JP2002228387A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
とができる熱交換器を提供すること。 【解決手段】 チューブ210及びフィン220に伝わ
る熱にて媒体の熱交換を行う熱交換器において、当該熱
交換器は、チューブ、フィン、タンク300、及びコネ
クタ400を組み立てるとともに、これを炉中で加熱処
理して一体にろう付けしてなり、コネクタは、アルミニ
ウム又はその合金からなるものであって、タンクの外面
にろう付けされる着座面420を備え、コネクタの表面
積をX[cm2]、体積をY[cm3]とするとき、こ
れらは、X≧1.5・(36πY2)1/3、且つ、Y
≦30、の関係にある構成の熱交換器である。
Description
ューブと、チューブに装着されたフィンと、チューブの
端部が接続されたタンクと、タンクに設けられたコネク
タとを備え、チューブ及びフィンに伝わる熱にて媒体の
熱交換を行う熱交換器に関する。
動車のラジエータ等の熱交換器は、複数のチューブと複
数のフィンとを交互に積層してコアをなすとともに、チ
ューブの端部をタンクに接続して構成されている。媒体
は、タンクに設けられた一方のコネクタから内部に取り
入れられて、コアに伝わる熱にて熱交換をしつつチュー
ブを通過した後、タンクに設けられた他方のコネクタか
ら外部に排出される。
フィン、タンク、及びコネクタを組み立てるとともに、
この組み立て体を炉中で加熱処理して一体にろう付けし
て製造されている。また、このような炉中ろう付けに際
して、各部材の要所には、予めろう材及びフラックスが
設けられる。
中での加熱処理については、各部材がなるべく均等に加
熱されて、熱交換器全体がバランスよくろう付けされる
ことが重要とされる。
ューブやフィンと比較すると、熱の伝わりが極めて鈍
く、ろう付けに要する時間が長いという問題がある。
たものであり、コネクタを効率よくろう付けすることが
できる熱交換器を提供することを目的としている。
た発明は、媒体を流通するチューブと、前記チューブに
装着されたフィンと、前記チューブの端部が接続された
タンクと、前記タンクに設けられたコネクタとを備え、
前記チューブ及び前記フィンに伝わる熱にて前記媒体の
熱交換を行う熱交換器において、当該熱交換器は、前記
チューブ、前記フィン、前記タンク、及び前記コネクタ
を組み立てるとともに、これを炉中で加熱処理して一体
にろう付けしてなり、前記コネクタは、アルミニウム又
はその合金からなるものであって、前記タンクの外面に
ろう付けされる着座面を備え、前記コネクタの表面積を
X[cm2]、体積をY[cm3]とするとき、これら
は、 X≧1.5・(36πY2)1/3 … Y≦30 … の関係にある構成の熱交換器であり、このような構成に
よると、コネクタが効率よくろう付けされる。以下に、
その考え方について説明する。
ーブやフィンと比較すると、熱の伝わりが極めて鈍いこ
とから、体積に対する表面積を大きく確保することによ
って、伝熱性を向上させる。
とするとき、Yに対するXが最小となる形状は、球体で
ある。そして、球体の半径をrとすると、それらの関係
は、 X=4πr2 … Y=4πr3/3 … と表され、式、からrを消去すると、 X=(36πY2)1/3 … となる。尚、πは円周率である。
い球体の表面積を基準として、コネクタの表面積を、そ
の球体の1.5倍以上に設定したものである。しかる
に、コネクタの表面積は、式の右辺の1.5倍以上で
あり、式で表される。
されるように、30[cm3]とする。つまり、表面積
は径の2乗に比例し、体積は径の3乗に比例することか
ら、コネクタのろう付けは、その体積が大きくなるほど
不利となる。故に、コネクタの体積にこのような上限を
設定し、ろう付け性を良好に確保している。
面積及び体積の関係は、 X=6a2 … Y=a3 … と表され、式、からaを消去すると、 X=6Y2/3 … となる。しかして、立方体の表面積は、式及びよ
り、体積が等しい球体の表面積の約1.24倍となる。
ンクの外面にろう付けする着座面を備えたコネクタであ
って、体積が30[cm3]以下のものを複数種サンプ
リングし、それぞれについて体積が等しい球体に対する
表面積比を測定したことろ、その表面積比は、前述した
1.24倍よりもある程度大きく、約1.3〜1.45
倍であった。
いう数値は、従来のコネクタを考慮して設定したもので
あり、コネクタの伝熱性が確実に向上される範囲となっ
ている。また、このような数値について、より好ましく
は、1.8倍以上であると考えられる。
である。同図において、本発明のコネクタがとりうる表
面積及び体積の値は、ハッチングAで示した領域とな
る。
1において、前記コネクタは、前記着座面から突出して
前記タンクに挿通されるパイプ部を備えた構成の熱交換
器であり、このような構成によると、コネクタは、タン
クにパイプ部を挿通することにより、正確に設けられ
る。
1又は2において、前記コネクタは、外部流路接続用の
ボルトを螺合又は挿通するボルト装着部を備えた構成の
熱交換器であり、このような構成によると、コネクタ及
び外部流路は、ボルトを用いて接続され、密閉性及び支
持強度が確実に確保される。
基づいて詳細に説明する。
車内空調用冷凍サイクルの放熱器であり、図1に示すよ
うに、媒体(つまり冷媒)を流通する複数のチューブ2
10及び複数のフィン220を交互に積層してなるコア
200と、チューブ210の両端部がそれぞれ接続され
た一対のタンク300とを備え、コア200に伝わる熱
によって媒体の熱交換を行うように構成している。
循環するものであり、媒体を圧縮するコンプレッサと、
圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、冷却された冷媒を
減圧する膨張弁と、減圧さ冷媒を蒸化するエバポレータ
とを備えている。すなわち、放熱器たる本例の熱交換器
1は、媒体を冷却して気層から液層へ凝縮するコンデン
サである。
のコネクタ400、及び媒体を流出する出口用のコネク
タ500をそれぞれ設けている。
ク300の内部に流入されて、熱交換をしつつチューブ
210を流通した後、出口用のコネクタ500からタン
ク300の外部に排出される。
定の間隔で区画されたものであり、媒体は、各タンク3
00の間を複数回往復する構成となっている。
材たるサイドプレート600をそれぞれ設けている。各
サイドプレート600の端部は、タンク300に支持し
ている。
器700を設けており、媒体は、入口用のコネクタ40
0から出口用のコネクタ500へ流通する過程におい
て、タンク300から気液分離器700に一旦送られ、
液層のみが出口部500に向かう構成となっている。
とは、そのタンク300側に設けられた気液分離器連結
用のコネクタ800を介して連結されている。
ューブ210、フィン220、タンク300、入口用の
コネクタ400、出口用のコネクタ500、及びサイド
プレート600は、アルミニウム又はアルミニウム合金
を成形してなる各部材を組み付けて、この組み付け体を
炉中で加熱処理することによって一体に形成している。
各部材の要所には、予め、ろう材のクラッド及びフラッ
クスの塗布等を施している。
成形又はプレートをロール成形して作成された偏平状の
ものである。その内部は、所要の耐圧性能を得るべく複
数に区画されている。
は、タンクプレート310及びエンドプレート320を
組み付けて構成している。
320は、それぞれ、所要の板厚を有するアルミニウム
製又はアルミニウム合金製のプレートをプレス成形して
作成している。
材であり、エンドプレート320は、チューブ210の
端部を挿入して接続する孔部321を設けた部材であ
る。エンドプレート320の孔部321は、エンドプレ
ート320の長手方向に亘り、一定の間隔で複数設けら
れている。
ート320との間には、所定の間隔で仕切プレート33
0を設けている。すなわち、タンク300の端部及び内
部は、仕切プレート330にて閉鎖及び区画されてい
る。
ドプレート320とは、タンクプレート310の両縁部
の間にエンドプレート320を装着して組み付けられ
る。そして、エンドプレート320の両縁部は、タンク
プレート310の内周面にろう付けされる。
aには、エンドプレート320を保持する折り曲げ片3
11を適宜間隔で複数設けている。エンドプレート32
0は、タンクプレート310に位置決めした後、折り曲
げ片311を折り曲げることによって固定される。折り
曲げ片311の折り曲げは、カシメ冶具を用いる等して
行われる。
又はその合金を所定の形状に加工してなるブロック状の
部材であり、図3乃至図5に示すように、タンクプレー
ト310に挿通されたパイプ部410と、タンクプレー
ト310の外面に外嵌する曲面状の着座面420と、外
部流路を連結する連結部430と、外部流路接続用のボ
ルトを螺合又は挿通するボルト装着部440とを備えて
いる。パイプ部410は、着座面420から突出してい
る。
パイプ部410をタンクプレート310の要所に設けた
孔部312に挿通し、パイプ部410をその孔部312
にろう付けするとともに、着座面420をタンクプレー
ト310の外面にろう付けして設けられる。
10の孔部312に挿通した後に、その先端部の少なく
とも一部を拡管している。このようにパイプ部410の
先端部を広げることによれば、パイプ部410の抜け止
めがなされるとともに、媒体の流れも円滑になる。タン
クプレート310とエンドプレート320との組み付け
は、コネクタ400のパイプ部410をタンクプレート
310に挿通した後に行われる。
面積は35[cm2]であり、体積は5.5[cm3]
である。また、アルミニウム又はその合金の比重は、
2.7[g/cm3]前後であり、このコネクタ400
の重量は、約15[g]となっている。
[cm2]、体積をY[cm3]とするとき、 1.5・(36πY2)1/3≒22.6 であり、 X≧1.5・(36πY2)1/3 Y≦30 が成立する。従って、かかる入口用のコネクタ400
は、炉中ろう付けにより、効率よくろう付けすることが
できる。
コネクタ400の意匠に依存し、かかるコネクタ400
の設計は、このような構成を踏まえてなされている。
21[cm2]であり、体積は3.1[cm3]であ
る。また、このコネクタ500の重量は、約8.4
[g]となっている。尚、その他の構成は、入口用のコ
ネクタ400と同様であるので、説明は省略する。
[cm2]、体積をY[cm3]とするとき、 1.5・(36πY2)1/3≒15.4 であり、 X≧1.5・(36πY2)1/3 Y≦30 が成立する。従って、かかる出口用のコネクタ500も
また、炉中ろう付けにより、効率よくろう付けすること
ができる。
800は、アルミニウム又はその合金を所定の形状に加
工してなるブロック状の部材であり、媒体をタンク30
0から気液分離器700へ流通する一方の流路と、媒体
を気液分離器700からタンク300へ流通する他方の
流路とを有するものである。
に示すように、タンク300の外面にろう付けされる着
座面820と、着座面820から突出して一方の流路の
入口端部をタンク300の内部にもたらす第1パイプ部
811と、着座面820から突出して他方の流路の出口
端部をタンク300の内部にもたらす第2パイプ部81
2とを備えている。
付け面積は、コネクタ800の要所に設けられたフラン
ジ部821により拡張されている。
イプ部811及び第2パイプ部821をそれぞれ挿入す
る孔部を設けている。
0は、着座面820から突出した第1パイプ部811及
び第2パイプ部812をタンクプレート310の孔部に
挿入して、炉中ろう付けにて第1パイプ部811及び第
2パイプ部812を各孔部にろう付けし、且つ、着座面
830をタンク300の外面にろう付けすることによ
り、タンク300との密閉性を確保するとともに、タン
ク300に対する支持強度を確保している。
イプ部811を挿入する孔部と、第2パイプ部812を
挿入する孔部との間には、前述した仕切プレート330
の1つが配置されている。
通するボルト装着部840を設けており、気液分離器7
00には、そのボルトを螺合する雌ネジ部を設けてい
る。気液分離器700は、ボルト装着部840に挿通し
たボルトを雌ネジ部に螺合することによって装着され
る。
路の出口端部は、第3パイプ部831を介して気液分離
器700の流入部に接続され、他方の流路820の入口
端部は、第4パイプ部832を介して気液分離器700
の流出部に接続される構成となっている。
積は60[cm2]であり、体積は15.6[cm3]
である。また、このコネクタ500の重量は、約42
[g]となっている。
[cm2]、体積をY[cm3]とするとき、 1.5・(36πY2)1/3≒45.3 であり、 X≧1.5・(36πY2)1/3 Y≦30 が成立する。従って、かかる気液分離器接続用のコネク
タ800もまた、炉中ろう付けにより、効率よくろう付
けすることができる。
コネクタ800の意匠に依存し、かかるコネクタ800
の設計もまた、このような構成を踏まえてなされてい
る。
300に対し、入口用のコネクタ400、出口用のコネ
クタ500、及び気液分離器接続用のコネクタ800を
効率よくろう付けすることができるものであり、その製
造に関する合理化を達成したものである。
液層へ凝縮するコンデンサであるが、入口用のコネクタ
や、出口用のコネクタにおける構成は、例えばエバポレ
ータやラジエータ等、その他の熱交換器にも応用するこ
とができる。
た冷凍サイクルもあり、その放熱器の内部の圧力は、気
温等の使用条件により、媒体の臨界点を上まわる。臨界
点とは、液層と気層が共存する高温側、つまり高圧側の
限界である。そして、このような冷凍サイクルの放熱器
として用いる場合は、内部の圧力が非常に高くなること
から、タンクやチューブにおける冷媒の流路面積を小さ
くしたり、タンクプレート及びエンドプレートの板厚を
厚くする等して、各部の耐圧強度を向上する。
を流通するチューブと、前記チューブに装着されたフィ
ンと、前記チューブの端部が接続されたタンクと、前記
タンクに設けられたコネクタとを備え、前記チューブ及
び前記フィンに伝わる熱にて前記媒体の熱交換を行う熱
交換器において、当該熱交換器は、前記チューブ、前記
フィン、前記タンク、及び前記コネクタを組み立てると
ともに、これを炉中で加熱処理して一体にろう付けして
なり、前記コネクタは、アルミニウム又はその合金から
なるものであって、前記タンクの外面にろう付けされる
着座面を備え、前記コネクタの表面積をX[cm2]、
体積をY[cm3]とするとき、これらは、 X≧1.5・(36πY2)1/3 Y≦30 の関係にある構成の熱交換器であり、このような構成に
よると、コネクタを効率よくろう付けすることができ
る。
1において、前記コネクタは、前記着座面から突出して
前記タンクに挿通されるパイプ部を備えた構成の熱交換
器であり、このような構成によると、コネクタは、タン
クにパイプ部を挿通することにより、正確に設けること
ができる。
1又は2において、前記コネクタは、外部流路接続用の
ボルトを螺合又は挿通するボルト装着部を備えた構成の
熱交換器であり、このような構成によると、コネクタ及
び外部流路は、ボルトを用いて接続することができ、密
閉性及び支持強度を確実に確保することができる
図である。
す分解斜視図である。
を示す説明図である。
示す正面側斜視図である。
示す背面側斜視図である。
コネクタを示す斜視図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 媒体を流通するチューブと、前記チュー
ブに装着されたフィンと、前記チューブの端部が接続さ
れたタンクと、前記タンクに設けられたコネクタとを備
え、前記チューブ及び前記フィンに伝わる熱にて前記媒
体の熱交換を行う熱交換器において、 当該熱交換器は、前記チューブ、前記フィン、前記タン
ク、及び前記コネクタを組み立てるとともに、これを炉
中で加熱処理して一体にろう付けしてなり、 前記コネクタは、アルミニウム又はその合金からなるも
のであって、前記タンクの外面にろう付けされる着座面
を備え、 前記コネクタの表面積をX[cm2]、体積をY[cm
3]とするとき、これらは、 X≧1.5・(36πY2)1/3 Y≦30 の関係にあることを特徴とする熱交換器。 - 【請求項2】 前記コネクタは、前記着座面から突出し
て前記タンクに挿通されるパイプ部を備えたことを特徴
とする請求項1記載の熱交換器。 - 【請求項3】 前記コネクタは、外部流路接続用のボル
トを螺合又は挿通するボルト装着部を備えたことを特徴
とする請求項1又は2記載の熱交換器。
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