(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器において使用するためのサイドプレートであって、
前記熱交換器は、
幅寸法を有し、
第１列および第２列の平行に配置されるチューブであって、前記幅寸法の方向にそれぞれ延在するチューブと、
前記第１列および前記第２列の前記チューブの端部をそれぞれ受け入れるために、前記幅寸法の１つの共通端部に配置された第１および第２のヘッダと
を備え、
前記サイドプレートは、
前記第１のヘッダに接合されるとともに該第１のヘッダから延在する第１の本体部であって、第１の外周部を形成する第１の本体部と、
前記第２のヘッダに接合されるとともに該第２のヘッダから延在する第２の本体部であって、第２の外周部を形成する第２の本体部と
を備え、
前記第２の外周部は、前記第１の本体部および前記第２の本体部の各々の一方が前記幅寸法の方向において他方に対して移動することができるように、第１および第２の細長いスロットを介して前記第１の外周部から離間され、
前記第１の細長いスロットは、
前記幅寸法に直交する方向における前記サイドプレートの略中央位置のところで前記サイドプレートを貫通し、
前記幅寸法と整合されるように方向付けられ、
前記共通端部側から第１の終端位置まで前記幅寸法方向に延在し、
前記第２の細長いスロットは、
前記サイドプレートを貫通し、
前記幅寸法に対して所定角度をなすように方向付けられ、
およそ前記第１の終端位置から第２の終端位置まで延在し、
前記第２の終端位置は、前記幅寸法に直交する前記方向において前記サイドプレートの端部と一致し、前記第１の終端位置よりも前記共通端部から離れて配置される
サイドプレート。
【請求項２】
請求項１に記載のサイドプレートであって、
およそ前記第１の終端位置のところに、１つ以上の点接続部が設けられ、
前記１つ以上の点接続部の各々は、前記第１の本体部および前記第２の本体部のうちの一方が他方に対して前記幅寸法の方向に移動するときに、せん断される
サイドプレート。
【請求項３】
請求項１に記載のサイドプレートであって、
前記第１の本体部および前記第２の本体部のうちの少なくとも一方は、平坦なベースと、該平坦なベースに接合されるベントフランジと、を備える
サイドプレート。
【請求項４】
請求項１に記載のサイドプレートであって、
さらに、前記第１のヘッダおよび前記第２のヘッダから離れて配置される第３の本体部であって、第３の外周部を形成する第３の本体部を備え、
前記第３の外周部は、前記第１の本体部および前記第２の本体部の各々が、前記第３の本体部に対して前記幅寸法の方向に移動することができるように、前記第１の外周部および前記第２の外周部から離間される
サイドプレート。
【請求項５】
請求項４に記載のサイドプレートであって、
前記第３の本体部と、前記第１の本体部および前記第２の本体部のうちの少なくとも一方と、の間に、１つ以上の点接続部が設けられ、
前記１つ以上の点接続部の各々は、前記第１の本体部および前記第２の本体部のうちの前記少なくとも一方が前記第３の本体部に対して前記幅寸法の方向に移動するときに、せん断される
サイドプレート。
【請求項６】
請求項４に記載のサイドプレートであって、
前記第３の本体部は、前記第１のヘッダおよび前記第２のヘッダから前記幅寸法の１／１０以上の距離だけ離れて配置される
サイドプレート。
【請求項７】
請求項４に記載のサイドプレートであって、
前記第１の本体部は、前記第１列のチューブを直接的に覆って配置され、
前記第２の本体部は、前記第２列のチューブを直接的に覆って配置される
サイドプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［0001］本発明は、熱交換器および熱交換器で使用されるサイドプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
［0002］蒸気圧縮システムは、通常、とりわけ、冷却および／または空調および／または暖房に使用される。典型的な蒸気圧縮システムでは、冷媒（場合によっては、作動流体とも称される）が、温度および／または湿度が制御された環境、ならびに、制御されていない周辺環境と熱エネルギーを出し入れするために、連続的な熱力学サイクルを介して循環される。そのような蒸気圧縮システムは、その実施形態において変わり得るが、ほとんどの場合、蒸発器として動作する少なくとも１つの熱交換器と、凝縮器として動作する少なくとも１つの他の熱交換器と、を備えている。
【０００３】
［0003］いくつかのそのようなシステムで使用される１つの特に有益なタイプの熱交換器は、平行流（ＰＦ）式の熱交換器である。そのような熱交換器は、熱伝達領域を通って入口マニホールドから出口マニホールドまで冷媒を導くために、多数の平行に配置されたチャネル（特に、マイクロチャナル）を有していることによって特徴付けられ得る。
【０００４】
［0004］１つには蒸気圧縮システムの性能を向上させるために、多数のチューブ列を有する平行流熱交換器が、凝縮器および蒸発器の両方の用途のために提案されている。そのような熱交換器アーキテクチャによって、各列内に様々な熱勾配が生じることがあり、また、従来の単一列の熱交換器において見られるのと実質的に異なる熱応力のおそれにつながる場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
［0005］本発明の一実施形態によれば、熱交換器において使用するために、サイドプレートが提供される。熱交換器は、幅寸法を有しており、第１および第２の列の平行に配置されたチューブを備えている。チューブの各々は、幅寸法の方向に延在している。第１および第２の列においてチューブの端部をそれぞれ受け入れるために、幅寸法の１つの共通端のところに第１および第２のヘッダが配置される。サイドプレートは、第１のヘッダに連結されるとともに第１のヘッダから延在する第１の本体部を備えている。第１の本体部は、第１の外周部を形成する。また、サイドプレートは、第２のヘッダに連結されるとともに第２のヘッダから延在する第２の本体部を備えている。第２の本体部は、第２の外周部を形成する。第２の外周部は、第１および第２の本体部の各々の一方が幅寸法の方向において他方に対して移動することができるように、第１の外周部から離間されている。
【０００６】
［0006］いくつかの実施形態では、第１の本体部と第２の本体部との間に、１つ以上の点接続が提供される。点接続の各々は、第１および第２の本体部のうちの一方が幅寸法の方向において他方に対して移動する場合に、裂けて壊れる。いくつかの実施形態では、サイドプレートの第１および第２の本体部のうちの少なくとも一方は、平坦なベースと、平坦なベースに接合されるベントフランジと、を備えている。
【０００７】
［0007］いくつかの実施形態では、サイドプレートは、第１および第２のヘッダから離間して配置された第３の本体部を備えている。第３の本体部は、第３の外周部を形成する。第３の外周部は、第１および第２の本体部の各々が、幅寸法の方向において第３の本体部に対して移動することができるように、第１および第２の外周部から離間されている。いくつかのそのような実施形態では、第３の本体部は、幅寸法の１０分の１以上の距離だけ、第１および第２のヘッダから離間して配置される。いくつかの実施形態では、第１の本体部は、第１の列のチューブを直接的に覆って配置され、第２の本体部は、第２の列のチューブを直接的に覆って配置される。
【０００８】
［0008］本発明の他の実施形態によれば、熱交換器において使用するためのサイドプレートは、実質的に平坦なベース部を備えている、ベース部は、対向する第１および第２の短手側の間の長手寸法と、対向する第１および第２の長手側の間の短手寸法と、を有している。１つ以上の第１の細長いスロットが、実質的に平坦なベース部を通って、短手寸法における略中央位置のところで延在しており、長手寸法と整合するように方向付けられている。スロットは、長手寸法方向において、第１の短手側から第１の終端位置まで延在している。第１の終端位置は、第１の短手側から離れる長手寸法の比率で位置決めされる。１つ以上の第２の細長いスロットが、実質的に平坦なベース部を通って延在し、長手寸法に対して所定角度をなすように全体的に方向付けられている。第２の細長いスロットは、およそ、第１の終端位置から第２の終端位置まで延在している。第２の終端位置は、第１の長手側と一致しており、第１の終端位置よりも第１の短手側から離れて配置されている。
【０００９】
［0009］いくつかの実施形態では、第１の破壊点が、およそ第１の終端位置のところに配置され、第２の細長いスロットを第１の細長いスロットから分離する。いくつかの実施形態では、サイドプレートは、第１の長手側のところで実質的に平坦なベース部に接合されるベントフランジと、およそ第２の終端位置のところでベントフランジを通って延在する１つ以上の第３の細長いスロットと、を備えている。
【００１０】
［0010］いくつかの実施形態では、サイドプレートは、１つ以上の第３の細長いスロットを備えている。この第３の細長いスロットは、実質的に平坦なベース部を通って延在するととともに、長手寸法に対して所定角度をなすように全体的に方向付けられている。第３の細長いスロットは、およそ第１の終端位置から第３の終端位置まで延在している。第３の終端位置は、第２の長手側と一致しており、第１の終端位置よりも第１の短手側から離れて配置されている。
【００１１】
［0011］本発明の他の実施形態によれば、熱交換器は、熱交換器の一端のところで互いに隣接して配置された第１および第２のチューブ状ヘッダと、第１のチューブ状ヘッダに接合され、第１のチューブ状ヘッダから熱交換器のコア幅方向に延在する第１のチューブと、第２のチューブ状ヘッダに接合され、第２のチューブ状ヘッダからコア幅方向に延在する第２のチューブと、を備えている。第１のチューブは、第１の列のチューブのうちの１つであり、第２のチューブは、第２の列のチューブのうちの１つである。第２のチューブの平坦な外面は、第１のチューブの平坦な外面と同一平面となるように配置される。熱交換器は、さらに、波形フィンを備えている。波形フィンは、頂部と谷部とが交互配置されることによって接合される複数の側部を有している。谷部は、第１および第２のチューブの平坦な外面に接合される。サイドプレートは、波形フィンの頂部に接合される平坦なベース部を有している。第１のスロットは、平坦なベース部を通って延在し、第１および第２のチューブの間に配置されている。第２のスロットは、平坦なベース部を通って延在し、第１のチューブの上に配置される。
【００１２】
［0012］いくつかの実施形態では、サイドプレートは、第３のスロットを備えている。第３のスロットは、平坦なベース部を通って延在し、第２のチューブの上に配置される。いくつかの実施形態では、第２のスロットは、破壊点によって、第１のスロットから分離されている。いくつかの実施形態では、第１のチューブは、第２のチューブに流体的に接続されて、第１のヘッダから第２のヘッダに至る流体流路を少なくとも部分的に形成する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】［0013］本発明の一実施形態による熱交換器の斜視図である。
【図２】［0014］図１の熱交換器の一部分の詳細を示す部分斜視図である。
【図３】［0015］図２と同様の図であるが、明確化のためのいくつかの構成要素が取り除かれている。
【図４】［0016］本発明の一実施形態によるサイドプレートの平面図である。
【図５】［0017］本発明の他の実施形態によるサイドプレートの平面図である。
【図６】［0018］図１の熱交換器を備える蒸気圧縮システムの概略図である。
【図７】［0019］図６のシステムの熱力学サイクルを示す、温度とエントロピーとのプロット図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［0020］本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は次の説明に記載されるか添付図面に図示された構造の詳細および構成要素の配置への用途に限定されるものではないことが理解されるべきである。本発明は、他の実施形態であることができ、様々な態様で実践または実施され得る。また、本明細書で使用される用語および専門用語は、説明のためであり、限定するものとして見なされるべきではないことが理解されるべきである。「備えている」（including）、「備えている」（comprising）、「有している」（having）およびその変形の本明細書での使用は、その後に列挙される事項およびその均等物、ならびに、追加的な事項を包含することを意味している。特に特定または限定されない限り、「取り付けられた」、「接続された」、「支持された」、「連結された」といった用語およびその変形は、広い意味で使用され、直接的および非直接的な取り付け、接続、支持、連結を包含する。さらに、「接続された」、「連結された」との用語は、物理的または機械的な接続または連結に制限されない。
【００１５】
［0021］本発明を、冷媒熱交換器（例えば、蒸発器、凝縮器、または、可逆的システムにおいて蒸発器および凝縮器の両方として動作可能な熱交換器など）として以下に説明する。ただし、本発明は、他のタイプの熱交換器にも同様に適用することができ、限定はされないが、そのような熱交換器には、ラジエータ、給気冷却器、油冷却器などが含まれることが理解されるべきである。
【００１６】
［0022］図１〜３を参照すると、熱交換器１は、平行流マイクロチャネル構造を有している。そのような構造によって、冷媒と空気の流れとの間での効率的な熱伝達が提供される。冷媒は、フラットチューブ３の内部を通って延在するいわゆるマイクロチャネルを通って移動し、一方、空気の流れは、フラットチューブ３同士の間に配置されるとともにフラットチューブ３に接合された渦巻き型のフィン４の表面を越えて通過する。その結果、空気の流れは、チューブ３を越えて、チューブ３を通る冷媒の流れに略垂直な方向に移動する。フィン４とフラットチューブ３との交互配置によって、熱交換器１のコア２が形成される。
【００１７】
［0023］渦巻き型のフィン４は、全体的に蛇行構成を有しており、交互配置された頂部および谷部によって接合された側部によって形成されている。側部は、大きな表面積を提供し、フィン表面にわたって通過する空気流との間での対流式熱伝達を容易にする。フィン４の頂部は、渦巻き型のフィン４の一方側においてチューブ３の平坦面に接合される。一方、谷部は、フィン４の他方側においてチューブ３の平坦面に接合される。添付図面の渦巻き型のフィン４は、熱伝達向上構造（例えば、突起、スリット、ルーバーなど）を有していないプレーンフィンであるものとして示されているが、そのような既知の向上構造はフィン４の側部に設けられてもよいことが当業者には理解されるべきである。
【００１８】
［0024］コア２に加えて、熱交換器１は、さらに、チューブ状の入口ヘッダ５と、チューブの出口ヘッダ６と、を備えている。ヘッダ５，６は、熱交換器の共通端のところで並んで配置されている。チューブ状のヘッダ５，６には、一連のチューブスロット１０が設けられている。チューブスロット１０は、ヘッダ５，６の各々の外壁を貫通して、コア２に向けられている。チューブスロット１０の数は、チューブ３の数に比例しており、その結果、チューブ３の各々の端部は、チューブ状のヘッダ５，６の内部からチューブ３内に設けられたマイクロチャネルに至る流体流路を提供するために、チューブスロット１０のうちの１つに受け入れられ得る。図２に示されるように、チューブ状のヘッダ５，６の開放端は、キャップ９によって閉鎖され得るか、あるいは、ポート８（これについては詳細に後述する）のような端部ポート接続部によって、閉鎖され得る。
【００１９】
［0025］図１に示されるように、熱交換器１は、さらに、ある程度平坦な戻りヘッダ１１を備えている。戻りヘッダ１１は、熱交換器１のヘッダ５，６と反対側に配置されている。ある程度平坦な戻りヘッダ１１は、米国特許出願公開第２０１１／０２４０２７１号として公開された係属中の米国特許出願第１３／０７６，６０７号に、より詳細に説明されているが、一般的に、戻りヘッダ１１は、フラットチューブ３の端部を受け入れるためのチューブスロットを備えており、入口ヘッダ５に接合されるそれらのフラットチューブ３のマイクロチャネルと、出口ヘッダ６に接合されるそれらのフラットチューブ３のマイクロチャネルと、の間の流体連通を提供する。このようにして、冷媒用の流体的に平行な複数の流路が、入口ヘッダ５と出口ヘッダ６との間に設けられる。しかしながら、本発明の他の実施形態では、ある程度平坦なヘッダ１１を使用することなく、（例えば、チューブ３の端部を受け入れるために熱交換器１の端部にある他の対のチューブ状のヘッダを利用して）、類似の複数の流路が提供されてもよいことに留意されたい。いずれにしても、コア２の一端にあるヘッダ５，６と、コア２の他端にある戻りヘッダ１１と、の間のフラットチューブ３の露出長さは、コア２を通る空気のための流れ領域境界を提供する際に、熱交換器１の幅寸法を形成する。
【００２０】
［0026］図１〜３に示される熱交換器１は、第１列３８（端部が入口ヘッダ５に受け入れられるチューブ３からなる）と第２列３９（端部が出口ヘッダ６に受け入れられるチューブ３からなる）とになるフラットチューブ３の配置によって、２列式熱交換器として説明され得る。図３に示されるように、単一の渦巻き型のフィン４は、列３８，３９の両方の整合されたチューブ３にわたって延在していてもよい。あるいは、分離したフィン４が各列用に使用されてもよい。
【００２１】
［0027］熱交換器１を冷媒システム内に相互接続することを可能にするために、熱交換器１には、さらに、入口ポート７および出口ポート８が設けられている。入口ポート７は、出口ヘッダ６に接続され、冷媒システムを通って循環する冷媒が熱交換器１に入ることを可能にしている。一方、出口ポート８は、出口ヘッダ６に接続され、冷媒がコア２を通って循環した後に熱交換器１を出ることを可能にしている。熱交換器１が組み入れられた特に好ましい冷媒システムが図６に示されており、これについて、図６および図７を特に参照して、より詳細に説明する。
【００２２】
［0028］図６は、熱交換器１を備える冷媒システム３１を概略的に示している。図示された構成では、熱交換器１は、システム３１を通って移動する冷媒３７の流れから熱を除去するために、凝縮器として機能する。コンプレッサ３２は、低圧（冷媒流路に沿った位置Ｃに対応する）の過熱冷媒を受け取り、当該冷媒を高圧（位置Ｄに対応する）まで圧縮する。加圧された冷媒は、入口ポート７を介して熱交換器１の入口ヘッダ５内に受け入れられ、チューブの第１列３８、戻りヘッダ１１、および、チューブの第２列３９を順次通過した後、出口ヘッダ６内に受け入れられる。
【００２３】
［0029］冷媒３７がチューブを通って移動する際、空気駆動装置３６によってチューブのまわりに方向付けされた空気によって、熱が冷媒から除去される。この空気流は、空気駆動装置３６から延在する矢印によって表されており、図６に示されるように、熱交換器１は、空気駆動装置３６よりも上流に配置されている。その結果、空気は、まず、列３９のチューブの周りに引っ張られ、次いで、列３８のチューブの周りに引っ張られ、したがって、冷媒と空気との直交向流（カウンタークロス）式熱交換が生じる。システム３１のいくつかの代替構成では、空気がまず列３８のチューブの周りを通過し、次いで、列３９のチューブの周りを通過するように、熱交換器１を通る空気流の方向は逆であってもよいことが認識されるべきである。そのような直交並流（コンカレントクロス）式熱交換は、図示される直交向流式の構成よりも効率が低くなるが、他のシステムの利点を生じさせることもある。また、空気駆動装置３６は、代替的に、空気が、熱交換器１を通って引っ張られるのではなく、空気駆動装置３６によって熱交換器１を通って押されるように、熱交換器１よりも上流に配置されてもよいことに留意されたい。
【００２４】
［0030］チューブの第１列３８内の（典型的には、入口ヘッダ５に近接した）所定位置（特に、位置Ｅ）では、冷媒は、その飽和温度に到達する。そこから、冷媒は、液相への凝縮によって潜熱を放出するので、本質的に一定の温度を維持する。冷媒３７は、上昇した圧力（位置Ａに対応している）で僅かに予備冷却された液体冷媒として、出口ポート８を介して出口ヘッダ６から出る。次いで、冷媒は、膨張弁３３を介して膨張されて低圧になり、それによって、一瞬にして２相（液体および蒸気）状態になる（位置Ｂに対応している）。冷媒は、その後、蒸発器３４を通って送られる。熱は、蒸発器３４を通過するときに冷媒に伝達され、その結果、冷媒は、位置Ｃの過熱冷媒として、蒸発器３４を出る。蒸発器内における熱のこの伝達は、空気駆動装置３５によって提供されるとともに蒸発器３４を通過する空気の流れを冷却および／または除湿するのに使用することができ、それによって、システム３１が気候快適性、冷却または他の類似の目的のために有益になる。あるいは、蒸発器内における熱の伝達は、他の目的、例えば、冷水供給を作り出すために使用されてもよい。
【００２５】
［0031］いくつかの実施形態では、冷媒システム３１は、可逆式ヒートポンプシステムとして修正され得る。そのようなシステムでは、上述のモード、または、逆のモードのいずれかでシステムを選択的に動作させることができるようにするために、１つ以上のバルブが冷媒の流路に沿って配置される。逆のモードでは、熱交換器３４は、凝縮器として機能し、熱交換器１は、蒸発器として機能する。そのような逆のモードでは、熱交換器の各々を通る冷媒の流れは、図６に示される流れと逆になり、その結果、２相低圧冷媒がポート８を通って熱交換器１に入り、ポート７を通って熱交換器１を出る。
【００２６】
［0032］図７に戻ると、冷媒についての温度とエントロピーとの曲線上に位置Ａ〜Ｅがプロットされて示されており、図６に示すようなシステム３１を循環する冷媒の熱力学的サイクルを表すために、これらの位置間は、破線で表されている。冷媒は、反時計回り方向に示される図示される熱力学的サイクルに沿って移動する。続いて、サイクルの位置Ｄ，Ｅ，Ａは、すべて、「圧力２」とラベル付けされた等圧線上にあり、「圧力２」は、コンプレッサ３２を出た後の冷媒の上昇した圧力に対応している。位置Ｂ，Ｃは、いずれも、「圧力１」とラベル付けされた等圧線上にあり、「圧力１」は、膨張弁３３よりも下流の冷媒の低圧に対応している。プロットから分かるように、熱交換器１の過熱部分における冷媒の温度（これは、位置Ｄから位置Ｅまでの変化に対応している）は、急激に低下している。これと比較すると、熱交換器１を通る冷媒の流路の残りの部分は、ほぼ一定の温度に維持される。このことは、熱交換器１の何らかの耐久性の問題につながり得る。
【００２７】
［0033］図１および図２に戻ると、熱交換器１が、さらに、コア２の両端に配置されたサイドプレート１２を備えていることが分かる。そのようなサイドプレート１２は、熱交換器１のためのいくつかの利益を提供することが知られている。熱交換器１の構築中において、チューブ３の両端部を、ヘッダに設けられたチューブスロット１０と適正に整合させるために、コア２を圧縮する必要がある場合が多い。次いで、熱交換器１の様々な部分がろう付け作業で一緒に接合される状態で、圧縮が維持される。そのような圧縮は、フィン４とチューブ３とを適正に接着させるために必要となる。サイドプレート１２を備えていることによって、サイドプレート１２の各々が平坦なベース部１３を提供する場合に、コア２に圧縮負荷を適用し維持するための便利な方法が提供される。このベース部１３は、渦巻き型のフィン４のうちの最外部の１つの頂部または谷部に当接して支持され、当該頂部または谷部に接着される。
【００２８】
［0034］一般的に、サイドプレート１２は、コア幅寸法の方向に延在する２つの離間した長手側１５ａ，１５ｂと、サイドプレート１２のヘッダ端のところの２つの離間した短手側１６ａ，１６ｂと、を有する矩形形状を有している。サイドプレート１２には、ベントフランジ１４が追加的に設けられてもよい。ベントフランジ１４は、平坦なベース１３から長手側１５の一方または両方に沿って延在する。ベントフランジ１４は、サイドプレート１２の構造的な剛性を向上させることができ、また、オプション的に、熱交換器１の設置のための取付穴２９を提供することができる。例示的な実施形態は、長手側１５ａに沿った１つのみのベントフランジを図示しているが、同様のベントフランジが反対側の長手側１５ｂに沿っても設けられてもよい。いずれにせよ、ベントフランジは、オプション的な特徴であり、本発明の全ての実施形態において存在する必要はない。
【００２９】
［0035］また、サイドプレート１２は、縁部３０を備えている。縁部３０は、短手側１６ａに沿って配置され、サイドプレート１２をヘッダ５，６に構造的に接合する。チューブ状ヘッダを有益に強化して、それらが、その中に収容された加圧冷媒によって加えられる圧力に耐えられるようにするために、そのような構造的な接続が知られている。ヘッダ５，６と縁部３０との間の接続は、溶接および／またはろう付けによって提供されてもよい。同様の接続が反対側の短手１６ｂのところに設けられてもよいが、これらは、ある程度平坦な戻りヘッダ１１が採用される場合には、一般的に必要ではない。
【００３０】
［0036］熱交換器１の構成要素は、ろう付け作業によって接合されて、一体的なアセンブリにされてもよい。好ましくは、これらの構成要素の全ては、同様の金属合金（例えば、アルミニウム合金）、および、構成要素同士の間の接合部のところに提供される合金よりも低融点のろうから形成されてもよい。組み立てられた構成要素は、ろう付け炉内に高温で配置され、その結果、ろうが液体になり、接合面を濡らす。温度が十分に低下すると、ろうは、再固形化し、様々な構成要素を永久的に接合する。
【００３１】
［0037］同様の構造を有しているものの、離間したチューブ状ヘッダ間に単一列のフラットチューブのみを有する熱交換器（特に、凝縮器）は、動作中のチューブとサイドプレートとの間の熱膨張の違いによって生じるダメージを受けやすいことが知られている。凝縮器のチューブを通過する冷媒は、必然的に、冷却空気流に対して高い温度になる。対照的に、サイドプレートは、冷却空気の温度と略等しい温度になる。その結果、チューブは、通常、サイドプレートと比べて、大きな熱膨張を受ける。しかしながら、チューブおよびサイドプレートは、両側のヘッダに接合されていることによって拘束されている。したがって、この熱膨張の違いは、ヘッダのところに応力を生じさせ、熱交換器の時期尚早な不具合につながり得る。この既知の問題は、これまで、熱交換器を構築した後にサイドプレートを通って切断または縫うことによって、あるいは、とりわけSilerに付与された米国特許第６，４１２，５４７号およびRousseauらに付与された米国特許第７，６２１，３１７号に記載されているように、破壊構造をサイドプレートに備えることによって、緩和されてきた。そのような解決策は、上述した内圧に対してチューブ状ヘッダを有益に強化しつつ、熱応力の問題を回避している。
【００３２】
［0038］熱交換器が冷媒凝縮器として動作する場合には、これらの既知の解決策は多数列の熱交換器１に使用するのには不十分になり得ることを、本願発明者は見出した。図７のプロットによって示されるように、入口ヘッダ５の近傍にある第１列３８のチューブ（位置Ｄと位置Ｅとの間の冷媒流路の部分に対応している）の温度は、熱交換器１の端部のところの第２列３９のチューブの温度よりも実質的に高くなり得る。このため、サイドプレート１２が短手側１６ａ，１６ｂの間で切り離されたとしても、ヘッダ５，６に隣接するチューブ３の一部と重複するサイドプレート１２の一部分は、各列３８，３９のチューブ３が、それらの異なる所望の長さに熱膨張して、ヘッダのところに応力を生じさせることを防止することができる。
【００３３】
［0039］この問題に対する解決策として、本願発明者は、サイドプレートの既知の利益を維持しつつチューブ列３８，３９が必要に応じて膨張できるようにするために、いくつかの特徴をサイドプレート１２に加え得ることを見出した。これらの特徴について、図４および図５に示される実施形態を特に参照して説明する。
【００３４】
［0040］図４Ａ，４Ｂのサイドプレート１２は、第１の本体部４０と第２の本体部４１とに分割される。本体部４０は、図４Ｂに濃い線で示される外周部２６を形成する。同様に、本体部４１は、図４Ｃに濃い線で示される外周部２７を形成する。スロット１７，１８が、サイドプレート１２の実質的に平坦なベース部１３を通って延在しており、本体部４０，４１間に間隔を提供している。その結果、これらの本体部は、互いに対して、熱交換器１の幅寸法の方向に（すなわち、長手側１５に平行に）移動することができる。本体部４０は、縁部３０を介して入口ヘッダ５に接合されており、その結果、入口ヘッダ５は、内圧に対して補強されている。同様に、本体部４１は、同じ目的のために、他の縁部３０によって出口ヘッダ６に接合されている。
【００３５】
［0041］スロット１７は、幅寸法の方向に細長い形状を有しており、コア２の列３８，３９の間の略中央に配置されており、短手側１６ａから、当該短手側から離れる方向に所定距離だけ離間された終端位置４３まで延在している。終端位置４３は、好ましくは、熱交換器１の予期される動作中において位置Ｅにおよそ一致するように選択される。そのような所望の配置は、熱交換器の全幅寸法のパーセントとして推定できる場合が多い。例えば、いくつかの好ましい実施形態では、終端位置は、幅寸法の約１／１０に相当する距離だけ、短手側１６ａから離れている。
【００３６】
［0042］図４の実施形態は、２つのスロット１８を示している。スロット１８は、熱交換器１の第１列３８のチューブの上に配置されるように、終端位置４３から、長手縁部１５ａに沿って配置された第２の終端位置４４まで延在している。終端位置４４は、終端位置４３よりもさらに短手縁部１６ａから離間されており、それによって、スロット１８は、幅寸法方向に対して所定角度をなして延在している。所定角度（図示する実施形態では、約４５度）で延在することによって、スロット１８は、フィン４の多数の渦巻きと交差し、フラットチューブ３のイナーシャ軸線の弱モーメントと整合されることがさらに防止され得る。各スロット１８の幅は、チューブ列間の熱膨張の予期される違いがスロット１８によって形成される外周部２７同士の間の隙間に完全には近づかないように、十分な空間を提供するように選択されてもよい。
【００３７】
［0043］熱交換器の製造中に単一部品としてサイドプレート１２を取扱い、組み立てることを可能にするために、本体部４０，４１間に点接続部が設けられる。第１の点接続部２１は、終端位置４３のところに設けられ、スロット１７をスロット１８から分離している。点接続部２１は、好ましくは、幅寸法方向における相対移動が本体部４０，４１間に生じたときに、せん断されるように構成される。それによって、点接続部２１は、熱交換器の動作が複数列のチューブ間における十分な大きさの熱膨張の違いを誘発し、点接続部２１を破壊するまで、無傷の状態に維持され得る。図４の実施形態には、単一の連続的なスロット１７のみが示されているが、いくつかの代替実施形態では、多数のスロット１７が形成され、隣接するスロット１７同士が１つのそのような点接続部によって分離されるように、点接続部２１に類似の追加的な点接続部が設けられてもよい。
【００３８】
［0044］同様にして、隣接するスロット１８同士の間で外周部２６を外周部２７に接続するために、１つ以上の点接続部２３（１つのみが図示されている）が設けられてもよい。点接続部２３は、取扱中および組立中においてサイドプレート１２に構造的一体性を付与することができるが、幅寸法方向における本体部４０，４１の相対移動を可能にするためにせん断される。
【００３９】
［0045］サイドプレート１２の他の実施形態が図５に示されている。この実施形態は、図１および図２の熱交換器１に示されるサイドプレート１２の実施形態である。図４の実施形態における要素と同一または類似の、図５の実施形態における要素は、同様の符号によって識別される。この実施形態では、サイドプレート１２は、第１の本体部４０と第２の本体部４１と第３の本体部４２とに分割される。図４の実施形態の場合と同様に、本体部４０は、外周部２６を形成し、入口ヘッダに取り付け可能とするために縁部３０を備えている。同様に、本体部４１は、外周部２７を形成し、出口ヘッダに取り付け可能とするために他の縁部３０を備えている。第３の本体部４２は、外周部２８を形成し、終端位置４３と、反対側の短手側１６ｂと、の間を延在している。この実施形態では、本体部４０と本体部４２との間での幅寸法方向における相対移動を可能にするために、スロット１８は、外周部２６を外周部２８から分離する。点接続部２１は、同様に、終端位置４３のところに設けられており、同様に、スロット１７をスロット１８から分離しており、本体部４０，４２間でそのような移動が生じた場合にせん断されるように構成されてもよい。
【００４０】
［0046］スロット１８に類似するスロット１９が、サイドプレート１２の実質的に平坦なベース部１３を通って延在し、本体部４１を本体部４２から分離している。点接続部２１に類似する点接続部２２が、終端位置４３のところに設けられており、スロット１７をスロット１９から分離している。スロット１９は、熱交換器１における第２列３９のチューブの上に配置されるように、終端位置４３から、長手縁部１５ｂに沿って配置された第３の終端位置４５まで延在している。終端位置４５は、終端位置４３よりも短手縁部１６ａから離間されており、その結果、スロット１８は、幅寸法方向に対して所定角度をなして延在している。いくつかの実施形態では、終端位置４４，４５は、短手縁部１６ａから等距離離間されている。ただし、これは、全ての実施形態に適用される必要はない。
【００４１】
［0047］スロット２０は、サイドプレート１２のフランジ１４を通って延在しており、スロット１９と交差している。スロット１９は、終端位置４５のところでベース部１３を通って延在している。スロット２０は、平坦なベース部１３に対して略直交する方向に細長い形状を有しており、スロット２０の幅よりも僅かに大きな量だけ、幅寸法方向に互いからオフセットされている。それによって、本体部４１，４２のフランジ間の点接続部２５が形成され、これらの本体部が幅寸法方向に互いに対して相対移動するときに、せん断され得る。
【００４２】
［0048］図５の実施形態は、サイドプレート１２が、入口ヘッダ５および出口ヘッダ６と反対側の戻りヘッダ（単数または複数）に接合される場合に、特に有益である。そのような場合では、両方の列３８，３９のチューブが、サイドプレート１２によって拘束されることなく、熱膨張可能となることが必要になる場合がある。本体部４２（これは、反対側のヘッダ（単数または複数）に接合される）は、本体部４０，４１の両方から離れる方向に移動することができる。さらに、本体部４０，４１の各々は、それが取り付けられるヘッダ５，６のうちの一方とともに移動することができ、他方によって、または、本体部４２によって、拘束されることはない。
【００４３】
［0049］動作中の熱交換器１の熱応答に応じて第１の点接続部２１，２２，２３，２４および／または２５を破壊する代替形態として、そのような点接続部のうちの１つ以上は、熱交換器１の構成要素が一緒に接合された後に切り離されてもよい。
【００４４】
［0050］本発明のいくつかの特徴および要素の代替形態が、本発明の特定の実施形態を参照して説明されている。相互に矛盾する動作、または、上述の各実施形態と矛盾する特徴、要素および態様を除いて、１つの特定の実施形態を参照して説明された代替的な特徴、要素および態様は、他の実施形態にも適用可能であることに留意されたい。
【００４５】
［0051］上述され図面に図示された実施形態は、例示目的のみで提示されており、本発明の概念および原理についての限定を意図するものではない。そのようなものとして、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、要素および構成ならびに配置における様々な変更が可能であることが当業者には理解されるであろう。本発明は、例えば、以下の形態としても実現可能である。
［形態１］
熱交換器において使用するためのサイドプレートであって、
前記熱交換器は、
幅寸法を有し、
第１列および第２列の平行に配置されるチューブであって、前記幅寸法の方向にそれぞれ延在するチューブと、
前記第１列および前記第２列の前記チューブの端部をそれぞれ受け入れるために、前記幅寸法の１つの共通端部に配置された第１および第２のヘッダと
を備え、
前記サイドプレートは、
前記第１のヘッダに接合されるとともに該第１のヘッダから延在する第１の本体部であって、第１の外周部を形成する第１の本体部と、
前記第２のヘッダに接合されるとともに該第２のヘッダから延在する第２の本体部であって、第２の外周部を形成する第２の本体部と
を備え、
前記第２の外周部は、前記第１の本体部および前記第２の本体部の各々の一方が前記幅寸法の方向において他方に対して移動することができるように、前記第１の外周部から離間される
サイドプレート。
［形態２］
形態１に記載のサイドプレートであって、
前記第１の本体部と前記第２の本体部との間に、１つ以上の点接続部が設けられ、
前記１つ以上の点接続部の各々は、前記第１の本体部および前記第２の本体部のうちの一方が他方に対して前記幅寸法の方向に移動するときに、せん断される
サイドプレート。
［形態３］
形態１に記載のサイドプレートであって、
前記第１の本体部および前記第２の本体部のうちの少なくとも一方は、平坦なベースと、該平坦なベースに接合されるベントフランジと、を備える
サイドプレート。
［形態４］
形態１に記載のサイドプレートであって、
さらに、前記第１のヘッダおよび前記第２のヘッダから離れて配置される第３の本体部であって、第３の外周部を形成する第３の本体部を備え、
前記第３の外周部は、前記第１の本体部および前記第２の本体部の各々が、前記第３の本体部に対して前記幅寸法の方向に移動することができるように、前記第１の外周部および前記第２の外周部から離間される
サイドプレート。
［形態５］
形態４に記載のサイドプレートであって、
前記第３の本体部と、前記第１の本体部および前記第２の本体部のうちの少なくとも一方と、の間に、１つ以上の点接続部が設けられ、
前記１つ以上の点接続部の各々は、前記第１の本体部および前記第２の本体部のうちの前記少なくとも一方が前記第３の本体部に対して前記幅寸法の方向に移動するときに、せん断される
サイドプレート。
［形態６］
形態４に記載のサイドプレートであって、
前記第３の本体部は、前記第１のヘッダおよび前記第２のヘッダから前記幅寸法の１／１０以上の距離だけ離れて配置される
サイドプレート。
［形態７］
形態４に記載のサイドプレートであって、
前記第１の本体部は、前記第１列のチューブを直接的に覆って配置され、
前記第２の本体部は、前記第２列のチューブを直接的に覆って配置される
サイドプレート。
［形態８］
熱交換器において使用するためのサイドプレートであって、
対向する第１および第２の短手側の間に長手寸法を有するとともに、対向する第１および第２の長手側の間に短手寸法を有する実質的に平坦なベース部と、
前記短手寸法における略中央位置のところで前記実質的に平坦なベース部を通って延在するとともに、前記長手寸法に整合されるように方向付けられた１つ以上の第１の細長いスロットと
を備え、
前記１つ以上の第１の細長いスロットは、前記長手寸法方向において、前記短手側から、前記第１の短手側から離れる前記長手寸法の比率で位置決めされた第１の終端位置まで延在し、
前記サイドプレートは、さらに、前記実質的に平坦なベース部を通って延在するとともに、前記長手寸法に対して所定角度をなすように全体的に方向付けられた１つ以上の第２の細長いスロットを備え、
前記１つ以上の第２の細長いスロットは、およそ前記第１の終端位置から第２の終端位置まで延在し、
前記第２の終端位置は、前記第１の長手側と一致するとともに、前記第１の終端位置よりも前記第１の短手側から離れて配置された
サイドプレート。
［形態９］
形態８に記載のサイドプレートであって、
さらに、およそ前記第１の終端位置のところに配置された第１の破壊点であって、前記１つ以上の第２の細長いスロットを前記１つ以上の第１の細長いスロットから分離する第１の破壊点を備える
サイドプレート。
［形態１０］
形態８に記載のサイドプレートであって、
前記第１の長手側のところで前記実質的に平坦なベース部に接合されるベントフランジと、
およそ前記第２の終端位置のところで前記ベントフランジを通って延在する１つ以上の第３の細長いスロットと
をさらに備えるサイドプレート。
［形態１１］
形態８に記載のサイドプレートであって、
さらに、前記実質的に平坦なベース部を通って延在するとともに、前記長手寸法に対して所定の角度をなすように全体的に方向付けられた１つ以上の第３の細長いスロットを備え、
前記１つ以上の第３の細長いスロットは、およそ前記第１の終端位置から第３の終端位置まで延在し、
前記第３の終端位置は、前記第２の長手側と一致し、前記第１の終端位置よりも前記第１の短手側から離れて配置される
サイドプレート。
［形態１２］
形態１１に記載のサイドプレートであって、
前記１つ以上の第２の細長いスロットを前記１つ以上の第１の細長いスロットから分離する第１の破壊点と、
前記１つ以上の第３の細長いスロットを前記１つ以上の第１の細長いスロットから分離する第２の破壊点と
をさらに備え、
前記第１の破壊点および前記第２の破壊点の両方は、およそ前記第１の終端位置のところに配置される
サイドプレート。
［形態１３］
形態１１に記載のサイドプレートであって、
前記第１の長手側のところで前記実質的に平坦なベース部に接合される第１のベントフランジと、
前記第２の長手側のところで前記実質的に平坦なベース部に接合される第２のベントフランジと、
およそ前記第２の終端位置のところで前記第１のベントフランジを通って延在する１つ以上の第４の細長いスロットと、
およそ前記第３の終端位置のところで前記第２のベントフランジを通って延在する１つ以上の第５の細長いスロットと
をさらに備えるサイドプレート。
［形態１４］
形態８に記載のサイドプレートであって、
前記長手寸法の比率は、１／１０以下である
サイドプレート。
［形態１５］
形態８に記載のサイドプレートであって、
前記所定角度は、約４５度である
サイドプレート。
［形態１６］
熱交換器であって、
前記熱交換器の一端のところで互いに隣接して配置される第１および第２のチューブ状ヘッダと、
前記第１のチューブ状ヘッダに接合されるとともに、該第１のチューブ状ヘッダから前記熱交換器のコア幅方向に延在する第１のチューブであって、第１列のチューブのうちの１つである第１のチューブと、
前記第２のチューブ状ヘッダに接合されるとともに、該第２のチューブ状ヘッダから前記コア幅方向に延在する第２のチューブであって、第２列のチューブのうちの１つである第２のチューブと
を備え、
前記第２のチューブの平坦な外面は、前記第１のチューブの平坦な外面と同一平面となるように配置され、
前記熱交換器は、さらに、頂部と谷部とを交互配置することによって接合される複数の側部を有する波形フィンを備え、
前記谷部は、前記第１のチューブおよび前記第２のチューブの前記平坦な外面に接合され、
前記熱交換器は、さらに、平坦なベース部を有するサイドプレートを備え、
前記平坦なベース部は、前記波形フィンの前記頂部に接合され、
第１のスロットが、前記平坦なベース部を通って延在し、前記第１のチューブと前記第２のチューブとの間に配置され、
第２のスロットが、前記平坦なベース部を通って延在し、前記第１のチューブを超えて配置される
熱交換器。
［形態１７］
形態１６に記載の熱交換器であって、
前記サイドプレートは、前記平坦なベース部を通って延在するとともに前記第２のチューブの上に配置される第３のスロットを備える
熱交換器。
［形態１８］
形態１６に記載の熱交換器であって、
前記第２のスロットは、破壊点によって前記第１のスロットから分離される
熱交換器。
［形態１９］
形態１６に記載の熱交換器であって、
前記第１のチューブは、前記第２のチューブに流体的に接続されて、前記第１のヘッダから前記第２のヘッダに至る流体流路を少なくとも部分的に形成する
熱交換器。
［形態２０］
形態１６に記載の熱交換器であって、
前記サイドプレートは、前記第１のヘッダおよび前記第２のヘッダの両方に接合される
熱交換器。
［形態２１］
形態１６に記載の熱交換器であって、
さらに、前記熱交換器の前記一端と反対側の端部のところに配置される戻りヘッダを備え、
前記第１のチューブおよび前記第２のチューブの両方の端部は、前記戻りヘッダ内に受け入れられ、
前記サイドプレートの縁部は、前記戻りヘッダに接合される
熱交換器。
【符号の説明】
【００４６】
１…熱交換器
２…コア
３…フラットチューブ
４…フィン
５…入口ヘッダ
６…出口ヘッダ
７…入口ポート
８…出口ポート
９…キャップ
１０…チューブスロット
１１…ヘッダ
１２…サイドプレート
１３…ベース部
１４…ベントフランジ
１５…長手側
１７，１８，１９，２０…スロット
２１，２２，２３，２４，２５…点接続部
２６．２７，２８…外周部
２９…取付穴
３０…縁部
３１…冷媒システム
３２…コンプレッサ
３３…膨張弁
３４…熱交換器
３６…空気駆動装置
３７…冷媒
３８，３９…チューブ列
４０…第１の本体部
４１…第２の本体部
４２…第３の本体部
４３…第１の終端位置
４４…第２の終端位置
４５…第３の終端位置
１５ａ，１５ｂ…長手側
１６ａ，１６ｂ…短手側
【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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