JP4714375B2 - 積層型熱交換器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーエアコン用エバポレータ等に用いられる積層型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カーエアコン用の積層型エバポレータは、２種類以上の金属製の成形プレートを用いて冷媒回路を形成するのが、通常の手法であった。
【０００３】
例えば２種類の成形プレートを用いた従来の積層型エバポレータでは、冷媒流路形成用凹部とこれより深い上下ヘッダ形成用凹部とを有するとともに上下ヘッダ形成用凹部の底壁にそれぞれ冷媒通過孔があけられている中間プレートと、冷媒流路形成用凹部これより深い上下ヘッダ形成用凹部とを有するとともに上下ヘッダ形成用凹部の底壁のうちの一方に冷媒通過孔があけられかつ同他方に孔の無い仕切部となされている仕切用中間プレートとによって構成されており、冷媒通過孔を有する中間プレートが隣り合うもの同士相互に凹部を対向させた状態に層状に重ね合わせられて、並列状の偏平管部と各偏平管部に連なる上下ヘッダ部とが形成され、かつプレートの積層方向の中間所定箇所において、偏平管部を構成する一方の中間プレートに、ヘッダ形成用凹部に仕切部を有する中間プレートが用いられ、これによって、熱交換器コア内が複数のパス・ユニット（偏平管部群、以下、パスという）に分割されるとともに、全体として冷媒が熱交換器コア内をＵ形状もしくは蛇行状に流れる１ターン以上の冷媒回路が形成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の積層型エバポレータのように、２種類以上の成形プレートによりエバポレータを構成すると、２種類以上のプレート成形金型を必要とし、とくに、従来の仕切部を有する中間成形プレートでは、カップ部（ヘッダ形成用凹部）の形状が大きく異なり、専用の型が必要となって、金型費が高くつくとともに、部品点数が増加し、熱交換器のコアの組立て作業が複雑となるため、自動化が困難となるという問題があった。
【０００５】
また、従来の積層型エバポレータでは、仕切部を有する中間プレートによって熱交換器コア内が複数のパスに分割されるとともに、冷媒が、コア内を各パスの偏平管部に均一に行き渡って、高効率化が図られるようになされているが、現実には、冷媒が１つのパスから次のパスに移行するときに、冷媒の流れを意図的に制御することは難しく、パス内で偏流を生じることがあるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、熱交換器コアのパスを形成するために必要な仕切部を有するプレートとして、構造が非常に簡単な平プレートを用いることにより、プレート金型の簡易化を図ることができて、金型費が安くつくとともに、仕切部を有する平プレートの配置により、種々のパス形態を有する冷媒回路のコアを形成することができ、しかも部品点数が少なく、熱交換器のコアの組立て作業が簡単で、自動化が可能であり、さらに、冷媒が１つのパスから次のパスに移行するときに、冷媒の流れを意図的に制御することができて、パス内での偏流の発生を未然に防止することができ、冷媒分流の均一化により、コア吐気温度分布が均一化し、性能がアップする、積層型熱交換器を提供しようとすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明による積層型熱交換器は、片面に少なくとも１つの冷媒流路形成用凹部とこれの上下両端部にそれぞれ連なりかつこれより深い上下少なくとも１組のヘッダ形成用凹部とを有するとともに各上下ヘッダ形成用凹部の底壁全体に冷媒通過孔があけられている略方形の金属製中間プレートを多数備えており、隣り合う一対の金属製中間プレート同士が相互に凹部を対向させた状態に層状に重ね合わせられて、両中間プレートの周縁部同士が接合されることにより、少なくとも１つの偏平管部と偏平管部に連なる上下少なくとも１組のヘッダ部とが形成され、偏平管部および上下ヘッダ部が多数並列状に配置されている積層型熱交換器であって、中間プレート積層方向の中間の所定箇所において、偏平管部を構成する一対の金属製中間プレート同士の間に、偏平管部に連なる上下ヘッダ部のうちの所定のヘッダ部において冷媒の通過を阻止する仕切部と、残りのヘッダ部において冷媒の通過を許容する冷媒通過孔とを有する金属製平プレートが介在されて、偏平管部および上下ヘッダ部内に冷媒流路が形成されており、金属製平プレートにあけられた冷媒通過孔の縁部に、該孔を通過した冷媒をヘッダ内に分散させるガイド用凸部が設けられているものである。
【０００８】
上記において、中間プレートの片面に、冷媒流路形成用凹部が１つおよびこれの上下両端部に連なる上下ヘッダ形成用凹部が１組設けられているときは、平プレートには、中間プレートの上下ヘッダ形成用凹部のいずれか一方に対応するように、仕切部が設けられ、同他方のヘッダ形成用凹部に、冷媒通過孔が設けられる。これに対し、中間プレートの片面に、２つ以上の冷媒流路形成用凹部が隣り合うもの同士の間に仕切用凸条を介して設けられ、かつこれらの上下両端部にそれぞれ連なる同組数の上下ヘッダ形成用凹部が設けられるときは、平プレートには、中間プレートの上下ヘッダ形成用凹部のいずれか１つに対応するように、仕切部が設けられ、残りのヘッダ形成用凹部に、冷媒通過孔が設けられる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の積層型熱交換器において、ガイド用凸部が、冷媒通過孔を通過した冷媒を該孔に近い偏平管部へと導くようになされているものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１記載の積層型熱交換器において、すべての偏平管部および上下ヘッダ部内に全体として冷媒がＵ形状または蛇行状に流れるようになされている冷媒流路が形成されているものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１記載の積層型熱交換器において、さらに、相互に隣り合う偏平管部同士の間にコルゲートフィンが介在され、中間プレート積層方向の中間所定箇所において、相互に隣り合う偏平管部同士の間に介在された金属製平プレートの両側に、上記コルゲートフィンの略半分の高さを有する一対のコルゲートフィンがそれぞれ介在されているものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
この明細書において、左右、前後および上下は、図１を基準とし、左とは図１の左側、右とは同右側をいゝ、また前とは同図図面紙葉の表側、後とは同裏側をいゝ、上とは同図上側、下とは同下側をいうものとする。
【００１４】
なお図面は、本発明をカー・エアコン用の積層型エバポレータに適用した場合を示すものである。
【００１５】
本発明の第１実施形態を図１〜図６に示す。積層型エバポレータ(1)は、アルミニウム（アルミニウム合金を含む）製であって、並列状に配置されかつ上下方向に長い長方形状の多数の中間プレート(2)と、これらの左右両外側に配置された同形のエンドプレート(30)(30)とを備え、正面よりみて略方形を有している。
【００１６】
各中間プレート(2)の片面に、中央部の上下方向に長い仕切用凸条(6)を介して前後２つの冷媒流路形成用凹部(3a)(3b)を有する前後一対の膨出状凸部(13a)(13b)がそれぞれ設けられるとともに、同プレート(2)の上下両端部に、内側に冷媒流路形成用凹部(3a)(3b)の上下両端部にそれぞれ連なりかつこれらより深い上下２組のヘッダ形成用凹部(4a)(4b)(5a)(5b)を有する前後一対のカップ状凸部(14a)(14b)(15a)(15b)がそれぞれ設けられている。
【００１７】
そして、隣り合う一対の中間プレート(2)(2)同士が相互に凹部(3a)(3b)(4a)(4b)(5a)(5b)を対向させた状態に層状に重ね合わせられて、両中間プレート(2)(2)の周縁部同士が接合されることにより、２つの偏平流路部を有する前後偏平管部(10a)(10b)とこれらの偏平管部(10a)(10b)の上下両端部に連なる上下一対ずつ前後２組のヘッダ部(11a)(11b)(12a)(12b)とが形成され、これらが多数並列状に配置されている。
【００１８】
なお、前後偏平管部(10a)(10b)を構成する各中間プレート(2)の冷媒流路形成用凹部(3a)(3b)には、上下方向に長い整流用凸部(16)が、同凹部(3a)(3b)の下端から上端寄り部分まで設けられていて、偏平管部(10a)(10b)内が複数の冷媒流路に分割されている。
【００１９】
また、各中間プレート(2)の上下両端部において前後両カップ状凸部(14a)(14b)(15a)(15b)の先端には、略円形の冷媒通過孔(8a)(8b)(9a)(9b)がそれぞれあけられ、各冷媒通過孔(8a)(8b)(9a)(9b)の周縁部に外側に向かって突出した環状壁(19)(19)が設けられている。
【００２０】
この実施形態においては、図１と図２に示すように、中間プレート(2)の組数は、例えば１６組有り、その中央右側の偏平管部(10a)(10b)を構成する一対の中間プレート(2)(2)同士の間に、偏平管部(10a)(10b)に連なる上下ヘッダ部(11a)(11b)(12a)(12b)のうちの上部ヘッダ部(11a)(11b)において冷媒の通過を阻止する仕切部(21a)(21b)と、残りの下部ヘッダ部(12a)(12b)において冷媒の通過を許容する冷媒通過孔(22a)(22b)とを有する平プレート(20)が介在されて、すべての偏平管部(10a)(10b)と上下ヘッダ部(11a)(11b)(12a)(12b)内に全体として冷媒が蛇行状に流れる冷媒流路が形成されている。
【００２１】
図３〜図５に詳しく示すように、平プレート(20)にあけられた冷媒通過孔(22a)(22b)の縁部には、該孔(22a)(22b)を通過した冷媒を下部ヘッダ部(12a)(12b)内に分散させるガイド用凸部(23a)(23b)が設けられている。
【００２２】
なお、図示のガイド用凸部(23a)(23b)は、球面の一部を構成するような形状を有しており、同平プレート(20)の正面よりみて略円弧形を有しているとともに、左方上向きおよび右方上向きに傾斜せしめられている。従って、これらのガイド用凸部(23a)(23b)により、平プレート(20)にあけられた冷媒通過孔(22a)(22b)を通過した冷媒を、該孔(22a)(22b)に近い偏平管部(10a)(10b)へと導くことができるものである。これらのガイド用凸部(23a)(23b)は、冷媒が平プレート(20)にあけられた冷媒通過孔(22a)(22b)を通って次のパス（偏平管部群）に移行するときに、冷媒の流れを意図的に制御し、冷媒分流の均一化を図ることにより、パス内での偏流の発生を未然に防止するために設けられており、従って、ガイド用凸部(23a)(23b)の形状および傾斜角度は、図示のものだけでなく、種々の変更が可能である。
【００２３】
また、この実施形態では、ガイド用凸部(23a)(23b)が、下部ヘッダ部(12a)(12b)内に設けられているため、左方上向きおよび右方上向きに傾斜せしめられているが、これらのガイド用凸部(23a)(23b)が、例えば上部ヘッダ部(11a)(11b)(12a)(12b)内に設けられる場合には、これらのガイド用凸部(23a)(23b)は、左方下向きあるいは右方下向きに傾斜せしめられるものであり、その形状および傾斜角度も種々の変更が可能である。
【００２４】
また図１と図２に示すように、左右に隣り合う偏平管部(10a)(10b)同士の間にコルゲートフィン(24)(24)がそれぞれ介在されるとともに、左右エンドプレート(30)(30)とこれらに隣り合う同側の偏平管部(10a)(10b)との間には、高さの低いコルゲートフィン(24a)(24a)がそれぞれ介在されている。なお、これは、各中間プレート(2)の上下ヘッダ形成用凹部(4a)(4b)(5a)(5b)を有する前後一対のカップ状凸部(14a)(14b)(15a)(15b)の高さに対し、左右エンドプレート(30)(30)のカップ状凸部(34a)(34b)(35a)(35b)の高さが低いものとなされて、左右エンドプレート(30)(30)とこれらに隣り合う同側の中間プレート(2)との間隙が狭いものとなされていることに起因している。
【００２５】
また、右エンドプレート(30)のさらに外側には、上端部に冷媒導入部(32)および冷媒排出部(33)を有するサイドプレート(31)が配置されている。
【００２６】
なお、上記積層型エバポレータ(1)においては、例えばその構成部材のうち、中間プレート(2)、仕切部(21a)(21b)を有する平プレート(20)、左右エンドプレート(30)(30)は、それぞれアルミニウム・ブレージング・シートによりつくられており、コルゲートフィン(24)(24a)およびサイドプレート(31)はそれぞれアルミニウム製である。
【００２７】
そして、上記積層型エバポレータ(1)のすべての構成部材が組み合わせられた状態で、例えば真空ろう付け法により一括してろう付けされることにより、エバポレータ(1)が製造されるものである。
【００２８】
上記積層型エバポレータ(1)において、図１、図２および図６を参照すると、冷媒は、右側サイドプレート(31)の冷媒導入部(32)から、エンドプレート(30)の冷媒通過孔（図示略）を経て前側上部ヘッダ部(11a)の右端部に流れ込む。そして、冷媒は、エバポレータ(1)の中間プレート積層方向中央部の平プレート(20)の仕切部(21a)に当たるまで前側上部ヘッダ部(11a)の右半部内を通過するとともに、前側上部ヘッダ部(11a)に連なる多数の前側偏平管部(10a)内を降下して、前側下部ヘッダ部(12a)の右半部内に至る。
【００２９】
エバポレータ(1)の中間プレート積層方向中央部の平プレート(20)の下端部前側には略円形の冷媒通過孔(22a)があけられているために、冷媒は、この孔(22a)を通過して、前側下部ヘッダ部(12a)の左半部内へと流れ込む。このとき、冷媒通過孔(22a)の縁部にはガイド用凸部(23a)が設けられているため、該孔(22a)を通過した冷媒を、前側下部ヘッダ部(12a)内に分散させることができるとともに、とくにこの実施形態では、冷媒を、該孔(22a)に近い前側偏平管部(10a)内に導くことができる。このようなガイド用凸部(23a)が設けられることによって冷媒の流れを意図的に制御して、冷媒分流の均一化を図ることができ、パス内での偏流の発生を未然に防止することができるものである。
【００３０】
さらに、冷媒は、左側エンドプレート(30)の仕切部に当たるまで前側下部ヘッダ部(12a)の左半部内を通過するとともに、前側下部ヘッダ部(12a)の左半部に連なる多数の前側偏平管部(10a)内を、今度は上昇流となって通過し、前側上部ヘッダ部(11a)の左半部内に到達する。
【００３１】
エバポレータ(1)の左半部においては、各中間プレート(2)の前後上部ヘッダ形成用凹部(4a)(4b)同士が連絡通路部(18)を介して相互に連通せしめられており、冷媒は、前側上部ヘッダ部(10a)の左半部からこれらの連絡通路部(18)を通って後側上部ヘッダ部(11b)の左半部へと移行する。
【００３２】
つぎに冷媒は、後側上部ヘッダ部(11b)に連なる多数の後側偏平管部(10b)内を、今度は下降流となって通過し、後側下部ヘッダ部(12b)の左半部内へと到達する。
【００３３】
同様に、エバポレータ(1)の中間プレート積層方向中央部の平プレート(20)の下端部後側には略円形の冷媒通過孔(22b)があけられているために、冷媒は、この孔(22b)を通過して、後側下部ヘッダ部(12b)の右半部内へと流れ込む。このとき、冷媒通過孔(22b)の縁部にはガイド用凸部(23b)が設けられているため、該孔(22b)を通過した冷媒を、後側下部ヘッダ部(12b)内に分散させることができるとともに、とくにこの実施形態では、冷媒を、該孔(22b)に近い後側偏平管部(10b)内に導くことができる。このようなガイド用凸部(23b)が設けられることによって冷媒の流れを意図的に制御して、冷媒分流の均一化を図ることができ、パス内での偏流の発生を未然に防止することができるものである。
【００３４】
さらに、冷媒は、右側エンドプレート(30)の仕切部に当たるまで後側下部ヘッダ部(12b)の右半部内を通過するとともに、後側下部ヘッダ部(12b)の右半部に連なる多数の後側偏平管部(10b)内を、今度は上昇流となって通過し、後側上部ヘッダ部(11b)の右半部内に到達する。そして最後に、冷媒は、右側エンドプレート(30)の冷媒通過孔（図示略）を経て右側サイドプレート(31)の冷媒排出部(33)より外部に排出されるようになされている。
【００３５】
一方、風（空気）(W)が、積層型エバポレータ(1)の後方から前方に向かって流されて、エバポレータ(1)の隣り合う偏平管部(10a)(10b)同士の間のコルゲートフィン(24)あるいは偏平管部(10a)(10b)とエンドプレート(30)(30)との間のコルゲートフィン(24a)(24a)の存在する間隙を通過し、中間プレート(2)の壁面およびコルゲートフィン(24a)(24a)を介して冷媒と空気とが効率よく熱交換せられるものである。
【００３６】
上記の積層型エバポレータ(1)によれば、コアのパスを形成するために必要な仕切部を有するプレートとして、構造が非常に簡単な平プレート(20)を用いているから、プレート金型の簡易化を図ることができて、金型費が安くつく。また、仕切部(21a)(21b)を有する平プレート(20)の配置により、種々のパス形態を有する冷媒回路のコアを形成することができる。しかも部品点数が少なく、積層型エバポレータ(1)の製造のさい、構成部品の組立てが容易であり、作業性が良く、エバポレータ(1)の生産に要する時間を短縮することができて、生産能率が向上するとともに、自動化が可能である。
【００３７】
また、エバポレータ(1)の製作後、仕切部(21a)(21b)を有する平プレート(20)の設置箇所を、エバポレータ(1)の外部より目視により確認することができて、エバポレータ(1)内に所定の冷媒流路が設定されているかどうかのチェックを簡単に行なうことができ、不良品の発生を未然に防止することができる。
【００３８】
なお、上記積層型エバポレータ(1)において、平プレート(20)を配置する箇所は、エバポレータ(1)のコアの中央部に限られるものではなく、熱交換性能を考慮して適宜左右にずらして配置するようにしても良い。
【００３９】
また、仕切部(21a)(21b)を有する平プレート(20)は、少なくとも１つ備えられておれば良く、平プレート(20)が１つだけ備えられる場合には、冷媒流路は全体としてＵ形状となる。
【００４０】
また、図示の積層型エバポレータ(1)は、中間プレート(2)の片面に、中央の仕切用凸条(6)を介して前後２つの冷媒流路形成用凹部(3a)(3b)が設けられ、これらの上下両端部にそれぞれ連なる上下ヘッダ形成用凹部(4a)(4b)(5a)(5b)も前後２組設けられるが、これに限らず、例えば中間プレート(2)の片面に冷媒流路形成用凹部が１つ設けられていても良く、この場合には、冷媒流路形成用凹部の上下両端部に連なる上下ヘッダ形成用凹部も１組設けられる。
【００４１】
また、中間プレート(2)の片面には、３つあるいはそれ以上の冷媒流路形成用凹部が、隣り合うもの同士の間に仕切用凸条(6)を介して設けられる場合もあり、それぞれの場合、冷媒流路形成用凹部の数と同組数の上下ヘッダ形成用凹部が設けられるものである。
【００４２】
中間プレート(2)の片面に、冷媒流路形成用凹部が１つおよびこれの上下両端部に連なる上下ヘッダ形成用凹部が１組設けられているときは、平プレート(20)には、中間プレートの上下ヘッダ形成用凹部のいずれか一方に対応するように、仕切部が設けられ、同他方のヘッダ形成用凹部に、冷媒通過孔が設けられる。
【００４３】
これに対し、中間プレート(2)の片面に、２つ以上の冷媒流路形成用凹部が隣り合うもの同士の間に仕切用凸条(6)を介して設けられ、かつこれらの上下両端部にそれぞれ連なる同組数の上下ヘッダ形成用凹部が設けられるときは、平プレート(20)には、中間プレート(2)の上下ヘッダ形成用凹部のいずれか１つに対応するように、仕切部が設けられ、残りのヘッダ形成用凹部に、冷媒通過孔が設けられるものである。
【００４４】
なお、左右エンドプレート(30)(30)とこれらに隣り合う同側の偏平管部(10a)(10b)との間には、隣り合う偏平管部(10a)(10b)同士の間のコルゲートフィン(24)(24)よりも高さの低いコルゲートフィン(24a)(24a)が介在されているが、これは積層型エバポレータ(1)のコアの吐気温分布を均一にするためである。
【００４５】
ここで、隣り合う偏平管部(10a)(10b)同士の間のコルゲートフィン（メインフィン）(24)と、エンドプレート(30)(30)とこれらに隣り合う同側の偏平管部(10a)(10b)との間のコルゲートフィン（サイドフィン）(24a)(24a)とは、従来より同じ高さとなされていた。しかし、それでは、コア中のメインフィン(24)は、左右両側の偏平管部より熱を供給されるのに対し、サイドフィン(24a)(24a)は、それぞれ片側の偏平管部より熱を供給されるため、メインフィン(24)とサイドフィン(24a)の吐気温度の間で差が生じてしまう。
【００４６】
そこで、メインフィン(24)に対し、サイドフィン(24a)の高さを低くすることにより、サイドフィン(24a)自体のフィン効率がアップし、さらに、サイドフィン(24a)を通過するさいの通気抵抗がアップするために、メインフィン(24)側に空気が多く流れようとし、結果的に、サイドフィン(24a)間の風速が低下する。これにより、エバポレータ(1)のコア全体での吐気温分布の差を最小にすることができ、コアの吐気温分布を均一にすることができるものである。
【００４７】
図７に上記第１実施形態の変形例を示す。同図に示すように、前後偏平管部(10a)(10b)には、一枚のアルミニウム製波形板よりなるインナーフィン(17)が収められていても良い。このインナーフィン(17)は、前後の分割冷媒通路を形成するための波形部(17a)(17a)と、中央の平坦連結部(17b)とによって構成されており、その平坦連結部(17b)は、中間プレート(2)中央部の仕切用凸条(6)に接合されるようになされている。
【００４８】
なお、上記変形例におけるその他の点は、上記第１実施形態の場合と同様であるので、図面において同一のものには同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図８〜図１０は、本発明の第２実施形態を示す。ここで、上記第１実施形態の場合と異なる点は、積層型エバポレータ(1)の中間プレート積層方向の左端部より４分の１の中間箇所にも偏平管部を構成する一対の金属製中間プレート(2)(2)同士の間に、偏流防止用平プレート(40)が介在されている点にある。この偏流防止用平プレート(40)は、前後偏平管部(10a)(10b)の上下端 に連なる上下ヘッダ部(11a)(11b)(12a)(12b)においてそれぞれ冷媒の通過を許容する冷媒通過孔(41a)(41b)(42a)(42b)を有するとともに、下端部前側の１つの冷媒通過孔(42a)の縁部に、該孔(42a)を通過した冷媒を、前側下部ヘッダ(12a)内に分散させるガイド用凸部(43)が設けられている。このガイド用凸部(43)は、球面の一部を構成するような形状を有しており、同平プレート(40)の正面よりみて略円弧形を有しているとともに、左方上向きに傾斜せしめられているため、同平プレート(40)の冷媒通過孔(42a)を通過した冷媒を、該孔(42a)に近い前側偏平管部(10a)内に導くことができるものである。
【００５０】
この第２実施形態の積層型エバポレータ(1)によれば、冷媒がエバポレータコアの１つのパスから次のパスに移行するときに、偏流防止ガイド用凸部(43)によって冷媒の流れを意図的に制御することができて、パス内での偏流の発生を未然に防止することができ、冷媒分流の均一化により、コア吐気温度分布が均一化し、性能がアップするものである。
【００５１】
上記第２実施形態において、偏流防止用平プレート(40)に設けられたガイド用凸部(43)は、冷媒が平プレート(40)にあけられた冷媒通過孔(42a)を通って次のパス（偏平管部群）に移行するときに、冷媒の流れを意図的に制御し、冷媒分流の均一化を図ることにより、パス内での偏流の発生を未然に防止するために設けられており、従って、ガイド用凸部(43)の形状および傾斜角度は、図示のものだけでなく、種々の変更が可能である。
【００５２】
また、第２実施形態では、ガイド用凸部(43)が、前側下部ヘッダ部(12a)内に設けられているため、左方上向きに傾斜せしめられているが、ガイド用凸部(43)が、その他のヘッダ部(11a)(11b)(12b)内に設けられる場合には、これらのガイド用凸部(43)は、左方下向き、右方下向きあるいは右方上向き等に傾斜せしめられるものであり、その形状および傾斜角度も種々の変更が可能である。
【００５３】
なお、上記第２実施形態では、仕切部(21a)(21b)を有する平プレート(20)と偏流防止用平プレート(40)とが一緒に用いられているが、その他、積層型エバポレータ(1)の中間プレート積層方向の中間箇所において、偏流防止ガイド用凸部(43)を有する偏流防止用平プレート(40)のみを用いても、勿論良い。
本発明は、カーエアコン用積層型エバポレータだけでなく、その他オイルクーラ、アフタークーラ、ラジエータ等の積層型熱交換器にも、同様に使用されるものである。
【発明の効果】
【００５４】
請求項１の発明による積層型熱交換器は、上述のように、中間プレート積層方向の中間所定箇所において、１つの偏平管部を構成する一対の金属製中間プレート同士の間に、偏平管部に連なる上下ヘッダ部のうちの所定のヘッダ部において冷媒の通過を阻止する仕切部と、残りのヘッダ部において冷媒の通過を許容する冷媒通過孔とを有する金属製平プレートが介在されて、偏平管部および上下ヘッダ部内に冷媒流路が形成されているので、熱交換器コアのパスを形成するために必要な仕切部を有するプレートとして、構造が非常に簡単な平プレートを用いることにより、プレート金型の簡易化を図ることができて、金型費が安くつくとともに、仕切部を有する平プレートの配置により、種々のパス形態を有する冷媒回路のコアを形成することができ、しかも部品点数が少なく、熱交換器のコアの組立て作業が簡単で、自動化が可能である。
【００５５】
さらに、金属製平プレートにあけられた冷媒通過孔の縁部に、該孔を通過した冷媒をヘッダ内に分散させるガイド用凸部が設けられているから、冷媒が１つのパスから次のパスに移行するときに、ガイド用凸部によって冷媒の流れを意図的に制御することができて、パス内での偏流の発生を未然に防止することができ、冷媒分流の均一化により、コア吐気温度分布が均一化し、性能がアップするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】 本発明の第１実施形態の積層型熱交換器の概略正面図である。
【図２】 同概略平面図である。
【図３】 図１の積層型熱交換器の要部拡大縦断面図である。
【図４】 図１の積層型熱交換器の偏平管部を構成する２枚の金属製中間プレートおよび金属製平プレートを示す拡大分解斜視図である。
【図５】 図４の金属製平プレートを示すもので、図５ａは一部省略拡大正面図、図５ｂは同拡大側面図、図５ｃは図５ａのｃーｃ線に沿う拡大断面図である。
【図６】 図１の積層型熱交換器の冷媒流路の概略を説明する斜視図である。
【図７】 本発明の第１実施形態の変形例を示すもので、偏平管部を構成する２枚の金属製中間プレートおよび２枚のインナーフィン、並びに金属製平プレートの拡大分解斜視図である。
【図８】 本発明の第２実施形態の積層型熱交換器の概略正面図である。
【図９】 図８の積層型熱交換器の要部拡大縦断面図である。
【図１０】 図９の偏流防止用平プレートを示すもので、１０ａは一部省略拡大正面図、図１０ｂは同拡大側面図、図１０ｃは図１０ａのｃーｃ線に沿う拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 積層型エバポレータ（積層型熱交換器）
２ 中間プレート
３ａ 前側冷媒流路形成用凹部
３ｂ 後側冷媒流路形成用凹部
４ａ 前側上部ヘッダ部形成用凹部
４ｂ 後側上部ヘッダ部形成用凹部
５ａ 前側下部ヘッダ部形成用凹部
５ｂ 後側下部ヘッダ部形成用凹部
６ 仕切用凸部
８ａ 前側冷媒通過孔
８ｂ 後側冷媒通過孔
９ａ 前側冷媒通過孔
９ｂ 後側冷媒通過孔
１０ａ 前側偏平管部
１０ｂ 後側偏平管部
１１ａ 前側上部ヘッダ部
１１ｂ 後側上部ヘッダ部
１２ａ 前側下部ヘッダ部
１２ｂ 後側下部ヘッダ部
２０ 平プレート
２１ａ 前側仕切部
２１ｂ 後側仕切部
２２ａ 前側冷媒通過孔
２２ｂ 後側冷媒通過孔
２３ａ 前側ガイド用凸部
２３ｂ 後側ガイド用凸部
４０ 偏流防止用平プレート
４１ａ 前側冷媒通過孔
４１ｂ 後側冷媒通過孔
４２ａ 前側冷媒通過孔
４２ｂ 後側冷媒通過孔
４３ 偏流防止ガイド用凸部
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーエアコン用エバポレータ等に用いられる積層型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カーエアコン用の積層型エバポレータは、２種類以上の金属製の成形プレートを用いて冷媒回路を形成するのが、通常の手法であった。
【０００３】
例えば２種類の成形プレートを用いた従来の積層型エバポレータでは、冷媒流路形成用凹部とこれより深い上下ヘッダ形成用凹部とを有するとともに上下ヘッダ形成用凹部の底壁にそれぞれ冷媒通過孔があけられている中間プレートと、冷媒流路形成用凹部これより深い上下ヘッダ形成用凹部とを有するとともに上下ヘッダ形成用凹部の底壁のうちの一方に冷媒通過孔があけられかつ同他方に孔の無い仕切部となされている仕切用中間プレートとによって構成されており、冷媒通過孔を有する中間プレートが隣り合うもの同士相互に凹部を対向させた状態に層状に重ね合わせられて、並列状の偏平管部と各偏平管部に連なる上下ヘッダ部とが形成され、かつプレートの積層方向の中間所定箇所において、偏平管部を構成する一方の中間プレートに、ヘッダ形成用凹部に仕切部を有する中間プレートが用いられ、これによって、熱交換器コア内が複数のパス・ユニット（偏平管部群、以下、パスという）に分割されるとともに、全体として冷媒が熱交換器コア内をＵ形状もしくは蛇行状に流れる１ターン以上の冷媒回路が形成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の積層型エバポレータのように、２種類以上の成形プレートによりエバポレータを構成すると、２種類以上のプレート成形金型を必要とし、とくに、従来の仕切部を有する中間成形プレートでは、カップ部（ヘッダ形成用凹部）の形状が大きく異なり、専用の型が必要となって、金型費が高くつくとともに、部品点数が増加し、熱交換器のコアの組立て作業が複雑となるため、自動化が困難となるという問題があった。
【０００５】
また、従来の積層型エバポレータでは、仕切部を有する中間プレートによって熱交換器コア内が複数のパスに分割されるとともに、冷媒が、コア内を各パスの偏平管部に均一に行き渡って、高効率化が図られるようになされているが、現実には、冷媒が１つのパスから次のパスに移行するときに、冷媒の流れを意図的に制御することは難しく、パス内で偏流を生じることがあるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、熱交換器コアのパスを形成するために必要な仕切部を有するプレートとして、構造が非常に簡単な平プレートを用いることにより、プレート金型の簡易化を図ることができて、金型費が安くつくとともに、仕切部を有する平プレートの配置により、種々のパス形態を有する冷媒回路のコアを形成することができ、しかも部品点数が少なく、熱交換器のコアの組立て作業が簡単で、自動化が可能であり、さらに、冷媒が１つのパスから次のパスに移行するときに、冷媒の流れを意図的に制御することができて、パス内での偏流の発生を未然に防止することができ、冷媒分流の均一化により、コア吐気温度分布が均一化し、性能がアップする、積層型熱交換器を提供しようとすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明による積層型熱交換器は、片面に少なくとも１つの冷媒流路形成用凹部とこれの上下両端部にそれぞれ連なりかつこれより深い上下少なくとも１組のヘッダ形成用凹部とを有するとともに各上下ヘッダ形成用凹部の底壁全体に冷媒通過孔があけられている略方形の金属製中間プレートを多数備えており、隣り合う一対の金属製中間プレート同士が相互に凹部を対向させた状態に層状に重ね合わせられて、両中間プレートの周縁部同士が接合されることにより、少なくとも１つの偏平管部と偏平管部に連なる上下少なくとも１組のヘッダ部とが形成され、偏平管部および上下ヘッダ部が多数並列状に配置されている積層型熱交換器であって、中間プレート積層方向の中間の所定箇所において、偏平管部を構成する一対の金属製中間プレート同士の間に、偏平管部に連なる上下ヘッダ部のうちの所定のヘッダ部において冷媒の通過を阻止する仕切部と、残りのヘッダ部において冷媒の通過を許容する冷媒通過孔とを有する金属製平プレートが介在されて、偏平管部および上下ヘッダ部内に冷媒流路が形成されており、金属製平プレートにあけられた冷媒通過孔の縁部に、該孔を通過した冷媒をヘッダ内に分散させるガイド用凸部が設けられているものである。
【０００８】
上記において、中間プレートの片面に、冷媒流路形成用凹部が１つおよびこれの上下両端部に連なる上下ヘッダ形成用凹部が１組設けられているときは、平プレートには、中間プレートの上下ヘッダ形成用凹部のいずれか一方に対応するように、仕切部が設けられ、同他方のヘッダ形成用凹部に、冷媒通過孔が設けられる。これに対し、中間プレートの片面に、２つ以上の冷媒流路形成用凹部が隣り合うもの同士の間に仕切用凸条を介して設けられ、かつこれらの上下両端部にそれぞれ連なる同組数の上下ヘッダ形成用凹部が設けられるときは、平プレートには、中間プレートの上下ヘッダ形成用凹部のいずれか１つに対応するように、仕切部が設けられ、残りのヘッダ形成用凹部に、冷媒通過孔が設けられる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の積層型熱交換器において、ガイド用凸部が、冷媒通過孔を通過した冷媒を該孔に近い偏平管部へと導くようになされているものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１記載の積層型熱交換器において、すべての偏平管部および上下ヘッダ部内に全体として冷媒がＵ形状または蛇行状に流れるようになされている冷媒流路が形成されているものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１記載の積層型熱交換器において、さらに、相互に隣り合う偏平管部同士の間にコルゲートフィンが介在され、中間プレート積層方向の中間所定箇所において、相互に隣り合う偏平管部同士の間に介在された金属製平プレートの両側に、上記コルゲートフィンの略半分の高さを有する一対のコルゲートフィンがそれぞれ介在されているものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
この明細書において、左右、前後および上下は、図１を基準とし、左とは図１の左側、右とは同右側をいゝ、また前とは同図図面紙葉の表側、後とは同裏側をいゝ、上とは同図上側、下とは同下側をいうものとする。
【００１４】
なお図面は、本発明をカー・エアコン用の積層型エバポレータに適用した場合を示すものである。
【００１５】
本発明の第１実施形態を図１〜図６に示す。積層型エバポレータ(1)は、アルミニウム（アルミニウム合金を含む）製であって、並列状に配置されかつ上下方向に長い長方形状の多数の中間プレート(2)と、これらの左右両外側に配置された同形のエンドプレート(30)(30)とを備え、正面よりみて略方形を有している。
【００１６】
各中間プレート(2)の片面に、中央部の上下方向に長い仕切用凸条(6)を介して前後２つの冷媒流路形成用凹部(3a)(3b)を有する前後一対の膨出状凸部(13a)(13b)がそれぞれ設けられるとともに、同プレート(2)の上下両端部に、内側に冷媒流路形成用凹部(3a)(3b)の上下両端部にそれぞれ連なりかつこれらより深い上下２組のヘッダ形成用凹部(4a)(4b)(5a)(5b)を有する前後一対のカップ状凸部(14a)(14b)(15a)(15b)がそれぞれ設けられている。
【００１７】
そして、隣り合う一対の中間プレート(2)(2)同士が相互に凹部(3a)(3b)(4a)(4b)(5a)(5b)を対向させた状態に層状に重ね合わせられて、両中間プレート(2)(2)の周縁部同士が接合されることにより、２つの偏平流路部を有する前後偏平管部(10a)(10b)とこれらの偏平管部(10a)(10b)の上下両端部に連なる上下一対ずつ前後２組のヘッダ部(11a)(11b)(12a)(12b)とが形成され、これらが多数並列状に配置されている。
【００１８】
なお、前後偏平管部(10a)(10b)を構成する各中間プレート(2)の冷媒流路形成用凹部(3a)(3b)には、上下方向に長い整流用凸部(16)が、同凹部(3a)(3b)の下端から上端寄り部分まで設けられていて、偏平管部(10a)(10b)内が複数の冷媒流路に分割されている。
【００１９】
また、各中間プレート(2)の上下両端部において前後両カップ状凸部(14a)(14b)(15a)(15b)の先端には、略円形の冷媒通過孔(8a)(8b)(9a)(9b)がそれぞれあけられ、各冷媒通過孔(8a)(8b)(9a)(9b)の周縁部に外側に向かって突出した環状壁(19)(19)が設けられている。
【００２０】
この実施形態においては、図１と図２に示すように、中間プレート(2)の組数は、例えば１６組有り、その中央右側の偏平管部(10a)(10b)を構成する一対の中間プレート(2)(2)同士の間に、偏平管部(10a)(10b)に連なる上下ヘッダ部(11a)(11b)(12a)(12b)のうちの上部ヘッダ部(11a)(11b)において冷媒の通過を阻止する仕切部(21a)(21b)と、残りの下部ヘッダ部(12a)(12b)において冷媒の通過を許容する冷媒通過孔(22a)(22b)とを有する平プレート(20)が介在されて、すべての偏平管部(10a)(10b)と上下ヘッダ部(11a)(11b)(12a)(12b)内に全体として冷媒が蛇行状に流れる冷媒流路が形成されている。
【００２１】
図３〜図５に詳しく示すように、平プレート(20)にあけられた冷媒通過孔(22a)(22b)の縁部には、該孔(22a)(22b)を通過した冷媒を下部ヘッダ部(12a)(12b)内に分散させるガイド用凸部(23a)(23b)が設けられている。
【００２２】
なお、図示のガイド用凸部(23a)(23b)は、球面の一部を構成するような形状を有しており、同平プレート(20)の正面よりみて略円弧形を有しているとともに、左方上向きおよび右方上向きに傾斜せしめられている。従って、これらのガイド用凸部(23a)(23b)により、平プレート(20)にあけられた冷媒通過孔(22a)(22b)を通過した冷媒を、該孔(22a)(22b)に近い偏平管部(10a)(10b)へと導くことができるものである。これらのガイド用凸部(23a)(23b)は、冷媒が平プレート(20)にあけられた冷媒通過孔(22a)(22b)を通って次のパス（偏平管部群）に移行するときに、冷媒の流れを意図的に制御し、冷媒分流の均一化を図ることにより、パス内での偏流の発生を未然に防止するために設けられており、従って、ガイド用凸部(23a)(23b)の形状および傾斜角度は、図示のものだけでなく、種々の変更が可能である。
【００２３】
また、この実施形態では、ガイド用凸部(23a)(23b)が、下部ヘッダ部(12a)(12b)内に設けられているため、左方上向きおよび右方上向きに傾斜せしめられているが、これらのガイド用凸部(23a)(23b)が、例えば上部ヘッダ部(11a)(11b)(12a)(12b)内に設けられる場合には、これらのガイド用凸部(23a)(23b)は、左方下向きあるいは右方下向きに傾斜せしめられるものであり、その形状および傾斜角度も種々の変更が可能である。
【００２４】
また図１と図２に示すように、左右に隣り合う偏平管部(10a)(10b)同士の間にコルゲートフィン(24)(24)がそれぞれ介在されるとともに、左右エンドプレート(30)(30)とこれらに隣り合う同側の偏平管部(10a)(10b)との間には、高さの低いコルゲートフィン(24a)(24a)がそれぞれ介在されている。なお、これは、各中間プレート(2)の上下ヘッダ形成用凹部(4a)(4b)(5a)(5b)を有する前後一対のカップ状凸部(14a)(14b)(15a)(15b)の高さに対し、左右エンドプレート(30)(30)のカップ状凸部(34a)(34b)(35a)(35b)の高さが低いものとなされて、左右エンドプレート(30)(30)とこれらに隣り合う同側の中間プレート(2)との間隙が狭いものとなされていることに起因している。
【００２５】
また、右エンドプレート(30)のさらに外側には、上端部に冷媒導入部(32)および冷媒排出部(33)を有するサイドプレート(31)が配置されている。
【００２６】
なお、上記積層型エバポレータ(1)においては、例えばその構成部材のうち、中間プレート(2)、仕切部(21a)(21b)を有する平プレート(20)、左右エンドプレート(30)(30)は、それぞれアルミニウム・ブレージング・シートによりつくられており、コルゲートフィン(24)(24a)およびサイドプレート(31)はそれぞれアルミニウム製である。
【００２７】
そして、上記積層型エバポレータ(1)のすべての構成部材が組み合わせられた状態で、例えば真空ろう付け法により一括してろう付けされることにより、エバポレータ(1)が製造されるものである。
【００２８】
上記積層型エバポレータ(1)において、図１、図２および図６を参照すると、冷媒は、右側サイドプレート(31)の冷媒導入部(32)から、エンドプレート(30)の冷媒通過孔（図示略）を経て前側上部ヘッダ部(11a)の右端部に流れ込む。そして、冷媒は、エバポレータ(1)の中間プレート積層方向中央部の平プレート(20)の仕切部(21a)に当たるまで前側上部ヘッダ部(11a)の右半部内を通過するとともに、前側上部ヘッダ部(11a)に連なる多数の前側偏平管部(10a)内を降下して、前側下部ヘッダ部(12a)の右半部内に至る。
【００２９】
エバポレータ(1)の中間プレート積層方向中央部の平プレート(20)の下端部前側には略円形の冷媒通過孔(22a)があけられているために、冷媒は、この孔(22a)を通過して、前側下部ヘッダ部(12a)の左半部内へと流れ込む。このとき、冷媒通過孔(22a)の縁部にはガイド用凸部(23a)が設けられているため、該孔(22a)を通過した冷媒を、前側下部ヘッダ部(12a)内に分散させることができるとともに、とくにこの実施形態では、冷媒を、該孔(22a)に近い前側偏平管部(10a)内に導くことができる。このようなガイド用凸部(23a)が設けられることによって冷媒の流れを意図的に制御して、冷媒分流の均一化を図ることができ、パス内での偏流の発生を未然に防止することができるものである。
【００３０】
さらに、冷媒は、左側エンドプレート(30)の仕切部に当たるまで前側下部ヘッダ部(12a)の左半部内を通過するとともに、前側下部ヘッダ部(12a)の左半部に連なる多数の前側偏平管部(10a)内を、今度は上昇流となって通過し、前側上部ヘッダ部(11a)の左半部内に到達する。
【００３１】
エバポレータ(1)の左半部においては、各中間プレート(2)の前後上部ヘッダ形成用凹部(4a)(4b)同士が連絡通路部(18)を介して相互に連通せしめられており、冷媒は、前側上部ヘッダ部(10a)の左半部からこれらの連絡通路部(18)を通って後側上部ヘッダ部(11b)の左半部へと移行する。
【００３２】
つぎに冷媒は、後側上部ヘッダ部(11b)に連なる多数の後側偏平管部(10b)内を、今度は下降流となって通過し、後側下部ヘッダ部(12b)の左半部内へと到達する。
【００３３】
同様に、エバポレータ(1)の中間プレート積層方向中央部の平プレート(20)の下端部後側には略円形の冷媒通過孔(22b)があけられているために、冷媒は、この孔(22b)を通過して、後側下部ヘッダ部(12b)の右半部内へと流れ込む。このとき、冷媒通過孔(22b)の縁部にはガイド用凸部(23b)が設けられているため、該孔(22b)を通過した冷媒を、後側下部ヘッダ部(12b)内に分散させることができるとともに、とくにこの実施形態では、冷媒を、該孔(22b)に近い後側偏平管部(10b)内に導くことができる。このようなガイド用凸部(23b)が設けられることによって冷媒の流れを意図的に制御して、冷媒分流の均一化を図ることができ、パス内での偏流の発生を未然に防止することができるものである。
【００３４】
さらに、冷媒は、右側エンドプレート(30)の仕切部に当たるまで後側下部ヘッダ部(12b)の右半部内を通過するとともに、後側下部ヘッダ部(12b)の右半部に連なる多数の後側偏平管部(10b)内を、今度は上昇流となって通過し、後側上部ヘッダ部(11b)の右半部内に到達する。そして最後に、冷媒は、右側エンドプレート(30)の冷媒通過孔（図示略）を経て右側サイドプレート(31)の冷媒排出部(33)より外部に排出されるようになされている。
【００３５】
一方、風（空気）(W)が、積層型エバポレータ(1)の後方から前方に向かって流されて、エバポレータ(1)の隣り合う偏平管部(10a)(10b)同士の間のコルゲートフィン(24)あるいは偏平管部(10a)(10b)とエンドプレート(30)(30)との間のコルゲートフィン(24a)(24a)の存在する間隙を通過し、中間プレート(2)の壁面およびコルゲートフィン(24a)(24a)を介して冷媒と空気とが効率よく熱交換せられるものである。
【００３６】
上記の積層型エバポレータ(1)によれば、コアのパスを形成するために必要な仕切部を有するプレートとして、構造が非常に簡単な平プレート(20)を用いているから、プレート金型の簡易化を図ることができて、金型費が安くつく。また、仕切部(21a)(21b)を有する平プレート(20)の配置により、種々のパス形態を有する冷媒回路のコアを形成することができる。しかも部品点数が少なく、積層型エバポレータ(1)の製造のさい、構成部品の組立てが容易であり、作業性が良く、エバポレータ(1)の生産に要する時間を短縮することができて、生産能率が向上するとともに、自動化が可能である。
【００３７】
また、エバポレータ(1)の製作後、仕切部(21a)(21b)を有する平プレート(20)の設置箇所を、エバポレータ(1)の外部より目視により確認することができて、エバポレータ(1)内に所定の冷媒流路が設定されているかどうかのチェックを簡単に行なうことができ、不良品の発生を未然に防止することができる。
【００３８】
なお、上記積層型エバポレータ(1)において、平プレート(20)を配置する箇所は、エバポレータ(1)のコアの中央部に限られるものではなく、熱交換性能を考慮して適宜左右にずらして配置するようにしても良い。
【００３９】
また、仕切部(21a)(21b)を有する平プレート(20)は、少なくとも１つ備えられておれば良く、平プレート(20)が１つだけ備えられる場合には、冷媒流路は全体としてＵ形状となる。
【００４０】
また、図示の積層型エバポレータ(1)は、中間プレート(2)の片面に、中央の仕切用凸条(6)を介して前後２つの冷媒流路形成用凹部(3a)(3b)が設けられ、これらの上下両端部にそれぞれ連なる上下ヘッダ形成用凹部(4a)(4b)(5a)(5b)も前後２組設けられるが、これに限らず、例えば中間プレート(2)の片面に冷媒流路形成用凹部が１つ設けられていても良く、この場合には、冷媒流路形成用凹部の上下両端部に連なる上下ヘッダ形成用凹部も１組設けられる。
【００４１】
また、中間プレート(2)の片面には、３つあるいはそれ以上の冷媒流路形成用凹部が、隣り合うもの同士の間に仕切用凸条(6)を介して設けられる場合もあり、それぞれの場合、冷媒流路形成用凹部の数と同組数の上下ヘッダ形成用凹部が設けられるものである。
【００４２】
中間プレート(2)の片面に、冷媒流路形成用凹部が１つおよびこれの上下両端部に連なる上下ヘッダ形成用凹部が１組設けられているときは、平プレート(20)には、中間プレートの上下ヘッダ形成用凹部のいずれか一方に対応するように、仕切部が設けられ、同他方のヘッダ形成用凹部に、冷媒通過孔が設けられる。
【００４３】
これに対し、中間プレート(2)の片面に、２つ以上の冷媒流路形成用凹部が隣り合うもの同士の間に仕切用凸条(6)を介して設けられ、かつこれらの上下両端部にそれぞれ連なる同組数の上下ヘッダ形成用凹部が設けられるときは、平プレート(20)には、中間プレート(2)の上下ヘッダ形成用凹部のいずれか１つに対応するように、仕切部が設けられ、残りのヘッダ形成用凹部に、冷媒通過孔が設けられるものである。
【００４４】
なお、左右エンドプレート(30)(30)とこれらに隣り合う同側の偏平管部(10a)(10b)との間には、隣り合う偏平管部(10a)(10b)同士の間のコルゲートフィン(24)(24)よりも高さの低いコルゲートフィン(24a)(24a)が介在されているが、これは積層型エバポレータ(1)のコアの吐気温分布を均一にするためである。
【００４５】
ここで、隣り合う偏平管部(10a)(10b)同士の間のコルゲートフィン（メインフィン）(24)と、エンドプレート(30)(30)とこれらに隣り合う同側の偏平管部(10a)(10b)との間のコルゲートフィン（サイドフィン）(24a)(24a)とは、従来より同じ高さとなされていた。しかし、それでは、コア中のメインフィン(24)は、左右両側の偏平管部より熱を供給されるのに対し、サイドフィン(24a)(24a)は、それぞれ片側の偏平管部より熱を供給されるため、メインフィン(24)とサイドフィン(24a)の吐気温度の間で差が生じてしまう。
【００４６】
そこで、メインフィン(24)に対し、サイドフィン(24a)の高さを低くすることにより、サイドフィン(24a)自体のフィン効率がアップし、さらに、サイドフィン(24a)を通過するさいの通気抵抗がアップするために、メインフィン(24)側に空気が多く流れようとし、結果的に、サイドフィン(24a)間の風速が低下する。これにより、エバポレータ(1)のコア全体での吐気温分布の差を最小にすることができ、コアの吐気温分布を均一にすることができるものである。
【００４７】
図７に上記第１実施形態の変形例を示す。同図に示すように、前後偏平管部(10a)(10b)には、一枚のアルミニウム製波形板よりなるインナーフィン(17)が収められていても良い。このインナーフィン(17)は、前後の分割冷媒通路を形成するための波形部(17a)(17a)と、中央の平坦連結部(17b)とによって構成されており、その平坦連結部(17b)は、中間プレート(2)中央部の仕切用凸条(6)に接合されるようになされている。
【００４８】
なお、上記変形例におけるその他の点は、上記第１実施形態の場合と同様であるので、図面において同一のものには同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図８〜図１０は、本発明の第２実施形態を示す。ここで、上記第１実施形態の場合と異なる点は、積層型エバポレータ(1)の中間プレート積層方向の左端部より４分の１の中間箇所にも偏平管部を構成する一対の金属製中間プレート(2)(2)同士の間に、偏流防止用平プレート(40)が介在されている点にある。この偏流防止用平プレート(40)は、前後偏平管部(10a)(10b)の上下端 に連なる上下ヘッダ部(11a)(11b)(12a)(12b)においてそれぞれ冷媒の通過を許容する冷媒通過孔(41a)(41b)(42a)(42b)を有するとともに、下端部前側の１つの冷媒通過孔(42a)の縁部に、該孔(42a)を通過した冷媒を、前側下部ヘッダ(12a)内に分散させるガイド用凸部(43)が設けられている。このガイド用凸部(43)は、球面の一部を構成するような形状を有しており、同平プレート(40)の正面よりみて略円弧形を有しているとともに、左方上向きに傾斜せしめられているため、同平プレート(40)の冷媒通過孔(42a)を通過した冷媒を、該孔(42a)に近い前側偏平管部(10a)内に導くことができるものである。
【００５０】
この第２実施形態の積層型エバポレータ(1)によれば、冷媒がエバポレータコアの１つのパスから次のパスに移行するときに、偏流防止ガイド用凸部(43)によって冷媒の流れを意図的に制御することができて、パス内での偏流の発生を未然に防止することができ、冷媒分流の均一化により、コア吐気温度分布が均一化し、性能がアップするものである。
【００５１】
上記第２実施形態において、偏流防止用平プレート(40)に設けられたガイド用凸部(43)は、冷媒が平プレート(40)にあけられた冷媒通過孔(42a)を通って次のパス（偏平管部群）に移行するときに、冷媒の流れを意図的に制御し、冷媒分流の均一化を図ることにより、パス内での偏流の発生を未然に防止するために設けられており、従って、ガイド用凸部(43)の形状および傾斜角度は、図示のものだけでなく、種々の変更が可能である。
【００５２】
また、第２実施形態では、ガイド用凸部(43)が、前側下部ヘッダ部(12a)内に設けられているため、左方上向きに傾斜せしめられているが、ガイド用凸部(43)が、その他のヘッダ部(11a)(11b)(12b)内に設けられる場合には、これらのガイド用凸部(43)は、左方下向き、右方下向きあるいは右方上向き等に傾斜せしめられるものであり、その形状および傾斜角度も種々の変更が可能である。
【００５３】
なお、上記第２実施形態では、仕切部(21a)(21b)を有する平プレート(20)と偏流防止用平プレート(40)とが一緒に用いられているが、その他、積層型エバポレータ(1)の中間プレート積層方向の中間箇所において、偏流防止ガイド用凸部(43)を有する偏流防止用平プレート(40)のみを用いても、勿論良い。
本発明は、カーエアコン用積層型エバポレータだけでなく、その他オイルクーラ、アフタークーラ、ラジエータ等の積層型熱交換器にも、同様に使用されるものである。
【発明の効果】
【００５４】
請求項１の発明による積層型熱交換器は、上述のように、中間プレート積層方向の中間所定箇所において、１つの偏平管部を構成する一対の金属製中間プレート同士の間に、偏平管部に連なる上下ヘッダ部のうちの所定のヘッダ部において冷媒の通過を阻止する仕切部と、残りのヘッダ部において冷媒の通過を許容する冷媒通過孔とを有する金属製平プレートが介在されて、偏平管部および上下ヘッダ部内に冷媒流路が形成されているので、熱交換器コアのパスを形成するために必要な仕切部を有するプレートとして、構造が非常に簡単な平プレートを用いることにより、プレート金型の簡易化を図ることができて、金型費が安くつくとともに、仕切部を有する平プレートの配置により、種々のパス形態を有する冷媒回路のコアを形成することができ、しかも部品点数が少なく、熱交換器のコアの組立て作業が簡単で、自動化が可能である。
【００５５】
さらに、金属製平プレートにあけられた冷媒通過孔の縁部に、該孔を通過した冷媒をヘッダ内に分散させるガイド用凸部が設けられているから、冷媒が１つのパスから次のパスに移行するときに、ガイド用凸部によって冷媒の流れを意図的に制御することができて、パス内での偏流の発生を未然に防止することができ、冷媒分流の均一化により、コア吐気温度分布が均一化し、性能がアップするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】 本発明の第１実施形態の積層型熱交換器の概略正面図である。
【図２】 同概略平面図である。
【図３】 図１の積層型熱交換器の要部拡大縦断面図である。
【図４】 図１の積層型熱交換器の偏平管部を構成する２枚の金属製中間プレートおよび金属製平プレートを示す拡大分解斜視図である。
【図５】 図４の金属製平プレートを示すもので、図５ａは一部省略拡大正面図、図５ｂは同拡大側面図、図５ｃは図５ａのｃーｃ線に沿う拡大断面図である。
【図６】 図１の積層型熱交換器の冷媒流路の概略を説明する斜視図である。
【図７】 本発明の第１実施形態の変形例を示すもので、偏平管部を構成する２枚の金属製中間プレートおよび２枚のインナーフィン、並びに金属製平プレートの拡大分解斜視図である。
【図８】 本発明の第２実施形態の積層型熱交換器の概略正面図である。
【図９】 図８の積層型熱交換器の要部拡大縦断面図である。
【図１０】 図９の偏流防止用平プレートを示すもので、１０ａは一部省略拡大正面図、図１０ｂは同拡大側面図、図１０ｃは図１０ａのｃーｃ線に沿う拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 積層型エバポレータ（積層型熱交換器）
２ 中間プレート
３ａ 前側冷媒流路形成用凹部
３ｂ 後側冷媒流路形成用凹部
４ａ 前側上部ヘッダ部形成用凹部
４ｂ 後側上部ヘッダ部形成用凹部
５ａ 前側下部ヘッダ部形成用凹部
５ｂ 後側下部ヘッダ部形成用凹部
６ 仕切用凸部
８ａ 前側冷媒通過孔
８ｂ 後側冷媒通過孔
９ａ 前側冷媒通過孔
９ｂ 後側冷媒通過孔
１０ａ 前側偏平管部
１０ｂ 後側偏平管部
１１ａ 前側上部ヘッダ部
１１ｂ 後側上部ヘッダ部
１２ａ 前側下部ヘッダ部
１２ｂ 後側下部ヘッダ部
２０ 平プレート
２１ａ 前側仕切部
２１ｂ 後側仕切部
２２ａ 前側冷媒通過孔
２２ｂ 後側冷媒通過孔
２３ａ 前側ガイド用凸部
２３ｂ 後側ガイド用凸部
４０ 偏流防止用平プレート
４１ａ 前側冷媒通過孔
４１ｂ 後側冷媒通過孔
４２ａ 前側冷媒通過孔
４２ｂ 後側冷媒通過孔
４３ 偏流防止ガイド用凸部
Claims (4)
- 片面に少なくとも１つの冷媒流路形成用凹部とこれの上下両端部にそれぞれ連なりかつこれより深い上下少なくとも１組のヘッダ形成用凹部とを有するとともに各上下ヘッダ形成用凹部の底壁全体に冷媒通過孔があけられている略方形の金属製中間プレートを多数備えており、隣り合う一対の金属製中間プレート同士が相互に凹部を対向させた状態に層状に重ね合わせられて、両中間プレートの周縁部同士が接合されることにより、少なくとも１つの偏平管部と偏平管部に連なる上下少なくとも１組のヘッダ部とが形成され、偏平管部および上下ヘッダ部が多数並列状に配置されている積層型熱交換器であって、中間プレート積層方向の中間の所定箇所において、偏平管部を構成する一対の金属製中間プレート同士の間に、偏平管部に連なる上下ヘッダ部のうちの所定のヘッダ部において冷媒の通過を阻止する仕切部と、残りのヘッダ部において冷媒の通過を許容する冷媒通過孔とを有する金属製平プレートが介在されて、偏平管部および上下ヘッダ部内に冷媒流路が形成されており、金属製平プレートにあけられた冷媒通過孔の縁部に、該孔を通過した冷媒をヘッダ内に分散させるガイド用凸部が設けられている、積層型熱交換器。
- ガイド用凸部が、冷媒通過孔を通過した冷媒を該孔に近い偏平管部へと導くようになされている、請求項１記載の積層型熱交換器。
- すべての偏平管部および上下ヘッダ部内に全体として冷媒がＵ形状または蛇行状に流れるようになされている冷媒流路が形成されている、請求項１記載の積層型熱交換器。
- さらに、相互に隣り合う偏平管部同士の間にコルゲートフィンが介在され、中間プレート積層方向の中間所定箇所において、相互に隣り合う偏平管部同士の間に介在された金属製平プレートの両側に、上記コルゲートフィンの略半分の高さを有する一対のコルゲートフィンがそれぞれ介在されている、請求項１記載の積層型熱交換器。
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