JP2002543368A - 高圧流体用の熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 本発明による熱交換器は、チューブの一部が、第１の方向に沿って、内部空間に突出し、型出し成形された受け体により、チューブと内部空間との間の流体結合を液密的とし、金属ボディを収容し、かつ、金属ボディ及びチューブの周囲がろう付けされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、少なくとも１つのマニホールドを備える熱交換器に関する。マニホ
ールドの内部空間は、細長い硬質ボディに設けられた少なくとも１つの軸線方向
の貫通孔により定められ、かつ、貫通孔の軸線方向に互いに整列したチューブの
列と流体結合している。

【０００２】 チューブは、前記軸線方向とおおむね直交する第１の方向で細長くなっており
、かつ、互いに平行で、軸線方向及び前記第１の方向とおおむね直交する第２の
方向で、細長い断面を有している。

【０００３】

【従来の技術】

上述した熱交換器は、自動車の空調装置において、冷却流体、より詳しく言う
と、例えば数百バール（ｂａｒ）というかなり高圧のＣＯ₂のような冷却流体か
ら熱を奪うために用いられる。１枚または複数の圧延薄板で形成された管状の壁
を備える、従来の空調装置のコンデンサに用いられているマニホールドは、この
ような高圧に耐えることはできないので、硬質の部材を用いて、肉厚を十分なも
のとしなければならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】

しかし、従来のマニホールドにおいて管状の薄板壁に開口しているように、チ
ューブの端をマニホールドの内部空間を定める貫通孔に直接開口させると、マニ
ホールドの肉厚が厚くなり、第２の方向にあるチューブが内部空間を占めるため
に、熱交換器が大型化する。

【０００５】 本発明の目的は、上述した欠点を解消し、一定の長さのチューブに対して、上
記第２の方向において、熱交換器を小型化することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本発明は、上述した目的を達成しうるような熱交換器であり、チューブの長さ
Ｓ方向の一部が、第１の方向に沿って、内部空間内に突出し、型出し成形された
受け体により、チューブと内部空間との間の流体結合を液密的とし、金属ボディ
を収容し、かつ、金属ボディ及びチューブの周囲がろう付けされている。

【０００７】 本発明の他の補足的な特徴は、次の通りである。 −チューブの少なくとも一端は、第２の方向にある孔を越えて、第１の方向に
って延びている。

【０００８】 −チューブの中央部は、内部空間を定める２つの孔の間において、第１の方向
に突出している。

【０００９】 −各チューブの一端は、金属ボディに形成されたスロットと係合し、チューブ
は、第２の方向に細長くて、両端が開口しており、スロットの底部は、内部空間
により中断され、受け体は、金属ボディにより嵌合され、それにより、スロット
は被覆され、かつ、スロットと対向して、チューブの液密的な通路のための細長
い孔が形成されている。

【００１０】 −各スロットは、チューブの一端と接する浅い底部と、より深い中央領域にあ
り、チューブの内部と連結する自由な空間との２つの側方の領域を備えている。

【００１１】 −各チューブの一端は、流体が漏れないように、受け体の打ち抜きされたカップ
と係合され、カップの中央部は、流体が漏れないように、金属ボディの横方向の
ノッチに嵌合され、かつ、チューブと内部空間との間で流体結合するための少な
くとも１つの凹部が設けられている。

【００１２】 −金属ボディ及び受け体は、機械的に相互に固定する固定手段を備えている。

【００１３】 −固定手段は、金属ボディの外面において、チューブの軸を通過する各面にあ
り、軸線方向に延び、かつ、受け体の歯と係合する２つの段部を備えている。

【００１４】 −各歯は、おおむね半径方向面に延びるラグの自由端に形成され、各ラグは、
２つのカップの間で、軸線方向に挿入されている。

【００１５】 −金属ボディは、軸線方向において、内部空間の一部を形成する少なくとも１
つのチャンバを区切る、横方向の少なくとも１つのパーティションを含み、パー
ティションは、受け体により被覆される金属ボディの孔に係合するようになって
いる。

【００１６】 −マニホールドは、軸線方向において、内部空間の一部を形成する少なくとも
１つのチャンバを区切り、金属ボディの孔に係合する、横方向の少なくとも１つ
のパーティションと、金属ボディの周囲で機械的に固定するための把持手段とを
備えている。

【００１７】 次に、本発明の他の特徴及び利点を、図面を用いて詳しく説明する。

【００１８】

【発明の実施の形態】

図１〜図３に示す本発明の熱交換器は、おおむね軸対称で細長い円筒状の硬質
の金属ボディ（１）からなるマニホールドを備えている。金属ボディ（１）には
、軸方向の貫通孔（２）が設けられ、そのため、金属ボディ（１）は、厚肉管と
なっている。金属ボディ（１）は、例えば、押出し成形により製造されている。

【００１９】 軸線と直交し、かつ軸線方向に一定の間隔で互いに離れている複数のスロット
（３）が、金属ボディ（１）に形成されている。図２に示すように、各スロット
（３）は、水平方向を向く細長いもので、金属ボディ（１）の全長にわたって、
その下面から側面にわたって設けられている。貫通孔（２）の底部は、スロット
（３）と交わって中断されている。

【００２０】 図面からわかるように、各スロット（３）には、垂直の細長いチューブ（４）
の上端が嵌入され、かつスロット（３）は、金属ボディ（１）及び貫通孔（２）
の軸線（Ａ）と直交する２つの主面を有している。これらの主面は、図２の左方
から右方へ向かう細長い断面となっている。

【００２１】 各チューブ（４）は、その幅（すなわち、その断面）の方向に沿って、互いに
整列し、流体が循環する別々の流路を形成する、垂直方向の複数のチャネル（５
）が設けられている。チューブ（４）は、スペーサ（６）により、軸線（Ａ）方
向に離れて整列している。各スペーサ（６）は、波状の板片からなり、その波の
頂部は、両側の２つのチューブ（４）に、交互に接触している。

【００２２】 本発明によれば、チューブ（４）の幅は、貫通孔（２）の直径よりも大きく、
図２からわかるように、チューブ（４）の幅方向の中央領域に位置するチャネル
（５）のみが、貫通孔（２）に直接開口している。貫通孔（２）の両側方にある
その他のチャネル（５）は、金属ボディ（１）の肉厚部で開口している。それに
より、マニホールドは全体的に小さくなり、その一定の幅に対して、チューブの
幅が小さく、熱交換器が全体的に小さくなる。

【００２３】 チューブ（４）を正確に位置させ、かつ、が話法にあるチャネル（５）と貫通
孔（２）とを良好に流体結合させるために、スロット（３）の底部（７）（８）
を、２つの異なるレベルに位置させてある。スロット（３）の垂直方向の両側に
おいて、スロット（３）の底部（７）は低位置にあり、端にあるチューブ（４）
の側方縁と接している。

【００２４】 スロット（３）の幅方向の中央領域においては、その底部（８）は高位置にあ
り、チューブ（４）の端から離れている。それにより、貫通孔（２）の各側には
、水平なダクト（９）が形成されている。このダクト（９）の端は、貫通孔（２
）と連通し、また、チューブ（４）の縁にあるチャネル（５）が、ダクト（９）
に開口している。

【００２５】 チャネル（５）と貫通孔（２）との間を、漏れがないように確実に流体結合さ
せるために、金属ボディ（１）内で開口しているスロット（３）の両端を塞がな
ければならない。そのようにするために、金属ボディ（１）の下半部に、圧延薄
板で形成した受け体（１０）を嵌合させてある。受け体（１０）の軸線方向の両
側縁（１１）には、金属ボディ（１）に設けられた軸線（Ａ）方向の対応する段
部（１３）を固定するための一連の歯（１２）が設けられている。

【００２６】 また、図１〜図３には、貫通孔（２）を、軸線方向の少なくとも１つのチャン
バに区切る水平方向のパーティション（１４）を示してある。金属ボディ（１）
の下面には、パーティション（１４）を嵌合しうる水平方向の受孔（１６）が形
成され、この受孔（１６）は、パーティション（１４）を最終的な位置まで嵌合
すると、塞がれるようになっている。パーティション（１４）を複数設けて、マ
ニホールドの内部を軸方向の複数のチャンバに分割することができる。

【００２７】 受け体（１０）には、チューブ（４）を貫通させるのに十分な大きさの、横方
向の細長い孔（１７）が設けられている。受け体（１０）の凹状の上面を、金属
ボディ（１）、チューブ（４）及びパーティション（１４）にろう付け合金でろ
う付けして、貫通孔（２）、スロット（３）及びチャネル（５）の間からの流体
の漏れを、確実に防いでいる。

【００２８】 貫通孔（２）からの漏れがないように、パーティション（１４）を、貫通孔（
２）の壁にろう付けしている。

【００２９】 図１〜図３は、流体の流入部または流出部にねじ止めするために、貫通孔（２
）の一端側に形成されたタップ（１９）を示している。

【００３０】 図４に示す本発明の熱交換器を示す第２の実施例では、チューブ（４）の下端
（図示しない）は、上部マニホールドと類似した下部マニホールドに連結されて
いる。図４では、上述した部材と同様の部材を、図１の符号の前に２を付加した
符号を付してあり、詳細な説明を省略する。

【００３１】 図４に示す第２の実施例の熱交換器は、上述したチューブ（４）と同様のチュ
ーブ（２４）と、２つの金属ボディ（２１）により構成されたマニホールドとを
備えている。金属ボディ（２１）は、垂直方向を向くチューブ（２４）に対して
、１つの貫通孔ではなく、同一水平面で、軸線が平行な軸線方向の２つの貫通孔
（２２）を有しているという点で、金属ボディ（１）とは異なっている。各金属
ボディ（２１）の２つの貫通孔（２２）は、軸線方向の中間壁（３８）により互
いに分離されている。

【００３２】 金属ボディ（２１）には、スロット（３）と同様の横方向のスロット（２３）
が形成されている。各スロット（２３）の最深部には、スロットの隣接する端に
おいて、貫通孔（２２）とそれぞれ連通する横方向の２つのダクト（２９）が設
けられ、かつ２つの貫通孔（２２）と連通し、チューブ（２４）の幅方向の中央
領域にあって、流体を循環させるチャネル（２５）に開口する横方向のダクト（
２９ａ）が設けられている。

【００３３】 また、図１〜図３の熱交換器において、チューブの幅方向の縁の領域に位置す
るチャネル（２５）を、貫通孔（２２）を越えて、ダクト（２９）に開口させる
こともできる。

【００３４】 受け体（３０）は、各マニホールドと接している。受け体（３０）は、金属ボ
ディ（２１）の幅と一致する形状になっていることと、図１に示した歯（１２）
が、熱交換器の軸線方向に延び、かつ受け体（３０）の全長にわたって、金属ボ
ディ（２１）の対応する段部（３３）に固定されるリム（３２）と置換されてい
る点とにおいて、上述した受け体（１０）とは異なっている。

【００３５】 図５では、図１〜図３に示した部材と同様の部材に、図１の符号の前に４を付
して示してある。

【００３６】 ２つのマニホールドは、上述したチューブ（４）と同様の、垂直方向のチュー
ブ（４４）の上端及び下端とそれぞれ連通し、かつ、スペーサ（４６）と交互に
整列している。各マニホールドは、金属ボディ（１）と同様の、おおむね円筒状
の硬質の金属ボディ（４１）を備え、軸方向に延びる軸対称で円筒状の貫通孔（
４２）を有している。打抜板金で形成された受け体（５０）は、各金属ボディ（
４１）により嵌合されている。

【００３７】 チューブ（４４）の両端には、受け体（５０）をスタンピングして、形成した
カップ（６０）が被せられている。カップ（６０）の中央部（６１）は、金属ボ
ディ（４１）の横方向のノッチ（６２）に嵌合している。カップ（６０）は、貫
通孔（４２）と連通し、かつ、金属ボディ（４１）の両端で開いている。

【００３８】 カップ（６０）の中央部（６１）に設けられた凹部（６３）により、貫通孔（
４２）とチューブ（４４）のチャネル（４５）との流体結合が可能となってい。
カップ（６０）の内面をチューブ（４４）の外面に、かつ、カップ（６０）の中
央部（６１）の外面を金属ボディ（４１）のノッチ（６２）にろう付けすること
により、液密的な流体結合を実現することができる。

【００３９】 受け体（５０）のラグ（６４）により、各受け体（５０）は、対応する金属ボ
ディ（４１）に機械的に固定されている。ラグ（６４）は、カップ（６０）と交
互に、かつ、金属ボディ（４１）の両側に対をなして設けられている。

【００４０】 各ラグ（６４）は、上部にある受け体（５０）では上方において、下部にある
受け体（５０）では下方において、スペーサ（６６）から離れていて、図１〜図
３の熱交換器の歯（１２）と同様に、金属ボディ（４１）の軸線方向に突出する
歯（６５）となっており、軸線方向を向く段部（５３）を固定している。

【００４１】 図７は、図１〜図３のパーティション（１４）と同様の、金属ボディ（４１）
の孔（５６）に挿入された横方向のパーティション（５４）を示す。孔（５６）
は、貫通孔（４２）をチャンバ（５５）に区切るように、チューブ（４４）の層
の方向へ向いている。

【００４２】 最終的な位置において、パーティション（５４）は、金属ボディ（４１）に沿
って、円周方向に段部（５３）まで延びている２つのスペーサ（６６）のベース
を形成するために、孔（５６）を越えて突出し、歯（６５）と同様に作用する端
末の歯（６７）により、段部（５３）が固定されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 自動車の空調回路で冷却流体として用いられる、高圧で超臨界状態のＣＯ₂か
ら熱を奪う熱交換器の部分分解斜視図である。

【図２】 図１の熱交換器の部分断面図である。

【図３】 図１の熱交換器の軸線部分断面図である。

【図４】 本発明による熱交換器の第２の実施例を示す部分分解斜視図である。

【図５】 本発明による熱交換器の第３の実施例を示す部分分解斜視図である。

【図６】 図５の熱交換器の部分端面図である。

【図７】 図５の熱交換器の部分縦断面図である。

【図８】 図５の熱交換器の部分側面図である。

【符号の説明】 １ 金属ボディ ２ 貫通孔 ３ スロット ４ チューブ ５ チャネル ６ スペーサ ７、８ 底部 ９ ダクト １０ 受け体 １１ 側縁 １２ 歯 １３ 段部 １４ パーティション １６ 受孔 １９ タップ ２１ 金属ボディ ２２ 貫通孔 ２３ スロット ２４ チューブ ２５ チャネル ２９、２９ａ ダクト ３０ 受け体 ３２ リム ３３ 段部 ３８ 中間壁 ４１ 金属ボディ ４２ 貫通孔 ４４ チューブ ４５ チャネル ４６ スペーサ ５０ 受け体 ５３ 段部 ５４ パーティション ５５ チャンバ ５６ 孔 ６０ カップ ６１ 中央部 ６２ ノッチ ６３ 凹部 ６４ ラグ ６５ 歯 ６６ スペーサ ６７ 歯

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 細長い硬質ボディ（１）に形成された軸線方向の少なくとも
   １つの貫通孔（２）により内部空間が定められ、貫通孔（２）の軸線方向に互い
   に整列したチューブ（４）の列と流体結合され、チューブ（４）は、前記軸線方
   向とおおむね直交する第１の方向で細長くなっており、かつ、互いに平行で、軸
   線方向及び前記第１の方向とおおむね直交する第２の方向で、細長い断面となっ
   ている、少なくとも１つのマニホールドを備えてなる自動車の空調装置内の冷却
   流体から熱を奪う熱交換器において、 チューブ（４）の一部は、前記第１の方向に沿って、前記内部空間内に突出し
   、型出し成形された受け体（１０）により、チューブ（４）と内部空間との間の
   流体結合を液密的とし、かつ、前記金属ボディ（１）及びチューブ（４）の周囲
   をろう付けしたことを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 チューブ（４）（２４）の少なくとも一端は、前記第１の方
   向に沿って、かつ、貫通孔（２）または一連の貫通孔（２２）を越えて、第２の
   方向に突出している、請求項１に記載の熱交換器。
3. 【請求項３】 チューブ（４）の列の中央部分は、前記内部空間を定める２
   つの貫通孔（２２）の間で、前記第１の方向に沿って突出している、請求項１ま
   たは２に記載の熱交換器。
4. 【請求項４】 各チューブ（４）の一端は、前記金属ボディ（１）に形成さ
   れたスロット（３）と係合し、前記チューブ（４）は、第２の方向に細長くて、
   両端が開口しており、前記スロット（３）の底部は、前記内部空間により中断さ
   れ、前記受け体（１０）は、金属ボディ（１）により嵌合され、それにより、前
   記スロット（３）は被覆され、かつ、前記スロット（３）と対向して、チューブ
   （４）の液密的な通路のための細長い孔（１７）が形成されている、請求項１〜
   ３のいずれかに記載の熱交換器。
5. 【請求項５】 各スロット（３）は、チューブ（４）の一端と接する浅い底
   部（７）と、より深い中央領域にあり、チューブ（４）の内部と連結する自由な
   空間（９）との２つの側方の領域を備えている、請求項４に記載の熱交換器。
6. 【請求項６】 各チューブ（４４）の一端は、流体が漏れないように、受け
   体（５０）の打ち抜きされたカップ（６０）と係合され、カップ（６０）の中央
   部（６１）は、流体が漏れないように、金属ボディ（４１）の水平方向のノッチ
   （６２）に嵌合され、かつ、チューブ（４４）と前記内部空間との間で流体結合
   するための少なくとも１つの凹部（６３）が設けられている、請求項１〜３のい
   ずれかに記載の熱交換器。
7. 【請求項７】 金属ボディ及び受け体は、機械的に相互に固定する固定手段
   を備えている、請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換器。
8. 【請求項８】 前記固定手段は、金属ボディの外面において、チューブの軸
   を通過する各面にあり、軸線方向に延び、かつ、受け体の歯（１２）と係合する
   ２つの段部（１３）を備えている、請求項７に記載の熱交換器。
9. 【請求項９】 各歯（６５）は、半径方向面でおおむね延びるラグ（６４）
   の自由端に形成され、各ラグ（６４）は、２つのカップ（６０）の間で、軸線方
   向に挿入されている、請求項６と組み合わせた請求項８に記載の熱交換器。
10. 【請求項１０】 金属ボディ（１）は、軸線方向において、前記内部空間の
    一部を形成する少なくとも１つのチャンバ（１５）を区切る、水平方向の少なく
    とも１つのパーティション（１４）を含み、前記パーティション（１４）は、受
    け体（１０）により被覆される金属ボディ（１）の孔（１６）に係合するように
    なっている、請求項１〜９のいずれかに記載の熱交換器。
11. 【請求項１１】 マニホールドは、軸線方向において、前記内部空間の一部
    を形成する少なくとも１つのチャンバ（５５）を区切り、金属ボディ（４１）の
    孔（５６）に係合する、水平方向の少なくとも１つのパーティション（５４）と
    、金属ボディ（４１）の周囲で機械的に固定するための把持手段（６７）とを備
    えている、請求項１〜１０のいずれかに記載の熱交換器。