JP3700309B2

JP3700309B2 - 積層型熱交換器

Info

Publication number: JP3700309B2
Application number: JP02284497A
Authority: JP
Inventors: 泰一相川; 友彦中村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1997-02-05
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2017-02-05
Also published as: JPH10220983A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はチューブを金属薄板の積層構造により形成する積層型熱交換器に関するもので、冷凍サイクルの冷媒を蒸発させる蒸発器として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、特願平８−２５３３１８号の特許出願において、図１に示すような、積層型熱交換器１を提案している。この熱交換器１は、内部流体（冷媒）と外部流体（空気）とを熱交換させる熱交換部３のチューブ２を、複数の金属薄板４の積層構造により形成し、これら金属薄板４相互間を接合（ろう付け）してある。
【０００３】
そして、この積層方向の一端部および他端部に位置するサイドプレート９、１１には、エンドプレート１０、１２が接合されている。そして、サイドプレート９とエンドプレート１０との間には、チューブ２の入口部（図１中下端部）に連通する入口側連通部１５、および、チューブ２の出口部（図１中上端部）に連通する出口側連通部１４が形成されている。そして、エンドプレート１０には、冷媒入口パイプ（流体パイプ）８ａおよび冷媒出口パイプ（流体パイプ）８ｂを有する配管ジョイント８が設けてある。この冷媒入口パイプ８ａおよび冷媒出口パイプ８ｂの通路端部を、エンドプレート１０に設けた孔部（図示せず）内に嵌入してろう付けしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そして、本発明者らは、上記先願の発明に基づいて、図１５（ａ）に示すように、パイプ８ａ、８ｂの通路端部をエンドプレート１０の孔部１００ｄ、１００ｃに嵌入してろう付けした積層型熱交換器を試作してみた。なお、パイプ８ａ、８ｂを確実に孔部１００ｄ、１００ｃに位置決めするために、パイプ８ａ、８ｂの通路端部が、図１５（ｂ）に示すように所定長さＬ（例えば０．５ミリ）だけエンドプレート１０内に突出するように構成されている。
【０００５】
ところで、上記試作した熱交換器について本発明者らが実験、検討したところ、比較的大きな冷媒通過音が発生することが確認され、さらに検討したところ、パイプ８ａ、８ｂの通路端部のうちエンドプレート１０内に突出する部位をかすめるように（図１５（ｂ）中矢印で示すように）冷媒が流れることにより発生する渦が音源となって、上記冷媒通過音が発生することが確認された。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、エンドプレート内の冷媒通路に渦が発生することを抑制して、冷媒通過音の発生を抑制することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１および２に記載の発明では、サイドプレート（９、１１）とエンドプレート（１０、１２）との間の入口側連通部（１５）、出口側連通部（１４）に対応してエンドプレート（１０、１２）に形成した入口側連通孔（１００ｄ）、出口側連通孔（１００ｃ）のそれぞれに、その縁部からエンドプレート（１０、１２）の外方へ筒状に突出する突出部（１０１ｄ、１０１ｃ）を形成し、その突出部（１０１ｄ、１０１ｃ）の外周に、流体入口パイプ（８ａ）および流体出口パイプ（８ｂ）の一端側をそれぞれ嵌合した状態で接合したことを特徴としている。また、請求項１および２に記載の発明では、配管ジョイント（８）の冷媒入口パイプ（８ａ）および冷媒出口パイプ（８ｂ）の一端側端部から筒状の突出部（８０ａ、８０ｂ）がそれぞれ突出しており、エンドプレート（１０、１２）の突出部（１０１ｄ、１０１ｃ）の外周に配管ジョイント（８）の突出部（８０ａ、８０ｂ）がそれぞれ嵌合し、配管ジョイント（８）の突出部（８０ａ、８０ｂ）の先端がエンドプレート（１０、１２）の突出部（１０１ｄ、１０１ｃ）の外周周囲のエンドプレート（１０、１２）にそれぞれ当接しており、エンドプレート（１０、１２）の突出部（１０１ｄ、１０１ｃ）の内径（Ｄ１、Ｄ２）は、配管ジョイント（８）の冷媒入口パイプ（８ａ）および冷媒出口パイプ（８ｂ）の一端部の内径（Ｄ３、Ｄ４）とそれぞれ同程度となっており、配管ジョイント（８）は、エンドプレート（１０、１２）にろう付けされていることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によれば、冷媒入口パイプ（８ａ）および冷媒出口パイプ（８ｂ）の一端側がエンドプレート（１０、１２）内部、つまり、入口側連通部（１５）、出口側連通部（１４）内へ突出することがなくなるため、この入口側連通部（１５）、出口側連通部（１４）を流れる流体に渦が発生することを抑制でき、流体通過音の発生を抑制できる。
【０００９】
また、上記渦の発生の抑制により、この接合部位における圧力損失を低減できる、といった効果も同時に得られるので、流体流れをスムースにでき、熱交換性能を良好に維持できる。また、上記した嵌合組付構造により、ろう付けの際の位置決めを良好に行うことができる。請求項２に記載の発明では、サイドプレート（９、１１）の連通孔（９ｄ、９ｃ）と、エンドプレート（１０、１２）の連通孔（１００ｄ、１００ｃ）とが、直線的に連通するように、略対向して配置されているので、上記連通孔（９ｄ、９ｃ）、（１００ｄ、１００ｃ）が屈曲的に連通するように配置される場合に比べて、入口、出口側連通部（１５）、（１４）を流れる流体に渦が発生することを抑制でき、流体通過音の発生を抑制できる。
【００１０】
また、上記渦の発生の抑制により、流体入口、出口通路（１５）、（１４）における圧力損失をさらに低減できる、といった効果も同時に得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１〜図６は本発明積層型熱交換器を自動車用空調装置の冷凍サイクルにおける冷媒蒸発器に適用した場合を示している。
図１は蒸発器１の全体構成を示しており、蒸発器１は図１の上下方向を上下にして、図示しない自動車用空調装置のクーリングユニットケース内に設置される。蒸発器１の左右方向の一端側（左端側）には配管ジョイント８が配設され、この配管ジョイント８の入口パイプ８ａには、図示しない温度作動式膨張弁（減圧手段）の出口側配管が連結され、この膨張弁で減圧され膨張した低温低圧の気液２相冷媒が流入するようになっている。
【００１３】
この蒸発器１は、多数のチューブ２を並列配置し、このチューブ２内の冷媒通路２ａ、２ｂ（図２参照）を流れる冷媒（流体）とチューブ２の外部を流れる空調用送風空気とを熱交換させる熱交換部３を備えている。なお、図１において、紙面手前側から紙面奥側へ送風空気が流れるようになっており、図２ないし４、においては、矢印Ａにて送風空気の流れ方向を示してある。
【００１４】
上記チューブ２は、図２に示す金属薄板４の積層構造により形成されており、以下この積層構造の概略を説明すると、熱交換部３では、金属薄板４として、例えば、アルミニュウム心材（Ａ３０００番系の材料）の両面にろう材（Ａ４０００番系の材料）をクラッドした両面クラッド材（板厚：０．４〜０．６ｍｍ程度）を用い、この両面クラッド材を図２に示す所定形状に成形して、これを２枚１組として多数組積層した上で、ろう付けにより接合することにより多数のチューブ２を並列に形成する。
【００１５】
従って、各チューブ２は、金属薄板４を２枚１組として最中合わせの状態に接合することにより形成されており、各チューブ２の内部には風上側の冷媒通路２ａと風下側の冷媒通路２ｂが、金属薄板長手方向に沿って平行に形成される。
図２に示す金属薄板４は、チューブ２の大部分を構成する基本の薄板であり、その上下両端部には、上記冷媒通路２ａ相互の間、冷媒通路２ｂ相互の間をそれぞれ連通させる連通穴４５、４１を持った上側タンク部４７、４３、および連通穴４６、４２を持った下側タンク部４８、４４が２個づつ並んで形成されている。これらのタンク部４３、４４、４７、４８はそれぞれ、連通穴４１、４２、４５、４６の縁部から金属薄板４の外方側へ突出する楕円筒状の突出部にて形成されている。
【００１６】
そして、４９は風上側の冷媒通路２ａと風下側の冷媒通路２ｂとを仕切るセンターリブであり、本例では冷媒通路２ａと冷媒通路２ｂとを同一幅寸法となるように仕切っている。
また、図１に示すように、熱交換部３において、隣接するチューブ２の外面側相互の間隙にコルゲートフィン（フィン手段）７を接合して空気側の伝熱面積の増大を図っている。このコルゲートフィン７はＡ３００３のような、ろう材をクラッドしてないアルミニュウムベア材にて波形状に成形されている。
【００１７】
熱交換部３の金属薄板積層方向の一端部（図１の左端部、図２では右端部）に位置する金属薄板からなるサイドプレート９およびこれに接合されるエンドプレート１０、さらに金属薄板積層方向の他端部（図１の右端部、図２では左端部）に位置する金属薄板からなるサイドプレート１１およびこれに接合されるエンドプレート１２も、本例では、上記金属薄板４と同様に両面クラッド材から成形されている。但し、これらの板材９、１０、１１、１２は強度確保のため、上記金属薄板４より厚肉、例えば１．０〜１．６ｍｍ程度の板厚にしてある。
【００１８】
図１左端部のサイドプレート９の上下の端部には、それぞれタンク部９ａ、タンク部９ｂが１つずつ形成されており、この両タンク部９ａ、９ｂはサイドプレート９の幅方向に沿って延びる細長の１つの椀状部から形成されている。つまり、タンク部９ａ、９ｂの幅は、サイドプレート９の幅と同程度に形成されている。このタンク部９ａには連通穴９ｃ（図３参照）が、また、タンク部９ｂには連通穴９ｄ（図３参照）がそれぞれ、図３に示す位置に開口形成されている。
【００１９】
図１右端部のサイドプレート１１の上下の端部には、それぞれタンク部１１ａ、タンク部１１ｂが形成されており、この両タンク部１１ａ、１１ｂはサイドプレート１１の幅方向に沿って延びる細長の１つの椀状部から形成されており、かつ、タンク部１１ａには連通穴１１ｃ（図４参照）が、また、タンク部１１ｂには連通穴１１ｄ（図４参照）がそれぞれ、図４に示す位置に開口形成されている。
【００２０】
エンドプレート１０は、図１、３に示すように、外方側へ突出する、１つの椀状部から形成される張出部１０ｃを上方側に有し、この張出部１０ｃの下方側に、外方側へ突出する複数の張出部１０ａ、および、この複数の張出部１０ａの上端部に連通する張出部１０ｄを有している。下方側の張出部１０ａは、断面矩形状に成形されており、エンドプレート１０の長手方向に沿って並列に成形されている。
【００２１】
張出部１０ｃと張出部１０ｄとの間は、冷媒通路的には分断されており、張出部１０ｃとサイドプレート９のタンク部９ａとの間に形成される空間により、出口側連通部１４（図１、５参照）が形成され、張出部１０ａ、１０ｄとサイドプレート９の平坦面およびタンク部９ｂとの間に形成される空間により、入口側連通部１５（図１、５参照）が形成される。
【００２２】
図３および５に示すように、張出部１０ｃには、タンク部９ａの連通孔９ｃに略対向するように、円形状の連通孔１００ｃが形成されている。また、張出部１０ｄにも、連通孔１００ｃと同じ円形状の連通孔１００ｄが形成されている。
出口側連通部１４は、サイドプレート９のタンク部９ａの連通穴９ｃを介して金属薄板４の上側タンク４７の連通穴４５（ひいては、チューブ２の出口側）と連通し、かつ、張出部１０ｃの連通孔１００ｃを介して配管ジョイント８の冷媒出口パイプ８ｂの一端に連通する。この結果、出口側連通部１４において、チューブ２の出口側と、冷媒出口パイプ８ｂの一端側とが連通される。
【００２３】
また、入口側連通部１５は、上端部において、張出部１０ｄの連通孔１００ｄを介して配管ジョイント８の冷媒入口パイプ８ａの一端に連通し、かつ、下端部において、サイドプレート９のタンク部９ｂの連通穴９ｄを介して金属薄板４の下側タンク４４の連通穴４２（ひいては、チューブ２の入口側）に連通する。この結果、入口側連通部１５において、チューブ２の入口側と、冷媒入口パイプ８ａの一端側とが連通される。
【００２４】
なお、上方側の張出部１０ｃの長さ（図３中上下方向の寸法）は、下方側の張出部１０ａ、１０ｄの長さよりも非常に小さく構成されており、この結果、配管ジョイント８は、冷媒蒸発器１の上端部に配置される。
図５に示すように、張出部１０ｃ、１０ｄには、上記連通孔１００ｃ、１００ｄの縁部から金属薄板積層方向の外方側（図５中左側、エンドプレート１０の外方）へ円筒状に突出する突出部１０１ｃ、１０１ｄが一体に成形されている。この突出部１０１ｃ、１０１ｄの内径Ｄ１、Ｄ２は、配管ジョイント８の冷媒入口パイプ８ａおよび冷媒出口パイプ８ｂの一端部の内径Ｄ３、Ｄ４と同程度（例えば１１．５ｍｍ）である。なお、張出部１０ｃ、１０ｄから突出部１０１ｃ、１０１ｄにかけての曲がり部１０２ｃ、１０２ｄは、なめらかに曲がる形状であり、この曲がり部１０２ｃ、１０２ｄは、直径が例えば２ｍｍの円弧形状に沿った形状に構成されている。
【００２５】
配管ジョイント８は、例えばＡ６０００番系のアルミニュウムベア材からなり、上述した冷媒入口パイプ８ａと冷媒出口パイプ８ｂを一体成形してなる。冷媒入口パイプ８ａおよび冷媒出口パイプ８ｂの一端側端部には、薄肉円筒状に突出する突出部８０ａ、８０ｂが一体に設けられている。この突出部８０ａ、８０ｂの内径Ｄ５、Ｄ６は、上記突出部１０１ｃ、１０１ｄの外径と同程度（例えば１３．１ｍｍ程度）である。
【００２６】
この突出部１０１ｃ、１０１ｄは、後述するろう付け性を良好に保つために、突出高さＨを例えば１．５ｍｍ、肉厚を例えば２．０ｍｍとしてある。なお、突出高さＨはこれに限定されないが、１．５ｍｍ以上とすることが望ましい。そして、冷媒入口パイプ８ａ、および、冷媒出口パイプ８ｂの突出部８０ａ、８０ｂを、突出部１０１ｃ、１０１ｄの外周に嵌合した状態で、接合（ろう付け）してある。このような嵌合組付構造であるため、後述するろう付けの際の位置決めが良好になされる。
【００２７】
配管ジョイント８の冷媒入口パイプ８ａの他端には、図示しない上記膨張弁の出口側冷媒配管が連結され、冷媒出口パイプ８ｂの他端には、蒸発器１で蒸発したガス冷媒を圧縮機（図示せず）へ吸入させる圧縮機吸入配管が連結される。
図１および図４に示すように、エンドプレート１２は、外方側へ突出する複数の張出部１２ａを有している。この張出部１２ａは、断面矩形状に成形されており、エンドプレート１２の長手方向に沿って並列に成形されている。そして、この張出部１２ａとサイドプレート１１の平坦面との間に形成される空間により、冷媒通路１３（図１参照）が形成される。
【００２８】
なお、複数の張出部１０ａ、１２ａの間には帯状に延びる接合部１０ｂ（図３参照）、接合部１２ｂ（図４参照）が形成され、この接合部１０ｂ、１２ｂは、サイドプレート９、１１の平坦面に当接し、サイドプレート９、１１に接合される。これにより、上記入口側連通部１５および冷媒通路１３は複数本に分流されている。
【００２９】
図６は蒸発器１内における冷媒通路の構成を示す概要図である。この図６に示すように、金属薄板４の下側タンク４４の途中および上側タンク４７の途中に、それぞれ仕切り部５１、５２を設けている。一方の仕切り部５１は、金属薄板として、図２に示す下側タンク４４の連通穴４２を閉塞したものを用いることにより形成できる。また、他方の仕切り部５２は、金属薄板として、図２に示す上側タンク４７の連通穴４５を閉塞したものを用いることにより形成できる。
【００３０】
この仕切り部５１、５２の配置により、金属薄板４の下側タンク４４を第１下側タンク部ａと第２下側タンク部ｂとに仕切るとともに、金属薄板４の上側タンク４７を第１上側タンク部ｃと第２上側タンク部ｄとに仕切ることができる。
以上により、蒸発器１内を冷媒が次の経路により流れる。すなわち、冷媒は、冷媒入口パイプ８ａ→入口側連通部１５→下側タンク４４の第１下側タンク部ａ→チューブ２の冷媒通路２ｂ→上側タンク４３→チューブ２の冷媒通路２ｂ→下側タンク４４の第２下側タンク部ｂ→冷媒通路１３→上側タンク４７の第１上側タンク部ｃ→チューブ２の冷媒通路２ａ→下側タンク４８→チューブ２の冷媒通路２ａ→上側タンク４７の第２上側タンク部ｄ→出口側連通部１４→冷媒出口パイプ８ｂの経路で流れる。
【００３１】
このように、冷媒経路を構成することにより、矢印Ａ方向に流れる空気の蒸発器吹出空気温度を熱交換部３の全域にわって均一化できる。
以下に、本実施形態の冷媒蒸発器の製造方法を簡単に説明すると、最初に、金属薄板４、コルゲートフィン７、サイドプレート９、１１、およびエンドプレート１０、１２を積層し、さらに、配管ジョイント８をエンドプレート１０に組付けて、図１、２に示す所定の熱交換器構造に組付ける。次に、図示しないワイヤーにより、上記熱交換器構造の組付体を締めつけて、この組付体の組付姿勢を保持する。
【００３２】
次に、この組付姿勢を保持した状態で、ろう付け炉内に組付体を搬入し、このろう付け炉内にて、組付体をアルミニュウム両面クラッド材のろう材の融点まで加熱して、組付体各部の接合箇所を一体ろう付けする。これにより、蒸発器１全体の組付を完了する。
以下に、上記構成における本実施形態の奏する効果を述べる。
【００３３】
まず、パイプ８ａ、８ｂの一端側がエンドプレート１０内部、つまり、入口側連通部１５、出口側連通部１４内へ突出することがなくなるため、この入口側連通部１５、出口側連通部１４を流れる流体に渦が発生することを抑制でき、流体通過音の発生を抑制できる。
また、上記渦の発生の抑制により、この接合部位における圧力損失を低減できる、といった効果も同時に得られるので、流体流れをスムースにでき、熱交換性能を良好に維持できる。
【００３４】
実際に、本実施形態の冷媒蒸発器（本発明品）、および、本発明者が試作した冷媒蒸発器（比較品）について、周波数と音圧レベルとの分析を行なった結果、図７（ａ）、（ｂ）に示すデータがそれぞれ得られた。
なお、比較品としては、図１５（ａ）に示すような、配管ジョイント８とエンドプレート１０との組付構造を有する冷媒蒸発器を用いた。また、冷媒蒸発器を、周知の冷凍サイクル（圧縮機、凝縮器、受液器、膨張弁、蒸発器からなる）に組み込み、冷媒としてＨＦＣ１３４ａを使用し、圧縮機の回転数を１０００ｒｐｍとし、冷媒蒸発器に、温度が４０℃、相対湿度が５０％の空気を３００ｍ³／ｈで流したときの、冷媒蒸発器近傍の音圧レベル（騒音）を測定した。
【００３５】
すると、比較品では、図７（ｂ）に示すように、周波数が６ｋＨｚにおいて、他の周波数に対してピークを有することが確認され、さらに発明者らの検討により、この６ｋＨｚにおけるピークが冷媒通過音であることが確認された。これに対して、本発明品では、図７（ａ）に示すように、６ｋＨｚにおけるピークが無くなっていることが確認された。よって、この分析結果からも、本発明によれば、冷媒蒸発器の冷媒通過音を低減できることが確認された。
【００３６】
ここで、図１５（ａ）に示す比較品では、配管ジョイント８と、エンドプレート１０の平面部との間の隙間Ｃが非常に微小（例えば、０．６ｍｍ程度）である。よって、この比較品をろう付けにて接合するとき、上記ろう付け炉内のヒータからの輻射熱が、配管ジョイント８のパイプ８ａ、８ｂとエンドプレート１０の貫通孔１００ｄ、１００ｃとの嵌合部位に伝わりにくい。このため、この嵌合部位においてのろう付けが良好に行なわれない、といった恐れがあった。
【００３７】
これに対して、本実施形態では、図５に示すように、突出部８０ａ、８０ｂの高さＨを所定寸法（例えば１．５ｍｍ程度）に設定することにより、隙間Ｃを拡大しているので、上記輻射熱が、パイプ８ａ、８ｂとエンドプレート１０の貫通孔１００ｄ、１００ｃとの嵌合部位に伝わりやすくなり、この嵌合部位におけるろう付けが良好に行なわれる。
【００３８】
また、曲がり部１０２ｃ、１０２ｄは、なめらかに曲がる形状であるため、この部位近傍において渦が発生することは抑制される。
また、上記した蒸発器構成によれば、金属薄板４の積層方向の両端部に位置するコルゲートフィン７の更に外側にも、サイドプレート９、１１とエンドプレート１０、１２から構成される冷媒通路１３、および、連通部１４、１５を構成しているから、この積層方向両端部のコルゲートフィン７の熱は、チューブ２の冷媒通路２ａ、２ｂ内の冷媒、および、冷媒通路１３、および、連通部１４、１５内の冷媒の両方に吸熱されため、両端部のコルゲートフィン７における伝熱性能を向上できる。
【００３９】
また、上記冷媒通路１３および連通部１５を構成するために、最外側のコルゲートフィン７の更に外側にサイドプレート９、１１とエンドプレート１０、１２との張り合わせ構造を配置しているから、この両プレートの張り合わせ構造により蒸発器組付構造の剛性を増大できる。
さらに、エンドプレート１０、１２に、多数の矩形状断面の張出部１０ａ、１２ａを一体成形しているから、単純な平板形状に比して、エンドプレート１０、１２の断面係数（断面２次モーメント）が大幅に増大する。さらに、サイドプレート９、１１とエンドプレート１０、１２を、チューブ２構成用の金属薄板４よりも厚肉にして、断面係数（断面２次モーメント）をより一層、増加させている。
【００４０】
この結果、金属薄板４の積層方向の両端部に位置する、サイドプレート９、１１とエンドプレート１０、１２の張り合わせ構造（冷媒通路１３、および、連通部１４、１５部分）によって、蒸発器組付構造の剛性を大幅に向上できる。
（第２の実施形態）
本実施形態は、図１５（ａ）に示す比較品において、冷媒出口パイプ８ｂの一端側を長く構成することにより、図８（ａ）に示すように、冷媒出口パイプ８ｂの一端側端部を、サイドプレート９のタンク部９ａの連通孔９ｃに近接するようにしたものである。この結果、出口側連通部１４において、パイプ８ｂの一端側と、連通孔９ｃとの間を直接冷媒が流れる。なお、本実施形態は、サイドプレート９の連通孔９ｃと、エンドプレート１０の連通孔１００ｃ（換言すれば、冷媒出口パイプ８ｂの位置）とが略対向して配置される場合に、適用可能である。
【００４１】
ここで、ろう付け前において、パイプ８ｂの一端側端部がタンク部９ａの連通孔９ｃの外周部に当接するように、パイプ８ｂが構成されており、この当接状態でろう付けを行なうことにより、パイプ８ｂの一端側端部と、連通孔９ｃとの間に微小な隙間（例えば０．５ｍｍ程度）が形成された状態で、組付けられる。
これによれば、タンク部９ａの連通孔９ｃからの冷媒は主に、直接パイプ８ｂの一端側端部へ流れ込むので、この出口側連通部１４における冷媒の流れがスムースとなり、渦の発生を抑制でき、冷媒通過音を低減できる。また、連通部１４にパイプ８ｂの一端側を配置させることにより、冷媒通過音を増幅させる共鳴箱としてはたらく空間（サイドプレート９と、エンドプレート１０の張出部１０ａとの間の空間＝連通部１４のうち、パイプ８ｂ以外の部位）の容積を小さくでき、冷媒通過音を低減できる。
【００４２】
また、パイプ８ｂの一端側端部が、図１５（ａ）に示す比較品のように配置される場合は、タンク部９ａの連通孔９ｃ→連通部１４→パイプ８ｂにかけての冷媒通路の断面積が拡大、縮小するため、この拡大、縮小に伴って渦が発生するが、本実施形態によれば、連通孔９ｃからパイプ８ｂにかけての冷媒通路の断面積が、上記比較品に比べてさほど大きく変化しないので、この部位における渦の発生を抑制でき、冷媒通過音の低減、および、圧力損失の低減を図ることができる。
【００４３】
実際に、本実施形態の冷媒蒸発器（本発明品）について、周波数と音圧レベルとの分析を行なった結果、図８（ｂ）に示すデータが得られ、この結果、冷媒通過音に起因する、６ｋＨｚにおけるピークが無くなっていることが確認された。よって、この分析結果からも、本発明によれば、冷媒蒸発器の冷媒通過音を低減できることが確認された。
【００４４】
また、本実施形態では、パイプ８ｂの一端側端部を、直径が例えば０．６ｍｍの円弧形状に沿った形状に丸みをもって構成されている。この結果、タンク部９ａの連通孔９ｃからの冷媒が、パイプ８ｂの一端側端部において渦を発生することを抑制できる。
（第３の実施形態）
図９に示す本実施形態は、上記第１の実施形態において、エンドプレート１０の張出部１０ｃ（図５参照）を廃止したものである。これによれば、上記共鳴箱としてはたらく空間の容積を小さくできるので、上記第１の実施形態よりも一層、冷媒通過音を低減できる。
【００４５】
（第４の実施形態）
本実施形態は、上記第１の実施形態におけるエンドプレート１０の張出部１０ｃ（図３参照）を、図１０（ａ）に示すように、上側タンク部４７に対向する第１張出部１１０ｃと、上側タンク部４３に対向する第２張出部１２０ｃとに分断し、かつ、上記第１の実施形態におけるサイドプレート９のタンク部９ａを、図１０（ｂ）に示すように、上側タンク部４７に対向する第１タンク部９１ａと、上側タンク部４３に対向する第２タンク部９２ａとに分断したものである。
【００４６】
これによれば、サイドプレート９のタンク部９ａの連通孔９ｃと、エンドプレート１０の張出部１０ｃの連通孔１００ｃとが、直線的に連通するように、略対向して配置されるので、これら連通孔９ｃ、１００ｃが屈曲的に連通するように配置される場合に比べて、出口側連通部１４を流れる流体に渦が発生することを抑制でき、流体通過音の発生を抑制できる。
【００４７】
また、上記共鳴箱としてはたらく空間の容積を小さくできるので、より一層、冷媒通過音を低減できる。
なお、第２タンク部９２ａと第２張出部１２０ｃとの間に冷媒は流れないが、この第２タンク部９２ａおよび第２張出部１２０ｃを残しておくことにより、上記第１の実施形態に対して、この部位の剛性を維持できるとともに、ろう付け時における治具形状の変更を招くことがない。
【００４８】
（第５の実施形態）
図１１〜図１３は、上記第１の実施形態において、エンドプレート１０の構造を変形したものである。エンドプレート１０は、図１２、１３に示すように、上方側に、外方へ突出する複数の張出部１０ｅ、および、この張出部１０ｅの下端部に連通する張出部１０ｆを有し、この張出部１０ｆの下方側に、張出部１０ｄおよび複数の張出部１０ａを有している。
【００４９】
上方側の張出部１０ｅ、１０ｆの長さ（図１２中上下方向の寸法）を、上記第１の実施形態における張出部１０ｃの長さ（図３中上下方向の寸法）よりも長めに構成してあり、この結果、配管ジョイント８は、冷媒蒸発器１の上端部よりもやや下方よりに配置される。
そして、張出部１０ｄ、１０ｆには、この張出部１０ｄ、１０ｆの張出面よりも上記積層方向の外方（図１２中左側）へ突出する副張出部１１０ｄ、１１０ｆが一体成形されている。この副張出部１１０ｄ、１１０ｆに、連通孔１００ｄ、１００ｃの縁部から突出する突出部１０１ｄ、１０１ｃが形成されている。
【００５０】
本実施形態によれば、張出部１０ｄ、１０ｆに副張出部１１０ｄ、１１０ｆを形成した分だけ、冷媒出口パイプ８ａの一端部近傍および冷媒入口パイプ８ｂの一端部近傍、つまり、冷媒の流れ方向が略垂直的に変わる部位における冷媒通路を拡大できる。よって、上記両パイプ８ａ、８ｂの一端部近傍における圧力損失を低減でき、熱交換部３に係わる冷媒の流出や流入がスムースに行なわれるため、熱交換性能を向上できる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、出口側連通部１４において冷媒が屈曲的に流れるが、図１３（ｂ）に示すように、突出部１０１ｄの曲がり部１０２ｃに沿って冷媒がスムースに流れるため、冷媒通過音および圧力損失を低減できる。
（第６の実施形態）
本実施形態では、図１４に示すように、出口側に関してのみ本発明を適用し、入口側は従来と同様の構造としている。すなわち、上記第１の実施形態（図５参照）において、入口側の連通孔１００ｄの内側に、冷媒入口パイプ８ａの一端が嵌合したものである。ここで、冷媒蒸発器１において、出口側を流れる気液二相冷媒は、入口側を流れる気液二相冷媒よりも乾き度が大きいため、出口側の方が冷媒の流速が速く（例えば２倍程度速く）、冷媒通過音も大きくなる。これに対して、本実施形態によれば、冷媒の出口側における冷媒通過音を効果的に低減できる。
【００５２】
（他の実施形態）
まず、上記第３、第４、第５の実施形態においても、上記第６の実施形態のように、出口側に関してのみ本発明を適用してもよい。
また、上記第２の実施形態において、パイプ８ｂの一端側端部が、タンク部９ａの連通孔９ｃの外周部に当接した状態で接合されるようにしてもよい。これによれば、タンク部９ａの連通孔９ｃからの冷媒が全て、直接パイプ８ｂの一端側端部へ流れ込むので、この出口側連通部１４における冷媒の流れがよりスムースとなり、渦の発生を抑制できる。よって、冷媒通過音および圧力損失をより低減できる。
【００５３】
また、本発明は上記した冷媒蒸発器１に限定されることはなく、冷媒を凝縮する凝縮器に本発明を適用してもよい。これにより、凝縮器における冷媒の入口側や出口側の圧力損失を低減でき、凝縮器による凝縮能力を向上できる。
この場合、凝縮器の入口側に乾き度の大きい気液二相冷媒が流れ、出口側に乾き度の小さい気液二相冷媒が流れるため、入口側のみに本発明を適用してもよい。
【００５４】
さらに、本発明は、冷媒蒸発器１や凝縮器に限定されることなく、他の種々の流体の熱交換を行う熱交換器一般に広く適用できる。
また、本発明の要部はエンドプレート４２の張出部４２ａ、４２ｂ近傍の構成にあるから、熱交換部３におけるチューブ構成等は種々変更してもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態および従来技術に係わる蒸発器の正面図である。
【図２】図１の蒸発器に用いられるチューブ用の金属薄板の正面図である。
【図３】図１の蒸発器の左側面図である。
【図４】図１の蒸発器の右側面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】第１の実施形態に係わる蒸発器の冷媒通路構成を示す概略斜視図である。
【図７】（ａ）は、第１の実施形態の蒸発器に係わる周波数と音圧レベルとの関係を示すグラフ、（ｂ）は、比較品に係わる周波数と音圧レベルとの関係を示すグラフである。
【図８】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係わる蒸発器の要部断面図、（ｂ）は第２の実施形態の蒸発器に係わる周波数と音圧レベルとの関係を示すグラフである。
【図９】本発明の第３の実施形態に係わる蒸発器の要部断面図である。
【図１０】（ａ）は本発明の第４の実施形態に係わる蒸発器の要部左側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係わる蒸発器の正面図である。
【図１２】図１１の蒸発器に用いられるエンドプレートの正面図である。
【図１３】（ａ）は第５の実施形態における蒸発器の要部断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図１４】第１の実施形態に係わる図５に対応する図である。
【図１５】（ａ）は本発明者らが試作した蒸発器（比較品）の要部断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【符号の説明】
２…チューブ、３…熱交換部、４…金属薄板、９、１１…サイドプレート、１０、１２…エンドプレート、８ａ…流体入口パイプ、８ｂ…流体出口パイプ、１５…入口側連通部、１４…出口側連通部、１００ｄ、１００ｃ…連通孔、１０１ｄ、１０１ｃ…突出部。

Claims

チューブ（２）を金属薄板（４）の積層構造により多数個並列配置してなり、前記チューブ（２）内を流れる内部流体と前記チューブ（２）外を流れる外部流体とを熱交換させる熱交換部（３）を有し、
前記金属薄板（４）の積層方向の端部に位置するサイドプレート（９、１１）に配置されるエンドプレート（１０、１２）に、外部流体回路との接続用流体入口パイプ（８ａ）、流体出口パイプ（８ｂ）を設け、
前記サイドプレート（９、１１）と、前記エンドプレート（１０、１２）との間に、前記チューブ（２）の入口側、出口側と、前記流体入口パイプ（８ａ）、前記流体出口パイプ（８ｂ）とを連通させる入口側連通部（１５）、出口側連通部（１４）を備え、
前記サイドプレート（９、１１）は、前記入口側連通部（１５）、前記出口側連通部（１４）に対応して、第１入口側連通孔（９ｄ）、第１出口側連通孔（９ｃ）を備え、
前記エンドプレート（１０、１２）は、前記入口側連通部（１５）、前記出口側連通部（１４）に対応して、第２入口側連通孔（１００ｄ）、第２出口側連通孔（１００ｃ）を備え、
前記第２入口側連通孔（１００ｄ）と第２出口側連通孔（１００ｃ）のぞれぞれに、その縁部から前記エンドプレート（１０、１２）の外方へ筒状に突出する突出部（１０１ｄ、１０１ｃ）を形成し、
前記エンドプレート（１０、１２）の突出部（１０１ｄ、１０１ｃ）の外周に、前記流体入口パイプ（８ａ）および前記流体出口パイプ（８ｂ）の一端側をそれぞれ嵌合した状態で接合した積層型熱交換器であって、
前記流体入口パイプ（８ａ）および前記流体出口パイプ（８ｂ）は、１つの配管ジョイント（８）に形成され、この配管ジョイント（８）の前記冷媒入口パイプ（８ａ）および冷媒出口パイプ（８ｂ）の一端側端部から筒状の突出部（８０ａ、８０ｂ）がそれぞれ突出しており、
前記エンドプレート（１０、１２）の前記突出部（１０１ｄ、１０１ｃ）の外周に前記配管ジョイント（８）の前記突出部（８０ａ、８０ｂ）がそれぞれ嵌合し、前記配管ジョイント（８）の前記突出部（８０ａ、８０ｂ）の先端が前記エンドプレート（１０、１２）の前記突出部（１０１ｄ、１０１ｃ）の外周周囲の前記エンドプレート（１０、１２）にそれぞれ当接しており、
前記エンドプレート（１０、１２）の前記突出部（１０１ｄ、１０１ｃ）の内径（Ｄ１、Ｄ２）は、配管ジョイント（８）の冷媒入口パイプ（８ａ）および冷媒出口パイプ（８ｂ）の一端部の内径（Ｄ３、Ｄ４）とそれぞれ同程度となっており、
前記配管ジョイント（８）は、前記エンドプレート（１０、１２）にろう付けされていることを特徴とする積層型熱交換器。
前記第１入口側連通孔（９ｄ）、前記第１出口側連通孔（９ｃ）と、前記第２入口側連通孔（１００ｄ）、前記第２出口側連通孔（１００ｃ）とが、それぞれ、直線的に連通するように、略対向して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型熱交換器。