JPH03286992A - 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、温度の異なる２流体がその内部を略直交する
ように流れ、その間にこれらの２流体間で熱交換器され
るようになっている熱交換コア部と、この熱交換コア部
に溶接により一体化され一方の流体の流れのガイドをす
るようになっているヘッダタンクとから構成された熱交
換器に間するもので、特に産業用のオイルクーラ、自動
車に搭載されるエアコン用の蒸発器、凝縮器等として好
適な熱交換器に間するものである。

「従来の技術」 温度の異なる２つの流体を略直交するように流し、その
間は２つの流体間で熱交換器するようになっている、い
わゆる直交流型熱交換器の典型的な従来例が、第８．９
図に示されている。即ち第８図に示されている熱交換器
５０は、熱交換コア部６１とその上方部分に液密的に設
けられているヘッダタンク５２とから概略構成されてい
る。熱交換コア部６１は、ヘッダプレート５３に所定の
間隔で垂直方向に挿通されている楕円形の熱交換管５４
．５４と、これらの熱交換管の間に水平方向に設けられ
ているフィン５４とから構成されている。そして熱交換
コア部の頂面には長手方向に一枚の仕切板５５がその面
が垂直になるように溶接５６され、その上にヘッダタン
ク５２の周縁が、ヘッダプレート５３に溶接されている
。これにより、熱交換コア部５１とヘッダタンクは、液
密的に一体化されている。

従って、入り口５７から例えば冷媒が供給されると、冷
媒は仕切板５５で案内されて、熱交換管５４．５４の往
き管部Ｇを下降し、そして図示はされていないが熱交換
コア部の下部に設けられている周知のヘッダで折り返さ
れ、戻り管部Ｒを上昇し、ついで出口５８から、例えば
コンプレッサに戻る。

このように冷媒が、熱交換コア部５１を流れている間に
、例えば空気が矢印Ａで示す水平方向に送風されると、
冷媒と空気との間で熱交換され、冷媒は凝縮或いは蒸発
する。

第９１！ｌＩに示されている熱交換器のコア部は、積層
型と呼ばれる形式のもので、全体は略直方体を呈してい
る。そして上下方向に熱交換される一方の流体が流れる
複数個の流路が形成され、これらの流路の間に他方の流
体が流れる水平方向のｔ′Ｘ＃ｉが形成されている。即
ち上下方向に所定の間隔て配置されたインナーパー６０
．６０間にインナーフィン６１、が設けられ、これらの
フィンが設けられている部分が一方の流体の流路となっ
ている。

インナーフィン６１は、図示されているように波型に加
工され、その頂面が側面に接すると共に、その面が上下
方向になるように設けられている。

したがって、インナーフィン間も小さな一種の独立した
流路となっている。水平方向に設けられているアウター
バー６２間にも同様にアウターフィン６３．６３が設け
られている。このアウターフィンも波型に形成され、そ
の頂部がインナーパ６０の側面に接するように設けられ
ているので、水平方向にも多数の小流路を有することに
なる。

この積層型熱交換コア部にも、第８図に間して説明した
ような仕切板が熱交換コア部の頂面に溶接され、同様に
ヘッダタンクも溶接される。しかし第９８！Ｉでは、こ
れらの部材は省略され、流体の流れ方向のみが矢印で示
されている。

「発明が解決しようとするＮＨ」 前述したような直交流型熱交換器において、仕切板が設
けられると、熱交換コア部に於ける流路が長くなり、流
れは対向流に近くなる。その結果熱交換効率が高くなり
、熱交換器をコンパクトに構成できる利点はある。しか
しながら、問題点もある。Ｓち流路を長くするため或い
は多バス化するためには、第８図に示されているように
、ヘッダタンク５２を熱交換コア部５１に溶接して取り
付ける前に、仕切板５６を熱交換コア部の頂面に溶接し
なければならず、この仕切板を取り付ける作業分は確実
にコストアップになってしまう、特に、仕切板が１枚の
板状体から構成されているときは、溶接する部分も直線
状で溶接作業も比較的容易であるが、流路を多バス化し
ようとすると、溶接する部分が複雑になって、従来の溶
接により固定する方法では対処できなくなってしまう。

従って、本発明は熱交換コア部に於ける流体の流路が、
熱交換コア部の容積に比較して長く或いは多バス化され
、一種の対向流を形成することのできる仕切部材をヘッ
ダタンク内に備えているにも拘らず、簡単に底コストで
製作できる熱交換器を提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」 本発明は、上記目的を達成するために、温度の異なる２
流体がその内部を略直交するように流れ、その間に前記
２流体間て熱交換器されるようになっている熱交換コア
部と、該熱交換コア部に溶接により一体化され前記一方
の流体の流れのガイドをするようになっているヘッダタ
ンクとから成り、前記ヘッダタンクは、前記熱交換コア
部に溶接される部分が間口した開口縁を有する箱状体か
ら構成され、その内部には流体の流れを案内する仕切部
材を備え、該仕切部材は内壁に一体化された或いは内壁
に嵌められる部分と前記ヘッダタンクが熱交換コア部に
溶接され一体化されるとき該熱交換コア部の頂面に略垂
直に当接する仕切片を少なくとも有し、該仕切片の自由
端は、前記ヘッダタンクの間口周縁より外方へ新装置だ
け突出しているように構成される。

「作用」 本発明は、上記のように構成されているので、熱交換コ
ア部の頂面の所定位置にヘッダタンクの開口周縁が位置
するように乗せる。　このとき、ヘッダタンクの内部の
仕切部材の仕切片の自由端は、ヘッダタンクの間口縁よ
りも外方へ突出しているので、ヘッダタンクは仕切部材
て支えられ、間口ＩＩＦＪｍは熱交換コア部の頂面より
僅かばかり浮いた状態となっている。この浮いた状態或
いは隙間のある状態で、例えば不活性雰囲ス中でヘッダ
タンクの開口周縁と熱交換コア部の側周面とを溶接して
一体化する。そうすると溶接縮みにより、隙間は小さく
なるので仕切部材の仕切片は熱交換コア部の頂面の所定
位置に圧接固定される。その結果、仕切部材もヘッダタ
ンク内の所定位置に固定される。従って、熱交換コア部
には複数個の流路が形成されることになる。

「実施例」 本発明の実施に際しては、熱交換コア部には第８．９図
に間して説明したようなコア部で実施できる。第９図に
示されているような偏平な熱交換管から流路が形成され
ている場合は、これらの流路は適当に区切る必要がある
が、独立した多数の熱交換管から構成されている場合は
、必ずしも区切る必要はない、また第９図に示されてい
るような積層型熱交換器おいて波型のインナーフィンが
独立した多数の波路を形成しているときも区切る必要が
ないことは明かである。しかし本実施例の説明では、熱
交換コア部はただブロックで示されているにすぎ、コア
部の仕切に付いては格別に説明されていない、またその
実施例は典型的な例であり、本発明はこれらの実施例の
組み合わせによっても実施できるが、いちいち説明はさ
れていない。

さて、第１図を参照すると、本実施例に係わる熱交換器
は、熱交換コア部Ｃとその上下にそれぞれ配置されてい
るヘッダタンク１．４０とから概略構成されているとい
うことが一見して理解される。

上側のヘッダタンク１は、例えば押出し材により溝型鋼
のような形状に形成されている本体２と、この本体の両
開口を閉鎖する端板３．３とから構成されている。そし
て底板４の内面には略中心に長平方向にガイド５が形成
されている。ガイドは、一対の立ち上がり部６．６から
構成され、この立ち上がり部の間隔は後述する仕切部材
の仕切片の板厚よりやや広い。

本体２の両端開口に、端板３．３が固定されると、底板
４、一対の側壁７．７及び一対の端板３゜３とから一方
が開口した箱状体が形成され、その開口周縁は略同−面
となっている。仕切部材は、本実施例では例えば圧延材
、押し出し材等から一枚の板状の仕切板８として構成さ
れ、この仕切板は本体と略同じ長さに形成されている。

仕切板８は、ガイドの立ち上がり部６．６間に挿入され
る或いは嵌められるようになっていて、挿入された状態
で、その自由端部９はｌＮＮ１３り図に於いて、下方へ
僅かばかり突出している。即ち仕切板８の高さＨは、１
１壁の高さ或いは深さｈより僅かばかり高い。

従って、ヘッダタンク１の開口周縁部が、熱交換コア＃
Ｃの頂面周縁部に位置するように、ヘッダタンクを熱交
換コア部に乗せると、ヘッダタンク１は仕切板８で支え
られて状態となり、開口周縁部の下端と熱交換コア部の
上面との間には隙間Ｇが生じることになる。この状態で
例えばアルゴン溶接Ｗし、両者を一体化する。そうする
と、溶接縮みにより隙間Ｇが減少するので、仕切板８の
自由［９は底板から押され、熱交換コア部Ｃの所定位置
に押圧され、ガイド５との協働により固定される。この
ようにしてヘッダタンク１内には、仕切板８により長手
方向に流体供給域ｌＯと、排出１１１１１とが形成され
る。

以上のように、本実施例によると、ヘッダタンク１と熱
交換コア部Ｃとを溶接によって一定化するだけで、仕切
板８が所定位置に固定され、仕切板を有するにも拘らず
、仕切板を備えていない熱交換器と同程度のコストで製
作することができる。

また本実施例によると、底板４の内面にはガイド５が形
成されているので、このガイドが補強リブの作用を奏し
、ヘッダタンクの剛性を高めることができる。勿論塾交
換コア部内での流体の流れは、一種の対向流となってい
るので、熱交換率は高く、熱交換器をコンパクトに構成
できる。

熱交換コア部Ｃの下側に設けられるヘッダタンク４０は
、第１１１！Ｉからも明らかなように、熱交換コア部内
の流体の流れを反転させるもので、必ずしも仕切板は必
要ではない。しかしながら、ヘッダタンクの共用化を図
ると、このヘッダタンクの底板４にはガイド５が設けら
れているので、これを利用し短い仕切板４２．４２が溶
接により端板４１．４１に固定されている０本実施例に
よると、端板の強度が高められる。

なお、仕切板４２．４２を予め端板に固定してからヘッ
ダタンク３０を熱交換コア部に溶接することができるの
で、仕切板４２の自由端の高さ、形状等が、図示の例に
限定されないことは明かである。

本実施例の熱交換器は、上記のように構成されているの
で、上側のヘッダタンクｌに設けられている入口１３か
ら流体を供給すると、流体は供給＠１０から熱交換コア
部Ｃを全幅にわたって矢印ａで示すように下降し、下側
のヘッダタンク４０で反転され、再び熱交換コア部を矢
印すで示すように全幅にわたって上昇し、排出域１１に
到る。

そして出口１４から、例えば圧縮器に戻る。このとき他
方の流体例えば空気を周知の方法で矢印Ａで示す水平方
向に熱交換コア部Ｃに流すと、２ｔｙＡ体間で熱交換が
行われる。

第１図に示す実施例では、仕切板８はヘッダタンク本体
２と別体に形成され、そしてヘッダタンクを熱交換コア
部に溶接することによって一体化されたが、本体２と仕
切板８とを一体的に、例えば押出し成形法によって製作
するように実施することもできる。しかし本実施例は図
示されていない。本実施例によると、下側のヘッダタン
クは別構造となり、共用はできないが、従来周知のヘッ
ダタンクが適用できるので、上側のヘッダタンクと同様
に図示されていない。

熱交換コア部に於ける流体の流路をさらに長くした３流
路形式の熱交換器が、第２図に示されている０本実施例
によると、これらの流路に対応して仕切部材２０は、水
平片２１と垂直状の仕切片２２とで側面的にみて略り字
形に構成されている。

上側のヘッダタンクｌと下側のヘッダタンク３０は、図
示されているように、同じ形状をしているので共用でき
る。しかし図示の実施例では、上側のヘッダタンク１に
は仕切部材２０がヘッダタンク本体２と一体的に形成さ
れた例が、そして下側のヘッダタンク３０に於いては側
壁７にガイド５が設けられ、水平片２１の一目由端がこ
のガイド５に嵌められるようになっている実施例が示さ
れている。　　なおガイド５で実施するときは水平片２
１の下面に所定数の支柱９′を介装するのが望ましい、
他の要素及び作用効果等については、第１図に示す実施
例のそれと時間じであるから同じ参照符号をつけて重複
説明はしない。

さて第３．４図を参照すると、本実施例に係わる熱交換
器は、さらに多バス化された流路を有するということが
容易に理解される。Ｉ！Ｉ］ち第３図に示す実施例では
、熱交換コア部Ｃは垂直方向に４個の流路に仕切られ、
これに対応して上側のヘッダタンク１には、所定の間隔
をおいて２片の垂直状の仕切片２３．２４を備えた仕切
部材２０が一体的に形成されている。一方下側のヘッダ
タンク４０には、第１図に示されている上側のヘッダタ
ンク１に設けられているような仕切板が一体的に形成さ
れている。しかし、この下側のヘッダタンクには、第２
図に示されているヘッダタンクｌ、４０が適用できるこ
とは明かである。仕切部材２０の仕切片２３．２４の自
由端がヘッダタンク１の側壁の間口周縁より外方へ突出
している点は、前述の実施例と同様であるから、本実施
例に於いても同様な効果が得られる。

第４図に示す実施例では、熱交換コア部Ｃには４個の仕
切部により５個の流路が形成されている。

そして上側のヘッダタンクｌに設けられている仕切部材
２０は、！１．２の垂直状の仕切片２３゜２４が仕切部
Ｃ１、Ｃ３にそれぞれ位置するように形成され、下側の
ヘッダタンク４ｏに設けられている仕切部材２０は、仕
切片２３．２４が仕切部Ｃ４、Ｃ２にそれぞれ位置する
ように形成されている０本実施例の奏する作用及び効果
は前述の実施例特に第２図に示す実施例のものと略同じ
であるので、同じ参照符号をつけて説明は省略する。

前述した実施例は、例えば第１図に示すように、熱交換
コア部Ｃを流れる流体は、多バス化はされている流路を
流れるが、熱交換コア部全副を一度に流れ、第２の流体
即ち空気の流れに対しては重なった直列的な流れとなっ
ている。これに対し、後述する実施例では、直列的な流
路に、さらに並列的な流路が、熱交換コア部を変形する
こと無く付加される。その第１実施例が第５図に示され
ている。本実施例によると、上側のヘッダタンク１に設
けられる仕切部材２０は、ヘッダタンクの端板３から長
手方向に略中間まで延在している垂直仕切片２５と、長
手方向を２分するように、仕切片２５の端部に接して設
けられている中仕切片２６とから構成されている。これ
らの仕切片２５゜２６の自由端がヘッダタンクの開口周
縁より外方へ突出している点は、前述の実施例と同様で
ある。

このようにして、ヘッダタンク１は長手方向に２分され
、一方には流体供給域１０と排出域１１とが形成され、
他方には仕切部材のない反転＠１２が形成されている。

なお下側のヘッダタンク４０は、第１図或いは第２図に
示す上側のヘッダタンク１と同様な構造を有し、熱交換
コア部Ｃに同様に溶接により取り付けられている。

したがって、入り口１３から供給された流体は、供給域
１０から熱交換コア部の約半分の流路を下降し下側のヘ
ッダタンク４０の長手方向の第１反転流路４３内を図に
於いて左方に流れると共に反転し、そして熱交換コア部
Ｃの右半分の通路を上昇する。この下降と上昇流が第２
の流体に対して並列的になる。熱交換コア部Ｃを上昇し
た流体は上側のヘッダタンクｌの反転＠１２で反転され
、そして下側のヘッダタンク４０の長手方向の第２の反
転流路４４で再び図に於いて右方に流れ、そして反転さ
れて排出域１１に到り、出口１４から例えばコンプレッ
サに戻る。

以上のように、本実施例によると、熱交換コア部Ｃを略
垂直方向に流れる流体は、水平方向に流れる例えば空気
に対して直列的であると共に、並列的な流れが付加され
ているので、２流体間で万逼なく熱交換される。従って
、同し熱交換量に対して熱交換器全体をコンパクトに構
成できる。

第６図には、第５図に示されている実施例と略同じ作用
効果を奏する実施例が示されている。本実施例によると
仕切部材２０は、水平片２７と仕切片２日と、中仕切片
２９とから構成されている。

水平片と中仕切片は、図示されているように一方の端板
３から長手方向に中央部近傍まで延在し、そして中仕切
片２９は、水平片２７と仕切片２８の端面に接するよう
にしてヘッダタンクを仕切っている。

なお図示はされていないが、第５図に示されているよう
な下側のヘッダタンクが熱交換コア部の下部にも取り付
けられている。

したがって、入り口１３から供給された流体は、供給域
１０から熱交換コア部の図に於いて約右半分の流路を下
降し、下側のヘッダタンクの長手方向の反転流路で水平
方向に左方に流れると共に反転し、そして熱交換コア部
Ｃの左半分の通路を上昇する。熱交換コア部Ｃを上昇し
た流体は上側のヘッダタンク１の反転域１２で反転され
、そして下側のヘッダタンクの長平方向の反転流路で再
び反転されて排出域１１に到り、出口１４から例えばコ
ンプレッサに戻る。

第７図には、本発明のさらに異なる実施例が示されてい
る。すなわち、上側のヘッダタンクに設けられている仕
切部材２０は、第２図に示されているような水平片２７
と垂直状の仕切片２８とから成る部材と、ヘッダタンク
１の略中央部に設けられている中仕切部材２９とから構
成されている。

水平片２７と垂直状の仕切片２８は、本体２と一体的に
形成され、図示されているように断面形はＬ字形に構成
され、本体２の全長にわたって設けられている。従って
本体２の内部には仕切部材によって第１通路３０と第２
通路３１が長手方向に区画されている。そしてこれらの
通路３０．３１は、また長手方向の略中央部で中仕切部
材２９て仕切られている。

中仕切部材２９は、第１通路３０を閉鎖する平板状の仕
切片３３と、第２通路３１を閉鎖する傾斜状の仕切片３
４とから構成されている。そしてこれらは、製作組立の
作業性を考慮して屈曲部３５で連結され、仕切片３３と
し仕切片３４との間には側面的にみて三角形状の通ｉ３
６が形成される一体構造となっている。したがって、中
仕切部材２９は、シャーリング、金型等の板金加工によ
り簡単に製作できる。

下側のヘッダタンク４０は、上側のヘッダタンクＩの仕
切部材を取り去ったものに相当し、あるいは第２図に示
されているヘッダタンクと同様な構造を有し、前述した
実施例と同様にして熱交換コア部Ｃに取り付けられる。

本実施例は、以上のように構成されているので、入口１
３から第１通路即ち流体供給域３０に供給された流体は
、熱交換コア部Ｃの図において左半分を下降し、下側の
ヘッダタンク４０に到る。そして長手方向の１３１反転
通路４５て水平方向に流れると共に反転され、コア部の
右半分を上昇する。

第１通路３０の仕切片３３て仕切られた反転域４７まで
上昇した流体は、今度は三角形状の通路３６を通って第
２通路３工の左半分に送られ、そしてコア部Ｃを下降す
る。下側のヘッダタンク４０の長手方向の第２反転流路
４６で、水平方向に流れて反転し、そして上昇して第２
通路の排出域４８から出口１４を通って流出する。

本実施例によると、熱交換コア部Ｃ中では、流体は矢印
ａ、　　ｂで示すように、全体的には対向流となった並
列的な流れとなっているが、中仕切部材２９を境にして
左右の領域は同一方向に流れる平行流となっている。こ
のように流路が多バス化されているので、熱交換効率が
向上し、熱交換器をコンパクトに安価に製作できる。

「発明の効果」 以上のように、本発明によると、熱交換コア部に一体的
に取付けられるヘッダタンクには仕切部材が設けられ、
この仕切部材は、ヘッダタンクが熱交換コア部に溶接さ
れ一体化されるとき熱交換コア部の頂面に略垂直に当接
する仕切片を少なくとも有し、仕切片の自由端は、ヘッ
ダタンクの開口周縁より外方へ所定量だけ突出している
ので、ヘッダタンクを熱交換コア部に溶接により固定す
るだけで、溶接縮みにより仕切部材も自動的に固定され
る。すなわち熱交換コア部の容積に比較して流路は長く
、一種の対向流が形成されるにも拘らず、仕切板を備え
ていない従来の熱交換器と同程度のコストで製作するこ
とができる。また仕切部材の形状をいろいろ変更し、熱
交換コア部はそのままて流路を多バス化でき、熱交換器
をコンパクトに構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図は本発明の実施例を示し、第１．　ｍ２図は
第１、第２実施例を一部破断してそれぞれ示す斜視図、
第３．４図は第３．４の実施例をそれぞれ示す模式的側
面図、第５図は第５の実施例を一部破断して示す斜視図
、第６図は第６の実施例の要部を一部破断して示す斜視
図、第７図は第７の実施例を一部破断して示す斜視図、
第８．９図はそれぞれ異なる従来例を示す斜視図である
。 ｌ、４０°１、ヘッダタンク、８１３．仕切板（仕切片
）、２０１、、仕切部材、２５．２６．、。 仕切片、Ｃ０１、熱交換コア部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 温度の異なる２流体がその内部を略直交するように流れ
   、その間に前記２流体間で熱交換器されるようになって
   いる熱交換コア部と、該熱交換コア部に溶接により一体
   化され前記一方の流体の流れのガイドをするようになっ
   ているヘッダタンクとから成り、前記ヘッダタンクは、
   前記熱交換コア部に溶接される部分が開口した開口周縁
   を有する箱状体から構成され、その内部には流体の流れ
   を案内する仕切部材を備え、該仕切部材は内壁に一体化
   された或いは内壁に嵌められる部分と前記ヘッダタンク
   が熱交換コア部に溶接され一体化されるとき該熱交換コ
   ア部の頂面に略垂直に当接する仕切片を少なくとも有し
   、 該仕切片の自由端は、前記ヘッダタンクの開口周縁より
   外方へ所定量だけ突出していることを特徴とする熱交換
   器。