JPH064218Y2 - 凝縮器と他の熱交換器との一体型熱交換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、凝縮器を基本としてこれに他の熱交換器の
機能をも併有させたアルミニウム製の凝縮器と他の熱交
換器との一体型熱交換装置に関する。

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ューブ型
の熱交換器が用いられている。即ち、ハーモニカチュー
ブと称されるような多孔押出扁平チューブを蛇行状に曲
げ、その平行部間にフィ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本のチュ
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、チューブの幅を拡げ、通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
うにチュ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、隣接チューブ相互の間隙、即ちフィン高
さを小さくしてチューブの平行部間に介在されるフィン
数を多くすることも考慮される。しかしながら、チュー
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、チューブ間隔の挟小化による熱交
換効率の向上にも限界がある。

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った。さらに、製作面において
も、チュ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、チューブとフィンとの組立も、フィンの挿
入によってチュ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って行うこ
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った。

一方また、従来の凝縮器は、それ自体凝縮器としてのみ
用いられる独立仕様のものであり、凝縮器に加えてオイ
ルクーラー等の他の熱交換器をエンジンルーム等の狭い
設置スペースに配置するような場合、それぞれを別個独
立の熱交換器として製作し取付けなければならなかっ
た。このため、製造工数や取付け工数も多くコスト高に
つき、取付け作業性も良くないというような欠点もあっ
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、また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新規な凝縮器を基本として、
さらに他の熱交換器を一体化した熱交換装置の提供を目
的とする。

課題を解決するための手段 上記の目的において、この考案に係る熱交換装置は、 互いに間隔をおいて平行状に配置された１対のヘッダー
と、 両端をそれぞれ前記ヘッダーに連通接続して平行状に配
置された多数本の熱交換チューブと、 隣接するチューブ間の空気流通間隙に配置されたフィン
とを備え、 前記ヘッダーは、いずれも断面円形のアルミニウム管に
よって構成され、 前記チューブは、断面が扁平状で、内部に上下壁間にま
たがった補強壁を有する扁平アルミニウム管によって構
成され、 前記チューブの両端部がヘッダーに穿たれたチューブ挿
入孔に差し込まれて液密状態にろう付けされ、 両ヘッダーの長さ方向の中間部の対応位置に回路分割用
の仕切手段が設けられることにより、ヘッダーの長さ方
向に凝縮器用回路と該凝縮器用回路とは異なる独立の熱
交換媒体流通回路とがそれぞれ形成され、 かつ凝縮器用回路部において、少なくとも一方のヘッダ
ーの内部が、その長さ方向の所定位置において蛇行用仕
切手段によって仕切られることにより、前記熱交換チュ
ーブ群によって構成される熱交換媒体通路がそれぞれ複
数本の熱交換チュ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、
熱交換媒体を順次各通路群をめぐって２パス以上の蛇行
状に流通させるようになされていることを特徴とするも
のである。

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。

この考案による熱交換装置は、凝縮器とオイルクーラー
とを一体化したもので、第１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ューブ（１）と、隣接
するチューブ（１）（１）間に介在配置されたコルゲー
トフィン（２）と、チューブ群の両端に、それと直交し
て平行状に配置された左右１対のヘッダー（３）（４）
とを具備する。

チューブ（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って、内部には第３図及び第４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っ
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。このチューブ（１）
はいわゆるハモニカチュ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。コルゲートフィン（２）はチ
ューブ（１）とほゞ同じ幅を有し、ろう付けによりチュ
ーブに接合されている。コルゲートフィン（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。

ヘッダー（３）（４）は断面円形のアルミニウム製パイ
プ材をもって耐圧強度の高いものに形成されている。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成形管が用いられている。各ヘ
ッダー（３）（４）には長さ方向に沿って間隔的にチュ
ーブ挿入孔（５）が穿設されるとゝもに、該孔に各チュ
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。また両ヘッダー（３）（４）
の長さ方向の下から約1/4程度の位置には、チューブ
（１）群によって構成される熱交換媒体流通回路を上下
に独立した２つの回路に分割する分割用仕切板（６）
（６）が、ヘッダーに穿設された挿入孔（７）（７）を
介して挿入接合され、これにより、該仕切板（６）を境
にして上側が凝縮器部（８）、下側がオイルクーラー部
（９）となされている。そして左ヘッダー（３）の上端
には、フレオンガス等の冷媒を流入させる冷媒入口管(1
0)が連結されるとともに、右ヘッダー（４）の上端には
同出口管(11)が連結されている。一方、左ヘッダー
（３）の下端には、オイルを流入させる入口管(12)が連
結されるとともに、右ヘッダー（４）の下端には同出口
管(13)が連結されている。なお第１図に示す(14)(15)
は、最外側のコルゲートフィンの外側に配置された上下
のサイドプレートである。

ところで、凝縮器部（８）において、チューブ（１）に
よって構成される冷媒通路が蛇行通路に形成されてい
る。即ち、左ヘッダー（３）内には中央部より上側の位
置に１個の冷媒反転用仕切板(20)が設けられ、ヘッダー
（３）における凝縮器部分が上部仕切室(3a)と下部仕切
室(3b)とに分割される一方、右ヘッダー（４）内の中央
部より下側の位置にも１個の冷媒反転用仕切板(21)が設
けられ、ヘッダー（４）における凝縮器部分が上部仕切
室(4a)と下部仕切室(4b)とに分割されている。かかる仕
切板(20)(21)の設置により、凝縮器部（８）において、
チューブ（１）群によって構成される冷媒通路は、入口
側通路群（Ａ）と出口側通路群（Ｃ）と、それらの中間
に位置する中間通路群（Ｂ）との３つの通路群に分けら
れ、冷媒入口管(10)から左ヘッダー（３）の上部仕切室
(3a)に流入した冷媒は順次各通路群をめぐって蛇行状に
流通し右ヘッダー（４）の下部仕切室(4b)に至るものと
なされている。このように冷媒を蛇行状に流通せしめる
ことにより、より効率の良い熱交換を行わせることが可
能となる。なおこの実施例では、右ヘッダー（４）の下
部仕切室(4b)に至った冷媒を右ヘッダー（４）の上端出
口管(11)から流出させるために、右ヘッダー（４）の上
部仕切室(4a)を貫挿しかつ仕切板(21)を貫通して先端が
下部仕切室(4b)に臨んだ冷媒導出用パイプ(22)が、冷媒
出口管(11)に連通状態に連結されている。

一方、オイルクーラー部（９）においては、左ヘッダー
（３）の下端入口管(12)から流入したオイルは、仕切板
（６）（６）より下側に位置するチューブ（１）を流通
して右ヘッダー（４）へと至り、下端出口管(13)から流
出する。そして冷媒及びオイルが各チューブ（１）を流
通する間に、隣接チューブ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矢印（Ｗ）で示す方向
に流通する空気との間で熱交換を行う。

なお以上の実施例においては、上下に２つの独立した熱
交換媒体流通回路を形成し、上側を凝縮器部（８）、下
側をオイルクーラー（９）とした熱交換装置を示した
が、上側にオイルクーラー部が、下側に凝縮器部が位置
するものとしても良い。またこの考案に係る熱交換装置
は凝縮器とオイルクーラーとの一体型のみに限定される
ものではなく、要すれば凝縮器とラジエータあるいは他
の熱交換器との組み合せの一体型としても良い。さらに
はまた、熱交換チューブを垂直状態に配設するとともに
ヘッダーを上下水平状態に配設して、熱交換媒体流通回
路を左右方向に分割するものとしても良い。

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、凝縮器部分において冷媒の圧力損失を大幅に
減らすことができる。

即ち、この考案に係る熱交換装置は、左右に平行状に配
置された１対のヘッダー間に多数本の熱交換チューブが
連通接続状態に配設され、一方のヘッダーの入口から導
入される熱交換媒体を同時に複数本のチューブに分配し
て流通させるいわゆるマルチフロー型の熱交換装置とし
て構成されたものであるから、殊に限られた器体厚みの
範囲内で熱交換媒体通路断面積を任意に大きく確保する
ことができ、特に凝縮器部分においては冷媒流通のため
の圧力損失を大幅に減らすことができる。従って、熱交
換効率の向上と共に、コンプレッ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ようなものがある。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、チューブとタンク部の接合構造、チューブの構造等
の多くの面で１４〜１６kg/cm²もの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、ヘッダーとして耐圧性の良
好な断面が円形であるアルミニウム管が用いられ、熱交
換チューブとして断面が扁平状でしかも内部の上下壁間
に補強壁が設けられた管材が用いられ、更にチューブと
ヘッダーとの連通接続構造として、チューブの端部を前
記ヘッダーの周壁に穿たれた孔に差込み状態にしてろう
付けされていることにより、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、顕著な小型化を図り得る。

即ち、この考案の熱交換装置においてはまた、１対のヘ
ッダーが平行状に配置され、それらの間に多数本のチュ
ーブが水平状に配置されたものとして構成され、しかも
凝縮器部分においては一方のヘッダーまたは両方のヘッ
ダーの内部に仕切が設けられ、それによって前記チュー
ブによって構成される冷媒通路が、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、冷媒をヘッダー内で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。従っ
て、上記仕切の位置によって、冷媒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。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
けるためチューブピッチに制限を受けるというような不
都合がなくなり、自由なチューブピッチを選定できるか
ら、冷媒通路の蛇行回数、全長が同じであれば、チュー
ブピッチを小さくすることによって各隣接チューブ間に
介在されるコルゲートフィンの数を格段に多くすること
ができ、フィン効率を向上し得る。従って熱交換効率の
向上をはかることができ、ひいては熱交換装置の全体の
小型化をはかることができ、殊に狭いスペースに適用さ
れる車輌用の熱交換装置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、この考案の熱交換装置は、その組立製作において
も、例えば先ずチューブの両端部をヘッダーの孔に差し
込んで枠状のスケルトンを構成し、隣接チューブ間にフ
ィンをはめ込んで全体を仮組状態としたり、あるいはチ
ューブとフィンとを交互に並べたのちヘッダーと組合わ
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。

(5)凝縮器と他の熱交換器との一体化により、空調系全
体の構成部品点数の減少、取付け工数の減少を図り得
る。

即ち、ヘッダーの中間部に、分割用仕切手段が設けられ
ることにより、チューブ群によって構成される熱交換媒
体流通回路が凝縮器用回路と、これとは異なる独立回路
に分割形成されているから、この独立回路に、例えばオ
イルのような熱交換媒体を流通せしめることが可能とな
る。従って従来、凝縮器とは分離独立のものとして設
計、製造されていたオイルクーラー等の熱交換器を凝縮
器と一体型のものとして構成でき、その結果、これら熱
交換器を別々に製造し取付る場合に較べて、構成部品点
数や製造工数、自動車エンジンルーム等への取付け工数
も減少でき、ひいてはコストの低減も可能となる。しか
も、熱交換装置を爾後的に複数の独立回路に分割するよ
うな場合にも、例えばチューブとヘッダーとの連結関係
を維持したままヘッダーへの仕切手段の形成作業を行う
ことができ、該形成作業が比較的容易であるという効果
もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る熱交換装置の全体正面図、第２
図は同じく平面図、第３図は第１図におけるIII−III線
断面図、第４図はヘッダー、チューブ、コルゲートフィ
ン及び仕切分割板を分解状態で示す斜視図、第５図はヘ
ッダー、チューブ、コルゲートフィンを分解して示す斜
視図、第６図は第１図に示す熱交換装置の熱交換媒体流
れを示す模式図である。 （１）…熱交換チューブ、(1a)…補強壁、（２）…フィ
ン、（３）（４）…ヘッダー、（６）…分割用仕切板、
（８）…凝縮部、（９）…オイルクーラー部、(10)…冷
媒入口管、(11)…冷媒出口管、(12)…オイル入口管、(1
3)…オイル出口管、(20)(21)…蛇行用仕切板。

フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭57−38169（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−63251（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−131920（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに間隔をおいて平行状に配置された１
   対のヘッダーと、 両端をそれぞれ前記ヘッダーに連通接続して平行状に配
   置された多数本の熱交換チューブと、 隣接するチューブ間の空気流通間隙に配置されたフィン
   とを備え、 前記ヘッダーは、いずれも断面円形のアルミニウム管に
   よって構成され、 前記チューブは、断面が扁平状で、内部に上下壁間にま
   たがった補強壁を有する扁平アルミニウム管によって構
   成され、 前記チューブの両端部が前記ヘッダーに穿たれたチュー
   ブ挿入孔に差し込まれて液密状態にろう付けされ、 両ヘッダーの長さ方向の中間部の対応位置に回路分割用
   の仕切手段が設けられることにより、ヘッダーの長さ方
   向に凝縮器用回路と該凝縮器用回路とは異なる独立の熱
   交換媒体流通回路とがそれぞれ形成され、 かつ凝縮器用回路部において、少なくとも一方のヘッダ
   ーの内部が、その長さ方向の所定位置において蛇行用仕
   切手段によって仕切られることにより、前記熱交換チュ
   ーブ群によって構成される熱交換媒体通路がそれぞれ複
   数本の熱交換チュ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、
   熱交換媒体を順次各通路群をめぐって２パス以上の蛇行
   状に流通させるようになされていることを特徴とする、
   凝縮器と他の熱交換器との一体型熱交換装置。