JP2009236478A - 高圧冷媒用熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換効率の向上と、冷媒である空気の温度の均一化を図る熱交換効率に優れた熱交換器を提供する。
【解決手段】第１の冷却材と第２の冷却材との間で熱交換させるための熱交換器であって、第１の冷却材のための対をなす第１の分枝路13,14を複数個含む第１の分枝路グループと、第２の冷却材のための第２の分枝路を複数個含む第２の分枝路グループとを備え、前記第１の分枝路と第２の分枝路は、一方の一の分枝路が、他方の複数の分枝路との間で、熱の伝導を行えるように、第１の方向において交互に配置され、かつ前記対をなす第１の分枝路13,14同士は、第１の方向と直交する第２の方向に配列されるようになっている熱交換器について、前記対をなす第１の分枝路を、０．３mm以下、好ましくは０．２４〜０．２８mmの厚さの壁体を有するチューブによって形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換を行う２つの冷却材として、液体もしくは気体である冷媒と、空気（外気）とを対象とする熱交換器に関する。このような熱交換器は、空調機、特にカーエアコンに用いられている。

熱交換器、特にカーエアコンのエバポレータには、多数の分岐路からなる第１の冷却材（冷媒）の通路と、同じく多数の分岐路からなる第２の冷却材（空気）の通路が設けられている。第１の冷却材の各分岐路は、通常、一の方向（第１の方向）に偏平となっており、第２の冷却材の各分岐路も、同じ方向に延びる。これら２つの冷却材の分岐路は、第１の方向と直交する第２の方向において、交互に配置される。また、第１の冷却材の隣合う２つの分岐路の間に位置する第２の冷却材の分岐路は、通常、第１および第２の方向のいずれとも直交する第３の方向において、さらに複数の分枝路に仕切られる。

第１の冷却材の隣合う２つの分岐路は、これらの分岐路の両端部に取り付けられるコレクタを介して、Ｕ字形をなす。すなわち、第１の冷却材の各分岐路は、コレクタを介して、第２の方向（隣合う分岐路に向かう方向）に延び、隣合う分岐路と連通している。通常、第１の冷却材の分岐路は、折曲げ加工、押出し成形、複数のシートの組み合わせ等によって形成されるフラットチューブからなる。

第１の冷却材の各分岐路は、これら分岐路の両端部に取り付けられる２つのコレクタと連通されるため、第１の冷却材のコレクタへの流入口から、コレクタからの流出口へかけて、複数の分岐路を連続的につなぐ通路が形成される。

第２の冷却材の分岐路は、第１の方向に沿って、熱交換器における第２の冷却材のための入口側から出口側まで延びる。一のフラットチューブ（第１の冷却材の分岐路）と、隣合うフラットチューブとの間における第２の冷却材の分岐路のさらなる区画（複数の分枝路の形成）は、金属シートから形成され、かつ熱交換を促進するための複数のルーバを有する波型インサートを介してなされる。

特許文献１に記載されている熱交換器（カーエアコン用のエバポレータ）は、第１の冷却材の分岐路の各端部におけるコレクタを、それぞれ、第１の方向に並ぶ２つのブロックから構成することにより、熱交換効率の向上と、冷媒として冷却される空気の温度の均一化を図っている。

仏国特許出願公開第２８２５７９１号明細書

本発明は、上記事情に鑑み、さらに熱交換効率に優れた熱交換器を提供することを目的とている。

上記目的を達成するために、本発明においては、第１の冷却材と第２の冷却材との間で熱交換させるための熱交換器であって、第１の冷却材のための対をなす第１の分枝路を複数個含む第１の分枝路グループと、第２の冷却材のための第２の分枝路を複数個含む第２の分枝路グループとを備え、前記第１の分枝路と第２の分枝路は、一方の一の分枝路が、他方の複数の分枝路との間で、熱の伝導を行えるように、第１の方向において交互に配置され、かつ前記対をなす第１の分枝路同士は、第１の方向と直交する第２の方向に配列されるようになっている熱交換器について、前記対をなす第１の分枝路を、０．３mm以下の厚さの壁体を有するチューブによって形成する。前記チューブの壁体の厚さは、好ましくは０．２４〜０．２８mmである。

本発明によれば、上記の構成により、第１の冷却材と第２の冷却材との熱交換効率を高めることができる。

本発明の一実施形態においては、チューブは、前記第１の方向における長さが５mm以下、好ましくは３〜４．５mmである熱交換用インサートと接合される。

チューブの内部は、径が１．２mm以下、好ましくは０．８９〜１．０７mmである複数の流路に区画するのが好ましい。

チューブの壁体の厚さは、０．２７mm以下であり、チューブの第１の方向における厚さは、１．５mm以下、好ましくは１〜１．３mmである。

前記対をなす第１の分枝路は、第１および第２の方向のいずれとも直交する第３の方向に延びる２つの列をなす。

第２の冷却材の分枝路は、熱交換器における第２の冷却材の入口側と出口側とを連絡させつつ、全体として、上記第３の方向に延びる。

前記対をなす第１の分枝路は、各列において、第１の方向にくぼみを有する。また、第１の分枝路の各列は、第２の冷却材の入口側と出口側に一致する。

前記対をなす第１の分枝路は、第１の方向において対向するもの同士が、チューブの第１の方向に延びる流通孔を介して互いに連通している。また、この対をなす第１の分枝路は、第１の冷却材の入口に通ずる第１の空間ブロックから、第１の冷却材の出口に通ずる第１２の空間ブロックまで連続する経路を形成するよう、複数の空間ブロックと連通している。また、第1の冷却材は、前記２つの列に属する２つの空間ブロック同士を連通する通路を介して移動するようになっている。

前記通路の第１の方向における径は、第１の冷却材のための第１の分枝路の第１の方向における径の６０〜８０％、好ましくは６５〜７５％であるのが好ましい。

前記通路は、８．５〜１０mmの半径をもつように膨らんでいるのが好ましい。

本発明の熱交換器によれば、熱交換効率の向上、および熱交換器が特にカーエアコンのエバポレータである場合に、冷媒として冷却される空気の温度の均一化を図ることができる。また、本発明に係る熱交換器は、小型化を実現することができる。

また、本発明に係る熱交換器がカーエアコンのエバポレータである場合、相対湿度が６０％で、外気の温度が３０℃のときでも、冷却能力を６％増大させることができる。さらに、第２の冷却材である空気の流量が２５０〜６００kg/hであれば、車室の室温を約１℃下げることができる。

本発明に係る熱交換器の斜視図である。 図１に示す熱交換器の内部における第１の冷却材の経路を示す模式図である。 図１に示す熱交換器におけるチューブの中央部の横断面図である。 同じく、チューブの縦断面図である。 図４のＶ−Ｖ線断面図である。 同じく、ＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 図９のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 図１に示す熱交換器におけるチューブの下端部の横断面図である。 図９のＸ−Ｘ線断面図である。 図１に示す熱交換器におけるチューブの中央部と波型インサートの横断面図である。 図３に示す波型インサートの一部の詳細な断面図である。

本発明の内容は、以下の実施形態についての詳細な説明と、添付の図面から、明瞭に理解しうると思う。

図１と図１１に示すように、熱交換器１は、フラットチューブ２の束、および熱交換用インサート44,45を備えている。熱交換器１の構成の詳細は、仏国特許出願公開第２７４７４６２号明細書に記載されている。フラットチューブ２は、金属シートを加工して得られるものであり、プレス加工によってくぼみが形成された２つの幅広の面３，４を有している。幅広の面３，４は、互いに同一の形状をなしており、そのくぼみが互いに外側を向くように対向している（図３においては、Ｘ軸に沿って、幅広の面３のくぼみは下方を、幅広の面４のくぼみは上方を向いている）。

チューブ２の内部の容積を制限するため、幅広の面３，４には、上下左右に縁部５，５が設けられており、これらの縁部５，５は、例えば鑞接によって、液密（または気密。以下同じ）に接合されている。チューブ２は、第１の冷却材（以下、「冷媒」という）のための２つの分枝路13,14を形成している。冷媒は、カーエアコンの冷凍サイクルまたはエンジンの冷却サイクルを循環するようになっている。

チューブ２は、図１におけるＺ軸方向（すなわち、矢印５２で示す方向）において、幅広の面３，４を互いに接合させた上端部６と下端部７を有している。両端部６と７がチューブ２の上部と下部において占める割合は、比較的小さい。チューブ２の両端部６，７以外の領域は、図３に示すように、幅広の面３と４が接合しておらず、肉薄となっている（縁部５，５を除く）。また、同じく図３に示すように、チューブ２の２つの分枝路13,14は、Ｙ軸方向において、液密接合領域８を介して、互いに離間している。２つの分枝路13と14に挟まれた液密接合領域８は、Ｙ軸方向の中間点に位置する。この液密接合領域８は、Ｚ軸方向において、両端部６と７の近傍まで延びている。

図１０に示すように、隣合う２つのチューブ２，２の相対向する幅広の面３と４は、下端部７において（上端部６においても）、互いに当接している。一方、図１１に示すように、チューブの両端部６と７の間の領域においては、これら２つの面３と４は、互いに離間し、生じた空間に、熱交換用インサート44,45が充填されている。インサート44,45は、それぞれ、Ｙ軸方向（図１と図２においては、「空気」の矢印で示す方向）に延びる第２の冷却材のための複数の分枝路を、Ｚ方向において区画している。各チューブ２は、インサート44,45を介して、連結されている。

図１０に示すように、隣合う２つのチューブ２，２の上端部と下端部においては、相対向する幅広の面３，４のくぼみ９，９は、鑞接されている。各チューブ２のくぼみ９の上端部と下端部の少なくとも一方には、冷媒の流通孔10（図２参照）が設けられており、隣合うチューブ２と連通している。図２に示すように、くぼみ９の上端部または下端部においてＸ方向に連続する複数の流通孔10は、熱交換器の上部と下部それぞれ１箇所において、第１の隔壁（右方の隔壁）16と第２の隔壁（左方の隔壁）16'（ともに、幅広の面３と４のくぼみ９，９の接合によって得られる）によって遮られている。冷媒は、隔壁16, 16'によってＸ方向への流通を遮断され、Ｚ軸方向へと向かう。

最も右側（Ｘ軸のプラスの方向）に位置するチューブ２における上端部６の外側の面には、冷媒の入口連結部11と出口連結部12が設けられている。両連結部11と12の径は、互いに異なっている。これら２つの連結部11,12は、それぞれ、熱交換器１の幅細の側面から突出する短い管状となっている。

本発明の技術的範囲は、入口連結部11と出口連結部12が、熱交換器１の互いに異なる幅細の側面に設けられている熱交換器、ならびに、両連結部が、それぞれ、チューブ２の上端部６側と下端部７側に設けられている熱交換器をも包含する。両連結部の配置を上記のどれにするかは、隔壁16, 16'における冷媒の流通孔10の位置によって決まる。

以下では、図２に示す冷却材の経路を説明する。入口連結部11を通って熱交換器１の内部に到達した冷媒は、熱交換器１の右側面（右方の幅細の面）と、第１の隔壁16との間に位置する複数のチューブ２の上部領域からなる第１の空間ブロック17を経て、この下方に位置する複数の分枝路13からなる第１の分枝路グループ31を通って下降する。第１の分枝路グループ31に属する分枝路13を含む各チューブ２の下部領域は、第２の空間ブロック18を形成している。

第２の空間ブロック18は、第１の隔壁16の流通孔10を介して、この左方に隣接する第３の空間ブロック19と連通している。一方、第３の空間ブロック19は、垂直方向の反対側にある第４の空間ブロック20（第１の隔壁16によって、第１の空間ブロック17と仕切られている）と連通している。第３の空間ブロック19と第４の空間ブロック20との間における冷媒の流通は、第２の分枝路グループ32を介して行われる。また、第４の空間ブロック20は、第２の隔壁16'の流通孔10を介して、この左方に隣接する第５の空間ブロック21と連通している。さらに、第５の空間ブロック21は、垂直方向の反対側にある第６の空間ブロック22（第２の隔壁16'によって、第３の空間ブロック19と仕切られている）と連通している。第５の空間ブロック21と第６の空間ブロック22との間における冷媒の流通は、第３の分枝路グループ33を介して行われる。

この後、冷媒は、空気が流通する方向とは反対の方向に進み、第６の空間ブロック22から、同一チューブ２の分枝路13と14をつなぐ通路41（図４、図６、および図７参照。詳細は後述する）を介して、第７の空間ブロック23へ移行する。ついで、冷媒は、第７の空間ブロック23から、複数の分枝路14からなる第４の分枝路グループ34を通って、第８の空間ブロック24へ移行する。次に、冷媒は、Ｘ軸方向（矢印５１で示す方向）に沿って、第２の隔壁16'の流通孔10を介して、第９の空間ブロック25へ移行する。さらに、冷媒は、複数の分枝路14からなる第５の分枝路グループ35を経て、第１０の空間ブロック26（第２の隔壁16'によって、第７の空間ブロック23と仕切られている）へ移行する。この後、第１０の空間ブロック26は、第１の隔壁16の流通孔10を介して、この右方に隣接する第１１の空間ブロック27と連通している。ついで、冷媒は、複数の分枝路14からなる第６の分枝路グループ36を経て、第１２の空間ブロック28（第１の隔壁16によって、第９の空間ブロック25と仕切られている）へ移行する。最終的に、冷媒は、出口連結部12を介して、熱交換器１の外部へ流出する。

熱交換器１は、概ね同形の複数のチューブ２からなっている。また、熱交換器１は、第１および第２の層流、すなわち「上り」と「下り」の層流（それぞれ３つの分枝路グループからなる）を形成する。１つのチューブ２の２つの分枝路は、それぞれ、上りの層流と下りの層流の通路となる。冷媒は、空気が進むＹ軸方向において、２つの層流を形成し、下りの層流においても、上りの層流においても、空気によって冷却されるため、熱交換器における空気の出口側においては、冷媒の温度は、公知の熱交換器におけるそれよりも低い。

冷媒は、最初に、入口連結部11に近接する第１の空間ブロック17から、第１の分枝路グループ31を通って、Ｙ軸方向に下降する。つぎに、冷媒は、第２の空間ブロック18から、Ｘ軸のマイナス方向（左方）に、第１の隔壁16の流通孔10を通りつつ移行する。第１の隔壁16は、第１の空間ブロック17と第４の空間ブロック20とを隔てている。冷媒は、第２の分枝路グループ32を通って、第４の空間ブロック20まで上昇する。つぎに、冷媒は、第２の隔壁16'の流通孔10を経て、第４の空間ブロック20から第５の空間ブロック21へ移行し、ついで、第３の分枝路グループ33を通って、第６の空間ブロック22まで下降する。

この後、冷媒は、通路41を介して、第７の空間ブロック23へ移行し、さらに、第４の分枝路グループ34を通って、第８の空間ブロック24まで上昇する。つぎに、冷媒は、第２の隔壁16'の流通孔10を経て、第８の空間ブロック24から第９の空間ブロック25へ移行し、ついで、第５の分枝路グループ35を通って、第１０の空間ブロック26まで下降する。冷媒は、このあと、第１の隔壁16の流通孔10を経て、第１０の空間ブロック26から第１１の空間ブロック27へ移行し、最後に、第６の分枝路グループ36を通って、第１２の空間ブロック28まで上昇する。第１の隔壁16は、第９の空間ブロック25と第１２の空間ブロック28とを隔てている。

第１の隔壁16は、第４の分枝路グループ34と第５の分枝路グループ35を通る冷媒が、熱交換器１の下部において、第７の空間ブロック23から第１０の空間ブロック26へ直接移行することのないよう、両者を隔てている。Ｘ軸方向において隣合う分枝路グループの間に設けられる隔壁16,16'の位置は、適宜調整することができる。また、冷媒の折り返し点へ向かう層流を形成する第１〜第３の分枝路グループ、および折り返し点から戻る層流を形成する第４〜第６の分枝路グループは、多数の分岐路から構成することができる。さらに、Ｙ軸方向において隣合う第１および第６の分枝路グループを構成するそれぞれの分岐路の数は等しい。第２および第５の分枝路グループ、ならびに第３および第４の分枝路グループについても同様である。また、Ｘ軸方向において隣合う分枝路グループを隔てる隔壁は、Ｙ軸方向において隣合う分枝路グループを隔てるために設置することもできる。

図１（および図２）に示す熱交換器は、６つの分枝路グループを有している。しかし、本発明に係る熱交換器における分枝路グループの数は、通気孔の数および配置、ならびに隔壁の配置を調整することによって、６個よりも多くすることも、少なくすることもできる。すなわち、本発明によれば、４個または８個の分枝路グループを有する熱交換器とすることもできる。同様に、本発明に係る熱交換器における分枝路グループは、偶数である必要はない。すなわち、奇数個の分枝路グループを備える熱交換器も、本発明の技術的範囲に含まれる。

図３は、チューブ２の中央部の横断面図である。Ｙ軸方向における２つの幅広の面３と４の間には、波状中間部材40が設置されている。波状中間部材４は、幅広の面３，４と同一の材料（例えばアルミニウム合金）から形成することができる。波状中間部材40の厚さは、０．１mm以下、好ましくは０．０４〜０．０８mmである。冷媒の流量と熱交換量の大きさは、幅広の面３と４の厚さを変えることによって、調整することができる。

波状中間部材における各頂部の稜線は、Ｚ軸方向に延びている。各頂部の稜線と稜線の間の距離は、１〜１．４mmがよい。また、各頂部の断面形状は、台形にすることもできる。その場合、台形の底辺の長さは、その高さの半分の位置における横方向の長さの１２０〜１４０％、好ましくは１２８〜１４０％がよい。他方、台形の頂辺の長さは、同じくその高さの半分の位置における横方向の長さの６０〜８０％、好ましくは６０〜７２％がよい。波状中間部材の折曲げ半径は、０．１５〜０．２５mmである。

幅広の面３，４を形成するアルミニウム合金シートの厚さは、０．３mm以下、好ましくは０．２４〜０．２８mmである。また、最も好ましい厚さは、０．２７mm以下、特に０．２７mmである。一方、チューブ２の厚さ（Ｘ軸方向の長さ）は、１．５mm以下、好ましくは１〜１．３mmである。

波状中間部材40の１つの波、および幅広の面３，４によって区画される冷媒の各流路の径は、１．２mm以下、好ましくは０．８５〜１．１０mm、より好ましくは０．８９〜１．０７mmである。また、１つの分枝路内における波状中間部材による波の数は、５〜１０である。

本発明に係る波状中間部材の断面形状は、台形の外、正弦波形、三角形、または鈍らな鋸歯状とすることもできる。

変形例として、チューブ２の内部に、波状中間部材を設置しないこともできる。さらに、幅広の面３，４には、冷媒の乱流を形成するため、凹凸（ディンプル）を付けることもできる。

図４は、第３の分枝路グループ33および第４の分枝路グループ34に属する分岐路を含むチューブ２のＹ軸方向に沿う断面図である（左に９０度回転している）この図は幅広の面３を示すが、幅広の面４についても同様である。第３の分枝路グループ33に属する分枝路と、第４の分枝路グループ34に属する分枝路は、チューブ２の下端部７において、通路41を介して連通している。

図５は、図４のＶ−Ｖ線断面図である。すなわち、図３に示すチューブの上端部６（通路41は設けられていない）のＹ軸方向に沿う断面図である。図１に示す熱交換器１の前面15（第３の分枝路グループ33が位置する側）が左側に、同じく後面29（第４の分枝路グループ34が位置する側）が右側になっている。図５は、第３の分枝路グループ33に属する分枝路、および第４の分枝路グループ34に属する分枝路の断面を示すが、第１の分枝路グループ31に属する分枝路および第６の分枝路グループ36に属する分枝路の断面、ならびに第２の分枝路グループ32に属する分枝路および第５の分枝路グループ35に属する分枝路の断面も同様である。一方、図２に示すように、第２の隔壁16'は、第４の分枝路グループ34と、第５の分枝路グループ35とを連通させる流通孔10を有している。

図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う分解断面図である。すなわち、図３に示すチューブの下端部７（通路41が設けられている）の分解断面図である。

図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。通路41の断面は、下端部７のＺ軸方向の長さのほぼ全部にわたって、Ｘ軸方向に湾曲している。このように湾曲した断面形状にすると、機械的な抵抗力が増す。通路41の長径（Ｚ軸方向の長さ）は、１．２〜４．２mmである。高圧の冷媒に対する抵抗力は、チューブ２の分枝路13,14の間に液密接合領域８を設け、この液密接合領域８において、幅広の面３と４を互いに鑞接することによって増大する。また、高圧の冷媒に対する抵抗力は、幅広の面３と４の間に比較的密に充填され、かつこれらに鑞接される波状中間部材40によっても増大する。

なお、冷媒の上昇と下降の流れを図２と逆向きにした場合には、通路41は、チューブの上端部６に設けられる。この場合、通路41の断面は、上端部６において、Ｚ軸方向の長さのほぼ全体にわたって、Ｘ軸方向に湾曲する。

図８に示すように、通路41のＸ軸方向の半分は、チューブ２の幅広の面３をＸ軸方向に膨らませることによって得られる（幅広の面４についても同様である）。膨らみの半径「ａ」は、８．５〜１０mmである。一方、膨らみと、幅広の面３との接合部分も若干湾曲している。この湾曲に係る半径「ｂ」は、１〜５mmである。通路41の膨らみの深さ「ｄ」は、この通路が位置するチューブ２の下端部７のＸ軸方向の厚さにおけるくぼみ９の深さよりも小さい。より詳しくいうと、この通路41は、隣合う２つのチューブの液密接合領域８，８が形成するシュート（樋）42（図１０参照）を、迂回するように延びている。シュート42の径は、１〜５mmである。

図９は、第３および第４の分枝路グループ33,34に属する２つの分岐路を含むチューブ２の下端部７における幅広の面３をＸ軸方向から視たものである。通路41は、２つの分岐路を連通させている。

図１０は、図９のＸ−Ｘ線断面図であり、隣合う２つのチューブ２，２を構成する幅広の面３，４の断面を示す。通路41の径（シュート42を迂回する２つの通路を合わせたＸ軸方向における最大長さ）は、第３の分枝路グループ33に属する分岐路の短径（Ｘ軸方向の長さ）の６０〜８０％、好ましくは６５〜７５％がよい。分岐路の短径は、１．５mm以下、好ましくは１〜１．３mmがよい。

分岐路の短径は、１．５mm以下、好ましくは１〜１．３mmがよい。一方、１つの分枝路グループのＸ軸方向の長さは、４５mm以下、好ましくは３５〜４０mmである。

図１１と図１２に示すように、各チューブ２は、Ｙ軸方向において、上端部６と下端部７以外の部分では、熱交換用インサート44と45に挟まれている。インサート44,45は、鑞接によって幅広の面３，４に固着される。インサート44,45は、全体として波打つように、幅広の面３，４と同様にＹ軸方向に延びている。波型インサート44,45の基材であるシートの厚さは、０．０４〜０．０８mmである。空気の流れをＺ軸方向において複数の分枝路に仕切る波型インサートの壁体部分は、緩やかに湾曲した方形である。

図１２に示すように、波型インサート44,45における各ピーク部（幅広の面３，４と接合する部分）のＹ軸方向の長さ「ｅ」は、０．４５〜０．６mmである。また、波型インサート44,45のＸ軸方向の長さ「ｆ」は、４．１〜４．３mmである。さらに、波型インサート44,45における一方の側のピーク部のＹ軸方向における中心線から、他方の側のピーク部のＹ軸方向における中心線までの距離「ｆｐ」は、１．２〜１．３mmである。

波型インサート44,45は、Ｙ軸方向に延びる各分枝路に沿って空気に乱流を形成するよう、複数の平板状のルーバ46,47を備えている。ルーバ46,47は、Ｙ軸方向において、互い違いに、上下（Ｚ軸方向）に突出するように形成されている。また、ルーバ46,47の突出する高さは、０．３〜０．４５mmである。ルーバは、第１の冷却材（冷媒）と第２の冷却材（空気）との間の熱交換を促進する。

上記の実施形態においては、主として第３の分枝路グループを例にとって説明した。なお、熱交換用インサートは、チューブの壁体から突出するように形成することもできる。また、チューブ２は、管状にすることもできる。さらに、冷媒は、図２に示す上昇と下降を、逆向きにすることもできる。

熱交換器における第２の冷却材の上流側と下流側には、この上流側と下流側を結ぶ方向（Ｙ軸方向）において対をなす多数の通気路を設けることができる。また、第１の冷却材が同一方向に流れるようになっている、近接する複数の分枝路をまとめて、上記以外の分枝路グループを形成することもできる。第１の冷却材の流れは、上記実施形態とは逆に、最初に上昇し、次に下降するように変えることもできる。

本発明の内容をまとめると、次の通りである。熱交換器、特にカーエアコンのエバポレータは、第１の冷却材と第２の冷却材のそれぞれについて、複数の分枝路を組み合わせた分枝路グループを備えている。第１の冷却材と第２の冷却材の各分枝路は、一方の冷却材の分枝路が、もう一方の冷却材の複数の分枝路と熱伝導が可能となるよう、熱交換器における１つの方向（第１の方向）において、交互に配置される。

本発明においては、第１の冷却材の分枝路は、上記の方向と直交する他の方向（第２の方向）において、対をなすように２つ配置される。また、本発明においては、第１の冷却材の分枝路は、くぼみを有し、かつ上記２つの方向のいずれとも直交する方向（第３の方向）に延びる２枚のシートを互いに接合することによって得られる。第２の冷却材の分枝路は、熱交換器における第２の冷却材の入口側と出口側とを連絡させつつ、全体として、上記第３の方向に延びる。

第１の冷却材の分枝路は２列に並び、同一の列に属する分枝路同士は、連通している。第１の冷却材の各分枝路は、上記のように連通することにより、熱交換器の上端部または下端部に位置する第１の冷却材の入口から出口まで通ずる経路を形成する。第１の冷却材の２列をなす分枝路は、熱交換器の上端部と下端部とを結び、第１の冷却材は、第３の方向へ移動を繰り返す。また、第１の冷却材は、第１の冷却材の入口が設けられている側から、出口が設けられている側へ、すなわち第２の方向へも移動する。

第１の冷却材の分枝路は、材料であるシートにくぼみを設けることによって形成される。このシートの厚さは、０．３mm以下、好ましくは０．２７mm以下である。

本発明に係る熱交換器は、特にカーエアコンにおけるエバポレータまたはガス冷却装置、エンジンのラジエータ、車室の放熱器、過給器の冷却装置等に適用される。

当然のことながら、本発明の技術的範囲は、上記各実施形態に限定されることはなく、これらを組み合わせたもの、さらに、当業者には自明の変形例をも包含する。

１ 熱交換器
２ フラットチューブ
３，４ 幅広の面
５ 縁部
６ 上端部
７ 下端部
８ 液密接合領域
９ くぼみ
10 流通孔
11 入口連結部
12 出口連結部
13,14 分枝路
16,16' 隔壁
17〜22 空間ブロック
31〜36 分枝路グループ
40 波状中間部材
41 通路
42 シュート
44,45 熱交換用インサート
46,47 ルーバ

Claims (27)

1. 第１の冷却材と第２の冷却材との間で熱交換させるための熱交換器であって、第１の冷却材のための対をなす第１の分枝路(13)(14)を複数個含む第１の分枝路グループと、第２の冷却材のための第２の分枝路を複数個含む第２の分枝路グループとを備え、前記第１の分枝路と第２の分枝路は、一方の一の分枝路が、他方の複数の分枝路との間で、熱の伝導を行えるように、第１の方向において交互に配置され、かつ前記対をなす第１の分枝路(13)(14)同士は、第１の方向と直交する第２の方向に配列されるようになっている熱交換器(１)において、前記対をなす第１の分枝路(13)(14)は、０．３mm以下、好ましくは０．２４〜０．２８mmの厚さの壁体を有するチューブ(２)によって形成されるようになっていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記チューブ(２)は、第１の方向における長さが５mm以下、好ましくは３〜４．５mmである熱交換用インサート(44)(45)と接合されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
3. 前記インサート(44)(45)は、厚さが０．０４〜０．０８mmのシート状の材料から形成されていることを特徴とする請求項２記載の熱交換器。
4. 前記インサート(44)(45)は、チューブとの接合部分の第２の方向における長さが０．４５〜０．８mmである概ね波型の形状を有することを特徴とする請求項２または３記載の熱交換器。
5. 前記波型インサート(44)(45)の第１の方向における長さ(ｆ)は、４．１〜４．３mmであることを特徴とする請求項４記載の熱交換器。
6. 前記波型インサート(44)(45)の一方の側のピーク部の第２の方向における中心線から、他方の側のピーク部の第２の方向における中心線までの距離(ｆｐ)は、１．２〜１．３mmであることを特徴とする請求項４または５記載の熱交換器。
7. 前記チューブ(２)の内部は、径が１．２mm以下、好ましくは０．８９〜１．０７mmである複数の流路に区画されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換器。
8. 前記チューブ(２)の壁体の厚さは、０．２７mm以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の熱交換器。
9. 前記チューブ(２)の第１の方向における厚さは、１．５mm以下、好ましくは１〜１．３mmであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の熱交換器。
10. 前記対をなす第１の分枝路(13)(14)は、第１の方向において対向するもの同士が、チューブ(２)の第１の方向に延びる流通孔(10)を介して互いに連通しており、かつ各チューブの壁体は、２つの幅広の面(３)(４)から形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の熱交換器。
11. 前記対をなす第１の分枝路(13)(14)は、前記第１および第２の方向のいずれとも直交する第３の方向に延びる２つの列をなしていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の熱交換器。
12. 前記対をなす第１の分枝路(13)(14)は、第１の冷却材の入口に通ずる第１の空間ブロック(17)から、第１の冷却材の出口に通ずる第１２の空間ブロック(28)まで連続する経路を形成する複数の空間ブロック(17)〜(28)と連通していることを特徴とする請求項１１記載の熱交換器。
13. 前記第１の空間ブロック(17)および第１２の空間ブロック(28)は、それぞれ、第２の方向において、前記対をなす第１の分枝路(13)および(14)と同じ側に位置することを特徴とする請求項１２記載の熱交換器。
14. 前記対をなす第１の分枝路(13)および(14)は、各列において、第１の方向にくぼみを有することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の熱交換器。
15. 第1の冷却材は、前記第１の分枝路の各列と同じ側に位置する２つの空間ブロック同士(22)(23)を連通する通路(41)を介して移動するようになっていることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の熱交換器。
16. 前記通路(41)の第１の方向における径は、第１の冷却材のための第１の分枝路の第１の方向における径の６０〜８０％、好ましくは６５〜７５％であることを特徴とする請求項１５記載の熱交換器。
17. 前記２列に配置される第１の分枝路(13)(14)は、各列において、チューブ(２)の第１の方向に延びるいずれか一方の端部側に、通路(41)を有しないことを特徴とする請求項１５または１６記載の熱交換器。
18. 前記通路(41)は、８．５〜１０mmの半径をもつように膨らんでいることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載の熱交換器。
19. 前記通路(41)は、第１の方向に膨らみつつ、第２の方向に延びていることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれかに記載の熱交換器。
20. 前記第１の分枝路(13)(14)の内部には、中間部材(40)が設置されていることを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の熱交換器。
21. 前記中間部材(40)は、断面が概ね台形の複数の流路を形成していることを特徴とする請求項２０記載の熱交換器。
22. 前記中間部材(40)の厚さは、０．１mm以下、好ましくは０．０４〜０．０８mmであることを特徴とする請求項２０または２１記載の熱交換器。
23. 前記中間部材(40)は波型であり、各頂部の稜線と稜線の間の距離は、１〜１．４mmであることを特徴とする請求項２０〜２２のいずれかに記載の熱交換器。
24. 前記中間部材(40)は断面台形であり、その底辺の長さは、その高さの半分の位置における横方向の長さの１２０〜１４０％、好ましくは１２８〜１４０％であることを特徴とする請求項２１〜２３のいずれかに記載の熱交換器。
25. 前記中間部材(40)は断面台形であり、その頂辺の長さは、同じくその高さの半分の位置における横方向の長さの６０〜８０％、好ましくは６０〜７２％であることを特徴とする請求項２１〜２４のいずれかに記載の熱交換器。
26. 前記波状中間部材(40)の折曲げ半径は、０．１５〜０．２５mmであることを特徴とする請求項２１〜２５のいずれかに記載の熱交換器。
27. 前記対をなす第１の分枝路(13)(14)は、くぼみを有する２枚のシートの上下左右の縁部を互いに接合することによって形成されていることを特徴とする請求項１〜２６のいずれかに記載の熱交換器。

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