(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接して形成された入口流路と出口流路とを有し、前記入口流路を流れる流体と前記出口流路を流れる流体との間で熱交換を行わせる流体流体熱交換部と、  上流側が絞り部を介して前記入口流路と連通し、下流側が前記出口流路と連通する複数の流体流路を有し、この流体流路を流れる流体と空気との熱交換を行わせる流体空気熱交換部とを備え、
前記流体流体熱交換部および前記流体空気熱交換部は、それぞれ芯材と、この芯材の両面もしくは片面にクラッドされたろう材とから成る成形プレートを複数積層して構成された積層型熱交換器において、
前記流体流体熱交換部を構成する前記成形プレートは、前記流体空気熱交換部を構成する前記成形プレートに対して、前記ろう材に含有されるＳｉ量を多くしたことを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載された積層型熱交換器において、
前記流体流体熱交換部を構成する前記成形プレートは、前記ろう材中のＳｉ含有量を１２重量％とし、
前記流体空気熱交換部を構成する前記成形プレートは、前記ろう材中のＳｉ含有量を１０重量％としたことを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項３】
隣接して形成された入口流路と出口流路とを有し、前記入口流路を流れる流体と前記出口流路を流れる流体との間で熱交換を行わせる流体流体熱交換部と、  上流側が絞り部を介して前記入口流路と連通し、下流側が前記出口流路と連通する複数の流体流路を有し、この流体流路を流れる流体と空気との熱交換を行わせる流体空気熱交換部とを備え、
前記流体流体熱交換部および流体空気熱交換部は、それぞれ芯材と、この芯材の両面もしくは片面にクラッドされたろう材とから成る成形プレートを複数積層して構成された積層型熱交換器において、
前記流体流体熱交換部を構成する前記成形プレートは、前記流体空気熱交換部を構成する前記成形プレートに対して、前記ろう材の融点が低いことを特徴とする積層型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、流体流体熱交換部と流体空気熱交換部とを備えた積層型熱交換器に関わり、特に、流体流体熱交換部および流体空気熱交換部を構成する各成形プレートのＳｉ含有量に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両用冷凍サイクル等に使用される積層型冷媒蒸発器では、入口タンクに流入する冷媒の乾き度を小さくして液単相冷媒とすることにより、入口タンクから各冷媒通路に分配される冷媒量を均一化して性能向上を図ることが知られている。
【０００３】
そこで、例えば、特開平５−１９６３２１号公報では、絞り部を介して入口タンクに連通する入口通路と、出口タンクに連通する出口通路とを隣接して形成し、入口通路を流れる冷媒と出口通路を流れる冷媒との間で熱交換を行わせる冷媒冷媒熱交換部を備えた積層型冷媒蒸発器が提案されている。冷媒冷媒熱交換部では、入口通路を流れる冷媒より出口通路を流れる冷媒の方が絞り部で減圧されて低温となることから、入口通路を流れる冷媒は冷却されて液単相化が進み、出口通路を流れる冷媒は加熱されて過熱度が高くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の積層型冷媒蒸発器は、コア部（冷媒と空気との熱交換を行う部位）と冷媒冷媒熱交換部とを一体に仮組付けした後、同一炉内にて真空ろう付けにより製造される。ところが、コア部と冷媒冷媒熱交換部とでは、以下のように単位体積当りの重量が異なることにより、熱容量に大きな差が生じる。
【０００５】
コア部は、２枚の成形プレートを接合して１つのチューブを形成し、そのチューブとフィンとを交互に積層して構成される。一方、冷媒冷媒熱交換部は、コア部のようにフィンが介在されることはなく、成形プレートのみを複数枚積層して構成される。従って、冷媒冷媒熱交換部の方がコア部より単位体積当りの重量が２倍以上重くなっている（図４参照）。即ち、冷媒冷媒熱交換部の方が冷媒空気熱交換部より熱容量が大きいと言える。
【０００６】
このため、実際にろう付けを行った場合には、図５に示すように、冷媒空気熱交換部と比べて、熱容量の大きい冷媒冷媒熱交換部の方が昇温スピードが遅くなることから、冷媒空気熱交換部と冷媒冷媒熱交換部との間で、ろう材が溶融し始める温度（融点）に達するまでのタイムラグ（時間差）が生じてしまう。従って、冷媒空気熱交換部のろう付けを優先すれば、即ち、冷媒空気熱交換部の熱容量に適合した条件でろう付けを行えば、冷媒冷媒熱交換部のろう材の溶け方が不十分となり、ろう付け不良を生じる。一方、冷媒冷媒熱交換部のろう付けを優先すれば、冷媒空気熱交換部のろう材が溶け過ぎてしまう。
【０００７】
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、一体ろう付けにより製造される積層型熱交換器のろう付け性向上を図ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１では、隣接して形成された入口流路と出口流路とを有し、前記入口流路を流れる流体と前記出口流路を流れる流体との間で熱交換を行わせる流体流体熱交換部と、上流側が絞り部を介して前記入口流路と連通し、下流側が前記出口流路と連通する複数の流体流路を有し、この流体流路を流れる流体と空気との熱交換を行わせる流体空気熱交換部とを備え、前記流体流体熱交換部および前記流体空気熱交換部は、それぞれ芯材と、この芯材の両面もしくは片面にクラッドされたろう材とから成る成形プレートを複数積層して構成された積層型熱交換器において、
前記流体流体熱交換部を構成する前記成形プレートは、前記流体空気熱交換部を構成する前記成形プレートに対して、前記ろう材に含有されるＳｉ量を多くしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２では、請求項１に記載された積層型熱交換器において、
前記流体流体熱交換部を構成する前記成形プレートは、前記ろう材中のＳｉ含有量を１２重量％とし、前記流体空気熱交換部を構成する前記成形プレートは、前記ろう材中のＳｉ含有量を１０重量％としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３では、隣接して形成された入口流路と出口流路とを有し、前記入口流路を流れる流体と前記出口流路を流れる流体との間で熱交換を行わせる流体流体熱交換部と、上流側が絞り部を介して前記入口流路と連通し、下流側が前記出口流路と連通する複数の流体流路を有し、この流体流路を流れる流体と空気との熱交換を行わせる流体空気熱交換部とを備え、前記流体流体熱交換部および流体空気熱交換部は、それぞれ芯材と、この芯材の両面もしくは片面にクラッドされたろう材とから成る成形プレートを複数積層して構成された積層型熱交換器において、
前記流体流体熱交換部を構成する前記成形プレートは、前記流体空気熱交換部を構成する前記成形プレートに対して、前記ろう材の融点が低いことを特徴とする。
【００１１】
【作用および発明の効果】
請求項１に示す積層型熱交換器は、流体流体熱交換部を構成する成形プレートの方が、流体空気熱交換部を構成する成形プレートより、ろう材中のＳｉ含有量を多くしたことにより、流体流体熱交換部のろう付け開始温度、即ち、ろう材が溶け始める温度を下げることができる。この結果、流体流体熱交換部と流体空気熱交換部とで、熱容量の差により生じるろう材の溶融開始時のタイムラグを小さくして、ろう材の溶融開始から終了までの時間を均一化することができる。これにより、ろう付け不良が改善されて、良好なろう付けを行うことができる。
【００１２】
また、請求項２では、流体流体熱交換部と流体空気熱交換部とで、ろう材の溶融開始時間を合わせるために、流体流体熱交換部を構成する成形プレートのろう材に含有されるＳｉ含有量（１２重量％）および流体空気熱交換部を構成する成形プレートのろう材に含有されるＳｉ含有量（１０重量％）を特定した。
【００１３】
請求項３に示す積層型熱交換器は、流体流体熱交換部を構成する成形プレートの方が、流体空気熱交換部を構成する成形プレートよりろう材の融点が低いことから、流体流体熱交換部と流体空気熱交換部とで、熱容量の差により生じるろう材の溶融開始時のタイムラグを小さくすることができる。これにより、請求項１の場合と同様に、ろう付け不良が改善されて、良好なろう付けを行うことができる。
【００１４】
【実施例】
次に、本発明の積層型熱交換器の一実施例を説明する。
図１は冷媒蒸発器として使用する積層型熱交換器の斜視図、図２は冷媒蒸発器の分解斜視図である。
本実施例の冷媒蒸発器１は、車両冷凍サイクルに用いられて、膨脹弁２（図２参照）と冷媒圧縮機（図示しない）との間に介在される。
【００１５】
この冷媒蒸発器１は、流入する冷媒と流出する冷媒との間で熱交換を行う冷媒冷媒熱交換部Ａと、冷媒と空気との熱交換を行う冷媒空気熱交換部Ｂとが設けられて、図２に示すように、冷媒配管（図示しない）を接続するジョイントブロック３、冷媒冷媒熱交換部Ａを構成する一組のエンドプレート４、５と複数の成形プレート６、絞り部７ａ（図２参照）を形成するキャピラリプレート７、冷媒空気熱交換部Ｂを構成する複数の成形プレート８とエンドプレート９、および冷媒空気熱交換部Ｂに用いられるコルゲートフィン１０より構成される。
【００１６】
ジョイントブロック３は、冷媒冷媒熱交換部Ａの一方のエンドプレート４の上端部に固定（ろう付け）されて、膨脹弁２が接続される入口ポート３ａ、冷媒圧縮機に連絡される出口ポート３ｂ、およびバイパスポート３ｃ（後述する）が設けられている。
【００１７】
冷媒冷媒熱交換部Ａは、図２に示すように、２枚のエンドプレート４、５の間に複数の成形プレート６を重ね合わせて（積層して）構成され、隣合う２枚の成形プレート６、６間に入口流路１１と出口流路１２とが交互に形成されている（図１参照）。
２枚の成形プレート６、６間に形成される各入口流路１１は、成形プレート６の両端部に形成された円形の入口孔６ａを通じて連通し、且つジョイントブロック３の入口ポート３ａに連通する。また、２枚の成形プレート６、６間に形成される各出口流路１２は、成形プレート６の両端部に形成された長円形状の出口孔６ｂを通じて連通し、且つジョイントブロック３の出口ポート３ｂに連通する。
【００１８】
キャピラリプレート７は、冷媒冷媒熱交換部Ａの他方のエンドプレート５と重ね合わされることにより、そのエンドプレート５との間にキャピラリチューブを成す絞り部７ａ（図２参照）を形成する。
【００１９】
冷媒空気熱交換部Ｂは、キャピラリプレート７とエンドプレート９との間に、２枚の成形プレート８、８によって形成される偏平管８０とコルゲートフィン１０とを交互に配置して構成される。
偏平管８０は、その下端部に入口タンク（図示しない）と出口タンク８１とが並んで設けられて、内部に入口タンクと出口タンク８１とを連通する冷媒通路（本発明の流体流路／図示しない）が形成されている。各偏平管８０は、積層方向に入口タンク同士および出口タンク８１同士が連通して設けられて、各入口タンクが絞り部７ａを通じて冷媒冷媒熱交換部Ａの入口流路１１と連通し、各出口タンク８１が冷媒冷媒熱交換部Ａの出口流路１２と連通する。
【００２０】
なお、ジョイントブロック３に設けられたバイパスポート３ｃは、冬期等で冷媒凝縮器（図示しない）の凝縮圧力が低い時（例えば６ｋｇ／ｃｍ２・Ｇ  ）に冷媒が導入される。バイパスポート３ｃより流入した冷媒は、各成形プレート６に設けられた連通孔６ｃを通り、絞り部７ａを迂回して直接入口タンクへ導かれる。
【００２１】
次に、本実施例の冷媒蒸発器１の作用を説明する。
膨張弁２より送られた冷媒は、入口ポート３ａ→入口流路１１→絞り部７ａ→入口タンク→冷媒通路→出口タンク８１→出口流路１２→出口ポート３ｂの順に流れる。
ここで、入口流路１１から絞り部７ａを通って入口タンクへ流入する冷媒は、絞り部７ａで減圧された分だけ低温となる。従って、冷媒冷媒熱交換部Ａでは、入口流路１１を流れる冷媒と出口流路１２を流れる冷媒との熱交換により、入口流路１１を流れる冷媒は冷却されて液単相化が進む。その結果、入口タンクから各冷媒通路へ分配される冷媒量の均一化を促進できることで、冷媒蒸発器１の性能向上を図ることができる。
【００２２】
本実施例の冷媒蒸発器１は、全体形状を組立てた後、炉内での真空ろう付けにより製造される。そこで、冷媒冷媒熱交換部Ａを構成する各プレート４〜６、絞り部７ａを形成するキャピラリプレート７、および冷媒空気熱交換部Ｂを構成する各プレート８、９の材料として、図３に示すように、Ａ３００３相当の芯材１３ａの両面（もしくは片面）にＡ４１０４相当のろう材１３ｂを圧着（クラッド）したクラッド材１３が使用される。
【００２３】
但し、冷媒冷媒熱交換部Ａに使用されるクラッド材１３と、冷媒空気熱交換部Ｂに使用されるクラッド材１３とでは、ろう材１３ｂに含有されるＳｉ量が異なり、冷媒冷媒熱交換部Ａに使用されるクラッド材１３の方が、冷媒空気熱交換部Ｂに使用されるクラッド材１３より、ろう材１３ｂ中のＳｉ含有量を多くした。なお、芯材１３ａに含有されるＳｉ量は同じである。
【００２４】
これは、冷媒冷媒熱交換部Ａの方が冷媒空気熱交換部Ｂより熱容量が大きく、ろう材１３ｂが溶融し始めるまでの時間が冷媒空気熱交換部Ｂより遅くなることから、冷媒冷媒熱交換部Ａに使用されるクラッド材１３のろう付け開始温度、即ちろう材１３ｂの融点を下げて、ろう材１３ｂの溶融開始時間を合わせるためである。
【００２５】
そこで、実際にろう材１３ｂ中のＳｉ含有量を適宜変えてろう付け実験を行い、最適なＳｉ含有量を求めた。冷媒空気熱交換部Ｂに使用されるクラッド材１３では、ろう材１３ｂ中のＳｉ含有量を１０重量％とし、冷媒冷媒熱交換部Ａに使用されるクラッド材１３では、ろう材１３ｂ中のＳｉ含有量を１２重量％とした。
【００２６】
なお、本実施例で使用するクラッド材１３の成分を下記の表に示す。
但し、表１は芯材１３ａ（Ａ３００３）の成分表（冷媒冷媒熱交換部Ａ、冷媒空気熱交換部Ｂとも同じ）、表２は冷媒冷媒熱交換部Ａに使用されるクラッド材１３のろう材１３ｂ（Ａ４１０４相当）成分表、表３は冷媒空気熱交換部Ｂに使用されるクラッド材１３のろう材１３ｂ（Ａ４１０４相当）成分表である。
【００２７】
【表１】
0003596047.tif 000002
【００２８】
【表２】
0003596047.tif 000003
【００２９】
【表３】
0003596047.tif 000004
【００３０】
上述のように、冷媒冷媒熱交換部Ａでは、ろう材１３ｂ中のＳｉ含有量を多くしてろう材１３ｂの融点を下げたことにより、冷媒冷媒熱交換部Ａと冷媒空気熱交換部Ｂとで熱容量の差により生じるろう材１３ｂの溶融開始時間のずれが小さくなり、ろう材１３ｂの溶融開始から終了まで時間を均一化することができた。その結果、冷媒冷媒熱交換部Ａのろう付け不良が改善されて、冷媒空気熱交換部Ｂと同様に良好なろう付けが得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷媒蒸発器の斜視図である。
【図２】冷媒蒸発器の分解斜視図である。
【図３】クラッド材の断面図である。
【図４】冷媒冷媒熱交換部と冷媒空気熱交換部との単位体積当たりの重量を比較した棒グラフである。
【図５】ろう付け時の温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１    冷媒蒸発器（積層型熱交換器）
６    成形プレート（冷媒冷媒熱交換部）
７ａ  絞り部
８    成形プレート（冷媒空気熱交換部）
１１    入口流路
１２    出口流路
１３ａ  芯材
１３ｂ  ろう材
Ａ    冷媒冷媒熱交換部（流体流体熱交換部）
Ｂ    冷媒空気熱交換部（流体空気熱交換部）
【図１】
0003596047.tif 000005
【図２】
0003596047.tif 000006
【図３】
0003596047.tif 000007
【図４】
0003596047.tif 000008
【図５】
0003596047.tif 000009