JPS6321494A - 積層型熱交換器 - 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 本発明は自動中用空調装置のエバポレータなどとして使
用するに適した積層型熱交換器に関する。

［従来の技＃４１ 上記のエバポレータの極く一般的な構成は、伝熱媒体と
しての冷媒の熱交換用流路をなす多数涸の偏平管を、各
々の偏平管の冷媒の出口と入口とが相互に連接されるよ
うにして、且つ隣接偏平管の間に液冷Ｗ空気の通路を存
置させた状態のもとに積層合体させて成り立っている。

各偏平管は第５図にその平面形状を例示した如く、アル
ミニウム板製の浅い盆状の２枚の管プレート１Δと１Ｂ
を、向かい合わせにろう付け１ｇ合して作成されている
（管プレートの側面形状は第２図を参照のこと）、。

偏平管の内部にはその長手方向の一端部分Ｃを残して中
央部仕切壁ｂを設けることによってＵ字形の冷媒流路（
イ）を形成させ、この流路の両末端に冷媒人口１ａと出
口１ｂを設けると共に、流路のほぼ全域に〔１って、冷
媒の流れ方向に対して斜めに整列させるようにして多数
の迷路形成田リブｅを打ち出し法によって突設させてい
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の如き構造を備えた従来の積層型熱交換器は、同一
形状同一寸法の２枚の管プレート１Ａと１Ｂを貼り合わ
せることによって、相対向する位置を占めるリブ同志は
Ｘ字状につき合わされることになり、偏平管内には矢印
（イ）で示されたように冷媒の流れをジグザグ状に蛇行
させる迷路が形作られて、熱交換性能は大きく向上され
る。このことは自動車用空気調和装置に使われる熱交換
器のように、設置スペースが極く限られているために、
極力外形をコンパクトにまとめることが求められる場合
に特に重要となる。

そこで本願発明名は、この種の構造を備えた熱交換器の
うちの特にエバポレータについて、更に熱交換性能を向
上させるためのｈ法を様々に模索している過程で次のよ
うな事実に着目した。

即ち、従来のエバポレータを構成する管プレートの正面
図としての第５図を参照しながら説明すると、入口穴１
ａから気・液混在の２相状態のもとに偏平管１内に流入
した冷媒は、迷路形成用リブｅ８￥に行く丁を阻まれて
図中の矢印（イ）で示されたようにジグザグ状に蛇行し
ながら、Ｕ字形流路を進行し、Ｕターン個所に至って進
路を屈曲反転させられる。冷媒流は圧送状態にあるので
道路反転に伴って遠心力が生じ、より質量の大きい液相
冷媒はより大きい遠心作用力を受けて中央部仕切壁すか
ら遠ざかる方向に偏向させられるが、質量の小さい気相
冷媒にはさほど遠心力は作用せず、このためにＵ字形冷
媒流路の１・流側流路（図中では仕切壁すの右側）内の
、仕切壁すに接する下方の破線斜線で示した流域りは冷
却仕事に役立たない気相冷媒だけで占められる状態にも
たらされることが判明したのである。つまり冷却仕事の
行われる場としてのＵ字形冷媒流路域のうち、流域り部
分は現実にはエバポレータの熱交換仕事に全く関与して
いなかったことになる。

本願発明は上述のごとき知見に基づいてなされたもので
あって、その目的とするところは、屈曲した伝熱媒体流
路が設けられている積層型熱交換器において、熱交換仕
事に関与しない伝熱媒体のよどみ個所の発生を予防する
ための対策が講じられた偏平管を備える熱交換器を提供
するにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明による積層型熱交換
器は、内部を仕切壁で分割し、屈曲した伝熱媒体流路を
形成させ、この流路の両端に伝熱媒体の人口と出口を設
けた偏平管群をｈ’ｉ層合係合体て作成された積層型熱
交換器において、前記屈曲された伝熱媒体流路の屈曲部
１・流側流路の前記仕切壁に沿って生ずる伝熱媒体流の
よどみとなる個所を、屈曲部上流側流路に短絡さけるた
めの連通孔を前記仕切壁にｉ９ける構成を採用した。

［作用及び発明の効果］ 上記の構成を備えた積層型熱交換器は、各偏平管の入口
から管内に流入し屈曲した流路を出口に向けてたどる伝
熱媒体は、流路の屈曲個所に達して進路を反転さＵた際
に遠心作用力を受けるので、屈曲部の下流側流路には仕
切壁に沿って伝熱媒体がほとんど流通することのない°
゛よどみ′°個所が形成されようとするが、従来の同種
の１１！１層型熱交換器とはソ４なって、仕切壁にはこ
のよどみが形成される個所と、屈曲前の上流側流路を短
絡させる連通孔が設けであるので、」−流側流路を進行
する伝熱媒体の一部は、この連通孔を通ってよどみを生
じやすい個所に流入してよどみ個所は生じなくなる。

従って本発明による積層型熱交換器は、連通孔を有しな
い点を除いて同一構造同一寸法の従来の積層型熱交換器
に較べて熱交換仕事の行なわれる伝熱面積がかなり増加
し、この増加分だけ熱交換性能が向上する１゜ ［実施ＴｆＡ］ 以下に付図に示す実施例に基づいて本発明の構成を具体
的に説明する。

第１図〜第４図はいずれも一実施例熱交換器としての自
動車用空気調和装置に組込まれる冷媒蒸発器（エバポレ
ータ）を示している。

エバポレータは内部にＵ字形の冷媒流路を形成させると
共に、流路の両末端部に冷媒入口ボートＡおよび出口ボ
ートＢを設けた偏平管１を図示のように隣接園平管のボ
ート部同志を手ね合わせるようにして多数積層し、隣接
偏平管の間のボート部が存在しない部分に形成された熱
交換用空隙Ｃに１熱面積増大川の］ルゲートフィン２を
挟み込んで本体部分を構成させている。

偏平管１は、ルさ０．３〜０．８ｍｍ１材ｆ’［Ａ３０
０３のアルミニウム板などの表面にあらかじめＡ　４０
０４などのろう月をクラッドさせた素材板をプレス成形
して第１図〜第２図にそれぞれ平面図および断面図とし
て描かれた如き“最中の皮パ形状の２枚の管プレート１
Ａと１Ｂを作成し凹入側同志を対向させて重ね合わせる
ことによって形成される。

管プレートＩＡ（１Ｂ）はその長手方向（図では上下方
向）の中心先に沿ってその下端部が欠如した仕切壁すを
設けることによって、偏平管１内には１点ｗ４線矢印（
イ）で示した屈曲部Ｃを通過する冷媒流路を形成させて
いる。そしてこのＵ字形流路の一方の端部に当る個所に
おいて管プレート１Ａ（ＩＢ）に膨出個所を設けて冷媒
入口ボートΔを形成させると共に冷媒人口穴１ａを穿っ
ている。同様にして流路の他方の端部には冷媒出口穴１
ｂ８穿った冷奴出口ボートＢを形成させている。

また管プレート１Ａおよび１Ｂには多数の短小な突堤状
をなすリブｅ＋設け、両ブレー１−のりブが互いにＸ字
状をなして交差しつき合わされた状態のもとにこれら両
プレートをろう付は接合させる構造を採用することによ
って、両幅平管１の強度を高めると共に熱交換性能の向
上を図っている。

管プレートＩＡと１Ｂの各周縁部にはろう付は接合面と
してのフランジ状部ｄを設けると共に、その下端部［を
管の外側に水平に降り曲げ、さらにその先端部９を下向
きに折り曲げることによって、この折り曲げ個所に、隣
接する偏平管１群の相互間に形成される熱交換用空隙Ｃ
の間隙を所定巾に保つためのスペーサとしての機能を与
えている。

管プレート１Ａ及び１Ｂに設けたＵ字形流路形成用中央
仕切ｒｊＩ１．ｂには、第１図に例示されるように、液
相冷媒の流路から取り残されて冷媒流がよどんでしまう
可能性の高いよどみ個所りに向けて、流路のＵターン個
所をバイパスさせるようにして上流側流路Ｅから短絡的
に下流側流路Ｆに冷媒流、　　　を矢印（ロ）の如く流
すための連通孔ａが穿たれている。

連通孔ａは、管プレートＩＡ＜１１３）のプレス成形時
に仕切壁すを打ち出し加工法によって同時形成する際の
、打ら残し部分に当る。

連通孔ａを設ける個所、個数、その配置間隔、孔の大き
さと孔の方向などは、積層型熱交換器の形状寸法、伝熱
媒体の流速・７Ｍ、Ｅｌなどに如何に応じて最適値が相
異してくるので、個々の熱交換器毎に実験に基づいて決
定するのがＪ、い。

コルゲートフィン２は、極く薄いアルミニウム板をピッ
チ巾約４．０ｍ１１１の波打ち状に屈曲加工して作成さ
れており、相隣る偏平管１の間の熱交換用空隙Ｃの平面
積にほぼ等しい広さをイ１している。

エバポレータの本体を構成する積層偏平管１君Ｙのうち
、最外側位置を占める一対の偏平管は、その組成部材で
ある２枚の管プレートのうちの、外側に位置するプレー
トが本体への冷媒の導入用または排出用配管４または５
０組み付は用基盤であるジヨイントプレート１１に置き
代えられている。

そして両配管４と５の基部は配管取付は用継手６または
７にそれぞれろう付は接合されている。

配管取付は用継手にはその側壁面に冷媒出口穴または冷
媒入口穴が設【ノてあり、この穴をジヨイントプレート
１１の冷媒入口ボート形成用膨出部に穿たれている冷媒
人口穴に対向させるようにして継手６をジヨイント・プ
レート１１に当接させる。この継手６の外側からエバポ
レータの両外側端の保護板としてのりイドプレート１２
を当てがわけることによって、継手６は両ブレー１−１
１と１２の間で挟持された有様となる。

他方の配管取付（）用継手７も同様にして冷媒出口穴を
、ニジけｌζジ］インド・プレート１１に当１ｇされる
。

ａと９はそれぞれ配管４と５の先端に取り付けた管継手
である。

上述の如き構成を備えたエバポレータの組立方法を次に
説明する。

水平に据え謂かれている仮組立体圧定用治具の下部圧定
盤の上に先ずリイドブレート１２を載せ、次いで配管取
付は用継手部６とコルゲートフィン２とをそれぞれその
上に並べて載ケ′、さらにジヨイントプレート１１を載
せたうえ、管プレート１ＡをΦね合わぜることによって
、冷媒導入用配管４を組み付けた最外側偏平管１が仮組
立される。つづいて更にコルゲートフィン２、管プレー
ト１Ｂおよび管プレート１Ａの重ね合わせを反復して行
うことによって、エバポレータ本体部分の仮組立を終り
、＠後に上記と同様にして冷媒排出用配管５の取り付は
部分を組み付けることによって仮組立体を完成させる。

。 しかる後、上部圧定盤をその上に載ゼて押圧用ねじを締
め句（Ｊることによって仮組立体に適宜の圧定力を及ぼ
した状態のもとに、５８０−６００℃に保たれているろ
う付は炉内に納め、エバポレータの素材としてのアルミ
ニウム板の表面にあらかじめクラッドされているろう材
の溶融温度まで加熱し、次いで冷却させることによって
エバポレータの各構成部材のすべてが仮組立構造のもと
に互いに接合されてろう付は組立が一挙に完了する。

次に上記エバポレータの作動を第１図及び第４図を参照
しながら説明する。冷媒の導入用配管４から導入された
気・液２相状態の冷媒は、継手６を経て各偏平管１の入
口ポートＡを貞いて遊行する間に各偏平管１内に分配さ
れるようにして流入し、Ｕ字形の流路内を迷路形成用リ
ブｅに行く手を阻まれながら図示矢印（イ）の如くジグ
ザク状に流れる間に、偏平管１の両外表面に接している
熱交換用空隙Ｃ内を図示矢印（ト）の如く吹き汰けてい
る比較的高温の被空調空気から気化の潜熱を奪うことに
よって冷却仕事を果し、自身は強制液化された状態から
再び気相にもどる。

はぼ気化し尽して出口穴１ｂから出口ポートＢに排出さ
れた各偏平管の冷媒は、集合しながら継手７を経て排出
配管５をたどり、その末端に接続されている冷媒Ｊ線用
コンブレッザ（図示略）に吸入される。

ところで既に述べたように、Ｕ字形流路をたどり屈曲部
Ｃに至って進路が反転される際に遠心力を受けた冷媒は
、仕切壁すから遠ざかる方向に偏向される現象が生ずる
ことに基づいて、従来のエバポレータであれば流れのよ
どみ個所りが生ずるはずであるが、この実施例エバポレ
ータではよどみが発生するはずの個所りを屈曲部Ｃの上
流側流路Ｅに短絡的に連通させるための連通孔ａが設け
であるために、上流１ｌＩＩｌ流路を進む冷媒の一部は
、流通抵抗の大ぎくジグザク状流路（イ）をたどる間に
、流通抵抗が相対的に小さく局部的低圧域となる連通孔
ａの個所に向けて矢印（ロ）で示したように分流させら
れ、よどみ発生条件が備わった流域りに流入して、熱交
換仕事に関与しない気相冷媒だけが存在する冷媒流のよ
どみ周所は消滅する。

上記のエバポレータは、熱交換用流路内の唯１個所に仕
切壁を設けであるが、例えば並行して２個所以上に仕切
壁を設けることによってＳ字形やＷ字形などの複雑な屈
曲流路が形成されている偏平管を協えたエバポレータに
ついても、本発明による技術は適用できる。

また上記実施例では、伝熱媒体として気体と液体との混
合相からなる冷媒を用いる方法について説明されている
が、液層のみからなる伝熱媒体が屈曲した熱交換用流路
をたどらされる場合にも、屈曲部の下流側によどみ個所
は当然生じ得るので、上記のエバポレータ以外にも、こ
れと同種の構造を備えた他の様々な積層型熱交換器に対
して、本発明の技術思想を有効に活用することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は一実施例熱交換器としての自動重用空
調装置の１バボレータを示しており、第１図と第２図は
偏平管の構成要素としての管プレートの平面図とその（
ニ）−（ニ）ｒｌｆＩ面図であり、第３図と第４図はエ
バポレータの部分縦断面図と外観図である。 第５図は従来のエバポレータに用いられる管プレートの
平面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）内部を仕切壁で分割し、屈曲した伝熱媒体流路を形
   成させ、この流路の両端に伝熱媒体の入口と出口を設け
   た偏平管群を積層合体させて作成された積層型熱交換器
   において、 前記屈曲された伝熱媒体流路の屈曲部下流側流路の前記
   仕切壁に沿って生ずる伝熱媒体流のよどみとなる個所を
   、屈曲部上流側流路に短絡させるための連通孔を前記仕
   切壁に設けたことを特徴とする積層型熱交換器。 ２）前記屈曲した伝熱媒体流路は、Ｕ字形乃至コの字形
   をなしていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の積層型熱交換器。