JPH03140764A - 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］ 本発明は、車両用空調機のコンデンサ等に使用される熱
交換器に関する。

［従来の技術］ 車両用空調機のコンデンサ等に使用される熱交換器にお
いては、従来、特開昭６３−２７３７９１号公報に示さ
れた構造が提案されている。

この熱交換器は、アルミなどのような熱伝導性に優れた
金属からなる偏平チューブと、同じくアルミなどのよう
な熱伝導性に優れた金属板からなる波形のコルゲートフ
ィンとをそれぞれ交互に積層し、上記偏平チューブの両
端をそれぞれ中空パイプからなる入口側ヘッダおよび出
口側ヘッダに連結して構成されている。

上記入口側ヘッダに形成した入口から冷媒を導入すると
、この冷媒は入口側ヘッダを経て各偏平チューブを通過
し、出口側ヘッダに流れ、この出口側ヘッダから出口を
介して器外へ流出する。

そして、冷媒が上記各偏平チューブを通過する過程でコ
ルゲートフィンを通じて外部空気と熱交換されるもので
ある。

上記入口側ヘッダおよび出口側ヘッダは、これらが全体
に亘り導通した構造である場合は、このヘッダ内部で冷
媒の流速が低下し各偏平チューブへの冷媒分配にばらつ
きを生じ、熱交換性能が低下する不具合がある。このた
め、上記公報においては入口側ヘッダおよび出口側ヘッ
ダの内部をそれぞれ仕切壁（セパレータ）で仕切っであ
る。

このようにすれば、人口から導入された冷媒は仕’ｙＪ
９で仕切られた入口側ヘッダの上流側区画から一部の偏
平チューブ群を通過して出口側ヘッダの仕切壁で仕切ら
れた上流側区画に流れ、この出口側ヘッダの区画から他
の一部の偏平チューブ群を通じて入口側ヘッダの池の区
画に流れ、さらに他の一部の偏平チューブ群を通じて出
口側ヘッダの他の区画に流れるようになり、全体として
蛇行経路を経て流れるので、偏平チューブを通る回数が
増し、管内流速が上昇し、熱交換性能が向上する。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このように、入口側ヘッダおよび出ｎ側
ヘッダの内部をそれぞれ仕切壁で仕切って複数の部屋に
区切っても、各偏平チューブからヘッダの区画室に吐出
されて集合した冷媒は、ヘッダの区画室の流路断面積が
大きいことからチューブ内流速よりヘッダ内流速が小さ
くなるので、このヘッダ内の区画室で滞留が生じ、この
ため凝縮して液化した冷媒が集合して塊になり、液冷媒
とガス冷媒が分離された状態となる。

このため、この区画室から下流側の偏平チーブ群に流れ
込む場合に、液冷媒とガス冷媒が一様に分配されず、放
熱性能が低下する不具合がある。

本発明においては、ヘッダ内の区画室で液冷媒とガス冷
媒が混合されて下流側のチューブに一様に分配されるよ
うにし、熱交換性能が向上する熱交換器を提供しようと
するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ヘッダの区画室の内部であって、上流側と下
流側の間に絞り部を形成したことを特徴とする。

［作　用コ 本発明の構成によれば、ヘッダ内の区画室の内部で冷媒
が下流側に流れようとする場合、絞り部を通過すること
により流速が早められ、これにより塊になっていた液冷
媒が細く砕かれてミスト状になりガス冷媒と一様に混合
され、したがって下流側のチューブに一様に分配される
ようになる。

［実施例］ 以下本発明について、第１図ないし第３図に示す第１の
実施例にもとづき説明する。

図において１は中空パイプからなる入口側ヘッダ、２は
同じく中空パイプからなる出口側ヘッダ、３・・・は偏
平チューブ、４・・・はコルゲートフィンである。

各偏平チューブ３・・・はアルミなどの熱伝導性に優れ
た金属を押し出しまたは引抜き加工により断面偏１１４
な形状に加工したもの、あるいはインナフィンを押入し
た溶接管であり、両端部が上記入口側ヘッダ１と出口側
へラダ２の間に掛は渡してろう材により接合されこれら
ヘッダ１，２に連通されている。

各コルゲートフィン４・・・もアルミなどのような熱伝
導性に優れた金属板を波形に加工したものであり、隣接
する偏平チューブ３間にろう材を介して接合されている
。

したがって、上記偏平チューブ３・・・とコルゲトフィ
ン４・・・は互い違いに積層されているものである。

上記入口側ヘッダ１および出口側ヘッダ２は、それぞれ
上ドの開口端部が閉塞キャップ５で気液密に閉塞されて
いる。そして、入口側ヘッダ１の下端部には人口バイブ
６が連結されているとともに、出口側へラダ２の上端部
には出口バイブ７が連結されている。

入口側へラダ１の内部にはこの入口側ヘッダ１の内部を
長手方向、すなわち図示の上下方向に区画する仕切壁（
セパレ〜り）８および規制板９が設けられており、規制
板９には絞り孔１ｏが開口されている。

これら仕切！Ｚ！８および規制板９は入口側ヘッダ１を
上下方向に略３等分する位置に設けられ、この入口側ヘ
ッダ１を下部、中間および上部の各区画室１１ａ、ｌｌ
ｂおよびｌｌｃに区画している。

そして、下部区画室１１ａと中間区画室１１ｂは上記仕
切壁８により気液密に遮断されているとともに、中間区
画室１１ｂと上部区画室１１ｃは上紀規制板９に形成し
た絞り孔１０によって連通されている。

出口側ヘッダ２の内部にもこの出口側へラダ２の内部を
長平方向、すなわち図示の上下方向に区画する仕切壁１
２および規制板１３が設けられており、規制板］３には
絞り孔１４が開口されている。

これら仕切壁１２および規制板１３は出口側ヘッダ２を
上下方向に略３等分する位置に設けられ、この出口側ヘ
ッダ２を下部、中間および上部の各区画室１５ａ、１５
ｂおよび１５Ｃに区画している。そして、下部区画室１
５ａと中間区画室１５ｂは上記規制板１３に形成した絞
り孔１４により連通されており、中間区画室１５ｂと上
部区画室１５ｃは仕切壁１２により気液密に区分されて
いる。

したがって、入口側ヘッダ１の規制板９は出口側ヘッダ
２の仕切壁１２と対向する位置に設けられているととも
に、出口側ヘッダ２の規制板１３は入口側ヘッダ１の仕
切壁８と対向する位置に設けられている。

そして、上記入口側ヘッダ１の規制板９に形成された絞
り孔１０の開口面積は、入口側ヘッダ１の断面通路面積
の略３分の２程度の大きさをなしているとともに、出口
ヘッダ２の規制板１３に設けられた絞り孔１４の開口面
積は、出口側ヘッダ２の断面通路面積の略３分の１程度
の大きさをなしている。

なお、入口側ヘッダ１の断面通路面積と出口側ヘッダ２
の断面通路面積は略同じとされている。

このような構成の熱交換器においては、ガス冷媒が人口
バイブ６から導入されると、この冷媒は入口側ヘッダ１
の下部区画室１１ａに流入する。

そして、この冷媒は下部区画室１１ａからこの下部区画
室１１Ｈに開口されている複数の偏平チューブ３群を通
って出口側ヘッダ２の下部区画室１５ａに流れる。

出口側ヘッダ２の下部区画室１５ａに流れ込んだ冷媒は
、規制板１３の絞り孔１４を通過して中間区画室１５ｂ
に入り、この中間区画室１５ｂに開口している複数の偏
平チューブ３群を通って入口側）ラダ１の中間区画室１
１ｂに流れ込む。

そして、入口側ヘッダ１の中間区画室１１ｂに流れ込ん
だ冷媒は、規制板９の絞り孔１０を通って上部区画室１
１Ｃに入り、この上部区画室１１ｃに開口している複数
の偏平チューブ３群を通って出口側ヘッダ１の上部区画
室１５ｃに流れ込む。

この上部区画室１５ｃに流れ込んだ冷媒は出口バイブ７
から外部に流出する。

したがって、入口バイブ６から導入された冷媒は、入口
側ヘッダ１から一部の偏平チューブ群を通って出口側ヘ
ッダ２に流れ、この出口側ヘッダ２から他の一部の偏゛
１１チューブ群を通って入口側ヘッダ１に流れ、さらに
入口側ヘッダ１から他の一部の偏平チューブ群を通って
出口側ヘッダ２に流れて出口バイブ７から流出するので
、蛇行経路を通ることになる。

冷媒が偏平チューブ３・・・を通過する過程でコルゲー
トフィン４を介して外部の空気と熱交換されるので、外
部の空気を冷やすことになる。

そして、上記のように冷媒が蛇行した経路を通過すると
、偏平チューブ３．・・を通過する回数が多くなり、コ
ルゲートフィン４を介して熱交換される回数も増え、か
つ管内流速も上昇し、熱交換性能が向上する。

このような熱交換作用により、ガス冷媒の一部は凝縮し
て液化する。

したがって、各偏平チューブ３・・・からそれぞれ下側
区画室１５ａ１中間区画室１５ａｌｌｂに流れ込んだ冷
媒は液冷媒とガス冷媒が混在している。

出口側ヘッダ２における下側区画室１５ａに集合された
冷媒はこれより下流側の中間区画室１５ｂに流れ、また
入口側ヘッダ１の中間区画室１１ｂに集合された冷媒は
これより下流側の上部区画室１１ｃに流れ込むが、この
場合、各区画室１５ａ１１１ｂでは内容積が大きいから
偏平チューブ３・・・内部より流速が低下し、区画室１
５ａや１１ｂに集合された冷媒の液冷媒が集まって塊に
なる。

本実施例では、出口側ヘッダ２の区画室１５ａと区画室
１５ｂの間に絞り孔１４を設けるとともに、入口側ヘッ
ダ１の区画室１１ｂと区画室１１ｃの間にも絞り孔１０
を形成しであるので、それぞれ区画室１５ａから区画室
１５ｂに、および区画室１１ｂから区画室１１ｃに冷媒
が流れ込む時、それぞれこれら絞り孔１４．１０により
流速が早められる。

このため、それぞれ下流側の区画室１５ａ１１１ｂで液
体冷媒が塊になっていても、絞り孔１４．１０を通過す
る過程で微細化され、ミスト状になるからガス冷媒と混
合される。

よって、下流側区画室１５ｂおよび１１Ｃからそれぞれ
複数の偏平チューブ３・・・に冷媒が分配される場合、
液冷媒とガス冷媒の混合割合が−様になり、したがって
偏平チューブ３・・・間で熱交換性能にばらつきを発生
させることがなくなり、熱交換性能が向上する。

この場合、区画室１５ａとｌｌｂとで、それぞれ凝縮割
合が異なっており、出口側ヘッダ２の区画室１５ａでは
冷媒通路全長の略１／３を通過しているから凝縮率は略
１／３と考えられ、また入口側ヘッダ１の区画室１１ｂ
では冷媒通路全長の略２／３を通過しているので凝縮率
が略２／３と考えられる。

このため、出口側ヘッダ２の規制板１３に設けた絞り孔
１４の開口面積は、出口側ヘッダ２の断面通路面積の略
３分の１程度の大きさとし、入口側ヘッダ１の規制板９
に形成した絞り孔１０の開口面積は、入口側ヘッダ１の
断面通路面積の略３分の２程度の大きさとすれば、液冷
媒の塊を分散させてミスト化するのに効率が良い。

なお、上記実施例では規制板１３および９にそれぞれ単
一の絞り孔１４．１０を形成した場合を説明したが、本
発明はこれに限らず、例えば第４図に第２の実施例とし
て示すように、規制板２０をパンチングメタル等により
形成し、複数の絞り孔２１・・・を形成してもよい。

この場合も、各規制板２０は絞り孔２１・・・の開口面
積の和が、それぞれ出口側ヘッダ２の断面通路面積の略
３分の１程度および入口側ヘッダ１の断面通路面積の略
３分の２程度にすればよい。

さらにまた、絞り孔１４や１０を形成する場合は格別な
規制板１３．９を使用せずに、第５図に第３の実施例と
して示すように、出口側ヘッダバイブや入口側ヘッダパ
イプを直接絞り加工して絞り孔１４や１０を形成しても
よい。

そしてまた、入口側ヘッダ１および出口側ヘッダ２は、
単一のパイプで構成することには限らず、第６図に第４
の実施例として示すように複数のヘッダ部材３１．３２
を接合して中空部材としてもよい。

さらに本発明は、ニアコンディショナにおける凝縮器ば
かりでなく、蒸発器、その他種々の熱交換器に適用可能
である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ヘッダに形成した
区画室の内部に、上流側と下流側の間に位置して絞り部
を形成したので、冷媒が上記区画室の上流側から下流側
に流れようとする場合絞り部を通過することにより流速
が早められ、これにより塊になっていた液冷媒が細く砕
かれてミスト状になりガス冷媒と−様に混合される。し
たがって上流側のチューブに液冷媒とガス冷媒とが−様
な混合状態で分配されるようになり、熱交換性能が向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は熱交換器を一部断面して示す全体の正面図、第２
図は第１図中■部の拡大した断面図、第３図は規制板の
平面図、第４図は本発明の第２実施例を示す規制板の平
面図、第５図は本発明の第３実施例を示す絞り部分の断
面図、第６図は本発明の第４実施例を示すヘッダの構成
を説明する断面図である。 １・・・入口側ヘッダ、２・・・出口側ヘッダ、３・・
・偏平チューブ、４・・・フィン、６・・・入口バイブ
、７・・・出口バイブ、８．１２・・・仕切壁、９．１
３．２０・・・規制板、１０．１４．２１・・・絞り孔
、１１８％　　ｌｌｂ、ｌｌｃ、１５ａｘ　１５ｂ。 ５ Ｃ・・・区画室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷媒を通すチューブとフィンとを積層配置し、上記チュ
   ーブの両端をそれぞれ入口側ヘッダおよび出口側ヘッダ
   に連結し、かつこれら入口側ヘッダおよび出口側ヘッダ
   をそれぞれ仕切壁により上流側と下流側に区画した熱交
   換器において、上記ヘッダの上記仕切壁により区画され
   た室の内部であって、上流側と下流側の間に絞り部を形
   成したことを特徴とする熱交換器。