JPH02110292A - 熱交換器 - 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 この発明は熱交換器、特にカーエアコン、その他のエア
コンに使用される蒸発器等の熱交換器に関する。

従来の技術 従来、カーエアコン用の蒸発器としては、主として、サ
ーペンタイン型と称される型式のものが使用されている
。この蒸発器は、第５図に示されるように、ハーモニカ
チューブと称される多孔押出扁平チューブ（５１）を蛇
行状に曲げ、その平行部間にコルゲートフィン（５２）
・・・を配設してなり、チューブの一端に入口管（５３
）が、またチューブの他端に出口管（５４）がそれぞれ
接続されたものである。この蒸発器においては、図示せ
ぬ膨張弁にて減圧された液化状態の冷媒が入口管（５３
）よりチューブ（５１）内に流入し、チューブ（５１）
を流通する過程で、この冷媒が、チューブ（５１）の平
行部間のコルゲートフィン（５２）・・・を含む空気流
通部を矢印（Ｂ）で示す方向に流通する空気と熱交換を
行ってガス化し、出口管（５４）より流出するものとな
されている。

発明が解決しようとする課題 ところで、一般に、蒸発器の冷媒通路内は、冷媒が未だ
液化状態にある入口側に近い冷媒蒸発部と、冷媒がガス
化状態となっている出口側に近い過熱部とに大別され、
冷媒蒸発部にあたるチューブを横切って流通する空気に
対する冷却効果は大きく、また過熱部にあたるチューブ
を横切って流通する空気に対する冷却効果はそれよりも
小さくなる。

しかるに、上記のような構成の蒸発器では、蒸発器の前
面において左側に冷媒蒸発部が、また右側に過熱部がそ
れぞれ位置するものであるので、左側の冷媒蒸発部を横
切って流通する空気に対する冷却効果は大きいものの、
右側の過熱部を横切って流通する空気に対する冷却効果
は小さいものとなり、蒸発器を通過した後の空気の全体
としての冷却効果は小さいものとなってしまう。

このような問題は、サーペンタイン型の熱交換器におい
ては、蒸発器に限らず、凝縮器についても同様のことが
いえる。すなわち、サーペンタイン型の凝縮器において
は、凝縮器の前面において左右方向または上下方向等に
おける一方の側に冷媒凝縮部が、また他方の側に過冷却
部がそれぞれ位置することになるので、前記−方の側の
冷媒凝縮部を横切って流通する空気に対する加熱効果は
大きいものの、前記他方の側の過冷却部を横切って流通
する空気に対する加熱効果は小さいものとなり、凝縮器
を通過した後の空気の全体としての加熱効果は小さいも
のとなってしまうことになる。

この発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、流通空気全体に対する熱交換効
率を向上することのできる熱交換器を提供することにあ
る。

課題を解決するための手段 そこで、この発明の熱交換器は、内部に空気流通部を形
成するように螺旋状に曲成された複数のチューブが並列
されると共に、各チューブの両端が１対の中空ヘッダー
に連通接続され、前記チューブの螺旋内の空気流通部及
び隣接チューブ間の空気流通部にコルゲートフィンが配
設されてなることを要旨としている。

作用 上記の結果、一方のヘッダー内に流入した熱交換媒体は
各チューブ内に分配されて流入し、チューブの形状に即
して螺旋を描きながら空気の流通方向の一方の側から他
方の側に向けて移動し、他方のヘッダー内に合流されて
流出する。

従って、空気の流通方向における一方の側に空気に対す
る熱交換効率の大きい熱交換媒体の流通するチューブ部
分が位置すると共に、また空気の流通方向における他方
の側に空気に対する熱交換効率の小さい熱交換媒体の流
通するチューブ部分が位置することになる。

実施例 次に、この発明の熱交換器を蒸発器として構成した実施
例を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第４図において、（１）・・・はチューブ
、（２）は各チューブ（１）・・・の一端が連通状態で
接続された人口ヘッダ−（３）は各チューブ（１）・・
・の他端が連通状態で接続された出口ヘッダ−（４）・
・・はチューブ（１）の外面に密着されたコルゲートフ
ィンである。

チューブ（１）・・・はアルミニウム材による偏平状の
押出型材からなるもので、第４図に示されるようなハー
モニカチューブと称される多孔型のチューブで構成され
ている。チューブ（１）・・・はそれぞれ、第２図及び
第４図に示されるように、内部に空気流通部を形成する
ように偏平な螺旋状に曲成され、両端が上に位置するよ
うにされている。そしてこれらのチューブ（１）・・・
は、その螺旋内に形成された空気流通部を前後方向に向
けた状態で左右に所定の間隔をおいて並列され、前記両
端が上方の入口ヘッダ−（２）と出口ヘッダ−（３）に
その側面よりそれぞれ連通されている。

ヘッダー（２）（３）はそれぞれ、円筒状のアルミニウ
ム製電縫管よりなり、それらの側面には長さ方向に沿い
所定間隔ごとにチューブ（１）・・・を連通接続するた
めの挿入孔（５）・・・が穿没されている。これらのヘ
ッダー（２）（３）は、第２図に示されるように、チュ
ーブ（１）・・・の上方位置において相互に平行に延び
るものとなされている。また同図において人口ヘッダ−
（２）の手前側端部には入口管（６）が接続されると共
に、出口ヘッダー（３）の奥側端部には出口管（７）が
接続され、各ヘッダー（２）（３）の他端はキャップ（
８）にて閉塞されている。

コルゲートフィン（４）・・・はアルミニウム製で、そ
の壁面に、第４図に示されるようなルーバー（９）・・
・が切り起こされものが使用される。

これらのコルゲートフィン（４）・・・はチューブ（１
）・・・の螺旋長さと略等しい長さを有し、チューブ（
１）・・・の螺旋内の空気流通部、及び隣り合うチュー
ブ（１）・・・間に形成される空気流通部内全体に亘っ
て配設されている。

なお、チューブ（１）・・・、ヘッダー（２）（３）、
コルゲートフィン（４）・・・等は、第４図に示される
ように、ヘッダー（２）（３）の挿入孔（５）・・・に
チューブ（１）・・・の端部を挿入ると共に、チューブ
（１）・・・の螺旋内の空気流通部、及び隣接するチュ
ーブ（１）・・・間の空気流通部にそれぞれコルゲート
フィン（４）・・・を挿入した状態にして、これらを−
括ろう付は等により相互に一体的に接合されている。

上記構成の蒸発器においては、第２図に示されるように
、入口管（６）より流入した熱交換媒体としての冷媒は
後方に位置する入口ヘッダ−（２）を介して各チューブ
（１）・・・内に分配される。チューブ（１）・・・内
の冷媒は、チューブ（１）・・・の形状に即して螺旋を
描きながら流通し、前方（第２図右方）に向けて移動し
ていく。そして出口ヘッダ−（３）を介して、出口管（
７）へと流出する。すなわち、この蒸発器において、そ
の後面側（第２図左方）に冷媒の蒸発部が、そして前面
側（第２図右方）に過熱部が位置するものとなるのであ
る。そして空気は、第２図の矢印（Ａ）に示すように、
蒸発器に対して前面側から後面側に向けてコルゲートフ
ィン（４）・・・を含む空気流通部を通して通過してい
く。すなわち、流通する空気のいずれの流通経路上にも
過熱部と蒸発部とが等しく位置することになる。従って
、空気が蒸発器のどの流通部を流通しても、空気に対す
る冷却効果に差を生ずることがなく、しかもいずれの空
気も蒸発部を通過することになり、その結果、流通空気
に対する全体としての冷却効果を高いものにすることが
できる。

またこのことは、蒸発器に流入した空気が均一な温度と
なって流出することにもなり、従って、例えば室内にい
る者に均一な温度の快適な送風を行うことができる。

しかも、この実施例においては、螺旋を描きながら流通
する冷媒の移動方向と、空気の流通方向とが対向するも
のとなされているので、空気から冷媒への熱伝達率が向
上され、空気に対する冷却効果を一層高いものとするこ
とができる。

また、従来のサーペンタイン型の蒸発器においては、チ
ューブ（５１）の幅は、その曲げ加工の困難性から大き
くすることには限界があり、そのためチューブ（５【）
の通路断面積を大きく確保できず、冷媒の圧力損失が大
きなものとなるが、上記実施例においては、複数のチュ
ーブ（１）・・・を利用して冷媒を分流させるものとな
されているので、冷媒の通路断面積を大きく確保するこ
とができ、そのため冷媒の圧力損失を小さいものとする
ことができる。

また従来の蒸発器においては、冷媒の通路断面積を大き
くするために、第５図に示されるように、チューブ（５
１）の幅を大きくすると、曲げ加工の困難性により曲げ
部の曲率半径が大きなものとなってチューブピッチが大
きくなり、そのためチューブ（５１）の平行部間に配設
されるフィン（５２）・・・の数が少ないものとなって
フィン効率が悪く、熱交換効率の向上に難を生じていた
が、上記実施例では、複数のチューブ（１）・・・を使
用して冷媒を分流させる構成となされているので、各チ
ューブ（１）・・・の幅は小さくてよく、そのため曲げ
部の曲率半径を小さいものにしてチューブピッチを小さ
いものとすることができ、その結果、フィン（４）・・
・の数が増加されてフィン効率が改善され、熱交換効率
を向上することが可能となる。

また上記実施例ないしこの発明においては、チューブ（
１）・・・の螺旋の大きさ等がパラメータとなって蒸発
器の寸法が決まるものであるので、設計の自由度が大き
く、ニーズに応じた外形寸法の蒸発器を製作することが
可能である。

なお、この発明の熱交換器は、上記のような蒸発器への
適用の他、凝縮器等の種々の熱交換器に適用することが
可能である。また、上記実施例においては、チューブ（
１）・・・の両端がいずれも上方に位置し、チューブ（
１）・・・の上方においてヘッダー（２）（３）が接続
されるものとなされているが、例えば、チューブ（１）
・・・の一端を上方に、他端を下方に位置させ、それに
よって上下にそれぞれヘッダー（２）（３）を位置させ
るものとすることもできる。さらに上記実施例において
は、チューブ（１）・・・を左右方向に並列させたもの
について説明しているが、上下方向に並列したものとし
て構成することも可能である。また空気の流通方向はチ
ューブ（１）・・・を流通する冷媒の移動方向と向い合
う方向であるのが好ましいが、同一の方向であってもよ
い。

発明の効果 上述の次第で、この発明の熱交換器においては、内部に
空気流通部を形成するように螺旋状１３曲成された複数
のチューブが並列されると共に、各チューブの両端が１
対の中空ヘッダーに連通接続され、前記チューブの螺旋
内の空気流通部及び隣接チューブ間の空気流通部にコル
ゲートフィンが配設されてなるものとなされているので
、空気の流通方向における一方の側に、空気に対する熱
交換効率の大きい熱交換媒体の流通するチューブ部分が
位置すると共に、空気の流通方向における他方の側に、
空気に対する熱交換効率の小さい熱交換媒体の流通する
チューブ部分が位置することになる。そのため、空気の
いずれの流通経路上にも、空気に対する熱交換効率の大
きい熱交換媒体の流通するチュブ部分と、空気に対する
熱交換効率の小さい熱交換媒体の流通するチューブ部分
とが等しく位置することになる。従って、空気が熱交換
器のどの流通部を流通しても、空気に対する熱交換効率
に差を生じることがなく、しかもいずれの空気も、空気
に対する熱交換効率の大きい熱交換媒体の流通するチュ
ーブ部分を通過することになり、その結果、流通空気全
体に対する熱交換効率を高いものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にかかる蒸発器の正面図、
第２図はその蒸発器の側面図、第３図はチューブの断面
図、第４図はその蒸発器の部分分解斜視図、第５図は従
来の蒸発器の斜視図である。 （１）・・・チューブ、（２）・・・入口ヘッダー（３
）・・・出口ヘッダ−（４）・・・コルゲートフィン。 以上 −５： 第２図 第３図 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　内部に空気流通部を形成するように螺旋状に曲成され
   た複数のチューブが並列されると共に、各チューブの両
   端が１対の中空ヘッダーに連通接続され、前記チューブ
   の螺旋内の空気流通部及び隣接チューブ間の空気流通部
   にコルゲートフィンが配設されてなることを特徴とする
   熱交換器。