JP3131063B2 - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JP3131063B2
JP3131063B2 JP05024482A JP2448293A JP3131063B2 JP 3131063 B2 JP3131063 B2 JP 3131063B2 JP 05024482 A JP05024482 A JP 05024482A JP 2448293 A JP2448293 A JP 2448293A JP 3131063 B2 JP3131063 B2 JP 3131063B2
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▲隆▼之 柳生
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0246Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/05316Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内部を流通する冷媒と
空気との熱交換を行う熱交換器に係り、より詳細には、
冷媒の圧力損失を軽減した熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、パラレルフロー形熱交換器の一
般的な構成を示している。
【0003】この熱交換器は、上下に所定間隔を存して
平行にヘッダーパイプ81,82が配置され、上部ヘッ
ダーパイプ81の一端部811に冷媒を取り入れる流入
側パイプ83が取り付けられ、下部ヘッダーパイプ82
の一端部821に冷媒を取り出す流出側パイプ84が取
り付けられている。また、上下のヘッダーパイプ81,
82の間に、冷媒が通る複数本の偏平チューブ85,8
5・・・がフィン86,86・・・を介して横方向に所
定間隔で配置され、これら偏平チューブ85,85・・
・により上下のヘッダーパイプ81,82が連通される
ようになっている。
【0004】すなわち、冷媒は流入側パイプ83から上
部ヘッダーパイプ81内に流入し、各偏平チューブ8
5,85・・・を通って下部ヘッダーパイプ82に導か
れ、流出側パイプ84より流出されるようになってい
る。そして、冷媒が偏平チューブ85を通るとき、この
偏平チューブ85とフィン86とにより構成された熱交
換部の面に対して直交する方向(紙面に垂直な方向)か
ら送風を行うことにより、この熱交換部を通過する空気
と冷媒との間で熱交換が行われるようになっている。
【0005】なお、偏平チューブ85は、内部に複数本
の冷媒通路(図示省略)が設けられており、その長径方
向(横断面で見たときに径の長い方向であり、図面には
径の短い方向の面が現れている)が送風方向と一致する
ように配設されている。図6は、このような構成の熱交
換器において、上部ヘッダーパイプ81への流入側パイ
プ83の従来の取り付け構造を示している。
【0006】すなわち、上部ヘッダーパイプ81の開口
端部812には、キャップ87が装着されている。この
キャップ87は、上部ヘッダーパイプ81の内方向(図
6において左方向)に向かって湾曲して絞り込まれた筒
形状に形成されており、その中央の開口部871に、流
入側パイプ83の一端部831が挿入された状態で支持
されている。このキャップ87の開口部871と流入側
パイプ83の一端部831との接触部分、及び上部ヘッ
ダーパイプ81の開口端部812とキャップ87の外周
部872との接触部分は、それぞれが密封された状態と
なっている。また、流入側パイプ83は、このように支
持された状態で、流入側パイプ83の軸心と上部ヘッダ
ーパイプ81の軸心とが一致(L11により示す)する
ように設けられている。
【0007】一方、上部ヘッダーパイプ81の内部に突
入された偏平チューブ85の先端部861は、上部ヘッ
ダーパイプ81の中心である軸心位置L11に達してお
り、なおかつ流入側パイプ83に近接して設けられてい
る。つまり、偏平チューブ85の先端部861と流入側
パイプ83の軸心とが一致することとなり、流入側パイ
プ83の先端開口部832の下半分が偏平チューブ85
により遮られる形となっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の取
り付け構造では、流入側パイプ83の先端開口部832
の下半分が偏平チューブ85により遮られることから、
流入側パイプ83を通って上部ヘッダーパイプ81内に
流れ込んだ冷媒は、偏平チューブ85によりその流れが
妨げられ、その部分において大きな抵抗を受けることに
なる。その結果、圧力損失が発生して、熱交換器の熱交
換効率を下げてしまうといった問題があった。また、上
部ヘッダーパイプ81内に流れ込んだ冷媒が偏平チュー
ブ85に当たることによって渦(乱流)が発生し、それ
による音が発生する。そして、この発生した音が熱交換
器全体に共鳴することから、熱交換器から騒音が発せら
れるといった問題もあった。
【0009】本発明はかかる課題に鑑みて創案されたも
のであり、その目的は、偏平チューブと流通パイプ(特
に、流入側パイプ)との位置関係や形状等を考慮するこ
とにより、熱交換効率の低下や騒音の発生を防止しえる
熱交換器を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の熱交換器は、上下に所定間隔を存して平行
にヘッダーパイプが配置され、これらヘッダーパイプの
一端部に、冷媒を取り入れ又は冷媒を取り出す流通パイ
プが、筒形状のキャップに支持された状態でこのキャッ
プを介して装着され、かつ前記ヘッダーパイプの間に、
冷媒が通る複数本の偏平チューブがフィンを介して横方
向に所定間隔で配置され、これら偏平チューブの先端部
が、前記ヘッダーパイプ内部の中心部まで突入されるよ
うに配置された熱交換器において、前記ヘッダーパイプ
の軸心に対し直交する方向であって、前記偏平チューブ
が接続される側とは反対側に向かう方向を直交外方向と
するとき、前記流通パイプを支持する前記キャップの支
持穴を偏心させて形成することにより、前記偏平チュー
ブの先端部に対して前記流通パイプの先端部が直交外方
向にずらせて配置されており、少なくとも冷媒の流入側
であるヘッダーパイプ内に設けられた前記流通パイプの
先端開口部が、前記ヘッダーパイプの軸心方向に対して
斜め方向に傾斜させて形成されたものである。
【0011】
【作用】キャップの支持穴を偏心させて形成することに
より、この支持穴に挿通して支持された流通パイプをヘ
ッダーパイプに装着したとき、流通パイプは偏平チュー
ブの先端部に対して直交外方向(上方)にずれた位置と
なる。つまり、上方にずれた分だけ偏平チューブにより
遮られる流入側パイプの先端開口部の面積が小さくな
り、その分冷媒の偏平チューブへの衝突も少なくなっ
て、圧力損失も小さくなる。
【0012】また、ヘッダーパイプ内に設けられた流通
パイプの先端開口部を、ヘッダーパイプの軸心方向に対
して斜め方向に傾斜させて形成する。これにより、流通
パイプの先端開口部の開口面積が大きくなり、また実質
的に偏平チューブとの距離が開くこととなり、偏平チュ
ーブへの衝突がさらに少なくなって、圧力損失がさらに
小さくなるものである。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0014】図1は、本発明の熱交換器における上部偏
平チューブ1への流入側パイプ3の取り付け構造の実施
例を示している。なお、本実施例の熱交換器の基本的構
成は、図5に示したパラレルフロー形熱交換器の一般的
な構成と同様であるので、ここでは全体構成の説明は省
略する。
【0015】上部ヘッダーパイプ1は、円筒形状に形成
されており、その開口端部11には、キャップ2が装着
されている。このキャップ2は、上部ヘッダーパイプ1
の内方側(図中矢符Pにより示す)に向かって碗形状に
湾曲して絞り込まれた筒状体に形成されており、その中
央部の支持穴部21に、流入側パイプ3の一端部31が
挿入された状態で支持されている。このキャップ2の支
持穴部21と流入側パイプ3の一端部31との接触部
分、及び上部ヘッダーパイプ1の開口端部11とキャッ
プ2の外周部22との接触部分は、それぞれが密封され
た状態となっている。
【0016】また、キャップ2の外周部22の形状は、
上部ヘッダーパイプ1の外周形状と同じ円形状となって
おり、また支持穴部21の形状も、流入側パイプ3の一
端部31の外周形状と同じ円形状となっているが、支持
穴部21は外周部22に対して上方(図中矢符Qにより
示す)にずれた状態で形成されている。
【0017】つまり、外周部22の軸心(すなわち、キ
ャップ2自体の軸心)L1に対して、支持穴部21の軸
心L2が上方(直交外方向)Qにずれた状態となってい
る。また、上部ヘッダーパイプ1の軸心は、キャップ2
の軸心L1と一致する。そのため、キャップ2の支持穴
部21に挿入支持された流入側パイプ3の軸心は、支持
穴部21の軸心L2に一致することから、流入側パイプ
3の軸心L2が、上部ヘッダーパイプ1の軸心L1に対
して上方Qにずれた状態となる。
【0018】一方、上部ヘッダーパイプ1の内部に突入
された偏平チューブ4の先端部41は、上部ヘッダーパ
イプ1の軸心L1の位置に達しており、なおかつ流入側
パイプ3に近接して設けられている。ただし、流入側パ
イプ3に近接しているのは、実際には右端に設けられた
偏平チューブ4である。
【0019】しかしながら、上記したように流入側パイ
プ3の一端部31は、上部ヘッダーパイプ1の内部にお
いて上方Qにずれた状態となっているので、流入側パイ
プ3の先端開口部32が偏平チューブ4により遮られる
部分は、図6に示した従来の構造のときよりも少なくな
っている。
【0020】つまり、上方Qにずれた分だけ偏平チュー
ブ4により遮られる流入側パイプ3の先端開口部32の
面積が少なくなるので、冷媒が流入側パイプ3から上部
ヘッダーパイプ1内に流入するとき、その少なくなった
分だけ偏平チューブ4への衝突も少なくなって、圧力損
失も小さくなるものである。
【0021】さらに、本発明では、偏平チューブ4に対
する流入側パイプ3の先端開口部32を、その下端部3
3から上端部34に向けて斜め外方向に傾斜させて形成
している。すなわち、先端開口部32の形状を楕円形状
としている。
【0022】これにより、流入側パイプ3の開口面積が
大きくなるとともに、偏平チューブ4から離れる方向に
傾斜させた分だけ、実質的に偏平チューブ4との距離が
開くことになる。その結果、冷媒の流れが図中に矢視で
示すようになり、偏平チューブ4への衝突がより少なく
なって、圧力損失がより小さくなるものである。
【0023】本発明の熱交換器において、偏平チューブ
4の先端部の形状を図2乃至図4に示す形状としてもよ
い。ただし、ここでの説明上他の構成要素を用いる必要
がある場合には、図6に示す図面に付された符号を用い
ることとする。
【0024】すなわち、流入側パイプ83の先端開口部
832に対向する偏平チューブ44の前後の側壁(すな
わち、長径方向に沿う側壁)442,443を、それぞ
れ先端縁441から所定深さに切り欠き形成したもので
あり、図2は流入側パイプ83の形状に合わせた半円形
状に、図3は三角形状に、図4は四角形状にそれぞれ切
り欠いたものである。
【0025】これにより、流入側パイプ83から上部ヘ
ッダーパイプ81内に流入された冷媒は、ヘッダーパイ
プ44に遮られることなく、スムーズに上部ヘッダーパ
イプ81から各偏平チューブ44内へ導かれることにな
る。つまり、偏平チューブ44への衝突が少なくなっ
て、圧力損失が小さくなるものである。
【0026】
【発明の効果】本発明の熱交換器は、偏平チューブの先
端部に対して入力側パイプの先端部を直交外方向にずら
せて配置し、かつ流入側パイプの先端開口部をヘッダー
パイプの軸心方向に対して斜め方向に傾斜させて形成し
たので、実質的に偏平チューブと流入側パイプとの距離
が離れることから、冷媒が入力側パイプからヘッダーパ
イプ内に流入するとき、偏平チューブへの衝突が少なく
なって圧力損失が減少する結果、熱交換器の熱交換効率
の低下が防止される。また、偏平チューブへの衝突が少
なくなることから、この衝突による内部での音の発生が
抑制され、その結果、熱交換器全体の共鳴による騒音の
発生も防止されるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱交換器における上部ヘッダーパイプ
への流入側パイプの取り付け構造の実施例を示す要部を
拡大した断面図である。
【図2】本発明の熱交換器における偏平チューブの形状
を示す斜視図である。
【図3】本発明の熱交換器における偏平チューブの形状
を示す斜視図である。
【図4】本発明の熱交換器における偏平チューブの形状
を示す斜視図である。
【図5】パラレルフロー形熱交換器の一般的な構成を示
す正面図である。
【図6】従来の熱交換器における上部ヘッダーパイプへ
の流入側パイプの取り付け構造の一例を示す要部を拡大
した断面図である。
【符号の説明】
1 上部ヘッダーパイプ 2 キャップ 3 流入側パイプ(流通パイプ) 4,44 偏平チューブ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−31665(JP,A) 実開 平2−122988(JP,U) 実開 平3−14590(JP,U) 実開 平2−45379(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 39/00 F25B 41/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下に所定間隔を存して平行にヘッダー
    パイプが配置され、これらヘッダーパイプの一端部に、
    冷媒を取り入れ又は冷媒を取り出す流通パイプが、筒形
    状のキャップに支持された状態でこのキャップを介して
    装着され、かつ前記ヘッダーパイプの間に、冷媒が通る
    複数本の偏平チューブがフィンを介して横方向に所定間
    隔で配置され、これら偏平チューブの先端部が、前記ヘ
    ッダーパイプ内部の中心部まで突入されるように配置さ
    れた熱交換器において、 前記ヘッダーパイプの軸心に対し直交する方向であっ
    て、前記偏平チューブが接続される側とは反対側に向か
    う方向を直交外方向とするとき、前記流通パイプを支持
    する前記キャップの支持穴を偏心させて形成することに
    より、前記偏平チューブの先端部に対して前記流通パイ
    プの先端部が直交外方向にずらせて配置されており、
    なくとも冷媒の流入側であるヘッダーパイプ内に設けら
    れた前記流通パイプの先端開口部が、前記ヘッダーパイ
    プの軸心方向に対して斜め方向に傾斜させて形成された
    ことを特徴とする熱交換器。
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