JPS63271099A - 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 この発明は、自動車用凝縮器やルームエアコン用凝縮器
等に用いられる熱交換器に関する。

従来の技術 例えば上記のような用途に用いられる凝縮器用熱交換器
としては、従来より、ハーモニカチューブと称されるよ
うな多孔押出偏平チューブを蛇行状に曲げ、その平行部
間にフィンを配置してコアを構成したいわゆるサーペン
タイン型熱交換器が用いられていた。ところがかかるサ
ーペンタイン型熱交換器では、熱交換媒体通路が１本の
偏平押出チューブにより形成されているため通路面積を
大きく確保できないこと、押出チューブを蛇行状に曲成
してなるものであるから、曲げ部の曲率半径を一定以上
小さくできないためチューブピッチを小さくできず、こ
のためチューブの平行部間に介在されるフィン数が少な
いものとなってフィン効率が悪いこと、等の理由から熱
交換効率の向上に限界があった。

そこでサーペンタイン型に代わる熱交換器として、偏平
チューブとコルゲートフィンとを交互装置に積層して、
チューブの両端を中空ヘッダーに連結した熱交換器か提
案されている。この熱交換器によれば、チューブピッチ
を自由に選択できるので、冷媒通路断面積を大きく確保
でき、また各チューブ間に介装されるフィンの本数も増
加でき小型で熱交換効率に優れたものとなすことができ
る。

ところで、かかる熱交換器において、サーペンタイン型
のものと同様に熱交換媒体を蛇行状に流通させるために
、例えば第１０図に説明的に示すように、仕切板（２５
）　　（２Ｂ）を設けて一方または両方のヘッダー（２
３）　　（２４）の内部を複数の仕切室に分割し、もっ
てチューブ（２１）によって構成される熱交換媒体通路
を蛇行通路に形成せしめたものとなされる場合がある。

しかしながらこのような熱交換器では、次のような欠点
があった。

発明が解決しようとする問題点 即ち、第１０図において、冷媒入口管（２７）から左ヘ
ッダー（２３）に流入した冷媒は、２つの＝　３− 仕切板（２５）　　（２Ｂ）とにより形成される入口側
通路群（Ａ）、中間通路群（Ｂ）、出口側通路群（Ｃ）
を順次蛇行しつつ流通し、冷媒出口管（２８）から流出
する。そして前記通路群を流通する間に熱交換を行い凝
縮するが、入口側通路群（Ａ）にて凝縮液化した冷媒は
仕切板（２６）の上方の仕切空間に溜まり続ける。こう
して仕切空間に溜まった冷媒凝縮液（２９）が、中間通
路群（Ｂ）の最下段にあるチューブの高さに達すると、
冷媒は第１１図に示すように、該チューブを通って左ヘ
ッダー（２３）へと移動し、さらに出口側通路群（Ｃ）
のチューブを通って右ヘッダー（２４）へと移動する。

このように、チューブが冷媒凝縮液により占有されると
、そのチューブによる放熱機能が低下し、熱交換効率は
著しく低下するというような欠点があった。

しかも仕切板（２６）あるいはさらに入口側の仕切板（
２５）の上方の空間には、冷媒凝縮液だけでなく冷媒の
循環サイクルを円滑に行わせるために一般に回路に添加
される潤滑油も溜まるが、該潤滑油がチューブに溢れる
とその粘性によりチューブ内面に停溜し、管路抵抗が増
大して益々熱交換性能の低下を招くというような欠点も
あった。特に潤滑油のチューブ内面への停溜は、チュー
ブ内面に熱交換効率向上のために溝付加工が施されたも
のであるときに著しいものであった。

また」二記潤滑油の欠点は、凝縮器だけでなく蒸発器等
信の熱交換器においても同様に生ずるものであった。

この発明は、上記背景のもとになされたものであって、
冷媒凝縮液や潤滑油の仕切板付近での滞留に起因する熱
交換機能の低下を解消しうる熱交換器の提供を目的とす
るものである。

問題点を解決するだめの手段 上記目的においてこの発明は、ヘッダーの内面に、冷媒
凝縮液や潤滑油を仕切板で仕切られた反対側の仕切空間
へと通過させる液体通過溝を設けたことを特徴とするも
のである。

即ちこの発明は、所定長さのチューブとコルゲートフィ
ンとが交互配置に積層されるとともに、各チューブの両
端が１対の中空ヘッダーに連結され、かつ少なくとも一
方のヘッダーの内部に、熱交換媒体を蛇行状に流通させ
る仕切板が設けられた熱交換器であって、前記ヘッダー
の内面には、ヘッダーの長さ方向に沿って、仕切板両側
の仕切空間相互を連通ずる状態に液体通過溝が設けられ
てなることを特徴とする熱交換器を要旨とするものであ
る。

実施例 次にこの発明の構成を、アルミニウム製の凝縮器用熱交
換器に適用した実施例に基いて説明する。

第１図〜第６図において、（１）は水平状態で上下方向
に配置された複数のアルミニウム製チューブ、（２）は
その隣接するチューブ（１）（１）間に介在されたアル
ミニウム製のコルゲートフィンである。チューブ（１）
はアルミニウム材による偏平状の押出型材をもって構成
されたものである。このチューブ（１）はいわゆ−６＝ るハモニカチューブと称されるような多孔型のものを用
いても良い。また押出型材によらず電縫管を用いても良
い。コルゲートフィン（２）はチューブ（１）とほぼ同
じ幅を有し、ろう付によりチューブに接合されている。

コルゲートフィン（２）は、望ましくはルーバーを切り
起したものを用いるのが良い。

（３）（４）は左右のヘッダーである。これらのヘッダ
ー（３）（４）は、各１本の断面円形のアルミニウム製
中空押出型祠をもって形成されたものである。各ヘッダ
ーには第６図に示すように、長さ方向に沿って間隔的に
チューブ挿入孔（５）が穿設されるとともに、鎖孔に各
チューブ（１）の両端が挿入され、かつろう付により強
固に接合連結されている。さらに左ヘッダ＝（３）には
その上端に冷媒入口管（６）が連結されるとともに同下
端には蓋片（７）が取着され、また右ヘッダー（４）に
はその下端に冷媒出口管（８）が連結されるとともに同
上端には蓋片（９）が取着されている。さらに左ヘッダ
ー（３）には、中央部よりやや上の位置に１個のアルミ
ニウム製仕切板（１０）が設けられ、ヘッダー内が上部
仕切室（３ａ）と下部仕切室（３ｂ）とに仕切られる一
方、右ヘッダー（４）の下端から全長の１／３程度の位
置にも１個のアルミニウム製仕切板（１１）が設けられ
、ヘッダー（４）内が上部仕切室（４ａ）と下部仕切室
（４ｂ）とに仕切られている。かかる仕切板（１０）（
１１）の設置により、チューブ（１）群によって構成さ
れる全冷媒通路は、入口側通路群（Ａ）と、出口側通路
群（Ｃ）と、それらの中間に位置する中間通路群（Ｂ）
との３つの通路群に分けられ、冷媒入口管（６）から左
ヘッダー（３）に流入した冷媒は順次各通路群をめぐっ
て蛇行状に流通し、冷媒出口管（８）から流出するもの
となされている。なお、第２図に示す（１３）（１４）
は最外側のコルゲートフィン（２）の外側に配置された
上下のサイドプレートである。

ところで、右ヘッダー（４）には、その内面全体に、ヘ
ッダーの長さ方向に沿う断面三角形の多数の液体通過溝
（１５）が形成されており、仕切板（１］）は隣接する
液体通過溝間に形成された突部頂面（１５ａ）において
ヘッダー（４）に接合されている。従って液体通過溝（
１５）により、仕切板（１１）で仕切られた右ヘッダー
（４）の上下仕切室（４ａ）　　（４ｂ）は相互に連通
状態となされている。ここで上記液体通過溝（１５）は
、仕切板（１１）の上方において右ヘッダー（４）の上
部仕切室（４ａ）に溜まる冷媒凝縮液（１６）や潤滑油
を、下部仕切室（４ｂ）に導出させるために設けられる
ものである。而して、液体通過溝（１５）の溝寸法が大
きいと凝縮液や潤滑油のみならず、未だ凝縮していない
ガス状冷媒も下部仕切室（４ｂ）へと流通して熱交換効
率が低下することから、仕切板（１１）の上方にある程
度の量の凝縮液や潤滑油を貯溜せしめつつこれを徐々に
下部仕切室（４ｂ）へと落下せしめるべく、液体通過溝
（１５）はその深さを０゜５〜１　ｍｒｎ程度の範囲で
冷媒凝縮量との兼合いで決定するのが良い。また溝の形
状は断面三角形に限られることなく、第８図に示す断面
方形の溝（１５−）や第９図に示す断面半円状の溝（１
５″）としても良い。かかる液体通過溝（１５）の成形
は、溝付押出パイプに押出すことにより行うのが作業性
等の点で好ましいが、板材に溝付き加工を施したのちこ
れをパイプ状にフォーミングした電縫管によるものとし
ても良い。−力任切板（１１）は、その中央部（ＩＬａ
）が冷媒流入側つまり上部仕切室（４ａ）側に向かって
周辺部（ｌｌｂ　）に対し突出した逆捕鉢状に形成され
ており、該仕切板（１１）の上方に溜まる冷媒凝縮液を
、可及的に液体通過溝（１５）方向へと集合させて該溝
へ効果的に送り込み得るものとなされている。なお仕切
板（１０）　　（１１）とヘッダー（３）（４）との接
合は、ヘッダー又は仕切板にプレージングシートを用い
てのろう付や局部溶接等の金属接合によっても良く、嵌
込み等の機械的接合や接着剤による接合であっても良い
。

上記構成において、左ヘッダー（３）の上部入口管（６
）から流入した冷媒は、入口側通路群（Ａ）の各チュー
ブを通過して右ヘッダー（４）に至ったのち、反転して
中間通路群（Ｂ）の各通路を左ヘッダー（３）へと流れ
、さらに反転して出口側通路群（Ｃ）の各通路を右へラ
ダーへと流れて出口管（８）から凝縮器外へと流出する
。そして各通路群を流出する間に、チューブ（１）（１
）間に形成されたコルゲートフィン（２）を含む空気流
通間隙を第７図に矢印（Ｗ）で示す方向に流通する空気
と熱交換を行う。

而して、入口側通路群（Ａ）にて凝縮液化した冷媒（１
６）や該通路群を通過した潤滑油は、第１図に示すよう
に、右ヘッダー（４）の仕切板（１１）の上方において
上部仕切室（４ａ）に溜まるが、上下仕切室（４ａ）　
　（４ｂ）を連通ずる液体通過溝（１５）の作用により
矢印（Ｈ）で示すごとく該通過孔を通過して下部仕切室
（４ｂ）へと至り、その後さらに前記溝を伝って出口管
（８）へと流れて器外へと流出する。従って上部仕切室
（４ａ）に溜まる冷媒凝縮液（１６）や潤滑油の液面が
」二昇してついには中間通路群（Ｂ）の最下段のチュー
ブを通って左ヘッダー（３）へと流れる不都合はなくな
る。一方、未だ凝縮しないガス状の冷媒に対しては、上
部仕切室（４ａ）に溜まった凝縮液等が仕切板（１１）
の液体通過孔（１５）を閉塞する役目を果すから、ガス
状冷媒は仕切板（１１）を通過することなく矢印（ｈ）
で示すように中間通路群（Ｂ）へと流入し熱交換を行う
。

なお、以上の実施例においては、右ヘッダー（４）のみ
に液体通過溝（１５）を設けたが、左ヘッダー（３）に
も設けるものとしても良い。

また左右ヘッダーに各１個の仕切板を設けて冷媒を２回
蛇行させるいわゆる３パス方式の熱交換器を示したが、
片方のヘッダーに１個の仕切板を設けた２パス方式の熱
交換器や仕切板を３個以上設けた３パス方式以上の熱交
換器にもこの発明を同様に適用できる。

発明の詳細 な説明したように、この発明に係る熱交換器は、熱交換
媒体を蛇行状に流通させるためにヘッダー内部を仕切板
に対し、その両側の仕切空間相互を連通ずる状態にヘッ
ダーに液体通過溝を設けたから、仕切版近傍に溜まった
冷媒凝縮液や潤滑油を、該液体通過孔を介して反対側の
仕切空間へと流出させることかできる。特に溝の持つ毛
細管力により凝縮液の集中化が増進されて液の移送効率
が高まり、実に効率良く反対側の仕切空間へと流出させ
ることができる。

従って、凝縮液や潤滑油の貯溜量が増加してついには近
接のチューブを伝って他方のへラダーへと流れて、該チ
ューブが熱交換を妨げたり、冷媒の循環量が減少する不
都合を効果的に回避できるから、保有しうる性能を最大
限発揮しえて常時良好な熱交換を行いうる熱交換器とな
しうる。しかも溢れた潤滑油がチューブ内面に付着停溜
することもなくなるから管路抵抗を減少でき、益々熱交
換効率に優れた熱交換器となしうる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図はこの発明の一実施例を示すもので、第
１図は要部の縦断面図、第２図は熱交換器全体をその一
部を省略して示す正面図、第３図は同じく平面図、第４
図は第２図の■−■線断面図、第５図は右ヘッダーの一
部を示す拡大断面図、第６図はへラダー、チューブ、フ
ィンを分離しかつヘッダーの一部を切欠いて示す斜視図
、第７図は第２図の■−■線断面図、第８図は液体通過
溝の形状の変形例を示す拡大断面図、第９図は同じく変
形例を示す拡大断面図、第１０図及び第１１図は発明が
解決しようとする問題点を説明するための図で、第１０
図は熱交換器の説明的正面図、第１１図は要部の縦断面
図である。 （１）・・・チューブ、（２）・・・コルゲートフィン
、　（３）　　（４）　　（４−）　　（４）・・・ヘ
ッダー、（４ａ）・・・上部仕切室、（４ｂ）・・・下
部仕切室、（１０）　　（１１）・・・仕切板、（Ｌｌ
ａ）・・・中央部、（ｌｌｂ　）・・・周辺部、（１５
）　　（１５−）　　（１５）・・・液体通過溝、（１
６）・・・冷媒凝縮液。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　所定長さのチューブとコルゲートフィンとが交
   互配置に積層されるとともに、各チューブの両端が１対
   の中空ヘッダーに連結され、かつ少なくとも一方のヘッ
   ダーの内部に、熱交換媒体を蛇行状に流通させる仕切板
   が設けられた熱交換器であって、前記ヘッダーの内面に
   は、ヘッダーの長さ方向に沿って、仕切板両側の仕切空
   間相互を連通する状態に液体通過溝が設けられてなるこ
   とを特徴とする熱交換器。
2. （２）　仕切板は、熱交換媒体流入側の端面において、
   その中央部が周辺部に対し相対的に突出状となされてい
   る特許請求の範囲第１項記載の熱交換器。