説明

熱交換器

【課題】チューブを螺旋状に形成した熱交換器において、コンパクトで伝熱面積の大きなものの提供。
【解決手段】偏平チューブ1を連続的にその断面の長軸方向に曲折して隙間を有する螺旋状の円筒体を形成し、その隙間にコルゲートフィン2を螺旋状に介装してコア3を構成する。そしてコア3の外周に空間を介してケーシング6を被嵌し、コア3の中心部と外周との間に半径方向に第一の熱交換媒体7を流通させると共に、偏平チューブ1内に第二の熱交換媒体8を流通させて熱交換を行う。

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チューブが螺旋状に曲折され、チューブの内外に第一および第二の熱交換媒体が流通して両者間に熱交換が行われる円筒型の熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の螺旋状に曲折されたチューブを有する熱交換器は、断面円形のチューブをコイル状に曲折形成し、それを円筒状のケーシング内に収納し、そのチューブの両端をケーシングに貫通させる。そしてケーシング内に第一の熱交換媒体を流通させ、チューブ内に第二の熱交換媒体を流通させて、両者間に熱交換を行うものである(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開昭58−108377号公報(第1図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のチューブをコイル状に形成した熱交換器は、製造が比較的容易であるものの、チューブ外面側の伝熱面積が小さくならざるを得なかった。そのため、コンパクトで大容量の熱交換器を形成し難い欠点があった。
そこで本発明は、コンパクトで且つ熱交換容量の高いものを提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の本発明は、偏平チューブ(1) が、その断面の長軸方向に連続的に曲折されて、その対向平面間に隙間を空けて全体が円筒の螺旋状に形成され、その隙間にコルゲートフィン(2) が螺旋状に介装されたコア(3) と、
そのコア(3) の外周に空間を有して被嵌され、その中心部および周縁部に第一の熱交換媒体(7) の出入り口(4)(5)が一対設けられた筒状のケーシング(6) と、
を具備し、
一方の前記出入り口(4) から、他方の出入り口(5) に向かい前記コア(3) を半径方向に前記第一の熱交換媒体(7) が流通すると共に、第二の熱交換媒体(8) が前記偏平チューブ(1) 内に流通する熱交換器である。
【0006】
請求項2に記載の本発明は、請求項1において、
前記ケーシング(6) は、その軸線方向両端に一対の閉塞部(9)(10) が形成され、一方の閉塞部(9) の中心に第一の出入り口(4) が形成され、他方の閉塞部(10)の周縁部に第二の出入り口(5) が開口し、
前記偏平チューブ(1) の両端が、そのケーシング(6) を貫通した熱交換器である。
【0007】
請求項3に記載の本発明は、請求項2において、
ケーシング(6) 内に、軸線方向に離間した複数の仕切り状の閉塞部(9)(10) により複数のコア室(11)(12)が形成され、或いは複数のケーシング(6) を複数の仕切り状の閉塞部(9)(10) に直列に接続して複数のコア室(11)(12)が形成され、 各コア室内に前記コア(3) がそれぞれ内装され、隣り合う閉塞部(9)(10) は交互に中心部と周縁部とに出入り口(4)(5)が設けられ、
前記第一の熱交換媒体(7) は、隣り合う各コア室の一方をコア(3) の中心から外周方向に流通し、他方をコア(3) の外周から中心に流通するように構成した熱交換器である。
【0008】
請求項4に記載の本発明は、偏平チューブ(1) が、その断面の長軸方向に連続的に曲折されて、その対向平面間に隙間を空けて全体が円筒の螺旋状に形成され、その隙間にコルゲートフィン(2) が螺旋状に介装されたコア(3) と、
そのコア(3) の中心部から、前記コア(3) を半径方向外方に送風する送風手段と、を具備し、
前記偏平チューブ(1) 内に、熱交換媒体(8) が流通するように構成された熱交換器である。
【0009】
【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。
図1は本発明の熱交換器の実施の形態を示し、図2は図1のII−II矢視断面図であり、図3はそのコア3の斜視図である。また、図4は図1の要部拡大説明図であり、図5はコア3の製造工程を示す説明図である。
この熱交換器は、両端が仕切り状の閉塞部9,10で閉塞された複数のケーシング6と、夫々のケーシング6内に収納される複数のコア3と、一対のヘッダ13とを有する。
【0010】
夫々のコア3は、図3の如く、偏平チューブ1がその断面の長軸方向に連続的に曲折されて、その対向平面間に隙間を空けて全体が円筒の螺旋状に形成される。そしてその隙間にコルゲートフィン2が同様に螺旋状に介装され、夫々の接触部間がろう付け固定されたものである。
このようなコア3は、図5に示す如くチューブロール16から繰り出した偏平チューブ1に外力を加えて螺旋状に形成すると共に、帯状金属板17をフィン成形ローラ18によりコルゲートフィン2に形成し、それを連続的に偏平チューブ1の対向面間に介装する。そして偏平チューブ1の外面またはコルゲートフィン2の外面にろう材をクラッドし、その組立体を高温の炉内に挿入して一体にろう付け固定することによりコア3を形成できる。
【0011】
次に、夫々のケーシング6は円筒状に形成され、その軸方向両端が一対の閉塞部9で閉塞され、その閉塞部9に入口パイプ14,出口パイプ15が一体に接続されている。各ケーシング6は仕切り状の閉塞部9,10を介して直列に配置され、その閉塞部の両側にコア室11,12を形成する。そして夫々のコア室にコア3が収納される。コア3の外周とケーシング6の内周との間には空間が形成される。夫々の偏平チューブ1の両端はケーシング6を貫通し、一対のヘッダ13に連通する。なお、図4の符号19はシール材である。
閉塞部9,10には、夫々中心部と周縁部とに出入り口4,5が開口する。隣り合う閉塞部9,10の一方側の閉塞部9には出入り口4が中心部に配置され、他方側の閉塞部10にはその周縁部に出入り口5が配置されて、それらが交互に配置される。
【0012】
そして入口パイプ14から第一の熱交換媒体7が出入り口4を介してコア室11の中心部に流入し、それがコア3の偏平チューブ1の外面およびコルゲートフィン2を通過して半径方向外周に流通し、閉塞部10の出入り口5から隣接するコア室12の周縁部に流入し、コア3の外周から中心部にそれが流通する。そのようにして、中心から外周、外周から中心に順次、第一の熱交換媒体7が流通する。
また、第二の熱交換媒体8が一方のヘッダ13から各コア3の偏平チューブ1内に流入し、それが螺旋状に偏平チューブ1内を流通して他方のヘッダ13から流出する。そして、一方の熱交換媒体7と他方の熱交換媒体8との間に熱交換が行われるものである。
【0013】
なお、この例では複数の仕切り状の閉塞部9,10を定間隔に配置したが、一対の閉塞部9,10と一つのコア3のみを用いて熱交換器を構成してもよい。また一つのケーシング内に互いに離間して複数の仕切り状の閉塞部9,10を配置して複数のコア室をもうけてもよい。
第一の熱交換媒体と第二の熱交換媒体は、各種流体を使用することができる。例えば、第一の熱交換媒体7として水を用い、第二の熱交換媒体8として高温高圧の炭酸ガスを用いることができる。そして第二の熱交換媒体8によって水を温水に変えることができる。
【0014】
また熱交換媒体7として空気を用い、熱交換媒体8として気液二相状態に相変化する冷媒あるいは高温のオイルを用いることもできる。
図6は、その例でコア3の中心部の上方にファン22を設けると共に、その外周をシュラウド21で被嵌する。またコア3の下端は端蓋23で閉塞する。そして第1の熱交換媒体7として冷却風をコアの中心から半径方向外方に流通させる。また偏平チューブ1内には第2の熱交換媒体8として冷媒または高温のオイルを流通して、両者間に熱交換を行うものである。なお、図示の軸流型ファンに代えて筒型のシロッコファンをコア3に内装してもよい。
【0015】
【発明の作用・効果】
本発明の熱交換器は、偏平チューブ1をその断面の長軸方向に連続的に曲折して隙間を空けた螺旋状に形成すると共に、その隙間にコルゲートフィン2を螺旋状に介装してコア3を構成し、そのコア3の外周に空間を有してケーシング6を被嵌し、そのケーシング6の中心部および周縁部に出入り口4,5を設けたものである。そして、一方の出入り口4から他方の出入り口5に向かいコア3を半径方向に第一の熱交換媒体7が流通すると共に、第二の熱交換媒体8が偏平チューブ1内に流通して熱交換を行うものである。
そのため、部品点数が少なく製造し易く量産性の高い熱交換器を提供できる。それと共に、偏平チューブ1の外面側の伝熱面積が大きく、熱交換性能の高いものとなる。さらには、コア3およびケーシング6が筒状に形成され、コンパクトで且つ第一の熱交換媒体7の流通抵抗の少ない熱交換器となり得る。
【0016】
上記構成において、ケーシング6の軸方向両端に一対の閉塞部9,10を形成し、一方の閉塞部9の中心に第一の出入り口4が形成され、他方の閉塞部10の周縁部に第二の出入り口5を開口することができる。
そのようにすることにより、構造が簡単で第二の熱交換媒体7の流通抵抗の少ない熱交換器を提供できる。
【0017】
上記構成において、ケーシング6を複数の仕切り状の閉塞部9,10により、複数のコア室11,12を設け、夫々のコア室にコア3を内装して、閉塞部9,10には交互に中心部と周縁部とに夫々出入り口4,5を設けることができる。そして、第一の熱交換媒体7を隣り合うコア室の一方のコア3の中心から外周方向に流通させ、他方のコア3の外周から中心に流通するように構成することができる。
それにより、第一の熱交換媒体7の流路長を長くし熱交換をさらに促進させることができる。
また、同一のコア3を複数のコア室に配置することにより、所望の容量の熱交換器を迅速に製造することが可能となる。
【0018】
次に、偏平チューブ1を、その断面の長軸方向に連続的に曲折して、その対向平面間に隙間を空けて全体を円筒の螺旋状に形成し、その隙間にコルゲートフィン2を螺旋状に介装してコア3を形成し、そのコア3の中心部から、前記コア3を半径方向外方に送風する送風手段を設け、
前記偏平チューブ1内に、熱交換媒体8を流通するように構成した熱交換器では、さらに構造が簡単でコンパクトな熱交換器を安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱交換器の縦断面略図。
【図2】図1のII−II矢視断面略図。
【図3】同熱交換器に用いられるコア3の斜視図。
【図4】図1の要部拡大縦断面図。
【図5】コア3の製造方法の一例を示す説明図。
【図6】本発明の他の熱交換器の斜視略図。
【符号の説明】
1 偏平チューブ
2 コルゲートフィン
3 コア
4,5 出入り口
6 ケーシング
7,8 熱交換媒体
9,10 閉塞部
11,12 コア室
13 ヘッダ
14 入口パイプ
15 出口パイプ
16 チューブロール
17 帯状金属板
18 フィン成形ローラ
19 シール材
21 シュラウド
22 ファン
23 端蓋

【特許請求の範囲】
【請求項1】
偏平チューブ(1) が、その断面の長軸方向に連続的に曲折されて、その対向平面間に隙間を空けて全体が円筒の螺旋状に形成され、その隙間にコルゲートフィン(2) が螺旋状に介装されたコア(3) と、
そのコア(3) の外周に空間を有して被嵌され、その中心部および周縁部に第一の熱交換媒体(7) の出入り口(4)(5)が一対設けられた筒状のケーシング(6) と、
を具備し、
一方の前記出入り口(4) から、他方の出入り口(5) に向かい前記コア(3) を半径方向に前記第一の熱交換媒体(7) が流通すると共に、第二の熱交換媒体(8) が前記偏平チューブ(1) 内に流通する熱交換器。
【請求項2】
請求項1において、
前記ケーシング(6) は、その軸線方向両端に一対の閉塞部(9)(10) が形成され、一方の閉塞部(9) の中心に第一の出入り口(4) が形成され、他方の閉塞部(10)の周縁部に第二の出入り口(5) が開口し、
前記偏平チューブ(1) の両端が、そのケーシング(6) を貫通した熱交換器。
【請求項3】
請求項2において、
ケーシング(6) 内に、軸線方向に離間した複数の仕切り状の閉塞部(9)(10) により複数のコア室(11)(12)が形成され、或いは複数のケーシング(6) を複数の仕切り状の閉塞部(9)(10) に直列に接続して複数のコア室(11)(12)が形成され、
各コア室内に前記コア(3) がそれぞれ内装され、隣り合う閉塞部(9)(10) は交互に中心部と周縁部とに出入り口(4)(5)が設けられ、
前記第一の熱交換媒体(7) は、隣り合う各コア室の一方をコア(3) の中心から外周方向に流通し、他方をコア(3) の外周から中心に流通するように構成した熱交換器。
【請求項4】
偏平チューブ(1) が、その断面の長軸方向に連続的に曲折されて、その対向平面間に隙間を空けて全体が円筒の螺旋状に形成され、その隙間にコルゲートフィン(2) が螺旋状に介装されたコア(3) と、
そのコア(3) の中心部から、前記コア(3) を半径方向外方に送風する送風手段と、を具備し、
前記偏平チューブ(1) 内に、熱交換媒体(8) が流通するように構成された熱交換器。

【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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【公開番号】特開2004−347242(P2004−347242A)
【公開日】平成16年12月9日(2004.12.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2003−145478(P2003−145478)
【出願日】平成15年5月22日(2003.5.22)
【出願人】(000222484)東洋ラジエーター株式会社 (289)
【Fターム(参考)】