JPH04177091A

JPH04177091A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH04177091A
Application number: JP30326890A
Authority: JP
Inventors: Jitsuo Iketani; 池谷　實男; Susumu Nagakura; 長倉　進
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-11-08
Filing date: 1990-11-08
Publication date: 1992-06-24

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は一対の分配管の開に複数の偏平冷媒管が設け
られてなるパラレルフロ一方式の熱交換器に関する。

（従来の技術）近年、空気調和機やカーエアコンなとに用いられる熱交
換器には、コンパクトで高性能なものか求められている
。そのような熱交換器としてパラレルフロ一方式のもの
か知られている。パラレルフロ一方式の熱交換器は、平
行に離間して配置された一対の分配管に、それぞれ両端
を接続して複数の偏平冷媒管を設け、これら偏平冷媒管
にフィンを取着して形成されている。

従来、このような構成の熱交換器において、上記偏平冷
媒管は幅方向の厚さ寸法がほぼ均一に形成されていた。

そのため、熱交換器をほぼ垂直に設置すると、上記偏平
冷媒管の上下面がほぼ水平になり、その上面に付着した
ドレンが落下しづらくなるから、トレン切れをよくする
ために熱交換器をわされさ傾けて設置しなかればならな
いということがあった。

また、上記偏平冷媒管に取着されるフィンは、通常帯板
状をなし、上記偏平冷媒管の配置間隔に対応して幅方向
一端側に開放した取付溝か形成されている。そして、こ
れら取付溝を上記偏平冷媒管に嵌合させてフィンを取着
する、いわゆるカチコミ方式で組立るようにしている。

しかしなから、上記偏平冷媒管の幅方向の厚さ寸法がほ
ぼ均一に形成されていると、フィンを取着するときに、
取付溝の寸法精度か低かったり、取付溝にパリか出てい
たりすると、フィンか偏平冷媒管に引掛かることがある
から、フィンが変形したり、組立て作業を能率よく行え
ないなどのことか生しる。

一方、熱交換器を流れる空気と、上記偏平冷媒管との熱
交換効率の向上を計るために種々のことか行われている
。たとえば、その１つとして上記偏平冷媒管の内部を幅
方向に沿って複数のセルに区画するということが行われ
ている。確かに、偏平冷媒管の内部を複数のセルに区画
すれば、熱伝達率をある程度は向上させることができる
。しかしなから、最近では、熱交換器の高性能およびコ
ンパクト化への対応によって上記偏平冷媒管の内部を単
に複数のセルに区画するたけてなく、それ以上に熱伝達
率を向上させることかできる構成とすることか要求され
るようになってきている。

（発明か解決しようとする課題）このように、従来のパラレルフロ一方式の熱交換器にお
いては、偏平冷媒管からドレンが滴下しずらかったり、
組立時にフィンを変形させたり、作業性か悪いなどのこ
とかあり、さらには上記偏平冷媒管の熱伝導率をさらに
向上させることか要求されている。

この発明の目的は、偏平冷媒管からドレンか落ドしやす
く、しかも上記偏平冷媒管へのフィンの組付けを確実か
つ能率よく行えるようにした熱交換器を提供することに
ある。

この発明の他の目的は、偏平冷媒管の熱伝達率の向上を
計ることかできるようにした熱交換器を提１共すること
にある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段及び作用）上記課題を解決
するためにこの発明の第１の手段は、離間対向して配置
される一対の分配管と、これら分配管に両端を接続し分
配管の軸方向に沿って所定間隔かつ空気の流れ方向に幅
方向を沿わせて設けられた複数の偏平冷媒管と、これら
偏平冷媒管に取着されたフィンとを具偏し、上記偏平冷
媒管の上面は、空気の流れ方向に沿う幅方向上流側から
下流側に向かって低く傾斜した傾斜面に形成されている
ことを特徴とする。

このような構成によれば、偏平冷媒管の上面および下面
は水平面に対して傾斜するから、トレンか滴下しやすい
ばかりが、フィンを取着しゃすい。

この発明の第２の手段は、離間対向して配置される一対
の分配管と、これら分配管に両端を接続し分配管の軸方
向に沿って所定間隔かつ空気の流れ方向に幅方向を沿わ
せて設けられているとともに、内部か幅方向に沿って複
数のセルに隔別された複数の偏平冷媒管と、これら偏平
冷媒管に取着されたフィンとを具備し、上記セルは偏平
冷媒管の空気の流れ方向に沿う幅方向上流側が下流側に
比べて小さく形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、小さなセルを流れる冷媒の速
度が大きくなり、熱供給量が増大するから、熱伝達率を
向上させることができる。

この発明の第３の手段は、離間対向して配置される一対
の分配管と、これら分配管に両端を接続し分配管の軸方
向に沿って所定間隔かつ空気の流れ方向に幅方向を沿わ
せて設けられているとともに、内部が幅方向に沿って複
数のセルに隔別された複数の偏平冷媒管と、これら偏平
冷媒管に取着されたフィンとを具備し、上記偏平冷媒管
の上面は、空気の流れ方向に沿う幅方向上流側から下流
側に向かって低く傾斜した傾斜面に形成され、かつ上記
セルは偏平冷媒管の空気の流れ方向に沿う幅方向上流側
が下流側よりも小さく形成されているとともに、上記セ
ルの内面には凹凸部が形成されていることを特徴とする
。

このような構成によれば、フィンか取着し昼いうえに、
熱交換器が蒸発器として作用する場合にドレンが滴下し
易くなり、熱伝導率の向上を計ることができる。すなわ
ち、風下側のフィンが連続してつながることにより、偏
平冷媒管から滴下したドレンがそのフィンの連続部分を
伝わって落下するため、さらにドレンが熱交換器表面に
溜まる二とが防止され、熱伝導率が向上することになる
。

（実施例）以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第５図はこの発明の第１の実施例で、第２図
はヒートポンプ式の冷凍サイクルを形成する冷媒配管１
を示す。この冷媒配管１には圧縮機２が設けられている
。この圧縮機２には四方弁３を介して室外熱交換器４、
膨張弁５および室外熱交換器６が順次接続されている。

これら熱交換器４．６の一側面側にはそれぞれ図示しな
い送風機が対向して配置され、それによって上記各熱交
換器４．６と熱交換させる空気を矢印方向に流通させる
。

上記各熱交換器４．６には第３図乃至第４図に示すパラ
レルフロ一方式が採用されている。つまり、この熱交換
器４．６は平行に離間対向した一対の分配管１１を有す
る。これら分配管１１は上端面および下端面が閉塞され
た円筒管からなり、一方の分配管１１には上部に冷媒の
流入管１２が接続され、下部に流出管１３が接続されて
いる。

一対の分配管１１には、分配管１１の軸方向に沿って平
行に離間した複数の偏平冷媒管１４の両端部がそれぞれ
径方向に沿って内部に挿入され、その状態てろう付けな
どの手段で液密に接続固定されている。一方の分配管１
１には流入管１２の下部と、流出管１３の上部とにそれ
ぞれ第１、第２の仕切板１５ａ、１５ｂが設けられ、他
方の分配管１１には上記第１の仕切板１４と第２の仕切
板１５ｂとの間の高さ位置に第３の仕切板１６が設けら
れている。上記流入管１２から一方の分配管１１に流入
した冷媒は、上記第１乃至第３の仕切板１５ａ、１５ｂ
、１６によって流出管１３から流出する間に上記偏平冷
媒管１４を往復する回数が設定されている。この実施例
においては、上記流入管１２から流入した冷媒は、二往
復して流出管１３から流出するように設定されている。

上記偏平冷媒管１４は、たとえばアルミニュウムなどの
熱伝導率の高い材料を押出し成形することによって第１
図に示すように中空偏平状に形成され、しかも空気の流
れ方向上流側となる幅方向一端側の厚さ寸法が下流側と
なる他端側の厚さ寸法に比べて薄くなるよう上面１７ａ
および下面１７ｂが厚さ方向中心に向かってそれぞれ傾
斜したテーバ状に形成されている。この偏平冷媒管１４
の内部空間は幅方向に沿って複数のセル１８に区画され
ている。これらセル１８は、偏平冷媒管１４の幅方向上
流側（厚手側）の方が下流側（薄手側）よりも小さく　
（密に）形成されている。

偏平冷媒管１４の上流側に形成されたセル１８の内面に
は長手方向に沿う溝によって凹凸部１８ａが形成されて
いる。この凹凸部１８ａによってセル１８の表面積（熱
交換面積）の増大が計られている。

このように形成された偏平冷媒管１４には、その幅方向
下流側（薄手側）からアルミニュウムなどの帯板状の材
料からなる多数のフィン１９が偏平冷媒管１４の長手方
向に沿って積層された状態で取着されている。このフィ
ン１９には、第５図に示すように上記一対の分配管１１
に架設された偏平冷媒管１４の間隔と対応する間隔で、
しかも偏平冷媒管１４の下流側の断面形状と対応するほ
ぼＶ字状をなした形状の複数の嵌合溝２１か幅方向一端
側に開放して形成されている。そして、各フィン１９は
嵌合溝２１を偏平冷媒管１４の下流側の端部に嵌合させ
るとともに、その部分をろう付けなとて固着して設けら
れている。

そして、このように形成された各熱交換器４．６は、偏
平冷媒管１４の幅方向を第５図に矢印Ａで示す空気の流
れ方向に沿わせるとともに、一対の分配管１１かほぼ垂
直になる状態て設置される。

上記構成の熱交換器４．６によれば、とちらか一方を蒸
発器として使用すると、その蒸発器側にトレンが発生し
、そのトレンは偏平冷媒管１４に凝縮する。この偏平冷
媒管１４はテーバ状に形成されることて、その上面１７
ａか空気の流れ方向上流側から下流側に向かって低く傾
斜した傾斜面になっている。そのため、上記偏平冷媒管
１４の上面１７ａに凝縮したトレンは、この上面１７ａ
の傾斜方向下側に沿って流れるから、熱交換器４゛、６
の下端側に配置された図示しないドレンパシに滴下し易
い。しかも、偏平冷媒管１４の上面１７ａは、空気の流
れ方向に沿って低く傾斜している。そのため、空気の流
れ方向とドレンの流れ方向とが同しになるなるから、そ
のことによっても、ドレンか偏平冷媒管１４から滴下し
易い。

一方、上記偏平冷媒管１４は幅方向一端側と他端側とて
厚さが異なるテーパ状に形成されているから、この偏平
冷媒管１４に取着されるフィン１つに形成される嵌合溝
２１も、フィン１つの幅方向一端の開放端側か閉塞端側
よりも十分に幅寸法が大きなほぼＶ状である。そのため
、偏平冷媒管１４の薄手な他端側からフィン１９を嵌合
させる際、偏平冷媒管１４の他端側に比べて上記嵌合？
ａ２１の開放端の寸法の方か十分に大きいから、上記嵌
合溝２１を上記偏平冷媒管１４にスムースに嵌合させる
ことができる。つまり、嵌合溝２１にパリか出ていたり
、嵌合溝２１や偏平冷媒管１４か高精度に形成されてい
なくとも、フィン１９を変形させるようなことなく円滑
に組付けることができる。

上記熱交換器４．６の高性能化を考えるとき、凝縮器と
しての熱交換ｆｆ１Ｑ　Ｃ（ＫＷ／ｈ）は次式で与えら
れる。

Ｑｃ−ＫｃＸΔｔ　　　　　　　−＝（１）式たたし、
ＫＣ９熱交換率（Ｋν／ｈ℃）、Δｔ：熱交平均温度と
入口空気温度との差（℃）であり、Ｋｃは次式で求めら
れる。

Ｋｃ−ｉｆ／　＜ａ、　＋Ｓｚ）＋１　／　（α、＋　
Ｓ　ｎ　）ｌ−’・・・（２）式たたし、α、・空気側熱伝達率（ＫＷ／ｉ２ｈ　’Ｃ）
、Ｓｚ、熱交換器の前面面積（ｍ２）　、α、・偏平冷
媒管内側熱伝達率（ＫＷ／ｉ２ｈ　℃）　、Ｓ　ｎ　：
分配管内伝熱面積（ｍ２）である。

上記（Ｑｃ）の増加は、上記（１）式より（Ｋｃ）を増
加させることて達成することができ、（Ｋｃ）の増加は
、上記（２）式より（α、）、（α、）、（Ｓｚ）、（
Ｓ　ｎ）を増加させることて達成することかできる。上
記（ａ８）は空気側熱伝達率であるから、これはフィン
１９に形成されるスリットパターン等により改善するこ
とができる。伝熱量のフィン１９奥行き方向の比率は、
その方向の熱流束分布と同一の傾向にあるから、入口空
気側近傍で極端に高い特性を持つ。

第６図はこの発明の熱交換器４．６と、従来の熱交換器
との熱流束分布を比較した図である。同図中破線の曲線
Ｘはこの発明の熱交換器の特性を示し、実線の曲線Ｙは
従来の熱交換器の特性を示す。図から分かるように、こ
の発明の熱交換器４．６によれば、従来の熱交換器に比
べて空気入口側の熱流束を高めることができた。

つまり、熱流束分布も冷媒管内からの熱の供給があって
こそ成り立つものである。この発明の熱交換器４．６の
ごとく、偏平冷媒管１４の空気入口側となる上流側（厚
手側）のセル１８の内面に凹凸部１８ａを形成して伝熱
面積の増大を計ったことと、上流側のセル１８を下流側
に比べて小さくして冷媒の流速の増大を計ったことによ
り、空気入口側での熱供給量を増加し、熱流束を高くす
ることができる。したがって、この発明の熱交換器４．
６によれば、第６図から明らかなように、空気入口側に
おける熱流束を約５％向上させる二とかできた。

第７図はこの発明の第２の実施例を示す偏平冷媒管１４
ａの変形例である。この実施例は偏平冷媒管１４ａの内
部空間にセル１８を形成するのに、短冊状に屈曲された
仕切板３１を用いるようにした。この仕切板３１は、偏
平冷媒管１４ａの幅方向上流側の方が下流側に比べて小
さなピ・ノチで屈曲されている。それによって、偏平冷
媒管１４ａの内部に区画されるセル１８は、幅方向上流
側の方が下流側に比べて小さく形成されている。

上記仕切板３１は、偏平冷媒管１４ａを押出し成形した
のち、その内部に圧入されているが、偏平冷媒管１４ａ
を成形するときに、一体に押出し成形するようにしても
よい。

なお、第７図においては、偏平冷媒管１４ａの幅方向上
流側のセル１８の内面に形成される凹凸部１８ａが図示
されていないが、上記仕切板３１あるいは偏平冷媒管１
４ａの内面の少なくともいずれか一方に形成すればよい
。

第８図はこの発明の第３の実施例を示す偏平冷媒管１４
ｂの変形例である。この実施例においては、偏平冷媒管
１４ｂの上面１７ａたけを幅方向中心に向けて傾斜させ
ることて、その幅方向上流側を下流側よりも薄く形成す
るようにしたものである。この実施例において、凹凸部
１８ａは図示されていないが、幅方向上流側のセル１８
の内面に形成してもよい。

第９図は第８図に示される偏平冷媒管１４ｂを用いた場
合にフィン１９ａに形成される嵌合溝２１８の形状を示
したものて、その嵌合溝２１ａは偏平冷媒管１４ｂの上
面１７ａに対応する上辺だけが傾斜した形状となってい
る。

第１０図はこの発明の第３の実施例を示す偏平冷媒管１
４ｃの変形例である。この実施例においては、偏平冷媒
管１４ｃの厚さが幅方向上流側と下流側とで同じに形成
されている場合を示す。このような構成は、偏平冷媒管
１４ｃの上面１７ａに凝縮するドレンを良好に滴下させ
ることを考慮しない場合には有効である。

第１１図はこの発明の第４の実施例を示す偏平冷媒管１
４ｄの変形例である。この実施例は第１０図に示す構成
とほぼ同しであるか、セル１８を区画するのに第７図に
示す実施例と同様仕切板３１を用いるようにしていると
いう点で異なる。

この実施例においても、幅方向上流側のセル１８の内面
あるいは仕切板３１の少なくとも一方に凹凸部１８ａを
形成してもよい。

第１２図と第１３図はこの発明の第５の実施例を示す分
配管１１ａの変形例である。つまり、上記分配管１１ａ
は、その上端部と下端部とを除く中途部３５を円弧状に
押し潰すことで、その中途部３５の容積を減少させるよ
うにした。

パラレルフロ一方式の熱交換器においては、冷凍サイク
ルに占める一対の分配管１１ａの容積は通常６０％程度
になる。そこで、この実施例のごとく分配管１１ａの中
途部１１ａを押し潰せば、容積を大幅に減少させて冷媒
の使用量を低減する二とができる。また、中途部３５を
円弧状に変形させたことにより、曲げ強度が大きく低下
するようなこともない。

第１４図はこの発明の第６の実施例を示し、この実施例
は分配管１１ｂの蒸発器入口側となる下端部３６を、そ
の下端部３６よりも下側に大径部３７を残して円弧状に
押し潰して容積を減少させるようにしたものである。

このような構成によれば、上記大径部３７は、蒸発器へ
流れる冷媒を彫版させる彫版器としての機能を有するこ
とになるから、暖房運転時には液冷媒の減少を計ること
かできるとともに、過冷却を防止することができる。

なお、本実施例においては、分配管１１に偏平冷媒管１
４を挿入した後でフィン１９を偏平冷媒管１４に取着し
、炉中ろう付けを行って熱交換器４．６を組立てている
が、偏平冷媒管１４にフィン１９を取着した後で分配管
１１を挿入し、炉中ろう付けを行い組立てるようにして
もよい。

［発明の効果コ以上述べたようにこの発明によれば、偏平冷媒管の上面
に凝縮するドレンを良好に滴下させることかできる。し
かも、偏平冷媒管の上面におけるトレンの流れ方向と空
気の流れ方向とを同しにてきるから、そのことによって
もドレンを良好に滴下させることかできる。

また、偏平冷媒管の空気入口側となる幅方向−端側の熱
伝達面積と冷媒の流速とを増大させることで熱供給量を
増加させることかできる。それによって、熱交換器の空
気人口側での熱流束分布を高くすることかできるから、
熱交換器を薄型化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す偏平冷媒管の断面図
、第２図は同しく冷凍サイクルの構成図、第３図は同し
く熱交換器の正面図、第４図は同しく平面図、第５図は
同しくフィンを組付ける前の状態の分解図、第６図はこ
の発明と従来の熱交換器の熱流束分布のグラフ、第７図
はこの発明の第２の実施例の偏平冷媒管の断面図、第８
図はこの発明の第３の実施例の偏平冷媒管の断面図、第
９図は同しくフィンを組付ける前の状態の分解図、第１
０図はこの発明の第３の実施例の偏平冷媒管の断面図、
第１１図はこの発明の第４の実施例の偏平冷媒管の断面
図、第１２図はこの発明の第５の実施例を示す分配管の
側面図、第１３図は同じく平面図、第１４図はこの発明
の第６の実施例を示す分配管の側面図である。１１、ｌｌａ・・分配管、１４．１４８〜１４ｄ・・・
偏平冷媒管、１７ａ・・・上面（傾斜面）、１８・・・
セル、１８ａ・・・凹凸部。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦都１　― ＊２Ｌｌｆ、５醜ｖＦＪ３区五Ｏ第９− 斃１１− 第１２区　　　　富１４区第１３区

Claims

【特許請求の範囲】

（１）離間対向して配置される一対の分配管と、これら
分配管に両端を接続し分配管の軸方向に沿って所定間隔
かつ空気の流れ方向に幅方向を沿わせて設けられた複数
の偏平冷媒管と、これら偏平冷媒管に取着されたフィン
とを具備し、上記偏平冷媒管の上面は、空気の流れ方向
に沿う幅方向上流側から下流側に向かって低く傾斜した
傾斜面に形成されていることを特徴とする熱交換器。
（２）離間対向して配置される一対の分配管と、これら
分配管に両一端を接続し分配管の軸方向に沿って所定間
隔かつ空気の流れ方向に幅方向を沿わせて設けられてい
るとともに、内部が幅方向に沿って複数のセルに隔別さ
れた複数の偏平冷媒管と、これら偏平冷媒管に取着され
たフィンとを具備し、上記セルは偏平冷媒管の空気の流
れ方向に沿う幅方向上流側が下流側に比べて小さく形成
されていることを特徴とする熱交換器。
（３）離間対向して配置される一対の分配管と、これら
分配管に両端を接続し分配管の軸方向に沿って所定間隔
かつ空気の流れ方向に幅方向を沿わせて設けられている
とともに、内部か幅方向に沿って複数のセルに隔別され
た複数の偏平冷媒管と、これら偏平冷媒管に取着された
フィンとを具備し、上記偏平冷媒管の上面は、空気の流
れ方向に沿う幅方向上流側から下流側に向かって低く傾
斜した傾斜面に形成され、かつ上記セルは偏平冷媒管の
空気の流れ方向に沿う幅方向上流側が下流側よりも小さ
く形成されているとともに、上記セルの内面には凹凸部
が形成されていることを特徴とする熱交換器。