JPH0263155B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は単一入口／出口・タンク型Ｕ字管式の
熱交換器、一層詳しくは、２のＵ字管を使用し、
各管が入口、出口間に２回通過を与える上記形式
の熱交換器に関する。

上記形式の熱交換器においては、単に管列を加
えるだけで単管列配置の熱伝達能力を高めるには
高さまたは幅あるいは量王の制限を受けるのが普
通である（たとえば、米国特許第4172496号）。し
かしながら、こうしたとき、管が重なり合つて配
置してあつても、コア深さがかなり深くなるのが
普通である。これは、各管が２つの脚を有し、こ
れらの脚の開放端が別々の列に配置してあり、管
寄せ板のところでタンク内の入口室と出口室との
連結をなし、各管によつて２回通過流を与えるか
らである。さらに、管寄せ板を包含するタンクは
深さ寸法を大きくして追加列の管を収容しなけれ
ばならない。これは、特に現存のパツケージン
グ・スペース要件がこの寸法の増大を許さない場
合にはかなりの制限となる。

たとえば、自動車の者室暖房システムのヒー
タ・コアとしてこのような熱交換器を使用する場
合、１列のＵ字管を持つ代表的なヒータ・コアで
は、要求の高い用途では充分な熱能力を欠き、管
列の追加が必要となることがわかつた。しかしな
がら、Ｕ字管が２列の場合、通常、管の脚は４列
となり、これらの脚はコアの厚さすなわち深さを
横切つて収容され、管寄せ板のところでタンク内
の入口室、出口室との接続を行なわなければなら
ない。しかしながら、こうしてコア深さを大きく
することは、管が横に重なり合うように配置して
ある場合でも、現存のヒータの限られたスペース
内では不可能であり、たとえば、自動車のスペー
ス制限内で可能な範囲で改造を行なわなければな
らない。さらに、熱交換器がフイン付き管式の場
合、それに伴なつてフインの深さおよびタンク、
管寄せ板の寸法までも大きくしなければならな
い。

本発明による熱交換器は特許請求の範囲第１項
の特徴記載部分に記載した特徴によつて特徴付け
られる。

本発明によれば、第２列のＵ字管を追加し、管
脚のすべてを３列だけに配置することができ、コ
ア深さをなんら大きくする必要がなく、しかも、
タンクの入口、出口間で２回通過流を与えること
ができる。これを行なうべく、第１群のＵ字管を
普通の要領で配置し、これらの管の２つの開放脚
端が管寄せ板のところで２つの長手方向に延びる
外側列のいずれか一方に配置される。必要な熱伝
達内力を与えるのに必要な残りの、第２群の管
は、それらの返しベンドが第１群の交互の管の返
しベンドと交差し、第２群の開放脚端がすべて管
寄せ板のところで２つの外側列の中間の長手方向
内側列として、すなわち、単一列配置の管の脚間
でコアの未使用スペース内に設置される。単一入
口／出口−タンクに波形仕切が設けてあり、この
仕切が管寄せ板と協働してタンク内部を入口室と
出口室とに分割する。これらの室は、それぞれ、
２つの外側列のいずれか一方において開放脚端に
開いており、かつ、内側列において管の開放脚端
の交互のものに開いている。こうして、３列の開
放管脚端はすべて入口室、出口室に開いていて室
間のＵ字管のそれぞれによつて２回通過流を与え
る。したがつて、こうしてできた３列の深いＵ字
形配置は単一列のＵ字管配置よりもコア深さを大
きくする必要がなく、加熱能力が向上しながらの
深さを最小限に抑えることができる。

以下、本発明を添付図面を参照しながら実施例
によつて説明する。

図面を参照して、第１〜３図に示す熱交換器は
ろう付けアルミニウムで作つてあり、自動車の車
室暖房システムにおけるヒータ・コアとして使用
するようになつている。この熱交換器はフイン付
き管式であり、基本的には、入口／出口−タンク
１０と、複数のフイン１２と、複数のＵ字管１４
（ヘアピンとも呼ばれる）とからなる。各管１４
は返しベンド１６と一対の平行な脚１８Ａ，１８
Ｂとを有し、これらの脚は返しベンドから端板２
０、フイン１２、それから管寄せ板２２を貫いて
延びている。管寄せ板２２はタンク１０の底を構
成している。各管脚１８Ａ，１８Ｂは管寄せ板に
密封固着してあり、管寄せ板の片側に開放端２４
Ａ，２４Ｂを持ち、タンクの内部に開いている。

２６で示す群の管の返しベンド１６は互いに平
行で、コア幅に対して直角に配置してあり、これ
らの管はコア幅を横切つて等間隔に隔たつてお
り、開放端２４Ａ，２４Ｂが第２，３図で最も良
くわかるように管寄せ板２２の縁に隣接して長手
方向に延びる２つの平行外側列２８，３０として
設置されている。一方、群３２として示す残りの
官の返しベンド１６はコアの幅を横切つて互いに
整合し、他方の群２６の返しベンドと交差してい
る。図示配置においては、群３２の返しベンドは
他方の群２６の返しベンドの内側に位置してい
る。しかしながら、群３２のこの下方通過関係は
後に一層明らかになるように上方通過式に反転さ
せ得ることは了解されたい。返しベンドのこの交
差は群３２の管でそれらの脚を短縮することを可
能とする。これは、下方通過配置では開放端２４
Ａ，２４Ｂがすべて２つの外側列２８，３０の中
間でそれに平行に管寄せ板２２の長さに沿つて延
びる第３の内側列３４として設置してあるからで
ある。図示のヒータ・コアでは、特定の車室暖房
能力要求に合わせるべく、群２６の８本の管がコ
ア幅を占有している場合、必要な付加的な熱能力
を得るには群３２の追加の管を３本必要とし、群
３２の中間の管を二重Ｕ字管として形成し、付加
的な第３の脚１８BBを与え、内側列３４に開放
端２４Ｂを置き、後に一層明らかにするようにこ
の管をタンクと２回通過式に接続させることにし
た。

入口／出口−タンク１０は管寄せ板２２と５面
矩形箱３５によつて形成してあり、この箱はその
開放面の周縁に沿つて管寄せ板の対応縁に密封固
定されて開放管端２４Ａ，２４Ｂを有する管寄せ
板の側面を完全に囲むようになつている。さら
に、２つの端３８、箱３５の項４０および管寄せ
板２２のない側面のところでタンクの内面に周縁
に沿つて密封固着した波形仕切３６が設けてあ
る。この仕切３６はその２つの側面４２の間をタ
ンクの長さ方向（すなわち、コアの幅方向）に延
びており、端３８と結合してタンクの内部を一対
の室４４，４６に分割している。これらの室はパ
イプ４８，５０によつて暖房システムと接続して
いる。パイプ４８は壁４２の１つを貫通しかつそ
れに密封連結してあつて、室４４と直結してい
る。一方、パイプ５０は同じタンク壁および仕切
３６を貫通し、それらに密封連結してあり、他方
の室４６と接続している。したがつて、パイプ５
０は室４４をも貫通している。ヒータ・コアのす
え付け状態によつては、パイプ４８，５０は熱交
換器コアに、そしてそこから液体を分配するため
に入口あるいは出口の接続部として用いてもよ
い。

第２，３図に示すように、波形仕切３６は内側
列３４と占有する群３２の管の開放端すなわち脚
端２４Ａ，２４Ｂに関してのこ刃波形となつてお
り、その結果、これらの開放管端の間を縫つてジ
グザグに延びており、そのため、タンク室４４，
４６はそれぞれ外側列２８，３０の開放脚端２４
Ａ，２４Ｂに開口し、また、内側列３４の開放脚
端の交互のものにも開口し、これら開放脚端２４
Ａ，２４Ｂもそれぞれの室４４，４６に開口す
る。その結果、３列の開放脚端２４Ａ，２４Ｂは
すべてそれぞれの室４４，４６に開口し、したが
つて、ヒータ・コアとの入口、出口接続部にも開
口し、各管が入口、出口間で２回通過流を与え
る。さらに、付加的な第３の脚１８BBを持つ群
３２の中間管がこうしてこの特定の通過において
流量を少なくしながらも分配に連続性を与えるこ
とは明らかである。

こうして、付加的な列のＵ字管が普通の単一列
配置と考えてもよいものに加えられたが、これら
付加的な管の内側位置すなわち中間位置により、
開放管端の列が３列だけとなり、波形仕切を追加
するだけで２回通過流を保ち、返しベンドのすべ
てが独立してタンクの入口、出口室と接続するこ
とになる。群３２を含む管のこの中間位置は通常
コアの未使用スペースとなる場所であり、したが
つて、管寄せ板を含めてタンクのコア深さまたは
コア寸法をなんら大きくする必要がない。さら
に、群３２の管の返しベンドは他方の群２６の返
しベンドの内側でなくて外側にあつてもよく、こ
の場合に、群３２の管の脚が短くならずに長くな
つて装置を収容することになることは明らかであ
ろう。また、フインの有無にかかわらず、本熱交
換器が他の用途にも適することも了解されたい。

仕切の別の実施例が第４図に示してあり、ここ
では、第１〜３図のものに相当する部分は同じ符
号にダツシユ記号を付けて示してある。この場
合、同じ流れパターンが保たれるが、波形仕切３
６′が設けてあり、直角段形状となり、これが内
側列３４′の開放管脚端のまわりをジグザクに縫
つて進み、各管の開放端２４A′を室４４′と接続
し、他方の開放端２４B′を他方の室４６′と接続
している。

内側列の３脚式管のない完全な２回通過流配置
を得ることもできる。これが第５図に示してあ
り、ここで、第１〜３図の実施例の部分と同じ部
分には二重ダツシユ記号を持つ同じ符号か付けて
ある。第１〜３図の実施例では、追加の群３２で
３本だけのＵ字管を用いているが、中間の管が第
３の脚を持つているということを思い出してもら
いたい。第５図の実施例では、このような第３の
脚はなく、別のＵ字管１４″が内側列３４″の群３
２″に加えてあるだけであり、これはコア幅をや
や大きくするが、深さではないことに注目された
い。波形仕切３６″は第４図の実施例と同様に直
角段形状を有するが、中間段が比較的長くて内側
列３４″の管脚の開放端の間を縫つて延び、Ｕ字
管１４″のすべてがタンク室４４″に接続した一方
の開口脚端２４A″と、他方のタンク室４６″に接
続した他方の開放脚端２４B″とを持つ。

なんら第３の脚を持たないＵ字管を利用したま
た別の実施例が第６図に示してあり、ここでも、
先に述べた実施例の部分に対応する部分は同じ符
号に三重ダツシユ記号を付けて示す。この実施例
では、群２６に１だけ少ないＵ字管１４が設
けてある（すなわち、奇数７）。その結果、他方
の群３２の３本のＵ字管がそれらの返しベンド
１６を群２６の交互の管の返しベンドと交差
するように配置することができ、このとき、第３
の脚が内側列３４のいかなる管にも加えられて
いない。仕切３６は第３図の実施例と同様のの
こ刃波形を持つが、内側列３４の群２６の開
放管脚端１８Ａ，１８Ｂの各対の管を縫つて
延び、すべてのＵ字管をタンクの室４４，４６
と２回通過接続を行なう。

上述の構造が好ましいが、もちろん、特定の用
途について必要な熱能力に大じて上述の要領でも
つと多い。または、もつと少ない管を使用しても
よいことは了解されたい。さらに、仕切の形状は
上述の２回通過接続を行なえるのであるならば他
の形態を採り得ることは明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によつて構成した管配置、入
口／出口タンクを有する熱交換器の一実施例の概
略図である。第２図は第１図の熱交換器の内部を
見せるべく入口／出口−タンクを破断し、傾けて
示す別の面の概略図である。第３図は第１図の３
−３線に沿つた拡大断面図である。第４図は入
口／出口−タンク内の仕切の別の実施例を示す、
第３図と同様の図である。第５図は管配置および
入口／出口−タンク内の仕切の別の実施例を示
す、第３図と同様の図である。第６図は管配置お
よび入口／出口−タンクの仕切の別の実施例を示
す、第３図と同様の図である。 ＜主要部分の符号の説明＞、２２……管寄せ
板、１０……タンク、１６……返しベンド、１８
Ａ，１８Ｂ……脚、１４……管、２４Ａ，２４Ｂ
……開放端、２６……管の第１群、２８，３０…
…外側列、３６……仕切手段、４４……入口室、
４６……出口室、３２……管の第２群、３４……
第３の内側列。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 管寄せ板を有するタンクと、各々返しベンド
   によつて結合した少なくとも２つの脚を有する複
   数の管とを包含し、該複数の脚が前記管寄せ板を
   貫通していてこの管寄せ板の片側に開放端で終端
   し、前記管の第１の群がそれぞれ２つの開放端を
   前記管寄せ板の長手方向に延びる２つの外側列の
   いずれか一方の列として位置するように配置して
   あり、前記タンク内に仕切手段が設けてあり、こ
   れが前記管寄せ板と協働して前記２つの外側列の
   いずれかにある開放管端にそれぞれ開いた入口室
   と出口室とを画成している熱交換器において、前
   記管の残りの第２群が、それらの返しベンドが前
   記第１群の交互の管の返しベンドと交差し、ま
   た、それらの開放端がすべて前記２つの外側列間
   に延在する第３の内側列として位置するように配
   置してあり、入口室と出口室を画成している仕切
   手段が前記内側列内の開放管端の交互のものに開
   口しており、前記管の各々が前記入口、出口室間
   で２回通過流を行なうように接続していることを
   特徴とする熱交換器。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の熱交換器におい
   て、前記タンク内の仕切手段が前記内側列の開放
   管端間を縫うように延びていることを特徴とする
   熱交換器。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   熱交換器において、前記管の第２群の数が前記第
   １群の数よりも少ないことを特徴とする熱交換
   器。