JPH0624710Y2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、自動車用凝縮器やルームエアコン用凝縮器
等に用いられる熱交換器に関する。

従来の技術 例えば上記のような用途に用いられる凝縮器用熱交換器
としては、従来より、ハーモニカチューブと称されるよ
うな多孔押出偏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いわゆるサーペン
タイン型熱交換器が用いられていた。ところがかかるサ
ーペンタイン型熱交換器では、熱交換媒体通路が１本の
偏平押出チューブにより形成されているため通路面積を
大きく確保できないこと、押出チューブを蛇行状に曲成
してなるものであるから、曲げ部の曲率半径を一定以上
小さくできないためチューブピッチを小さくできず、こ
のためチューブの平行部間に介在されるフィン数が少な
いものとなってフィン効率が悪いこと、等の理由から熱
交換効率の向上に限界があった。

そこでサーペンタイン型に代わる熱交換器として、偏平
チューブとコルゲートフィンとを交互配置に積層して、
チューブの両端を中空ヘッダーに連結した熱交換器が提
案されている。この熱交換器によれば、チューブピッチ
を自由に選択できるので、冷媒通路断面積を大きく確保
でき、また各チューブ間に介装されるフィンの本数も増
加でき小型で熱交換効率に優れたものとなすことができ
る。

ところで、かかる熱交換器において、サーペンタイン型
のものと同様に熱交換媒体を蛇行状に流通させるため
に、例えば第７図に説明的に示すように、仕切板（25）
（26）を設けて一方または両方のヘッダー（23）（24）
の内部を複数の仕切室に分割し、もってチューブ（21）
によって構成される熱交換媒体通路を蛇行通路に形成せ
しめたものとなされる場合がある。しかしながらこのよ
うな熱交換器では、次のような欠点があった。

考案が解決しようとする問題点 即ち、第７図において、冷媒入口管（27）から左ヘッダ
ー（23）に流入した冷媒は、２つの仕切板（25）（26）
とにより形成される入口側通路群（Ａ）、中間通路群
（Ｂ）、出口側通路群（Ｃ）を順次蛇行しつつ流通し、
冷媒出口管（28）から流出する。そして前記通路群を流
通する間に熱交換を行い凝縮するが、入口側通路群
（Ａ）にて凝縮液化した冷媒は仕切板（26）の上方の仕
切空間に溜まり続ける。こうして仕切空間に溜まった冷
媒凝縮液（29）が、中間通路群（Ｂ）の最下段にあるチ
ューブの高さに達すると、冷媒は第８図に示すように、
該チューブを通って左ヘッダー（23）へと移動し、さら
に出口側通路群（Ｃ）のチューブを通って右ヘッダー
（24）へと移動する。このように、チューブが冷媒凝縮
液により占有されると、そのチューブによる放熱機能が
低下し、熱交換効率は著しく低下するというような欠点
があった。

しかも仕切板（26）あるいはさらに入口側の仕切板（2
5）の上方の空間には、冷媒凝縮液だけでなく冷媒の循
環サイクルを円滑に行わせるために一般に回路に添加さ
れる潤滑油も溜まるが、該潤滑油がチューブに溢れると
その粘性によりチューブ内面に停溜し、管路抵抗が増大
して益々熱交換性能の低下を招くというような欠点もあ
った。特に潤滑油のチューブ内面への停溜は、チューブ
内面に熱交換効率向上のために溝付加工が施されたもの
であるときに著しいものであった。

また上記潤滑油の欠点は、凝縮器だけでなく蒸発器等他
の熱交換器においても同様に生ずるものであった。

この考案は、上記背景のもとになされたものであって、
冷媒凝縮液や潤滑油の仕切板付近での滞留に起因する熱
交換機能の低下を解消しうる熱交換器の提供を目的とす
るものである。

問題点を解決するための手段 上記目的においてこの考案は、所期する仕切板に、冷媒
凝縮液や潤滑油を反対側の仕切空間へと通過させる液体
通過孔を設けたことを特徴とするものである。

即ちこの考案は、所定長さのチューブとコルゲートフィ
ンとが交互配置に積層されるとともに、各チューブの両
端が１対の中空ヘッダーに連結され、かつ少なくとも一
方のヘッダーの内部に、熱交換媒体を蛇行状に流通させ
る仕切板が設けられており、しかも該仕切板は、中央部
に厚さ方向に貫通する中空部を有する上下２枚の分割片
と、該両分割片間にサンドイッチ状に挾着一体化された
網状部材とで構成され、上記両中空部材とその内側に張
設された網状部材の部分をもって仕切板の両側の仕切空
間相互を連通する状態に液体通過孔が形成されてなるこ
とを特徴とする熱交換器を要旨とするものである。

実施例 次にこの考案の構成を、アルミニウム製の凝縮器用熱交
換器に適用した実施例に基いて説明する。

第１図〜第６図において、（１）は水平状態で上下方向
に配置された複数のアルミニウム製チューブ、（２）は
その隣接するチューブ（１）（１）間に介在されたアル
ミニウム製のコルゲートフィンである。チューブ（１）
はアルミニウム材による偏平状の押出型材をもって構成
されたものである。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型のものを用いても
良い。また押出型材によらず電縫管を用いても良い。コ
ルゲートフィン（２）はチューブ（１）とほぼ同じ幅を
有し、ろう付によりチューブに接合されている。コルゲ
ートフィン（２）は、望ましくはルーバーを切り起した
ものを用いるのが良い。

（３）（４）は左右のヘッダーである。これらのヘッダ
ー（３）（４）は、各１本の断面円形のアルミニウム製
中空押出型材をもって形成されたものである。各ヘッダ
ーには第５図に示すように、長さ方向に沿って間隔的に
チューブ挿入孔（５）が穿設されるとともに、該孔に各
チューブ（１）の両端が挿入され、かつろう付により強
固に接合連結されている。さらに左ヘッダー（３）には
その上端に冷媒入口管（６）が連結されるとともに同下
端には蓋片（７）が取着され、また右ヘッダー（４）に
はその下端に冷媒出口管（８）が連結されるとともに同
上端には蓋片（９）が取着されている。さらに左ヘッダ
ー（３）には、中央部よりやや上の位置に１個のアルミ
ニウム製仕切板（10）が設けられ、ヘツダー内が上部仕
切室（3a）と下部仕切室（3b）とに仕切られる一方、右
ヘッダー（４）の下端から全長の１／３程度の位置にも
１個のアルミニウム製仕切板（11）が設けられ、ヘッダ
ー（４）内が上部仕切室（4a）と下部仕切室（4b）とに
仕切られている。かかる仕切板（10）（11）の設置によ
り、チューブ（１）群によって構成される全冷媒通路
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（６）から左ヘッダー（３）
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、冷媒出口管（８）から流出するものとなされてい
る。なお、第２図に示す（13）（14）は最外側のコルゲ
ートフィン（２）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、右ヘッダー（４）の仕切板（11）には、第１
図に示すように、上下仕切室（4a）（4b）を連通する状
態に液体通過孔（15）が設けられている。即ち、仕切板
（11）には第４図（ａ）に示すように、その中央部を厚
さ方向に貫通する中空部（11a）が設けられるととも
に、この中空部（11a）を厚さ方向の中間部の位置にお
いて横断する状態に金属製の網状部材（11b）が張設さ
れており、該網状部材（11b）をもって液体通過孔（1
5）が形成されている。かかる仕切板（11）の製作は、
第４図（ｂ）に示すように、中空部（11a′）を有する
上下２枚の分割片（11c）（11c）を、中間に網状部材
（11b）をサンドイッチ状に介在させたのち、機械的か
しめ法、金属的接合法等でこれら３者を一体的に固定す
ることにより行われたものである。ここで、前記網状部
材（11b）をもって形成される液体通過孔（15）は、仕
切板（11）の上方において右ヘッダー（４）の上部仕切
室（4a）に溜まった冷媒凝縮液（16）や潤滑油を、下部
仕切室（4b）に導出させるために設けられるものであ
る。而して、網状部材（11b）のメッシュが大きいと凝
縮液や潤滑油のみならず、未だ凝縮していないガス状冷
媒も下部仕切室（4b）へと流通して熱交換効率が低下す
ることから、仕切板（11）の上方にある程度の量の凝縮
液や潤滑油を貯溜せしめつつこれを徐々に下部仕切室
（4b）へと落下せしめるべく、網状部材（11b）のメッ
シュは所要の上記落下量に応じて決められるが、一般的
には可及的細かい方が望ましい。なお仕切板（10）（1
1）とヘッダー（３）（４）との接合は、ヘッダー又は
仕切板にブレージングシートを用いてのろう付や局部溶
接等の金属接合によっても良く、接着剤による接合であ
っても良い。

上記構成において、左ヘッダー（３）の上部入口管
（６）から流入した冷媒は、入口側通路群（Ａ）の各チ
ューブを通過して右ヘッダー（４）に至ったのち、反転
して中間通路群（Ｂ）の各通路を左ヘッダー（３）へと
流れ、さらに反転して出口側通路群（Ｃ）の各通路を右
ヘッダーへと流れて出口管（８）から凝縮器外へと流出
する。そして各通路群を流出する間に、チューブ（１）
（１）間に形成されたコルゲートフィン（２）を含む空
気流通間隙を第６図に矢印（Ｗ）で示す方向に流通する
空気と熱交換を行う。

而して、入口側通路群（Ａ）にて凝縮液化した冷媒（1
6）や該通路群を通過した潤滑油は、第１図に示すよう
に、右ヘッダー（４）の仕切板（11）の上方において上
部仕切室（4a）に溜まるが、網状部位（11b）をもって
形成された液体通過孔（15）の作用により矢印（Ｈ）で
示すごとく該通過孔を通過して下部仕切室（4b）へと至
り、その後内壁面を伝って出口管（８）へと流れて器外
へと流出する。従って上部仕切室（4a）に溜まる冷媒凝
縮液（16）や潤滑油の液面が上昇してついには中間通路
群（Ｂ）の最下段のチューブを通って左ヘッダー（３）
へと流れる不都合はなくなる。一方、未だ凝縮しないガ
ス状の冷媒に対しては、上部仕切室（4a）に溜まった凝
縮液等が仕切板（11）の液体通過孔（15）を閉塞する役
目を果すから、ガス状冷媒は仕切板（11）を通過するこ
となく矢印（ｈ）で示すように中間通路群（Ｂ）へと流
入し熱交換を行う。

なお、以上の実施例においては、左右ヘッダーに各１個
の仕切板を設けて冷媒を２回蛇行させるいわゆる３パス
方式の熱交換器を示したが、片方のヘッダーに１個の仕
切板を設けた２パス方式の熱交換器や仕切板を３個以上
設けた３パス方式以上の熱交換器にもこの考案を同様に
適用できる。

考案の効果 以上説明したように、この考案に係る熱交換器は、熱交
換媒体を蛇行状に流通させるためにヘッダー内部を仕切
る仕切板のうちの所期するものに、仕切板両側の仕切空
間相互を連通する状態に液体通過孔を設けたから、仕切
版近傍に溜まった冷媒凝縮液や潤滑油を、該液体通過孔
を介して反対側の仕切空間へと流出させることができ
る。従って、凝縮液や潤滑油の貯溜量が増加してついに
は近接のチューブを伝って他方のヘッダーへと流れて、
該チューブが熱交換を妨げたり、冷媒の循環量が減少す
る不都合を回避できるから、保有しうる性能を最大限発
揮しえて常時良好な熱交換を行いうる熱交換器となしう
る。しかも溢れた潤滑油がチューブ内面に付着停溜する
こともなくなるから管路抵抗を減少でき、益々熱交換効
率に優れた熱交換器となしうる。また上記液体通過孔を
有する仕切板は、中央部に厚さ方向に貫通する中空部を
有する上下２枚の分割片と、該両分割片間にサンドイッ
チ状に挾着一体化された網状部材とで構成され、上記両
中空部材とその内側に張設された網状部材の部分をもっ
て仕切板の両側の仕切空間相互を連通する状態に液体通
過孔が形成されたものとなされているから、それ自体の
製作が容易であると共に、液体通過孔に張設された網状
部材によって過度の液相媒体等の流下が防止される。し
かも仕切板の設置個所との関係で該仕切板に所要の冷媒
凝縮液等の流下量に応じて、それに使用する網状部材の
メッシュの大きさを変えることで、液体通過孔の実質開
口面積を変化させることが容易にでき、愈々その製作上
有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はこの考案の一実施例を示すもので、第
１図は要部の縦断面図、第２図は熱交換器全体をその一
部を省略して示す正面図、第３図は同じく平面図、第４
図（ａ）は液体通過孔を備えた仕切板の斜視図、第４図
（ｂ）はその分解斜視図、第５図はヘッダー、チュー
ブ、フィンを分離して示す斜視図、第６図は第２図のVI
−VI線断面図、第７図は熱交換器の説明的正面図、第８
図はその要部の縦断面図である。 （１）（１′）……チューブ、（２）（２′）……コル
ゲートフィン、（３）（４）（４′）……ヘッダー、
（4a）……上部仕切室、（4b）……下部仕切室、（10）
（11）（11′）……仕切板、（11a）……中空部、（11
b）……網状部材、（15）（15′）……液体通過孔、（1
6）（16′）……冷媒凝縮液、（17）……細孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 小笠原 昇 大阪府堺市海山町６丁224番地 昭和アル ミニウム株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−191895（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】所定長さのチューブとコルゲートフィンと
   が交互配置に積層されるとともに、各チューブの両端が
   １対の中空ヘッダーに連結され、かつ少なくとも一方の
   ヘッダーの内部に、熱交換媒体を蛇行状に流通させる仕
   切板が設けられており、しかも該仕切板は、中央部に厚
   さ方向に貫通する中空部を有する上下２枚の分割片と、
   該両分割片間にサンドイッチ状に挾着一体化された網状
   部材とで構成され、上記両中空部とその内側に張設され
   た前記網状部材の部分をもって仕切板の両側の仕切空間
   相互を連通する状態に液体通過孔が形成されてなること
   を特徴とする熱交換器。