JPH10292997A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPH10292997A
JPH10292997A JP10027297A JP10027297A JPH10292997A JP H10292997 A JPH10292997 A JP H10292997A JP 10027297 A JP10027297 A JP 10027297A JP 10027297 A JP10027297 A JP 10027297A JP H10292997 A JPH10292997 A JP H10292997A
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flat
heat exchange
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慎一 鈴木
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章裕 岡島
Hirobumi Horiuchi
博文 堀内
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
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    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F28D1/05391—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits combined with a particular flow pattern, e.g. multi-row multi-stage radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0085—Evaporators

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入口ヘッダ内に流入した流体をすべての熱交
換管内に均一に流入させる。熱交換効率を優れたものに
する。比較的小さなスペースに設置することを可能にす
る。 【解決手段】 入口ヘッダ９と、出口ヘッダ10と、入口
ヘッダ９に送り込まれた冷媒を出口ヘッダに流す偏平状
冷媒流通管４とを備えた蒸発器である。入口ヘッダ９
が、相対向する２つの平らな長方形壁12と、両長方形壁
12の両側縁にまたがる連結壁13と、両連結壁13間におい
て両長方形壁12にまたがるとともに長さ方向にのびかつ
相互に所定間隔をおいて設けられた複数の隔壁14、14A
とを備え、内部に並列状の流体通路15を有する偏平管16
からなる。偏平状冷媒流通管４を、その幅方向が入口ヘ
ッダ９の幅方向を向くように入口ヘッダ９に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、たとえばカーエ
アコン用蒸発器や凝縮器として用いられる熱交換器に関
する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、蒸
発器として、円筒状入口ヘッダと、同じく円筒状出口ヘ
ッダと、複数の冷媒通路が並列状に設けられた偏平管か
らなりかつ入口ヘッダに送り込まれた冷媒を出口ヘッダ
に流す熱交換管とを備えており、入口ヘッダの一端に冷
媒入口が形成されるとともに冷媒入口に冷媒導入管が接
続され、出口ヘッダの一端に冷媒出口が形成されるとと
もに冷媒出口に冷媒排出管が接続されたものが知られて
いる。
【０００３】ところが、この蒸発器では、入口ヘッダが
円筒状であってその内部を流体が流れるさいの抵抗が小
さいので、冷媒導入管から冷媒入口を経て入口ヘッダ内
に流入した冷媒が、その慣性により入口ヘッダにおける
冷媒入口とは反対側の端部まで一気に達し、冷媒入口と
は反対側の端部の方に位置する熱交換管内に偏って流入
する。したがって、冷媒が流れない熱交換管が存在する
ことになって熱交換効率が低下するという問題があっ
た。
【０００４】このような問題を解決した蒸発器として、
円筒状入口ヘッダの両端に互いに対向するように冷媒入
口が形成され、入口ヘッダに冷媒を送り込む冷媒導入管
の蒸発器側端部が２つに分岐させられ、両分岐部がそれ
ぞれ入口ヘッダの冷媒入口に接続されたものが提案され
ている（特開平５−１１８７０６号参照）。この蒸発器
では、冷媒導入管の両分岐部から両冷媒入口を経て入口
ヘッダ内に流入した冷媒は、入口ヘッダ内で互いに衝突
し、その結果すべての熱交換管内に均一に流入するよう
になっている。
【０００５】しかしながら、この蒸発器では、冷媒導入
管の蒸発器側端部を２つに分岐させる作業が面倒である
という問題がある。また、冷媒導入管の蒸発器側端部が
２つに分岐させられているので、比較的大きなスペース
を必要とし、たとえばカーエアコン等の限られた大きさ
のスペース内に配置するには不適当である。しかも、限
られた大きさのスペース内に配置するには蒸発器自体を
小さくしなければならず、熱交換効率が低下するという
問題がある。さらに、入口ヘッダが円筒状であるから、
蒸発器全体の大きさを一定にした場合、熱交換管の長さ
が比較的短くなり、これによっても熱交換効率が低下す
るという問題がある。
【０００６】この発明の目的は、上記問題を解決し、入
口ヘッダ内に流入した流体をすべての熱交換管内に均一
に流入させることができ、熱交換効率が優れているとと
もに比較的小さなスペースに設置することのできる熱交
換器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段と発明の効果】この発明に
よる熱交換器は、入口ヘッダと、出口ヘッダと、入口ヘ
ッダに送り込まれた流体を出口ヘッダに流す偏平状熱交
換管とを備えた熱交換器において、入口ヘッダが、相対
向する２つの平らな方形壁と、両方形壁の両側縁にまた
がる連結壁と、両連結壁間において両方形壁にまたがる
とともに長さ方向にのびかつ相互に所定間隔をおいて設
けられた複数の隔壁とを備え、内部に並列状の流体通路
を有する偏平管からなり、偏平状熱交換管が、その幅方
向が入口ヘッダの幅方向を向くように入口ヘッダに接続
されているものである。
【０００８】この発明の熱交換器によれば、入口ヘッダ
が、相対向する２つの平らな方形壁と、両方形壁の両側
縁にまたがる連結壁と、両連結壁間において両方形壁に
またがるとともに長さ方向にのびかつ相互に所定間隔を
おいて設けられた複数の隔壁とを備え、内部に並列状の
流体通路を有する偏平管からなり、偏平状熱交換管が、
その幅方向が入口ヘッダの幅方向を向くように入口ヘッ
ダに接続されているので、流体が入口ヘッダの流体通路
内を流れるさいの抵抗が、従来の熱交換器における円筒
状入口ヘッダ内を流れる場合に比べて大きくなり、一端
から流入した流体は一気に他端まで達することはない。
したがって、流体はすべての熱交換管内に均一に流入
し、その結果熱交換効率が向上する。また、すべての熱
交換管内に流体を均一に流入させるために、流体導入管
の熱交換器側端部を２つに分岐させる必要はないので、
その作業が不要になる。また、流体導入管の熱交換器側
端部が２つに分岐させられていないので、熱交換器を設
置するのに比較的小さなスペースで済み、たとえばカー
エアコン等の限られた大きさのスペース内に設置するの
に適している。しかも、限られた大きさのスペース内に
設置する場合にも熱交換器自体を比較的大きくすること
ができ、これによっても熱交換効率が向上する。さら
に、入口ヘッダが偏平管からなるので、熱交換器全体の
大きさを一定にした場合、熱交換管の長さを比較的長く
することが可能になり、これによっても熱交換効率が向
上する。
【０００９】上記熱交換器において、偏平状熱交換管が
接続されている部分において、入口ヘッダを構成する偏
平管のすべての隔壁のうち幅方向の両端に位置する隔壁
の高さが互いに等しくなっているとともにこれらの隔壁
に偏平状熱交換管の端面が当接し、他の隔壁の高さがこ
れよりも低くなっているとともにその先端と偏平状熱交
換管の端面との間に隙間が存在していることがある。こ
の場合、偏平状熱交換管が接続されている部分におい
て、幅方向の両端の流体通路を除いたすべての流体通路
を流れる流体が上記隙間を通って混ざり合い、その結果
熱交換効率が向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明に
よる熱交換器を蒸発器に適用したものである。なお、以
下の説明において、「アルミニウム」という語には、純
アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとす
る。また、以下の説明において、図１の上下、左右をそ
れぞれ上下、左右というものとし、図３の左側を前、こ
れと反対側を後というものとする。
【００１１】図１は蒸発器全体を示し、図２および図３
はその要部を示し、図４は入口ヘッダと冷媒流通管との
ろう付方法を示す。
【００１２】図１において、蒸発器(1) は、互いに間隔
をおいて上下に平行に配置された１対のヘッダ(2)(3)
と、両端がそれぞれ両ヘッダ(2)(3)に接続された並列状
の冷媒流通管(4) （熱交換管）と、上下のヘッダの外側
に配置されてヘッダにろう付されているアルミニウムブ
レージングシート製コルゲートフィン(5) と、隣接する
冷媒流通管(4) の間の通風間隙および左右両端の冷媒流
通管(4) の外側にそれぞれ配置されて冷媒流通管(4) に
ろう付されているアルミニウムブレージングシート製コ
ルゲートフィン(6) とを備えている。上下のヘッダ(2)
(3)の外側および左右両端の冷媒流通管(4) の外側に配
置されているコルゲートフィン(5)(6)にはそれぞれ保護
板(7) がろう付されている。
【００１３】下側のヘッダ(3) は、左右の中央部で仕切
り部材(8) により２つに仕切られており、その右側が入
口ヘッダ(9) となされ、左側が出口ヘッダ(10)となされ
ている。上側のヘッダ(2) は中間ヘッダ(11)である。
【００１４】入口ヘッダ(9) は、図２に示すように、相
対向する上下２つの平らな長方形壁(12)と、両長方形壁
(12)の前後両側縁にまたがる円弧状の前後両連結壁(13)
と、前後両連結壁(13)間において両長方形壁(12)にまた
がるとともに長さ方向にのびかつ相互に所定間隔をおい
て設けられた複数の隔壁(14)(14A) とを備え、内部に並
列状の冷媒通路(15)（流体通路）を有するアルミニウム
押出形材製偏平管(16)からなる。偏平管(16)の上側の長
方形壁(12)に、その幅方向にのびる長孔(17)が長さ方向
に間隔をおいて複数形成されている。これらの長孔(17)
に冷媒流通管(4) の下端部が挿入されて長孔(17)の周縁
にろう付されている。図３に示すように、偏平管(16)の
長孔(17)が形成された部分において、すべての隔壁(14)
(14A) の上端部は切欠かれているが、そのうち幅方向の
両端に位置する２つの隔壁(14A)の高さが互いに等しく
なっているとともにこれらの隔壁(14A) に冷媒流通管
(4)の下端面が当接し、他の隔壁(14)の高さがこれより
も低くなっているとともにその先端と冷媒流通管(4) の
下端面との間に隙間が存在している。また、入口ヘッダ
(9) の右端部は、前後両端が閉鎖された円筒状のタンク
(18)の周壁に接続されている。タンク(18)の周壁の右側
部分における長さの中央部に冷媒導入管(19)が接続され
ている。入口ヘッダ(9) の左端部は仕切り部材(8) の右
側面に形成された凹所(8a)（図４参照）内に嵌め入れら
れた状態で仕切り部材(8) にろう付されており、入口ヘ
ッダ(9) の左端開口が仕切り部材(8) により閉鎖されて
いる。
【００１５】出口ヘッダ(10)は、入口ヘッダ(9) を構成
する偏平管(16)と同じ偏平管(16)からなり、図示は省略
したが、その上側の長方形壁(12)に長さ方向に間隔をお
いて形成された幅方向にのびる複数の長孔に、冷媒流通
管(4) の下端部が挿入されて長孔の周縁にろう付されて
いる。また、入口ヘッダ(9) の場合と同様に、偏平管(1
6)の長孔が形成された部分において、すべての隔壁(14)
(14A) の上端部は切欠かれているが、そのうち幅方向の
両端に位置する２つの隔壁(14A) の高さが互いに等しく
なっているとともにこれらの隔壁(14A) に冷媒流通管
(4) の下端面が当接し、他の隔壁(14)の高さがこれより
も低くなっているとともにその先端と冷媒流通管(4) の
下端面との間に隙間が存在している。また、出口ヘッダ
(10)の左端部は、前後両端が閉鎖された円筒状のタンク
(20)の周壁に接続されている。タンク(20)の前端壁に冷
媒排出管(21)が接続されている。出口ヘッダ(10)の右端
部は仕切り部材(8) の左側面に形成された凹所（図示
略）内に嵌め入れられた状態で仕切り部材(8) にろう付
されており、仕切り部材(8) により出口ヘッダ(10)の右
端開口が閉鎖されている。
【００１６】図示は省略したが、中間ヘッダ(11)は、入
口ヘッダ(9) を構成する偏平管(16)と同じでかつ長さの
長い偏平管(16)からなり、その下側の長方形壁に長さ方
向に間隔をおいて形成された幅方向にのびる複数の長孔
に、冷媒流通管(4) の上端部が挿入されて長孔の周縁に
ろう付されている。また、図示は省略したが、入口ヘッ
ダ(9) の場合と同様に、偏平管(16)の長孔が形成された
部分において、すべての隔壁の下端部は切欠かれている
が、そのうち幅方向の両端に位置する２つの隔壁の高さ
が互いに等しくなっているとともにこれらの隔壁に冷媒
流通管(4) の上端面が当接し、他の隔壁の高さがこれよ
りも低くなっているとともにその先端と冷媒流通管(4)
の上端面との間に隙間が存在している。中間ヘッダ(11)
の両端開口は、中間ヘッダ(11)の両端にろう付されたア
ルミニウムブレージングシート製蓋(22)により閉鎖され
ている。蓋(22)は仕切り部材(8) と同じ構成であり、中
間ヘッダ(11)の両端部は蓋(22)の側面に形成された凹所
（図示略）内に嵌め入れられた状態で蓋(22)にろう付さ
れている。
【００１７】冷媒流通管(4) は、図２に示すように、相
対向する左右２つの平らな長方形壁(23)と、両長方形壁
(23)の前後両側縁にまたがる前後両連結壁(24)と、前後
両連結壁(24)間において両長方形壁(23)にまたがるとと
もに長さ方向にのびかつ相互に所定間隔をおいて設けら
れた複数の隔壁(25)とを備え、内部に並列状の冷媒通路
(26)を有するアルミニウム押出形材製偏平管(27)からな
る。偏平管(27)の幅および厚さは偏平管(16)の幅および
厚さよりも小さい。そして、冷媒流通管(4) は、その幅
方向が入口ヘッダ(9) の幅方向を向くように入口ヘッダ
(9) に接続されている。
【００１８】入口ヘッダ(9) への冷媒流通管(4) のろう
付は、図４に示すように、偏平管(16)の長孔(17)が形成
された長方形壁(12)の外面に、長孔(17)と対応する部分
に長孔が形成されたシート状アルミニウムろう材(28)ま
たはアルミニウムブレージングシートを配置して行う。
また、図５に示すように、置きろう(29)を用いて行って
もよく、あるいは偏平管(16)の長孔(17)が形成された長
方形壁(12)の外面に予め溶射によりアルミニウムろう材
層を形成しておいて行ってもよい。
【００１９】蒸発器(1) は、両タンク(18)(20)、冷媒導
入管(19)および冷媒排出管(21)を除いた全部品を一括し
てろう付した後、入口ヘッダ(9) および出口ヘッダ(10)
にそれぞれタンク(18)(20)をトーチろう付法によりろう
付し、さらに入口側のタンク(18)に冷媒導入管(19)を、
出口側のタンク(20)に冷媒排出管(21)をそれぞれ溶接す
ることによって製造される。
【００２０】上記構成の蒸発器(1) において、冷媒導入
管(19)からタンク(18)内に導入された冷媒は、入口ヘッ
ダ(9) の各冷媒通路(15)に分かれて流入し、冷媒通路(1
5)内を左方に流れる。このとき、入口ヘッダ(9) の高さ
が低くかつ隔壁(14)(14A) により複数の冷媒通路(15)に
仕切られていることにより抵抗が大きくなり、その結果
冷媒はゆっくりと流れるので、入口ヘッダ(9) に接続さ
れているすべての冷媒流通管(4) の冷媒通路(26)内に均
一に流入し、冷媒通路(26)内を上方に流れて中間ヘッダ
(11)内に入り、中間ヘッダ(11)内を左方に流れた後、出
口ヘッダ(10)に接続されているすべての冷媒流通管(4)
の冷媒通路(26)内に均一に流入し、冷媒通路(26)内を下
方に流れて出口ヘッダ(10)に入り、出口ヘッダ(10)の左
端からタンク(20)を経て冷媒排出管(22)に送り出され
る。上記において、冷媒が、入口ヘッダ(9) に接続され
ているすべての冷媒流通管(4) の冷媒通路(26)内に均一
に流入して冷媒通路(26)内を上方に流れるので、熱交換
効率が向上する。
【００２１】図６は入口ヘッダの変形例を示す。
【００２２】図６において、入口ヘッダ(30)を構成する
偏平管(16)の長孔(17)が形成された部分において、すべ
ての隔壁(14)(14A) の上端部は切欠かれているが、すべ
ての隔壁(14)(14A) の高さは等しくなっているとともに
これらの隔壁(14)(14A) に冷媒流通管(4) の下端面が当
接している。
【００２３】上記実施形態は、この発明の熱交換器を蒸
発器に適用したものであるが、これに限るものではな
く、凝縮器等他の用途を持ったものにも適用可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の熱交換器を蒸発器に適用した実施形
態を示す全体の斜視図である。
【図２】入口ヘッダの部分を一部を省略して示す斜視図
である。
【図３】図２のIII−III線拡大断面図である。
【図４】入口ヘッダに冷媒流通管をろう付する方法を示
す斜視図である。
【図５】入口ヘッダに冷媒流通管をろう付する他の方法
を示す斜視図である。
【図６】入口ヘッダの変形例を示す図３相当の図であ
る。
【符号の説明】
(1)：蒸発器（熱交換器） (4)：冷媒流通管（熱交換管） (9)：入口ヘッダ (10)：出口ヘッダ (12)：長方形壁 (13)：連結壁 (14)(14A)：隔壁 (15)：冷媒通路（流体通路） (16)：偏平管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入口ヘッダと、出口ヘッダと、入口ヘッ
    ダに送り込まれた流体を出口ヘッダに流す偏平状熱交換
    管とを備えた熱交換器において、入口ヘッダが、相対向
    する２つの平らな方形壁と、両方形壁の両側縁にまたが
    る連結壁と、両連結壁間において両方形壁にまたがると
    ともに長さ方向にのびかつ相互に所定間隔をおいて設け
    られた複数の隔壁とを備え、内部に並列状の流体通路を
    有する偏平管からなり、偏平状熱交換管が、その幅方向
    が入口ヘッダの幅方向を向くように入口ヘッダに接続さ
    れている熱交換器。
  2. 【請求項２】 偏平状熱交換管が接続されている部分に
    おいて、入口ヘッダを構成する偏平管のすべての隔壁の
    うち幅方向の両端に位置する隔壁の高さが互いに等しく
    なっているとともにこれらの隔壁に偏平状熱交換管の端
    面が当接し、他の隔壁の高さがこれよりも低くなってい
    るとともにその先端と偏平状熱交換管の端面との間に隙
    間が存在している請求項１記載の熱交換器。
JP10027297A 1997-04-17 1997-04-17 熱交換器 Abandoned JPH10292997A (ja)

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