JPH04115286U - 積層型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】絞り板３５、３５により流体の流れを均一化す
ると共に、各絞り板３５、３５の誤組み付け防止を図
る。 【構成】タンク２２内に、互いに絞り流路面積の異なる
絞り板３５、３５を設けて、流路１８、１８内に流体が
均一に流れ込む様にする。各絞り板３５、３５とタンク
２２との間には、互いに異なる凹凸係合部を設け、各絞
り板３５、３５を所定場所以外の部分に組み付けない様
にする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案に係る積層型熱交換器は、例えば自動車用空気調和装置に組み込んで 、空気を冷却するエバポレータとして利用するもので、本考案は、この様な熱交 換器に於ける流体の流れの均一化により、性能向上を図るものである。

【０００２】

【従来の技術】

空気調和装置には、内部で冷媒を蒸発させ、外部を流通する空気を冷却するエ バポレータが組み込まれている。

【０００３】 この様な、空気調和装置に組み込まれ、エバポレータとして使用される熱交換 器として従来から、例えば特開昭６２−７９８号公報に記載されている様な、複 数枚の金属板を互いに積層して成る、所謂積層型熱交換器が知られている。

【０００４】 この積層型熱交換器は、図６に示す様に、それぞれが２枚の金属板１、１を最 中状に組み合わせて成るユニット２、２を複数個、互いに積層する事で構成され ている。各金属板１、１には、図７〜８に示す様に、各金属板１、１の全周を囲 む平坦部３と、この平坦部３の内側にＵ字形に形成された浅い第一凹部４と、こ の第一凹部４の両端に形成された深い第二、第三凹部５、６と、第二、第三凹部 ５、６の中央部に形成された通孔７、８とを設けている。又、第一凹部４の内側 には複数の凸部９、９を設けて、この第一凹部４の内側に於ける冷媒等の流体の 流れを乱す様にしている。

【０００５】 積層型熱交換器を構成する複数のユニット２、２は、それぞれ上述の様な形状 を有する金属板１を２枚、各金属板の平坦部３同士を突き合わせ、最中状に組み 合わせる事で構成されており、第一凹部４により囲まれるＵ字形の部分を、流体 を流す扁平管部１２とし、第二、第三凹部５、６により囲まれる部分を、入口側 タンク、或は出口側タンクの一部として機能させる様にしている。

【０００６】 上述の様なユニット２、２は、図６に示す様に複数個、各ユニット２、２を構 成する金属板１、１の第二、第三凹部５、６の外面同士を突き合わせる事で積層 し、第二、第三凹部５、６により構成される１対の空間の内の一方の空間に入口 管１０を、他方の空間に出口管１１を、それぞれ接続している。

【０００７】 この様に複数のユニット２、２を積層した状態で、隣り合うユニット２、２の 扁平管部１２、１２の間には、コルゲート型のフィン１３、１３を挟持してコア 部とし、隣り合う扁平管部１２、１２の間を流れる空気等の流体と、各扁平管部 １２、１２の内側を流れる冷媒等の流体との間の熱交換が良好に行なわれる様に している。

【０００８】 積層型熱交換器は、上述の様に構成され、造られる為、例えばエバポレータと して使用する場合、入口管１０から、入口側タンクとして機能する一方の空間に 気液混相状態の冷媒を送り込むと、この冷媒は、複数のユニット２、２の扁平管 部１２、１２を流れる間に、扁平管部１２、１２の外に設けたフィン１３、１３ の間を流通する空気との間で熱交換を行なう事により蒸発してから、出口側タン クとして機能する他方の空間に送られ、出口管１１を通じて排出される。

【０００９】 ところで、上述の様に構成され作用する積層型熱交換器の製造を容易にする為 、２枚の金属板を重ね合わせて成るユニットとタンクとを別体とする事が、特開 昭６１−２７４９６号公報に開示されている。

【００１０】 即ち、図６〜８に示した従来構造の場合、各ユニット２、２の端部にタンクを 一体に形成する為、各ユニット２、２を構成する金属板１、１の端部に深い第二 、第三凹部５、６を形成しているが、これら第二、第三凹部５、６を形成する為 のプレス作業は、浅い第一凹部４を形成するのと同時に行なう必要がある為、プ レス作業の際に大きな力が必要となり、金属板１をプレス成形する為の設備が大 型化して、設備費が嵩む事が避けられない。

【００１１】 この様な問題を解決する為、タンク別体型の積層型熱交換器の場合、図９〜１ １に示す様に、一端縁に互いに間隔をあけて１対の突出部１４ａ、１４ｂを形成 した金属板１５の片面にＵ字形の凹部１６を、この凹部１６の両端を上記１対の 突出部１４ａ、１４ｂの端縁に迄連続させた状態で形成している。上記凹部１６ の内側には多数の突起１７、１７を形成し、凹部１６により構成される折り返し 流路１８の内側を流れる冷媒等の流体の流れを乱し、この流体と金属板１５との 間の熱交換が効率良く行なわれる様にしている。

【００１２】 この様な凹部１６や突起１７、１７を有する金属板１５は、特開平２−１６９ １２７号公報に示されている様に、長尺な金属板を１対のロールの間を通過させ る事で、上記凹部１６や突起１７、１７を成形した後、上記長尺な金属板の適当 箇所を切断する事で造れる為、製造装置が比較的簡単なもので済む様になる。

【００１３】 そして、この様な金属板１５を用いて造る、タンク別体型の積層型熱交換器の 場合、この金属板１５、１５を２枚１組とし、互いの凹部１６、１６同士を対向 させた状態で最中状に重ね合わせて互いに液密に接合する事により、Ｕ字形の折 り返し流路１８と、この流路１８の両端に位置して端縁部から突出した１対の接 合部１９ａ、１９ｂとを有する素子２０、２０とする。

【００１４】 そして、複数の素子２０、２０のそれぞれの接合部１９ａ、１９ｂを、第一、 第二のタンク２１、２２の側面にそれぞれ形成した、スリット状の接続孔２３、 ２３に挿入すると共に、各接合部１９ａ、１９ｂの外周面と各接続孔２３、２３ の内周縁とを互いに液密にろう付け接合する。各タンク２１、２２は、それぞれ 図９に示す様な座板３３とタンク本体３４とを組み合わせ、互いに液密にろう付 けする事で構成されており、上記接続孔２３、２３は、座板３３の底面に形成さ れている。これと共に、隣り合う素子２０、２０の間にフィン（図示せず）を設 けてコア部を構成する。

【００１５】 上記第一のタンク２１の内側は、中間部に固定した隔壁２４により仕切る事で 、入口室２５と出口室２６とに分割し、入口室２５の側に流体送り込み口２７を 、出口室２６の側に流体取り出し口２８を、それぞれ設けている。

【００１６】 上述の様に構成されるタンク別体型の積層型熱交換器の場合、第一、第二のタ ンク２１、２２と複数の素子２０、２０に設けた折り返し流路１８とから成る空 間の内側を、図１２に示す様に、第一、第二、第三、第四の四室に分割する事が 出来る。

【００１７】 即ち、第一のタンク２１の片半部（図１０の左半部）に存在する入口室２５と 一部（同図の左半分）の素子２０、２０の上流側半部とから成る第一室２９と、 この第一室２９の下流側に設けられ、上記一部の素子２０、２０の下流側半部と 第二のタンク２２の片半部（同図の左半部）とから成る第二室３０と、この第二 室３０の下流側（同図の右側）に設けられ、第二のタンク２２の他半部（同図の 右半部）と残部（同図の右半分）の素子２０、２０の上流側半部とから成る第三 室３１と、この第三室３１の下流側に設けられ、第一のタンク２１の他半部（同 図の右半部）と残部の素子２０、２０の下流側半部とから成る第四室３２とであ る。

【００１８】 この様な第一〜第四室２９〜３２に分割される積層型熱交換器に、図１２に矢 印ａで示す様に、流体送り込み口２７から冷媒等の流体を送り込むと、この流体 は、同図に矢印ｂで示す様に第一室２９内を流れ、一部の素子２０、２０の折り 返し流路１８の折り返し部分を、同図に矢印ｃで示す様に流れて、第二室３０に 進入する。

【００１９】 第二室３０内を矢印ｄで示す様に流れ、この第二室３０の下流側端部に迄流れ た流体は、次いで、第二のタンク２２内を、このタンク２２の軸方向に亙って図 １２の矢印ｅ方向に流れて、第三室３１内に進入した後、この第三室３１を構成 する残部の素子２０、２０の折り返し流路１８内を、同図に矢印ｆで示す様に流 れる。

【００２０】 更に流体は、同図に矢印ｇで示す様に、残部の素子２０、２０の折り返し流路 １８の折り返し部分を流れて、第四室３２に進入し、この第四室３２内を矢印ｈ で示す様に流れる。

【００２１】 そして、この第四室３２の下流側端部に存在する、第一のタンク２１の他半部 （図１０の右半部）に迄流れた流体は、次いで流体取り出し口２８から、同図に 矢印ｉで示す様に流出する。

【００２２】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上述の様に構成され作用する、特開平２−１６９１２７号公報に開 示された積層型熱交換器の場合も、依然として、次に述べる様な解決すべき問題 点が存在する。

【００２３】 即ち、互いに平行な複数の流路（折り返し流路１８に相当する。）を有する熱 交換器に、十分な性能を発揮させる為には、各流路内を流れる流体の量が均一で ある事が必要であり、互いに平行な複数の流路の内の一部に多量の流体が流れ、 残りの流路に流れる流体の量が少なくなった場合、熱交換器全体としての熱交換 量が確保出来ず、熱交換器の性能が悪くなってしまう。

【００２４】 これに対し、前述の様に構成され作用する積層型熱交換器の場合、必ずしも各 流路内を流れる流体の量を均一化する事が出来ない。

【００２５】 例えば、第二室３０の下流端に達した流体が、図１２に矢印ｅで示す様に流れ て、第三室３１の上流端に達する際、矢印ｅ方向に流れる流体の圧力は下流側程 高くなる為、第三室３１を構成する複数の折り返し流路１８に送り込まれる流体 の量は、図１３に示す様に、下流側（図１０、１３の右側）に存在する折り返し 流路１８程多くなってしまう。

【００２６】 特に、タンク別体型の積層型熱交換器の場合、前記図６〜８に示した、タンク 一体型のものに比べて、内側を流体が矢印ｅ方向に流れる第二のタンク２２の内 側が、比較的平滑である為、流量が偏る傾向が著しい。

【００２７】 流量の偏りを解消する為には、第一のタンク２１の入口室２５に通じる流体送 り込み口２７の取付位置や流路面積、出口室２６に通じる流体取り出し口２８の 取付位置や流路面積を工夫したり、或は第一のタンク２１内に固定する隔壁２４ の位置を工夫する事で、或る程度対応する事は出来るが、素子２０、２０の積層 数を多くした、比較的大型の熱交換器の場合、これらの処置では十分に流量の偏 りを少なくする事が出来ない。

【００２８】 本考案の積層型熱交換器は、上述の様な不都合を解消するものである。

【００２９】

【課題を解決する為の手段】

本考案の積層型熱交換器は、前述したタンク別体型の積層型熱交換器と同様、 一端縁に、互いに間隔をあけて１対の突出部を形成した金属板の片面にＵ字形の 凹部を、この凹部の両端を上記１対の突出部の端縁に迄連続させた状態で形成す ると共に、この金属板を２枚１組とし、互いの凹部同士を対向させた状態で最中 状に重ね合わせて互いに液密に接合する事により、Ｕ字形の折り返し流路と、こ の流路の両端に位置して端縁部から突出した１対の接合部とを有する素子とし、 複数の素子のそれぞれの接合部を、第一、第二のタンクの側面にそれぞれ形成し たスリット状の接続孔に挿入して、各接合部の外周面と各接続孔の内周縁とを互 いに液密に接合すると共に、隣り合う素子の間にフィンを設け、中間部を隔壁に より仕切った第一のタンクの一方の側に流体送り込み口を、他方の側に流体取り 出し口を、それぞれ設ける事で構成されている。

【００３０】 更に、本考案の積層型熱交換器に於いては、上記第一、第二のタンクの少なく とも一方の内側で、流体が当該タンクの軸方向に流れる複数部分に、それぞれの 部分でこのタンクの内側流路面積を絞る、互いに異なった絞り流路面積を有する 絞り板を固定すると共に、この絞り板の外周縁と上記タンクとの間に凹凸係合部 を設け、この凹凸係合部を絞り板の設置個所ごとに異ならせる事で、絞り板の誤 組み付け防止を図った事を特徴としている。

【００３１】

【作用】

上述の様に構成される本考案の積層型熱交換器により、熱交換器の内部を流れ る冷媒等の流体と熱交換器の外部を流れる空気等の流体との間で熱交換を行なう 際の作用自体は、前述した従来の積層型熱交換器の場合と同様である。

【００３２】 但し、本考案の積層型熱交換器の場合、第一、第二のタンクの少なくとも一方 の内側に設けた複数の絞り板により、複数の素子の折り返し流路内を流れる流体 の量を均一化する事が出来、熱交換器の性能向上を図れる。

【００３３】 更に、絞り板の外周縁と上記タンクとの間に凹凸係合部を設け、この凹凸係合 部を絞り板の設置個所ごとに異ならせる事で、絞り板の誤組み付け防止を図って いる為、それぞれが異なった絞り流路面積を有する絞り板の組み付け順序を間違 えて、上記流体の流れの均一化を図れなかったり、かえって流れを不均一にした りする事がなくなる。

【００３４】

【実施例】

本考案の積層型熱交換器の構造は、タンクの一部に絞り板を組み付ける以外、 前述した特開平２−１６９１２７号公報に開示された積層型熱交換器と同様であ る為、重複する説明を省略し、以下本考案の特徴部分に就いて説明する。

【００３５】 第二のタンク２２の下流側半部で、第三室３１の上流側端部を構成する部分の 内側には、この第二のタンク２２の内側流路面積を絞る複数枚の絞り板３５、３ ５を固定している。

【００３６】 この絞り板３５は、アルミニウム合金等、積層型熱交換器を構成する金属と同 じ材質により造られており、その外周縁形状は、図１に示す様に、上記第二のタ ンク２２の内周面形状と一致させて、絞り板３５を第二のタンク２２の内側に、 がたつきなく固定出来る様にしている。

【００３７】 各絞り板３５の中央部には、図２（Ａ）に示す様な打ち抜き孔３６、或は同図 （Ｂ）に示す様なバーリング孔３７を形成する事で、第二のタンク２２の途中で 、絞り板３５を形成した部分の流路面積を絞っている。

【００３８】 又、上述の様に、第二のタンク２２の下流側半部に固定された複数枚の絞り板 ３５、３５の絞り流路面積は、下流側の絞り板３５の流路面積程、上流側の絞り 板３５の流路面積よりも狭くする事で、上流側の折り返し流路１８内に送り込ま れる流体の量と、下流側の折り返し流路１８内に送り込まれる流体の量とが、ほ ぼ等しくなる様にしている。

【００３９】 これと共に、各絞り板３５、３５の外周縁と上記第二のタンク２２との間に凹 凸係合部を設け、この凹凸係合部を絞り板３５、３５の設置個所ごとに異ならせ る事で、絞り板３５、３５の誤組み付け防止を図っている。

【００４０】 この誤組み付け防止用の凹凸係合部としては、例えば図３（Ａ）〜（Ｃ）に示 す様に、各絞り板３５の外周縁に突起３９を形成すると共に、上記第二のタンク ２２の側に、この突起３９を丁度嵌合させられるだけの大きさを有する、係合孔 を形成する事が考えられる。上記突起３９と係合孔との位置は、各絞り板３５の 絞り流路面積を変えるのに伴なって異ならせる。この為、各絞り板３５を、本来 組み付ける部分とは異なる部分に組み付ける事が出来なくなる。

【００４１】 尚、絞り板３５と同じ外周形状を有する隔壁２４に就いても、図３（Ｄ）に示 す様に、各絞り板３５とは異なる位置に突起３９を形成すれば、隔壁２４を設置 すべき部分に絞り板３５を組み付ける恐れがなくなる。

【００４２】 又、図４（Ａ）（Ｂ）に示す様に、各絞り板３５の同じ位置に突起３９を形成 すると共に、各絞り板３５の板厚を、各絞り板３５の絞り流路面積を変えるのに 伴なって異ならせても良い。第二のタンク２２の所定部位には、各絞り板３５の 板厚に応じた係合孔が形成されているので、各絞り板３５を、本来組み付ける部 分とは異なる部分に組み付けようとした場合には、組み付けられなかったり、或 は突起３９と係合孔との間に大きながたつきを生じる。

【００４３】 更に、図５（Ａ）（Ｂ）に示す様に、各絞り板３５の同じ位置に突起３９を形 成すると共に、各突起３９の幅寸法を、各絞り板３５の絞り流路面積を変えるの に伴なって異ならせても良い。第二のタンク２２の所定部位には、各突起３９の 幅寸法に応じた係合孔が形成されているので、各絞り板３５を、本来組み付ける 部分とは異なる部分に組み付けようとした場合には、組み付けられなかったり、 或は突起３９と係合孔との間に大きながたつきを生じる。

【００４４】 上述の様に第二のタンク２２の下流側半部に複数枚の絞り板３５、３５を固定 した本考案の積層型熱交換器により、冷媒等、熱交換器の内部を流れる流体と、 空気等、熱交換器の外部を流れる流体との間で熱交換を行なう際の作用自体は、 前述した先考案に係る積層型熱交換器の場合と同様である。

【００４５】 但し、本考案の積層型熱交換器の場合、第二のタンク２２の内側に設けた絞り 板３５、３５により、複数の素子２０、２０の折り返し流路１８（図９）内を流 れる冷媒等の流体の量を均一化する事が出来、熱交換器の性能向上を図れる。

【００４６】 即ち、第二室３０の下流端に達した流体が、図１２に矢印ｅで示す様に流れて 、第三室３１の上流端に達する際、この上流端部分に設けた第二のタンク２２内 の絞り板３５、３５の作用により、上記流体は、第二のタンク２２の下流側には 送られにくくなる。

【００４７】 従って、各絞り板３５、３５に形成する打ち抜き孔３６或はバーリング孔３７ の開口面積を適当に調節すれば、各絞り板３５、３５の上流側部分で折り返し流 路１８内に送り込まれる流体の量と、各絞り板３５、３５の下流側部分で折り返 し流路１８内に送り込まれる流体の量とをほぼ等しくして、熱交換器の性能を最 大限に引き出す事が可能となる。

【００４８】 更に、各絞り板３５、３５の外周縁に形成した突起３９と上記第二のタンク２ ２に形成した係合孔とにより構成される凹凸係合部を、絞り板３５、３５の設置 個所ごとに異ならせる事で、絞り板３５、３５の誤組み付け防止を図っている為 、それぞれが異なった絞り流路面積を有する絞り板３５、３５の組み付け順序を 間違えて、上記流体の流れの均一化を図れなかったり、かえって流れを不均一に したりする事がなくなる。

【００４９】 尚、タンクがコア部の上に存在するか下に存在するかは問わない。

【００５０】

【考案の効果】

本考案の積層型熱交換器は、以上に述べた通り構成され作用するが、積層型熱 交換器を構成する、互いに並列な複数の流路中に流れる流体の量を、ほぼ等しく する事が出来て、熱交換器の性能向上を図る事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱交換器の下端部に位置する第二のタンクの下
流側半部に絞り板を設けた状態を示す、図１２のＡ−Ａ
断面に相当する略縦断面図。

【図２】絞り板の形状の２例を示す斜視図。

【図３】互いに突起形成位置を異ならせた絞り板及び隔
壁の４例を示す図。

【図４】互いに厚さを異ならせた絞り板の２例を示す
図。

【図５】互いに幅寸法の異なる突起を形成した絞り板の
２例を示す図。

【図６】従来の積層型熱交換器を示す正面図

【図７】この熱交換器を構成する金属板の側面図。

【図８】図７のＢ−Ｂ断面図。

【図９】従来の熱交換器の第２例を示す部分分解斜視
図。

【図１０】同じく組み立てた状態を示す底面図。

【図１１】同じく側面図。

【図１２】流体の流れを示す略斜視図。

【図１３】流体が偏って流れる状態を示す、図１同様の
図。

【符合の説明】

１ 金属板 ２ ユニット ３ 平坦部 ４ 第一凹部 ５ 第二凹部 ６ 第三凹部 ７ 通孔 ８ 通孔 ９ 凸部 １０ 入口管 １１ 出口管 １２ 扁平管部 １３ フィン １４ａ 突出部 １４ｂ 突出部 １５ 金属板 １６ 凹部 １７ 突起 １８ 折り返し流路 １９ａ 接合部 １９ｂ 接合部 ２０ 素子 ２１ 第一のタンク ２２ 第二のタンク ２３ 接続孔 ２４ 隔壁 ２５ 入口室 ２６ 出口室 ２７ 流体送り込み口 ２８ 流体取り出し口 ２９ 第一室 ３０ 第二室 ３１ 第三室 ３２ 第四室 ３３ 座板 ３４ タンク本体 ３５ 絞り板 ３６ 打ち抜き孔 ３７ バーリング孔 ３８ 切り欠き ３９ 突起

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端縁に、互いに間隔をあけて１対の突
   出部を形成した金属板の片面にＵ字形の凹部を、この凹
   部の両端を上記１対の突出部の端縁に迄連続させた状態
   で形成すると共に、この金属板を２枚１組とし、互いの
   凹部同士を対向させた状態で最中状に重ね合わせて互い
   に液密に接合する事により、Ｕ字形の折り返し流路と、
   この流路の両端に位置して端縁部から突出した１対の接
   合部とを有する素子とし、複数の素子のそれぞれの接合
   部を、第一、第二のタンクの側面にそれぞれ形成したス
   リット状の接続孔に挿入して、各接合部の外周面と各接
   続孔の内周縁とを互いに液密に接合すると共に、隣り合
   う素子の間にフィンを設け、中間部を隔壁により仕切っ
   た第一のタンクの一方の側に流体送り込み口を、他方の
   側に流体取り出し口を、それぞれ設ける事で構成された
   積層型熱交換器に於いて、上記第一、第二のタンクの少
   なくとも一方の内側で、流体が当該タンクの軸方向に流
   れる複数部分に、それぞれの部分でこのタンクの内側流
   路面積を絞る、互いに異なった絞り流路面積を有する絞
   り板を固定すると共に、この絞り板の外周縁と上記タン
   クとの間に凹凸係合部を設け、この凹凸係合部を絞り板
   の設置個所ごとに異ならせる事で、絞り板の誤組み付け
   防止を図った事を特徴とする積層型熱交換器。