JP2989866B2 - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JP2989866B2
JP2989866B2 JP2204094A JP20409490A JP2989866B2 JP 2989866 B2 JP2989866 B2 JP 2989866B2 JP 2204094 A JP2204094 A JP 2204094A JP 20409490 A JP20409490 A JP 20409490A JP 2989866 B2 JP2989866 B2 JP 2989866B2
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広仲 佐々木
宣昭 郷
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、熱交換器、特にカークーラー用凝縮器と
して好適に使用されるマルチフロー型の熱交換器に関す
る。
従来の技術 例えばカークーラー用の凝縮器として使用される熱交
換器としてはハーモニカチューブと称されるような多孔
押出偏平チューブを蛇行状に曲げ、その平行状部間にフ
ィンを配置してコア部を構成したサーペンタイン型と称
される形式のものに代えて、いわゆるマルチフロー型の
熱交換器の使用が提案され実用化されるに至っている。
このマルチフロー型の熱交換器は、左右の一対のパイプ
製ヘッダー間に多数本の偏平チューブを連通接続し、隣
接するチューブ間にフィンを配置し、かつヘッダー内を
長さ方向の適宜位置において仕切部材で仕切ることによ
り、一方のヘッダーの上端の冷媒入口から他方のヘッダ
ーの下端の冷媒出口にかけて蛇行状の冷媒回路を形成し
たものである。
ところで、自動車においては、昨今の居住空間の拡大
に伴うエンジンルームの縮小化傾向により、エンジンル
ーム内における熱交換器の配置に関しても、他の装置等
との関係で無駄なスペースをなくし、効率良くこれを配
備することが要請されている。そこで、エンジンルーム
内に熱交換器の配置を妨げる障害物等が有る場合、無駄
なスペースの発生を阻止しつつ障害物を避けて熱交換器
を配置する方策として、コア部を相互間にフィンが介在
配置された長さの異なる複数のチューブ群で構成し、そ
れらの一端を揃えた状態で共通の一本の長尺ヘッダーに
連通接続する一方、他端を、各チューブ群毎にそれぞれ
別々の短尺ヘッダーに連通接続し、チューブの長さ方向
の一端側にヘッダー部分の退入した凹部を形成すること
が提案されている(例えば実開昭63−74989号公報参
照)。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような熱交換器では次のような
欠点があった。即ち、各チューブ群の一端側は共通の一
本の長尺ヘッダーに連結されて十分な強度を有するもの
となされているのに対し、他端側はそれぞれ分離した短
尺ヘッダーに連結され、隣接するチューブ群相互がそれ
らの間に介在されたフィンで連結されているにすぎず強
度的に不十分なものであった。
また、冷媒入口から出口に至るまでの間に冷媒を蛇行
状に流通させる冷媒回路を構成する場合、冷媒回路が短
尺ヘッダーの端部で分断されることより、その回路構成
が制限され、ひいては熱交換効率の低下や冷媒側圧力損
失の増大を招くなどの性能面でも難があった。
この発明は、上述の問題点を解消すべくなされたもの
であって、障害物の存在に対して無駄なスペースを生ず
ることなくこれを回避して配置し得るようにコア部のい
ずれか一端側にヘッダー部分の退入した凹部を形成した
ものでありながら、十分な強度を有すると共に、冷媒回
路構成を自由に設定することのできる熱交換器を提供す
ることを目的とするものである。
課題を解決するための手段 而して、この発明は、水平状態の偏平チューブとフィ
ンとが交互配置に上下方向に沿って積層された、長さの
異なる複数のチューブ群を有し、各チューブの一端が共
通の一本の長尺ヘッダーに連通接続される一方、同他端
が、各チューブ群毎にそれぞれ別々の短尺ヘッダーに連
通接続され、もってチューブの長さ方向のいずれか一端
側にヘッダーの退入した凹部が形成された熱交換器にお
いて、上下に隣り合う短尺ヘッダーのうち、上側の短尺
ヘッダーの下端と、下側の短尺ヘッダーの上端との間
に、角パイプ製の連結用パイプが水平方向に沿って配置
され、前記連結用パイプの上面に設けられたヘッダー接
続用孔に、前記上側の短尺ヘッダーの下端開口部が差し
込まれた状態で接合固定されるとともに、前記連結用パ
イプの下面に設けられたヘッダー接続用孔に、前記下側
の短尺ヘッダーの上端開口部が差し込まれた状態で接合
固定されることにより、前記上側及び下側の短尺ヘッダ
ーが、前記連結用パイプを介して連通接続されてなるこ
とを特徴とする熱交換器を要旨とするものである。
作 用 短尺ヘッダーの対応端部どおしが連結用パイプにより
連結されているので、熱交換器全体としての強度が向上
される。
短尺ヘッダーの対応端部どおしが、連結用パイプを介
して連通接続されていることより、冷媒入口から出口に
至るまでの間に冷媒を蛇行状に流通させる冷媒回路を構
成する場合でも、冷媒回路が短尺ヘッダーの端部で分断
されることがないので、その回路構成を自由に設定しう
る。
更に本発明においては、上側の短尺ヘッダーの下端開
口部を、連結用パイプの上面に差し込んで接合するとと
もに、下側の短尺ヘッダーの上端開口部を、連結用パイ
プの下面に差し込んで接合するものであるため、少なく
とも連結用パイプの幅寸法は、短尺ヘッダーの外径寸法
よりも大きくなり、連結用パイプの内部寸法(冷媒通路
断面)を十分な大きさに形成することができる。このた
め、上側短尺ヘッダー、連結用パイプ及び下側短尺ヘッ
ダーにより構成される冷媒経路において、連結用パイプ
の部分で、冷媒経路が極端に狭くなるようなことはな
く、連結用パイプの手前で、冷媒が滞留するというよう
な不具合を確実に防止することができるので、冷媒を上
側短尺ヘッダーから下側短尺ヘッダーにかけてスムーズ
に流通させることができる。
また本発明においては、上下に隣り合う短尺ヘッダー
の連結側端部を、連結用パイプに差し込んで接合してい
るため、連結用パイプによって、短尺ヘッダーの連結側
端部開口部が覆われるので、その開口部が外部に開放さ
れることはない。このため例えば、短尺ヘッダーの連結
側端部開口部を、閉塞部材等の別部材により閉塞する必
要がなく、その分、部品点数が削減して、構造の簡素化
および組立作業の容易化を図ることができる。
実施例 以下、この発明をカーエアコン用の凝縮器に適用した
実施例に基づいて説明する。
第1図ないし第5図に示す実施例において、(1)は
水平状態で上下方向に配置された複数本の偏平チュー
ブ、(2)はその隣接するチューブ(1)(1)間に介
在されたコルゲートフィンである。
チューブ(1)はアルミニウム材による偏平押出型材
からなるものである。このチューブ(1)は耐圧力を向
上させる等の目的でいわゆるハモニカチューブと称され
るような多孔型のものを用いることが望ましい。もっと
もチューブ(1)厚さをより一層薄くして熱交換性能の
向上を図るために押出型材に代えて電縫管等を用いても
良い。電縫管を用いる場合には、管内に別途、幅方向に
波形に成形したインナーフィン材を挿入し、管壁内面に
ろう付接合することにより該フィン材を補強部材として
機能させ、所要の耐圧力を得るものとすることが望まし
い。
チューブ(1)は長さの異なる2種類のものを含み、
短尺のチューブ(1)は上部に集められて短尺チューブ
群(1a)を形成し、長尺のチューブ(1)はその下部に
集められて長尺チューブ群(1b)を形成している。そし
て各チューブ(1)は、その左端が同一垂直位置に揃え
られた状態で配置されている。
前記コルゲートフィン(2)はチューブ(1)の長さ
方向に対応して長短2種類の長さのものが含まれてい
る。即ち短尺チューブ群(1a)における各チューブ間に
は短尺のフィン(2)が介在され、長尺チューブ群(1
b)における各チューブ間には長尺のフィン(2)が介
在されている。短尺チューブ群(1a)と長尺チューブ群
(1b)との間には、短尺のフィン(2)が介在されてい
る。これらのコルゲートフィン(2)はいずれもチュー
ブ(1)と略同じ幅を有し、チューブ(1)の表面ある
いはフィン(2)の表面に被覆形成されたろう材をもっ
てろう付されることによりチューブ(1)に接合一体化
されている。コルゲートフィン(2)もアルミニウム製
であり、望ましくはルーバーを切り起こしたものを用い
るのが良い。なお、コルゲートフィンに代えて、一側縁
にチューブ嵌合用切欠部を有する板状フィンを用い、こ
れらをヘッダーと平行状に所定間隔ごとに配設するよう
にしても良い。
(3)(4)は左右のヘッダーである。左ヘッダー
(3)は一本の長尺ものによって構成される一方、右ヘ
ッダー(4)は上下2本の短尺ヘッダー(4a)(4b)か
らなる。これらのヘッダー(3)(4)は断面円形のア
ルミニウム製中空押出型材をもって耐圧強度の高いもの
に形成されている。なお、かかる押出型材に代えて両面
または片面ブレージングシートを筒状に成形して突き合
わせ部を電縫溶接ないしはろう付接合した成形パイプを
用いても良い。各ヘッダー(3)(4)には長さ方向に
沿って所定間隔ごとにチューブ挿入孔(5)が穿設され
ている。左ヘッダー(3)の挿入孔(5)には長短両チ
ューブ群(1a)(1b)の各チューブ(1)の左端が、右
上の短尺ヘッダー(4a)の挿入孔(5)には短尺チュー
ブ群(1a)の各チューブ(1)の右端が、右下の短尺ヘ
ッダ(4b)の挿入孔(5)には長尺チューブ群(1b)の
各チューブ(1)の右端がそれぞれ挿入され、かつろう
付により強固に接合連結されている。従って、かかるヘ
ッダーの連結状態においては、チューブ(1)の右端に
おいて、右上の短尺ヘッダー(4a)が右下の短尺ヘッダ
ー(4b)よりもチューブ(1)の長さ方向に沿って内側
に退入した状態となされており、これにより凝縮器の右
上隅部に凹部(6)が形成されている。この凹部(6)
は、凝縮器の配置に際して、障害物(X)を回避するた
めのものである。更に、左ヘッダー(3)の上下端はそ
れぞれ蓋体(7)により閉塞されている。また右上の短
尺ヘッダー(4a)の上端部には冷媒入口パイプ(8)が
連通接続される一方、右下の短尺ヘッダー(4b)の下端
部には冷媒出口パイプ(9)の一端が連通接続されてい
る。また右上の短尺ヘッダー(4a)の下端部と右下の短
尺ヘッダー(4b)の上端部とは、連結用パイプ(P)に
より連通接続されている。このパイプ(P)は第3図に
示すように断面矩形状に形成されたものであり、その一
端部上面および他端部下面にそれぞれヘッダー接続用孔
(P1)(P2)が形成されたものであり、各孔(P1)(P
2)に短尺ヘッダー(4a)(4b)の対応端部が差し込ま
れた連通状態で接合固定されている。左ヘッダー(3)
および右下の短尺ヘッダー(4b)はその内部が仕切部材
(10)により長さ方向に仕切られており、もって冷媒入
口パイプ(8)から流入した冷媒は、第1図に破線で示
すように、短尺チューブ群(1a)および長尺チューブ群
(1b)で構成される冷媒通路を蛇行して冷媒出口パイプ
(9)から流出する。この間に、チューブ(1)(1)
間に形成されたコルゲートフィン(2)を含む空気流通
間隙を第4図に矢印で示す方向に流通する空気と熱交換
を行い凝縮するものとなされている。第1図中、(11)
(12)は最外側に配置されたコルゲートフィン(2)の
外側に配置されたサイドプレートである。
第6図は、この発明の実施例を示すものである。この
実施例ではチューブ(1′)は、短尺チューブ群(1
a′)を中間に挟んでその上下に長尺チューブ群(1
b′)(1c′)が配置されている。そして各チューブ
(1′)の左端は共通の一本のヘッダー(3′)に連通
接続される一方、各チューブ(1′)の右端が、各チュ
ーブ群(1a′)(1b′)(1c′)毎に分割された3本の
短尺ヘッダー(4a′)(4b′)(4c′)にそれぞれ連通
接続されている。而して、この実施例では右中間ヘッダ
ー(4a′)がチューブの長さ方向に沿って内側に退入さ
れた状態となされており、これにより凝縮器の右端中間
部に障害物(X)の回避用の凹部(6′)が形成された
ものとなされている。また右上短尺ヘッダー(4b′)の
下端と右中間短尺ヘッダー(4a′)の上端とは連結用パ
イプ(P)を介して連通接続され、また右下短尺ヘッダ
ー(4c′)の上端と右中間短尺ヘッダー(4a′)の下端
とは連結用パイプ(P)を介して連通接続されている。
また左ヘッダー(3′)の上下両端には、それぞれ冷媒
入口管(8′)および同出口管(9′)が取着されてい
る。更に左ヘッダー(3′)、右中間短尺ヘッダー(4
a′)および右下短尺ヘッダー(4c′)には、冷媒を反
転流通させるための仕切部材(10′)が設けられ、もっ
てチューブ群によって構成される冷媒通路を冷媒が蛇行
状に流通されるものとなされている。
なお、以上の実施例においては、障害物回避用の凹部
をいずれも1個形成した場合を示したが、障害物の存在
状況に応じて複数個の凹部を形成したり、あるいは凹部
を階段状に形成したりしたものについても、この発明は
適用されるものである。
発明の効果 この発明にかかる熱交換器は、上述のとおり、長さの
異なる複数のチューブ群の一端が、共通の一本の長尺ヘ
ッダーに連通接続される一方、他端が、各チューブ群毎
にそれぞれ別々の短尺ヘッダーに連通接続され、もって
チューブの長さ方向のいずれか一端側にヘッダーの退入
した凹部が形成されてなるものである。従って、この凹
部の形成位置、大きさ等を障害物に応じて適宜代えるこ
とにより、障害物を避けるために熱交換器全体を縮小す
る場合のような無駄なスペースの発生を防止しつつ障害
物を回避して熱交換器を配置することができる。
また各短尺ヘッダーの対応端部どおしが、連結用パイ
プを介して連通接続されているから、短尺ヘッダー側の
ぐらつきを防止することができ、もって熱交換器全体と
しての強度の向上を図ることができる。しかも、冷媒入
口から出口に至るまでの間に冷媒を蛇行状に流通させる
冷媒回路を構成する場合でも、冷媒回路が短尺ヘッダー
の端部で分断されることがないので、その回路構成を自
由に設定し得、ひいては熱交換効率を向上させ、あるい
は冷媒側圧力損失を減少させることができる。
更に本発明においては、上側の短尺ヘッダーの下端開
口部を、連結用パイプの上面に差し込んで接合するとと
もに、下側の短尺ヘッダーの上端開口部を、連結用パイ
プの下面に差し込んで接合するものであるため、少なく
とも連結用パイプの幅寸法は、短尺ヘッダーの外径寸法
よりも大きくなり、連結用パイプの内部寸法(冷媒通路
断面)を十分な大きさに確保することができる。このた
め、上側短尺ヘッダー、連結用パイプ及び下側短尺ヘッ
ダーにより構成される冷媒経路において、連結用パイプ
の部分で、冷媒経路が極端に狭くなるようなことはな
く、連結用パイプの手前で、冷媒が滞留するというよう
な不具合を確実に防止することができる。従って、冷媒
を上側短尺ヘッダーから下側短尺ヘッダーにかけてスム
ーズに流通させることができ、冷媒の循環を効率良くス
ムーズに行えて、一段と優れた熱交換効率を得ることが
できる。
また本発明においては、上下に隣り合う短尺ヘッダー
の対応端部を、連結用パイプに差し込んで接合している
ため、連結用パイプによって、短尺ヘッダーの連結側端
部開口部が覆われるので、その開口部が外部に開放され
ることはない。このため例えば、短尺ヘッダーの連結側
端部開口部を閉塞部材等の別部材により閉塞する必要が
なく、その分、部品点数が削減して、構造の簡素化およ
び組立作業の容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
図面は、この発明の実施例を示すもので、第1図は熱交
換器の全体正面図、第2図は同じく平面図、第3図は連
結用パイプの一部切欠全体斜視図、第4図は第1図IV−
IV線の拡大断面図、第5図はヘッダー、チューブおよび
フィンを分離状態にして示した斜視図、第6図は他の実
施例を示す熱交換器の全体正面図である。 (1)(1′)……偏平チューブ、(2)……フィン、
(1a)(1a′)……短尺チューブ群、(1b)(1b′)
(1c′)……長尺チューブ群、(3)(3′)……長尺
ヘッダー、(4a)(4b)(4a′)(4b′)(4c′)……
短尺ヘッダー、(6)(6′)……凹部、(P)……連
結用パイプ、(P1)(P2)……ヘッダー接続用孔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F28D 1/00 - 9/04 F28F 9/00 - 9/26

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水平状態の偏平チューブとフィンとが交互
    配置に上下方向に沿って積層された、長さの異なる複数
    のチューブ群を有し、各チューブの一端が共通の一本の
    長尺ヘッダーに連通接続される一方、同他端が、各チュ
    ーブ群毎にそれぞれ別々の短尺ヘッダーに連通接続さ
    れ、もってチューブの長さ方向のいずれか一端側にヘッ
    ダーの退入した凹部が形成された熱交換器において、 上下に隣り合う短尺ヘッダーのうち、上側の短尺ヘッダ
    ーの下端と、下側の短尺ヘッダーの上端との間に、角パ
    イプ製の連結用パイプが水平方向に沿って配置され、 前記連結用パイプの上面に設けられたヘッダー接続用孔
    に、前記上側の短尺ヘッダーの下端開口部が差し込まれ
    た状態で接合固定されるとともに、前記連結用パイプの
    下面に設けられたヘッダー接続用孔に、前記下側の短尺
    ヘッダーの上端開口部が差し込まれた状態で接合固定さ
    れることにより、 前記上側及び下側の短尺ヘッダーが、前記連結用パイプ
    を介して連通接続されてなることを特徴とする熱交換
    器。
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