JPS6321495A - 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］ 本発明は自ｖｊ車用空調装置の１バボレータなどとして
使用ザるに適したｖｉ層型熱交換器に関する。

［従来の技術１ 上記のエバポレータの極り一般的な構成は、伝゛熱媒体
としての冷媒の熱交換用流路をなす多ｖ１個の偏平管を
、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被冷却空気の通路
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７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１Ａと１Ｂ
を、向かい合わせにろう付は接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子方向の一端部分Ｃを残して中
央部仕切壁す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、流路のほぼ全域に口って、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
迷路形成用リブ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τ１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調装置に使われる熱交換器
のように、設置スペースが捗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。

そこで本願発明者は、この種の構造の熱交換器の熱交換
性能を更に高めざぜる方法について様々に検討を重ねた
結果、第７図の矢印（ロ）に示したように、偏平管内の
流路側壁面に沿ったリブが欠如している部分では流通抵
抗が少ないので、入口１ａから管内に流入した冷媒は、
その出口１ｂとを短絡させるようにこの部分を直進し、
またリブ内の抵抗の大きい通路から抵抗の小さいこのス
トレート部に液がかたよって、液の均一分布が阻害され
、冷媒側の性能を低下させるという事実に着目した。

偏平管内の側壁面とこの壁面に近接して設けられたリブ
の先端部との間隙中ｉは、リブを丁１ら出し成形する際
の技術的制約のために、冷媒の直進を有効に妨げるに足
る程に狭めることは不可能である。

かといって、別の従来技術としてのｕ、ｓ、ｐ。

４、４７０．４５５に量水されている第８図の偏平管の
ように、リブｅを管の内側側壁面に接合させてしまうと
、矢印（ホ）のように流れた冷媒は破線斜線域（へ）内
に停滞することになって、かえって熱交換性能の低下を
来たしてしまう。

本願発明は上述の如き知見に基づいてなされたものであ
って、その目的とする所は、偏平管内の伝熱媒体流路を
可能な限り延長させると共に、流れの滞留個所を生じさ
せなくすることによって、容積比熱交換性能がより高め
られた積層型熱交換器を提供することにある。

［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、短小な突堤状をなす迷路形成用リブ群を、伝熱媒
体の流れ方向に対して斜めに整列させて突設した浅い盆
状の２枚の管プレートを、向い合わせにろう付は接合し
て形成され、伝熱媒体の入口と出口を有する複数個の偏
平管を、隣接偏平管の出口と入口が連通されるようにし
て積層合体させて作成されるｌａ層梨型熱交換器おいて
、前記伝熱媒体の入口と出口を短絡させるようにして直
進する流れが、前記偏平管内の流路側壁面に沿って生ず
るのを阻止するための小突起部を、この側壁面に任意の
間隙をへだてて設ける構成を採用した。

［作用および発明の効果］ 上記の構成を備えた本発明によるｍＦ＋　型熱交換器は
、伝熱媒体の熱交換用流路としての各偏平管内に流入し
た伝熱媒体の大部分は、リブによって形成された迷路を
ジグザグ状にたどることによって、高い効率をもって熱
交換の役目を果たす。

そして残余の一部の伝熱媒体は、偏平管内の流路側壁面
に沿う流路をたどるが、この側壁面は従来のｖ４層型熱
交換器が流路障害のない直線状をなしているのに対して
、流れを妨げる小突起部が適宜の間隙をへだてて設けら
れているので、偏平管の内側側壁面に沿って流れようと
する伝熱媒体は、直進することなく屈折された流れとな
って熱交換能力の向上に奇与し、ここへの液冷媒のかた
よりもなくなる。

従って偏平管内の流路側壁面に小突起部が設けられてい
ない従来の積層望熱交換に比べて、よりコンパクトな外
形寸法にまとめることができる。

［実施例］ 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ｌｉｆ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へおよび出口
ボート８を設けた偏平管１を図示のように隣接偏平管の
ボート部同志を重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に伝熱面積増大用のコルゲートフィン２
を挟み込んで本体部分を構成させている。

偏平管１は、厚さ０．３〜０．８ｍｍ、材’ｌ　Ａ　３
００３のアルミニウム板などの表面にあらかじめＡ　４
００４などのろう材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
して描かれた如き形状にプレス成形して゛最中の皮″形
状の２枚の管プレート１△とＩＢ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１Ａ（１Ｂ）はその長手方向（図では上下方
向）の中心線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点鎖線矢印（イ
）で示した冷９Ｊｉ、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Ａを
形成させると共に冷媒入口穴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１ｂを穿った冷媒
出口ボートＢを形成さゼている。また管プレート１Ａお
よび１Ｂには多数の類小な突堤状をなすリブｅを設け、
両プレートのリブが互いに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１Ａ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
管の外側に水平に折り曲げ、さらにその先端部ｑ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ベーリーとしての機能を
与えている。

そしてエバポレータの主構成要素である管プレート１Ａ
と１Ｂには、第１図にみられるように偏平管１の流路側
壁面となる内側周壁面および仕切壁すの両側壁面りに、
任意の間隙この実施例ではリブｅの突設間隙と同じへだ
たりまたはその２倍のへだたりを保たせて多Ｆ！個の小
突起部ａが設けられている。

この小突起部ａは、リブｅと同様に管プレートＩＡ（１
Ｂ）のプレス成形時に一体的に形成され、その平面形状
はほぼ半円形をなしている。もつともこの形状は例えば
だ円形、三角形、四角形あるいはその他の不定形など、
要は偏平管内の流路側壁面りとこの面に隣接して設けら
れている９１０群との間に生ずる直線的な冷ｗ、ｖｌ路
の流れを妨害する障害物として働くと共に、この突起部
の存在によって冷媒の流れが停滞させられることのない
形状を備えていれば本発明目的は遂げられる。

小突起部ａの上部平坦面は、管プレート１Ａ（１Ｂ）の
周縁部の頂面つまり７ランジ状部ｄの面と同一のレベル
に１η１えることが、偏平管１のろう付は組立技術のう
えから必要になる。というのは第２図に示したように、
フランジ状部ｄの管プレート面からの高さは、リブｅお
よび仕切壁すの高さより極くわずか、図中にｈで示した
高さだけ低く設定して胃くことによって、積ｍ型熱交換
器のろう句は組立を終えた時、たとえフランジ状部ｄの
ろう付は接合が不十分であったとしても、その内側は２
枚の管プレートのリブｅおよび仕切壁ｂ同志は確実に接
触し合って完全に液密的な強固なろう付は接合が行われ
るからである。

もしこの高さ関係が逆であれば、偏平管１の周縁部は確
実に接合されるが、内部でのろう付け１妄合は不完全に
しか行われないことが充分に起こり得る。その場合に、
内部のろう付は不良個所を手直しすることは事実上不可
能であるので対して、フランジ状部ｄのろう付は不良個
所は外部から容易に補修することができるものである。

偏平管１内部でのりブ同志のろう句は接合が確実に行わ
れないと、偏平管１の耐圧強庶が著しく低下するし、管
内の迷路形成が不十分となり熱交換性能の悪化を招くこ
とにもなる。上記のｈの値は一般には０．０５〜０．１
０ｍｍの範囲内で選ぶのが適当である。

コルゲートフィン２は掻く薄いアルミニウム板をピッチ
巾約４．０ｍｍ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の熱交換用空隙Ｃの平面積にほぼ等
しい広さを有している。

エバポレータの本体を構成する積層偏平管１群のうち、
最外側位置を占める一対の偏平管は、その構成部材であ
る２枚の管プレートのうらの、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の配管４または５
の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用穴が設
けてあり、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入口穴に対向さ
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１、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サイドプレート１２を当てがわせる
ことによって、継手６は両プレート１１と１２の間で挟
持された有様となる。

他方の配管取付は用継手７も同様にして冷媒出口穴を設
けたジヨイントプレート１１に当接される１゜８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。

水平に据え置かれている仮組立体圧定用治具の下部圧定
盤の上に先ずサイドプレート１２を戟ぜ、次いで配管取
付は用継手部６と］ルゲートフィン２とをそれぞれその
上に並べて威せ、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を重ね合わせることによって、
冷媒導入用配管４を組み付けた最外［１１１１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の手ね合わせを反復
して行うことによって、１バボレ一タ本体部分の仮組立
を終り、最後に上記と同様にして冷媒抽出用配管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せて抑圧用ねじを締
め付け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Ｆ！ｉ温度まで加熱し、次いで冷却させることによっ
てエバポレーク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−４る
。

サイドプレート１２は厚さ０．６〜１　、　ｏｍｍ内外
の材ｉ　Ａ　３００３などのアルミニウム板からなり、
その内側表面にはＡ　４００４などのろうイ」けをクラ
ッド６せである。

なお第３図と第４図には、冷媒の出入口ボートＡおよび
Ｂの形状が第１および第２図のものとは幾分異なってい
るエバポレータが描かれている。

次に上記エバポレータの作動を第１図および第４図を参
照しながら説明する１、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
の入口ボートＡを員いて進行する間に、各偏平管内に分
配されて流入し、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）の如くジグジグ状
に流れる間に偏平管１０両外表面に接している熱交換用
空隙Ｃ内を図示矢印くト）の如く吹き扱警Ｊ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
冷却仕事を果たし、自身は強Ｚ１１液化された状態から
再び気相に戻る。

ほぼ気化し尽して出口穴１ｂから出口ボート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
用配管５をたどり、その末端に接続されている冷媒圧縮
用コンプレツサ（図示路）に吸入される。

ところで以に口頭に述べたように、入口穴１ａから隔平
管１内に流入した冷媒の一部は、上記の迷路部分を避け
てより流通抵抗の少ない流路側壁面りに沿う流路を直進
しようとするが、口の流路には従来の同種の積層型熱交
換とは異なって、側壁面りには小突起部ａが適宜の間隙
をへだてて突設されているために、矢印（ハ）で示した
ように、この面に沿って流れようとした冷媒は流路の内
実部方向に向けて偏向させられていまい、結局のところ
矢印（［１）で模式的に描かれた如き蛇行した流れとな
って被空調空気との接触時間が延長され、エバポレータ
全体としての熱交換能力の向上に少なからず寄与するこ
とになる。

第５図と第６図にエバポレータの他の実施例を管プレー
ト部分について示した。符号は前記実施例のエバポレー
タと共通している。

上記実施例では冷媒の入ロボートへと出口ボートＢとを
偏平管１の長手方向の一方の端にまとめた型式のエバポ
レータが示されているが、両方の端に分散させて両ボー
トを設けた型式のエバポレータについても、また偏平管
内に迷路を形成させた構造を有する他の様々な積層型熱
交換器に対しても本発明の技術思想を有効に活用できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は積層型熱交換器の一例としての自動車
用字ｉＪ！１装買に組込むためのエバポレータを示して
おり、第１図と第２図はその主構成要素としての管プレ
ートの平面図とその（ニ）−（ニ）断面図であり、第３
図と第４図はエバポレータの部分断面図と外観図である
。 第５図と第６図は、他の実施例としての１バボレータの
管プレートを示した平面図とその（ニ）−（ニ）断面図
である。 第７図は従来のエバポレータの管プレートを示した正面
図である。 第８図は従来の他のエバポレータの管プレートを示した
部分正面図である。 図中　　１・・・偏平管　ＩＡ、ＩＢ・・・管プレート
１ａ、１ｂ・・・伝熱媒体の入口と出口　ａ・・・小突
起部ｂ・・・仕切壁　ｅ・・・リブ　２・・・フィン　
４．５・・・伝熱媒体の導入および排出用配管　Ｃ・・
・熱交換用空隙　Ｄ・・・流路側壁面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）短小な突堤状をなす迷路形成用リブ群を、伝熱媒体
   の流れ方向に対して斜めに整列させて突設した浅い盆状
   の２枚の管プレートを、向い合わせにろう付け接合して
   形成され、伝熱媒体の入口と出口を有する複数個の偏平
   管を、隣接偏平管の出口と入口が連通されるようにして
   積層合体させて作成される積層型熱交換器において、 前記伝熱媒体の入口と出口を短絡させるようにして直進
   する流れが、前記偏平管内の流路側壁面に沿つて生ずる
   のを阻止するための小突起部を、この側壁面に任意の間
   隙をへだてて設けたことを特徴とする積層型熱交換器。 ２）前記偏平管の内部は、中央部に仕切壁を設けること
   によって、前記入口と出口を結ぶＵ字形の伝熱媒体流路
   が形成されており、前記小突起部はこのＵ字形流路の全
   側壁面に亘って設けられ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。 ３）前記小突起部は、ほぼ半円形の平面形状を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の積層型熱交換器。 ４）前記小突起部の上部平坦面は、前記管プレートの周
   縁部頂面と同一レベルに揃えられていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
   の積層型熱交換器。