JPS63197893A - 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、例えば自ｖＪ重用空調装置に組込んで用いる
ための」ンデンサの如き積層型熱交換器に関する。

［従来の技術］ 第３図と第４図に、従来の上記コンテン４ノの構造を例
示した。この」ンデンリは、所定の間隔を隔てて対置さ
れ、冷媒の出入口ポートとしての役目を果たす一組のタ
ンク部１１と１２との間に、冷媒流路（ロ）となる複数
本の偏平な伝熱管１Ａ群、および１Ｂ群を、冷却風（イ
）の通過路となる熱交換用空隙Ａを介在させた状態のも
とに、冷却＋ｆｉｌの流入側と流出側の２列に分けて並
行に掛【ブ渡し、タンク部に連結さゼて成り立っている
。６は熱交換用空隙Ａに装着させた伝熱面積増大用フィ
ンである。

このコンデンυの作動は、空調装置（図示略）の圧縮機
から吐出された高温・高圧の気相冷媒が、冷媒入口バイ
ブ１４を経て入口タンク部１２に流入した後、分散され
て各伝熱管１Ａおよび１Ｂ内をたどり出口タンク部１３
に向かう間に、送風機（図示略）によって吹きつけられ
る冷風（イ）によって冷却液化される。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の如き構造を備えた従来のコンデンサでは、図中に
矢印で示し冷却風の上流側に配置されている伝熱管１Ａ
内をたどる高温冷媒は、冷却風との間に充分な温度差が
保たれているために、有効に冷やされる。しかし下流側
に位置する伝熱管１Ｂ内をたどる冷媒は、上流側伝熱管
１Ａ群に触れることによって加温された風と熱交換を行
うことになり、冷媒と冷却風との温度差が縮小されるの
で、効率的な冷却作用を営むことができない。つまりト
流側伝熱管は不十分にしか活用されていない。

本発明は熱交換用流体の流入側と流出側に分かれて複数
列に亘って配設した伝熱管を組込んだ構造を有する積層
型熱交換器において、上ｊホの如き理由による熱交換効
率の低下を極力少なくす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］ 上記の目的を達成するために本発明による積層型熱交換
器は、複数本の伝熱管を、熱交換用空隙を介在させた並
列状態の６とに、封管させた１組の被熱交換流体の出入
口タンク部の間に架け渡して連結させた構造を備え、熱
交換用流体が、前記伝熱管の管軸方向と交差する方向の
もとに、前記熱交換用空隙を通過するように構成した積
層壁熱交換器において、前記複数の伝熱管は、前記熱交
換用流体の流入側に位置する第１の伝熱管群と、流出側
に位置する第２の伝熱管群とを、これらの各管群の横断
面方向の配置が千鳥状をなすように配設すると共に、前
記１絹の出入口タンク部は、前記被熱交換流体が、前記
伝熱管群のうちの１つと、前記第２の伝熱管ｌ！ｆのう
ちの１つとを、交Ｈに通過することができると共に、前
記複数本の伝熱管を直列状に連結したに相当する流体流
路が形成される構造を備える構成を採用した。

［作用および発明の効果］ 上記の構成を備えた積層型熱交換器では、複数本の伝熱
管は、第１の伝熱管群のうちの１つと、第２の伝熱管群
の１つとが流体の出入口タンク部を介して−・組となっ
て連結されている。そしてこのような−組の伝熱管群は
、流体の出入口タンク部を介して直列的に−・連の流路
が形成されるような接続状態にある。

第１の伝熱管群を構成する伝熱管のすべては、未だ熱交
換を行・）でいない新鮮で熱交換能力の高い熱交換用流
体と常に接触が保たれている。

一方第２の伝熱管群に属する伝熱管は、上記の一連の流
路の下流側に位置するものほど、その内部をたどる被熱
交換流体の温度は、熱交換用流体の温度に接近するので
、つまり熱交換の度合が進行しているので、更に熱交換
を進めるためには、被熱交換流体と熱交換用流体の温度
差を極力大きく保たせる必“桿がある。

従って第１の伝熱管群に属する伝熱管のうちで、上記の
−・連の流路の下流側に位置するもの程、管内をたどる
被熱交換流体はより良く熱交換されていて、熱交換用流
体の温度に近づいている必要がある。

本発明の構成によれば、このような必要条件がほぼ満足
されるので、第２の伝熱管群に属する伝熱管は、一連の
流路の下流側に位置するものほど、その上流側に位置す
る第１の伝熱管による熱交換を受ける度合がより少ない
、いわばより新鮮な熱交換用流体に触れることができ、
複数本の伝熱管の各々のすべてが、それぞれ最大限の熱
交換仕事を果たすことができて、積層型熱交換器全体と
しての熱交換能力が大巾に高められる。

また第１の伝熱管群のうちの１つと、第２の伝熱管６Ｙ
のうちの１つとが交互に連結される配管溝道を与えたこ
とによって、熱交換用流体の流れ方向における、前後間
の温度分布をより均等化させる効果が生じて、熱交換効
率がより高められる。

更に各偏平管相互は、その横断面方向の配置が千鳥状を
なしているので、熱交換用空隙に流路の絞り効果が生じ
て熱交換用流体の流速が高まり、併せて迷路形成効果が
生じることによっても熱交換性能は向上する。

［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図は本発明による積層型熱交換器の・一実施例とし
ての、自動重用空調装置に用いるためのコンデン勺の部
分破断斜視図である。

コンデンサの概略の構造は、被熱交換流体としての高温
・高圧気相冷媒の入口タンク部Ｂと、出口タンク部Ｃと
を所定間隔をへだてて対置し、複数本の伝熱管群りを、
熱交換用空隙Ａを介在させた並列状態のもとに、これら
両タンク部ＢとＣの間に掛は渡し連結させて構成されて
いる。

ここで人口タンク部および出口タンク部の名称は、便宜
的に付したもので、現実には両タンク部には冷媒の人口
と出口が共存する。

伝熱管群りは、熱伝導率の高いアルミニウムや銅などで
作られて、円パイプを押しつぶしたような偏平な横断面
形状を備えた直管体をなしている。

これらの管群は、熱交換用流体としての冷風（イ）の通
過路となる熱交換用空隙Ａへの、流入側に位置する第１
の伝熱管１Ａ群と、流出側に位置する第２の伝熱管１Ｂ
群と分けて、第１図に示されている如く、各管群の横断
面方向の配列が千鳥状をなすように配置されている。

入口タンク部Ｂと出口タンク部Ｃとは、左右対称的な形
状のもとに、同一の構造と寸法が５えられている。入口
タンク部Ｂは、伝熱管群１Ａおよび１Ｂへの連通大群４
Ａを上記の千鳥状配列のもとに設けたベースプレート４
と、伝熱管１Ａ群のうちの１つの伝熱管と、伝熱管１Ｂ
群のうちの１つの伝熱管とを、交互に直列状に連結させ
て一連の冷媒流路（ロ）を形成させるための、伝熱管連
結部２八群を突設したタンクプレート２の貼り合わせに
よって構成されている。

伝熱管１Ａおよび１Ｂのそれぞれの一方の管端は、連結
穴４Ａ個所を封鎖するようにしてベースプレート４に当
接され、ろう付けしてベースプレート４に固定される。

他方の管端も同様である。

ベースプレート４とタンクプレート２とはいずれもアル
ミニウム板などの金属板からなり、２字形を崩した如き
形状を備える伝熱管連結部２Ａは、タンクプレート２を
プレス加工して形成されている。

上下方向に配列されている伝熱管連結部２Ａの上端個所
とＦｃＭ個所には、上記の−・連の冷媒流路（ロ）の入
口ボートと出口ボートとをそれぞれ構成する、冷媒入口
バイブ継手１と冷媒出口バイブ継手８とがそれぞれ設け
られている。１０と９は冷媒の出入ロバイブである。

出口タンク部Ｃは、入口タンク部Ｂと同様にベースプレ
ート５とタンクプレート３とをろう付は接合して作成さ
れている。伝熱管１Ａには、その嘔平方向巾にほぼ等し
い巾をもったひれ状フィン１Ｃが、伝熱管１Ａの押出成
形時に同時的に、管の偏平方向に向けて図示の如く突設
させである。

伝熱管１Ｂにも同様にしてひれ状フィン１Ｄが設けられ
ている。

熱交換用空隙Ａ群には、それぞれ薄いアルミニウム板を
屈曲加重して作られた、熱交換面積増大用のコルゲート
フィン６が、各伝熱管１Ａまたは１Ｂと、ひれ状フィン
１Ｃまたは１Ｄとの間に挟み込ませるようにして装着さ
れ、ろう付けにより固定されている。

次に上記のコンデンサの作動を説明する。図示を省いた
空調装置の圧縮機から吐出された高温・高圧の気相冷媒
は、冷媒入口バイブ９から入口タンク部Ｂの最上段に位
置する伝熱管１Ｂに流入し、出口タンク部Ｃに向かつて
流路（ロ）をたどる間に、図示しない送＋ｉｎから吹き
付けられる冷風（イ）と熱交換して冷却される。

出口タンク部Ｃ１，：Ｉした冷媒は、このタンク部に設
けられている前記の連結部２Ａと同様な伝熱管連結部（
図中ではかくれて見えない）に流入することによって、
最上段に位置する伝熱管１Ａに向けて【Ｊターンさせら
れる。

伝熱ｌ１２１Ａには新鮮な冷風（イ）が吹き付けられて
いるので、この管内をたどる冷媒は充分に効率的に冷部
される。伝熱管１Ａの他端に達した冷媒は、入口タンク
部Ｂの最上段の伝熱管連結部２゛　Ａ内で再びＵターン
し、最上段から２番目の伝熱管１Ｂに移り、この管内を
たどる間に、冷風流人側に位置する伝熱管ＩＡと熱交換
して暖められることにより幾分冷却能力の低下した冷１
！！ｌによって冷却される。

タンク部Ｃにたどり着いた冷媒は、上記同様に（ノター
ンして最上段から２番目の伝熱管１Ａに移り、再び新鮮
な冷風（イ）に触れることによって充分に冷却される。

以下同様にして冷風の流入側に位置する第１の伝熱管Ｉ
ＡＩＪの１つと、流出側に位置する伝熱管Ｉ　Ｂ　ＢＹ
の１つとを交互に通過しながら、最上段に位置して冷媒
出口バイブ１０に連らなる伝熱管１Ａに向かう。

熱交換器において熱交換効率を高めるための最重要条件
は、被熱交換流体（冷媒）と熱交換用流体く冷風）との
温度差を極力大きく保つことである。冷媒は冷媒流路（
ロ）の入口部分では高温であるが、伝熱管ＩＡおよび１
Ｂ群内を次々に通過することによって熱交換が准み、出
口部に近づく頃には、冷風との温度差がかなり縮まって
いる。

従って熱交換用冷媒流路（ロ）の終端部近くでも、冷媒
を新鮮で昇温１ノでいない冷風に触れさせることは、熱
交換器の性能を最大限に発揮させるために極めて重要と
なるが、この実施例の」ンデンリはそのような要求を１
分に満たすに足る構造を備えていることになる。

また冷風（イ）が通過する熱交換領域全体を一連のＵタ
ーン状冷媒流路（ロ）によって埋めつくす構成が採られ
たことによって、この全領域に回って冷媒の温度分布状
態がより均等化する効果が生じて、熱交換域全域がほぼ
−・様に熱交換仕事を果すことになり、冷風の保有冷熱
を最大限に利用することができる。

しかし第３図および第４図に示した従来のコンデンサで
は、熱交換領域の前方域と後方域とでは冷媒温度に明確
な差異が生じて、コンデンサ全体としての熱交換効率を
充分に高めることができない。

第２図は本発明の第２実施例としての、上記実施例と同
様な」ンデンサを示した部分分解斜視図である。

第１実施例と異なる点は、入口および出口タンク部１３
およびＣの構造にある。入口タンク部Ｂは、伝熱管１Ａ
群および１Ｂ群の各群のうち、上下方向に隣接して位置
する２本の伝熱管を連通させるための伝熱管連結部２Ｂ
群を、ベースプレート４にろう付は接合させた構成を備
えている。また出口タンク部Ｃは、伝熱管１Ａ群および
１Ｂ群にそれぞれ属する伝熱管のうち、上下および左右
方向に互いに隣接して位置する４本の伝熱管の、各々の
一方の管端を互いに連通させるための、並行四辺形に類
する形状を備えた伝熱管連結部２Ｃ群を、ベースプレー
ト５にろう付は接合して構成されている。両連結部２Ｂ
および２Ｃは、金属板をプレス成形して作られている。

冷媒の出入口タンク部ＢおよびＣにこのような構造を与
えたことによって、出ロタンク部Ｂ内には図中に矢印で
示されているように、４本の伝熱管相互間を交錯する複
雑な連通路が生じる。そのために第１の伝熱管１Ａ群と
第２の伝熱管１８群との間を交互に行き交いながら、冷
媒流路（ロ）をその人口側から出口側に向かう冷媒の流
路はかなり錯雑化し、前述の冷媒温度分布の均等化効果
は更に一段と高められる。なお冷媒の出入口タンク部Ｂ
およびＣに設けるべき伝熱管連結部２Ｂと２Ｇの取付は
位置関係は、逆転させてらよいし、各伝熱＠連結部の形
状や構造、あるいは幾本の伝熱管を相互連通させるかは
、必要に応じて適宜に選定すればよい３゜ 本発明による熱交換器の構成は、上記のコンデンサに限
られることなく、同種の構造を備える他の様々な熱交換
器についても適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は、それぞれ自動小用空調装置に組込ん
で用いるための、部分的に設計仕様の異なる第１実施例
コンデンサの部分破断斜視図と、第２実施例」ンデンサ
の部分分解斜視図である。。 第３図と第４図は、従来の」ンデンリの１例を示した、
それぞれ正面図と部分破断斜視図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　複数本の伝熱管を、熱交換用空隙を介在させた並列状
   態のもとに、対置させた１組の被熱交換流体の出入口タ
   ンク部の間に架け渡して連結させた構造を備え、熱交換
   用流体が、前記伝熱管の管軸方向と交差する方向のもと
   に、前記熱交換用空隙を通過するように構成した積層型
   熱交換器において、 前記複数の伝熱管は、前記熱交換用流体の流入側に位置
   する第１の伝熱管群と、流出側に位置する第２の伝熱管
   群とを、これらの各管群の横断面方向の配置が千鳥状を
   なすように配設すると共に、前記１組の出入口タンク部
   は、前記被熱交換流体が、前記伝熱管群のうちの１つと
   、前記第２の伝熱管群のうちの１つとを、交互に通過す
   ることができると共に、前記複数本の伝熱管を直列状に
   連結したに相当する流体流路が形成される構造を備える
   ことを特徴とする積層型熱交換器。