JPH1144498A - 熱交換器用偏平多孔チューブ及び同チューブを用いた熱交換器 - Google Patents
熱交換器用偏平多孔チューブ及び同チューブを用いた熱交換器Info
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- JPH1144498A JPH1144498A JP10069957A JP6995798A JPH1144498A JP H1144498 A JPH1144498 A JP H1144498A JP 10069957 A JP10069957 A JP 10069957A JP 6995798 A JP6995798 A JP 6995798A JP H1144498 A JPH1144498 A JP H1144498A
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Abstract
換性能を発揮することができる熱交換器用の偏平多孔チ
ューブ及び同チューブを用いた熱交換器の提供。 【解決手段】 偏平多孔チューブ1の幅方向の両端に位
置する最外側単位通路11a の内面を、それぞれ横断面
において全周に亘ってかどのない真円形、楕円形等の曲
面形状、あるいは円形状を基準とする内面にチューブ長
手方向に延びた複数個のインナーフィン15を一体的に有
する横断面星形状に形成する。一方、両最外側単位通路
11a を除いた中間に位置する各中間単位通路11を、横断
面が円形以外の例えば四角形、三角形、台形等の異形形
状に形成する。
Description
用のコンデンサーなどに好適に用いられる、熱交換用の
アルミニウム等の金属製の偏平多孔チューブ及び同チュ
ーブを用いた熱交換器に関する。
て、例えば図14に示されるような、アルミニウム製押
出形材からなる偏平多孔チューブ(51)が公知である。こ
の偏平チューブ(51)は、周壁(52)が横断面長円状で、耐
圧性能に優れたものにするため、内部通路が仕切り壁部
(53)…によって幅方向に複数の単位通路(54)(54)(55)…
に区画され、周壁(52)の平坦壁部(52a)(52a)どおしがこ
れら仕切り壁(53)…にて一体に連接された多孔構造とな
っている。そして、熱交換媒体との接触面積を広くして
熱交換性能を高めるため、各仕切り壁部(53)…はその肉
厚が高さ方向に一定に設計され、チューブの幅方向の両
端に位置する両最外側単位通路(54)(54)を除く各中間単
位通路(55)…は横断面方形状に成形されると共に、前記
最外側単位通路(54)(54)は、幅方向外方側が半円弧状
で、内方側が方形状の通路に成形されている。更に、軽
量化のため、各所は可及的に薄肉に成形されている。
拡大して熱交換性能を高いものにするため、例えば実開
昭60-196181 号公報および実公平3-45034 号公報に開示
されているように、単位通路内にインナーフィンを一体
に設けたものも公知である。即ち、図15に示される偏
平チューブ(61)のように、各単位通路(54)(54)(55)・・・
を囲む周壁(52)及び仕切り壁部(53)・・・ の通路内壁面
に、チューブ(61)の長さ方向に延びる、横断面三角形状
等の山谷波形のインナーフィン(62)が成形されている。
示されているように、単位通路の内壁の熱交換媒体の流
速を均一にすると共に、熱交換媒体の流れ抵抗を小さく
させるため、単位通路の横断面形状を真円の丸孔に形成
したものも公知である。
その両平坦壁部の外側にコルゲートフィン(57)が配置さ
れて用いられる。
な偏平チューブ(51)(61)を使用した熱交換器では、熱交
換中の熱交換媒体の圧力によって、仕切り壁部(53)…と
周壁(52)との連接部分に応力が集中する。そして、チュ
ーブ(51)(61)の幅方向中間部においては周壁(52)の平坦
壁部(52a)(52a)がコルゲートフィン(57)…によって支え
られて補強効果が認められるものの、幅方向の両端部は
コルゲートフィン(57)による補強効果が弱く、そのた
め、とりわけ、チューブ(51)(61)内の両最外側部の仕切
り壁部(53a)(53a)と周壁(52)との連接部分には、他の連
接部分に比して大きな応力が集中し、破断を起こしやす
いということが、応力解析などによって明らかとなって
きた。また、上記のような構造のコンデンサにおいて、
これを実車に装着して用いると、運転中の飛石により、
チューブ(51)(61)に破損を生じ、洩れに至るという不具
合が起こることがあった。
a)・・・や周壁(52)の肉厚寸法を、上記のような応力集中
を見込んで、厚肉に設計することも考えられるが、それ
では、チューブ(51)(61)の重量増加を招く結果となる。
チューブ(51)(61)の重量増加は熱交換器の重量増加とし
て大きく跳ね返ってくる。
に形成したものにあっては、熱交換媒体の流れ抵抗を小
さくし得、かつ耐圧性を向上せしめ得るという利点はあ
るものの、仕切り壁部の上下部分で肉厚が大きくなって
多くの材料を要し、ひいてはコスト高につくという難を
有するものであった。そればかりか、限られたチューブ
厚さの中で単位通路の伝熱面積が四角形等と較べて相対
的に小さいものとなり、熱交換効率の点で性能的に劣る
ものであった。
対する破壊強度を向上することができ、しかも、熱交換
媒体との接触面積を広く確保し得て高い熱交換性能を発
揮することができる熱交換器用の偏平多孔チューブ及び
熱交換器を提供することを課題とする。
は、偏平状チューブの内部が該チューブの周壁を構成す
る対向配置された平坦壁部間に跨る仕切り壁部によって
区画され、複数の単位通路を横並びに有するものとなさ
れた熱交換器用偏平多孔チューブにおいて、前記チュー
ブの幅方向の両端に位置する最外側単位通路が、それぞ
れ横断面において全周に亘ってかどのない曲面形状に形
成される一方、前記両最外側単位通路を除いた中間に位
置する各中間単位通路が、横断面非円形状に形成されて
なることを特徴とする熱交換器用偏平多孔チューブを要
旨とするものである。
幅方向の両端に位置する両最外側単位通路が、それぞれ
全周に亘って横断面曲面形状に形成されていることよ
り、最外側の仕切り壁部と周壁との連接部分における応
力集中が緩和される。従って、チューブ全体として高い
耐圧性能が発揮される。従って、この偏平多孔チューブ
を使用した熱交換器では、アウターフィンによる補強効
果の低い幅方向の両端部においても自らの構造によって
高い耐圧性能が発揮される。なお、この明細書におい
て、横断面において全周に亘ってかどのない曲面形状と
は、例えば真円状や楕円状あるいは長円状等の各種円形
状が含まれることは言うまでもない。特に、これら最外
側部の単位通路の横断面形状が円形状に設計されている
場合には、内部を流通する熱交換媒体の圧力がこれら通
路の内周面に周方向に平均化して作用することになり、
とりわけ高い耐圧性能が発揮される。特にこの効果は真
円形状に設計されている場合に顕著である。更には、最
外側単位通路の内面が横断面において全周に亘ってかど
のない曲面形状に形成されていることより、飛石等によ
る外部からの衝撃を受けた場合にあっても、最外側の仕
切り壁部と平坦壁部との連接部への応力集中が緩和され
る。従って、同連接部におけるチューブ周壁の破壊が未
然に防止されることとなり、飛石等による外部応力に対
する破壊強度に優れたものとなる。
単位通路を除く各中間単位通路が横断面非円形状に成形
されていることにより、これら中間単位通路の横断面形
状が円形である場合のように、隣接単位通路間の仕切り
壁部の上下部分で肉厚が大きくなり、多くの材料を要
し、重量が増大し、コスト高につくというような不都合
を回避することができる。加えて、限られたチューブ厚
さの中で、横断面が円形の場合と較べて、単位通路内に
おける熱交換媒体との伝熱面積を広く確保し得、ひいて
は高い熱交換性能が発揮される。なお、この明細書にお
いて、非円形状というときは、円形以外の全ての形状が
含まれることは言うまでもなく、例えば三角形、四角
形、台形、星形等、あるいはそれらの内部が凹凸状に形
成されたもの等も含まれる。
の内部が該チューブの周壁を構成する対向配置された平
坦壁部間に跨る仕切り壁部によって区画され、複数の単
位通路を横並びに有するものとなされた熱交換器用偏平
多孔チューブにおいて、前記チューブの幅方向の両端に
位置する最外側単位通路が、横断面円形状を基準とする
内周面にチューブ長手方向に延びた複数個のインナーフ
ィンを一体的に有するものとなされた横断面星形状に形
成される一方、前記両最外側単位通路を除いた中間に位
置する各中間単位通路が、横断面非円形状に形成されて
なることを特徴とする熱交換器用偏平多孔チューブによ
っても、達成される。このチューブにあっても、上述し
たチューブの作用効果と同様の作用効果を奏するもので
あり、更に、両最外側単位通路が、横断面円形状を基準
とする内面にチューブ長手方向に延びた複数個のインナ
ーフィンを一体的に有するものとなされた横断面星形状
に形成されていることより、最外側単位通路において熱
交換媒体との接触面積がより一層拡大され、熱交換性能
が向上される。また、前記チューブの幅方向の両端から
2番目に位置する両単位通路の内面が、最外側単位通路
側において円弧状に形成されてなるものとすることによ
り、最外側の仕切り壁部と平坦壁部との連接部への応力
集中がより一層緩和されると共に強度も向上され、同連
接部におけるチューブ周壁の破れがより一層効果的に防
がれる。
成されると共に、その円弧状側壁部が前記平坦壁部より
相対的に厚肉に形成されている場合には、この円弧状側
壁部それ自体の飛石による破損が防がれる。のみなら
ず、この厚肉構成により、円弧状側壁部の飛石による変
形が抑制される。しかも、平坦壁部の肉厚は相対的に薄
く維持されていることにより、伝熱性能は良好に保持さ
れると共に重量増も僅かで熱交換器の軽量化を阻害する
こともない。また、本発明構造により熱交換媒体側圧力
損失が大きくなるということもない。
形状、三角形状あるいは台形状であっても良い。三角形
状および台形状の場合には、可及的多くの単位通路を確
保するために、隣接するものどおしを上下反転状に配置
することが望ましい。これらいずれの場合であっても、
横断面円形状のものと較べて伝熱面積を大きく確保する
ことができ、熱交換効率が向上される。
面円形を基準とする内面にチューブ長手方向に延びた複
数個のインナーフィンを一体的に有するものとなされた
横断面星形状に形成されているものであっても良い。こ
の場合には、断面形状が円形基準とするものであるか
ら、耐圧性に優れたものであるのはもとより、横断面形
状が円形を基準とするものでありながら、インナーフィ
ンを備えたものであることより、伝熱面積を大きく確保
することができる。横断面形状が円形を基準とするもの
でない場合であっても、内面にチューブ長手方向に延び
た複数個のインナーフィンを一体的に有するものであれ
ば、上記と同様の効果を奏する。
が該チューブの周壁を構成する対向配置された平坦壁部
間に跨る仕切り壁部によって区画され、複数の単位通路
を横並びに有するものとなされた熱交換器用偏平多孔チ
ューブにおいて、前記チューブの幅方向の両端に位置す
る最外側単位通路が、それぞれ横断面において全周に亘
ってかどのない曲面形状に形成される一方、前記両最外
側単位通路を除いた中間に位置する各中間単位通路が、
横断面四角形状を基準とする内面にチューブ長手方向に
延びた複数個のインナーフィンを一体的に有するものと
なされていることを特徴とする熱交換機用偏平多孔チュ
ーブによっても達成される。この場合も、チューブの幅
方向の両端に位置する両最外側単位通路の内面が、それ
ぞれその横断面において全周に亘ってかどのない曲面形
状に形成されていることより、前述したとおり、最外側
の仕切り壁部と周壁との連接部分における応力集中が緩
和されて、チューブ全体として高い耐圧性能が発揮され
るとともに、飛石等による外部応力に対する破壊強度に
優れたものとなる。
状を基準とする内面にチューブ長手方向に延びた複数個
のインナーフィンを一体的に有するものとなされている
ことにより、これら中間単位通路の横断面形状が円形で
ある場合のように、隣接単位通路間の仕切り壁部の上下
部分で肉厚が大きくなり、多くの材料を要し、重量が増
大し、コスト高につくというような不都合を回避するこ
とができる。加えて、限られたチューブ厚さの中で、横
断面が円形の場合と較べて、単位通路内における熱交換
媒体との伝熱面積を広く確保し得、更にはインナーフィ
ンによる伝熱面積の増大と相俟ってより一層高い熱交換
性能が発揮され得る。
内部が該チューブの周壁を構成する対向配置された平坦
壁部間に跨る仕切り壁部によって区画され、複数の単位
通路を横並びに有するものとなされた熱交換器用偏平多
孔チューブにおいて、前記チューブの幅方向の両端に位
置する最外側単位通路が、それぞれ横断面において全周
に亘ってかどのない曲面形状に形成される一方、前記両
最外側単位通路を除いた中間に位置する各中間単位通路
が、横断面異形形状に形成されていることを特徴とする
熱交換器用偏平多孔チューブによっても達成される。こ
のように各中間単位通路が、横断面異形形状に形成され
たものであっても、限られたチューブ厚さの中で、横断
面が円形の場合と較べて、単位通路内における熱交換媒
体との伝熱面積を広く確保し得、より一層高い熱交換性
能が発揮されるものとなる。
えた熱交換器によれば、飛石等に対する破壊強度を向上
することができ、しかも伝熱性能を高く圧力損失を低く
保持することができる熱交換器の提供が可能となる。
基づいて説明する。
および同チューブを用いた熱交換器は、特にカークーラ
ー用コンデンサとして好適に用いられるものである。
長の偏平多孔状チューブ( 1)・・・が所定間隔おきに上下
方向に並列状態に配列されると共に、隣接するチューブ
( 1)・・・間にフィン( 2)・・・が配置され、かつ、各チュ
ーブ(1)・・・ の両端部が一対の中空ヘッダー( 3)(
3) に連通状態に接続された基本構造を有する、いわゆ
るマルチフロータイプと称される熱交換器によるもので
ある。なお、この熱交換器において、ヘッダー(3)
(3)の内部は仕切板(4)にて上下方向に複数の室に
区画され、これにより、左ヘッダー(3)の上端に設け
られた冷媒入口(5)から同ヘッダー(3)内に流入し
た熱交換媒体は、複数本のチューブ(1)を同時に流通
しつつ蛇行状に流通され、右ヘッダー(3)の下端に設
けられた冷媒出口(6)から流出するものとなされてい
る。
熱交換器に用いられる第1実施形態に係る偏平多孔チュ
ーブ(1)を示すものである。
押出形材による一体成型品である。図1(イ)(ロ)に
示されるように、その周壁(7)は横断面長円状に形成
されている。内部には複数の仕切壁(8)・・・ が設けら
れ、該仕切り壁部(8)によりチューブ(1)内が仕切
られ、チューブ(1)内に幅方向に複数の単位通路(1
1)・・・ が横並びに形成されている。仕切り壁部(8)・
・・ は、周壁(7)を構成する対向配置された平坦壁部
(9)(9)どおしを一体に連接するように成形されて
いる。
向両側部が横断面円弧状に形成され、円弧状側壁部(10)
(10)を有するものとなされている。該円弧状側壁部(10)
は、平坦壁部(9)(9)よりも肉厚に成形されてい
る。例えば、平坦壁部(9)(9)の肉厚t1が0.3
5mmの場合、円弧状側壁部(10)(10)の最大肉厚t2は
0.7mmに設計される。
む内壁面は、その全周に亘ってかどのない曲面形状に成
形されている。この実施形態では、長円形状に形成され
たものとしているが、楕円形や真円形状等であっても良
い。また、最外側の単位通路(11a) と仕切り壁部(8)
を挟んで隣接する単位通路(11b) 、すなわち前記チュー
ブ(1)の幅方向の両端から2番目に位置する単位通路
(11b)(11b)、を囲む内壁面は、最外側単位通路(11a)側
において円弧状に成形される一方、その反対側において
は矩形状に形成されている。チューブ幅方向の最も外側
に位置する仕切り壁部(8)と平坦壁部(9)との連接
部における曲面部(12)(12)(12)(12)の曲率半径Rは、例
えば、単位通路(11)の高さhの半分程度に設計されるの
が望ましい。
のコルゲートフィンからなるものである。該フィン
(2)は、図2(イ)に示されるように、チューブ
(1)・・・ 間に、チューブ(1)よりも風上側に突出す
るように挿入配置されている。なお、本実施形態のフィ
ン(2)・・・ は、図2(イ)では、その幅がチューブ
(1)の幅と同等に設計されていて、風下側がチューブ
(1)・・・ 間内に退入されているが、フィン(2)・・・
の幅をチューブ(1)の幅よりも大きく設計してフィン
の風下側がチューブ(1)・・・ 間内に退入されないよう
にしてもよい。
ラー用凝縮器として実車に装着して用い、運転中に、ラ
ジエーターグリルを通じて飛石を受けた場合、チューブ
(1)において、風上側の円弧状側壁部(10)の肉厚は平
坦壁部(9)(9)の肉厚よりも大きく成形されている
ことにより、この円弧状側壁部(10)それ自体の飛石によ
る破損が防がれる。また、円弧状側壁部(10)の飛石によ
る変形も抑制されると共に、曲面部(12)(12)(12)(12)の
応力集中緩和作用により最外側の仕切り壁部(8)と平
坦壁部(9)との連接部への応力集中も緩和され、応力
集中による同連接部におけるチューブ周壁(7)の破れ
も防がれる。図2(ロ)は、飛石が当たって生じる変形
の形態を模式的に示したものである。
(9)(9)の肉厚は薄く維持されているから、伝熱性
能は良好に保持されると共に重量増も僅かで熱交換器の
軽量化を阻害することもない。熱交換媒体側圧力損失が
大きくなるということもない。また、飛石による衝撃を
フィン(2)が吸収してチューブ(1)への飛石による
負荷も低減される。
用いかつ図2(イ)に示されるようにフィン(2)を風
上側に突出させたコンデンサーC1 と、同チューブ
(1)を用いかつフィン(2)を風上側に突出させない
コンデンサーC2 と、図14に示される従来のチューブ
(51)を用いかつフィン(57)を風上側に突出させたコ
ンデンサーC3 と、同チューブ(51)を用いかつフィン
(57)を風上側に突出させないコンデンサーC4 とを用
意し、これらを横倒状態にして、チューブ間の間隔距離
よりもサイズが小さい所定の鋼製のおもりを種々の高さ
から落下させて強度の比較試験を行ったところ、図4の
グラフに示される結果を得た。横軸は、コンデンサーに
衝突する直前のおもりの速度であり、いわゆる車速であ
る。
用いることで、飛石によるチューブの変形や破損(洩
れ)を、従来のチューブ(51)を用いる場合よりも抑制
しうることを確認し得た。同時に、フィン(2)を風上
側に突出させることにより、飛石によるチューブの変形
や破損(洩れ)をより一層効果的に抑制しうることも確
認し得た。
側圧力損失及び空気側圧力損失を比較したところ、図5
及び図6のグラフに示される結果を得、放熱量及び冷媒
側圧力損失のいずれもが従来と遜色のない良好なものに
なることを確認し得た。
係る偏平多孔チューブを示すものである。この実施形態
においては、前記チューブ(1)の幅方向の両端から2
番目に位置する単位通路(11b) も、断面四角形状に形成
されている点のみが、前記第1実施態様と異なるのみで
ある。
全周に亘ってかどのない曲面に形成されていることによ
り、その曲面部(12)(12)の応力集中緩和作用により最外
側の仕切り壁部(8)と平坦壁部(9)との連接部への
応力集中も緩和され、効力集中による同連接部でのチュ
ーブ周壁(7)の破れも防がれる。
に成形されているから、各所の肉厚を薄く形成でき、チ
ューブ(1)を軽量なものとすることができ、ひいては
熱交換器を軽量にすることができると共に、断面円形の
場合と較べて伝熱面積を大きく確保し得て熱交換性能を
向上することができる。
ので、対応箇所に対応符号を付してその説明を省略す
る。
係る偏平多孔チューブを示すものである。この実施形態
においては、全ての各中間単位通路(11)が、隣接するも
のどおしを上下反転状態に交互配置させた横断面三角形
状に形成されている。またチューブ(1)の幅方向両端
部の円弧状側壁部(10)(10)は、平坦壁部(9)(9)と
略同じ肉厚に成形されている。
路(11a)(11a)が全周に亘ってかどのない曲面に形成され
ており、その曲面(12)(12)の応力集中緩和作用により最
外側の仕切り壁部(8)と平坦壁部(9)との連接部へ
の応力集中も緩和され、応力集中による同連接部でのチ
ューブ周壁(7)の破れも防がれる。
形状に成形されているから、前記第1及び第2実施形態
の場合と同様に、各所の肉厚を薄く構成でき、チューブ
(1)を軽量なものにすることができ、ひいては熱交換
器を軽量にすることができると共に、断面円形の場合と
較べて伝熱面積を大きく確保し得て熱交換性能を向上す
ることができる。
ので、対応箇所に対応符号を付してその説明を省略す
る。
係る偏平多孔チューブを示すものである。この実施形態
においては、全ての中間単位通路(11)が、隣接するもの
どおしを上下反転状態に交互配置させた横断面台形状に
形成されている。またチューブ(1)の幅方向両側部の
円弧状側壁部(10)(10)は、平坦壁部(9) (9) と略同
じ肉厚に成形されている。
路(11a) が全周に亘ってかどのない曲面に形成されてお
り、その曲面部(12)(12)の応力集中緩和作用により最外
側の仕切り壁部(8)と平坦壁部(9)との連接部への
応力集中も緩和され、応力集中による同連接部でのチュ
ーブ周壁(7)の破れも防がれる。
に成形されているから、前記第1ないし第3実施形態の
場合と同様に、各所の肉を薄く構成でき、チューブ
(1)を軽量なものにすることができ、ひいては熱交換
器を軽量にすることができると共に、断面円形の場合と
較べて伝熱面積を大きく確保し得て熱交換性能を向上す
ることができる。
ので、対応箇所に対応符号を付してその説明を省略す
る。
5実施形態に係る偏平多孔チューブを示すものである。
このチューブも、アルミニウム製の押出形材によるも
のであり、単位通路の断面形状の点を除いて前記第3及
び第4実施形態と同様である。
の幅方向の最外側に位置する両単位通路(11a)(11a)を除
く中間の各単位通路(11)は、横断面四角形を基準とする
内面にチューブ長さ方向に延びる断面三角形状の山・ 谷
の連続的繰返しによる波状のインナーフィン(15)が成形
されている。更に、これら横断面略四角形状の各中間単
位通路(11)を囲む内周壁面の4隅部は、特に図10
(イ)に明確に示されるように、面取り形状の傾斜面(1
6)に成形されている。
いて、幅方向の最外側に位置する両単位通路(11a)(11a)
は横断面真円形状に成形されている。
単位通路(11)が横断面四角形状を基準とする内面にイン
ナーフィン(15)が成形されていることにより、熱交換媒
体との接触面積が広く確保され、高い熱交換性能を発揮
することができる。
通路が仕切り壁部(8)によって幅方向に複数の単位通
路(11)(11a) に区画され、周壁(7)の平坦壁部(9)
どおしが該仕切り壁部(8)にて一体に連接されている
から、耐圧性能に優れる。のみならず、上記偏平チュー
ブ(1)では、幅方向の最外側に位置する両単位通路(1
1a)(11a)が横断面円形状に成形されているから、前記各
実施形態と同様に、最外側の各仕切り壁部(8)と周壁
(9)との連接部分において、最外側の単位通路(11a)
側の応力集中部がなくされ、この連接部分における応力
集中が緩和される。この連接部分は、他の連接部分に比
べて、偏平チューブ(1)を挟む両コルゲートフィン
(2)による補強効果が及びにくいところであり、この
ように、最側部の両単位通路(11)(11)を横断面円形状と
することにより、最外側の各仕切り壁部(8)(8)と
周壁(7)との連接部分における破断を、上記のような
応力集中緩和作用によって効果的に防ぐことができ、ひ
いては熱交換器に組み込まれたチューブの耐圧性能を非
常に高いものにすることができる。特に、これら最外側
の単位通路(11)(11)の横断面形状を真円状とすれば、内
部を流通する熱交換媒体の圧力がこれら通路(11)(11)の
内周面に周方向に平均化して作用することとなり、とり
わけ高い耐圧性能を発揮することができる。
外側に位置する単位通路(11a)(11a)を横断面円形状と
し、最外側の各仕切り壁部(8)(8)と周壁(7)と
の連接部分における応力集中を緩和したものであるか
ら、特に本実施形態のようにカークーラー用コンデンサ
ーに用いるような場合には、運転中の飛石による偏平チ
ューブ(1)の、最外側の仕切り壁部(8)と周壁
(7)との連接部分における破断、ひいてはチューブ
(1)の破裂を有効的に防ぐことができる利点もある。
通路(11a)(11a)が横断面円形状である一方において、そ
れらの間の中間の各単位通路(11 )…は横断面四角形を
基準とする面からなるものであるから、各所の肉を薄く
構成でき、チューブ(1)を軽量なものにすることがで
き、ひいては熱交換器を軽量にすることができる。ま
た、断面円形の場合と較べて伝熱面積を大きく確保する
ことができ、しかもインナーフィンを有するものである
ことより益々伝熱面積を大きく確保でき、熱交換性能に
優れたものとすることができる。
む内周壁面の4隅部は、面取り形状の傾斜面(16)…に成
形されているから、各仕切り壁部(8)…の肉厚を薄く
して全体を軽量なものにしながら、非常に優れた耐圧性
能を発揮することができる。即ち、上記の面取り形状の
傾斜面(16)…の成形によって、最外側の両仕切り壁部
(8)(8)を除く中間の各仕切り壁部(8)…につい
ては、この仕切り壁部(8)を挟む両側の単位通路(11)
…に面して存在する両応力集中部(A)(A)の位置が
それぞれ、仕切り壁部(8)の肉厚方向中心位置(C)
からより大きく距離をおくことになり、これら応力集中
部(A)(A)間の距離が拡大される。この距離拡大に
よって、これら仕切り壁(8)と周壁(7)との連接部
分における応力集中が緩和される。また、最外側の仕切
り壁部(8)(8)については、最外側の単位通路(11
a)(11a) が横断面円形状であって応力集中部がなくされ
ていること、及び、最外側の単位通路(11a) と隣り合う
単位通路(11)側における応力集中部(A)は、面取り傾
斜面(16)によって同仕切り壁部(11)の肉厚方向中心位置
(C)からより大きく距離をおくこととなることから、
最外側の各仕切り壁部(8)と周壁(7)との連結部分
における応力集中もより一層緩和される。これにより偏
平チューブ(1)…は高い耐圧性能を発揮することがで
きる。そして、このように面取り形状の傾斜面(16)…に
よって耐圧性能を高め得たものであるから、各仕切り壁
(8)…の本体部の肉厚はこれを薄くでき、従って、同
時に軽量化も実現することができる。
来と同様の耐圧強度のもとで、従来よりも軽量にするこ
とができる。また、チューブ(1)の耐圧強度を、従来
と同様の重量のもとで、従来よりも強くすることができ
る。
14、図15に示される従来品とについて、破壊試験を
行った結果、従来品の破壊圧力を100とすると、実施
形態品の破壊圧力は120と、実施形態品の耐圧性能
が、従来品に比べて大幅に改善されることを確認し得
た。
(1)の最外側の単位通路の横断面形状として真円形状
のものを図示したが、他に例えば楕円状または長円状
等、周方向においてかどのない横断曲面形状であっても
良い。また、インナーフィン(15)については、上記実施
形態では三角状の山・谷の連続的繰返しによる特定形状
のものを示したが、各種形状態様のインナーフィンであ
ってよい。また、インナーフィン(15)の成形箇所も仕切
り壁(8)と周壁(7)とのいずれか一方に設けられた
ものであってもよいし、また不連続状に形成されたもの
であっても良い。
に係る偏平多孔チューブを示すものである。
外側に位置する両単位通路(11a)(11a) は、前記各実施
形態と全く同様に、全周に亘ってかどのない曲面形状に
形成されている。しかし、最外側単位通路(11a)(11a)を
除く中間の各単位通路(11)は、横断面円形状を基準とす
る内面に、チューブ長さ方向に延びる三角状の山・谷の
連続的繰返しによる波状のインナーフィン(15)が成形さ
れて、横断面星形に形成されいる。
単位通路(11)が横断面円形を基準とする面に成形されて
いるより、耐圧性に優れたものとなっているのに加え
て、これら単位通路(11)の通路内壁面にインナーフィン
(15)が成形されていることにより、熱交換媒体との接触
面積が広く確保され、高い熱交換性能を発揮することが
できる。
通路が仕切り壁部(8)によって幅方向に複数の単位通
路(11)(11a) に区画され、周壁(7)の平坦壁部(9)
どおしが該仕切り壁部(8)にて一体に連接されている
から、耐圧性能に優れたものとなっている。のみなら
ず、上記偏平チューブ(1)では、幅方向の最外側に位
置する両単位通路(11a)(11a)が全周に亘ってかどのない
曲面形状に成形されているから、前記各実施形態の場合
と同様に、最外側の各仕切り壁部(8)と周壁(9)と
の連結部分において、最外側の単位通路(11a) 側の応力
集中部がなくされ、この連結部分における応力が緩和さ
れる。
を全周に亘ってかどのない曲面形状とすることにより、
最外側の各仕切り壁部(8)(8)と周壁(7)との連
接部分における破断を、上記のような応力集中緩和作用
によって効果的に防ぐことができ、ひいては熱交換器に
組み込まれたチューブの耐圧性能を非常に高いものとす
ることができる。特に、これら最外側の単位通路(11)(1
1)の横断面形状は真円状とすることにより内部を流通す
る熱交換媒体の圧力がこれら通路(11)(11)の内周面に周
方向に平均化して作用することとなり、とりわけ高い耐
圧性を発揮することができる。
する単位通路(11a)(11a)を全周に亘ってかどのない曲面
形状とし、最外側の各仕切り壁部(8)(8)と周壁
(7)との連接部分における応力集中を緩和したもので
あるから、特に本実施形態のようにカークーラー用コン
デンサーに用いるような場合には、運転中の飛石による
偏平チューブ(1)の、最外側の仕切り壁部(8)と周
壁(7)との連接部分における破断、ひいてはチューブ
の破裂を有効に防ぐことができる利点もある。
(1)の最外側の単位通路(11a) の横断面形状として真
円形状のものを図示したが、他に例えば楕円状、長円状
など、周方向においてかどのない横断面曲面形状として
も良い。また、インナーフィン(15)については、上記実
施形態では三角状の山・谷の繰り返しによる特定形状の
ものを示したが、各種形状形態のインナーフィンであっ
ても良い。また、インナーフィン(15)は、不連続状に形
成されたものであっても良い。
に係る偏平多孔チューブを示すものである。
路(11a) が中間単位通路(11)と全く同じ横断面星形状に
形成されている点においてのみ、前記第6実施形態に係
る偏平多孔チューブと異なる。
最外側の単位通路を含む全ての中間単位通路(11a)(11)
が横断面円形を基準とする内面に成形されていることよ
り、耐圧性に優れたものとなっているのに加えて、これ
ら全ての単位通路(11a)(11)の通路内壁面にインナーフ
ィン(15)が成形されていることにより、熱交換媒体と
の接触面積が広く確保され、高い熱交換性能を発揮する
ことができる。
通路が仕切り壁部(8)によって幅方向に複数の単位通
路(11)(11a) に区画され、周壁(7 )の平坦壁部(9)
同士が該仕切り壁部(8)にて一体に連接されているか
ら、耐圧性能に優れる。のみならず、上記偏平チューブ
(1)では、幅方向の最外側に位置する両単位通路(11
a)(11a)が横断面円形状を基準とするものであるから、
前記各実施形態の場合と同様に、最外側の各仕切り壁部
(8)と周壁(8)との連接部分において、最外側の単
位通路(11a) 側の応力集中部がなくされ、この連接部分
における応力集中が緩和される。このように、最外側の
両単位通路(11)(11)が横断面円形状を基準とするもので
あることにより、最外側の各仕切り壁部(8)(8)と
周壁(7)との連接部分における破断を、上記のような
応力集中緩和作用によって効果的に防ぐことができ、ひ
いては熱交換器に組み込まれたチューブの耐圧性能を非
常に高いものにすることができる。また、特に本実施形
態のようにカークーラー用コンデンサーに用いるような
場合には、運転中の飛石による偏平チューブ(1)の、
最外側の仕切り壁部(8)と周壁(7)との連接部分に
おける破断、ひいてはチューブ(1)の破裂を有効的に
防ぐことができる利点もある。
断面形状として真円形を基準としてその内面にインナー
フィンを形成したものを図示したが、他に例えば楕円
状、長円状等を基準としたものであっても良い。また、
インナーフィン(15)については、上記実施形態では三
角状の山・谷の連続繰返しによる特定形状のものを示し
たが、各種形状態様のインナーフィンであってよい。ま
た、インナーフィン(15)は、不連続なものであっても
良い。
サーへの適用に限定されるものではなく、例えばルーム
エアコン用室外熱交換器などの各種熱交換器にも広く適
用され得る。
プの熱交換器に適用した場合について説明しているが、
チューブを蛇行状に屈曲してコアを形成した、いわゆる
サーペンタインタイプの熱交換器などにも適用され得
る。
配置されるアウターフィンとして、コルゲートフィン
(2 )…が用いられているが、これに限られるものでは
ない。
に、熱交換器用偏平多孔チューブが、チューブの幅方向
の両端に位置する両最外側単位通路が、それぞれ横断面
において全周に亘ってかどのない曲面形状に形成されて
いることにより、最外側の仕切り壁部と周壁との連接部
分における応力集中が緩和される。従って、チューブ全
体として高い耐圧性能が発揮される。従って、この偏平
チューブを使用した熱交換器では、アウターフィンによ
る補強効果の低い幅方向の両端部においても自らの構造
によって高い耐圧性能が発揮される。更には、飛石等に
よる外部からの衝撃を受けた場合にあっても、最外側の
仕切り壁部と平坦壁部との連接部への応力集中が緩和さ
れる。従って、同連接部におけるチューブ周壁の破壊が
未然に防止されることとになり、飛石等による外部応力
に対する破壊強度に優れたものとなる。 しかも、幅方
向の両端に位置する両最外側単位通路を除く各中間単位
通路が横断面非円形状に成形されていることにより、こ
れら中間単位通路が横断面形状が円形である場合のよう
に、隣接単位通路間の仕切り壁部の上下部分で肉厚が大
きくなり、多くの材料を要し、重量が増大し、コスト高
につくというような不都合を回避することができる。加
えて、限られたチューブ厚さの中で、横断面が円形の場
合と較べて、単位通路内における熱交換媒体との伝熱面
積を広く確保し得、ひいては高い熱交換性能が発揮され
る。
ーブの幅方向の両端に位置する最外側単位通路が、横断
面円形状を基準とする内周面にチューブ長手方向に延び
た複数個のインナーフィンを一体的に有するものとなさ
れた横断面星形状に形成されたものにあっては、上述し
たチューブの作用効果と同様の作用効果を奏するもので
あり、更に、インナーフィンを一体的に有するものとな
されていることより、最外側単位通路において熱交換媒
体との接触面積がより一層拡大され、熱交換性能が向上
される。
ーブの幅方向の両端から2番目に位置する両単位通路の
内面が、最外側単位通路側において円弧状に形成されて
なるものとすることにより、最外側の仕切り壁部と平坦
壁部との連接部への応力集中がより一層緩和されると共
に強度も向上され、同連接部におけるチューブ周壁の破
れが一層効果的に防がれる。
幅方向両側部が円弧状に形成されると共に、その円弧状
側壁部が前記平坦壁部より相対的に厚肉に形成されてい
る場合には、この円弧状側壁部それ自体の飛石による破
損が防がれる。のみならず、この厚肉構成により、円弧
状側壁部の飛石による変形が抑制される。しかも、平坦
壁部の肉厚は薄く維持されていることにより、伝熱性能
は良好に保持されると共に重量増も僅かで熱交換器の軽
量化を阻害することもない。また、この構造により熱交
換媒体側圧力損失が大きくなるということもない。前記
各中間単位通路の横断面形状が、請求項5に記載のよう
に四角形状、請求項6に記載のように三角形状あるいは
請求項7記載のように台形状に形成されたものであって
も、同等の効果を期待しうる。
通路の横断面形状が、横断面円形を基準とする内周面に
チューブ長手方向に延びた複数個のインナーフィンを一
体的に有するものとなされた横断面星形状に形成された
ものとすることにより、優れた耐圧性を保持しつつ、伝
熱面積を大きく確保することができる。また請求項9に
記載のように、とくに横断面形状が円形を基準とするも
のでなくても、同様の作用効果を奏する。
の幅方向の両端に位置する最外側単位通路が、それぞれ
横断面において全周に亘ってかどのない曲面形状に形成
される一方、前記両最外側単位通路を除いた中間に位置
する各中間単位通路が、横断面四角形状を基準とする内
周面にチューブ長手方向に延びた複数個のインナーフィ
ンを一体的に有するものとなされたものとすることによ
り、最外側の仕切り壁部と周壁との連接部分における応
力集中が緩和されて、チューブ全体として高い耐圧性能
が発揮されるとともに、飛石等による外部応力に対する
破壊強度に優れたものとなる。しかも、各中間単位通路
が、横断面四角形状を基準とする内周面にチューブ長手
方向に延びた複数個のインナーフィンを一体的に有する
ものとなされていることにより、これら中間単位通路の
横断面形状が円形である場合のように、隣接単位通路間
の仕切り壁部の上下部分で肉厚が大きくなり、多くの材
料を要し、重量が増大し、コスト高につくというような
不都合を回避することができる。加えて、限られたチュ
ーブ厚さの中で、横断面が円形の場合と較べて、単位通
路内における熱交換媒体との伝熱面積を広く確保し得、
更にはインナーフィンによる伝熱面積の増大と相俟って
より一層高い熱交換性能が発揮され得る。
方向の両端に位置する最外側単位通路が、それぞれ横断
面において全周に亘ってかどのない曲面形状に形成され
る一方、前記両最外側通路を除いた中間に位置する各中
間単位通路が、横断面異形形状に形成されたものとする
ことにより、上記と同様に外部応力に対する破壊強度に
優れたものとなり、しかも限られたチューブの厚さの中
で、横断面が円形の場合と較べて、単位通路内における
熱交換媒体との伝熱面積を広く確保し得、より一層高い
熱交換性能が発揮されるものとなる。
平多孔チューブを備えた熱交換器によれば、飛石等に対
する破壊強度を向上することができ、しかも伝熱性能を
高く圧力損失を低く保持することができる熱交換器の提
供が可能となる。
(イ)は全体横断面図、図1(ロ)はチューブ幅方向の
端部付近の拡大横断面である。
わせた熱交換器コアの部分断面図、図2(ロ)は飛石を
受けたチューブの幅方向端部の拡大断面図である。
は正面図、図3(ロ)は平面図である。
ある。
である。
グラフ図である。
(イ)は全体横断面図、図7(ロ)はチューブ幅方向の
端部付近の拡大横断面図である。
である。
である。
0(イ)は全体横断面図、図10(ロ)はチューブ幅方
向の端部付近の拡大横断面図である。
み合わせた熱交換器コアの断面図、図11(ロ)は上記
熱交換器コアの幅方向端部の拡大断面図である。
(イ)は全体横断面図、図12(ロ)は一部拡大断面図
である。
(イ)は全体横断面図、図13(ロ)は一部拡大断面図
である。
ブの全体横断面図、図14(ロ)は同チューブとフィン
とを組み合わせた熱交換器コアの部分断面図、図14
(ハ)は飛石を受けたチューブの要部拡大断面図であ
る。
ブを備えた熱交換器コアの全体横断面図、図15(ロ)
はその幅方向端部の拡大断面図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 偏平状チューブの内部が該チューブの周
壁を構成する対向配置された平坦壁部間に跨る仕切り壁
部によって区画され、複数の単位通路を横並びに有する
ものとなされた熱交換器用偏平多孔チューブにおいて、 前記チューブの幅方向の両端に位置する最外側単位通路
が、それぞれ横断面において全周に亘ってかどのない曲
面形状に形成される一方、 前記両最外側単位通路を除いた中間に位置する各中間単
位通路が、横断面非円形状に形成されてなることを特徴
とする熱交換器用偏平多孔チューブ。 - 【請求項2】 偏平状チューブの内部が該チューブの周
壁を構成する対向配置された平坦壁部間に跨る仕切り壁
部によって区画され、複数の単位通路を横並びに有する
ものとなされた熱交換器用偏平多孔チューブにおいて、 前記チューブの幅方向の両端に位置する最外側単位通路
が、横断面円形状を基準とする内周面にチューブ長手方
向に延びた複数個のインナーフィンを一体的に有するも
のとなされた横断面星形状に形成される一方、 前記両最外側単位通路を除いた中間に位置する各中間単
位通路が、横断面非円形状に形成されていることを特徴
とする熱交換器用偏平チューブ。 - 【請求項3】 前記チューブの幅方向の両端から2番目
に位置する両単位通路の内面が、前記最外側単位通路側
において円弧状に形成されてなる、請求項1又は2に記
載の熱交換器用偏平多孔チューブ。 - 【請求項4】 前記チューブの幅方向両側部が横断面円
弧状に形成されると共に、その円弧状側壁部が前記平坦
壁部より相対的に厚肉に形成されている、請求項1ない
し3のいずれか1に記載の熱交換器用偏平多孔チュー
ブ。 - 【請求項5】 前記各中間単位通路が、横断面四角形状
に形成されている、請求項1ないし4のいずれか1に記
載の熱交換器用偏平多孔チューブ。 - 【請求項6】 前記各中間単位通路が、横断面三角形状
に形成されている、請求項1ないし4のいずれか1に記
載の熱交換器用偏平多孔チューブ。 - 【請求項7】 前記各中間単位通路が、横断面台形状に
形成されている、請求項1ないし4のいずれか1に記載
の熱交換器用偏平多孔チューブ。 - 【請求項8】 前記各中間単位通路が、横断面円形を基
準とする内周面にチューブ長手方向に延びた複数個のイ
ンナーフィンを一体的に有するものとなされた横断面星
形状に形成されている、請求項1又は2に記載の熱交換
器用偏平多孔チューブ。 - 【請求項9】 前記各中間単位通路が、内面にチューブ
長手方向に延びた複数個のインナーフィンを一体的に有
するものとなされている、請求項1又は2に記載の熱交
換器用偏平多孔チューブ。 - 【請求項10】 偏平状チューブの内部が該チューブの
周壁を構成する対向配置された平坦壁部間に跨る仕切り
壁部によって区画され、複数の単位通路を横並びに有す
るものとなされた熱交換器用偏平多孔チューブにおい
て、 前記チューブの幅方向の両端に位置する最外側単位通路
が、それぞれ横断面において全周に亘ってかどのない曲
面形状に形成される一方、 前記両最外側単位通路を除いた中間に位置する各中間単
位通路が、横断面四角形状を基準とする内周面にチュー
ブ長手方向に延びた複数個のインナーフィンを一体的に
有するものとなされていることを特徴とする熱交換器用
偏平多孔チューブ。 - 【請求項11】 偏平状チューブの内部が該チューブの
周壁を構成する対向配置された平坦壁部間に跨る仕切り
壁部によって区画され、複数の単位通路を横並びに有す
るものとなされた熱交換器用偏平多孔チューブにおい
て、 前記チューブの幅方向の両端に位置する最外側単位通路
が、それぞれ横断面において全周に亘ってかどのない曲
面形状に形成される一方、 前記両最外側単位通路を除いた中間に位置する各中間単
位通路が、横断面異形形状に形成されていることを特徴
とする熱交換器用偏平多孔チューブ。 - 【請求項12】 請求項1ないし11のいずれかに記載の
所定長の偏平多孔チューブが所定間隔毎に並列状に配置
されると共に、これらチューブの両端がそれぞれヘッダ
ーに連通接続されると共に、該チューブ間にフィンが介
在配置され、熱交換媒体が複数本の前記チューブを同時
に流通するものとなされていることを特徴とする熱交換
器。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10069957A JPH1144498A (ja) | 1997-05-30 | 1998-03-19 | 熱交換器用偏平多孔チューブ及び同チューブを用いた熱交換器 |
| AT98109879T ATE262153T1 (de) | 1997-05-30 | 1998-05-29 | Flachrohr mit mehreren durchgängen für wärmetauscher und wärmetauscher mit solchen röhren |
| EP98109879A EP0881448B1 (en) | 1997-05-30 | 1998-05-29 | Multi-bored flat tube for use in a heat exchanger and heat exchanger including said tubes |
| ES98109879T ES2216205T3 (es) | 1997-05-30 | 1998-05-29 | Tubo plano con orificios multiplesj para su utilizacion en un cambiador de calor y cambiador de calor que comprende dichos tubos. |
| US09/087,016 US6000467A (en) | 1997-05-30 | 1998-05-29 | Multi-bored flat tube for use in a heat exchanger and heat exchanger including said tubes |
| DE69822361T DE69822361T2 (de) | 1997-05-30 | 1998-05-29 | Flachrohr mit mehreren Durchgängen für Wärmetauscher und Wärmetauscher mit solchen Röhren |
| CZ0169698A CZ298149B6 (cs) | 1997-05-30 | 1998-06-01 | Víceotvorová plochá trubice pouzitelná v tepelnémvýmeníku a tepelný výmeník obsahující mnozství víceotvorových plochých trubic |
| AU69801/98A AU735895B2 (en) | 1997-05-30 | 1998-06-01 | Multi-bored flat tube for use in a heat exchanger and heat exchanger including said tubes |
| US09/419,519 US6289981B1 (en) | 1997-05-30 | 1999-10-18 | Multi-bored flat tube for use in a heat exchanger and heat exchanger including said tubes |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14201797 | 1997-05-30 | ||
| JP9-142017 | 1997-05-30 | ||
| JP10069957A JPH1144498A (ja) | 1997-05-30 | 1998-03-19 | 熱交換器用偏平多孔チューブ及び同チューブを用いた熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1144498A true JPH1144498A (ja) | 1999-02-16 |
| JPH1144498A5 JPH1144498A5 (ja) | 2005-09-02 |
Family
ID=26411135
Family Applications (1)
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