【手続補正書】
【提出日】平成16年4月13日(2004.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】熱交換器
【特許請求の範囲】
【請求項１】入口ヘッダと、出口ヘッダと、入口ヘッダに送り込まれた流体を出口ヘッダに流す偏平状熱交換管とを備えた熱交換器において、入口ヘッダが、相対向する２つの平らな方形壁と、両方形壁の両側縁にまたがる連結壁と、両連結壁間において両方形壁にまたがるとともに長さ方向にのびかつ相互に所定間隔をおいて設けられた複数の隔壁とを備え、内部に並列状の流体通路を有する偏平管からなり、偏平状熱交換管が、その幅方向が入口ヘッダの幅方向を向くように入口ヘッダに接続されている熱交換器。
【請求項２】偏平状熱交換管が接続されている部分において、入口ヘッダを構成する偏平管のすべての隔壁のうち幅方向の両端に位置する隔壁の高さが互いに等しくなっているとともにこれらの隔壁に偏平状熱交換管の端面が当接し、他の隔壁の高さがこれよりも低くなっているとともにその先端と偏平状熱交換管の端面との間に隙間が存在している請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】互いに間隔をおいて上下に平行に配置された１対のヘッダと、両端がそれぞれ両ヘッダに接続された並列状の偏平状熱交換管と、上下のヘッダの外側に配置されてヘッダにろう付されているアルミニウムブレージングシート製コルゲートフィンとを備えている請求項１または２記載の熱交換器。
【請求項４】上下のヘッダの外側に配置されてヘッダにろう付されているアルミニウムブレージングシート製コルゲートフィンに、保護板がろう付されている請求項３記載の熱交換器。
【請求項５】下側のヘッダが、左右の中央部で仕切り部材により２つに仕切られており、その右側が入口ヘッダとなされるとともに、左側が出口ヘッダとなされ、上側のヘッダが中間ヘッダとなされている請求項３または４記載の熱交換器。
【請求項６】請求項１〜５のうちのいずれかに記載の熱交換器を用いたカーエアコン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえばカーエアコン用蒸発器や凝縮器として用いられる熱交換器に関する。
【０００２】
この明細書において、図１の上下、左右をそれぞれ上下、左右というものとし、図３の左側を前、これと反対側を後というものとする。
【０００３】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来、蒸発器として、円筒状入口ヘッダと、同じく円筒状出口ヘッダと、複数の冷媒通路が並列状に設けられた偏平管からなりかつ入口ヘッダに送り込まれた冷媒を出口ヘッダに流す熱交換管とを備えており、入口ヘッダの一端に冷媒入口が形成されるとともに冷媒入口に冷媒導入管が接続され、出口ヘッダの一端に冷媒出口が形成されるとともに冷媒出口に冷媒排出管が接続されたものが知られている。
【０００４】
ところが、この蒸発器では、入口ヘッダが円筒状であってその内部を流体が流れるさいの抵抗が小さいので、冷媒導入管から冷媒入口を経て入口ヘッダ内に流入した冷媒が、その慣性により入口ヘッダにおける冷媒入口とは反対側の端部まで一気に達し、冷媒入口とは反対側の端部の方に位置する熱交換管内に偏って流入する。したがって、冷媒が流れない熱交換管が存在することになって熱交換効率が低下するという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決した蒸発器として、円筒状入口ヘッダの両端に互いに対向するように冷媒入口が形成され、入口ヘッダに冷媒を送り込む冷媒導入管の蒸発器側端部が２つに分岐させられ、両分岐部がそれぞれ入口ヘッダの冷媒入口に接続されたものが提案されている（特開平５−１１８７０６号参照）。この蒸発器では、冷媒導入管の両分岐部から両冷媒入口を経て入口ヘッダ内に流入した冷媒は、入口ヘッダ内で互いに衝突し、その結果すべての熱交換管内に均一に流入するようになっている。
【０００６】
しかしながら、この蒸発器では、冷媒導入管の蒸発器側端部を２つに分岐させる作業が面倒であるという問題がある。また、冷媒導入管の蒸発器側端部が２つに分岐させられているので、比較的大きなスペースを必要とし、たとえばカーエアコン等の限られた大きさのスペース内に配置するには不適当である。しかも、限られた大きさのスペース内に配置するには蒸発器自体を小さくしなければならず、熱交換効率が低下するという問題がある。さらに、入口ヘッダが円筒状であるから、蒸発器全体の大きさを一定にした場合、熱交換管の長さが比較的短くなり、これによっても熱交換効率が低下するという問題がある。
【０００７】
この発明の目的は、上記問題を解決し、入口ヘッダ内に流入した流体をすべての熱交換管内に均一に流入させることができ、熱交換効率が優れているとともに比較的小さなスペースに設置することのできる熱交換器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
請求項１の発明による熱交換器は、入口ヘッダと、出口ヘッダと、入口ヘッダに送り込まれた流体を出口ヘッダに流す偏平状熱交換管とを備えた熱交換器において、入口ヘッダが、相対向する２つの平らな方形壁と、両方形壁の両側縁にまたがる連結壁と、両連結壁間において両方形壁にまたがるとともに長さ方向にのびかつ相互に所定間隔をおいて設けられた複数の隔壁とを備え、内部に並列状の流体通路を有する偏平管からなり、偏平状熱交換管が、その幅方向が入口ヘッダの幅方向を向くように入口ヘッダに接続されているものである。
【０００９】
この発明の熱交換器によれば、入口ヘッダが、相対向する２つの平らな方形壁と、両方形壁の両側縁にまたがる連結壁と、両連結壁間において両方形壁にまたがるとともに長さ方向にのびかつ相互に所定間隔をおいて設けられた複数の隔壁とを備え、内部に並列状の流体通路を有する偏平管からなり、偏平状熱交換管が、その幅方向が入口ヘッダの幅方向を向くように入口ヘッダに接続されているので、流体が入口ヘッダの流体通路内を流れるさいの抵抗が、従来の熱交換器における円筒状入口ヘッダ内を流れる場合に比べて大きくなり、一端から流入した流体は一気に他端まで達することはない。したがって、流体はすべての熱交換管内に均一に流入し、その結果熱交換効率が向上する。また、すべての熱交換管内に流体を均一に流入させるために、流体導入管の熱交換器側端部を２つに分岐させる必要はないので、その作業が不要になる。また、流体導入管の熱交換器側端部が２つに分岐させられていないので、熱交換器を設置するのに比較的小さなスペースで済み、たとえばカーエアコン等の限られた大きさのスペース内に設置するのに適している。しかも、限られた大きさのスペース内に設置する場合にも熱交換器自体を比較的大きくすることができ、これによっても熱交換効率が向上する。さらに、入口ヘッダが偏平管からなるので、熱交換器全体の大きさを一定にした場合、熱交換管の長さを比較的長くすることが可能になり、これによっても熱交換効率が向上する。
【００１０】
請求項２の発明による熱交換器は、請求項１の発明の熱交換器において、偏平状熱交換管が接続されている部分において、入口ヘッダを構成する偏平管のすべての隔壁のうち幅方向の両端に位置する隔壁の高さが互いに等しくなっているとともにこれらの隔壁に偏平状熱交換管の端面が当接し、他の隔壁の高さがこれよりも低くなっているとともにその先端と偏平状熱交換管の端面との間に隙間が存在していることがある。この場合、偏平状熱交換管が接続されている部分において、幅方向の両端の流体通路を除いたすべての流体通路を流れる流体が上記隙間を通って混ざり合い、その結果熱交換効率が向上する。
【００１１】
請求項３の発明による熱交換器は、請求項１または２の発明の熱交換器において、互いに間隔をおいて上下に平行に配置された１対のヘッダと、両端がそれぞれ両ヘッダに接続された並列状の偏平状熱交換管と、上下のヘッダの外側に配置されてヘッダにろう付されているアルミニウムブレージングシート製コルゲートフィンとを備えているものである。
【００１２】
請求項４の発明による熱交換器は、請求項３の発明の熱交換器において、上下のヘッダの外側に配置されてヘッダにろう付されているアルミニウムブレージングシート製コルゲートフィンに、保護板がろう付されているものである。
【００１３】
請求項５の発明による熱交換器は、請求項３または４の発明の熱交換器において、下側のヘッダが、左右の中央部で仕切り部材により２つに仕切られており、その右側が入口ヘッダとなされるとともに、左側が出口ヘッダとなされ、上側のヘッダが中間ヘッダとなされているものである。
【００１４】
請求項６の発明によるカーエアコンは、請求項１〜５のうちのいずれかに記載の熱交換器を用いたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明による熱交換器を蒸発器に適用したものである。なお、以下の説明において、「アルミニウム」という語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【００１６】
図１は蒸発器全体を示し、図２および図３はその要部を示し、図４は入口ヘッダと冷媒流通管とのろう付方法を示す。
【００１７】
図１において、蒸発器(1)は、互いに間隔をおいて上下に平行に配置された１対のヘッダ(2)(3)と、両端がそれぞれ両ヘッダ(2)(3)に接続された並列状の冷媒流通管(4)（熱交換管）と、上下のヘッダの外側に配置されてヘッダにろう付されているアルミニウムブレージングシート製コルゲートフィン(5)と、隣接する冷媒流通管(4)の間の通風間隙および左右両端の冷媒流通管(4)の外側にそれぞれ配置されて冷媒流通管(4)にろう付されているアルミニウムブレージングシート製コルゲートフィン(6)とを備えている。上下のヘッダ(2)(3)の外側および左右両端の冷媒流通管(4)の外側に配置されているコルゲートフィン(5)(6)にはそれぞれ保護板(7)がろう付されている。
【００１８】
下側のヘッダ(3)は、左右の中央部で仕切り部材(8)により２つに仕切られており、その右側が入口ヘッダ(9)となされ、左側が出口ヘッダ(10)となされている。上側のヘッダ(2)は中間ヘッダ(11)である。
【００１９】
入口ヘッダ(9)は、図２に示すように、相対向する上下２つの平らな長方形壁(12)と、両長方形壁(12)の前後両側縁にまたがる円弧状の前後両連結壁(13)と、前後両連結壁(13)間において両長方形壁(12)にまたがるとともに長さ方向にのびかつ相互に所定間隔をおいて設けられた複数の隔壁(14)(14A)とを備え、内部に並列状の冷媒通路(15)（流体通路）を有するアルミニウム押出形材製偏平管(16)からなる。偏平管(16)の上側の長方形壁(12)に、その幅方向にのびる長孔(17)が長さ方向に間隔をおいて複数形成されている。これらの長孔(17)に冷媒流通管(4)の下端部が挿入されて長孔(17)の周縁にろう付されている。図３に示すように、偏平管(16)の長孔(17)が形成された部分において、すべての隔壁(14)(14A)の上端部は切欠かれているが、そのうち幅方向の両端に位置する２つの隔壁(14A)の高さが互いに等しくなっているとともにこれらの隔壁(14A)に冷媒流通管(4)の下端面が当接し、他の隔壁(14)の高さがこれよりも低くなっているとともにその先端と冷媒流通管(4)の下端面との間に隙間が存在している。また、入口ヘッダ(9)の右端部は、前後両端が閉鎖された円筒状のタンク(18)の周壁に接続されている。タンク(18)の周壁の右側部分における長さの中央部に冷媒導入管(19)が接続されている。入口ヘッダ(9)の左端部は仕切り部材(8)の右側面に形成された凹所(8a)（図４参照）内に嵌め入れられた状態で仕切り部材(8)にろう付されており、入口ヘッダ(9)の左端開口が仕切り部材(8)により閉鎖されている。
【００２０】
出口ヘッダ(10)は、入口ヘッダ(9)を構成する偏平管(16)と同じ偏平管(16)からなり、図示は省略したが、その上側の長方形壁(12)に長さ方向に間隔をおいて形成された幅方向にのびる複数の長孔に、冷媒流通管(4)の下端部が挿入されて長孔の周縁にろう付されている。また、入口ヘッダ(9)の場合と同様に、偏平管(16)の長孔が形成された部分において、すべての隔壁(14)(14A)の上端部は切欠かれているが、そのうち幅方向の両端に位置する２つの隔壁(14A)の高さが互いに等しくなっているとともにこれらの隔壁(14A)に冷媒流通管(4)の下端面が当接し、他の隔壁(14)の高さがこれよりも低くなっているとともにその先端と冷媒流通管(4)の下端面との間に隙間が存在している。また、出口ヘッダ(10)の左端部は、前後両端が閉鎖された円筒状のタンク(20)の周壁に接続されている。タンク(20)の前端壁に冷媒排出管(21)が接続されている。出口ヘッダ(10)の右端部は仕切り部材(8)の左側面に形成された凹所（図示略）内に嵌め入れられた状態で仕切り部材(8)にろう付されており、仕切り部材(8)により出口ヘッダ(10)の右端開口が閉鎖されている。
【００２１】
図示は省略したが、中間ヘッダ(11)は、入口ヘッダ(9)を構成する偏平管(16)と同じでかつ長さの長い偏平管(16)からなり、その下側の長方形壁に長さ方向に間隔をおいて形成された幅方向にのびる複数の長孔に、冷媒流通管(4)の上端部が挿入されて長孔の周縁にろう付されている。また、図示は省略したが、入口ヘッダ(9)の場合と同様に、偏平管(16)の長孔が形成された部分において、すべての隔壁の下端部は切欠かれているが、そのうち幅方向の両端に位置する２つの隔壁の高さが互いに等しくなっているとともにこれらの隔壁に冷媒流通管(4)の上端面が当接し、他の隔壁の高さがこれよりも低くなっているとともにその先端と冷媒流通管(4)の上端面との間に隙間が存在している。中間ヘッダ(11)の両端開口は、中間ヘッダ(11)の両端にろう付されたアルミニウムブレージングシート製蓋(22)により閉鎖されている。蓋(22)は仕切り部材(8)と同じ構成であり、中間ヘッダ(11)の両端部は蓋(22)の側面に形成された凹所（図示略）内に嵌め入れられた状態で蓋(22)にろう付されている。
【００２２】
冷媒流通管(4)は、図２に示すように、相対向する左右２つの平らな長方形壁(23)と、両長方形壁(23)の前後両側縁にまたがる前後両連結壁(24)と、前後両連結壁(24)間において両長方形壁(23)にまたがるとともに長さ方向にのびかつ相互に所定間隔をおいて設けられた複数の隔壁(25)とを備え、内部に並列状の冷媒通路(26)を有するアルミニウム押出形材製偏平管(27)からなる。偏平管(27)の幅および厚さは偏平管(16)の幅および厚さよりも小さい。そして、冷媒流通管(4)は、その幅方向が入口ヘッダ(9)の幅方向を向くように入口ヘッダ(9)に接続されている。
【００２３】
入口ヘッダ(9)への冷媒流通管(4)のろう付は、図４に示すように、偏平管(16)の長孔(17)が形成された長方形壁(12)の外面に、長孔(17)と対応する部分に長孔が形成されたシート状アルミニウムろう材(28)またはアルミニウムブレージングシートを配置して行う。また、図５に示すように、置きろう(29)を用いて行ってもよく、あるいは偏平管(16)の長孔(17)が形成された長方形壁(12)の外面に予め溶射によりアルミニウムろう材層を形成しておいて行ってもよい。
【００２４】
蒸発器(1)は、両タンク(18)(20)、冷媒導入管(19)および冷媒排出管(21)を除いた全部品を一括してろう付した後、入口ヘッダ(9)および出口ヘッダ(10)にそれぞれタンク(18)(20)をトーチろう付法によりろう付し、さらに入口側のタンク(18)に冷媒導入管(19)を、出口側のタンク(20)に冷媒排出管(21)をそれぞれ溶接することによって製造される。
【００２５】
上記構成の蒸発器(1)において、冷媒導入管(19)からタンク(18)内に導入された冷媒は、入口ヘッダ(9)の各冷媒通路(15)に分かれて流入し、冷媒通路(15)内を左方に流れる。このとき、入口ヘッダ(9)の高さが低くかつ隔壁(14)(14A)により複数の冷媒通路(15)に仕切られていることにより抵抗が大きくなり、その結果冷媒はゆっくりと流れるので、入口ヘッダ(9)に接続されているすべての冷媒流通管(4)の冷媒通路(26)内に均一に流入し、冷媒通路(26)内を上方に流れて中間ヘッダ(11)内に入り、中間ヘッダ(11)内を左方に流れた後、出口ヘッダ(10)に接続されているすべての冷媒流通管(4)の冷媒通路(26)内に均一に流入し、冷媒通路(26)内を下方に流れて出口ヘッダ(10)に入り、出口ヘッダ(10)の左端からタンク(20)を経て冷媒排出管(22)に送り出される。上記において、冷媒が、入口ヘッダ(9)に接続されているすべての冷媒流通管(4)の冷媒通路(26)内に均一に流入して冷媒通路(26)内を上方に流れるので、熱交換効率が向上する。
【００２６】
図６は入口ヘッダの変形例を示す。
【００２７】
図６において、入口ヘッダ(30)を構成する偏平管(16)の長孔(17)が形成された部分において、すべての隔壁(14)(14A)の上端部は切欠かれているが、すべての隔壁(14)(14A)の高さは等しくなっているとともにこれらの隔壁(14)(14A)に冷媒流通管(4)の下端面が当接している。
【００２８】
上記実施形態は、この発明の熱交換器を蒸発器に適用したものであるが、これに限るものではなく、凝縮器等他の用途を持ったものにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の熱交換器を蒸発器に適用した実施形態を示す全体の斜視図である。
【図２】入口ヘッダの部分を一部を省略して示す斜視図である。
【図３】図２のIII−III線拡大断面図である。
【図４】入口ヘッダに冷媒流通管をろう付する方法を示す斜視図である。
【図５】入口ヘッダに冷媒流通管をろう付する他の方法を示す斜視図である。
【図６】入口ヘッダの変形例を示す図３相当の図である。
【符号の説明】
(1)：蒸発器（熱交換器）
(4)：冷媒流通管（熱交換管）
(9)：入口ヘッダ
(10)：出口ヘッダ
(12)：長方形壁
(13)：連結壁
(14)(14A)：隔壁
(15)：冷媒通路（流体通路）
(16)：偏平管