JP2023163331A - プレートフィン積層型熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】位置ずれすることなくろう付けを容易にし、冷媒流路を流れる冷媒の漏れがなく、熱交換効率の向上が図れるプレートフィン積層型熱交換器を提供する。【解決手段】冷媒流路３ａ，３ｂを有するプレートフィン２を積層してなるプレートフィン積層型熱交換器であって、プレートフィン２は、長手方向に沿う折曲げ部４を介して対称な一対のプレートフィン半体２ａ，２ｂにて形成される。プレートフィン半体２ａ，２ｂは、冷媒流入側ヘッダ流路５ａと冷媒流出側ヘッダ流路６ａに連通する凹溝状の冷媒流路３ａ，３ｂが形成され、プレートフィン半体２ａ，２ｂの外側面に、隣接するプレートフィン２に当接するピッチ出し突起７ａ，７ｂが形成され、プレートフィン半体２ａ，２ｂが折り曲げられた状態で、ろう付け接合されている。【選択図】 図１

Description

この発明は、プレートフィン積層型熱交換器に関するもので、更に詳細には、冷媒流路を有するプレートフィンを積層してなるプレートフィン積層型熱交換器に関するものである。

一般に、プレートフィン積層型熱交換器は、例えば車両の空気調和機において使用されており、プレートフィンに形成された冷媒流路を流れる冷媒と、積層されたプレートフィンの間を流れる流体との間で熱交換を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のプレートフィン型熱交換器では、冷媒流路を有するプレートフィンは、一対の板状部材をろう付け接合してなり、冷媒流路は板状部材に設けられた凹状溝によって形成されている。また、プレートフィンは、プレートフィン間の積層間隔を規制する突起を備え、突起はその頂部を隣接する他方のプレートフィンの平面部に当接してプレートフィンの積層間隔を規制している。

特開２０１９－１００５６４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものにおいては、２枚のプレートフィンをろう付けする際に位置ずれが生じないようにすることが難しく、位置ずれが生じると、ろう付け不良が発生し、冷媒流路を流れる冷媒の漏れに繋がり、熱交換効率の低下を招く懸念がある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、位置ずれすることなくろう付けを容易にし、冷媒流路を流れる冷媒の漏れがなく、熱交換効率の向上が図れるプレートフィン積層型熱交換器を提供することを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明は、冷媒流路を有するプレートフィンを積層してなるプレートフィン積層型熱交換器を前提とし、第１の発明は、上記プレートフィンは、長手方向に沿う折曲げ部を介して対称な一対のプレートフィン半体にて形成され、上記プレートフィン半体は、冷媒流入側ヘッダ流路と冷媒流出側ヘッダ流路に連通する凹溝状の上記冷媒流路が形成され、上記プレートフィン半体の外側面に、隣接する上記プレートフィンに当接するピッチ出し突起が形成され、上記プレートフィン半体が折り曲げられた状態で、ろう付け接合されている、ことを特徴とする（請求項１）。

このように構成することにより、折曲げ部を介して冷媒流路が形成された一対のプレートフィン半体を折り曲げた状態でろう付け接合することができる。

また、第２の発明は、上記プレートフィンは、長手方向に沿う折曲げ部を介して対称な一対のプレートフィン半体にて形成されると共に、隣接する上記プレートフィンを形成する上記プレートフィン半体の折曲げ先端側同士が屈曲可能な連結片を介して複数連結され、上記プレートフィン半体は、冷媒流入側ヘッダ流路と冷媒流出側ヘッダ流路に連通する凹溝状の上記冷媒流路が形成され、上記プレートフィン半体の外側面に、隣接する上記プレートフィンに当接するピッチ出し突起が形成され、上記プレートフィン半体が折り曲げられた状態で、ろう付け接合され、上記連結片が屈曲された状態で、上記プレートフィンが積層されている、ことを特徴とする（請求項２）。この第２の発明において、上記連結片に導通口が設けられているのが好ましい（請求項３）。

このように構成することにより、折曲げ部を介して冷媒流路が形成された一対のプレートフィン半体を折り曲げた状態でろう付け接合することができると共に、プレートフィン半体の折曲げ先端側同士を連結する連結片を屈曲することで、複数のプレートフィンを所定の間隔をおいて積層することができる。この第２の発明において、連結片に導通口を設けることにより、導通口を介して隣接するプレートフィンの間に流体を流すことができる（請求項３）。

この発明において、上記プレートフィンを形成する一方の上記プレートフィン半体に形成される１又は複数の上記冷媒流路と、他方の上記プレートフィン半体に形成される１又は複数の上記冷媒流路は、互いに偏倚した位置に設けられているのが好ましい（請求項４）。

このように構成することにより、プレートフィンに少なくとも２以上の複数の冷媒流路を形成することができる。

また、この発明において、上記冷媒流入側ヘッダ流路と上記冷媒流出側ヘッダ流路は、それぞれ隣接する上記プレートフィンの上記冷媒流入側ヘッダ流路と上記冷媒流出側ヘッダ流路に積層されて冷媒流入集合管と冷媒流出集合管を形成するのが好ましい（請求項５）。

このように構成することにより、プレートフィンが積層された状態で、冷媒流入側ヘッダ流路と冷媒流出側ヘッダ流路が、それぞれ隣接するプレートフィンに形成された冷媒流入側ヘッダ流路と冷媒流出側ヘッダ流路に積層されて、冷媒流入集合管と冷媒流出集合管を形成することができる。

加えて、この発明において、上記プレートフィン半体は、プレートフィン半体の接合面にろう材を塗布したものであっても差し支えないが、好ましくは、少なくとも接合面にろう材層が形成されたブレージングシートにて形成されているのがよい（請求項６）。

このように構成することにより、プレートフィン半体のろう付け接合を容易かつ正確にすることができる。

この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。
（１）請求項１，２に記載の発明によれば、折曲げ部を介して冷媒流路が形成された一対のプレートフィン半体を折り曲げた状態でろう付け接合することができるので、位置ずれすることなくろう付けを容易にし、冷媒流路を流れる冷媒の漏れをなくし熱交換効率の向上が図れる。

（２）請求項２に記載の発明によれば、上記（１）に加えて、更にプレートフィン半体の折曲げ先端側同士を連結する連結片を屈曲することで、複数のプレートフィンの積層を容易にすることができると共に、プレートフィン間の間隔を均一にすることができる。この第２の発明において、連結片に設けられた導通口を介して隣接するプレートフィンの間に流体を流すことができるので、熱交換効率の向上が図れる（請求項３）。

（３）請求項４に記載の発明によれば、プレートフィンに少なくとも２以上の複数の冷媒流路を形成することができるので、上記（１），（２）に加えて、更に熱交換効率の向上が図れる。

（４）請求項５に記載の発明によれば、冷媒流入側ヘッダ流路と冷媒流出側ヘッダ流路が、それぞれ隣接するプレートフィンの冷媒流入側ヘッダ流路と冷媒流出側ヘッダ流路に積層されて、冷媒流入集合管と冷媒流出集合管を形成することができるので、上記（１），（２）に加えて、更に熱交換器の作製を容易にすることができる。

（５）請求項６に記載の発明によれば、プレートフィン半体のろう付け接合を容易かつ正確にすることができるので、上記（１），（２）に加えて、更にプレートフィンの作製を容易にすることができる。

この発明に係る熱交換器の第１実施形態の使用状態を示す概略斜視図である。 第１実施形態の熱交換器の概略正面図（ａ）及び（ａ）のＩ－Ｉ線に沿う断面図（ｂ）である。 第１実施形におけるプレートフィンのろう付け前の状態を示す斜視図（ａ）及び（ａ）のII－II線に沿う拡大断面図（ｂ）である。 第１実施形態におけるプレートフィンを示す斜視図（ａ）及び（ａ）のIII－III線に沿う拡大断面図（ｂ）である。 この発明に係る熱交換器の第２実施形態の使用状態を示す概略斜視図である。 第２実施形態におけるプレートフィンのろう付け前の状態を示す斜視図である。 第２実施形態における連結片を示す図６のIV－IV線に沿う拡大断面図（ａ）及び連結片の変形例を示す拡大断面図（ｂ）である。 図６のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。 第２実施形態におけるプレートフィンを示す斜視図（ａ）及び（ａ）のVI－VI線に沿う拡大断面図である。

以下に、この発明を実施するための形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
この発明に係るプレートフィン積層型熱交換器１（以下に、熱交換器１という）は、冷媒流路３ａ，３ｂを有する２枚のプレートフィン半体２ａ，２ｂがろう付け接合されたプレートフィン２が適宜間隔のフィンピッチＰをおいて積層されており、プレートフィン２の長手方向の一方に冷媒流入管１１が接続され、長手方向の他方に冷媒流出管１２が接続されている。なお、積層されたプレートフィン２の最上段及び最下段の外側にはそれぞれ上部エンドプレート１３ａと下部エンドプレート１３ｂが積層されている。上部エンドプレート１３ａには、冷媒流入管１１と冷媒流出管１２に連通する連通孔（図示せず）が設けられている。

上記プレートフィン半体２ａ，２ｂは、少なくとも接合される表面にろう材層が形成されたアルミニウム製のブレージングシートにて形成されている。図１，図３，図４に示すように、プレートフィン半体２ａ，２ｂは、長手方向に沿う折曲げ部４を介して対称な一対の冷媒流入側ヘッダ流路５ａと冷媒流出側ヘッダ流路６ａに連通する凹溝状の複数の冷媒流路３ａ，３ｂが形成され、プレートフィン半体２ａ，２ｂの外側面に、隣接するプレートフィン２に当接するピッチ出し突起７ａ，７ｂが形成されている。

換言すると、折曲げ部４を介して対称なプレートフィン半体２ａ，２ｂのうちの一方のプレートフィン半体２ａは、接合される内側面に、冷媒流入側ヘッダ流路５ａと冷媒流出側ヘッダ流路６ａに連通する２つ（２列）の凹溝状の冷媒流路３ａが形成され、プレートフィン半体２ａの外側面に、上方に隣接するプレートフィン２に当接するピッチ出し突起７ａが形成されている。他方のプレートフィン半体２ｂは、接合される内側面に、冷媒流入側ヘッダ流路５ａと冷媒流出側ヘッダ流路６ａに連通する２つ（２列）の凹溝状の冷媒流路３ｂが形成され、プレートフィン半体２ｂの外側面に、下方に隣接するプレートフィン２に当接するピッチ出し突起７ｂが形成されている。

この場合、冷媒流入側ヘッダ流路５ａと冷媒流出側ヘッダ流路６ａは、フィンピッチＰの半分の高さの円筒状に形成されている。プレートフィン半体２ａ，２ｂが折り曲げられてろう付け接合された状態で、冷媒流入側ヘッダ流路５ａと冷媒流出側ヘッダ流路６ａは、それぞれ隣接するプレートフィン２の冷媒流入側ヘッダ流路５ａと冷媒流出側ヘッダ流路６ａに連通可能に積層されて冷媒流入集合管５と冷媒流出集合管６を形成する。

また、一方のプレートフィン半体２ａにおける冷媒流入側ヘッダ流路５ａと冷媒流出側ヘッダ流路６ａに連通する２つ（２列）の冷媒流路３ａと、他方のプレートフィン半体２ｂにおける冷媒流入側ヘッダ流路５ａと冷媒流出側ヘッダ流路６ａに連通する２つ（２列）の冷媒流路３ｂとは、プレートフィン半体２ａ，２ｂが折り曲げられてろう付け接合された状態では、互いに干渉しない位置に設けられている（図４参照）。

また、ピッチ出し突起７ａ，７ｂは、プレートフィン半体２ａ，２ｂから切り起こされた、頂部が隣接するプレートフィン２（プレートフィン半体２ａ，２ｂ）の外側面に当接する略中空台形状に形成されており、プレートフィン半体２ａ，２ｂにおいて、それぞれプレートフィン半体２ａ，２ｂの長手方向に適宜間隔をおいて２列に形成されている。なお、プレートフィン半体２ａ，２ｂに形成されるピッチ出し突起７ａ，７ｂは、プレートフィン２が積層された状態において、隣接するプレートフィン２（プレートフィン半体２ａ，２ｂ）に形成されたピッチ出し突起７ａ，７ｂ及び冷媒流路３ａ，３ｂと干渉しない位置に設けられている（図２（ｂ）参照）。

上記のように形成されたプレートフィン半体２ａ，２ｂを、折曲げ部４によって折り曲げた状態でろう付け接合してプレートフィン２が形成される。プレートフィン半体２ａ，２ｂが接合された状態では、プレートフィン半体２ａ，２ｂにそれぞれ形成された冷媒流入側ヘッダ流路５ａ同士と冷媒流出側ヘッダ流路６ａ同士が合致して連通する。また、プレートフィン半体２ａに形成された２つ（２列）の冷媒流路３ａとプレートフィン半体２ｂに形成された２つ（２列）の冷媒流路３ｂは偏倚した位置に設けられ、プレートフィン２において４つ（４列）の冷媒流路３ａ，３ｂが設けられる。

熱交換器１の組み立ては、上記のように形成されたプレートフィン２をピッチ出し突起７ａ，７ｂが隣接するプレートフィン２に当接した状態で積層すると共に、隣接するプレートフィン２の冷媒流入側ヘッダ流路５ａと冷媒流出側ヘッダ流路６ａを連通可能に積層して、冷媒流入集合管５と冷媒流出集合管６を形成する。そして、積層されたプレートフィン２の最上段及び最下段の外側に上部エンドプレート１３ａと下部エンドプレート１３ｂを積層し、冷媒流入集合管５に冷媒流入管１１を接続し、冷媒流出集合管６に冷媒流出管１２を接続して熱交換器１を組み立てる。なお、組み立てられた熱交換器１は、固定手段例えば各プレートフィン２を貫通する固定ボルト及びナット（図示せず）や、クランプ治具（図示せず）によって固定される。

上記のように形成された熱交換器１において、冷媒流入管１１から流入された冷媒は、冷媒流入集合管５に溜められ、冷媒流入集合管５を構成する各プレートフィン２の冷媒流入側ヘッダ流路５ａに連通する４つ（４列）の冷媒流路３ａ，３ｂを流れて冷媒流出側ヘッダ流路６ａを介して冷媒流出集合管６に流れ、冷媒流出管１２から排出される。このようにしてプレートフィン２に形成された４つ（４列）の冷媒流路３ａ，３ｂを流れる冷媒と、積層されたプレートフィン２の間を流れる流体例えば空気との間で熱交換を行う。この際、略中空台形状に形成されたピッチ出し突起７ａ，７ｂがプレートフィン半体２ａ，２ｂの長手方向に適宜間隔をおいて２列に形成されているので、空気はピッチ出し突起７ａ，７ｂ間とピッチ出し突起７ａ，７ｂの中空部によって整流化されて流れることで、通気抵抗の増大を抑制し熱交換が良好に行われる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の熱交換器１Ａは、プレートフィン２を連結した状態で積層した場合である。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明する。

第２実施形態の熱交換器１Ａは、プレートフィン２は、長手方向に沿う折曲げ部４を介して対称な一対のプレートフィン半体２ａ，２ｂにて形成されると共に、隣接するプレートフィン２を形成するプレートフィン半体２ａ，２ｂの折曲げ先端側同士が屈曲可能な連結片８を介して複数連結され、プレートフィン半体２ａ，２ｂが折り曲げられた状態で、ろう付け接合され、連結片８が屈曲された状態で、プレートフィン２が積層されている。

第２実施形態において、プレートフィン半体２ａ，２ｂの折曲げ先端側同士を連結する連結片８に導通口９が設けられている。この場合、図５及び図６に示すように、連結片８はプレートフィン半体２ａ，２ｂの折曲げ先端側におけるプレートフィン半体２ａ，２ｂの長手方向の両端部に連結されて、その間に導通口９が形成されている。導通口９の長手方向の長さは、冷媒流入側ヘッダ流路５ａと冷媒流出側ヘッダ流路６ａに連通する冷媒流路３ａ，３ｂと略同じ長さに形成されている。なお、連結片８は積層されるプレートフィン２のフィンピッチＰ以上の長さが必要であり、図６及び図７（ａ）に示すような直状片にて形成されている。これに代えて、図７（ｂ）に示すような略Ｖ形に折曲された連結片８Ａとしてもよい。

第２実施形態においては、上記のように形成されたプレートフィン半体２ａ，２ｂを、折曲げ部４によって折り曲げた状態でろう付け接合してプレートフィン２を形成した後、連結片８が屈曲された状態で、プレートフィン２が積層される（図５及び図９参照）。

プレートフィン半体２ａ，２ｂが接合された状態では、第１実施形態と同様、プレートフィン半体２ａ，２ｂにそれぞれ形成された冷媒流入側ヘッダ流路５ａ同士と冷媒流出側ヘッダ流路６ａ同士が合致して連通する。また、プレートフィン半体２ａに形成された２つ（２列）の冷媒流路３ａとプレートフィン半体２ｂに設けられた２つ（２列）の冷媒流路３ｂは偏倚した位置に設けられ、プレートフィン２において４つ（４列）の冷媒流路３ａ，３ｂが設けられる（図９（ｂ）参照）。

また、連結片８が屈曲されてプレートフィン２が積層された状態では、連結片８に設けられた導通口９を介して流体例えば空気が積層されたプレートフィン２間に流れる。

熱交換器１Ａの組み立ては、上記のように形成されたプレートフィン２を形成した後、連結片８を屈曲して、プレートフィン２を積層する。この際、ピッチ出し突起７ａ，７ｂが隣接するプレートフィン２に当接した状態で積層すると共に、隣接するプレートフィン２の冷媒流入側ヘッダ流路５ａと冷媒流出側ヘッダ流路６ａを連通可能に積層して、冷媒流入集合管５と冷媒流出集合管６を形成する。そして、積層されたプレートフィン２の最上段及び最下段の外側に上部エンドプレート１３ａと下部エンドプレート１３ｂを積層し、冷媒流入集合管５に冷媒流入管１１を接続し、冷媒流出集合管６に冷媒流出管１２を接続して熱交換器１を組み立てる。なお、組み立てられた熱交換器１は、固定手段例えば各プレートフィン２を貫通する固定ボルト及びナット（図示せず）や、クランプ治具（図示せず）によって固定される。

上記のように形成された熱交換器１Ａにおいて、冷媒流入管１１から流入された冷媒は、冷媒流入集合管５に溜められ、冷媒流入集合管５を構成する各プレートフィン２の冷媒流入側ヘッダ流路５ａに連通する４つ（４列）の冷媒流路３ａ，３ｂを流れて冷媒流出側ヘッダ流路６ａを介して冷媒流出集合管６に流れ、冷媒流出管１２から排出される。このようにしてプレートフィン２に形成された４つ（４列）の冷媒流路３ａ，３ｂを流れる冷媒と、連結片８に設けられた導通口９を介して積層されたプレートフィン２の間を流れる流体例えば空気との間で熱交換を行う。

なお、上記実施形態においては、プレートフィン半体２ａ，２ｂに形成される冷媒流路３ａ，３ｂが２つ（２列）の場合について説明したが、必ずしも２つ（２列）である必要はなく、１又は２つ（２列）以外の複数であってもよい。

また、上記実施形態では、ピッチ出し突起７ａ，７ｂが略中空台形状に形成される場合について説明したが、略中空台形状以外の形状、例えば略中空矩形状、あるいは、プレートフィン２に当接する頂部を有する逆Ｌ字状等であってもよい。

上記のように形成される実施形態の熱交換器１，１Ａによれば、折曲げ部４を介して冷媒流路３ａ，３ｂが形成された一対のプレートフィン半体２ａ，２ｂを折り曲げた状態でろう付け接合することができるので、位置ずれすることなくろう付けを容易にし、冷媒流路３ａ，３ｂを流れる冷媒の漏れをなくし熱交換効率の向上が図れる。

また、プレートフィン半体２ａ，２ｂの折曲げ先端側同士を連結する連結片８を屈曲することで、複数のプレートフィン２の積層を容易にすることができると共に、プレートフィン２間の間隔を均一にすることができる。この場合、連結片８に設けられた導通口９を介して隣接するプレートフィン２の間に流体を流すことができるので、熱交換効率の向上が図れる。

また、プレートフィン２に少なくとも２以上の複数の冷媒流路３ａ，３ｂを形成することができるので、熱交換効率の向上が図れる。

また、冷媒流入側ヘッダ流路５ａと冷媒流出側ヘッダ流路６ａが、それぞれ隣接するプレートフィン２の冷媒流入側ヘッダ流路５ａと冷媒流出側ヘッダ流路６ａに積層されて、冷媒流入集合管５と冷媒流出集合管６を形成することができるので、熱交換器１，１Ａの作製を容易にすることができる。

更に、プレートフィン半体２ａ，２ｂは、少なくとも接合面にろう材層が形成されたブレージングシートにて形成することで、プレートフィン半体２ａ，２ｂのろう付け接合を容易かつ正確にすることができるので、プレートフィン２の作製を容易にすることができる。

１，１Ａ 熱交換器（プレートフィン積層型熱交換器）
２ プレートフィン
２ａ，２ｂ プレートフィン半体
３ａ，３ｂ 冷媒流路
４ 折曲げ部
５ 冷媒流入集合管
５ａ 冷媒流入側ヘッダ流路
６ 冷媒流出集合管
６ａ 冷媒流出側ヘッダ流路
７ａ，７ｂ ピッチ出し突起
８，８Ａ 連結片
９ 導通口
Ｐ フィンピッチ

Claims (6)

1. 冷媒流路を有するプレートフィンを積層してなるプレートフィン積層型熱交換器であって、
   上記プレートフィンは、長手方向に沿う折曲げ部を介して対称な一対のプレートフィン半体にて形成され、
   上記プレートフィン半体は、冷媒流入側ヘッダ流路と冷媒流出側ヘッダ流路に連通する凹溝状の上記冷媒流路が形成され、上記プレートフィン半体の外側面に、隣接する上記プレートフィンに当接するピッチ出し突起が形成され、
   上記プレートフィン半体が折り曲げられた状態で、ろう付け接合されている、
   ことを特徴とするプレートフィン積層型熱交換器。
2. 冷媒流路を有するプレートフィンを積層してなるプレートフィン積層型熱交換器であって、
   上記プレートフィンは、長手方向に沿う折曲げ部を介して対称な一対のプレートフィン半体にて形成されると共に、隣接する上記プレートフィンを形成する上記プレートフィン半体の折曲げ先端側同士が屈曲可能な連結片を介して複数連結され、
   上記プレートフィン半体は、冷媒流入側ヘッダ流路と冷媒流出側ヘッダ流路に連通する凹溝状の上記冷媒流路が形成され、上記プレートフィン半体の外側面に、隣接する上記プレートフィンに当接するピッチ出し突起が形成され、
   上記プレートフィン半体が折り曲げられた状態で、ろう付け接合され、上記連結片が屈曲された状態で、上記プレートフィンが積層されている、
   ことを特徴とするプレートフィン積層型熱交換器。
3. 請求項２に記載のプレートフィン積層型熱交換器であって、
   上記連結片に導通口が設けられている、ことを特徴とするプレートフィン積層型熱交換器。
4. 請求項１又は２に記載のプレートフィン積層型熱交換器であって、
   上記プレートフィンを形成する一方の上記プレートフィン半体に形成される１又は複数の上記冷媒流路と、他方の上記プレートフィン半体に形成される１又は複数の上記冷媒流路は、互いに偏倚した位置に設けられている、ことを特徴とするプレートフィン積層型熱交換器。
5. 請求項１又は２に記載のプレートフィン積層型熱交換器であって、
   上記冷媒流入側ヘッダ流路と上記冷媒流出側ヘッダ流路は、それぞれ隣接する上記プレートフィンの上記冷媒流入側ヘッダ流路と上記冷媒流出側ヘッダ流路に積層されて冷媒流入集合管と冷媒流出集合管を形成してなる、ことを特徴とするプレートフィン積層型熱交換器。
6. 請求項１又は２に記載のプレートフィン積層型熱交換器であって、
   上記プレートフィン半体は、少なくとも接合面にろう材層が形成されたブレージングシートにて形成されている、ことを特徴とするプレートフィン積層型熱交換器。

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