JPS63197890A - 積層型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車用空気調和装置に用いられるエバポレー
タの如き積層型熱交換器の組立構造に関する。

［従来の技術］ 上記エバポレータの一般的な構造およびその組立方法の
概略は、プレス成形した２枚の゛最中の皮″状の管プレ
ートを貼り合わせて形成され、冷媒の出入口を備えて熱
交換用ユニットとして機能する偏平管と、伝熱面積増大
用のコルゲートフィンとを、隣接偏平管の入口と出口と
が連通されるようにして交互に重ね合わせて本体部分を
仮組立し、この組立構造を治具により固定させた後、エ
バポレータの構成材料であるアルミニウム板の表面にあ
らかじめクラッドさせておいたろう材の溶融温度以上に
保たれているろう付け炉内で加熱することによって、−
挙に各構成部材をろう付け接合させる方法を採っていた
。

そして管プレートはその平面図としての第１２図、およ
び第１２図の（ハ）−（ハ）断面図としての第１３図に
描かれているように、偏平管の内側向きに小突堤状の多
数のリプ１Ｈ群が斜め方向に突設されていることによっ
て、２枚の管プレートを貼り合わせた時、各々の管プレ
ート１のリブ群１日は、第１２図に示されているように
Ｘ字状に交差し、この交差個所りのすべてがろう付け接
合されることによって、偏平管の耐圧強度が充分に高め
られると共に、リプ１Ｈ群によって、冷媒の入口タンク
部１Ａと出口タンク部１Ｂを結ぶ冷媒流路Ｃに迷路を形
成させて、熱交換性能の大巾向上を可能にしている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の従来のエバポレータは、下記の如き改善すべき重
要な問題を抱えている。

くイ）迷路の形状が適切でないために冷媒の圧力損失が
かなり大きい。

（ロ）冷媒圧に対する偏平管の耐圧力は、主として対向
リブの衝接個所のろう付け強度に支配されるので、正確
なろう付けを行わせるためには、リブの高さを偏平管の
内側厚みの１７２に正しり一致させる必要がある。しか
しリブは細長いので、その全長に亘って・一定の高さを
保たせるためには、製作技術上の大きな困難が伴う。

（ハ）対向リブの衝接状態はほとんど点接触に近いので
、このことも衝接個所のろう付け接合強度が不充分にな
り勝ちとなる一因をなしている。

本発明は上記の如き問題をほぼ解消できると共に、管プ
レートにリブを形成させるための工程管理を簡易化させ
ることのできる構造を備えた積層型熱交換器を提供する
ことを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を遠戚するために本発明による積層型熱交換
器は、最中の皮状の２枚の管プレートの貼り合わせ体か
らなり、流体の出入口ポートとして設けられた入口およ
び出口タンク部の間に流体流路を形成させると共に、各
管プレートにそれぞれ内側向きに突出した多数の対向リ
ブ群を備える偏平管の複数個を、熱交換用空隙を介在さ
せた状態のちとに積層合体して作成される積層型熱交換
器において、前記リブ群は、前記２枚の管プレートを貼
り合せた時に互いに当接してろう付け接合される補強用
リブ群と、この補強用リブ群より突出旦の小さい熱交換
用リブ群との組合わせ構造とする構成を採用した。

［作用および発明の効果］ 従来の積層型熱交換器を構成する偏平管では、その補強
と迷路形成の役割を唯一種類の小突堤形状を有するリブ
群に受は持たせていたが、本発明による積層型熱交換器
は、主として補強のために適した形状を備える補強用リ
ブ群と、リブ高さを必要以上に高くせず、極力低く抑え
ることによって、流体の流通抵抗を高めさせることなく
迷路形成効果を高められる形状を備える熱交換用リブ群
との組合わせかなる、いわば複合型のりブ群を設けたこ
とによって、熱交換用流体の圧力損失を充分低く押えな
がら熱交換性能が向上され、しかも製作上の工程管理を
簡易化させられる。

［実施例］ 以下に図に示す実施例に基づいて本発明の構成を具体的
に説明する。

第１図〜第５図は本発明による・一実施例装置としての
、自動車用空調装置に組込まれるエバポレータを示して
おり、第１図は管プレートの内側面を示した平面図、第
２図と第３図はそれぞれ第１図の（イ）−（イ）断面図
、と（ロ）−（ロ）断面図、第４図はりブ群の配設状態
を示した、管ブレートの部分平面図、そして第５図は装
置の正面図である。

装置の概略の構成は、第５図にみられる如く、複数個の
偏平管Ａと熱交換効率向上用のフィン４とを交互に積層
し合体させることによって本体部分を構成させている。

そして各偏平管への上端部に設けた低沸点冷媒のムロタ
ン９部１Ａ相互を連通させて、各偏平管への冷媒分配路
Ｅを形成させている。またこの図では入口タンク部１Ａ
の背後に位置する冷媒用ロタンク部相互を連通させて冷
媒集合路を形成させている。冷媒分配路の一端には冷媒
人ロチ１−１１１が、また冷媒集合路の一端には冷媒出
口チューブ１２がそれぞれ接続されている。１３と１４
は各チューブの接続用継手であり、１５と１６は各チュ
ーブの末端に取付けチューブ継手である。１１はエバポ
レータ本体の両側端面を保護するサイドプレートである
。隣接する偏平管Ａの間にフィン４を介在させて平行す
る熱交換用空隙Ｂを形作らせるためには、各偏平管Ａの
下端部に、冷媒入口（出口）タンク部１Ａの厚さの１／
２の高さのスペーサ１Ｇを突設している。

偏平管Ａを構成する２枚の管プレート１は同一形状を備
えており、この実施例では厚さ０．３〜０、釦１で材質
がＡ　３００３のアルミニウム板の両表面に、あらかじ
めＡ　４００４などのろう材をクラッドさせた素材板を
、プレス加工して第１図〜第３図に示した形状が与えら
れている。

縦長の角板形状を有する管プレート１は、ろう付け貼り
合わせ用の周縁フランジ部１Ｅと、偏平管Ａ内にＵ字形
冷媒流路Ｃを形成させるための中央部仕切壁１Ｆ部分を
残して、偏平管の外側向きに最中の反訳に−・様の厚み
に膨出させている。そして上端部には冷媒の入口および
出口ポートとなる、入口タンク部１Ａと出口タンク部１
Ｂを突設し、各々のタンク部にはそれぞれ冷！Ｓ流通口
１Ｃまたは１Ｄを穿っている。入口タンク部１Ａと出口
タンク部１Ｂの間に形成された冷媒流路Ｃには、第１図
にみられるように、頂面が平坦な小円柱状突起体とをな
して、偏平管Ａを補強するための補強用リブ２群が、打
出し法によって千鳥状配列のもとに突設されている。補
強用リブ２０固りには、冷媒流路Ｃに迷路を形成させて
熱交換性能を向上させるための、小突堤状をなす熱交換
用リブ３群が、リブ２と−・体をなして放射状に突設さ
れている。

偏平管Ａの部分横断面を示した第３図にみられるように
、補強用リブ２の突設高さｈｌは、偏平管Ａの内部の厚
み、別言すれば冷Ｗ流路Ｃの厚さト１の１／２に正しく
一致させている。また熱交換用リブ３の突設高さｈ２は
、Ｈの寸法の１７２以下に、この実施例ではｈｌのほぼ
１／２の高さに設定している。

補強用リブ２の高さｈｌは、ろう付け接合の確実を期す
ために正確でなければならないが、その頂面ａの表面積
はかなり小さいので、その加工寸法精度の確保は容易で
ある。リブ群の平面的配置を示した第４図にみられるよ
うに、補強用リブ２をめぐる４本の熱交換用リブ３は、
その放射間隔の角度θをこの実施例では−・様に９０’
に保たせている。

また補強用リブ２の相互間隔しの値を１０ｍｍに設定し
たとすると、補強用リブ２の頂面ａの直径は、偏平管式
に所要の耐圧強度を与えるためのろう付け接合強度を確
保するために、２〜３ｇ１ＩＩｌに選定するのが適当で
ある。そしてこの場合熱交換用リブ３の長さＷは、５Ｉ
ＩＩｍ以上にすれば必要とする熱交換性能を得ることが
できる。

」ルゲートフイン４は、穫り薄いアルミニウム板を約４
１０１のピッチをもって波打ち状に屈曲加工して作成さ
れている。またサイドプレート１７は、厚さ０．６〜１
．０ｍｍで材質がＡ　３００３などのアルミニウム板か
らなり、その内側表面にはＡ　４００４などのろう材が
クラッドされている。

このような主要構成部材の組合わせからなるエバポレー
タの組立方法の概略は、第５図に描かれた配列に従って
、組立台上に先ずサイドプレート１７を据え冒き、次い
でコルゲートフィン４、更に最中の反訳に重ね合わせた
２枚の管プレート１、そして再びフルゲートフィン４、
次いで２枚の管プレート１の順に重ね合わせを反復して
行い、最後にサイドプレート１７を重ねることによって
エバポレータの本体部分の仮組立が終わる。仮組立体は
治具を用いて積層構造を押圧固定させたうえ、ろう材の
溶融温度以上に加熱されているろう付け炉内に納めてろ
う材を溶かした後放冷させることによって、本体部分の
接合組立は一挙にして完了する。

冷媒の出入ロバイブ１１および１２と、その接続用継手
１３および１４は、上記のろう付け工程において同時に
本体部分にろう付けさせるか、または別工程において取
付ける。

次に上記のエバポレータの作動について付図を参照しな
がら説明する。図示を省いた空調装置の圧縮機で圧縮さ
れた高温高圧の気相冷媒は凝縮鼎によって液化され、減
圧装置を通過する間に減圧されて気液２相状態のちとに
冷媒入口バイブ１１を経て、エバポレータを構成してい
る最左端の偏平管Ａに流入する。

第１図に描かれているように、冷媒入口タンク部１Ａに
設けた連通穴１Ｃから偏平管内に流入した冷媒は、仕切
壁１Ｆの存在にはばまれて一旦管内を流れ降ったうえ、
仕切壁の欠如してる部分を通過した後上昇に転じて出口
タンク１Ｂの連通穴１Ｄに向かうＵ字形流路Ｃをたどら
される。

各偏平管Ａの両側面は熱交換用空隙Ｂに接しており、こ
の空隙には空調装置の送１！Ｉ１ｍ（図示路）によって
比較的部かい被空調空気が吹き込まれているので、低沸
点の液相冷媒は偏平管Ａ内を通過する間に、温かい空気
から気化の潜熱を奪って気相に戻り、被空調空気は所望
温度にまで冷やされて空調装置の冷風吹出口に向かう。

Ｕ字形の冷媒流路Ｃ内には、すでに第３図を参照しなが
ら説明したように、この流路の厚さに等しい補強用リブ
２が散在することによっである程度の迷路形成効果が生
じてエバポレータの熱交換能力が高められるが、更に補
強用リブ２を取り巻くようにして、冷媒流路Ｃの厚さの
１／２に達しない高さをもった複数個の熱交換用リブ３
が設けられることによって、迷路形成効果は一段と増し
熱交換能力は大きく向上する。

しかも熱交換用リブ３は、従来のエバポレータのりブ群
のすべてが、既述の第１３図に示されているように、偏
平管Ａの内側厚さの１７２に等しい高さであったのと異
なって、偏平管Ａの内側厚さＨの１７４以下に設定され
ている。従って偏平管Ａを形作っている１つの管プレー
ト１にそれぞれ設けられている、熱交換用リブ３の頂面
同士は互いに衝接されずに、少なくともＨの値の１７２
以上の空隙が残存される。このために熱交換用リブ３群
は、冷媒流に対して大きな圧力損失を生じさせるマイナ
ス効果が充分押しとどめられた状態のもとに、エバポレ
ータの熱交換効果を向上させる機能を最大限に発揮する
。

第６図〜第８図は、上記のエバポレータを構成する管プ
レート１に形成させる熱交換用リブの他の形状例を示し
た、第２実施例図である。

第１の実施例と異なる点は、仕切壁１Ｆを境にして左右
２区画に区分されている冷媒流路Ｃのうち、右側区画に
設けた熱交換用リブ３Ｂは左側区画に設けた熱交換用リ
ブ３Ａに対してその放射方向が４５°ずらされている点
にある。

従ってこのような形状を備えた２枚の管プレート１を貼
り合わせることによって、第７図に示されているように
、各々の管プレート１に突設されている熱交換用リブ３
Ａと３Ｂは、第１実施例とは異なって互いに対向する位
置から４５°ずれることになる。このために、迷路形成
効果がより高められるだけでなく、冷媒流に対する抵抗
も少なくして圧力損失を低減させる効果も同時に得られ
る。

第８図は冷媒流路に熱交換用リブ３を突設したことによ
る流路の厚さの縮小量が、第１の実施例ではリブ３の高
さｈ２の２倍分であるに対して、第２実施例ではリブ３
の高さ１２分だけに過ぎず、流路厚さｈ４がより厚くな
って、流路抵抗がより減少する事を示している。上記の
ずらし角は必要に応じて４５゛以外の任意の角度を選べ
ばよい。

第９図は熱交換用リブ３の形状に関する第３実施例を示
している。

第１の実施例と異なる点は補強用リブ２と熱交換用リブ
３との間にリブの設けられていない部分Ｇを介在させて
、両者をそれぞれ独立的に突設した所にある。リブの存
在しない間隙部分Ｇの巾を、個々のエバポレータの設計
仕様に応じて適宜に選定することによって、冷媒の圧力
損失を充分低くとどめながら、同時に迷路形成効果を高
めて熱交換性能を向上させることができる。

上記実施例では熱交換用リブ３群の放射間隔の角度θは
９０°に設定しているが、この角度を・一様ではなくて
不均等に選んだり、角度θを変えることによってリブ３
の数を増減させてもよい。またリブ３の形状、殊に頂面
の形状も管プレート１の平坦面に対して傾斜させるなど
、様々な設計変更の余地が残されている。

また補強用リブ２の形状も、円柱形に限られることなく
、截頭円錐形、楕円柱形、三角柱型など様々に選ぶこと
ができる。

更に補強用リブ２と熱交換用リブ３の配Ｎ関係は、第３
実施例の配置状態を更に発展させて、全く隔たった個所
に散在させるようにしてもよい。

第１０図と第１１図は、それぞれリブの構成において上
記の実施例と相異する、第４実施例と第５実施例の管プ
レートの部分平面図である。

第１０図の第４実施例では、千鳥状に配置されている補
強用リブ２群の間に、冷媒の流れ方向に対して直交する
方向を保たせて、小突堤状の熱交換用リブ３群を適宜の
間隔を隔てて散在させている。

熱交換用リブ３の長さは、補強用リブ２群相互間の間隙
部に如何に対応させて配置個所毎に相異させている。

第１１図の第４実施例では、補強用リブ群の間隙部に、
冷媒の流れ方向に対して斜向させた配置のもとに、小突
堤状の熱交換用リブ３群を設けている。

本発明による積層型熱交換器の構成は、実施例に示した
偏平管の〜・端側だけに流体の出入口タンク部を設けた
形式のエバポレータの他に、両端部にそれぞれ出入口タ
ンク部を有するタイプのエバポレータにも適用できるし
、勿論エバポレータに限られることなく、同種の構造を
備えた、他の様々な積層型熱交換器に有効に取り入れる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、本発明による熱交換器の一実施例と
しての、自動重用空調装置に組込まれるエバポレータを
示している。 第１図は偏平管を構成する管プレートの平面図、第２図
と第３図はそれぞれ第１図の（イ）−（イ）断面図と（
ロ）−（ロ）断面図、第４図は管プレートに突設した補
強用リブと熱交換用リブの配置を示した部分拡大図、そ
して第５図はエバポレータの正面図である。 第６図〜第８図は管プレートの構成の他の実施例を示し
た第２実施例図で、第６図は部分平面図、第７図はリブ
の配役状況の説明図、そして第８図は偏平管の部分横断
面図である。 第９図はリブの配設の仕方の更に別の例を示した第３実
施例図としての、リブ配置状況の説明図である。 第１０図と第１１図はそれぞれ、リブの配設の仕方に特
長のある、第４実施例と第５実施例の管ブレートの部分
断面図である。 第１２図〜第１４図は従来の１バボレータを示した、そ
れぞれ偏平管の平面図と、その（ハ）−（ハ）断面図、
および−組の管プレートの各々のリブの当接状態を説明
した図である。 図中　　１・・・管プレート　２・・・補強用リブ　３
・・・熱交換用リブ　４・・・フィン　Ａ・・・偏平管
　Ｂ・・・熱交換用空隙　Ｃ・・・流体流路　Ｈ・・・
流体流路の厚み

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）最中の皮状の２枚の管プレートの貼り合わせ体から
   なり、流体の出入口ポートとして設けられた入口および
   出口タンク部の間に流体流路を形成させると共に、各管
   プレートにそれぞれ内側向きに突出した多数の対向リブ
   群を備える偏平管の複数個を、熱交換用空隙を介在させ
   た状態のもとに積層合体して作成される積層型熱交換器
   において、前記リブ群は、前記２枚の管プレートを貼り
   合せた時に互いに当接してろう付け接合される補強用リ
   ブ群と、この補強用リブ群より突出量の小さい熱交換用
   リブ群との組合わせからなることを特徴とする積層型熱
   交換器。 ２）前記補強用リブ群は、前記流体の厚みの１／２の高
   さを有し、前記熱交換用リブ群は、前記流体流路の厚み
   の１／４以下の高さを有する事を特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の積層型熱交換器。 ３）前記補強用リブ群は、平坦な頂面を備える小突起体
   であり、前記熱交換用リブ群は、この小突起体の周りに
   放射状に配設した、複数個の小突堤状体であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の積層型熱交換器
   。 ４）前記補強用リブ群は、平坦な頂面を備える小突起体
   であり、前記熱交換用リブ群は、前記補強用リブ群の間
   に形成された複数の小突堤状体である事を特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の積層型熱交換器。