JPH03164689A - 積層型熱交換器 - 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、車両用空調装置に使用されるエバポレータ
のような積層型熱交換器に関する。

（従来の技術） 従来の積層型熱交換器としては、特開昭６２−１１９３
７３号公報中に開示されたものがある。

この積層型熱交換器は、それぞれ一端部に２つのタンク
形成凹部を有し、且つそれらのタンク形成凹部に仕切を
有する一対の管プレートを対向接合してなるチューブエ
レメントと、蛇腹状のコルゲ−トフィンとを、交互に積
層してなるいわゆる片タンク式のものである。

前記仕切により、一方のタンクと他方のタンクとを連通
させるＵ字状の冷媒流路が、各チューブエレメント内に
形成されている。また、両方のタンクには互いに対向す
る通孔がそれぞれ設けてあり、これにより隣接する各タ
ンク同士は連通し、冷媒分配流路と冷媒集合流路とが形
成される。

冷媒導入管から導入された冷媒は、冷媒導入管に最も近
いチューブエレメントのタンクから最も遠いチューブエ
レメントのタンクに、順次流入し、各チューブエレメン
トのＵ字状の冷媒流路を通過し、冷媒集合流路に集めら
れ、冷媒流出管からコンプレッサ側に流出する。

（発明が解決しようとする課題） ところが、この積層型熱交換器は上述のように積層方向
で一つだけの流路となるため、熱負荷に対して相対的に
液冷媒流量が不足している場合は、冷媒導入管に遠いチ
ューブエレメントに分配される冷媒の量が冷媒導入管に
近いチューブエレメントに分配される冷媒の量よりも少
なくなり、各チューブエレメントへの均等分配が困難だ
った。したがって、冷媒導入管から遠いチューブエレメ
ント側の熱交換能力が低下し、熱交換器全体で均一な熱
交換が行われず、吹き出す冷風の温度が吹出し個所によ
って、特に積層方向で異なるという問題があった。

この発明の技術的課題は、いずれの吹き出し個所からも
一定温度の冷風を吹き出させることができる積層型熱交
換器を提供することである。

（課題を解決するための手段） 上述の課題を解決するため本発明は、一端部に第１〜第
４の４つのタンクを有するチューブエレメントと、蛇腹
状のコルゲートフィンとを備え、前記各タンクにそれぞ
れ通孔が設けてある片タンク式の積層型熱交換器におい
て、前記第１又は第２のタンクの一方と前記第４のタン
クとをＵ字状に結ぶ冷媒蒸発流路を有する複数の第１の
チューブエレメントと、前記第１又は第２のタンクの他
方と前記第３のタンクとをＵ字状に結ぶ冷媒蒸発流路を
有する複数の第２のチューブエレメントとを、交互に配
置し、互いに隣接する第１のタンク同士、第２のタンク
同士、第３のタンク同士及び第４のタンク同士が、前記
通孔によりそれぞれ連通し、前記第１のチューブエレメ
ントと前記第２のチューブエレメントとの間に前記コル
ゲートフィンを介挿し、積層方向の一端に位置する前記
第１又は第２のチューブエレメントの前記第１又は第２
のタンクに冷媒導入管を接続し、前記第３又は第４のタ
ンクに冷媒流出管を接続し、他端に位置する前記第２又
は第１のチューブエレメントの前記第４又は第３のタン
クと前記第２又は第１のタンクとを、連絡路形成部材に
より連通させである。

（作用） 第１及び第２のチューブエレメントを交互に配置するこ
とにより形成された第１及び第２のチューブエレメント
群のうち、冷媒はまず、いずれか一方のチューブエレメ
ント群の積層方向の一端側から冷媒導入管を介して第１
又は第２のタンクに供給され、各チューブエレメントに
分配される。

分配された冷媒はＵ字状の冷媒蒸発流路を流れ、第４又
は第３のタンクに集合して積層方向の他端側へ流れる。

第４又は第３のタンク内の冷媒は、連絡路形成部材を経
て他方のチューブエレメント群に流入し、第２又は第１
のタンクからＵ字状の冷媒蒸発流路を通って第３又は第
４のタンクに至り、積層方向の一端側の冷媒流出管を通
じて流出する。

（実施例） 次に、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は積層型熱交換器を示し、この積層型熱交換器は
一対の菅プレートｌ、１，２．２を対向接合してなるチ
ューブエレメント１０．２０と、蛇腹状のコルゲートフ
ィン３とを交互に積層してなる。前記チューブエレメン
ト１０．２０は、第１のチューブエレメントｌＯと第２
のチューブエレメント２０とに区別される。第１のチュ
ーブエレメント１０は、第４図に示す管プレート１．　
１を対向接合してなる。管プレートｌは、第４図に示す
ように、全体を浅い皿状にプレス加工し、下端部に深い
凹状の第１〜第４の４つのタンク形成凹部４ａ〜７ａを
設けてなる。各タンク形成凹部４ａ〜７ａには通孔１２
〜１５がそれぞれ設けてある。また、第２及び第３のタ
ンク形成凹部５ａ。

６ａ間には管プレート１内を２分する仕切８が設けてあ
り、その仕切８の下端は管プレートｌの下縁に達し、同
仕切８の上端は管プレートｌの上縁に達していない。ま
た、第２のタンク形成四部５ａは、仕切９により、通風
方向で隣接する第１のタンク形成凹部４ａ及び第１の流
路形成部１ａからそれぞれ画されている。同様に、第３
のタンク形成凹部６ａは、仕切１１により、隣接する第
４のタンク形成凹部７ａ及び第２の流路形成部１ｂから
それぞれ画されている。したがって、第１のチューブエ
レメント１０には第１のタンク４と第４のタンク７とを
結ぶＵ字状の冷媒流路Ｂが形成される。

管プレート２は管プレートｌとほぼ同じ形状を有し、第
５図に示すように、第１のタンク形成凹部４ａが仕切２
４により隣接する第２のタンク形成凹部５ａ及び第１の
流路形成部２ａからそれぞれ画されており、第４のタン
ク形成凹部７ａが仕切２５により隣接する第３のタンク
形成凹部６ａ及び第２の流路形成部２ｂからそれぞれ画
されている点だけが相違する。この相違により、第２の
チューブエレメント２０内には、第２のタンク５と第３
のタンク６とを結ぶＵ字状の冷媒流路Ｆが形成される。

第１のチューブエレメントｌＯと第２のチューブエレメ
ント２０とは、第３図に示すように、交互に配置しであ
る。

積層方向の一端に位置する第１のチューブエレメント１
０には端板１６が接合してあり、他端に位置する第２の
チューブエレメント２０には端板１７が接合しである。

端板１７には第２のチューブエレメント２０の第２及び
第４のタンク５，７の各通孔１３．１５に対向する孔１
８．１９が設けてあり、同端板１７には連絡路形成部材
２１が接合してあり、連絡路形成部材２１は、第４のタ
ンク７内の冷媒を通孔１５及び孔１８を介して導入し、
導入した冷媒を孔Ｉ９及び通孔１３を介して第２のタン
ク５内に案内する連絡流路りを形成する。

また、一端に位置する第１のチューブニレメン１−１０
の第１のタンク４には冷媒導入管２２が接続してあり、
第３のタンク６には冷媒流出管２３が接続しである。

以上のような構造の積層型熱交換器における冷媒の流れ
を、第１図の概念図に基づいて説明する。

冷媒は冷媒導入ｖ２２から冷媒分配用の流路Ａに導入さ
れ、ここでＵ字状の冷媒蒸発流路Ｂに分配され、冷媒蒸
発流路Ｂを通過した冷媒は冷媒集合用の流路Ｃに集めら
れ、ここで−旦集められた冷媒は連絡用流路りを通じて
冷媒分配用の流路Ｅに送られる。この流路Ｅに送り込ま
れた冷媒は冷媒蒸発流路Ｆに分配され、これらの冷媒蒸
発流路Ｆを通過した冷媒は冷媒集合用の流路Ｇに集めら
れ、冷媒流出管２３に送り込まれる。

前記冷媒分配用の流路Ａは、第３図に示すように、隣接
配置された第１のタンク群４によって形成される。前記
冷媒集合用の流路Ｃは第４のタンク群７、前記冷媒分配
用の流路Ｅは第２のタンク群５、前記冷媒集合用の流路
Ｇは第３のタンク群６によってそれぞれ形成される。

上述の説明から明らかなように、冷媒導入管２２から導
入された冷媒は、第１のタンク４内に流入し、流入した
冷媒は第１のチューブエレメントｌＯ内をＵ字状に進み
、第４のタンク７内に集められる。第４のタンク７内の
冷媒は、孔１８を介して連絡用形成部材２１内に流入し
、孔１９を介して第２のタンク５内に案内される。第２
のタンク５内に案内された冷媒は第２のチューブエレメ
ント２０内をＵ字状に進み、第３のタンク６内に集めら
れる。第３のタンク６内に集められた冷媒は、冷媒流出
管２３に流出する。従って、積層方向においても冷媒は
Ｕターンし、更に冷媒導入管２２に近い上流側の熱交換
能ツノの高い冷媒が分配されるチューブエレメントと、
冷媒流出管２３に近い下流側の熱交換能力の低下した冷
媒が分配されるチューブエレメントとが、交互に配置さ
れたことになる。この結果、熱交換器を通過した空気温
度は平均化し、出口面での温度分布を均一化できる。

前述の実施例においては、第１のチューブエレメントＩ
Ｏの管プレートとして第４図に示す管プレートｌを用い
、第２のチューブエレメント２０の管プレートとして第
５図に示す管プレート２を用い、積層方向の一端に位置
する第１のチューブエレメントＩＯの第１のタンク４に
冷媒流入管２２を、第３のタンク６に冷媒流出管２３を
接続し、他端に位置する第２のチューブエレメント２０
側に連絡路形成部材２１を接合した場合について述べた
が、これに代え、第１のチューブエレメント１０の管プ
レートとして第５図に示す管プレート２を用い、第２の
チューブエレメント２０の管プレートとして第４図に示
す管プレートｌを用い、一端に位置する第２のチューブ
エレメント２０の第２のタンク５に冷媒導入管２２を接
続し第４のタンク７に冷媒流出管２３を接続し、他端に
位置する第１のチューブエレメント１ｏ側に連絡路形成
部材２１を接合するようにしても、前述の実施例の場合
と同様の作用効果を得ることができる。

また、上述の各実施例においては、管プレートとして、
仕切８から最も近い各タンク形成凹部５ａ、６ａを仕切
９．１１によりそれぞれ画した管プレートｌと、仕切８
に最も遠いタンク形成凹部４ａ、７ａを仕切２４．２５
によりそれぞれ画した管プレート２とを用いた場合につ
いて述べたが、これに代え、第６図に示すように、タン
ク形成凹部４ａを仕切２４で画し、タンク形成凹部６ａ
を仕切ＩＩで画してなる管プレート３ｏと、第７図に示
すように、タンク形成凹部５ａを仕切９で画し、タンク
形成凹部７ａを仕切２５で画してなる管プレート４０と
を、第１又は第２のチューブエレメント１０．２０用の
管５プレートとして用いるようにしても、上述の実施例
の場合と同様の効果を得ることができる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の積層型熱交換器によれば、
第１及び第２のチューブエレメントを交互に配置するこ
とにより形成された第１及び第２のチューブエレメント
群のうち、冷媒はまず、いずれか一方のチューブエレメ
ント群の積層方向の一端側から冷媒導入管を介して第１
又は第２のタンクに供給され、各チューブエレメントに
分配される。分配された冷媒はＵ字状の冷媒蒸発流路を
流れ、第４又は第３のタンクに集合して積層方向の他端
側へ流れる。第４又は第３のタンク内の冷媒は、連絡路
形成部材を経て能力のチューブエレメント群に流入し、
第２又は第１のタンクからＵ字状の冷媒蒸発流路を通っ
て第３又は第４のタンクに至り、積層方向の一端側の冷
媒流出管を通じて流出する。

従って、積層方向においても冷媒はＵターンし、更に冷
媒導入管に近い上流側の熱交換能力の高い冷媒が分配さ
れるチューブエレメントと、冷媒流出管に近い下流側の
熱交換能力の低下した冷媒が分配されるチューブエレメ
ントとが、交互に配置されたことになる。その結果、熱
交換器を通過した空気温度は平均化し、出口面での温度
分布を均一化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る積層型熱交換器の冷
媒の流れを示す概念図、第２図はその積層型熱交換器の
斜視図、第３図は第２図のｔｎ　−ｒｎ線矢視断面図、
第４図及び第５図は管プレートを示す斜視図、第６図及
び第７図は池の実施例の管プレートを示す斜視図である
。 ■、２・・・管プレート、３・・・コルゲートフィン、
４ａ〜７ａ・・、タンク形成四部、４〜７・・・第１〜
第４のタンク、１ｏ・・・第１のチューブエレメント、
１６．１７・・・端板、２ｏ・・・第２のチューブエレ
メント、２１・・・連絡路形成部材、２２・・・冷媒導
入管。 ２３・・・冷媒流出管、Ａ、Ｅ・・・冷媒分配用の流路
、Ｂ、Ｆ・・・冷媒蒸発流路、Ｃ，Ｇ・・・冷媒集合用
の流路、Ｄ・・・連絡用流路。 集１図 １７ 集２図 晃３囚 どυ １す どυ ｕ に０ ０ ０ ０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一端部に第１〜第４の４つのタンクを有するチュー
   ブエレメントと、蛇腹状のコルゲートフィンとを備え、
   前記各タンクにそれぞれ通孔が設けてある片タンク式の
   積層型熱交換器において、前記第１又は第２のタンクの
   一方と前記第４のタンクとをＵ字状に結ぶ冷媒蒸発流路
   を有する複数の第１のチューブエレメントと、前記第１
   又は第２のタンクの他方と前記第３のタンクとをＵ字状
   に結ぶ冷媒蒸発流路を有する複数の第２のチューブエレ
   メントとを、交互に配置し、 互いに隣接する第１のタンク同士、第２のタンク同士、
   第３のタンク同士及び第４のタンク同士が、前記通孔に
   よりそれぞれ連通し、 前記第１のチューブエレメントと前記第２のチューブエ
   レメントとの間に前記コルゲートフィンを介挿し、 積層方向の一端に位置する前記第１又は第２のチューブ
   エレメントの前記第１又は第２のタンクに冷媒導入管を
   接続し、前記第３又は第４のタンクに冷媒流出管を接続
   し、 他端に位置する前記第２又は第１のチューブエレメント
   の前記第４又は第３のタンクと前記第２又は第１のタン
   クとを、連絡路形成部材により連通させてあることを特
   徴とする積層型熱交換器。