JP4338480B2

JP4338480B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP4338480B2
Application number: JP2003314309A
Authority: JP
Inventors: 一恵吉田; 英信亀田
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2023-09-05
Also published as: EP1512930A2; EP1512930A3; US7121331B2; US20050082048A1; JP2005083622A

Description

本発明は、車両用空調装置の蒸発器等に用いられる熱交換器に関する。

この種の熱交換器として、扁平な流体流通室と、この流体流通室内に収納され流体流通室と対応する形状を有する扁平なフィンとを備え、図１１に示すように、フィン１０１における対向する二つの端部１０１ａ、１０１ｂにそれぞれ開口部１０２、１０３を設け、流体を一方の開口部１０２から他方の開口部１０３に向けて流すようにしたものが知られている。

この種の熱交換器では、流体がＸ方向へ流れる抵抗が小さく、Ｙ方向へ流れる抵抗が大きいため、流体がフィン１０１の中心部に向かって多く流れ、フィン１０１の周縁部にはあまり流れず、圧力損失が大きくなると共に熱交換量が小さくなるという問題点がある。

そこで、下記特許文献１のものでは、図１２に示すように、開口部１０２、１０３からＹ方向に向かって副開口部１０４、１０５を形成するか、あるいは開口部１０２、１０３を楕円形状や菱形状に形成してＹ方向に広げることにより上記課題の解決を図っている。

しかしながら、上記従来のものでは、流体がＹ方向により多く流れるようになるものの、フィン１０１の両端部には流体がわずかしか流れず、この部分での熱交換は殆ど行われないという問題点がある。
特開２０００−１８８４８号公報

解決しようとする問題点は、扁平なフィンの対向する二つの端部に開口部又は切欠部を設け、流体を一方の開口部又は切欠部から他方の開口部又は切欠部に向けて流す熱交換器にあって、フィンの端部では熱交換が行われにくい点である。

本発明の熱交換器は、フィン８は、流体流通室１５と略同一寸法の四角形状とし、フィン８における一方の開口部２０又は切欠部２８を設けた端部８ａを流体の一部が該端部８ａの端縁８ｅに沿って流れるように切り欠き、フィン８の対向する二つの角部にそれぞれ形成された開口部２０、２１及び熱交換ユニット７の対向する二つの角部にそれぞれ形成された連通孔２２、２３を介して連通されていることを特徴としている。

なお、フィン８における他方の開口部２１又は切欠部２９を設けた端部８ｂについても、流体の一部が該端部８ｂの端縁８ｆに沿って流れるように切り欠くようにするのが好ましい。

本発明の熱交換器は、フィン８における一方の開口部２０又は切欠部２８を設けた端部８ａを流体の一部が該端部８ａの端縁８ｅに沿って流れるように切り欠いたことにより、端部８ａでも熱交換を行うことができるので、熱交換効率が向上する。

また、フィン８における他方の開口部２１又は切欠部２９を設けた端部８ｂを流体の一部が該端部８ｂの端縁８ｆに沿って流れるように切り欠くと、端部８ｂでも熱交換を行うことができるようになるので、熱交換効率がさらに向上する。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の熱交換１の全体斜視図、図２は熱交換器１の分解斜視図、図３は熱交換ユニット７の分解斜視図、図４はコア部２の上サイドプレート９を外した状態の平面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図である。

図１に示すように、熱交換器１は、コア部２と、このコア部２に流体を流入させる二本の第１及び第２の入口パイプ３、４と、コア部２から流体を流出させる二本の第１及び第２の出口パイプ５、６とから構成されている。

図２に示すように、コア部２は、上下方向に積層された複数のプレート型の熱交換ユニット７と、各熱交換ユニット７の上方に配置された扁平なフィン８と、最上方に位置する熱交換ユニット７の上方に配置された上サイドプレート９と、最下方に位置する熱交換ユニット７の下方に配置された下サイドプレート１０とから構成されている。

図３に示すように、各熱交換ユニット７は、互いに重ね合わされて、それぞれ略扁平方形状を有する第１のチューブシート１１及び第２のチューブシート１２と、これらの間に収納された扁平なフィン１３とから構成されている。

図５に示すように、積層された第１の及び第２のチューブシート１１、１２の間には流体流通室１４と流体流通室１５とが上下方向に交互に形成されている。なお、流体流通室１５は、最も上の第１のチューブシート１１と上サイドプレート９の間にも形成されている。

流体流通室１４は扁平で、上方から見て方形状の一角に配置された入口ヘッダ室（図示せず）と、この入口ヘッダ室の対角線上の一角に配置された出口ヘッダ室１６と、入口ヘッダ室及び出口ヘッダ室１６間を連通する熱交換室１７とからそれぞれ構成されている。入口ヘッダ室及び出口ヘッダ室１６は熱交換室１７に対してその底面が同じ高さであるが、上面が高くなるように設定されている。

また、各流体流通室１４の隣接する入口ヘッダ室間は連通孔１８（図２参照）を介して連通され、出口ヘッダ室１６間は連通孔１９を介して連通されている。そして、このように連通された流体流通室１４の各入口ヘッダ室に対向するように第１の入口パイプ３が、流体流通室１４の各出口ヘッダ室１６に対向するように第１の出口パイプ５がそれぞれ接続されている。

一方、各流体流通室１５は、フィン８の対向する二つの角部にそれぞれ形成された開口部２０、２１（図２参照）及び熱交換ユニット７の対向する二つの角部にそれぞれ形成された連通孔２２、２３（図２参照）を介して連通されている。そして、このように連通された流体流通室１５の入口側の各連通孔２２に対向するように第２の入口パイプ４が、流体流通室１４の出口側の各連通孔２３に対向するように第２の出口パイプ６がそれぞれ接続されている。

各フィン８、１３は、入口ヘッダ室側から出口ヘッダ室１４側へと流体を流通できるもの、例えばオフセットフィンである。

図３に示すように、フィン１３は、流体流通室１４と略同一寸法の四角形状を基本形状とし、この基本形状に対して四つの角部を円弧状に切断した平面形状を有している。そして、詳細には、フィン１３は、円弧状に切断された端面エッジ１３ａが図５に示すように出口ヘッダ室１６に突出して配置され、円弧状に切断された端面エッジ１３ｂが入口ヘッダ室（図示せず）に突出して配置されている。

一方、フィン８は、流体流通室１５と略同一寸法の四角形状を基本形状とし、この基本形状に対して、対向する二つの端部８ａ、８ｂにおける出口ヘッダ室１６側の角部及び前記入口ヘッダ室側の角部を円弧状に切断した平面形状を有している。また、他の二つの角部にはそれぞれ円形の開口部２０、２１が設けられている。そして、詳細には、フィン８は、円弧状に切断された端面エッジ８ｃ（図４参照）が出口ヘッダ室１６の外側面に対向して配置され、円弧状に切断された端面エッジ８ｄ（図４参照）が入口ヘッダ室の外側面に対向して配置されている。

そして、本実施例では、図４に示すように、フィン８における一方の開口部２０を設けた端部８ａの角部に開口部２０から端部８ａの端縁８ｅに向けて切欠部２４を設け、フィン８における他方の開口部２１を設けた端部８ｂの角部に開口部２１から端部８ｂの端縁８ｆに向けて切欠部２５を設けている。

また、本実施例では、フィン８の端縁８ｅと流体流通室１５の内周縁１５ａとの間に隙間部２６を形成し、フィン８の端縁８ｆと流体流通室１５の内周縁１５ａとの間に隙間部２７を形成している。

上記構成において、第１の入口パイプ３から流入した第１の流体は、各流体流通室１４に分流し、各流体流通室１４内を流れた後に合流して第１の出口パイプ５から外部に流出する。一方、第２の入口パイプ４から流入した第２の流体は、各流体流通室１５に分流し、各流体流通室１５内を図４の白抜き矢印の方向に流れた後に合流して第２の出口パイプ６から外部に流出する。この間、第１の流体と第２の流体の間で熱交換が行われる。

本発明では、流体流通室１５を通る流体が、開口部２０から一部は直接開口部２１に向かって流れ、一部は切欠部２４から隙間部２６に流れ込み、開口部２１に向かって流れる。そして、フィン８を流れる流体の一部は開口部２１に流れ、一部は隙間部２７に流れ込んで切欠部２５から開口部２１に流れる。したがって、従来、最も流体が流通しにくかった両端部８ａ、８ｂにも流体が流通し、フィン８の略全体に亘って熱交換が行われるので、効率良く熱交換を行うことができる。

なお、本実施例では、隙間部２６、２７を設けたことで、流体を確実に端縁８ｅ、８ｆに沿って流すことができるため所望の熱交換性能が得られ易くなるとともに、流体が流れる際の抵抗が低減するため圧力損失が小さくなるいう利点が有る。

図６乃至図９はフィン８の端部形状の変形例を示す図である。

図６、図７のものでは、切欠部２４、２５の幅を開口部２０、２１の径と等しくしている。このようにすると、流体の流れ抵抗が低減し、圧力損失がさくなるという利点がある。

図８のものでは、開口部２０、２１を端縁８ｅ、８ｆに近づけて開口部２０、２１の一部が端縁８ｅ、８ｆに交差して切り欠かれるようにしている。

また、図９に示すものでは、フィン８の二つの角部に開口部２０、２１に代えて円弧状の切欠部２８、２９を設けた例を示している。切欠部２８、２９は、流体の一部が切欠部２８から直接切欠部２９に向かう方向に流れ、一部が切欠部２８から端縁８ｅ、８ｆに沿って流れた後、切欠部２９に流れるように形成されている。この場合も、図４に示すものと同様の効果を得ることができる。

図１０に示すものは、小判型に形成され長手方向両端部８ａ、８ｂに開口部２０、２１を設けたフィン８に本発明を適用した例を示しており、開口部２０、２１から長手方向外側に向けて切欠部２４、２５を形成し、流れ方向と反対側の端縁８ｅと流れ方向の端縁８ｆに沿って流体を流すようにすることで、両端部８ａ、８ｂでも熱交換が行われるようにしている。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施例に種々の改変を施すことができる。

本発明の熱交換器の全体斜視図である。図１の熱交換器の分解斜視図である。熱交換ユニットの分解斜視図である。コア部の上サイドプレートを外した状態の平面図である。図４のＡ−Ａ線断面図である。フィンの変形例を示す図である。フィンの変形例を示す図である。フィンの変形例を示す図である。フィンの変形例を示す図である。フィンの変形例を示す図である。従来の熱交換器のフィンの平面図である。従来の熱交換器のフィンの平面図である。

符号の説明

１熱交換器
８フィン
８ａ、８ｂ端部
８ｅ、８ｆ端縁
２０、２１開口部
２８、２９切欠部

Claims

扁平な流体流通室（１５）と、この流体流通室（１５）内に収納され流体流通室（１５）と対応する形状を有する扁平なフィン（８）とを備え、フィン（８）は、流体流通室（１５）と略同一寸法の四角形状とし、フィン（８）における対向する二つの端部（８ａ）、（８ｂ）にそれぞれ開口部（２０）、（２１）又は切欠部（２８）、（２９）を設け、流体を一方の開口部（２０）又は切欠部（２８）から他方の開口部（２１）又は切欠部（２９）に向けて流すようにした熱交換器であって、フィン（８）における一方の開口部（２０）又は切欠部（２８）を設けた端部（８ａ）を流体の一部が該端部（８ａ）の端縁（８ｅ）に沿って流れるように切り欠き、フィン（８）の対向する二つの角部にそれぞれ形成された開口部（２０）、（２１）及び熱交換ユニット（７）の対向する二つの角部にそれぞれ形成された連通孔（２２）、（２３）を介して連通されていることを特徴とする熱交換器。
フィン（８）における他方の開口部（２１）又は切欠部（２９）を設けた端部（８ｂ）を流体の一部が該端部（８ｂ）の端縁（８ｆ）に沿って流れるように切り欠いたことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
フィン（８）における一方の開口部（２０）又は切欠部（２８）を設けた端部（８ａ）の端縁（８ｅ）と流体流通室（１５）の内周縁（１５ａ）との間に隙間部（２６）を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の熱交換器。
フィン（８）における他方の開口部（２１）又は切欠部（２９）を設けた端部（８ｂ）の端縁（８ｆ）と流体流通室（１５）の内周縁（１５ａ）との間に隙間部（２７）を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器。