JP4144124B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に関するもので、蒸気圧縮式冷凍サイクル(以下、冷凍サイクルと略す。)の蒸発器に適用して有効である。
【0002】
【従来の技術】
冷凍サイクルは、周知のごとく、圧縮機にて冷媒を高温高圧に圧縮して冷媒の熱を放熱した後、その冷媒を膨張弁にて減圧膨張させて蒸発器にて蒸発させるものである。このため、従来から膨張弁内における冷媒の衝撃(ウォータハンマ現象)や冷凍サイクル起動直後の蒸発器内における圧力変動に起因する騒音が問題になっていた。
【0003】
なお、空調装置において蒸発器は、室内に吹き出す空気の通路(空調ケーシング)内に配設されているので、膨張弁内における冷媒の衝撃や蒸発器内における圧力変動に起因する騒音は、蒸発器が共鳴することにより増幅されて室内に向けて発せられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題の解決手段としては、膨張弁と蒸発器との間に比較的長い配管を設けることにより、膨張弁にて発生した衝撃を減衰させて蒸発器に伝達してしまうことを防止する手段、又は膨張弁の外周に比重の重いパッキンを配設して膨張弁の振動を抑制する等の手段が知られているが、これらいずれの手段も冷凍サイクルの製造原価上昇を招いてしまう。
【0005】
本発明は、上記点に鑑み、製造原価上昇を抑制しつつ、蒸発器等の熱交換器から騒音が発生することを抑制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、熱交換コア(110)のうち第2流体の流通方向と交差する方向の端部に位置する端部プレート(111a)には、その端部プレート(111a)の振動を減衰させる制振部材(120)が配設され、制振部材(120)は、端部プレート(111a)の振動により端部プレート(111a)と擦れ合う摩擦プレート(124)を有して構成され、摩擦プレート(124)は、端部プレート(111a)に対して接触しながら僅かに振動することができるように固定され、端部プレート(111a)に対する摩擦プレート(124)の固定は、摩擦プレート(124)の長手方向両端に形成された穴部によりなされていることを特徴とする。
【0007】
これにより、膨張弁と熱交換器との間に比較的長い配管を設けたり、膨張弁の外周に比重の重いパッキンを配設する等の手段を講じることなく、熱交換器が共鳴することを抑制できるので、製造原価上昇を抑制しつつ、熱交換器から騒音が発生することを抑制することができる。
【0008】
請求項2に記載の発明では、熱交換コア(110)のうちプレート(111)の積層方向端部に位置する端部プレート(111a)には、その端部プレート(111a)の振動を減衰させる制振部材(120)が配設され、制振部材(120)は、端部プレート(111a)の振動により端部プレート(111a)と擦れ合う摩擦プレート(124)を有して構成され、摩擦プレート(124)は、端部プレート(111a)に対して接触しながら僅かに振動することができるように固定され、端部プレート(111a)に対する摩擦プレート(124)の固定は、摩擦プレート(124)の長手方向両端に形成された穴部によりなされていることを特徴とする。
【0009】
これにより、請求項1に記載の発明と同様に、製造原価上昇を抑制しつつ、熱交換器から騒音が発生することを抑制することができる。
【0010】
ところで、多数枚のプレート(111)をその厚み方向に積層することにより形成された熱交換器では、積層方向の端部側に位置するプレートの剛性が他の部位より低くなるので、その端部側のプレートがその他の部位に比べて共振(共鳴)し易くなり、騒音発生源になり易い。
【0011】
これに対して、本発明では、共振(共鳴)し易い端部プレート(111a)に制振部材(120)が設けられているので、より効果的に熱交換器の騒音を低減することができる。
【0012】
請求項3に記載の発明では、制振部材(120)は、端部プレート(111a)の振動を熱エネルギに変換することにより振動を減衰させることを特徴とする。
【0013】
これにより、騒音伝達経路の途中に質量の大きなものを配設することなく、振動を減衰させることができるので、熱交換器の大型化及び重量増を抑制しつつ、騒音(振動)低減を行うことができる。
【0016】
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。
【0017】
【発明の実施の形態】
(第1参考例)
本参考例は、本発明に係る熱交換器を車両用空調装置の蒸発器に適用したものであって、この蒸発器は、車室内に吹き出す空気(空調風)の通路を形成する樹脂製の空調ケーシング(図示せず)内に収納されている。
【0018】
図1は本参考例に係る蒸発器100を空調風流れ上流側から見た正面図であり、110は冷媒(第1流体)と空調風(第2流体)とを熱交換させて冷媒を蒸発させる熱交換コア(以下、コアと略す。)である。
【0019】
そして、このコア110は、所定形状にプレス成形されたアルミニウム製のプレート(板材)111をその厚みに多数枚積層することにより形成されたチューブ112と、この冷媒が流通するチューブ112間に配設された波状のコルゲートフィン113と等からなるものである。ここで、プレート111の積層方向Dは、空調風流れに対して略直交するとともに、水平方向に略一致する。
【0020】
因みに、コア110を構成する各プレート111及びコルゲートフィン113は、ろう付け接合により一体化されているとともに、コア110は空調風の流通方向から見て略矩形状となっている。
【0021】
また、コア110を形成するプレート111のうち、積層方向Dの両端側に位置するプレート(以下、このプレートを端部プレート111aと表記する。)には、端部プレート111aの振動を減衰させる制振部材120が接合されており、この制振部材120は、図2に示すように、外側(端部プレート111aと反対側)から順に、NBR(ニトリルブタジエン共重ゴム)系発泡ゴム等の粘弾性材料からなるゴム層(粘弾性部材)121、アルミニウム(A5052)製の金属層122及び制振部材120(ゴム層121及び金属層122)を端部プレート111aに接合するための粘着剤層123からなるものである。
【0022】
因みに、図1中、130は冷媒配管(図示せず)が接続される接続ポートである。
【0023】
次に、本参考例の特徴を述べる。
【0024】
従来の技術の欄で述べたように、膨張弁(図示せず)や蒸発器100内の圧力変動に起因する騒音は、蒸発器100が共鳴することにより増幅されて車室内に発せられるが、本参考例によれば、蒸発器100(端部プレート111a)の振動を減衰させる制振部材120が蒸発器100に設けられているので、蒸発器100が共鳴することを抑制できる。
【0025】
したがって、膨張弁と蒸発器100との間に比較的長い配管を設けたり、膨張弁の外周に比重の重いパッキンを配設する等の手段を講じることなく、蒸発器100が共鳴することを抑制できるので、車両用空調装置の製造原価上昇を抑制しつつ、蒸発器100から騒音が発生することを抑制することができる。
【0026】
ところで、本参考例のごとく、多数枚のプレート111をその厚み方向に積層することにより形成された積層型の熱交換器では、積層方向Dの両端側に位置するプレート111(端部プレート111a)の剛性が他の部位より低くなるので、端部プレート111aがその他の部位に比べて共振(共鳴)し易くなり、騒音発生源になり易い。
【0027】
これに対して、本参考例では、共振(共鳴)し易い端部プレート111aに制振部材120が接合されているので、より効果的に蒸発器100の騒音を低減することができる。
【0028】
因みに、図3(a)は本参考例に係る蒸発器100の騒音レベル(音圧レベル)を示すものであり、図3(b)は従来の技術に係る蒸発器100の騒音レベルを示すものである。そして、この図3から明らかなように、本参考例に係る蒸発器100によれば、発器100の騒音が低減されていることが判る。
【0029】
ところで、騒音(振動)を抑制する手段を大別すると、騒音伝達経路の途中に質量の大きなものを配設する手段と、騒音の振動エネルギを熱エネルギに変換する手段とがあるが、騒音伝達経路の途中に質量の大きなものを配設する手段にて騒音低減を行うと、蒸発器100の大型化及び重量増を招いてしまう。
【0030】
これに対して、本参考例では、粘弾性材料からなるゴム層121を騒音の振動エネルギにより剪断変形させ、その剪断変形する際に振動エネルギを熱エネルギに変換することにより騒音(振動)低減を行っているので、蒸発器100の大型化及び重量増を小さくすることができる。
【0031】
(第2参考例)
第1参考例に係る制振部材120はゴム層121、金属層122及び粘着剤層123から3層構造であったが、本参考例では、図4に示すように、ゴム層121及び金属層122からなる2層構造としたものである。
【0032】
なお、本参考例も第1参考例と同様に、粘弾性材料からなるゴム層121にて騒音の振動エネルギを熱エネルギに変換して騒音低減を行うものであるが、金属層122をゴム層121より外側に位置させるとともに、ゴム層121を直接に端部プレート111aに接合している。
【0033】
(実施形態)
上述の参考例では、粘弾性材料からなるゴム層121が剪断変形する際の変形エネルギを熱エネルギに変換したが、本実施形態は、騒音の振動エネルギにより端部プレート111aと金属製の摩擦プレート(摩擦部材)124とを擦り合わせることにより、振動エネルギを摩擦熱エネルギに変換するものである。
【0034】
すなわち、本実施形態に係る制振部材120は、図5に示すように、多数個の凹凸がプレス成形された波状の摩擦プレート124の穴部(図示せず)に、端部プレート111a(蒸発器100)に形成された突起部111bを挿入するとともに、突起部111bの先端を潰すようにかしめて、摩擦プレート124が端部プレート111a(蒸発器100)に対して接触しながら僅かに振動することができるようにしたものである。
【0035】
これにより、騒音の振動エネルギが端部プレート111aと摩擦プレート124との接触面で発生する摩擦熱に変換されるので、騒音が緩和される。
【0036】
なお、本実施形態では、摩擦プレート124として波状のものを使用したが、図6に示すように単純な平板状のものとしてもよい。
【0037】
また、本実施形態では、突起部111bの先端を潰すようにかしめて摩擦プレート124が突起部111bから脱落することを防止したが、図7に示すように、歯付き座金や止め輪等の抜け防止手段111cにて摩擦プレート124が突起部111bから脱落することを防止してもよい。
【0038】
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、積層型の熱交換器(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、チューブを蛇行させてコアを形成したサーペンタイン型熱交換器、又は複数本のチューブとチューブの両端に接合されたヘッダタンクとからなるマルチフロー型熱交換器等その他の熱交換器にも適用できる。
【0039】
なお、この場合は、プレート111の積層方向Dの両端ではなく、空気(第2流体)の流通方向と交差(直交)する方向の端部に制振部材120を配設する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1参考例に係る熱交換器(蒸発器)の正面図である。
【図2】 本発明の第1参考例に係る熱交換器(蒸発器)のうち制振部材の拡大図である。
【図3】 (a)は第1参考例に係る蒸発器の騒音レベル(音厚レベル)を示すグラフであり、(b)は従来の技術に係る蒸発器の騒音レベル(音厚レベル)を示すグラフである。
【図4】 本発明の第2参考例に係る熱交換器(蒸発器)のうち制振部材の拡大図である。
【図5】 (a)は摩擦プレートの斜視図であり、(b)は本発明の一実施形態に係る熱交換器(蒸発器)のうち制振部材の拡大図である。
【図6】 本発明の一実施形態に係る熱交換器(蒸発器)の側面図である。
【図7】 本発明の一実施形態に係る摩擦プレートの変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
100 蒸発器
110 熱交換コア
111 プレート
112 チューブ
113 コルゲートフィン
120 制振部材
Claims (3)
- チューブ(112)内を流通する第1流体と前記チューブ(112)外を流通する第2流体との間で熱交換を行うとともに、前記第2流体の流通方向から見て略矩形状の熱交換コア(110)と、
前記熱交換コア(110)のうち前記第2流体の流通方向と交差する方向の端部に位置する端部プレート(111a)に配設され、その端部プレート(111a)の振動を減衰させる制振部材(120)とを有し、
前記制振部材(120)は、前記端部プレート(111a)の振動により前記端部プレート(111a)と擦れ合う摩擦プレート(124)を有して構成され、
前記摩擦プレート(124)は、前記端部プレート(111a)に対して接触しながら僅かに振動することができるように固定され、
前記端部プレート(111a)に対する前記摩擦プレート(124)の固定は、前記摩擦プレート(124)の長手方向両端に形成された穴部によりなされていることを特徴とする熱交換器。 - 所定形状に成形されたプレート(111)をその厚み方向に多数枚積層することにより第1流体が流通するチューブ(112)が構成され、かつ、前記チューブ(112)内を流通する第1流体と前記チューブ(112)外を流通する第2流体との間で熱交換を行うとともに、前記第2流体の流通方向から見て略矩形状の熱交換コア(110)と、
前記熱交換コア(110)のうち前記プレート(111)の積層方向端部に位置する端部プレート(111a)に配設され、その端部プレート(111a)の振動を減衰させる制振部材(120)とを有し、
前記制振部材(120)は、前記端部プレート(111a)の振動により前記端部プレート(111a)と擦れ合う摩擦プレート(124)を有して構成され、
前記摩擦プレート(124)は、前記端部プレート(111a)に対して接触しながら僅かに振動することができるように固定され、
前記端部プレート(111a)に対する前記摩擦プレート(124)の固定は、前記摩擦プレート(124)の長手方向両端に形成された穴部によりなされていることを特徴とする熱交換器。 - 前記制振部材(120)は、前記端部プレート(111a)の振動を熱エネルギに変換することにより振動を減衰させることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱交換器。
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