JP4018279B2

JP4018279B2 - 熱交換器用偏平チューブ

Info

Publication number: JP4018279B2
Application number: JP1111199A
Authority: JP
Inventors: 仁一桧山; 正剛新浜
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2019-01-19
Also published as: JP2000205783A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用冷凍サイクルに採用されるコンデンサ、エバポレータ、ヒータや、ラジエータなどの熱交換器用偏平チューブに関し、さらに詳しくは、内側に向けて突出する複数の突部が形成された熱交換器用偏平チューブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱交換器用偏平チューブとしては、特開平７−１２０１８１号公報記載に係るものが知られている。この熱交換器用偏平チューブは、図１２に示すような構造である。この熱交換器用偏平チューブ１は、一方の表面から他方の表面側へ膨出する平面円形状の突出部２ａが予め所定の配列で形成された１枚のプレート２が中央で折曲げられて突出部２ａどうしが重なるように両端縁が重ね合わされ、接合部分が固定されてなる。
【０００３】
この熱交換器用偏平チューブ１では、チューブ内を流通する熱交換媒体である流体が突出部２ａによって流れが撹拌作用を受けて乱されて流路面積が大きくなることにより、熱交換率の向上が図られている。図１３は、突出部２ａの平面配列と、この突出部２ａによって形成される流体の流路とを示す説明図である。同図に示すように、突出部２ａは、幅方向に沿って等間隔に配置された複数の突出部２ａでなる列が、熱交換器用偏平チューブ１の長手方向に沿って複数列形成されている。そして、長手方向に互いに隣接する列の一方の列を構成する突出部２ａの数は、他方の列の突出部２ａの数より１つ少なくなるように設定され、一方の列の突出部２ａが他方の列の突出部２ａどうしの間の位置に対応するように、所謂オフセット配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の熱交換器用偏平チューブ１においては、図１３に示したように、幅方向の中間部では乱流が発生するが、幅方向両側の流路３、３では流通抵抗が小さいため層流となってしまい、熱交換率が低下するという問題点がある。また、同図中破線で示した領域では、他の部分より平坦な部分であるため、流体圧力に対する耐久性が劣るという問題点がある。具体的には、１００ｋｇ・ｆの圧力が作用すると、破線で示した領域で破損が発生し易くなる。
【０００５】
このような問題点の発生を抑制するために、突出部２ａの配置を詰めると流通（流路）抵抗が増大して流速が低下して圧力損失が起こると共に、乱流が生じにくくなり（層流の割合が大きくなり）、やはり熱交換率が低下するという問題が発生する。
【０００６】
また、上記した従来の熱交換器用偏平チューブ１は、長手方向に隣接する突出部２ａの列どうしが互いにオフセットの関係になるように突出部２ａが配置されているが、各列の突出部２ａの数が同一で長手方向にも突出部２ａが列をなすようにマトリクス状の配置にすると、乱流が発生しにくくなりさらに熱交換率が低下するという問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明は耐久性が向上すると共に、熱交換率の高い熱交換用偏平チューブを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、互いに対向する偏平面の一方又は双方から内部に向けて突出する複数のビードが形成され、該ビードの頂部が他方の偏平面側に接合して熱交換媒体の流路が形成され、長手方向の一方側から他方側へ熱交換媒体を流通させる熱交換器用偏平チューブであって、前記ビードは、少なくとも、平面形状が略長円形状で且つ前記長手方向に対して傾きをもつものを含み、前記長手方向に対して直角をなす方向に沿って均等に配置された複数のビードの列が、前記長手方向に沿って複数列配置・形成され、前記長手方向に沿って隣接する前記列どうしは、一方の前記列の前記ビードが他方の前記列のビードに対してオフセット配置され、且つ一方の前記列の前記ビードが他方の前記列の境界Ｋと一致又は該境界Ｋを越えるように配置されていることで、一方の前記列の隣接するビードどうしの間に、他方の前記列ビードが、入り込む形で配置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の熱交換器用偏平チューブであって、前記ビードが、前記長手方向に対して平行なものを含むことを特徴としている。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、熱交換器用偏平チューブの長手方向に対して斜め方向に長軸をもつ略長円形状のビードを備えるため、熱交換媒体の流れに層流が発生するのを抑制して乱流を生じ易くすることができ、熱交換率を高くすることができる。また、各列でビードが均等に並び、ビードの頂部が他方の偏平面側に接合する部分も均等に配置されるため、熱交換器用偏平チューブの接合強度も均等化され流体圧力に対する耐久性を向上させることができる。また、隣接する一方の列のビードが他方の列のビードに対してオフセット配置され、且つ一方の列のビードが他方の列の境界と一致又は該境界を越えるように配置されているため、隣接するビードの列どうしを密に配置することができ、流路を複雑化して熱交換率をさらに高めることができる。また、ビードが密に配置されるため、偏平面に局部的に耐久性が劣る平坦な部分が少なくなり、チューブ全体の耐久性を向上することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、長手方向に平行なビードと斜め方向のビードとが混在するため、流通抵抗を大幅に大きくすることなく乱流を生じ易くすることができる。このため、流速が向上して熱交換率を高めると共に、チューブ内の圧力を不要に高めるのを抑制することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る熱交換器用偏平チューブの詳細を図面に示す各実施形態に基づいて説明する。
【００１７】
（実施形態１）
図１〜図３は本発明の実施形態１を示している。図１に熱交換器として自動車用冷凍サイクルに採用されるコンデンサの熱交換器用偏平チューブ１１を示す。
【００１８】
この熱交換器用偏平チューブ１１は、図１に示すように、長方形状の１枚のプレート１２を中央で折り曲げて内部に熱交換媒体としての冷媒の流路を形成するように両側縁どうしを重ね合わせて構成されている。また、図２に示すように、プレート１２の互いに平行をなす面には、対向する位置に、頂部１３Ａが相互に当接して接合される多数のビード１３が内側に向けて突出するようにディンプル加工により形成されている。このビード１３は、平面形状が楕円形であり、冷媒の流通経路を長くすると共に、熱交換器用偏平チューブ１１の表面積の拡大とこの熱交換器用偏平チューブ１１の剛性を高めている。プレート１２の接合される周縁部どうしと、ビード１３の接合される頂部１３Ａどうしとは、ろう付けにより固定されている。なお、図示しないが、熱交換器用偏平チューブ１１の長手方向の一方の端部には冷媒を導入する導入口が形成され、他方の端部には冷媒が導出される導出口が形成されている。
【００１９】
次に、図３を用いて本実施形態１の熱交換器用偏平チューブ１１におけるビード１３の形状・配置について説明する。本実施形態では、熱交換器用偏平チューブ１１における長手方向に対して直角をなす方向に並ぶビード１３の所定の列とその列に隣接する列とは、ビード１３の数の差が１つであり、ビード１３の多い列のビード１３どうしの間に位置に対応して隣接する列のビード１３が配置される、所謂オフセット配置に設定されている。
【００２０】
また、互いに隣接する列のビード１３では、一方の列が斜め右向きに配置され、他方の列が斜め左向きに配置されている。なお、個々のビード１３の平面形状は上記したように楕円形状であり、図３に矢印で示すように、冷媒の流通経路を乱す作用を有するが、流通抵抗を増大しないようになっている。
【００２１】
さらに、熱交換器用偏平チューブ１１における長手方向に直角をなす方向に並ぶビード１３の隣接する列どうしは、間隔が０に設定されている。すなわち、図３に示すようにそれぞれの列のビード１３の端部どうしが境界線Ｋ上に位置するように設定されている。なお、本実施形態１では熱交換器用偏平チューブ１１の幅方向の列のビード１３の数が３つのものと２つのものがある例であるが、ビード１３の数は熱交換器用偏平チューブ１１の幅寸法に応じて適宜変更が可能である。
【００２２】
このような配置でビード１３を形成したことにより、同図に示すように同列のビード１３どうしの間を流通する冷媒は隣接する列のビード１３で斜め右方向と斜め左方向とに分流されて複雑な乱流を生じる。また、ビード１３の向きが流通方向の下流側に対して斜め方向であるため、大幅に流通抵抗を高めることがない。このように、乱流を発生させると同時に、流速を抑えることがないため、熱交換器用偏平チューブ１１における熱交換率を高めることができる。特に、熱交換器用偏平チューブ１１の幅方向の両側の流路では、上記した乱流を発生させるビード１３の存在により、層流が発生しにくくなっており、熱交換率を従来のものに比べてより高めることができる。また、本実施形態では、熱交換器用偏平チューブ１１の長手方向に直角の方向のビード１３の列どうしの間隔が０であるため、ビード１３の存在しない平坦な部分の面積が少なく、流体圧力に対する耐久性が高くなっている。
【００２３】
（実施形態２）
図４は本発明に係る熱交換器用偏平チューブの実施形態２を示している。本実施形態２の熱交換器用偏平チューブ２１は、上記した実施形態１と同様に、長方形状の１枚のプレート２２を中央で折り曲げて内部に熱交換媒体としての冷媒の流路を形成するように両側縁どうしを重ね合わせて構成されている。また、プレート２２の互いに平行をなす面には、対向する位置に、頂部が相互に当接して接合される多数のビード２３が内側に向けて突出するようにディンプル加工により形成されている。このビード２３も、平面形状が楕円形であり、冷媒の流通経路を長くすると共に、熱交換器用偏平チューブ２１の表面積の拡大とこの熱交換器用偏平チューブ１１の剛性を高めている。プレート２２の接合される周縁部どうしと、ビード２３の接合される頂部どうしとは、ろう付けにより固定されている。なお、図示しないが、熱交換器用偏平チューブ２１の長手方向の一方の端部には冷媒を導入する導入口が形成され、他方の端部には冷媒が導出される導出口が形成されている。
【００２４】
本実施形態２におけるビード２３の配置は、上記した実施形態１と同様に長手方向に直角な方向に並ぶ隣接するビード２３の列どうしはオフセットになるように形成され、互いに異なる斜め方向に向くように形成されている。加えて、図４に示すように、隣接する一方のビード列の上流側の境界線Ｋｕは他方のビード列の下流側の境界線Ｋｄより上流側に位置するように、上流側の他方のビード列が下流側の一方のビード列に長さｗだけ食い込むように配置されている。このようなビード配置としたことにより、ビード１３の存在密度が高く平坦な部分の面積がより小さくなっている。
【００２５】
このような構成の本実施形態２では、実施形態１よりもさらに流体圧力に対する耐久性が高くなっている。なお、本実施形態２における他の作用・効果は上記した実施形態１と同様である。
【００２６】
（実施形態３）
図５は、本発明に係る熱交換器用偏平チューブの実施形態３を示している。本実施形態の熱交換器用偏平チューブ３１では、同図に示すように、幅方向に３つのビード３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃが並ぶ列と、この列に隣接して２つのビード３４、３４が並ぶ列と、がある。３つのビード３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃは、それぞれ楕円形状であり、幅方向の中央のビード３３Ｂは、長軸が熱交換器用偏平チューブ３１の長さ方向と平行をなすように設定されている。また、両側のビード３３Ａ、３３Ｃは、下流側に向けて中央側に近づくように斜めに配置されている。さらに、ビード３４、３４は円形状であり、それぞれ隣接する列のビード３３Ａとビード３３Ｂとの間、ビード３３Ｂとビード３３Ｃとの間、に対応する位置に配置されている。そして、列をなすビード３４、３４は、この列を挟むビード３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃの列に対して図５に示すように距離ｗだけ食い込んだ状態で配置されている。本実施形態３における他の構成は、上記した実施形態１と同様である。
【００２７】
本実施形態３では、楕円形のビード３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃが流通する冷媒を中央に集める作用を有するが、円形状のビード３４、３４が中央に集まろうとする冷媒を拡散させて乱流を発生させる作用がある。このため、冷媒は幅方向中央においても層流を生じることなく乱流となるため、熱交換率を高めることができる。また、３つのビード３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃの列どうしが近くなるため、平坦な部分の面積をより小さくすることができ、流体圧力に対する耐久性を向上することができる。
【００２８】
（実施形態４）
図６は、本発明に係る熱交換器用偏平チューブの実施形態４を示している。本実施形態４の熱交換器用偏平チューブ４１では、斜めの同じ方向を向く楕円形のビード４３、４３、４３の列と、長軸が熱交換器用偏平チューブ４１の長手方向と平行をなす楕円形のビード４４、４４の列とを交互に備えている。また、ビード４４は、幅方向に列をなすビード４３、４３の間に列に食い込むように近接されて形成されている。
【００２９】
本実施形態４では、ビード４３で斜め方向に冷媒が流れるような作用を有するが、ビード４４で乱流を発生させる作用を有する。また、ビード４４が熱交換器用偏平チューブ４１の長手方向と平行であるため、流通抵抗は低く抑えられる。このため、冷媒の流速を損なうことなく乱流を発生させることができ、熱交換率を向上することができる。
【００３０】
（実施形態５）
図７は、本発明に係る熱交換器用偏平チューブの実施形態５を示している。同図に示すように、本実施形態の熱交換器用偏平チューブ５１では、長軸が長手方向と平行なビード５３でなる列どうしの間に小さい楕円形状のビード５４を図中右側に傾けるように形成した例である。本実施形態５では、ビード５４が小さいため、全体としての流通抵抗はあまり大きくはならずに流速を稼ぐことができると共に、このビード５４で乱流を発生させるため、熱交換率を高めることができる。本実施形態５においても、ビード５４は隣接するビード５３の列に食い込むように近接して形成・配置されているため、プレート５２における平坦な部分の面積が小さく流体圧力に対する耐久性を向上することができる。
【００３１】
（実施形態６）
図８は、本発明に係る熱交換器用偏平チューブの実施形態６を示している。本実施形態６では、長軸が長手方向と平行な楕円形のビード６３、６３の中間に円形状の小さいビード６４が配置された列どうしの間に、互いに下流側に向けて斜めに向いた２つのビード６５がオフセット状に配置されており、互いの列どうしがオフセット状に食い込むように近接して配置されている。
【００３２】
本実施形態６では、幅方向の中央に位置する円形状のビード６４とビード６５、６５とが乱流を発生させる作用を有する。
【００３３】
（実施形態７）
図９は、本発明に係る熱交換器用偏平チューブの実施形態７を示している。本実施形態７は、長手方向の下流側に向けて互いに近付く方向へ斜めに傾くように形成されたビード７３、７３の列と、互いに長手方向と平行なビード７６、７６の列と、長手方向下流側へ向けて互い離れる方向へ斜めに傾くビード７４、７４と、これの３列の中央を長手方向に貫く長いビード７５と、を有する。
【００３４】
本実施形態７では、熱交換器用偏平チューブ７１の幅方向両側の流れはビード７３、７４でジグザグ状に流れるため、冷媒は乱流となり熱交換率を向上することができる。また、中央のビード７５は寸法が長いため、プレート７２は熱交換器用偏平チューブ７１の表裏側で強固に接着されるため、耐圧強度をさらに高めるという作用がある。
【００３５】
（実施形態８）
図１０は、本発明に係る熱交換器用偏平チューブの実施形態８を示している。本実施形態８の熱交換器用偏平チューブ８１は、長手方向に平行な長軸をもつ楕円形状の複数のビード８３の列どうしの間に互いに長手方向下流側に向けて近接するように斜めに傾くビード８２が、オフセット状に配置された構造を有する。本実施形態の作用・効果は、上記した実施形態７と略同様である。
【００３６】
（実施形態９）
図１１は、本発明に係る熱交換器用偏平チューブの実施形態９を示している。本実施形態の熱交換器用偏平チューブ９１では、下流側に向けて互いに中央に傾くように傾斜するビード９３、９３とこれらの間に配置される長手方向と平行な長軸をもつビード９４とでなる列と、互いに下流側へ向けて離れるように傾斜するビード９５、９５とこれらの間に長手方向と平行な長軸をもつビード９６とでなる列と、が隣接すると共に、これら列の間に円形状のビード９７、９７がオフセット配置されている。本実施形態９では、ビード９３、９４、９３の列で冷媒の流れを中央に集める作用があり、ビード９５、９６、９５の列で冷媒の流れを拡散させる作用がある。また、オフセット配置された円形状のビード９７は、中央を流れる冷媒を拡散させる作用がある。このため、乱流が発生して熱交換率を高めることができる。
【００３７】
以上、実施形態１〜実施形態９について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、構成の要旨に付随する各種の変更が可能である。例えば、上記した各実施形態ではプレートの偏平面の両側からビードを突出させて頂部どうしを接合した構成としたが、一方の偏平面からのみにビードを突出させた構成としても勿論よい。また、本発明は、自動車の冷凍サイクルに採用されるコンデンサの他に、例えばエバポレータ、ヒータや、ラジエータなどの熱交換器用の偏平チューブに適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱交換器用偏平チューブの実施形態１の要部斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】実施形態１の熱交換器用偏平チューブの要部平面図。
【図４】本発明に係る熱交換器用偏平チューブの実施形態２の要部平面図。
【図５】本発明に係る熱交換器用偏平チューブの実施形態３の要部平面図。
【図６】本発明に係る熱交換器用偏平チューブの実施形態４の要部平面図。
【図７】本発明に係る熱交換器用偏平チューブの実施形態５の要部平面図。
【図８】本発明に係る熱交換器用偏平チューブの実施形態６の要部平面図。
【図９】本発明に係る熱交換器用偏平チューブの実施形態７の要部平面図。
【図１０】本発明に係る熱交換器用偏平チューブの実施形態８の要部平面図。
【図１１】本発明に係る熱交換器用偏平チューブの実施形態９の要部平面図。
【図１２】従来の熱交換器用偏平チューブの要部斜視図。
【図１３】従来の熱交換器用偏平チューブの要部平面図。
【符号の説明】
１１熱交換器用偏平チューブ
１２プレート
１３ビード
１３Ａ頂部

Claims

互いに対向する偏平面の一方又は双方から内部に向けて突出する複数のビード（１３）が形成され、該ビード（１３）の頂部（１３Ａ）が他方の偏平面側に接合して熱交換媒体の流路が形成され、長手方向の一方側から他方側へ熱交換媒体を流通させる熱交換器用偏平チューブ（１１）であって、
前記ビード（１３）は、少なくとも、平面形状が略長円形状で且つ前記長手方向に対して傾きをもつものを含み、
前記長手方向に対して直角をなす方向に沿って均等に配置された複数のビード（１３）の列が、前記長手方向に沿って複数列配置・形成され、
前記長手方向に沿って隣接する前記列どうしは、一方の前記列の前記ビード（１３）が他方の前記列のビード（１３）に対してオフセット配置され、且つ一方の前記列の前記ビード（１３）が他方の前記列の境界Ｋと一致又は該境界Ｋを越えるように配置されていることで、一方の前記列の隣接するビード（１３）どうしの間に、他方の前記列ビード（１３）が、入り込む形で配置されていることを特徴とする熱交換器用偏平チューブ。
前記ビード（１３）は、前記長手方向に対して平行なものを含むことを特徴とする請求項１記載の熱交換器用偏平チューブ。