JPH03247992A

JPH03247992A - 積層型熱交換器

Info

Publication number: JPH03247992A
Application number: JP4112390A
Authority: JP
Inventors: Takashi Chiyohara; 千代原　隆; Kazuhiro Idei; 一博出居
Original assignee: Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1990-02-23
Filing date: 1990-02-23
Publication date: 1991-11-06
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: JP2804585B2

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）この発明に係る積層型熱交換器は、例えば自動車用空気
調和装置に組み込み、空気を冷却するエバポレータとし
て利用するもので、本発明は、この様な熱交換器中に滞
留する潤滑泊め量を少なくするものである。

（従来の技術）空気調和装置には、内部で冷媒を蒸発させ、外部を流通
する空気を冷却するエバポレータが組み込まれている。

この様な、空気調和装置に組み込まれ、エバポレータと
して使用される熱交換器として従来から、例えば特開昭
６２−７９８号公報に記載されている様な、複数枚の金
属板を互いに積層して成る、所謂積層型熱交換器が知ら
れている。

この積層型熱交換器は、第１４図に示す様に、それぞれ
が２枚の金属板１．１を最中状に組み合わせて成るユニ
ット２．２を複数個、互いに積層する事で構成されてい
る。

各金属板１．１には、第１５〜１６図に示す様に、各金
属板１．１の全周を囲む平坦部３と、この平坦部３の内
側にＵ字形に形成された浅い第一凹部４と、この第一凹
部４の両端に形成された深い第二、第三凹部５．６と、
第二、第三凹部５．６の中央部に形成された通孔７．８
とを設けている。又、第一凹部４の内側には複数の突条
９．９を設けて、この第一凹部４の内側に於ける冷媒の
流れを乱す様にしている。

積層型熱交換器を構成する複数のユニット２．２は、そ
れぞれ上述の様な形状を有する金属板１を２枚、各金属
板の平坦部３同士を突き合わせ、最中状に組み合わせる
事で構成されており、第一凹部４により囲まれるＵ字形
の部分を、冷媒を流す扁平管部１２とし、第二、第三凹
部５．６により囲まれる部分を、人口側タンク、或は出
口側タンクの一部として機能させる様にしている。

上述の様なユニット２．２は、第１４図に示す様に複数
個、各ユニット２．２を構成する金属板１．１の第二、
第三凹部５．６の外面同士を突き合わせる事で積層し、
第二、第三凹部５．６により構成される１対の空間の内
の一方の空間に入口管１０を、他方の空間に出口管１１
を、それぞれ接続している。

この様に複数のユニット２．２を積層した状態で、隣り
合うユニット２．２の扁平管部１２．１２の間には、コ
ルゲート型のフィン１３，１３を挟持し、隣り合う扁平
管部１２．１２の間を流れる空気と、各扁平管部１２．
１２の内側を流れる冷媒との間の熱交換が良好に行なわ
れる様にしている。

積層型熱交換器は、上述の様に構成され、造られる為、
例えばエバポレータとして使用する場合、人口管１０か
ら、人口側タンクとして機能する一方の空間に液状の冷
媒を送り込むと、この冷媒は、複数のユニット２．２の
扁平管部１２．１２を流れる間に、扁平管部１２．１２
の外に設けたフィン１３．１３の間を流通する空気との
間で熱交換を行なう事により蒸発してから、出口側タン
クとして機能する他方の空間に送られ、出口管１１を通
じて排出される。

ところで、上述の様に構成され作用する積層型熱交換器
の製造を容易にする為、２枚の金属板を重ね合わせて成
るユニットとタンクとを別体とする事が、特開昭６１−
２７４９６号公報に開示されている。

即ち、第１４〜１６図に示した従来構造の場合、各ユニ
ット２．２の端部にタンクを一体に形成する為、各ユニ
ット２．２を構成する金属板１．１の端部に深い第二、
第三凹部５．６を形成しているが、これら第二、第三凹
部５．６を形成する為のプレス作業は、浅い第一凹部４
を形成するのと同時に行なう必要がある為、プレス作業
の際に大きな力が必要となり、金属板１をプレス成形す
る為の設備が大型化して、設備費が嵩む事が避けられな
い。

この様な問題を解決する為、前記特開昭６１−２７４９
６号公報に開示された構造を有する積層型熱交換器を、
例えば特願昭６３−３２４６６９号に開示されている様
な方法により造る事が考えられている。

例えばこの先発明に係る方法により造られる積層型熱交
換器の場合、第１７〜１９図に示す様に、一端縁に互い
に間隔を開けて１対の突出部１４ａ、１４ｂを形成した
金属板１５の片面にＵ字形の凹部１６を、この凹部１６
の両端を上記１対の突出部１４ａ、１４ｂの端縁に迄連
続させた状態で形成する。上記凹部１６の内側には多数
の突起１７．１７を形成し、凹部１６により構成される
折り返し流路の内側を流れる冷媒の流れを乱し、この冷
媒と金属板１５との間の熱交換が効率良く行なわれる様
にする。

この様な凹部１６や突起１７．１７を有する金翼板１５
は、長尺な金属板を１対のロールの間を通過させる事で
、上記凹部１６や突起１７．１７を成形した後、上記長
尺な金属板の適当箇所を切断する事で造れる為、製造装
置が比較的簡単なもので済む様になる。

そして、この様な金属板１５を用いて造る積層型熱交換
器の場合、この金属板１５．１５を２枚１組とし、互い
の凹部１６．１６同士を対向させた状態で最中状に重ね
合わせて互いに液密に接合する事により、Ｕ字形の折り
返し流路１８と、この流路１８の両端に位置して端縁部
から突出した１対の接合部１９ａ、１９ｂとを有する素
子２０．２０とする。

そして、複数の素子２０，２０のそれぞれの接合部１９
ａ、１９ｂを、第一　第二のタンク２１．２２の側面に
それぞれ形成した、スリット状の接続孔２３．２３に挿
入すると共に、各接合部１９ａ、１９ｂの外周面と各接
続孔２３．２３の内周縁とを互いに液密にろう付は接合
する。各タンク２１．２２は、それぞれ第１７図に示す
様な底板３３と天板３４とを組み合わせ、互！／Ｘに液
密にろう付けする事で構成されており、上記接続孔２３
．２３は、底板３３の底面に形成されてしする。

これと共に、隣り合う素子２０．２００間にフィン（図
示せず）を設ける。

上記第一のタンク２１の内側は、中間部に固定した隔壁
２４により仕切る事で、入口室２５と出口室２６とに分
割し、人口室２５の側に流体送り込み口２７を、出口室
２６の側に流体取り出し口２８を、それぞれ設けている
。

上述の様に構成されるタンク別体型の積層型熱交換器の
場合、第一、第二のタンク２１．２２と複数の素子２０
．２０に設けた折り返し流路１８とから成る空間の内側
を、第２０図に示す様に、第一、第二、第三、第四の凹
室に分割する事が出来る。

即ち、第一のタンク２１の片半部（ｉ４１ｓ図の左手部
）に存在する入口室２５と一部（同図の左半分）の素子
２０，２０の上流側半部とから成る第−室２９と、この
第−室２９の下流側に設けられ、上記一部の素子２０．
２０の下流側半部と第二のタンク２２０片手部（同図の
左半部）とから成る第二室３０と、この第二室３０の下
流側（同図の右側）に設けられ、第二のタンク２２の他
半部（同図の右半部）と残部（同図の右半分）の素子２
０．２０の上流側半部とから成る第三室３１と、この第
三室３１の下流側に設けられ、第一のタンク２１の他半
部（同図の右手部）と残部の素子２０．２０の下流側半
部とから成る第四室３２とである。

この様な第一〜第凹室２９〜３２から成る積層型熱交換
器に、第２０図に矢印ａで示す様に、流体送り込み口２
７から冷媒等の流体を送り込むと、この流体は、同図に
矢印すで示す様に第−室２９を流れ、一部の素子２０．
２０の折り返し流路１８の折り返し部分を、同図に矢印
Ｃで示す様に流れて、第二室３０に進入する。

第二室３０内を矢印ｄで示す様に流れ、この第二室３０
の下流側端部に迄流れた流体は、次いで、第二のタンク
２２内を、このタンク２２の軸方向に亙り第２０図の矢
印ｅ方向に流れて、第三室３１内に進入した後、この第
三室３１を構成する残部の素子２０．２０の折り返し流
路１８内を、同図に矢印ｆで示す様に流れる。

更に流体は、同図に矢印ｇで示す様に、残部の素子２０
．２０の折り返し流路１８の折り返し部分を流れて、第
四室３２に進入し、この第四室３２内を矢印りで示す様
に流れる。

そして、この第四室３２の下流側端部に存在する、第一
のタンク２１の他半部（第１８図の右半部）に迄流れた
流体は、次いで流体取り出し口２８から、同図に矢印ｉ
で示す様に流出する。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上述の様に構成され作用する、タンク別体型
の積層型熱交換器の場合も、依然として、次に述べる様
な解決すべき問題点が存在する。

即ち、冷房装置として使用される蒸気圧縮式玲凍機内を
流れる流体である冷媒中には、コンブレッサを潤滑する
為の潤滑油を混入するが、この潤滑油は冷媒と共にエバ
ポレータ或はコンデンサとして機能する積層型熱交換器
内Ｃも流入する。

特にエバポレータとして機能する積層型熱交換器内に冷
媒と共に送り込まれた潤滑油は、この熱交換器内で、冷
媒の蒸発に伴なって分離する。

この様に熱交換器内で分離した潤滑油が、そのまま熱交
換器内に滞留した場合、コンプレッサに送り込まれる潤
滑油の量が不足し、元々潤滑油の量が少ない等の悪条件
が重なり、著しい場合にはコンプレッサが焼き付く恐れ
がある。

本発明の積層型熱交換器は、上述の様な不都合を解消す
るものである。

（課題を解決する為の手段）本発明の積層型熱交換器は、前述したタンク別体型の積
層型熱交換器と同様、一端縁に、互いに間隔を開けて１
対の突出部を形成した金属板の片面にＵ字形の凹部を、
この一部の両端を上記１対の突出部の端縁に迄連続させ
た状態で形成すると共に、この金属板を２枚１組とし、
互いの凹部同士を対向させた状態で最中状に重ね合わせ
て互いに液密に接合する事により、Ｕ字形の折り返し流
路と、この流路の両端に位置して端縁部から突出した１
対の接合部とを有する素子とし、複数の素子のそれぞれ
の接合部を、第一、第二のタンクの側面にそれぞれ形成
したスリット状の接続孔に挿入して、各接合部の外周面
と各接続孔の内周縁とを互いに液密に接合すると共に、
隣り合う素子の間にフィンを設け、中間部を隔壁により
仕切った第一のタンクの一方の側に流体送り込み口を、
他方の側に流体取り出し口を、それぞれ設ける事で構成
されている。

更に、本発明の積層型熱交換器に於いては、上記第一　
第二のタンクの少なくとも一方の内側で、冷媒が当該タ
ンクの軸方向に流れる部分に、このタンクの内側を上流
側部分と下流側部分とに仕切る堰板を固定すると共に、
この堰板の一部で、冷媒中に混入していた潤滑油が滞留
し易い部分に対応する部位に、堰板の表裏を連通ずる通
路を設けている。

（作　　用）上述の様に構成される本発明の積層型熱交換器により、
熱交換器の内部を流れる冷媒等の流体と熱交換器の外部
を流れる空気等の流体との間で熱交換を行なう際の作用
自体は、前述した先発明に係る熱交換器の場合と同様で
ある。

但し、本発明の積層型熱交換器の場合、第一第二のタン
クの少なくとも一方の内側に設けた堰板により、この堰
板部分を通過する流体の流速が速くなる。

上記堰板の表裏を連通ずる通路は、冷媒中に混入してい
た潤滑油が滞留し易い部分に対応する部位に設けられる
為、上記潤滑油が、流体の流れによって下流側に吹籾飛
ばされて、熱交換器中に滞留する潤滑油の量を少なく抑
える事が出来る。

（実施例）次に、図示の実施例を説明しつつ、本発明を更に詳しく
説明する。

第１〜４図は本発明の積層型熱交換器の第一実施例を示
しており、第１図は熱交換器の下端部に位置するタンク
の内側に堰板を設けた状態を示す、第２０図のＡ−Ａ断
面に相当する略縦断面図、第２〜４図は堰板の形状の３
例を示す、それぞれ斜視図である。

本発明の積層型熱交換器の構造は、タンクの一部に堰板
を組み付ける以外、前述したタンク別体型の積層型熱交
換器と同様である為、重複する説明を省略し、以下本発
明の特徴部分に就いて説明する。

例えば第二のタンク２２の下流側半部で、第三室３１の
上流側端を構成する部分の内側には、例えば第２〜４図
に示す様な、堰板３５．３５を固定している。

この堰板３５は、アルミニウム合金等、積層型熱交換器
を構成する金属と同し材質により造られており、その外
周縁形状は上記第二のタンク２２の内周面形状と一致さ
せて、堰板３５を第二のタンク２２の内側に、がたつき
なく固定出来る様にしている。

各堰板３５の下縁部又は下部には、第２〜３図に示す様
な切り欠き３６、或は第４図に示す様な打ち抜き孔３７
を形成する事により、第二のタンク２２の途中で、堰板
３５を固定した部分の流路面積を絞っている。

上述の様に第二のタンク２２の下流側半部に堰板３５．
３５を固定した、本発明の積層型熱交換器により、冷媒
等、熱交換器の内部を流れる流体と、空気等、熱交換器
の外部を流れる流体との間で熱交換を行なう際の作用自
体は、前述した先発明に係る熱交換器の場合と同様であ
る。

但し、本発明の積層型熱交換器の場合、第二のタンク２
２の内側に設けた堰板３５．３５により、この第二のタ
ンク２２内に潤滑油が滞留するのを防止する事が出来る
。

即ち、本発明の積層型熱交換器の場合、例えば第二のタ
ンク２２の内側に設けた堰板３５．３５により、冷媒の
流路面積を、切り欠ｔ！：３６（第２〜３図の堰板の場
合）或は打ち抜き孔３７０面積に絞っている為、この堰
板３５．３５部分を通過する冷媒等の流体の流速が速く
なる。

そして上記堰板３５．３５の切り欠き３６或は打ち抜き
孔３７は、流体中に混入していた潤滑油が滞留し易い部
分に対応する部位（例えば、第二のタンク２２の下流側
半部）に設けられる為、上記潤滑油が、流体の流れによ
って下流側に吹き飛ばされて、熱交換器中に滞留する潤
滑油の量を少なく抑える事が出来る。

又、各堰板３５．３５に形成する切り欠き３６或は打ち
抜き孔３７の開口面積を適当に調節すれば、各堰板３５
．３５の上流側部分で折り返し流路１８（第１７図参照
）内に送り込まれる流体の量と、各堰板３５．３５の下
流側部分で折り返し流路１８内に送り込まれる流体の量
とをほぼ等しくして、互いに並列に設けられた複数の折
り返し流路１８．１８同士の間で、流体流量に偏りが生
じる事をなくし、熱交換器の性能を最大限に引き出す事
が可能となる。

この様に、潤滑油の滞留防止と共に、流体流量の偏りを
防止する場合に於いては、例えば第二のタンク２２の下
流側半部で、第三室３１を構成する部分の内側に設ける
堰板３５．３５の数を、当該室３１を構成する折り返し
流路１８の数の１／２以下とする０例えば第二のタンク
２２の下流側半部を上流端とする第三室３１を構成する
折り返し流路１８．１８が６本である場合、上記第二の
タング２２の下流側半部に設ける堰板３５．３５の数は
１〜３枚とする。

又、第１図に示す様に、第二のタンク２２の下流側半部
に複数枚の堰板３５．３５を固定する場合、下流側の堰
板３５の開口面積を、上流側の堰板３５の開口面積より
も狭くする事で、上流側の折り返し流路１８内に送り込
まれる流体の量と、下流側の折り返し流路１８内に送り
込まれる冷媒の量とが、はぼ等しくなる様にする事が好
ましい。

尚、流体である冷媒中に混入した潤滑油は、冷媒の蒸発
に伴なって冷媒と分離する為、エバポレータとして使用
する積層型熱交換器の場合、潤滑油は、第二のタンク２
２の下流側半部に最も滞留し易い。この為、堰板３５を
設ける位置は、第二のタンク２２の下流側半部で、第三
室３１の上流側端部に位置する部分が最も好ましいが、
積層型熱交換器をコンデンサとして使用する場合等は、
未凝縮の冷媒が多く存在する、第一のタンク２１の上流
側半部で、第−室２９の上流側端部に位置する部分に設
ける事も出来る。又、エバポレータとして使用する場合
も、第二のタンク２２の上流側半部で、第二室３０の下
流側端部に位置する部分や、第一のタンク２１の下流側
半部で、第四室３２の下流側端部に位置する部分に設け
る事で、成る程度の効果を期待出来る。

又、上述の第一実施例に於いては、第一、第二のタンク
２１．２２を下側に位置させた状態で使用する例に就い
て述べたが、本発明の積層型熱交換器の使用状態は、こ
の様に、第一、第二のタンク２１．２２を下側に位置さ
せるものに限定されない。

例えば、第５図に示した第二実施例の様に、第二のタン
ク２２を上側に位置させた状態で使用する場合、この第
二のタンク２２の下流側半部内側に、第６〜７図に示す
様に、底板３３（第１７図）側に対向する下端縁部に切
り欠き３６．３６を有する、堰板３５．３５を固定する
。

又、第８図に示す様に、第一、第二のタンク２１．２２
を側方に位置させた状態で使用する場合、この第一　第
二のタンク２１．２２の内側に、第９〜１０図に示す様
な形状の堰板３５を固定する。

更に、熱交換器内で冷媒と分離した潤滑油は、第一、第
二のタンク２１．２２の底面に滞留するだけでなく、各
タンク２１．２２の内周面に付着した状態で滞留する事
も多い。

この様に、各タンク２１．２２の内周面に付着した状態
で滞留する潤滑油を後方に吹ぎ飛ばす為には、第１１〜
１３図に示す様に、周縁部に切り欠き３６．３６を有す
る堰板３５を、各タンク２１．２２の内側に固定する。

尚、何れの実施例の場合も、前記第一実施例の場合と同
様に、堰板３５の設置位置と設置数、並４゜びに切り欠き３６の面積を適当に調節する事で、冷媒流
量の偏りを防止出来る事は勿論である。

（発明の効果）本発明の積層型熱交換器は、以上に述べた通り構成され
作用するが、熱交換器中で冷媒と分離した潤滑油が、そ
のまま熱交換器中に滞留するのを防止して、コンプレッ
サに送られる潤滑油が不足するのを防止する事が出来る
。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明の積層型熱交換器の第一実施例を示
しており、第１図は熱交換器の下端部に位置するタンク
の内側に堰板を設けた状態を示す、第２０図のＡ−Ａ断
面に相当する略縦断面図、第２〜４図は堰板の形状の３
例を示す、それぞれ斜視図、第５〜７図は同じく第二実
施例を示しており、第５図は熱交換器の上端部に位置す
るタンクの内側に堰板を設けた状態を示す、第２０図の
Ａ−Ａ断面に相当する略縦断面図、第６〜７図は堰板の
形状の２例を示す、それぞれ斜視図、第８〜１０図は同
じく第三実施例を示しており、第８図は熱交換器の略側
面図、第９〜１０図は堰板の形状の２例を示す、それぞ
れ斜視図、第１１〜１３図は同じく第四実施例を示して
おり、第１１〜１２図は堰板の形状の２例を示す、それ
ぞれ斜視図、第１３図は堰板をタンクの内側に固定した
状態を示す断面図、第１４図は従来の積層型熱交換器の
正面図、第１５図はこの熱交換器を構成する金属板の側
面図、第１６図は第１５図のＢ−Ｂ断面図、′ｓ１７図
は本発明の対象となるタンク別体型の積層型熱交換器の
部分分解斜視図、第１８図は同じく組み立てた状態を示
す平面図、第１９図は同じく側面図、第２０図は冷媒の
流れを示す略斜視図である。１：金属板、２：ユニット、３：平坦部、４：第一凹部
、５：第二凹部、６；第三凹部、７．８：通孔、９：突
条、１０；人口管、１１：出口管、１２：扁平管部、１
３：フィン、１４ａ、１４ｂ＝突出部、１５：金属板、
１６：凹部、１７：突起、１８：折り返し流路、１９ａ
、１９ｂ接合部、２０：素子、２１：第一のタンク、２
２：第二のタンク、２３；接続孔、２４コ隔壁、２５：
入口室、２６：出口室、２７：流体送り込み口、２８：
流体取り出し口、２９：第−室、３゜：第二室、３１：
第三室、３２：第四室、３３：底板、３４：天板、３５
：堰板、３６：切り欠き、３７：打ち抜き孔。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一端縁に、互いに間隔を開けて１対の突出部を形
成した金属板の片面にＵ字形の凹部を、この凹部の両端
を上記１対の突出部の端縁に迄連続させた状態で形成す
ると共に、この金属板を２枚１組とし、互いの凹部同士
を対向させた状態で最中状に重ね合わせて互いに液密に
接合する事により、Ｕ字形の折り返し流路と、この流路
の両端に位置して端縁部から突出した１対の接合部とを
有する素子とし、複数の素子のそれぞれの接合部を、第
一、第二のタンクの側面にそれぞれ形成したスリット状
の接続孔に挿入して、各接合部の外周面と各接続孔の内
周縁とを互いに液密に接合すると共に、隣り合う素子の
間にフィンを設け、中間部を隔壁により仕切った第一の
タンクの一方の側に流体送り込み口を、他方の側に流体
取り出し口を、それぞれ設ける事で構成された積層型熱
交換器に於いて、上記第一、第二のタンクの少なくとも
一方の内側で、冷媒が当該タンクの軸方向に流れる部分
に、このタンクの内側を上流側部分と下流側部分とに仕
切る堰板を固定すると共に、この堰板の一部で、冷媒中
に混入していた潤滑油が滞留し易い部分に対応する部位
に、堰板の表裏を連通する通路を設けた事を特徴とする
積層型熱交換器。