JP2012207809A - 積層型熱交換器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 気液二相状態の冷媒を積層型熱交換器の各冷媒流路に均等にパイプ14の複数の第1媒体噴出孔15を介して供給し、そのとき、その連通孔の孔縁部を通して冷媒が積層方向に流動することを阻止する。
【解決手段】 第1枠体7の第1孔6の直径Dを各プレート3、プレート4の第1連通孔1の直径Dより大きくする。それにより、隣合う一対のプレート3、プレート4の第1連通孔1と第1枠体7の第1孔6との間にラビリンス空間16を形成し、そのラビリンス空間16の存在により、冷媒がパイプ14の軸方向に流通することを阻止する。
【選択図】 図8

Description

本発明は冷媒蒸発器のごとく、気液二相状態の冷媒通路と、被冷却用の媒体通路とが各プレート間に交互に積層された積層型熱交換器に関する。
下記特許文献1に記載された熱交換器は、多数のプレートを積層して、その積層方向に交互に気液二相状態の冷媒通路と、被冷却用の媒体通路とを積層したものであり、その一端部に冷媒連通孔が設けられ、その連通孔に有底の冷媒供給用パイプが挿通され、各冷媒流路に対向した位置に冷媒供給孔が形成されたものである。その冷媒連通孔にパイプを挿通する理由は、各冷媒流路に冷媒を均等に供給するためであり、そのパイプの各流路毎に冷媒供給孔を設けたものである。
冷媒連通孔の直径は、冷媒供給パイプの直径よりもわずかに大きくする必要がある。そのため、パイプと冷媒連通孔との間にわずかに隙間が生じ、その隙間を通じて、冷媒が冷媒パイプの軸線方向に移動して不均一な冷媒供給が行なわれるおそれがある。
そこで、その隙間を塞ぐため、特許文献1に記載の発明は、冷媒を供給したときのみ、その供給圧によりそのパイプ直径が膨張し、そのパイプの外周が孔縁部に接するようにしたものである。
特開平4−309766号公報
しかしながら、冷媒の供給圧によってパイプ直径を広げることは極めて難しく、実用性に問題があった。
そこで、本発明はパイプの外直径が連通孔の口径よりもわずかに小であっても、その隙間から冷媒がパイプの軸線方向に流通しないようにすることを課題とする。
請求項1に記載の本発明は、端部に第1連通孔(1)と第2連通孔(2)とが一対づつ配置された複数のプレート(3)(4)と、
積層される各プレート(3)(4)間に配置され、その外周に略整合する枠部(5)を有すると共に、端部の第1連通孔(1)に整合する位置に、第1孔(6)が設けられた第1枠体(7)と、
積層される各プレート(3)(4)間に配置され、その外周に略整合する枠部(8)を有すると共に、端部に前記第2連通孔(2)の位置に整合する第2孔(9)が設けられた第2枠体(10)と、を具備し、
第1枠体(7)と第2枠体(10)とが各プレート(3)(4)間に交互に配置されて、第1枠体(7)の枠内に第2流路(11)が形成され、第2枠体(10)の枠内に第1流路(12)が形成されてコア(13)を構成する積層型熱交換器において、
各プレート(3)(4)の第1連通孔(1)および、第1枠体(7)の第1孔(6)に第1媒体供給用のパイプ(14)が挿入され、
前記第1枠体(7)の第1孔(6)の直径Dが、各プレート(3)(4)の第1連通孔(1)の直径Dより大きく形成されて、それにより隣り合う一対のプレート(3)(4)の第1連通孔(1)と第1枠体(7)の第1孔(6)との間に、ラビリンス空間(16)が形成され、その空間(16)の存在によりパイプ(14)の軸方向に第1媒体が流通することを阻止するように構成したことを特徴とする積層型熱交換器である。
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の積層型熱交換器において、
前記パイプ(14)には各第1流路(12)の位置で且つ、その軸線に沿った一直線上に複数の噴出孔(15)を有し、その第1媒体(29)が気液二相状態の冷媒であり、
そのパイプ(14)の外周の各噴出孔(15)の側が、各プレート(3)(4)の第1連通孔(1)の孔縁に近接または接触した積層型熱交換器である。
請求項3に記載の本発明は、請求項1または請求項2に記載の積層型熱交換器において、
前記第2枠体(10)の両端部の枠内が、第1媒体(29)の出入口に向けて縮小する平面扇形に形成された扇部(18)を有し、その扇部分を除く枠内にインナーフィン(17)が介装され、その扇部(18)にスペーサ(20)が介装され、
そのスペーサ(20)の幅方向の両側は、前記扇部(18)の両側(18a)に整合し且つ、前記パイプ(14)の外周に沿ってその第1媒体流通方向の一端縁が対向し、その他端縁がインナーフィン(17)の縁に沿って対向する平面扇形を有し、その一端縁から他端縁に多数の平面放射状の分配孔(19)が貫通されたことを特徴とする積層型熱交換器である。
請求項4に記載の本発明は、請求項3に記載の積層型熱交換器において、
前記スペーサ(20)の前記他端縁および、それに対向するインナーフィン(17)の縁が共に弧状に形成された積層型熱交換器である。
本発明の積層型熱交換器は、第1枠体7の第1孔6の直径Dが、各プレート3、プレート4の第1連通孔1の直径Dより大に形成され、それにより隣合う一対のプレート3、プレート4の第1連通孔1と第1枠体7の第1孔6との間にラビリンス空間16が形成されている。そして、そのラビリンス空間16の存在によりパイプ14の軸方向に気体が流通することを防止したから、その気体のバイパスを阻止しつつ、パイプ14の外周と各プレート3、プレート4の第1連通孔1との間にわずかな隙間を形成することが可能となり、それによってパイプ14を各第1連通孔1に挿入することができる。そして、パイプ14の噴出孔15から放出した第1媒体29を第1流路12に均等に分配することができる。これは、第1媒体29が噴出孔15から噴出した後に、それがパイプ14の軸方向に移動することをラビリンス空間16が防止するからである。
上記構成において、請求項2に記載のように、パイプ14の複数の噴出孔15を第1流路12の軸線に沿った一直線上に配置し、そのパイプ14の外周の噴出孔15側をプレート3、プレート4の第1連通孔1の孔縁に近接または接触させた場合には、さらに効果的に第1媒体29がパイプ14の軸方向に移動することを防止できる。
上記何れかの構成において、請求項3に記載のように、第2枠体10の扇部18にスペーサ20を介装し、そのスペーサ20に平面放射状の分配孔19を多数貫通させた場合には、インナーフィン17の各部に均等に第1媒体29を分配することができる。
上記構成において、請求項4に記載のように、スペーサ20の他端縁およびそれに対向するインナーフィン17の縁を共に弧状に形成した場合には、さらに第1媒体29をインナーフィン17の各部に均等に分配することができる。
本発明の積層型熱交換器の分解斜視図。 同組立て状態を示す正面図。 同平面図。 図2のIV−IV断面図。 図4のV-V断面図。 図4のVI-VI断面図。 図3のVII-VII断面拡大図であって、本発明の要部を示す。 図7のVIII部拡大図。 図7のIX-IX断面図。 図7のX-X断面図。
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
本発明の積層型熱交換器は、多数のプレート3、4とそれらの一枚おきに介装される第1枠体7と第2枠体10とを有する。
プレート3、プレート4は、略長方形の平面を有し、その対角位置に一対の舌片部27が突設され、そこに第2連通孔2が穿設されている。また、その両端部の中央には第1連通孔1が穿設されている。その第1連通孔1および第2連通孔2の近傍を除き、各プレートには多数のディンプル21が設けられている。プレート3はそのディンプル21が下方に突出し、プレート4は上方に突出する。
次に、第1枠体7は各プレート3,4の外周に整合する外周を有し、その長手方向中央位置に一対の第1孔6が穿設されている。
第2枠体10は、その外周が各プレートに整合するとともに、その両端部の内側に扇状の扇部18を有し、一対の舌片部27に一対の第2孔9が穿設されている。この第2孔9と各プレート3,4の第2連通孔2とは各直径が整合する。
そして、プレート3とプレート4とが交互に積層されるとともに、各プレート間に第1枠体7と第2枠体10とが交互に介装される。第2枠体10の内部にはインナーフィン17とスペーサ20とが介装される。また、積層方向の上端および下端には、端プレート31が配置される。下端側の端プレート31には第1連通孔1が存在しない。上端側の第1連通孔1にはそれぞれボス部22が取付けられる。
プレート3およびプレート4の第1連通孔1の直径Dは、第1枠体7の第1孔6の直径Dよりも小であり、且つパイプ14の直径Dよりもわずかに大である。このパイプ14は各第1連通孔1、第1孔6に挿通されるものであり、この例では下端が閉塞され、一側に一列に噴出孔15が穿設されている。噴出孔15の間隔は、第2枠体10内の第1流路12の間隔に配置されている。
次に、スペーサ20はその厚みが第2枠体10の厚みに整合し、その幅方向両側は第2枠体10の扇部18の両側18aに整合する。そして、パイプ14の外周に沿って、そのスペーサ20の一端側が同一隙間で対向し、その他端側がインナーフィン17の縁の円弧面に沿って平面扇形を有する。そして、その一端側から他端側に多数の平面放射状の分配孔19が貫通されている。
このようにしてなる各部品が積層され、それらの間が一体にろう付け固定される。なお、最下端の端プレート31の第2連通孔2には、第2媒体30用のパイプ28が接続される。
そして、図2に示すごとく、上端のパイプ14から第1媒体29として気液二相状態の冷媒が各第1流路12に供給され、下端の一方のパイプ28から被冷却用の第2媒体30が各第2流路11に供給され、第1媒体29と第2媒体30との間に熱交換が行われる。
(作用)
気液二相状態の第1媒体29は、図7においてパイプ14に供給され、各噴出孔15から第1流路12に分配される。このとき、プレート3、4の第1連通孔1の内直径はパイプ14の外直径よりもわずかに大であり、そこにわずかな隙間が形成される。そのため、パイプ14を第1連通孔1に容易に挿通することが可能である。なお、パイプ14はその噴出孔15側が第1連通孔1の孔縁に近接または接触し、その噴出孔15がスペーサ20側に向けられることが好ましい。
そのパイプ14とスペーサ20との間には図9のごとく、第1マニホールド34が設けられ、スペーサ20とインナーフィン17との間には第2マニホールド35が形成される。そして第1枠体7の第1孔6の外直径Dは、プレート3、プレート4の第1連通孔1の外直径Dよりも大きく形成されているから、各プレート3,4の第1連通孔1と第1枠体7の第1孔6の孔縁部との間には、ラビリンス空間16が形成される。
そして、図8に示すごとく、噴出孔15から供給された気液二相状態の第1媒体29は第1マニホールド34に流入し、スペーサ20の各分配孔19を介して第1流路12に供給される。
このとき、第1媒体29の一部はパイプ14と、プレート3、4の第1連通孔1とのわずかな隙間からパイプ14の軸線方向に移動する。しかし、その移動先にはラビリンス空間16が形成されているため、第1媒体29はそのラビリンス空間16から軸方向に逃げ出すことが難しくなる。結果として、第1媒体29はパイプ14の軸線方向に移動することが殆どない。
しかも、パイプ14とプレート3、プレート4の第1連通孔1との間にはわずかな隙間を設けることができる。そのため、図7のごとくパイプ14を相フランジ23、ボス部22を介して、第1連通孔1に容易に挿通することができる。
1 第1連通孔
2 第2連通孔
3 プレート
4 プレート
5 枠部
6 第1連通孔
7 第1枠体
8 枠部
9 第2連通孔
10 第2枠体
11 第2流路
12 第1流路
13 コア
14 パイプ
15 噴出孔
16 ラビリンス空間
17 インナーフィン
18 扇部
18a 両側
19 分配孔
20 スペーサ
21 ディンプル
22 ボス部
23 相フランジ
24 Oリング
25 締結具
26 爪部
27 舌片部
28 パイプ
29 第1媒体
30 第2媒体
31 端プレート
32 枠突出部
33 隙間
34 第1マニホールド
35 第2マニホールド

Claims (4)

  1. 端部に、第1連通孔(1)と第2連通孔(2)とが一対づつ配置された複数のプレート(3)(4)と、
    積層される各プレート(3)(4)間に配置され、その外周に略整合する枠部(5)を有すると共に、端部の第1連通孔(1)に整合する位置に第1孔(6)が設けられた第1枠体(7)と、
    積層される各プレート(3)(4)間に配置され、その外周に略整合する枠部(8)を有すると共に、端部に前記第2連通孔(2)の位置に整合する第2孔(9)が設けられた第2枠体(10)と、を具備し、
    第1枠体(7)と第2枠体(10)とが各プレート(3)(4)間に交互に配置されて、第1枠体(7)の枠内に第2流路(11)が形成され、第2枠体(10)の枠内に第1流路(12)が形成されてコア(13)を構成する積層型熱交換器において、
    各プレート(3)(4)の第1連通孔(1)および、第1枠体(7)の第1孔(6)に第1媒体供給用のパイプ(14)が挿入され、
    前記第1枠体(7)の第1孔(6)の直径Dが、各プレート(3)(4)の第1連通孔(1)の直径Dより大きく形成されて、それにより隣り合う一対のプレート(3)(4)の第1連通孔(1)と第1枠体(7)の第1孔(6)との間に、ラビリンス空間(16)が形成され、その空間(16)の存在によりパイプ(14)の軸方向に第1媒体が流通することを阻止するように構成したことを特徴とする積層型熱交換器。
  2. 請求項1に記載の積層型熱交換器において、
    前記パイプ(14)には各第1流路(12)の位置で且つ、その軸線に沿った一直線上に複数の噴出孔(15)を有し、その第1媒体(29)が気液二相状態の冷媒であり、
    そのパイプ(14)の外周の各噴出孔(15)の側が、各プレート(3)(4)の第1連通孔(1)の孔縁に近接または接触した積層型熱交換器。
  3. 請求項1または請求項2に記載の積層型熱交換器において、
    前記第2枠体(10)の両端部の枠内が、第1媒体(29)の出入口に向けて縮小する平面扇形に形成された扇部(18)を有し、その扇部分を除く枠内にインナーフィン(17)が介装され、その扇部(18)にスペーサ(20)が介装され、
    そのスペーサ(20)の幅方向の両側は、前記扇部(18)の両側(18a)に整合し且つ、前記パイプ(14)の外周に沿ってその第1媒体流通方向の一端縁が対向し、その他端縁がインナーフィン(17)の縁に沿って対向する平面扇形を有し、その一端縁から他端縁に多数の平面放射状の第1媒体分配孔(19)が貫通されたことを特徴とする積層型熱交換器。
  4. 請求項3に記載の積層型熱交換器において、
    前記スペーサ(20)の前記他端縁および、それに対向するインナーフィン(17)の縁が共に弧状に形成された積層型熱交換器。
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