(57)【要約】【課題】冷媒を熱交換コア部内で均一に分布させて、蒸発器から吐出される空気の温度分布を均一にする蒸発器として使え、これによりエアコン冷却性能を向上できるように、内部構造が改善された積層型熱交換器を提供する。【解決手段】一対のプレートが接合されて、冷媒流路をなすチューブと、前記チューブの上端及び下端に各々位置した上部及び下部タンクとを形成する単位フレームを複数積層し、前記積層されたチューブ間に介在された放熱フィンと、前記単位フレームのうち一側に設けられて冷媒を流入及び流出する流入導管及び流出導管とを具備する積層型熱交換器において、前記下部タンクには冷媒の流動方向と逆になる方向に突出した第１バーが形成され、前記上部タンクには冷媒の流動方向と一致する方向に突出した第２バーが形成されていることを特徴とする。【選択図】図３
2004037073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　一対のプレートが接合されて、冷媒流路をなすチューブと、前記チューブの上端及び下端に各々位置した上部及び下部タンクとを形成する単位フレームを複数積層し、
　前記積層されたチューブ間に介在される放熱フィンと、前記単位フレームのうち一側に設けられて冷媒を流入及び流出する流入導管及び流出導管とを具備する積層型熱交換器において、
　前記下部タンクには冷媒の流動方向と逆になる方向に突出した第１バーが形成され、
　前記上部タンクには冷媒の流動方向と一致する方向に突出した第２バーが形成されていることを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項２】
　前記各単位フレームのチューブは一対の互いに平行でかつ独立した第１及び第２チューブからなり、
　前記各単位フレームの下部タンクは前記第１及び第２チューブに各々連通されかつ互いに独立した第１及び第２タンクからなり、
　前記各単位フレームの上部タンクは前記第１及び第２チューブに各々連通されかつ互いに独立した第３及び第４タンクからなり、
　前記第１ないし第４タンクは同一タンク同士で連通可能に同一軸方向にブレージング接合されて各々第１ないし第４タンク群を形成し、
　前記第１バーは前記第１及び第２タンクに形成され、前記第２バーは前記第３及び第４タンクに形成されたことを特徴とする請求項１に記載の積層型熱交換器。
【請求項３】
　前記流入及び流出導管は各々前記第１及び第２タンク群に連通するように設置されたことを特徴とする請求項２に記載の積層型熱交換器。
【請求項４】
　前記第１タンク群及び第２タンク群の少なくとも一つのタンクは冷媒の循環のために相互連通するように形成されたことを特徴とする請求項２に記載の積層型熱交換器。
【請求項５】
　前記第１タンク群及び第２タンク群の連通は、前記第１タンクと第２タンクとを相互連通させる連通手段が前記各タンクの間に介在されてなされることを特徴とする請求項４に記載の積層型熱交換器。
【請求項６】
　前記連通手段は互いに隣接した単位フレームをなすプレートと一体に形成されたことを特徴とする請求項５に記載の積層型熱交換器。
【請求項７】
　前記第３タンク群及び第４タンク群の少なくとも一つのタンクは冷媒の循環のために相互連通するように形成されたことを特徴とする請求項２に記載の積層型熱交換器。
【請求項８】
　前記第３タンク群及び第４タンク群の連通は、前記第３タンクと第４タンクとを相互連通させる連通手段が前記各タンクの間に介在されてなされることを特徴とする請求項７に記載の積層型熱交換器。
【請求項９】
　前記連通手段は互いに隣接した単位フレームをなすプレートと一体に形成されたことを特徴とする請求項８に記載の積層型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は車両用エアコン蒸発器として使われる積層型熱交換器に係り、より詳細には冷却性能が向上するように内部構造が改善された積層型熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　熱交換器は温度の相異なる二つの流体を直接または間接接触させて熱を交換する装置であって、その内部に熱交換媒体が流動できる通路を具備して、熱交換媒体が前記通路を流れる間に外部の空気と熱交換を行えるようにデザインされた装置である。自動車の空調システムでも多様な類型の熱交換器が備えられるが、例えば車両暖房のためのヒーターコア、車両エンジン冷却のためのラジエータ、車両冷房のための凝縮器及び、蒸発器、そして自動トランスミッション用オイルを冷却するためのオイルクーラーなどがこれに含まれる。
【０００３】
　このうちで蒸発器用熱交換器は熱交換媒体として使われる冷媒の種類及び熱交換器内部で発生する内部圧力により異なる多様な方式が開発されてきたが、代表的には、フィンチューブタイプ、サーペンティンタイプ、ドローンカップタイプ、パラレルフロータイプ、プレートアンドフィンタイプと呼ばれる積層型などがある。
【０００４】
　図１は前述した蒸発器用熱交換器の一例として特許文献１に公開された積層型熱交換器を示した斜視図である。
【０００５】
　図面を参照すれば、従来の積層型熱交換器１０は、一対のプレートを接合して冷媒流路とした一対の平行な扁平チューブ２２及び、前記扁平チューブの上下端に各々位置するタンク３１により単位フレームを形成し、前記単位フレームを積層して構成される。積層された扁平チューブ２２と、これらの間に介在された放熱フィン２４とは熱交換コア部２０を構成し、前記タンク３１が積層されて第１ないし第４タンク群４１ないし４４を形成する。但し、図面では第３タンク群は隠れており図示されていないが、その位置を容易に理解することができる。熱交換器の相異なるタンク群に属するタンクは互いに連結されていない。前記第１タンク群４１に属する正のＸ軸方向末端のタンクと、第２タンク群４２に属する同方向末端のタンクには各々冷媒の流入導管１１、及び流出導管１２が備えられ、これに対応する負のＸ軸方向末端には連通手段５１が備えられる。
【０００６】
　図２は、図１で説明した熱交換器内部での冷媒のフローを示した斜視図である。図示の明確化のために具体的な構成要素は示さなかったが、図１と共に参照すれば容易に理解することができる。
【０００７】
　図面によれば、流入導管１１から第１タンク群４１のタンク内に流入された冷媒は第１タンク群４１の中央部タンクに設置された遮断板３３によりそのフローが扁平チューブ２２に沿って矢印で示すように上下に蛇行する。次いで、連通手段５１を通じて第２タンク群４２のタンクに移動し、前記第２タンク群の中央部タンクに設置された遮断板３４により再び上下に蛇行して流出導管１２を通じて排出される。
【０００８】
　前記冷媒のフローを前記遮断板３３、３４に基づいて分類すれば、流入導管１１から遮断板３３間の第１フローＩにおいては、重力に影響されて冷媒が流入導管１１付近に集中分布する。一方、前記遮断板３３と連通手段５１間の第２フローＩＩにおいては、慣性力により冷媒が連通手段５１付近に集中分布する。また前記と同様に、連通手段５１と遮断板３４間の第３フローＩＩＩにおいては冷媒が連通手段５１付近に集中分布し、遮断板３４と流出導管１２間の第４フローＩＶにおいては冷媒が流出導管１２付近に集中分布する。
【０００９】
　結果的に、冷媒が熱交換コア部２０の外郭領域に集中する冷媒の偏重現象が発生する。これにより、車両内部に吐出される空気の温度が不均一になり、エアコン冷却性能が低下するという問題が発生する。
【００１０】
　一方、特許文献２には、各タンク間の積層位置を容易に決定できるようにタンクの接合面に積層位置決定用突出部を形成し、連通ホールを減圧することによって設備の自動化を期して、冷媒圧力降下量を減らすことができる積層型熱交換器が開示されている。
【００１１】
　また、特許文献３には圧縮器内部に吸入される潤滑油を増加させるために、熱交換ユニットの少なくとも１ケ所に蒸発用冷媒通路面積より小さな面積のバイパス経路を具備した積層型熱交換器が開示されている。
【００１２】
　ところで、このような熱交換器でも熱交換器各部分での重力及び慣性力の影響を考慮せずに冷媒のフロー方向に対し一律的な設計を行っているために、やはり前述したような冷媒の偏重現象が発生する恐れがある。
【００１３】
【特許文献１】実開平７−１２７７８号公報
【特許文献２】特開２０００−１０５０９１号公報
【特許文献３】特開平１０−３２５６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
　本発明は前記のような問題点を解決するために、冷媒を熱交換コア部内で均一に分布させて、蒸発器から吐出される空気の温度分布を均一にする蒸発器として使われる積層型熱交換器を提供することを目的とする。
　また、これによりエアコン冷却性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
　前記のような目的を達成するために、本発明による積層型熱交換器は、一対のプレートが接合されて、冷媒流路をなすチューブと、前記チューブの上端及び下端に各々位置した上部及び下部タンクとを形成する単位フレームを複数積層し、前記積層されたチューブ間に介在された放熱フィンと、前記単位フレームのうち一側に設けられて冷媒を流入及び流出する流入導管及び流出導管とを具備する積層型熱交換器において、前記下部タンクには冷媒の流動方向と逆になる方向に突出した第１バーが形成され、前記上部タンクには冷媒の流動方向と一致する方向に突出した第２バーが形成されていることを特徴とする。
【００１６】
　本発明の他の特徴によれば、前記各単位フレームのチューブは一対の互いに平行でかつ独立した第１及び第２チューブからなり、前記各単位フレームの下部タンクは前記第１及び第２チューブに各々連通されかつ互いに独立した第１及び第２タンクからなり、前記各単位フレームの上部タンクは前記第１及び第２チューブに各々連通されかつ互いに独立した第３及び第４タンクからなり、前記第１ないし第４タンクは同一タンク同士で連通可能に同一軸方向にブレージング接合されて各々第１ないし第４タンク群を形成し、前記第１バーは前記第１及び第２タンクに形成され、前記第２バーは前記第３及び第４タンクに形成される。
【００１７】
　本発明のさらに他の特徴によれば、前記流入及び流出導管は各々前記第１及び第２タンク群に連通するように設置される。
【００１８】
　本発明のさらに他の特徴によれば、前記第１タンク群及び第２タンク群の少なくとも一つのタンクは冷媒の循環のために相互連通するように形成される。
【００１９】
　本発明のさらに他の特徴によれば、前記第１タンク群及び第２タンク群の連通は、前記第１タンクと第２タンクとを相互連通させる連通手段が前記各タンクの間に介在されてなされる。
【００２０】
　本発明のさらに他の特徴によれば、前記連通手段は互いに隣接した単位フレームをなすプレートと一体に形成される。
【００２１】
　本発明のさらに他の特徴によれば、前記第３タンク群及び第４タンク群の少なくとも一つのタンクは冷媒の循環のために相互連通するように形成される。
【００２２】
　本発明のさらに他の特徴によれば、前記第３タンク群及び第４タンク群の連通は、前記第３タンクと第４タンクとを相互連通させる連通手段が前記各タンクの間に介在されてなされる。
【００２３】
　本発明のさらに他の特徴によれば、前記連通手段は互いに隣接した単位フレームをなすプレートと一体に形成される。
【発明の効果】
【００２４】
　本発明の積層型熱交換器は、熱交換器内に流れ込んだ冷媒を熱交換コア部内で一部に偏重せずに均一に分散することによって、前記熱交換コア部を通過したコア表面の吐出空気温度を均一にして冷却できる。それにより、車両用エアコン冷却性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
　以下添付した図面を参照して本発明による望ましい実施例を詳細に説明すれば次の通りである。
【００２６】
　図３は、本発明による車両用エアコン蒸発器として使われる積層型熱交換器の一実施例を示した斜視図であり、図４及び図５は各々、図３に示した積層型熱交換器の下部にある第１及び第２タンク群と、上部にある第３及び第４タンク群とを切り欠いて示した断面図である。
【００２７】
　図面を参照すれば、本発明の望ましい一実施例による積層型熱交換器１００は、一対のプレートを接合して単位フレーム１１０を形成し、この単位フレーム１１０を複数積層してなる。前記各単位フレーム１１０は冷媒の流路になるチューブと、このチューブの上端及び下端に各々位置する上部及び下部タンクとを具備する。
【００２８】
　本発明の望ましい一実施例によれば、前記チューブは一対の互いに平行でかつ独立した第１及び第２チューブ１１６、１１７からなる。そして、前記下部タンクは前記第１及び第２チューブ１１６、１１７の下端に各々位置する第１及び第２タンク１２１、１３１からなり、前記上部タンクは前記第１及び第２チューブ１１６、１１７の上端に各々位置する第３及び第４タンク１４１、１５１からなる。その際、前記第１及び第２タンク１２１、１３１は互いに独立して、各々前記第１及び第２チューブ１１６、１１７に連通され、前記第３及び第４タンク１４１、１５１も互いに独立して、各々前記第１及び第２チューブ１１６、１１７に連通される。
【００２９】
　前記第１及び第２チューブ１１６、１１７の各々の間には、放熱フィン１７０が介在されて冷媒と外部空気との熱交換を促進する。また前記チューブ１１６、１１７の扁平面には複数のディンプル１１９が形成されて熱交換を促進する。
【００３０】
　前記チューブ１１６、１１７と放熱フィン１７０とは、その内部の冷媒と外部の空気との熱交換を行う熱交換コア部１９０を構成する。
【００３１】
　前記第１ないし第４タンク１２１、１３１、１４１、１５１は同一タンク同士で連通可能にブレージング接合されて、図４及び図５に示したように、冷媒を有する第１ないし第４タンク群１２０、１３０、１４０、１５０を形成するが、相異なるタンク群の間は直接連通されないように隔離される。第１タンク１２１及び第２タンク１３１には各々冷媒の流入及び流出のための流入導管１０１及び流出導管１０２が設けられる。したがって、前記流入導管１０１及び流出導管１０２は各々前記第１タンク群１２０及び第２タンク群１３０に連通される。
【００３２】
　前記第１タンク群１２０及び第２タンク群１３０に属する中央部の所定タンクは遮断壁１６５により閉鎖されているが、この遮断壁１６５により、熱交換器１００内部に流入された冷媒は熱交換コア部１９０のチューブ１１６、１１７にそって人為的に蛇行する。前記遮断壁１６５は図３及び図４に示したように、単位フレーム１１０を形成する一プレートに一体に形成できる。
【００３３】
　前記第１タンク群１２０及び第２タンク群１３０の少なくとも一つのタンクは、相互間の冷媒の循環のために相互連通されるが、本発明の望ましい一実施例によれば、図４に示したように、前記流入導管１０１及び流出導管１０２の対向する最外郭にある第１タンク１２１と第２タンク１３１が互いに連通される。このような第１タンク群１２０及び第２タンク群１３０の連通は別途の連通手段１８０によりなされる。
【００３４】
　図６は、図３の積層型熱交換器における連通手段１８０の一実施例を抜粋して示した分解斜視図である。
【００３５】
　図面を参照すれば、前記連通手段１８０は、単位フレーム（図３の１１０）を構成する第１プレート１１０ａと第２プレート１１０ｂの下部タンク間に介在されてブレージングされ、これにより第１タンク１２１と第２タンク１３１とは互いに連通される。前記第２プレート１１０ｂは熱交換器の最外郭に位置するものであって、そのタンクが遮断壁１６７により閉鎖されているので、第１チューブ１１６または隣接する第１タンク（図示せず）から流れ込んだ冷媒は前記連通手段１８０のみに沿って流れて第２チューブ１１７または隣接第２タンク（図示せず）に進む。このような連通手段１８０は、図３ないし図６に示したように熱交換器の最外郭に位置するだけでなく、熱交換器の中間部にも位置し、これにより冷媒は多様な流動経路により流動することができる。
【００３６】
　また、前記連通手段１８０はそれ以外にも多様な形状により形成できる。例えば、互いに隣接した単位フレームをなすプレートと一体に形成できる。すなわち、図示されていないが、前記連通手段１８０を２分して、各々をいずれか一つの単位フレームの第２プレートと、これに隣接した単位フレームの第１プレートと一体に形成し、この第２プレートと第１プレートとを接合することによって一つの連通手段を形成することである。
【００３７】
　本発明において、前記第３タンク群及び第４タンク群の少なくとも一つのタンクも冷媒の循環のために相互連通させるが、このような第３タンク群及び第４タンク群の連通も前述したような連通手段によりなされる。第３タンク群と第４タンク群とを連通せしめる連通手段は前述したことと同一なので、その詳細な説明は省略する。
【００３８】
　一方、図３、４を再び参照すると、熱交換器下部の下部タンクをなす第１及び第２タンク１２１、１３１の末端エッジには矢印で表示された冷媒の流動方向と逆になる方向に第１バー１６１が突出し、熱交換器上部の上部タンクをなす第３及び第４タンク１４１、１５１の末端エッジには冷媒の流動方向と一致する方向に第２バー１６２が突出する。これは熱交換コア部１９０にて冷媒を均一に分布するために設けられたものであって、前記第１バー１６１は冷媒が第１及び第２タンク群１２０、１３０からその流動方向通り進むことに対する抵抗の役割をし、前記第２バー１６２は冷媒が第３及び第４タンク群１４０、１５０からその流動方向通り進むことを助ける役割をする。タンクの一側に突出した第１及び第２バー１６１、１６２は隣接したタンクの他側に形成された開口に挿入されてブレージング接合される。
【００３９】
　すなわち、前記第１バー１６１は図４に示したように、下部タンクをなす第１タンク１２１及び第２タンク１３１から矢印で表示された冷媒の流動方向と逆になる方向に突出する。この時、このような第１バー１６１は図４に示したように、第１タンク１２１及び第２タンク１３１の内側空間まで突出形成されることが望ましく、少なくとも冷媒の流動方向と平行に形成されることが望ましい。
　下部に配置された第１タンク群１２０及び第２タンク群１３０では、冷媒は重力の影響よりは慣性力の影響をさらに受けてその進行方向に直進しようとする性向を有するが、前記第１バー１６１によりこのような冷媒の直進性は抵抗を受け、結局冷媒は第１タンク群１２０及び第２タンク群１３０に連通された第１チューブ１１６及び第２チューブ１１７に流れ込んで単一熱交換コア部内で、より均一に分布される。したがって、本発明において、前記第１バー１６１は冷媒がその流動方向通り進むことに対して抵抗の役割を行えるものであればいかなる構造に形成してもよい。すなわち、図示されていないが、前記第１バーを冷媒の流動方向に対して所定角度傾くように延ばすこともあり、その突出長さを前記第１タンク及び第２タンクの内側空間部の所定領域にまで至るように形成することもある。但し、前記第１バーはあまり長く形成すれば、むしろ冷媒が第１チューブ及び第２チューブに流入するのを妨害するので、適正な長さに形成することが望ましい。
【００４０】
　一方、上部タンクに形成された第２バー１６２は図５に示したように、上部タンクをなす第３タンク１４１及び第４タンク１５１から矢印で表示された冷媒の流動方向に一致する方向に突出する。この時、このような第２バー１６２は前述した第１バーの場合と同じく、第３タンク１４１及び第４タンク１５１の内側空間まで突出するように形成することが望ましく、少なくとも冷媒の流動方向と平行に形成することが望ましい。
【００４１】
　上部に配置された第３タンク群１４０及び第４タンク群１５０では、冷媒は慣性力の影響よりは重力の影響をさらに受けてその進行方向に直進するよりは図３の重力方向に落ちようとする性質を有するが、前記第２バー１６２によりこのように冷媒が落ちようとする性質は抵抗を受け、結局冷媒は冷媒の流動方向に対し第３タンク群１４０及び第４タンク群１５０の終端部まで十分に流れて単一熱交換コア部内で、より均一に分布される。したがって、本発明において、前記第２バー１６２は冷媒がその流動方向通り進むことを助けられるものであればいかなる構造に形成してもよい。すなわち、図示されていないが、前記第２バーは冷媒の流動方向に対して所定角度に傾くように延ばすこともあり、その突出長さを前記第３タンク及び第４タンクの内側空間部の所定領域にまで至るように形成することもある。但し、前記第２バーも前記の第１バーと同様にあまり長く形成すればむしろ冷媒が第１チューブ及び第２チューブに流入するのを妨害するので、適正な長さに形成することが望ましい。
【００４２】
　図３ないし５を参照して、冷媒のフローを中心として本発明の積層型熱交換器の作用を説明すれば、膨脹バルブ（図示せず）から吐出された冷媒が熱交換器の流入導管（図３の１０１）を通じて第１タンク群１２０に流入する。流入する冷媒には前述したように重力よりは慣性力が大きく作用する。しかし、第１タンク群１２０での冷媒はそのフロー方向と逆になる方向に突出した第１バー１６１により前記慣性力の影響は減少し、したがって冷媒が第１タンク群１２０及びこれに連通された第１チューブ１１６内で均一に分散される。
【００４３】
　第１タンク群１２０中央部の遮断壁１６５により冷媒は第１チューブ１１６を通過して第３タンク群１４０内に流れ込む。第３タンク群１４０内で冷媒には慣性力より重力が大きく作用する。しかし、第３タンク群１４０での冷媒はそのフロー方向と一致する方向に突出した第２バー１６２により前記重力の影響が減少し、したがって前記冷媒は熱交換器の下部に直ちに下降せずに第３タンク群１４０内で均一に分散される。
【００４４】
　冷媒は流入及び流出導管１０１、１０２の対向する最外郭の第１及び第２タンク１２１、１３１を連通させる連通手段１８０であるマニホールドを通じて第２タンク群１３０に流れ込む。その際の冷媒も第１タンク群１２０内での冷媒と同様に、そのフロー方向と逆になる方向に突出した第１バー１６１により第２タンク群１３０内で均一に分散される。
【００４５】
　第２タンク群１３０中央部の遮断壁１６５により意図的にフローが折曲されて第４タンク群１５０に流れ込んだ冷媒もまた第３タンク群１４０内での冷媒のフローと同様に、その流れ方向と一致する方向に突出した第２バー１６２により第４タンク群１５０内で均一に分散される。
【００４６】
　前記のように熱交換コア部１９０の第１及び第２チューブ１１６、１１７を蛇行した冷媒は流出導管１０２を通じて圧縮器に向かう。結局冷媒は熱交換コア部１９０内で一部に偏向せずに均一に分散されて流れ、熱交換コア部１９０を通過する外部空気が均一に冷却される。
【００４７】
　本発明は図示した実施例を参考として説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当業者であればこれより容易に、多様な変形が可能であろう。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
　本発明の実施例としてはチューブの熱交換を促進するためにディンプルを多数形成したが、このようなディンプルの代りに別途のインナーフィンを挿入して形成した構成も可能であるといえる。一方、マニホールドがチューブまたは最外郭サポートと一体型に製作されることもある。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来の車両用エアコン蒸発器として使われる積層型熱交換器の一例を示した斜視図である。
【図２】図１の積層型熱交換器にて熱交換媒体のフローを示した斜視図である。
【図３】本発明による車両用エアコン蒸発器として使われる積層型熱交換器の一実施例を示した斜視図である。
【図４】図３の積層型熱交換器にて下端のタンク群を切り欠いて示した断面図である。
【図５】図３の積層型熱交換器にて上端のタンク群を切り欠いて示した断面図である。
【図６】図３の積層型熱交換器にてマニホールドを抜粋して示した分解斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
　　１００　　積層型熱交換器
　　１０１　　流入導管
　　１０２　　流出導管
　　１１０　　単位フレーム
　　１１６、１１７　　第１及び第２チューブ
　　１１９　　ディンプル
　　１２０、１３０、１４０、１５０　　第１ないし第４タンク群
　　１２１、１３１、１４１、１５１　　第１ないし第４タンク
　　１６１、１６２　　第１及び第２バー
　　１６５　　遮断壁
　　１７０　　放熱フィン
　　１８０　　連通手段
　　１９０　　熱交換コア部
【図１】
2004037073.tif 000003
【図２】
2004037073.tif 000004
【図３】
2004037073.tif 000005
【図４】
2004037073.tif 000006
【図５】
2004037073.tif 000007
【図６】
2004037073.tif 000008