れる液冷媒が
インナフィン10の各斜めリブ11bに沿って流れるこ
とで、偏平管9の内壁面上に薄い液膜が均等に拡がり、
その結果、冷媒側の熱伝達率が向上する。この斜めリブ
11bによる伝熱促進効果は、偏平管9の基底面(リブ
のない平面部)では大きいが、斜めリブ11bの表面上
での熱伝達率が基底面より小さくなる。また、斜めリブ
11bの表面自体の熱伝達率が低いことから、斜めリブ
11bを設けることによる拡大伝熱面としての効果は小
さい。従って、斜めリブ11bの表面積を減らす、つま
りリブ幅a(図4および図5参照)を小さくすること
で、冷媒側の熱伝達率をより大きくすることができる。
そこで、本実施例では、偏平管9とインナフィン10と
を別体で形成することで、インナフィン10を切削ある
いは打抜きによって製作することができ、その結果、リ
ブ幅aを小さく(例えば2mm以下)することが可能で
ある。また、リブ幅aを小さくしても、ろう付け面とな
る各リブ11a、11bの頭部に平面部を残すことがで
きるため、リブ幅aが小さくても良好なろう付け性を確
保することができる。このように、ろう付け性を悪化さ
せることなくリブ幅aを小さくすることで、斜めリブ1
1a、11bの表面積を減らすことができるため、イン
ナフィン10による偏平管9の基底面での伝熱促進効果
を維持したまま、冷媒側の熱伝達率をより向上させるこ
とができる。
【0011】また、図10に示した従来の偏平チューブ
100では、リブ101によって攪乱された乱れの大き
な流れ(図10の破線Aで示す)と、偏平チューブ10
0内の両端側に沿う乱れの小さな流れ(図10の破線B
で示す)とが生じ、乱れの小さい両端側では伝熱性能が
低下する。これに対し、本実施例では、縦リブ11aと
斜めリブ11bとが一体で形成されるとともに、縦リブ
11aが偏平管9内の両端部に対して隙間なくろう付け
されることにより、偏平管9内を流れる冷媒はすべて乱
れの大きな流れとなり、伝熱性能の低下を招くことはな
い。なお、従来の偏平チューブ100においても、偏平
チューブ100内の両端部にリブ101を繋げてリブ1
01との隙間を無くすことは可能であるが、このように
リブ101を形成すると、金属成形プレート102、1
03に反りが生じてろう付け不能となる虞があるため、
実際には、上述のように、乱れの大きな流れと乱れの小
さな流れとが生じる。さらに、プレス加工によって金属
成形プレート102、103にリブ101を設けた場合
には、偏平チューブ100の外壁面にリブ101の窪み
が生じるため、伝熱用フィン3との接触面積が減少する
のに対し、本実施例では、偏平管9の外壁面に窪みが生
じることなく平面であることから、空気側の伝熱面積を
保持する上で有利である。そして、本実施例のように、
偏平管9とインナフィン10とを別体で形成することに
より、従来使用していた各種のプレス型も不要となる。
【0012】図7に本発明の第2実施例を示す。図7は
インナフィン10の平面図である。本実施例のインナフ
ィン10は、斜めリブ11bのみで構成されたもので
(第1実施例で示したインナフィン10の左右の縦リブ
11aを削り取った形)、このインナフィン10を使用
することにより、偏平チューブ2の冷媒流路断面積を増
加することができる。 〔変形例〕上述の実施例では、リブ11a、11bの断
面形状が矩形状を成すように形成したが、図8に示すよ
うな台形状、あるいは図9に示すように、側面が曲面で
形成された断面形状でも良い。また、偏平管9と上下の
タンク部5a、5bが一体を成すドロンカップタイプの
冷媒蒸発器1を示したが、偏平チューブ2と別体で設け
られた一対のタンクを各偏平チューブ2の両端部に配置
したマルチフロータイプでも良い。
【0013】
【発明の効果】本発明の積層型熱交換器は、偏平管とイ
ンナフィンとを別体で形成することで、インナフィンを
構成するリブの幅を、リブ頭部に平面部を有する状態で
小さくすることが可能となる。これにより、ろう付け性
を悪化させることなく、リブの表面積を減らして、流体
側の熱伝達率をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る偏平チューブの斜視
図である。
【図2】図1の偏平チューブを構成する偏平管の斜視図
である。
【図3】図2の偏平管とともに偏平チューブを構成する
インナフィンの斜視図である。
【図4】図3のインナフィンを形成するリブ体の平面図
である。
【図5】図3のインナフィンを形成するリブ体の平面図
である。
【図6】第1実施例に係る冷媒蒸発器の正面図である。
【図7】本発明の第2実施例に係るインナフィンの平面
図である。
【図8】本実施例の変形例に係るリブの断面図である。
【図9】本実施例の変形例に係るリブの断面図である。
【図10】従来技術に係る偏平チューブの斜視図であ
る。
【符号の説明】
1 冷媒蒸発器(積層型熱交換器) 2 偏平チューブ 3 フィン 9 偏平管 10 インナフィン 11 リブ体 11a縦リブ(リブ) 11b斜めリブ(リブ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱交換用の流体通路を構成する偏平チュー
    ブと伝熱用のフィンとを交互に積層して成る積層型熱交
    換器において、 前記偏平チューブは、断面形状が偏平に設けられて、そ
    の内部を長手方向に流体が流れる偏平管と、この偏平管
    内に挿入されて、前記偏平管内を流れる流体の流れを攪
    乱するインナフィンより成り、 このインナフィンは、前記偏平管の長手方向に対して斜
    め平行に配された複数本のリブから成る一対のリブ体
    を、前記各リブが互いに交差するように重ね合わせて構
    成され、前記各リブ体の両面側で、前記各リブに平面部
    が形成されたことを特徴とする積層型熱交換器。
  2. 【請求項2】前記インナフィンは、金属製の平板を切削
    あるいは打抜き等の加工によって前記一対のリブ体を形
    成し、このリブ体を前記各リブが互いに交差するように
    重ね合わせて仮付けした後、前記偏平管内に挿入して一
    体ろう付けにより製造されたことを特徴とする請求項1
    記載の積層型熱交換器の製造方法。
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