JPH05215482A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPH05215482A
JPH05215482A JP4120504A JP12050492A JPH05215482A JP H05215482 A JPH05215482 A JP H05215482A JP 4120504 A JP4120504 A JP 4120504A JP 12050492 A JP12050492 A JP 12050492A JP H05215482 A JPH05215482 A JP H05215482A
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fluid
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Norimasa Baba
則昌 馬場
Ken Yamamoto
山本  憲
Michiyasu Yamamoto
道泰 山本
Ryoichi Sanada
良一 真田
Eiichi Torigoe
栄一 鳥越
Mitsugi Nakamura
貢 中村
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/04Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/18Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding
    • F28F9/182Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding the heat-exchange conduits having ends with a particular shape, e.g. deformed; the heat-exchange conduits or end plates having supplementary joining means, e.g. abutments
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02Making uncoated products
    • B21C23/04Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/08Making wire, bars, tubes
    • B21C23/085Making tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/022Tubular elements of cross-section which is non-circular with multiple channels

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換率が高く、圧力損失の小さい熱交換器
の提供。 【構成】 熱交換器を構成する、チューブ2、アウタフ
ィン、ヘッダのうちのチューブ2は、内部に複数の流体
通路5を備える。そして、この複数の流体通路5は、全
て流路の横断面が真円の丸穴に形成されている。これに
より、流体通路5の内壁の冷媒の流速が均一となるとと
もに、冷媒の流れ抵抗が小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チューブ内を流れる流
体が、チューブに伝わる熱と熱交換する熱交換器に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来技術として、特開昭62−1755
88号公報、USP−4998580号公報に開示され
た技術が知られている。この技術は、図6に示すよう
に、偏平チューブ10の内部に波形に形成したインナー
フィン11を挿入し、偏平チューブ10とインナーフィ
ン11とをろう材12によって接合して、チューブ10
内に複数の流体通路13を形成したものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、波形の
インナーフィン11を挿入して流体通路13を複数設け
たチューブ10は、複数の流体通路13の通路断面が、
略三角形、台形、四角形などを呈するため、例えば、従
来のチューブ10を使用した熱交換器を、冷凍サイクル
の冷媒凝縮器や冷媒蒸発器に使用すると、流体通路13
の角部に液冷媒Rが集まり、液冷媒Rが角部に沿って流
れる。この結果、図6に示されるように、流体通路13
の角部において液冷媒Rが厚くなる。液冷媒Rは、熱伝
達率が小さいので、冷媒通路13における角部の熱交換
率が低下し、結果的に熱交換器の性能が低下する。この
ことは、図7に示すように、従来使用されていた押し出
しによって形成した押出チューブ14であっても、通路
断面が四角形状であったため、流体通路15の角部に液
冷媒Rが集まり、インナーフィンタイプのチューブ10
と同様な問題点を有する。なお、チューブ内に気体や液
体のみを流す熱交換器であっても、流体通路の断面に角
部などを備えると、角部の流れが悪く、圧力損失が大き
くなる問題点を備えていた。
【0004】
【発明の目的】本発明の目的は、流体通路の内壁に沿っ
て流れる流体の流速を均一にし、流体通路内を流れる流
体の熱交換率を高めるとともに、圧力損失を小さくする
ことのできる熱交換器の提供にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の熱交換器は、次
の技術的手段を採用した。熱交換器は、内部に複数の流
体通路が形成されたチューブと、このチューブ間に配さ
れたアウタフィンと、前記チューブの両端を開口接続し
た一対のヘッダとを備える。そして、前記チューブの流
体通路は、その横断面形状が円形に設けられる。なお、
横断面形状が円形とは、流体通路が、真円、楕円、長円
などの円形状の丸穴である。
【0006】
【発明の作用】チューブの流体通路を、丸穴に設けるこ
とにより、流体通路内に角部が無くなり、流体通路の内
壁に沿って流れる流体の流速が均一化して、流れの悪い
箇所が無くなるとともに、流体の流通抵抗が小さくな
る。
【0007】
【発明の効果】本発明の熱交換器は、上記の作用で示し
たように、流体通路内に流れの悪い箇所が無くなるとと
もに、流体の流通抵抗が小さくなるため、流体通路内を
流れる流体の熱交換率が高くなるとともに、圧力損失を
小さくすることができる。
【0008】
【実施例】次に、本発明の熱交換器を、図に示す一実施
例に基づき説明する。 〔実施例の構成〕図1ないし図3は本発明の第1実施例
を示すもので、図1はチューブの断面図、図2は熱交換
器の平面図である。本実施例の熱交換器1は、例えば車
両用冷凍サイクルの冷媒凝縮器として使用されるもの
で、偏平なチューブ2とアウタフィン3とを交互に多数
積層し、各チューブ2の両端にヘッダ4を接続した状態
で、一体ろう付けしたものである。
【0009】チューブ2はアルミニウムの押し出し形成
品で、内部に冷媒が通過する流体通路5が複数形成され
ている。複数の流体通路5は、一列に並んで設けられる
とともに、全て流路断面が真円の丸穴に形成されてい
る。なお、流体通路5の内径dcは、チューブ2の厚さ
Dtから冷媒凝縮器の耐食性を考慮したチューブ2の肉
厚dtを差し引いた値、すなわち、dc=Dt−2dt
である(図3参照)。つまり、例えばDt=1.7m
m、dt=0.35mmならdc=1.0mmとなる。
【0010】アウタフィン3は、薄いアルミニウム板を
波状に加工したローラ成形品で、両面を空気が流れる部
分には、熱交換効率を高めるルーバ(図示しない)が形
成されている。
【0011】ヘッダ4は、筒状のヘッダパイプ6と、こ
のヘッダパイプ6の両端を塞ぐキャップ7と、ヘッダ4
内を区画するセパレータ(図示しない)とを備えるとと
もに、ヘッダ4内に冷媒を供給するための入口配管8
と、熱交換後の冷媒を流出させるための出口配管9とを
備えてなる。そして、ヘッダパイプ6の側面には、チュ
ーブ2の端部を挿入する多数の長穴(図示しない)を備
える。
【0012】〔実施例の作動〕次に、上記実施例の作動
を簡単に説明する。冷凍サイクルが作動し、入口配管8
より高温、高圧のガス冷媒がヘッダ4内に供給される
と、ヘッダ4内に流入したガス冷媒が、各チューブ2内
に分配されて、チューブ2内の各流体通路5を流れ、流
体通路5内を流れる冷媒が、各チューブ2間を通過する
空気とチューブ2を介して熱交換する。流体通路5内を
流れる冷媒は空気と熱交換して冷却され、液化する。図
3に示すように、凝縮された液冷媒Rは、冷媒の流れる
流体通路5が、流路断面が真円の丸穴であるため、液冷
媒Rが流体通路5の内壁の一部に集まらず、均一の膜状
になって流体通路5内を流れる。そして、チューブ2を
通過して液化凝縮された冷媒は、出口配管9に連通する
ヘッダ4内に導かれ、出口配管9より流出する。
【0013】〔実施例の効果〕本実施例では、上記の作
用で示したように、液冷媒が流体通路5の内壁の一部に
集まらず、流体通路5の内壁をほぼ均一に流れるため、
従来のように、液冷媒が流体通路5の内壁の一部に集ま
って熱交換率が低下するのを防げる。つまり、従来に比
較して、流体通路5を流れる冷媒の熱交換率が向上する
ため、結果的に熱交換器1の冷媒凝縮能力が向上する。
また、流体通路5の通路断面が、従来の流体通路に比較
して凹凸の無い真円であるため、冷媒の流れ抵抗が小さ
い。このため、流体通路5を流れる冷媒の圧力損失が従
来に比較して小さくなり、結果的に、熱交換器1におけ
る圧力損失が小さくなる。
【0014】〔第2実施例〕図4および図5は第2実施
例を示すもので、図4はチューブの断面図、図5はその
チューブの斜視図である。冷媒凝縮器のように、高圧圧
力が供給される熱交換器は、チューブ2にも高い耐圧強
度が要求される。そして、本実施例では、流体通路5が
真円の丸穴に形成されているため、流体通路5内の圧力
が内壁へ均一に加わり、チューブ2の耐圧強度が最も高
くなる。しかるに、上記実施例では、流体通路5を丸穴
に形成したことにより、チューブ2の横断面において、
肉厚の厚い部分が生じる(図1参照)。そこで、本実施
例のチューブ2は、複数の流体通路5の丸穴形状に沿っ
てチューブ2の外周面を凹ませた形状のチューブ2を押
し出し形成し、流体通路5の内壁とチューブ2の外周面
との間の肉厚を均一化したものである。これによって、
不要な肉厚が除去されて、チューブ2が軽量化され、結
果的に熱交換器が軽量化される。なお、ヘッダ(第1実
施例参照)の長穴に挿入されるチューブ2の端の挿入部
2aは、切削加工によって断面形状が単純化され、長穴
の複雑化を防いでいる。
【0015】〔変形例〕上記の実施例では、チューブを
押し出しによって形成する例を示したが、分割チューブ
を接合したり、複数の円形パイプを挿入してチューブを
形成するなど、他の技術によって流体通路が丸穴のチュ
ーブを形成しても良い。チューブを積層した熱交換器を
例に示したが、チューブを蛇行したサーペタイン式熱交
換器に適用するなど、他の形式の熱交換器に適用しても
良い。熱交換器を車両用冷媒凝縮器に使用した例を示し
たが、車両用冷媒蒸発器はもちろん、家庭用などに使用
される冷凍サイクルの冷媒凝縮器、冷媒蒸発器に適用し
たり、ラジエータ、オイルクーラ、ヒータコアなど、チ
ューブ内を流れる流体が、チューブに伝えられた熱によ
って、加熱あるいは冷却される種々用途の熱交換器に適
用可能なものである。流体通路の丸穴は、流路断面が真
円である必要は無く、楕円や長円などの円形形状を呈す
るものであれば良い。チューブ内の全ての流体通路を丸
穴にする必要は無く、一部、他の形状の穴としても良
い。偏平形状のチューブを例に示したが、使用目的に応
じた外形形状のものを用いても良い。流体通路を一列に
並べた例を示したが、ジグザグ配置したり、複数列に並
べるなどしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】チューブの断面図である(第1実施例)。
【図2】熱交換器の平面図である(第1実施例)。
【図3】作動説明のためのチューブの断面図である(第
1実施例)。
【図4】チューブの断面図である(第2実施例)。
【図5】チューブの斜視図である(第2実施例)。
【図6】インナーフィンタイプのチューブの断面図であ
る(第1従来技術)。
【図7】角穴チューブの断面図である(第2従来技
術)。
【符号の説明】
1 熱交換器 2 チューブ 5 流体通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真田 良一 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 鳥越 栄一 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 中村 貢 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に複数の流体通路が形成されたチュ
    ーブと、このチューブ間に配されたアウタフィンと、こ
    のチューブの両端を開口接続した一対のヘッダとを備え
    る熱交換器において、 前記チューブの流体通路は、その横断面形状が円形であ
    ることを特徴とする熱交換器。
JP4120504A 1991-12-09 1992-05-13 冷媒凝縮器 Expired - Lifetime JP2990947B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4120504A JP2990947B2 (ja) 1991-12-09 1992-05-13 冷媒凝縮器
US07/987,734 US5307870A (en) 1991-12-09 1992-12-08 Heat exchanger

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3-324138 1991-12-09
JP32413891 1991-12-09
JP4120504A JP2990947B2 (ja) 1991-12-09 1992-05-13 冷媒凝縮器

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