JPH0245945B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は凝縮器、とくにカークーラー用のア
ルミニウム製凝縮器に関する。

なお、この明細書においてアルミニウムの語は
アルミニウム合金を含む意味において用いられ
る。

従来の技術とその問題点 カークーラー用のコンデンサーとして用いられ
るような熱交換器は、冷媒に比較的高圧のガスが
取扱われる関係上、安全性の面から耐圧性に優れ
たものであることが要請される。

このため、従来では一般的にサーペンタインチ
ユーブ型の熱交換器が用いられている。即ち、ハ
ーモニカチユーブと称されるような多孔押出扁平
チユーブを蛇行状に曲げ、その平行部間にフイン
を配置してコアを構成したものが一般に用いられ
ている。

しかしながら、斯るサーペンタイン型の凝縮器
では、その本質的な問題点の１つとして、冷媒回
路が１本のチユーブ内をその一端から他端に向け
て蛇行状に形成されるものであるため、冷媒の流
通抵抗が比較的大きくなるという問題点がある。
この流通抵抗を小さくするためには、チユーブの
幅を拡げ、通路断面積を大きくすることが考慮さ
れるが、凝縮器コアの大きさはその設置スペース
との関係で制約されるため、かかる対応手段は適
用し難い。

また、凝縮器の熱交換効率を上げるためには、
上記のようにチユーブの幅を拡げて冷媒の圧力損
失を小さくすることのほかに、隣接チユーブ相互
の間隔、即ちフイン高さを小さくしてチユーブの
平行部間に介在されるフイン数を多くすることも
考慮される。しかしながら、チユーブ材は加工上
その曲げ部の曲率半径を一定値以上に小さくでき
ないことから、チユーブ間隔の狭小化による熱交
換効率の向上にも限界がある。

ところで、凝縮器の場合、その冷媒通路は、冷
媒がいまだガス化状態になる入口側に近い冷媒凝
縮器と、冷媒が液化状態となつている出口側に近
い過冷却部とに大別される。而して、熱交換効率
を大きく確保するためには、一般に凝縮部での伝
熱面積を大きく確保する必要があり、過冷却部の
伝熱面積は比較的小さくてもかまわない。ところ
が、従来のサーペンタインチユーブ型のものであ
る場合、冷媒通路が１本のチユーブで形成される
ため、上記凝縮部と過冷却部とで通路断面積を変
えるようなことは本質的に不可能である。その結
果、冷媒のガスから液体への相変化に応じて冷媒
の入口側から出口側に進むにつれて熱交換効率が
低下することゝとなり、それだけ熱交換チユーブ
を余分に長く形成することが必要になる。このよ
うに、冷媒の相変化に応じた熱交換ができないた
め、納交換効率が悪く、ひいては凝縮器全体が大
型化し、加えてコンプレツサも大型のものが必要
となるというような問題があつた。

このように、従来のサーペンタイン型凝縮器
は、その構造上、圧力損失の減少や熱交換効率の
向上のために採りうる設計仕様に限界があつた。

加えて、製作面においても、チユーブの蛇行状
の曲げ加工がいさゝか厄介であるのに加えて、チ
ユーブとフインとの組立も、フインの挿入によつ
てチユーブの蛇行曲げ状態が拡がり傾向を示すた
め、該組立を機械的な自動組立の手段によつて行
うことが困難であり、生産性が低く結果的にコス
ト高につくというような難点があつた。

発明が解決しようとする課題 そこで、この発明は、凝縮器コアを型化するこ
となく、その冷媒通路断面積を大きく確保して、
圧力損失の少ないものとなし得る耐圧性に優れた
新規な型式の凝縮器を提供することを目的とす
る。

また、他の目的として、冷媒ガスを専ら凝縮す
る凝縮部と、液化した冷媒が主に流れる過冷却部
との間で、それぞれ通路断面積を変化させたもの
となしうる凝縮器を提供することである。

更に他の目的は、組立製作を簡易に行い得て、
生産能率が良く、コストの低減をはかりうる凝縮
器を提供することである。

課題を解決するための手段 上記の目的において、この発明に係るアルミニ
ウム製凝縮器は、互いに間隔をおいて平行状に配
置された１対のヘツダーと、 両端をそれぞれ前記ヘツダーに連通接続して平
行状に配置された多数本の熱交換チユーブと、 隣接するチユーブ間の空気流通間〓に配置され
たフインとを備え、 前記ヘツダは、いずれも断面が実質円形である
アルミニウム管の内面または外面のいずれか一方
あるいは両方にろう材層が被覆形成されたクラツ
ド管によつて構成され、 前記チユーブは、断面が扁平状で、内部に上下
壁間にまたがつた補強壁を有する扁平アルミニウ
ム管によつて構成され、 前記チユーブの両端部が前記ヘツダーに穿たれ
たチユーブ挿入孔に差し込まれかつ前記ろう材層
によつて液密状態にろう付けされ、 少なくとも一方のヘツダーの内部が、仕切手段
によつて長さ方向に仕切られることにより、前記
熱交換チユーブ群によつて構成される冷媒通路が
入口側通路群と出口側通路群とを含む少なくとも
２つ以上の通路群に区画されると共に、 前記入口側通路群に対し出口側通路群の通路断
面積が相対的に小に設定されてなることを特徴と
するものである。

実施例 次に、この発明の実施例をその作用とゝもに説
明する。

この発明による凝縮器は、第２図に示すよう
に、水平方向に平行状に配置された多数本のチユ
ーブ１と、隣接するチユーブ１，１間に介在配置
されたコルゲートフイン２と、チユーブ群の両端
に、それと直交して平行状に配置された左右１対
のヘツダー３，４とを具備する。

チユーブ１はアルミニウム材による扁平状の押
出型材からなるものであつて、内部には第４図に
示すように幅方向の中央部において上下壁間にま
たがつた補強壁１ａを有し、負荷される大きな内
圧にも支障なく耐えるものとなされている。この
チユーブ１はいわゆるハモニカチユーブと称され
るような多孔形のものを用いても良い。また押出
型材によらず電縫管を用い、内部に補強壁１ａに
相当する補強部材を挿入接合したものとしても良
い。コルゲートフイン２はチユーブ１とほゞ同じ
幅を有し、ろう付けによりチユーブに接合されて
いる。コルゲートフイン２もアルミニウム製であ
り、望ましくはルーバーを切り起こしたものを用
いるのが良い。

ヘツダー３，４は断面円形のアルミニウム製パ
イプ材をもつて形成されている。各ヘツダーには
長さ方向に沿つて間隔的にチユーブ挿入孔１４が
穿設されるとゝもに、該孔に各チユーブ１の両端
部が挿入され、かつろう付けにより強固に接合連
結されている。さらに左ヘツダー３の上端には冷
媒入口管５が連結されまた同下端には閉塞用蓋片
７が取着される一方、右ヘツダー４の下端には冷
媒出口管６が連結されまた同上端には閉塞用蓋片
８が取着されている。なお第２図に示す１１，１
２は最外側のコルゲートフイン２，２の外側に配
置された上下のサイドプレートである。

ところで、両側のヘツダー３，４内には、各１
個の仕切板９，１０が設けられ、これによつて各
ヘツダー３，３内が長さ方向に仕切られそれぞれ
上下２室に分けられている。しかも左側の仕切板
９はヘツダー３の中央部やゝ上の位置に設けら
れ、右側の仕切板１０は下端から全長の1/3程度
の位置に設けられている。

上記のような仕切板９，１０の設置により、チ
ユーブ１群によつて構成される全冷媒通路２０
（第６図参照）は、入口側通路群Ａと、出口側通
路群Ｃと、それらの中間に位置する中間通路群Ｂ
との３つの通路群に分けられ、冷媒を順次各通路
群をめぐつて蛇行状に流通させるようになされて
いる。かつ中間通路群Ｂは出口側通路群Ｃよりも
多くのチユーブ数すなわち冷媒通路数を含んで、
その通路断面積が出口側通路群Ｃの通路断面積よ
りも大きいものとなされ、さらに入口側通路群Ａ
の通路断面積は中間通路群Ｂの通路断面積よりも
大きいものに設定されている。

上記構成において、左ヘツダー３の上部入口管
５から流入した冷媒は、第６図に示すように、入
口側通路群Ａの各チユーブ１を通過して右ヘツダ
ー４に至つたのち、反転して中間通路群Ｂの各通
路を左へツダー３へと流れ、さらに反転して出口
側通路群Ｃの各通路を右ヘツダーへと流れて出口
管６から凝縮器外へと流出する。そして各通路群
を流通する間に、チユーブ１，１間に形成され
た、コルゲートフイン２を含む空気流通間〓を第
４図に矢印Ｗで示す方向に流通する空気と熱交換
を行う。而して、入口側通路群Ａを通過する冷媒
はいまだ体積の大きいガス化状態にあるが、入口
側通路群Ａの通路断面積を大きく設定してあるの
で、伝熱面積が大きいものとなされており効率良
く冷媒の凝縮が行なわれる。中間通路群Ｂを通過
する冷媒は入口側通路Ａで一部が液化されるため
気液混合状態を呈している。従つて伝熱面積は少
なくて良いが、これに応じて中間通路群Ｂの通路
断面積は入口側通路群Ａよりも小に設定してある
ので、必要かつ充分な熱交換を行わせつゝ冷媒を
通過させることができる。出口側通路群Ｃを通過
する時には冷媒はすでに液体状態を呈し体積も小
さくなつているから通路断面積も小さくて良い
が、これに応じて出口側通路群Ｃの通路断面積は
中間通路群Ｂよりもさらに小に設定されているの
で、冷媒を通過させるのにスペースの無駄がなく
なる。このように凝縮部に相当する入口側通路群
Ａさらには中間通路群Ｂから過冷却部に相当する
出口側通路群Ｃへと至るに従つて、各通路群の通
路断面積を小さくすることによつて、効率の良い
熱交換が行われることゝなる。

なお上記に説明した実施例においては、入口側
通路Ａから出口側通路群Ｃにかけて段階的に通路
断面積を減少した場合を示したが、入口側通路群
Ａと中間通路群Ｂの通路断面積を同一とし、出口
側通路群Ｃの通路断面積のみを減少せしめても良
い。また各通路群の通路断面積を入口側から出口
側に向かつて減少する手段として各通路群に含ま
れるチユーブ１の本数を変える方法を採用した
が、チユーブ本数を同一として各チユーブ自体の
断面積を変える方法を採用しても良い。さらに上
記実施例は３個の通路群を設けて冷媒を２回Ｕタ
ーンさせて３回蛇行させる３パス方式のものを示
したが、入口側通路群Ａと出口側通路群Ｃのみか
らなる１回のみＵターンする２パス方式の凝縮器
や、中間通路群を２以上の通路に形成した４パス
以上の蛇行式の凝縮器についても適用可能であ
る。さらにはまた、ヘツダー３，４を左右に配置
しチユーブ１を水平状態に配置した横式の凝縮器
について示したが、ヘツダーを上下に配置しチユ
ーブを垂直状態に配置した縦式の凝縮器について
もこの発明は適用できる。

ところで、上記チユーブ１とヘツダー３，４の
接合は、ヘツダーの内面および（または）外面の
いずれかに予め被覆されたろう材層をもつて、ろ
う付けすることによつて行われる。即ち、図示実
施例においては第３図に示されるように、ヘツダ
ー構成用部材として、アルミニウム管１３ａの内
面にのう材層１３ｂが被覆形成されたクラツド管
１３が用いられている。このクラツド管１３は電
縫溶接によつて製作するのが一般的であるが、押
出しやその他の方法によつて製作しても良い。ま
たろう材層１３ｂとしては、一般的には、Si含有
量が約６〜13wt％程度のAl−Si系合金が用いら
れる。そしてかかるクラツド管１３に、チユーブ
挿入孔１４を列設したのち、チユーブ１の端部を
該挿入孔１４に挿入して仮組状態としたのち、こ
れを真空ろう付等により一括のう付することによ
つて接合されている。かかるのう付後において
は、第５図に示されるように、ヘツダー３，４と
チユーブ１との接続部に充分なフイレツト１５が
形成され、ヘツダー３，４とチユーブ１とが〓間
なく強固に接合一体化されたものとなる。このヘ
ツダーとチユーブとのろう接固定に際し、コルゲ
ートフイン２の材料としてろう材を被覆したブレ
ージングシートを用いたり、あるいはチユーブ１
の材料として、外面側にろう材層を被覆形成した
クラツド管を用いるものとすれば、ヘツダー３，
４とチユーブ１のろう接と同時にチユーブ１とコ
ルゲートフイン２とのろう接をも行うことがで
き、より一層熱交換器の生産性を向上しうる。な
お、図示実施例では、ヘツダー３，４の構成用部
材として、アルミニウム管１３ａの内面のみにろ
う材層１３ｂを被覆形成したクラツド管１３を示
したが、ろう材層はアルミニウム管１３ａの外面
のみに被覆形成されても良く、あるいは内面、外
面両方に被覆形成されていても良い。

発明の効果 この発明は、次のような作用効果を奏する。

(1) 先ず、冷媒の圧力損失を大幅に減らすことが
できる。

即ち、この発明に係る凝縮器は、平行状に配
置された１対のヘツダー間に多数本の熱交換チ
ユーブが連通接続状態に配設され、一方のヘツ
ダーの冷媒入口から導入される液状冷媒を同時
に複数本のチユーブに分配して流通させるいわ
ばマルチフロー型の熱交換器として構成された
ものであるから、殊に限られた器体厚みの範囲
内で冷媒通路断面積を任意に大きく確保するこ
とができ、冷媒流通のための圧力損失を大幅に
減らすことができる。従つて、熱交換効率の向
上と共に、コンプレツサの所要能力を低減化す
ることが可能となる。

(2) また耐圧性に優れ、高い安全性を有する。

即ち、マルチフロー型の熱交換器としては従
来ラジエータとして一般に知られているものが
ある。しかしながら、この公知の熱交換器で
は、そのタンク部の構造、チユーブとタンク部
の接合構造、チユーブの構造等の多くの面で、
相当大きな内圧が負荷される凝縮器としての用
途においては、その使用に耐えられるだけの充
分な耐圧性の確保が困難である。しかるに、こ
の発明においては、ヘツダーとして断面が円形
であるアルミニウム管が用いられ、熱交換チユ
ーブとして断面が扁平状でしかも内部の上下壁
間に補強壁が設けられた管材が用いられ、更に
チユーブとヘツダーとの連通接続構造として、
チユーブの端部を前記ヘツダーの周壁に穿たれ
た孔に差込み状態にしてろう付けされており、
しかも該ろう付けが、ヘツダーの内面または外
面のいずれか一方あるいは両方に予め被覆形成
されたろう材層をもつて行われていることによ
り、十分に優れた耐圧性を保有し、液もれ等の
おそれのない十分な安全性、耐久性を有するも
のとすることができる。

(3) 熱交換効率に優れ、顕著な小型化をはかりう
る。

即ち、この発明の凝縮器においてはまた、一
方のヘツダーまたは両方のヘツダーの内部に仕
切板が設けられ、それによつて前記チユーブに
よつて構成される冷媒通路が、入口側通路群と
出口側通路群とを含む少なくとも２つ以上の通
路群に区画され、冷媒をヘツダー内で１回以上
Ｕターンさせて２パス以上の蛇行状に流通せし
めるものとなされると共に、前記入口側通路群
に対し出口側通路群の通路断面積が相対的に小
に設定されたものとなされている。従つて、こ
れによつて、凝縮部と過冷却部とのそれぞれに
冷媒の相状態の変化、すなわちガスの状態から
液体の状態への相変化に合理的に対応した必要
かつ十分な通路断面積を確保しながら、入口か
ら出口に至るまでの冷媒通路に所要の十分な長
さを確保することができる。従つて納交換効率
の向上をはかることができ、ひいては凝縮器の
全体の小型化をはかることができ、殊に狭いス
ペースに適用される車輌用の凝縮器として最適
のものとなる。

(4) 製造が容易で生産性に優れる。

即ち、更にまた、この発明の凝縮器における
チユーブとヘツダーの接合は、ヘツダー構成部
材として適用されたクラツド管の内外少なくと
もいずれか一方の面に予め被覆されているろう
材層をもつて行われるので、両者の確実な気密
接合を簡単に行うことができるのはもとより、
凝縮器の組立製作においても、例えば先ずチユ
ーブの両端部をヘツダーの孔に差し込んで枠状
のスケルトンを構成し、隣接チユーブ間にフイ
ンをはめ込んで全体を仮組状態としたのち、炉
中で一括ろう付けすることにより簡単に行うこ
とができ、生産性を向上して結果的に製造コス
トの低減化をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示すもので、第１図
はヘツダー構成用部材であるクラツド管とチユー
ブとを仮組する前の状態を示す斜視図、第２図は
全体正面図、第３図は同じく平面図、第４図は第
２図における−線断面図、第５図は同じく第
２図における−線の断面拡大図、第６図は冷
媒回路図である。 １……チユーブ、１ａ……補強壁、２……コル
ゲートフイン、３，４……ヘツダー、１３……ク
ラツド管、１３ａ……アルミニウム管、１３ｂ…
…ろう材層、２０……冷媒通路、Ａ……入口側通
路群、Ｃ……出口側通路群。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに間隔をおいて平行状に配置された１対
   のヘツダーと、 両端をそれぞれ前記ヘツダーに連通接続して平
   行状に配置された多数本の熱交換チユーブと、 隣接するチユーブ間の空気流通間〓に配置され
   たフインとを備え、 前記ヘツダーは、いずれも断面が実質円形であ
   るアルミニウム管の内面または外面のいずれか一
   方あるいは両方にろう材層が被覆形成されたクラ
   ツド管によつて構成され、 前記チユーブは、断面が扁平状で、内部に上下
   壁間にまたがつた補強壁を有する扁平アルミニウ
   ム管によつて構成され、 前記チユーブの両端部が前記ヘツダーに穿たれ
   たチユーブ挿入孔に差し込まれかつ前記ろう材層
   によつて液密状態にろう付けされ、 少なくとも一方のヘツダーの内部が、仕切手段
   によつて長さ方向に仕切られることにより、前記
   熱交換チユーブ群によつて構成される冷媒通路が
   入口側通路群と出口側通路群とを含む少なくとも
   ２つ以上の通路群に区画されると共に、 前記入口側通路群に対し出口側通路群の通路断
   面積が相対的に小に設定されてなることを特徴と
   するアルミニウム製凝縮器。