JP3283471B2 - 積層型熱交換器 - Google Patents
積層型熱交換器Info
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- shaped
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Description
蒸発器等として好適に用いられる積層型熱交換器に関す
る。
一対の皿状成形プレートが対向合致されてなり、かつ上
下両端部にタンク部を有する多数枚の帯板状チューブエ
レメントが厚さ方向に積層されるとともに、隣り合うチ
ューブエレメント間において対応し合うタンク部同士が
連通された蒸発器コアを具備する積層型蒸発器が提供さ
れている。
て、様々な冷媒の流路が形成されるが、基本的には、上
側のタンク部群を流通する冷媒を、適当数のチューブエ
レメントの熱交換部に並列的に通過させて下側のタンク
部群に導く一方、下側のタンク部群を流通する冷媒を、
適当数のチューブエレメントの熱交換部に並列的に通過
させて上側のタンク部群に導くように構成している。
積層型蒸発器においては、例えば上側のタンク部群を流
通する冷媒は、重力の影響により、チューブエレメント
の熱交換部に引き込まれ易くなるので、冷媒がタンク部
群を奥まで十分に流通せず、各チューブエレメントの熱
交換部にそれぞれ均等に流入せず、偏流が発生して、熱
交換効率の低下を来すという問題が発生する。また逆
に、下側のタンク部群を流通する冷媒は、重力と慣性力
の影響により、チューブエレメントの熱交換部に流入し
難いので、冷媒が多量にタンク部群の奥まで流通してし
まい、各チューブエレメントの熱交換部にそれぞれ均等
に流入せず、ここでも偏流が発生し、熱交換効率を一段
と低下させてしまうという問題があった。
し、冷媒が各チューブエレメントの熱交換部にそれぞれ
バランス良く均一に流入し、熱交換効率を向上させるこ
とができる積層型熱交換器を提供することを目的とす
る。
め、この発明は一対の皿状成形プレートが対向合致され
てなり、かつ上下両端部にタンク部を有する帯板状チュ
ーブエレメントを備え、そのチューブエレメントが厚さ
方向に複数枚積層されるとともに、隣り合うチューブエ
レメント間において対応し合うタンク部に、それらのタ
ンク部同士を内部的に連通する冷媒流通孔がそれぞれ設
けられる積層型熱交換器において、前記冷媒流通孔が、
前記上下の各タンク部のそれぞれにおいて各タンク部の
中心に対し、前記チューブエレメントの長手方向に沿っ
て内側に位置をずらせて形成されてなるものを要旨とし
ている。
チューブエレメント間において対応するタンク部に形成
される冷媒流通孔が、内側に偏心させるように形成され
ているため、熱交換器上側のタンク部群を流通する冷媒
は流動抵抗が小さくなり、その冷媒は、タンク部群の奥
まで十分に流通し、各チューブエレメントの熱交換部に
それぞれバランス良く均一に流入し、冷媒に偏流が発生
するのを防止することができる。また下側のタンク部群
を流通する冷媒は流動抵抗が大きくなり、その冷媒は、
タンク部群の奥まで多量に流通することなく、各チュー
ブエレメントの熱交換部にそれぞれバランス良く均一に
流入し、この点においても、冷媒に偏流が発生するのを
防止することができる。
カークーラー用の積層型蒸発器を示す正面図、図2は底
面図、図3(a)は一側面図、図3(b)は他の側面図
である。
ける蒸発器コア(40)は、主要部を構成するコア本体
(50)と、そのコア本体(50)の一側端に設けられ
るサイドプレート(3)と、コア本体(50)の他側端
に設けられるエンドプレートユニット(4)とを有して
いる。
レメント(1)…と、コルゲートフィン等によるアウタ
ーフィン(2)…とを有し、帯板状チューブエレメント
(1)…はそれらの間にアウターフィン(2)…を介在
させて厚さ方向(図1の左右方向)に積層されている。
レメント(1)…の積層方向の一方の最側部(図1の右
側)に、サイドプレート(3)が積層配置されて、最外
側のアウターフィン(2)を保護するよう構成してい
る。
もう一方の最側部(図1の左側)に、エンドプレートユ
ニット(4)が、最外側のチューブエレメント(1)に
隣接して積層配置されている。
部がアルミニウムブレージングシートにて構成され、ろ
う付けにより接合一体化されている。
(50)における各帯板状チューブエレメント(1)
は、一対の皿状成形プレート(7)(7)を対向合致さ
せて形成されたものであるが、後に詳述するように本実
施形態においては、皿状成形プレート(7)として、3
種類のプレート(71)(72)(73)が適宜使用さ
れている。
ムブレージングシートのプレス成形品によるもので、外
周長方形状に形成され、その内面部の長手方向の両端部
を除く中間部に、長手方向に延びる冷媒通路形成用凹部
(9)(9)が幅方向に2つ並んでプレス成形されてお
り、両皿状成形プレート(7)(7)を対向合致させて
接合一体化することにより、内部に、幅方向に2つの冷
媒通路(10)(10)が形成されている。
冷媒通路(10)(10)内にはインナーフィン(1
1)が配置されている。このインナーフィン(11)
は、伝熱面積を大きく確保すべく波状に成形され、か
つ、冷媒の圧力損失を低減すべく波の山谷がチューブエ
レメント(1)の幅方向に繰り返されるよう向けられて
冷媒通路(10)(10)内に配置されている。このイ
ンナーフィン(11)は、帯板状チューブエレメント
(1)内の前後2つの冷媒通路(10)(10)にわた
るように配置される広幅のもので、その幅方向の中央部
には、長手方向全長にわたって延びる平坦部(11a)
が形成されている。そしてその平坦部(11a)は波の
山谷の中間高さに位置するように形成されており、該平
坦部(11a)を、帯板状チューブエレメント(1)内
の前後の冷媒通路(10)(10)を仕切る仕切り部
(7a)(7a)にて両側から挟むことにより、インナ
ーフィン(11)を帯板状チューブエレメント(1)内
で位置決めするようになされている。
状成形プレート(7)には、両冷媒通路形成用凹部
(9)(9)の両端部にそれぞれ連通するように、該凹
部(9)の深さよりも深く、外方に突出するように合計
4つのタンク部(13)がプレス成形されている。
図10に示す第1及び第3の皿状成形プレート(71)
(73)は、その4つのタンク部(13)に、それぞれ
長円形の冷媒流通孔(12)が形成されるとともに、図
10に示す第3の皿状成形プレート(73)における一
方側端部(図10(a)の下側端部)の2つのタンク部
(13)(13)は、連通部(15)によって互いに連
通されている。更に第3の皿状成形プレート(73)の
タンク連通部(15)には、その外面側に、皿状成形プ
レート(73)の長手方向に延びる水抜き孔形成溝(1
5a)が形成されている。
(72)は、4つのタンク部(13)のうち3つのタン
ク部(13)に、冷媒流通孔(12)が形成されて、残
り1つのタンク部(13)の突出壁部は、めくら状の閉
塞壁(121)として構成されている。
通孔(12)は、その中心線(S12)がタンク部(1
3)の中心線(S13)よりも、皿状成形プレート
(7)の長手方向、すなわちチューブエレメント(1)
の長手方向に対し、内側に位置するように形成されてい
る。これにより、タンク部(13)における冷媒流通孔
(12)の周縁部によって構成される内向きフランジ
(14)のうち、外側部分(14a)の突出寸法(L
a)が、内側部分(14b)の突出寸法(Lb)よりも
長く形成されている。
ューブエレメント(1)(1)間において、互いに対応
し合う皿状成形プレート(7)(7)の対応タンク部
(13)(13)同士が、互いの冷媒流通孔(12)
(12)を一致させた状態で連結される。
(1)(1)の対応タンク部(13)(13)同士が、
冷媒流通孔(12)(12)により内部的に連通され、
その孔(12)(12)を通って冷媒(R)が対応タン
ク部(13)(13)間を流動し得るよう構成される。
ここで図11(a)に示すように、上側タンク部(1
3)の冷媒流通孔(12)を通過する冷媒(R)に対し
ては、内向きフランジ(14)のうち突出寸法(Lb)
が小さい内側部分(14b)が抵抗板となって作用する
ので、冷媒(R)の流動抵抗が小さくなるとともに、下
側タンク部(13)の冷媒流通孔(12)を通過する冷
媒(R)に対しては、内向きフランジ(14)のうち突
出寸法(La)が大きい外側部分(14a)が抵抗板と
なって作用するので、冷媒(R)の流動抵抗が大きくな
る。
0)では、後述するように一側端側から流入された冷媒
が、蒸発器を前後方向に流れる空気(A)に対して、風
下側の冷媒通路(P1)…(P2)…群を蛇行状に流通
した後、風上側の冷媒通路(P3)…(P4)…群を蛇
行状に流通して、一側端側から流出されるように、次の
ような構造が採られている。
方向中間部の隣り合う一対の帯板状チューブエレメント
(1)(1)の互いに隣り合う皿状成形プレート(7)
として、上記第2の皿状成形プレート(72)(72)
が用いられている。これら第2の皿状成形プレート(7
2)(72)は、同一のもので、閉塞壁(121)を有
するタンク部(13)を下側に位置させ、その外面側を
対向させて積層接合することにより、下側の両タンク部
(13)(13)における冷媒流通孔(12)(12)
は共に閉塞されて仕切られる。また、第2の皿状成形プ
レート(72)(72)を挟む積層方向の一方の側、す
なわち左側の帯板状チューブエレメント(1)を構成す
る皿状成形プレート(7)として、上記第1の皿状成形
プレート(71)…が用いられている。更に積層方向の
もう一方の側、すなわち右側の帯板状チューブエレメン
ト(1)を構成する皿状成形プレート(7)として、上
記第3の皿状成形プレート(73)…が用いられてい
る。なお、この第3の皿状成形プレート(73)…はタ
ンク連通部(15)が下側に位置するように配置されて
いる。
3)の外側に配置されるサイドプレート(3)は、図3
(b)及び図6に示すように、皿状成形プレート(7)
と同様サイズの外周方形状に成形され、皿状成形プレー
ト(7)の4つのタンク部(13)…の位置に対応し
て、上下両端部に2つの膨出部(16)(16)がプレ
ス成形されている。これら膨出部(16)は、その膨出
壁面がめくら状に閉塞されており、その膨出部(16)
が最外側の皿状成形プレート(73)におけるタンク部
(13)の冷媒流通孔(12)をそれぞれ閉塞する態様
に接合されている。
に、冷媒は、風下側の左半部の冷媒通路(P1)…群を
上昇した後、蛇行して、同風下側の右半部の冷媒通路
(P2)…群を下降し、しかる後、タンク連通部(1
5)を介して、今度は風上側の右半部の冷媒通路(P
3)…群を上昇し、更に蛇行して、同風上側の左半部の
冷媒通路(P4)…群を下降するという経路を伝って流
通される。
部(13)群を流通する冷媒は、一般に、重力の影響に
より、チューブエレメント(1)の冷媒通路(10)内
に引き込まれ易く、所定のタンク部(13)群の奥まで
十分に流れ難いものであるが、図11(a)に示すよう
に本実施形態においては、蒸発器上側に位置する冷媒流
通孔(12)を通過する冷媒(R)は、既述したように
流動抵抗が小さくなっている。このため、コア本体(5
0)の上側のタンク部(13)群を流通する冷媒(R)
は、所定のタンク部(13)群の奥まで十分に流通し、
各チューブエレメント(1)の冷媒通路(10)内に、
それぞれバランス良く均一に流入する。
(13)群を流通する冷媒は、一般に、重力及び慣性力
の影響により、チューブエレメント(1)の冷媒通路
(10)内に引き込まれ難く、冷媒が所定のタンク部
(13)群の奥まで多量に流れてしまうものであるが、
図11(b)に示すように本実施形態においては、蒸発
器下側に位置する冷媒流通孔(12)を通過する冷媒
(R)は、既述したように流動抵抗が大きくなってい
る。このため、コア本体(50)の下側のタンク部(1
3)群を流通する冷媒(R)は、各チューブエレメント
(1)の冷媒通路(10)内に、それぞれバランス良く
均一に流入する。
となく、上下のタンク部(13)群から各チューブエレ
メント(1)内の冷媒通路(10)に、それぞれ均等に
流入するので、熱交換効率を向上させることができる。
(50)を上下反転させた状態で使用しても、上記と同
様、上側タンク部(13)を流れる冷媒(R)に対して
は、流動抵抗が小さくなり、下側タンク部(13)を流
れる冷媒(R)に対しては、流動抵抗が大きくなる。従
って上下を反転させて使用しても、上記の効果を得るこ
とができるので、レイアウトの自由度が増し、コンパク
ト化や高効率化を図ることができる。
体(50)の右半部を構成するチューブエレメント
(1)は、下側タンク部(13)(13)間に連通部
(15)が設けられた第3の皿状成形プレート(73)
により構成されているため、連通部(15)によって各
チューブエレメント(1)間の下側が閉塞されるが、本
実施形態においては、連通部(15)に水抜き孔形成溝
(15a)を形成しているため、隣り合うチューブエレ
メント(1)(1)間において対応し合う水抜き孔形成
溝(15a)(15a)によって、水抜き孔(15b)
が形成される。このため、コア本体(50)の上部に凝
結した凝縮水が、水抜き孔(15b)を通ってスムーズ
に排出される。従って、凝縮水の凍結等により、通風性
の低下や、高負荷運転時におけるコア凍結を、有効に防
止することができ、高い冷却性能を維持することができ
る。
ィン(2)を保護するのみならず、最外側の皿状成形プ
レート(7)冷媒流通孔(12)のキャップとしての機
能も併せ持たされているため、蒸発器の部品点数の減少
を図ることができると共に、積層型蒸発器に用いられる
皿状成形プレート(7)の種類を例えば上記のように3
種類のプレート(71)(72)(73)と少なく制限
することができる。
るエンドプレートユニット(4)は、次のように構成さ
れている。
ートユニット(4)は、いずれも同サイズで方形状の内
側エンドプレート(21)、外側エンドプレート(2
2)、及び中間エンドプレート(23)を対向合致させ
ることによって構成されている。
プレート(7)と同様に、アルミニウムブレージングシ
ートのプレス成形品によるもので、その内面部の長手方
向の両端部を除く中間部に、長手方向に延びる冷媒通路
形成用凹部(冷媒通路(28)(28))が幅方向に2
つ並んで形成されている。
て、冷媒通路形成用凹部(28)(28)の両端部に
は、上記皿状成形プレート(7)の4個のタンク部(1
3)にそれぞれ対応して、冷媒通路形成用凹部(28)
の深さよりも深く、外方に突出する4個のタンク部(1
3)がプレス成形されている。更に各タンク部(13)
には、上記皿状成形プレート(7)の冷媒流通孔(1
2)と同様に、冷媒流通孔(12)が形成されている。
また、冷媒通路形成用凹部(28)(28)には、中間
エンドプレート(23)側に突出する冷媒案内用のリブ
(29)が起こされている。
ドプレート(22)には、その上部において、幅方向の
後側に位置して往き冷媒経路入口(231)が開口形成
されると共に、幅方向の前側には戻り冷媒経路出口(2
42)が開口形成されている。更に外側エンドプレート
(22)の内面には、往き冷媒経路入口(231)を含
む位置から下部にかけての領域がプレス成形されて往き
冷媒経路形成用凹部(往き冷媒経路230)が形成され
るとともに、戻り冷媒経路出口(242)を含む位置か
ら下部にかけての領域がプレス成形されて戻り冷媒経路
形成用凹部(戻り冷媒経路240)が形成されている。
更に各冷媒経路形成用凹部(230)(240)には、
その中央にリブ状の仕切り壁(235)(245)が筋
状に形成されるとともに、各仕切り壁(235)(24
5)の下端には、連通部(236)(246)が設けら
れている。
エンドプレート(22)の往き冷媒経路(230)及び
戻り冷媒経路(240)の下端に対応して、往き冷媒経
路出口(232)及び戻り冷媒経路入口(241)がそ
れぞれ開口形成されている。
2)がそれらの間に中間エンドプレート(23)を挟ん
で積層されることにより、内側エンドプレート(21)
及び中間エンドプレート(23)間における幅方向の前
後に冷媒通路(28)(28)が形成される。更に外側
エンドプレート(22)及び中間エンドプレート(2
3)間における幅方向の後側に往き冷媒経路(230)
が形成されるとともに、幅方向の前側に戻り冷媒経路
(240)がそれぞれ形成される。
は、上記仕切り壁(235)(245)によって、それ
ぞれ2つずつの分流経路(230a)(230a)(2
40a)(240a)に分割されるとともに、仕切り壁
(235)(245)の下端に設けられた連通部(23
6)(246)によって、各冷媒経路(230)(24
0)の分流経路間がそれぞれ連通されている。
(4)は、内側エンドプレート(21)の外面側がアウ
ターフィン(2)を挟んで最外側の帯板状チューブエレ
メント(1)の外側の皿状成形プレート(7)の外側に
積層されて、タンク部(13)が同皿状成形プレート
(7)の上下のタンク部(13)に接合される。これに
より、最外側のチューブエレメント(1)における外側
の皿状成形プレート(7)の冷媒流通孔(12)と、エ
ンドプレートユニット(4)における内側エンドプレー
ト(21)の冷媒流通孔(12)とがそれぞれ連通され
て、エンドプレートユニット(4)とコア本体(50)
とが内部的に連通される。
ドプレート(22)の上部外面には、往き冷媒経路入口
(231)及び戻り冷媒経路出口(242)に対応し
て、冷媒出入口用のフランジ(27)が接続される。
には、自動温度式膨張弁等のブロック型膨張弁(60)
が設けられる。この膨張弁(60)は、図3(a)に示
すように、冷媒流入部(61)及び冷媒流出部(62)
を有し、冷媒流入部(61)を、上記図14及び図15
の往き冷媒経路入口(231)に対応させるとともに、
冷媒流出部(62)を、上記図14及び図15の戻り冷
媒経路出口(242)に対応させた状態で、エンドプレ
ートユニット(4)の外面における冷媒出入口用フラン
ジ(27)に固定されている。
(61)から、往き冷媒経路入口(231)を介して、
エンドプレートユニット(4)内に流入した冷媒は往き
冷媒経路(230)を通って、往き冷媒経路出口(23
2)から、内側エンドプレート(21)及び中間エンド
プレート(23)間、更にはコア本体(50)内に流入
される。このとき、往き冷媒経路(230)を通過する
冷媒は、各分流経路(230a)(230a)に分流
し、場合によっては分流経路(230a)(230a)
のいずれかに偏った状態で流通することがあるが、たと
えこのように冷媒の偏流が生じたとしても、連通部(2
36)において各分流経路(230a)(230a)の
冷媒が互いに均等に交わり合うので、偏りなく均等に分
布した状態で、往き冷媒経路出口(232)からコア本
体(50)内に送り込まれる。従ってコア本体(50)
内にスムーズに冷媒が流入し、効率良く熱交換すること
ができ、優れた蒸発性能を得ることができる。
ンドプレートユニット(4)の戻り冷媒経路入口(24
1)から戻り冷媒経路(240)内に流入した戻り冷媒
は、各分流経路(240a)(240a)に分流し、戻
り冷媒経路出口(242)を通って、膨張弁(60)の
冷媒流出部(62)へと導かれる。この戻り冷媒におい
ても、上記の往き冷媒と同様で、戻り冷媒経路(24
0)の各分流経路(240a)(240a)に分かれて
流通する戻り冷媒は、連通部(246)において冷媒が
均等に交わり合って、冷媒経路内を均等な分布で流通す
るので、上記と同様、良好な性能を得ることができる。
なお言うまでもなく、連通部(236)(246)は、
仕切り壁(235)(245)の中間部に形成しても良
く、更に連通部(236)(246)を複数形成するよ
うにしても良い。
仕切り壁(235)(245)により補強されるので、
通路断面積を十分に確保しつつ、良好な耐圧性を得るこ
とができる。
の流れ方向や、パス数、各パスの通路本数等は限定され
るものではなく、どのように設定しても良い。
よれば、隣り合うチューブエレメント間において対応す
るタンク部に形成される冷媒流通孔が、内側に偏心させ
るように形成されているため、熱交換器上側のタンク部
群を流通する冷媒は流動抵抗が小さくなるのに対し、下
側のタンク部群を流通する冷媒は流動抵抗が大きくな
る。このため、上側を流れる冷媒は、タンク部群の奥ま
で十分に流通し、各チューブエレメントの熱交換部にそ
れぞれバランス良く均一に流入するとともに、下側を流
れる冷媒は、タンク部群の奥まで過度に流通せず、各チ
ューブエレメントの熱交換部にそれぞれバランス良く均
一に流入するので、熱交換効率を向上させることができ
るという効果がある。
面図である。
側面図、図3(b)は他の側面図である。
フィンを省略した状態で示す分解斜視図である。
ブエレメントを示す分解斜視図である。
ブエレメントを示す分解斜視図である。
す水平断面図である。
を示す図であって、同図(a)は内面図、同図(b)は
図(a)の8B−8B線断面図、同図(c)は図(a)
の8C−8C線断面図、同図(d)は8D−8D線断面
図である。
を示す図であって、同図(a)は内面図、同図(b)は
図(a)の9B−9B線断面図、同図(c)は図(a)
の9C−9C線断面図、同図(d)は9D−9D線断面
図である。
トを示す図であって、同図(a)は内面図、同図(b)
は図(a)の10B−10B線断面図、同図(c)は図
(a)の10C−10C線断面図、同図(d)は底面図
である。
合構造を示す断面図であって、同図(a)は上側タンク
部の断面図、同図(b)は下側タンク部の断面図であ
る。
経路を示す斜視図である。
す底面図である。
態にして示す斜視図である。
ンドプレートを示す内面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 一対の皿状成形プレートが対向合致され
てなり、かつ上下両端部にタンク部を有する帯板状チュ
ーブエレメントを備え、そのチューブエレメントが厚さ
方向に複数枚積層されるとともに、隣り合うチューブエ
レメント間において対応し合うタンク部に、それらのタ
ンク部同士を内部的に連通する冷媒流通孔がそれぞれ設
けられる積層型熱交換器において、 前記冷媒流通孔が、前記上下の各タンク部のそれぞれに
おいて各タンク部の中心に対し、前記チューブエレメン
トの長手方向に沿って内側に位置をずらせて形成されて
なることを特徴とする積層型熱交換器。
Priority Applications (1)
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JP19054698A JP3283471B2 (ja) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | 積層型熱交換器 |
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JP19054698A JP3283471B2 (ja) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | 積層型熱交換器 |
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