JP2000220982A

JP2000220982A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2000220982A
Application number: JP11019065A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Takano; 明彦高野; Soichi Kato; 宗一加藤
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2000-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】熱交換チューブ及びヘッダパイプの耐圧性を
向上し、重量増加を防止し、熱交換性能を向上させた熱
交換器を提供すること。【解決手段】断面円形の冷媒流路２ａを有する熱交換
チューブ２と、前記熱交換チューブ２の端部に接続さ
れ、冷媒の送受給を行うヘッダパイプ５，６と、前記チ
ューブ２間にフィン３を装着する熱交換器において、ヘ
ッダパイプ５，６の冷媒流路は断面円形であり、前記チ
ューブ２外形が断面円形であるとともに、チューブ３に
装着されるフィンに、チューブ外形に沿った曲率を有す
る凹部３ａを備え、チューブ２に凹部３ａを当接してフ
ィン３がチューブ２に装着されている熱交換器である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器を通流す
る冷媒が、熱交換チューブに伝わる熱によって熱交換を
行う熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷媒の熱交換を行う熱交換チュー
ブと、前記冷媒を受給及び送給する一対のヘッダパイプ
とを連通接続して構成される熱交換器が知られている。

【０００３】すなわち、一方のヘッダパイプから取り入
れられた冷媒は、熱交換チューブ内部の冷媒流路を流通
した後、他方のヘッダパイプから排出され、冷媒の熱交
換は、熱交換チューブに伝わる熱によって行われる。

【０００４】また、この種の熱交換器に用いられる熱交
換チューブは、アルミニウム合金等を材料として、押し
出し成形による製造方法等を用いて形成されている。

【０００５】また、前記熱交換器は、熱交換チューブに
当接されるフィンを備え、熱交換チューブとフィンとの
接触面積を大きくし、チューブからフィン側に伝達され
る熱伝達を大きくして、熱交換性能を高めるように構成
されている。近年において、フロン系の冷媒は、地球温
暖化作用等を生じることから、これらの冷媒の使用禁止
及び縮減の方向の要求が強くなっている。このため、特
許第２８０４８４４号公報、及び特開平１０ー１９４２
１号公報に、フロン系冷媒の代替冷媒として、オゾン層
を破壊しない二酸化炭素（ＣＯ_２）を冷媒として用いる
冷凍サイクルが記載されている。

【０００６】ＣＯ_２を冷媒として冷凍サイクルに用いた
場合、高温高圧となった冷媒から熱を放熱するために、
熱交換器を通流する際の冷媒の状態は、気液二相状態の
臨界点を超えた超臨界域にあり、通常の気液二相状態の
冷媒が熱交換器を通流する場合と比較して、熱交換器に
過度の圧力が負荷されることが想定される。

【０００７】例えば、ＣＯ_２を冷媒として用いた場合、
高温高圧となった冷媒の放熱作用を発揮する熱交換器に
は、気液混合状態の冷媒が通流する場合と比較して６倍
以上の耐圧性が要求されと考えられる。

【０００８】冷凍装置に、超臨界的な冷媒を用いる場合
に、冷媒が通流する熱交換チューブ及びヘッダパイプ等
の部材を肉厚として、熱交換器に要求される耐圧性を確
保することが考えられる。しかし、熱交換チューブ又は
ヘッダパイプ等の部材を肉厚とすると、熱交換器自体の
外形が拡大し、搭載スペースが制限された車内におい
て、冷凍装置のレイアウト性が低下するという問題を生
じる。また、熱交換器を構成する熱交換チューブ及びヘ
ッダパイプ等の部材を肉厚とすると、熱交換器の重量も
増加し、車体搭載時に冷凍装置の軽量化が望まれている
ことから、好ましくない。

【０００９】そこで、本発明は、冷媒が通流する熱交換
チューブ及びヘッダパイプの耐圧性を向上するととも
に、熱交換器の重量増加を防止し、耐圧性要求の高い冷
媒を用いる場合であっても、軽量化を図ることの可能な
熱交換器を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願第１請求項に記載し
た発明は、断面円形の冷媒流路を有する熱交換チューブ
と、前記チューブに当接されるフィンと、前記チューブ
と連通接続し、冷媒の送受給を行うヘッダパイプを備
え、チューブ及びフィンに伝わる熱によって熱交換を行
う熱交換器において、前記断面円形の冷媒流路を有する
熱交換チューブは、断面円形のチューブ外形を備え、前
記チューブ間に装着されるフィンは、チューブ外形と略
同一の曲率を有する凹部を備え、前記凹部が断面円形の
チューブ外見に沿って当接される構成の熱交換器であ
る。

【００１１】冷媒流路が断面円形であると、通流する冷
媒圧力が均等に冷媒流路内部に負荷されるため、耐圧性
の向上が可能となる。

【００１２】熱交換チューブの冷媒流路を断面円形とし
た場合に、熱交換チューブの外形も断面円形とすると、
内部を通流する冷媒の圧力負荷に耐え得る強度となる肉
厚を保持しつつ、チューブ体積を最小とすることがで
き、重量増加が防止される。

【００１３】また、熱交換チューブ外形を断面円形とし
た場合に、チューブ外形に沿った曲率を有する凹部を備
えたフィンを設け、前記熱交換チューブ外形に沿って、
前記凹部を当接させることにより、フィンとチューブの
接触面積を拡大することができる。従って、チューブか
らフィン側へ伝達される熱伝導率が増加し、熱交換性能
の向上が可能となる。

【００１４】本願第２請求項に記載した発明は、前記請
求項１記載の発明において、往復する前記チューブの間
にフィンが装着されている構成の熱交換器である。

【００１５】このように、断面円形の冷媒流路を有する
チューブを、例えば、蛇行状に往復するように形成し、
前記往復するチューブ間にフィンを装着すると、熱交換
面積が拡大され、熱交換性能の向上が可能となる。

【００１６】本願第３請求項に記載した発明は、前記請
求項１記載の発明において、前記熱交換チューブとフィ
ンが交互に積層されて多段層を形成し、各チューブ端部
が、一対のヘッダパイプに連通接続されている構成の熱
交換器である。

【００１７】このよう熱交換チューブ及びフィンを交互
に多段積層し、熱交換面積が拡大され、熱交換性能の向
上が可能となる。

【００１８】本願第４請求項に記載した発明は、前記請
求項２記載の発明において、往復するチューブ間にフィ
ンを装着し、チューブ端部がヘッダパイプに連通接続さ
れた熱交換器は、往復するチューブ及びフィンの連なる
面が外部空気の通風方向に対して直交するように、複数
の熱交換器が並列に配置され、各熱交換器が連通接続さ
れて一体となっている構成の熱交換器である。

【００１９】例えば、熱交換器を車体に搭載する際、外
部空気の通風方向に対して熱交換器を設置できる面は、
車のデザイン等によって一定範囲に制限されている。

【００２０】本発明は、一定範囲に制限された外部空気
の通風方向に対して、熱交換チューブ及びフィンの連な
る面を設置して、同様に、複数の熱交換器を並列に配置
することにより、外部空気と接触する熱交換面積が拡大
され、熱交換性能の向上が可能となる。

【００２１】本願第５請求項に記載した発明は、前記請
求項３記載の発明において、前記熱交換チューブ及びフ
ィンが交互に積層され、チューブ端部が一対のヘッダパ
イプに連通接続された熱交換器は、積層されたチューブ
及びフィンの長手方向が外部空気の通風方向に対して直
交するように、複数の熱交換器が並列に配置され、各熱
交換器のヘッダパイプが連通接続されて一体となってい
る構成の熱交換器である。

【００２２】このように、熱交換チューブ及びフィンを
多段積層した熱交換器のチューブ長手方向が外部空気通
風方向に対して直交するように、複数個の熱交換器を配
置することにより、外部空気と接触する熱交換面積が拡
大され、熱交換性能の向上が可能となる。

【００２３】本願第６請求項に記載した発明は、前記請
求項１乃至５いずれか記載の発明において、前記ヘッダ
パイプの冷媒流路が、断面円形である構成の熱交換器で
ある。

【００２４】このように、ヘッダパイプの冷媒流路が断
面円形であると、ヘッダパイプ内を通流する冷媒圧力
が、ヘッダパイプに均等に負荷されることとなり、ヘッ
ダパイプの耐圧性が向上する。

【００２５】本願第７請求項に記載した発明は、前記請
求項６記載の発明において、前記ヘッダパイプ内径の直
径が１０ｍｍを超えない直径であり、ヘッダパイプの肉
厚が５ｍｍを超えない熱交換器である。

【００２６】ヘッダパイプに要求される耐圧性を確保す
るために、ヘッダパイプの肉厚の設定には、ヘッダパイ
プ内部にかかる内圧や、ヘッダパイプを構成する材料の
引っ張り応力等の影響を考慮する必要がある。

【００２７】冷媒流路直径が１０ｍｍ以上であると、ヘ
ッダパイプに負荷される圧力が大きくなり、その分ヘッ
ダパイプの肉厚を厚くする必要があるため、重量増加が
大きくなる。また、冷媒流路直径を小さく設定すると、
冷媒通流によって、ヘッダパイプに負荷される圧力は小
さくなるため、ヘッダパイプの肉厚は薄くなり、重量増
加の問題は回避されるが、一方、冷媒流路直径が小さく
なりすぎると、冷媒の送受給を行うヘッダパイプとして
の性能が低下する。

【００２８】従って、冷媒流路直径が１０ｍｍを超えな
い大きさの直径であった場合、後述する発明実施の形態
に記載した（１）式に基づいて、ヘッダパイプ外形直径
を定めることが可能である。

【００２９】例えば、アルミニウムをヘッダパイプを形
成する材料として用いた場合、アルミニウムの引っ張り
応力は、１０kg/mm^２である。冷媒の高圧側の圧力は、
通常の気液混合状態の冷媒の圧力と比較して、６倍程度
となるため、部材にかかる内圧も大きくなり、耐圧性が
要求される。

【００３０】このため、後述する（１）式にしたがっ
て、ヘッダパイプの外形直径は２０ｍｍ程度に設定する
ことができる。

【００３１】従って、ヘッダパイプは、冷媒流路直径を
１０ｍｍを超えない値に設定した場合、ヘッダパイプの
肉厚は、５ｍｍを超えない値に設定することにより、要
求される耐圧性の確保が可能となる。

【００３２】また、要求される耐圧性を確保するために
最小となる肉厚で、ヘッダパイプを構成すると、重量増
加が制限され、車載レイアウト性が向上する。

【００３３】また、ヘッダパイプのみならず、外形を断
面円形としたチューブの場合であっても、チューブを構
成する部材の引っ張り応力、冷媒流路直径、及びチュー
ブにかかる内圧を考慮して、チューブ肉厚の設定が可能
である。

【００３４】本願第８請求項に記載した発明は、前記請
求項１乃至７いずれか記載の発明において、前記チュー
ブ及びヘッダパイプは、アルミニウム又はアルミニウム
合金を成形してなる熱交換器である。

【００３５】アルミニウム又はアルミニウム合金を用い
てチューブ又はヘッダパイプを形成すると、廉価で簡易
にチューブ又はヘッダパイプを形成できるという利点が
ある。しかし、例えば、冷媒として、熱交換器通流時に
超臨界域となる冷媒を用いる場合、熱交換器に要求され
る耐圧性を確保しようすると、各部材の肉厚が厚くな
り、熱交換器の重量増加が大きくなってしまうという問
題を生じる。

【００３６】本発明においては、要求される耐圧性を確
保しつつ、重量増加を防止した構造としたため、アルミ
ニウム又はアルミニウム合金を用いて、チューブ又はヘ
ッダパイプを形成することが可能となり、廉価に熱交換
器が形成される。

【００３７】本願第９請求項に記載した発明は、前記請
求項１乃至８いずれか記載の熱交換器において、熱交換
器に流出入する冷媒は、気体状態である構成の熱交換器
である。

【００３８】このように、気体状態である高温高圧の媒
体が、気体状態のまま熱交換器間を通流する場合、熱交
換器には、高い耐圧性が要求されることとなる。本発明
の熱交換器の構成とすれば、高い耐圧性を要求する気体
状態の媒体を通流する場合であっても、耐圧性確保のた
めの重量増加やレイアウト性の悪化を防止して、本発明
の熱交換器が用いられる。

【００３９】また、高い耐圧性を要求する冷媒を用いた
冷凍サイクルにおいても、本発明の熱交換器であれば、
用いることができる。

【００４０】本願第１０請求項に記載した発明は、前記
請求項１乃至９記載の発明において、前記熱交換器に通
流する冷媒は、二酸化炭素（ＣＯ_２）を用いた熱交換器
である。

【００４１】二酸化炭素を冷凍サイクルの冷媒として用
いた場合、気液二相状態の臨界点を超える超臨界域の高
圧の冷媒が熱交換器内部を通流することとなる。

【００４２】従って、熱交換器には、通常の気液混合状
態の冷媒が通流する場合と比較して、６倍以上の高い耐
圧性が要求される。前述した本発明の熱交換器によれ
ば、高い耐圧性を満たす設計となっているため、超臨界
域の状態となる二酸化炭素を冷媒として用いることが可
能である。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の具体例を図面に基
づいて説明する。

【００４４】図１は、本例の熱交換器を示す外観図であ
り、この熱交換器１は、フィン３，３を装着するととも
に、蛇行状に成形した熱交換チューブ２と、この熱交換
チューブ２の端部に設けられた１対のヘッダパイプ５，
６とで構成されているガスクーラーである。

【００４５】各ヘッダパイプ５，６には、それぞれ冷媒
供給用の配管が接続されている。一方のヘッダパイプ５
から供給された冷媒は、熱交換チューブ２内を通流し
て、他方のヘッダパイプ６から排出される。

【００４６】図２は、前記熱交換チューブ２及びフィン
３の概略構成を示す斜視図である。図２中、４は、ルー
バー示している。

【００４７】図２に示すように、本例のチューブは、冷
媒流路２ａが断面円形に形成されるとともに、チューブ
２外形も断面円形に形成されている。

【００４８】また、チューブ２間に装着するフィン３
は、前記チューブ２の断面円形である外形に沿った曲率
を有する凹部３ａを備え、この凹部３ａにチューブ２が
当接されている。

【００４９】チューブ２の冷媒流路２ａが断面円形に形
成されていると、冷媒流路２内に均等に冷媒圧力が負荷
され、耐圧性を向上することができる。また、本例のチ
ューブ２は、外形も断面円形となるように形成されてい
るため、圧力負荷に耐え得る肉厚を保持しつつ、体積増
加を最小限に押さえて、高い耐圧性が要求される熱交換
器においても、熱交換チューブの重量増加を防止でき
る。

【００５０】また、チューブ２間に装着されるフィン３
が、チューブ２の断面円形となる外形に沿った曲率を有
する凹部３ａを備え、前記凹部３ａにチューブ２が当接
されていると、チューブ２とフィン３の接触面積が拡大
し、チューブ２からフィン３側へ伝達される熱伝導率が
大きくなるため、熱交換性能を向上することができる。
また、フィン３は、チューブ２外形の曲率と略一致する
凹部３ａを備えることにより、チューブ２間に装着され
るフィン３の面積が大きくなり、熱交換面積が拡大す
る。

【００５１】また、図１に示すように、本例において
は、チューブ２端部が接続されるヘッダパイプ５，６に
形成される媒体流路も断面円形に形成されている。前述
と同様、冷媒流路が断面円形となるように形成されてい
ると、冷媒流路内に冷媒の圧力が均等に負荷されるた
め、耐圧性が向上する。

【００５２】この場合に、ヘッダパイプの冷媒流路直径
は１０ｍｍ超えない直径、ヘッダパイプの肉厚は、５ｍ
ｍを超えない肉厚に設定されている。

【００５３】ヘッダパイプの外形直径とヘッダパイプに
形成される冷媒流路の内径直径の関係は、前記ヘッダパ
イプに負荷される内圧や、ヘッダパイプを構成する材料
の引っ張り応力を考慮して下記（１）式に従って、定め
ることができる。（１） σ＝Ｐ（ｒ２^２＋ｒ１^２）／（ｒ２^２ーｒ１^２）ここで、σは、チューブを構成する材料の引っ張り応
力、Ｐは、チューブ内部の圧力、ｒ２は、チューブ外形
半径、ｒ１は、チューブの冷媒流路半径を示す。

【００５４】例えば、アルミニウムをヘッダパイプを形
成する材料として用いた場合、アルミニウムの引っ張り
応力は、１０ｋｇ／ｍｍ^２である。ヘッダパイプに負荷
される内圧を６００ｋｇ／ｃｍ^２とした場合、ヘッダパ
イプの冷媒流路直径が１０ｍｍであると、前記（１）式
にしたがって、ヘッダパイプの外形直径を算出すると、
ヘッダパイプの外形直径は、２０ｍｍと設定できる。

【００５５】高い耐圧性を要求するＣＯ_２等を冷凍サイ
クルを通流する冷媒として用いた場合は、冷媒流路直径
を１０ｍｍ以上とすると、通流する冷媒量が多くなり、
より高い耐圧性がヘッダパイプに要求されるため、ヘッ
ダパイプをさらに肉厚とする必要が生じ、材料コストの
高騰と、熱交換器重量が増大するという不都合を生じ
る。

【００５６】従って、ヘッダパイプの冷媒流路直径は１
０ｍｍを超えない程度が適当と考えられる。ＣＯ_２を冷
媒として用いる場合、熱交換器には、気液二相状態の臨
界点を超えた超臨界域の高圧冷媒が通流することとなる
ため、従来用いられている気液二相状態の冷媒が通流す
る場合に要求される耐圧性の６倍以上の耐圧性が要求さ
れるものと想定される。

【００５７】これらの条件を考慮して、前記（１）式に
従いヘッダパイプの外形直径を算出すると、最小となる
外形直径が２０ｍｍとなる。この結果から、ヘッダパイ
プの肉厚を５ｍｍ超えない厚さとすると、ヘッダパイプ
の冷媒流路直径が１０ｍｍを超えない値に設定された場
合に、要求される耐圧性を確保した最小限度の肉厚を設
定してヘッダパイプを形成でき、重量増加が防止され
る。

【００５８】また、前記（１）式に基づいて、断面円形
のチューブの肉厚の設定ができる。

【００５９】このように、本例の熱交換器は、要求され
る耐圧性を確保するとともに、重量増加を最低限に防止
した設計としたため、、アルミニウム製又はアルミニウ
ム合金製の押し出し成形材料を用いて、軽量かつ廉価に
熱交換器１を形成できる。

【００６０】次に、本発明の熱交換器の他の具体例につ
いて説明する。

【００６１】図３は、熱交換器の他の具体例の概略構成
を示す斜視図である。

【００６２】図３に示すように、本例の熱交換器１０
は、一対のヘッダパイプ５，６間に、複数の蛇行状に往
復するチューブ２４，２５，２６が連通接続され、この
蛇行状に往復するチューブ間にフィン３が装着されてい
る。

【００６３】本例の熱交換器１０は、チューブ及びフィ
ンが連なる面が外部空気の通風方向に対して直交するよ
うに配置される。

【００６４】本例のように、蛇行状に往復するチューブ
間にフィンを装着したチューブを複数本並列に配置する
ことにより、外部空気と熱交換する面積が増大し、熱交
換性能が向上する。

【００６５】例えば、室内空間が広いワンボックス車等
には、優れた空調機能が求められる。この場合、熱交換
面積を拡大し、熱交換性能を向上した熱交換器を搭載す
ることにより、要求される空調機能を達成できる。

【００６６】車内において、外部空気通風方向に対する
表面積の範囲は、車体デザイン等によって、ある範囲に
制限される。一方、車体の大きさにともなって、冷凍装
置の搭載スペースも拡大すると想定される。

【００６７】従って、本例のように、外部空気通風方向
に対する表面積の範囲を同一としつつ、複数の熱交換器
を並列に配置すると、搭載スペース上問題となることな
く、外部空気と接触する熱交換面積の拡大により、熱交
換性能が向上する。

【００６８】図４は、本発明の熱交換器の他の具体例を
示し、本例の熱交換器１１は、断面円形の冷媒流路及び
外形を有するチューブ１２を多段積層し、積層するチュ
ーブ１２間にフィン１３を装着し、多段積層されたチュ
ーブ１２の端部を一対のヘッダパイプ１４，１５に連通
接続する構成となっている。

【００６９】このように、チューブ１２及びフィン１３
を交互に多段積層して熱交換器１１を構成すると、熱交
換面積の拡大により、熱交換性能が向上する。

【００７０】また、本例のヘッダパイプ１４，１５は、
断面円形の冷媒流路１４ａ，１５ａが形成されている。

【００７１】図５は、チューブ１２及びフィン１３の断
面長手方向を外部空気の通風方向に対して直交するよう
に、前記図４に示す構成の熱交換器１６，１７を並列に
配置し、ヘッダパイプ１９及び２０を配管２２で連通接
続して一体とした熱交換器２３の概略構成を示す斜視図
である。なお、図中矢印は、外部空気の通風方向を示し
ている。

【００７２】図５に示すように、本例の熱交換器２３
は、冷媒を並列に複数の熱交換器１６，１７に通流し
て、冷媒流量を増大するとともに、熱交換面積が拡大さ
れ、熱交換性能が向上し、一挙に冷媒を冷却する。

【００７３】また、熱交換器１６，１７を通流するにし
たがって、順次冷却される冷媒の状態を考慮して、複数
の熱交換器１６，１７を並列に配置し、冷媒流路を構成
した熱交換器２３は、熱交換性能が向上される。

【００７４】例えば、外部空気の通風方向に対して、後
列となるヘッダパイプ１８から高温高圧の冷媒を流入
し、仕切り板をヘッダパイプ内部に設置することによ
り、冷却する過程に従って、順次外部空気通風方向に向
かって、冷媒が通流するように、熱交換器の冷媒流路を
構成すると、後列から順次熱交換器１６のチューブ間を
通流し、ある程度冷却された冷媒が、外部空気通風方向
に最も近い冷媒流路を構成する熱交換器１７のチューブ
間を通流することになるため、放熱性能が向上する。

【００７５】その他、前述したように、熱交換器チュー
ブ外形を断面円形とするほかに、扁平状のチューブに、
複数の断面円形の冷媒流路を形成する場合も考えられ
る。

【００７６】例えば、図６は、外形断面扁平状のチュー
ブ２７に断面円形の複数の冷媒流路２７ａを形成した構
造を示している。

【００７７】本例において、断面扁平状とは、チューブ
２７の上下面に少なくとも平面を有しているチューブの
断面形状をいう。

【００７８】チューブ２７の冷媒流路２７ａが断面円形
に形成されていると、冷媒流路内に冷媒圧力が均等に負
荷されるため耐圧性が向上する。

【００７９】熱交換チューブを断面扁平状に形成する場
合においても、冷媒流路を通流する冷媒によって負荷さ
れる圧力に耐え得る程度の肉厚が必要となる。従って、
断面扁平状のチューブ２７の横手方向に肉厚部２８が形
成されている。この肉厚部２８が形成されていると、チ
ューブ２７の耐圧性が向上されるとともに、チューブ２
７の表面積及びチューブ２７と接触するフィンの面積が
拡大し、熱交換面積の拡大により、熱交換率が向上す
る。

【００８０】また、本例のチューブ２７は、肉厚部２８
を切削し、チューブ２７の長手方向の他の部位よりも、
断面積が小さくなるチューブ挿入部２９が形成されてい
る。

【００８１】要求される耐圧性を確保するため、ヘッダ
パイプの肉厚が厚くなると、ヘッダパイプの内径は小さ
くなり、チューブとヘッダパイプを連通接続するために
形成されるチューブ挿入孔の幅が小さくなる。

【００８２】すなわち、チューブ挿入孔が小さくなって
しまうと、このチューブ挿入孔にチューブ端部を挿入し
て連通接続するチューブの幅が狭くなり、チューブ間に
装着されたフィンへの伝熱量が少なくなり、熱交換率が
低下してしまうという問題を生じる。

【００８３】本例のチューブ２７は、チューブ２７の長
手方向端部において、チューブの横手方向の両端に形成
された肉厚部２８を切削し、ヘッダパイプに形成される
チューブ挿入孔と略一致する断面形状を有するチューブ
挿入部２９が形成されている。従って、チューブ挿入孔
が、ヘッダパイプが肉厚にすることにより、小さくなっ
た場合であっても、前記チューブ挿入孔の狭小化にとも
なって、チューブ２７の横手方向の幅を変化させること
なく、チューブ２７をヘッダパイプに連通接続できる。

【００８４】また、チューブ２７の横手方向の幅を変化
させることなく、フィンとの接触面積を確保して、チュ
ーブ２７をヘッダパイプに組み付けられるため、熱交換
器率が向上する。

【００８５】本例のチューブ２７は、肉厚部２８が形成
されているため、要求される耐圧性を確保して、アルミ
ニウム又はアルミニウム合金で、軽量且つ廉価に熱交換
器を形成できる。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、断面円
形の冷媒流路を有する熱交換チューブと、前記チューブ
に当接されるフィンと、前記チューブと連通接続し、冷
媒の送受給を行うヘッダパイプを備え、チューブ及びフ
ィンに伝わる熱によって熱交換を行う熱交換器におい
て、前記断面円形の冷媒流路を有する熱交換チューブ
は、断面円形のチューブ外形を備え、前記チューブ間に
装着されるフィンは、チューブ外形と略同一の曲率を有
する凹部を備え、前記凹部が断面円形のチューブ外見に
沿って当接される構成の熱交換器である。

【００８７】冷媒流路が断面円形であると、通流する冷
媒圧力が均等に冷媒流路内部に負荷されるため、チュー
ブの耐圧性は向上する。

【００８８】熱交換チューブの冷媒流路を断面円形とし
た場合に、熱交換チューブの外形も断面円形とすると、
内部を通流する冷媒の圧力負荷に耐え得る強度となる肉
厚を保持しつつ、チューブ体積を最小とすることがで
き、熱交換器の重量増加を防止できる。

【００８９】また、熱交換チューブ外形を断面円形とし
た場合に、チューブ外形に沿った曲率を有する凹部を備
えたフィンを設け、前記熱交換チューブ外形に沿って、
前記凹部を当接させることにより、フィンとチューブの
接触面積は、拡大する。従って、チューブからフィン側
へ伝達される熱伝導率が増加し、熱交換器の熱交換性能
は向上する。

【００９０】また、往復する前記チューブの間にフィン
が装着されている構成の熱交換器とすると、熱交換面積
が拡大され、熱交換器の熱交換性能は向上する。

【００９１】往復するチューブ及びフィンの連なる面が
外部空気の通風方向に対して直交するように、複数の熱
交換器を並列に配置し、各熱交換器を連通接続して一体
の熱交換器を構成するとことにより、外部空気と接触す
る熱交換面積が拡大され、往復するチューブ間にフィン
を装着した熱交換器の熱交換性能は向上する。

【００９２】また、前記熱交換チューブとフィンを交互
に積層して、各チューブ端部が、一対のヘッダパイプに
連通接続されている構成の熱交換器とすると、チューブ
及びフィンからなる熱交換面積が拡大され、熱交換器の
熱交換性能は向上する。

【００９３】また、積層されたチューブ及びフィンの長
手方向が外部空気の通風方向に対して直交するように、
複数の熱交換器を並列に配置し、各熱交換器のヘッダパ
イプが連通接続されて一体となっている構成の熱交換器
とすると、外部空気と接触する熱交換面積が拡大され、
前記熱交換器の熱交換性能は向上する。

【００９４】また、前記熱交換器に用いられるヘッダパ
イプは、冷媒流路断面を円形とすることにより、ヘッダ
パイプに冷媒圧力が均等に負荷されて、ヘッダパイプの
耐圧性は向上する。

【００９５】また、前記ヘッダパイプの冷媒流路直径を
１０ｍｍを超えない直径に設計し、ヘッダパイプの肉厚
を５ｍｍを超えない値に設計すると、要求される耐圧性
を確保するために最小となる値で、ヘッダパイプを構成
することができ、耐圧性確保のための重量増加を制限し
て、熱交換の車載レイアウト性は向上する。

【００９６】また、要求される耐圧性を確保しつつ、重
量増加を防止した構造としたため、アルミニウム又はア
ルミニウム合金を用いて、チューブ又はヘッダパイプを
形成することが可能となり、本発明の熱交換器は、廉価
に形成できる。

【００９７】また、高い耐圧性を要求する気体状態の冷
媒、例えば、ＣＯ_２を冷凍サイクルに用いる場合であっ
ても、耐圧性確保のための重量増加やレイアウト性の悪
化を防止して、本発明の熱交換器が用いられる。

【００９８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体例に係り、蛇行状に往復するチュ
ーブ間にフィンが装着された熱交換器を示す正面図であ
る。

【図２】本発明の具体例に係り、フィン及びチューブの
示す斜視図である。

【図３】本発明の具体例に係り、図１に示すフィン及び
チューブが、並列に複数配置された熱交換器を示す斜視
図である。

【図４】本発明の具体例に係り、１対のヘッダパイプ間
にフィン及びチューブが交互に積層された熱交換器をの
概略構成を示す斜視図である。

【図５】本発明の具体例に係り、図４に示す熱交換器
を、並列に複数配置し、各熱交換器を連通接続して一体
とした構成の熱交換器を示す斜視図である。

【図６】本発明の他の具体例に係り、熱交換チューブを
示す斜視図である。

【符号の説明】

１熱交換器２チューブ２ａ冷媒流路３フィン３ａ凹部４ルーバー５ヘッダパイプ６ヘッダパイプ１０熱交換器１１熱交換器１２チューブ１３フィン１３ａ凹部１４ヘッダパイプ１４ａ冷媒流路１５ヘッダパイプ１５ａ冷媒流路１６熱交換器１７熱交換器１８ヘッダパイプ１９ヘッダパイプ２０ヘッダパイプ２１ヘッダパイプ２２配管２３熱交換器２４チューブ２５チューブ２６チューブ２７チューブ２７ａ冷媒流路２８肉厚部２９チューブ挿入部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面円形の冷媒流路を有する熱交換チュ
ーブと、前記チューブに当接されるフィンと、前記チュ
ーブと連通接続し、冷媒の送受給を行うヘッダパイプを
備え、チューブ及びフィンに伝わる熱によって熱交換を
行う熱交換器において、前記断面円形の冷媒流路を有する熱交換チューブは、断
面円形のチューブ外形を備え、前記チューブ間に装着されるフィンは、チューブ外形と
略同一の曲率を有する凹部を備え、前記凹部が断面円形
のチューブ外形に沿って当接されることを特徴とする熱
交換器。
【請求項２】往復する前記チューブの間にフィンが装
着されていることを特徴とする前記請求項１記載の熱交
換器。
【請求項３】前記チューブとフィンが交互に積層され
て多段層を形成し、各チューブ端部が、一対のヘッダパ
イプに連通接続されていることを特徴とする前記請求項
１記載の熱交換器。
【請求項４】往復するチューブ間にフィンを装着し、
チューブ端部がヘッダパイプに連通接続された熱交換器
は、往復するチューブ及びフィンの連なる面が外部空気
の通風方向に対して直交するように、複数の熱交換器が
並列に配置され、各熱交換器が連通接続されて一体とな
っていることを特徴とする前記請求項２記載の熱交換
器。
【請求項５】前記チューブ及びフィンが交互に積層さ
れ、チューブ端部が一対のヘッダパイプに連通接続され
た熱交換器は、積層されたチューブ及びフィンの長手方
向が外部空気の通風方向に対して直交するように、複数
の熱交換器が並列に配置され、各熱交換器のヘッダパイ
プが連通接続されて一体となっていることを特徴とする
前記請求項３記載の熱交換器。
【請求項６】前記ヘッダパイプの冷媒流路が、断面円
形であることを特徴とする前記請求項１乃至５いずれか
記載の熱交換器。
【請求項７】前記ヘッダパイプ内径の直径が１０ｍｍ
を超えない直径であり、ヘッダパイプの肉厚が５ｍｍを
超えないことを特徴とする前記請求項６記載の熱交換
器。
【請求項８】前記チューブ及びヘッダパイプは、アル
ミニウム又はアルミニウム合金を成形してなることを特
徴とする前記請求項１乃至７いずれか記載の熱交換器。
【請求項９】前記熱交換器において、熱交換器に流出
入する冷媒は、気体状態であることを特徴とする前記請
求項１乃至８いずれか記載の熱交換器。
【請求項１０】前記熱交換器に通流する冷媒は、二酸
化炭素（ＣＯ_２）であることを特徴とする前記請求項１
乃至９記載の熱交換器。