(57)【要約】【課題】  コアの温度分布の均一化を図ることができるとともに、冷媒の入口および出口の両方をコアの一端に配設できる熱交換器を提供する。【解決手段】  複数積層される多穴チューブからなるコア２と、多穴チューブの積層方向に延びる一対のヘッダタンクとを有し、各ヘッダタンクに、その長手方向に延びる流通路３３，３４、３６，３７を断続的に設けるともに、上部ヘッダタンクの長手方向の端部に、この長手方向と直交する方向に延びる連通路３５を設けた。これにより、冷媒がコア２の一端側から多穴チューブを介し上下動するとともに、流通路３３、３６を介してコア２の他端側へ流動した後、コア２の他端で連通路３５を介して冷媒が往路側から復路側へ移動した後、流通路３４，３７を介してコア２の一端側へ戻る。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数積層される多穴チューブ（１）からなるコア（２）と、前記多穴チューブ（１）の積層方向に延びる一対のヘッダタンク（３，４）とを有し、この一対のヘッダタンク（３，４）が、内部に複数の画室（５，６，９，１０）が形成されるタンク部（７、１１）と、前記多穴チューブ（１）の両端部が接合されるプレート部（８，１２）とを備えた熱交換器であって、
前記ヘッダタンク（３，４）に、前記ヘッダタンク（３，４）の長手方向に延び、冷媒が流通する流通路（３３，３４，３６，３７）を断続的に設けるとともに、前記ヘッダタンク（３）の長手方向の端部に、前記ヘッダタンク（３）の長手方向と直交する方向に延び、前記複数の画室（５，６）を連通する連通路（３５）を設けたことを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭酸ガス（ＣＯ２）などの冷媒の熱交換を行なう熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の熱交換器の従来例として、例えば図７および図８に示すものが挙げられる。図７および図８に示す熱交換器は、複数、例えば第１層Ｎ１から第３層Ｎ３まで積層される多穴チューブ１からなるコア２と、多穴チューブ１の積層方向に延びる一対のヘッダタンク３，４とから構成されている。上部ヘッダタンク３は、内部に複数の画室５，６が形成されるタンク部７と、多穴チューブ１の上端が接合されるプレート部８とから構成され、画室５，６間が閉じている。下部ヘッダタンク４は、内部に複数の画室９，１０が形成されるタンク部１１と、多穴チューブ１の下端が接合されるプレート部１２とから構成され、画室９，１０間に連通路１３が形成されている。図８に示すように、上部ヘッダタンク３には、両端に流入路１４および流出路１５が接続されるとともに、ヘッダタンク３の長手方向に延びる流通路１６、１７が断続的に設けており、一方の流通路１６で第１層Ｎ１および第２層Ｎ２の各画室５が連通され、他方の流通路１７で第２層Ｎ２および第３層Ｎ３の各画室６が連通されている。
【０００３】
このように構成された従来の熱交換器では、冷媒が流入路１４より上部ヘッダタンク３の画室６に流入すると、第１層Ｎ１では冷媒は仕切板５２で流路をふさがれ、この画室６より多穴チューブ１を介して下部ヘッダタンク４の画室１０に流下し、連通路１３を介して他の画室９に流動した後、多穴チューブ１を介して上部ヘッダタンク３の画室５まで上昇し、この画室５から開口部５１を通過する流通路１６を介して第２層Ｎ２の上部ヘッダタンク３の画室５へ流動する。ここで、符号５５、５６で示される部材は仕切板である。次いで、第２層Ｎ２では冷媒は仕切板５３で流路をふさがれ、上部ヘッダタンク３の画室５より多穴チューブ１を介して下部ヘッダタンク４の画室９に流下し、連通路１３を介して他の画室１０に流動した後、多穴チューブ１を介して上部ヘッダタンク３の画室６まで上昇し、この画室６から開口部５４を通過する流通路１７を介して第３層Ｎ３の上部ヘッダタンク３の画室６へ流動する。ここで、符号５７、５８で示される部材は仕切板である。次いで、第３層Ｎ３では上部ヘッダタンク３の画室６より多穴チューブ１を介して下部ヘッダタンク４の画室１０に流下し、連通路１３を介して他の画室９に流動した後、多穴チューブ１を介して上部ヘッダタンク３の画室５まで上昇する。例えば、第３層Ｎ３がコア２の端部に位置し最終層である場合、冷媒が前記の画室５から流出路１５を介して流出する。
【０００４】
また、熱交換器の他の従来例として、例えば図９および図１０に示すものが挙げられる。図９および図１０に示す熱交換器は、前述した図７および図８に示すものと比べて、上部ヘッダタンク３の画室５，６間にも連通路１８が形成されていることと、第１層Ｎ１〜第４層Ｎ４間の冷媒の流通経路とが異なっており、その他の構成は基本的に同様である。
【０００５】
このように構成された従来の熱交換器では、一対の流入路１９より冷媒が上部ヘッダタンク３の画室５、６に流入すると、第１層Ｎ１ではこれらの画室５、６より多穴チューブ１を介して下部ヘッダタンク４の画室９、１０に流下した後、一対の流通路２０を介して第２層Ｎ２の下部ヘッダタンク４の画室９，１０へ流動する。次いで、第２層Ｎ２では前記の画室９，１０から多穴チューブ１を介して上部ヘッダタンク３の画室５、６まで上昇した後、一対の流通路２１を介して第３層Ｎ３の上部ヘッダタンク３の画室５，６へ流出する。次いで、第３層Ｎ３では前記の画室５、６から多穴チューブ１を介して下部ヘッダタンク４の画室９，１０まで流下した後、一対の流通路２２を介して第４層Ｎ４の下部ヘッダタンク４の画室９，１０へ流動する。第４層Ｎ４では前記の画室９，１０から多穴チューブ１を介して上部ヘッダタンク３の画室５、６まで上昇した後、例えば、この第４層Ｎ４がコア２の端部に位置し最終層である場合、冷媒が前記の画室５、６から一対の流出路２３を介して流出する。なお、ここで符号５９，６０，６１で示される部材は仕切板である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した図７および図８に示す従来技術では、コア２の一端側に冷媒を流入して他端側から流出させるようになっているため、コア２の温度分布が不均一になりやすい。また、冷媒の流入路１４と流出路１５とをコア２の両側に配置するようになっているが、周辺機器のレイアウトを容易に行なうため冷媒の流入路と流出路とをコア２の一方の側に配置することが要望されている。
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術を考慮してなされたもので、その目的は、コアの温度分布の均一化を図ることができるとともに、冷媒の入口および出口の両方をコアの一端に配設することのできる熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明は、複数積層される多穴チューブからなるコアと、前記多穴チューブの積層方向に延びる一対のヘッダタンクとを有し、この一対のヘッダタンクが、内部に複数の画室が形成されるタンク部と、前記チューブの両端部が挿入されるチューブ挿入孔を有するプレート部とを備えた熱交換器であって、前記ヘッダタンクに、前記ヘッダタンクの長手方向に延び、冷媒が流通する流通路を断続的に設けるとともに、前記ヘッダタンクの長手方向の端部に、前記ヘッダタンクの長手方向と直交する方向に延び、前記複数の画室を連通する連通路を設けた構成にしてある。
【０００９】
このように構成した本発明では、冷媒がヘッダタンクの一端に流入すると、この一端の画室より多穴チューブを介して上下方向に流動するとともに、ヘッダタンクの長手方向に延びる流通路を介して冷媒がヘッダタンクの他端側へ流動する。このようにして冷媒がヘッダタンクの他端まで流動した後、ヘッダタンクの長手方向と直交する方向に延びる連通路を介して冷媒が複数の画室間で流動することにより往路側の冷媒流路から復路側の冷媒流路に移動する。次いで、冷媒が多穴チューブを介して上下方向に流動するとともに、ヘッダタンクの長手方向に延びる流通路を介してヘッダタンクの一端側へ流動した後、冷媒がヘッダタンクの一端から流出する。これによって、冷媒がコアの一端側から他端側への冷媒流路（往路）を流動した後、コアの他端側から一端側への冷媒流路（復路）を流動するので、コアの温度分布の均一化を図ることができるとともに、冷媒の入口および出口の両方をコアの一端に配設できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、コアの温度分布の均一化を図ることができるとともに、冷媒の入口および出口の両方をコアの一端に配設することができる。したがって、優れた熱交換性能を有し、かつ周辺機器のレイアウトを比較的容易に行なうことができる熱交換器が得られるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係る熱交換器の詳細を図面に基づいて説明する。
【００１２】
本発明の実施の形態に係る熱交換器を図１〜図６に示す。なお、図１〜図６において前述した図５〜図８に示すものと同等のものには同一符号を付してある。
【００１３】
本実施の形態の熱交換器では、上部ヘッダタンク３の一端側に流入路３１および流出路３２が接続されるとともに、ヘッダタンク３に、ヘッダタンク３の長手方向に延びる往路側の流通路３３および復路側の流通路３４がそれぞれ断続的に設けられている。流入路３１と往路側の流通路３３、および流出路３２と復路側の流通路３４がそれぞれ仕切板４１により仕切られるとともに、往路側の流通路３３および復路側の流通路３４の途中で他の仕切板４３により仕切られている。ヘッダタンク３の長手方向の端部には、図５に示すようにヘッダタンク３の長手方向と直交する方向に延び、複数の画室５，６を連通する連通路３５が設けられている。下部ヘッダタンク４には、ヘッダタンク３の長手方向に延びる往路側の流通路３６および復路側の流通路３７がそれぞれ断続的に設けられており、各流通路３６、３７の途中でそれぞれ仕切板４２により仕切られている。
【００１４】
この実施の形態にあっては、流入路３１より冷媒が上部ヘッダタンク３の画室６に流入すると、第１層Ｎ１では冷媒は仕切板４１で流路がふさがれ、この画室６より多穴チューブ１を介して下部ヘッダタンク４の画室１０に流下した後、開口部４４を通過する往路側の流通路３６を介して第２層Ｎ２の下部ヘッダタンク４の画室１０へ流動する。次いで、第２層Ｎ２では冷媒は仕切板４２で流路がふさがれ、前記の画室１０から多穴チューブ１を介して上部ヘッダタンク３の画室６まで上昇した後、開口部４５を通過する往路側の流通路３３を介して第３層Ｎ３の上部ヘッダタンク３の画室６へ流動する。次いで、第３層Ｎ３では冷媒は仕切板４３で流路がふさがれ、前記の画室６から多穴チューブ１を介して下部ヘッダタンク４の画室１０まで流下した後、開口部４６，４７を通過する往路側の流通路３６を介して第４層Ｎ４および第５層Ｎ５の下部ヘッダタンク４の画室１０へ流動する。第４層Ｎ４および第５層Ｎ５では前記の画室１０から多穴チューブ１を介して上部ヘッダタンク３の画室６まで上昇する。次いで、冷媒が前記の画室６から一対の連通路３５を介して画室５に流動した後、この画室５より多穴チューブ１を介して下部ヘッダタンク４の画室９に流下し、開口部４６，４７を通過する復路側の流通路３７を介して第３層Ｎ３の下部ヘッダタンク４の画室９へ流動する。ここで、第４層Ｎ４および第５層Ｎ５では開口部４８を通過する往路側の流通路３３と復路側の流通路３４を介しても冷媒が流動する。
【００１５】
次いで、第３層Ｎ３では冷媒は仕切板４２で流路がふさがれ、前記の画室９から多穴チューブ１を介して上部ヘッダタンク３の画室５まで上昇した後、開口部４５を通過する復路側の流通路３４を介して第２層Ｎ２の上部ヘッダタンク３の画室５へ流動する。次いで、第２層Ｎ２では仕切板４１で流路がふさがれ、前記の画室５から多穴チューブ１を介して下部ヘッダタンク４の画室９まで流下した後、開口部４４を通過する復路側の流通路３７を介して第１層Ｎ１の下部ヘッダタンク４の画室９へ流動する。第１層Ｎ１では前記の画室９から多穴チューブ１を介して上部ヘッダタンク３の画室５まで上昇した後、冷媒が前記の画室５から流出路３２を介して流出する。
【００１６】
また、ヘッダタンク３をプレス成形する際に図６に示す金型３８が用いられている。この金型３８は、流通路３３，３４などの部分を成形する第１の金型部３９と、連通路３５などの部分を成形する第２の金型部４０とからなり、流通路３３，３４および連通路３５の各個数より多くの個数の流通路および連通路を成形可能である。
【００１７】
このように構成した本実施の形態では、冷媒がコア２の一端側から他端側へ往路を流動した後に復路を通って一端側へ戻るので、コア２の温度分布の均一化を図ることができるとともに、冷媒の流入路３１および流出路３２の両方をコア２の一端側に配設できる。
【００１８】
また、本実施の形態にあっては、ヘッダタンク３の端部に連通路３５をまとめて配置したので、要求される性能に応じてヘッダタンクの形状が異なり、例えば連通路の個数が異なる場合であっても、金型３８の用いる部分を変えて使用することにより、ヘッダタンクの構成を容易に変更できるので、複数種類の金型を用意する必要がなくて済む。
【００１９】
なお、上記実施の形態にあっては、上部タンク３と下部タンク４の上下を反転し、流入、流出路を下部に設けた場合も同等に構成できる。
【００２０】
また、コア２の多穴チューブ１が第１層Ｎ１から第５層Ｎ５まで積層される場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、他の積層数の場合にも適用することができる。また、必要に応じて流通路３３，３４、３６，３７の各長さ寸法および連通路３５の個数を変えることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、優れた熱交換性能を有し、かつ周辺機器のレイアウトを比較的容易に行なえるという効果があるので、炭酸ガス（ＣＯ２）などの冷媒を用いる熱交換器のガスクーラや蒸発器に適用でき、その他通常の冷凍サイクル装置や車両エンジン用のクーラの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る熱交換器を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る熱交換器を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る熱交換器に設けられるヘッダタンクの説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る熱交換器に設けられる冷媒流路を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る熱交換器に設けられる連通路の部分を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る熱交換器に設けられるヘッダタンク用の金型の平面図である。
【図７】熱交換器の従来例を示す断面図である。
【図８】図７の熱交換器に設けられる冷媒流路を示す図である。
【図９】熱交換器の他の従来例を示す断面図である。
【図１０】図９の熱交換器に設けられる冷媒流路を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  多穴チューブ
２  コア
３，４  ヘッダタンク
５，６  画室
７  タンク部
８  プレート部
９，１０  画室
１１  タンク部
１２  プレート部
３１  流入路
３２  流出路
３３，３４  流通路
３５  連通路
３６，３７  流通路
３８  金型
３９  第１の金型部
４０  第２の金型部
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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