JP3151640B2 - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JP3151640B2
JP3151640B2 JP28661892A JP28661892A JP3151640B2 JP 3151640 B2 JP3151640 B2 JP 3151640B2 JP 28661892 A JP28661892 A JP 28661892A JP 28661892 A JP28661892 A JP 28661892A JP 3151640 B2 JP3151640 B2 JP 3151640B2
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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
    • F28F9/026Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • 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
    • F28D1/03Heat-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 plate-like or laminated conduits
    • F28D1/0308Heat-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 plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other
    • F28D1/0325Heat-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 plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D1/0333Heat-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 plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another the plates having integrated connecting members
    • F28D1/0341Heat-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 plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another the plates having integrated connecting members with U-flow or serpentine-flow inside the conduits

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、車両用空調装置、家
屋用空調装置等に用いられる熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、4パスフローの熱交換器は、各
チューブエレメントに通風方向で2分されたタンクと、
この2分されたタンクを連通するU字状の熱交換媒体連
通路とを有し、このチューブエレメントをフィンと交互
に積層して、通風方向の一方側で略中央を除く隣接タン
クを連通して積層方向中程からタンク群を2つの出入口
ブロックに分割し、他方側で全チューブエレメントのタ
ンクを連通するようにしている。このような熱交換器に
おいて、出入口部は前記分割された各出入口ブロックに
取り付けられ、一方の出入口ブロックに流入された熱交
換媒体は、その出入口ブロックのチューブエレメントに
形成されている熱交換媒体連通路を介して該チューブエ
レメントの反対側のタンクに入り、その後この反対側の
タンクからこれと連通する残りのチューブエレメントの
タンクに移動し、熱交換媒体連通路を介して他方の出入
口ブロックへ導かれ、流出される。
【0003】このようなタイプの熱交換器としては、例
えば、特開昭63─3153号公報に示されるものが該
当するが、特にこの熱交換器は、出入口部が各出入口ブ
ロックの端に設けられているものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、出入口
部が上述の位置のものと異なり、図7に示されるよう
に、各出入口ブロックの積層中央に取り付けられる場合
には、熱交換媒体は最短距離を流れようとするので、一
方の出入口ブロックに流入された熱交換媒体はタンク群
の仕切部27に近い部分を多く流れて、他方の出入口ブ
ロックに至る。このため、チューブエレメントの積層方
向の両端において流量が少なくなってしまい、熱交換器
の中央近傍と両端とで温度差がはなはだ大きくなり、中
央において熱交換率がよく、両端において熱交換率が悪
くなる不都合があった。
【0005】そこで、この発明においては、熱交換媒体
の流量の偏りを少なくして、温度分布のばらつきを抑
え、熱交換性能を向上させた熱交換器を提供することを
課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】しかして、この発明の要
旨とするところは、フィンと交互に積層されたチューブ
エレメントによって、積層方向に設けられた第1及び第
2の出入口ブロックと前記第1の出入口ブロックから前
記第2の出入口ブロックへ冷媒を導く流通経路とが形成
され、熱交換媒体を流入または流出する出入口部を前記
第1及び第2の出入口ブロックの積層段数の略中央部に
形成し、それぞれの出入口ブロックの通路面積を前記出
入口部から他の出入口ブロック側寄りにおいて少なくと
も部分的に小さくしたことにある。
【0007】
【作用】したがって、出入口部を出入口ブロックの積層
途中に形成した場合でも、出入口ブロックの流路面積が
他の出入口ブロック側寄りにおいて少なくとも部分的に
小さくなっているので、出入口ブロック内のうち、熱交
換器の中央寄りの通路抵抗が大きくなり、熱交換媒体が
通りにくくなる。このため、一方の出入口部を介して一
方の出入口ブロックに流入した熱交換媒体は、出入口ブ
ロックの内部を大きく偏ることなく流れ、また、大きく
偏ることなく他方の出入口ブロックに入り、他方の出入
口部を介して流出される。
【0008】
【実施例】以下、この考案の実施例を図面により説明す
る。
【0009】図1において、熱交換器は、チューブエレ
メント21,22,23間にフィン2を介挿すると共
に、積層途中に配されたチューブエレメント21,2
2,23に熱交換媒体の出入口となる出入口部3,3が
突出形成され、この出入口部3,3に、必要により出入
口パイプ5,5を挿入接合するためのスペーサ6が取り
付けられている。
【0010】チューブエレメント21,22,23は、
略矩形状のもので、下記する成形プレート21a,21
b,22a,22b,23a,23bを2枚最中合わせ
に接合して構成される。
【0011】成形プレート21a,21b,22a,2
2b,23a,23bは、例えばアルミニウム若しくは
アルミニウム合金等から成り、プレスにより厚さ約0.
6mmに成形されるもので、長手方向の一端側にタンク
形成用膨出部11,12が膨出形成され、該タンク形成
用膨出部11,12の間から他端側に向けて突条13が
延設されていると共に、該突条13の周縁に前記タンク
形成用膨出部11,12に通じる略U字状の通路形成用
膨出部14が膨出形成されている。また、この成形プレ
ート21a,21b,22a,22b,23a,23b
の他端側には、チューブエレメント間の間隔を規定する
ための突当部15が外方に向けて屈曲形成されている。
【0012】さらに、成形プレート21a,21b,2
2a,22b,23a,23bの周縁には、ろう付けの
ためのろう付代部16が形成されている。
【0013】熱交換媒体の出入口を構成するための成形
プレート22a,22bのタンク形成用膨出部11に
は、該タンク形成用膨出部11に通じる湾状突起17,
17が突出形成されており、該湾状突起17,17の接
合により、出入口パイプ5に接続される出入口部3が構
成されるようになっている。
【0014】かかるチューブエレメント21,22,2
3の一端側では相対するタンク形成用膨出部11,12
から一対のタンク18,19が構成され、内部では相対
する通路形成用膨出部14から略U字状の熱交換媒体連
通路32が構成され、前記タンク部18,19は熱交換
媒体連通路32を介して連通するようになっている。
【0015】そして、上記チューブエレメント21,2
2,23は、チューブエレメント21を主体に積層さ
れ、その積層略中央にチューブエレメント23を、また
その両側の積層途中にチューブエレメント22,22を
配するようになっており、タンク18,19及び突当部
15を隣合うチューブエレメント同士で当接して複数段
に積層され、当接されたタンク同士は、チューブエレメ
ント23の片側を除いて各タンク形成用膨出部11,1
2に形成されたタンク連通孔30,31を介して連通す
るようになっている。
【0016】積層略中央のチューブエレメント23の図
示前方のタンク形成用膨出部11には、後述するよう
に、タンク連通孔が形成されておらず、図示前方のタン
ク群の連通が熱交換器の略中央で仕切られ、タンク群は
左右2つの第1及び第2の出入口ブロック24,25に
分けられている。
【0017】したがって、この熱交換器は、例えば図示
左方の出入口部3からそれに連通の第1の出入口ブロッ
ク24(図示前方左側のタンク18の連通により構成)
に流入された熱交換媒体が、第1の出入口ブロック24
の各チューブエレメント21,22,23の熱交換媒体
通路22内を流れ、図示後方のタンク群(図示後方の全
てのタンク18の連通により構成)に導かれ、このタン
ク群内を平行移動して各チューブエレメント21,22
の熱交換媒体通路22内を流れ、第2の出入口ブロック
25(図示前方右側のタンク18の連通により構成)に
集められた後、図示右方の出入口部3から排出される
(又は逆の経路をたどる)、所謂4パスのフローパター
ンが構成されているものである。
【0018】図2及び図3に、第1の出入口ブロック2
4に設けられる出入口部3を備えたチューブエレメント
の成形プレートが部分的に示されている。このうち、図
2は熱交換器の中央から遠い側のプレートを、図3は中
央に近い側のプレートをそれぞれ示している。
【0019】熱交換器の中央から遠い側の成形プレート
22aは、図2に示されるように、タンク形成用膨出部
11,12に形成された連通孔30,31が等しい大き
さに形成され、出入口部3を形成する湾曲部17がある
ことを除いて、通常のチューブエレメント21の成形プ
レート21a,21bと同様に形成されている。タンク
形成用膨出部11,12は、長径約35mm、短径約1
7mmの長円形状に形成され、隣のチューブエレメント
の成形プレートに形成されたタンク形成用膨出部11,
12とろう接するためのろう付代11a,12aが周縁
および中央に形成されている。このろう付代11a,1
2aは、巾約3mmに形成され、従って、連通孔30,
31は、長径方向に約12.5mm、短径方向に約11
mmの2つの孔で構成されている。
【0020】これに対して、熱交換器の中央から近い側
の成形プレート22bは、第3図に示すように、湾曲部
17が形成されている側において、タンク形成用膨出部
11の連通孔30が小さく形成されている。即ち、タン
ク形成用膨出部11の長径方向に延びるろう付代11a
の巾を約5mmと大きくし、連通孔30は長径方向にお
いて通常のものと同様、約12.5mmであるが、短径
方向が約7mmに狭められ、全体として略矩形状の2つ
の孔が並設されて構成されている。
【0021】従って、これら2つの成形プレート22
a,22bを最中合わせにしてチューブエレメント22
を構成し、他のチューブエレメント21と共に積層する
と、タンク形成用膨出部11の巾を大きくしたろう付代
11aによって絞り部26が形成され、出入口部3から
熱交換器の中央側へは、絞り部26によって絞られた通
路が構成されて通路抵抗が大きくなる。
【0022】尚、第2の出入口ブロック25において
は、上記第1の出入口ブロック24と熱交換器の中央か
ら対称となるように形成されるので、説明を省略する。
【0023】また、図4には、略中央のチューブエレメ
ント23を構成する成形プレート23a,23bのう
ち、熱交換器の中央に近い側の成形プレート23bが示
されている。この成形プレート23bは、片方のタンク
形成用膨出部11に孔が形成されておらず、タンク形成
用膨出部11を盲状として仕切部27としている。突条
13に対して盲状のタンク形成用膨出部11と対称位置
にあるタンク形成用膨出部12には、前記絞り部26と
同様のものが構成されるよう連通孔31が小さくなって
いる。尚、前記仕切部27は、タンク形成用膨出部自体
を盲状として構成したが、隣接する他のチューブエレメ
ントとの間にタンク形成用膨出部の連通孔を閉塞する盲
板を挟んで構成するようにしてもよい。また、中央のチ
ューブエレメント23の中央から遠い側の成形プレート
23aは、通常の孔を有する成形プレート21a,21
bと同様の構成としてある。
【0024】このため、図5に示されるように、熱交換
器のタンクには、第1の出入口ブロック24と第2の出
入口ブロック25において、出入口の仕切部側寄りにお
いて絞り部26がそれぞれ形成され、また、突条を挟ん
で反対側のタンク群には、仕切部27の反対側において
絞り部26が形成されるので(実際には、タンクの短径
方向が絞られているが、便宜上、この図ではタンクの長
径方向を短くして絞り部26を表してある)、第1の出
入口ブロック24に流入された熱交換媒体は、通路抵抗
の大きい中央寄りの部分を多く流れようとせず、熱交換
器の端側(図中左側)へ分散して流れ、通風方向反対側
のタンク群へ至る。また、仕切部27後方の絞り部26
を通って図中右側に移動した熱交換媒体は、熱交換媒体
連通路を介して第2の出入口ブロック25に入ろうとす
るが、中央寄りの部分は流通抵抗が大きいために、熱交
換器の端側のチューブエレメントまで分散して流れる。
したがって、本発明の熱交換器によれば、全体として流
量分布のばらつきが少なくなるものである。
【0025】実際、各チューブエレメント21,22,
23の温度を測定した結果によれば、温度分布のばらつ
きは、絞り部26がない従来のものでは大きく、上記熱
交換器においては小さいことが確認されている。即ち、
蒸発圧力がおよそ2.2Kg/cm2となる熱交換媒体の通常
流量時には、温度の高いチューブエレメントと低いチュ
ーブエレメントとの差が、従来では7.6℃であったの
が本熱交換器では3.8℃となり、また、蒸発圧力がお
よそ2.8Kg/cm2となる熱交換媒体流量の少ない時に
は、温度差が従来では9.4℃であったものが2.6℃
となり、熱交換器内での偏った流れが小さくなっている
ことが分かる。これにより、冷房能力も、図6の実線で
示すように、従来の破線で示すものに比べて良くなり、
例えば480m3/h の風量時で100〜150Kcal/h大
きくなった。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
出入口部を出入口ブロックの積層段数の略中央部に形成
し、出入口ブロックの流路面積を出入口部から他の出入
口ブロック側寄りにおいて絞るようにしたので、熱交換
媒体は出入口ブロック内を大きく偏ることなく流れて熱
交換器全体に行き渡り、熱交換器全体の温度分布のばら
つきを抑え、熱交換性能を向上させることできるもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例に係る熱交換器の斜視図であ
る。
【図2】図1の熱交換器に用いられる出入口部を有する
チューブエレメントの、熱交換器の中央から遠い側の成
形プレートの一部を示す図である。
【図3】図1の熱交換器に用いられる出入口部を有する
チューブエレメントの、熱交換器の中央に近い側の成形
プレートの一部を示す図である。
【図4】図1の熱交換器に用いられる中央のチューブエ
レメントを構成する成形プレートの一方を示す一部省略
の図である。
【図5】図1の熱交換器の熱交換媒体の流れを示す説明
図である。
【図6】この発明に係る熱交換器の熱交換効率を示す特
性線図である。
【図7】従来の熱交換器の熱交換媒体の流れを示す説明
図である。
【符号の説明】
2 フィン 3 出入口部 21,22,23 チューブエレメント 21a,21b,22a,22b,23a,23b 成
形プレート 24 第1の出入口ブロック 25 第2の出入口ブロック 26 絞り部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フィンと交互に積層されたチューブエレ
    メントによって、積層方向に設けられた第1及び第2の
    出入口ブロックと前記第1の出入口ブロックから前記第
    2の出入口ブロックへ冷媒を導く流通経路とが形成さ
    れ、熱交換媒体を流入または流出する出入口部を前記第
    1及び第2の出入口ブロックの積層段数の略中央部に
    成し、それぞれの出入口ブロックの通路面積を前記出入
    口部から他の出入口ブロック側寄りにおいて少なくとも
    部分的に小さくしたことを特徴とする熱交換器。
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JP3911574B2 (ja) * 2000-01-08 2007-05-09 漢拏空調株式会社 熱交換性能を向上させた積層型熱交換器用プレート及びこれを用いる熱交換器

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