JPS61161398A - 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１ 本発明は、冷凍装置の蒸発器などとして使用するための
積層型熱交換器に関する。

［従来の技術］ 伝熱媒体の出入口を備えており、偏平な薄い盤状をなす
多数の偏平管を各出入口がそれぞれ連接されるようにし
て積層合体させた構造を持った、主として冷凍装置の冷
媒蒸発器として使用される、当業界でいう所の積層型熱
交換器は、第１４図および第１５図に示された如き一般
的構造を備えている。

第１４図は冷媒蒸発器としての熱交換器の正面図、第１
５図はその部分拡大縦断面図、第１６図は冷媒蒸気圧の
かかりかたを示し、第１７図は熱　　　　　。

交換器内における冷媒の流れ方を説明した部分断面図で
あって、Ａ１、Ａ２・・・は薄い盤状をなす偏平管群、
８１、Ｂ２・・・は偏平管Ａに設けた冷媒分配管または
集合管の挿通用孔の周辺部を膨出させて形成された冷媒
の出入用ポー１〜部、ａは相隣るボートの固着面、ｂは
相隣る偏平管Ａの下端部の接合固着細断、ｄは２分割構
造を有する偏平管Ａの衝接合体ラインである。３は偏平
管Ａ群に冷媒を配分させるための分配管、４は配分され
た冷媒を再び集合させるための集合管で、この図では３
の背後に位置する。５（６）は冷媒の分配管３にポート
部Ｂ群のそれぞれと連通されるような配置をもって設け
られた冷媒の出口または入口孔である。冷媒の分配（集
合）管３（４）は、盤状偏平管Ａ群の各々のポート部Ｂ
を貴くようにして設けられている挿通用孔ｅ　（「）を
貫通させる状態のもとに組付けられる。７と８は冷媒の
循環用配管、９は偏平管Ａ群の間隙部に取付けたコルゲ
ートフィンである。

この構造の熱交換器では、配管７から供給される冷媒は
第１７図に矢印で示されたように冷媒分配管３に流入し
、冷媒入口孔５からそれぞれ対応する位置にあるポート
部Ｂを経て偏平管Ａ内を流下し、下端に達すると管内を
縦方向に２区画に分割する仕切壁に設けた切欠部を通過
した後、上昇に転じて再びポート部Ｂに戻り、冷＊＊合
管４に設けられた冷媒出口孔６から集合管４内に流入す
る。冷媒は偏平管Ａ内を通過する間にコルゲートフィン
９を介して外気から気化の潜熱を吸収しＣ冷凍仕事を果
し、再循環のために配管８を経て冷媒圧縮機に吸入され
るように構成されている。

［発明が解決しようとる問題点］ 上述の如き従来の熱交換器は、第１５図にみられるよう
に、冷媒の分配管３または集合管４は、その両端部を除
いて偏平管群△１、Ａ２・・・、ポート部Ｂ１　、Ｂ２
・・・に設けである挿通用孔ｅまたはｆに単に括し通さ
れているに過ぎない。従って冷媒分配（集合）管３　（
４）とポート部Ｂに設けたその挿通用孔ｅまたはｆとの
間にはすき間９が存在することになる。

前述の如く、冷媒分配管３からボート部Ｂ内に吐出され
た冷媒は、第１６図に矢印（イ）ｒ：示されたように気
化に伴う蒸気圧をポート部Ｂの内壁面に対して及ぼすの
で、ポート部Ｂは膨張作用力を受けることになり、その
結果として、第１には２分割構造を有する偏平管Ａの接
合固着面ｄを引き剥がす力Ｆが、また第２には分配管３
の挿通用孔ｅの口径を拡張させて口縁部に亀裂を生じさ
せる力Ｇが発生する。そして支間距離が長く中間に補強
手段を施し難いこの種の構造の熱交換器は、偏平管へを
構成するアルミニウムなどの金屈板材の厚みを増すこと
によって耐圧強度の向上を図る他なかった。

さらにこの種の熱交換器では、冷媒の流路は冷媒分配管
３に設けた冷媒入口孔５群からそれぞれポート部Ｂを経
て各偏平管Ａ１、Ａ２・・・内に流入し、管内の一方の
区画内を流下した後、他方の区画内を上昇して冷ｔｓ集
合管４に設けられた出口孔６に吸入されるように構成さ
れているにもかかわらず、冷媒の分配（集合）管と偏平
管Δの挿通用孔ｅ（ｆ）との間にはすき間りが存在する
ために、このような各偏平管ごとに独立した流路を確保
することができず、分配管３の上流側に位置する偏平管
Ａ１のポート内に一旦流入した冷媒が管内に流下せず、
第１７図矢印（ロ）で示されたように、下流側の偏平管
Ａ２のポート内に短絡的に流入してしまい、冷媒分配管
３による各ポート部Ｂ１、Ｂ２・・・への均等分配機能
がそこなわれる不都合が伴った。

本発明は、偏平管Ａのポート部Ｂの耐圧強度を充分に高
められて偏平管材料の肉厚が薄くて足りると共に、冷媒
分配管３による冷媒配分機能を充分に確保することので
きる熱交換器を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段１ 上記の目的を達成するために本発明の熱交換器は、偏平
方向に２分割可能であり、該偏平面に伝熱媒体の分配管
または集合管の挿通用孔を設けると共に、絞孔の周辺部
を膨出させて伝熱媒体の出入用ボート部を形成させてな
る盤状偏平管群を積層合体し、前記挿通用孔群に挿通さ
せる如くに前記分配管または集合管を組付けた構造を有
する積層型熱交換器において、前記挿通用孔の周縁にフ
ランジ状部が設けられており、月つ該フランジ状部が前
記分配管または集合管に固着された構成を採用した。

［作用］ 上記の如き構造を備えた本発明の熱交換器は、伝熱媒体
の分配（集合）管の挿通用孔の周縁にフランジ状部を設
けることによって、またこのフランジ状部の良さ分だけ
伝熱媒体の出入ボート部の厚さ、従ってボート部の容積
が縮少されることによって、伝熱媒体が呈する圧力に対
するポート部の耐圧強度を高めさせる。

そしてフランジ状部を伝熱媒体の分配（集合）管の外周
面に固着させることによって耐圧強度がさらに大幅に向
上されると共に、偏平管群の相互間を伝熱媒体が短絡的
に流れて分配管の機能が減殺されることを防止する。

し実施例］ 以下に本発明の熱交換器を付図に基づいて具体的に説明
する。

第１図ないし第６図は自動車用空気調和装置のエバポレ
ータどしての本発明による熱交換器の構造説明図であっ
て、エバポレータは、アルミニウム板などからなる２枚
のコアプレート１と２を、例えていえば極め−Ｃ偏平な
゛最中の皮″状に対向しＣ貼り合せ、上端部に冷媒の出
入用ボート部Ｂ　　　゛を設けた偏平管Ａ群を積層合体
させてなる本体と、積層合体されているポート部Ｂを通
し貫くようにして組込まれており、各ポート部Ｂに冷媒
を分配し、各偏平管Ａ内を一巡した冷媒を回収し、集合
さけるための冷媒分配管３と冷媒集合管４、およびこれ
ら両管に接続された冷媒供給配管７および排出配管８並
びに相隣る偏平管Ａの間隙部に嵌め込ませた伝熱面積増
大用のコルゲートフィン９を主要構成要素として成り立
っている。１５は補強用の側壁板である。

偏平管Ａは第３図および第４図に示されたように、例え
ば厚さが０．４ｕ−０，８ｍｍの材質Ａ　３００３のア
ルミニウム板の両表面に板厚比で約１０％のろう材Ａ　
４００４を溶融メッキ法などによってあらかじめクラッ
ドさせであるコアプレート１と２とを、それぞれ極く偏
平な゛最中の皮″状にプレス成形したものをろう付は法
によって貼り合せることによって形作られている。両コ
アプレート１と２にはその上端部に外側向きの膨出部１
ａと２ａが設けられ、両膨出部１ａ、２ａの内側空間が
偏平管Ａ内への冷媒出入用ボート部Ｂとして機能する。

また両タンクプレート１と２にはそれぞれ偏平管Ａ内空
間を２つの区画室に分割するための上下方向の仕切壁１
ｂ１２ｂが設けられ、仕切壁１ｂ、　２ｂの下端部が欠
如していることによって両１８画室１１とｉの連通路ｊ
が形成されている。そして区画室りの上部に位置する分
配管３には冷媒供給スリット３ａが、また区画室ｉの［
：部に位置する集合管４には冷媒排出スリット４ａが設
けであるので、スリン１−３８から流入した冷媒は区画
室りを流下し、その下端部に到って連通路ｊを通過した
後、上昇に転じてスリット４ａに達する冷媒流路が形成
されることになる。コアプレート１と２にはそれぞれ冷
媒の流路の細分化用と、偏平管Ａの補強のための多数の
打出しリブ１ｃおよび２Ｃが設けられており、２枚のコ
アプレー１−１と２が貼り合された時、両プレートのリ
ブ１ｃと２０および仕切壁１ｂと２ｂとは当接されてろ
う付は接合される。なお、斜方向に配向されているリブ
１ｃと２０は、その斜向方向を反対向きにすることに、
よって両リブはＸ字型に交叉した状態のちとに衝接され
るので偏平管Ａの構造強度が高められる。１ｄ、２ｄは
コアプレート１および２の下端縁部を直角に折り曲げて
形成されたヒレ状部であって、相隣る偏平管への下端縁
部の連結合体用部材として機能する。１は相隣る偏平管
Ａのヒレ状部の当接面、ｄはコアプレート１および２の
それぞれの周縁部を繞る両者のろう付は合体用接合面で
ある。

偏平管への冷媒出入口ポート部Ｂの両側面にはそれぞれ
冷媒分配管３と冷媒集合管４の挿通用孔１０および１１
が穿たれており、それぞれの孔の周縁にはボート部Ｂの
側面に対して直角をなして外向きに伸びるフランジ状部
１２（１３）が形成されている。

冷媒分配管３および冷媒集合管４は、偏平管Ａ１、Ａ２
・・・のポート部Ｂ１　、Ｂ２　川の積層合体層を、第
１図および第２図に示された如く、貫通した状態のもと
にボート部Ｂ群にそれぞれ設けられているフランジ状部
１２および１３に嵌合され、ろう付は接合法によって固
着されている。冷媒分配管３と集合管４には、各々独立
した冷媒流路を内蔵する各偏平管Ａに冷媒を供給するた
めのスリット３ａと冷媒排出用のスリット４ａとがそれ
ぞれポート部Ｂ１　、Ｂ２・・・内に向けて開口するよ
うに一定間隔をもって第５図に示されたように設けられ
ている。

エバポレータへの冷媒の供給配管７または排出配管８の
取付手段を例示した第６図において、２゜は冷媒供給配
管７または排出配管８の取付用の金属製継手部材であっ
て、角筒状の本体部分２１に両開口端の栓体２２と２３
をろう付けして作られている。

この継手部材２０には冷媒配管７または８の嵌合用孔２
４と、冷媒分配管３または冷媒集合管４の管端部を嵌合
させるための孔２５が設けられている。７ａは管端部の
外径を嵌合用孔２４の口径に合致させるための絞り加工
部である。継手部材２０と冷媒配管７または８および冷
媒分配管３または冷媒集合管４とはろう付は接合によっ
て気密に合体される。

上記のような構造を備えたエバポレータの組立方法は、
従来のそれと異る所はなく、あらかじめろう材がクラッ
ドされているコアプレート１と２および冷媒分配管３と
集合管４並びにろう材がクラッドされていないコルゲー
トフィン９を第１図および第２図に示された状態に仮組
立し、治具によって固定させたうえ、ろう付は炉に通人
させることによって組立が完了する。

第７図はエバポレータの外観斜視図であり、第８図はエ
バポレータの内部での冷媒の流路を模式的に説明した図
であり、２７と２８は配管用ジヨイントである。ｋは各
偏平管Ａ内における冷媒の流れ方を示した流線である。

つぎに本発明による熱交換器の作動上の特徴を、その部
分的縦断面図としての第９図および従来の構造の熱交換
器の部分的Ｉ１１断面図としての第１６図を参照しなが
ら説明する。冷媒供給配管７から冷媒分配管３内に送り
込まれた液相冷媒は分配管３に一定間隔をもって設けら
れている冷媒供給用スリット３ａから各偏平管Ａの冷媒
出入用ボート部Ｂに吐出され、外気熱を吸収することに
よって気化膨張が始まるので、ボート部Ｂの内壁面に対
して図の矢印で示されたように蒸気圧が及ぼされ、既述
の如く、２分割構造を有する偏平管へのろう付は接合面
ｄを引き剥がそうとする力１：と、ボート部Ｂの両側面
の冷媒分配管および集合管の挿通用孔１０および１１の
ロイネを拡張させＣ口縁部に亀裂を生じさせるような作
用力Ｇが発生する。しかし従来の構造の熱交換器の部分
断面図としての第１６図と対比すれば明らかなように、
ポート部Ｂはその両側面にフランジ状部１２と１３を設
けた分だけボート部Ｂの厚み（（ＩＱ平方向の巾）が狭
められるので、ボートの内容積が相当程度縮少されるこ
とによってポート部Ｂが内圧によって変形される度合が
著しく少なくなり、従って接合面ｄに及ぼされる剥離作
用力が大幅に低減される。この実施例ではボート部Ｂの
フランジ状部を含めた厚みを１３．６ｍｍ、フランジ状
部１２および１３の長さをそれぞれ３．０１ｎｌＩ＋に
設定した。そしてフランジ状部１２と１３は冷媒分配管
３に密に嵌合させてろう付は固着されているので、ボー
ト部Ｂが内圧によって膨張し、変形させられる度合いは
さらに格段に減少することになる。

ポート部Ｂと冷媒分配管３または集合管４とがろう付け
によって固着合体されたことによって、従来のエバポレ
ータに存在した、相隣る偏平管Ａの各ボート部Ｂを空間
的に短絡させる間隙９が消滅するので、この間隙９のた
めに冷媒分配管３の分配機能が低下するという従来の構
造のエバポレ−タの別の難点も同時に解消される。

第１０図ないし第１２図に偏平管Ａのポート部Ｂの両側
面に設けるフランジ状部の別の形状事例をそれぞれ示し
た。第１０図のフランジ状部３０および３１にはその先
端面に外周側向きの折り返し部３０ａおよび３１ａが設
けられているので、フランジ状部がポート部Ｂの内圧に
よってその口径を拡張させられるのに耐える抵抗力を増
大させることができるし、エバポレータの構造強度の向
上にも寄与する。

第１１図に示されたフランジ状部３２および３３は相隣
る偏平管Ａの各ポート部に設けられたフランジ状部が互
いに重なり合った状態のもとにろう付けされるように構
成されているので、前記の実施例と同様な効果が得られ
る。

第１２図の実施例のフランジ状部３４および３５は、第
１１図に示されたフランジ状部３２に設けたフランジ状
部の重ね合せ用膨出部が省略されている。

また第１３図に示された実施例では、偏平管Ａのポート
部Ｂの内容積を極端に小さくして耐圧強度を高めるため
に、両フランジ状部３６および３７のボートの各−半部
の接合固着面ｄとが直線で結ばれるようなボート部形状
が与えられている。

［発明の効果］ 本発明による熱交換器は次のような効果を奏する。

イ）各偏平管のポート部の両側面の冷媒分配（集合）管
の挿通用孔の口縁部にフランジ状部を設けたことによっ
て、ポート部の厚さが減少した部だけボート内容積が縮
少され、冷媒蒸気圧に対するポート部の耐圧強度を著し
く向上させられる。

そして相隣る偏平管の間隙中は不変であるので、コルゲ
ートフィンの表面積も不変に保たれる。

口）面記イ）の効果によって偏平管を構成するコアプレ
ートの肉厚を節減することができ、材料費と重要の低減
が図られる。

ハ）ポート部のフランジ状部を冷媒分配（集合）管に気
密的にろう付けして両者を固着させたので、ポート部の
構造強度（耐変形性）はさらに飛躍的に向上させられる
。

二ン前記ハ）の処置を講じたことによって、従来の熱交
換器にみられた如き、ポー１一部の両側面の冷媒分配（
集合）管の挿通用孔と挿通配管との間のすき間が存在し
な（なるので、相隣るポート部間の短絡的冷媒流は生ぜ
ず、冷媒を各ポート部に均等に分配でき、熱交換性能が
向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１３図は本発明による熱交換器の実施例
図であって、第１図は正面図、第２図は第１図の部分拡
大縦断面図、第３図および第４図は偏平管を構成する２
枚のタンクプレートの内の一方の側断面図と平面図、第
５図は冷媒分配〈集合）管の側面図と横断面図、第６図
は熱交Ｓ！器への冷媒配管の取付方法を説明した斜視図
、第７図は熱交換器の外観斜視図、第８図は熱交換器の
内部での冷媒の流路を示した模式的説明図、第９図はポ
ート部に冷媒の蒸気圧が及ぼされる状況を説明した図、
第１０図ないし第１２図はポート部に形成されるフラン
ジ状部の別の形状をそれぞれ例示したポート部近傍の縦
断面図、第１３図はポート部の形状の別の事例を示した
ボート部近傍の縦断面図、第１４図ないし第１７図は従
来の熱交換器としてのエバポレータに関する図面であっ
て、第１４図は正面図、第１５図は第１４図の部分拡大
縦断面図、第１６図はポート部に冷媒蒸気圧が及ぼされ
る状況の説明図、第１７図は冷媒分配管から各偏平管の
ポート部に冷媒が流入する状況を示した説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）偏平方向に２分割可能であり、該偏平面に伝熱媒体
   の分配管または集合管の挿通用孔を設けると共に、該孔
   の周辺部を膨出させて伝熱媒体の出入用ポート部を形成
   させてなる盤状偏平管群を積層合体し、前記挿通用孔群
   に挿通させる如くに前記分配管または集合管を組付けた
   構造を有する積層型熱交換器において、 前記挿通用孔の周縁にフランジ状部が設けられており、
   且つ該フランジ状部が前記分配管または集合管に固着さ
   れていることを特徴とする熱交換器。