(57)【要約】【課題】冷媒の分配性を向上させることが可能な熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器１０は、複数のプレート部材２１が積層して配置されている方向をプレート積層方向Ｚとするとき、冷媒流路Ｗ１０に配置されるフィンＦ１０と、複数のプレート部材２１をプレート積層方向Ｚに貫通するように形成される筒状のタンク部６１と、を備える。タンク部６１の周壁６１０には、冷媒流路Ｗ１０に冷媒を流入させる流入口６１１が形成されている。冷媒流路Ｗ１０においてフィンＦ１０が配置される部分をフィン設置部８０とするとき、流入口６１１には、プレート積層方向Ｚにおけるフィン設置部８０の幅よりも狭い流路縮小部１００が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層して配置される複数のプレート部材（２１）を有するとともに、複数の前記プレート部材により複数の第１流路（Ｗ１０）及び複数の第２流路（Ｗ２０）が形成され、前記第１流路を流れる冷媒と、前記第２流路を流れる流体との間で熱交換が行われる熱交換器であって、
複数の前記プレート部材が積層して配置されている方向をプレート積層方向とするとき、
前記第１流路に配置されるフィン（Ｆ１０）と、
複数の前記プレート部材を前記プレート積層方向に貫通するように形成される筒状のタンク部（６１）と、を備え、
前記タンク部の周壁（６１０）には、前記第１流路に冷媒を流入させる流入口（６１１）が形成され、
前記第１流路において前記フィンが配置される部分をフィン設置部（８０）とするとき、
前記流入口から前記フィン設置部までの間には、前記プレート積層方向における前記フィン設置部の幅よりも狭い流路縮小部（１００）が形成されている
熱交換器。
【請求項２】
前記流路縮小部は、前記流入口に形成されている
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
複数の前記プレート部材には、前記タンク部の周壁を構成するバーリング部（２２１，２３１）が形成されており、
前記流路縮小部は、前記バーリング部に形成されている
請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記プレート部材は、接合される２つのプレートにより構成されるものであって、
前記流路縮小部は、２つの前記プレートにそれぞれ形成される２つのバーリング部の間に設けられている
請求項３に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の熱交換器としては、特許文献１に記載の熱交換器がある。特許文献１に記載の熱交換器は、複数のプレート部材が積層された構造を有している。複数のプレート部材の間には、冷媒の流れる冷媒流路、及び冷却水の流れる冷却水流路が形成されている。プレート部材の積層構造には、流入口から流入する冷媒を複数の冷媒流路に分配したり、複数の冷媒流路を流れる冷媒を集めて排出口から排出したりする冷媒用タンク部が形成されている。また、プレート部材の積層構造には、流入口から流入する冷却水を複数の冷却水流路に分配したり、複数の冷却水流路を流れる冷却水を集めて排出口から排出したりする冷却水用タンク部も形成されている。この熱交換器では、冷媒流路を流れる冷媒と、冷却水流路を流れる冷却水との間で熱交換が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−５９６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載されるような熱交換器では、流入口から冷媒用タンク部に流入する冷媒が、気相冷媒と液相冷媒とが混合した２相状態になっている場合がある。冷媒用タンク部に流入する冷媒が２相状態である場合、そのうちの液相冷媒が、その流れの慣性により、冷媒用タンク部の下流側に向かって流れ易い。そのため、複数の冷媒流路のうち、冷媒用タンク部の下流側の付近に配置される冷媒流路に液相冷媒が流れ易くなる。このようにして複数の冷媒流路における冷媒の流量分布に偏りが生じると、熱交換器の熱交換性能が著しく低下するおそれがある。
【０００５】
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒の分配性を向上させることが可能な熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する熱交換器は、積層して配置される複数のプレート部材（２１）を有するとともに、複数のプレート部材により複数の第１流路（Ｗ１０）及び複数の第２流路（Ｗ２０）が形成され、第１流路を流れる冷媒と、第２流路を流れる流体との間で熱交換が行われる。熱交換器は、複数のプレート部材が積層して配置されている方向をプレート積層方向とするとき、第１流路に配置されるフィン（Ｆ１０）と、複数のプレート部材をプレート積層方向に貫通するように形成される筒状のタンク部（６１）と、を備える。タンク部の周壁（６１０）には、第１流路に冷媒を流入させる流入口（６１１）が形成されている。第１流路においてフィンが配置される部分をフィン設置部（８０）とするとき、流入口からフィン設置部までの間には、プレート積層方向におけるフィン設置部の幅よりも狭い流路縮小部（１００）が形成されている。
【０００７】
この構成によれば、流入口からフィン設置部までの間に流路縮小部が形成されているため、タンク部から第１流路に冷媒が流入し難くなる。すなわち、タンク部から第１流路に流入する冷媒の通水抵抗を増加させることができる。これにより、冷媒の流れの慣性によりタンク部において冷媒の流量分布に偏りが生じた場合であっても、冷媒の流量が多くなり易い部分から、冷媒の流量が少なくなり易い部分に冷媒が流れるようになるため、結果的に冷媒の分配性を向上させることができる。
【０００８】
なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、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。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、冷媒の分配性を向上させることが可能な熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１実施形態の熱交換器の正面構造を示す正面図である。
【図２】図２は、第１実施形態の熱交換器の平面構造を示す平面図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面構造を示す断面図である。
【図４】図４は、第２実施形態の熱交換器の断面構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、熱交換器の実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
＜第１実施形態＞
はじめに、図１〜図３に示される第１実施形態の熱交換器１０について説明する。熱交換器１０は、例えば車両に搭載される空調装置の冷凍サイクルを循環する冷媒と冷却水との間で熱交換を行うことにより冷媒を蒸発させる蒸発器として用いることができる。本実施形態では、冷却水が、冷媒と熱交換を行う流体に相当する。
【００１２】
図１に示されるように、熱交換器１０は、熱交換コア部２０と、冷媒流入部３０と、冷媒排出部３１と、冷却水流入部４０と、冷却水排出部４１とを備えている。
熱交換コア部２０は、Ｚ軸方向に積層して配置される複数のプレート部材２１により構成されている。以下では、Ｚ軸方向を「プレート積層方向Ｚ」とも称する。また、プレート積層方向Ｚのうちの一方向を「Ｚ１方向」と称し、その他方向を「Ｚ２方向」と称する。各プレート部材２１の内部には、冷媒の流れる冷媒流路と、冷却水の流れる冷却水流路とが設けられている。熱交換器１０には、冷媒流路と冷却水流路とが交互に配置されている。
【００１３】
図２に示されるように、熱交換コア部２０は、プレート積層方向Ｚに直交する断面形状が略矩形状に形成されている。以下では、熱交換コア部２０の長手方向及び短手方向を「Ｘ軸方向」及び「Ｙ軸方向」とそれぞれ称する。
複数のプレート部材２１のうち、Ｚ１方向の最も端部に配置される最外殻プレート部材２１ａの４つの角部において対角線上に位置する２つの角部には、冷媒流入部３０及び冷媒排出部３１がそれぞれ設けられている。また、対角線上に位置する残りの角部には、冷却水流入部４０と冷却水排出部４１とが設けられている。
【００１４】
図１及び図２に示されるように、熱交換コア部２０の内部には、冷媒流入部３０からＺ２方向に延びるように第１冷媒用タンク部６１が形成されるとともに、冷媒排出部３１からＺ２方向に延びるように第２冷媒用タンク部６２が形成されている。第１冷媒用タンク部６１は、軸線ｍ１１を中心に筒状に形成されている。第２冷媒用タンク部６２は、軸線ｍ１２を中心に筒状に形成されている。また、熱交換コア部２０の内部には、冷却水流入部４０からＺ２方向に延びるように第１冷却水用タンク部７１が形成されるとともに、冷却水排出部４１からＺ２方向に延びるように第２冷却水用タンク部７２が形成されている。第１冷却水用タンク部７１は、軸線ｍ２１を中心に筒状に形成されている。第２冷却水用タンク部７２は、軸線ｍ２２を中心に筒状に形成されている。各タンク部６１，６２，７１，７２は、複数のプレート部材２１をプレート積層方向Ｚに貫通するように形成されている。
【００１５】
この熱交換器１０では、気相及び液相の２相状態からなる冷媒が冷媒流入部３０から第１冷媒用タンク部６１に流入するとともに、冷却水が冷却水流入部４０から第１冷却水用タンク部７１に流入する。第１冷媒用タンク部６１に流入した冷媒は、熱交換コア部２０の複数の冷媒流路に分配される。複数の冷媒流路をそれぞれ流れた冷媒は、第２冷媒用タンク部６２において集められた後、冷媒排出部３１から排出される。また、第１冷却水用タンク部７１に流入した冷却水は、熱交換コア部２０の複数の冷却水流路に分配される。複数の冷却水流路をそれぞれ流れた冷却水は、第２冷却水用タンク部７２において集められた後、冷却水排出部４１から排出される。熱交換器１０では、冷媒流路を流れる冷媒と、冷却水流路を流れる冷却水との間で熱交換が行われることにより冷媒が加熱されて蒸発する。
【００１６】
次に、熱交換コア部２０の具体的な構造について説明する。
図３に示されるように、熱交換コア部２０は、プレート部材２１と、冷媒用フィンＦ１０と、冷却水用フィンＦ２０とを備えている。これらの部材は、アルミニウム合金等の金属材料により形成されている。
【００１７】
プレート部材２１は、アウタープレート２２と、インナープレート２３とにより構成されている。
アウタープレート２２は、プレート積層方向Ｚに直交する断面形状が略矩形状に形成された板状の部材からなる。アウタープレート２２の外周縁部には、Ｚ１方向に突出する張出部２２０が形成されている。複数のアウタープレート２２は、張出部２２０がＺ１方向を向くようにして積層して配置されている。各アウタープレート２２の張出部２２０は、ろう付けにより互いに接合されている。
【００１８】
アウタープレート２２には、バーリング加工により形成されたバーリング部２２１が設けられている。バーリング部２２１は、第１冷媒用タンク部６１の中心軸である軸線ｍ１１を中心としてＺ１方向に筒状に突出するように形成された部分である。アウタープレート２２においてバーリング部２２１の基端部にあたる部分には、Ｚ２方向に突出する突出部２２２が形成されている。
【００１９】
インナープレート２３も、アウタープレート２２と同様に、プレート積層方向Ｚに直交する断面形状が略矩形状に形成された板状の部材からなる。インナープレート２３は、アウタープレート２２の張出部２２０の内側であって、且つ隣り合うアウタープレート２２，２２の間に配置されている。インナープレート２３の外周縁部は、アウタープレート２２の張出部２２０の内周部分にろう付けにより接合されている。インナープレート２３は、隣り合うアウタープレート２２，２２の間に形成される空間を、互いに連通されていない独立した冷媒流路Ｗ１０及び冷却水流路Ｗ２０に区画している。より詳しくは、インナープレート２３と、インナープレート２３に対してＺ２方向に隣り合うアウタープレート２２との間に形成される隙間が冷媒流路Ｗ１０を構成している。また、インナープレート２３と、インナープレート２３に対してＺ１方向に隣り合うアウタープレート２２との間に形成される隙間が冷却水流路Ｗ２０を構成している。本実施形態では、冷媒流路Ｗ１０が第１流路に相当し、冷却水流路Ｗ２０が第２流路に相当する。
【００２０】
冷媒流路Ｗ１０には、冷媒用フィンＦ１０が配置されている。以下では、冷媒流路Ｗ１０において冷媒用フィンＦ１０が配置されている部分を「フィン設置部８０」と称する。冷却水流路Ｗ２０にも、同様に冷却水用フィンＦ２０が配置されている。冷媒用フィンＦ１０及び冷却水用フィンＦ２０としては、例えばオフセットフィンを用いることが可能である。冷媒用フィンＦ１０は、冷媒流路Ｗ１０を流れる冷媒に対する伝熱面積を増加させる。冷却水用フィンＦ２０は、冷却水流路Ｗ２０を流れる冷却水に対する伝熱面積を増加させる。これらのフィンＦ１０，Ｆ２０により、冷媒と冷却水との間の熱交換効率を高めることが可能となっている。
【００２１】
インナープレート２３には、アウタープレート２２のバーリング部２２１に対応する部分に、バーリング加工により形成されたバーリング部２３１が設けられている。バーリング部２３１は、第１冷媒用タンク部６１の中心軸である軸線ｍ１１を中心としてＺ２方向に筒状に突出するように形成された部分である。インナープレート２３においてバーリング部２３１の基端部にあたる部分には、Ｚ２方向に突出する突出部２３２が形成されている。
【００２２】
インナープレート２３の突出部２３２は、Ｚ１方向に隣り合うアウタープレート２２の突出部２２２にろう付けにより接合されている。これにより、アウタープレート２２のバーリング部２２１とインナープレート２３のバーリング部２３１とにより、軸線ｍ１１を中心とした筒状の空間からなる第１冷媒用タンク部６１が構成されている。このように、アウタープレート２２のバーリング部２２１及びインナープレート２３のバーリング部２３１により第１冷媒用タンク部６１の周壁６１０が構成されている。また、アウタープレート２２の突出部２２２とインナープレート２３の突出部２３２の突出部２３２とが互いに接合されることにより、冷却水流路Ｗ２０と第１冷媒用タンク部６１とが仕切られている。したがって、第１冷媒用タンク部６１を流れる冷媒が冷却水流路Ｗ２０に流入することはない。
【００２３】
アウタープレート２２のバーリング部２２１の先端部と、インナープレート２３のバーリング部２３１の先端部との間には、隙間が形成されている。この隙間は流入口６１１を構成している。流入口６１１は、第１冷媒用タンク部６１に流入した冷媒を複数の冷媒流路Ｗ１０に分配して流入させる部分である。
【００２４】
熱交換器１０では、プレート積層方向Ｚにおける冷媒流路Ｗ１０のフィン設置部８０の幅を「Ｈ１０」とするとき、流入口６１１の幅Ｈ２０はフィン設置部８０の幅Ｈ１０よりも狭くなっている。よって、熱交換器１０では、流入口６１１が、フィン設置部８０の幅Ｈ１０よりも狭い流路縮小部１００となっている。
【００２５】
以上説明した本実施形態の熱交換器１０によれば、以下の（１）〜（３）に示される作用及び効果を得ることができる。
（１）冷媒流入部３０から第１冷媒用タンク部６１に流入した冷媒は、その流れの慣性により、第１冷媒用タンク部６１の下流側に向かって流れ易い。本実施形態の熱交換器１０では、より多くの冷媒が慣性により第１冷媒用タンク部６１の下流側に向かって流れた場合であっても、流入口６１１の幅Ｈ２０が狭いため、冷媒に作用する通水抵抗により、流入口６１１から冷媒流路Ｗ１０のフィン設置部８０に向かって冷媒が流れ難くなる。これにより、冷媒の流れの慣性により第１冷媒用タンク部６１において冷媒の流量分布に偏りが生じた場合であっても、冷媒の流量が多くなり易い下流側の部分から、冷媒の流量が少なくなり易い上流側の部分に冷媒が流れるようになるため、結果的に冷媒の分配性を向上させることができる。
【００２６】
（２）流入口６１１には、フィン設置部８０の幅Ｈ１０よりも狭い流路縮小部１００が形成されている。このような構成によれば、熱交換器１０に流路縮小部１００を容易に形成することができる。
（３）流路縮小部１００は、プレート部材２１のバーリング部２２１，２３１に形成されている。より詳しくは、流路縮小部１００は、アウタープレート２２及びインナープレート２３にそれぞれ形成される２つのバーリング部２２１，２３１の間に設けられている。このような構成によれば、熱交換器１０に流路縮小部１００を容易に形成することができる。
【００２７】
＜第２実施形態＞
次に、熱交換器１０の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態の熱交換器１０との相違点を中心に説明する。
図４に示されるように、本実施形態の熱交換器１０では、アウタープレート２２のバーリング部２２１とインナープレート２３のバーリング部２３１とがろう付けにより互いに接合されている。この接合構造により第１冷媒用タンク部６１が区画して形成されている。また、バーリング部２２１，２３１の接合構造により、冷媒流路Ｗ１０が第１冷媒用タンク部６１に連通される一方、冷却水流路Ｗ２０が第１冷媒用タンク部６１に対して独立した流路として形成されている。
【００２８】
本実施形態の熱交換器１０では、第１冷媒用タンク部６１の周壁６１０に形成される流入口６１１の幅Ｈ２０と、冷媒流路Ｗ１０のフィン設置部８０の幅Ｈ１０とが同一の長さに設定されている。アウタープレート２２及びインナープレート２３には、流入口６１１からフィン設置部８０に至る冷媒流路Ｗ１０の途中の部分の流路断面積が狭くなるように突出部２２３，２３２がそれぞれ形成されている。本実施形態では、突出部２２３，２３２により、プレート積層方向Ｚにおけるフィン設置部８０の幅Ｈ２０よりも狭い流路縮小部１００が構成されている。
【００２９】
このような構成であっても、上記の（１）に示される作用及び効果を得ることが可能である。
＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
【００３０】
・各実施形態の熱交換器１０では、流路縮小部１００が形成されているプレート部材２１と、流路縮小部１００が形成されていないプレート部材２１が存在していてもよい。例えば、第１冷媒用タンク部６１の下流側に配置されるプレート部材２１に冷媒が流れ易いことを考慮して、第１冷媒用タンク部６１の下流側に配置されるプレート部材２１に流路縮小部１００を形成する一方、第１冷媒用タンク部６１の上流側に配置されるプレート部材２１に流路縮小部１００を形成しないような構造を採用することも可能である。
【００３１】
・第１実施形態の各プレート２２，２３のバーリング部２２１，２３１により形成される流路縮小部１００と、各プレート２２，２３の突出部２２２，２３２により形成される流路縮小部１００とを組み合わせてもよい。
・各実施形態の熱交換器１０は、空気と冷媒との間で熱交換を行う積層型蒸発器にも適用することが可能である。
【００３２】
・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００３３】
Ｆ１０：冷媒用フィン
Ｗ１０：冷媒流路（第１流路）
Ｗ２０：冷却水流路（第２流路）
１０：熱交換器
２１：プレート部材
６１：第１冷媒用タンク部
８０：フィン設置部
１００：流路縮小部
２２１，２３１：バーリング部
６１０：周壁
６１１：流入口
【図１】
2020169745.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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