JPH0332944Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は凝縮器、とくにカークーラー用のア
ルミニウム製凝縮器に関する。

なお、この明細書においてアルミニウムの語は
アルミニウム合金を含む意味において用いられ
る。

従来の技術とその問題点 カークーラー用のコンデンサーとして用いられ
るような熱交換器は、冷媒に比較的高圧のガスが
取扱われる関係上、安全性の面から耐圧性に優れ
たものであることが要請される。

このため、従来では一般的にサーペンタインチ
ユーブ型の熱交換器が用いられている。即ち、ハ
ーモニカチユーブと称されるような多孔押出扁平
チユーブを蛇行状に曲げ、その平行部間にフイン
を配置してコアを構成したものが一般に用いられ
ている。

しかしながら、斯るサーペンタイン型の凝縮器
では、その本質的な問題点の１つとして、冷媒回
路が１本のチユーブ内をその一端から他端に向け
て蛇行状に形成されるものであるため、冷媒の流
通抵抗が比較的大きくなるという問題点がある。
この流通抵抗を小さくするためには、チユーブの
幅を拡げ、流路断面積を大きくすることが考慮さ
れるが、凝縮器コアの大きさはその設置スペース
との関係で制約されるため、かかる対応手段は適
用し難い。

また、凝縮器の熱交換効率を上げるためには、
上記のようにチユーブの幅を拡げて冷媒の圧力損
失を小さくすることのほかに、隣接チユーブ相互
の間隔、即ちフイン高さを小さくしてチユーブの
平行部間に介在されるフイン数を多くすることも
考慮される。しかしながら、チユーブ材は加工上
その曲げ部の曲率半径を一定値以上に小さくでき
ないことから、チユーブ間隔の狭小化による熱交
換効率の向上にも限界がある。

ところで、凝縮器の場合、その冷媒通路は、冷
媒がいまだガス化状態にある入口側に近い冷媒凝
縮部と、冷媒が液化状態となつている出口側に近
い過冷却部とに大別される。而して、熱交換効率
を大きく確保するためには、一般に凝縮部での伝
熱面積を大きく確保する必要があり、過冷却部の
伝熱面積は比較的小さくてもかまわない。ところ
が、従来のサーペンタインチユーブ型のものであ
る場合、冷媒通路が１本のチユーブで形成される
ため、上記凝縮部と過冷却部とで通路断面積を変
えるようなことは本質的に不可能である。その結
果、冷媒のガスから液体への相変化に応じて冷媒
の入口側から出口側に進むにつれて液化冷媒が通
路を閉塞する所謂液封状態を生じ、これが伝熱抵
抗となつて熱交換効率が低下することゝなり、そ
れだけ熱交換チユーブを余分に長く形成すること
が必要になる。このように、冷媒の相変化に応じ
た熱交換ができないため、熱交換効率が悪く、ひ
いては凝縮器全体が大型化し、加えてコンプレツ
サも大型のものが必要となるというような問題が
あつた。

このように、従来のサーペンタイン型凝縮器
は、その構造上、圧力損失の減少や熱交換効率の
向上のために採りうる設計仕様に限界があつた。

加えて、製作面においても、チユーブの蛇行状
の曲げ加工がいさゝか厄介であるのに加えて、チ
ユーブとフインとの組立も、フインの挿入によつ
てチユーブの蛇行曲げ状態が拡がり傾向を示すた
め、該組立を機械的な自動組立の手段によつて行
うことが困難であり、生産性が低く結果的にコス
ト高につくというような難点があつた。

考案が解決しようとする課題 そこで、この考案は、凝縮器コアを大型化する
ことなく、その冷媒通路断面積を大きく確保し
て、圧力損失の少ないものとなし得ると共に、耐
圧性、熱交換効率に優れた新規な型式の凝縮器を
提供することを目的とする。

また、他の目的として、冷媒ガスを専ら凝縮す
る凝縮部と、液化した冷媒が主に流れる過冷却部
との間で、それぞれの通路断面積を変化させたも
のとなしうる凝縮器を提供することである。

更に他の目的は、組立製作を簡易に行い得て、
生産能率が良く、コストの低減をはかりうる凝縮
器を提供することである。

課題を解決するための手段 上記の目的において、この考案に係るアルミニ
ウム製凝縮器は、互いに間隔をおいて左右に平行
状に配置された１対のアルミニウム製の筒状ヘツ
ダーと、 両端をそれぞれ上記ヘツダーに連通接続して水
平かつ平行状に配置された多数本の熱交換チユー
ブと、 隣接するチユーブ間の空気流通間隙に配置され
たフインとを備え、 前記チユーブは、断面が扁平状で、内部に上下
壁間にまたがつた補強壁を有する扁平アルミニウ
ム管によつて構成され、 前記チユーブの両端部が前記ヘツダーに穿たれ
たチユーブ挿入孔に差し込まれて液密状態にろう
付けされ、 少なくとも一方のヘツダーの内部が、その長さ
方向の所定位置において仕切手段によつて長さ方
向に仕切られることにより、前記熱交換チユーブ
群によつて構成される冷媒通路がそれぞれ複数本
の熱交換チユーブからなる入口側通路群と出口側
通路群とを含む少なくとも２つ以上の通路群に区
画され、冷媒を順次各通路群をめぐつて２パス以
上の蛇行状に流通させるようになされると共に、 前記仕切手段は、前記ヘツダー内に横断状に位
置してその内部空間を閉塞する閉塞部分と、ヘツ
ダーの周方向に形成されたスリツト状の切込部内
に位置してそれを埋める位置決め部分とを有する
仕切板からなり、該仕切板がヘツダー内に前記切
込部から挿入されかつ相互の相接部をろう付け接
合一体化されてなることを特徴とするものであ
る。

また、上記仕切手段の好適な実施態様は、前記
切込部がヘツダーの周方向の半周以上の範囲に亘
つて形成される一方、仕切板が、ヘツダー内周面
に適合する外径の小径部と、ヘツダーの外周面に
適合する外径を有し周端部が切込部内にはまり込
む径大部とを有するものに形成される。

実施例 次に、この考案の実施例をその作用とゝもに説
明する。

この考案による凝縮器は、第２図に示すよう
に、水平方向に平行状に配置された多数本のチユ
ーブ１と、隣接するチユーブ１，１間に介在配置
されたコルゲートフイン２と、チユーブ群の両端
に、それと直交して平行状に配置された左右１対
のヘツダー３，４とを具備する。

チユーブ１はアルミニウム材による扁平状の押
出型材からなるものであつて、内部には第１図に
示すように幅方向の中央部において上下壁間にま
たがつた補強壁１ａを有し、負荷される大きな内
圧にも支障なく耐えるものとなされている。この
チユーブ１はいわゆるハモニカチユーブと称され
るような多孔形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、内部に補強壁１ａに
相当する補強部材を挿入接合したものとしても良
い。

コルゲートフイン２はチユーブ１とほゞ同じ幅
を有し、ろう付けによりチユーブに接合されてい
る。コルゲートフイン２もアルミニウム製であ
り、望ましくはルーバーを切り起こしたものを用
いるのが良い。

ヘツダー３，４は断面円形のアルミニウム製パ
イプ材をもつて形成されている。この実施例で
は、パイプ材として内外面の一方あるいは両方に
ろう材が被覆されたブレージングシートによる成
形管が用いられている。なお、この成形管の衝き
合わせ部は予めこれを電縫溶接して電縫管として
用いても良いし、チユーブとヘツダーとのろう付
と同時に衝き合わせ部のろう付を行つて管状に形
成するものとしても良い。各ヘツダー３，４には
長さ方向に沿つて間隔的にチユーブ挿入孔５が穿
設されるとゝもに、該孔に各チユーブ１の両端部
が挿入され、かつろう付けにより強固に接合連結
されている。さらに左ヘツダー３の上端には冷媒
入口管６が連結されまた同下端には冷媒出口管７
が連結されている。また右ヘツダー４の上端およ
び下端には閉塞用蓋片１２，１３がそれぞれ取着
されている。なお第１図に示す８，９は最外側の
コルゲートフイン２，２の外側に配置された上下
のサイドプレートである。

そして又、上記左ヘツダー３にはその長さ方向
の中央部より上方寄りの位置と下方寄りの位置と
に各１個ずつ合計２個の仕切板１０，１０が設け
られ、ヘツダー内が３室に仕切られる一方、右ヘ
ツダー４にもほゞ中央部に１個の仕切板１０が設
けられ、ヘツダー内が上下２室に仕切られてい
る。そしてかゝる仕切手段の設置により、チユー
ブ１群によつて構成される全冷媒通路１４（第５
図参照）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２つの中間通路群Ｂ
１，Ｂ２との４つの通路群に分けられ、冷媒を順
次各通路群をめぐつて蛇行状に流通させるように
なされている。かつ入口側通路群Ａおよび中間通
路群Ｂ１，Ｂ２は出口側通路群Ｃよりも多くのチ
ユーブ数すなわち冷媒通路数を含んで、その通路
断面積が出口側通路群Ｃの通路断面積よりも大き
いものに設定されている。

上記構成において、左ヘツダー３の上部の冷媒
入口管６から流入した冷媒は、第５図に示すよう
に、入口側通路群Ａの各チユーブ１を通過して右
ヘツダー４に至つたのち、反転して中間通路群Ｂ
１及びＢ２を左ヘツダー３でＵターンして順次流
れ、さらに右ヘツダー４で反転して出口側通路群
Ｃの各通路を左ヘツダー３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通
する間に、チユーブ１，１間に形成された、コル
ゲートフイン２を含む空気流通間隙を流通する空
気と熱交換を行う。而して、入口側通路群Ａを通
過する冷媒はいまだ体積の大きいガス化状態にあ
るが、入口側通路群Ａの通路断面積を大きく設定
してあるので、伝熱面積が大きいものとなされて
おり効率良く冷媒の凝縮が行われる。中間通路群
Ｂ１，Ｂ２を通過する冷媒は入口側通路群Ａで一
部が液化されるため気液混合状態を呈している
が、中間通路群Ｂ１，Ｂ２の通路断面積も入口側
通路群Ａと同程度に設定してあるので、必要かつ
充分な熱交換を行わせつゝ冷媒を抵抗少なく通過
させることができる。そして出口側通路群Ｃを通
過する時には冷媒はすでにほとんどが液体状態を
呈し体積も小さくなつているから通路断面積も小
さくて良いが、これに応じて出口側通路群Ｃの通
路断面積は中間通路群Ｂ１，Ｂ２よりもさらに小
に設定されているので、冷媒を通過させるのにス
ペースの無駄がなくなる。かつヘツダー３，４内
で冷媒が気液混合作用を受けるので、液相冷媒の
充満による通路の液封状態を生じるのが効果的に
防止される。

なお上記に説明した実施例においては、入口側
通路群Ａと中間通路群Ｂ１，Ｂ２の通路断面積を
同一とし、出口側通路群Ｃの通路断面積のみを減
少せしめたものを示したが、入口側通路群Ａから
出口側通路群Ｃにかけて段階的に通路断面積を減
少せしめたものとしても良い。また上記実施例は
４個の通路群を設けて冷媒を３回Ｕターンさせて
４回蛇行させる４パス方式のものを示したが、入
口側通路群Ａと出口側通路群Ｃのみからなる１回
のみＵターンする２パス方式の凝縮器や、中間通
路群を３以上の通路に形成した５パス以上の蛇行
式の凝縮器についても適用可能である。

ところで、前記仕切板１０のヘツダー３，４へ
の取付けは次のようにして行われている。即ち、
第１図に示すように、ヘツダー３，４には仕切板
１０の取着予定位置に、外周方向にそのほゞ半周
にわたつて仕切板１０の厚さとほゞ等しい幅のス
リツト状の切込部１１が形成されている。一方、
仕切板１０はヘツダー３，４内に横断状に位置し
てその内部空間を閉塞する閉塞部分と、ヘツダー
の周方向に形成されたスリツト状の切込部内に位
置してそれを埋める位置決め部分とを有するもの
となされている。更に具体的にはそのほゞ半周が
ヘツダー３，４の内径に等しい外径となされた径
小部１０ａに形成され、残りの半周がヘツダーの
外径に等しい外径となされた周端膨出状の径大部
１０ｂに形成されている。そして該仕切板１０は
第４図に示すように、その径小部１０ａの外周面
がヘツダー３，４の内周面に当接され、かつ径大
部１０ｂの周端部が切込部１１にはまり込みこれ
を埋める状態に切込部１１からヘツダー３，４内
に挿入配置され、この状態でろう付け固定されて
いる。このろう付けに関してはヘツダー３，４ま
たは仕切板１０にろう材をクラツドしたブレージ
ングシートを用いると、フイン２やチユーブ１等
と同時にろう付けが可能となり、より生産性を向
上することができる。ろう付け後においては、仕
切板１０をヘツダー３，４とが隙間なく接合一体
化されるとゝもに、ヘツダー外周面と仕切板１０
の径大部１０ｂの外周面とが合致して、凹凸のな
い曲面状態を呈し外観体裁が損われることもな
い。

なお、上記チユーブ１とヘツダー３，４の接合
は、ヘツダーの内面および（または）外面のいず
れかに予め被覆されたろう材層をもつて、ろう付
けすることによつて行われる。即ち、ヘツダー構
成用部材として、アルミニウム管の内面にろう材
層が被覆形成されたクラツド管が用いられこのク
ラツド管に、チユーブ挿入孔５を列設したのち、
チユーブ１の端部を該挿入孔５に挿入して仮組状
態としたのち、これを真空ろう付等により一括ろ
う付することによつて接合されている。上記クラ
ツド管は電縫溶接によつて製作するのが一般的で
あるが、押出しやその他の方法によつて製作して
も良い。またろう材層としては、一般的には、Si
含有量が約６〜13wt％程度のAl−Si系合金が用
いられる。ろう付後においては、ヘツダー３，４
とチユーブ１との接続部に充分なフイレツトが形
成され、ヘツダー３，４とチユーブ１とが隙間な
く強固に接合一体化されたものとなる。このヘツ
ダーとチユーブとのろう接固定に際し、コルゲー
トフイン２の材料としてろう材を被覆したブレー
ジングシートを用いたり、あるいはチユーブ１の
材料として、外面側にろう材層を被覆形成したク
ラツド管を用いるものとすれば、ヘツダー３，４
とチユーブ１のろう接と同時にチユーブ１とコル
ゲートフイン２とのろう接をも行うことができ、
より一層熱交換器の生産性を向上しうる。

考案の効果 この考案は、次のような作用効果を奏する。

(1) 先ず、冷媒の圧力損失を大幅に減らすことが
できる。

即ち、この考案に係る凝縮器は、左右に平行
状に配置された１対のヘツダー間に多数本の熱
交換チユーブが連通接続状態に配設され、一方
のヘツダーの冷媒入口から導入されるガス状冷
媒を同時に複数本のチユーブに分配して流通さ
せるいわばマルチフロー型の熱交換器として構
成されたものであるから、殊に限られた器体厚
みの範囲内で冷媒通路断面積を任意に大きく確
保することができ、冷媒流通のための圧力損失
を大幅に減らすことができる。従つて、熱交換
効率の向上と共に、コンプレツサの所要能力を
低減化することが可能となる。

(2) また耐圧性に優れ、高い安全性を有する。

即ち、マルチフロー型の熱交換器としては従
来ラジエータとして一般に知られているものが
ある。しかしながら、この公知の熱交換器で
は、そのタンク部の構造、チユーブとタンク部
の接合構造、チユーブの構造等の多くの面で、
相当大きな内圧が負荷される凝縮器としての用
途においては、その使用に耐えられるだけの充
分な耐圧性の確保が困難である。しかるに、こ
の考案においては、ヘツダーがその切込部から
挿し込まれてろう付け接合された仕切板によつ
て補強され、断面扁平状の熱交換チユーブが内
部の上下壁間に設けられた補強壁によつて補強
され、更にチユーブとヘツダーとの連通接続構
造として、チユーブの端部を前記ヘツダーの周
壁に穿たれた孔に差込み状態にしてろう付けさ
れたものとなされていることにより、冷媒の流
通されるヘツダー、チユーブ及びそれらの接続
部がともに十分に優れた耐圧性を保有し、液も
れ等のおそれのない十分な安全性、耐久性を有
するものとすることができる。

(3) 熱交換効率に優れ、顕著な小型化をはかりう
る。

即ち、この考案の凝縮器においてはまた、一
方のヘツダーまたは両方のヘツダーの内部に仕
切が設けられ、それによつて前記チユーブによ
つて構成される冷媒通路が、それぞれ複数本ず
つのチユーブからなる入口側通路群と出口側通
路群とを含む少なくとも２つ以上の通路群に区
画され、冷媒をヘツダー内で１回以上Ｕターン
させて２パス以上の蛇行状に流通せしめるもの
となされている。従つて、上記仕切の位置によ
つて、凝縮部と過冷却部とのそれぞれに冷媒の
相状態の変化、すなわちガスの状態から液体の
状態への相変化に合理的に対応した必要かつ十
分な通路断面積を確保しながら、入口から出口
に至るまでの冷媒通路に所要の十分な長さを確
保することが可能となる。加えて、冷媒はヘツ
ダー内でＵターンする際に気液混合作用を受
け、然るのち次位の冷媒通路に分配導入されて
更に冷却される。従つて、従来のサーペンタイ
ン型凝縮器の場合のように、冷媒通路内で凝縮
した液相冷媒がとくに出口側に近づくに従つて
冷媒通路を閉塞する、所謂液封の状態を生じる
のを有効に防止することができ、コアの前面々
積を熱交換のための有効面積として最大限に活
用でき、熱交換能力を向上することができる。
かつまた、従来のサーペンタイン型凝縮器のよ
うに、曲げ部の曲率半径に制限を受けるためチ
ユーブピツチに制限を受けるというような不都
合がなくなり、自由なチユーブピツチを選定で
きるから、冷媒通路の蛇行回数、全長が同じで
あれば、チユーブピツチを小さくすることによ
つて各隣接チユーブ間に介在されるコルゲート
フインの数を格段に多くすることができ、フイ
ン効率を向上し得る。従つて熱交換効率の向上
をはかることができ、ひいては凝縮器の全体の
小型化をはかることができ、殊に狭いスペース
に適用される車輌用の凝縮器として最適のもの
となしうると共に、近時公害要因の１つとして
社会問題を提起している冷媒フロンの使用量を
従来のサーペンタイン型凝縮器による場合に較
べ30％以上も大幅に減少することができる。

(4) 製造が容易で生産性に優れる。

即ち、この考案の凝縮器は、その組立製作に
おいても、例えば先ずヘツダーに予め形成した
切込部から該ヘツダー内に仕切板を挿入すると
共に、チユーブの両端部をヘツダーのチユーブ
挿入孔に差し込んで枠状のスケルトンを構成
し、隣接チユーブ間にフインをはめ込んで全体
を仮組状態としたり、あるいはチユーブとフイ
ンとを交互に並べたのちヘツダーと組合わせて
仮組状態としたのち、炉中で一括ろう付けする
ことにより簡単に行うことができ、生産性を向
上して結果的に製造コストの低減化をはかるこ
とができる。殊にヘツダーの仕切手段を前記の
ような構成としたことにより、該ヘツダーを１
本のパイプで一体物として製作することができ
ると共に、仕切板の設置位置を容易に正しく定
めることができ、他の代替手段として考慮され
るところの例えば短尺の複数本のヘツダー単位
を中間に別途仕切板を介在せしめて接合するよ
うな場合に較べ、部品点数の減少とも相俟つて
組立製作工程を簡素化しうる。

又、請求項(2)のように、仕切板を径小部と径
大部とを有するものとして前記スリツト状切込
部に嵌入配置せしめるものとすることにより、
仕切板の正しい位置決めとヘツダーに対する気
密接合を愈々容易かつ確実に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案の一実施例としての凝縮器を示
すものであり、第１図はヘツダー、チユーブ、仕
切板を分離状態で示す斜視図、第２図は全体正面
図、第３図は同じく側面図、第４図は第２図にお
ける−線断面図、第５図は冷媒回路図であ
る。 １……チユーブ、１ａ……補強壁、２……コル
ゲートフイン、３，４……ヘツダー、１０……仕
切板、１０ａ……径小部、１０ｂ……径大部、１
１……切込部、１４……冷媒通路、Ａ……入口側
通路群、Ｂ１，Ｂ２……中間通路群、Ｃ……出口
側通路群。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 互いに間隔をおいて左右に平行状に配置され
   た１対のアルミニウム製の筒状ヘツダーと、 両端をそれぞれ上記ヘツダーに連通接続して
   水平かつ平行状に配置された多数本の熱交換チ
   ユーブと、 隣接するチユーブ間の空気流通間〓に配置さ
   れたフインとを備え、 前記チユーブは、断面が扁平状で、内部に上
   下壁間にまたがつた補強壁を有する扁平アルミ
   ニウム管によつて構成され、 前記チユーブの両端部が前記ヘツダーに穿た
   れたチユーブ挿入孔に差し込まれて液密状態に
   ろう付けされ、 少なくとも一方のヘツダーの内部が、その長
   さ方向の所定位置において仕切手段によつて長
   さ方向に仕切られることにより、前記熱交換チ
   ユーブ群によつて構成される冷媒通路がそれぞ
   れ複数本の熱交換チユーブからなる入口側通路
   群と出口側通路群とを含む少なくとも２つ以上
   の通路群に区画され、冷媒を順次各通路群をめ
   ぐつて２パス以上の蛇行状に流通させるように
   なされると共に、 前記仕切手段は、前記ヘツダー内に横断状に
   位置してその内部空間を閉塞する閉塞部分と、
   ヘツダーの周方向に形成されたスリツト状の切
   込部内に位置してそれを埋める位置決め部分と
   を有する仕切板からなり、該仕切板がヘツダー
   内に前記切込部から挿入されかつ相互の相接部
   をろう付け接合一体化されてなることを特徴と
   する凝縮器。 (2) 仕切手段における前記切込部は、ヘツダーの
   周方向の半周以上の範囲に亘つて形成される一
   方、仕切板は、ヘツダー内周面に適合する外径
   の径小部と、ヘツダーの外周面に適合する外径
   を有し周端部が切込部内にはまり込む径大部と
   を有する請求項(1)記載の凝縮器。