JP4106998B2

JP4106998B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP4106998B2
Application number: JP2002211217A
Authority: JP
Inventors: 宏泰嶋貫; 和也村田; 明博中村; 友彦中村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2022-07-19
Also published as: JP2004053131A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本の流体通路に連通するヘッダタンクの流体入口部に、流体を加速するノズル（絞り）が設けられた熱交換器に関するもので、空調装置用の蒸発器に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ヘッダタンクの流体入口部にノズルを設けて流体入口部から遠い位置にある流体通路にも確実に流体を供給することにより、流量が小さいときであっても、ヘッダタンクに連通した複数本の流体通路に略均等に流体を分配供給する蒸発器が知られている。
【０００３】
ところで、図９は発明者等が試作検討した熱交換器の流体入口部を示す図であるが、この試作検討品に係る蒸発器では、圧縮機を駆動して冷媒を蒸発器に循環させたときに、比較的大きな異音が発生した。そこで、発明者等はこの異音の発生原因を調査研究したところ、以下の点が解った。
【０００４】
すなわち、上記試作検討品では、図９（ｂ）に示すように、ノズル６ａの入口にて流路断面積が急縮小しているため、ノズル６ａの入口側、特に、Ａ部において、渦が発生し易い。このため、ノズル６ａの入口側にて渦が周期的に発生・消滅すると、この渦の発生・消滅により冷媒自体が振動してしまうので、ノズル６ａが設けられたジョイント６全体が共振してしまい、異音が発生してしまう。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な熱交換器を提供し、第２には、流体が流通する際に発生する異音を低減することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、複数本の流体通路に流体を分配するヘッダタンク（４）と、ヘッダタンク（４）の流体入口部に設けられ、ヘッダタンク（４）に流入する流体が流れるジョイント内流路（６ｄ）、ジョイント内流路（６ｄ）に流体を流入させる流入口（６ｋ）、および、ジョイント内流路（６ｄ）に流入した流体を加速してヘッダタンク（４）に流入させるノズル（６ａ）を構成するジョイント（６）とを有し、ジョイント（６）は、ノズル（６ａ）が設けられた第１プレート（６ｂ）と、流入口（６ｋ）が設けられた第２プレート（６ｃ）とが向かい合って接合されて構成されており、ジョイント内流路（６ｄ）は、第１、第２プレート（６ｂ、６ｃ）の間に形成される空間によって構成され、ノズル（６ａ）は、第１プレート（６ｂ）からジョイント（６）外に向かって突出し、第１プレート（６ｂ）のうちノズル（６ａ）の根元部の外周側に位置して前記根元部と接続される部位は、ノズル（６ａ）の突出方向に向かって膨出する形状に形成され、さらに、第１、第２プレート（６ｂ、６ｃ）の少なくとも一方のプレートのうちジョイント内流路（６ｄ）を構成する部位であってノズル（６ａ）の近傍部位には、曲率中心（Ｏ１、Ｏ２）がジョイント（６）外に位置するように、ジョイント内流路（６ｄ）に向かって窪んだ曲面（６ｅ、６ｆ）が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
これにより、ノズル（６ａ）近傍の渦が発生し易い空間、つまりデットスペースを小さくすることができる。
【０００８】
したがって、ノズル（６ａ）近傍で渦が発生することを抑制できるので、渦の発生・消滅に伴う流体自体の振動及びジョイント（６）全体の共振を抑制でき、異音発生を抑制できるとともに、従来と異なる新規な熱交換器を得ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、複数本の流体通路に流体を分配するヘッダタンク（４）と、ヘッダタンク（４）の流体入口部に設けられ、ヘッダタンク（４）に流入する流体が流れるジョイント内流路（６ｄ）、ジョイント内流路（６ｄ）に流体を流入させる流入口（６ｋ）、および、ジョイント内流路（６ｄ）に流入した流体を加速してヘッダタンク（４）に流入させるノズル（６ａ）を構成するジョイント（６）とを有し、ジョイント（６）は、ノズル（６ａ）が設けられた第１プレート（６ｂ）と、流入口（６ｋ）が設けられた第２プレート（６ｃ）とが向かい合って接合されて構成されており、ジョイント内流路（６ｄ）は、第１、第２プレート（６ｂ、６ｃ）の間に形成される空間によって構成され、ノズル（６ａ）は、第１プレート（６ｂ）のうちジョイント内流路（６ｄ）を介して第２プレート（６ｃ）と対向する部位からジョイント（６）外に向かって突出し、第１プレート（６ｂ）のうちノズル（６ａ）の根元部の外周側に位置して前記根元部と接続される部位は、ノズル（６ａ）の突出方向に向かって膨出する形状に形成され、さらに、第２プレート（６ｃ）のうちジョイント内流路（６ｄ）を介してノズル（６ａ）と対向する部位には、ノズル（６ａ）に向かって窪んだ窪み部（６ｅ）が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、ノズル（６ａ）近傍の渦が発生し易い空間、つまりデットスペースを小さくすることができる。
【００１１】
したがって、ノズル（６ａ）近傍で渦が発生することを抑制できるので、渦の発生・消滅に伴う流体自体の振動及びジョイント（６）全体の共振を抑制でき、異音発生を抑制できるとともに、従来と異なる新規な熱交換器を得ることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、複数本の流体通路に流体を分配するヘッダタンク（４）と、ヘッダタンク（４）の流体入口部に設けられ、ヘッダタンク（４）に流入する流体が流れるジョイント内流路（６ｄ）、ジョイント内流路（６ｄ）に流体を流入させる流入口（６ｋ）、および、ジョイント内流路（６ｄ）に流入した流体を加速してヘッダタンク（４）に流入させるノズル（６ａ）を構成するジョイント（６）とを有し、ジョイント（６）は、ノズル（６ａ）が設けられた第１プレート（６ｂ）と、流入口（６ｋ）が設けられた第２プレート（６ｃ）とが向かい合って接合されて構成されており、ジョイント内流路（６ｄ）は、第１、第２プレート（６ｂ、６ｃ）の間に形成される空間によって構成され、流入口（６ｋ）は、ジョイント内流路（６ｄ）のうち始端縁側の部位と連通し、ノズル（６ａ）は、ジョイント内流路（６ｄ）のうち終端縁側の部位であって、終端縁から始端縁側に離れた部位と連通するとともに、第１プレート（６ｂ）からジョイント（６）外に向かって突出し、第１プレート（６ｂ）のうちノズル（６ａ）の根元部の外周側に位置して前記根元部と接続される部位は、ノズル（６ａ）の突出方向に向かって膨出する形状に形成され、ジョイント内流路（６ｄ）には、ノズル（６ａ）より終端縁側に突出する外側空間（６ｊ）が形成され、さらに、第１プレート（６ｂ）のうち外側空間（６ｊ）を構成する部位には、外側空間（６ｊ）に向かって陥没する窪み部（６ｆ）が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、ノズル（６ａ）近傍の渦が発生し易い空間、つまりデットスペースを小さくすることができる。
【００１４】
したがって、ノズル（６ａ）近傍で渦が発生することを抑制できるので、渦の発生・消滅に伴う流体自体の振動及びジョイント（６）全体の共振を抑制でき、異音発生を抑制できるとともに、従来と異なる新規な熱交換器を得ることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、複数本の流体通路に流体を分配するヘッダタンク（４）と、ヘッダタンク（４）の流体入口部に設けられ、ヘッダタンク（４）に流入する流体が流れるジョイント内流路（６ｄ）、ジョイント内流路（６ｄ）に流体を流入させる流入口（６ｋ）、および、ジョイント内流路（６ｄ）に流入した流体を加速してヘッダタンク（４）に流入させる円筒状のノズル（６ａ）を構成するジョイント（６）とを有し、ジョイント（６）は、ノズル（６ａ）が設けられた第１プレート（６ｂ）と、流入口（６ｋ）が設けられた第２プレート（６ｃ）とが向かい合って接合されて構成されており、ジョイント内流路（６ｄ）は、第１、第２プレート（６ｂ、６ｃ）の間に形成される空間によって構成され、流入口（６ｋ）は、ジョイント内流路（６ｄ）のうち始端縁側の部位と連通し、ノズル（６ａ）は、ジョイント内流路（６ｄ）のうち終端縁側の部位であって、終端縁から始端縁側に離れた部位と連通するとともに、第１プレート（６ｂ）からジョイント（６）外に向かって突出し、第１プレート（６ｂ）のうちノズル（６ａ）の根元部の外周側に位置して前記根元部と接続される部位は、ノズル（６ａ）の突出方向に向かって膨出する形状に形成され、ジョイント内流路（６ｄ）には、ノズル（６ａ）より終端縁側に突出する外側空間（６ｊ）が形成され、さらに、外側空間（６ｊ）の突出寸法（ｈ）は、ノズル（６ａ）の入口直径寸法（Ｄ）の約４０％以下であることを特徴とする。
【００１６】
これにより、ノズル（６ａ）近傍の渦が発生し易い空間、つまりデットスペースを小さくすることができる。
【００１７】
したがって、ノズル（６ａ）近傍で渦が発生することを抑制できるので、渦の発生・消滅に伴う流体自体の振動及びジョイント（６）全体の共振を抑制でき、異音発生を抑制できるとともに、従来と異なる新規な熱交換器を得ることができる。
【００２１】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る熱交換器を蒸気圧縮式冷凍機用の蒸発器に適用したものであって、図１は車両用空調装置に適用される蒸発器１の二面図である。
【００２３】
蒸発器１は、冷媒が流れる冷媒通路を構成する扁平状に形成された複数本のチューブ２及びチューブ２に外表面に接合された波状のフィン３からなるコア部と、チューブ２の長手方向端部に配設されて各チューブ２と連通するヘッダタンク４と有して構成されたものである。
【００２４】
なお、本実施形態では、チューブ２、フィン３及びヘッダタンク４等の蒸発器１を構成する部品全てはアルミニウム製であり、これら部品はろう付けにて接合されている。
【００２５】
接続ブロック５は、蒸発器１から流出した冷媒の過熱度を機械的に感知する感温部と冷媒を減圧膨脹させる膨脹弁とが一体となったボックス型膨脹弁を接続するためのものであり、流入口５ａは膨脹弁の出口側に接続され、流出口５ｂは感温部の流入側に接続される。
【００２６】
ジョイント６は、ヘッダタンク４のうち複数本のチューブ２に冷媒を分配供給するヘッダタンク４と接続ブロック５の流入口５ａとを繋ぐものであり、このジョイント６は、図２（特に、図２（ｂ））に示すように、ヘッダタンク４に流入する冷媒を加速するノズル６ａが設けられた第１プレート６ｂ、及びこの第１プレート６ｂに接合されて第１プレート６ｂと共に略クランク状のジョイント内流路６ｄを構成する第２プレート６ｃからなるものである。
【００２７】
なお、両プレート６ｂ、６ｃは、アルミニウム製の板材にプレス加工を施して成形したもので、両者はろう付けに接合されている。ジョイント内流路６ｄに冷媒を流入させる流入口６ｋは第２プレート６ｃに形成されている。ジョイント内流路６ｄのうち流入口６ｋとノズル６ａの間の部位であって、流入口６ｋの近傍部位およびノズル６ａの近傍部位を除く部位には屈曲部６ｍが形成されている。
【００２８】
そして、第１、２プレート６ｂ、６ｃのうち少なくとも一方のプレート（本実施形態では、第１、２プレート６ｂ、６ｃの両者）であって、ノズル６ａの近傍には、曲率中心Ｏ１、Ｏ２がジョイント６外に位置するように、ジョイント６内側に窪んだ曲面６ｅ、６ｆが設けられている。
【００２９】
具体的には、第２プレート６ｃのうちノズル６ａと対向する部位を、その他の部位に比べて第１プレート６ｂに近接させた窪み部６ｅと、ジョイント内流路６ｄのうちノズル６ａ近傍の屈曲部６ｈの外側空間６ｊに向けて陥没するような窪み部６ｆとである。
【００３０】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００３１】
本実施形態では、曲率中心Ｏ１、Ｏ２がジョイント６外に位置するように、ジョイント６内側に窪んだ曲面６ｅ、６ｆがノズル６ａの近傍に設けられているので、ノズル６ａ近傍の渦が発生し易い空間、つまりデットスペースを小さくすることができる。
【００３２】
したがって、ノズル６ａ近傍で渦が発生することを抑制できるので、渦の発生・消滅に伴う冷媒自体の振動及びジョイント６全体の共振を抑制でき、異音発生を抑制できる。
【００３３】
なお、図３は上記試作品における騒音の音圧及び冷媒の圧力変動と本実施形態に係る蒸発器１における騒音の音圧及び冷媒の圧力変動とを示すもので、本実施形態に係る蒸発器では、異音及び圧力変動が低下していることが解る。
【００３４】
ところで、本実施形態では、ジョイント６内側に窪んだ曲面６ｅ、６ｆがノズル６ａの近傍に設けられてノズル６ａ近傍のジョイント内流路６ｄの体積が上記試作品に比べて減少しているので、ジョイント６での圧力損失が増大して蒸発器１で発生する冷凍能力が低下するおそれがある。
【００３５】
しかし、図４に示発明者等の試験検討によると、ジョイント６内側に窪んだ曲面６ｅ、６ｆをノズル６ａの近傍に設けても、圧力損失が大きく増大し、かつ、冷凍能力が大きく低下することは無いことを確認している。
【００３６】
（第２実施形態）
本実施形態は、図５に示すように、ジョイント内流路６ｄのうちノズル６ａ近傍の屈曲部６ｈの外側空間６ｊの高さ寸法（突出寸法）ｈを、円筒状のノズル６ａの入口直径寸法Ｄの約４０％以下とすることにより、ノズル６ａ近傍の渦が発生し易い空間、つまりデットスペースを小さくして異音発生を抑制するものである。
【００３７】
（第３実施形態）
本実施形態は、図６に示すように、第１プレート６ｂをノズル６ａ部分を除いて略板状の平坦な形状とすることにより、ノズル６ａ近傍の渦が発生し易い空間、つまりデットスペースを小さくして異音発生を抑制するものである。
【００３８】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、蒸気圧縮式冷凍機用の蒸発器に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば蒸気圧縮式冷凍機用の高圧側熱交換器（コンデンサやガスクーラ等）にも適用することができる。
【００３９】
また、ジョイント６の形状は、図１、２に示された形状に限定されるものではなく、図７、８に示されるように、ボックス型膨脹弁の配置形態に応じて適宜変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蒸発器の二面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る蒸発器の流体入口部を示す図である。
【図３】騒音の音圧及び冷媒の圧力変動を示すグラフである。
【図４】冷凍能力及び圧力損失をを示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る蒸発器の流体入口部を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る蒸発器の流体入口部を示す図である。
【図７】本発明のその他の実施形態に係る蒸発器の二面図である。
【図８】本発明のその他の実施形態に係る蒸発器の二面図である。
【図９】試作検討に係る蒸発器の流体入口部を示す図である。
【符号の説明】
６…ジョイント、６ａ…ノズル、６ｅ、６ｆ…窪み部。

Claims

複数本の流体通路に流体を分配するヘッダタンク（４）と、
前記ヘッダタンク（４）の流体入口部に設けられ、前記ヘッダタンク（４）に流入する流体が流れるジョイント内流路（６ｄ）、前記ジョイント内流路（６ｄ）に流体を流入させる流入口（６ｋ）、および、前記ジョイント内流路（６ｄ）に流入した流体を加速して前記ヘッダタンク（４）に流入させるノズル（６ａ）を構成するジョイント（６）とを有し、
前記ジョイント（６）は、前記ノズル（６ａ）が設けられた第１プレート（６ｂ）と、前記流入口（６ｋ）が設けられた第２プレート（６ｃ）とが向かい合って接合されて構成されており、
前記ジョイント内流路（６ｄ）は、前記第１、第２プレート（６ｂ、６ｃ）の間に形成される空間によって構成され、
前記ノズル（６ａ）は、前記第１プレート（６ｂ）から前記ジョイント（６）外に向かって突出し、
前記第１プレート（６ｂ）のうち前記ノズル（６ａ）の根元部の外周側に位置して前記根元部と接続される部位は、前記ノズル（６ａ）の突出方向に向かって膨出する形状に形成され、
さらに、前記第１、第２プレート（６ｂ、６ｃ）の少なくとも一方のプレートのうち前記ジョイント内流路（６ｄ）を構成する部位であって前記ノズル（６ａ）の近傍部位には、曲率中心（Ｏ１、Ｏ２）が前記ジョイント（６）外に位置するように、前記ジョイント内流路（６ｄ）に向かって窪んだ曲面（６ｅ、６ｆ）が設けられていることを特徴とする熱交換器。
複数本の流体通路に流体を分配するヘッダタンク（４）と、
前記ヘッダタンク（４）の流体入口部に設けられ、前記ヘッダタンク（４）に流入する流体が流れるジョイント内流路（６ｄ）、前記ジョイント内流路（６ｄ）に流体を流入させる流入口（６ｋ）、および、前記ジョイント内流路（６ｄ）に流入した流体を加速して前記ヘッダタンク（４）に流入させるノズル（６ａ）を構成するジョイント（６）とを有し、
前記ジョイント（６）は、前記ノズル（６ａ）が設けられた第１プレート（６ｂ）と、前記流入口（６ｋ）が設けられた第２プレート（６ｃ）とが向かい合って接合されて構成されており、
前記ジョイント内流路（６ｄ）は、前記第１、第２プレート（６ｂ、６ｃ）の間に形成される空間によって構成され、
前記ノズル（６ａ）は、前記第１プレート（６ｂ）のうち前記ジョイント内流路（６ｄ）を介して前記第２プレート（６ｃ）と対向する部位から前記ジョイント（６）外に向かって突出し、
前記第１プレート（６ｂ）のうち前記ノズル（６ａ）の根元部の外周側に位置して前記根元部と接続される部位は、前記ノズル（６ａ）の突出方向に向かって膨出する形状に形成され、
さらに、前記第２プレート（６ｃ）のうち前記ジョイント内流路（６ｄ）を介して前記ノズル（６ａ）と対向する部位には、前記ノズル（６ａ）に向かって窪んだ窪み部（６ｅ）が設けられていることを特徴とする熱交換器。
複数本の流体通路に流体を分配するヘッダタンク（４）と、
前記ヘッダタンク（４）の流体入口部に設けられ、前記ヘッダタンク（４）に流入する流体が流れるジョイント内流路（６ｄ）、前記ジョイント内流路（６ｄ）に流体を流入させる流入口（６ｋ）、および、前記ジョイント内流路（６ｄ）に流入した流体を加速して前記ヘッダタンク（４）に流入させるノズル（６ａ）を構成するジョイント（６）とを有し、
前記ジョイント（６）は、前記ノズル（６ａ）が設けられた第１プレート（６ｂ）と、前記流入口（６ｋ）が設けられた第２プレート（６ｃ）とが向かい合って接合されて構成されており、
前記ジョイント内流路（６ｄ）は、前記第１、第２プレート（６ｂ、６ｃ）の間に形成される空間によって構成され、
前記流入口（６ｋ）は、前記ジョイント内流路（６ｄ）のうち始端縁側の部位と連通し、
前記ノズル（６ａ）は、前記ジョイント内流路（６ｄ）のうち終端縁側の部位であって、前記終端縁から前記始端縁側に離れた部位と連通するとともに、前記第１プレート（６ｂ）から前記ジョイント（６）外に向かって突出し、
前記第１プレート（６ｂ）のうち前記ノズル（６ａ）の根元部の外周側に位置して前記根元部と接続される部位は、前記ノズル（６ａ）の突出方向に向かって膨出する形状に形成され、
前記ジョイント内流路（６ｄ）には、前記ノズル（６ａ）より前記終端縁側に突出する外側空間（６ｊ）が形成され、
さらに、前記第１プレート（６ｂ）のうち前記外側空間（６ｊ）を構成する部位には、前記外側空間（６ｊ）に向かって陥没する窪み部（６ｆ）が設けられていることを特徴とする熱交換器。
複数本の流体通路に流体を分配するヘッダタンク（４）と、
前記ヘッダタンク（４）の流体入口部に設けられ、前記ヘッダタンク（４）に流入する流体が流れるジョイント内流路（６ｄ）、前記ジョイント内流路（６ｄ）に流体を流入させる流入口（６ｋ）、および、前記ジョイント内流路（６ｄ）に流入した流体を加速して前記ヘッダタンク（４）に流入させる円筒状のノズル（６ａ）を構成するジョイント（６）とを有し、
前記ジョイント（６）は、前記ノズル（６ａ）が設けられた第１プレート（６ｂ）と、前記流入口（６ｋ）が設けられた第２プレート（６ｃ）とが向かい合って接合されて構成されており、
前記ジョイント内流路（６ｄ）は、前記第１、第２プレート（６ｂ、６ｃ）の間に形成される空間によって構成され、
前記流入口（６ｋ）は、前記ジョイント内流路（６ｄ）のうち始端縁側の部位と連通し、
前記ノズル（６ａ）は、前記ジョイント内流路（６ｄ）のうち終端縁側の部位であって、前記終端縁から前記始端縁側に離れた部位と連通するとともに、前記第１プレート（６ｂ）から前記ジョイント（６）外に向かって突出し、
前記第１プレート（６ｂ）のうち前記ノズル（６ａ）の根元部の外周側に位置して前記根元部と接続される部位は、前記ノズル（６ａ）の突出方向に向かって膨出する形状に形成され、
前記ジョイント内流路（６ｄ）には、前記ノズル（６ａ）より前記終端縁側に突出する外側空間（６ｊ）が形成され、
さらに、前記外側空間（６ｊ）の突出寸法（ｈ）は、前記ノズル（６ａ）の入口直径寸法（Ｄ）の約４０％以下であることを特徴とする熱交換器。