JP4663272B2

JP4663272B2 - 熱交換器およびエバポレータ

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Publication number: JP4663272B2
Application number: JP2004230033A
Authority: JP
Inventors: 康太有野
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Showa Denko KK
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2024-08-06
Also published as: JP2005090948A

Description

この発明は、熱交換器、たとえばカーエアコンに用いられるエバポレータやコンデンサに関する。

この明細書および特許請求の範囲において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

従来、カーエアコン用エバポレータとして、１対の皿状プレートを対向させて周縁部どうしをろう付してなる複数の偏平中空体が並列状に配置され、隣接する偏平中空体間にルーバ付きコルゲートフィンが配置されて偏平中空体にろう付された、所謂積層型エバポレータが広く用いられていた。ところが、近年、エバポレータのさらなる小型軽量化および高性能化が要求されるようになってきた。

そして、このような要求を満たすエバポレータとして、本出願人は、先に、間隔をおいて配置された複数の熱交換管からなる熱交換管群が通風方向に並んで複数列配置されることにより構成された熱交換コア部と、熱交換管の一端側における通風方向下流側に配置され、かつ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒入口ヘッダ部と、熱交換管の一端側において冷媒入口ヘッダ部の通風方向上流側に配置され、かつ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒出口ヘッダ部と、熱交換管の他端側に配置され、かつ冷媒入口ヘッダ部に接続されている熱交換管が接続された冷媒流入側ヘッダ部と、熱交換管の他端側において冷媒流入側ヘッダ部の通風方向上流側に配置され、かつ冷媒出口ヘッダ部に接続されている熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒流出側ヘッダ部とを備えており、各熱交換管の両端部が両ヘッダ部に形成された管挿通穴に挿入された状態でヘッダ部に接続されているエバポレータを提案した（特許文献１参照）。このエバポレータにおいては、第１のタンク内を仕切壁により区画することによって冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが設けられ、第２のタンク内を仕切壁により区画することによって冷媒流入側ヘッダ部と冷媒流出側ヘッダ部とが設けられるとともに、第２のタンクの仕切壁に貫通穴を形成することにより、冷媒流入側ヘッダ部と冷媒流出側ヘッダ部とが連通させられている。このエバポレータは、各構成部材を組み合わせて仮止めし、すべての構成部材を一括してろう付することにより製造される。

しかしながら、特許文献１記載のエバポレータにおいては、製造の際にヘッダ部内への熱交換管の突出長さを一定にすることが困難であるという問題がある。
特開２００３−７５０２４号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、組み立ての際に熱交換管のヘッダ部内への突出長さを簡単に一定にすることができる熱交換器およびエバポレータを提供することにある。

本発明は、上記課題を達成するために以下の態様よりなる。

1)互いに間隔をおいて配置された２つのヘッダ部と、両ヘッダ部間に並列状に配置された複数の熱交換管とを備えており、各熱交換管の両端部が両ヘッダ部に形成された管挿通穴に挿入された状態でヘッダ部に接続されている熱交換器であって、
一方のヘッダ部に、当該ヘッダ部内を熱交換管の長さ方向に区画する分流用抵抗板が設けられ、分流用抵抗板に冷媒通過穴が形成され、分流用抵抗板が設けられたヘッダ部における分流用抵抗板よりも熱交換管側の部分に内方に突出した管受け突起が設けられ、熱交換管の端部が管受け突起に当接している熱交換器。

2)熱交換管から冷媒が流入する側のヘッダ部に分流用抵抗板および管受け突起が設けられている上記1)記載の熱交換器。

3)他方のヘッダ部に、内方に突出した第２の管受け突起が設けられ、熱交換管の他端部が管受け突起に当接している上記1)または2)記載の熱交換器。

4)間隔をおいて配置された複数の熱交換管からなる熱交換管群が通風方向に並んで複数列配置されることにより構成された熱交換コア部と、熱交換管の一端側における通風方向下流側に配置され、かつ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒入口ヘッダ部と、熱交換管の一端側において冷媒入口ヘッダ部の通風方向上流側に配置され、かつ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒出口ヘッダ部と、熱交換管の他端側に配置され、かつ冷媒入口ヘッダ部に接続されている熱交換管が接続された冷媒流入側ヘッダ部と、熱交換管の他端側において冷媒流入側ヘッダ部の通風方向上流側に配置され、かつ冷媒出口ヘッダ部に接続されている熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒流出側ヘッダ部とを備えており、冷媒流入側ヘッダ部と冷媒流出側ヘッダ部とが連通させられ、各熱交換管の両端部が各ヘッダ部に形成された管挿通穴に挿入された状態でヘッダ部に接続されているエバポレータにおいて、冷媒出口ヘッダ部に、冷媒出口ヘッダ部内を熱交換管の長さ方向に区画する分流用抵抗板が設けられ、分流用抵抗板に冷媒通過穴が形成され、冷媒出口ヘッダ部における分流用抵抗板よりも熱交換管側の部分に内方に突出した管受け突起が設けられ、冷媒出口ヘッダ部および冷媒流出側ヘッダ部に接続された熱交換管の冷媒出口ヘッダ部側の端部が管受け突起に当接しているエバポレータ。

5)冷媒入口ヘッダ部、冷媒流入側ヘッダ部および冷媒流出側ヘッダ部に、それぞれ内方に突出した管受け突起が設けられ、熱交換管の端部がそれぞれ管受け突起に当接している上記4)記載のエバポレータ。

6)冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが、第１のタンク内を仕切壁によって区画することにより設けられている上記4)または5)記載のエバポレータ。

7)冷媒流入側ヘッダ部と冷媒流出側ヘッダ部とが、第２のタンク内を、冷媒通過穴を有する仕切壁によって区画することにより設けられている上記4)〜6)のうちのいずれかに記載のエバポレータ。

8)第１のタンクが、管挿通穴を有しかつ熱交換管が接続された第１部材と、第１部材における熱交換管とは反対側の部分にろう付された第２部材とよりなり、第１タンクの第２部材に分流用抵抗板および管受け突起が設けられている上記6)または7)記載のエバポレータ。

上記1)〜3)の熱交換器によれば、熱交換管の端部が、ヘッダ部に内方突出状に設けられた管受け突起に当接しているので、熱交換管のヘッダ部内への突出長さを簡単に一定長さとすることができる。したがって、上記突出長さが短くなって冷媒通路にろう材が詰まり、これにより圧力損失が増大することが防止される。また、逆に上記突出長さが長くなってすべての熱交換管への冷媒の分流が不均一になることおよび圧力損失の増大が防止される。その結果、熱交換性能の低下を防止することが可能になる。

上記5)〜8)のエバポレータによれば、熱交換管の端部が、ヘッダ部に内方突出状に設けられた管受け突起に当接しているので、熱交換管のヘッダ部内への突出長さを簡単に一定長さとすることができる。したがって、上記突出長さが短くなって冷媒通路にろう材が詰まり、これにより圧力損失が増大することが防止される。また、逆に上記突出長さが長くなってすべての熱交換管への冷媒の分流が不均一になることおよび圧力損失の増大が防止される。その結果、熱交換性能の低下を防止することが可能になる。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、図１の上下、左右をそれぞれ上下、左右といい、熱交換管群の隣接する熱交換管どうしの間の通風間隙を流れる空気の下流側（図１に矢印Ｘで示す方向、図２の右側）を前、これと反対側を後というものとする。

図１はこの発明によるエバポレータの全体構成を示し、図２〜図５は要部の構成を示し、図６はこの発明によるエバポレータにおける冷媒の流れ方を示す。

図１において、エバポレータ(1)は、上下方向に間隔をおいて配置されたアルミニウム製冷媒入出側タンク(2)（第１のタンク）およびアルミニウム製冷媒ターン側タンク(3)（第２のタンク）と、両タンク(2)(3)間に設けられた熱交換コア部(4)とを備えている。

冷媒入出側タンク(2)は、前側（通風方向下流側）に位置する冷媒入口ヘッダ部(5)と後側（通風方向上流側）に位置する冷媒出口ヘッダ部(6)とを備えている。冷媒ターン側タンク(3)は、前側に位置する冷媒流入側ヘッダ部(7)と後側に位置する冷媒流出側ヘッダ部(8)とを備えている。

熱交換コア部(4)は、左右方向に間隔をおいて並列状に配置された複数のアルミニウム製熱交換管(9)からなる熱交換管群(11)が、前後方向に並んで複数列、ここでは２列配置されることにより構成されている。各熱交換管群(11)の隣接する熱交換管(9)どうしの間の通風間隙、および各熱交換管群(11)の左右両端の熱交換管(9)の外側にはそれぞれアルミニウム製ルーバ付きコルゲートフィン(12)が配置されて熱交換管(9)にろう付されている。左右両端のコルゲートフィン(12)の外側にはそれぞれアルミニウム製サイドプレート(13)が配置されてコルゲートフィン(12)にろう付されている。そして、前側熱交換管群(11)の熱交換管(9)の上下両端は冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒流入側ヘッダ部(7)に接続され、後側熱交換管群(11)の熱交換管(9)の上下両端部は冷媒出口ヘッダ部(6)および冷媒流出側ヘッダ部(8)に接続されている。

図２および図３に示すように、冷媒入出側タンク(2)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートから形成されかつ熱交換管(9)が接続されたプレート状の第１部材(14)と、アルミニウム押出形材から形成されたベア材よりなりかつ第１部材(14)の上側を覆う第２部材(15)と、左右両端開口を閉鎖するアルミニウム製キャップ(16)(17)とよりなる。

第１部材(14)は、その前後両側部分に、それぞれ中央部が下方に突出した曲率の小さい横断面円弧状の湾曲部(18)を有している。各湾曲部(18)に、前後方向に長い複数の管挿通穴(19)が、左右方向に間隔をおいて形成されている。前後両湾曲部(18)の管挿通穴(19)は、それぞれ左右方向に関して同一位置にある。前側湾曲部(18)の前縁および後側湾曲部(18)の後縁に、それぞれ立ち上がり壁(18a)が全長にわたって一体に形成されている。また、第１部材(14)の両湾曲部(18)間の平坦部(21)に、複数の貫通穴(22)が左右方向に間隔をおいて形成されている。

第２部材(15)は下方に開口した横断面略ｍ字状であり、左右方向に伸びる前後両壁(23)と、前後両壁(23)間の中央部に設けられかつ左右方向に伸びるとともに冷媒入出側タンク(2)内を前後２つの空間に仕切る仕切壁(24)と、前後両壁(23)および仕切壁(24)の上端どうしをそれぞれ一体に連結する上方に突出した２つの略円弧状連結壁(25)とを備えている。第２部材(15)の両側縁部、すなわち前後両壁(23)の下縁部に、それぞれヘッダ部(5)(6)内方に突出しかつ第１部材(14)側（下側）に突出した管受け突起(26)が全長にわたって一体に形成されている。後側の管受け突起(26)の前面上部と、仕切壁(24)の下端部とは、分流用抵抗板(27)により全長にわたって一体に連結されている。なお、分流用抵抗板(27)は管受け突起(26)および仕切壁(24)と別体のものが管受け突起(26)および仕切壁(24)に固着されていてもよい。分流用抵抗板(27)の後側部分における左右両端部を除いた部分には、左右方向に長い複数の冷媒通過穴(28A)(28B)が左右方向に間隔をおいて貫通状に形成されている。左右方向の中央部の冷媒通過穴(28A)の長さは、後側熱交換管群(11)の隣接する熱交換管(9)どうしの間隔よりも短くなっており、後側熱交換管群(11)の左右方向の中央部の隣接する２本の熱交換管(9)間に形成されている。また、他の冷媒通過穴(28B)の長さは中央部の冷媒通過穴(28A)の長さよりも長くなっている。仕切壁(24)の下端は前後両壁(23)の下端よりも下方に突出しており、その下縁に、下方に突出しかつ第１部材(14)の貫通穴(22)に嵌め入れられる複数の突起(24a)が左右方向に間隔をおいて一体に形成されている。突起(24a)は、仕切壁(24)の所定部分を切除することにより形成されている。

第２部材(15)は、前後両壁(23)、仕切壁(24)、連結壁(25)、管受け突起(26)および分流用抵抗板(27)を一体に押出成形した後、プレス加工を施すことにより分流用抵抗板(27)に冷媒通過穴(28A)(28B)を形成し、さらに仕切壁(24)を切除して突起(24a)を形成することにより製造される。

各キャップ(16)(17)はベア材からプレス、鍛造または切削などにより形成されたものであり、左右方向内面に第１および第２部材(14)(15)の左右両端部が嵌め入れられる凹所が形成されている。右側キャップ(17)には、冷媒入口ヘッダ部(5)内に通じる冷媒入口(17a)と、冷媒出口ヘッダ部(6)内における分流用抵抗板(27)よりも上方の部分に通じる冷媒出口(17b)が形成されている。また、右側キャップ(17)に、冷媒入口(17a)に通じる冷媒流入口(29a)および冷媒出口(17b)に通じる冷媒流出口(29b)を有するアルミニウム製冷媒入出部材(29)がろう付されている。

そして、両部材(14)(15)が、第２部材(15)の突起(24a)が第１部材(14)の貫通穴(22)に挿通されてかしめられることにより、第１部材(14)の前後の立ち上がり壁(18a)の上端面が第２部材(15)の前後両壁(23)の下端面に当接するとともに、両立ち上がり壁(18a)の前後方向内面が管受け突起(26)の前後方向外面に接触した状態で、第１部材(14)のろう材層を利用して相互にろう付され、さらに両キャップ(16)(17)がシート状ろう材を用いて第１および第２部材(14)(15)にろう付されることにより冷媒入出側タンク(2)が形成されており、第２部材(15)の仕切壁(24)よりも前側が冷媒入口ヘッダ部(5)、同じく仕切壁(24)よりも後側が冷媒出口ヘッダ部(6)となっている。また、冷媒出口ヘッダ部(6)は分流用抵抗板(27)により上下両空間(6a)(6b)に区画されており、これらの空間(6a)(6b)は冷媒通過穴(28A)(28B)により連通させられている。下空間(6b)が、後側熱交換管群(11)の熱交換管(9)が臨む第１の空間であり、上空間(6a)が、冷媒が流出する第２の空間である。右側キャップ(17)の冷媒出口(17b)は冷媒出口ヘッダ部(6)の上部空間(6a)内に通じている。

ここで、図４に示すように、横断面における第１部材(14)の前後両側縁部、すなわち両立ち上がり壁(18a)の上縁部と、第２部材(15)の前後両側縁部、すなわち前後両壁(23)の下縁部および管受け突起(26)とのろう付長さは、図４に鎖線Ａで囲んだように、立ち上がり壁(18a)および前後両壁(23)の肉厚と、立ち上がり壁(18a)の後面と管受け突起(26)との接触部分の長さとを合わせたものであり、このろう付長さは、第１部材(14)の立ち上がり壁(18a)と第２部材(15)の前後両壁(23)のうち薄肉のものの肉厚の１．２倍以上であることが好ましく、２倍以上であることが望ましい。この場合、第１部材(14)と第２部材(15)とのろう付強度が増大し、ろう付部の破損やろう付部からの漏れの発生を防止することができる。なお、ここでは、第１部材(14)の両立ち上がり壁(18a)と、第２部材(15)の前後両壁(23)の肉厚は等しくなっている。

図２および図５に示すように、冷媒ターン側タンク(3)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートから形成されかつ熱交換管(9)が接続されたプレート状の第１部材(31)と、アルミニウム押出形材から形成されたベア材よりなりかつ第１部材(31)の下側を覆う第２部材(32)と、左右両端開口を閉鎖するアルミニウム製キャップ(33)とよりなる。

冷媒ターン側タンク(3)の頂面(3a)は、前後方向の中央部が最高位部(34)となるとともに、最高位部(34)から前後両側に向かって徐々に低くなるように全体に横断面円弧状に形成されている。冷媒ターン側タンク(3)の前後両側部分に、頂面(3a)における最高位部(34)の前後両側から前後両側面(3b)まで伸びる溝(35)が、左右方向に間隔をおいて複数形成されている。

第１部材(31)は、前後方向の中央部が上方に突出した横断面円弧状であり、その前後両側縁に垂下壁(31a)が全長にわたって一体に形成されている。そして、第１部材(31)の上面が冷媒ターン側タンク(3)の頂面(3a)となり、垂下壁(31a)の外面が冷媒ターン側タンク(3)の前後両側面(3b)となっている。第１部材(31)の前後両側において、前後方向中央の最高位部(34)から垂下壁(31a)の下端にかけて溝(35)が形成されている。第１部材(31)の前後中央の最高位部(34)を除いた前後両側部分における隣接する溝(35)どうしの間に、それぞれ前後方向に長い管挿通穴(36)が形成されている。前後の管挿通穴(36)は左右方向に関して同一位置にある。第１部材(31)の前後方向中央の最高位部(34)に、複数の貫通穴(37)が左右方向に間隔をおいて形成されている。第１部材(31)は、アルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことによって、垂下壁(31a)、溝(35)、管挿通穴(36)および貫通穴(37)を同時に形成することによりつくられる。

第２部材(32)は上方に開口した横断面略ｗ字状であり、前後方向外側に向かって上方に湾曲した左右方向に伸びる前後両壁(38)と、前後両壁(38)間の中央部に設けられかつ左右方向に伸びるとともに冷媒ターン側タンク(3)内を前後２つの空間に仕切る垂直状の仕切壁(39)と、前後両壁(38)および仕切壁(39)の下端どうしをそれぞれ一体に連結する２つの連結壁(41)とを備えている。第２部材(32)の前後両側縁部、すなわち前後両壁(38)の上縁部に、それぞれヘッダ部(7)(8)内方に突出しかつ第１部材(31)側（上側）に突出した管受け突起(42)が全長にわたって一体に形成されている。仕切壁(39)の上端は管受け突起(42)上端よりも上方に突出しており、その上縁に、上方に突出しかつ第１部材(31)の貫通穴(37)に嵌め入れられる複数の突起(39a)が左右方向に間隔をおいて一体に形成されている。また、仕切壁(39)における隣り合う突起(39a)間には、それぞれその上縁から冷媒通過用切り欠き(39b)が形成されている。突起(39a)および切り欠き(39b)は、仕切壁(39)の所定部分を切除することにより形成されている。

第２部材(32)は、前後両壁(38)、仕切壁(39)、連結壁(41)および管受け突起(42)を一体に押出成形した後、仕切壁(39)を切除して突起(39a)および切り欠き(39b)を形成することにより製造される。

各キャップ(33)はベア材からプレス、鍛造または切削などにより形成されたものであり、左右方向内面に第１および第２部材(31)(32)の左右両端部が嵌め入れられる凹所を有している。

そして、両部材(31)(32)が、第２部材(32)の突起(39a)が貫通穴(37)に挿通されてかしめられることにより、第１部材(31)の前後の垂下壁(31a)の下端面が第２部材(32)の前後両壁(38)の上端面に当接するとともに、両垂下壁(31a)の前後方向内面が管受け突起(42)の前後方向外面に接触した状態で、第１部材(31)のろう材層を利用して相互にろう付され、さらに両キャップ(33)がシート状ろう材を用いて第１および第２部材(31)(32)にろう付されることにより冷媒ターン側タンク(3)が形成されており、第２部材(32)の仕切壁(39)よりも前側が冷媒流入側ヘッダ部(7)、同じく仕切壁(39)よりも後側が冷媒流出側ヘッダ部(8)となっている。第２部材(32)の仕切壁(39)の切り欠き(39b)の上端開口は第１部材(31)によって閉じられ、これにより冷媒通過穴(43)が形成されている。なお、冷媒通過穴(43)としては、仕切壁(39)に形成した切り欠き(39b)の上端開口を第１部材(31)によって閉じたものに代えて、仕切壁(39)に形成した貫通穴からなるものとすることができる。

ここで、横断面における第１部材(31)の前後両側縁部、すなわち両垂下壁(31a)の下縁部と、第２部材(32)の前後両側縁部、すなわち前後両壁(38)の上縁部および管受け突起(42)との接合長さは、冷媒入出側タンク(2)の場合と同様に、第１部材(31)の垂下壁(31a)と第２部材(31)の前後両壁(38)のうち薄肉のもの、ここでは垂下壁(31a)の肉厚の１．２倍以上であることが好ましく、２倍以上であることが望ましい。この場合、第１部材(31)と第２部材(32)とのろう付強度が増大し、ろう付部の破損やろう付部からの漏れの発生を防止することができる。

前後の熱交換管群(11)を構成する熱交換管(9)はアルミニウム押出形材で形成されたベア材からなり、前後方向に幅広の偏平状で、その内部に長さ方向に伸びる複数の冷媒通路が並列状に形成されている。また、熱交換管(9)の前後両端壁は外方に突出した円弧状となっている。前側の熱交換管群(11)の熱交換管(9)と、後側の熱交換管群(11)の熱交換管(9)とは、左右方向の同一位置に来るように配置されており、熱交換管(9)の上端部は冷媒入出側タンク(2)の第１部材(14)の管挿通穴(19)に挿通されるとともにその上端面が管受け突起(26)に当接した状態で、第１部材(14)のろう材層を利用して第１部材(14)にろう付され、同じく下端部は冷媒ターン側タンク(3)の第１部材(31)の管挿通穴(36)に挿通されるとともにその下端面が管受け突起(42)に当接した状態で、第１部材(31)のろう材層を利用して第１部材(31)にろう付されている。そして、前側熱交換管群(11)の熱交換管(9)が冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒流入側ヘッダ部(7)に連通し、後側熱交換管群(11)の熱交換管(9)が冷媒出口ヘッダ部(6)および冷媒流出側ヘッダ部(8)に連通している。

ここで、熱交換管(9)の上端部における冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)内への突出長さ、ならびに同じく下端部における冷媒流入側ヘッダ部(7)および冷媒流出側ヘッダ部(8)内への突出長さは、最小部分、すなわち上端部にあっては前後両側縁部、下端部にあっては前後方向外側縁部において、それぞれ１ｍｍ以上であることが好ましい。この場合、熱交換管(9)を第１部材(14)(31)にろう付する際に、熱交換管(9)の冷媒通路内にろう材が詰まることが防止され、その結果圧力損失の増大が防止されて冷却性能の低下を防止することが可能になる。また、熱交換管(9)の上端面と、冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)の内周面における熱交換管(9)上端面から最も離れた部分、すなわち連結壁(25)の上端部の内面との直線距離、ならびに熱交換管(9)の下端面と、冷媒流入側ヘッダ部(7)および冷媒流出側ヘッダ部(8)の内周面における熱交換管(9)下端面から最も離れた部分、すなわち連結壁(41)の平坦部の上面との直線距離は、それぞれ３ｍｍ以上であることが好ましい。この場合、すべての熱交換管(9)への冷媒の分流が不均一になることおよび圧力損失の増大が防止され、その結果冷却性能の低下を防止することが可能になる。

また、熱交換管(9)の左右方向の厚みである管高さは０．７５〜１．５ｍｍ、前後方向の幅である管幅は１２〜１８ｍｍ、周壁の肉厚は０．１７５〜０．２７５ｍｍ、冷媒通路どうしを仕切る仕切壁の厚さは０．１７５〜０．２７５ｍｍ、仕切壁のピッチは０．５〜３．０ｍｍ、前後両端壁の外面の曲率半径は０．３５〜０．７５ｍｍであることが好ましい。

なお、熱交換管(9)としては、アルミニウム押出形材製のものに代えて、アルミニウム製電縫管の内部にインナーフィンを挿入することにより複数の冷媒通路を形成したものを用いてもよい。また、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートに圧延加工を施すことにより形成され、かつ連結部を介して連なった２つの平坦壁形成部と、各平坦壁形成部における連結部とは反対側の側縁より***状に一体成形された側壁形成部と、平坦壁形成部の幅方向に所定間隔をおいて両平坦壁形成部よりそれぞれ***状に一体成形された複数の仕切壁形成部とを備えた板を、連結部においてヘアピン状に曲げて側壁形成部どうしを突き合わせて相互にろう付し、仕切壁形成部により仕切壁を形成したものを用いてもよい。この場合、コルゲートフィンはベア材からなるものを用いる。

コルゲートフィン(12)は両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートを用いて波状に形成されたものであり、その波頭部と波底部を連結する連結部に、前後方向に並列状に複数のルーバが形成されている。コルゲートフィン(12)は前後両熱交換管群(11)に共有されており、その前後方向の幅は前側熱交換管群(11)の熱交換管(9)の前側縁と後側熱交換管群(11)の熱交換管(9)の後側縁との間隔をほぼ等しくなっている。ここで、コルゲートフィン(12)のフィン高さである波頭部と波底部との直線距離は７．０ｍｍ〜１０．０ｍｍ、同じくフィンピッチである連結部のピッチは１．３〜１．８ｍｍであることが好ましい。なお、１つのコルゲートフィンが前後両熱交換管群(11)に共有される代わりに、両熱交換管群(11)の隣り合う熱交換管(9)どうしの間にそれぞれコルゲートフィンが配置されていてもよい。

エバポレータ(1)は、各構成部材を組み合わせて仮止めし、すべての構成部材を一括してろう付することにより製造される。

エバポレータ(1)は、圧縮機およびコンデンサとともに冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして車両、たとえば自動車に搭載される。

上述したエバポレータ(1)において、図６に示すように、圧縮機、凝縮器および減圧手段を通過した気液混相の２層冷媒が冷媒入出部材(29)の冷媒流入口(29a)および右側キャップ(17)の冷媒入口(17a)を通って冷媒入出側タンク(2)の冷媒入口ヘッダ部(5)内に入り、分流して前側熱交換管群(11)のすべての熱交換管(9)の冷媒通路内に流入する。

すべての熱交換管(9)の冷媒通路内に流入した冷媒は、冷媒通路内を下方に流れて冷媒ターン側タンク(3)の冷媒流入側ヘッダ部(7)内に入る。冷媒流入側ヘッダ部(7)内に入った冷媒は、仕切壁(39)の冷媒通過穴(43)を通って冷媒流出側ヘッダ部(8)内に入る。

冷媒流出側ヘッダ部(8)内に入った冷媒は、分流して後側熱交換管群(11)のすべての熱交換管(9)の冷媒通路内に流入し、流れ方向を変えて冷媒通路内を上方に流れて冷媒入出側タンク(2)の冷媒出口ヘッダ部(6)の下部空間(6b)内に入る。ここで、分流用抵抗板(27)によって冷媒の流れに抵抗が付与されるので、冷媒流出側ヘッダ部(8)から後側熱交換管群(11)のすべての熱交換管(9)への分流が均一化されるとともに、冷媒入口ヘッダ部(5)から前側熱交換管群(11)のすべての熱交換管(9)への分流も一層均一化される。その結果、両熱交換管群(11)のすべての熱交換管(9)の冷媒流通量が均一化される。

ついで、冷媒は分流用抵抗板(27)の冷媒通過穴(28A)(28B)を通って冷媒出口ヘッダ部(6)の上部空間(6a)内に入り、キャップ(17)の冷媒出口(17b)および冷媒入出部材(29)の冷媒流出口(29b)を通って流出する。そして、冷媒が前側熱交換管群(11)の熱交換管(9)の冷媒通路、および後側熱交換管群(11)の熱交換管(9)の冷媒通路を流れる間に、通風間隙を図１に矢印Ｘで示す方向に流れる空気と熱交換をし、気相となって流出する。

このとき、コルゲートフィン(12)の表面に凝縮水が発生し、この凝縮水が冷媒ターン側タンク(3)の頂面(3a)に流下する。冷媒ターン側タンク(3)の頂面(3a)に流下した凝縮水は、キャピラリ効果により溝(35)内に入り、溝(35)内を流れて前後方向外側の端部から冷媒ターン側タンク(3)の下方へ落下する。こうして、冷媒ターン側タンク(3)の頂面(3a)とコルゲートフィン(12)の下端との間に多くの凝縮水が溜まることに起因する凝縮水の氷結が防止され、その結果エバポレータ(1)の性能低下が防止される。

図７はこの発明の第２の実施形態を示す。

図７に示す第２の実施形態の場合、冷媒入出側タンク(2)の第１部材(14)の立ち上がり壁(18a)の上端面と第２部材(15)の前後両壁(23)の下端面との当接部よりも若干上方の高さ位置において、第２部材(15)の前後両壁(23)内面に、それぞれヘッダ部(5)(6)内方に突出した管受け突起(50)が一体に形成されており、熱交換管(9)の上端面が管受け突起(50)に当接させられている。また、冷媒出口ヘッダ部(6)の分流用抵抗板(27)は、管受け突起(50)の上方に位置しており、第２部材(15)の後壁(23)、仕切壁(24)および管受け突起(50)と一体に形成されている。この場合も、熱交換管(9)の上端部における冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)内への突出長さは、最小部分、すなわち両側縁部において、１ｍｍ以上であることが好ましい。また、熱交換管(9)の上端面と、冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)の内周面における熱交換管(9)上端面から最も離れた部分、すなわち連結壁(25)の上端部の内面との直線距離は、３ｍｍ以上であることが好ましい。その他の構成は、上述した第１の実施形態と同じである。

なお、第２の実施形態において、冷媒ターン側タンク(3)の第１部材(31)の前後の垂下壁(31a)の下端面と第２部材(32)の前後両壁(38)の上端面との当接部よりも若干下方の高さ位置において、第２部材(32)の前後両壁内面に、それぞれヘッダ部内方に突出した管受け突起が一体に形成されており、熱交換管(9)の下端面が管受け突起に当接させられていることもある。この場合も、熱交換管(9)の下端部における冷媒流入側ヘッダ部(7)および冷媒流出側ヘッダ部(8)内への突出長さは、最小部分、すなわち前後方向外側縁部において、１ｍｍ以上であることが好ましい。また、熱交換管(9)の下端面と、冷媒流入側ヘッダ部(7)および冷媒流出側ヘッダ部(8)の内周面における熱交換管(9)下端面から最も離れた部分との直線距離は、３ｍｍ以上であることが好ましい。

図８はこの発明の第３の実施形態を示す。

図８に示す第３の実施形態の場合、冷媒入出側タンク(2)の第２部材(15)の仕切壁(24)の前後両側面に、それぞれヘッダ部(5)(6)内方に突出した管受け突起(60)が一体に形成されており、熱交換管(9)の上端面が管受け突起(60)に当接させられている。また、冷媒出口ヘッダ部(6)の分流用抵抗板(27)は、管受け突起(60)の上方に位置しており、第２部材(15)の後壁(23)、仕切壁(24)および管受け突起(60)と一体に形成されている。この場合も、熱交換管(9)の上端部における冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)内への突出長さは、最小部分、すなわち両側縁部において、それぞれ１ｍｍ以上であることが好ましい。また、熱交換管(9)の上端面と、冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)の内周面における熱交換管(9)上端面から最も離れた部分、すなわち連結壁(25)の上端部の内面との直線距離は、３ｍｍ以上であることが好ましい。その他の構成は、上述した第１の実施形態と同じである。

冷媒ターン側タンク(3)の第２部材(32)の仕切壁(39)の前後両側面に、それぞれヘッダ部(7)(8)内方に突出した管受け突起(61)が一体に形成されており、熱交換管(9)の下端面が管受け突起(61)に当接させられている。この場合も、熱交換管(9)の下端部における冷媒流入側ヘッダ部(7)および冷媒流出側ヘッダ部(8)内への突出長さは、最小部分、すなわち前後方向外側縁部において、１ｍｍ以上であることが好ましい。また、熱交換管(9)の下端面と、冷媒流入側ヘッダ部(7)および冷媒流出側ヘッダ部(8)の内周面における熱交換管(9)下端面から最も離れた部分との直線距離は、３ｍｍ以上であることが好ましい。

なお、第３の実施形態において、冷媒入出側タンク(2)の第２部材(15)の前後両壁(23)および冷媒ターン側タンク(3)の第２部材(32)の前後両壁(38)に、それぞれ上述した第１の実施形態と同様に、管受け突起(60)(61)と同一高さ位置にある管受け突起(26)(42)が一体に形成されていてもよい。

上記すべての実施形態においては、両タンク(2)(3)の冷媒入口ヘッダ部(5)と冷媒流入側ヘッダ部(7)との間、および冷媒出口ヘッダ部(6)と冷媒流出側ヘッダ部(8)との間にそれぞれ１つの熱交換管群(11)が設けられているが、これに限るものではなく、両タンク(2)(3)の冷媒入口ヘッダ部(5)と冷媒流入側ヘッダ部(7)との間、および冷媒出口ヘッダ部(6)と冷媒流出側ヘッダ部(8)との間にそれぞれ１または２以上の熱交換管群(11)が設けられていてもよい。また、上記実施形態においては、冷媒入出側タンク(2)が上、冷媒ターン側タンク(3)が下となっているが、これとは逆に、冷媒入出側タンク(2)が下、冷媒ターン側タンク(3)が上にくるように用いられる場合がある。

また、上記すべての実施形態においては、冷媒入出側タンク(2)の第２部材(15)および冷媒ターン側タンク(3)の第２部材(32)に管受け突起(26)(42)(50)(60)(61)が設けられているが、冷媒入出側タンク(2)の第１部材(14)および冷媒ターン側タンク(3)の第１部材(31)を押出形材製とし、これに管受け突起を設けておいてもよい。

さらに、上記実施形態においては、エバポレータについて説明したが、この発明は他の熱交換器、たとえばコンデンサにも適用可能である。

この発明によるエバポレータの全体構成を示す一部切り欠き斜視図である。同じく一部を省略した垂直断面図である。冷媒入出側タンクの分解斜視図である。冷媒入出側タンクの第１部材と第２部材との接合部を示す拡大断面図である。冷媒ターン側タンクの分解斜視図である。エバポレータにおける冷媒の流れ方を示す図である。この発明によるエバポレータの第２の実施形態を示す冷媒入出側タンクの拡大横断面図である。この発明によるエバポレータの第３の実施形態を示す図２相当の図である。

(1)：エバポレータ
(2)：冷媒入出側タンク（第１のタンク）
(3)：冷媒ターン側タンク（第２のタンク）
(4)：熱交換コア部
(5)：冷媒入口ヘッダ部
(6)：冷媒出口ヘッダ部
(7)：冷媒流入側ヘッダ部
(8)：冷媒流出側ヘッダ部
(9)：熱交換管
(11)：熱交換管群
(14)：第１部材
(15)：第２部材
(24)：仕切壁
(26)(42)(50)(60)(61)：管受け突起
(31)：第１部材
(32)：第２部材

Claims

互いに間隔をおいて配置された２つのヘッダ部と、両ヘッダ部間に並列状に配置された複数の熱交換管とを備えており、各熱交換管の両端部が両ヘッダ部に形成された管挿通穴に挿入された状態でヘッダ部に接続されている熱交換器であって、
一方のヘッダ部に、当該ヘッダ部内を熱交換管の長さ方向に区画する分流用抵抗板が設けられ、分流用抵抗板に冷媒通過穴が形成され、分流用抵抗板が設けられたヘッダ部における分流用抵抗板よりも熱交換管側の部分に内方に突出した管受け突起が設けられ、熱交換管の端部が管受け突起に当接している熱交換器。
熱交換管から冷媒が流入する側のヘッダ部に分流用抵抗板および管受け突起が設けられている請求項１記載の熱交換器。
他方のヘッダ部に、内方に突出した第２の管受け突起が設けられ、熱交換管の他端部が管受け突起に当接している請求項１または２記載の熱交換器。
間隔をおいて配置された複数の熱交換管からなる熱交換管群が通風方向に並んで複数列配置されることにより構成された熱交換コア部と、熱交換管の一端側における通風方向下流側に配置され、かつ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒入口ヘッダ部と、熱交換管の一端側において冷媒入口ヘッダ部の通風方向上流側に配置され、かつ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒出口ヘッダ部と、熱交換管の他端側に配置され、かつ冷媒入口ヘッダ部に接続されている熱交換管が接続された冷媒流入側ヘッダ部と、熱交換管の他端側において冷媒流入側ヘッダ部の通風方向上流側に配置され、かつ冷媒出口ヘッダ部に接続されている熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒流出側ヘッダ部とを備えており、冷媒流入側ヘッダ部と冷媒流出側ヘッダ部とが連通させられ、各熱交換管の両端部が各ヘッダ部に形成された管挿通穴に挿入された状態でヘッダ部に接続されているエバポレータにおいて、
冷媒出口ヘッダ部に、冷媒出口ヘッダ部内を熱交換管の長さ方向に区画する分流用抵抗板が設けられ、分流用抵抗板に冷媒通過穴が形成され、冷媒出口ヘッダ部における分流用抵抗板よりも熱交換管側の部分に内方に突出した管受け突起が設けられ、冷媒出口ヘッダ部および冷媒流出側ヘッダ部に接続された熱交換管の冷媒出口ヘッダ部側の端部が管受け突起に当接しているエバポレータ。
冷媒入口ヘッダ部、冷媒流入側ヘッダ部および冷媒流出側ヘッダ部に、それぞれ内方に突出した管受け突起が設けられ、熱交換管の端部がそれぞれ管受け突起に当接している請求項４記載のエバポレータ。
冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが、第１のタンク内を仕切壁によって区画することにより設けられている請求項４または５記載のエバポレータ。
冷媒流入側ヘッダ部と冷媒流出側ヘッダ部とが、第２のタンク内を、冷媒通過穴を有する仕切壁によって区画することにより設けられている請求項４〜６のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
第１のタンクが、管挿通穴を有しかつ熱交換管が接続された第１部材と、第１部材における熱交換管とは反対側の部分にろう付された第２部材とよりなり、第１タンクの第２部材に分流用抵抗板および管受け突起が設けられている請求項６または７記載のエバポレータ。