(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向および前後方向に夫々一定間隔で並列された二列の多数の偏平チューブ(1)及び、その偏平チューブ(1)の外面に配置された多数のフィン(2)により形成されたコア(3)と、
各偏平チューブ(1)の一端が夫々挿通される多数の偏平孔(4)を有する第１タンク(5)と、
各偏平チューブ(1)の他端が夫々挿通される多数の偏平孔(4)を有する第２タンク(6)と、を具備し、
前記第１タンク(5)は、少なくとも内部を前列側と後列側に分離すると共に、上下方向に分離され且つ、前列側の上下分離位置と後列側の上下分離位置が異なる３以上の第１室(5a)〜(5c)を有し、
前記第２タンク(6)は、上下方向に分離すると共に、前列側と後列側とが内部で連通した複数の第２室(6a)(6b)を有し、
前記第１室(5a)〜(5c)および第２室(6a)(6b)は、夫々複数の偏平孔(4) を有し、
並列的に複数の偏平チューブ(1)内を流通する気液二相状態の冷媒が、
後列側における複数の偏平チューブ内を流通、第２タンク内での後列側から前列側への移動、
前列側における複数の偏平チューブ内の流通、第１タンク内で隣接する上方または下方の段への移動、
前列側における複数の偏平チューブ内の流通、第２タンク内での前列側から後列側への移動、
後列側における複数の偏平チューブ内の流通、及び、第１タンク内での隣接する上方または下方段への移動を順に繰り返して、
第１タンク(5)と第２タンク(6) との間を前後方向および上下方向に蛇行状に流通し、空気流(15)が前記コア(3)を前記前列側から後列側に流通するように構成された熱交換器。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２タンク(6) は、細長い箱状に形成されたタンク本体(7) と、その開口端を閉塞するチューブプレート(8) と、上下方向の各第２室間を仕切る仕切壁(9) と、前列側と後列側との境に位置してタンク本体(7) の内面とチューブプレート(8) の内面に接合され、多数の連通孔(13)が設けられた補強用多孔材(10)と、を有する熱交換器。
【請求項３】
請求項２において、
前列の偏平チューブ(1) と後列の偏平チューブ(1) とが、互いに上下方向に半ピッチ位置ずれして、千鳥に配置され、
前記第２タンク(6) の仕切壁(9) が、その千鳥に沿って、水平面に対して斜めに配置された熱交換器。
【請求項４】
請求項１において、
前記第１タンク(5) は、夫々の第１室(5a)〜(5c)ごとにパイプ材と、その両端を閉塞する端蓋と、からなる熱交換器。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、
前記フィン(2) が二列のチューブ挿通孔を有するプレートフィンからなり、
前記偏平チューブ(1) は断面の長軸方向に離間した複数の仕切部を一体的に有する多穴管からなり、
その偏平チューブ(1) 内に気液二相状態の冷媒(14)が流通する空調用の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として空調用熱交換器の室外機として用いられるものであって、特に多数の偏平チューブを用いたパラレルフロー型で且つ、多パス型の熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパラレルフロー型で多パス型の空調用熱交換器は、多数の偏平チューブと各偏平チューブ間に配置されたコルゲートフィンとによりコアを構成し、偏平チューブの両端部を一対のタンクに連通する。そしてタンクの長手方向の適宜位置に仕切部を設けると共に上下方向を複数の室に仕切り、タンクの上端及び下端に夫々冷媒の出入口を形成し、一方の入口から他方の出口に冷媒をパラレルフローで且つ平面的に蛇行状に流通させたものである。
このように冷媒を両タンク間に蛇行状に流通させて多パスにすることにより、冷媒は上流側から下流側に流通するに従って次第に相変化し、完全に気相から液相または液相から気相に変化する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
フィンとチューブからなる一定広さの前面面積に対し、冷媒の流通抵抗を増大させることなく、可能なかぎり多パスにして蛇行流路を長くし、その結果、より完全な気相から液相さらには過冷却して、小型で熱交換性能の高くなるものが求められていた。
そこで本発明は、偏平チューブとフィンとによりコアが形成され且つ、各偏平チューブの両端がタンクに連通したものにおいて、上下方向のみならず前後方向にも冷媒を曲折蛇行して、可及的にパス数を大きくした熱交換器を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、上下方向および前後方向に夫々一定間隔で並列された二列の多数の偏平チューブ(1)及び、その偏平チューブ(1)の外面に配置された多数のフィン(2)により形成されたコア(3)と、
各偏平チューブ(1)の一端が夫々挿通される多数の偏平孔(4)を有する第１タンク(5)と、
各偏平チューブ(1)の他端が夫々挿通される多数の偏平孔(4)を有する第２タンク(6)と、を具備し、
前記第１タンク(5)は、少なくとも内部を前列側と後列側に分離すると共に、上下方向に分離され且つ、前列側の上下分離位置と後列側の上下分離位置が異なる３以上の第１室(5a)〜(5c)を有し、
前記第２タンク(6)は、上下方向に分離すると共に、前列側と後列側とが内部で連通した複数の第２室(6a)(6b)を有し、
前記第１室(5a)〜(5c)および第２室(6a)(6b)は、夫々複数の偏平孔(4) を有し、
並列的に複数の偏平チューブ(1)内を流通する気液二相状態の冷媒が、
後列側における複数の偏平チューブ内を流通、第２タンク内での後列側から前列側への移動、
前列側における複数の偏平チューブ内の流通、第１タンク内で隣接する上方または下方の段への移動、
前列側における複数の偏平チューブ内の流通、第２タンク内での前列側から後列側への移動、
後列側における複数の偏平チューブ内の流通、及び、第１タンク内での隣接する上方または下方段への移動を順に繰り返して、
第１タンク(5)と第２タンク(6) との間を前後方向および上下方向に蛇行状に流通し、空気流(15)が前記コア(3)を前記前列側から後列側に流通するように構成された熱交換器である。
【０００５】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記第２タンク(6) は、細長い箱状に形成されたタンク本体(7) と、その開口端を閉塞するチューブプレート(8) と、上下方向の各第２室間を仕切る仕切壁(9) と、前列側と後列側との境に位置してタンク本体(7) の内面とチューブプレート(8) の内面に接合され、多数の連通孔(13)が設けられた補強用多孔材(10)と、を有する熱交換器とすることができるものである。
【０００６】
請求項３に記載の本発明は、請求項２において、
前列の偏平チューブ(1) と後列の偏平チューブ(1) とが、互いに上下方向に半ピッチ位置ずれして、千鳥に配置され、
前記第２タンク(6) の仕切壁(9) が、その千鳥に沿って、水平面に対して斜めに配置された熱交換器とすることができるものである。
請求項４に記載の本発明は、請求項１において、
前記第１タンク(5) は、夫々の第１室(5a)〜(5c)ごとにパイプ材と、その両端を閉塞する端蓋と、からなる熱交換器とすることができるものである。
【０００７】
請求項５に記載の本発明は、請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、
前記フィン(2) が二列のチューブ挿通孔を有するプレートフィンからなり、
前記偏平チューブ(1) は断面の長軸方向に離間した複数の仕切部を一体的に有する多穴管からなり、
その偏平チューブ(1) 内に気液二相状態の冷媒(14)が流通する空調用の熱交換器とすることができるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものでは勿論ない。
図１は本発明の熱交換器の斜視略図であり、図２はその左側面図の第２タンク６を示し、図３は同右側面図の第１タンク５を示す。また、図４は同熱交換器をコンデンサとして用いる場合の冷媒14の流通経路を示し、図５は同熱交換器の第２タンク６の一部破断分解斜視図である。
この熱交換器は、図１〜図３に示す如く、上下方向及び前後方向に夫々一定間隔で偏平チューブ１が並列され、その偏平チューブ１の外面にこの例ではプレート型のフィン２が多数配置されたアルミニューム製のものである。
【０００９】
夫々のフィン２は二列の図示しないチューブ挿通孔を有し、夫々のチューブ挿通孔はフィン２の長手方向に定間隔に離間して穿設されると共に、前列のチューブ挿通孔と後列のチューブ挿通孔とではその長手方向に半ピッチ位置ずれして配置されている。従って、それに挿通される前列の偏平チューブ１と後列の偏平チューブ１とは、同様に上下方向に半ピッチ位置ずれして配置される。
夫々の偏平チューブ１の一端は第１タンク５の偏平孔４に挿通され、他端は第２タンク６に挿通されている。そしてその挿通部が液密にろう付け固定される。
同様にフィン２と偏平チューブ１との挿通部もろう付け固定される。
各偏平チューブ１は多穴管からなり、その断面の長手方向に互いに離間した多数の仕切部を一体に有するアルミニュームの押出管よりなる。
【００１０】
第１タンク５には、複数の第１室５ａ〜５ｅが設けられ、第２タンク６には、複数の第２室６ａ〜６ｄが設けられている。第１タンク５はこの例では、五つの独立したパイプ材からなり、その両端が夫々端蓋で液密に閉塞されている。そして、夫々の一側に偏平孔４が長手方向に定間隔に穿設されている。それと共に前列の第１室５ｂの偏平孔４と後列の第１室５ａのそれとは、互いに長手方向に半ピッチ位置ずれして配置されている。
また、第２タンク６は図５に示す如くタンク本体７とチューブプレート８とで構成され、チューブプレート８に二列の偏平孔４が定間隔に配置されると共に、その前列側と後列側とでは長手方向に半ピッチ位置ずれされている。そしてそれらの偏平孔４は、対向する第１タンク５の偏平孔に整合する。
【００１１】
またタンク本体７内は、第２室６ａと第２室６ｂとの境に仕切壁９が立上げ形成されている。さらには、第２室６ａ及び第２室６ｂ内において偏平チューブの前列側と後列側との境にチャンネル材からなる補強用多孔材10が配置されている。この補強用多孔材10は、その立上げ壁部に多数の連通孔13が並列されている。そして補強用多孔材10の幅方向両端面が、タンク本体７の内面及びチューブプレート８の内面に接触して互いにろう付け固定される。
【００１２】
仕切壁９は、図５及び図２に示す如く第２タンク６内で斜めに配置されている。これは偏平孔４が千鳥に配置されているため、その千鳥に沿って設けられるからである。そして第２室６ａ内において、前列側と後列側との偏平孔４の数が夫々同一に設けられている。この例の第２室６ａには、夫々六つづつの偏平孔４が存在する。それに整合して対向する第１タンク５の第１室５ａの偏平孔４の数も六つである。
なお、偏平孔４を千鳥に配置したのは偏平チューブの外面側に空気流が流通するとき、前列側の空気流の死水域に後列側の偏平チューブが位置しないようにして、熱交換を促進するためである。
【００１３】
また、第１タンク５の第１室５ａ及び第１室５ｅには、図１の如く出入口パイプ11，12が突設されている。そして図４に示す如く、この熱交換器をコンデンサとして用いる場合には、第１タンク５の出入口パイプ11から第１室５ａに冷媒14が流入する。そして、コア３の前面側から空気流15が流通して、偏平チューブ及びフィン外面を通過する。第１室５ａに流入した冷媒14は、この例では風下にあたる後列側の最上段の六本の偏平チューブを流通し第２室６ａに流入して、その第２室６ａ内を前列側にＵターンし、最上段の前列側の六本の偏平チューブを左方から右方に流通し第１室５ｂに流入する。第１室５ｂ内に流入した冷媒14は、第１室５ｂを下方に流下し前列側の第２段目の五本の偏平チューブ内を右方から下方に流通し、第２室６ｂに達する。
【００１４】
そして第２室６ｂ内で冷媒14は後列側にＵターンし、第２段目の後列の五本の偏平チューブ内を左方から右方に流通して第１室５ｃ内に流入する。第１室５ｃでは下方に冷媒が流下し、第３段目の後列側の五本の偏平チューブ内を右方から左方に流通して第２室６ｃ内に流入する。そして第２室６ｃ内で後列側から前列側に冷媒がＵターンし、第３段目の五つの前列側偏平チューブ内を左方から右方に流通し第１室５ｄ内に流入し、その第１室５ｄを流下して最下段の四つの前列側の偏平チューブ内を右方から左方に流通し第２室６ｄ内に流入する。第２室６ｄ内では前列側から後列側にＵターンし、最下段の後列側の四つの偏平チューブ内を左方から右方に流通して第１室５ｅを介し、出入口パイプ12からエバポータ側に導かれるものである。
【００１５】
なお、上記構造において第１室５ａ〜５ｅの長さ、並びに第２タンク６の第２室６ａ〜６ｄの長さ、それらの数並びに偏平チューブの数は適宜設計変更できることは言うまでもない。
また、第１タンク５の構造を、第２タンク６と同様にチューブプレートとタンク本体とで構成し、前列側と後列側との中間に仕切部を設け、さらに各室の境に仕切を設けてもよい。
【００１６】
次に、図６及び図７は本発明の他の実施の形態であり、この例はチューブ列を３列とした熱交換器の第２タンク６及び第１タンク５を示すものであり、図６は前記実施の形態の図２に対応した左側面図のもので、図７は図３に対応する右側面図のものである。
この例では、第１タンク５の第１室５ｂ，５ｃ，５ｅ，５ｆが夫々最前列と中間列の偏平チューブが連通して、各室の内部を幅方向に冷媒が流通して、最前列と中間列との間を連通させるものである。また、図６の第２タンク６の第２室６ａ，６ｃ，６ｄ，６ｆも同様に各室の内部を幅方向に冷媒が流通する。但し、この第２室６ａ，６ｃ，６ｄ，６ｆは、中間列と後列の偏平チューブ端が連通され、その中間列と後列との間に冷媒を流通させるものである。
また、第２タンク６の第２室６ｂ，６ｅは最前列に位置し、その室内で冷媒を上下方向に流通させるものである。
【００１７】
そして、風下の後列の出入口パイプ11より第１室５ａに流入た冷媒は、右から左に複数の偏平チューブを介して第２室６ａに流入し、それを同室内で中間列側に移動させて、その中間列を左から右に流通し、第１室５ｂの中間列に達し、その室内でそれを中間列から最前列に流通して、そこから最前列の偏平チューブを右から左に流通し第２室６ｂに達する。そして第２室６ｂ内で冷媒は下方に流下し、最前列の第二段目の複数の偏平チューブ内を左から右に流通し、第１室５ｃ内に流入する。そして第１室５ｃ内を前列側から中間列側に移動し、第１室５ｃの中間列の複数の偏平チューブを右から左に移動し第２室６ｃ内に流入し、第２室６ｃ内を中間列から最後列に移動し、それに連通された複数の偏平チューブ内を左から右に流通して第１室５ｄ内に流通する。第１室５ｄ内の冷媒は下方に流下し、その複数の偏平チューブ内を右から左に移動し第２室６ｅに至る。
【００１８】
このように順次移動し、最後に冷媒は第１室５ｇから出入口パイプ12を介してエバポレータに導かれる。
なお、上記の流れは熱交換器をコンデンサとして用いた場合であり、エバポレータとして使用する場合には、冷媒の流れは上記とは逆になる。
【００１９】
【発明の作用・効果】
請求項１に記載の本発明は、第１タンク５と第２タンク６とに夫々複数の第１室５ａ〜５ｃ，第２室６ａ，６ｂを有し、夫々の室に複数の偏平孔４を有する。そして冷媒が後列側における複数の偏平チューブ内を流通、第２タンク内での後列側から前列側への移動、
前列側における複数の偏平チューブ内の流通、第１タンク内で隣接する上方または下方の段への移動、
前列側における複数の偏平チューブ内の流通、第２タンク内での前列側から後列側への移動、
後列側における複数の偏平チューブ内の流通、及び、第１タンク内での隣接する上方または下方段への移動を順に繰り返して、
その結果、冷媒は全体として第１タンク５と第２タンク６との間を前後方向および上下方向に蛇行状にしかも複数の偏平チューブ１内を並列的に流通するように構成し、空気流15が前記コア３を前記前列側から後列側に流通するように構成されたものである。
そのため、一定の前面面積を有するコア３に対し、複数の偏平チューブに並列的に冷媒を流してその流通抵抗を小さくしつつ、可及的にパス数を多くすることができる。そして、冷媒を前後方向および上下方向に可能な限り多く蛇行状に流通させることとし、同一の冷媒を熱交換器内で長距離流通させ熱交換を促進することができる。
そして、並列的に略同一高さ位置の複数の偏平チューブ１内を前列側から後列側へと移動した後に、それに隣接した上下の高さ位置に移動して、それを順に繰り返すようにしたから、前列と後列の冷媒の温度差を少なくし、各高さ位置において、前後列で互いに及ぼす熱的干渉を最小限として、冷媒と空気流との熱交換を促進し得る。
【００２０】
請求項２に記載の本発明は、第２タンク６を箱状のタンク本体７とチューブプレート８と、各室間を仕切る仕切壁９と、前列側と後列側の境に位置した補強用多孔材10とを有するものとすることができる。この場合には、このタンクにおいて耐圧性が高いものとなる。
請求項３に記載の本発明は、偏平チューブ１を千鳥状に二列に配置して、第２タンク６の仕切壁９をその千鳥に沿って水平面に対して斜めに配置することができるものである。この場合には、千鳥配列のチューブに対し合理的に第２タンク６の各室間を仕切り、コンパクトで占有面積の少ないタンクを有する熱交換器とすることができる。
【００２１】
請求項４に記載の本発明は、第１タンク５を夫々の第１室５ａ〜５ｃごとにパイプ材と、その両端を閉塞する端蓋とで構成することができるものである。この場合には、既存のパイプを利用して多パスタイプの熱交換器のタンクを容易に製造することができる。
請求項５に記載の本発明は、フィン２を二列のチューブ挿通孔を有するプレートフィンとし、多穴管からなる偏平チューブ１内に気液二相状態の冷媒を流通させる空調用の熱交換器とすることができる。この場合には、冷媒の凝縮または蒸発を完全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱交換器の斜視略図。
【図２】同熱交換器の第２タンク６の側面図。
【図３】同熱交換器の第１タンク５の側面図。
【図４】同熱交換器をコンデンサとして用いる場合の冷媒の流れを示す説明図。
【図５】同熱交換器の第２タンク６の要部分解斜視図。
【図６】本発明の他の熱交換器の第２タンク６の側面図であって、図２に対応するもの。
【図７】同の他の実施の形態の第１タンク５の側面図であって、図３のそれに対応するもの。
【符号の説明】
１  偏平チューブ
２  フィン
３  コア
４  偏平孔
５  第１タンク
５ａ〜５ｇ  第１室
６  第２タンク
６ａ〜６ｆ  第２室
７  タンク本体
８  チューブプレート
９  仕切壁
10  補強用多孔材
11，12  出入口パイプ
13  連通孔
14  冷媒
15  空気流
【図１】
0004143955.tif 000002
【図２】
0004143955.tif 000003
【図３】
0004143955.tif 000004
【図４】
0004143955.tif 000005
【図５】
0004143955.tif 000006
【図６】
0004143955.tif 000007
【図７】
0004143955.tif 000008