WO2014045629A1 - 熱交換器 - Google Patents

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WO2014045629A1
WO2014045629A1 PCT/JP2013/062933 JP2013062933W WO2014045629A1 WO 2014045629 A1 WO2014045629 A1 WO 2014045629A1 JP 2013062933 W JP2013062933 W JP 2013062933W WO 2014045629 A1 WO2014045629 A1 WO 2014045629A1
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tank
width direction
communication channel
length
heat exchanger
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斉 玉置
保徳 渡邊
上坊寺 康修
仲戸 宏治
Original Assignee
三菱重工オートモーティブサーマルシステムズ株式会社
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    • F28F1/02Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/04Tubular elements of cross-section which is non-circular polygonal, e.g. rectangular
    • F28F1/045Tubular elements of cross-section which is non-circular polygonal, e.g. rectangular with assemblies of stacked elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0219Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0221Header boxes or end plates formed by stacked elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D1/03Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
    • F28D1/0308Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other
    • F28D1/0325Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D1/0333Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another the plates having integrated connecting members
    • F28D1/0341Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another the plates having integrated connecting members with U-flow or serpentine-flow inside the conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/126Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins

Definitions

  • the present invention relates to a multiflow type heat exchanger.
  • a laminated heat exchanger in which a large number of core bodies (flat tubes) are laminated is known as a multiflow type heat exchanger (for example, see Patent Document 1).
  • a multiflow type heat exchanger for example, see Patent Document 1.
  • two tanks are provided on the upper windward side and the leeward side, and two tanks are provided on the lower windward side and the leeward side.
  • both ends of the core body in the stacking direction are closed by end plates.
  • the end plate at one end is formed with a flow path for communicating the windward and leeward tanks located on the upper side.
  • the refrigerant circulating in the tank flows from one tank on the upper side to the other tank on the upper side through a flow path formed in the end plate.
  • the pressure of the circulating refrigerant is applied to the plate surface of the end plate in a direction orthogonal to the plate surface.
  • the end plate may be deformed. Therefore, it is preferable to increase the rigidity of the end plate.
  • the thickness of the end plate increases the weight of the heat exchanger and may increase the cost by increasing the thickness of the end plate.
  • the reinforcing ribs are provided on the end plate, a complicated structure is formed. Therefore, a portion where stress is easily concentrated is formed, and it becomes difficult to suppress the deformation of the end plate, and the complicated structure is obtained. The cost may increase.
  • an object of the present invention is to provide a heat exchanger that can suppress pressure deformation with a simple configuration.
  • the heat exchanger of the present invention communicates with a plurality of flat tubes to be stacked, a plurality of fins provided between adjacent flat tubes, and a first refrigerant flow path formed inside the flat tubes, and the flat tubes
  • a first tank provided on one side of the longitudinal direction of the plurality of flat tubes and communicated with a second refrigerant flow path formed inside the flat tubes, and in a longitudinal direction of the flat tubes.
  • a wall is provided that is provided on one side, is provided across the stacking direction, and is provided adjacent to the first tank, and a wall that forms a communication channel that connects the first tank and the second tank.
  • a communication member, and a direction perpendicular to the stacking direction and adjacent to the first tank and the second tank is defined as a width direction, and a direction perpendicular to the width direction and the stacking direction is defined as a height direction.
  • Communication The road has a throttle portion whose outer shape of the wall body is formed in a shape longer in the width direction than in the height direction, and is formed at the center in the width direction, and the throttle portion is an outer wall surface of the wall body.
  • the length of the outer dimension in the height direction of the communication flow path is H
  • the communication flow path When the length having the maximum outer dimension in the width direction is W, the radius of curvature R of the throttle portion is R ⁇ 0.2H, and the outer dimension is the minimum in the height direction of the throttle portion of the communication channel.
  • the length L is L ⁇ 0.9H, and the portion of the length H where the outer dimension is maximum in the height direction is outside the width direction by 1/4 W or more from the portion of the communication channel length L. It is provided in a position.
  • the pressure deformation of the communication member can be suppressed by providing the communication channel with a predetermined shape while providing the throttle portion in the communication channel.
  • the throttle part is simply provided, stress concentrates on the throttle part, and the communication member may be pressure-deformed.
  • the radius of curvature R of the throttle portion of the communication channel is set to R ⁇ 0.2H, the gradient of the throttle portion can be moderated and the stress concentration can be suppressed.
  • the length L of the throttle portion to L ⁇ 0.9H, the pressure receiving area can be reduced and the rigidity can be increased.
  • the portion with the length H having the maximum outside dimension in the height direction at a position that is 1/4 W or more in the width direction outside of the portion with the length L of the throttle portion in the width direction.
  • the opening of the first tank that communicates with the road does not overlap the opening of the second tank that communicates with the communication channel. For this reason, since the pressure receiving surface from the 1st tank which a communicating flow path receives, and the pressure receiving surface from the 2nd tank which a communicating flow path receives do not overlap, the pressure rise by duplication of a pressure receiving surface can be suppressed. .
  • a virtual oval having a shape in which a line passing through a portion having a length H where the outer dimension is maximum in the height direction is an axis, and a portion on the outer side in the width direction from the axis is developed symmetrically about the axis.
  • the outer shape is preferably formed in a shape shorter in the width direction than in the height direction.
  • the outer shape of the virtual oval can be formed shorter in the width direction than in the height direction. For this reason, the communication channel can be shortened in the width direction, and the configuration of the heat exchanger itself can be made compact.
  • the communication channel is preferably 0.5 ⁇ H / W ⁇ 1.0.
  • the communication channel can be made longer in the width direction than in the height direction, the first tank and the second tank adjacent to each other in the width direction do not overlap with each other.
  • the second tank can be suitably connected to the communication channel.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heat exchanger according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view around the end plate of the heat exchanger.
  • FIG. 3 is a cross-sectional perspective view around the end plate of the heat exchanger cut along a plane orthogonal to the width direction.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view around the end plate of the heat exchanger cut along a plane orthogonal to the width direction.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the communication channel cut along a plane orthogonal to the stacking direction.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heat exchanger according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view around the end plate of the heat exchanger.
  • FIG. 3 is a cross-sectional perspective view around the end plate of the heat exchanger cut along a plane orthogonal to the width direction.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view around the end plate of the heat exchanger cut along a plane orthogonal to the width direction.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the communication channel cut along a plane orthogonal to the stacking direction. 2 to 4 are diagrams in which the vertical direction (longitudinal direction) in FIG. 1 is reversed.
  • the heat exchanger 1 of the present embodiment is a multi-flow stacked heat exchanger, and is used as an evaporator (evaporator) of an air conditioner mounted on an automobile, for example.
  • the heat exchanger 1 of a present Example may be applied to any as long as it is a multiflow type laminated heat exchanger, and is not particularly limited.
  • the heat exchanger 1 of this embodiment includes a plurality of flat tubes 2, a plurality of corrugated fins 3 (see FIG. 4), and a pair of end plates 4.
  • the plurality of flat tubes 2 are stacked in the stacking direction, the plurality of corrugated fins 3 are provided between the flat tubes 2 adjacent to each other in the stacking direction, and the pair of end plates 4 are disposed on both sides in the stacking direction. Is provided.
  • the plurality of stacked flat tubes 2, the plurality of corrugated fins 3, and the pair of end plates 4 are integrally joined by brazing.
  • the flat tube 2 is formed to extend in the longitudinal direction by joining a pair of press-molded molding plates.
  • the flat tube 2 has a flat shape in a cross section cut by a surface orthogonal to the longitudinal direction, and is laminated in a direction orthogonal to the flat surface.
  • the flat tube 2 has a first upper opening 11a and a second upper opening 12a penetratingly formed in one end part (upper end part) in the longitudinal direction in the stacking direction, and the other end part (lower part in the longitudinal direction)
  • the first lower opening 21a and the second lower opening 22a are formed penetratingly in the stacking direction at the end portion on the side.
  • the first upper opening 11a and the second upper opening 12a are arranged side by side in the width direction orthogonal to the longitudinal direction and the stacking direction. Similarly, the first lower opening 21a and the second lower opening 22a are also arranged in the width direction. Is provided.
  • first upper opening 11a and the second upper opening 12a a plurality of flat tubes 2 are stacked in the stacking direction, so that the plurality of first upper openings 11a and the second upper opening 12a are connected in the stacking direction.
  • the plurality of first upper openings 11 a connected in the stacking direction function as the first upper tank 11.
  • the plurality of second upper openings 12 a connected in the stacking direction function as the second upper tank 12.
  • the first upper opening 11 a and the second upper opening 12 a are part of the first upper tank 11 and the second upper tank 12. Therefore, the first upper tank 11 and the second upper tank 12 extend in the stacking direction adjacent to one end in the longitudinal direction of the plurality of flat tubes 2 to be stacked in parallel to the width direction.
  • the air A flowing in the heat exchanger 1 flows from the upstream side in the width direction toward the downstream side, and the first upper tank 11 is provided on the downstream side in the width direction, and the second upper tank 12 Is provided on the upstream side in the width direction.
  • the first lower opening 21a and the second lower opening 22a are formed by stacking a plurality of flat tubes 2 in the stacking direction in the same manner as the first upper opening 11a and the second upper opening 12a.
  • the first lower opening 21a and the second lower opening 22a are connected in the stacking direction.
  • the plurality of first lower openings 21 a connected in the stacking direction function as the first lower tank 21.
  • the plurality of second lower openings 22 a connected in the stacking direction function as the second lower tank 22.
  • the first lower opening 21 a and the second lower opening 22 a are part of the first lower tank 21 and the second lower tank 22.
  • the first lower tank 21 and the second lower tank 22 extend in the stacking direction, adjacent to the other end in the longitudinal direction of the plurality of flat tubes 2 to be stacked in parallel to the width direction. Are formed respectively.
  • the first lower tank 21 is provided on the downstream side in the width direction
  • the second lower tank 22 is provided on the upstream side in the width direction.
  • the flat tube 2 has a first refrigerant channel and a second refrigerant channel formed therein.
  • the first refrigerant flow path is a flow path that connects the first upper tank 11 (first upper opening 11a) and the first lower tank 21 (first lower opening 21a).
  • the second refrigerant channel is a channel that communicates the second upper tank 12 (second upper opening 12a) and the second lower tank 22 (second lower opening 22a).
  • the corrugated fin 3 is a corrugated plate having a transverse wave shape extending in the longitudinal direction, and has a mountain portion and a valley portion extending in the width direction. For this reason, the air A flowing in the width direction of the heat exchanger 1 is cooled by passing through the corrugated fins 3.
  • the pair of end plates 4 close or adjoin end portions in the stacking direction of the first upper tank 11, the second upper tank 12, the first lower tank 21, and the second lower tank 22.
  • the first upper tank 11 and the second upper tank 12 communicate with each other, and the adjacent first lower tank 21 and second lower tank 22 communicate with each other.
  • the end plate 4 is formed so as to extend in the longitudinal direction by joining a pair of press-molded forming plates in the same manner as the flat tube 2.
  • one end plate 4 includes a refrigerant inlet Rin through which refrigerant flows into the heat exchanger 1 at one end (upper end) in the longitudinal direction, and the heat exchanger 1.
  • a refrigerant outlet Rout from which the refrigerant flows out.
  • the refrigerant inlet Rin is connected to the first upper tank 11, and the refrigerant outlet Rout is connected to the second upper tank 12.
  • the other end plate 4 has the other end in the longitudinal direction (the end on the lower side) at the end of the first lower tank 21 and the end of the second lower tank 22.
  • a communication channel 31 that communicates with the portion is formed.
  • a partition 18 is installed in the middle of the first lower tank 21 in the stacking direction.
  • a partition portion 19 is installed in the middle portion of the second upper tank 12 in the stacking direction.
  • the refrigerant when a refrigerant flows from the outside into the heat exchanger 1 configured as described above, the refrigerant is one end in the stacking direction of the first upper tank 11 via the refrigerant inlet Rin. Flow into.
  • the refrigerant flowing into one end of the first upper tank 11 passes through the first refrigerant flow path in the flat tube 2 on one end side (right side in FIG. 1) of the heat exchanger 1 with the partition portion 18 in between.
  • the refrigerant that has flowed into the first upper tank 11 on the other side flows through the first refrigerant flow path in the flat tube 2 and flows into the first lower tank 21.
  • the refrigerant flowing into the first lower tank 21 flows toward the other end (left side in FIG. 1) in the stacking direction of the first lower tank 21.
  • the refrigerant that has flowed to the other end of the first lower tank 21 flows into the other end in the stacking direction of the second lower tank 22 via the communication channel 31.
  • the refrigerant that has flowed into the other end of the second lower tank 22 flows through the second refrigerant flow path in the flat tube 2 on the other end side of the heat exchanger 1 with the partition portion 19 in between, and the second upper tank It flows into the tank 12. Since the second upper tank 12 is partitioned by the partitioning portion 19, the refrigerant that has flowed through the second upper tank 12 flows again through the second refrigerant flow path in the flat tube 2 and enters the second lower tank 22. Inflow. Then, the refrigerant flowing into the second lower tank 22 flows into the second lower tank 22 on one end side (right side in FIG. 1) of the heat exchanger 1 with the partition portion 19 interposed therebetween.
  • the refrigerant that has flowed into the second lower tank 22 on one side flows through the second refrigerant flow path in the flat tube 2 and flows into the second upper tank 12.
  • the refrigerant flowing into the second upper tank 12 flows toward one end side (right side in FIG. 1) in the stacking direction of the second upper tank 12.
  • the refrigerant that has flowed to one end of the second upper tank 12 flows out of the heat exchanger 1 through the refrigerant outlet Rout.
  • the heat exchanger 1 is configured as described above.
  • the present invention is not limited to the above configuration, and the position and number of partitions 18 and 19, the position and number of communication channels 31, the refrigerant inlet The positions of Rin and the refrigerant outlet Rout may be appropriately changed so that the flow path through which the refrigerant flows becomes a predetermined flow path.
  • the communication channel 31 provided in the end plate 4 (communication member) of the present embodiment is a channel that connects the first lower tank 21 and the second lower tank 22. 2 to 4, the communication flow path 31 is illustrated so as to be located on the upper right side.
  • the first lower tank 21 and the second lower tank 22 are described as being applied to the communication flow path 31 that communicates with each other.
  • the present invention is not particularly limited as long as it is a flow path that communicates adjacent tanks.
  • the communication channel 31 is formed by a wall body 32 provided on the end plate 4. As shown in FIG. 5, the outer shape of the wall body 32 of the communication channel 31 is such that the shape seen from the stacking direction is in the width direction compared to the height direction (longitudinal direction) orthogonal to the stacking direction and the width direction. It has a long shape.
  • the outer shape of the wall body 32 of the communication flow path 31 is symmetrical in the vertical direction (symmetric in the height direction) and laterally symmetrical (symmetric in the width direction) when viewed from the stacking direction.
  • the communication channel 31 is formed with a throttle portion 34 at the center in the width direction.
  • the outer wall surface of the wall body 32 is a curved surface having a predetermined radius of curvature R formed in a convex shape inside the communication channel 31.
  • the communication flow path 31 becomes a narrow flow path at the center in the width direction, and becomes a wide flow path on both sides in the width direction.
  • the thickness of the wall 32 of the communication channel 31 is, for example, 0.5 mm to 1.0 mm.
  • the communication channel 31 viewed from the stacking direction has a length H that maximizes the outer dimension (dimension on the outer wall surface of the wall body 32) in the height direction. That is, the length H is a length obtained by connecting the pair of top portions 32a having the maximum outer dimension in the height direction.
  • the pair of top portions 32a in the length H are provided on both sides in the width direction.
  • the communication channel 31 viewed from the stacking direction has a length L that minimizes the outer dimension in the height direction. That is, the length L is a length obtained by connecting a pair of valley portions 32b formed in the narrowed portion 34 having the smallest outer dimension in the height direction. At this time, the length L is a length passing through the center in the width direction.
  • the length of the communication channel 31 seen from the stacking direction is W, which is the maximum outside dimension in the width direction. That is, the length W is a length obtained by connecting a pair of top portions 32c having the maximum outer dimension in the width direction. Specifically, the length W is W ⁇ 40 mm.
  • the communication channel 31 has a shape that is longer in the width direction than in the height direction (longitudinal direction), 0.5 ⁇ H / W ⁇ 1.0. For this reason, the first lower tank 21 and the second lower tank 22 adjacent in the width direction can be suitably connected to the communication flow path 31.
  • the communication channel 31 configured as described above is provided with a throttle unit 34 in the center in the width direction in order to suppress pressure deformation of the communication channel 31, but the throttle unit 34 is simply provided with the throttle unit 34. Since there is a possibility that stress concentrates on 34, the shape of the communication channel 31 is set to the shape described below.
  • the communication channel 31 has a radius of curvature R on the outer wall surface of the wall body 32 of the throttle portion 34 such that R ⁇ 0.2H.
  • the narrowed portion 34 is formed such that the radius of curvature R satisfies R ⁇ 0.2H, so that the gradient of the narrowed portion 34 becomes gentle and the concentration of stress can be suppressed.
  • the communication channel 31 has a length L in the height direction of the throttle portion 34, L ⁇ 0.9H. That is, the throttle portion 34 is formed such that the length L is L ⁇ 0.9H, thereby reducing the pressure receiving area in the plane orthogonal to the stacking direction of the communication flow path 31 and the wall of the throttle portion 34. 32 can increase the rigidity.
  • the top portion 32 a having a length H is located on the outer side in the width direction from the valley portion 32 b having a length L by 1 ⁇ 4 W.
  • a line passing through the apex 32a having a length H is defined as an axis I
  • a shape in which a portion outside the axis I in the width direction is developed symmetrically about the axis I is defined as a virtual oval O.
  • the outer diameter of the virtual oval O is a shape that does not overlap. That is, the length C in the width direction of the virtual oval O is C ⁇ W / 2.
  • the pressure receiving surface from the first lower tank 21 received by the communication channel 31 from the stacking direction and the pressure receiving surface from the second lower tank 22 received by the communication channel 31 do not overlap. It is possible to suppress an increase in pressure due to.
  • the outer shape of the virtual oval O is shorter in the width direction than in the height direction.
  • the pressure flow of the end plate 4 is suppressed by providing the communication channel 31 with the above-mentioned shape while providing the throttle portion 34 in the communication channel 31. be able to.
  • the outer shape of the virtual oval O can be formed in a shape shorter in the width direction than in the height direction. For this reason, the communication flow path 31 can be made short in the width direction, and the configuration of the heat exchanger 1 itself can be made compact.
  • the communication flow path 31 can be made longer in the width direction than in the height direction, so the first lower tank 21 and the second lower tank 22 that are adjacent in the width direction. Can be suitably connected to the communication channel 31.
  • first lower tank 21 and the second lower tank 22 are applied to the communication flow path 31 communicating with each other, but the first upper tank 11 and the second upper tank 12 are applied to the communication flow path. May be.

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Abstract

積層される複数の偏平チューブに設けられる第1下部タンクと、第1下部タンクに隣接して設けられる第2下部タンクとを連通する連通流路31を備え、連通流路31は、幅方向中央に形成される絞り部34を有し、絞り部34は、連通流路31の内側に凸となる所定の曲率半径Rで形成される曲面となっており、連通流路31の高さ方向において外側寸法が最大となる長さをHとし、連通流路31の幅方向において外側寸法が最大となる長さをWとすると、絞り部34の曲率半径Rは、R≧0.2Hであり、連通流路31の絞り部34の高さ方向において外側寸法が最小となる長さLは、L≦0.9Hであり、高さ方向において外側寸法が最大となる長さHの部位は、連通流路31の長さLとなる部位から1/4W以上の幅方向外側となる位置に設けられる。

Description

熱交換器
 本発明は、マルチフロー型の熱交換器に関するものである。
 従来、マルチフロー型の熱交換器として、多数のコア体(偏平チューブ)を積層した積層型熱交換器(エバポレータ)が知られている(例えば、特許文献1参照)。この熱交換器は、上側の風上側及び風下側に2つのタンクが設けられると共に、下側の風上側及び風下側に2つのタンクが設けられている。熱交換器は、コア体の積層方向の両端部がエンドプレートにより閉鎖されている。一方の端部のエンドプレートには、上側に位置する風上側及び風下側のタンクを連通させる流路が形成されている。
特開平9-170851号公報
 特許文献1に示す熱交換器において、タンク内を流通する冷媒は、上側の一方のタンクから、エンドプレートに形成された流路を通って、上側の他方のタンクへ流れる。このとき、エンドプレートのプレート面には、流通する冷媒の圧力が、プレート面に直交する方向に加わる。エンドプレートに圧力が加わると、エンドプレートが変形する可能性があるため、エンドプレートの剛性を高めることが好ましい。ここで、エンドプレートの剛性を高めるには、エンドプレートの厚みを厚くしたり、エンドプレートに補強リブを設けたりすることが考えられる。
 しかしながら、エンドプレートの厚みを厚くすると、熱交換器の重量が増大すると共に、エンドプレートの厚みを厚くした分、コストが増大する可能性がある。また、エンドプレートに補強リブを設けると、複雑な構造となってしまうことから、応力が集中し易い部位が形成され、エンドプレートの変形を抑制することが困難となり、また、複雑な構造となる分、コストが増大する可能性がある。
 そこで、本発明は、圧力変形を簡易な構成で抑制することができる熱交換器を提供することを課題とする。
 本発明の熱交換器は、積層される複数の偏平チューブと、隣接する偏平チューブの間に設けられる複数のフィンと、偏平チューブの内部に形成される第1冷媒流路に連通し、偏平チューブの長手方向の一方側に設けられ、複数の偏平チューブの積層方向に亘って設けられる第1タンクと、偏平チューブの内部に形成される第2冷媒流路に連通し、偏平チューブの長手方向の一方側に設けられ、積層方向に亘って設けられると共に第1タンクに隣接して設けられる第2タンクと、第1タンクと第2タンクとを連通する連通流路を形成する壁体が設けられる連通部材と、を備え、積層方向に直交すると共に第1タンクと第2タンクとが隣接する方向を幅方向とし、幅方向及び積層方向に直交する方向を高さ方向とすると、積層方向から見た連通流路は、その壁体の外形が高さ方向に比して幅方向に長い形状に形成され、且つ、幅方向の中央に形成される絞り部を有し、絞り部は、壁体の外壁面が、連通流路の内側に凸となる所定の曲率半径Rで形成される曲面となっており、連通流路の高さ方向において外側寸法が最大となる長さをHとし、連通流路の幅方向において外側寸法が最大となる長さをWとすると、絞り部の曲率半径Rは、R≧0.2Hであり、連通流路の絞り部の高さ方向において外側寸法が最小となる長さLは、L≦0.9Hであり、高さ方向において外側寸法が最大となる長さHの部位は、連通流路の長さLとなる部位から1/4W以上の幅方向外側となる位置に設けられることを特徴とする。
 この構成によれば、連通流路に絞り部を設けつつ、連通流路の形状を所定の形状とすることで、連通部材の圧力変形を抑制することができる。ここで、単に絞り部を設けただけでは、絞り部に応力が集中し、連通部材が圧力変形する場合がある。このため、連通流路の絞り部の曲率半径Rを、R≧0.2Hとすることで、絞り部の勾配を緩やかにして、応力の集中を抑制することができる。また、絞り部の長さLを、L≦0.9Hとすることで、受圧面積を低減することができると共に、剛性を高めることができる。さらに、高さ方向において外側寸法が最大となる長さHの部位を、幅方向において、絞り部の長さLの部位から1/4W以上の幅方向外側となる位置に設けることで、連通流路に連通する第1タンクの開口と、連通流路に連通する第2タンクの開口とが重なることがない。このため、連通流路が受ける第1タンクからの受圧面と、連通流路が受ける第2タンクからの受圧面とが重なることがないため、受圧面の重複による圧力上昇を抑制することができる。
 この場合、高さ方向において外側寸法が最大となる長さHの部位を通る線を軸線とし、軸線から幅方向外側の部位を、軸線を中心にして線対称に展開した形状である仮想オーバルの外形は、高さ方向に比して幅方向に短い形状に形成されていることが好ましい。
 この構成によれば、仮想オーバルの外形を、高さ方向に比して幅方向に短い形状に形成することができる。このため、連通流路を幅方向に短いものとすることができ、熱交換器自体の構成もコンパクトなものにすることができる。
 この場合、連通流路は、0.5<H/W<1.0であることが好ましい。
 この構成によれば、連通流路を、高さ方向に比して幅方向に長くすることができるため、幅方向に隣接する第1タンク及び第2タンクを重複させずに、第1タンク及び第2タンクを連通流路に好適に接続することができる。
図1は、本実施例に係る熱交換器の概略構成図である。 図2は、熱交換器のエンドプレート周りにおける斜視図である。 図3は、幅方向に直交する面で切った熱交換器のエンドプレート周りにおける断面斜視図である。 図4は、幅方向に直交する面で切った熱交換器のエンドプレート周りにおける部分断面図である。 図5は、積層方向に直交する面で切った連通流路の断面図である。
 以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
 図1は、本実施例に係る熱交換器の概略構成図である。図2は、熱交換器のエンドプレート周りにおける斜視図である。図3は、幅方向に直交する面で切った熱交換器のエンドプレート周りにおける断面斜視図である。図4は、幅方向に直交する面で切った熱交換器のエンドプレート周りにおける部分断面図である。図5は、積層方向に直交する面で切った連通流路の断面図である。なお、図2から図4は、図1における上下方向(長手方向)が逆方向となった図となっている。
 本実施例の熱交換器1は、マルチフロー式の積層型熱交換器であり、例えば、自動車に搭載される空調装置の蒸発器(エバポレータ)として用いられる。なお、本実施例の熱交換器1は、マルチフロー式の積層型熱交換器であればいずれに適用されてもよく、特に限定されない。
 図1から図4に示すように、本実施例の熱交換器1は、複数の偏平チューブ2と、複数のコルゲートフィン3(図4参照)と、一対のエンドプレート4とを備えている。複数の偏平チューブ2は、積層方向に積層されており、複数のコルゲートフィン3は、積層方向に隣接する偏平チューブ2のそれぞれの間に設けられ、一対のエンドプレート4は、積層方向の両側に設けられている。そして、積層された複数の偏平チューブ2、複数のコルゲートフィン3及び一対のエンドプレート4は、ろう付けにより一体に接合される。
 偏平チューブ2は、プレス成形された一対の成形プレートを接合することで、長手方向に延在して形成される。偏平チューブ2は、長手方向に直交する面で切った断面が偏平形状となっており、偏平な面に対して直交する方向に積層される。偏平チューブ2は、長手方向の一方の端部(上方側となる端部)に、第1上部開口11a及び第2上部開口12aが積層方向に貫通形成され、長手方向の他方の端部(下方側となる端部)に、第1下部開口21a及び第2下部開口22aが積層方向に貫通形成される。第1上部開口11a及び第2上部開口12aは、長手方向及び積層方向に直交する幅方向に並べて設けられており、同様に、第1下部開口21a及び第2下部開口22aも、幅方向に並べて設けられている。
 第1上部開口11a及び第2上部開口12aは、偏平チューブ2が積層方向に複数積層されることで、複数の第1上部開口11a及び第2上部開口12aが積層方向に連結される。積層方向に連結された複数の第1上部開口11aは、第1上部タンク11として機能する。同様に、積層方向に連結された複数の第2上部開口12aは、第2上部タンク12として機能する。換言すれば、第1上部開口11a及び第2上部開口12aは、第1上部タンク11及び第2上部タンク12の一部となっている。このため、第1上部タンク11及び第2上部タンク12は、積層される複数の偏平チューブ2の長手方向の一方側の端部に、幅方向に平行に隣接して、積層方向に延在するようにそれぞれ形成される。このとき、熱交換器1内を流れる空気Aは、幅方向の上流側から下流側へ向かって流れており、第1上部タンク11は、幅方向の下流側に設けられ、第2上部タンク12は、幅方向の上流側に設けられる。
 図2に示すように、第1下部開口21a及び第2下部開口22aは、第1上部開口11a及び第2上部開口12aと同様に、偏平チューブ2が積層方向に複数積層されることで、複数の第1下部開口21a及び第2下部開口22aが積層方向に連結される。積層方向に連結された複数の第1下部開口21aは、第1下部タンク21として機能する。同様に、積層方向に連結された複数の第2下部開口22aは、第2下部タンク22として機能する。換言すれば、第1下部開口21a及び第2下部開口22aは、第1下部タンク21及び第2下部タンク22の一部となっている。このため、第1下部タンク21及び第2下部タンク22は、積層される複数の偏平チューブ2の長手方向の他方側の端部に、幅方向に平行に隣接して、積層方向に延在するようにそれぞれ形成される。第1下部タンク21は、幅方向の下流側に設けられ、第2下部タンク22は、幅方向の上流側に設けられる。
 図示は省略するが、偏平チューブ2は、その内部に第1冷媒流路及び第2冷媒流路が形成されている。第1冷媒流路は、第1上部タンク11(第1上部開口11a)と第1下部タンク21(第1下部開口21a)とを連通する流路である。また、第2冷媒流路は、第2上部タンク12(第2上部開口12a)と第2下部タンク22(第2下部開口22a)とを連通する流路である。
 図4に示すように、コルゲートフィン3は、長手方向に向かう横波の波形状となる波板となっており、山部及び谷部が幅方向に延在して形成されている。このため、熱交換器1の幅方向に流れる空気Aは、コルゲートフィン3を通過することで冷却される。
 図1に示すように、一対のエンドプレート4は、第1上部タンク11、第2上部タンク12、第1下部タンク21及び第2下部タンク22の積層方向における端部を閉塞したり、隣接する第1上部タンク11及び第2上部タンク12を連通したり、また、隣接する第1下部タンク21及び第2下部タンク22を連通したりするものである。
 エンドプレート4は、偏平チューブ2と同様に、プレス成形された一対の成形プレートを接合することで、長手方向に延在して形成される。一対のエンドプレート4のうち、一方のエンドプレート4には、長手方向の一方の端部(上方側の端部)に、熱交換器1に冷媒が流入する冷媒入口Rinと、熱交換器1から冷媒が流出する冷媒出口Routとが形成されている。冷媒入口Rinは、第1上部タンク11に接続され、冷媒出口Routは、第2上部タンク12に接続される。また、一対のエンドプレート4のうち、他方のエンドプレート4には、長手方向の他方の端部(下方側の端部)に、第1下部タンク21の端部と第2下部タンク22の端部とを連通する連通流路31が形成されている。
 また、第1下部タンク21の積層方向の中間部には、仕切部18が設置されている。同様に、第2上部タンク12の積層方向の中間部には、仕切部19が設置されている。
 図1に示すように、上記のように構成された熱交換器1に対し、外部から冷媒が流入すると、冷媒は、冷媒入口Rinを介して第1上部タンク11の積層方向における一方の端部に流入する。第1上部タンク11の一方の端部に流入した冷媒は、仕切部18を挟んで熱交換器1の一方の端部側(図1右側)において、偏平チューブ2内の第1冷媒流路を流れ、第1下部タンク21に流入する。第1下部タンク21は仕切部18により仕切られていることから、第1下部タンク21内を流れた冷媒は、偏平チューブ2内の第1冷媒流路を再び流れて、第1上部タンク11に流入する。そして、第1上部タンク11に流入した冷媒は、仕切部18を挟んで熱交換器1の他方の端部側(図1左側)の第1上部タンク11に流入する。
 他方側の第1上部タンク11に流入した冷媒は、偏平チューブ2内の第1冷媒流路を流れ、第1下部タンク21に流入する。第1下部タンク21に流入した冷媒は、第1下部タンク21の積層方向における他方の端部(図1左側)へ向かって流れる。第1下部タンク21の他方の端部へ流れた冷媒は、連通流路31を介して第2下部タンク22の積層方向における他方の端部に流入する。
 第2下部タンク22の他方の端部に流入した冷媒は、仕切部19を挟んで熱交換器1の他方の端部側において、偏平チューブ2内の第2冷媒流路を流れ、第2上部タンク12に流入する。第2上部タンク12は仕切部19により仕切られていることから、第2上部タンク12内を流れた冷媒は、偏平チューブ2内の第2冷媒流路を再び流れて、第2下部タンク22に流入する。そして、第2下部タンク22に流入した冷媒は、仕切部19を挟んで熱交換器1の一方の端部側(図1右側)の第2下部タンク22に流入する。
 一方側の第2下部タンク22に流入した冷媒は、偏平チューブ2内の第2冷媒流路を流れ、第2上部タンク12に流入する。第2上部タンク12に流入した冷媒は、第2上部タンク12の積層方向における一方の端部側(図1右側)へ向かって流れる。第2上部タンク12の一方の端部へ流れた冷媒は、冷媒出口Routを介して、熱交換器1の外部へ流出する。
 なお、本実施例では、熱交換器1を上記のように構成したが、上記の構成に限らず、仕切部18,19の位置及び設置数、連通流路31の位置及び設置数、冷媒入口Rin及び冷媒出口Routの位置を適宜変更して、冷媒が流れる流路が所定の流路となるように設計してもよい。
 次に、図2から図5を参照して、連通流路31について説明する。図2に示すように、本実施例のエンドプレート4(連通部材)に設けられる連通流路31は、第1下部タンク21と第2下部タンク22とを連通する流路である。図2ないし図4では、連通流路31が上方右側に位置するように図示されている。なお、本実施例では、第1下部タンク21と第2下部タンク22とを連通する連通流路31に適用して説明するが、隣接するタンクを連通する流路であれば、特に限定されない。
 連通流路31は、エンドプレート4に設けられる壁体32によって流路が形成されている。図5に示すように、連通流路31の壁体32の外形は、積層方向から見た形状が、積層方向及び幅方向に直交する高さ方向(長手方向)に比して、幅方向に長い形状となっている。
 また、連通流路31の壁体32の外形は、積層方向から見た形状が、上下対称(高さ方向に対称)及び左右対称(幅方向に対称)の形状となっている。この連通流路31には、幅方向の中央に絞り部34が形成されている。絞り部34は、その壁体32の外壁面が、連通流路31の内側に凸状に形成された所定の曲率半径Rとなる曲面となっている。このため、図3に示すように、連通流路31は、幅方向の中央において狭い流路となり、幅方向の両側において広い流路となる。また、連通流路31の壁体32の厚さは、例えば、0.5mm~1.0mmとなっている。
 ここで、図5に示すように、積層方向から見た連通流路31は、高さ方向において外側寸法(壁体32の外壁面における寸法)が最大となる長さをHとする。つまり、長さHは、高さ方向において外側寸法が最大となる一対の頂部32a同士を結んだ長さである。このとき、連通流路31は、幅方向に対称となっていることから、長さHにおける一対の頂部32aは、幅方向の両側にそれぞれ設けられている。
 また、積層方向から見た連通流路31は、高さ方向において外側寸法が最小となる長さをLとする。つまり、長さLは、高さ方向において外側寸法が最小となる絞り部34に形成される一対の谷部32b同士を結んだ長さである。このとき、長さLは、幅方向の中心を通る長さとなる。
 さらに、積層方向から見た連通流路31は、幅方向において外側寸法が最大となる長さをWとする。つまり、長さWは、幅方向において外側寸法が最大となる一対の頂部32c同士を結んだ長さである。具体的に、長さWは、W<40mmである。
 そして、連通流路31は、高さ方向(長手方向)に比して幅方向に長い形状となっていることから、0.5<H/W<1.0となっている。このため、幅方向に隣接する第1下部タンク21及び第2下部タンク22を、連通流路31に好適に接続することができる。
 以上のように構成された連通流路31は、連通流路31の圧力変形を抑制するために、幅方向の中央に絞り部34を設けるが、単に絞り部34を設けただけでは、絞り部34に応力が集中する可能性があることから、連通流路31の形状を下記する形状としている。
 連通流路31は、その絞り部34の壁体32の外壁面における曲率半径Rが、R≧0.2Hとなっている。つまり、絞り部34は、曲率半径Rが、R≧0.2Hに形成されることで、絞り部34の勾配が緩やかとなり、応力の集中を抑制することができる。
 また、連通流路31は、その絞り部34の高さ方向における長さLが、L≦0.9Hとなっている。つまり、絞り部34は、長さLが、L≦0.9Hに形成されることで、連通流路31の積層方向に直交する面内における受圧面積を低減すると共に、絞り部34の壁体32によって剛性を高めることができる。
 さらに、連通流路31は、幅方向において、長さHの頂部32aが、長さLの谷部32bから1/4Wよりも幅方向の外側に位置している。換言すれば、長さHの頂部32aを通る線を軸線Iとし、軸線Iから幅方向外側の部位を、軸線Iを中心にして線対称に展開した形状を仮想オーバルOとすると、幅方向両側の仮想オーバルOの外径が重複しない形状となっている。つまり、仮想オーバルOの幅方向における長さCは、C≦W/2となっている。このため、連通流路31が積層方向から受ける第1下部タンク21からの受圧面と、連通流路31が受ける第2下部タンク22からの受圧面とが重なることがないため、受圧面の重複による圧力上昇を抑制することができる。このとき、仮想オーバルOの外形は、高さ方向に比して幅方向に短い形状となっている。
 以上のように、本実施例の構成によれば、連通流路31に絞り部34を設けつつ、連通流路31の形状を上記の形状とすることで、エンドプレート4の圧力変形を抑制することができる。
 また、本実施例の構成によれば、仮想オーバルOの外形を、高さ方向に比して幅方向に短い形状に形成することができる。このため、連通流路31を幅方向に短いものとすることができ、熱交換器1自体の構成をコンパクトなものにすることができる。
 また、本実施例の構成によれば、連通流路31を、高さ方向に比して幅方向に長くすることができるため、幅方向に隣接する第1下部タンク21及び第2下部タンク22を、連通流路31に好適に接続することができる。
 なお、本実施例では、第1下部タンク21及び第2下部タンク22を連通する連通流路31に適用したが、第1上部タンク11及び第2上部タンク12を連通する連通流路に適用してもよい。
 1 熱交換器
 2 偏平チューブ
 3 コルゲートフィン
 4 エンドプレート
 11 第1上部タンク
 11a 第1上部開口
 12 第2上部タンク
 12a 第2上部開口
 21 第1下部タンク
 21a 第1下部開口
 22 第2下部タンク
 22a 第2下部開口
 31 連通流路
 32 壁体
 32a 高さ方向の頂部
 32b 高さ方向の谷部
 32c 幅方向の頂部
 34 絞り部
 Rin 冷媒入口
 Rout 冷媒出口
 I 軸線
 O 仮想オーバル

Claims (3)

  1.  積層される複数の偏平チューブと、
     隣接する前記偏平チューブの間に設けられる複数のフィンと、
     前記偏平チューブの内部に形成される第1冷媒流路に連通し、前記偏平チューブの長手方向の一方側に設けられ、前記複数の偏平チューブの積層方向に亘って設けられる第1タンクと、
     前記偏平チューブの内部に形成される第2冷媒流路に連通し、前記偏平チューブの長手方向の一方側に設けられ、前記積層方向に亘って設けられると共に前記第1タンクに隣接して設けられる第2タンクと、
     前記第1タンクと前記第2タンクとを連通する連通流路を形成する壁体が設けられる連通部材と、を備え、
     前記積層方向に直交すると共に前記第1タンクと前記第2タンクとが隣接する方向を幅方向とし、前記幅方向及び前記積層方向に直交する方向を高さ方向とすると、
     前記積層方向から見た前記連通流路は、その前記壁体の外形が前記高さ方向に比して前記幅方向に長い形状に形成され、且つ、前記幅方向の中央に形成される絞り部を有し、
     前記絞り部は、前記壁体の外壁面が、前記連通流路の内側に凸となる所定の曲率半径Rで形成される曲面となっており、
     前記連通流路の前記高さ方向において外側寸法が最大となる長さをHとし、前記連通流路の前記幅方向において外側寸法が最大となる長さをWとすると、
     前記絞り部の前記曲率半径Rは、R≧0.2Hであり、
     前記連通流路の前記絞り部の前記高さ方向において外側寸法が最小となる長さLは、L≦0.9Hであり、
     前記高さ方向において外側寸法が最大となる前記長さHの部位は、前記連通流路の長さLとなる部位から1/4W以上の幅方向外側となる位置に設けられることを特徴とする熱交換器。
  2.  前記高さ方向において外側寸法が最大となる前記長さHの部位を通る線を軸線とし、
     前記軸線から幅方向外側の部位を、前記軸線を中心にして線対称に展開した形状である仮想オーバルの外形は、前記高さ方向に比して前記幅方向に短い形状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
  3.  前記連通流路は、0.5<W/H<1.0であることを特徴とする請求項1または2に記載の熱交換器。
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