JP2001027484A - サーペンタイン型熱交換器 - Google Patents
サーペンタイン型熱交換器Info
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Links
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
- F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
- F28D1/0478—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag the conduits having a non-circular cross-section
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/126—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
- F28F1/128—Fins with openings, e.g. louvered fins
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 最も効率の良い寸法を有するサーペンタイン
型熱交換器を提供することにある。 【解決手段】 入口側ヘッダパイプと、出口側ヘッダパ
イプと、前記入口側ヘッダパイプから延出し、所定の間
隔の間で複数段折り返して前記出口側ヘッダパイプに至
る少なくとも一つのサーペンタインチューブと、該サー
ペンタインチューブによって形成される複数段の折返冷
媒通路間に配されるコルゲートフィンとから少なくとも
構成されるサーペンタイン型熱交換器において、前記コ
ルゲートフィンを流れる空気の通風方向における前記熱
交換器の幅を略３５ｍｍ以上６５ｍｍ以下の範囲内で形
成すると共に、前記コルゲートフィンのフィン高さを略
５ｍｍ以上１３ｍｍ以下の範囲内に形成し、前記サーペ
ンタインチューブの折返冷媒通路間の間隔をこのフィン
高さに対応して形成する。
型熱交換器を提供することにある。 【解決手段】 入口側ヘッダパイプと、出口側ヘッダパ
イプと、前記入口側ヘッダパイプから延出し、所定の間
隔の間で複数段折り返して前記出口側ヘッダパイプに至
る少なくとも一つのサーペンタインチューブと、該サー
ペンタインチューブによって形成される複数段の折返冷
媒通路間に配されるコルゲートフィンとから少なくとも
構成されるサーペンタイン型熱交換器において、前記コ
ルゲートフィンを流れる空気の通風方向における前記熱
交換器の幅を略３５ｍｍ以上６５ｍｍ以下の範囲内で形
成すると共に、前記コルゲートフィンのフィン高さを略
５ｍｍ以上１３ｍｍ以下の範囲内に形成し、前記サーペ
ンタインチューブの折返冷媒通路間の間隔をこのフィン
高さに対応して形成する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】この発明は、二酸化炭素を冷
媒とする冷凍サイクルに用いられるエバポレータや、ヒ
ートポンプ式の冷凍サイクルに用いられ、冷媒流の方向
によってエバポレータやコンデンサとして使用され、耐
圧が必要とされる熱交換器であって、特にサーペンタイ
ン型熱交換器に関する。
媒とする冷凍サイクルに用いられるエバポレータや、ヒ
ートポンプ式の冷凍サイクルに用いられ、冷媒流の方向
によってエバポレータやコンデンサとして使用され、耐
圧が必要とされる熱交換器であって、特にサーペンタイ
ン型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】実開昭５７−４０８９３号公報は、連続
して蛇行するように形成されたチューブの両端を１箇所
に集めると共に、このチューブの両端を一つの集合部材
に形成された入口孔と出口孔とに接続し、この集合部材
の入口孔と出口孔とに接続パイプを接続するようにした
ものである。
して蛇行するように形成されたチューブの両端を１箇所
に集めると共に、このチューブの両端を一つの集合部材
に形成された入口孔と出口孔とに接続し、この集合部材
の入口孔と出口孔とに接続パイプを接続するようにした
ものである。
【０００３】また、実開昭５７−８２６９０号公報は、
扁平チューブを適宜な間隔を有して多数段折り曲げその
間にフィンを介在した熱交換器を開示する。この熱交換
器は、該熱交換器の製造時における上下端で前記扁平チ
ューブに扁平チューブの扁平面が水平となる水平部を設
けると共に、該扁平チューブの水平部のそれぞれにコネ
クタを有するコネクタ接続装置を設けたものである。
扁平チューブを適宜な間隔を有して多数段折り曲げその
間にフィンを介在した熱交換器を開示する。この熱交換
器は、該熱交換器の製造時における上下端で前記扁平チ
ューブに扁平チューブの扁平面が水平となる水平部を設
けると共に、該扁平チューブの水平部のそれぞれにコネ
クタを有するコネクタ接続装置を設けたものである。
【０００４】さらにまた、実開昭５７−１７８９９３号
公報は、中央に配置された出入口ブロックに左チューブ
及び右チューブのそれぞれの両端を接合して左右対称の
２系統の冷媒通路を形成すると共に、入口パイプ及び出
口パイプの先端付近に接続プレートを設け、この接続プ
レートを前記出入口ブロックに固定して入口パイプ及び
出口パイプを前記出入口ブロックに接合した自動車用コ
ンデンサを開示する。
公報は、中央に配置された出入口ブロックに左チューブ
及び右チューブのそれぞれの両端を接合して左右対称の
２系統の冷媒通路を形成すると共に、入口パイプ及び出
口パイプの先端付近に接続プレートを設け、この接続プ
レートを前記出入口ブロックに固定して入口パイプ及び
出口パイプを前記出入口ブロックに接合した自動車用コ
ンデンサを開示する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなサーペンタイン型熱交換器において、昨今、熱
交換器の小型化、薄肉化の強いニーズがあり、それを実
現するために性能の向上、高効率化が必要不可欠であ
る。特にサーペンタイン型熱交換器の場合、フィンの高
さを低くして熱交換器の小型化を図ろうとする場合、チ
ューブの曲げＲを小さくしなければならないため、両者
の最高の兼ね合いを求める必要が生じる。
たようなサーペンタイン型熱交換器において、昨今、熱
交換器の小型化、薄肉化の強いニーズがあり、それを実
現するために性能の向上、高効率化が必要不可欠であ
る。特にサーペンタイン型熱交換器の場合、フィンの高
さを低くして熱交換器の小型化を図ろうとする場合、チ
ューブの曲げＲを小さくしなければならないため、両者
の最高の兼ね合いを求める必要が生じる。
【０００６】したがって、この発明は、最も効率の良い
寸法を有するサーペンタイン型熱交換器を提供すること
にある。
寸法を有するサーペンタイン型熱交換器を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】よって、この発明は、冷
媒が流入する入口側ヘッダパイプと、冷媒が流出する出
口側ヘッダパイプと、所定の間隔の間で複数段折り返し
て前記入口側ヘッダパイプと前記出口側ヘッダパイプと
の間を連通する少なくとも一つのサーペンタインチュー
ブと、該サーペンタインチューブによって形成される複
数段の折返冷媒通路間に配されるコルゲートフィンとか
ら少なくとも構成されるサーペンタイン型熱交換器にお
いて、前記コルゲートフィンを流れる空気の通風方向に
おける前記熱交換器の幅を略３５ｍｍ以上６５ｍｍ以下
の範囲内で形成すると共に、前記コルゲートフィンのフ
ィン高さを略５ｍｍ以上１３ｍｍ以下の範囲内に形成
し、前記サーペンタインチューブの折返冷媒通路間の間
隔をこのフィン高さに対応して形成することにある。こ
れによって、サーペンタインチューブの折返冷媒通路と
フィンとの積層方向の寸法及び熱交換器の通風方向の幅
を熱交換器の能力を所定以上に維持しつつ小さくするこ
とができ、上記課題を達成することができるものであ
る。
媒が流入する入口側ヘッダパイプと、冷媒が流出する出
口側ヘッダパイプと、所定の間隔の間で複数段折り返し
て前記入口側ヘッダパイプと前記出口側ヘッダパイプと
の間を連通する少なくとも一つのサーペンタインチュー
ブと、該サーペンタインチューブによって形成される複
数段の折返冷媒通路間に配されるコルゲートフィンとか
ら少なくとも構成されるサーペンタイン型熱交換器にお
いて、前記コルゲートフィンを流れる空気の通風方向に
おける前記熱交換器の幅を略３５ｍｍ以上６５ｍｍ以下
の範囲内で形成すると共に、前記コルゲートフィンのフ
ィン高さを略５ｍｍ以上１３ｍｍ以下の範囲内に形成
し、前記サーペンタインチューブの折返冷媒通路間の間
隔をこのフィン高さに対応して形成することにある。こ
れによって、サーペンタインチューブの折返冷媒通路と
フィンとの積層方向の寸法及び熱交換器の通風方向の幅
を熱交換器の能力を所定以上に維持しつつ小さくするこ
とができ、上記課題を達成することができるものであ
る。
【０００８】また、この発明は、前記コルゲートフィン
の各々において、一方のチューブエレメントと当接する
折曲部と一方のチューブエレメントと当接する次の折曲
部との間のフィンピッチを、略２．８ｍｍ以上５．０ｍ
ｍ以下とすることが望ましく、前記コルゲートフィンの
板厚を、略０．０６ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下とするこ
とが望ましい。これによって、前述した寸法のサーペン
タイン型熱交換器において、最適なコルゲートフィンを
設定できるものである。
の各々において、一方のチューブエレメントと当接する
折曲部と一方のチューブエレメントと当接する次の折曲
部との間のフィンピッチを、略２．８ｍｍ以上５．０ｍ
ｍ以下とすることが望ましく、前記コルゲートフィンの
板厚を、略０．０６ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下とするこ
とが望ましい。これによって、前述した寸法のサーペン
タイン型熱交換器において、最適なコルゲートフィンを
設定できるものである。
【０００９】また、前記コルゲートフィンは、前記チュ
ーブエレメントと当接するベント部、一方のチューブエ
レメントに当接するベント部及び他方のチューブエレメ
ントに当接するベント部の間に位置するフラット部から
なり、前記フラット部には、通風方向に対して垂直とな
る方向に延出する複数のルーバが、通風方向に順に形成
される共に、通風方向に対するルーバの傾斜角度を、略
２４°以上４０°以下とすることが望ましい。これによ
って、最適なルーバを有するコルゲートフィンを得るこ
とができるものである。
ーブエレメントと当接するベント部、一方のチューブエ
レメントに当接するベント部及び他方のチューブエレメ
ントに当接するベント部の間に位置するフラット部から
なり、前記フラット部には、通風方向に対して垂直とな
る方向に延出する複数のルーバが、通風方向に順に形成
される共に、通風方向に対するルーバの傾斜角度を、略
２４°以上４０°以下とすることが望ましい。これによ
って、最適なルーバを有するコルゲートフィンを得るこ
とができるものである。
【００１０】さらに、前記サーペンタイン型熱交換器に
おいて、前記ルーバの端部と前記チューブエレメントの
間の距離を、略０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内
とすることが望ましく、前記サーペンタインチューブの
厚さは、略１．６ｍｍ以上３．９ｍｍ以下であることが
望ましい。これによって、コルゲートフィンの水はけ性
を向上できるものである。
おいて、前記ルーバの端部と前記チューブエレメントの
間の距離を、略０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内
とすることが望ましく、前記サーペンタインチューブの
厚さは、略１．６ｍｍ以上３．９ｍｍ以下であることが
望ましい。これによって、コルゲートフィンの水はけ性
を向上できるものである。
【００１１】さらにまた、前記サーペンタイン型熱交換
器は、積層方向略中央に配され、通風方向下流側に延出
する冷媒入口部と連通する一つの入口側ヘッダパイプ
と、前記積層方向両端に配され、通風方向上流側に延出
する冷媒出口部と連通する一対の出口側ヘッダパイプと
を有し、前記サーペンタインチューブは、前記入口側ヘ
ッダパイプと前記出口側ヘッダパイプの一方とを連通す
る第１のサーペンタインチューブと、前記入口側ヘッダ
パイプの他方とを連通する第２のサーペンタインチュー
ブとによって構成されるものであっても良いものであ
る。これによって、サーペンタインチューブの通路抵抗
を低減し、冷媒の分配性を向上できるので、熱交換器性
能を向上できるものである。
器は、積層方向略中央に配され、通風方向下流側に延出
する冷媒入口部と連通する一つの入口側ヘッダパイプ
と、前記積層方向両端に配され、通風方向上流側に延出
する冷媒出口部と連通する一対の出口側ヘッダパイプと
を有し、前記サーペンタインチューブは、前記入口側ヘ
ッダパイプと前記出口側ヘッダパイプの一方とを連通す
る第１のサーペンタインチューブと、前記入口側ヘッダ
パイプの他方とを連通する第２のサーペンタインチュー
ブとによって構成されるものであっても良いものであ
る。これによって、サーペンタインチューブの通路抵抗
を低減し、冷媒の分配性を向上できるので、熱交換器性
能を向上できるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面により説明する。
いて図面により説明する。
【００１３】図１及び図２に示すサーペンタイン型熱交
換器１は、一方の側に配され通風方向（図２に図示され
る）下流側に延出する冷媒流入パイプ３と連通する流入
側ヘッダパイプ２と、他方の側に配され通風方向上流側
に延出する冷媒流出パイプ５と連通する流出側ヘッダパ
イプ４と、前記流入側ヘッダパイプ２と前記流出側ヘッ
ダパイプ４の間を連通すると共に、一方の側と他方の側
に位置する複数の折返部６Ａ及び一方の側の折返部６Ａ
と他方の側の折返部６Ａとの間を連通する複数の折返冷
媒通路６Ｂとによって構成されるサーペンタインチュー
ブ６と、このサーペンタインチューブ６の隣り合う折返
冷媒通路６Ｂ間の各々に配されるコルゲートフィン７と
によって少なくとも構成される。尚、この実施の形態に
おいては、前記折返冷媒通路６Ｂ及びコルゲートフィン
７との積層方向の両端には、一対のエンドプレート８，
９が設けられ、前記折返冷媒通路６Ｂと各々の前エンド
プレート８，９の間にもコルゲートフィン７が配される
ものである。尚、前記サーペンタインチューブ６は、Ｚ
ｎ溶射チューブや、Ｚｎ溶射チューブ＋高耐食チューブ
によって成形することが望ましい。
換器１は、一方の側に配され通風方向（図２に図示され
る）下流側に延出する冷媒流入パイプ３と連通する流入
側ヘッダパイプ２と、他方の側に配され通風方向上流側
に延出する冷媒流出パイプ５と連通する流出側ヘッダパ
イプ４と、前記流入側ヘッダパイプ２と前記流出側ヘッ
ダパイプ４の間を連通すると共に、一方の側と他方の側
に位置する複数の折返部６Ａ及び一方の側の折返部６Ａ
と他方の側の折返部６Ａとの間を連通する複数の折返冷
媒通路６Ｂとによって構成されるサーペンタインチュー
ブ６と、このサーペンタインチューブ６の隣り合う折返
冷媒通路６Ｂ間の各々に配されるコルゲートフィン７と
によって少なくとも構成される。尚、この実施の形態に
おいては、前記折返冷媒通路６Ｂ及びコルゲートフィン
７との積層方向の両端には、一対のエンドプレート８，
９が設けられ、前記折返冷媒通路６Ｂと各々の前エンド
プレート８，９の間にもコルゲートフィン７が配される
ものである。尚、前記サーペンタインチューブ６は、Ｚ
ｎ溶射チューブや、Ｚｎ溶射チューブ＋高耐食チューブ
によって成形することが望ましい。
【００１４】以上の構成のサーペンタイン型熱交換器１
において、冷房性能を示す因子（冷房能力）と通風抵抗
を示す因子を実験により求め、これらの因子から熱交換
器の総合的な能力を示す因子（熱交換器能力）Ｆａ（Ｆ
ａ＝冷房能力／通風抵抗）を求めた。尚、この熱交換器
能力Ｆａは、冷房能力に比例し、通風抵抗に反比例す
る。この熱交換器能力を示す因子Ｆａとして、冷凍能力
／通風抵抗を実験により求めた結果、図３に示す特性線
図を得た。これによって、最大熱交換器能力を有する点
として通風方向の幅Ｃｗｍ５０ｍｍが得られ、この最大
熱交換器能力を１００％とした場合に８０％以上の熱交
換器能力を有する範囲としてＦａ風方向の幅Ｃｗ略３５
ｍｍ以上６５ｍｍ以下の範囲が得られた。
において、冷房性能を示す因子（冷房能力）と通風抵抗
を示す因子を実験により求め、これらの因子から熱交換
器の総合的な能力を示す因子（熱交換器能力）Ｆａ（Ｆ
ａ＝冷房能力／通風抵抗）を求めた。尚、この熱交換器
能力Ｆａは、冷房能力に比例し、通風抵抗に反比例す
る。この熱交換器能力を示す因子Ｆａとして、冷凍能力
／通風抵抗を実験により求めた結果、図３に示す特性線
図を得た。これによって、最大熱交換器能力を有する点
として通風方向の幅Ｃｗｍ５０ｍｍが得られ、この最大
熱交換器能力を１００％とした場合に８０％以上の熱交
換器能力を有する範囲としてＦａ風方向の幅Ｃｗ略３５
ｍｍ以上６５ｍｍ以下の範囲が得られた。
【００１５】前記コルゲートフィン７は、図４乃至図６
に示すように、サーペンタインチューブ６の隣り合う一
方の折返冷媒通路６Ｂに当接接合されるベント部１１ａ
及び他方の折返冷媒通路６Ｂに当接接合されるベント部
１１ｂと、前記ベント部１１ａと他方ベント部１１ｂと
の間を連接するフラット部１２とからなり、隣合う折返
冷媒通路６Ｂ間に相当する所定のフィン高さＦｈと、前
記一方の折返冷媒通路６Ｂと当接接合される前記ベント
部１１ａの頂点間であるフィンピッチＦｐとを有する。
に示すように、サーペンタインチューブ６の隣り合う一
方の折返冷媒通路６Ｂに当接接合されるベント部１１ａ
及び他方の折返冷媒通路６Ｂに当接接合されるベント部
１１ｂと、前記ベント部１１ａと他方ベント部１１ｂと
の間を連接するフラット部１２とからなり、隣合う折返
冷媒通路６Ｂ間に相当する所定のフィン高さＦｈと、前
記一方の折返冷媒通路６Ｂと当接接合される前記ベント
部１１ａの頂点間であるフィンピッチＦｐとを有する。
【００１６】前記フィン高さＦｈは、前記サーペンタイ
ンチューブ６の隣り合う折返冷媒通路６Ｂ間の幅に相当
し、折返冷媒通路６Ｂとコルゲートフィン７との積層方
向の寸法を小さくするためにはフィン高さＦｈを小さく
することが望ましいが、フィン高さＦｈを小さくすると
通風抵抗が大きくなるという問題点を有する。このた
め、前記フィン高さＦｈと前記熱交換器能力Ｆａとの関
係を実験によって求め、最適なフィン高さを求めると、
図７で示す特性線図が得られ、最大能力時フィン高さＦ
ｈｍとして９ｍｍが得られた。そして、熱交換器能力Ｆ
ａが最大時の８０％以上となる範囲をフィン高さＦｈの
適正範囲Ｆｈｓとすると、その適正範囲Ｆｈｓは、略
５．０ｍｍ以上１３ｍｍ以下の範囲であることが得られ
た。そして、このフィン高さＦｈに合わせて、隣合う折
返冷媒通路６Ｂ間の幅を形成する必要があり、この幅と
なるようにベント部６Ａ，６Ｂが曲げられるものであ
る。
ンチューブ６の隣り合う折返冷媒通路６Ｂ間の幅に相当
し、折返冷媒通路６Ｂとコルゲートフィン７との積層方
向の寸法を小さくするためにはフィン高さＦｈを小さく
することが望ましいが、フィン高さＦｈを小さくすると
通風抵抗が大きくなるという問題点を有する。このた
め、前記フィン高さＦｈと前記熱交換器能力Ｆａとの関
係を実験によって求め、最適なフィン高さを求めると、
図７で示す特性線図が得られ、最大能力時フィン高さＦ
ｈｍとして９ｍｍが得られた。そして、熱交換器能力Ｆ
ａが最大時の８０％以上となる範囲をフィン高さＦｈの
適正範囲Ｆｈｓとすると、その適正範囲Ｆｈｓは、略
５．０ｍｍ以上１３ｍｍ以下の範囲であることが得られ
た。そして、このフィン高さＦｈに合わせて、隣合う折
返冷媒通路６Ｂ間の幅を形成する必要があり、この幅と
なるようにベント部６Ａ，６Ｂが曲げられるものであ
る。
【００１７】また、前記積層方向の寸法を小さくするた
めには、フィン高さＦｈを小さくすると共に、サーペン
タインチューブ６の高さＴｈを小さくする必要がある
が、小さくすると冷媒の流路抵抗が大きくなるという不
具合があるので、両者の最も適切な折り合いが必要とな
る。この範囲として、チューブ高さＴｈは、略１．６ｍ
ｍ以上３．９ｍｍ以下の範囲内にあることが望ましい。
めには、フィン高さＦｈを小さくすると共に、サーペン
タインチューブ６の高さＴｈを小さくする必要がある
が、小さくすると冷媒の流路抵抗が大きくなるという不
具合があるので、両者の最も適切な折り合いが必要とな
る。この範囲として、チューブ高さＴｈは、略１．６ｍ
ｍ以上３．９ｍｍ以下の範囲内にあることが望ましい。
【００１８】さらに、通風方向の幅Ｃｗを５０ｍｍに設
定した前記サーペンタイン型熱交換器１において、前記
フィンピッチＦｐと前記熱交換器能力Ｆａとの関係を実
験によって求めたものが、図８で示す特性線図であり、
フィンピッチＦｐが３．９ｍｍの時に最大能力となるこ
とがわかる。そして、前述した場合と同様に熱交換器能
力Ｆａが最大時の８０％以上となる範囲をフィンピッチ
Ｆｐの適正範囲Ｆｐｓとすると、その適正範囲Ｆｐｓ
は、図８で示す前記特性線図より、略２．８ｍｍ以上
５．０ｍｍ以下となる。
定した前記サーペンタイン型熱交換器１において、前記
フィンピッチＦｐと前記熱交換器能力Ｆａとの関係を実
験によって求めたものが、図８で示す特性線図であり、
フィンピッチＦｐが３．９ｍｍの時に最大能力となるこ
とがわかる。そして、前述した場合と同様に熱交換器能
力Ｆａが最大時の８０％以上となる範囲をフィンピッチ
Ｆｐの適正範囲Ｆｐｓとすると、その適正範囲Ｆｐｓ
は、図８で示す前記特性線図より、略２．８ｍｍ以上
５．０ｍｍ以下となる。
【００１９】また、前記コルゲートフィン７は、通風方
向に垂直に延出し、通風方向に順に複数切起こされて形
成されたルーバ１０を有する。これによって、コルゲー
トフィン７に沿って通過する空気は、これらルーバ１０
に沿ってコルゲートフィン７を交差するように通過する
ことができるので、コルゲートフィン７での熱交換効率
を向上させることができるものである。しかしながら、
コルゲートフィン７のフラット部１２に対するルーバの
傾斜角度（ルーバ角度）Ｒａを増加させると熱交換能力
を上昇させることができるものであるが、反面、ルーバ
角度Ｒａを大きくすると通風抵抗が大きくなり、熱交換
能力は低下することから、最適なルーバ角度Ｒａが存在
する。
向に垂直に延出し、通風方向に順に複数切起こされて形
成されたルーバ１０を有する。これによって、コルゲー
トフィン７に沿って通過する空気は、これらルーバ１０
に沿ってコルゲートフィン７を交差するように通過する
ことができるので、コルゲートフィン７での熱交換効率
を向上させることができるものである。しかしながら、
コルゲートフィン７のフラット部１２に対するルーバの
傾斜角度（ルーバ角度）Ｒａを増加させると熱交換能力
を上昇させることができるものであるが、反面、ルーバ
角度Ｒａを大きくすると通風抵抗が大きくなり、熱交換
能力は低下することから、最適なルーバ角度Ｒａが存在
する。
【００２０】したがって、上述した構成を有するサーペ
ンタイン型熱交換器１において、ルーバ角度Ｒａを変化
させて実験し、熱交換器能力Ｆａを求めたところ、ルー
バ角度Ｒａと熱交換器能力Ｆａとの関係として図９に示
す特性線図が得られた。そして、最大能力時のルーバ角
度Ｒａｍとして３２°が得られ、そして、この最大能力
を１００％とした場合に８０％以上の能力が得られる適
正ルーバ角度範囲Ｒａｓとして、略２４°以上４０°以
下の範囲が得られた。
ンタイン型熱交換器１において、ルーバ角度Ｒａを変化
させて実験し、熱交換器能力Ｆａを求めたところ、ルー
バ角度Ｒａと熱交換器能力Ｆａとの関係として図９に示
す特性線図が得られた。そして、最大能力時のルーバ角
度Ｒａｍとして３２°が得られ、そして、この最大能力
を１００％とした場合に８０％以上の能力が得られる適
正ルーバ角度範囲Ｒａｓとして、略２４°以上４０°以
下の範囲が得られた。
【００２１】また、フィン板厚さＦｔに関しては、コス
ト上薄ければ薄いほど好ましいが、フィン強度を高める
ためには所定以上の厚さを必要とするので、フィン板厚
さＦｔを略０．０６ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下の範囲内
に設定することが望ましい。さらに、コルゲートフィン
７に形成されるルーバ１０の端部とフィンのベント部１
１ａ，１１ｂの頂点との間の距離Ｄｒは、略０．２ｍｍ
以上１．５ｍｍ以下とすることが望ましい。前記距離Ｄ
ｒをこの範囲に設定することによって、フィンの水はけ
性を向上できると共にフィンをコルゲート状に形成する
場合のフィン強度を保持できるものである。またコルゲ
ートフィン７とサーペンタインチューブ６との間のろう
付けによる接合性を向上できるものである。
ト上薄ければ薄いほど好ましいが、フィン強度を高める
ためには所定以上の厚さを必要とするので、フィン板厚
さＦｔを略０．０６ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下の範囲内
に設定することが望ましい。さらに、コルゲートフィン
７に形成されるルーバ１０の端部とフィンのベント部１
１ａ，１１ｂの頂点との間の距離Ｄｒは、略０．２ｍｍ
以上１．５ｍｍ以下とすることが望ましい。前記距離Ｄ
ｒをこの範囲に設定することによって、フィンの水はけ
性を向上できると共にフィンをコルゲート状に形成する
場合のフィン強度を保持できるものである。またコルゲ
ートフィン７とサーペンタインチューブ６との間のろう
付けによる接合性を向上できるものである。
【００２２】図１０乃至図１２に示すサーペンタイン型
熱交換器２０は、複数のルーバからなるルーバ群１０Ａ
を複数有するコルゲートフィン７と、このコルゲートフ
ィン７の積層方向の略中央の一端側に配された一つの流
入側ヘッダパイプ２１と、前記積層方向の両端の他端側
に配された一対の流出側ヘッダパイプ２２，２３と、前
記流入側ヘッダパイプ２１と一方の流出側ヘッダパイプ
２２を連通すると共に、前記一端側と他端側の間を複数
段折り返す第１のサーペンタインチューブ２５と、前記
流入側ヘッダパイプ２１と他方の流出側ヘッダパイプ２
３を連通すると共に、前記一端側と他端側の間を複数段
折り返す第２のサーペンタインチューブ２６とによって
少なくとも構成される。
熱交換器２０は、複数のルーバからなるルーバ群１０Ａ
を複数有するコルゲートフィン７と、このコルゲートフ
ィン７の積層方向の略中央の一端側に配された一つの流
入側ヘッダパイプ２１と、前記積層方向の両端の他端側
に配された一対の流出側ヘッダパイプ２２，２３と、前
記流入側ヘッダパイプ２１と一方の流出側ヘッダパイプ
２２を連通すると共に、前記一端側と他端側の間を複数
段折り返す第１のサーペンタインチューブ２５と、前記
流入側ヘッダパイプ２１と他方の流出側ヘッダパイプ２
３を連通すると共に、前記一端側と他端側の間を複数段
折り返す第２のサーペンタインチューブ２６とによって
少なくとも構成される。
【００２３】また、前記第１のサーペンタインチューブ
２５は、折返部２５Ａ及び該折返部２５Ａ間に延設され
る折返冷媒通路２５Ｂとによって構成され、同様に、第
２のサーペンタインチューブ２６も折返部２６Ａ及び該
折返部２６Ａ間に延設される折返冷媒通路２６Ｂとによ
って構成される。さらに、前記入口側ヘッダパイプ２１
は、前記サーペンタイン型熱交換器２０の通風方向の下
流側に延出して屈曲する延設パイプ２７を介して冷媒入
口部２８と連通し、例えば冷凍サイクルの上流側に位置
する膨張弁等から延設される図示しないパイプと接続さ
れる。さらに、前記出口側ヘッダパイプ２２，２３は、
通風方向上流側に延出して屈曲する一対の延設パイプ２
９，３０を介して冷媒出口部３１と連通し、冷凍サイク
ルの下流側に位置するアキュムレータ又は内部熱交換器
等と図示しないパイプを介して接続されるものである。
２５は、折返部２５Ａ及び該折返部２５Ａ間に延設され
る折返冷媒通路２５Ｂとによって構成され、同様に、第
２のサーペンタインチューブ２６も折返部２６Ａ及び該
折返部２６Ａ間に延設される折返冷媒通路２６Ｂとによ
って構成される。さらに、前記入口側ヘッダパイプ２１
は、前記サーペンタイン型熱交換器２０の通風方向の下
流側に延出して屈曲する延設パイプ２７を介して冷媒入
口部２８と連通し、例えば冷凍サイクルの上流側に位置
する膨張弁等から延設される図示しないパイプと接続さ
れる。さらに、前記出口側ヘッダパイプ２２，２３は、
通風方向上流側に延出して屈曲する一対の延設パイプ２
９，３０を介して冷媒出口部３１と連通し、冷凍サイク
ルの下流側に位置するアキュムレータ又は内部熱交換器
等と図示しないパイプを介して接続されるものである。
【００２４】この実施の形態においては、第１及び第２
のサーペンタインチューブ２５，２６によって入口側ヘ
ッダパイプ２１から出口側ヘッダパイプ２２，２３に向
けて並列に流れる２つの冷媒流路を構成するようにした
ので、冷媒の流路抵抗を低減することができることか
ら、サーペンタインチューブ２５，２６の幅を薄く形成
できるので、前記サーペンタイン型熱交換器の前記積層
方向の幅をさらに薄く形成することができるものであ
る。したがって、この実施の形態では、２つの並列な冷
媒流路を形成するようにしたが、必要に応じて複数の冷
媒流路を形成するようにしてもよいものである。尚、こ
の実施の形態に係るサーペンタイン型熱交換器において
も、上述した各要素の寸法は有効である。
のサーペンタインチューブ２５，２６によって入口側ヘ
ッダパイプ２１から出口側ヘッダパイプ２２，２３に向
けて並列に流れる２つの冷媒流路を構成するようにした
ので、冷媒の流路抵抗を低減することができることか
ら、サーペンタインチューブ２５，２６の幅を薄く形成
できるので、前記サーペンタイン型熱交換器の前記積層
方向の幅をさらに薄く形成することができるものであ
る。したがって、この実施の形態では、２つの並列な冷
媒流路を形成するようにしたが、必要に応じて複数の冷
媒流路を形成するようにしてもよいものである。尚、こ
の実施の形態に係るサーペンタイン型熱交換器において
も、上述した各要素の寸法は有効である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、サーペンタイン型熱交換器において、熱交換器の熱
交換能力と通風抵抗とを実験により求め、これらより熱
交換器能力（熱交換能力／通風抵抗）を求め、この値が
所定値以上となる範囲内に前記サーペンタイン型熱交換
器の各要素の寸法を設定したので、熱交換器の性能を維
持しつつ熱交換器を小型化することができるために、こ
の熱交換器が搭載される車両用空調装置の小型化が達成
され、さらには、車両の小型化、車室内空間の確保等が
達成されるものである。
ば、サーペンタイン型熱交換器において、熱交換器の熱
交換能力と通風抵抗とを実験により求め、これらより熱
交換器能力（熱交換能力／通風抵抗）を求め、この値が
所定値以上となる範囲内に前記サーペンタイン型熱交換
器の各要素の寸法を設定したので、熱交換器の性能を維
持しつつ熱交換器を小型化することができるために、こ
の熱交換器が搭載される車両用空調装置の小型化が達成
され、さらには、車両の小型化、車室内空間の確保等が
達成されるものである。
【図１】本願発明の第１の実施の形態に係るサーペンタ
イン型熱交換器の構成を示した正面図である。
イン型熱交換器の構成を示した正面図である。
【図２】図１で示すサーペンタイン型熱交換器の側面図
である。
である。
【図３】熱交換器の通風方向の幅Ｃｗと熱交換器能力Ｆ
ａの関係を示した特性線図である。
ａの関係を示した特性線図である。
【図４】（ａ）はコルゲートフィンの構成を示す側面図
であり、（ｂ）はその断面図である。
であり、（ｂ）はその断面図である。
【図５】コルゲートフィンの一部拡大断面図である。
【図６】コルゲートフィンの取り付け状態及び側面図を
示した説明図である。
示した説明図である。
【図７】コルゲートフィンのフィン高さＦｈと熱交換器
能力Ｆａの関係を示した特性線図である。
能力Ｆａの関係を示した特性線図である。
【図８】コルゲートフィンのフィンピッチＦｐと熱交換
器能力Ｆａとの関係を示した特性線図である。
器能力Ｆａとの関係を示した特性線図である。
【図９】コルゲートフィンのルーバ角度Ｒａと熱交換器
能力Ｆａとの関係を示した特性線図である。
能力Ｆａとの関係を示した特性線図である。
【図１０】本願発明の第２の実施の形態に係るサーペン
タイン型熱交換器を示した正面図である。
タイン型熱交換器を示した正面図である。
【図１１】第２の実施の形態に係るサーペンタイン型熱
交換器の底面図である。
交換器の底面図である。
【図１２】第２の実施の形態に係るサーペンタイン型熱
交換器の側面図である。
交換器の側面図である。
１，２０ サーペンタイン型熱交換器 ２，２１ 入口側ヘッダパイプ ４，２２，２３ 出口側ヘッダパイプ ６，２５，２６ サーペンタインチューブ ７ コルゲートフィン ８，９ エンドプレート １０ ルーバ
Claims (7)
- 【請求項１】 冷媒が流入する入口側ヘッダパイプと、
冷媒が流出する出口側ヘッダパイプと、所定の間隔の間
で複数段折り返して前記入口側ヘッダパイプと前記出口
側ヘッダパイプとの間を連通する少なくとも一つのサー
ペンタインチューブと、該サーペンタインチューブによ
って形成される複数段の折返冷媒通路間に配されるコル
ゲートフィンとから少なくとも構成されるサーペンタイ
ン型熱交換器において、 前記コルゲートフィンを流れる空気の通風方向における
前記熱交換器の幅を略３５ｍｍ以上６５ｍｍ以下の範囲
内で形成すると共に、 前記コルゲートフィンのフィン高さを略５ｍｍ以上１３
ｍｍ以下の範囲内に形成し、前記サーペンタインチュー
ブの折返冷媒通路間の間隔をこのフィン高さに対応して
形成することを特徴とするサーペンタイン型熱交換器。 - 【請求項２】 前記コルゲートフィンの各々において、
一方のチューブエレメントと当接する折曲部と一方のチ
ューブエレメントと当接する次の折曲部との間のフィン
ピッチを、略２．８ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とすること
を特徴とする請求項１記載のサーペンタイン型熱交換
器。 - 【請求項３】 前記コルゲートフィンの板厚を、略０．
０６ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下とすることを特徴とする
請求項１又は２記載のサーペンタイン型熱交換器。 - 【請求項４】 前記コルゲートフィンは、前記チューブ
エレメントと当接するベント部、一方のチューブエレメ
ントに当接するベント部及び他方のチューブエレメント
に当接するベント部の間に位置するフラット部からな
り、前記フラット部には、通風方向に対して垂直となる
方向に延出する複数のルーバが、通風方向に順に形成さ
れる共に、 通風方向に対するルーバの傾斜角度を、略２４°以上４
０°以下とすることを特徴とする請求項１，２又は３に
記載のサーペンタイン型熱交換器。 - 【請求項５】 前記ルーバの端部と前記チューブエレメ
ントの間の距離を、略０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の
範囲内とすることを特徴とする請求項４に記載のサーペ
ンタイン型熱交換器。 - 【請求項６】 前記サーペンタインチューブの厚さは、
略１．６ｍｍ以上３．９ｍｍ以下であることを特徴とす
る請求項１〜５のいずれか一つに記載のサーペンタイン
型熱交換器。 - 【請求項７】 前記サーペンタイン型熱交換器は、積層
方向略中央に配された一つの入口側ヘッダパイプと、前
記積層方向両端に配された一対の出口側ヘッダパイプと
を有し、 前記サーペンタインチューブは、前記入口側ヘッダパイ
プと前記出口側ヘッダパイプの一方とを連通する第１の
サーペンタインチューブと、前記入口側ヘッダパイプの
他方とを連通する第２のサーペンタインチューブとによ
って構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれ
一つに記載のサーペンタイン型熱交換器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11201579A JP2001027484A (ja) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | サーペンタイン型熱交換器 |
| EP00915405A EP1195569A4 (en) | 1999-07-15 | 2000-04-07 | SNAKE-DRY HEAT EXCHANGER |
| PCT/JP2000/002262 WO2001006193A1 (en) | 1999-07-15 | 2000-04-07 | Serpentine type heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11201579A JP2001027484A (ja) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | サーペンタイン型熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001027484A true JP2001027484A (ja) | 2001-01-30 |
Family
ID=16443405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11201579A Pending JP2001027484A (ja) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | サーペンタイン型熱交換器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1195569A4 (ja) |
| JP (1) | JP2001027484A (ja) |
| WO (1) | WO2001006193A1 (ja) |
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| WO2006068262A1 (en) * | 2004-12-24 | 2006-06-29 | Showa Denko K.K. | Heat exchanger |
| KR100886379B1 (ko) | 2006-04-05 | 2009-03-02 | 한양대학교 산학협력단 | 다패스 열교환기용 최적의 패스 수를 선정하기 위한 방법 |
| WO2012172928A1 (ja) | 2011-06-17 | 2012-12-20 | カルソニックカンセイ株式会社 | サーペンタイン熱交換器 |
| JP2013234627A (ja) * | 2012-05-10 | 2013-11-21 | Denso Corp | 燃料気化器 |
| KR101509937B1 (ko) * | 2013-10-11 | 2015-04-07 | 현대자동차주식회사 | 열전소자가 구비된 열교환기 및 그 제조방법 |
| CN109631454A (zh) * | 2017-10-06 | 2019-04-16 | 东芝生活电器株式会社 | 冰箱 |
| JP2024520278A (ja) * | 2021-06-09 | 2024-05-24 | 浙江盾安人工環境股▲ふん▼有限公司 | 扁平管及び熱交換器 |
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| DE50214296D1 (de) | 2001-12-21 | 2010-04-29 | Behr Gmbh & Co Kg | Vorrichtung zum austausch von wärme |
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| DE202017102436U1 (de) * | 2016-08-08 | 2017-11-24 | Bundy Refrigeration International Holding B.V. | Wärmetauscher mit Mikrokanal-Struktur oder Flügelrohr-Struktur |
| WO2024125064A1 (zh) * | 2022-12-12 | 2024-06-20 | 湖北亿纬动力有限公司 | 双面冷却电池模块 |
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-
2000
- 2000-04-07 WO PCT/JP2000/002262 patent/WO2001006193A1/ja not_active Ceased
- 2000-04-07 EP EP00915405A patent/EP1195569A4/en not_active Withdrawn
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