JP3829494B2

JP3829494B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP3829494B2
Application number: JP25281598A
Authority: JP
Inventors: 芳幸山内; 憲山本; 修小林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-09-07
Filing date: 1998-09-07
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2018-09-07
Also published as: JP2000081294A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に関するもので、車両用空調装置の蒸発器又は凝縮器に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冷凍装置の脱フロン対策として、二酸化炭素を冷媒とする冷凍装置の研究が行われている。この二酸化炭素を冷媒とする冷媒とする冷凍装置は、フロンを冷媒とする冷凍装置に比べて作動圧力が高いので、フロンを冷媒とする冷凍装置の熱交換器に比べて、高い耐圧性が要求される。
【０００３】
この要求に対しては、例えば実開平６−２２０１７号公報（図５参照）に記載のごとく、チューブに冷媒を供給するヘッダタンクを丸パイプで構成すという手段が考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に記載の熱交換器では、コア部の端部（外側）にヘッダタンクを構成する丸パイプが多数本（１０本）配設されることとなるため、熱交換器の外郭部に凹凸が発生してしまう。このため、上記公報に記載の熱交換器では、熱交換器を空調ケーシング内に装着（搭載）することが難しい（搭載性が低い）という問題がある。
【０００５】
また、上記公報に記載の熱交換器では、多数本の丸パイプからヘッダタンクを構成しているため、各丸パイプ間を連通させるジョイントパイプｊ（図５参照）を必要とし、接続箇所が増大してしまう。このため、二酸化炭素を冷媒とする冷凍装置のごとく作動圧力が高い冷凍装置では、耐圧性の低下を招くおそれがある。
【０００６】
さらに、耐圧性を向上させるべく、ジョイントパイプｊ及び丸パイプ（ヘッダタンク）の肉厚を厚くする必要があるので、熱交換器の大型化を招いてしまうおそれもある。
本発明は、上記点に鑑み、耐圧性及び搭載性を向上させつつ、熱交換器の大型化を抑制することを目的とする。
【０００７】
【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、以下の技術的手段を用いる。
請求項１〜３に記載の発明では、両チューブ（１１１、１２１）の両端側に接続され、両チューブ（１１１、１２１）に流体を分配供給するとともに、両チューブ（１１１、１２１）から流出する流体を集合回収する扁平状のヘッダタンク（１３０）とを備え、両チューブ（１１１、１２１）の長手方向一端側のヘッダタンク（１３０）には、第１チューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延びるとともに、複数本の第１チューブ（１１１）内に連通する複数本の第１タンク空間（１３３）、及び第２チューブ（１２１）の長手方向と直交する方向に延びるとともに、複数本の第２チューブ（１２１）内に連通する複数本の第２タンク空間（１３４）が形成され、両タンク空間（１３３、１３４）を仕切る仕切壁（１３５）の一部には、両タンク空間（１３３、１３４）を連通させる連通部（１３６）が形成され、ヘッダタンク（１３０）は、両チューブ（１１１、１２１）が接続されたアルミニウム製の圧延材からなるコアプレート（１３１）、及び仕切壁（１３６）が一体形成されたアルミニウム製の押し出し材からなるキャップセル（１３２）を有して構成されており、さらに、キャップセル（１３２）は、コアプレート（１３１）に被覆されたろう材によりろう付け接合されていることを特徴とする。
【０００８】
これにより、ヘッダタンク（１３０）は扁平状であるので、熱交換器の外郭部から凹凸を廃止することができる。したがって、熱交換器の空調ケーシングへの搭載性を向上させることができる。
また、仕切壁（１３５）に両タンク空間（１３３、１３４）を連通させる連通部（１３６）が形成されているので、両タンク空間（１３３、１３４）がヘッダタンク（１３０）内で連通することとなり、上記公報に記載のごとく、ヘッダタンクの外部にジョイントパイプｊを設ける必要がない。
【０００９】
したがって、接続箇所を減少させることができるので、耐圧性を向上させることができるとともに、熱交換器の外郭部から凹凸を廃止できるので、熱交換器の空調ケーシングへの搭載性を向上させることができる。
以上に述べたように、本発明によれば、耐圧性及び搭載性を向上させつつ、熱交換器の大型化を抑制することができる。
【００１０】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る熱交換器を車両用空調装置の蒸発器（エバポレータ）に適用したものであって、図１は本実施形態に係る熱交換器１００の斜視図である。
図１中、１１１は冷媒（流体）が流通する複数本の扁平チューブ（以下、第１チューブと呼ぶ。）であり、これら第１チューブ１１１間には、波形状に形成されたアルミニウム製（本実施形態ではＡ３００３にろう材が被覆されたもの）のコルゲートフィン１１２が配設されている。そして、第１チューブ１１１及びコルゲートフィン１１２により冷媒と送風空気との熱交換を行う第１コア部１１０を構成している。
【００１２】
なお、第１チューブ１１１は、アルミニウム材（本実施形態ではＡ１０５０）を押し出し加工にて一体成形したものであり、第１チューブ１１１とコルゲートフィン１１２とは、コルゲートフィン１１２の表裏両面に被覆されたろう材により一体ろう付けされている。因みに、ろう材は、第１チューブ１１１及びコルゲートフィン１１２より低い融点を有する金属材料であり、本実施形態では、Ａ４３４３である。
【００１３】
また、第１コア部１１０に対して送風空気流れ上流側には、第１コア部１１０と同様に、扁平チューブ及びコルゲートフィンからなる第２コア部１２０が配設されている。なお、以下、第２コア部１２０の扁平チューブを第２チューブ１２１（図２参照）と呼ぶ。
ところで、両チューブ１１１、１２１の両端側には、両チューブ１１１、１２１に冷媒を分配供給するとともに、両チューブ１１１、１２１から流出する冷媒を集合回収する扁平状のヘッダタンク１３０が配設されており、このヘッダタンク１３０は、図２に示すように、両チューブ１１１、１２１が接続されたアルミニウム製の圧延材からなるコアプレート１３１と、コアプレート１３１と共に冷媒が流通する空間を構成するアルミニウム製の押し出し材からなるキャップセル１３２とから構成されている。
【００１４】
そして、ヘッダタンク１３０内には、第１チューブ１１１の長手方向と直交する方向に延びるとともに、複数本の第１チューブ１１１内に連通し、かつ、略円形断面を有する複数本（本実施形態では２本）の第１タンク空間１３３、及び第２チューブ１２１の長手方向と直交する方向に延びるとともに、複数本の第２チューブ１２１内に連通し、かつ、略円形断面を有する複数本（本実施形態では２本）の第２タンク空間１３４が形成されている。
【００１５】
また、２つのヘッダタンク１３０のうち両チューブ１１１、１２１の一端側（本実施形態では上端側）のヘッダタンク１３０には、図２〜４に示すように、両タンク空間１３３、１３４を仕切る仕切壁１３５の一部に両タンク空間１３３、１３４を連通させる連通部１３６が形成されている。このため、第１コア部１１０から流出した冷媒は、図１に示すように、連通部１３６を流通して第２コア部１２０（第２タンク空間１３４）に流入する。
【００１６】
そして、図２〜４に示すように、２本の第１タンク空間１３３を仕切る第１仕切壁１３７のうち第１チューブ１１１が接続される部位に対応する部位には、２本の第１タンク空間１３３を連通させる第１連通部１３８が形成されている。
さらに、２本の第２タンク空間１３４を仕切る第２仕切壁１３９のうち第２チューブ１２１が接続された部位に対応する部位には、２本の第２タンク空間１３４を連通させる第２連通部１４０が形成されている。
【００１７】
また、仕切壁１３５、１３７、１３９は、キャップセル１３２の押し出し成形と共に一体成形されており、連通部１３６、１３８、１４０は、キャップセル１３１の成形後、フライス加工により形成される。
なお、図４中、１４１は第１、２タンク空間１３３、１３４を２つの空間に仕切る仕切壁（図示せず）を挿入位置決めするための溝部である。
【００１８】
因みに、２つのヘッダタンク１３０のうち両チューブ１１１、１２１の他端側（本実施形態では下端側）のヘッダタンク１３０には、連通部１３６及び溝部１４１（第１、２タンク空間１３３、１３４を２つの空間に仕切る仕切壁）は設けられていない。
ここで、熱交換器１００の製造方法（組立方法）の概略について述べる。
【００１９】
図２、３に示すように、コアプレート１３１に設けられた突起部１３１ａをコアプレート１３１の内方側に向けて塑性変形させて、コアプレート１３１とキャップセル１３２とをかしめ固定する（タンク仮組工程）。
次に、両チューブ１１１、１２１間にコルゲートフィン１１２を挿入して両コア部１１０、１２０を仮組立するとともに、両チューブ１１１、１１２の両端側にヘッダタンク１３０（コアプレート１３１）を挿入する（コア組工程）。
【００２０】
その後、両コア部１１０、１２０とヘッダタンク１３０とをワイヤー等で固定した状態で熱交換器１００を炉内で加熱して真空ろう付けを行う（ろう付け工程）。
このとき、両チューブ１１１、１２１及びキャップセル１３２は、コアプレート１３１の表裏両面に被覆されたろう材により一体ろう付けされる。
【００２１】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
本実施形態によれば、ヘッダタンク１３０は扁平状であるので、熱交換器１００の外郭部から凹凸を廃止することができる。したがって、熱交換器１００の空調ケーシングへの搭載性を向上させることができる。
また、仕切壁１３５に両タンク空間１３３、１３４を連通させる連通部１３６が形成されているので、両タンク空間１３３、１３４がヘッダタンク１３０内で連通することとなり、上記公報に記載のごとく、ヘッダタンクの外部にジョイントパイプｊを設ける必要がない。したがって、ろう付け箇所（接続箇所）を減少させることができるので、耐圧性を向上させることができる。
【００２２】
また、蒸発器の外郭部から凹凸を廃止できるので、蒸発器の空調ケーシングへの搭載性を向上させることができる。
以上に述べたように、本実施形態によれば、耐圧性及び搭載性を向上させつつ、熱交換器の大型化を抑制することができる。
ところで、上述の実施形態では、第１、２連通部１３８、１４０それぞれは、第１、２チューブ１１１、１２１に対応する部位に設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１、２連通部１３８、１４０と第１、２チューブ１１１、１２１とがずれていてもよい。
【００２３】
また、タンク空間１３３、１３４の断面形状は、円形に限定されるものではなく、直線部と円弧部とからなり略長円形状であってもよい。
また、本発明に係る熱交換器は、車両用空調装置の蒸発器に限定されるものではなく、その他の熱交換器にも適用することができる。
また、上述の実施形態では、両チューブ１１１、１２１を別々に形成したが、両チューブ（１１１、１２１）は、押し出し加工又は引き抜き加工及び溶接等の手段にて一体成形してもよい。
【００２４】
また、上述の実施形態では、コアプレート１３１に被覆されたろう材によりキャップセル１３２とコアプレート１３１とをろう付したが、シリコン粉末をキャップセル１３２とコアプレート１３１とのいずれか一方に塗布してろう付けしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る熱交換器（蒸発器）の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】（ａ）はキャップセルの正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図５】従来の技術に係る熱交換器の斜視図である。
【符号の説明】
１１１…第１チューブ、１２１…第２チューブ、１３０…ヘッダタンク、
１３１…コアプレート、１３２…キャップセル、
１３３…第１タンク空間、１３４…第２タンク空間、１３５…仕切壁、
１３６…連通部、１３７…第１仕切壁、１３８…第１連通部、
１３９…第２仕切壁、１４０…第２連通部。

Claims

流体が流通する複数本の第１チューブ（１１１）を有し、前記流体と前記第１チューブ（１１１）外を流通する外部流体との間で熱交換を行う第１コア部（１１０）と、
前記第１コア部（１１０）に対して前記外部流体の流通方向上流側に配設され、前記流体が流通する複数本の第２チューブ（１２１）を有するとともに、前記流体と前記第２チューブ（１２１）外を流通する前記外部流体との間で熱交換を行う第２コア部（１２０）と、
前記両チューブ（１１１、１２１）の両端側に接続され、前記両チューブ（１１１、１２１）に前記流体を分配供給するとともに、前記両チューブ（１１１、１２１）から流出する前記流体を集合回収する扁平状のヘッダタンク（１３０）とを備え、
前記両チューブ（１１１、１２１）の長手方向一端側の前記ヘッダタンク（１３０）には、前記第１チューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延びるとともに、前記複数本の第１チューブ（１１１）内に連通する複数本の第１タンク空間（１３３）、及び前記第２チューブ（１２１）の長手方向と直交する方向に延びるとともに、前記複数本の第２チューブ（１２１）内に連通する複数本の第２タンク空間（１３４）が形成され、
前記両タンク空間（１３３、１３４）を仕切る仕切壁（１３５）の一部には、前記両タンク空間（１３３、１３４）を連通させる連通部（１３６）が形成され、
前記ヘッダタンク（１３０）は、前記両チューブ（１１１、１２１）が接続されたアルミニウム製の圧延材からなるコアプレート（１３１）、及び前記仕切壁（１３６）が一体形成されたアルミニウム製の押し出し材からなるキャップセル（１３２）を有して構成されていることを特徴とする熱交換器。
前記両タンク空間（１３３、１３４）の断面形状は、略円形であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
前記複数本の第１タンク空間（１３３）を仕切る第１仕切壁（１３７）のうち前記第１チューブ（１１１）が接続された部位には、前記複数本の第１タンク空間（１３３）を連通させる第１連通部（１３８）が形成され、さらに、前記複数本の第２タンク空間（１３４）を仕切る第２仕切壁（１３９）のうち前記第２チューブ（１２１）が接続された部位には、前記複数本の第２タンク空間（１３４）を連通させる第２連通部（１４０）が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
前記両チューブ（１１１、１２１）は、押し出し加工又は引き抜き加工にて一体成形されていることを特徴とする請求項ないし３のいずれか１つに記載の熱交換器。