JPH0612377Y2 - 積層型熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、例えばカークーラー用蒸発器や産業用ラジ
エータ、オイルクーラーとして使用されるような積層型
熱交換器、即ち冷媒通路を有する複数枚の板状チューブ
エレメントが、相互間にフィンを包含する空気流通間隙
を介して積層された形式の熱交換器に関する。

従来の技術 この種積層型熱交換器は、一般に２枚の皿状コアプレー
トを対向せしめることによって内部に冷媒通路を形成し
た板状チューブエレメントをフィンを介して交互積層し
たものに構成されている。そして、各板状チューブエレ
メントを流通する冷媒の流れを撹乱させて伝熱性能の向
上を図るべく、両コアプレートの内面には多数のリブが
突出形成されたものとなされている。

発明が解決しようとする問題点 しかるに上記リブは、これが密集状態に形成される場合
には冷媒の流通抵抗の増大ひいては圧力損失の増大を招
き却って熱交換効率は悪くなる。反面リブを点在状態に
設ける時には圧力損失は低減するが、冷媒の乱れ作用に
よる伝熱性能の向上を期待できない。またリブを部分的
に密集させて配置する場合には冷媒がリブの存在しない
部分を集中的に流れる偏流を生じ、同じく伝熱性能を向
上することができない。このようにリブの配置状況如何
によって熱交換器の性能が大きく左右される。

そこでこの発明は伝熱性能を向上し、かつ圧力損失を低
減しうるよう配置でコアプレートにブを設けた積層型熱
交換器の提供を目的とするものである。

問題点を解決するための手段 而してこの発明は、図面に示すように、内面に多数のリ
ブ（103a）（103b）が突出形成された２枚の皿状コアプ
レート（100）（100）を、前記リブを内側にして対向状
に重ね合わせて周端部で接合することにより、内部に冷
媒通路を有する板状チューブエレメント（１）が形成さ
れるとともに、このチューブエレメントの複数枚が相互
間にフィン（２）を介して厚さ方向に積層されてなる積
層型熱交換器において、前記コアプレート（100）のリ
ブ（103a）（103b）が、冷媒の流れ方向に対して斜向状
態に設けられるとともに、冷媒流れ方向及びそれと直交
する幅に所定間隔にて列設され、かつコアプレートの幅
方向の中央部を挟んで両側のリブが、冷媒流れ方向に、
相互に1/2リブピッチずれた状態に配置されており、か
つ重ね合わせ状態における両コアプレート（100）（10
0）のリブ相互に位置関係が、一方のコアプレートの冷
媒流れ方向において隣り合うリブ（103a）（103a）の隣
り合う端部（103a′）（103a′）に架け渡し状態となる
ように他方のコアプレートのリブ（103b）が存在するも
のとなされ、もってチューブエレメント（１）内の冷媒
通路がリブの存在しない多数の蛇行通路（８）と、各蛇
行通路間に形成された片側リブのみ存在する多数のバイ
パス通路（９）とを有するものに構成されたものとなす
ことで上記目的を達成しえたものである。

作用 チューブエレメント（１）内部の冷媒通路が、リブ（10
3a）（103b）の存在しない多数の蛇行通路（８）と、各
蛇行通路間に形成された片側リブのみ存在する多数のバ
イパス通路（９）とを有することにより、冷媒は前記多
数の蛇行通路（８）を蛇行しつつ流通するとともに、そ
の流れの一部はバイパス通路（９）に分流して他の蛇行
流れと合流する。従って冷媒は偏流を生ずることなく、
均一に乱された状態で流れ、その結果伝熱性能が向上す
る。一方冷媒はその流れがせき止められる箇所がなく、
蛇行通路とバイパス通路とを比較的スムーズに流れるか
ら圧力損失は小さいものとなる。

実施例 次にこの考案の構成を、カークーラー用のアルミニウム
ないしはその合金製蒸発器に適用した実施例に基いて説
明する。

第３図に示すこの考案に係る蒸発器用熱交換器の全体図
において、（１）は垂直状態でかつ左右方向に積層され
た複数枚の板状チューブエレメント、（２）はその隣接
するチューブエレメント（１）（１）間に介在してそれ
と交互に積層されかつ接合一体化されたコルゲートフィ
ンである。

前記チューブエレメント（１）は、第４図から第６図に
示すように、一端に並設された膨出状の入口タンク部
（３）及び出口タンク部（４）を有し、さらに両タンク
部に連通する偏平管部（５）を有している。そして各タ
ンク部には冷媒流入孔（６）と流出孔（７）とが形成さ
れており、各チューブエレメント（１）は流入孔相互及
び流出孔相互を連通状態にしてタンク部（３）（４）に
おいて相互に連結一体化されている。この板状チューブ
エレメント（１）は、第４図に示すように、２枚の皿状
コアプレート（100）（100）をその周端接合面（101）
において対向状に重ね合せ、ろう接一体化することで形
成されてなる。

前記コアプレート（100）はプレス加工により形成され
たもので、その材料として心材の表裏両面にろう材がク
ラッドされたブレージングシートが用いられている。か
つ、コアプレート（100）の内面即ち内側対向面には、
入口タンク部（３）から出口タンク部（４）に至る冷媒
通路を第５図矢印Ａで示すごとくＵターン形に形成する
ために、中央部縦方向に中間の位置まで仕切壁（102）
が形成されるとともに、該通路を流れる冷媒を撹乱させ
て、伝熱効率を向上するための多数の同形、同大のリブ
（103a）が突出形成されている。即ち、各成形プレート
（100）のリブ（103a）は冷媒の流れ方向、換言すれば
プレートの長さ方向に対し、一定角度で傾斜した状態に
設けられるとともに、プレートの幅方向に一定間隔で列
設され、またプレートの長さ方向に対しても一定間隔で
列設されている。しかも中央仕切壁（102）を挟んで両
側のリブは、第５図に示すようにプレート（100）の長
さ方向におけるリブのピッチ（Ｐ）に対し、相互に1/2
リブピッチずれた配置にて設けられている。而してかか
る配置のリブ（103a）を有する２枚の同一のコアプレー
ト（100）を重ね合せることで、上下のプレートのリブ
相互の位置関係は、第１図に示すように、一方のコアプ
レート（100）の冷媒流れ方向いおいて隣り合うリブ（1
03a）（103a）の隣り合う端部（103a′）（103a′）
に、他方のコアプレート（100）のリブ（103b）が架け
渡し状態に存在しているものとなされている。これによ
りチューブエレメント（１）内の冷媒通路は、チューブ
エレメント（１）の幅方向に複数列平行状に形成され
た、リブ（103a）（103b）のまったく存在しない蛇行通
路（８）と、蛇行通路相互間に形成された、片側のリブ
（103a）またはリブ（103b）のみ存在する多数のバイパ
ス通路（９）とで構成されたものとなされている。

コルゲートフィン（２）は、チューブエレメント（１）
の幅と同程度の幅を有し、前後に位置するコアプレート
（100）にそう付されている。コルゲートフィン（２）
は望ましくはルーバーを切り起したものが用いられる。

なお第３図において、（10）（11）は最外側のコルゲー
トフィン（２）の外側に配置されたサイドプレート、
（12）は入口タンク部に連結された冷媒入口管、（13）
は出入口タンク部に連結された冷媒出口管である。前記
サイドプレート（10）（11）もまた心材の表裏両面にろ
う材がクラッドされたプレージングシートをもって構成
されている。

さらにこの実施例では、前記コアプレート（100）に
は、熱交換器の組立の便に供するため、あるいは強度的
な観点等から、各種の対策が採られている。即ち、コア
プレート（100）の出入口タンク部（３）（４）と反対
側の端部には、タンク部の膨出方向と同一方向に直角に
折曲された折曲片（104）が形成されており、さらに折
曲片の先端は外方に折返されて接合縁（105）が形成さ
れている。この折曲片（104）は熱交換器組立時に隣接
チューブエレメント（１）（１）の間隙を規定するため
のもので、その高さはタンク部（３）（４）の高さと同
じに設定され、コルゲートフィン（２）の厚さのほぼ1/
2である。また、折曲片（104）は熱交換器の組立時ある
いは完成後において、前後から圧縮力を受け座屈する危
険があることから、第７図及び第８図に示すように、円
弧状の角部（106）（106）にわたって折曲片（104）を
延設し、該折曲片をコ字状ないしはＵ字状に形成するこ
とにより折曲片（104）の座屈強度あるいは折曲げ強度
を高めるものとしている。しかもまた、折曲片（104）
の延設を円弧状角部（106）の中間位置にとどめておく
ことで、第７図に示すようにコアプレート（100）の幅
方向端部と折曲片端部との間のオフセット量（ｓ）を十
分確保し、コルゲートフィン（２）を組立時に容易かつ
確実に位置決めしうる構成となされている。さらにま
た、前記接合縁（105）には、外方に折曲された係合突
起（107）とその横に切欠き部（108）が並設されてい
る。これら係合突起（107）と切欠き部（108）は、組立
時においてチューブエレメント（１）を積層する際に、
第８図及び第９図に示すように、隣接チューブエレメン
ト相互の係合突起（107）と切欠き部（108）とを接合さ
せることで、その横ずれを防止し確実な位置決めを行わ
せる役割を果す。さらにまた折曲片（104）には、少な
くとも１個以上（本実施例では２個）の排水孔（109）
が設けられている。これらの排水孔は、蒸発器の熱交換
時に流通空気から生じてチューブエレメントに付着した
結露水がチューブエレメント（１）に沿って下方に自然
落下した際に、これを器外へとスムーズに排出する役割
を果す。これにより結露水の水飛び即ちチューブエレメ
ント（１）に沿って落下した結露水が折曲片（104）に
溜まり、これが流通空気の付勢力で風下側に押しやられ
てさらに自動車室内に飛来するという水飛びの発生をな
くすことができる。

図示実施例に係る蒸発器用熱交換器の製造は次のように
して行う。即ち、２枚のコアプレート（100）（100）を
それらのリブ（103a）（103b）が互いに内側になるよう
に重ね合せてチューブエレメント（１）を形成し、次い
でこれとコルゲートフィン（２）とを交互配置に積層し
てコア部を形成したのち、両側にサイドプレート（10）
（11）を配置して仮組固定し、熱交換器組立物とする。
この仮組に際しては、コアプレートの折曲片（104）に
よりチューブエレメント相互の間隙を容易に規定できる
とともに、コアプレート（100）と折曲片（104）の幅に
寸法差を設けたから、コルゲートフィン（２）の位置決
めも容易となり、またコアプレートの接合縁（105）に
設けた係合突起（107）と対応切欠き部（108）とを係合
させることにより、チューブエレメント（１）の横ずれ
を防止でき、適正な配置状態を保って仮組固定できる。
またコアプレート（100）の折曲片（104）をＵ字ないし
はコ字状に形成してあるから、熱交換器に両側からの不
本意な圧縮力が加わっても、折曲片が屈曲したり折れ曲
がったりすることはない。次いでこの組立物を一括ろう
付により接合一体化したのち、冷媒入口管（12）と同出
口管（13）とを所定箇所に接合して完成品とする。

上記により製作した熱交換器では、冷媒入口管（12）か
ら入口タンク部（３）を介して各チューブエレメント
（１）内に流入した冷媒は、チューブエレメント（１）
内の冷媒通路をＵターン状に流通して出口タンク部
（４）へと流れ、冷媒出口管（13）から流出する。そし
てチューブエレメント（１）内を流通する間に、チュー
ブエレメント間に形成されたコルゲートフィン（２）を
含む空気流通間隙を流通する空気との間で熱交換を行
う。而してチューブエレメント（１）内の冷媒通路は、
２枚のコアプレート（100）（100）に設けられたリブ
（103a）（103b）の所定関係の配置により、リブの存在
しない蛇行通路（８）と、蛇行通路間に形成された片側
リブのみ存在するバイパス通路（９）とで構成されてい
るから、冷媒は第２図に示すごとく前記蛇行通路（８）
を矢印（Ｈ）で示すようにジグザグ状に流れる一方、そ
の一部は矢印（ｈ）で示すようにバイパス通路（９）に
分流したのち隣の蛇行通路に合流する。そしてかかる現
象が冷媒通路の全体で繰返され、冷媒は偏流を生ずるこ
となく均一に乱れた状態で流れる。それでいて冷媒は停
滞することなく通路内を比較的スムーズに流れるから、
流通抵抗の増大ひいては圧力損失の増大を生ずることは
ない。

なお、熱交換時にチューブエレメント（１）に付着した
結露水は、チューブエレメントに沿って下方に自然落下
し、コアプレート（100）の折曲片（104）に設けた排出
孔（109）から器外へとスムーズに排出される。

考案の効果 この考案に係る積層型熱交換器は上述の次第で、コアプ
レートのリブ相互の位置関係によって、チューブエレメ
ント内部の冷媒通路がリブの存在しない多数の蛇行通路
と各蛇行通路間に形成された片側リブのみ存在する多数
のバイパス通路とを有するものに構成されているから、
冷媒は前記蛇行通路及びバイパス通路を分流と合流を繰
り返しつつ偏流を生ずることなく均一に乱れた状態で流
れる結果、伝熱性能が向上する。しかも反面冷媒流れを
せき止めるような箇所はないから、比較的スムーズに冷
媒を流すことができ、圧力損失を低いものとなしうる。

さらに、コアプレートの内面に設けられた多数のリブ
が、コアプレートの幅方向の中央部を挟む両側で、冷媒
流れ方向に、相互に1/2リブピッチずれた状態に配置さ
れているから、同一形状の２枚のコアプレートを重ね合
わせることにより、一方のコアプレートの冷媒流れ方向
において隣接するリブの中間位置に他方のコアプレート
のリブが存在することになり、隣り合うリブの隣り合う
端部に架け渡し状に配置した状態を容易に実現できる。
従って、チューブエレメントを１種類のコアプレートの
みで構成できるから、コアプレートの生産性を向上でき
るとともに、部品管理も容易となし得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷媒通路側から見たコアプレートの一部を示す
平面図で、リブ相互の配置関係を説明するためのもの、
第２図は第１図の一部拡大図、第３図は熱交換器の全体
正面図、第４図はチューブエレメントを構成する２枚の
コアプレートとコルゲートフィンとを分離して示す斜視
図、第５図は冷媒通路側から見たコアプレートの一部省
略平面図、第６図は第５図のVI−VI線断面図、第７図は
フィン側から見たコアプレートの下端部を示す平面図、
第８図は隣接コアプレートの対応係合突起と切欠き部と
を嵌め合せる前の状態を示す要部の斜視図、第９図は同
じく嵌め合せ後の要部の断面図である。 （１）……チューブエレメント、（２）……コルゲート
フィン、（８）……蛇行通路、（９）……バイパス通
路、（100）……コアプレート、（103a）（103b）……
リブ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内面に多数のリブが突出形成された２枚の
   皿状コアプレートを、前記リブを内側にして対向状に重
   ね合わせて周端部で接合することにより、内部に冷媒通
   路を有する板状チューブエレメントが形成されるととも
   に、このチューブエレメントの複数枚が相互間にフィン
   を介して厚さ方向に積層されてなる積層型熱交換器にお
   いて、前記コアプレートのリブが、冷媒流れ方向に対し
   て斜向状態に設けられるとともに、冷媒流れ方向及びそ
   れと直交する幅方向に所定間隔にて列設され、かつコア
   プレートの幅方向の中央部を挟んで両側のリブが、冷媒
   流れ方向に、相互に1/2リブピッチずれた状態に配置さ
   れており、かつ重ね合わせ状態における両コアプレート
   のリブ相互の位置関係が、一方のコアプレートの冷媒流
   れ方向において隣り合うリブの隣り合う端部に架け渡し
   状態となるように他方のコアプレートのリブが存在する
   ものとなされ、もってチューブエレメント内の冷媒通路
   がリブの存在しない多数の蛇行通路と、各蛇行通路間に
   形成された片側リブのみ存在する多数のバイパス通路と
   を有するものに構成されていることを特徴とする積層型
   熱交換器。