JP2006275402A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷媒通路を流れる冷媒に乱流を発生させて外部空気との熱交換効率を高くする場合に、冷媒通路とタンクとの境界部分近傍で冷媒の乱流が大きく成長するのを抑制し、冷媒の流動音による騒音を小さくする。
【解決手段】 一対の成形プレート２を重ねて接合して伝熱部材を構成する。この伝熱部材と伝熱フィンとを交互に積層して蒸発器を構成する。成形プレート２には、上下方向に延びる冷媒通路を構成する通路構成部１５、１６と、タンクを構成する上部カップ部１０、１１及び下部カップ部１２、１３とを成形する。通路構成部１５、１６の上下方向中間部に乱流形成用の膨出部２１を多数設ける。通路構成部１５、１６の上端側及び下端側に整流用の膨出部２０をそれぞれ設ける。整流用の膨出部２０により冷媒の流れを整流して、冷媒の流動音を抑制し騒音を低減する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、一対の成形プレートを重ねて接合することにより形成された複数の伝熱部材が伝熱フィンを介して積層された熱交換器に関する。

従来より、例えば、特許文献１に開示されているように、車両用空調装置に用いられる蒸発器等の熱交換器として、一対の成形プレートを重ねて接合することにより形成された複数の伝熱部材と伝熱フィンとを備えたものが知られている。各成形プレートの風上側には、熱交換媒体としての冷媒が流れる冷媒通路を構成する風上側通路構成部と、該冷媒通路の一端部に連通する一側タンクを構成する風上側タンク構成部とが成形されている。各成形プレートの風下側にも冷媒通路を構成する風下側通路構成部と風下側タンク構成部とが成形されている。上記成形プレートの通路構成部には、冷媒通路内へ膨出する膨出部が互いに間隔をあけて多数設けられている。上記風上側の冷媒通路の他端部と風下側の冷媒通路の他端部とは伝熱部材内で連通している。

上記伝熱部材は伝熱フィンを介して積層されており、この積層方向に隣接する伝熱部材の一側タンク構成部により風上側と風下側とに一側タンクがそれぞれ形成されるようになっている。そして、例えば高圧の冷媒を膨張弁により減圧してから風下側の一側タンクに導入させると、この冷媒は、該一側タンクから風下側の冷媒通路を通って風上側の冷媒通路に流入し、該冷媒通路を通って風上側の一側タンクに流入し、該一側タンクから熱交換器の外部に導出される。この冷媒通路を流れる冷媒の流れは膨出部によって乱される。これにより、冷媒通路内の冷媒を略均一に外部空気と熱交換させることが可能になって、熱交換効率が高まる。
特開平５−１４９６５１号公報

ところが、特許文献１の熱交換器のように一側タンク内に導入された冷媒を冷媒通路に流入し又は冷媒通路を流れた冷媒を一側タンクに流入させるようにした場合には、一側タンクの断面形状と冷媒通路の断面形状とが大きく異なることや、一側タンク内の冷媒の流れ方向と冷媒通路内の冷媒の流れ方向とが異なること等により、一側タンクと冷媒通路との境界部分近傍で冷媒に乱流が発生する。その上、特許文献１では、冷媒通路に膨出する膨出部を設けて冷媒の流れを積極的に乱すことにより熱交換効率の向上を図っているため、この膨出部の影響が上記一側タンクと冷媒通路との境界近傍にも及んで、該境界近傍で冷媒の乱流が大きく成長し易い。このように冷媒の乱流が大きく成長すると、冷媒の流動音が大きくなって熱交換器の外部に騒音として漏れるので、車両の乗員に違和感を与えてしまう。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、媒体通路を流れる熱交換媒体の流れを積極的に乱して外部空気との熱交換効率を高くしながら、媒体通路とタンクとの境界部分近傍では熱交換媒体の乱流が大きく成長するのを抑制し、熱交換媒体の流動音による騒音を小さくすることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、媒体通路を流れる熱交換媒体の流れをタンクの近傍で整流させるようにした。

具体的には、請求項１の発明では、熱交換媒体が流れる媒体通路を構成する通路構成部及び該媒体通路の一端部に連通する一側タンクを構成する一側タンク構成部が成形された一対の成形プレートを重ねて接合してなる伝熱部材と、伝熱フィンとを備え、上記伝熱部材が伝熱フィンを介して複数積層され、上記一側タンク内に導入された熱交換媒体が上記媒体通路に流入し又は上記媒体通路を流れた熱交換媒体が上記一側タンクに流入するように構成された熱交換器を対象とする。

そして、上記成形プレートの通路構成部には、熱交換媒体の流れ方向中間部に、媒体通路内を流れる熱交換媒体の流れを乱す乱流形成部が該媒体通路内へ膨出するように設けられ、上記一側タンク構成部側に、上記媒体通路内を流れる熱交換媒体の流れを整流する整流部が設けられている構成とする。

この構成によれば、媒体通路における熱交換媒体の流れ方向上流端に一側タンクを連通させた場合には、該一側タンクに導入された熱交換媒体が媒体通路に流入して該媒体通路を流れる。熱交換媒体が媒体通路を流れるときには、該媒体通路の流れ方向中間部に設けられた乱流形成部により熱交換媒体に乱流が形成される。これにより、媒体通路内の熱交換媒体を外部空気と略均一に熱交換させることが可能になる。一方、一側タンクから媒体通路に流入する熱交換媒体は、整流部により整流されるので、上記乱流形成部の影響が媒体通路と一側タンクとの境界近傍に及ぶのを抑制して、該境界近傍で熱交換媒体の乱流が大きく成長するのを抑制することが可能になる。

また、媒体通路における熱交換媒体の流れ方向下流端に一側タンクを連通させた場合には、媒体通路を流れた熱交換媒体が一側タンクに流入する。熱交換媒体が媒体通路を流れるときには、乱流形成部により媒体通路内の熱交換媒体を外部空気と略均一に熱交換させることが可能になる。一方、媒体通路から一側タンクに流入する前の熱交換媒体の流れは整流部により整流される。これにより、一側タンクと媒体通路との境界部分近傍で熱交換媒体の乱流が大きく成長するのを抑制することが可能になる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、整流部は、成形プレートの通路構成部を媒体通路内へ膨出させることにより構成されているものとする。

この構成によれば、成形プレートを成形する際に、乱流形成部と同時に整流部を形成することが可能になる。

請求項３の発明では、請求項１または２の発明において、成形プレートには、媒体通路の他端部に連通する他側タンクを構成する他側タンク構成部が成形され、伝熱部材は、一側タンクに導入された熱交換媒体を上記媒体通路に流して上記他側タンクに流入させるように構成され、整流部は、通路構成部の一側タンク構成部側にのみ設けられている構成とする。

この構成によれば、一側タンクから媒体通路に流入した直後の熱交換媒体の流れが整流される。これにより、媒体通路の入口近傍で熱交換媒体の乱流が大きく成長するのを抑制することが可能になる。

請求項４の発明では、請求項１または２の発明において、成形プレートには、媒体通路の他端部に連通する他側タンクを構成する他側タンク構成部が成形され、伝熱部材は、上記他側タンクに導入された熱交換媒体を上記媒体通路に流して一側タンクに流入させるように構成され、整流部は、通路構成部の一側タンク構成部側にのみ設けられている構成とする。

この構成によれば、媒体通路から一側タンクへ流入する直前の熱交換媒体の流れが整流される。これにより、媒体通路の出口近傍で熱交換媒体の乱流が大きく成長するのを抑制することが可能になる。

請求項５の発明では、請求項１または２の発明において、成形プレートには、媒体通路の他端部に連通する他側タンクを構成する他側タンク構成部が成形され、伝熱部材は、一側タンクに導入された熱交換媒体を上記媒体通路に流して上記他側タンクに流入させるように構成されており、上記成形プレートの通路構成部には、上記他側タンク構成部側に、上記媒体通路内を流れる熱交換媒体の流れを整流する整流部が設けられている構成とする。

この構成によれば、媒体通路の入口近傍及び出口近傍で熱交換媒体の乱流が大きく成長するのを抑制することが可能になる。また、成形プレートの通路構成部の両端側の形状が同じになるので、熱交換器の製造時に一対の成形プレートを重ねて伝熱部材を形成する際、これら一対の成形プレートの向きが通路構成部の両端側について関係なくなる。これにより、蒸発器の製造工程及び製造設備を簡素化することが可能になる。

請求項６の発明では、請求項１から５のいずれか１つの発明において、一対の成形プレートのうち、一方の成形プレートの整流部が、他方の成形プレートの整流部に接合されている構成とする。

この構成によれば、一方の成形プレートの整流部と他方の成形プレートの整流部とが接合されて伝熱部材の耐圧強度が向上する。

請求項７の発明では、請求項６の発明において、媒体通路の断面形状が、扁平形状とされ、整流部は、媒体通路の平面視で略Ｘ形状とされている構成とする。

この構成によれば、一方の成形プレートの整流部と他方の成形プレートの整流部とが、媒体通路の幅方向及び流れ方向に広がる形状となるので、両成形プレートの接合面積が増大する。

請求項８の発明では、請求項１から６のいずれか１つの発明において、整流部は、熱交換媒体の流れ方向に延びる略直線状に形成されている構成とする。

この構成によれば、熱交換媒体の流れが整流部において略直線状になる。

請求項９の発明では、請求項１から８のいずれか１つの発明において、熱交換媒体の流れ方向に連通する複数のパスが、積層方向に隣接する複数の伝熱部材の媒体通路で構成され、熱交換媒体の流れ方向上流側に位置する上流側パスには、高圧の熱交換媒体が減圧手段により減圧された状態で導入され、上記上流側パスよりも熱交換媒体の流れ方向下流側に位置するパスに対応する通路構成部にのみ整流部が設けられている構成とする。

この構成によれば、高圧の熱交換媒体が減圧手段により減圧された状態で上流側パスに流入した後、下流側のパスに流入する。この熱交換媒体は、上流側及び下流側のパスを流れる間に外部空気と熱交換して蒸発していくため、下流側パスを流れる熱交換媒体の気体成分が占める割合は、上流側のパスを流れる熱交換媒体の気体成分が占める割合よりも多い。熱交換媒体中で気体成分が占める割合が多いと熱交換媒体の流速が上昇して流動音が大きくなるが、この気体成分が占める割合の多い下流側パスに対応した通路構成部に整流部が設けられているので、この部分で流動音を効果的に小さくすることが可能になる。また、気体成分が占める割合の少ない熱交換媒体が流れる上流側パスにおいては流動音が比較的小さいので、整流部を設けずに、熱交換媒体の乱流を維持して熱交換効率を高めることが可能になる。

請求項１０の発明では、請求項９の発明において、パスが伝熱部材の積層方向に３つ構成されているものとする。

この構成によれば、媒体通路が、伝熱部材の積層方向に並ぶ３つのパスに分けられるので、パスが１つや２つの場合に比べて、パス１つ当たりの熱交換媒体の流路断面積が狭くなって、熱交換媒体の流速が上がる。

請求項１の発明によれば、媒体通路の流れ方向中間部に乱流形成部を設けたので、媒体通路内の熱交換媒体と外部空気との熱交換効率を高めることができる。そして、媒体通路の一側タンク側に整流部を設けたので、一側タンクと媒体通路との境界近傍で熱交換媒体の乱流が大きく成長するのを抑制することができて、熱交換媒体の流動音による騒音を小さくすることができる。

請求項２の発明によれば、整流部を乱流形成部と同時に形成することができて、製造工数を削減することができる。

請求項３の発明によれば、媒体通路の入口近傍で発生する熱交換媒体の流動音による騒音を小さくすることができ、請求項４の発明によれば、媒体通路の出口近傍で発生する熱交換媒体の流動音による騒音を小さくすることができる。

請求項５の発明によれば、媒体通路の入口近傍及び出口近傍の両方で熱交換媒体の流動音による騒音を小さくすることができる。また、成形プレートの通路構成部の両端側を同じ形状にすることができるので、製造時に成形プレートの向きが関係なくなる。これにより、蒸発器の製造工程及び製造設備を簡素化して製造コストを低減することができる。

請求項６の発明によれば、一対の成形プレートの整流部同士を接合したので、伝熱部材の耐圧強度を落とすことなく成形プレートを薄肉にして軽量化することができる。

請求項７の発明によれば、整流部の形状を略Ｘ形状としたので、伝熱部材の耐圧強度をより一層向上させることができる。

請求項８の発明によれば、整流部における熱交換媒体の流れを略直線状にして整流効果を十分に得ることができる。

請求項９の発明によれば、伝熱部材の媒体通路で複数のパスを構成し、減圧手段により減圧された状態の熱交換媒体を上流側パスに流入させるようにし、下流側パスに対応した通路構成部にのみ整流部を設けたので、高い熱交換効率を維持しながら流動音による騒音を効果的に小さくすることができる。

請求項１０の発明によれば、３つのパスを備えているので、熱交換器内での熱交換媒体の流速が上がり、単位時間当たりの熱交換量を増大させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１及び図２は、本発明の実施形態に係る熱交換器を示すものである。この実施形態の説明では、熱交換器が、車両用空調装置の冷却用熱交換器を構成する蒸発器１である場合について説明する。図示しないが、上記空調装置は、車室の前部に配設されたインストルメントパネル内に収容されており、この空調装置の樹脂製ケーシング内に上記蒸発器１が収容されている。

蒸発器１は、一対の成形プレート２を重ねて接合することにより形成された複数の伝熱部材３が伝熱フィン４を介して左右方向（図１及び図２の左右方向）に積層された本体５と、該本体５の積層方向両端部、即ち左端部及び右端部に設けられたエンドプレート６とで構成されている。そして、図示しない送風機から送風された空気は、各伝熱部材３間のフィン４を該伝熱部材３の積層方向に略直交する方向（図２及び図５に白抜きの矢印で示す方向）に通過するようになっている。

各伝熱部材３内には、上下方向に平行に延びる風上側冷媒通路７及び風下側冷媒通路８（共に図４にのみ示す）と、風上側冷媒通路７の上端部及び下端部に連通する風上側上部空間及び風上側下部空間（図示せず）と、風下側冷媒通路８の上端部及び下端部に連通する風下側上部空間及び風下側下部空間（図示せず）とが形成されている。風上側冷媒通路７及び風下側冷媒通路８は、空気流れ方向に長い扁平形状とされている。

図３に示すように、上記一対の成形プレート２は、各々、アルミニウム製の板材をプレス成形して得られたものである。各成形プレート２の上部には、図２にも示すように、風上側上部カップ部１０及び風下側上部カップ部１１が外部空気の流れ方向に並んで形成されている。これら風上側上部カップ部１０及び風下側上部カップ部１１は略同じ形状とされている。また、成形プレート２の下部には、風上側下部カップ部１２及び風下側下部カップ部１３が外部空気の流れ方向に並んで形成されている。これら下部カップ部１２、１３は略同じ形状とされている。上記カップ部１０〜１３の底面には、空気流れ方向に長い略長円形の開口部１０ａ〜１３ａが形成されている。

成形プレート２には、風上側上部カップ部１０から風上側下部カップ部１２に亘って延びる風上側通路構成部１５と、風下側上部カップ部１１から風下側下部カップ部１３に亘って延びる風下側通路構成部１６とが形成されている。上記風上側通路構成部１５の幅は、風上側上部カップ部１０の同方向の寸法と略同じに設定されている。風上側通路構成部１５の深さは、風上側上部カップ部１０の深さよりも浅く設定されている。上記風下側通路構成部１６は、上記風上側通路構成部１５と略同じ形状とされている。

上記成形プレート２には、接合相手となる成形プレート２に接合される接合部１７が形成されている。この接合部１７は、成形プレート２の周縁部、風上側上部カップ部１０と風下側上部カップ部１１との間、風上側下部カップ部１２と風下側下部カップ部１３との間及び風上側通路構成部１５と風下側通路構成部１６との間に連続して形成されている。尚、成形プレート２の両面にはろう材が層状に設けられており、このろう材により接合相手の成形プレート２に接合されるようになっている。

風上側通路構成部１５の上端側には、図４にも示すように、風上側冷媒通路７側に向けて膨出する第１膨出部２０が３つ形成されている。各第１膨出部２０の先端面は上記接合部１７と略同一面上に位置付けられており、接合相手となる成形プレート２の第１膨出部２０先端面と接合されるようになっている。第１膨出部２０は、風上側冷媒通路７を幅方向に４分割する位置にそれぞれ配置され、各々、上下方向に直線状に延びている。各第１膨出部２０の上下方向の寸法、即ち冷媒流れ方向の寸法は、通路構成部１５の同方向の寸法の１５％以上２５％以下に設定されている。各第１膨出部２０の幅方向の寸法、即ち風上側冷媒通路７の幅方向の寸法は、下半部よりも上半部の方が長く設定されている。さらに、第１膨出部２０の上半部の幅方向の寸法は、上側へ行くほど長く設定されている。また、風上側通路構成部１５の下端側にも上記上側の第１膨出部２０と同じように第１膨出部２０が形成されている。詳細は後述するが、この第１膨出部２０が本発明の整流部である。尚、第１膨出部２０の数は、２つ以下であってもよいし、４つ以上であってもよい。

また、風上側通路構成部１５の上側第１膨出部２０と下側第１膨出部２０との間には、風上側冷媒通路７側に膨出する多数の第２膨出部２１が形成されている。各第２膨出部２１の先端面は上記突条部１７の先端面と略同一面上に位置付けられており、接合相手となる成形プレート２の第２膨出部２１先端面と接合されるようになっている。各第２膨出部２１は、上記第１膨出部２０よりも小さく、冷媒の流れ方向に長い略長円形状とされている。詳細は後述するが、この第２膨出部２１が本発明の乱流形成部である。

上記第２膨出部２１は、上下方向及び風上側通路構成部１５の幅方向に間隔をあけて配置されている。つまり、風上側通路構成部１５の上側第１膨出部２０よりも下方には、風上側通路構成部１５を幅方向に３分割する位置に２つの第２膨出部２１ａが形成されている。これら２つの第２膨出部２１ａの下方には、風上側通路構成部１５を幅方向に４分割する位置に３つの第２膨出部２１ｂが形成されている。また、風上側通路構成部１５の下側第１膨出部２０よりも上方には、上記２つの第２膨出部２１ａが形成され、これら第２膨出部２１ａの上方には３つの第２膨出部２１ｂが形成されている。このように、風上側通路構成部１５の幅方向に並ぶ２つの第２膨出部２１ａ及び３つの第２膨出部２１ｂが、上下方向に交互に形成されている。

上記風下側通路構成部１６にも、上記風上側通路構成部１５と同様に、第１膨出部２０及び第２膨出部２１が形成されている。

一対の成形プレート２を重ねて突条部１７を接合すると、風上側通路構成部１５及び風下側通路構成部１６により風上側冷媒通路７及び風下側冷媒通路８がそれぞれ構成される。このとき、風上側上部カップ部１０により上記風上側上部空間が構成され、風下側上部カップ部１１により上記風下側上部空間が構成される。さらに、風上側下部カップ部１２により上記風上側下部空間が構成され、風下側下部カップ部１３により上記風下側下部空間が構成される。

上記伝熱部材３を積層していくと、積層方向に隣接する各カップ部１０〜１３の開口部１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ周縁が接触する。この状態で積層方向に隣接する開口部１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ周縁を接合すると、図２及び図５に示すように、該開口部１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａを介し、積層方向に並ぶ風上側上部空間が連通して風上側上部タンク２３が構成され、風下側上部空間が連通して風下側上部タンク２４が構成され、風上側下部空間が連通して風上側下部タンク２５が構成され、風下側下部空間が連通して風下側下部タンク２６が構成される。つまり、カップ部１０〜１３は、本発明のタンク構成部である。

また、図１に示すように、蒸発器１における左端部には、フィン４が配置されており、このフィン４の左側に上記エンドプレート６が接合されている。蒸発器１の右端部にも同様にフィン４が配置され、その右側に上記エンドプレート６が接合されている。

風下側上部タンク２４の右端部には、図２に示すように、冷媒の導入管部２７が設けられている。また、風上側上部タンク２３の右端部には、冷媒の導出管部２８が設けられている。これら導入管部２７及び導出管部２８には、減圧手段としての膨張弁を内蔵した膨張弁ブロック（図示せず）が接続されるようになっている。図外の圧縮機や凝縮器を経て生成された高圧の液冷媒は、上記膨張弁ブロックを介して減圧されて導入管部２７から蒸発器１内に導入され、また、蒸発器１内の冷媒は導出管部２８から膨張弁ブロックを介して外部に導出されるようになっている。

上記左右方向に積層された伝熱部材３のうち、蒸発器１の右寄りに位置する伝熱部材３ａの成形プレート２ａには、風上側上部カップ部１０及び風下側上部カップ部１１の開口部１０ａ、１１ａが形成されていない。この右寄りに位置する伝熱部材３ａにより、図５に示すように、風上側上部タンク２３及び風下側上部タンク２４が左右方向右寄りの部位で左側空間２３ａ、２４ａと右側空間２３ｂ、２４ｂとにそれぞれ区画されている。また、左右方向に積層された伝熱部材３のうち、蒸発器１の左寄りに位置する伝熱部材３ｂの成形プレート２ｂには、風上側下部カップ部１２及び風下側下部カップ部１３の開口部１２ａ、１３ａが形成されていない。この左寄りに位置する伝熱部材３ｂにより、風上側下部タンク２５及び風下側下部タンク２６が左右方向左寄りの部位で左側空間２５ａ、２６ａと右側空間２５ｂ、２６ｂとにそれぞれ区画されている。

また、上記左寄りに位置する伝熱部材３ｂよりも左側に位置する伝熱部材３ｃを構成する成形プレート２ｃの風上側下部カップ部１２と風下側下部カップ部１３との間は、切り欠かれた形状をなしている。この切り欠かれた部分により、図２（ｂ）に示すように、伝熱部材３ｃの風上側下部空間と風下側下部空間とを連通させる連通路３０が形成されている。そして、この連通路３０を介して風上側下部タンク２５の左側空間２５ａと風下側下部タンク２６の左側空間２６ａとが連通している。

次に、上記のように構成された蒸発器１内部での冷媒の流れについて、図５に基づいて説明する。まず、導入管部２７から風下側上部タンク２４の右側空間２４ｂに導入された冷媒は、該右側空間２４ｂに連通する冷媒通路８に流入して下方へ流れ、風下側下部タンク２６の右側空間２６ｂに流入する。この風下側上部タンク２４の右側空間２４ｂに連通する冷媒通路８で第１パスＰ１が構成されている。

風下側下部タンク２６の右側空間２６ｂに流入した冷媒は左側へ流れて伝熱部材３ａと伝熱部材３ｂとの間の冷媒通路８に流入して上方へ流れ、風下側上部タンク２４の左側空間２４ａに流入する。この伝熱部材３ａと伝熱部材３ｂとの間の冷媒通路８で第２パスＰ２が構成されている。

風下側上部タンク２４の左側空間２４ａに流入した冷媒は、左側へ流れて風下側下部タンク２６の左側空間２６ａに連通する冷媒通路８に流入して下方へ流れ、風下側下部タンク２６の左側空間２６ａに流入する。この風下側下部タンク２６の左側空間２６ａに連通する冷媒通路８で第３パスＰ３が構成されている。

風下側下部タンク２６の左側空間２６ａに流入した冷媒は連通路３０を通って風上側下部タンク２５の左側空間２５ａに流入し、該左側空間２５ａに連通する冷媒通路７に流入して上方へ流れ、風上側上部タンク２３の左側空間２３ａに流入する。この風上側下部タンク２５の左側空間２５ａに連通する冷媒通路７で第４パスＰ４が構成されている。

風上側上部タンク２３の左側空間２３ａに流入した冷媒は、右側へ流れて伝熱部材３ａと伝熱部材３ｂとの間の冷媒通路７に流入して下方へ流れ、風上側下部タンク２５の右側空間２５ｂに流入する。この伝熱部材３ａと伝熱部材３ｂとの間の冷媒通路７で第５パスＰ５が構成されている。

風上側下部タンク２５の右側空間２５ｂに流入した冷媒は、右側へ流れて風上側上部タンク２３の右側空間２３ｂに連通する冷媒通路７に流入して上方へ流れ、風上側上部タンク２３の右側空間２３ｂに流入する。この風上側上部タンク２３の右側空間２３ｂに連通する冷媒通路７で第６パスＰ６が構成されている。風上側上部タンク２３の右側空間２３ｂに流入した冷媒は導出管部２８から外部に導出される。

上記冷媒通路７、８を流れる冷媒には、第２膨出部２１により乱流が形成される。これにより、冷媒通路７、８内の冷媒を外部空気と略均一に熱交換させることが可能になり、単位時間当たりの熱伝達量が高まる。そして、例えば第１パスＰ１を構成する冷媒通路８に流入した冷媒は、第２膨出部２１よりも下流側へ流れると、第１膨出部２０と冷媒通路８内側面との間及び第１膨出部２０間を通る。このとき第１膨出部２０が冷媒通路８の延びる方向に直線状に延びているので、冷媒の流れが整流される。これにより、第２膨出部２１により形成した乱流の影響が冷媒通路８と風下側下部タンク２６との境界近傍に及ぶのを抑制することが可能になる。また、例えば風下側上部タンク２４の冷媒が第１パスＰ１を構成する冷媒通路８に流入するときにも同様に冷媒の流れが第１膨出部２０により整流される。その結果、上側第１膨出部２０の下流側に位置する第２膨出部２１によって形成される乱流の影響が冷媒通路８と風下側上部タンク２４との境界近傍に及ぶのを抑制することが可能になる。これにより、冷媒通路８とタンク２４との境界近傍で冷媒の乱流が大きく成長するのを抑制することが可能になる。尚、他のタンクと冷媒通路との境界部分近傍においても、同様に冷媒の乱流が大きく成長するのを抑制することが可能になる。

したがって、この実施形態に係る蒸発器１によれば、冷媒通路７、８の上下方向中間部に第２膨出部２１を設けたので、冷媒通路７、８内の冷媒と外部空気との熱交換効率を高めることができる。そして、冷媒通路７、８の上流側及び下流側に略直線状に延びる第１膨出部２０をそれぞれ設けたので、冷媒通路７、８と上部タンク２３、２４や下部タンク２５、２６との境界近傍で冷媒の乱流が大きく成長するのを抑制することができて、冷媒の流動音による騒音を小さくすることができる。

また、成形プレート２をプレス成形する際に、第１膨出部２０及び第２膨出部２１を同時に形成することができて、製造工数を削減することができる。

また、成形プレート２の上下両端側に同じ形状の第１膨出部２０を設けたので、冷媒通路７、８の入口近傍及び出口近傍の両方で冷媒の流動音による騒音を小さくすることができるとともに、成形プレート２の形状を上下方向について対称形状にすることができる。このように成形プレート２を上下方向について対称形状にすることにより、蒸発器１の製造時、成形プレート２の上下方向の向きが関係なくなるので、製造工程及び設備を簡素化して低コスト化を図ることができる。

また、一方の成形プレート２の第１膨出部２０及び第２膨出部２１と、他方の成形プレート２の第１膨出部２０及び第２膨出部２１とを接合するので、伝熱部材３の耐圧強度を落とすことなく、成形プレート２を薄肉にして軽量化することができる。

また、第１膨出部２０を直線状にしているので、冷媒の流れを整流する効果を十分に得ることができる。

また、蒸発器１内の冷媒通路７、８を風下側で第１〜第３パスＰ１〜Ｐ３の３つに分け、風上側で第４〜第６パスＰ４〜Ｐ６の３つに分けたので、風下側及び風上側の各々でパスが１つや２つ設定されている場合に比べて、パス１つ当たりの冷媒の流路断面積が狭くなって、蒸発器１内で冷媒の流速を上げることができる。これにより、単位時間当たりの熱交換量をより一層増大させることができて、外部空気の冷却能力を高めることができる。

尚、この実施形態では、成形プレート２の上端側及び下端側の両方に第１膨出部２０を設けたが、これに限らず、第１膨出部２０は成形プレート２の上端側にのみ設けてもよいし、下端側にのみ設けてもよい。例えば、冷媒通路７、８の入口側にのみ第１膨出部２０が設けられている場合には、入口近傍で発生する騒音を小さくすることができ、冷媒通路７、８の出口側にのみ第１膨出部２０が設けられている場合には、出口近傍で発生する騒音を小さくすることができる。

また、この実施形態では、第１膨出部２０を直線状に形成しているが、これに限らず、例えば図６及び図７に示す変形例の第１膨出部５０のように、冷媒通路７、８の平面視で略Ｘ形状にしてもよい。この第１膨出部５０は、第２膨出部２１よりも冷媒通路７、８の幅方向に長くかつ上下方向に長く形成されている。このように第１膨出部５０を第２膨出部２１よりも大型にして１つだけ設けることにより、第２膨出部２１により乱された冷媒の流れが第２膨出部５０により整流される。尚、図６及び図７の符号２２は、冷媒通路７、８へ向けて膨出する第３膨出部である。

この変形例では、第１膨出部５０を冷媒通路７、８の幅方向及び流れ方向に延びる略Ｘ形状としたので、相手側の成形プレート２への接合面積が増大して接合強度が高まるので、伝熱部材３の耐圧強度をより一層向上させることができる。

また、蒸発器１に導入された冷媒は第１パスＰ１から第６パスＰ６へ向けて流れる間に外部空気と熱交換して蒸発していく。このため、例えば第２パスＰ２を流れる冷媒の気体成分が占める割合は、第１パスＰ１を流れる冷媒の気体成分が占める割合よりも多い。冷媒中で気体成分が占める割合が多いと冷媒の流速が上昇して流動音が大きくなるが、この気体成分が占める割合の多い下流側のパスに対応した通路構成部１５、１６にのみ第１膨出部２０、５０を設けてもよい。こうすることで、冷媒の流動音を効果的に小さくすることができる。また、この場合、気体成分が占める割合の少ない冷媒が流れている上流側のパスにおいては、冷媒の流動音が比較的小さいので、第１膨出部２０、５０を設けずに冷媒の乱流を維持して熱伝達率を高めることができる。

また、この実施形態では、蒸発器１の風上側及び風下側にそれぞれ３つずつパスＰ１〜Ｐ３、Ｐ４〜Ｐ６を設けているが、パスの数はこれに限られるものではなく、伝熱部材３ａ、３ｂの配置や連通路３０の形成位置を変更することでパスの数を任意に変えることが可能である。また、この実施形態では、冷媒通路を外部空気の流れ方向に２列設けているが、冷媒通路は外部空気の流れ方向に１列であってもよいし、３列以上であってもよい。

以上説明したように、本発明に係る熱交換器は、例えば、車両用空調装置の冷却用熱交換器に適用することができる。

本発明の実施形態に係る蒸発器を外部空気の流れ方向下流側から見た図である。 （ａ）は蒸発器の平面図であり、（ｂ）は蒸発器の底面図である。 成形プレートの側面図である。 （ａ）は図３のＡ−Ａ線に相当する伝熱部材の断面図であり、（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線に相当する伝熱部材の断面図であり、（ｃ）は図３のＣ−Ｃ線に相当する伝熱部材の断面図である。 蒸発器内部での冷媒の流れを示す概略図である。 実施形態の変形例に係る図３相当図である。 （ａ）は図６のＡ−Ａ線に相当する伝熱部材の断面図であり、（ｂ）は図６のＢ−Ｂ線に相当する伝熱部材の断面図である。

符号の説明

１ 蒸発器（熱交換器）
２ 成形プレート
３ 伝熱部材
４ 伝熱フィン
７ 風上側冷媒通路（媒体通路）
８ 風下側冷媒通路（媒体通路）
１５ 風上側通路構成部
１６ 風下側通路構成部
２０、５０ 第１膨出部（整流部）
２１ 第２膨出部（乱流形成部）
Ｐ１〜Ｐ６ 第１パス〜第６パス

Claims (10)

1. 熱交換媒体が流れる媒体通路を構成する通路構成部及び該媒体通路の一端部に連通する一側タンクを構成する一側タンク構成部が成形された一対の成形プレートを重ねて接合してなる伝熱部材と、伝熱フィンとを備え、上記伝熱部材が伝熱フィンを介して複数積層され、上記一側タンク内に導入された熱交換媒体が上記媒体通路に流入し又は上記媒体通路を流れた熱交換媒体が上記一側タンクに流入するように構成された熱交換器であって、
   上記成形プレートの通路構成部には、熱交換媒体の流れ方向中間部に、媒体通路内を流れる熱交換媒体の流れを乱す乱流形成部が該媒体通路内へ膨出するように設けられ、上記一側タンク構成部側に、上記媒体通路内を流れる熱交換媒体の流れを整流する整流部が設けられていることを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器において、
   整流部は、成形プレートの通路構成部を媒体通路内へ膨出させることにより構成されていることを特徴とする熱交換器。
3. 請求項１または２に記載の熱交換器において、
   成形プレートには、媒体通路の他端部に連通する他側タンクを構成する他側タンク構成部が成形され、
   伝熱部材は、一側タンクに導入された熱交換媒体を上記媒体通路に流して上記他側タンクに流入させるように構成され、
   整流部は、通路構成部の一側タンク構成部側にのみ設けられていることを特徴とする熱交換器。
4. 請求項１または２に記載の熱交換器において、
   成形プレートには、媒体通路の他端部に連通する他側タンクを構成する他側タンク構成部が成形され、
   伝熱部材は、上記他側タンクに導入された熱交換媒体を上記媒体通路に流して一側タンクに流入させるように構成され、
   整流部は、通路構成部の一側タンク構成部側にのみ設けられていることを特徴とする熱交換器。
5. 請求項１または２に記載の熱交換器において、
   成形プレートには、媒体通路の他端部に連通する他側タンクを構成する他側タンク構成部が成形され、
   伝熱部材は、一側タンクに導入された熱交換媒体を上記媒体通路に流して上記他側タンクに流入させるように構成されており、
   上記成形プレートの通路構成部には、上記他側タンク構成部側に、上記媒体通路内を流れる熱交換媒体の流れを整流する整流部が設けられていることを特徴とする熱交換器。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の熱交換器において、
   一対の成形プレートのうち、一方の成形プレートの整流部が、他方の成形プレートの整流部に接合されていることを特徴とする熱交換器。
7. 請求項６に記載の熱交換器において、
   媒体通路の断面形状が、扁平形状とされ、
   整流部は、媒体通路の平面視で略Ｘ形状とされていることを特徴とする熱交換器。
8. 請求項１から６のいずれか１つに記載の熱交換器において、
   整流部は、熱交換媒体の流れ方向に延びる略直線状に形成されていることを特徴とする熱交換器。
9. 請求項１から８のいずれか１つに記載の熱交換器において、
   熱交換媒体の流れ方向に連通する複数のパスが、積層方向に隣接する複数の伝熱部材の媒体通路で構成され、
   熱交換媒体の流れ方向上流側に位置する上流側パスには、高圧の熱交換媒体が減圧手段により減圧された状態で導入され、
   上記上流側パスよりも熱交換媒体の流れ方向下流側に位置するパスに対応する通路構成部にのみ整流部が設けられていることを特徴とする熱交換器。
10. 請求項９に記載の熱交換器において、
    パスが伝熱部材の積層方向に３つ設けられていることを特徴とする熱交換器。

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