JPS60101483A - チユーブ・フイン式熱交換器 - Google Patents

チユーブ・フイン式熱交換器

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JPS60101483A
JPS60101483A JP21873484A JP21873484A JPS60101483A JP S60101483 A JPS60101483 A JP S60101483A JP 21873484 A JP21873484 A JP 21873484A JP 21873484 A JP21873484 A JP 21873484A JP S60101483 A JPS60101483 A JP S60101483A
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JP
Japan
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tube
heat exchanger
manifold
fin type
type heat
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JP21873484A
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English (en)
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ジエイムズ イー.フアリー.ジユニア
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Motors Liquidation Co
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Publication date
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    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
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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】 層詳しくは、そのマニホルド配置に関する。
自動車用エアコン装置の凝縮器として使用されるような
チューブ・フィン式熱交換器では、その機能はチューブ
内の冷却剤から凝縮器外面に沿って流れる周囲空気へ熱
を放出することにあり、凝縮器外面に(すなわち、チュ
ーブと接触するように)゛フィンを設けることによって
熱伝達に対する抵抗をできるかぎり平衡状態に保つよう
になっている。このような用途では、冷却剤側での熱伝
達のための主たるメカニズムは相変換の熱エネルギを冷
却9気に放出するところで凝縮を行なうことである。た
だ一種類の凝&i温度が所与の凝縮圧力に対して存在す
るというのが全凝縮流体の特性である。したがって、熱
伝達膜抵抗が増大する部位に向う冷却剤速度を減らすこ
とな(冷却剤側圧力低下をできるだけ小さく抑えること
が良いアイデアである。代表的には、普通の自動車用エ
アコン凝縮器では、「ヘアピン」と普通呼ばれるU字形
チューブを使用し、これらのチューブの端ヲ相互に接続
して各2つのヘアピン脚部′1−なわちチューブ長さ部
分について複数の流路を形成している。これらの凝縮器
の冷却剤圧力低下特性は奥行きすなわちコア厚さが充分
に大きなチューブ径を可能とするかぎりでは良好である
。たとえば、95賜(3/8“)外径(O.D− )チ
ューブを持った33yyx(]、、3“)と44.5路
(175“)の奥行きの生産型凝縮器を本出願人は多年
にわたって製作してきたが、これらの冷却剤圧力低下特
性は良好である。しかしながら、自動車のデザインが発
展してきて25、4篇b(1.0“)以下の奥行きを持
つ浅くて軽量の凝縮器をめるようになって以来、一層小
さいチューブ径、たとえば、6.35M(1/4“)O
.D.が必要となり、しかも、この場合、普通の要領で
接続7行なったときに通常生じる圧力低下および熱伝達
損失の増大は避けなければならないのである。
本発明は、ヘアピンを斜めに配置したときにヘアピンの
端を相互接続し、流体が熱交換器を横切っていくつかの
ヘアピン脚部すなわちチューブ長さ部昼のいくつかの流
路に流体が流れるようにした別々の多重通路マニホルド
によって特徴伺けられる改良マニホルド配置である。以
下、この改良マニホルドの与える通路パターンを持つ種
々の実施例を説明するが、いずれの場合でも、多(の通
路を持っているが、ヘアピン脚部すなわちチューブ長さ
部分がたった2つである従来のマニホルドに比べて圧力
低下をかなり抑えることができる。その結果、熱交換器
材料1ボンド当りの熱伝達率でmaj定し、成る重速で
rl−容レベルにある同等の熱伝達、圧力低下性能を標
準として比較したところ、BTU/MIN、LB。
METALで約65%はどの増加となったことがわかっ
た。
本発明のこれらおよびその他の目的、特徴および利点は
以下の説明および添付図面から一層明らかとなろう。
第1−3図を参照して、ことには本発明によるチューブ
・フィン式熱交換器が示してあり、このチューブ・フィ
ン式熱交換器は自動車用エアコン装置の凝縮器として使
用するようになっている。この凝fii器は、基本的に
は、一対のへラダ10.12、複数のU字形チューブす
なわちヘアピン14(それぞれ、2つのほぼ平行な脚部
23およびこれらの脚部をつないでいろU字形湾曲部2
6を有する)と、複数のフィン16と、入口管継手20
および出口管継手22を有し、これらの管継手により凝
縮器が冷却剤系統に接続される全体的に18で示すマニ
ホルド装置とを包含する。
ヘッダ10.12およびフィン16は、共に、薄板金を
スタンプ加工したものであり、それぞれ、ヘアピン14
の平行脚部24を受け入れるように等間隔の孔の2つの
平行な列を持つ同一のパターンで孔あけされている。
ヘアピン脚部24はヘッダ12の孔を頁通し、湾曲部2
6が熱交換器の一端(第1図で見て右端)に位置するよ
うにしである。ヘアピンの2つの脚部24は次にフィン
16の孔を通り、次いで他方のヘッダ10の孔ヲ通り、
第2図で最も良(わかるようにすべてのヘアピンが同じ
方向に斜めに整列し、各ヘアピンの一方の脚部が一方の
列の孔を通り、他方の脚部が隣接した他方の列の孔を通
るようになっている。ヘアピンの開放端はヘッダ10’
&貫通し、長い拡張ピンあるいはロンド(図示せ方に広
げ、ヘッダおよびフィンと強制的に嵌合させ、これらの
部品を一体に保持するようにしである。その後、同様に
金属で作っであるマニホルド装置18をヘアピン脚部の
開放端に、はんだ付けやろう付けなどで結合し、熱交換
器組立体を完成する。
本発明によれば、マニホルド装置18は、ヘアピンとの
結合によって熱交換器を横切るいくつかのヘアピン脚部
すなわちチューブ長さ部分からなる多重通路回路を構成
し、凝縮器が6.35課(1/4“)O,−D、のヘア
ピンで形成してあり、約25.4m、(1,0“)の浅
い奥行きX (第3図径間)を可能とした場合に人台、
出口間での冷却剤圧力低下をほんの少しとする。
第1−3図に示すマニホルド装置18では、これを達成
するのに、12.7 wtb (1/ 2“)0、D、
金属チューブからなる一対の管状マニホルド28.30
ケ有する。第、2図で最も良(わかるように、これらの
管状マニホルドは、ヘッダ1aに対して平行に延び、チ
ューブ端のそれぞれの列32.34に対して直接対向し
ている。各マニホルド・チューブ28.30の両端は閉
じてあり、マニホルド・チューブ28はその一端付近で
入口バイブ36によって凝縮器入口管継手20に接続し
、他方のマニホルド・チューブ30はその一端付近で出
口バイブ38によって出口管継手22に接続しである。
これらの接続部は第1.2図でわかるようにマニホルド
装置18の両端に位置することになる。図示した特別の
構造では、全部で21個のヘアピンが使用されており、
マニホルド装置はこれらのヘアピンを接続するように区
画されており、5つのヘアピン脚部すなわちチューブ長
さ部分24については熱交換器を横切って2つの通路が
あり、4つのヘアピン脚部すなわちデユープ長さ部分2
4については8つの通路があるようにしである。そのた
めに、マニホルド・チューブ28.30には、7cれぞ
れ、その長さ方向に−列の等間隔の孔が設けてあり、こ
れらの孔がヘアピン脚部の開放端を受け、はんだ付けや
ろう付けによってそれに結合しである。こうして、マニ
ホルド・チューブ28はチューブ列32において各ヘア
ピンの一方の脚部と結合し、他方のマニホルド・チュー
ブ30はチューブ列34において各ヘアピンの他方の脚
部と結合する。この多重通路配必ヲ完成すべく、2つの
プラグ40,42がマニホルド・チューブ28に挿入さ
れ、2つのプラグ44.46が他方のマニホルード・チ
ューブ30に挿入される。これらのプラグは互いに対し
て軸線方向に隔たっており、マニホルド拳チューブ28
には3つの充満¥48.50.52を、他方のマニホル
ド拳チューブ30には3つの充満室54.56.58を
構成する。
マニホルド・チューブ28の充満室48は入口バイブに
直結し、また、タリ32において5つの各ヘアピン24
の一方の脚部と結合しである。これらのヘアピンの列3
4における他方の脚部は他方のマニホルド・チューブ3
゜の隣接充満室54に直結してあり、凝縮器乞横切る5
つのチューブ長さ部分の2つの通路を完成する。マニホ
ルド充満室54は他の4つのヘアピンの列34における
一方の脚部とも結合しており、これらのヘアピンの他方
の列32における他方の脚部はマニホルド・チューブ2
8の隣接マニホルド充満室50に接続し、4つのチュー
ブ長さ部分の2つの通路乞完成している。次いで、連続
したジグザグ模様で、マニホルド充満室50は他の4つ
のヘアピンの一方の脚部と直結し、これらのヘアピンの
他方の脚部はマニホルド充満室56に接続して4つのチ
ューブ長さ部分のさらに2つの通路を作る。マニホルド
・チューブ30のこのマニホルド充満室56はさらに4
つのヘアピンの列34における脚部と直結し、これらの
ヘアピンの他方の脚部はマニホルド・チューブ28の充
満室52の残りの部分に接続し、凝縮器を横切る4つの
チューブ長さ部分のまた別の2つの通路を完成する。マ
ニホルド充満室52は残りの4つのヘアピンの列32に
おける脚部と直結し、これらのヘアピンの他方の脚部は
マニホルド・チューブ30の出口バイブに通じる最後の
マニホルド充満室58に接続し、凝縮器を横切る4つの
チューブ長さ部分の2つの通路の最後のものを完成する
。このマニホルド配置は多(のヘアピン脚部すなわちチ
ューブ長さ部分の通路を備えた5 −5−4−4,−4
−4−4,−4−4−4マニホルド配列と呼ぶことにな
るが、後に示す他の実施例と同様に熱伝達性能をかなり
向上させることがわかった。
第4図に示すマニホルド装置の実施例は第1−3図のも
のと同様の部分を持ち、これらの部分は同じ数字にサフ
ィックスA乞付けて示すが、その他の新しい部分は新し
い数字で示す。この実施例では、21個のヘアピン14
Aを用いて3つずつのヘアピン胎1部で14の通路を形
成する。それぞれのチューブ長さ部分の数は少ないが、
これらの余分な通路はプラグ40A、42A、44A、
46Aを異なった位置に保持することによって形成され
、それぞれのマニホルド・チューブ28A130Aに1
つずつ余分にプラグ60.62が加えである。これらの
マニホルド・チューブ28A、30Aは前述のように一
端伺近でそれぞれ入口バイブ36A1出ロバイブ38A
に接続しである。これにより、それぞれのマニホルド−
チューブ28A、30AKもう1つの充満室64.66
が加わる。他のマニホルド充満室48A150A、52
A、54A。
56A、58Aはそのままであるが、先に実施例におけ
るように4つまたは5つのヘアピン脚部ではな(て3つ
ずつのヘアピン脚部24Aと接続するように設置しであ
る。
第5図に示すマニホルド装置の実施例も第1−3図のも
のと同様の部分を持つが、これらの部分は同じ数字にサ
フィックスB”g付けて示し、新しい部分は新しい数字
を付けて示す。この実施例では、5つずつのヘアピン脚
部で6つの通路が、2つの通路が4つずつのヘアピン脚
部で、また別の2つの通路が2つのヘアピン脚部で構成
してあり、合計21個のヘアピン14BY用いている。
これ3種類の数の通路は第1−3図におけると同じ数の
プラグを使用づ−るが、相対的な軸線方向位置を異なら
せることによって形成され、プラグ40Bは第2圀のプ
ラグ40と同じ位置に留まり、他のプラグ42B、44
B、46Bが異なった数の通路を作るように位置液えし
である。入口バイブ36BK接続するマニホルド充満室
48Bは5つのヘアピン14Bのそれぞれ一方の脚と直
結しており、これらのヘアピンの他方の脚とは充満室5
4Bが同様に接続している。しかしながら、充満室54
Bに加えて充満室50B、56Bも同様に5つのヘアピ
ンの一方の脚部と接続し、充満室56Bは充満室52B
と同様に4つのヘアピンのそれぞれ一方の脚部と接続し
、充満室52Bは充満室58Bと同様に残りの2つのヘ
アピンのそれぞれ一方の脚部と接続する。
最後の充満室58Bには出口バイブ38Bが同様に接続
してあり、5−5−5−5−5−5−4.−4−2−2
マニホルド配列と呼ぶ回路を完成している。
第6図に示すマニホルド装置の実施例は第1−4図のも
のと同様で、同じ数字にサフィックスCを津して示す部
分を有し、ここでは、5つずつのヘアピン脚部が2つの
通路を、4、つすつのヘアピン脚部が4つの通路を、3
つずつのヘアピン脚部か4つの通路、2つずつのヘアピ
ン脚部が2つの通路を形成し、合計21個のヘアピン1
4C’!a=使用している。これらの通路は第4図の実
施例と同じ数のプラグをマニホルド・チューブ28C内
に備えている。すなわち、40C,42C160Cで示
す3つのプラグを用いている。一方、他のマニホルド・
チューブ30Cでは、al−3図に示すと同様に2つだ
けのプラグ(44C。
46Cで示′1″)が設けである。この場合、プラグは
それぞれのマニホルド・チューブ内で他方のマニホルド
・チューブに相対的に位置決めしてあって、入口バイブ
36Cに接続しているマニホルド充満室48Cが5つの
ヘアピンのそれぞれ一方の脚部に接続し、マニホルド充
満室54Cがこれらのヘアピンの他方。
の脚部に接続し、またこの充満室54Cは別の4つのヘ
アピンのそJtそれ一方の脚部に接続し、これらのヘア
ピンの他方の脚部はマニホルド充満室50CK接続1−
”る。充満室50Cは同様にして別の4つのヘアピンの
それぞれ一方の脚部に接続し、充満室56Cがこれらの
ヘアピンの他方の脚部に接続1−ると共に、また別の3
つのヘアピンの一方の脚部にも接続し、これらのヘアピ
ンの他方の脚部は充満室58Cに接続′1−る。この光
4j4室58Cは残りの2つのヘアピンの;f:、1′
1ぞれ一方の脚部と接続し、これら2つのヘアピンの他
方の脚部は出口バイブ38Cに直結する。すなわち、入
口バイブ36Cと出口バイブ38Cの両方が同じマニホ
ルド・チューブ28CK接続するのであり、これは出口
バイブが他方のマニホルド・チューブ30.30A、3
0Bと接続した先の実施例とは異なる。このマニホルド
配置も、先のものと同様に、5−5−4−4−4−4−
3−3−3−3−2−2マニホルド配列と呼ぶ。
上記の実施例による改善状況は、33ix(1,30“
)のコア奥行きおよび2つずつのヘアピンの脚部で構成
した16個の通路を有1−る従来の代表的なマニホルド
配置と比較したときに明らかである。この比較は、 25MPH,50MPH0車速での許容レベルの等しい
熱伝達および圧力低下性能を基準として行なった。これ
を以下の表に示′1″。
この表かられかるように、すべての実施例は約65係は
どの利得を達成1−る、BTU/MIN、LB、MET
ALでのかなりの性能改善を示し、その結果、第6図の
実施例では約37%はどの大きな重量低減を果した。
本発明の実施例を図示し、説明してきたが、本発明が特
許請求の範囲内で種々に具体化し、実施できることは了
解されたい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるマニホルド装置の一実施例を備え
た熱交換器の正面図である。 7ijJZ図は第1図の2−2線に沿った断面図である
。 第3図は第1図の3−3線に沿った頂面図である。 第4図は本発明によるマニホルド装置の別の実施例を縮
小して示す、第2図と同様の図である。 第5図は本発明によるマニホルド装置のまた別の実施例
を示す、第2図と同様の図である。 第6図は本発明によるマニホルド装置のさらに別の実施
例を示す、第2図と同様の図である。 〔主要部分の符号の説明〕 14・・・U字形チューブ、24・・・脚部、20・・
・入口、22・・・出口、 32.34・・・長手軸線、 28.30・・・多重通路マニホルド手段、4B 、5
0.52.54.56.58・・・充満室、 40.42,44.46・・・プラグ手段、手続補正書 昭和59年12月、2日 特許庁長官志賀 字数 チューブ・フィン式熱交換器 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 ゛ 4代理人 1、複数本のU字形チューブを有し、各チューブは、U
字形の湾曲部により相互連結された2つの実質的に平行
な脚部を包含し、該脚部の自由端が入口と出口との間の
複数の通路において熱交換器を横切って前後に流体を移
送するように相互に接続しであるチューブ・フィン式熱
交換器において、前記各U字形チューブが、その各脚が
2つの別々のチューブ周外のそれぞれどれかに位置する
ように熱交換器内に配置してあり、これらの列が互いに
ずれて配列してあり、各U字形チューブが列の長子軸線
に対して鋭角で傾斜した平面に位置し、さらに、脚部の
端を相互接続する別々の多重通路マニホルド手段が設け
てあって、各々がいくつかの脚部を含むいくつかの通路
において、前記入口と出口との間で熱交換器を横切って
流体が流れるようになっていることを特徴とするチュー
ブ・フィン式熱交換器。 2、特許請求の範囲第1項記載のチューブ・フィン式熱
交換器において、前記多重通路マニホルド手段が2つの
実質的に平行なマニホルド・チューブを包含し、各マニ
ホルド中チューブが複数の充満室に細分してあり、各充
満室がそれぞれのチューブ周外においていくつかの脚部
の端と接続していることを特徴とするチュー19747
式熱交換器。 3、 41F許請求の範囲第2項記載のチューブφフィ
ン式熱交換器において、各マニホルド・チューブかその
内部の所定位1直に挿入されたプラグ手段によって充満
室に細分されていることを特徴とするチューブφフィン
式熱交換器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、複数本のU字形チューブを有し、各チューブは、U
    字形の湾曲部により相互連結された2つの実舊的に平行
    な脚部を包含し、該脚部の自由端が入口と出口との間の
    複数の通路において熱交換器を横切って前後に流体を移
    送するように相互に接続しであるチューブ・フィン式熱
    交換器において、前記各U字形チューブが、その各脚が
    2つの別々のチューブ両列のそれぞれどれかに位置する
    ように熱交換器内に配置してあり、これらの列が互いに
    ずれて配列してあり、各U字形チューブが列の長手軸線
    に対して鋭角で傾斜した平面に位置し、さらに、脚部の
    端を相互接続する別々の多重通路マニホルド手段が設け
    てあって、各々かい(つかの脚部を陰むい(つかの通路
    において、前記入口と出口との間で熱交換器乞横切って
    流体が流れるようになっていることを特徴とするチュー
    ブ・フィン式熱交換器。 2、特許請求の範囲第1項記載のチューブ・フィン式熱
    交換器において、前記多重通路マニホルド手段が2つの
    実寅的に平行なマニホルド・チューブを包含し、各マニ
    ホルド・チューブが複数の充満室に細分してあり、各充
    満室が7Cれぞれのチューブ両列においてい(つかの脚
    部の端と接続していることを特徴とするチューブ・フィ
    ン式熱交換器。 3 特許請求の範囲第2項記載のチューブ・フィン式熱
    交換器において、各マニホルド・チューブがその内部の
    所定位置に挿入されたプラグ手段によって充満室に細分
    されていることヲ特徴とする′チューブ・フィン式熱交
    換器。 4゜特許請求の範囲第2項または第3項記載のチューブ
    ・フィン式熱交換器にお℃)で、21本のU字形チュー
    ブが設けてあり、それぞれの端が明細書本文に述べたよ
    うな5−5−4−4−4−4.−4−4−4−4配列で
    それぞれの充満室に接続しであることを特徴とするチュ
    ーブ・フィン式熱交換器。 5、%許請求の範囲第2項または第3項記載のチューブ
    ・フィン式熱交換器において、21本のU字形チューブ
    が設けてあり、それぞれの端が明細書本文に述べたよう
    な3−3−3−3−3−3−3−3−3−3−3−3−
    3−3配列でそれぞれの充満室に接続しであることを特
    徴とするチューブ・フィン式熱交換器。 6、%許諾求の範囲第2項または第3項記載のチューブ
    ・フィン式熱交換器において、21本のU字形チューブ
    が設けてあり、それぞれの端が明細書本文に述べたよう
    な5−5−5−5−5−5−4.−4−2−2配列でそ
    れぞれの充満室に接続しであることを特徴とするチュー
    ブ・フィン式熱交換器。 7、 特許請求の範囲第2項または第3項記載のチュー
    ブ・フィン式熱交換器において、21本のU字形チュー
    ブが設けてあり、それぞれの端が明細書本文に述べたよ
    うな5−5−4−j−4−4−3−3−3−3−2−2
    配列でそれぞれの充満室に接続しであることを特徴とす
    るチューブ・フィン式
JP21873484A 1983-10-19 1984-10-19 チユーブ・フイン式熱交換器 Pending JPS60101483A (ja)

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