(57)【要約】      （修正有）【課題】設置するスペースに応じて熱交換効率のよい熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器は、金属材料を用いて形成されたチューブ部材であって、向かい合わせに接合することにより熱交換媒体の２つの流出入口と該２つの流出入口を連通する連通流路４４、４５とを有する扁平な熱交換用チューブ３０を構成するよう形成されたチューブ部材４０を、隣接する熱交換用チューブの２つの流出入口が整合するように複数積層して構成する。熱交換器は、熱交換用チューブ内に流れる熱交換媒体と隣接する熱交換用チューブの間に流れる被熱交換媒体とで熱交換する。チューブ部材を、２つの流出入口が長手方向の中央の位置で被熱交換媒体の流れの方向に平行に並ぶように形成し、連通流路を、２つの流出入口の一方から他方にＷ字形状またはＷ字にＶ字を１以上連ねた形状で鏡像対称な２つの流路として形成する。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
金属材料を用いて向かい合わせに接合することにより熱交換媒体の２つの流出入口と該２つの流出入口を連通する連通流路とを有する扁平な熱交換用チューブを構成するよう形成されたチューブ部材を隣接する熱交換用チューブの前記２つの流出入口が整合するように複数積層して構成され、前記熱交換用チューブ内に流れる前記熱交換媒体と隣接する熱交換用チューブの間に流れる被熱交換媒体とで熱交換する熱交換器であって、
前記チューブ部材は、前記２つの流出入口が長手方向の中央の位置で前記被熱交換媒体の流れの方向に直列に並ぶように形成されており、
前記連通流路は、前記２つの流出入口の一方から他方にＷ字形状またはＷ字にＶ字を１以上連ねた形状で鏡像対称な２つの流路として形成されている、
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１記載の熱交換器であって、
前記連通流路は、屈曲部の流路断面積が直線部分の流路断面積に比して１／３以下となるように形成されている、
熱交換器。
【請求項３】
請求項１または２記載の熱交換器であって、
前記連通流路は、中央側に配置された中央側流路の深さが縁側に配置された縁側流路の深さより大きくなるように形成されている、
熱交換器。
【請求項４】
請求項３記載の熱交換器であって、
前記連通流路は、前記中央側流路の幅が前記縁側流路の幅より狭くなるように形成されている、
熱交換器。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれか１つの請求項に記載の熱交換器であって、
前記チューブ部材は、前記被熱交換媒体の流入側または流出側の少なくとも一方に前記被熱交換媒体の流れ方向に突出するフィンが形成されている、
熱交換器。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、熱交換器に関し、詳しくは、扁平に形成された熱交換用チューブを複数積層することにより構成される熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の熱交換器としては、チューブ部材を、長手方向の中央に短手方向に直列に並ぶように２つの流出入口用貫通孔を有するように、且つ、この２つの流出入口用貫通孔を連通するＵ字形状で鏡像対称の２つの連通流路を有するように形成して熱交換用チューブを構成するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この熱交換器では、長手方向に対して垂直方向に被熱交換媒体を給排したときに、矩形の熱交換用チューブの長手方向の両端部に２つの流出入口用貫通孔が形成されていると共にこの２つの流出入口用貫通孔を連通する連通流路が形成されているものに比して、流出入口用貫通孔の１つ分だけ被熱交換媒体の流路幅を広くすることができ、熱交換に有効な流路幅を広くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０７２３３１号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の熱交換器では、熱交換器を設置するスペースとして、チューブ部材の長手方向には十分な長さがなくチューブ部材の短手方向には過剰な長さがあるときには、２つの流出入口用貫通孔を連通するＵ字形状の２つの連通流路では、熱交換効率を良好に保つことが困難となる場合が生じる。
【０００５】
本考案の熱交換器は、設置するスペースに応じて熱交換効率のよい熱交換器を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案の熱交換器は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本考案の熱交換器は、
金属材料を用いて向かい合わせに接合することにより熱交換媒体の２つの流出入口と該２つの流出入口を連通する連通流路とを有する扁平な熱交換用チューブを構成するよう形成されたチューブ部材を隣接する熱交換用チューブの前記２つの流出入口が整合するように複数積層して構成され、前記熱交換用チューブ内に流れる前記熱交換媒体と隣接する熱交換用チューブの間に流れる被熱交換媒体とで熱交換する熱交換器であって、
前記チューブ部材は、前記２つの流出入口が長手方向の中央の位置で前記被熱交換媒体の流れの方向に直列に並ぶように形成されており、
前記連通流路は、前記２つの流出入口の一方から他方にＷ字形状またはＷ字にＶ字を１以上連ねた形状で鏡像対称な２つの流路として形成されている、
ことを特徴とする。
【０００８】
本考案の熱交換器では、複数積層された熱交換用チューブ内に流れる熱交換媒体と隣接する熱交換用チューブの間に流れる被熱交換媒体とで熱交換する。熱交換用チューブを構成するチューブ部材には、熱交換媒体の２つの流出入口と、この２つの流出入口を連通する連通流路とが形成されており、特に、２つの流出入口は被熱交換媒体の流れの方向に直列に並ぶように形成されている。このように２つの流出入口を形成することにより、２つの流出入口を被熱交換媒体の流れの方向に対して垂直な方向に直列に並ぶように形成するものに比して、流出入口の１つ分だけ被熱交換媒体の流路幅を広くすることができ、熱交換に有効な流路幅を広くすることができる。この結果、熱交換効率を向上させることができる。また、２つの流出入口は被熱交換媒体の流れの方向に直列に並ぶように形成されているから、２つの流出入口のうち被熱交換媒体の流れの下流側の一方に熱交換媒体を供給し、被熱交換媒体の流れの上流側の他方から熱交換媒体を排出するようにすれば、熱交換媒体の全体としての流れと被熱交換媒体の流れとを対向流とすることができ、熱交換効率を更に向上させることができる。さらに、２つの流出入口を連通する連通流路を、２つの流出入口の一方から他方にＷ字形状またはＷ字にＶ字を１つ以上連ねた形状で鏡像対称な２つの流路として形成することにより、被熱交換媒体の流れ方向の設置スペースに応じて流路を調整することができる。もとより、２つの流路に略均等に熱交換媒体を供給することができ、２つの流路で略均等に熱交換を行うことができる。これらの結果、熱交換効率を向上させることができる。これらの結果、設置するスペースに応じた熱交換効率のよい熱交換器とすることができる。
【０００９】
こうした本考案の熱交換器において、前記連通流路は、屈曲部の流路断面積が直線部分の流路断面積に比して１／３以下となるように形成されているものとしてもよい。こうすれば、熱交換媒体の偏流を抑制することができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００１０】
本考案の熱交換器において、前記連通流路は、中央側に配置された中央側流路の深さが縁側に配置された縁側流路の深さより大きくなるように形成されているものとしてもよい。この場合、前記連通流路は、前記中央側流路の幅が前記縁側流路の幅より狭くなるように形成されているものとしてもよい。
【００１１】
本考案の熱交換器において、前記チューブ部材は、前記被熱交換媒体の流入側または流出側の少なくとも一方に前記被熱交換媒体の流れ方向に突出するフィンが形成されているものとしてもよい。こうすれば、フィンによる熱伝導による熱交換も行なうことができ、熱交換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例の熱交換器２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面を模式的に示す断面図である。
【図３】熱交換用チューブ３０の構成の概略を示す構成図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図５】図１におけるＣ−Ｃ断面を示す断面図である。
【図６】変形例の熱交換用チューブ１３０の図１におけるＡ−Ａ面に相当する断面を模式的に示す断面図である。
【図７】変形例の熱交換用チューブ２３０の構成の概略を示す構成図である。
【考案を実施するための形態】
【００１３】
次に、本考案を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は、本考案の実施例の熱交換器２０の構成の概略を示す構成図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面を模式的に示す断面図である。実施例の熱交換器２０は、空調装置や冷凍装置などの冷凍サイクルや発熱を伴って作動する機器の冷却装置などに用いられ、図１に示すように、２つのチューブ部材４０により構成される熱交換用チューブ３０を複数積層して構成される積層体２２と、積層体２２の配列方向（図中上下方向）の両側に配置されるプレート２３と、熱交換用チューブの長手方向（図中左右方向）の両側に配置されるプレート２４と、積層体２２およびプレート２３に形成される熱交換媒体の流入用流路２５および流出用流路２６に取り付けられる供給管２７および排出管２８と、を備える。この熱交換器２０は、流入用流路２５から熱交換用３０に形成された後述する連通流路４４，４５に供給されるハイドロフルオロカーボンや水などの熱交換媒体と隣接する熱交換用チューブ３０の間の隙間に流れる空気などの被熱交換媒体との熱交換により、熱交換媒体を加熱または冷却する又は被熱交換媒体を冷却または加熱する。図２中、供給管２７および排出管２８の上に記載された白抜き矢印は、熱交換媒体の供給や排出の方向を示しており、熱交換器２０の左右に記載された白抜き矢印は、被熱交換媒体の流れる方向を示している。
【００１５】
図３は、熱交換用チューブの構成の概略を示す構成図である。図４は、図１におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図である。図５は、図１におけるＣ−Ｃ断面を示す断面図である。
【００１６】
熱交換用チューブ３０は、アルミニウムの板材の両面にアルミシリコン合金などのロウ材を配置して一体に圧延することによって板材とロウ材とを接合した厚さが０．２ｍｍのいわゆるクラッド板材に対して、プレス加工や穴開け加工などを施したチューブ部材４０を向かい合わせに接合することによって構成されている。チューブ部材４０には、図３に
示すように、長手方向（図中左右方向）の中央に短手方向に直列に並ぶように２つの流出入口用貫通孔４１ａ，４１ｂが形成されており、この２つの流出入口用貫通孔４１ａ，４１ｂを連通するようにＷ字形状の２つの連通流路４４，４５が形成されている。また、２つの流出入口用貫通孔４１ａ，４１ｂの周囲のフランジ部４２ａ，４２ｂが形成されている。
【００１７】
フランジ部４２ａ，４２ｂは、熱交換用チューブ３０を積層したときに隣接する熱交換用チューブ３０のフランジ部４２ａ，４２ｂと接合するように形成されている。これにより、図５に示すように、隣接する熱交換用チューブ３０の間隔を所定間隔に保持すると共に、熱交換用チューブ３０の両端部近傍の流出入口用貫通孔４１ａ，４１ｂが積層方向に接続されて熱交換媒体の流入用流路２５および流出用流路２６を形成する。
【００１８】
連通流路４４，４５は、２つの流出入口用貫通孔４１ａ，４１ｂの中央を通る直線（図３における上下方向の線）で鏡像対称となる流路として形成されている。連通流路４４，４５は、チューブ部材４０の長手方向に沿って流出入口用貫通孔４１ａ，４１ｂに連通する直線流路として形成された各２つの縁側流路４４ａ，４４ｄ，４５ａ，４５ｄと、縁側流路４４ａ，４４ｄ，４５ａ，４５ｄと平行に同一幅および同一深さに形成された各２つの中央側流路４４ｂ，４４ｃ，４５ｂ，４５ｃと、縁側流路４４ａ，４４ｄ，４５ａ，４５ｄと中央側流路４４ｂ，４４ｃ，４５ｂ，４５ｃとをチューブ部材４０の長手方向の端部で連絡する端部連絡流路４４ｅ，４４ｇ，４５ｅ，４５ｇと、中央側流路４４ｂ，４４ｃ，４５ｂ，４５ｃをチューブ部材４０の長手方向の略中央で連絡する中央連絡流路４４ｆ，４５ｆとにより構成されている。即ち、連通流路４４は、縁側流路４４ａ，端部連絡流路４４ｅ，中央側流路４４ｂ，中央連絡流路４４ｆ，中央側流路４４ｃ，端部連絡流路４４ｇ，縁側流路４４ｄによりＷ字形状となるように構成されている。また、連通流路４５は、縁側流路４５ａ，端部連絡流路４５ｅ，中央側流路４５ｂ，中央連絡流路４５ｆ，中央側流路４５ｃ，端部連絡流路４５ｇ，縁側流路４５ｄによりＷ字形状となるように構成されている。端部連絡流路４４ｅ，４４ｇ，４５ｅ，４５ｇと中央連絡流路４４ｆ，４５ｆは、その流路断面積が縁側流路４４ａ，４４ｄ，４５ａ，４５ｄや中央側流路４４ｂ，４４ｃ，４５ｂ，４５ｃの流路断面積の１／３以下となるように形成されている。これにより、熱交換媒体が偏流するのを抑制している。
【００１９】
実施例では、チューブ部材４０を表裏が交互になるように積層することにより熱交換用チューブ３０を積層してなる積層体２２とし、これにプレート２３，２４および供給管２７，排出管２８を組み付け、これをロウ材の融点より高く板材の融点より低い温度（例えば６１０℃や６２０℃など）で加熱することによって当接部を接合（ロウ付け）して熱交換器２０を完成する。即ち、熱交換用チューブ３０を構成するチューブ部材４０の向かい合わせの接触部を接合すると共に隣接する熱交換用チューブ３０のフランジ部４２ａ，４２ｂの接触部を接合し、同時にプレート２３，２４や供給管２７，排出管２８を接合するのである。
【００２０】
こうして構成された熱交換器２０では、ハイドロフルオロカーボンや水などの熱交換媒体は、供給管２７から２つの流出入口用貫通孔４１ａ，４１ｂにより形成される流入用流路２５に供給され、各熱交換用チューブ３０の連通流路４４，４５を流れて２つの流出入口用貫通孔４１ａ，４１ｂにより形成される流出用流路２６に流出し、排出管２８から排出される。一方、空気などの被熱交換媒体は、流出用流路２６側から各熱交換用チューブ３０に供給され、各熱交換用チューブ３０の間の隙間を流れて熱交換媒体と熱交換を行ない、流入用流路２５側から排出される。このように、熱交換媒体と被熱交換媒体とを給排することにより、熱交換媒体の全体としての流れと被熱交換媒体の流れとを対向流とすることができる。
【００２１】
以上説明した実施例の熱交換器２０では、チューブ部材４０を、長手方向の中央に短手方向に直列に並ぶように２つの流出入口用貫通孔４１ａ，４１ｂを有するように、且つ、この２つの流出入口用貫通孔４１ａ，４１ｂを連通するＷ字形状の２つの連通流路４４，４５を有するように形成して熱交換用チューブ３０を構成する。これにより、長手方向に対して垂直方向に被熱交換媒体を給排したときに、矩形の熱交換用チューブの長手方向の両端部に２つの流出入口用貫通孔が形成されていると共にこの２つの流出入口用貫通孔を連通する連通流路が形成されているものに比して、流出入口用貫通孔の１つ分だけ被熱交換媒体の流路幅を広くすることができ、熱交換に有効な流路幅を広くすることができる。また、設置スペースが熱交換用チューブ３０の短手方向に長い場合でも、２つの連通流路をＷ字形状とするから、２つの連通流路をＵ字形状とするものに比して、熱交換効率の高い熱交換器とすることができる。また、２つの連通流路をＷ字形状とすることにより、２つの連通流路をＵ字形状とするものに比して、被熱交換媒体の出口側（熱交換媒体の入口側）と折り返し側との温度差を小さくすることができるから、熱交換効率を向上させることができる。さらに、２つの流出入口用貫通孔４１ａ，４１ｂは、被熱交換媒体の流れの方向に直列に並ぶように形成されているから、２つの流出入口用貫通孔４１ａ，４１ｂにより形成される２つの流路２２，２４のうち被熱交換媒体の流れの下流側を流入用流路２５として熱交換媒体を供給し、被熱交換媒体の流れの上流側を流出用流路２６として熱交換媒体を排出するようにすれば、熱交換媒体の全体としての流れと被熱交換媒体の流れとを対向流とすることができ、熱交換効率を更に向上させることができる。加えて、連通流路４４，４５を、２つの流出入口用貫通孔４１ａ，４１ｂの一方から他方にＷ字形状で鏡像対称な２つの流路として形成することにより、２つの連通流路４４，４５に略均等に熱交換媒体を供給することができ、２つの連通流路４４，４５で略均等に熱交換を行うことができる。これらの結果、熱交換効率を向上させることができる。このように鏡像対称としてチューブ部材４０を形成するから、単一形状のチューブ部材４０を形成すればよく、部品点数を少なくすることができ、組み付け性を向上させることができる。
【００２２】
実施例の熱交換器２０では、連通流路４４，４５を構成する端部連絡流路４４ｅ，４４ｇ，４５ｅ，４５ｇと中央連絡流路４４ｆ，４５ｆの流路断面積を、縁側流路４４ａ，４４ｄ，４５ａ，４５ｄや中央側流路４４ｂ，４４ｃ，４５ｂ，４５ｃの流路断面積の１／３以下となるように形成することにより、連通流路４４，４５を流れる熱交換媒体が偏流するのを抑制することができ、熱交換効率を向上させることができる。これは、熱交換媒体の偏流が生じると、積層方向の温度差が大きくなり、熱交換効率を低下させることに基づく。
【００２３】
実施例の熱交換器２０では、連通流路４４，４５を構成する各２つの縁側流路４４ａ，４４ｄ，４５ａ，４５ｄと各２つの中央側流路４４ｂ，４４ｃ，４５ｂ，４５ｃとを同一幅で同一深さとなるように形成した。しかし、図６の変形例の熱交換用チューブ１３０に示すように、各２つの中央側流路１４４ｂ，１４４ｃ，１４５ｂ，１４５ｃの深さを各２つの縁側流路１４４ａ，４４ｄ，４５ａ，４５ｄより深くなるように形成するものとしてもよい。この場合、各２つの中央側流路１４４ｂ，１４４ｃ，１４５ｂ，１４５ｃの幅を各２つの縁側流路１４４ａ，４４ｄ，４５ａ，４５ｄより狭くするように形成するものが好ましい。
【００２４】
実施例の熱交換器２０では、熱交換用チューブ３０にフィンは備えないものとしたが、図７の変形例の熱交換用チューブ２３０に例示するように、被熱交換媒体の流入側（図２における右側）或いは流出側（図２における左側）となるようにチューブ部材２４０にフィン部２４８を形成するものとしてもよい。こうすれば、フィン部２４８による熱伝導により熱交換効率を向上させることができる。図７では、フィン部２４８を図中上部側にだけ形成するものとしたが、図中上部側と下部側の双方に形成するものとしてもよい。
【００２５】
実施例の熱交換器２０では、連通流路４４，４５をＷ字形状となるように形成したが、Ｗ字にＶ字を１つ以上連ねた形状となるように形成してもよい。この場合、Ｗ字にＶ字を連ねる数は、設置スペースに応じて適宜定めればよい。こうすれば、設置スペースに応じて熱交換効率の高い熱交換器とすることができる。
【００２６】
実施例の熱交換器２０では、流出入口用貫通孔４１ａ，４１ｂの周囲にフランジ部４２ａ，４２ｂを形成するものとしたが、フランジ部４２ａ，４２ｂに代えてバーリング加工によりバーリング加工部を形成するものとしてもよい。この場合、チューブ部材の２つのバーリング加工部のうちの一方のバーリング加工部が他方のバーリング加工部に嵌合するよう一方のバーリング加工部の径を他方のバーリング加工部の径より若干小さく或いは若干大きく形成するのが好ましい。こうしたバーリング加工部を有するチューブ部材を、隣接する熱交換用チューブ３０とが交互に重なるように積層すれば、向かい合うチューブ部材のバーリング加工部が嵌まり合うようにすることができる。
【００２７】
実施例の熱交換器２０では、アルミニウムの板材の両面にアルミシリコン合金などのロウ材を接合した厚さが０．２ｍｍのクラッド板材を用いてチューブ部材４０を形成するものとしたが、０．２ｍｍより薄いアルミニウムとアルミニウム合金によるクラッド板材や０．２ｍｍより厚いアルミニウムとアルミニウム合金によるクラッド板材を用いてチューブ部材４０を形成するものとしてもよい。また、ステンレスの板材の両面に銅やニッケルなどのロウ材を接合したクラッド板材やステンレスに板材の両面にメッキを施した板材を用いてチューブ部材を形成するものとしてもよい。さらに、銅の板材の両面にロウ材を接合したりメッキした板材を用いてチューブ部材を形成するものとしてもよい。
【００２８】
以上、本考案を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本考案はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本考案は、熱交換器の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
２０ 熱交換器、２２ 積層体、２３，２４ プレート、２５ 流入用流路、２６ 流出用流路、２７ 供給管、２８ 排出管、３０，１３０，２３０ 熱交換用チューブ、４０，２４０ チューブ部材、４１ａ，４１ｂ 流出入口用貫通孔、４２ａ，４２ｂ フランジ部、４４，４５ 連通流路、４４ａ，４４ｄ，４５ａ，４５ｄ，１４４ａ，１４４ｄ，１４５ａ，１４５ｄ  縁側流路、４４ｂ，４４ｃ，４５ｂ，４５ｃ，１４４ｂ，１４４ｃ，１４５ｂ，１４５ｃ  中央側流路、４４ｅ，４４ｇ，４５ｅ，４５ｇ  端部連絡流路、４４ｆ，４５ｆ  中央連絡流路、２４８  フィン部。
【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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【手続補正書】
【提出日】令和1年6月24日(2019.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
金属材料を用いて形成されたチューブ部材であって、向かい合わせに接合することにより熱交換媒体の２つの流出入口と該２つの流出入口を連通する連通流路とを有する扁平な熱交換用チューブを構成するチューブ部材を、隣接する熱交換用チューブの前記２つの流出入口が整合するように複数積層して構成され、前記熱交換用チューブ内に流れる前記熱交換媒体と隣接する熱交換用チューブの間に流れる被熱交換媒体とで熱交換する熱交換器であって、
前記チューブ部材は、前記２つの流出入口が長手方向の中央の位置で前記被熱交換媒体の流れの方向に平行に並ぶように形成されており、
前記連通流路は、前記２つの流出入口の一方から他方にＷ字形状またはＷ字にＶ字を１以上連ねた形状で鏡像対称な２つの流路として形成されている、
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１記載の熱交換器であって、
前記連通流路は、屈曲部の流路断面積が直線部分の流路断面積に比して１／３以下となるように形成されている、
熱交換器。
【請求項３】
請求項１または２記載の熱交換器であって、
前記連通流路は、中央側に配置された中央側流路の深さが縁側に配置された縁側流路の深さより大きくなるように形成されている、
熱交換器。
【請求項４】
請求項３記載の熱交換器であって、
前記連通流路は、前記中央側流路の幅が前記縁側流路の幅より狭くなるように形成されている、
熱交換器。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれか１つの請求項に記載の熱交換器であって、
前記チューブ部材は、前記被熱交換媒体の流入側または流出側の少なくとも一方に前記被熱交換媒体の流れ方向に突出するフィンが形成されている、
熱交換器。