(57)【要約】【課題】冷媒冷却用の蒸気圧縮サイクルで運転される吸気ライン熱交換器を提供すること。【解決手段】ＳＬＨＸ１０が複数のプレート２２及び２３より成る熱交換器コア部２１を含み、第１及び第２各プレートは相互に差し挟まれ且つ積層され、各第１プレート２２の外周部分が、連続するフランジ５１を有し、各第２プレート２３の外周部分が、連続するフランジ５０を有し、各フランジ５０及び５１が、前記第１及び第２各プレートを隣り合う各プレート内に部分的に入れ子させることによりシールされた周囲部分を形成し、当該シールが、ろう接による等して各プレートを相互に接合させることにより形成される。フランジの周囲部分は、第１及び第２各プレート２２及び２３が、各プレートのフランジ５０及び５１が完全に係合する前にある量において相互の内部に入れ子され、かくして隣り合う各プレート間に複数の第１空間２４及び複数の第２空間２５を創出し得る如き寸法形状とされる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気圧縮ベースの環境制御システムにおいて使用するための形態を有する熱交換器モジュールであって、
２つの別個の流体流路にして、各流体流路間で熱交換するための流体流路を収受する形態を有し且つ積層された複数のプレートを含む吸気ライン熱交換器と、
コンデンサからの高圧の過冷却流体を第１流体流路に沿って熱交換器モジュールに流動させる第１入口と、
熱交換器モジュールからの低圧の過熱流体を第２流体流路に沿ってコンプレッサに流動させる第１出口と、
熱交換器モジュールからの過冷却流体を第３流体流路に沿ってエバポレータに流動させる第２出口と、
エバポレータからの低圧の過熱流体を第４流体流路に沿って熱交換器モジュールに流動させる第２入口と、
第３流体流路用の第１導管と、第４流体流路用の第２導管と、を備えるポートブロックと、
を含む熱交換器モジュール。
【請求項２】
車両に組み込むための形態を有し、ポートブロックが車両の防火壁に取り付けられる請求項１の熱交換器モジュール。
【請求項３】
第１流体流路及び第２流体流路が防火壁の共通側に位置付けられ、第３流体流路及び第４流体流路が防火壁の反対側に位置付けられる請求項２の熱交換器モジュール。
【請求項４】
吸気ライン熱交換器がポートブロックに直付けする形態を有する請求項１の熱交換器モジュール。
【請求項５】
熱交換器をポートブロックに固定するための締着器を更に含む請求項４の熱交換器モジュール。
【請求項６】
積層された複数のプレートが、少なくとも締着器の一部分を受ける開放容量を更に画定する請求項５の熱交換器モジュール。
【請求項７】
ポートブロックの第１導管が膨張装置を含む請求項１の熱交換器モジュール。
【請求項８】
ポートブロックの第２導管が温度センサ及び圧力センサの少なくとも一方を含む請求項１の熱交換器モジュール。
【請求項９】
膨張装置を更に含み、熱交換器モジュールが車両に組み込むための形態を有し、前記膨張装置が車両の防火壁に取り付けられる請求項１の熱交換器モジュール。
【請求項１０】
吸気ライン熱交換器における積層されたプレートが取り付け用ブロックに固定され、該取り付け用ブロックが、第１入口、第１出口、第２入口、第２出口、を含む請求項１の熱交換器モジュール。
【請求項１１】
熱交換器モジュールであって、
第１流路に沿って移動する高圧流体からの熱を第２流路に沿って移動する低圧流体に移行させるための吸気ライン熱交換器にして、キャッププレート間に位置決めされ且つ離間状態で交互する第１プレート及び第２プレートの積層体を含み、第１プレート及び第２プレートの各々が、４つの孔及び各孔を包囲するエンボスを画定し、各整列する孔及びエンボスが、積層体を通して伸延する４つの流体マニホルドを形成する形態を有し、第１プレートの第１側と、第２プレートの第２側との間の流れ空間により連結される第１及び第２のマニホルドが第２流体流路を含み、第１プレートの第２側と、第２プレートの第１側との間の流れ空間により連結される第３及び第４の各マニホルドが第１流体流路を含む吸気ライン熱交換器と、
第１流路用の第１導管と、第２流路用の第２導管と、を備えるポートブロックと、
を含む熱交換器モジュール。
【請求項１２】
取り付け面が、積層された各プレートと実質的に平行である請求項１１の熱交換器モジュール。
【請求項１３】
取り付け面が、積層された各プレートと実質的に直交する請求項１１の熱交換器モジュール。
【請求項１４】
吸気ライン熱交換器が、ポートブロックに直付けする形態を有する請求項１１の熱交換器モジュール。
【請求項１５】
吸気ライン熱交換器をポートブロックに固定するための締着器を更に含む請求項１１の熱交換器モジュール。
【請求項１６】
積層された複数のプレートが、締着器の少なくとも一部分を受ける開放容量を更に画定する請求項１５の熱交換器モジュール。
【請求項１７】
ポートブロックの第１導管が膨張装置を含む請求項１１の熱交換器モジュール。
【請求項１８】
ポートブロックの第２導管が温度センサ及び圧力センサの少なくとも一方を含む請求項１１の熱交換器モジュール。
【請求項１９】
車両に組み込むための形態を有し、ポートブロックが車両の防火壁に取り付けられる請求項１１の熱交換器モジュール。
【請求項２０】
第１吸気ライン及び第１高圧冷媒ラインが防火壁の共通側に位置付けられ、第２吸気ライン及び第２高圧冷媒ラインが防火壁の反対側に位置付けられる請求項１９の熱交換器モジュール。
【請求項２１】
膨張装置を更に含み、熱交換器モジュールが、車両に組み込むための形態を有し、膨張装置が車両の防火壁上に取り付けられる請求項１１の熱交換器モジュール。
【請求項２２】
吸気ライン熱交換器における積層された各プレートが取り付け用ブロックに固定され、該取り付け用ブロックが、第１流体流路用の入口及び出口と、第２流体流路用の入口及び出口と、を含む請求項１１の熱交換器モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ここに引用することにより本明細書の一部とする２００９年３月２６日に出願された米国仮出願番号第６１／１６３，５０６号の優先権を主張するものである。
本発明は、熱交換器に関し、詳しくは、冷媒冷却用の蒸気圧縮サイクルで運転される吸気ライン熱交換器に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】米国仮出願番号第６１／１６３，５０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
冷媒冷却用の蒸気圧縮サイクルで運転される吸気ライン熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１様相によれば、第１流路に沿って移動する高圧冷媒の熱を第２流路に沿って移動する低圧冷媒に移行させるための吸気ライン熱交換器が提供される。吸気ライン熱交換器は、第１流路に沿って位置付けた第１冷媒入口ポートと、第２流路に沿って位置付けた第１冷媒出口ポートとを有する第１取り付け面と、第２流路に沿って位置付けた第２冷媒入口ポートと、第１流路に沿って位置付けた第２冷媒出口ポートと、を有する第２取り付け表面と、を含む。吸気ライン熱交換器は更に、第１冷媒入口ポートに流体連結して当該第１冷媒入口ポートから高圧冷媒を受け、また第２冷媒出口ポートに流体連結して当該第２冷媒出口ポートに冷媒を送る複数の第１流れチャンネルと、第２冷媒入口ポートに流体連結して当該第２冷媒入口ポートから低圧冷媒を受け、また第１冷媒出口ポートに流体連結して当該第１冷媒出口ポートに冷媒を送る複数の第２流れチャンネルと、を含み、前記複数の第１及び第２の各流れチャンネルが熱移行上相互に関連される。
【０００５】
ある実施例では、隣り合う第１流れチャンネル及び第２流れチャンネルが、本来平坦な複数の熱伝導性プレートにより相互に分離される状態下に、複数の第１流れチャンネルが複数の第２流れチャンネルと綴じ込み状況下に配置される。
ある実施例では、複数の第１及び第２の各流れチャンネルに沿って複数のフィン構造が配列され且つ熱伝導性プレートに結合して構造的支持体を提供すると共に、隣り合う各チャンネルにおける、冷媒流れ同士間の熱伝達面積を増大させる。
ある実施例では、吸気ライン熱交換器は、冷媒ラインの第１セットを第１取り付け面にシール状態に装着する締着手段を含み、前記冷媒ラインの第１セットが、コンデンサからの高圧の過冷却液体冷媒を第１冷媒入口ポートに送る形態の液体ラインを含み、第１冷媒出口ポートから低圧の過熱冷媒流れを圧縮機に送る形態の吸気ラインを更に含む。
【０００６】
ある実施例では、吸気ライン熱交換器には、第２取り付け面をポートブロックにシール状態に装着するための締着手段が含まれる。前記ポートブロックには、吸気ライン熱交換器の第２冷媒出口ポートからの、加圧した過冷却液体冷媒を受ける形態とした第１ポートと、吸気ライン熱交換器の第２冷媒入口ポートに低圧の冷媒流れを送る形態とした第２ポートとが含まれる。ある実施例ではポートブロックには、加圧した過冷却液体冷媒を膨張させるための膨張装置が含まれ得る。ある実施例では、ポートブロックには、加圧した過冷却液体冷媒を膨張させるための膨張装置と、低圧の冷媒流れにおける過熱レベルを検出し得且つ検出した過熱レベルに応じて膨張装置における圧力降下を調整する形態とした検出装置との何れをも含み得る。
【０００７】
本発明のある実施例において、吸気ライン熱交換器は、車両の蒸気圧縮ベースの環境制御システムに組み込む形態とされ、コンデンサからの高圧の過冷却液体冷媒を、車両の防火壁に取り付けたポートブロックに送る第１流路と、低圧の過冷却液体冷媒流れをポートブロックから圧縮機に送る第２流路と、ポートブロックからの高圧の過冷却液体冷媒を受けるための、ポートブロックから膨張装置に至る第３流路と、低圧の過冷却液体冷媒をポートブロックに送るための、エバポレータからポートブロックに至る第３流路と、を更に含み、第１及び第２の各流路は前記防火壁の共通側に位置付けられ、第３及び第４の各流路は防火壁の反対側に位置付けられる。吸気ライン熱交換器は、他の様相において、車両の防火壁に取り付けたポートブロックに直付けする形態を有し、コンデンサからの第１流路に沿って移動する冷媒を受け、受けた冷媒をポートに送り、ポートブロックから第２流路に沿って移動する冷媒を受け、受けた冷媒を第２流路に沿って圧縮機に送り、第１流路の冷媒の熱を第２流路の冷媒に移行させる。
【０００８】
本発明の他の実施例では、吸気ライン熱交換器は、車両の蒸気圧縮ベースの環境制御システム中に組み込む形態とされ、コンデンサからの高圧の過冷却液体冷媒を、車両の防火壁に取り付けた膨張弁に送る第１流路と、膨張弁からの低圧の過冷却液体冷媒を圧縮機に送る第２流路と、第１流路からの冷媒を低圧の液体／蒸気冷媒としてエバポレータに送るための、膨張弁からエバポレータに至る第３流路と、低圧の過冷却液体冷媒流れを膨張弁に送るための、エバポレータから膨張弁に至る第３流路と、を更に含み、前記第１流路及び第２流路が防火壁の共通側に位置付けられ、第３流路及び第３流路が防火壁の反対側に位置付けられる。更に他の様相における吸気ライン熱交換器は、コンデンサから第１流路に沿って移動する冷媒を受け、受けた冷媒を膨張弁に送り、膨張弁から第２流路に沿って移動する冷媒を受け、受けた冷媒を第２流路に沿って圧縮機に送り、第１流路の冷媒の熱を第２流路の冷媒に移行させるために、車両の防火壁に取り付けた膨張弁に直付けした形態とされる。
【発明の効果】
【０００９】
冷媒冷却用の蒸気圧縮サイクルで運転される吸気ライン熱交換器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明に従う環境制御システムの概略図である。
【図２】図２は、吸気ライン熱交換器を使用しない場合の熱力学サイクルのダイヤグラム図である。
【図３】図３は、本発明に従う冷媒サイクルの熱力学的サイクルのダイヤグラム図である。
【図４】図４は、本発明に従う吸気ライン熱交換器の１実施例の斜視図である。
【図５】図５は、図４の実施例を逆転した状態における斜視図である。
【図６】図６は、図４の実施例の平面図である。
【図７】図７は、図６の線VII−VIIに沿った断面図である。
【図８】図８は、図６の線VIII−VIIIに沿った断面図である。
【図９】図９は、図７の線IX−IXに沿った断面図である。
【図１０】図１０は、図７の線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。
【図１１】図１１は、図７の線XI−XIに沿った断面図である。
【図１２】図１２は、図４で使用するためのプレートの斜視図である。
【図１３】図１３は、図４の実施例で使用する他のプレートの斜視図である。
【図１４】図１４は、本発明に従う図１の環境制御システム内の熱交換器モジュールの１実施例の斜視図である。
【図１５】図１５は、図１４に示す熱交換器モジュールの分解斜視図である。
【図１６】図１６は、図１の環境制御システム内の熱交換器モジュールの他の実施例の分解斜視図である。
【図１７】図１７は、本発明に従う熱交換器モジュールの他の実施例の斜視図である。
【図１８】図１８は、本発明のある実施例に従う、モーター式車両用途で使用するための熱交換器モジュールのダイヤグラム図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明はこれら実施例及びその用途に限定されるものではない。本発明は他の実施例について且つ様々な方法で実施され得るものとする。ここで、“含む”、“成る”、または“有する”等の文言及びそれらの変形例は、それらの文言について挙げる相当物品及び同等物、のみならず、追加的物品を含むものとする。特に断りまたは限定の無い限り、“取り付けた”、“結合した”、“支持した”、“連結した”及びその変形例は、直接及び間接的な、取り付け、結合、連結、支持、を含むものとし、“結合した”及び“連結した”とは、物理的または機械的結合または連結には限定されないものとする。
【００１２】
図１を参照して説明するに、蒸気圧縮サイクルにおいて運転する環境制御システム１が示され、冷媒１２を加圧して低圧Ｐ１から高圧Ｐ２とするためのコンプレッサ２と、高圧Ｐ２下に冷媒１２を除熱するためのコンデンサ３と、冷媒１２を膨張させて高圧Ｐ２から低圧Ｐ１とする膨張装置８と、冷媒１２に給熱するエバポレータ５と、を含んでいる。環境制御システム１は、コンデンサ３内の冷媒１２の熱をそこに除去させ得る空気流れをコンデンサ３に提供する第１空気移動装置４と、エバポレータ５に空気流れにして、エバポレータ５内の冷媒１２に送られた熱をそこから取り出し得る空気流を提供する第２空気移動装置６と、を更に含む。第１及び第２の各空気移動装置４及び６は例示目的においてのみ示すものであり、コンデンサまたはエバポレータ内の冷媒と熱交換する伝熱媒体を提供するためのその他種々の手段も本発明の範囲内のものとする。
【００１３】
あるシステムでは、膨張装置８は簡易な固定式オリフィスの形態を取り得る。他のシステムでは膨張装置はオリフィス寸法可変の弁形態を取り得、オリフィス寸法が、エバポレータ５の下流側の冷媒１２の、検出装置９により決定した温度に応じて調節される。そうしたシステムのあるものでは、膨張装置８、即ち膨張弁と検出装置９とが、サーモスタット膨張弁またはＴＸＶとして代表的に参照される膨張アセンブリ７を含む。
【００１４】
環境制御システム１は随意的な熱交換器１０にして、内部熱交換器（ＩＨＸ）または吸気ライン熱交換器（ＳＬＨＸ）として参照されることもある熱交換器１０を含む。熱交換器１０は、コンデンサ３よりも下流側で且つ膨張装置８よりも上流側の冷媒１２からの熱を、エバポレータ５よりも下流側で且つコンプレッサ２よりも上流側の冷媒１２に移行させる。そうした吸気ライン熱交換器は環境制御システム１の運転上必要ではないが、これら吸気ライン熱交換器が含まれることでシステム全体の運転する上での特定利益が提供される。
【００１５】
ＳＬＨＸ１０が含まれることにより得られるそれらの利益のあるものについて、図２及び図３を参照して以下に説明する。図２にはＳＬＨＸ１０を含まない冷媒サイクルに関する圧力−エンタルピーダイヤグラム図が示される。図３には、ＳＬＨＸ１０が含まれない点を除き図２におけると同じ圧力−エンタルピーダイヤグラム図が示される。各ダイヤグラム図では、環境制御システム１を通して移動する冷媒１２の、飽和曲線１１に関する熱力学的状態がプロットされる。簡略化のために、冷媒がシステムを通して移動する際に生じた圧力損失（膨張装置を通しての圧力降下以外の）は、以下の理由、即ち、これらのその他の圧力損失は、コンプレッサ位置で増大する圧力と比較して、熱力学的サイクル議論に含ませる必要が無い程小さいという理由から無視された。しかしながら、高効率システムの実現はコンプレッサの吸気側における圧力の最小化に依存することから、システムの圧力損失の最小化は極めて重要であり、本発明の好ましい実施例ではそうした損失を最小に維持することが可能となっている。以上を踏まえた上で、今後、コンプレッサの出口（点１０１）から膨張装置の入口（点１０３）への冷媒の圧力を議論目的のみにおいて“高圧”Ｐ２と称し、膨張装置の出口（点１０４）からコンプレッサの入口（点１０６）への冷媒の圧力を“低圧”Ｐ１と称する。
【００１６】
図２を参照するに、随意的なＳＬＨＸ１０を含まないシステムを反映したダイヤグラム図が示され、冷媒１２は点１０２（コンデンサ３の出口）及び点１０３（膨張装置８の入口）間ではその熱力学的状態が変化していない。同様に、また同じ理由で、冷媒１２における点１０５（エバポレータ５の出口）及び点１０６（コンプレッサ２の入口）間における熱力学的状態は変化していない。図２のダイヤグラムに示される如く、コンデンサ３は、冷媒１２からのエンタルピーＨ３及びエンタルピーＨ１間の差に等しい熱量を排除すべきである。エバポレータ５及びコンデンサ３以外の周囲環境に関する任意の損失または入力を無視すれば、当該熱量は、エバポレータ内の冷媒への熱入力（エンタルピーＨ２及びエンタルピーＨ１間の差に等しい）と、コンプレッサへの熱入力（エンタルピーＨ３及びエンタルピーＨ２間の差に等しい）との合計に等しくなる。
【００１７】
図３を参照して、ＳＬＨＸ１０を含む環境制御システム１における利益を説明する。ＳＬＨＸ１０はコンデンサ３を出る冷媒１２から、エンタルピーＨ１及びエンタルピーＨ４間の差に等しい追加の熱量を除去する。除去された熱はコンプレッサ２に入るに先立ち冷媒１２に移行され、かくして、冷媒のエンタルピーがＨ２からＨ５に増大される。ＳＬＨＸ１０内に除去された熱量（Ｈ１−Ｈ４に等しい）により、冷媒１２は低蒸気量（即ち、飽和曲線の左側に近い部分）下にエバポレータに入り、かくしてエバポレータ５内での冷却が助長され得る。理論的にはコンデンサ３の除熱能力を増大させれば冷却は同様に助長され得るが、過冷却液体冷媒を追加除熱する必要があることから、その実現は極めて困難である。ＳＬＨＸ１０を含むシステムでは必要熱量それ自体が、過冷却蒸気冷媒の追加的な顕熱冷却として発現する。当該顕熱冷却では、同等量の熱を過冷却液体冷媒から移行させる場合に必要とされる程の追加的な熱移行領域はコンデンサ５内で必要とされない。
【００１８】
更には、ＳＬＨＸ１０はコンプレッサ２に入る冷媒１２の蒸気状態への完全気化を保証する。冷媒をコンプレッサに、その幾分かのフラクションが未気化の液状のまま残る状態でコンプレッサに導入するのは、圧縮機を損傷させる原因となり得ることから非常に望ましくない。吸気ライン熱交換器を持たない代表的システムでは、エバポレータの出口位置での過熱レベルを高めるようにシステムを運転することでこれを回避し、かくしてエバポレータ内での冷媒の完全気化を保証している。しかしながら、そうした運転は特定運転条件におけるシステム性能を低下させる。これに対し、ＳＬＨＸはコンプレッサよりも上流側の冷媒と、膨張装置よりも蒸留側の高温の冷媒との間の熱伝達を効率化することにより、コンプレッサに液体冷媒が侵入する恐れを排除し得る。これにより、性能を犠牲にすることなくシステムを低過熱設定下に運転可能となり、かくしてシステム全体の効率が改善される。
【００１９】
更に他の利益として、ＳＬＨＸを含むことにより、システム１をずっと小型のコンプレッサ２を使用して運転可能となる。代表的な車両用空調用途において、本システムは、例えば、暑い日にある時間止めていた車両を始動させる如き高温状況下において、暑い車両室内を急速冷房させ得るように設計される。“プルダウン”と称するこうした急速冷房を実現させるための条件はシステムの要求冷房能力を設定し、結局、コンプレッサの必要寸法を決定する。しかしながら、システムは、既に達成した車両室内の冷房温度を維持するように運転されるので、システム運転時間の大半に渡る要求冷房能力は、要求プルダウン冷却能力よりもずっと小さくなる。その結果、コンプレッサ２は低能力下に運転される頻度が高くなることからコンプレッサの運転効率は非常に低い。ＳＬＨＸ１０がシステム１に含まれることによりシステム性能が改善されることで、プルダウン性能を犠牲にすることなくコンプレッサ２をもっと小型化させ得る。より小型のコンプレッサを用いて運転することにより、冷却システムの大半の運転時間における低能力運転時のコンプレッサ運転効率が向上する。
【００２０】
以上の説明から、吸気ライン熱交換器１０を持たない環境制御システム１がそうした熱交換器を持つことにより利益が生じることは明らかである。従って、以下に、環境制御システムに含ませるために極めて好適な吸気ライン熱交換器の１実施形態を図４−１３を参照して説明する。
図４−１３に示すＳＬＨＸ１０は、複数の第１プレート２２及び複数の第２プレート２３より成る熱交換器コア部２１を含み、第１及び第２の各プレートは相互に差し挟まれ且つ積層され、各第１プレート２２の外周部分が、連続するフランジ５１を有し、各第２プレート２３の外周部分が、連続するフランジ５０を有し、各フランジ５０及び５１が、前記第１及び第２の各プレートを隣り合う各プレート内に部分的に入れ子させることによりシールされた周囲部分を形成し、当該シールが、ろう接による等して各プレートを相互に接合させることにより形成される。図８〜１１に最も良く示されるように、フランジの周囲部分は、第１及び第２の各プレート２２及び２３が、各プレートのフランジ５０及び５１が完全に係合する前にある量において相互の内部に入れ子され、かくして隣り合う各プレート間に複数の第１空間２４及び複数の第２空間２５を創出し得る如き寸法形状とされる。各第１空間２４は第１プレート２２の１つにおける上部表面４１と、隣り合う第２プレート２３における、前記上部表面４１に対面する底部表面４０との間に位置付けられる。同様に、各第２空間２５は、第２プレート２３の１つにおける上部表面３９と、隣り合う第１プレート２２における、前記上部表面３９と対面する底部表面４２との間に位置付けられる。ここで、“上部”及び“底部”とは、添付図面に示す方向に対してのみ参照されるものであり、熱交換器１０における好ましい方向を意味するものではない。
【００２１】
図４〜１３に示す実施形態は、ＳＬＨＸ１０の外側の第１取り付け面１５を更に含み、当該第１取り付け面１５は、第１冷媒流路１３を移動する冷媒を受ける第１入口ポート１７と、第２冷媒流路１４を移動する冷媒を排出させる第１出口ポート１８と、を有する。
図４〜１３に示す実施形態は更に、ＳＬＨＸ１０の外側の、第１取り付け面１５とは反対側位置の第２取り付け面１６を含み、当該第２取り付け面１６は、第２冷媒流路１４を移動する冷媒を受ける第２入口ポート１９を備えるポートチューブスタブ６５と、第１冷媒流路１３を移動する冷媒を排出させる第２出口ポート２０を備えるポートチューブスタブ６６と、を有する。
【００２２】
図４〜１３に示す実施形態において、各第１プレート２２は上部表面４１を部分的に隆起させたエンボス４４を含み、各第２プレート２３は、底部表面４０を部分的に隆起させたエンボス４３を含む。エンボス４４の上部表面４１はエンボス４３の底部表面４０と合致してシール連接部を形成する。エンボス４４は開口５４を画定し、エンボス４３は相当する開口６０を画定し、複数の開口５４及び６０が、複数の第２空間２５と流体連通する第１内側マニホルド２８を含む。第１内側マニホルド２８は、キャッププレート３７内に形成した第１外部導管２９により、第２入口ポート１９と追加的に流体連通し、かくして、複数の第２空間２５は、第２冷媒流路１４を移動する冷媒用の複数の流れチャンネルを含む。
【００２３】
各第１プレート２２は上部表面４１を部分的に隆起させた別のエンボス５３を更に含み、各第２プレート２３は、底部表面４０を部分的に隆起させた他のエンボス５９を更に含む。エンボス５３の上部表面４１はエンボス５９の底部表面４０と合致してシール連接部を形成する。エンボス５３は開口５６を画定し、エンボス５９は相当する開口６２を画定し、複数の開口５６及び６２が、複数の第２空間２５と流体連通する第２内側マニホルド３１を含む。第２内側マニホルド３１はキャッププレート３８内に形成した第２外側導管３０により出口ポート１８と追加的に流体連通し、かくして、入口ポート１９と出口ポート１８とは相互に流体連通する。
【００２４】
各第１プレート２２は、底部表面４２を部分的に隆起させた別のエンボス５２を更に含み、各第２プレート２３は、上部表面３９を部分的に隆起させた他のエンボス５８を更に含む。エンボス５２の底部表面４２はエンボス５８の上部表面３９と合致してシール連接部を形成する。エンボス５２は開口５７を画定し、エンボス５８は相当する開口６３を画定し、複数の開口５７及び６３が、複数の第１空間２４と流体連通する第３内側マニホルド３３を含む。第３内側マニホルド３３はキャッププレート３８内に形成した第３外側導管３２により入口ポート１７と追加的に流体連通し、かくして、複数の第１空間２４が、第１冷媒流路１３を移動する冷媒のための複数の流れチャンネルを含む。
【００２５】
各第１プレート２２は、底部表面４２を部分的に隆起させた別のエンボス４６を更に含み、各第２プレート２３は、上部表面３９を部分的に隆起させた他のエンボス４５を更に含む。エンボス４６の底部表面４２はエンボス４５の上部表面３９と合致してシール連接部を形成する。エンボス４６は開口５５を画定し、エンボス４５は相当する開口６１を画定し、複数の開口５５及び６１が、第３外部導管により複数の第１空間２４と流体連通する第４内側マニホルド２６を含む。第３内側マニホルド２６はキャッププレート３７内に形成した第３外側導管２７により出口ポート２０と追加的に流体連通し、かくして、入口ポート１７及び出口ポート２０が相互に流体連通する。
【００２６】
各第２プレート２３は、底部表面４０を部分的に隆起させた別のエンボス９０を更に含み、エンボス９０の周囲部分内には別のエンボス６４が位置付けられ、エンボス６４は、上部表面３９を部分的に隆起させたエンボス９０とは反対方向に伸延し且つその深さがエンボス９０のそれよりも深い。各第１プレート２２は、底部表面４２を部分的に隆起させた別のエンボス４７を更に含み、エンボス４７の底部表面４２はエンボス６４の上部表面３９と合致してシール連接部を形成する。隆起させた各エンボス９０の底部表面４０は隣り合う第１プレート２２の上部表面４１と合致して同様にシール連接部を形成する。エンボス４７は開口４８を画定し、エンボス６４は相当する開口４９を画定し、複数の開口４８及び４９が、熱交換器コア部２１を通して伸延する開放容量３６を形成する。開放容量３６はエンボス９０位置に形成したシールにより第１空間２４からシールされると共に、エンボス４６及び４７位置に形成したシールにより流れチャンネル、即ち、第２空間２５からシールされる。開口４８及び４９を包囲してシールを形成するフランジ周囲部分５０、５１と類似のフランジを備える如き開放容量３６を創出させる別法も本願発明者により意図された。
【００２７】
図７に最も良く示されるように、本発明の実施形態には、開放容量３６から第１取り付け面１５に伸延する開放容量３４と、開放容量３６から第２取り付け面１６に伸延する他の開放容量３５とが更に含まれ、開放容量３４、３５、３６は相互に、第１取り付け面１５及び第２取り付け面１６間を無障害状態下に伸延する開放容量を提供する。
添付図面には示されないが、ある実施形態ではＳＬＨＸ１０は、熱伝導を向上させ且つ各プレートの構造的支持を提供するための、流れチャンネルとしての第１空間２４及びまたは第２空間２５における延長表面特徴部を含み得る。当該延長表面特徴部には、例えば、フィン構造を第１及び第２の各プレート２２及び２３におけるエンボスに相当する部分内に開放させた、ランス及びオフセットしたフィンとの如き複数の渦巻き状フィン構造が含まれ得る。
【００２８】
図１４及び図１５を参照するに、図４〜１３のＳＬＨＸが、本発明の１実施形態に従う環境制御システム１に一体化した熱交換器モジュール９１の一部として示されている。図１４及び図１５に示す実施形態には、ＳＬＨＸ１０及びポートブロックあるいは膨張アセンブリ７を含む熱交換器モジュール９１と、第２冷媒流路１４の、ＳＬＨＸ１０よりも上流側に位置付けた一部分を含み且つ膨張アセンブリ７の位置で一端が終端する第１吸気ライン６９と、第２冷媒流路１４の、ＳＬＨＸ１０よりも下流側に位置付けた別の一部分を含む第２吸気ライン７２と、第１冷媒流路１３の、ＳＬＨＸ１０よりも下流側に位置付けた一部分を含み且つ膨張アセンブリ７の位置で一端が終端する第１高圧冷媒ライン７０と、第１冷媒流路１３の、ＳＬＨＸ１０よりも上流側に位置付けた一部分を含む第２高圧冷媒ライン７１と、が含まれる。
【００２９】
図１５に最も良く示されるように、第２高圧冷媒ライン７１は、減径セクション８４と、該減径セクション８４の端部位置の拡大リングセクション８２とにおいて終端する。同様に第２吸気ライン７２は、減径セクション８５と、該減径セクション８５の端部位置の拡大リングセクション８３とにおいて終端する。当該実施形態には、減径セクション８４上を摺動する寸法とした第１Ｏ−リング７５と、減径セクション８５上を摺動する寸法とした第２Ｏ−リング７６と、ポートチューブスタブ６５上を摺動する寸法とした第３Ｏ−リング７３と、ポートチューブスタブ６６上を摺動する寸法とした第４のＯ−リング７４と、を更に含む。
【００３０】
図１４及び図１５に示す実施形態には、冷媒流路１３に沿って移動する高圧液体冷媒を受けるようにしたポート６７を備える膨張装置セクション８にして、高圧液体冷媒を膨張させる膨張装置セクション８と、冷媒流路１４に沿って移動する低圧冷媒を受けるようにした、ポート６８を備える検出装置セクション９とを更に含み、膨張装置セクション８における圧力降下を変動させるために、冷媒における過熱量が検出装置セクション９において測定される。ある実施形態では、過熱の検出は冷媒流路１４に沿った別の位置で遠隔実施され、膨張アセンブリ７の検出装置セクション９は単に、吸気ライン６９とポート６８との間の流体連結部であり得る。他の実施形態では検出能力が完全に省かれ、膨張装置セクション８が、冷媒膨張用の固定オリフィスを含み得る。更に他の実施形態では、膨張装置セクション８が膨張アセンブリ７から完全に除去され、冷媒流路１３に沿った任意位置に位置付けされ得る。更に他の実施形態では、膨張装置セクション８を、第２出口ポート２０の位置でポートチューブスタブ６６と関連して、または一体的に設け得る。同様に、検出装置セクション９を、第２入口ポート１９位置でポートチューブスタブ６５と関連して、または一体的に設け得る。
【００３１】
ある実施形態では、熱交換器モジュールにより、例えば、これに限定しないが、自動車又は商用トラックの如きモーター駆動式の車両における環境制御システム１のための特定の利益を提供し得る。そうした車両は代表的には、車両のエンジン画室を車両の乗員キャビンから分離する防火壁９３を含み得る。環境制御システム１の選択部分は、防火壁９３のエンジン画室側、例えば、コンプレッサ２やコンデンサ３上に位置付けられる。しかしながらエバポレータ５は、エバポレータ５により冷却した空気の乗員キャビン全体を通しての移動を容易化するために、代表的には防火壁９３の乗員キャビン側に位置付けられるため、環境制御システム１を通して冷媒を搬送する流体ラインの幾つかを防火壁９３に通す必要がある。
【００３２】
図１８に例示する如く、ある実施形態では熱交換器モジュール９１の膨張アセンブリ７は防火壁９３への冷媒ライン通過を容易化させるべく防火壁９３に締着させ得る。ある実施形態では、エバポレータ（図示せず）からの冷媒ライン６９と、エバポレータへの冷媒ライン７０とが共に防火壁９３に通され、防火壁９３のエンジン画室に組み付けた膨張アセンブリ７位置で終端される。ＳＬＨＸ１０は熱交換器モジュール９１を含むように膨張アセンブリ７に組み付けられ、冷媒ライン７１、７２により、防火壁９３のエンジン画室側に位置付けたコンデンサ及びコンプレッサ（図示せず）に連結される。ある実施形態では膨張アセンブリ７を防火壁９３の乗員キャビン側に組み付け得、他方、ある実施形態では熱交換器モジュール９１を防火壁９３から離して位置付け得る。
【００３３】
図１４及び図１５に示す実施形態にはクランプ７９と、ネジ溝付きの締着部材７８とが更に含まれ、クランプ７９は、ＳＬＨＸ１０の第１取り付け面１５に隣り合って座着し且つ冷媒ライン７１及び７２の拡大リングセクション８２及び８３に当接するようになっており、それにより、ＳＬＨＸ１０内で冷媒ライン７１の減径セクション８４と係合してＯ−リング７５を圧縮し、かくしてポート１７内を液漏れシール状態に維持し、また、ＳＬＨＸ１０のポート１８内で冷媒ライン７２の減径セクション８５と追加的に係合してＯ−リング７６を圧縮し、かくしてポート１８内を液漏れシール状態に維持する。ネジ溝付きの締着部材７８は、ＳＬＨＸ１０の開放容量３４、３５、３６を通過し、膨張アセンブリ７内のネジ溝付き取り付け穴７７内に進入してクランプ７９を第１取り付け面１５に接触状態下に座着させてＯ−リング７５及び７６を圧縮するために必要なクランプ力を提供し、更には、ＳＬＨＸ１０の第２取り付け面１６を膨張アセンブリ７に接触する状態で座着させてポートチューブスタブ６５及び６６をポート６８及び６７に夫々係合させ、かくしてＯ−リング７３及び７４を追加的に圧縮してポート６７及び６８内を液漏れシール状態に維持するようになっている。
【００３４】
図１６には熱交換器モジュール９１の他の実施形態が示される。図１４及び図１５に示す環境制御システム１の特定様相は、熱交換器モジュール９１の実施形態と本実施例との間の相違の例示を容易化するために省かれている。図１６の実施形態では、ＳＬＨＸ１０を通して伸延する開放容量３５及び３６を形成する、開口４８及び４９及び関連するエンボス４７、６４、９０が省かれている。開放容量３４は、ネジ溝付きの締着部材７８をそこに係入させてポート１７及び１８位置での液漏れのないシールを維持するために必要なクランプを実現するための、ネジ溝付き穴（図示せず）で代替されている。スタッド８８が第２取り付け面１６から外側に伸延され、くびれ部分８９を含んでいる。膨張アセンブリ７に前形成するネジ溝付き穴７７は、スタッド８８を受ける寸法の、ネジ溝無しの穴で代替されている。本実施例では、膨張アセンブリ７はスタッド８８に対して直交方向を向いた穴８６に螺入され且つスタッド８８のくびれ部８９と係合してＯ−リング７３及び７４を圧縮し、かくしてポート６７及び６８の位置で液漏れのないシールを提供し得る。本実施形態では、ポート６７及び６８の取り付け面上にＯ−リング７３及び７４を圧縮させずに止めネジ８７とくびれ部８９との係合による液漏れのないシールを維持させるよう、Ｏ−リング７３及び７４をポート６７及び６８の内部で半径方向に圧縮して液漏れのないシールを形成させることが好ましい。
【００３５】
図１７には熱交換器モジュール９１で使用するためのＳＬＨＸ１０の追加的実施形態が例示される。本実施形態では、ＳＬＨＸ１０の熱変換器コア部２１は、ＳＬＨＸ１０の頂部９２に位置付けた第１取り付け面１５と、対向する第２取り付け面１６との間の部分から離間される。本実施形態においても、第２取り付け面１６は冷媒流路１４から冷媒を受けるポートチューブスタブ６５と、冷媒を冷媒流路１３に送るポートチューブスタブ６６とを含む。また第１取り付け面１５もやはり、冷媒流路１３から冷媒を受けるポート１７と、冷媒流路１４に冷媒を送るポート１８とを含む。第１取り付け面１５と第２取り付け面１６との間の頂部９２は膨張装置８及びまたは検出装置９を随意的に含み得、これら各装置の一方または両方の機能がＳＬＨＸ１０に組み込まれる。そうした実施形態のあるものでは、検出装置９が熱交換器コア部２１よりも下流側で且つポート１８よりも上流側における冷媒流路１４に沿って移動する冷媒温度を検出するようになっている。これにより、エバポレータ５内の全ての冷媒が２相の気液状態となり得るため、システムの冷房能力が高まり、他方、ＳＬＨＸ１０を出てコンプレッサ２に入る冷媒が完全に気化されることが尚、保証される。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【符号の説明】
【００３６】
１  環境制御システム
２  コンプレッサ
３  コンデンサ
４  第１空気移動装置
５  エバポレータ
６  第２空気移動装置
７  膨張アセンブリ
８  膨張装置セクション
９  検出装置セクション
１０  熱交換器、吸気ライン熱交換器
１１  飽和曲線
１２  冷媒
１３  第１冷媒流路
１４  第２冷媒流路
１５  第１取り付け面
１６  第２取り付け面
１７  第１入口ポート
１９  第２入口ポート
１８  第１出口ポート
２０  第２出口ポート
２１  熱交換器コア部
２２  第１プレート
２３  第２プレート
２４  第１空間
２５  第２空間
２６、２８  内側マニホルド
２７、２９、３０、３２  外側導管
３１、３３  内側マニホルド
３４、３５、３６  開放容量
３９、４１  上部表面
４０、４２  底部表面
４３、４４、４５、４６、４７、５２、５３、５８、５９、６４、９０  エンボス
５０、５１  フランジ
４８、４９、５４、５５、５６、５７、６０、６１、６２、６３  開口
６５、６６  ポートチューブスタブ
６７、６８  ポート
６９  第１吸気ライン、冷媒ライン
７０、７１  高圧冷媒ライン
７２  第２吸気ライン
７３、７４、７５、７６  Ｏ−リング
７７  穴
７８  締着部材
７９  クランプ
８２、８３  拡大リングセクション
８４、８５  減径セクション
８６  穴
８７  ネジ
８８  スタッド
８９  部分
９１  熱交換器モジュール
９２  頂部
９３  防火壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【外国語明細書】
2010249499000001.pdf