JP6963526B2

JP6963526B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP6963526B2
Application number: JP2018056828A
Authority: JP
Inventors: 優輝高橋
Original assignee: Sanden Automotive Climate Systems Corp
Current assignee: Sanden Automotive Climate Systems Corp
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2021-11-10
Anticipated expiration: 2038-03-23
Also published as: WO2019181625A1; CN111771097A; JP2019168175A

Description

本発明は、例えば、車両用空気調和装置の蒸発器として用いられる熱交換器に関するものである。

従来、この種の熱交換器としては、互いに間隔をおいて配置される複数の冷媒管と、複数の冷媒管の両端部が接続される一対のヘッダと、を有する熱交換ユニットを複数備え、複数の熱交換ユニットを冷媒と熱交換する空気の流通方向に配置し、複数の熱交換ユニットのそれぞれに対して順に冷媒を流通させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

前記熱交換器において、複数の熱交換ユニットにおける空気の流通方向に並ぶ複数のヘッダは、一対のプレートを互いに対向させるともに、それぞれに対応する空間を形成することによって一体に形成されている。一対のプレートには、隣り合うヘッダとヘッダとの間においてそれぞれの内面同士が互いに当接し、隣り合うヘッダとヘッダとを連結する部分である連結部が設けられている。

特開２００３−２１４７９４号公報

前記熱交換器では、複数の熱交換ユニットのそれぞれにおいてヘッダ内を仕切ることにより、１つの熱交換ユニットにおいて冷媒を一方のヘッダと他方のヘッダとの間を複数回流通させた後に隣り合う他の熱交換ユニットの一方のヘッダに流入させている。

前記熱交換器では、冷媒流通方向の上流側に位置する熱交換ユニットから下流側に位置する熱交換ユニットに冷媒を流通させるために、ヘッダの長手方向にわたって延びる連結部の限られた範囲に、隣り合うヘッダとヘッダとを連通する連通路を形成することになる。このため、前記熱交換器では、必要な連通路の断面積を確保することができず、熱交換器を流通する冷媒の圧力損失が大きくなるおそれがある。

本発明の目的とするところは、必要な連通路の断面積を確保することで冷媒の圧力損失を低減することのできる熱交換器を提供することにある。

本発明の熱交換器は、前記目的を達成するために、それぞれ互いに間隔をおいて配置される複数の冷媒管と、複数の冷媒管の両端部がそれぞれ接続される一対のヘッダと、を有する熱交換ユニットを複数備え、複数の熱交換ユニットを冷媒と熱交換する空気の流通方向に配置し、複数の熱交換ユニットのそれぞれに対して順に冷媒を流通させる熱交換器において、複数の熱交換ユニットにおける空気の流通方向に並ぶ複数のヘッダは、一対のヘッダ部材を互いに対向させることによって一体に形成され、一対のヘッダ部材には、隣り合うヘッダとヘッダとの間においてそれぞれの内面同士が互いに当接し、隣り合うヘッダとヘッダとを連結する部分である連結部が設けられ、連結部には、隣り合うヘッダとヘッダとを連通する連通路が設けられ、連通路は、一対のヘッダ部材の連結部の所定部分をそれぞれの外側に張り出させた張出部を互いに対向させることで形成される。

これにより、一対のヘッダ部材の両方に形成された張出部を対向させることで連通路が形成されることから、一対のヘッダ部材の間に形成される連通路の面積が大きく形成される。

本発明によれば、一対のヘッダ部材の間に形成される連通路の面積を大きく形成することが可能となるので、連結部において連通路を形成可能な範囲が限られる場合においても必要な連通路の面積を確保することが可能となり、冷媒の圧力損失を低減することが可能となる。

本発明の一実施形態を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。熱交換器の正面図である。熱交換器の平面図である。連通路を説明するための要部断面図である。図４のＡ−Ａ断面図である。図４のＢ−Ｂ断面図である。熱交換器における冷媒の流通経路を示す図である。

図１乃至図７は、本発明の一実施形態を示すものである。

本発明の熱交換器は、車両の空気調和装置に適用されるものである。

この空気調和装置は、図１に示すように、車室Ａ内に設置される本発明の熱交換器１０が接続された冷媒回路１を備えている。冷媒回路１には、蒸発器として機能する熱交換器１０の他に、車両走行用のエンジンによって駆動する圧縮機２と、圧縮機２から吐出された冷媒を凝縮するための凝縮器３と、凝縮器３によって凝縮された冷媒を減圧するための膨張弁４と、が接続されている。また、車両用空気調和装置は、凝縮器３を流通する冷媒と熱交換する空気を流通させるための室外側送風機５と、熱交換器１０を流通する冷媒と熱交換する空気を流通させるための室内側送風機６と、を備えている。室外側送風機５及び室内側送風機６は、それぞれ車両に設けられたオルタネータで発電された電力またはバッテリの電力によって駆動する。

熱交換器１０は、図３に示すように、空気の流通方向（図３における白抜き矢印）に並べられた一対の熱交換ユニット１０ａ，１０ｂからなる。

一対の熱交換ユニット１０ａ，１０ｂは、図２に示すように、それぞれ、上部に設けられた上部ヘッダ１１ａ，１１ｂと、下部に設けられた下部ヘッダ１２ａ，１２ｂと、上端が上部ヘッダ１１ａ，１１ｂに接続され下端が下部ヘッダ１２ａ，１２ｂに接続された複数の冷媒管１３ａ，１３ｂと、隣り合う冷媒管１３ａ，１３ｂの間に設けられたフィン１４ａ，１４ｂと、を備えている。

上部ヘッダ１１ａ，１１ｂは、例えばアルミニウム等の金属製の部材からなり、それぞれ水平方向に延びる筒状に形成されている。上部ヘッダ１１ａ，１１ｂは、図２及び図３に示すように、内部の空間における軸方向一端部から軸方向の長さ寸法の三分の一の位置が仕切部材１１ａ１，１１ｂ１によって仕切られている。一方の熱交換ユニット１０ａの上部ヘッダ１１ａの軸方向一端部には、凝縮器３から流出した流入させるための冷媒流入口１１ａ２が設けられている。また、他方の熱交換ユニット１０ｂの上部ヘッダ１１ｂの軸方向一端部には、熱交換器１０から冷媒を流出させるための冷媒流出口１１ｂ２が設けられている。

下部ヘッダ１２ａ，１２ｂは、例えばアルミニウム等の金属製の部材からなり、それぞれ水平方向に延びる筒状に形成されている。下部ヘッダ１２ａ，１２ｂは、図２に示すように、内部の空間における軸方向一端部から軸方向の長さ寸法の三分の二の位置が仕切部材１２ａ１，１２ｂ１によって仕切られている。下部ヘッダ１２ａ，１２ｂは、図３に示すように、軸方向他端側の三分の一の空間が、複数の連通路１２ｃを介して互いに接続されている。

空気の流通方向に並ぶ下部ヘッダ１２ａ，１２ｂは、図４乃至図６に示すように、それぞれの上部側を一体に形成し、冷媒管１３ａ，１３ｂの下端が接続される上側ヘッダ部材１２１と、それぞれの下部側を一体に形成し、上側ヘッダ部材１２１に対して組み付けられる下側ヘッダ部材１２２と、から外周部が形成される。下部ヘッダ１２ａ，１２ｂは、上側ヘッダ部材１２１と下側ヘッダ部材１２２とを対向させた状態において、両端部が図示しない閉鎖板によって閉鎖される。

上側ヘッダ部材１２１には、それぞれ、例えばアルミニウム製の板状部材をプレス加工等によって曲げ加工を施すことによって、半円筒状に張り出す一対の半円筒部１２１ａ，１２１ｂが互いの中心軸が平行を成すように形成されている。上側ヘッダ部材１２１には、対を成す半円筒部１２１ａ，１２１ｂの間を連結する連結部１２１ｃが溝状に形成されている。

連結部１２１ｃには、冷媒管１３ａ，１３ｂやフィン１４ａ，１４ｂにおいて発生した結露水を下方に排出するための複数の排水孔１２１ｃ１が互いに長手方向に間隔をおいて設けられている。排水孔１２１ｃ１の縁部には、上側ヘッダ部材１２１と下側ヘッダ部材１２２とを組み付ける際に下側ヘッダ部材１２２に係合するカシメ片１２１ｄが設けられている。

また、下側ヘッダ部材１２２には、上側ヘッダ部材１２１と同様に、一対の半円筒部１２２ａ，１２２ｂ及び連結部１２２ｃが設けられている。下側ヘッダ部材１２２の連結部１２２ｃは、内面が上側ヘッダ部材１２１の連結部１２１ｃの内面と長手方向にわたって当接する。連結部１２２ｃには、上側ヘッダ部材１２１の連結部１２１ｃに形成された排水孔１２１ｃ１に対応する位置に排水孔１２２ｃ１が設けられている。

また、複数の連通路１２ｃは、上側ヘッダ部材１２１及び下側ヘッダ部材１２２の軸法方向他端側に位置する連結部１２１ｃ，１２２ｃに形成されている。連通路１２ｃは、図４に示すように、連結部１２１ｃ及び連結部１２２ｃに、それぞれ上方及び下方に張り出す複数の張出部１２１ｃ２，１２２ｃ２を形成し、複数の張出部１２１ｃ２と複数の張出部１２２ｃ２とを互いに上下に対向させることで、形成される。

上側ヘッダ部材１２１側の張出部１２１ｃ２は、上方への張出寸法Ｈ１が、下側ヘッダ部材１２２側の張出部１２２ｃ２の下方への張出寸法Ｈ２と異なる。具体的には、冷媒管１３ａ，１３ｂが接続された上側ヘッダ部材１２１側の張出部１２１ｃ２の上方への張出寸法Ｈ１が、下側ヘッダ部材１２２の張出部１２２ｃ２の下方への張出寸法Ｈ２と比較して大きく形成されている。

冷媒管１３ａ，１３ｂは、例えばアルミニウム等の金属を押出成型によって、平板状に形成した中空の部材である。冷媒管１３ａ，１３ｂは、内部が流路断面における長手方向（幅方向）に仕切られており、冷媒が流通する冷媒流路が流路断面における長手方向（幅方向）に複数形成されている。冷媒管１３ａ，１３ｂは、図２に示すように、隣り合う冷媒管１３ａ，１３ｂと平坦部同士を対向させて、互いに所定の間隔をおいて配置されている。

フィン１４ａ，１４ｂは、例えばアルミニウム等の金属板を波形に屈曲したコルゲートフィンであり、図２に示すように、波形の頂点部分が冷媒管１３ａ，１３ｂの平坦部にロウ付けによって接合される。

以上のように構成された熱交換器１０では、図７に示すように、冷媒流入口１１ａ２を介して一方の熱交換ユニット１０ａの上部ヘッダ１１ａの軸方向一端側に流入した冷媒が、上部ヘッダ１１ａの軸方向一端側に接続された冷媒管１３ａを流通して下部ヘッダ１２ａの軸方向一端側に流入する。下部ヘッダ１２ａの軸方向一端側に流入した冷媒は、下部ヘッダ１２ａの軸方向中央側に接続された冷媒管１３ａを流通して上部ヘッダ１１ａの軸方向中央部側に流入する。上部ヘッダ１１ａの軸方向中央部側に流入した冷媒は、上部ヘッダ１１ａの幅方向他端側に接続された冷媒管１３ａを流通して下部ヘッダ１２ａに流入する。

一方の熱交換ユニット１０ａの下部ヘッダ１２ａの軸方向他端側に流入した冷媒は、複数の連通路１２ｃを介して他方の熱交換ユニット１０ｂの下部ヘッダ１２ｂの軸方向他端側に流入する。

他方の熱交換ユニット１０ｂの下部ヘッダ１２ｂの軸方向他端側に流入した冷媒は、下部ヘッダ１２ｂの軸方向他端側に接続された冷媒管１３ｂを流通して上部ヘッダ１１ｂの軸方向他端側に流入する。上部ヘッダ１１ｂの軸方向他端側に流入した冷媒は、上部ヘッダ１１ｂの軸方向中央側に接続された冷媒管１３ｂを流通して下部ヘッダ１２ｂの軸方向中央側に流入する。下部ヘッダ１２ｂの軸方向中央側に流入した冷媒は、下部ヘッダ１２ｂの軸方向一端側に接続された冷媒管１３ｂを流通して上部ヘッダ１１ｂの軸方向一端側に流入し、冷媒流出口１１ｂ２を介して上部ヘッダ１１ｂから流出する。

連通路１２ｃは、下部ヘッダ１２ａ，１２ｂの軸方向他端側の三分の一の限られた範囲に形成されることになる。しかし、連通路１２ｃは、図４に示すように、連結部１２１ｃ及び連結部１２２ｃに、それぞれ上方及び下方に張り出す複数の張出部１２１ｃ２，１２２ｃ２を形成し、複数の張出部１２１ｃ２と複数の張出部１２２ｃ２とを互いに上下に対向させているので、必要な開口面積が確保される。

このように、本実施形態の熱交換器１０によれば、連通路１２ｃは、上側ヘッダ部材１２１及び下側ヘッダ部材１２２の連結部１２１ｃ，１２２ｃの所定部分をそれぞれ上方及び下方に張り出させた張出部１２１ｃ２，１２２ｃ２を互いに対向させることで形成される。

これにより、上側ヘッダ部材１２１と下側ヘッダ部材１２２との間に形成される連通路１２ｃの面積を大きく形成することが可能となるので、連結部１２１ｃ，１２２ｃにおいて連通路１２ｃを形成可能な範囲が限られる場合においても必要な連通路１２ｃの面積を確保することが可能となり、冷媒の圧力損失を低減することが可能となる。

また、上側ヘッダ部材１２１及び下側ヘッダ部材１２２に形成されたそれぞれの張出部１２１ｃ２，１２２ｃ２は、互いに張り出し高さＨ１，Ｈ２が異なる

これにより、上側ヘッダ部材１２１及び下側ヘッダ部材１２２のそれぞれの強度に応じた張出部１２１ｃ２，１２２ｃ２の張り出し高さＨ１，Ｈ２とすることで、必要な強度を確保することが可能となる。

また、連通路１２ｃは、連結部１２１ｃ，１２２ｃに互いに間隔をおいて設けられた複数の排水孔１２１ｃ１，１２２ｃ１の間に形成されている。

これにより、複数の排水孔１２１ｃ１，１２２ｃ１の間に複数の連通路１２ｃを形成することによって、必要な位置に排水孔１２１ｃ１，１２２ｃ１を形成するとともに、必要な連通路１２ｃの面積を確保することが可能となる。

尚、前記実施形態では、本発明を車両用空気調和装置に適用したものを示したが、これに限られるものではなく、蒸発器を備えたその他の冷却装置に本発明を適用することが可能である。

また、前記実施形態では、連通路１２ｃを介して連通する一対の熱交換ユニット１０ａ，１０ｂを有する熱交換器１０を示したが、連通路を介して連通する３以上の熱交換ユニットを有する熱交換器に本発明を適用することも可能である。

また、前記実施形態では、冷媒流入口１１ａ２を介して上部ヘッダ１１ａに流入した冷媒が、上部ヘッダ１１ａ，１１ｂと下部ヘッダ１２ａ，１２ｂとの間を６回上下に流通する熱交換器１０を示したが、これに限られるものではなく、複数回上下に流通するものであればよく、２回上下に流通する熱交換器や４回上下に流通する熱交換器であってもよい。

また、前記実施形態では、下部ヘッダ１２ａ，１２ｂ間に互いの空間を連通する連通路１２ｃを形成したものを示したが、これに限られるものではなく、上部ヘッダ１１ａ，１１ｂ間に連通路を形成する熱交換器に本発明を適用してもよい。

１０…熱交換器、１０ａ，１０ｂ…熱交換ユニット、１１ａ，１１ｂ…上部ヘッダ、１２ａ，１２ｂ…下部ヘッダ、１２ｃ…連通路、１３…冷媒管、１２１…上側ヘッダ部材、１２２…下側ヘッダ部材、１２１ｃ，１２２ｃ…連結部、１２１ｃ１，１２２ｃ１…排水孔、１２１ｃ２，１２２ｃ２…張出部。

Claims

それぞれ互いに間隔をおいて配置される複数の冷媒管と、複数の冷媒管の両端部がそれぞれ接続される一対のヘッダと、を有する熱交換ユニットを複数備え、複数の熱交換ユニットを冷媒と熱交換する空気の流通方向に配置し、複数の熱交換ユニットのそれぞれに対して順に冷媒を流通させる熱交換器において、
複数の熱交換ユニットにおける空気の流通方向に並ぶ複数のヘッダは、一対のヘッダ部材を互いに対向させることによって一体に形成され、
一対のヘッダ部材には、隣り合うヘッダとヘッダとの間においてそれぞれの内面同士が互いに当接し、隣り合うヘッダとヘッダとを連結する部分である連結部が設けられ、
連結部には、隣り合うヘッダとヘッダとを連通する連通路が設けられ、
連通路は、一対のヘッダ部材の連結部の所定部分をそれぞれの外側に張り出させた張出部を互いに対向させることで形成され、一対のヘッダ部材に形成されたそれぞれの張出部は、互いに張り出し高さが異なる
熱交換器。
連通路は、連結部に互いに間隔をおいて設けられた複数の排水孔の間に形成されている
請求項１に記載の熱交換器。