JPH064555U - タンク別体型の積層型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 「タンク別体型の積層型熱交換器」におい
て、簡素な構造により、入口側タンクに流入した冷媒を
このタンクに接続された複数のチューブエレメントに均
一に流下させること。 【構成】 冷媒入口部１２内の冷媒通路３３に設けた抵
抗部３４、３５の大きさが異なり、かつ、入口側タンク
１４に形成した入口側差込穴２１に対する冷媒入口部１
２の固着面１２ａが同一形状を有する第１と第２の２種
類のプレート３１、３２を有し、この少なくとも２種類
の第１、第２プレート３１、３２を組み合わせることに
より、冷媒入口部１２の通気抵抗が異なる３種類のチュ
ーブエレメント１１（Ａ、Ｂ、Ｃ）を形成する。そし
て、これら３種類のチューブエレメント１１（Ａ、Ｂ、
Ｃ）を、入口側タンク１４に流入した冷媒が均一に分流
するように配置して入口側タンク１４に固着する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、冷媒が流通する熱交換通路を有するチューブエレメントを複数枚積 層すると共に、各チューブエレメントに設けられ前記熱交換通路に冷媒を案内す る冷媒入口部を入口側タンクに接続し、前記熱交換通路から冷媒を取り出す冷媒 出口部を出口側タンクに接続して構成されるタンク別体型の積層型熱交換器の改 良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば、自動車用空気調和装置の冷房サイクルには、コンプレッサにより圧縮 された高温・高圧の冷媒を凝縮するためのコンデンサや、膨張弁により断熱膨張 された低温・低圧の冷媒を蒸発するためのエバポレータ等の熱交換器が組み込ま れている。前記エバポレータでは、冷媒と車室内に吹き出す空気との間で熱交換 を行うことにより、この空気を冷却するようになっている。これら熱交換器には 、その構造より種々の型式のものがあるが、その一つとして、タンク別体型の積 層型熱交換器がある（実開平３−１１５３６３号公報、実開平３−１１５３６５ 号公報参照）。

【０００３】 エバポレータとして使用されるタンク別体型の積層型熱交換器１０は、図５に 示すように、チューブエレメント１１を複数枚積層すると共に、各チューブエレ メント１１の冷媒入口部１２を入口側タンク１４に接続し、冷媒出口部１３を出 口側タンク１５に接続し、更に、各チューブエレメント１１の外面間にフィン１ ６を介装させることにより構成されている。

【０００４】 各チューブエレメント１１は、図６に示すように、片面に凹部１７が形成され たプレート１８を２枚１組として、互いの凹部１７を対向させて外周部を接合す ることにより形成されている。凹部１７を対向させることによって、チューブエ レメント１１内には、冷媒が流通する熱交換通路１９が形成されている。尚、こ の図６では、左右対称の一方のプレート１８のみを図示してある。各プレート１ ８の略中央部分には仕切部２０が設けられている。この仕切部２０によって、前 記熱交換通路１９は、空気の流れ方向に沿って前後に区画され、略「逆Ｕ字」の 形状を有している。チューブエレメント１１には、液冷媒を熱交換通路１９に案 内するための冷媒入口部１２と、蒸発後のガス冷媒を熱交換通路１９から取り出 すための冷媒出口部１３とが設けられている。

【０００５】 図６及び図７に示すように、冷媒入口部１２は、入口側タンク１４に形成した 入口側差込穴２１に挿通され、ろう付け２３等の手段によりこの入口側タンク１ ４に固着されている。同様に、冷媒出口部１３は、出口側タンク１５に形成した 出口側差込穴２２に挿通され、ろう付け２３等の手段によりこの出口側タンク１ ５に固着されている。

【０００６】 このように構成される積層型エバポレータにおける冷媒は、例えば図８に示す ように流れる。入口パイプ２４から入口側タンク１４に流入した液冷媒は、当該 タンク１４に固着されたチューブエレメント１１の熱交換通路１９に冷媒入口部 １２を通って流入し、熱交換通路１９を流れる間に若干蒸発し、冷媒出口部１３ を通って出口側タンク１５に至る。この出口側タンク１５は図中左手前側の入口 側タンク１４と連通しており、この入口側タンク１４に流入した気液混合冷媒は 、当該タンク１４に固着されたチューブエレメント１１の熱交換通路１９に冷媒 入口部１２を通って流入し、熱交換通路１９を流れる間に蒸発してガス冷媒とな る。そして、このガス冷媒は、冷媒出口部１３を通って出口側タンク１５に至り 、これに接続された出口パイプ２５から取り出されて、コンプレッサに再び吸引 される。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

タンク別体型の積層型熱交換器１０は、比較的大型の熱交換器に適用される場 合が多く、この場合には、タンク１４、１５も必然的に大型となることから、入 口パイプ２４が接続された入口側タンク１４内での分流は一般的に悪く、タンク １４に流入した冷媒は、図８のハッチングで示すように、各チューブエレメント １１に均一に流下せず、両端寄りのチューブエレメント１１に偏って流れ易くな る。このため、両端寄りでは温度が比較的低く、中央部分では温度が比較的高く なるという温度分布のばらつきが生じ、熱交換器における熱交換効率が悪くなる とい問題があった。

【０００８】 入口側タンク１４内での分流を良くして熱交換器での温度分布の均一化を図る ために、入口側タンク１４内に分流対策用のプレート等を設けた積層型熱交換器 もある。しかしながら、このように構成すると、分流対策用プレート等が別途必 要となるため、部品点数の増加を招き、熱交換器の重量の増加や、コストの上昇 をも招くという欠点がある。

【０００９】 また、チューブエレメント１１の冷媒入口部１２の大きさを変え、この冷媒入 口部１２の通気抵抗を変えることにより、タンク１４内の冷媒を各チューブエレ メント１１に均一に流下させるようにした積層型熱交換器もある。しかしながら 、冷媒入口部１２の大きさを変えると、これに伴って入口側差込穴２１の大きさ も変えなければならないため、チューブエレメント１１やタンク１４の製造が繁 雑となり、また、チューブエレメント１１をタンク１４に組み付ける際の作業性 も悪くなるという欠点がある。

【００１０】 本考案者は、タンク別体型の積層型熱交換器の特徴であるチューブエレメント １１とタンク１４との間の絞り部分である冷媒入口部１２に着目し、この冷媒入 口部１２の通気抵抗が異なるチューブエレメント１１を適切な配列でタンク１４ に固着することによって入口側タンク１４内での分流を良くし、かつ、入口側差 込穴２１に対する冷媒入口部１２の固着面を同一形状とすることによって製造上 の簡素化や組み付け作業性の向上を図ったタンク別体型の積層型熱交換器を完成 するに至った。

【００１１】 そこで、本考案は、入口側タンクに流入した冷媒をこのタンクに接続された複 数のチューブエレメントに均一に流下させることができ、かつ、簡素な構造を有 するタンク別体型の積層型熱交換器を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための本考案は、冷媒が流通する熱交換通路を有するチュ ーブエレメントを複数枚積層すると共に、各チューブエレメントに設けられ前記 熱交換通路に冷媒を案内する冷媒入口部を入口側タンクに接続し、前記熱交換通 路から冷媒を取り出す冷媒出口部を出口側タンクに接続して構成されるタンク別 体型の積層型熱交換器であって、前記チューブエレメントを、片面に凹部が形成 されたプレートを２枚１組として、互いの凹部を対向させて外周部を接合するこ とにより形成し、前記冷媒入口部を前記入口側タンクに形成された入口側差込穴 に挿通してこのタンクに固着し、前記冷媒出口部を前記出口側タンクに形成され た出口側差込穴に挿通してこのタンクに固着してなる積層型熱交換器において、 前記冷媒入口部内の冷媒通路に設けた抵抗部の大きさが異なり、かつ、前記入口 側差込穴に対する前記冷媒入口部の固着面が同一形状を有する少なくとも第１と 第２の２種類のプレートを有し、この少なくとも２種類の第１、第２プレートを 組み合わせることにより、前記冷媒入口部内の前記冷媒通路の断面積が異なる少 なくとも３種類のチューブエレメントを形成し、これら少なくとも３種類のチュ ーブエレメントを、前記入口側タンクに流入した冷媒が均一に分流するように配 置して前記入口側タンクに固着したことを特徴とするタンク別体型の積層型熱交 換器である。

【００１３】 また、前記抵抗部は、プレス加工により、前記プレートの一部を、前記凹部内 方に向けて突出させて形成すると良い。

【００１４】

【作用】

少なくとも第１と第２の２種類のプレートを組み合わせることにより、冷媒入 口部の冷媒通路の断面積が異なる、換言すれば冷媒入口部の通気抵抗が異なる少 なくとも３種類のチューブエレメントが形成される。そして、この少なくとも３ 種類のチューブエレメントを適切な配列でタンクに固着することにより、入口側 タンク内に流入した冷媒は、複数のチューブエレメントに均一に流下する。従っ て、熱交換器内での温度分布のばらつきがなくなり、熱交換効率が向上する。

【００１５】 チューブエレメントの種類により入口側タンク内での分流の向上を図る構造で あるため、分流対策用プレート等が別途必要とはならない。

【００１６】 更に、冷媒入口部の外径形状、及び、入口側差込穴の内径形状は同一形状とな るため、チューブエレメントやタンクの製造が簡素化され、また、チューブエレ メントをタンクに組み付ける際の作業性も良好となる。

【００１７】 また抵抗部は、凹部と一緒にプレス加工により形成されるため、製造が繁雑に なることはない。

【００１８】

【実施例】

本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 図１は、本考案の一実施例に係るチューブエレメントを構成する２種類のプレ ートを示す概略斜視図であり、図５〜図８に示した部材と共通する部材には同一 の符号を付してその説明は省略する。

【００１９】 チューブエレメント１１は、片面に凹部１７が形成されたプレートを２枚１組 として、互いの凹部１７を対向させて外周部を接合することにより形成されてい る。本実施例のチューブエレメント１１は、図１（１）に示される第１プレート ３１と、同図（２）に示される第２プレート３２とを適宜組み合わせることによ り形成されている。第１プレート３１及び第２プレート３２のそれぞれには、左 右対称の同一形状を有するプレートが形成されており、説明の便宜上、冷媒入口 部１２が図中右側に位置するプレートを第１右プレート３１Ｒ、第２右プレート ３２Ｒと言い、冷媒入口部１２が図中左側に位置するプレートを第１左プレート ３１Ｌ、第２左プレート３２Ｌと言う。

【００２０】 図１及び図２に示すように、第１プレート３１の冷媒入口部１２の冷媒通路３ ３、及び、第２プレートの冷媒入口部の冷媒通路３３には、大きさの異なる抵抗 部３４、３５が前記冷媒通路３３の一部を遮るように設けられている。図示例で は第１プレート３１の抵抗部３４は、第２プレート３２のものよりも大きな形状 を有している。これら抵抗部３４、３５は、プレート３１、３２の一部を、凹部 １７内方に向けて突出させることにより形成されている。抵抗部３４、３５は、 凹部１７と一緒にプレス加工により形成されており、容易に製造できるものであ る。更に、図１及び図２に示すように、入口側タンク１４に形成された入口側差 込穴２１に対する冷媒入口部１２の固着面１２ａは、全て、同一形状に形成され ている。

【００２１】 このように形成された第１、第２プレート３１、３２を組み合わせることによ り、冷媒入口部１２の冷媒通路３３の断面積が異なる、換言すれば冷媒入口部１ ２の通気抵抗が異なる３種類のチューブエレメント１１が形成されることになる 。つまり、図３（１）に示すように、第１右プレート３１Ｒと第１左プレート３ １Ｌとを組み合わせることにより、冷媒入口部１２の冷媒通路３３の断面積が最 も小さい、換言すれば冷媒入口部１２の通気抵抗が最も大きいチューブエレメン ト１１（Ａ）が形成される。また、同図（２）に示すように、第２右プレート３ ２Ｒと第２左プレート３２Ｌとを組み合わせることにより、冷媒入口部１２の冷 媒通路３３の断面積が最も大きい、換言すれば冷媒入口部１２の通気抵抗が最も 小さいチューブエレメント１１（Ｂ）が形成される。更に、同図（３）に示すよ うに、第１右プレート３１Ｒと第２左プレート３２Ｌとを組み合わせることによ り、冷媒入口部１２の冷媒通路３３の断面積が上記（１）（２）の中間の、換言 すれば冷媒入口部１２の通気抵抗が上記（１）（２）の場合の中間程度のチュー ブエレメント１１（Ｃ）が形成されることになる。

【００２２】 また、図３に示すように、３種類のチューブエレメント１１（Ａ、Ｂ、Ｃ）に おける冷媒入口部１２の外径形状は、全て、同一形状に形成されている。従って 、入口側タンク１４の入口側差込穴２１の内径形状も、全て、同一形状に形成さ れている。

【００２３】 このようにして構成される種類のチューブエレメント１１（Ａ、Ｂ、Ｃ）は、 入口側タンク１４に流入した冷媒が均一に分流するように配置されて、入口側タ ンク１４にそれぞれ固着されている。例えば、図８に示したように、両端寄りの チューブエレメント１１に冷媒が偏って流れ易い熱交換器にあっては、冷媒入口 部１２の通気抵抗が最も大きいチューブエレメント１１（Ａ）をこの両端寄りに 適宜枚数だけ配置し、この両端寄りから中央部分に向けて順次、冷媒入口部１２ の通気抵抗が中間程度のチューブエレメント１１（Ｃ）、冷媒入口部１２の通気 抵抗が最も小さいチューブエレメント１１（Ｂ）をそれぞれ適宜枚数だけ配置す ると良い。

【００２４】 図４に示すように、冷媒入口部１２は、入口側タンク１４に形成した入口側差 込穴２１に挿通され、ろう付け２３等の手段によりこの入口側タンク１４に固着 されている。同様に、冷媒出口部１３は、出口側タンク１５に形成した出口側差 込穴２２に挿通され、ろう付け２３等の手段によりこの出口側タンク１５に固着 されている。

【００２５】 このように構成したタンク別体型の積層型熱交換器１０にあっては、冷媒入口 部１２の通気抵抗が異なる３種類のチューブエレメント１１（Ａ、Ｂ、Ｃ）が適 切な配列でタンク１４、１５に固着されているため、入口側タンク１４内での分 流が良くなり、冷媒が複数のチューブエレメント１１に均一に流下する。従って 、熱交換器内での温度分布のばらつきがなくなり、熱交換効率が向上することに なる。

【００２６】 また、チューブエレメント１１の種類により入口側タンク１４内での分流の向 上を図る構造であるため、分流対策用プレート等が不要であり、部品点数の増加 を招くことがなく、また、熱交換器の重量の増加や、コストの上昇を招くことも ない。

【００２７】 更に、図３及び図４から明らかなように、冷媒入口部１２の通気抵抗が異なる ３種類のチューブエレメントＡ、Ｂ、Ｃを使用しても、冷媒入口部１２の外径形 状、及び、入口側差込穴２１の内径形状は同一形状であるため、チューブエレメ ント１１やタンク１４、１５の製造が簡素化され、また、チューブエレメント１ １をタンクに組み付ける際の作業性も良好となる。

【００２８】 尚、図示例は、タンク別体型の積層型熱交換器１０をエバポレータに適用した 場合の構成であるが、コンデンサに適用できることは言うまでもない。また、第 １と第２のプレート３１、３２により、冷媒入口部１２の通気抵抗が異なる３種 類のチューブエレメント１１（Ａ、Ｂ、Ｃ）を形成する場合を説明したが、プレ ートの種類を多くすれば、これに応じてチューブエレメントの種類を更に多くす ることもできる。

【００２９】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案のタンク別体型の積層型熱交換器によれば、冷媒 入口部の通気抵抗が異なる少なくとも３種類のチューブエレメントを適切な配列 で入口側タンクに固着することにより、この入口側タンクに流入した冷媒を各チ ューブエレメントに均一に流下させることができ、熱交換器の熱交換効率を向上 することが可能となる。 しかも、少なくとも３種類のチューブエレメントは、冷媒入口部の冷媒通路に 設けた抵抗部の大きさが異なり、かつ、入口側差込穴に対する冷媒入口部の固着 面形状が同一形状である少なくとも第１と第２の２種類のプレートを組み合わせ ることにより形成されるため、入口側タンクにおける冷媒の分流を簡素な構造で 実現でき、チューブエレメントやタンクの製造が簡素化され、また、チューブエ レメントをタンクに組み付ける際の作業性も良好になるという実用上多大な効果 を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１（１）（２）は、本考案の一実施例に係
るチューブエレメントを構成する２種類のプレートを示
す概略斜視図

【図２】 図１のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿う断面図

【図３】 同実施例の２種類のプレートを組み合わせて
形成されるチューブエレメントの図１のＡ−Ａ線及びＢ
−Ｂ線に相当する線に沿う断面図

【図４】 同実施例のチューブエレメントが入口側タン
ク及び出口側タンクに固着された状態の要部断面図

【図５】 一般的なタンク別体型の積層型熱交換器を示
す正面図

【図６】 図５の要部を示す斜視図

【図７】 図５に示されるチューブエレメントが入口側
タンク及び出口側タンクに固着された状態の要部断面図

【図８】 積層型熱交換器での冷媒の流れ方の一例を示
す斜視図

【符号の説明】

１０…タンク別体型の積層型熱交換器 １１…チューブエレメント １１（Ａ）…冷媒入口部の通気抵抗が最も大きいチュー
ブエレメント １１（Ｂ）…冷媒入口部の通気抵抗が最も小さいチュー
ブエレメント １１（Ｃ）…冷媒入口部の通気抵抗が中間程度のチュー
ブエレメント １２…冷媒入口部 １２ａ…固着面 １３…
冷媒出口部 １４…入口側タンク １５…出口側タンク １７…
凹部 １９…熱交換通路 ２１…入口側差込穴 ２２…
出口側差込穴 ３１…第１プレート ３２…第２プレート ３３…
冷媒通路 ３４、３５…抵抗部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒が流通する熱交換通路(19)を有するチ
   ューブエレメント(11)を複数枚積層すると共に、各チュ
   ーブエレメント(11)に設けられ前記熱交換通路(19)に冷
   媒を案内する冷媒入口部(12)を入口側タンク(14)に接続
   し、前記熱交換通路(19)から冷媒を取り出す冷媒出口部
   (13)を出口側タンク(15)に接続して構成されるタンク別
   体型の積層型熱交換器であって、 前記チューブエレメント(11)を、片面に凹部(17)が形成
   されたプレートを２枚１組として、互いの凹部(17)を対
   向させて外周部を接合することにより形成し、 前記冷媒入口部(12)を前記入口側タンク(14)に形成され
   た入口側差込穴(21)に挿通してこのタンク(14)に固着
   し、前記冷媒出口部(13)を前記出口側タンク(15)に形成
   された出口側差込穴(22)に挿通してこのタンク(15)に固
   着してなる積層型熱交換器において、 前記冷媒入口部(12)内の冷媒通路(33)に設けた抵抗部(3
   4,35) の大きさが異なり、かつ、前記入口側差込穴(21)
   に対する前記冷媒入口部(12)の固着面(12a) が同一形状
   を有する少なくとも第１と第２の２種類のプレート(31,
   32) を有し、 この少なくとも２種類の第１、第２プレート(31,32) を
   組み合わせることにより、前記冷媒入口部(12)内の前記
   冷媒通路(33)の断面積が異なる少なくとも３種類のチュ
   ーブエレメント(11(A,B,C)) を形成し、 これら少なくとも３種類のチューブエレメント(11(A,B,
   C)) を、前記入口側タンク(14)に流入した冷媒が均一に
   分流するように配置して前記入口側タンク(14)に固着し
   たことを特徴とするタンク別体型の積層型熱交換器。
2. 【請求項２】前記抵抗部(34,35) は、プレス加工によ
   り、前記プレート(31,32) の一部を、前記凹部(17)内方
   に向けて突出させて形成されてなる請求項１記載のタン
   ク別体型の積層型熱交換器。