(57)【要約】      （修正有）【課題】  潤滑油による熱交換効率の低下が抑えられたマルチフロー型熱交換器を提供する。【解決手段】  マルチフロー型熱交換器は、扁平なチューブ本体に複数の冷媒通路２０を形成する熱交換器用チューブ２の上流側の端部２１が、上流側ヘッダー１の中空部に突出し、端部２１における開口部２００は、略上方に対向して開口しているマルチフロー型熱交換器は、熱交換器用チューブ２の冷媒通路２０に冷媒および潤滑油が入りやすくなったことで熱交換器用チューブ２の閉塞が抑えられ、すぐれた熱交換の特性を持つマルチフロー型熱交換器となっている。【選択図】  図４
2006097993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平なチューブ本体に該チューブ本体の長さ方向にのびる複数の冷媒通路が該チューブ本体の幅方向に並列配置された複数の熱交換器用チューブと、
軸心部に中空部を備えた上下方向にのびる略中空筒状を有し、複数の該熱交換器用チューブの上流側の端部が該中空部ののびる方向に間隔を隔てて積層するとともに該冷媒通路と該中空部とが連通した状態で接続された上流側ヘッダーと、
上下方向にのびる略中空筒状を有し、複数の該熱交換器用チューブの下流側の端部が該中空部ののびる方向に間隔を隔てて積層するとともに該冷媒通路と該中空部とが連通した状態で接続された下流側ヘッダーと、
を有するマルチフロー型熱交換器であって、
該熱交換器用チューブの該上流側の端部が該上流側ヘッダーの該中空部に突出し、
該冷媒通路の該上流側の端部における開口部は、略上方に対向して開口していることを特徴とするマルチフロー型熱交換器。
【請求項２】
前記上流側の端部の前記冷媒通路の前記開口部が開口した端面は、略上方に対向するように傾斜している請求項１記載のマルチフロー型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチフロー型熱交換器に関し、詳しくは、潤滑油による熱交換器の熱交換効率の地価が抑えられたマルチフロー型熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両には、車室内の環境を快適化するために車両用空調装置が取り付けられている。車両用空調装置は、コンプレッサで冷媒を圧縮して高温高圧の半液体状とし、熱交換器（コンデンサ）で高温高圧となった冷媒を冷やして液化し、エバポレータで液化した冷媒を気化するサイクルを繰り返しながら冷媒を循環させ、エバポレータにおいて冷風を生じさせています。また、車両用空調装置においては、冷媒とともに潤滑油も循環している。
【０００３】
このような車両用空調装置において、熱交換器にマルチフロー型の熱交換器を使用したときには、コンプレッサの回転数の低下や可変容量コンプレッサの容量制御により冷媒の循環量が減少すると、上流側ヘッダーの下方（底部）に潤滑油が滞留し、上下方向に複数配列した熱交換器用チューブのうち、下方側の熱交換器用チューブの冷媒通路内に潤滑油ばかりが入ることで冷媒が入らなくなるという問題が生じていた。
【０００４】
熱交換器用チューブの冷媒通路に冷媒が入らなくなると、熱交換器において熱交換を行う部分が減少し、冷媒の冷却（凝縮）が不十分となり、車両用空調装置の冷えの不良や冷媒の循環経路の圧力の異常上昇などの問題が発生していた。
【０００５】
特に従来のマルチフロー型の熱交換器においては、熱交換器用チューブ２の上流側ヘッダー１の軸心部の中空部に突出した先端部２１の端面２１ａに、冷媒が流入する冷媒通路２０の開口部２００が開口している。そして、この端面２１ａは冷媒の流れ方向にそって配設されており、冷媒および潤滑油が開口部２００から冷媒通路２０の内部に流入しにくかった。冷媒が流入する冷媒通路２０の開口部２００がもうけられた熱交換器用チューブ２の端部２１を図７に示した。
【０００６】
上記した冷媒通路に冷媒が入らなくなることによる熱交換器の不具合の発生を抑えるために、熱交換器用チューブの数を減らして熱交換器用チューブの開口部近傍の冷媒の流速を上げ、冷媒流中に分散した潤滑油の液滴を吸い込みやすくすることで、上方側の熱交換器用チューブへの潤滑油の吸い込み量を増加させていた。上方側の熱交換器用チューブへの潤滑油の吸い込み量が増加することで、上流側ヘッダーの下方に滞留する潤滑油量が減少し、結果として、下方側の熱交換器用チューブへの潤滑油の吸い込み量が減少する。
【０００７】
しかしながら、上記したように熱交換器用チューブの本数を減らすと、必要な熱交換面積を得るためには、熱交換器における冷媒通路を何度もターンさせることが必要となり、冷媒通路断面積の減少により冷媒通過抵抗が増大して熱交換の効率が低下することや熱交換器のコストが上昇するという問題が生じていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、効率の低下が抑えられたマルチフロー型熱交換器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明者らは、冷媒が上流側ヘッダから熱交換器用チューブの冷媒通路に流入する際に急激な流れ方向の変換を必要とすることで、冷媒の流れ中にある潤滑油の液滴がその方向変換に追従できなくなり上流側の熱交換器用チューブへの流入量が減少するという原因に着目し検討を重ねた結果本発明をなすに至った。
【００１０】
すなわち、本発明のマルチフロー型熱交換器は、扁平なチューブ本体にチューブ本体の長さ方向にのびる複数の冷媒通路がチューブ本体の幅方向に並列配置された複数の熱交換器用チューブと、軸心部に中空部を備えた上下方向にのびる略中空筒状を有し、複数の熱交換器用チューブの上流側の端部が中空部ののびる方向に間隔を隔てて積層するとともに冷媒通路と中空部とが連通した状態で接続された上流側ヘッダーと、上下方向にのびる略中空筒状を有し、複数の熱交換器用チューブの下流側の端部が中空部ののびる方向に間隔を隔てて積層するとともに冷媒通路と中空部とが連通した状態で接続された下流側ヘッダーと、を有するマルチフロー型熱交換器であって、熱交換器用チューブの上流側の端部が上流側ヘッダーの中空部に突出し、冷媒通路の上流側の端部における開口部は、略上方に対向して開口していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のマルチフロー型熱交換器は、上流側ヘッダー内に突出した熱交換器用チューブの先端部において冷媒通路の開口部が略上方に対向している。略上方に向かって開口することで冷媒に分散した潤滑油の液滴が冷媒通路内に流入しやすくなっている。すなわち、上流側ヘッダーの下方に潤滑油が貯留しなくなり、貯留した潤滑油による冷媒通路の閉塞が抑えられる。この結果、複数の熱交換器用チューブのすべてにおいて熱交換を行うことができることから、本発明のマルチフロー型熱交換器は、すぐれた熱交換の特性を持つマルチフロー型熱交換器となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のマルチフロー型熱交換器は、扁平なチューブ本体にチューブ本体の長さ方向にのびる複数の冷媒通路がチューブ本体の幅方向に並列配置された複数の熱交換器用チューブと、軸心部に中空部を備えた上下方向にのびる略中空筒状を有し、複数の熱交換器用チューブの上流側の端部が中空部ののびる方向に間隔を隔てて積層するとともに冷媒通路と中空部とが連通した状態で接続された上流側ヘッダーと、上下方向にのびる略中空筒状を有し、複数の熱交換器用チューブの下流側の端部が中空部ののびる方向に間隔を隔てて積層するとともに冷媒通路と中空部とが連通した状態で接続された下流側ヘッダーと、を有する。
【００１３】
そして、本発明のマルチフロー型熱交換器は、熱交換器用チューブの上流側の端部が上流側ヘッダーの中空部に突出し、冷媒通路の上流側の端部における開口部は、略上方に対向して開口している。
【００１４】
本発明のマルチフロー型熱交換器は、上流側ヘッダーの中空部に上方から下方に向かって流れ込んだ冷媒が上流側ヘッダーに接続された熱交換器用チューブの冷媒通路に流入する。冷媒通路に流れ込んだ冷媒は、冷媒通路を通過し下流側ヘッダーから流出する。
【００１５】
本発明のマルチフロー型熱交換器は、熱交換器用チューブの上流側の端部が上流側ヘッダーの中空部に突出し、上流側の端部における冷媒通路の開口部は、略上方に対向して開口している。つまり、冷媒通路を区画する壁面のうち、下方側の壁面が上方側に対向した状態で存在することを示す。そして、この壁面が上流側ヘッダー内を流れる冷媒および潤滑油を冷媒通路内に導く。つまり、略上方に対向して開口した冷媒通路の開口部には、上流側ヘッダーを上方から下方に向かって流れる冷媒が流入しやすくなっている。すなわち、冷媒中に分散した潤滑油の液滴もこの開口部から冷媒通路中に流れ込む。これにより、上流側ヘッダーの下流方向へ流れる潤滑油量が減少し、上流側ヘッダー内で潤滑油が滞留しなくなり、熱交換器用チューブ内での潤滑油による冷媒の流れの阻害が抑えられる。
【００１６】
本発明のマルチフロー型熱交換器において、冷媒通路の上流側の端部の開口部は略上方に対向して開口していれば開口部の形状は特に限定されるものではない。
【００１７】
上流側の端部の冷媒通路の開口部が開口した端面は、略上方に対向するように傾斜していることが好ましい。端面が略上方に対向した状態で傾斜することで、この端面に開口した冷媒通路の開口部も略上方に対向して開口する。傾斜した開口部は、軸方向に垂直な開口部より広い開口面積をもつため、冷媒が流入しやすくなっている。冷媒通路の開口部が傾斜して形成されることで、冷媒通路を区画するチューブ本体の下方側の部分のみが突出することになり、この部分に潤滑油の液滴があたり冷媒通路内に流入するようになる。この結果、冷媒通路内に冷媒と共に潤滑油が流入し、熱交換器用チューブ内での潤滑油による冷媒の流れの阻害が抑えられる。
【００１８】
熱交換器用チューブの上流側の端部の端面が傾斜して形成されたときに、その傾斜角は、特に限定されるものではない。
【００１９】
熱交換器用チューブの上流側の端部であって上流側ヘッダーの中空部に突出した部分は、熱交換器用チューブの厚さより短い深さの溝条がその上面に開口したことが好ましい。この溝条は、熱交換器用チューブののびる方向に交差する方向であることが好ましく、より好ましくは幅方向に略平行な方向である。溝条が熱交換器用チューブの上面にもうけられることで、少なくとも溝条と冷媒通路とが連通する。そして、溝条は上方に開口していることから、上方からの潤滑油を含む冷媒が上流側ヘッダーを流れると、溝条の開口部から底面部方向に向かって溝条の内部に侵入する。そして、溝条と連通した冷媒通路内に侵入する。この結果、冷媒通路内に冷媒と共に潤滑油が流入し、熱交換器用チューブ内での潤滑油による冷媒の流れの阻害が抑えられる。
【００２０】
本発明のマルチフロー型熱交換器を構成する熱交換器用チューブ、上流側ヘッダーおよび下流側ヘッダーは、従来のマルチフロー型熱交換器において用いられている部材と同様な部材を用いることができる。
【００２１】
本発明のマルチフロー型熱交換器は、上下方向に隣接する熱交換器用チューブの間に放熱フィンを有することが好ましい。放熱フィンを有することで、熱交換器用チューブを流れる冷媒を十分に冷却できる。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
【００２３】
本発明の実施例として、マルチフロー型熱交換器を示した。
【００２４】
（実施例１）
本実施例のマルチフロー型熱交換器は、複数の熱交換器用チューブ２と、上流側ヘッダー１と、下流側ヘッダー３と、放熱フィン４と、を有する。本実施例のマルチフロー型熱交換器の構成を図１に示した。
【００２５】
上流側ヘッダー１および下流側ヘッダー３は、軸心部に中空部を備えた上下方向にのびる略中空筒状を有している。また、上流側ヘッダー１は下方側の端部が閉じ、下流側ヘッダー３は上方側の端部が閉じた円環状の有底パイプよりなる。上流側ヘッダー１の開放した上方側の端部が吸入ポート１０となり、下流側ヘッダー３の開放した下方側の端部が吐出ポート３０となる。上流側ヘッダー１および下流側ヘッダー３は、それぞれののびる方向が平行な状態で配設されている。
【００２６】
熱交換器用チューブ２は、四本の冷媒通路２０，２０，２０，２０がその内部に幅方向に並んで区画された扁平な形状を有している。熱交換器用チューブ２は、長さ方向の両端面に冷媒通路の開口部が開口している。熱交換器用チューブ２の断面を図２に示した。
【００２７】
熱交換器用チューブ２は、一方の端部２１の先端部が上流側ヘッダー１の中空部内に、他方の端部の先端部が下流側ヘッダー３の中空部内に、それぞれ位置した状態で各ヘッダー１，３に気密的に固定されている。このとき、熱交換器用チューブ２は、四本の冷媒通路２０が水平方向（各ヘッダー１，３ののびる方向に垂直な方向）に並んだ状態で配設されている。
【００２８】
複数の熱交換器用チューブ２、２，２は、お互いに間隔を隔てた状態で各ヘッダー１，３に固定されている。そして、各ヘッダー１，３の間において複数の熱交換器用チューブ２，２，２の間に放熱フィン４が取り付けられている。
【００２９】
熱交換器用チューブ２の一方の端部２１の端面２１ａは、上方側に対向する方向に傾斜して形成されている。具体的には、熱交換器用チューブ２の一方の端部２０の上流側ヘッダー１の内壁面からの突出量が、上方側より下方側が長くなるように形成されている。熱交換器用チューブ２の一方の端部２１の端面２１ａが傾斜して形成されたことで、この端面２１ａに開口した冷媒通路２０の開口部２００が傾斜して略上方に対向して開口している。本実施例の熱交換器用チューブ２の一方の端部２１を図３に示した。
【００３０】
本実施例のマルチフロー型熱交換器の動作を以下に説明する。
【００３１】
まず、本実施例のマルチフロー型熱交換器は、吐出ホース（図示せず）により吸入ポート１０に接続されたコンプレッサ（図示せず）において圧縮され潤滑油の液滴が分散した冷媒が吸入ポート１０から上流側ヘッダー１内の軸心部の中空部に流入する。吸入ポートから流入した潤滑油の液滴が分散した冷媒は、上流側ヘッダー１内を上方から下方に向かって流れる。
【００３２】
そして、上流側ヘッダー１内を流れる冷媒（および潤滑油）は、上流側ヘッダー１内に開口した冷媒通路２０の開口部２００から冷媒通路２０の内部に流れ込む。具体的には、本実施例のマルチフロー型熱交換器は、図４に熱交換器用チューブ２の一方の端部２１の断面を示したように、熱交換器用チューブ２の一方の端部２１の端面２１ａが傾斜して形成されている。すなわち、冷媒は上流側ヘッダー１内を上方から下方に向かって流れ、熱交換器用チューブ２の一方の端部２１の傾斜した端面２１ａにあたり、冷媒の流れる方向が曲げられ、冷媒通路２０内に流入する。このとき、冷媒中に分散した潤滑油の液滴は、熱交換器用チューブ２の一方の端部２１の傾斜した端面２１ａに付着した後に、冷媒と共に冷媒通路２０内に流れ込む。
【００３３】
本実施例に用いられている熱交換器用チューブ２は、上流側ヘッダー１内に突出した端部２１の端面２１ａが傾斜しており、より多くの潤滑油の液滴が付着できる。すなわち、より多くの量の潤滑油を冷媒通路２０内に流入させることができる。すなわち、冷媒通路２０内に流入しない潤滑油の液適量を減らすことができる。
【００３４】
複数の熱交換器用チューブ２，２，２を有することから、多数の熱交換器用チューブ２の端部２１の近傍を冷媒および潤滑油が通過するため、各熱交換器用チューブ２，２，２のそれぞれに潤滑油が冷媒通路に流れ込み、上流側ヘッダー１の下方に貯留される潤滑油量が少なくなる。このため、下方に位置する熱交換器用チューブ２’，２’，２’の冷媒通路２０内に過剰な潤滑油が流入することによる冷媒通路２０の閉塞が抑えられている。これにより、いずれの熱交換器用チューブ２，２，２にも冷媒が流れる。
【００３５】
冷媒通路２０内に流れ込んだ冷媒は、熱交換器用チューブ２の冷媒通路２０内を下流側ヘッダー３に向かって流れる。熱交換器用チューブ２の冷媒通路２０内を流れるときに、冷媒の持つ熱が放熱フィン４を介して放出されて冷媒が冷却される。
【００３６】
その後、冷媒は、下流側ヘッダー３の中空部内に流れ込み、下流側ヘッダー３の下方に開口した吐出ポート３０から排出される。
【００３７】
上記したように、本実施例のマルチフロー型熱交換器は、複数の熱交換器用チューブ２，２，２を備えているが、上流側ヘッダー１内に突出した端部２１の端面２１ａが略上方に向かって傾斜して形成されたことで、十分な量の潤滑油を冷媒通路２０に流すことができる。これにより、上流側ヘッダー１の下方に潤滑油が溜まることで生じていた不具合が発生しなくなる。すなわち、本実施例のマルチフロー型熱交換器は、効率の低下が抑えられた熱交換器となっている。
【００３８】
（実施例２）
本実施例は、熱交換器用チューブの一端の端部が図５に示した形状を有している以外は、実施例１と同様なマルチフロー型熱交換器である。
【００３９】
本実施例に用いられた熱交換器用チューブ２の一端の端部２１は、上流側ヘッダー１の軸心部の中空部に突出している。この一端の端部２１の端面２１ａは、熱交換器用チューブ２ののびる方向に垂直な面で形成されている。また、この端面に冷媒通路２０が開口している。
【００４０】
また、本実施例に用いられた熱交換器用チューブの一端の端部２１であって上流側ヘッダーの中空部に突出した部分には、熱交換器用チューブ２の厚さの半分の深さの溝条２５がその上面に形成されている。溝条２５の底面部の一部は、熱交換器用チューブ２内にもうけられた冷媒通路２０が区画している。すなわち、溝条２５はその内部で冷媒通路２０と連通している。つまり、本実施例に用いられた熱交換器用チューブ２は、溝条２５の開口部２６が冷媒通路２０の開口部となっている。
【００４１】
熱交換器用チューブ２に開口した溝条２５は、熱交換器用チューブ２の幅方向にそってのびるようにもうけられている。
【００４２】
本実施例のマルチフロー型熱交換器の動作を以下に説明する。
【００４３】
本実施例のマルチフロー型熱交換器は、実施例１と同様に上流側ヘッダー内に潤滑油の液滴が分散した冷媒を流入させる。
【００４４】
このとき、上流側ヘッダー１内に開口した冷媒通路２０の開口部２００，２６から冷媒通路２０の内部に冷媒および潤滑油の液滴が流れ込む。本実施例のマルチフロー型熱交換器は、図６に熱交換器用チューブ２の一方の端部の断面を示したように、熱交換器用チューブ２の一方の端部２１の先端部の近傍の上面に溝条２５の開口部２６が開口している。冷媒は上流側ヘッダー１内を上方から下方に向かって流れ、熱交換器用チューブ２の一方の端部２１の上面にあたり、溝条２５の内部に流れ込み、冷媒通路２０内に流入する。このとき、冷媒中に分散した液滴も冷媒と共に冷媒通路内に流れ込む。
【００４５】
本実施例に用いられている熱交換器用チューブ２は、上流側ヘッダー１の軸心部の中空部内に突出した端部２１の上面に潤滑油が付着するため、より多くの潤滑油の液滴が付着できる。すなわち、より多くの量の潤滑油を冷媒通路内に流すことができる。
【００４６】
上記したように、本実施例のマルチフロー型熱交換器は、複数の熱交換器用チューブ２，２，２，を備えているが、上流側ヘッダー１内に突出した端部２１の上面に冷媒通路２０に連通した溝条２５が開口したことで、十分な量の潤滑油を冷媒通路２０に流すことができる。これにより、上流側ヘッダー１の下方に潤滑油が溜まることで生じていた不具合が発生しなくなる。すなわち、本実施例のマルチフロー型熱交換器は、効率の低下が抑えられた熱交換器となっている。
【００４７】
（他の形態）
実施例２のマルチフロー型熱交換器は、熱交換器用チューブの一端の先端部の端面に冷媒通路が開口していない熱交換器用チューブを用いてもよい。すなわち、実施例２において用いられた熱交換器用チューブの一端の端部であって溝条より先端側において冷媒通路が閉塞した熱交換器用チューブを用いてもよい。
【００４８】
溝条の先端部の冷媒通路が閉塞したことで溝条内に流入した冷媒および潤滑油が冷媒通路内を下流側ヘッダー方向のみに流れることとなり、上流側ヘッダー内に潤滑油が溜まることが抑えられる。
【００４９】
熱交換器用チューブの溝条より先端部において冷媒通路を閉塞させる方法については特に限定されるものではなく、熱交換器用チューブの先端部をカシメる方法や、ロウ材や樹脂を冷媒通路内に充填する方法などをあげることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１のマルチフロー型熱交換器の構成を示した図である。
【図２】実施例１に用いられる熱交換器用チューブの断面図である。
【図３】実施例１に用いられる熱交換器用チューブの一方の端部を示した図である。
【図４】実施例１に用いられる熱交換器用チューブの一方の端部の断面図である。
【図５】実施例２に用いられる熱交換器用チューブの一方の端部を示した図である。
【図６】実施例２に用いられる熱交換器用チューブの一方の端部の断面図である。
【図７】従来のマルチフロー型熱交換器の熱交換器用チューブの一方の端部の断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…上流側ヘッダー                １０…吸入ポート
２…熱交換器用チューブ
２０…冷媒通路                    ２００…開口部
２１…一端の端部                  ２１ａ…端面
２５…溝条                        ２６…開口部
３…下流側ヘッダー                ３０…吐出ポート
４…放熱フィン
【図１】
2006097993.tif 000003
【図２】
2006097993.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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