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JPH06317363A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

Info

Publication number
JPH06317363A
JPH06317363A JP10698993A JP10698993A JPH06317363A JP H06317363 A JPH06317363 A JP H06317363A JP 10698993 A JP10698993 A JP 10698993A JP 10698993 A JP10698993 A JP 10698993A JP H06317363 A JPH06317363 A JP H06317363A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
header
refrigerant
flat tube
intermediate header
pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10698993A
Other languages
English (en)
Inventor
Junpei Nakamura
純平 中村
Keiji Yamazaki
啓司 山崎
Ryoichi Hoshino
良一 星野
Hideo Ohashi
日出雄 大橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Altemira Co Ltd
Original Assignee
Showa Aluminum Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Aluminum Corp filed Critical Showa Aluminum Corp
Priority to JP10698993A priority Critical patent/JPH06317363A/ja
Publication of JPH06317363A publication Critical patent/JPH06317363A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0478—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag the conduits having a non-circular cross-section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/26—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators
    • F28F9/262—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators for radiators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換効率を向上させかつ膨張弁を安定させ
て制御を容易にし、しかも製造もしやすい熱交換器を提
供する。 【構成】 蛇行状偏平管42が長さの中央において２つに
分割されている。入口ヘッダ44を有する第１分割偏平管
50の分割側の端部に有底筒形の第１中間ヘッダ52が接続
され、出口ヘッダ45を有する蛇行状第２分割偏平管51の
分割側の端部に有底筒形の第２中間ヘッダ53が接続され
ている。第１中間ヘッダ52の風上側端部と第２中間ヘッ
ダ53の風下側端部とがＳ字形の連結管54により連結され
ている。各冷媒通路49を流れてきた温度差のある冷媒
は、第１中間ヘッダ52、連結管54および第２中間ヘッダ
53を通る間に混合されて均一な温度となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばカー・エアコ
ンの蒸発器として使用される熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種熱交換器としては、複数の
冷媒通路を有する蛇行状偏平管と、これの各直管部同士
の間に介在されたコルゲートフィンと、偏平管の両端部
にそれぞれ接続された有底筒形の入口および出口ヘッダ
とを備えているものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の熱交換器で
は、強制送風により冷媒通路と直交状に風が流される
が、風上側の冷媒通路では熱負荷が大きくて冷媒の蒸発
が早くかつ冷媒の蒸発量が多く、これとは逆に風下側の
冷媒通路では熱負荷が小さくて冷媒の蒸発量が少ないた
めに、全体として熱交換効率がよくないという問題があ
った。しかも、蒸発器出口における冷媒が不安定とな
り、冷媒流量の制御を行う膨張弁の開閉が頻繁となる不
安定状態（ハンチング現象）が起こるという問題もあっ
た。
【０００４】そこで、偏平管の長さの中間部に、風の流
れ方向に長い直方体状箱形の中間ヘッダを設け、中間ヘ
ッダにおいて各冷媒通路を通過してきた温度差のある冷
媒を混合した後、再び冷媒通路に分配することにより、
各通路を流れる冷媒の蒸発器出口での温度差を小さくす
ることも提案されている（特開昭６０−１４００９７号
公報参照）。
【０００５】しかしながら、上記の提案では、中間ヘッ
ダの２つの偏平管端部嵌入用開口とコルゲート・フィン
が介在された状態の２つの偏平管端部とを嵌め合わせた
後、接合する必要があり、この作業が面倒で製造しにく
いという問題があった。
【０００６】この発明の目的は、各通路を流れる冷媒の
蒸発器出口での温度差を小さくすることにより、熱交換
効率を向上させかつ膨張弁を安定させて制御を容易に
し、しかも製造もしやすい熱交換器を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明による熱交換器
は、複数の冷媒通路を有する蛇行状偏平管と、これの各
直管部同士の間に介在されたコルゲートフィンと、偏平
管の両端部にそれぞれ接続された有底筒形の入口および
出口ヘッダとを備えている熱交換器であって、蛇行状偏
平管が長さの中間部において２つに分割されており、入
口ヘッダを有する蛇行状第１分割偏平管の他端部に有底
筒形の第１中間ヘッダが接続されるとともに、出口ヘッ
ダを有する蛇行状第２分割偏平管の他端部に有底筒形の
第２中間ヘッダが接続されて、第１および第２中間ヘッ
ダが略平行状に配置され、第１および第２中間ヘッダ
に、両者を連結する連結管が接続されているものであ
る。
【０００８】
【作用】この発明による熱交換器は、蛇行状偏平管が長
さの中間部において２つに分割されており、入口ヘッダ
を有する蛇行状第１分割偏平管の他端部に有底筒形の第
１中間ヘッダが接続されるとともに、出口ヘッダを有す
る蛇行状第２分割偏平管の他端部に有底筒形の第２中間
ヘッダが接続されて、第１および第２中間ヘッダが略平
行状に配置され、第１および第２中間ヘッダに、両者を
連結する連結管が接続されているものであるから、各冷
媒通路を流れてきた温度差のある冷媒は、第１中間ヘッ
ダ、連結管および第２中間ヘッダを通る間に混合された
後、各冷媒通路に分かれて流れていく。
【０００９】第１および第２中間ヘッダは出入口ヘッダ
と同形状の有底筒形であるため、各中間ヘッダと各分割
偏平管との接合は、出入口ヘッダを偏平管に接合するの
と同様の方法により行え、接合作業を容易に行うことが
できる。
【００１０】
【実施例】この発明の実施例を、以下図面を参照して説
明する。以下の説明において、左右は図２の左右をい
い、前後については、図２の上を前、下を後というもの
とする。
【００１１】図１および図２は、この発明の熱交換器を
カー・エアコンの蒸発器として使用する場合の第１実施
例を示しており、蒸発器(1) は、横形のもので、複数の
冷媒通路(9) を有するアルミニウム押出形材製蛇行状偏
平管(2) と、偏平管(2) の各水平直管部(2a)の間にろう
接されて介在されたルーバ付アルミニウム薄板製コルゲ
ートフィン(3) と、偏平管(2) の両端部にそれぞれ接続
された有底筒形の入口および出口ヘッダ(4)(5)とを備え
ており、強制送風により前から後に向かって風が流され
るものである。
【００１２】蛇行状偏平管(2) は、蒸発器(1) の高さの
中央よりも若干下において偏平管(2) の左の屈曲部が取
り除かれ、入口ヘッダ(4) を有する上部の蛇行状第１分
割偏平管(10)と、出口ヘッダ(5) を有する下部の蛇行状
第２分割偏平管(11)とに分割されている。
【００１３】第１分割偏平管(10)の分割側の端部に有底
筒形の第１中間ヘッダ(12)が接続され、第２分割偏平管
(11)の分割側の端部に有底筒形の第２中間ヘッダ(13)が
接続されている。第１中間ヘッダ(12)と第２中間ヘッダ
(13)とは、略平行状であり、後側（風下側）においてＵ
字形の連結管(14)により連結されている。
【００１４】蛇行状第２分割偏平管(11)は下方に蛇行し
た後、蒸発器(1) の右下において折り曲げられ、蒸発器
(1) の右上に位置させられている出口ヘッダ(5) までの
びている。入口ヘッダ(4) は、出口ヘッダ(5) のすぐ内
側に出口ヘッダ(5) と平行となるように位置させられて
いる。入口ヘッダ(4) の後端の開口に入口管(7) が、出
口ヘッダ(5) の前端の開口に出口管(8) がそれぞれ接続
されている。入口管(7) は折り返されており、出口管
(8) と同じ方向にのびている。
【００１５】第２分割偏平管(11)の左縁部は、第１分割
偏平管(10)の左縁部より内側に、第１中間ヘッダ(12)は
蒸発器(1) の左縁よりも内側に、第２中間ヘッダ(13)は
第１中間ヘッダ(12)よりもさらに内側にあり、蒸発器
(1) の左下の部分が若干凹まされている。この凹まされ
ている位置を種々変更することにより、蒸発器(1) を自
動車のエンジンルーム内に配置するさい、他の部品と干
渉することを防止することができる。
【００１６】第１分割偏平管(10)と第１中間ヘッダ(12)
との接合および第２分割偏平管(11)と第２中間ヘッダ(1
3)との接合は、ろう付けにより行われている。このろう
付けは、入口および出口ヘッダ(4)(5)を偏平管(2) に接
合するのと同様であり、非常に容易に行うことができ、
かつ冷媒の漏れに対する信頼性も高い。第１中間ヘッダ
(12)および第２中間ヘッダ(13)と連結管(14)との接合
は、アーク溶接により行われている。この溶接は、入口
ヘッダ(4) と入口管(7) との接合と同様であり、非常に
容易に行うことができ、かつ冷媒の漏れに対する信頼性
も高い。
【００１７】上記構成の蒸発器(1) では、冷媒は各冷媒
通路(9) を通過する間に蒸発して熱交換が行われる。冷
媒の蒸発作用は熱負荷が大きい風上側ほど活発であるた
め、第１分割偏平管(10)の分割側の端部近くにおいて
は、風上側の冷媒通路(9) を流れる冷媒と風下側の冷媒
通路(9) を流れる冷媒との間に温度差が生じてくる。そ
して、温度差のある冷媒は、第１中間ヘッダ(12)、連結
管(14)および第２中間ヘッダ(13)を通る間に混合され均
一な温度になった後、各冷媒通路(9) に分かれて流れて
いく。
【００１８】図２は、第１中間ヘッダ(12)、連結管(14)
および第２中間ヘッダ(13)を通る前後における冷媒の混
合状態を概略的に示すものである。入口管(7) から第１
中間ヘッダ(12)に達するまでは、各冷媒通路(9) のうち
風上側に近いものほど蒸発完了部（図２において斜線を
施していない部分）が大きくなっており、風下側に近い
ものでは冷媒は液状のまま（図２において斜線を施した
部分）となっている。液状冷媒は、連結管(14)に沿って
ターンさせられて混合されながら第２直管部(10)に流
れ、さらに各冷媒通路(9) に分かれて流される。ターン
させられるさいには、液状冷媒の慣性により、風上側に
より多くの液状冷媒が流れることになる。したがって出
口管(8) に近いところにおいては、各冷媒通路(9) の蒸
発完了部がほぼ同じ大きさとなる。
【００１９】なお、図示は省略したが、蒸発器(1) の入
口には膨張弁が設けられ、蒸発器(1) に流れ込む冷媒流
量の制御を行っている。この膨張弁の制御基準は、蒸発
器出口における冷媒のスーパーヒートにより行われるも
ので、出口での冷媒の温度が高ければ弁が開き、低けれ
ば弁が閉じる。
【００２０】図３および図４は、この発明の熱交換器を
カー・エアコンの蒸発器として使用する場合の第２実施
例を示している。
【００２１】この実施例の蒸発器(21)は、横形のもの
で、複数の冷媒通路(29)を有するアルミニウム押出形材
製蛇行状偏平管(22)と、偏平管(22)の各水平直管部(22
a) の間にろう接されて介在されたルーバ付アルミニウ
ム薄板製コルゲートフィン(23)と、偏平管(22)の両端部
にそれぞれ接続された有底筒形の入口および出口ヘッダ
(24)(25)とを備えており、強制送風により前から後に向
かって風が流されるものである。
【００２２】蛇行状偏平管(22)は、蒸発器(21)の高さの
中央よりも若干下において偏平管(22)の左の屈曲部が取
り除かれ、入口ヘッダ(24)を有する上側の蛇行状第１分
割偏平管(30)と、出口ヘッダ(25)を有する下側の蛇行状
第２分割偏平管(31)とに分割されている。入口ヘッダ(2
4)の後端の開口に入口管(27)が、出口ヘッダ(25)の前端
の開口に出口管(28)がそれぞれ接続されている。
【００２３】第１分割偏平管(30)の分割側の端部に有底
筒形の第１中間ヘッダ(32)が接続され、第２分割偏平管
(31)の分割側の端部に有底筒形の第２中間ヘッダ(33)が
接続されている。第１中間ヘッダ(32)と第２中間ヘッダ
(33)とは、略平行状であり、後側（風下側）においてＵ
字形の連結管(34)により連結されている。
【００２４】さらに、入口管(27)と第２中間ヘッダ(33)
とを連通するバイパス用パイプ(35)が設けられている。
入口管(27)の管壁および第２中間ヘッダ(33)の風上側の
管壁には、それぞれバイパス用パイプ(35)を差し込むた
めの小さい貫通孔があけられ、入口管(27)および第２中
間ヘッダ(33)とバイパス用パイプ(35)とはアーク溶接に
より接合されている。
【００２５】図４は、第１中間ヘッダ(32)、連結管(34)
および第２中間ヘッダ(33)を通る前後における冷媒の混
合状態を概略的に示すものである。入口管(27)から第１
中間ヘッダ(32)に達するまでは、各冷媒通路(29)のうち
風上側に近いものほど蒸発完了部（図４において斜線を
施していない部分）が大きくなっており、風上側に近い
ものでは冷媒は液状（図４において斜線を施した部分）
となっている。液状冷媒は、連結管(34)に沿ってターン
させられて第２直管部(30)に流れ、さらに各冷媒通路
(9) に分かれて流される。ターンさせられるさいには、
液状冷媒の慣性により、風上側により多くの液状冷媒が
流れ、さらに、バイパス用パイプ(35)を通った冷媒が直
接風上側の冷媒通路(9) に流される。このようにして、
第２中間ヘッダ(33)通過以降の時点で液状冷媒を風上側
に多く配分することにより、出口管(8) に近いところに
おいては、各冷媒通路(9) の蒸発完了部がほぼ同じ大き
さとすることができる。
【００２６】図５および図６は、この発明の熱交換器を
カー・エアコンの蒸発器として使用する場合の第３実施
例を示している。
【００２７】この実施例の蒸発器(41)は、横形のもの
で、複数の冷媒通路(49)を有するアルミニウム押出形材
製蛇行状偏平管(42)と、偏平管(42)の各水平直管部(42
a) の間にろう接されて介在されたルーバ付アルミニウ
ム薄板製コルゲートフィン(43)と、偏平管(42)の両端部
にそれぞれ接続された有底筒形の入口および出口ヘッダ
(44)(45)とを備えており、強制送風により前から後に向
かって風が流されるものである。
【００２８】蛇行状偏平管(42)は、偏平管(42)の長さの
中央においてその左の屈曲部が取り除かれ、入口ヘッダ
(44)を有する上側の蛇行状第１分割偏平管(50)と、出口
ヘッダ(45)を有する下側の蛇行状第２分割偏平管(51)と
に分割されている。入口ヘッダ(44)の後端の開口に入口
管(47)が、出口ヘッダ(45)の前端の開口に出口管(48)が
それぞれ接続されている。
【００２９】第１分割偏平管(50)の分割側の端部に有底
筒形の第１中間ヘッダ(52)が接続され、第２分割偏平管
(51)の分割側の端部に有底筒形の第２中間ヘッダ(53)が
接続されている。第１中間ヘッダ(52)と第２中間ヘッダ
(53)とは、略平行状であり、第１中間ヘッダ(52)の前側
（風上側）端部と第２中間ヘッダ(53)の後側（風下側）
端部とが、Ｓ字形の連結管(54)により連結されている。
【００３０】図６は、第１中間ヘッダ(52)、連結管(54)
および第２中間ヘッダ(53)を通る前後における冷媒の混
合状態を概略的に示すものである。入口管(47)から第１
中間ヘッダ(52)に達するまでは、各冷媒通路(49)のうち
風上側に近いものほど蒸発完了部（図６において斜線を
施していない部分）が大きくなっており、風上側に近い
ものでは冷媒は液状（図６において斜線を施した部分）
となっている。液状冷媒は、連結管(54)に沿ってターン
させられて第２直管部(50)に流れ、さらに各冷媒通路(4
9)に分かれて流される。ターンさせられるさいには、液
状冷媒の慣性により、風上側により多くの液状冷媒が流
れることになる。ここで、連結管(54)がＳ字形であり、
第１中間ヘッダ(52)の出口が風上側にあるため、より風
上側に冷媒が流れ、しかも冷媒の混合も助長される。し
たがって、出口管(48)に近いところにおいては、各冷媒
通路(49)の蒸発完了部がほぼ同じ大きさとすることがで
き、しかも、第１実施例よりも蒸発完了部を大きくする
ことができる。
【００３１】上記第１から第３までの実施例によると、
蒸発が完了してしまって熱交換作用を行わない冷媒通路
(9)(29)(49) をなくすことができ、熱交換性能を向上さ
せることができる。
【００３２】図７には、第１実施例、第３実施例、およ
び中間ヘッダの無い従来例の各蒸発器について、各蒸発
器出口近くの風上側の冷媒通路(49)における冷媒温度の
測定結果を示す。図７より分かるように、第１実施例お
よび第３実施例のものでは、従来のものに比べて、最低
温度は高くかつ最高温度との差が小さくなっており、出
口における冷媒の蒸発が盛んであり、しかも冷媒温度が
安定している。すなわち、第１実施例および第３実施例
の蒸発器は、熱交換効率に優れ、しかも冷媒流量の制御
を行う膨張弁の開閉が頻繁となる不安定状態（ハンチン
グ現象）が起こりにくくなっている。また、第１実施例
と第３実施例との比較では、第３実施例のもののほう
が、さらに最低温度が高くしたがって最高温度との差が
小さくなっており、偏平管(42)の長さのほぼ中央に中間
ヘッダ(52)(53)を設け、かつ連結管(54)をＳ字形とする
ことがより好ましいことが分かる。
【００３３】
【発明の効果】この発明の熱交換器によると、各冷媒通
路を流れてきた温度差のある冷媒は、第１中間ヘッダ、
連結管および第２中間ヘッダを通る間に混合されて均一
な温度となり、これ以後の熱交換効率を向上させるとと
もに、膨張弁が安定して作動するので制御を容易に行う
ことができる。
【００３４】さらに、第１および第２中間ヘッダは出入
口ヘッダと同様の有底筒形であるため、各中間ヘッダと
各分割偏平管とは、出入口ヘッダを偏平管に接合するの
と同様の方法により接合することができ、接合作業を容
易に行うことができ、したがって、上記の高い熱交換効
率を得るために熱交換器の製造がしにくくなるというこ
とはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による熱交換器の第１実施例を示す斜
視図である。
【図２】第１実施例の熱交換器の中間ヘッダの前後にお
ける冷媒の混合状態を概略的に示す図である。
【図３】この発明による熱交換器の第２実施例を示す斜
視図である。
【図４】第２実施例の熱交換器の中間ヘッダの前後にお
ける冷媒の混合状態を概略的に示す図である。
【図５】この発明による熱交換器の第３実施例を示す斜
視図である。
【図６】第３実施例の熱交換器の中間ヘッダの前後にお
ける冷媒の混合状態を概略的に示す図である。
【図７】実施例および従来の熱交換器の出口における冷
媒温度の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
(1)(21)(41) 蒸発器（熱交換器） (2)(22)(42) 蛇行状偏平管 (2a)(22a)(42a) 直管部 (3)(23)(43) コルゲートフィン (4)(24)(44) 入口ヘッダ (5)(25)(45) 出口ヘッダ (9)(29)(49) 冷媒通路 (10)(30)(50) 第１分割偏平管 (11)(31)(51) 第２分割偏平管 (12)(32)(52) 第１中間ヘッダ (13)(33)(53) 第２中間ヘッダ (14)(34)(54) 連結管
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばカー・エアコ
ンの蒸発器として使用される熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種熱交換器としては、複数の
冷媒通路を有する蛇行状偏平管と、これの各直管部同士
の間に介在されたコルゲートフィンと、偏平管の両端部
にそれぞれ接続された有底筒形の入口および出口ヘッダ
とを備えているものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の熱交換器で
は、強制送風により冷媒通路と直交状に風が流される
が、風上側の冷媒通路では熱負荷が大きくて冷媒の蒸発
が早くかつ冷媒の蒸発量が多く、これとは逆に風下側の
冷媒通路では熱負荷が小さくて冷媒の蒸発量が少ないた
めに、全体として熱交換効率がよくないという問題があ
った。しかも、蒸発器出口における冷媒が不安定とな
り、冷媒流量の制御を行う膨張弁の開閉が頻繁となる不
安定状態（ハンチング現象）が起こるという問題もあっ
た。
【０００４】そこで、偏平管の長さの中間部に、風の流
れ方向に長い直方体状箱形の中間ヘッダを設け、中間ヘ
ッダにおいて各冷媒通路を通過してきた温度差のある冷
媒を混合した後、再び冷媒通路に分配することにより、
各通路を流れる冷媒の蒸発器出口での温度差を小さくす
ることも提案されている（特開昭６０−１４００９７号
公報参照）。
【０００５】しかしながら、上記の提案では、中間ヘッ
ダの２つの偏平管端部嵌入用開口とコルゲート・フィン
が介在された状態の２つの偏平管端部とを嵌め合わせた
後、接合する必要があり、この作業が面倒で製造しにく
いという問題があった。
【０００６】この発明の目的は、各通路を流れる冷媒の
蒸発器出口での温度差を小さくすることにより、熱交換
効率を向上させかつ膨張弁を安定させて制御を容易に
し、しかも製造もしやすい熱交換器を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明による熱交換器
は、複数の冷媒通路を有する蛇行状偏平管と、これの各
直管部同士の間に介在されたコルゲートフィンと、偏平
管の両端部にそれぞれ接続された有底筒形の入口および
出口ヘッダとを備えている熱交換器であって、蛇行状偏
平管が長さの中間部において２つに分割されており、入
口ヘッダを有する蛇行状第１分割偏平管の他端部に有底
筒形の第１中間ヘッダが接続されるとともに、出口ヘッ
ダを有する蛇行状第２分割偏平管の他端部に有底筒形の
第２中間ヘッダが接続されて、第１および第２中間ヘッ
ダが略平行状に配置され、第１および第２中間ヘッダ
に、両者を連結する連結管が接続されているものであ
る。
【０００８】
【作用】この発明による熱交換器は、蛇行状偏平管が長
さの中間部において２つに分割されており、入口ヘッダ
を有する蛇行状第１分割偏平管の他端部に有底筒形の第
１中間ヘッダが接続されるとともに、出口ヘッダを有す
る蛇行状第２分割偏平管の他端部に有底筒形の第２中間
ヘッダが接続されて、第１および第２中間ヘッダが略平
行状に配置され、第１および第２中間ヘッダに、両者を
連結する連結管が接続されているものであるから、各冷
媒通路を流れてきた温度差のある冷媒は、第１中間ヘッ
ダ、連結管および第２中間ヘッダを通る間に混合された
後、各冷媒通路に分かれて流れていく。
【０００９】第１および第２中間ヘッダは出入口ヘッダ
と同形状の有底筒形であるため、各中間ヘッダと各分割
偏平管との接合は、出入口ヘッダを偏平管に接合するの
と同様の方法により行え、接合作業を容易に行うことが
できる。
【００１０】
【実施例】この発明の実施例を、以下図面を参照して説
明する。以下の説明において、左右は図２の左右をい
い、前後については、図２の上を前、下を後というもの
とする。
【００１１】図１および図２は、この発明の熱交換器を
カー・エアコンの蒸発器として使用する場合の第１実施
例を示しており、蒸発器(1) は、横形のもので、複数の
冷媒通路(9) を有するアルミニウム押出形材製蛇行状偏
平管(2) と、偏平管(2) の各水平直管部(2a)の間にろう
接されて介在されたルーバ付アルミニウム薄板製コルゲ
ートフィン(3) と、偏平管(2) の両端部にそれぞれ接続
された有底筒形の入口および出口ヘッダ(4)(5)とを備え
ており、強制送風により前から後に向かって風が流され
るものである。
【００１２】蛇行状偏平管(2) は、蒸発器(1) の高さの
中央よりも若干下において偏平管(2) の左の屈曲部が取
り除かれ、入口ヘッダ(4) を有する上部の蛇行状第１分
割偏平管(10)と、出口ヘッダ(5) を有する下部の蛇行状
第２分割偏平管(11)とに分割されている。
【００１３】第１分割偏平管(10)の分割側の端部に有底
筒形の第１中間ヘッダ(12)が接続され、第２分割偏平管
(11)の分割側の端部に有底筒形の第２中間ヘッダ(13)が
接続されている。第１中間ヘッダ(12)と第２中間ヘッダ
(13)とは、略平行状であり、後側（風下側）においてＵ
字形の連結管(14)により連結されている。
【００１４】蛇行状第２分割偏平管(11)は下方に蛇行し
た後、蒸発器(1) の右下において折り曲げられ、蒸発器
(1) の右上に位置させられている出口ヘッダ(5) までの
びている。入口ヘッダ(4) は、出口ヘッダ(5) のすぐ内
側に出口ヘッダ(5) と平行となるように位置させられて
いる。入口ヘッダ(4) の後端の開口に入口管(7) が、出
口ヘッダ(5) の前端の開口に出口管(8) がそれぞれ接続
されている。入口管(7) は折り返されており、出口管
(8) と同じ方向にのびている。
【００１５】第２分割偏平管(11)の左縁部は、第１分割
偏平管(10)の左縁部より内側に、第１中間ヘッダ(12)は
蒸発器(1) の左縁よりも内側に、第２中間ヘッダ(13)は
第１中間ヘッダ(12)よりもさらに内側にあり、蒸発器
(1) の左下の部分が若干凹まされている。この凹まされ
ている位置を種々変更することにより、蒸発器(1) を自
動車のエンジンルーム内に配置するさい、他の部品と干
渉することを防止することができる。
【００１６】第１分割偏平管(10)と第１中間ヘッダ(12)
との接合および第２分割偏平管(11)と第２中間ヘッダ(1
3)との接合は、ろう付けにより行われている。このろう
付けは、入口および出口ヘッダ(4)(5)を偏平管(2) に接
合するのと同様であり、非常に容易に行うことができ、
かつ冷媒の漏れに対する信頼性も高い。第１中間ヘッダ
(12)および第２中間ヘッダ(13)と連結管(14)との接合
は、アーク溶接により行われている。この溶接は、入口
ヘッダ(4) と入口管(7) との接合と同様であり、非常に
容易に行うことができ、かつ冷媒の漏れに対する信頼性
も高い。なお、第１中間ヘッダ(12)および第２中間ヘッ
ダ(13)と連結管(14)との接合も入口ヘッダ (4) と入口管
(7) との接合も共にろう付けとし、すべての熱交換器構
成部材を一括ろう付けにより、接合してもよい。
【００１７】上記構成の蒸発器(1) では、冷媒は各冷媒
通路(9) を通過する間に蒸発して熱交換が行われる。冷
媒の蒸発作用は熱負荷が大きい風上側ほど活発であるた
め、第１分割偏平管(10)の分割側の端部近くにおいて
は、風上側の冷媒通路(9) を流れる冷媒と風下側の冷媒
通路(9) を流れる冷媒との間に温度差が生じてくる。そ
して、温度差のある冷媒は、第１中間ヘッダ(12)、連結
管(14)および第２中間ヘッダ(13)を通る間に混合され均
一な温度になった後、各冷媒通路(9) に分かれて流れて
いく。
【００１８】図２は、第１中間ヘッダ(12)、連結管(14)
および第２中間ヘッダ(13)を通る前後における冷媒の混
合状態を概略的に示すものである。入口管(7) から第１
中間ヘッダ(12)に達するまでは、各冷媒通路(9) のうち
風上側に近いものほど蒸発完了部（図２において斜線を
施していない部分）が大きくなっており、風下側に近い
ものでは冷媒は液状のまま（図２において斜線を施した
部分）となっている。液状冷媒は、連結管(14)に沿って
ターンさせられて混合されながら第２直管部(10)に流
れ、さらに各冷媒通路(9) に分かれて流される。ターン
させられるさいには、液状冷媒の慣性により、風上側に
より多くの液状冷媒が流れることになる。したがって出
口管(8) に近いところにおいては、各冷媒通路(9) の蒸
発完了部がほぼ同じ大きさとなる。
【００１９】なお、図示は省略したが、蒸発器(1) の入
口には膨張弁が設けられ、蒸発器(1) に流れ込む冷媒流
量の制御を行っている。この膨張弁の制御基準は、蒸発
器出口における冷媒のスーパーヒートにより行われるも
ので、出口での冷媒の温度が高ければ弁が開き、低けれ
ば弁が閉じる。
【００２０】図３および図４は、この発明の熱交換器を
カー・エアコンの蒸発器として使用する場合の第２実施
例を示している。
【００２１】この実施例の蒸発器(21)は、横形のもの
で、複数の冷媒通路(29)を有するアルミニウム押出形材
製蛇行状偏平管(22)と、偏平管(22)の各水平直管部(22
a) の間にろう接されて介在されたルーバ付アルミニウ
ム薄板製コルゲートフィン(23)と、偏平管(22)の両端部
にそれぞれ接続された有底筒形の入口および出口ヘッダ
(24)(25)とを備えており、強制送風により前から後に向
かって風が流されるものである。
【００２２】蛇行状偏平管(22)は、蒸発器(21)の高さの
中央よりも若干下において偏平管(22)の左の屈曲部が取
り除かれ、入口ヘッダ(24)を有する上側の蛇行状第１分
割偏平管(30)と、出口ヘッダ(25)を有する下側の蛇行状
第２分割偏平管(31)とに分割されている。入口ヘッダ(2
4)の後端の開口に入口管(27)が、出口ヘッダ(25)の前端
の開口に出口管(28)がそれぞれ接続されている。
【００２３】第１分割偏平管(30)の分割側の端部に有底
筒形の第１中間ヘッダ(32)が接続され、第２分割偏平管
(31)の分割側の端部に有底筒形の第２中間ヘッダ(33)が
接続されている。第１中間ヘッダ(32)と第２中間ヘッダ
(33)とは、略平行状であり、後側（風下側）においてＵ
字形の連結管(34)により連結されている。
【００２４】さらに、入口管(27)と第２中間ヘッダ(33)
とを連通するバイパス用パイプ(35)が設けられている。
入口管(27)の管壁および第２中間ヘッダ(33)の風上側の
管壁には、それぞれバイパス用パイプ(35)を差し込むた
めの小さい貫通孔があけられ、入口管(27)および第２中
間ヘッダ(33)とバイパス用パイプ(35)とはアーク溶接に
より接合されている。
【００２５】図４は、第１中間ヘッダ(32)、連結管(34)
および第２中間ヘッダ(33)を通る前後における冷媒の混
合状態を概略的に示すものである。入口管(27)から第１
中間ヘッダ(32)に達するまでは、各冷媒通路(29)のうち
風上側に近いものほど蒸発完了部（図４において斜線を
施していない部分）が大きくなっており、風下側に近い
ものでは冷媒は液状（図４において斜線を施した部分）
となっている。液状冷媒は、連結管(34)に沿ってターン
させられて第２直管部(31)に流れ、さらに各冷媒通路
(9) に分かれて流される。ターンさせられるさいには、
液状冷媒の慣性により、風上側により多くの液状冷媒が
流れ、さらに、バイパス用パイプ(35)を通った冷媒が直
接風上側の冷媒通路(9) に流される。このようにして、
第２中間ヘッダ(33)通過以降の時点で液状冷媒を風上側
に多く配分することにより、出口管(8) に近いところに
おいては、各冷媒通路(9) の蒸発完了部がほぼ同じ大き
さとすることができる。
【００２６】図５および図６は、この発明の熱交換器を
カー・エアコンの蒸発器として使用する場合の第３実施
例を示している。
【００２７】この実施例の蒸発器(41)は、横形のもの
で、複数の冷媒通路(49)を有するアルミニウム押出形材
製蛇行状偏平管(42)と、偏平管(42)の各水平直管部(42
a) の間にろう接されて介在されたルーバ付アルミニウ
ム薄板製コルゲートフィン(43)と、偏平管(42)の両端部
にそれぞれ接続された有底筒形の入口および出口ヘッダ
(44)(45)とを備えており、強制送風により前から後に向
かって風が流されるものである。
【００２８】蛇行状偏平管(42)は、偏平管(42)の長さの
中央においてその左の屈曲部が取り除かれ、入口ヘッダ
(44)を有する上側の蛇行状第１分割偏平管(50)と、出口
ヘッダ(45)を有する下側の蛇行状第２分割偏平管(51)と
に分割されている。入口ヘッダ(44)の後端の開口に入口
管(47)が、出口ヘッダ(45)の前端の開口に出口管(48)が
それぞれ接続されている。
【００２９】第１分割偏平管(50)の分割側の端部に有底
筒形の第１中間ヘッダ(52)が接続され、第２分割偏平管
(51)の分割側の端部に有底筒形の第２中間ヘッダ(53)が
接続されている。第１中間ヘッダ(52)と第２中間ヘッダ
(53)とは、略平行状であり、第１中間ヘッダ(52)の前側
（風上側）端部と第２中間ヘッダ(53)の後側（風下側）
端部とが、Ｓ字形の連結管(54)により連結されている。
【００３０】図６は、第１中間ヘッダ(52)、連結管(54)
および第２中間ヘッダ(53)を通る前後における冷媒の混
合状態を概略的に示すものである。入口管(47)から第１
中間ヘッダ(52)に達するまでは、各冷媒通路(49)のうち
風上側に近いものほど蒸発完了部（図６において斜線を
施していない部分）が大きくなっており、風上側に近い
ものでは冷媒は液状（図６において斜線を施した部分）
となっている。液状冷媒は、連結管(54)に沿ってターン
させられて第２直管部(50)に流れ、さらに各冷媒通路(4
9)に分かれて流される。ターンさせられるさいには、液
状冷媒の慣性により、風上側により多くの液状冷媒が流
れることになる。ここで、連結管(54)がＳ字形であり、
第１中間ヘッダ(52)の出口が風上側にあるため、より風
上側に冷媒が流れ、しかも冷媒の混合も助長される。し
たがって、出口管(48)に近いところにおいては、各冷媒
通路(49)の蒸発完了部がほぼ同じ大きさとすることがで
き、しかも、第１実施例よりも蒸発完了部を大きくする
ことができる。
【００３１】上記第１から第３までの実施例によると、
蒸発が完了してしまって熱交換作用を行わない冷媒通路
(9)(29)(49) をなくすことができ、熱交換性能を向上さ
せることができる。
【００３２】図７には、第１実施例、第３実施例、およ
び中間ヘッダの無い従来例の各蒸発器について、各蒸発
器出口近くの風上側の冷媒通路(49)における冷媒温度の
測定結果を示す。図７より分かるように、第１実施例お
よび第３実施例のものでは、従来のものに比べて、最低
温度は高くかつ最高温度との差が小さくなっており、、
かつその周期が長くなっている。このことは、出口にお
ける冷媒の蒸発が盛んであり、しかも冷媒温度が安定し
ていることを示している。すなわち、第１実施例および
第３実施例の蒸発器は、熱交換効率に優れ、しかも冷媒
流量の制御を行う膨張弁の開閉が頻繁となる不安定状態
（ハンチング現象）が起こりにくくなっている。また、
第１実施例と第３実施例との比較では、第３実施例のも
ののほうが、さらに最低温度が高くしたがって最高温度
との差が小さくなっており、偏平管(42)の長さのほぼ中
央に中間ヘッダ(52)(53)を設け、かつ連結管(54)をＳ字
形とすることがより好ましいことが分かる。
【００３３】
【発明の効果】この発明の熱交換器によると、各冷媒通
路を流れてきた温度差のある冷媒は、第１中間ヘッダ、
連結管および第２中間ヘッダを通る間に混合されて均一
な温度となり、これ以後の熱交換効率を向上させるとと
もに、膨張弁が安定して作動するので制御を容易に行う
ことができる。
【００３４】さらに、第１および第２中間ヘッダは出入
口ヘッダと同様の有底筒形であるため、各中間ヘッダと
各分割偏平管とは、出入口ヘッダを偏平管に接合するの
と同様の方法により接合することができ、接合作業を容
易に行うことができ、したがって、上記の高い熱交換効
率を得るために熱交換器の製造がしにくくなるというこ
とはない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 日出雄 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の冷媒通路(9)(29)(49) を有する蛇
    行状偏平管(2)(22)(42) と、これの各直管部(2a)(22a)
    (42a)同士の間に介在されたコルゲートフィン(3)(23)(4
    3) と、偏平管(2)(22)(42) の両端部にそれぞれ接続さ
    れた有底筒形の入口ヘッダ(4)(24)(44) および出口ヘッ
    ダ(5)(25)(45) とを備えている熱交換器であって、蛇行
    状偏平管(2)(22)(42) が長さの中間部において２つに分
    割されており、入口ヘッダ(4)(24)(44) を有する蛇行状
    第１分割偏平管(10)(30)(50)の他端部に有底筒形の第１
    中間ヘッダ(12)(32)(52)が接続されるとともに、出口ヘ
    ッダ(5)(25)(45) を有する蛇行状第２分割偏平管(11)(3
    1)(51)の他端部に有底筒形の第２中間ヘッダ(13)(33)(5
    3)が接続されて、第１および第２中間ヘッダ(12)(13)(3
    2)(33)(52)(53)が略平行状に配置され、第１および第２
    中間ヘッダ(12)(13)(32)(33)(52)(53)に、両者を連結す
    る連結管(14)(34)(54)が接続されている熱交換器。
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