WO2014021026A1 - 熱交換器 - Google Patents

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WO2014021026A1
WO2014021026A1 PCT/JP2013/067247 JP2013067247W WO2014021026A1 WO 2014021026 A1 WO2014021026 A1 WO 2014021026A1 JP 2013067247 W JP2013067247 W JP 2013067247W WO 2014021026 A1 WO2014021026 A1 WO 2014021026A1
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plate
heat exchanger
flow path
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Inventor
回谷　雄一
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カルソニックカンセイ株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/02—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the heat-exchange media travelling at an angle to one another

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger that allows a first refrigerant and a second refrigerant to flow and performs heat exchange between the first refrigerant and the second refrigerant.
  • Patent Document 1 As this type of conventional heat exchanger, there is one disclosed in Patent Document 1.
  • first plates 101 and second plates 102 are alternately laminated, and each plate 101, 102 has a pair of first communication holes 103 and A pair of second communication holes 104 are formed.
  • Each of the plates 101 and 102 has an outer peripheral wall 105 projecting in the same direction of the stacking direction, and adjacent outer peripheral walls 105 are in contact with each other.
  • the first refrigerant flow path 106 and the second refrigerant flow path 107 are alternately provided.
  • Each first communication hole 103 is opened in the first refrigerant flow path 106, each second communication hole 104 is closed, and each second communication hole 104 is opened in the second refrigerant flow path 107.
  • One communication hole 103 is closed.
  • the first refrigerant flowing through the refrigerant inlet 108 flows into the first refrigerant flow paths 106 from the first communication holes 103 and flows through the first refrigerant flow paths 106.
  • the refrigerant flows out from the other first communication hole 103 through the refrigerant outlet 109.
  • the second refrigerant flowing in through the cooling water inlet 110 flows into each second refrigerant channel 107 through one second communication hole 104, flows through each second refrigerant channel 107, and then enters the other second refrigerant channel 107. It flows out from the two communication holes 104 through the cooling water outlet 111.
  • the first refrigerant and the second refrigerant exchange heat through the first plate 101 or the second plate 102 in the process of flowing through the first refrigerant channel 106 and the second refrigerant channel 107, respectively.
  • the first plate is in a state where the portions to be joined are brought into close contact with each other by applying a load in the laminating direction of the first plate 101 and the second plate 102 with a jig or the like during brazing.
  • the space between 101 and the second plate 102 is fixed by brazing.
  • the load applied in the stacking direction is within a range in which the first plate 101 and the second plate 102 are not deformed, because the degree of adhesion of the portion to be joined increases.
  • first plate 101 and the second plate 102 are weaker in strength at the locations where the first communication holes 103 and the second communication holes 104 are opened than at other locations, and the first communication holes 103 and the second plates 102 are second. It is necessary to reliably braze the periphery of the communication hole 104 where the high-pressure refrigerant flows to provide a highly airtight structure. Specifically, when a high-pressure refrigerant flows through the first refrigerant flow path 106, it is necessary to braze the first communication hole 103 and the first refrigerant flow path 106 so as to be shielded with high airtightness.
  • the first communication hole 103 and the second communication hole 104 are opened. Only a load corresponding to the strength, that is, a relatively small load can be applied, and it is difficult to sufficiently adhere the joint portion. Therefore, the periphery of the communication hole 103 through which the high-pressure refrigerant flows is surely highly airtight. There is a problem that it cannot be brazed.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a heat exchanger that can reliably braze the periphery of the communication hole through which the high-pressure refrigerant flows with high airtightness. To do.
  • a first plate having a pair of first communication holes and a pair of second communication holes and a second plate having a pair of first communication holes and a pair of second communication holes are alternately stacked and adjacent to each other.
  • the first refrigerant flow path and the second refrigerant flow path are alternately provided between the first plate and the second plate, and each first communication hole is opened in the first refrigerant flow path.
  • the second communication hole is closed, each second communication hole is opened in the second refrigerant flow path, and each first communication hole is closed, so that the first refrigerant having a pressure higher than that of the second refrigerant is present.
  • the first refrigerant flows into the first refrigerant flow paths from one of the first communication holes, and the first refrigerant flowing through the first refrigerant flow paths flows out of the other first communication hole, and becomes the first refrigerant.
  • the low-pressure second refrigerant flows into each of the second refrigerant flow paths from one of the second communication holes, and flows through each of the second refrigerant flow paths.
  • the heat exchanger in which the second refrigerant flows out from the other second communication hole wherein a first spacer is interposed around each first communication hole in the first refrigerant flow path, and the second refrigerant
  • a second spacer is interposed in the flow path and at a position corresponding to the periphery of each of the first communication holes.
  • the first spacer allows the flow of the first refrigerant between the first communication hole and the first refrigerant flow path. It is preferable that the first spacer block the flow of the first refrigerant in the both end directions from the position of the first communication hole. It is preferable that the first spacer is interposed also around the second communication hole.
  • An inner fin is disposed in the first refrigerant flow path, and the first spacer preferably surrounds the outer periphery of the inner fin.
  • the first plate and the second plate each have an outer peripheral wall projecting in the same direction of the stacking direction, each outer peripheral wall is provided with a stepped portion, and the first plate in an adjacent position It is preferable that the second plates abut on each other at the stepped portion. When the first plate and the second plate abut, it is preferable that a gap is formed between the outer peripheral wall of the first plate and the outer peripheral wall of the second plate.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the present invention and is a partially exploded perspective view of a heat exchanger.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a vehicle heat exchange system to which a heat exchanger is applied according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an overall perspective view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a front view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the present invention and is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • FIG. 6 shows an embodiment of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view showing a portion B of FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention and further enlarging the portion C of FIG.
  • FIG. 8 is a plan view of the first spacer and the inner fin, showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of the first spacer and the inner fin, showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view of first spacers and inner fins according to a modification of the embodiment.
  • FIG. 11 is an overall perspective view of a conventional heat exchanger. 12 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line EE of FIG.
  • the water-cooled condenser 1 (heat exchanger) of this embodiment is applied to a vehicle heat exchange system 2 as shown in FIG.
  • the vehicle heat exchange system 2 includes a water-cooled condenser 1 according to the present embodiment, a main radiator 21 that cools the cooling water of the engine 20, and a sub-radiator 23 that cools a refrigerant for the water-cooled charge air cooler 22 (water-cooled CAC). And an air cooling condenser 24 for cooling the refrigerant for air conditioning in the vehicle interior.
  • the main radiator 21 is provided on the upstream side of the cooling air of the motor fan 25.
  • the main radiator 21 has a plurality of tubes (not shown) through which the cooling water of the engine 20 flows, and performs heat exchange with the cooling air flowing outside the tubes.
  • the engine coolant is circulated by a pump 26.
  • the sub-radiator 23 is disposed on the upstream side of the cooling air of the main radiator 21 and in the upper half area.
  • the sub-radiator 23 has a plurality of tubes (not shown) through which cooling water, which is the second refrigerant for the water-cooled charge air cooler 22, flows and exchanges heat with the cooling air flowing outside the tubes.
  • Cooling water for the water-cooled charge air cooler 22 is circulated by a pump 29. Since the air supplied to the engine 20 is compressed by the turbo unit 27 using exhaust gas, the intake air becomes high temperature, and the high-temperature compressed air is cooled by the water-cooled charge air cooler 22. Thereby, since the air density supplied to the engine 20 can be improved by cooling the intake air, the combustion efficiency of the engine 20 is improved. That is, the water-cooled charge air cooler 22 exchanges heat between the compressed intake air supplied to the engine 20 and the cooling water to cool the intake air of the engine 20.
  • the air-cooled condenser 24 is disposed on the upstream surface side of the cooling air of the main radiator 21 and in the lower half region.
  • the air-cooling condenser 24 has a plurality of tubes (not shown) through which the air-conditioning refrigerant that is the first refrigerant flows, and performs heat exchange with the cooling air flowing outside the tubes.
  • the water-cooled capacitor 1 of this embodiment will be described.
  • the water-cooled condenser 1 and the air-cooled condenser 24 are connected in series in the refrigeration cycle with the water-cooled condenser 1 as the upstream.
  • the air-conditioning refrigerant which is the first refrigerant that has been brought to high temperature and high pressure by the compressor 28 of the refrigeration cycle, first flows into the water-cooled condenser 1 and then flows out into the air-cooled condenser 24.
  • Cooling water that is the second refrigerant cooled by the sub-radiator 23 flows into the water-cooled condenser 1 and exchanges heat with the air-conditioning refrigerant, and then flows into the water-cooled charge air cooler 22.
  • the water-cooled capacitor 1 of the present embodiment is alternately interposed between first and second plates 3 and 4 that are alternately stacked, and between the first and second plates 3 and 4.
  • the first spacer 5 and the second spacer 6 are provided, and the inner fin 7 is surrounded by the first spacer 5. These parts are fixed by brazing on all contact surfaces.
  • the first plate 3 and the second plate 4 respectively have outer peripheral walls 31 and 41 protruding in the same direction of the stacking direction, and each outer peripheral wall 31 and 41 has a step. Portions 32 and 42 are provided. The first plate 3 and the second plate 4 that are adjacent to each other at the stepped portions 32 and 42 come into contact with each other.
  • Each plate 3, 4 is provided with a plurality of projections 33, 43 that protrude toward the second refrigerant flow path 82 described later and whose tips abut against each other, and the abutment surfaces of these projections 33, 43 are also brazed. .
  • a gap is formed between the outer peripheral wall 31 of the first plate 3 and the outer peripheral wall 41 of the second plate 4 when the first plate 3 and the second plate 4 in adjacent positions contact each other. When brazing, wax accumulates in this gap.
  • the first plate 3 has a pair of first communication holes 34 through which air-conditioning refrigerant flows, and a pair of second communication holes 35 through which cooling water flows.
  • the second plate 4 has a pair of first communication holes 44 through which air-conditioning refrigerant flows, and a pair of second communication holes 45 through which cooling water flows.
  • annular projecting edge portions 34 a and 44 a around the first communication holes 34 and 44 project into the second refrigerant channel 82, and the second refrigerant channel 82. And are joined by brazing so as to overlap each other. Similarly, the annular projecting edge portions 35a and 45a around the second communication holes 35 and 45 protrude into the first refrigerant channel 81, and are brazed and joined in a state of overlapping with each other in the first refrigerant channel 81. Is done.
  • each first communication hole 34, 44 is opened in the first refrigerant flow path 81, and each second communication hole 35, 45 is closed.
  • the air-conditioning refrigerant that has flowed through each first refrigerant flow path 81 flows out from the other first communication holes 34, 44.
  • each second communication hole 35, 45 is opened in the second refrigerant flow path 82, and each first communication hole 34, 44 is closed, so that cooling water having a pressure lower than that of the refrigerant for air conditioning is on one side.
  • the coolant flows into the second refrigerant flow paths 82 from the second communication holes 35 and 45, respectively, and the cooling water flowing through the second refrigerant flow paths 82 flows out of the other second communication holes 35 and 45.
  • a refrigerant inlet 81a and a refrigerant outlet 81b through which air-conditioning refrigerant flows in and out, and cooling through which cooling water flows in and out.
  • a water inlet portion 82a and a cooling water outlet portion 82b are provided so as to protrude.
  • a patch end 83 that closes the end portions of the pair of first communication holes 34 and 44 and the pair of second communication holes 55.
  • a flange portion 84 are provided.
  • the inner fin 7 is disposed in the first refrigerant flow path 81.
  • the contact surfaces of the inner fin 7 and the plates 3 and 4 are also brazed.
  • the first spacer 5 is disposed in the first refrigerant flow path 81.
  • the first spacer 5 includes a fin housing opening 53 for housing the inner fin 7, and a pair of first communication holes 54 provided at positions corresponding to the pair of first communication holes 34 and 44 of the plates 3 and 4.
  • Each of the plates 3 and 4 has a pair of second communication holes 55 provided at positions corresponding to the pair of second communication holes 35 and 45.
  • the first spacer 5 is disposed so as to surround the entire circumference of the inner fin 7.
  • Each first communication hole 54 is open to the fin housing opening 53.
  • Each of the second communication holes 55 is provided with a larger diameter than the protruding edge portions 35 a and 45 a around the second communication holes 35 and 45 of the plates 3 and 4. Thereby, the 1st spacer 5 is arrange
  • the second spacer 6 is disposed in the second refrigerant channel 82.
  • the second spacer 6 has an annular shape as shown in FIG.
  • the second spacer 6 is disposed at a position corresponding to the periphery of the pair of first communication holes 34 and 44 of the plates 3 and 4.
  • the inner diameter of the second spacer 6 is larger than the protruding edges 34 a and 44 a around the first communication holes 34 and 44 of the plates 3 and 4. Accordingly, the second spacer 6 is disposed so as to surround the protruding edges 34a and 44a of the first communication holes 34 and 44.
  • the air-conditioning refrigerant that has been brought into the high-temperature and high-pressure gas state by the compressor 28 of the refrigeration cycle first flows into the water-cooled condenser 1 and then enters one first communication hole of the water-cooled condenser 1 via the refrigerant inlet portion 81a. 34, 44, 54. Thereafter, the air-conditioning refrigerant flows through the first refrigerant flow path 81 between the first plate 3 and the second plate 4, and the air-cooled condenser through the refrigerant outlet portion 81 b from the other first communication holes 34, 44, 54. To 24.
  • the cooling water cooled by the sub-radiator 23 flows into the second communication holes 35, 45, and 55 of the water-cooled condenser 1 through the cooling water inlet portion 82a. After that, it flows through the second refrigerant flow path 82 between the first plate 3 and the second plate 4, flows out from the other second communication holes 35, 45, 55 through the cooling water outlet 82 b, And flows into the water-cooled charge air cooler 22. Thereby, the air-conditioning refrigerant and the cooling water exchange heat through the first plate 3 or the second plate 4 in the process of flowing through the first refrigerant channel 81 and the second refrigerant channel 82 of the water-cooled condenser 1, respectively.
  • a brazing material is applied to the contact points of the components, and the components to which the brazing material has been applied are stacked in a predetermined position.
  • a relatively large load is applied in the stacking direction of the plates 3 and 4 with a jig or the like to sufficiently adhere the brazing material joining portion.
  • the first spacer 5 or the second spacer 6 is interposed over all stages in the stacking direction, and specifically, the first spacer 5 is disposed in each first refrigerant flow path 81.
  • the second spacer 6 is interposed around the first communication holes 34 and 44, and the second spacer 6 is interposed in the second refrigerant flow path 82 at a position corresponding to the periphery of the first communication holes 34 and 44. Since the portions where the first and third communication holes 34 and 44 are opened can be reinforced, even if a large load is applied in the stacking direction of the plates 3 and 4, the first communication holes 34 and 44 of the plates 3 and 4. Can prevent buckling around. Further, since the first spacer 5 is also interposed around the second communication holes 35 and 45 of the plates 3 and 4, the portions where the second communication holes 35 and 45 of the plates 3 and 4 are opened can be reinforced.
  • the water-cooled capacitor 1 can be easily manufactured.
  • the first spacer 5 allows the air-conditioning refrigerant to flow between the first communication holes 34 and 44 of the plates 3 and 4 and the first refrigerant flow path 81, and the air-conditioning refrigerant flows into and out of the first refrigerant flow path 81. Therefore, the air-conditioning refrigerant flows smoothly in the first refrigerant flow path 81.
  • the air-conditioning refrigerant Since the flow of the air-conditioning refrigerant from the position of the first communication holes 34, 44 toward both ends is blocked by the first communication holes 54 of the first spacer 5 and the end surfaces of the fin housing openings 53, the air-conditioning refrigerant is the first air-conditioning refrigerant. It is possible to prevent stagnation in the vicinity of both ends of the refrigerant flow path 81 and to prevent a decrease in heat exchange efficiency.
  • the heat transfer efficiency of the air conditioning refrigerant can be improved more effectively. Further, by appropriately setting the height of the inner fin 7 and the thickness of the first spacer 5 surrounding the outer periphery of the inner fin 7, buckling of the inner fin 7 due to a load acting in the stacking direction during brazing can be prevented. Therefore, by applying a sufficient load in the laminating direction of the plates 3 and 4, the inner fin 7 and the plates 3 and 4 can be sufficiently brought into close contact with each other to be surely brazed. Alternatively, the weight of the plates 3 and 4 can be reduced by reducing the thickness of the inner fins 7 with respect to the load.
  • the first plate 3 and the second plate 4 that are adjacent to each other at the step portions 32 and 42 provided on the outer peripheral wall 31 on the outer periphery of the first plate 3 and the outer peripheral wall 41 on the outer periphery of the second plate 4, respectively. .
  • the contact between the step portions 32 and 42 fixes the relative positional relationship between the first plate 3 and the second plate 4 when a relatively large load is applied in the stacking direction of the plates 3 and 4. Therefore, the fitting margin (overlapping length of the outer peripheral wall) between the first plate 3 and the second plate 4 to be stacked can be appropriately maintained, and the assembling accuracy of the plates 3 and 4 is improved.
  • a brazing property can be improved.
  • the brazing material shortage can be solved particularly on the refrigerant side where pressure resistance is required.
  • FIG. 10 shows the first spacer 5A and the inner fin 7 according to a modification of the embodiment.
  • the modified first spacer 5 ⁇ / b> A includes a frame body 56 that surrounds the inner fin 7, and a pair of annular rings that are connected to the frame body 56 and surround the entire circumference of each second communication hole 55. It is comprised from the part 57 and the connection part 58 which connects the frame 56 and the annular ring part 57.
  • a pair of first communication holes 54 are provided in the frame body 56, and the flow of the first refrigerant from the positions of the first communication holes 34 and 44 toward both ends is blocked by the frame body 56.
  • the first spacer 5A of this modification it is possible to reduce the weight as compared with the first embodiment. Further, since the frame body 56 and the pair of annular portions 57 are connected by the thin connecting portion 58, the yield of the material can be improved.
  • the first spacer is interposed around each first communication hole in the first refrigerant flow path through which the high-pressure refrigerant flows, and the second spacer is disposed in the second refrigerant flow path and By interposing at a position corresponding to the periphery of one communication hole, it is possible to reinforce the location where each first communication hole of the first plate and the second plate is opened, so when a load acts in the stacking direction of the plates, Buckling around each first communication hole of the first plate and the second plate can be prevented.

Abstract

　一対の第１連通孔（３４）と一対の第２連通孔（３５）を有するプレート（３）と、一対の第１連通孔（４４）と一対の第２連通孔（４５）を有するプレート（４）と、を交互に積層し、隣り合うプレート（３）、（４）間に第１冷媒流路（８１）と第２冷媒流路（８２）を交互に設け、第１冷媒流路（８１）内の各第１連通孔（３４）、（４４）の周囲に第１スペーサ（５）を介在し、第２冷媒流路（８２）内で、且つ、各第１連通孔（３４）、（４４）の周囲に対応する位置に第２スペーサ（６）を介在する。

Description

熱交換器
　本発明は、第１冷媒と第２冷媒を流し、第１冷媒と第２冷媒の間で熱交換を行う熱交換器に関する。
　この種の従来の熱交換器としては、特許文献１に開示されたものがある。この熱交換器１００は、図１１～図１３に示すように、第１プレート１０１と第２プレート１０２が交互に積層されると共に、各プレート１０１、１０２には、一対の第１連通孔１０３と一対の第２連通孔１０４がそれぞれ形成されている。各プレート１０１、１０２は、積層方向の同一方向に向かって突出する外周壁１０５をそれぞれ有し、隣り合う外周壁１０５同士が互いに当接している。また、隣り合うプレート１０１、１０２の間には、第１冷媒流路１０６と第２冷媒流路１０７が交互に設けられている。第１冷媒流路１０６には、各第１連通孔１０３が開口し、各第２連通孔１０４が閉口し、第２冷媒流路１０７には、各第２連通孔１０４が開口し、各第１連通孔１０３が閉口している。
　上記構成において、冷媒用入口部１０８を介して流入する第１冷媒は、一方の第１連通孔１０３より各第１冷媒流路１０６にそれぞれ流入し、各第１冷媒流路１０６を流れた後に他方の第１連通孔１０３より冷媒用出口部１０９を介して流出する。冷却水用入口部１１０を介して流入する第２冷媒は、一方の第２連通孔１０４より各第２冷媒流路１０７にそれぞれ流入し、各第２冷媒流路１０７を流れた後に他方の第２連通孔１０４より冷却水用出口部１１１を介して流出する。第１冷媒と第２冷媒は、第１冷媒流路１０６と第２冷媒流路１０７をそれぞれ流れる過程で第１プレート１０１若しくは第２プレート１０２を介して熱交換する。
　上記した積層形の熱交換器１００では、ロウ付け時に治具などで第１プレート１０１と第２プレート１０２の積層方向に荷重をかけることにより、接合したい箇所を密着させた状態で、第１プレート１０１と第２プレート１０２間をロウ付けによって固定する。このとき、積層方向に作用させる前記荷重は、第１プレート１０１及び第２プレート１０２が変形しない範囲であれば、大きい方が接合したい箇所の密着度合いが増すため好ましい。
　また、第１プレート１０１及び第２プレート１０２は、第１連通孔１０３や第２連通孔１０４が開口された箇所の強度が他の箇所に比べて弱く、且つ、第１連通孔１０３と第２連通孔１０４の内で高圧の冷媒が流れる方の周辺を確実にロウ付けし、高い気密構造とする必要がある。具体的には、第１冷媒流路１０６に高圧の冷媒が流れる場合には、第１連通孔１０３と第１冷媒流路１０６が高い気密性で遮蔽されるようロウ付けする必要がある。 
特開２００７‐２０５６３４号公報
　しかしながら、前記従来例の熱交換器１００では、ロウ付け時に第１プレート１０１と第２プレート１０２の積層方向に荷重をかける際、第１連通孔１０３や第２連通孔１０４が開口された箇所の強度に対応する荷重、即ち比較的小さい荷重しか作用させることができず、接合箇所を十分に密着させることが難しいため、高圧の冷媒が流れる方の連通孔１０３の周囲を確実に高い気密性でロウ付けできないという問題がある。
　そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、高圧の冷媒が流れる方の連通孔の周囲を確実に高い気密性でロウ付けできる熱交換器を提供することを目的とする。 
　本発明は、一対の第１連通孔と一対の第２連通孔を有する第１プレートと、一対の第１連通孔と一対の第２連通孔を有する第２プレートを交互に積層し、隣り合う前記第１プレートと前記第２プレートの間に第１冷媒流路と第２冷媒流路を交互に設け、前記第１冷媒流路には前記各第１連通孔が開口し、且つ、前記各第２連通孔が閉口し、前記第２冷媒流路には前記各第２連通孔が開口し、且つ、前記各第１連通孔が閉口し、第２冷媒に比べて高圧の第１冷媒が一方の前記第１連通孔より前記各第１冷媒流路にそれぞれ流入し、前記各第１冷媒流路を流れた前記第１冷媒が他方の前記第１連通孔より流出し、第１冷媒に比べて低圧の第２冷媒が一方の前記第２連通孔より前記各第２冷媒流路にそれぞれ流入し、前記各第２冷媒流路を流れた前記第２冷媒が他方の前記第２連通孔より流出する熱交換器であって、前記第１冷媒流路内の前記各第１連通孔の周囲に第１スペーサを介在し、前記第２冷媒流路内で、且つ、前記各第１連通孔の周囲に対応する位置に第２スペーサを介在したことを特徴とする。
　前記第１スペーサは、前記第１連通孔と前記第１冷媒流路間の第１冷媒の流れを許容することが好ましい。前記第１スペーサは、前記第１連通孔の位置より両端方向への第１冷媒の流れを阻止することが好ましい。前記第１スペーサは、前記第２連通孔の周囲にも介在することが好ましい。前記第１冷媒流路内には、インナーフィンが配置され、前記第１スペーサは、前記インナーフィンの外周を囲むことが好ましい。前記第１プレート及び前記第２プレートは、積層方向の同一方向に向かって突出する外周壁をそれぞれ有し、前記各外周壁には段差部が設けられ、隣り合う位置にある前記第１プレートと前記第２プレートが前記段差部で互いに当接することが好ましい。前記第１プレート及び前記第２プレートが当接するとき、前記第１プレートの外周壁と前記第２プレートの外周壁の間に隙間が形成されることが好ましい。
図１は、本発明の一実施形態を示し、熱交換器の一部分解斜視図である。 図２は、本発明の一実施形態を示し、熱交換器が適用された車両用熱交換システムの構成図である。 図３は、本発明の一実施形態を示し、熱交換器の全体斜視図である。 図４は、本発明の一実施形態を示し、熱交換器の正面図である。 図５は、本発明の一実施形態を示し、図４のＡ－Ａ線に沿う横断面図である。 図６は、本発明の一実施形態を示し、図５のＢ部を拡大して示す横断面図である。 図７は、本発明の一実施形態を示し、図６のＣ部をさらに拡大して示す横断面図である。 図８は、本発明の一実施形態を示し、第１スペーサ及びインナーフィンの平面図である。 図９は、本発明の一実施形態を示し、第１スペーサ及びインナーフィンの分解斜視図である。 図１０は、一実施形態の変形例に係る第１スペーサ及びインナーフィンの平面図である。 図１１は、従来例の熱交換器の全体斜視図である。 図１２は、図１１のＤ－Ｄ線に沿う断面図である。 図１３は、図１１のＥ－Ｅ線に沿う断面図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
　図１～図９は本発明の一実施形態を示す。
　本実施形態の水冷コンデンサ１（熱交換器）は、図２に示すように、車両用熱交換システム２に適用される。この車両用熱交換システム２は、本実施形態の水冷コンデンサ１と、エンジン２０の冷却水を冷却するメインラジエータ２１と、水冷チャージエアクーラ２２（水冷ＣＡＣ）用の冷媒を冷却するサブラジエータ２３と、車室内空調用の冷媒を冷却する空冷コンデンサ２４とを備えている。
　メインラジエータ２１は、モータファン２５の冷却風の上流側に設けられている。メインラジエータ２１は、その内部をエンジン２０の冷却水が流れる複数のチューブ（図示せず）を有し、チューブの外側を流れる冷却風との間で熱交換を行う。エンジン用の冷却水は、ポンプ２６によって循環される。
　サブラジエータ２３は、メインラジエータ２１の冷却風の上流面側で、且つ、上半分領域に配置されている。サブラジエータ２３は、その内部を水冷チャージエアクーラ２２用の第２冷媒である冷却水が流れる複数のチューブ（図示せず）を有し、チューブの外側を流れる冷却風との間で熱交換を行う。水冷チャージエアクーラ２２用の冷却水は、ポンプ２９によって循環される。エンジン２０に供給する空気は、排気を利用してターボ部２７で圧縮するために吸気は高温になるので、この高温の圧縮空気を水冷チャージエアクーラ２２で冷却する。これにより、吸気を冷却することでエンジン２０に供給する空気密度を向上できるので、エンジン２０の燃焼効率が向上する。つまり、水冷チャージエアクーラ２２は、エンジン２０に供給する圧縮吸気と冷却水の間で熱交換し、エンジン２０の吸気を冷却する。
　空冷コンデンサ２４は、メインラジエータ２１の冷却風の上流面側で、且つ、下半分領域に配置されている。空冷コンデンサ２４は、その内部を第１冷媒である空調用冷媒が流れる複数のチューブ（図示せず）を有し、チューブの外側を流れる冷却風との間で熱交換を行う。
　次に、本実施形態の水冷コンデンサ１について説明する。水冷コンデンサ１と空冷コンデンサ２４とは、図２に示すように、水冷コンデンサ１を上流として冷凍サイクル内に直列に接続されている。冷凍サイクルの圧縮機２８によって高温高圧とされた第１冷媒である空調用冷媒は、先ず水冷コンデンサ１に流入し、その後、空冷コンデンサ２４へ流出する。サブラジエータ２３で冷却された第２冷媒である冷却水は、水冷コンデンサ１に流入し、空調用冷媒との熱交換を行なった後、水冷チャージエアクーラ２２に流入する。
　本実施形態の水冷コンデンサ１は、図１及び図５などに示すように、交互に積層される第１プレート３と第２プレート４と、第１プレート３及び第２プレート４間に交互に介在する第１スペーサ５と第２スペーサ６と、第１スペーサ５により外周が囲まれるインナーフィン７とを備えている。これらの各部品間は、全ての当接面でロウ付けによって固定されている。
　第１プレート３及び第２プレート４は、図５～図７に示すように、積層方向の同一方向に向かって突出する外周壁３１、４１をそれぞれ有し、各外周壁３１、４１には段差部３２、４２が設けられる。段差部３２、４２で、隣り合う位置にある第１プレート３と第２プレート４が互いに当接する。各プレート３、４には、後述する第２冷媒流路８２側に突出し、先端が互いに当接する複数の突起３３、４３を備え、これらの突起３３、４３同士の当接面もロウ付けされる。
　隣り合う位置にある第１プレート３と第２プレート４が互いに当接する際、第１プレート３の外周壁３１と第２プレート４の外周壁４１の間には隙間が形成される。ロウ付け時、この隙間にロウが溜まる。
　第１プレート３は、空調用冷媒が流れる一対の第１連通孔３４と、冷却水が流れる一対の第２連通孔３５を有する。また第２プレート４は、空調用冷媒が流れる一対の第１連通孔４４と、冷却水が流れる一対の第２連通孔４５を有する。交互に積層される状態で隣り合う第１プレート３と第２プレート４の間には、図１の実線の矢印で示すように、空調用冷媒が流れる第１冷媒流路８１と、図１の破線の矢印で示すように、冷却水が流れる第２冷媒流路８２が交互に設けられている。
　第１プレート３と第２プレート４の内、第１連通孔３４、４４周囲の円環状の各突出縁部３４ａ、４４ａは、第２冷媒流路８２内に突出し、この第２冷媒流路８２内で互いに重なり合う状態でロウ付け結合される。同様に、第２連通孔３５、４５周囲の円環状の各突出縁部３５ａ、４５ａは、第１冷媒流路８１内に突出し、この第１冷媒流路８１内で互いに重なり合う状態でロウ付け結合される。
　これによって、第１冷媒流路８１には、各第１連通孔３４、４４が開口し、且つ、各第２連通孔３５、４５が閉口し、冷却水に比べて高圧の空調用冷媒が一方の第１連通孔３４、４４より各第１冷媒流路８１にそれぞれ流入し、各第１冷媒流路８１を流れた空調用冷媒が他方の第１連通孔３４、４４より流出する。一方、第２冷媒流路８２には、各第２連通孔３５、４５が開口し、且つ、各第１連通孔３４、４４が閉口し、空調用冷媒に比べて低圧の冷却水が一方の第２連通孔３５、４５より各第２冷媒流路８２にそれぞれ流入し、各第２冷媒流路８２を流れた冷却水が他方の第２連通孔３５、４５より流出する。
　第１プレート３と第２プレート４の積層方向の一端（図５の下端）には、空調用冷媒が流出入する冷媒用入口部８１ａ及び冷媒用出口部８１ｂと、冷却水が流出入する冷却水用入口部８２ａ及び冷却水用出口部８２ｂとがそれぞれ突設されている。第１プレート３と第２プレート４の積層方向の他端（図５の上端）には、一対の第１連通孔３４、４４と一対の第２連通孔５５の各端部を塞ぐパッチエンド８３及びフランジ部８４が設けられている。
　インナーフィン７は、第１冷媒流路８１内に配置されている。インナーフィン７と各プレート３、４の当接面もロウ付けされる。
　第１スペーサ５は、第１冷媒流路８１内に配置されている。第１スペーサ５は、インナーフィン７を収容するフィン収容開口部５３と、各プレート３、４の一対の第１連通孔３４、４４に対応する位置に設けられた一対の第１連通孔５４と、各プレート３、４の一対の第２連通孔３５、４５に対応する位置に設けられた一対の第２連通孔５５を有している。第１スペーサ５は、インナーフィン７の全周を囲むように配置されている。各第１連通孔５４は、フィン収容開口部５３に開放している。これにより、空調用冷媒は、第１冷媒流路８１に流出入できるようになっているが、各第１連通孔３４、４４の位置より両端方向に流れないようになっている。各第２連通孔５５は、プレート３、４の第２連通孔３５、４５周囲の各突出縁部３５ａ、４５ａより大径に設けられている。これにより、第１スペーサ５は、第２連通孔３５、４５の突出縁部３５ａ、４５ａを囲むように配置される。
　第２スペーサ６は、第２冷媒流路８２内に配置されている。第２スペーサ６は、図１に示すように円環状である。第２スペーサ６は、各プレート３、４の一対の第１連通孔３４、４４の周囲に対応する位置に配置されている。第２スペーサ６の内周径は、プレート３、４の第１連通孔３４、４４周囲の各突出縁部３４ａ、４４ａより大径に設けられている。これにより、第２スペーサ６は、第１連通孔３４、４４の突出縁部３４ａ、４４ａを囲むように配置される。
　上記構成において、冷凍サイクルの圧縮機２８によって高温高圧のガス状態にされた空調用冷媒は、先ず水冷コンデンサ１に流入し、冷媒用入口部８１ａを介して水冷コンデンサ１の一方の第１連通孔３４、４４、５４に流入する。その後、空調用冷媒は、第１プレート３と第２プレート４の間の第１冷媒流路８１を流れ、他方の第１連通孔３４、４４、５４より冷媒用出口部８１ｂを介して空冷コンデンサ２４へ流出する。
　一方、サブラジエータ２３で冷却された冷却水は、冷却水用入口部８２ａを介して水冷コンデンサ１の第２連通孔３５、４５、５５に流入する。その後、第１プレート３と第２プレート４の間の第２冷媒流路８２を流れ、他方の第２連通孔３５、４５、５５より冷却水用出口部８２ｂを介して流出し、ポンプ２９を介して水冷チャージエアクーラ２２に流入する。これにより、空調用冷媒と冷却水は、水冷コンデンサ１の第１冷媒流路８１と第２冷媒流路８２をそれぞれ流れる過程で第１プレート３若しくは第２プレート４を介して熱交換する。
　次に、水冷コンデンサ１の製造を簡単に説明する。各部品の互いの当接箇所には基本的にロウ材を塗布し、ロウ材を塗布した各部品を所定位置として積層配置される。治具などでプレート３、４の積層方向に比較的大きな荷重をかけて、ロウ材接合箇所を十分に密着させる。
　ここで、プレート３、４の間には積層方向の全段にわたり第１スペーサ５または第２スペーサ６が介在し、具体的には、第１スペーサ５が第１冷媒流路８１内の各第１連通孔３４、４４の周囲に介在すると共に、第２スペーサ６が第２冷媒流路８２内で、且つ、各第１連通孔３４、４４の周囲に対応する位置に介在することにより、プレート３、４の第１連通孔３４、４４が開口された箇所を補強できるので、プレート３、４の積層方向に大きな荷重を作用させても、プレート３、４の各第１連通孔３４、４４の周囲の座屈を防止できる。さらに、第１スペーサ５がプレート３、４の第２連通孔３５、４５の周囲にも介在するので、プレート３、４の各第２連通孔３５、４５が開口された箇所も補強できる。
　以上より、プレート３、４を積層してロウ付けする際、プレート３、４の積層方向に比較的大きな荷重をかけて接合箇所を十分に密着させることができるため、高圧の冷媒が流れる第１連通孔３４、４４と第１冷媒流路８１の周辺を確実に高い気密性でロウ付けできる。
　又、ロウ付け時にプレート３、４の積層方向へ加える荷重の許容範囲が広がるため、当該水冷コンデンサ１の製作が容易である。
　第１スペーサ５がプレート３、４の第１連通孔３４、４４と第１冷媒流路８１間の空調用冷媒の流れを許容し、空調用冷媒が第１冷媒流路８１へ流出入するのを妨げないので、空調用冷媒が第１冷媒流路８１内にて円滑に流れる。
　第１連通孔３４、４４の位置より両端方向への空調用冷媒の流れが第１スペーサ５の第１連通孔５４及びフィン収容開口部５３の端面で阻止されるので、空調用冷媒が第１冷媒流路８１の両端付近で滞留するのを防止でき、熱交換の効率低下を防止できる。
　空調用冷媒が流れる第１冷媒流路８１は、インナーフィン７により伝熱面積が増加するため、より効果的に空調用冷媒の熱交換効率を向上できる。また、インナーフィン７の高さとこのインナーフィン７の外周を囲む第１スペーサ５の厚さを適切に設定することにより、ロウ付け時に積層方向へ作用する荷重によるインナーフィン７の座屈を防止できるので、プレート３、４の積層方向へ十分な荷重に加えることによりインナーフィン７とプレート３、４を十分に密着させて確実にロウ付けを行うことができる。あるいは、前記荷重に対するインナーフィン７の強度が向上する分、プレート３、４の板厚を薄くすることにより、軽量化を図ることもできる。
　第１プレート３の外周の外周壁３１及び第２プレート４の外周の外周壁４１にそれぞれ設けられる段差部３２、４２において、隣り合う位置にある第１プレート３と第２プレート４が互いに当接する。この段差部３２、４２での当接により、プレート３、４の積層方向に比較的大きな荷重をかけた際、第１プレート３と第２プレート４の相対的な位置関係が固定される。そのため積層される第１プレート３と第２プレート４間のはめ込み代（外周壁の重ね合わせ長さ）を適正に保つことができ、プレート３、４の組み付け精度が向上する。また、プレート３、４の外周壁３１、４１間にロウを溜める隙間が形成されるので、ロウ付け性の向上を図ることもできる。
　なお、板厚の比較的大きい第１スペーサ５と第２スペーサ６に両面ロウ材の３層材を用いることにより、特に耐圧強度が要求される冷媒側においてロウ材不足を解消できる。
（変形例）
　図１０は、前記実施形態の変形例に係る第１スペーサ５Ａとインナーフィン７を示す。図１０に示すように、変形例の第１スペーサ５Ａは、インナーフィン７を囲む枠体５６と、この枠体５６にそれぞれ連結され、各第２連通孔５５の全周囲を囲む一対の円環部５７と、枠体５６と円環部５７を連結する連結部５８とから構成されている。枠体５６内には、一対の第１連通孔５４が設けられると共に、第１連通孔３４、４４の位置より両端方向への第１冷媒の流れが枠体５６により阻止される。
　他の構成は、前記実施形態のものと同様であるため、重複説明を回避するため、説明を省略する。又、図面には、前記実施形態と同一構成箇所に同一符号を付して明確化を図る。
　この変形例の第１スペーサ５Ａでは、前記実施形態のものと比較して軽量化を図ることができる。又、枠体５６と一対の円環部５７とが細い連結部５８で連結された構造であるため、材料の歩留まりを改善することもできる。
　本出願は、２０１２年８月１日に出願された日本国特許願第２０１２－１７０９５３号に基づく優先権を主張しており、この出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
　本発明によれば、第１スペーサが高圧の冷媒が流れる第１冷媒流路内の各第１連通孔の周囲に介在すると共に、第２スペーサが第２冷媒流路内で、且つ、各第１連通孔の周囲に対応する位置に介在することにより、第１プレート及び第２プレートの各第１連通孔が開口された箇所を補強できるので、プレートの積層方向に荷重が作用する場合に、第１プレート及び第２プレートの各第１連通孔の周囲の座屈を防止できる。これにより、プレートを積層してロウ付けする際、プレートの積層方向に比較的大きな荷重をかけて接合箇所を十分に密着させることができるので、高圧の冷媒が流れる第１連通孔と第１冷媒流路の周辺を確実に高い気密性でロウ付けできる。
　１　水冷コンデンサ（熱交換器）
　３　第１プレート
　４　第２プレート
　５、５Ａ　第１スペーサ
　６　第２スペーサ
　７　インナーフィン
　３１、４１　外周壁
　３２、４２　段差部
　３４、４４　第１連通孔
　３５、４５　第２連通孔
　８１　第１冷媒流路
　８２　第２冷媒流路

Claims (7)

  1. 　一対の第１連通孔と一対の第２連通孔を有する第１プレートと、
    　一対の第１連通孔と一対の第２連通孔を有する第２プレートと、
    を交互に積層し、隣り合う前記第１プレートと前記第２プレートの間に第１冷媒が流れる第１冷媒流路 と第２冷媒が流れる第２冷媒流路を交互に設け、
    　前記第１冷媒流路には前記各第１連通孔が開口し、且つ、前記各第２連通孔が閉口し、
    　前記第２冷媒流路には前記各第２連通孔が開口し、且つ、前記各第１連通孔が閉口し、
    　第２冷媒に比べて高圧の第１冷媒が一方の前記第１連通孔より前記各第１冷媒流路にそれぞれ流入し、前記各第１冷媒流路を流れた前記第１冷媒が他方の前記第１連通孔より流出し、
    　第１冷媒に比べて低圧の第２冷媒が一方の前記第２連通孔より前記各第２冷媒流路にそれぞれ流入し、前記各第２冷媒流路を流れた前記第２冷媒が他方の前記第２連通孔より流出する熱交換機であって、
    　前記第１冷媒流路内の前記各第１連通孔の周囲に第１スペーサを介在し、
    　前記第２冷媒流路内で、且つ、前記各第１連通孔の周囲に対応する位置に第２スペーサを介在したことを特徴とする熱交換器。
  2. 　請求項１記載の熱交換器であって、
    　前記第１スペーサは、前記第１連通孔と前記第１冷媒流路の間の第１冷媒の流れを許容することを特徴とする熱交換器。
  3. 　請求項１又は請求項２記載の熱交換器であって、
    　前記第１スペーサは、前記第１連通孔の位置より両端方向への第１冷媒の流れを阻止することを特徴とする熱交換器。
  4. 　請求項１～請求項３のいずれかに記載の熱交換器であって、
    　前記第１スペーサは、前記第２連通孔の周囲にも介在したことを特徴とする熱交換器。
  5. 　請求項１～請求項４のいずれかに記載の熱交換器であって、
    　前記第１冷媒流路内には、インナーフィンが配置され、前記第１スペーサは、前記インナーフィンの外周を囲むことを特徴とする熱交換器。 
  6. 　請求項１～請求項５のいずれかに記載の熱交換器であって、
    　前記第１プレート及び前記第２プレートは、積層方向の同一方向に向かって突出する外周壁をそれぞれ有し、前記各外周壁には段差部が設けられ、隣り合う位置にある前記第１プレート３と前記第２プレート４が段差部で互いに当接することを特徴とする熱交換器。
  7. 　請求項６に記載の熱交換器であって、
    　前記第１プレート及び前記第２プレートが当接するとき、前記第１プレートの外周壁と前記第２プレートの外周壁との間に隙間が形成されることを特徴とする熱交換器。
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