(57)【要約】第１流路２０１と、第１流路の周囲に位置する第２流路２０２とを備えた管体２００において、当該管体は、第２流路を設けるとともに第１流路を構成する当該管体の内面２１１を断片的に設けた複数の押出し部材２１０を接合してなる構成の管体である。また、複数の押出し部材は、ろう材をクラッドしたプレート体２２０を間に挟みつつ組み付けて、そのろう材にて接合した。かかる管体は、冷凍サイクル１の熱交換器１００を構成する部材として利用する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流路と、前記第１流路の周囲に位置する第２流路とを備えた管体において、
当該管体は、前記第２流路を設けるとともに前記第１流路を構成する当該管体の内面を断片的に設けた複数の押出し部材を接合してなることを特徴とする管体。
【請求項２】
前記複数の押出し部材は、ろう材をクラッドしたプレート体を間に挟みつつ組み付けて、前記ろう材にて接合したことを特徴とする請求項１記載の管体。
【請求項３】
前記プレート体には、当該管体の外面に当接する外面当接部を設けたことを特徴とする請求項２記載の管体。
【請求項４】
前記プレート体には、前記第１流路を構成する当該管体の内面に当接する内面当接部を設けたことを特徴とする請求項２又は３記載の管体。
【請求項５】
冷媒を循環する圧縮式の冷凍サイクルに用いられ、高圧側の前記冷媒と低圧側の前記冷媒とを熱交換する熱交換器において、
当該熱交換器は、請求項１乃至４のいずれか記載の管体を用いてなり、
前記第１流路には高圧側の前記冷媒を流通し、前記第２流路には低圧側の前記冷媒を流通することを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
前記冷凍サイクルは、高圧側の圧力が前記冷媒の臨界点を超えることを特徴とする請求項５記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、複数の流路を備えた管体とこの管体を用いた熱交換器に関する。
【背景技術】  冷媒を循環する圧縮式の冷凍サイクルは、高圧側の冷媒と低圧側の冷媒とを熱交換することにより、その冷凍効率を向上させることが可能である。一般に、このような熱交換を行う熱交換器は、複数の流路を備えた管体を用いて構成されている。下記特許文献１及び２には、この種の熱交換器が開示されている。
特許文献１  特開２００１−９１１０３号公報
特許文献２  特開２００４−１１６９１１号公報
さて、冷凍サイクルは、設置スペースの節約や、製造コストの更なる低減が求められており、前述したように高圧側の冷媒と低圧側の冷媒とを熱交換する熱交換器についても、簡素な構成であるとともに、より優れた性能を有するものが望まれている。
特に近年では、冷媒としてＣＯ２を採用し、放熱器の内部の圧力が冷媒の臨界点を上まわる冷凍サイクルが使用されている。このような超臨界冷凍サイクルは、非常に高い耐圧性を要し、前述した熱交換器についても、熱交換効率を向上するとともに、かかる冷媒の圧力に絶え得る構成が要求される。
一般に、熱交換器の構成部材とされる管体は、押出し成形にて製造される。超臨界冷凍サイクルの場合、管体は、耐圧性を確保するべく複数の小さな流路が密集した断面形状とするのが望ましい。ところが、そのような形状の管体は、押出し成形が困難又は不可能になるという問題がある。すなわち、押出し成形の型には、流路を成形する部分を支える繋が必要であり、それらが密集していると、流路と流路の間が埋まらなくなるという不都合が生じる訳である。熱交換器の製造現場においては、このような管体を効率よく製造する構成が求められている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、現状の製造技術を踏まえつつ、複数の流路が合理的に設けられた管体とこれを用いてなる熱交換器を提供することである。
【発明の開示】
本願第１請求項に記載した発明は、第１流路と、前記第１流路の周囲に位置する第２流路とを備えた管体において、当該管体は、前記第２流路を設けるとともに前記第１流路を構成する当該管体の内面を断片的に設けた複数の押出し部材を接合してなる構成の管体である。
本願第２請求項に記載した発明は、請求項１において、前記複数の押出し部材は、ろう材をクラッドしたプレート体を間に挟みつつ組み付けて、前記ろう材にて接合した構成の管体である。
本願第３請求項に記載した発明は、請求項２において、前記プレート体には、当該管体の外面に当接する外面当接部を設けた構成の管体である。
本願第４請求項に記載した発明は、請求項２又は３において、前記プレート体には、前記第１流路を構成する当該管体の内面に当接する内面当接部を設けた構成の管体である。
本願第５請求項に記載した発明は、冷媒を循環する圧縮式の冷凍サイクルに用いられ、高圧側の前記冷媒と低圧側の前記冷媒とを熱交換する熱交換器において、当該熱交換器は、請求項１乃至４のいずれか記載の管体を用いてなり、前記第１流路には高圧側の前記冷媒を流通し、前記第２流路には低圧側の前記冷媒を流通する構成の熱交換器である。
本願第６請求項に記載した発明は、請求項５において、前記冷凍サイクルは、高圧側の圧力が前記冷媒の臨界点を超える構成の熱交換器である。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の実施例に係り、冷凍サイクルを示す説明図である。
図２は、本発明の実施例に係り、熱交換器の側面断面を示す説明図である。
図３は、本発明の実施例に係り、（ａ）は管体の断面形状を示す説明図、（ｂ）はその分解説明図である。
図４は、本発明の実施例に係り、（ａ）は管体の断面形状を示す説明図、（ｂ）はその分解説明図である。
図５は、本発明の実施例に係り、（ａ）は管体の断面形状を示す説明図、（ｂ）はその分解説明図である。
図６は、本発明の実施例に係り、管体の側面を示す説明図である。
図７は、本発明の実施例に係り、（ａ）は管体の断面形状を示す説明図、（ｂ）はその分解説明図である。
図８は、本発明の実施例に係り、（ａ）はプレート体の正面形状を示す説明図、（ｂ）はプレート体の側面形状を示す説明図、（ｃ）はプレート体の上面形状を示す説明図である。
図９は、本発明の実施例に係り、（ａ）は管体の断面形状を示す説明図、（ｂ）はその分解説明図である。
図１０は、本発明の実施例に係り、（ａ）は管体の断面形状を示す説明図、（ｂ）はその分解説明図である。
図１１は、本発明の実施例に係り、熱交換器の側面断面を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１に示す圧縮式の冷凍サイクル１は、自動車に搭載される車内冷房用のものであり、冷媒を圧縮する圧縮機２と、圧縮機２で圧縮された冷媒を冷却する放熱器３と、放熱器３で冷却された冷媒を減圧して膨張する減圧機４と、減圧機４で減圧された冷媒を蒸発するエバポレータ５と、エバポレータ５から流出する冷媒を気層と液層とに分離して気層の冷媒を圧縮機２へ送るアキュムレータ６と、高圧側の冷媒と低圧側の冷媒を熱交換する熱交換器１００とを備えている。
熱交換器１００は、放熱器３から減圧機４へ流れる高圧側の冷媒と、アキュムレータ６から圧縮機２へ流れる低圧側の冷媒とを熱交換するものである。冷媒としては、ＣＯ２を採用しており、放熱器３の内部の圧力は、気温等の使用条件により、冷媒の臨界点を上まわる。尚、図中の黒矢印は、高圧側の冷媒が流れる方向を示している。白矢印は、低圧側の冷媒が流れる方向を示している。
図２に示すように、本例の熱交換器１００は、第１流路２０１及び複数の第２流路２０２を備えた管体２００を用いてなるものである。管体２００の一方の端部には、第１流路２０１の入口部３００と、第２流路２０２の出口部６００が設けられている。また、管体２００の他方の端部には、第１流路２０１の出口部４００と、第２流路２０２の入口部５００が設けられている。
第１流路２０１の入口部３００から流入した高圧側の冷媒、及び第２流路２０２の入口部５００から流入した低圧側の冷媒は、熱交換をしつつ管体２００の内部を対向方向に流通し、各出口部４００，６００からそれぞれ流出する。
本例の第１流路２０１の入口部３００及び出口部４００は、第１流路２０１を連通したタンク体３１０，４１０に継手３２０，４２０を設けてなるものである。また、本例の第２流路２０２の入口部５００及び出口部６００は、複数の第２流路２０２を連通したタンク体５１０，６１０に継手５２０，６２０を設けてなるものである。管体２００の端部は、第２流路を削除する加工が施されており、第２流路２０２を連通したタンク体５１０，６１０は、その削除した部位に装着されている。
図３に示すように、本例の管体２００は、その中心に位置する第１流路２０１と、第１流路２０１の周囲に位置する複数の第２流路２０２とを備えたアルミ合金製のものである。第２流路２０２は、その流路断面積が第１流路２０１よりも小さいものであり、第１流路２０１を取り囲むように円形配列されている。
この管体２００は、第２流路２０２を設けるとともに第１流路２０１を構成する当該管体２００の内面２１１を断片的に設けた複数の押出し部材２１０を接合してなるものである。すなわち、押出し部材２１０の断面形状は、管体２００の断面形状を、第１流路２０１を含む面にて分割した形状となっている。
各押出し部材２１０は、所定の接合面２１２を互いにろう付けして接合されている。接合面２１２の間には、シート状のろう材２１３を挟み込み、ろう付けは、その組み付け体を炉中で過熱処理して行われる。或いは、誘電過熱ろう付けにてろう付けすることも可能である。
本例の管体２００は、その断面形状をそのまま押出し成形しようとすると、押出し成形の型に対するメタルの流動性の制約が大きくなる故に、成形が困難又は不可能となる。この点、本例によれば、複数の押出し部材２１０にそれぞれ第１流路２０１を構成する当該管体２００の内面２１１を断片的に設け、これを接合して第１流路２０１を構成するので、押出し成形による形状の制約が確実に緩和され、設計の自由度を向上することができる。尚、図例では２つの押出し部材を接合して管体２００を構成したが、或いは、必要に応じて３つ又はそれ以上の押出し部材を接合して構成することも可能である。
このように本例の管体２００は、超臨界状態となる冷媒に応じて所要の耐圧性を確保するべく合理的に構成してなるものであり、自動車に搭載される超臨界冷凍サイクルの熱交換器を構成する部材として極めて好適に利用することができる。尚、本例における各部の構成は、特許請求の範囲に記載した技術的範囲において適宜に設計変更が可能であり、図例したものに限定されないことは勿論である。例えば、図例では２つの押出し部材２１０を接合して管体２００を構成したが、或いは、必要に応じて３つ又はそれ以上の押出し部材を接合して構成することも可能である。
次に、本発明の第２実施例を図４に基づいて説明する。本例の場合、複数の押出し部材２１０は、ろう材をその両面にクラッドしたプレート体２２０を間に挟みつつ組み付けて、プレート体２２０のろう材にて接合した。その他の構成は、前述した実施例と同様である。このような構成によると、プレート体２２０が補強部材として作用するので、管体２００の耐圧性を確実に向上することができる。尚、プレート体２２０には、冷媒の良好な流れを確保するべく適宜間隔で孔を設けてもよい。
次に、本発明の第３実施例を図５乃至図６に基づいて説明する。本例のプレート体２２０は、管体２００の外面に当接する外面当接部２２１を設けたものである。外面当接部２２１は、プレート体２２０の幅方向端部を折り曲げてなるものである。また、この外面当接部２２１は、プレート体２２０の長手方向に亘り、各押出し部材２１０に交互に当接するように設けられている（図６参照）。押出し部材２１０は、外面当接部２２１をカシメることにより、正確且つ強固に組みつけられる。外面当接部２２１は、管体２００の外面にろう付けされる。その他の基本構成は、前述した実施例と同様である。このような外面当接部２２１によれば、管体２００の耐圧性を更に向上することが可能である。
次に、本発明の第４実施例を図７及び図８に基づいて説明する。本例のプレート体２２０は、第１流路２０１を構成する当該管体２００の内面２１１に当接する内面当接部２２２を設けたものである。内面当接部２２２は、プレート体２２０の要所を切り起こしてなるものである。また、この内面当接部２２２は、プレート体２２０の長手方向に亘り、各押出し部材２１０に交互に当接するように設けられている（図８参照）。押出し部材２１０は、内面当接部２２２にて位置合わせすることにより、正確に組み付けられる。内面当接部２２２は、第１流路２０１を構成する当該管体２００の内面２１１にろう付けされる。その他の基本構成は、前述した実施例と同様である。このような外面当接部２２１によれば、管体２００の耐圧性を更に向上することが可能である。プレート体２２０には、外面当接部２２１及び内面当接部２２２を両方設けることも可能である。尚、内面当接部２２２の形状は、任意に設定可能である。例えば図９に示すように、プレート体２２０を曲成して設けることも可能である。
次に、本発明の第５実施例を図１０に基づいて説明する。本例の管体２００は、複数の第１流路２０１を備えたものである。押出し部材２１０の断面形状は、管体２００の断面形状を、複数の第１流路２０１を含む面にて分割した形状となっている。その他の構成は前述した実施例と同様である。このように、複数の第１流路２０１を備えた管体２００を構成することも可能である。
次に、本発明の第６実施例を図１１に基づいて説明する。本例の熱交換器１００の場合、第１流路２０１の入口部３００及び出口部４００は、第１流路２０１に連通されたパイプである。第１流路２０１の両端部は、それぞれ閉鎖部材３３０，３４０にて閉鎖されている。第１流路２０１の入口部３００及び出口部４００を構成するパイプは、前述した押出し部材２１０に挟み込んでろう付けされている。また、本例の第２流路２０２の入口部５００及び出口部６００は、各タンク体５１０，６１０にそれぞれ外部コネクタ８００，７００を接続するものである。また、第１流路２０１の入口部３００及び出口部４００の先端部は、各タンク体６１０，５１０に固定されている。
第２流路２０２の出口部６００に接続されるコネクタ７００は、放熱器３から冷媒を流入する配管７１０と、圧縮機２へ冷媒を流出する配管７２０とをブロック体７３０に固定してなるものである。また、第２流路２０２の入口部５００に接続されるコネクタ８００は、減圧機４へ冷媒を流出する配管８１０と、アキュムレータ６から冷媒を流入する配管８２０とをブロック体８３０に固定してなるものである。このように、管体２００に冷媒をもたらす構成は、適宜に設計変更が可能であり、特に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】  本発明の管体は、複数の流路が合理的に構成されたものであり、冷凍サイクルの熱交換器を構成する部材として極めて好適に利用することができる。また、この管体を用いてなる熱交換器は、冷凍サイクルに利用することができる。
【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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【国際調査報告】
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