JPH01296087A - 熱交換用チューブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内部を熱交換される流体が流れる熱交換用チ
ューブに関し、例えば冷房装置の冷凍サイクルに組み込
まれた冷媒蒸発器あるいは冷媒凝縮器の熱交換用チュー
ブ等に用いて好適な熱交換用チューブにかかわる。

［従来の技術］ 従来より、例えば冷房装置の冷凍サイクルに組み込まれ
る冷媒蒸発器として利用されている積層型熱交換器１０
０は、第８図にも一部示すように、一端に並列に設けら
れた第１のヘッダ部と第２のヘッダ部との間に長手方向
の途中まで打出しにより設けられた仕切りブによって、
Ｕ字状の流通路１１１．１１２を形成するコアプレート
を対向接合してなる開平な熱交換用チューブと、隣設す
るチューブの間に配置されたコルゲートフィンとを交互
に積層してコア部を形成している。この熱交換用チュー
ブの上端には、コアプレートの第１のヘッダ部および第
２のヘッダ部を対向接合することにより、入口タンク１
１３、中間タンク１１４、および出口タンク１１５が形
成される。

また、この積層型熱交換器１００に流入した冷媒は、第
８図に実線で示すような冷媒回路（入口タンク１１３→
流通路１１１→中間タンク１１４→流通路１１２→出ロ
タンク１１５）を通過する。

［発明が解決しようとする課題］ 例えば、入口タンク１１３に流入した冷媒は、熱交換用
チューブ内の流通路１１１の上端から流通路１１１の下
端に流れ、つぎに流通路１１１の下端から流通路１１１
の上端に流れることによって、流通路１１１の上端より
下端に亘ってＵ字状に流れる。同様に流通路１１２の上
端より下端に亘ってＵ字状に流れるため、従来の積層型
熱交換器１００の熱交換用チューブは、流通路１１１お
よび流通路１１２の通路長が長くなり、冷媒の圧力損失
が大きいという課題があった。

本発明は、内部を流れる流体の圧力損失を低減すること
が可能な熱交換用チューブの提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の熱交換用チューブは、対向する位置に、流体が
流入する入口、および流体が流出する出口をそれぞれ形
成するとともに、前記入口と前記出口との間に仕切壁を
設けて、前記チューブの内部に、前記入口と前記出口と
を連通するＵ字状の第１の流通路と、該第１の流通路を
迂回して、前記入口と前記出口とを連通するＵ字状の第
２の流通路とを設けた構成を採用した。

［作用］ 本発明の熱交換用チューブは、上記構成によりつぎの作
用を有する。

入口より流入した流体は、入口と出口との間に設けられ
た仕切壁によって、第１の流通路に流入する流体と第１
の流通路を迂回する第２の流通路に流入する流体とに分
配される。

そして、仕切壁によってＵ字状に形成された第１の流通
路を通過した流体と、仕切壁によってＵ字状に形成され
た第２の流通路を通過した流体とは、出口付近で集合し
た後、熱交換用チューブより流出する。

このため、流体が流れる第１の流通路および第２の流通
路の各々の長さが従来の熱交換用チューブの流通路の長
さと比較して短くなる。

［発明の効果］ 本発明の熱交換用チューブは、上記構成および作用によ
りつぎの効果を奏する。

チューブ内に流入した流体を第１の流通路と第２の流通
路とへ分配して、チューブ内の第１の流通路および第２
の流通路の各々の長さを従来の熱交換用チューブの流通
路の長さより短くすることによって、熱交換用チューブ
内を流れる流体の圧力損失を従来の熱交換用チューブよ
り低減することができる。

［実施例］ 本発明の熱交換用チューブを第１図ないし第７図に示す
実施例に基づき説明する。

第１図は本発明の第１実施例を採用した積層型熱交換器
のチューブを示し、第２図は本発明の第１実施例を採用
した積層型熱交換器を示す。

本実施例の積層型熱交換器１は、自動車用冷房装置の冷
凍サイクルに組み込まれる冷媒蒸発器として使用される
。

この積層型熱交換器１は、冷媒と空気とを熱交換するコ
ア部１０、該コア部１０の空気の流れ方向の上流側に設
置された円管状へラダー管２、およびコア部１０の空気
の流れ方向の下流側に設置された円管状ヘッダー管３か
ら構成され、各構成要素の表面を被覆したアルミニウム
ろうを加熱溶融させて接合し、各構成要素を一体的にろ
う付けすることにより製造される。

ヘッダー管２は、第３図にも一部示すように、アルミニ
ウムろうを熱伝達率の良い材料（例えばアルミニウム板
、アルミニウム合金板）の表面に被覆（クラッド）した
肉厚の薄いプレージングシートを管状に成形している。

このヘッダー管２は、図示上端に冷凍サイクルの膨張弁
（図示せず）に接続する冷媒配管（図示せず）に連結す
る入口配管２１を取付け、図示下端に冷凍サイクルの冷
媒圧縮機（図示せず）に接続する冷媒配管に連結する出
口配管２２を取付け、出入口タンクとして用いられる。

また、ヘッダー管２は、上下端部が閉塞され、中央に上
部管２３と下部管２４とを隔てる仕切壁２５が設けられ
ている。上部管２３の壁部仁は、複数の矩形状スリット
２６が上下方向に等間隔で形成され、下部管２４の壁部
には、複数の矩形状スリット２７が上下方向に等間隔で
形成されている。

ヘッダー管３は、アルミニウムろうを熱伝達率の良い材
料（例えばアルミニウム板、アルミニウム合金板）の表
面に被覆（クラッド）した肉厚の薄いプレージングシー
トを管状に成形している。

このヘッダー管３は、中間タンクとして用いられ、上下
端部が閉塞され、壁部に複数の矩形状スリット（図示せ
ず）が上下方向に等間隔で形成されている。

コア部１０は、上方に配置され、内部を冷媒がヘッダー
管２よりヘッダー管３に向かって流れる偏平な熱交換用
チューブ４ａと、下方に配置され、内部を冷媒がヘッダ
ー管３よりヘッダー管２に向かって流れる偏平な熱交換
用チューブ４ｂと、隣設する熱交換用チューブ４ａまた
は熱交換用チューブ４ｂの間の熱交換用空隙１１Ｇこ配
されたコルゲートフィン１２とを交互に複数積層して構
成されている。

熱交換用チューブ４ａ、４ｂは、長方形状の浅い皿状を
呈し、２枚のコアプレート４０を対向接合することによ
り形成される。

コアプレート４０は、アルミニウムろうを熱伝達率の良
い材料（例えばアルミニウム板、アルミニウム合金板）
の表面に被覆（クラッド）した肉厚の薄いプレージング
シートを所定形状にプレス加工してなる。

コアプレート４０は、プレス加工によって、対向するコ
アプレート４０との接合面となる外周縁４１および仕切
壁である仕切りブ４２を形成している。外周縁４１は、
長辺の中央部の対向する位置にそれぞれ外部に向かって
突設された溝部４１ａ、４１ｂを形成している。仕切り
ブ４２は、溝部４１ａ、４１ｂ間で打出しにより設けら
れるとともに、流体の流入方向および流体の流出方向に
直交するようにコアプレート４０の外周縁４１の長辺に
平行して設けられている。

また、コアプレート４０は、溝部４１ａに連設された入
口側凹部４３、溝部４１ｂに連設された出口側凹部４４
、Ｕ字型の浅い皿状の第１の凹部４５および第２の凹部
４６を、外周縁４１および仕切りブ４２により囲まれた
部分に形成している。

入口側凹部４３には、冷媒を第１の凹部４５と第２の凹
部４６とに分配する三角形状の２つのリブ４３ａが打出
され、出口側凹部４４には、第１の凹部４５と第２の凹
部４６とを通過した冷媒を集合させる三角形状の２つの
リブ４４ａが打出されている。

第１の凹部４５は、仕切りブ４２の両側に一定の傾斜角
を持って所定の間隔で打出された複数のリブ４５ａ、４
５ｂと、仕切りブ４２の切れ目に外周縁４１の図示右側
短辺に対して平行的に打出された２つのリブ４５ｃとを
有する。

第２の凹部４６は、仕切りプ４２の両側に一定の傾斜角
を持って所定の間隔で打出された複数のリブ４６ａ、４
６ｂと、仕切りブ４２の切れ目に外周縁４１にの図示右
側短辺に対して平行的に打出された２つのリブ（図では
隠れて見えない）とを有する。

また、熱交換用チューブ４ａ、４ｂは、２枚のコアプレ
ート４０の外周縁４１の溝部４１ａ同士を接合すること
により凸状の入口４７を形成し、２枚のコアプレート４
０の外周縁４１の溝部４１ｂ同士を接合することにより
凸状の出口４８を形成する。

入口４７は、ヘッダー管２の上部管２３の壁部に形成さ
れたスリット２６、あるいはヘッダー管３の下方の壁部
に形成されたスリットに一体的にろう付けされる。

出口４８は、入口４７に対向した位置に設けられ、ヘッ
ダー管３の上方の壁部に形成されたスリット、あるいは
へラダー管２の下部管２４の壁部に形成されたスリット
２７に一体的にろう付けされる。

さらに、熱交換用チューブ４ａ、４ｂは、２枚のコアプ
レート４０の第１の凹部４５同士を対向接合することに
より第１の流通路５を形成し、２枚のコアプレート４０
の第２の凹部４６同士を対向接合することにより第２の
流通路６を形成する。

第１の流通路５は、０字状を呈し、入口４７と出口４８
とを連通し、第１の流通路５内で入口４７から出口４８
に至る（第１図において右回りの）冷媒の流れを形成す
る。

第２の流通路６は、０字状を呈し、第１の流通路と同一
平面上に設けられ、第１の流通路５を迂回して、入口４
７と出口４８とを連通し、第２の流通路６内で入口４７
から出口４８に至る第１の流通路５内を流れる冷媒に対
して逆回り（第１図において左回り）の流れを形成する
。

ここで、コアプレート４０の外周縁４１、仕切りブ４２
およびリブ４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４６ａ、４６ｂは
、同じ高さとなるように打出されているのでコアプレー
ト４０を対向接合して熱交換用チューブ４ａ、４ｂを形
成した時、外周縁４１、仕切りブ４２およびリブ４５ｃ
は、他方のコアプレート４０のそれ自身と接合する。そ
して、リブ４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂは、Ｘ字状
に交差して、その交点で接合する。

よって、第１の流通路５および第２の流通路６において
は、リブ４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂにより、流れ
る冷媒が流通路全体に拡散されるように、斜め方向にジ
グザグな流路が形成される。

よって、本実施例の積層型熱交換器１の冷媒回路は、第
４図の破線に示すように、入口配管２１→ヘツダー管２
の上部管２３→熱交換用チユーブ４ａの入口４７→熱交
換用チユーブ４ａの第１の流通路５または第２の流通路
６−＞熱交換用チューブ４ａの出口４８・→ヘッダー管
３→熱交換用チューブ４ｂの入口４１→熱交換用チユー
ブ４ｂの第１の流通路５または第２の流通路６→熱交換
用チユーブ４ｂの出口４８→ヘツダー管２の下部管２４
→出口配管２２とされる。

本実施例の積層型熱交換器１の作用を図に基づき説明す
る。

冷凍サイクルに配置された冷媒凝縮器より流出した冷媒
は、膨張弁−→冷媒配管→入ロ配管２１を経て、ヘッダ
ー管２の上部管２３に流入する。ヘッダー管２の上部管
２３に流入した冷媒は、仕切壁２５に阻止されて各熱交
換用チューブ４ａに分配される。

各熱交換用デユープ４ａの入口４１より流入した冷媒は
、仕切りブ４２および入口側凹部４３に形成された三角
形状の２つのリブ４３ａにより、第１の流通路５および
第２の流通路６の流量がほぼ均一となるように第１の流
通路５と第２の流通路６とへほぼ均一に分配される。

第１の流通路５に流入した冷媒は、リブ４５ａにより、
流通路全体に拡散され、斜め方向にジグザグに流れる。

そして、冷媒は、外周縁４１と仕切りブ４２の切れ目と
の間に流入し、リブ４５ｃに沿ってスムーズに流れ、流
れ方向を反転させられる。さらに、流れ方向が反転した
冷媒は、リブ４５ｂにより、通路全体に拡散され、斜め
方向にジグザグに流れ、コアプレート４０の出口側凹部
４４に至る。

・一方、第２の流通路６に流入した冷媒も第１の流通路
５に流入した冷媒とほぼ同様な経路を経てコアプレート
４０の出口側凹部４４に至る。

また、冷媒は、第１の流通路５および第２の流通路６内
を流れる際に、コア部１０の熱交換用空隙１１を通過す
る空気と熱交換して蒸発する。そして、熱交換用空隙１
１を通過した空気は、冷却され、通風ダクト（図示せず
）を経て、自動車の車室内に向かって開口している吹出
口（図示せず）より吹出される。

ここで、従来の積層型熱交換器１００のＡ−８問（空気
の流れ方向と直交方向）においては、第９図のグラフに
示すように車室内に向かって吹出す空気の温度分布が不
均一であった。

しかるに、本実施例では、上述したように第１の流通路
５と第２の流通路６とへ冷媒がほぼ均一に分配されるの
で、第５図のグラフに示すようにコア部１０のＡ−８間
（空気の流れ方向と直交方向）で車室内に向かって吹出
す空気の温度分布が均一となり、自動車の車室内に向か
って左右の吹出口より吹出す空気の温度も均一となる。

また、積層型熱交換器１の熱交換用チューブ４ａ、４ｂ
の第１の流通路５および第２の流通路６の長さが従来の
積Ｎ型熱交換器１００の熱交換用チューブの流通路１１
１．１１２の長さと比較して、約半分の長さとなる。こ
のため、熱交換用チューブ４ａ、４ｂの第１の流通路５
および第２の流通路６においては、従来の積層型熱交換
器１００の熱交換用チューブの流通路１１１．１１２と
比較して冷媒の圧力損失を著しく低減することができる
。

さらに、従来の積層型熱交換器１００の熱交換用チュー
ブにおいては、コア部（熱交換用チューブ１１２）の図
示下端部分の熱交換効率が低下していた。コア部１０の
図示下端部分では、冷媒の流れ方向と空気の流れ方向と
が対向することにより、気体になりかけた冷媒の熱交換
効率を最大限に生かすことができ、デッドスペースを最
小限に抑えた積層型熱交換器１のコア部１０を提供する
ことができる。

第１の流通路５および第２の流通＃１６内を通過した冷
媒は、コアプレート４０の出口側凹部４４に形成された
三角形状の２つのリブ４４ａにより、集合されて、各熱
交換用チューブ４ａの出口４８よりヘッダー管３へ流出
する。各熱交換用チューブ４ａの出口４８より流出した
冷媒は、ヘッダー管３で集合され、ヘッダー管３で再度
各熱交換用チューブ４ｂに分配される。上述したように
熱交換用チューブ４ｂ内（入口４７→第１の流通路５ま
たは第２の流通路６→出口４８）を流れ、ヘッダー管２
の下部管２４で集合され、出口配管２２、冷媒配管を経
て、冷媒圧縮機に吸引される。

この作動を繰り返すことにより、自動車の車室内が冷房
毎れる。

第６図は本発明の第２実施例を採用した積層型熱交換器
を示す。

（第１実施例と同−機能物は同番号を付す）本実施例の
積層型熱交換器７は、熱交換用チューブ７０と、隣設す
る熱交換用チューブ７０の間にコルゲートフィン（図示
せず）とを配し、これらを複数積層してなる。

熱交換用チューブ７０は、冷媒が流れる第１の流通路７
１と、該第１の流通路１１を迂回する第２の流通路７２
と、第１の流通路７１および第２の流通路７２の入口側
に形成された入口タンク７３と、第１の流通路７１およ
び第２の流通路７２の出口側に形成された出口タンク７
４とを有する２枚のコアプレート１５を対向接合してな
る。一部の出口タンク７４には、出口配管１６が一体的
に形成されている。

この積層型熱交換器７は、第１実施例と同様な作用およ
び効果を有する。

第７図は本発明の第３実施例を採用した積層型熱交換器
を示す。

（第１実施例と同−機能物は同番号を付す）本実施例の
積層型熱交換器８は、熱交換用チューブ８０と、隣設す
る熱交換用チューブ８０の間にコルゲートフィン（図示
せず）とを配し、これらを複数積層してなる。

熱交換用チューブ８０は、冷媒が流れる第１の流通路８
１と、該第１の流通路８１を迂回する第２の流通路８２
と、第１の流通路８１および第２の流通路８２の入口側
に形成された入口タンク８３と、第１の流通路８１およ
び第２の流通路８２の出口側に形成された出口タンク８
４とを有する２枚のコアプレート８５を対向接合してな
る。８６は最外側コアプレート８５に接合されたサイド
プレートである。

この積層型熱交換器８は、第１実施例と同様な作用およ
び効果を有する。

［他の実施例コ 本実施例では、本発明の熱交換用チューブを積層型の冷
媒蒸発器の熱交換用チューブに採用したが、本発明の熱
交換用チューブを積層型以外の冷媒蒸発器の熱交換用チ
ューブに採用しても良く、冷房装置の冷凍サイクルに組
み込まれる冷媒蒸発器の熱交換用チューブ、オイルクー
ラーの熱交換用チューブ、インタークーラーの熱交換用
チューブ、暖房装置に組み込まれた温水式ヒータの熱交
換用チューブ、または内燃機関の冷却水経路に組み込ま
れたラジェータの熱交換用チューブ等に採用しても良い
。

本実施例では、入口配管および出口配管を・一方のヘッ
ダー管の上端および下端に設置したが、入口配管および
出口配管の取付は位置を本発明を逸脱しない範囲内で種
々変更できる。また、入口配管と出口配管とを隣設させ
た場合には、一体止した膨張弁の利用が可能となる。

本実施例では、熱交換用チューブの仕切壁として２枚の
コアプレートの両方に仕切りブを設けたが、熱交換用チ
ューブの仕切壁として２枚のコアプレートの一方にのみ
仕切りプを設けても良く、また別途形成された仕切壁を
熱交換用チューブ内に設けても良い。

本実施例では、熱交換用チューブの入口および出口を熱
交換用チューブの長辺の中央部で対向する位置に設けた
が、熱交換用チューブの入口および出口を熱交換用チュ
ーブの■辺の中央部で対向する位置に設けても良く、熱
交換用チューブの入口および出口を長辺まなは短辺の中
央部以外の位置（コーナー等）に設けても良い。この場
合には、第１の流通路と第２の流通路との通路長が同じ
長さとなるように、入口と出口とが対称的な位置となる
ように設けることが望ましい。

本実施例では、対向接合されるコアプレートの両方のコ
アプレートを浅い皿状に形成したが、対向接合されるコ
アプレートの一方のコアプレートを浅い皿状に形成し、
他方のコアプレートを平面形状に形成しても良い。

本実施例では、熱交換用チューブの形状を長方形状に形
成したが、熱交換用チューブの形状を正方形状、台形状
、多角形状、楕円形状、円形等本発明を逸脱しない範囲
内で種々の形状に形成しても良い。

本実施例では、熱交換用チューブを水平に積層したが、
熱交換用チューブを所定の角度に傾斜させて積層しても
良い、冷媒蒸発器として使用した場合には、凝縮水の水
はけ性が向上する。

本実施例では、フィンにコルゲートフィンを採用したが
、フィンにプレートフィン等のその他のフィンを採用し
ても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に採用された積層型熱交換
器の熱交換用チューブを示す側面図、第２図は本発明の
第１実施例に採用された積層型熱交換器を示す側面図、
第３図は本発明の第１実施例に採用された積層型熱交換
器の冷媒回路図、第４図は本発明の第１実施例に採用さ
れた積層型熱交換器の熱交換用チューブとヘッダー管と
の接続部分を示す斜視図、第５図は本発明の第１実施例
に採用された積層型熱交換器の吹出し空気の温度分布を
示すグラフ、第６図は本発明の第２実施例に採用された
積層型熱交換器を示す側面断面図、第７図は本発明の第
３実施例に採用された積層型熱交換器を示す側面断面図
、第８図は従来の積層型熱交換器の冷媒回路図、第９図
は積層型熱交換器の吹出し空気の温度分布を示すグラフ
である。 図中　１・・・積層型熱交換器　２．３・・・ヘッダー
管　４ａ、４ｂ・・・熱交換用チューブ　５・・・第１
の流通路　６・・・第２の流通路　１０・・・コア部　
１２・・・コルゲートフィン　４０・・・コアプレート
　４１・・・入口４８・・・出口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）対向する位置に、流体が流入する入口、および流体
   が流出する出口をそれぞれ形成するとともに、 前記入口と前記出口との間に仕切壁を設けて、前記チュ
   ーブの内部に、前記入口と前記出口とを連通するＵ字状
   の第１の流通路と、該第１の流通路を迂回して、前記入
   口と前記出口とを連通するＵ字状の第２の流通路とを設
   けた熱交換用チューブ。