JP2000356492A - 積層型熱交換器 - Google Patents

積層型熱交換器

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一男 石井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 積層型熱交換器における冷媒の出入口タンク
部の耐圧性を向上させる。 【解決手段】 偏平チューブ1の上部に形成されている
冷媒の出入口タンク部3における入口部6及び出口部7
をともに上半部分が楕円形をなすものとし、下半分が長
円形をなすものとすると共に、各部6,7の連通孔8も
上半部分を楕円形とし、下半分を長円形とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空調機用の積層型熱交
換器に関し、詳しくは耐圧性を向上させたものに係る。
【0002】
【従来の技術】空調機に使われる積層型熱交換器の一例
を図8,9に示す。図8には熱交換器全体の側面を示し
てあり、図9にはその一部の拡大断面を示してある。図
8において、51は偏平チューブであり、これはプレス
成形された2枚のプレート52を突合せて形成される。
偏平チューブ51の一端部(図中、上端部)には出入口
タンク部53が形成されている。
【0003】多数の偏平チューブ51とコルゲートフィ
ン54が交互に積層され、出入口タンク部53が連結さ
れて積層型熱交換器(エバポレータ)55が構成され
る。両端に位置する偏平チューブ51aの外方側はエン
ドプレート56となり、出入口タンク部53におけるエ
ンドプレート56には流通孔57が設けられる。一方の
流通孔57は流体としての冷媒の導入配管58に連結さ
れ、他方の流通孔は冷媒の排出配管59に連結されてい
る。導入配管58及び排出配管59はサイドプレート6
0で固定され、サイドプレート60とエンドプレート5
6の間にはコルゲートフィン54が設けられている。出
入口タンク部53は、偏平チューブ51の板幅方向に入
口部61と出口部62とに仕切られ、エバポレータ55
を構成した際隣接する出入口タンク部53は入口部61
同士及び出口部62同士が連通孔63によって連通され
ている。
【0004】上記のようなエバポレータ55においても
小型化が計画され、その一手段として出入口タンク部5
3を偏平化することがなされている。つまり、出入口タ
ンク部53及び連通孔63を幅方向に細長い長円形とす
ることがなされているのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
エバポレータ55は、積層された状態でろう付けされる
ことにより一体化される。つまり偏平チューブ51とコ
ルゲートフィン54、出入口タンク部53同士がろう付
けされるのである。偏平チューブ51とコルゲートフィ
ン54とは各接触点でろう付けされ、偏平チューブ51
を構成するプレート52同士はその縁部等の合せ目及び
内部に突設されたリブ64同士の接触部でもろう付けさ
れる。
【0006】このろう付けにより、出入口タンク部53
同士に比べ、偏平チューブ51とコルゲートフィン54
との結合部分であるコア部の方がろう付け点が多いこと
から高強度となる。したがって、冷媒を通すことにより
圧力がかかった場合、出入口タンク部53の強度が低い
ことから、この部分が大きく広がり、エバポレータ55
全体が扇形に変形してしまうおそれがあった。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明では、一端に流体の出入口タンク部を成形すると
共に同出入口タンク部間に流体流路を成形してなるプレ
ス成形プレートを2枚突合せて偏平チューブを形成し、
同チューブを多数積層して構成される積層型熱交換器に
おいて、前記出入口タンク部のうち出口側タンク部の形
状を上半分を楕円形、下半分を長円形とすると共に、同
出口タンク部に上側半分を楕円形、下側半分を長円形に
した連通孔を設けたことを特徴とする。
【0008】上記構造の積層型熱交換器においては、出
口側タンク部の形状を上半分を楕円形、下半分を長円形
とすると共に、同出口タンク部に上側半分を楕円形、下
側半分を長円形にした連通孔を設けたので、強度の向上
が図れる。また、上下方向の小型化も維持できる。更
に、出口側が、蒸発したガス冷媒の冷媒通路となった場
合でも、連通孔の開口面積を大きくすることができるた
め、圧損の低減を図ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る積層型熱交換
器の一実施形態例を図面に基づき説明する。図1には一
実施形態例に係るエバポレータにおける偏平チューブの
分解斜視を示してあり、図2には偏平チューブを構成す
るプレートの正面、図3には偏平チューブの上部の詳細
を、図4には偏平チューブの横断面を示してある。
【0010】偏平チューブ1はプレス成形された二枚の
プレート2を突き合わせて形成される。偏平チューブ1
の一端部(図中の上端部)には出入口タンク部3が形成
されている。図5,図6に示すように、偏平チューブ1
とコルゲートフィン4が交互に積層され、出入口タンク
部3が連結されて、エバポレータ5が構成される。
【0011】出入口タンク部3は、偏平チューブ1の板
幅方向に入口部6と出口部7とに仕切られ、エバポレー
タ5を構成した際、隣接する出入口タンク部3は入口部
6及び出口部7同士が連通孔8によって連通される。こ
の出入口タンク部3の入口部6及び出口部7は、図3に
詳細に示されているように、板幅方向に細長く偏平な形
状をしており、下半部6a,7aは長円形をなし、上半
部6b,7bのみが楕円形状をなしている。なお、プレ
ート2において、入口部6もしくは出口部7を形成する
ため、一方の連通孔8は貫通孔となっており、もう一方
の連通孔8の縁にはフランジ部8aが形成されている。
このフランジ部8aは隣り合わせられる他の偏平チュー
ブ1のプレート2の連通孔8に挿入されるようになって
いる。
【0012】プレート2の内空部は中央部の上下方向に
延びる仕切壁9によって2つの室10,11に仕切られ
ている。仕切壁9は下端部が欠如され、プレート2の下
端は流体としての冷媒をUターンさせるUターン部12
となっている。2枚のプレート2を突き合わせること
で、仕切壁9によって、出入口タンク部3が入口部6と
出口部7とに仕切られると共に、入口部6に連続する室
10と出口部7に連続する室11とに仕切られる。更
に、室10と室11とはUターン部12で連通され、室
10,11及びUターン部12で流体通路13が形成さ
れている。
【0013】流体通路13の室10,11の部分(直線
部分)には波形インナフィン14,15が挿入されてい
る。図4に示すように、波形インナフィン14,15に
は、室10,11の長さ方向(上下方向)に沿う流路1
6,17が複数分離して区画形成されるように、長さ方
向に沿った波形14a,15aが複数形成されている。
【0014】流体通路13のUターン部12の部分に
は、冷媒のUターンを案内するためのU字状流路18が
複数分離して区画形成されている。U字状流路18はプ
レート2の突合わせ面にプレス成形された複数のU字状
ビード19によって形成され、U字状流路18はプレー
ト2の形状に沿ったU字形となっている。
【0015】室10,11間で冷媒が流れる場合、偏平
チューブ1の幅方向外側の流路16,17を流れる冷媒
は、Uターン部12の外側のU字状流路18を流れる。
また、偏平チューブ1の幅方向内側の流路16,17を
流れる冷媒は、Uターン部12の内側のU字状流路18
を流れる。つまり、偏平チューブ1内の冷媒は、内側か
ら内側、外側から外側を通って流体通路13を流れる。
【0016】上述した偏平チューブ1では、入口部6か
ら流入した流体としての冷媒は、波形インナフィン14
で区画された流路16を通ってUターン部12に導か
れ、U字状ビード19で区画されたU字状流路18でU
ターンされ、波形インナフィン15で区画された流路1
7を通って出口部7まで流れる。なお、エバポレータ5
の一端部には、エンドプレート20を介してヘッダ21
が設けられ、このヘッダ21に冷媒の導入配管22が連
結され、他端側にも同様にエンドプレート23を介して
ヘッダ24が設けられ、ここに冷媒の排出配管25が連
結される。
【0017】偏平チューブ1内を流れる冷媒は、区画さ
れた流路16,17及びU字状流路18を流れるので、
流体通路13の内側から内側、外側から外側を冷媒が流
れ、Uターン部12での遠心力に伴なう気液二相流冷媒
の分離がU字状流路18内だけとなり、二相流冷媒の気
液それぞれの分配量の分布が小さくなる。また、Uター
ン部12のU字状流路18はプレート2の形状に沿った
U字形となっているので、冷媒の流れに澱みが生じるこ
とがなくなる。このため、冷媒の気液分配量の分布が小
さくなって偏りによる熱効率の低下が生じにくくなると
共に、冷媒の流れに澱みが生じて熱交換量が不均一にな
ることがなくなる。
【0018】上記構造のエバポレータ5においては、出
入口タンク部3が偏平となっているので、高さ方向の寸
法を縮減でき、しかも上半分を楕円形としてあるので、
強度的にもすぐれたものとなり、所望の繰り返し強度、
耐圧強度が得られる。なお、楕円形とするのは上半分の
みでよい。強度的に上半分で十分であり、また有効面積
を確保するためでもある。
【0019】上記実施形態例では、対象としている熱交
換器として偏平チューブ1内にインナフィン14,15
を挿入したものをあげているが、本発明の対象となる熱
交換器はこれに限らず、図9に示したように内面にリブ
を設けたものなどにも適用できる。更に、チューブ1内
をビードにより複数に縦に分割したもの、その他形式を
問わず積層型熱交換器に適用できる。
【0020】上述した積層型熱交換器は、出入口タンク
部の上半分のみを楕円形とし、下半分を長円形にすると
共に、同出入口タンク部にそれぞれ上側半分を楕円形、
下側半分を長円形にした連通孔を設けたので、冷媒流路
の大きな減少を伴わずに強度を上げることができ、繰り
返し加圧強度、耐圧強度が向上する。また、積層方向だ
けでなく、このように周方向の強度も高めることにより
熱交換器全体の耐圧強度が向上する。
【0021】
【発明の効果】本発明の積層型熱交換器によれば、出口
側タンク部の形状を上半分を楕円形、下半分を長円形と
すると共に、同出口タンク部に上側半分を楕円形、下側
半分を長円形にした連通孔を設けたので、強度の向上が
図れる。また、上下方向の小型化も維持できる。更に、
蒸発器のように、出口側が、蒸発したガス冷媒の冷媒通
路となった場合でも、連通孔の開口面積を大きくするこ
とができるため、圧損の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例に係る積層型熱交換器に
おける偏平チューブの分解斜視図である。
【図2】偏平チューブを構成するプレートの正面図であ
る。
【図3】プレートの上部の拡大図である。
【図4】偏平チューブの横断面図である。
【図5】一実施例に係る熱交換器の正面図である。
【図6】図5の平面図である。
【図7】一実施形態例における熱交換器の出入口タンク
部の平面に沿う断面図である。
【図8】従来の積層型熱交換器の一例の正面図である。
【図9】図8に示した熱交換器の一部の拡大断面図であ
る。
【符号の説明】
1 偏平チューブ 2 プレート 3 出入口タンク部 4 コルゲートフィン 5 エバポレータ 6 入口部 7 出口部 8 連通孔 6a 入口部の楕円形の上半部 7a 出口部の楕円形の上半部 9 仕切壁 12 Uターン部 22 導入配管 25 排出配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 実 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道1番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端に流体の出入口タンク部を成形する
    と共に同出入口タンク部間に流体流路を成形してなるプ
    レス成形プレートを2枚突合せて偏平チューブを形成
    し、同チューブを多数積層して構成される積層型熱交換
    器において、前記出入口タンク部のうち出口側タンク部
    の形状を上半分を楕円形、下半分を長円形とすると共
    に、同出口タンク部に上側半分を楕円形、下側半分を長
    円形にした連通孔を設けたことを特徴とする積層型熱交
    換器。
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WO2004048876A1 (ja) * 2002-11-26 2004-06-10 Daikin Industries, Ltd. 対空気用熱交換器及び冷凍装置

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