CN104822554B - 热交换器的固定结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热交换器的固定结构。用于将蒸发器(10)固定在空调壳体上的固定部(30)设置在由蒸发器(10)的第一边(31)与第三边(33)围成的面上。固定部(30)设置在蒸发器(10)的除去热交换面(11a)的四角且除去与蒸发器(10)的固有振动模式的腹部对应的位置以外的位置。由于像这样避开容易振动的位置而设置固定部(30)，因而蒸发器(10)的难以振动的部分固定在空调壳体上。因此，蒸发器(10)的振动变得难以从固定部(30)向空调壳体传递。

Description

热交换器的固定结构
关联申请的相互参照
本申请基于2012年11月30日申请的日本申请号2012-262209号，在此援引其记载内容。
技术领域
本发明涉及一种供冷媒在内部流动的热交换器的固定结构。
背景技术
专利文献1中记载的车辆用空调单元中的制冷用蒸发器在蒸发器的四角处隔着弹性构件而装入空调单元壳体内。该弹性构件具有蒸发器的振动吸收作用。对振动吸收作用进行更具体的叙述，蒸发器经由冷媒配管而与车辆发动机室内的压缩机结合，该压缩机装配于车辆发动机且由车辆发动机驱动。因此，压缩机与车辆发动机成为一体而振动。另外，由于压缩机排出冷媒时产生的脉动，压缩机自身进行振动。该压缩机的振动经由冷媒配管而向位于车室内的蒸发器传播。于是，通过由弹性构件支承蒸发器，从而传播至蒸发器的振动由弹性构件吸收，从而抑制蒸发器的振动向空调单元壳体传递并增幅而成为异常音(噪音)的情况。
在专利文献2所记载的车辆用空调装置中的热交换器中，冷媒流路以外的非流路结构构件由壳体支承。非流路结构构件与流路结构构件不同，其不构成热交换介质的流路，因而不会由于热交换介质的脉动而被直接激振，另外，也不会由于热交换介质的碰撞而被直接激振。通过这样由壳体支承不会被直接激振的部分，从而使得热交换器的振动难以向壳体传递。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-335189号公报
专利文献2：日本特开2012-1124号公报
发明内容
在专利文献1所记载的现有技术中，虽然弹性构件设置在四角处，但由于将弹性构件装入蒸发器的框体，因而蒸发器的结构要素增加。由此，蒸发器的制造工序增加，生产性降低。
在专利文献2所记载的现有技术中，虽然支承非流路结构构件，但热交换器的非流路结构构件也与流路结构构件构成为一体。从而，若流路结构构件振动，则其振动也向非流路结构构件传递，结果振动向壳体传递，因此抑制振动的传递的效果小。
本发明的目的在于提供一种能够以简单的结构来减小振动向外部的传递的热交换器的固定结构。
在本发明中，热交换器的固定结构的特征在于，在由第一边与第三边围成的面、以及由第二边与第三边围成的面中的至少任一个面上设置有至少一个用于向壳体固定的固定部，固定部设置在除去热交换面的四角且除去与热交换器的固有振动模式的腹部对应的位置以外的位置。
根据这样的本发明，热交换器固定在设于外部的壳体上。用于与壳体固定的固定部在由第一边与第三边围成的面、以及由第二边与第三边围成的面中的至少任一个面上设有至少一个。并且，固定部设置在除去热交换面的四角且除去与热交换器的固有振动模式的腹部对应的位置以外的位置(以下，有时简称为“除去腹部以外的位置”)。除去四角和腹部以外的位置是难以振动的位置。换言之，腹部是振动程度最大的位置，根据申请人锐意研究的结果，明确了四角也与腹部同样是容易振动的位置。由于避开这样的容易振动的位置而设置固定部，因而难以振动的部分固定在空调壳体上。从而，热交换器的振动变得难以从固定部向壳体传递。另外，能够利用改变固定部的位置这一简单的结构来抑制从热交换器向壳体的振动。由此，能够抑制因热交换器的振动而使壳体振动所产生的噪音。
附图说明
图1是示出第一实施方式的蒸发器的立体图。
图2是示出各固有振动模式中的振动状态的图。
图3是示出长度方向上的振幅的曲线图。
图4是简化示出蒸发器的主视图。
图5是示出各频率下的与惯性之间的关系的曲线图。
图6是示出频带的合计的惯性的曲线图。
图7是示出第二实施方式的车辆用空调装置的主视图。
图8是示出宽度方向上的振幅的曲线图。
图9是示出第三实施方式的蒸发器的主视图。
图10是示出第四实施方式的蒸发器的主视图。
具体实施方式
以下，参照附图，针对用于实施本发明的方式，对多个方式进行说明。在各实施方式中，有时对与在先的实施方式中说明过的内容对应的部分标注相同的附图标记或向在先的附图标记中追加一个文字，省略重复的说明。另外，在各实施方式中，在说明结构的一部分的情况下，结构的其他部分与在先说明的实施方式相同。不仅可以将在各实施方式中具体说明了的部分进行组合，只要不会对组合产生障碍，也可以将实施方式彼此局部组合。
(第一实施方式)
使用图1～图6对本发明的第一实施方式进行说明。蒸发器10设置在未图示的制冷循环系统中。蒸发器10是使由压缩机压缩至高温高压、由散热器散热冷却、由减压装置减压至低温低压后的冷媒蒸发的热交换器。如图1所示，本实施方式的蒸发器10包括芯部11、上侧容器部12、下侧容器部13等，各结构构件之间彼此钎焊接合。
芯部11由多个扁平管14与多个波纹翅片15交替地层叠而构成。另外，在成为其层叠方向(图1的X方向)的两侧最外侧的波纹翅片15的外侧设置有侧板16。需要说明的是，作为芯部11的内部流体的冷媒沿着扁平管14的长度方向(图1的Y方向)流动。当设该冷媒的流动方向为蒸发器10的宽度方向Y，芯部11中的通风方向为蒸发器10的厚度方向Z，且分别与该宽度方向Y及厚度方向Z正交的方向(层叠方向)为蒸发器10的长度方向X时，蒸发器10将其宽度方向Y作为上下方向而配置在车辆内。
扁平管14是通过对薄壁的铝制带状板材进行折弯加工而形成的管构件，其与冷媒流通方向正交的横截面形成为扁平状。需要说明的是，扁平管14也可以是通过铝材料的挤出成形而将在长边方向上延伸的多个冷媒通路一体形成的构件。或者，也可以是将两片铝制的金属薄板接合成中空对合状(日文原文：最中合わせ状)而形成的构件。扁平管14的板厚例如是0.2mm。
波纹翅片15是将在两面预先包覆有焊料的薄壁的铝制带板件通过辊加工为曲折状(波状)的波纹型的翅片。波纹翅片15通过切开折起用于提高热交换效率的多个百叶板(未图示)而形成。波纹翅片15的板厚例如是0.05mm。
侧板16形成芯部11中的加强构件，通过对由未包覆焊料的坯料构成的铝制平板件进行冲压加工而成形。侧板16的长边方向(宽度方向Y)的两端部形成为平板状。另外，其中央部分形成为成为向扁平管14及波纹翅片15的层叠方向外侧开口的コ字状截面。侧板16钎焊在波纹翅片15上。侧板16的板厚例如是1mm。
上侧容器部12由在扁平管14的长边方向上分割为两部分的反扁平管侧的集管容器、和扁平管侧的集管板形成。集管容器以及集管板分别具有半圆形状或矩形形状的截面形状，且通过对铝制平板件进行冲压加工而成形。
在集管容器的两面以及集管板的内侧面上预先包覆有焊料。而且，集管容器与集管板相互嵌合而钎焊，形成在送风空气的流动方向(蒸发器10的厚度方向Z)上两个内部空间排列的筒状体。而且，在上侧容器部12的长边方向端部(长度方向X的两端部)的开口部钎焊有通过对铝制平板件进行冲压加工而成形的盖体，从而闭塞该开口部。上侧容器部12以及下侧容器部13的板厚例如是1mm。
并且，在上侧容器部12的长度方向X的大致中央部处，钎焊有将各自的内部空间在上侧容器部12的长边方向(蒸发器10的长度方向X)上分割的两个隔板(未图示)。另外，在比隔板靠右侧的上侧容器部12的区域中，在送风空气的流动方向上排列的上侧容器部12的两个内部空间通过未图示的多个连通路而相互连通。
下侧容器部13具有与上述的上侧容器部12类似的结构，形成由集管容器和集管板构成的筒状体。而且，在其长边方向的两端的开口部设有盖体。但是，与上侧容器部12不同，没有设置相当于隔板和连通路的结构。
在上下容器部中的芯部11侧的壁面(集管板的壁面)上，未图示的扁平管插入口和未图示的侧板插入口以与扁平管14及侧板16的间距相同的间距在长度方向X上设置。各扁平管14的长边方向端部以及侧板16的长边方向端部插入至各自的插入口而被钎焊。由此，扁平管14与上下容器部12、13的内部空间连通，并且，侧板16的长边方向端部由上下容器部12、13支承固定。
需要说明的是，在上侧容器部12的图1中的左侧端部钎焊有连接块17(冷媒流入流出部)，所述连接块17上设有供冷媒流入的流入口18以及供冷媒流出的流出口19。流入口18与上侧容器部12的内部空间中的、图1中的空气流动下游侧的容器部12a内连通，流出口19与图1中的空气流动上游侧的容器部12b内连通。
扁平管14与上下容器部12、13的排列对应，在作为外部流体的送风空气流中，上游侧的扁平管列与下游侧的扁平管列以呈两列并排的方式排列。在这样形成的蒸发器10中，冷媒从流入口18向上侧容器部12的空气流动下游侧的容器部12a内流入后，在空气流动下游侧的扁平管列内上下地U型转弯而流动，并返回上侧容器部12的图1的右侧区域。冷媒从该空气流动下游侧的上侧容器部12a(右容器部)向空气流动上游侧的上侧容器部12b(右容器部)流动，通过空气流动上游侧的扁平管列内，同样上下地U型转弯，并返回空气流动上游侧的上侧容器部12b。然后，该冷媒最终从流出口19流出。在此期间，蒸发器10使冷媒蒸发，且通过其蒸发潜热而冷却送风空气。
接下来，对蒸发器10的固定结构进行说明。蒸发器10固定在构成车辆用空调装置的空调壳体内。空调壳体(未图示)在内部具备空气的通风路，且在一侧形成有作为空气取入口的外部气体吸入口以及内部气体吸入口。在通风路的另一侧形成有吹出开口，该吹出开口供向车室内吹出的空气调节后的空气通过。空调壳体由多个壳体构件构成，其材质例如是聚丙烯等树脂成形品。
蒸发器10以横切空调壳体内的通风路整体的方式配置，供所有输送来的空气通过。这样的蒸发器10作为在制冷运转时通过在内部流动的冷媒的吸热作用而对向冷风通路流入的近前的送风空气进行冷却的热交换器发挥功能。
如图1所示，蒸发器10为长方体形状。在将蒸发器10作为长方体形状观察的情况下，将在蒸发器10的长度方向X上延伸的边作为第一边31，在宽度方向Y上延伸的边作为第二边32，在厚度方向Z上延伸的边作为第三边33。在本实施方式中，第一边31的长度最大，第三边33的长度最小。另外，由第一边31与第二边32围成的面构成芯部11的表面，因而是空气流动并与冷媒进行热交换的热交换面11a。
本实施方式着眼于从作为噪音原因之一的蒸发器10向空调壳体的振动传播所产生的噪音而构成蒸发器10的固定结构。具体而言，为了抑制从蒸发器10向空调壳体的振动传播，着眼于蒸发器10的固有振动模式而构成固定结构。
从蒸发器10向空调壳体的传播所产生的噪音限于1000Hz以下。如图2以及图3所示，在该频带下，蒸发器10具有固有振动模式，振动方式根据振动模式而不同。在图3中，示出一次模式为215Hz的情况，同样地，示出二次模式为241Hz、三次模式为367Hz、四次模式为677Hz、五次模式为865Hz的情况。另外，图2的纵轴是使振幅的最大值为1而无因次化的值，称为振动能级。图2示出的振动方式与物性值无关，与蒸发器10的形状有关。
该振动模式的振动激振力(振动模式的和)如图3所示，在上下、前后、左右存在振幅大的部位与小的部位。即，只要保持振动模式的和最小的部位，就能够使从蒸发器10向空调壳体的振动传递最小化。以下，将振幅大处称为腹，将振幅小处称为节。
在现有技术中，如图4的假想线21所示，在四角(四方的角)处保持蒸发器10。根据该保持方法，由于保持蒸发器10中的腹，因此从蒸发器10向空调壳体的振动传递变大，NV(噪声振动)降低不充分。因此，在本实施方式中，为了降低NV，需要对图4示出的虚线22表示的位置进行抑制的结构。
具体而言，在由第一边31与第三边33围成的面(以下，有时称为“上下表面”)、以及第二边32与第三边33围成的面(以下，有时称为“左右表面”)中的至少任一个面上，设有至少一个用于向壳体固定的固定部30。在本实施方式中，在上下表面中的下表面上设有两个固定部30。而且，如图1以及图4所示，固定部30的位置设置在蒸发器10的除去热交换面11a的四角且除去与蒸发器10的固有振动模式的腹部对应的位置以外的位置(参照图3)。因此，固定部30避开第一边31的中央和两端(四角)而配置。换言之，固定部30设置在除去上述的四角以外的位置中的、蒸发器10的固有振动模式的振幅比四角处的振幅小的位置。
在设第一边31的长度为L时，固定部30的更优选的位置优选设置在从第一边31的端部离开0.25L±0.05L的位置、以及离开0.75L±0.05L的位置。在此，0.25L是0.25×L的意思，在将数字与L连续记载时表示相同的意思。换言之，固定部30设置在从第一边31的端部起0.2L～0.3L的范围以及0.7L～0.8L的范围中的至少一方中。该固定部30的位置与由图3的假想线围成的区域对应。换言之，设置固定部30的位置是1000Hz以下的合成振动模式成为最小(所谓节)的位置。
另外，固定部30通过从下侧容器部13向下方突出的凸部来实现。在将该固定部30压抵于空调壳体的内壁的状态下，蒸发器10固定在空调壳体上。另外，在固定部30与空调壳体之间隔着橡胶等弹性构件。通过隔着弹性构件，从而能够使从固定部30向空调壳体传递的振动进一步衰减。蒸发器10也在固定部30以外处与空调壳体接触，但以传递振动的方式固定的部位是固定部30。因此，其他的接触部位以仅支承的程度接触。
另外，固定部30设置在蒸发器10的振动模式频率与空调壳体的壁面振动的固有振动频率不同的位置。空调壳体的固有振动频率根据位置而不同。当设置在该固有振动频率与蒸发器10的振动模式频率相同的位置时，即便是从蒸发器10衰减而传递来的振动，若与空调壳体的固有振动频率相同，则空调壳体也大幅振动。这是由于，NV降低的效果因此而变小。
接下来，对将本实施方式的蒸发器10的固定结构与比较例的固定结构进行了比较的实验结果进行说明。实施例的固定结构是分别在上侧容器部12以及下侧容器部13中将0.25L以及0.75L的位置固定的结构。比较例的固定结构是固定四角的结构。
在实验时，在除蒸发器之外还安装有膨胀阀的车辆用空调装置中，相对于膨胀阀在厚度方向Z上以图5示出的9种的各振动频率、即160Hz、200Hz、250Hz、315Hz、400Hz、500Hz、630Hz、800Hz、1000Hz激振。在激振时，使用了振动机(LMS international n.v.公司制、产品名：integral shaker)。
惯性的检测以空调壳体与固定部30的接触部分为检测位置，使用压电电阻型振动加速度传感器(PCB公司制、型号：352C22)进行检测。另外，图5以及图6中的实验条件相同。在图5中，示出各频率下的惯性，在图6中，示出从200Hz至1kHz的惯性的合计。
如图5所示，可知无论在哪个频率下，实施例的惯性均比比较例小。由此可知，实施例的NV降低效果比比较例大。另外，如图6所示，实施例的200Hz～1kHz的惯性的合计更小。从而同样可知，实施例的NV降低效果比比较例大。如图5以及图6也可以明确，本实施方式的蒸发器10的固定结构具有NV降低效果。
如以上说明，本实施方式的蒸发器10固定在设于外部的空调壳体上。用于固定蒸发器10与空调壳体的固定部30在由第一边31与第三边33围成的面上设有两个。并且固定部30设置在除去热交换面11a的四角且除去与蒸发器10的固有振动模式的腹部对应的位置以外的位置。除去四角和腹部以外的位置是难以振动的位置。换言之，腹部是振动程度最大的位置，四角也是容易振动的位置。由于避开这样的容易振动的位置而设置固定部30，因而难以振动的部分固定在空调壳体上。从而，蒸发器10的振动难以从固定部30向空调壳体传递。另外，通过改变固定部30的位置这一简单的结构，能够抑制从蒸发器10向空调壳体的振动。由此，能够抑制因蒸发器10的振动而空调壳体进行振动所产生的噪音。
另外，在本实施方式中，固定部30优选设置在除去热交换面11a的四角以外的位置中的、热交换器的固有振动模式的振幅比四角小的位置。通过在振幅比四角小的位置进行固定，从而与在四角进行固定的现有技术相比，能够抑制向空调壳体传递的振动。由此能够实现NV降低效果。
另外，设置固定部30的位置进一步优选是1000Hz以下的合成振动模式成为最小的位置。从蒸发器10向车辆用空调装置的传播所产生的噪音限于1000Hz以下。因此，通过固定1000Hz以下的合成振动模式成为最小的位置，从而能够进一步抑制向空调壳体传递的振动。
另外，固定部30设置在蒸发器10的振动模式频率与空调壳体的壁面振动的固有振动频率不同的位置。空调壳体的固有振动频率根据位置而不同。当设置在该固有振动频率与蒸发器10的振动模式频率相同的位置时，即便是从蒸发器10衰减而传来的振动，若与空调壳体的固有振动频率相同，则空调壳体也大幅振动。从而，通过将固定部30设置在蒸发器10的振动模式频率与空调壳体的壁面振动的固有振动频率不同的位置，从而能够抑制因空调壳体的固有振动频率而使NV降低的效果变小的情况。
进一步，在本实施方式中，在将第一边31的长度设为L时，设置从第一边31的端部离开0.25L±0.05L的位置、以及从第一边31的端部离开0.75L±0.05L的位置的固定部30。如图3所示，0.25L的位置以及0.75L的位置是成为节的位置。由于在这样的节的位置的附近(±0.05L)设置固定部30，因而能够像上述那样实现NV降低的效果。
换言之，在本实施方式中，为了车辆用空调装置的NV降低，着眼于蒸发器10的振动模式，通过实现蒸发器10的固定位置的最优化来抑制向车辆用空调装置的振动传播。具体而言，通过在除去蒸发器10的腹部附近以外的位置进行固定，从而车辆用空调装置的NV降低变得可能。而且，通过按压蒸发器10的节，能够抑制蒸发器10的主要振动模式向空调壳体的传递，因而能够实现车辆用空调装置的NV降低。
(第二实施方式)
接下来，使用图7以及图8对本发明的第二实施方式进行说明。在图7中示出车辆用空调装置，将蒸发器10A作为构成车辆用空调装置的要素而示出。构成图7示出的车辆用空调装置的蒸发器10A与膨胀阀40设置成一体。蒸发器10A与制冷循环装置的膨胀阀40的流出侧连接，在该膨胀阀40中减压后的冷媒朝向蒸发器10A流动。本实施方式在设有6处固定部30这一点上具有特征。另外，各固定部30的结构与上述的第一实施方式同样地通过凸部实现。
如图7所示，固定部30在上侧容器部12以及下侧容器部13上分别设有从第一边31的端部离开0.25L±0.05L的位置、以及从第一边31的端部离开0.75L±0.05L的位置的固定部30。第一边31上的固定部30的位置是与上述的第一实施方式同样的位置，因而能够实现同样的作用以及效果。
另外，固定部30设置在位于长度方向X的两端部的各个侧板16上。具体而言，在将第二边32的长度设为W时，优选在从第二边32的端部离开0.5W±0.05W的位置设置固定部30。在此，0.5W是0.5×W的意思。关于第二边32，如图8所示，0.5W的位置是在第二边32中成为节的位置。由于在这样的节的位置的附近(±0.05W)设置固定部30，因而与第一边31的固定部30的位置同样地，能够实现NV降低的效果。另外，在本实施方式中对外周的6处进行固定，因而能够将蒸发器10更牢固地固定于空调壳体。
(第三实施方式)
接下来，使用图9对本发明的第三实施方式进行说明。在图9中，在固定部30B的结构与上述的第一实施方式的蒸发器10不同这一点上具有特征。本实施方式的蒸发器10B的固定部30B如上述那样通过从下侧容器部13向外侧突出的凸部来实现。而且，凸部构成为由弹性构件、例如防振橡胶覆盖。
通过像这样由凸部以及弹性构件一体地构成固定部30B，从而能够使弹性构件可靠地与空调壳体接触。由此，能够使从固定部30B向空调壳体传递的振动进一步衰减。
(第四实施方式)
接下来，使用图10对本发明的第四实施方式进行说明。在图10中，在固定部30的位置与上述的第一实施方式的蒸发器10不同这一点上具有特征。本实施方式的固定部30的位置设置在位于长度方向X的两端部的各个侧板16上。具体而言，在将第二边32的长度设为W时，优选在从第二边32的端部离开0.5W±0.05W的位置(图10的假想线21示出的位置)设置固定部30。如图8所示，关于第二边32，0.5W的位置在第二边32中是成为节的位置。由于在这样的节的位置的附近(±0.05W)设置固定部30，因而能够实现NV降低的效果。
(其他实施方式)
以上，虽然对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明并不受上述的实施方式的任何限制，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变形而进行实施。
上述实施方式的结构只不过是示例，本发明的范围并不限于这些记载的范围。本发明的范围由权利要求书的记载示出，还包括与权利要求书的记载等同的意思以及范围内的全部变更。
在上述的第一实施方式中，固定部30为两处，但并不限于两处，在由第一边31与第三边33围成的面、以及由第二边32与第三边33围成的面中的至少任一个面上设有至少一个固定部30即可。因此，例如也可以将固定部30仅设置在侧板16上。
虽然在上述的第一实施方式中是构成车辆用空调装置的蒸发器10，但并不限于车辆用，也可以是构成家庭用的空调装置的蒸发器。另外，并不限于蒸发器，只要是供冷媒在内部流动的长方体形状的热交换器，也可以是散热器、冷凝器。

Claims (2)

1.一种热交换器的固定结构，用于将供冷媒在内部流动的长方体形状的热交换器(10、10A、10B、10C)固定在壳体上，其中，
在将构成所述长方体形状的所述热交换器的边设为第一边(31)、第二边(32)以及第三边(33)时，所述第三边的长度最小，
由所述第一边与所述第二边围成的面是所述热交换器的热交换面(11a)，
在由所述第一边与所述第三边围成的面、以及由所述第二边与所述第三边围成的面中的至少任一个面上具备至少一个固定部(30、30B)，
所述固定部设置在除去所述热交换面的四角且除去与所述热交换器的固有振动模式的腹部对应的位置以外的位置中的、1000Hz以下的合成振动模式成为最小的位置，
所述腹部是振动程度最大的位置。
2.根据权利要求1所述的热交换器的固定结构，其中，
所述固定部设置在所述热交换器的振动模式的频率与所述壳体的壁面的固有振动频率不同的位置。
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