JP3870865B2

JP3870865B2 - 熱交換器

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Publication number: JP3870865B2
Application number: JP2002210518A
Authority: JP
Inventors: 昌宏下谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2022-07-19
Also published as: JP2004003787A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用または家庭用の空調装置の冷凍サイクルの一構成部品を成す熱交換器に関するもので、熱交換用チューブ内を流れる第１流体と熱交換用チューブの外側を流れる第２流体との熱交換を行う積層型熱交換器の伝熱性能向上に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車用または家庭用の空調装置の冷凍サイクルのコンデンサ（冷媒凝縮器）に使用される積層型熱交換器は、図１８および図１９に示したように、アルミニウム合金の薄い金属板をコルゲート状に折り曲げたフィン１０１と、押し出し成形により成形されて、内部に複数の冷媒通路１０２を有するチューブ１０３と、チューブ１０３の両端に設けられた一対のヘッダ１１１、１１２と、冷媒の出入口配管を接続する接続ブロック１１３、１１４とから構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、積層型熱交換器の中で空気と冷媒とを熱交換する部分は、図１９に示したように、フィン１０１とチューブ１０３とで構成されている熱交換部である。そして、通常フィン１０１には、空気との熱交換を良好にするため、短冊状に切られたルーバ１０４と呼ばれる部分があるのに対し、チューブ１０３の外壁面は平坦な面であり、空気側への熱伝達は悪いという問題がある。
【０００４】
また、図２０（ａ）、（ｂ）に示したように、ヘッダ１０６の挿通孔１０７内に端部が差し込まれるチューブ１０３の外壁面にディンプル状の凸状部１０８やディンプル状の凹み部１０５を形成した積層型熱交換器も提案されている（例えば特開２０００−１６１８９６公報や特表平４−５０５３６２号公報等）が、その凸状部１０８や凹み部１０５は、空気の流れに対して死水域になっており、空気側の伝熱性能の向上には寄与していない（冷媒側の伝熱促進のために考案されたものである）。
【０００５】
【発明の目的】
本発明の目的は、熱交換用チューブの外壁面に第２流体が流れる流体流路を形成することで、第２流体側の伝熱性能を向上させることのできる熱交換器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、内部を流れる第１流体と外部を通過する第２流体とを熱交換させる扁平な熱交換用チューブに、熱交換用チューブの外壁面から伝熱部材側に突出した複数の突出部を設けている。そして、隣設する２つの突出部間または複数の突出部の周囲に、内部を第２流体が通過することが可能な流体流路を設けたことにより、熱交換用チューブの外壁面に設けた複数の突出部および流体流路が第２流体側の伝熱性能の向上に寄与するので、第２流体側の伝熱性能を向上させることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によれば、内部を第２流体が通過することが可能な流体流路は、熱交換用チューブの外壁面と伝熱部材の壁面接触部との間で、且つ隣設する２つの突出部間または複数の突出部の周囲に形成される溝状の窪み部である。そして、熱交換用チューブの第２流体の流れ方向の上流側端に、溝状の窪み部内に第２流体を導入するための入口側開口部を設け、熱交換用チューブの第２流体の流れ方向の下流側端に、溝状の窪み部内より第２流体を導出するための出口側開口部を設けている。
【０００８】
それによって、第２流体が入口側開口部を通って溝状の窪み部内に導入され、次に、第２流体が熱交換用チューブ内を流れる第１流体と熱交換した後に、第２流体が出口側開口部を通って溝状の窪み部より導出する。これにより、積極的に溝状の窪み部に第２流体が流れるので、第２流体側の伝熱性能を向上させることができる。ここで、伝熱部材は、熱交換用チューブの壁面に接触する壁面接触部が断続的になる部分があることも考慮して、第１流体の熱の流れが阻害されないように、壁面接触部間を連結する連結部が平板状のものを用いることが望ましい。
【０００９】
請求項３に記載の発明によれば、溝状の窪み部の入口側開口部から出口側開口部に向かって蛇行するように複数の突出部を設けたことにより、蛇行流による、撹乱した第２流体の流れを作ることができるので、第２流体側の伝熱性能の向上を図ることができる。また、請求項４に記載の発明によれば、窪み部の入口側開口部から出口側開口部に向かって斜めに直進するように複数の突出部を設けたことにより、熱交換用チューブの外壁面に形成された複数の窪み部内を流れる空気の流れが、入口側開口部で偏向する時に撹乱した流れを作ることができるので、更に空気側の伝熱性能の向上を図ることができる。
【００１０】
請求項５に記載の発明によれば、熱交換用チューブの長手方向の中心線に対して対称形状の突出部を複数設けたことにより、熱交換器用チューブの生産性の向上を図ることができる。また、請求項６に記載の発明によれば、複数の突出部は、略ディンプル状に設けられていることを特徴とすることにより、隣接する溝状の窪み部同士が連通するので、撹乱した空気の流れを作ることができるので、第２流体側の伝熱面積の増加を図ることができる。
【００１１】
請求項７に記載の発明によれば、内部を第２流体が通過することが可能な流体流路は、熱交換用チューブの外壁面と伝熱部材の壁面接触部との間で、且つ隣設する２つの突出部間または複数の突出部の周囲に形成される溝状の窪み部である。そして、熱交換用チューブの第２流体の流れ方向の上流側端または下流側端に、溝状の窪み部内に第２流体を導入するための開口部、あるいは溝状の窪み部内より第２流体を導出するための開口部を設けている。
【００１２】
それによって、第２流体が開口部を通って溝状の窪み部内に導入されたり、第２流体が開口部を通って溝状の窪み部より導出したりする。これにより、伝熱部材を流れる第２流体の流れと溝状の窪み部を流れる第２流体の流れとを作り出すことができる。ここで、伝熱部材は、熱交換用チューブの壁面に接触する壁面接触部が断続的になる部分があることも考慮して、第１流体の熱の流れが阻害されないように、壁面接触部間を連結する連結部が平板状のものを用いることが望ましい。
【００１３】
請求項８に記載の発明によれば、熱交換器用チューブの第２流体の流れ方向の上流側端から下流側端に向かって蛇行するように窪み部を設けたことにより、蛇行流による、撹乱した第２流体の流れを作ることができるので、第２流体側の伝熱性能の向上を図ることができる。また、請求項１０に記載の発明によれば、複数の突出部は、略コの字状または略Ｕ字状または略Ｃ字状の断面を有していることを特徴とすることにより、複数の突出部の断面形状を単純な形状とすることができるので、熱交換器用チューブの生産性の向上を図ることができる。
【００１４】
請求項９に記載の発明によれば、熱交換用チューブとして、扁平状に形成された外周壁、およびこの外周壁の内部を幅方向に仕切る複数の内柱を有する扁平多穴管を用いている。このように内柱を設けることにより、扁平多穴管の外周壁の耐圧強度を向上できる。そして、窪み部は、扁平多穴管の外周壁の外壁面と伝熱部材の壁面接触部との間で、且つ隣設する２つの突出部間または複数の突出部の周囲に形成されている。これにより、伝熱部材を流れる第２流体の流れと溝状の窪み部を流れる第２流体の流れとを作り出すことができる。
【００１５】
請求項１１に記載の発明によれば、熱交換用チューブの外壁面と伝熱部材の壁面側部との間に配される１枚以上の中間板に、内部を第２流体が通過することが可能な流体流路を設けたことにより、熱交換用チューブの外壁面に接触する中間板に設けた流体流路が第２流体側の伝熱性能の向上に寄与するので、第２流体側の伝熱性能を向上させることができる。
【００１６】
請求項１２に記載の発明によれば、内部を第２流体が通過することが可能な流体流路は、中間板の板厚方向に形成された凹状部である。そして、中間板の第２流体の流れ方向の上流側端または下流側端に、凹状部内に第２流体を導入するための開口部、あるいは凹状部内より第２流体を導出するための開口部を設けている。それによって、伝熱部材を流れる第２流体の流れと凹状部を流れる第２流体の流れとを作り出すことができる。
【００１７】
請求項１３に記載の発明によれば、中間板の第２流体の流れ方向の上流側端から下流側端に向かって蛇行するように凹状部を設けたことにより、蛇行流による、撹乱した第２流体の流れを作ることができるので、第２流体側の伝熱性能の向上を図ることができる。また、請求項１４に記載の発明によれば、伝熱部材として、山部および谷部に相当する部分に平坦な壁面接触部を有するルーバ無しコルゲートフィンまたはルーバ付きコルゲートフィンを用いている。また、伝熱部材として、山部から谷部を経て次の山部までの形状が三角形状または矩形状または方形状のルーバ無しフィンまたはルーバ付きフィンを用いても良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
［第１実施形態の構成］
図１ないし図４は本発明の第１実施形態を示したもので、図１は積層型熱交換器の全体構造を示した図で、図２は積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した図である。
【００１９】
本実施形態の積層型熱交換器は、自動車等の車両用空調装置の冷凍サイクルの冷媒凝縮器（コンデンサ）として使用されるもので、車両のエンジンルーム内の車両の走行風を受け易い場所に取り付けられている。この積層型熱交換器は、図示左側に配された第１ヘッダ１と、図示右側に配された第２ヘッダ２と、内部を流れる冷媒（第１流体）と外部を通過する空気（第２流体）とを熱交換させる複数のチューブ３と、これらのチューブ３の外壁面に接触して設けられ、冷媒と空気との熱交換効率を高めるための伝熱部材としての複数のルーバ無しコルゲートフィン（以下フィンと略す）４とを備えている。これらの第１、第２ヘッダ１、２、複数のチューブ３、複数のフィン４および接続ブロック１１、１２は、第１、第２ヘッダ１、２と複数のチューブ３にクラッドされているろう材により炉中で一体ろう付けすることで接合される。
【００２０】
第１ヘッダ１は、アルミニウム合金等の金属製の円筒状容器で、複数形成された挿通穴（図示せず）内に複数のチューブ３の図示左側端部が差し込まれた状態で、複数のチューブ３の図示左側端部をろう付けにより接合している。また、第１ヘッダ１の図示下方側には、内部に冷媒を導入するための入口配管（図示せず）が接続される接続ブロック１１がろう付けにより接合されている。
【００２１】
第２ヘッダ２は、アルミニウム合金等の金属製の円筒状容器で、複数形成された挿通穴（図示せず）内に複数のチューブ３の図示右側端部が差し込まれた状態で、複数のチューブ３の図示右側端部をろう付けにより接合している。また、第２ヘッダ２の図示上方側には、内部に冷媒を導入するための出口配管（図示せず）が接続される接続ブロック１２がろう付けにより接合されている。なお、第１、第２ヘッダ１、２の図示下端部には、熱交換器を車体に取り付けるための係合突起１３、１４が設けられている。
【００２２】
複数のチューブ３は、本発明の扁平な熱交換用チューブに相当するもので、一対の成形プレート５、６がろう付けにより接合された、内部を冷媒が流れる冷媒流路管である。これらのチューブ３は、積層方向（図示上下方向）に所定の間隔を持って複数積層されている。そして、一対の成形プレート５、６の対向面（内壁面）には、図２に示されるように、方形状の外周端縁２１、２２、および外周端縁２１、２２内に冷媒通路（第１流体流路）２３が一体成形されている。
【００２３】
また、一対の成形プレート５、６の表面部（外壁面）には、外周端縁２１、２２内に冷媒通路２３を形成するために外側に突出した複数の突出部２４、２５、および隣設する２つの突出部２４、２５間に設けられる複数の窪み部２６、２７が一体成形されている。複数の突出部２４、２５は、波形筒状の側壁面およびこの側壁面の一端を閉塞する平坦な天壁面（底壁面）よりなり、周囲（外周端縁２１、２２および複数の窪み部２６、２７）よりも所定の寸法だけ浮き上がるように設けられている。
【００２４】
複数の窪み部２６、２７は、内部を空気が流れる流体流路であって、チューブ３の外壁面とフィン４の壁面接触部３１、３２（後述する）との間で、且つ隣設する２つの突出部２４、２５間に形成された溝状の凹み部である。そして、チューブ３の空気の流れ方向の上流側端部（風上側端部）には、複数の窪み部２６、２７内に空気を導入するための入口側開口部２６ａ、２７ａが設けられている。また、チューブ３の空気の流れ方向の下流側端部（風下側端部）には、複数の窪み部２６、２７内より空気を導出するための出口側開口部２６ｂ、２７ｂが設けられている。なお、本実施形態の複数の窪み部２６、２７は、入口側開口部２６ａ、２７ａから出口側開口部２６ｂ、２７ｂに向かって波形形状に蛇行して設けられている。
【００２５】
また、本実施形態では、溝状の窪み部２６、２７の入口側開口部２６ａ、２７ａ付近および出口側開口部２６ｂ、２７ｂ付近に例えば０．６５ｍｍの段差部５１ａ、５１ｂを設けることにより、空気の流れを更に乱して、より空気側の伝熱性能の向上を図っているが、段差部は無くても良い。なお、本実施形態では、図２に示したように、成形プレート５の突出部２４および窪み部２６と成形プレート６の突出部２５および窪み部２７とが一対の成形プレート５、６の長手方向（図示左右方向）に若干ずれて配されるように、一対の成形プレート５、６の冷媒通路２３側を互いに向き合わせて接合してチューブ３を形成している。
【００２６】
これにより、冷媒通路２３内を流れる冷媒は、図２に示したように、成形プレート５の突出部２４の内壁面側に形成される凹み部２８を通り、次に、成形プレート６の突出部２５の内壁面側に形成される凹み部２９を通り、次に、再び成形プレート５の凹み部２８を通り、次に、再び成形プレート６の凹み部２９を通る。このように成形プレート５の突出部２４の内壁面側に形成される凹み部２８と成形プレート６の突出部２５の内壁面側に形成される凹み部２９とを交互に通りながら、つまり第１ヘッド１側から第２ヘッド２側へ向けて蛇行を繰り返しながら冷媒通路２３内を流れる。なお、本実施形態では、チューブ３の耐圧強度を高めるために、内部に接合部１８、１９を設けている。
【００２７】
ここで、図１および図２に示したチューブ３は、図３（ａ）に示したように、薄い板状のアルミニウム合金等の金属板を成形ローラ４１、４２によりロール成形し、表面部に凸凹を付けた後に、図３（ｂ）に示したように、中央部で折り曲げて貼り合わせることにより製作する方法が考えられる。なお、ロール成形ではなく、プレス成形によって一対の成形プレート５、６を製作しても良い。また、中央部での折り曲げではなく、２枚貼り合わせてチューブ３を製作しても良い。
【００２８】
複数のフィン４は、薄い板状のアルミニウム合金等の金属板がプレス加工によって所定の形状に一体成形されている。これらのフィン４は、山部および谷部に相当する部分に平坦な壁面接触部３１、３２を有するルーバ無しコルゲートフィンである。フィン４の壁面接触部３１、３２は、図２に示したように、成形プレート５、６の突出部２４、２５の外壁面（表面部）にろう付けにより接合され、所定の長さの平坦部がそれぞれ設けられている。
【００２９】
また、フィン４の山部と谷部とを連結する連結部３３、３４は、平板状に形成されている。これにより、本実施形態のフィン４は、山部から谷部を経て次の山部までの形状が長方形状である。なお、本実施形態では、図１に示したように、最も外側に配置される両側のフィン４の積層方向の外側には、サイドプレート７、８がろう付けにより接合されている。また、複数のチューブ３および複数のフィン４によって積層型熱交換器の熱交換部（コア部）が構成される。
【００３０】
［第１実施形態の作用］
次に、本実施形態の積層型熱交換器の作用を図１ないし図４に基づいて簡単に説明する。ここで、図４は冷媒の流れと空気の流れを示した図である。
【００３１】
車両用空調装置の冷凍サイクルのコンデンサ（冷媒凝縮器）として使用される積層型熱交換器の内部を流れる冷媒は、接続ブロック１１より流入し第１ヘッダ１内で各チューブ３に分岐して各チューブ３内に流入する。各チューブ３内を流れる冷媒は、チューブ３の全面およびチューブ３の突出部２４、２５の外壁面に取り付けられているフィン４の全面に熱を伝える。この熱を、チューブ３内を流れる冷媒と略直交してチューブ３の外側を流れる空気に伝えることで熱交換する。これにより、冷媒は凝縮液化する。熱交換し終えた冷媒は、各チューブ３から第２ヘッダ２で集合され、接続ブロック１２より流出する。
【００３２】
次に、積層型熱交換器の熱交換部の作用を詳細に説明すると、図４に示したように、一対の成形プレート５、６により構成されるチューブ３の内部に形成された冷媒通路２３内を冷媒は、矢印Ａの流れのように分岐、集合を繰り返しながら流れることで、撹乱され良好な伝熱性能を得ることができる。また、チューブ３の外側を流れる空気は、拡大伝熱面であるフィン４を流れる矢印Ｂの流れと、チューブ３の上流側端部（風上側端部）に設けられている入口側開口部２６ａ、２７ａから溝状の窪み部２６、２７を通過する矢印Ｃの流れとに別れる。
【００３３】
そして、図４に示した矢印Ｂの空気の流れは、フィン４に沿ってスムーズに流れてフィン４の熱を奪ってフィン４を冷却した後にフィン４の下流側端部より流出する。また、図４に示した矢印Ｃの空気の流れは、窪み部２６、２７を蛇行して流れてチューブ３（一対の成形プレート５、６）の表面部（外壁面）の熱を奪ってチューブ３を冷却した後にチューブ３の下流側端部（風下側端部）に設けられている出口側開口部２６ｂ、２７ｂより流出する。
【００３４】
［第１実施形態の効果］
以上のように、本実施形態の積層型熱交換器においては、各チューブ３を構成する一対の成形プレート５、６の外壁面に、内部を空気が通過することが可能な溝状の窪み部２６、２７を設けている。これにより、チューブ３の外壁面に設けた複数の突出部２４、２５が空気側の伝熱性能の向上に寄与するので、空気側の伝熱性能を向上させることができる。すなわち、従来の積層型熱交換器の熱交換部、特にチューブの外側には無い、図４に示した矢印Ｃの空気の流れにより、空気側の伝熱面を拡大でき、且つ入口側開口部２６ａ、２７ａの縮流による伝熱促進効果により飛躍的な空気側の伝熱性能の向上を図ることができる。
【００３５】
また、隣設する２つの突出部２４、２５間に形成される隙間である溝状の窪み部２６、２７を、図２に示したように、蛇行するように形成することで、空気が撹乱され、更に良好な空気側の伝熱性能の向上を得ることができる。ここで、フィン４は、チューブ３との接続面（壁面接触部３１、３２）が断続的になる部分があることも考慮し、冷媒の熱の流れが阻害されないように、連結部３３、３４が平板状のもの（ルーバの無いもの）を用いることが望ましい。
【００３６】
［第２実施形態］
図５は本発明の第２実施形態を示したもので、積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した図である。
【００３７】
本実施形態の複数の突出部２４、２５は、筒状の側壁面およびこの側壁面の一端を閉塞する平坦で長円形状の天壁面（底壁面）よりなり、周囲（外周端縁２１、２２および複数の窪み部２６、２７）よりも所定の寸法だけ浮き上がるように設けられている。そして、複数の突出部２４、２５は、溝状の窪み部２６、２７の入口側開口部２６ａ、２７ａから出口側開口部２６ｂ、２７ｂに向かって所定の傾斜角度で傾斜して直進するように設けられている。
【００３８】
また、成形プレート５の外壁面に形成される突出部２４（窪み部２６）と成形プレート６の外壁面に形成される突出部２５（窪み部２７）とが所定の角度で交差するように一対の成形プレート５、６を貼り合わせている。それによって、チューブ３を構成する一対の成形プレート５、６の外壁面に形成された複数の溝状の窪み部２６、２７内を流れる空気の流れが、入口側開口部２６ａ、２７ａで偏向する時に撹乱した流れを作ることができるので、更に空気側の伝熱性能の向上を図ることができる。
【００３９】
［第３実施形態］
図６は本発明の第３実施形態を示したもので、積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した図である。
【００４０】
本実施形態の複数の突出部２４、２５は、筒形状の側壁面およびこの側壁面の一端を閉塞する平坦で略Ｖ字状の天壁面（底壁面）よりなり、周囲（外周端縁２１、２２および複数の窪み部２６、２７）よりも所定の寸法だけ浮き上がるように設けられている。そして、複数の突出部２４、２５の形状を、チューブ３の長手方向の中心線に尖端部２４ａ、２５ａが位置し、且つ長さの等しい二等辺を有する略Ｖ字状（または略Λ字状）としている。
【００４１】
また、成形プレート５の外壁面に形成される突出部２４（窪み部２６）と成形プレート６の外壁面に形成される突出部２５（窪み部２７）とが所定の角度で交差するように、また、チューブ３の長手方向に若干ずれるように一対の成形プレート５、６を貼り合わせている。それによって、チューブ３の長手方向の中心線に対して対称形状の突出部２４、２５を形成することができるので、チューブ３の生産性の向上を図ることができる。
【００４２】
［第４実施形態］
図７は本発明の第４実施形態を示したもので、積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した図である。
【００４３】
本実施形態では、複数の突出部２４、２５は、波形形状の側壁面およびこの側壁面の一端を閉塞する平坦な天壁面（底壁面）よりなり、周囲（外周端縁２１、２２および複数の窪み部２６、２７）よりも所定の寸法だけ浮き上がるように設けられている。また、成形プレート５の外壁面に形成される突出部２４（窪み部２６）と成形プレート６の外壁面に形成される突出部２５（窪み部２７）とがチューブ３の長手方向に若干ずれるように一対の成形プレート５、６を貼り合わせている。
【００４４】
そして、複数の突出部２４、２５の形状を略ディンプル状とすることにより、隣設する２つの突出部２４、２５間および複数の突出部２４、２５の周囲に溝状の窪み部２６、２７が形成される。したがって、複数の突出部２４、２５の形状を略ディンプル状とすることにより、隣接する溝状の窪み部２６、２７同士が連通するので、撹乱した空気の流れを作ることができるので、空気側の伝熱面積の増加を図ることができる。
【００４５】
［第５実施形態］
図８は本発明の第５実施形態を示したもので、積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した図である。
【００４６】
本実施形態では、複数の突出部２４、２５の側壁面を階段状又はテーパ状に形成し、且つ溝状の窪み部２６、２７の入口側開口部２６ａ、２７ａ付近および出口側開口部２６ｂ、２７ｂ付近に例えば０．６５ｍｍの段差部５１ａ、５１ｂを設けることにより、空気の流れを更に乱して、より空気側の伝熱性能の向上を図っている。
【００４７】
［第６実施形態］
図９は本発明の第６実施形態を示したもので、積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した図である。
【００４８】
本実施形態では、第５実施形態のフィン４を、山部と谷部とを連結する連結部６３、６４にルーバ等の伝熱促進体６５、６６を有するルーバ付きのコルゲートフィン（伝熱部材）６０に変更している。コルゲートフィン６０は、山部および谷部に相当する部分に平坦な壁面接触部６１、６２を有している。
【００４９】
［第７実施形態］
図１０および図１１は本発明の第７実施形態を示したもので、図１０は積層型熱交換器の全体構造を示した図で、図１１は積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した図である。
【００５０】
本実施形態の積層型熱交換器は、自動車等の車両用空調装置の冷凍サイクルの冷媒凝縮器（コンデンサ）として使用されるもので、図１０に示したように、図示左側に配された第１ヘッダ１と、図示右側に配された第２ヘッダ２と、内部を流れる冷媒と外部を通過する空気とを熱交換させる複数のチューブ３と、これらのチューブ３の外壁面に接触して設けられた複数のフィン４とを備えている。これらの第１、第２ヘッダ１、２、複数のチューブ３、複数のフィン４および接続ブロック１１、１２は、第１、第２ヘッダ１、２と複数のチューブ３にクラッドされているろう材により炉中で一体ろう付けすることで接合される。
【００５１】
複数のチューブ３は、一対の成形プレート５、６がろう付けにより接合された、内部を冷媒が流れる冷媒流路管である。そして、一対の成形プレート５、６の対向面（内壁面）には、図１１に示したように、方形状の外周端縁２１、２２、および外周端縁２１、２２内に冷媒通路２３が一体成形されている。また、一対の成形プレート５、６の表面部（外壁面）には、外周端縁２１、２２内に冷媒通路２３を形成するために外側に突出した複数の突出部２４、２５、および隣設する２つの突出部２４、２５間に設けられる複数の窪み部２６、２７が一体成形されている。
【００５２】
複数の窪み部２６、２７は、チューブ３の外壁面とフィン４の壁面接触部３１、３２との間で、且つ隣設する２つの突出部２４、２５間に形成された溝状の凹み部である。そして、チューブ３の空気の流れ方向の上流側端部（風上側端部）には、複数の窪み部２６、２７内に空気を導入するための入口側開口部２６ａ、２７ａが設けられている。
【００５３】
また、本実施形態では、溝状の窪み部２６、２７の入口側開口部２６ａ、２７ａ付近に例えば０．６５ｍｍの段差部５１ａを設けることにより、空気の流れを更に乱して、より空気側の伝熱性能の向上を図っているが、段差部は無くても良い。なお、本実施形態では、チューブ３の耐圧強度を高めるために、内部に接合部１８、１９を設けている。
【００５４】
本実施形態の積層型熱交換器（冷媒凝縮器、コンデンサ）の内部を流れる冷媒は、接続ブロック１１より流入し、第１ヘッダ１内で接続されている複数のチューブ３に分岐し流入する。それぞれのチューブ３を流れる冷媒は、チューブ３の全面およびチューブ３の表面部（外壁面）に取り付けられているフィン４の全面に熱を伝える。この熱を、チューブ３内を流れる冷媒と、略直交してチューブ３の外部を流れている空気に伝えることで熱交換する。熱交換した冷媒は、第２ヘッダ２内にて集合され、接続ブロック１２より排出される。
【００５５】
本実施形態の積層型熱交換器の熱交換部を詳細に説明すると、チューブ３の内部に形成された冷媒通路２３内を流れる冷媒は、図１１に示したように、成形プレート５の突出部２４の内壁面側に形成される凹み部２８を通り、次に、成形プレート６の突出部２５の内壁面側に形成される凹み部２９を通り、次に、再び成形プレート５の凹み部２８を通り、次に、再び成形プレート６の凹み部２９を通る。このように成形プレート５の突出部２４の内壁面側に形成される凹み部２８と成形プレート６の突出部２５の内壁面側に形成される凹み部２９とを交互に通りながら、つまり第１ヘッド１側から第２ヘッド２側へ向けて蛇行を繰り返しながら冷媒通路２３内を流れる。
【００５６】
したがって、冷媒通路２３内を流れる冷媒は、分岐、集合を繰り返しながら流れることで、撹乱され、良好な伝熱性能を得ることができる。また、チューブ３の外部を流れる空気は、拡大伝熱面であるフィン４を流れる流れと、複数の窪み部２６、２７を通過する流れに別れる。ここで、複数の窪み部２６、２７を通過する流れを作るためには、チューブ３の空気の流れ方向の上流側端部（風上側端部）に入口側開口部２６ａ、２７ａを設けたり、あるいはチューブ３の空気の流れ方向の下流側端部（風下側端部）に出口側開口部（図示せず）を設けたりすることで、フィン４を流れる流れと、複数の窪み部２６、２７を通過する流れを作り出すことができる。
【００５７】
また、隣設する２つの突出部２４、２５間に形成される隙間である溝状の窪み部２６、２７を、図１１に示したように、入口側開口部２６ａ、２７ａからチューブ３の空気の流れ方向の下流側端部（風下側端部）に向かって波形形状に蛇行するように成形することで、空気が撹乱され、更に良好な空気側の伝熱性能を得ることができる。ここで、フィン４は、チューブ３との接続面（壁面接触部３１、３２）が断続的になる部分があることも考慮し、冷媒の熱の流れが阻害されないように、連結部３３、３４が平板状のもの（ルーバの無いもの）を用いることが望ましい。
【００５８】
［第８実施形態］
図１２および図１３は本発明の第８実施形態を示したもので、図１２および図１３は積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した図である。
【００５９】
本実施形態の積層型熱交換器の熱交換部は、アルミニウム合金等の金属の扁平押し出し成形品である複数の熱交換用チューブ（以下扁平チューブと略す）７１と、この扁平チューブ７１の内部に形成される多数の冷媒流路７２内を流れる冷媒と扁平チューブ７１の外部を通過する空気との熱交換を促進するための伝熱部材としての複数の熱交換促進用フィン（以下フィンと略す）７３と、扁平チューブ７１の表面部（外壁面）とフィン７３のチューブ壁面側部５２、５３との間に配されて、内部を空気（第２流体）が通過することが可能な打抜き穴７４を設けた中間板としての複数の打抜き穴付板７５とから構成されている。すなわち、本実施形態の積層型熱交換器の熱交換部は、図１２に示したように、扁平チューブ７１とフィン７３との間に、１枚の熱伝導性に優れる金属板に複数の打抜き穴７４を設けた打抜き穴付板７５を挟み込むようにして構成されている。
【００６０】
複数の打抜き穴７４は、内部を空気が流れる流体流路であって、１枚の打抜き穴付板７５の板厚方向に貫通する溝状の貫通穴（凹状部）である。そして、打抜き穴付板７５の空気の流れ方向の上流側端部（風上側端部）には、複数の打抜き穴７４内に空気を導入するための開口部７６が設けられている。あるいは、打抜き穴付板７５の空気の流れ方向の下流側端部（風下側端部）には、複数の打抜き穴７４内より空気を導出するための開口部（図示せず）が設けられている。
【００６１】
また、打抜き穴付板７５の板厚方向に貫通する溝状の打抜き穴７４を、図１２および図１３に示したように、開口部７６からチューブ３の空気の流れ方向の下流側端部（風下側端部）に向かって波形形状に蛇行するように成形することで、空気が撹乱され、更に良好な空気側の伝熱性能を得ることができる。ここで、フィン７３は、打抜き穴付板７５の表面部に接触するチューブ壁面側部５２、５３が断続的になる部分があることも考慮し、冷媒の熱の流れが阻害されないように、連結部５４、５５が平板状のもの（ルーバの無いもの）を用いることが望ましい。
【００６２】
［第９実施形態］
図１４ないし図１６は本発明の第９実施形態を示したもので、図１４は積層型熱交換器の全体構造を示した図で、図１５は積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した図である。
【００６３】
本実施形態の積層型熱交換器は、上記の実施形態と同様に、冷凍サイクルの冷媒凝縮器（コンデンサ）として使用されるもので、図１４に示したように、図示左側に配された第１ヘッダ１と、図示右側に配された第２ヘッダ２と、内部を流れる冷媒と外部を通過する空気とを熱交換させる複数の扁平チューブ９と、これらの扁平チューブ９の外壁面に接触して設けられた複数のフィン４とを備えている。これらの第１、第２ヘッダ１、２、複数の扁平チューブ９、複数のフィン４および接続ブロック１１、１２は、上記の実施形態と同様に、第１、第２ヘッダ１、２と複数の扁平チューブ９にクラッドされているろう材により炉中で一体ろう付けすることで接合される。
【００６４】
本実施形態では、複数の扁平チューブ９として、図１５および図１６に示した扁平状（例えば略長円形状または略楕円形状）に形成された外周壁９１と、その内部を幅方向に仕切る複数の内柱９２とを有する扁平多穴管（押し出し成形チューブ）が使用されている。そして、外周壁９１の内部には、内柱９２により仕切られた複数の冷媒通路２３が設けられている。また、外周壁９１の外壁面には、内部に複数の冷媒通路２３を形成するために外側に突出した複数の突出部２４、２５、および隣設する２つの突出部２４、２５間に設けられる複数の窪み部２６、２７が一体成形されている。
【００６５】
複数の窪み部２６、２７は、扁平チューブ９の外壁面とフィン４の壁面接触部３１、３２との間で、且つ隣設する２つの突出部２４、２５間に形成された溝状の凹み部である。そして、扁平チューブ９の空気の流れ方向の上流側端部（風上側端部）には、複数の窪み部２６、２７内に空気を導入するための入口側開口部２６ａ、２７ａが設けられている。また、扁平チューブ９の空気の流れ方向の下流側端部（風下側端部）には、複数の窪み部２６、２７内より空気を導出するための出口側開口部２６ｂ、２７ｂが設けられている。なお、本実施形態の窪み部２６、２７は、入口側開口部２６ａ、２７ａから出口側開口部２６ｂ、２７ｂに向かって波形形状に蛇行して設けられている。
【００６６】
ここで、方形状の冷媒通路２３を複数形成するための雄型ダイス（図示せず）と、外周壁９１と複数の内柱９２とを形成するための雌型ダイス（図示せず）とを組み合わせた複合型の押し出し成形用ダイスを用いた押し出し成形方法によって製造された長尺の扁平チューブ９０を、一対の成形ローラ９３、９４によってロール成形し、外周壁９１の両端面（図示上下端面）に所定の凹凸形状を付けるようにしている。なお、ロール成形ではなく、プレス成形によって扁平チューブ９を製造しても良い。
【００６７】
以上のように、本実施形態の積層型熱交換器においては、各扁平チューブ９の外周壁９１の外壁面に、内部を空気が通過することが可能な溝状の窪み部２６、２７を設けている。これにより、扁平チューブ９の外壁面に設けた複数の突出部２４、２５が空気側の伝熱性能の向上に寄与するので、空気側の伝熱性能を向上させることができる。
【００６８】
また、隣設する２つの突出部２４、２５間に形成される隙間である溝状の窪み部２６、２７を、蛇行するように形成することで、空気が撹乱され、更に良好な空気側の伝熱性能の向上を得ることができる。また、本実施形態では、内部に複数の内柱９２を設けた扁平チューブ９０の外周壁９１に所定の凹凸形状を形成することにより、複数の内柱９２は凹凸形状を成形後も残るので、扁平チューブ９の耐圧強度を高めることができる。
【００６９】
［第１０実施形態］
図１７は本発明の第１０実施形態を示したもので、積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した図である。
【００７０】
本実施形態の複数の突出部２４、２５は、溝状の窪み部２６、２７の入口側開口部２６ａ、２７ａから出口側開口部２６ｂ、２７ｂに向かって所定の傾斜角度で傾斜して直進するように設けられている。これにより、扁平チューブ９の外壁面に設けた複数の突出部２４、２５が空気側の伝熱性能の向上に寄与するので、上記の第９実施形態と同様に、空気側の伝熱性能を向上させることができる。なお、複数の突出部２４、２５の形状を、上記の第３実施形態（図６参照）に示したように、扁平チューブ９の長手方向の中心線に尖端部２４ａ、２５ａが位置し、且つ長さの等しい二等辺を有する略Ｖ状（または略Λ状）としても良い。
【００７１】
また、扁平チューブ９の外周壁９１の図示上端側の外壁面に形成される突出部２４（窪み部２６）と外周壁９１の図示下端側の外壁面に形成される突出部２５（窪み部２７）とが所定の角度で交差するように、複数の突出部２４、２５を設けても良い。この場合には、扁平チューブ９の外周壁９１の外壁面に形成された複数の溝状の窪み部２６、２７内を流れる空気の流れが、入口側開口部２６ａ、２７ａで偏向する時に撹乱した流れを作ることができるので、更に空気側の伝熱性能の向上を図ることができる。
【００７２】
［他の実施形態］
本実施形態では、本発明を、自動車等の車両用空調装置の冷凍サイクルの冷媒凝縮器（コンデンサ）として使用される積層型熱交換器に適用した例を説明したが、本発明を、家庭用または工場用の空調装置の冷凍サイクルの冷媒凝縮器（コンデンサ）として使用される積層型熱交換器に使用しても良い。また、本発明を、空調装置の冷凍サイクルの冷媒蒸発器（エバポレータ）や過冷却器に適用しても良い。また、本発明を、車両用ラジエータに適用しても良い。
【００７３】
本実施形態では、チューブ３の空気の流れ方向の上流側端部（風上側端部）に、複数の窪み部２６、２７内に空気を導入するための入口側開口部２６ａ、２７ａを設け、且つチューブ３の空気の流れ方向の下流側端部（風下側端部）に、複数の窪み部２６、２７内より空気を導出するための出口側開口部２６ｂ、２７ｂを設けたが、チューブ３の空気の流れ方向の上流側端部または下流側端部のいずれか一方のみに開口部を設けるようにしても良い。また、入口側開口部２６ａ、２７ａのみの第１の窪み部２６、２７と出口側開口部２６ｂ、２７ｂのみの第２の窪み部２６、２７とが交互に、所定のパターンで配されるように、チューブ３の表面部（外壁面）に第１の窪み部２６、２７と第２の窪み部２６、２７とを形成するようにしても良い。
【００７４】
本実施形態では、打抜き穴付板７５の空気の流れ方向の上流側端部（風上側端部）に、複数の打抜き穴７４内に空気を導入するための開口部７６を設けるか、あるいは打抜き穴付板７５の空気の流れ方向の下流側端部（風下側端部）に、複数の打抜き穴７４内より空気を導出するための開口部を設けたが、打抜き穴付板７５の空気の流れ方向の上流側端部または下流側端部のいずれか一方のみに開口部を設けるようにしても良い。また、入口側の開口部７６のみの第１の打抜き穴７４と出口側の開口部のみの第２の打抜き穴とが交互に、所定のパターンで配されるように、熱伝導性に優れる金属板よりなる打抜き穴付板７５等の中間板の表面部（外壁面）に第１の打抜き穴７４と第２の打抜き穴とを形成するようにしても良い。
【００７５】
本実施形態では、内部を空気が流れる流体流路としての溝状の窪み部２６、２７および溝状の打抜き穴７４を、空気の流れ方向の上流側端部（入口側端部）より下流側端部（出口側端部）に至るまで流路幅があまり変化しないように設けているが、内部を空気が流れる流体流路を、空気の流れ方向の上流側端部（入口側端部）より下流側端部（出口側端部）に向かって流路幅が漸増または漸減するように設けても良い。また、内部を空気が流れる流体流路の途中が絞られていたり、拡開されていたりしても良い。また、打抜き穴７４等の穴部は、有底の溝部であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】積層型熱交換器の全体構造を示した斜視図である（第１実施形態）。
【図２】積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した斜視図である（第１実施形態）。
【図３】（ａ）はチューブを製造する成形ローラを示した斜視図で、（ｂ）はチューブを中央部で折り曲げた状態を示した説明図である（第１実施形態）。
【図４】冷媒の流れと空気の流れを示した斜視図である（第１実施形態）。
【図５】積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した斜視図である（第２実施形態）。
【図６】積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した斜視図である（第３実施形態）。
【図７】積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した斜視図である（第４実施形態）。
【図８】積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した斜視図である（第５実施形態）。
【図９】積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した斜視図である（第６実施形態）。
【図１０】積層型熱交換器の全体構造を示した斜視図である（第７実施形態）。
【図１１】積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した斜視図である（第７実施形態）。
【図１２】積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した斜視図である（第８実施形態）。
【図１３】積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した分解斜視図である（第８実施形態）。
【図１４】積層型熱交換器の全体構造を示した斜視図である（第９実施形態）。
【図１５】積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した斜視図である（第９実施形態）。
【図１６】押し出し扁平チューブに複数の窪み部を成形する成形ローラを示した斜視図である（第９実施形態）。
【図１７】積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した斜視図である（第１０実施形態）。
【図１８】積層型熱交換器の全体構造を示した斜視図である（従来の技術）。
【図１９】積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した斜視図である（従来の技術）。
【図２０】（ａ）は空気の流れを示した説明図で、（ｂ）は積層型熱交換器の熱交換部の主要構造を示した斜視図である（従来の技術）。
【符号の説明】
３チューブ（熱交換用チューブ）
４フィン（伝熱部材）
９扁平チューブ（熱交換用チューブ）
２３冷媒通路
２４突出部
２５突出部
２６窪み部（流体流路）
２７窪み部（流体流路）
２６ａ入口側開口部
２６ｂ出口側開口部
２７ａ入口側開口部
２７ｂ出口側開口部
３１、３２壁面接触部
３３、３４連結部
６０コルゲートフィン（伝熱部材）
６１、６２壁面接触部
７１扁平チューブ（熱交換用チューブ）
７３フィン（伝熱部材）
７４打抜き穴（凹状部）
７５打抜き穴付板（中間板）
７６開口部
９１外周壁
９２内柱

Claims

内部を流れる第１流体と外部を通過する第２流体とを熱交換させる扁平な熱交換用チューブと、
この熱交換用チューブの外壁面に接触する壁面接触部を有し、第１流体と第２流体との熱交換効率を高めるための伝熱部材と
を備えた熱交換器において、
前記熱交換用チューブには、前記熱交換用チューブの外壁面から前記伝熱部材側に突出した複数の突出部が設けられ、隣設する２つの突出部間または前記複数の突出部の周囲には、内部を第２流体が通過することが可能な流体流路が設けられていることを特徴とする熱交換器。
請求項１に記載の熱交換器において、
前記流体流路は、前記熱交換用チューブの外壁面と前記伝熱部材の壁面接触部との間で、且つ前記隣設する２つの突出部間または前記複数の突出部の周囲に形成される溝状の窪み部であり、
前記熱交換用チューブの第２流体の流れ方向の上流側端には、前記窪み部内に第２流体を導入するための入口側開口部が設けられ、
前記熱交換用チューブの第２流体の流れ方向の下流側端には、前記窪み部内より第２流体を導出するための出口側開口部が設けられていることを特徴とする熱交換器。
請求項２に記載の熱交換器において、
前記複数の突出部は、前記窪み部の入口側開口部から出口側開口部に向かって蛇行して設けられていることを特徴とする熱交換器。
請求項２に記載の熱交換器において、
前記複数の突出部は、前記窪み部の入口側開口部から出口側開口部に向かって斜めに直進して設けられていることを特徴とする熱交換器。
請求項２に記載の熱交換器において、
前記複数の突出部は、前記熱交換用チューブの長手方向の中心線に対して対称形状とすることを特徴とする熱交換器。
請求項１または請求項２に記載の熱交換器において、
前記複数の突出部は、略ディンプル状に設けられていることを特徴とする熱交換器。
請求項１に記載の熱交換器において、
前記流体流路は、前記熱交換用チューブの外壁面と前記伝熱部材の壁面接触部との間で、且つ前記隣設する２つの突出部間または前記複数の突出部の周囲に形成される溝状の窪み部であり、
前記熱交換用チューブの第２流体の流れ方向の上流側端または下流側端には、前記窪み部内に第２流体を導入するか、あるいは前記窪み部内より第２流体を導出するための開口部が設けられていることを特徴とする熱交換器。
請求項７に記載の熱交換器において、
前記窪み部は、前記熱交換用チューブの第２流体の流れ方向の上流側端から下流側端に向かって蛇行して設けられていることを特徴とする熱交換器。
請求項７または請求項８に記載の熱交換器において、
前記熱交換用チューブは、扁平状に形成された外周壁、およびこの外周壁の内部を幅方向に仕切ると共に、前記外周壁の耐圧強度を高めるための複数の内柱を有する扁平多穴管であり、
前記窪み部は、前記外周壁の外壁面と前記伝熱部材の壁面接触部との間で、且つ前記隣設する２つの突出部間または前記複数の突出部の周囲に形成されていることを特徴とする熱交換器。
請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載の熱交換器において、
前記複数の突出部は、略コの字状または略Ｕ字状または略Ｃ字状の断面を有していることを特徴とする熱交換器。
（ａ）内部を流れる第１流体と外部を通過する第２流体とを熱交換させる複数の扁平な熱交換用チューブと、
（ｂ）隣設する２つの熱交換用チューブ間に配されて、第１流体と第２流体との熱交換効率を高めるための伝熱部材と、
（ｃ）前記熱交換用チューブの外壁面と前記伝熱部材の壁面側部との間に配されて、内部を第２流体が通過することが可能な流体流路を有する中間板と
を備えた熱交換器。
請求項１１に記載の熱交換器において、
前記流体流路は、前記中間板の板厚方向に形成された凹状部であり、
前記中間板の第２流体の流れ方向の上流側端または下流側端には、前記凹状部内に第２流体を導入するか、あるいは前記凹状部内より第２流体を導出するための開口部が設けられていることを特徴とする熱交換器。
請求項１２に記載の熱交換器において、
前記凹状部は、前記中間板の第２流体の流れ方向の上流側端から下流側端に向かって蛇行して設けられていることを特徴とする熱交換器。
請求項１ないし請求項１３のうちのいずれか１つに記載の熱交換器において、前記伝熱部材は、山部および谷部に相当する部分に平坦な壁面接触部を有するルーバ無しコルゲートフィンまたはルーバ付きコルゲートフィンであることを特徴とする熱交換器。