JP2004263997A

JP2004263997A - エバポレータ

Info

Publication number: JP2004263997A
Application number: JP2003057354A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Inaba; 浩行稲葉
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2004-09-24
Also published as: US20040206481A1; EP1455154A2

Abstract

【課題】薄肉軽量化しつつ耐腐食性を向上させたエバポレータの提供を図る。
【解決手段】チューブ１２は、長板状部材１９を幅方向に折り返し加工して該板状部材１９の幅方向端部２１同士（折り返し端末同士）を接合することで形成される構造であるため、２枚の金属板を組み合わせて構成するチューブに比べて接合部が少なくなり、より軽量化できる。しかも、最も肉厚となる接合部２１を風上に配置する構造であるため、押し出しパイプ部材をチューブとした構造に比べ、腐食に対する耐久性を向上できる。つまり、薄肉軽量化しつつ耐腐食性を向上させたチューブ１２を具現化するこで、薄肉軽量化しつつ耐腐食性を向上させたエバポレータ１０を提供できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置に組み込むエバポレータに関し、特にば車両用空調装置に組み込むエバポレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用空調装置には、内部で冷媒を蒸発させて外部を流通する空気を冷却するエバポレータが組み込まれている。このような車両用空調装置に組み込まれるエバポレータとしては、一つのヘッダタンクの間に伝熱管としての複数のチューブを連通接続したものがある（特許文献１）。なお、各チューブ間には波形状のアウターフィンが介在している。
【０００３】
近年、車両搭載部品の軽量化の要請は強く、エバポレータも同様に軽量化が求めれている。エバポレータにおいては容積の大部分を占めるチューブの軽量化が特に重要となる。
【０００４】
このチューブの構造としては、主に下記の２タイプがある。
【０００５】
タイプ１：図１０に示すようにチューブ１００を、２枚の金属板１０１を断面最中状に組み合わせて構成する構造。なお、図１０中符号１０２は冷媒との接触面積を広くするためおよびチューブ１００の耐圧性を向上させるためのインナーフィンであり、符号１０３はチューブ間に積層されるアウターフィンである。
【０００６】
タイプ２：図１１に示すようにチューブ２００を、軸線方向に沿って押し出すことで形成される筒状のパイプにより構成する構造。
【０００７】
薄肉軽量化の観点からすれば、２枚の金属板１０１にそれぞれ接合部１０１ａを形成してろう付けするタイプ１の構造よりも、このような接合部がないタイプ２の構造が好適である。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−８９９９９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、空調装置に組み込まれるエバポレータは、空調風の除湿機能を備えるため、チューブには空気に含まれる水分が凝縮する。そのため、送風空気に含まれる塵や埃などの異物が付着しやすく、この異物の付着に起因する腐食が問題となる。特に、薄肉軽量化に好適なタイプ２のチューブ２００では、肉厚ｄ７の薄肉化を追求すればするほど、耐腐食性が劣ってしまう傾向にある。
【００１０】
本発明は、薄肉軽量化しつつ耐腐食性を向上させることができるエバポレータの提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、特にチューブの風上端に異物が付着し易く、この風上端が腐食開始点となって腐食集中部位となることに着目し（図１２、図１３参照）、薄肉軽量化および耐腐食向上をともに達成できるエバポレータに想到した。
【００１２】
請求項１記載の発明は、波形状のアウターフィンと交互に設けられ内部に冷媒を流通させるチューブと、前記チューブの両端開口部が挿入されて該チューブと連通接続される一対のヘッダタンクと、を備えたエバポレータにおいて、
前記チューブは、板状部材を折り返し加工して該板状部材の折り返し端末同士を接合することで形成される構造であり、前記チューブの接合部を風上側に配置したことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のエバポレータであって、前記チューブの風上側の端末面と、前記アウターフィンの風上側の端末面と、を通風方向に対してほぼ面一に設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載のエバポレータであって、前記チューブは通風方向に複数多段に設けられ、前記アウターフィンは通風方向に複数多段に設けられたチューブの全てに亘って延長形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載のエバポレータであって、通風方向に複数多段に配置されるチューブのうち、最上流のチューブの接合部を風上側を配置するとともに、最下流のチューブの接合部を風下側に配置したことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のエバポレータであって、前記チューブ内にはインナーフィンが設けられた構造であり、前記チューブを構成する板状部材の肉厚よりも、前記インナーフィンを構成する板状部材の肉厚のほうが薄く形成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項５記載のエバポレータであって、前記インナーフィンは略波形状に形成されるものであり、前記チューブの一方の側壁と略平行に設けられこの一方の側壁に接合される一方の平行部と、前記チューブの他方の側壁と略平行に設けられこの他方の側壁に接合される他方の平行部と、前記チューブの一方の側壁および他方の側壁と略垂直に設けられ前記一方の平行部および前記他方の平行部を連結する垂直部と、を備えて波形状に形成されてなることを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、チューブは、板状部材を折り返し加工して該板状部材の折り返し端末同士を接合することで形成される構造であり、チューブの接合部を風上側に配置したことを特徴とするため、２枚の金属板を組み合わせて構成するチューブ（タイプ１）に比べて接合代が少なくなり、押し出しパイプからなるチューブ（タイプ２）に近い薄肉軽量化が可能となる。しかも、押し出しパイプからなるチューブ（タイプ２）に比べ、最も肉厚となる接合部が存在する部位を風上に配置することで、耐腐食性を向上させることができる。
つまり、この請求項１記載の発明によれば、チューブの薄肉軽量化を図りつつ耐腐食性も向上できる。結果、エバポレータの薄肉軽量化および耐腐食向上をともに達成できる
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、チューブの風上側の端末面とアウターフィンの風上側の端末面とを通風方向に対向してほぼ面一に設けたことを特徴とするため、風上端末においてアウターフィンとチューブとの間の隙間に異物が侵入しにくく、最もチューブ本体部から遠い位置に異物が付着することとなり、これによりチューブ本体部の腐食を効果的に防ぐことができる。
【００１９】
請求項３記載の発明によれば、請求項１、２記載の発明の効果に加え、チューブは通風方向に複数多段に設けられるため、通風方向に多段にチューブ群が配置されることで、、同一通風面積であってもエバポレータの熱交換効率が飛躍的に向上する。しかも、通風方向に複数多段に設けられたチューブの全てに亘ってアウターフィンが延長形成されているため、このアウターフィンにより、チューブとアウターフィンとを交互に積層して仮組立てする際の組み付けが容易となる。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の発明の効果に加え、通風方向に複数多段に配置されるチューブのうち、最上流のチューブの接合部を風上側を配置するとともに、最下流のチューブの接合部を風下側に配置したことを特徴とするため、風上端部および風下端部のそれぞれに接合部が存在するため、エバポレータの通風方向に反転させても同様の作用効果を得ることができる。つまり、エバポレータの配置方向性の自由度が高まる。
【００２１】
請求項５記載の発明によれば、請求項１〜４記載の発明の効果に加え、チューブ内にはインナーフィンが設けられた構造であり、チューブを構成する板状部材の肉厚よりも、インナーフィンを構成する板状部材の肉厚のほうが薄く形成されていることを特徴とするため、チューブの薄肉軽量化に好適である。
【００２２】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の発明の効果に加え、インナーフィンは略波形状に形成されるものであり、チューブの一方の側壁と略平行に設けられこの一方の側壁に接合される一方の平行部と、チューブの他方の側壁と略平行に設けられこの他方の側壁に接合される他方の平行部と、チューブの一方の側壁および他方の側壁と略垂直に設けられ一方の平行部および他方の平行部を連結する垂直部と、を備えて波形状に形成されてなることを特徴とするため、つまり、波形状に形成されたインナーフィンはチューブの両側壁と直交する垂直部を備えるため、この垂直部が柱として機能しチューブの耐圧性が高まる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
第１実施形態：
図１は本発明の第１実施形態のエバポレータを示す斜視図、図２は同エバポレータのチューブおよびアフターフィンの積層状態を断面図、図３は同エバポレータのチューブの詳細断面図、図４はチューブの材質構造を示す模式図、図５はチューブの成形方法を示す模式図、図６は異物が風上端末に付着する様子を概略的に示す概略図である。
【００２５】
この第１実施形態のエバポレータ１０は、車両用空調装置に用いられるもので、空調ユニットケース内で送風機の下流且つヒータコアの上流の配置され、内部を流通する冷媒と空気との熱交換により、送風機からの送風空気を除湿しつつ冷却するものである。
【００２６】
この実施形態のエバポレータ１０は、図１に示すように、通風方向に二段にコア部１０Ａ、１０Ｂを備える二層式のエバポレータ１０であり、通風方向に上流側から順に第１のコア部１０Ａと第２のコア部１０Ｂとが配置されている。
【００２７】
第１のコア部１０Ａは、波形状のアウターフィン１１と交互に設けられ内部に冷媒を流通させるチューブ１２と、このチューブ１２は別体で形成され、チューブ１２の両端開口部が挿入されて該チューブ１２と連通接続される一対のヘッダタンク１３、１３と、を備える。一方、第２のコア部１０Ｂは第１のコア部１０Ａと同様に、波形状のアウターフィン１１と交互に設けられ内部に冷媒を流通させるチューブ１５と、このチューブ１５の両端開口部が挿入されて該チューブ１５と連通接続される一対のヘッダタンク１６、１６と、を備える。
【００２８】
アウターフィン１１は、図２に示すように第１のコア部１０Ａと第２のコア部１０Ｂに亘って延長形成されおり、つまり、この１つのアウターフィン１１が第１のコア部１０Ａと第２のコア部１０Ｂで共用されている。なお、図１中符号１８は補強用のサイドプレートである。
【００２９】
以下、図２〜図６を基にチューブ１２、１５の構造を詳しく説明する。
【００３０】
第１のコア部１０Ａおよび第２のコア部１０Ｂのチューブ１２、１５は同一構造である。以下、第１のコア部１０Ａのチューブ１２を代表して説明する。
【００３１】
チューブ１２の母材である長板状部材は、図４に示すように芯材（比較的融点の高いアルミニウム合金）１２Ａの両面にろう材（比較的融点の低いアルミニウム合金）１２Ｂ，１２Ｃ、を積層した所謂両面クラッド材で構成される。
【００３２】
このチューブ１２は、図５に示すように、一枚のアルミ金属板（長板状部材）を折り返し加工して該長板状部材の幅方向両端末（折り返し端末）２１同士を接合することで形成される。具体的には、所定寸法に長板状に形成された板状部材を、ロール形成やプレス形成により、幅方向両端に平面的な接合部２１（折り返し端末）を備える凹状とし（図５ａ参照）、次に、接合部２１同士が重なるように、鎖線で示した幅方向中央の折曲部２２において所定の丸み半径を持たせて順次折り曲げ加工し（図５ｂ参照）、波状のインナーフィン２５（図５中図示せぬ）を挿入した状態で加熱することで接合部２１同士をろう付けし、幅方向が厚さ方向よりも長い扁平のチューブ１２とする（図５ｃ参照）。
【００３３】
製造されたチューブ１２は、図２、図３に示すように、扁平の断面筒状のチューブ本体部２０と、このチューブ本体部２０から突設される接合部２１と、チューブ本体部２０内のインナーフィン２５と、を備えて構成される。
【００３４】
このチューブ１２、１５を用いて、この実施形態のエバポレータ１０では図２に示すように、通風方向に複数多段に配置されるチューブ１２、１５のうち、最上流のチューブ１２の接合部２１を風上側を配置してある。
【００３５】
そのため、最も肉厚となる接合部２１、２１が存在する部位を風上に配置することで、耐腐食性を向上させることができる。これにより、押し出しパイプ部材よりなるチューブ（タイプ２）に比べ耐腐食性が向上するとともに、これに伴いチューブ本体部２０も薄肉化を図ることができる。結果、薄肉軽量化をしつつ耐食性を向上させたチューブ１２となる。
【００３６】
また、この実施形態のエバポレータ１０では、図６（ａ）に示すように、チューブ１２の風上側の端末面１２ａと、アウターフィン１１の風上側の端末面１１ａと、を通風方向に対してほぼ面一に設けてある。そのため、図６（ｂ）に示すように、チューブ１２の風上側の端末面１２ａ（接合部２１、２１の先端面）と、アウターフィン１１の風上側の端末面１１ａと、が通風方向に対向して段差を持って配置される場合にくらべ、送風機からの送風空気に同伴される異物が風上端末に付着した際に、この異物（付着物）とチューブ本体部２０との距離ｄ３（＞ｄ４）が最も離間しているため、これによりチューブ本体部２０の腐食を最も効果的に防ぐことができる。
【００３７】
ここで、インナーフィン２５は、略波形状に形成されている。具体的には、インナーフィン２５は、チューブ１２の上壁（一方の側壁）２３と略平行に設けられこの上壁２３に接合される一方の平行部２６と、チューブ１２の下壁（他方の側壁）２４と略平行に設けられこの下壁２４に接合される他方の平行部２７と、チューブ１２の上壁２３および下壁２４と略垂直に設けられ一方の平行部２６および他方の平行部２７を連結する垂直部２８と、を備えて波形状に形成されている。つまり、波形状に形成されたインナーフィン２５が、チューブ１２の扁平の上下壁２３、２４と直交する垂直部２８を備えるため、この垂直部２８が柱として機能することでチューブ１２の耐圧性がより高まる。なお、インナーフィン２５の母材の肉厚ｄ５は、図３に示すようにチューブ１２を構成する板状部材の肉厚ｄ１よりも、薄く形成されている。
【００３８】
このように、第１実施形形態のエバポレータ１０には主に以下のような効果がある。
【００３９】
第１に、チューブ１２（１５）は、長板状部材１９を幅方向に折り返し加工して該板状部材１９の幅方向端部２１同士（折り返し端末同士）を接合することで形成される構造であるため（図３、５参照）、２枚の金属板を組み合わせて構成するチューブ（タイプ１に比べて接合部が少なくなり、より軽量化できる。しかも、肉厚となる接合部２１が存在する部位を風上に配置する構造であるため（図２、６参照）、押し出しパイプ部材からなるチューブ（タイプ２）に比べ、耐腐食性を向上させることができる。しかもこの風上端の耐食性向上に伴いチューブ本体部２０をさらに薄肉化できるため、薄肉軽量化しつつ耐腐食性を向上させたチューブ１２を具現化できる。これにより、薄肉軽量化および耐腐食性を同時に向上できるエバポレータ１０を提供できる。
【００４０】
第２に、チューブ１２の風上側の端末面１２ａとアウターフィン１１の風上側の端末面１１ａとを通風方向に対向してほぼ面一に設けたため（図６ａ参照）、風上端末において最もチューブ本体部２０から遠い位置に異物が付着することとなり、これによりチューブ本体部２０の腐食を効果的に防ぐことができる。
【００４１】
第３に、チューブ１２、１５は通風方向に複数多段に設けられるため、同一通風面積であってもエバポレータ１０の熱交換効率が飛躍的に向上する。しかも、通風方向に複数多段に設けられたチューブ１２、１５の全てに亘ってアウターフィン１１が延長形成されているため、このアウターフィン１１により、チューブ１２、１５とアウターフィン１１とを交互に積層して仮組立てする際の組み付けが容易となる。
【００４２】
第４に、チューブ１２の熱交換効率の向上および耐圧性の向上のためのインナーフィン２５を備える構造でありながら、インナーフィン２５を構成する板状部材の肉厚ｄ５がチューブ１２を構成する板状部材の肉厚ｄ１よりも薄く形成されているため（図３参照）、さらに軽量化できる。
【００４３】
第５に、インナーフィン１２、１５は略波形状に形成され、チューブ１２、１５の一方の側壁２３および他方の側壁２４と略垂直に設けられ一方の平行部２６および他方の平行部２７を連結する垂直部２８を備えて構成されるため、この垂直部２８が柱として機能することでチューブ１２、１５の耐圧性がさらに高まる。
【００４４】
第２実施形態：
図７は第２実施形態のエバポレータを示す要部断面図である。なお、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して構成およびその作用効果の説明は省略する。
【００４５】
この第２実施形態のエバポレータ３０は、通風方向に複数多段に配置されるチューブ１２、１５のうち、最下流のチューブ１５の接合部２１を風下側に配置した点で、第１実施形態のエバポレータ１０と異なる。
【００４６】
この第２実施形態のエバポレータ３０のように、通風方向に複数多段に配置されるチューブ１２、１５のうち、最上流のチューブ１２の接合部２１を風上側を配置しするとともに、最下流のチューブ１５の接合部２１を風下側に配置してあると、風上端部および風下端部のそれぞれに接合部２１、２１が存在するため、エバポレータ３０の通風方向に反転させても第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。つまり、エバポレータ３０の配置方向性の自由度が高まる。
【００４７】
第３実施形態：
なお、本発明にあっては、図８に示す第３実施形態のエバポレータ４０のように、通風方向に複数多段にコア部を備えずに１つのコア部１０Ａから構成されるものであってもよい。
【００４８】
チューブのその他の例：
また、本発明にあっては、チューブ１２の接合部の構造は第１〜３実施形態に示す構造に限られず、例えば、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような構造も含まれる。なお、薄肉軽量化の点より第１〜第３実施形態のチューブ１２、１５の接合部２１の構造が最も好ましい。
【００４９】
図９（ａ）に示すチューブ５０は、母材の長板状部材の幅方向両端部に形成される接合部５１、５２のうち、一方（この例では上側）の接合部５１を他方（この例では下側）の接合部５２より長く構成して、一方の接合部５１を他方の接合部５２を巻き込むように折り返して略コ字状に形成した例である。
【００５０】
図９（ｂ）に示すチューブ６０は、母材の長板状部材の幅方向両端部を予め内側に折り返した構造の接合部６１、６２とし、この折り返し構造の接合部６１、６２同士を接合した例である。なお、この図９（ｂ）のチューブでは、各接合部６１、６２が内側に折り返された構造であるが、外側に折り返された構造であってもよい。
【００５１】
図９（ｃ）に示すチューブ７０は、各接合部７１、７２の先端部７１ａ、７２ａを外方にＬ字状に折り曲げて、全体形状を通風方向に向けて逆Ｔ字状にした例である。
【００５２】
以上のように、この発明によれば、チューブは板状部材を折り返し加工して該板状部材の折り返し端末同士を接合することで断面筒状に形成される構造であり、チューブの接合部を風上側に配置したことを特徴とするため、２枚の金属板を組み合わせて構成するチューブに比べて接合部が少なくなり、より軽量化できる。しかも、押し出しパイプ部材をチューブとした構造に比べ、接合部を備えて肉厚となる部位を風上に配置することで、耐腐食性が向上する。つまり、この発明によれば、薄肉軽量且つ高耐腐食性を備えるチューブを提供でき、結果、薄肉軽量且つ高耐腐食性を備えるエバポレータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１実施形態のエバポレータを示す斜視図。
【図２】図２は同エバポレータのチューブおよびアフターフィンの積層状態を断面図。
【図３】図３は同エバポレータのチューブの詳細断面図。
【図４】図４はチューブの材質構造を示す模式図。
【図５】図５はチューブの成形方法を示す模式図。
【図６】図６は異物が風上端末に付着する様子を概略的に示す概略図。
【図７】図７は第２実施形態のエバポレータを示す要部断面図。
【図８】図８は第３実施形態のエバポレータを示す要部断面図。
【図９】図９（ａ）（ｂ）（ｃ）はチューブの他の断面構造を示す拡大断面図。
【図１０】従来のエバポレータのチューブの構造の一例を示す断面図。
【図１１】従来のエバポレータのチューブの構造の他の例を示す断面図。
【符号の説明】
１０…エバポレータ
１１…アウターフィン
１１ａ…アウターフィンの風上側の端末面
１２…インナーフィン
１２…チューブ（最上流側のチューブ）
１２ａ…チューブの風上側の端末面
１３…ヘッダタンク
１４…ヘッダタンク
１５…チューブ（最下流側のチューブ）
１６…ヘッダタンク
１７…ヘッダタンク
１９…長板状部材（板状部材）
２０…チューブ本体部
２１…接合部（折り返し端末）
２２…折曲部
２３…上壁（一方の側壁）
２４…下壁（他方の側壁）
２５…インナーフィン
２６…平行部
２７…平行部
２８…垂直部
３０…エバポレータ
４０…エバポレータ
５０…チューブ
５１…接合部
５２…接合部
６０…チューブ
６１…接合部
７０…チューブ
７１…接合部

Claims

波形状のアウターフィン（１１）と交互に設けられ内部に冷媒を流通させるチューブ（１２）と、前記チューブ（１２）の両端開口部が挿入されて該チューブ（１２）と連通接続される一対のヘッダタンク（１３）と、を備えたエバポレータ（１０、３０、４０）において、
前記チューブ（１２）は、板状部材を折り返し加工して該板状部材の折り返し端末（２１）同士を接合することで形成される構造であり、
前記チューブ（１２）の接合部（２１）を風上側に配置したことを特徴とするエバポレータ（１０、３０、４０）。
請求項１に記載のエバポレータ（１０、３０、４０）であって、
前記チューブ（１２）の風上側の端末面（１２ａ）と、前記アウターフィン（１１１）の風上側の端末面（１１ａ）と、を通風方向に対向してほぼ面一に設けたことを特徴とするエバポレータ（１０、３０、４０）。
請求項１または請求項２記載のエバポレータ（１０、３０、４０）であって、
前記チューブ（１２、１５）は、通風方向に複数多段に設けられ、
前記アウターフィン（１１）は、通風方向に複数多段に設けられたチューブ（１２、１５）の全てに亘って延長形成されていることを特徴とするエバポレータ（１０、３０）。
請求項３記載のエバポレータ（１０、３０）であって、
通風方向に複数多段に配置されるチューブ（１２、１５）のうち、最上流のチューブ（１２）の接合部（２１）を風上側を配置するとともに、最下流のチューブ（１５）の接合部（２１）を風下側に配置したことを特徴とするエバポレータ（３０）。
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のエバポレータ（１０、３０、４０）であって、
前記チューブ（１２、１５）内には、インナーフィン（２５）が設けられた構造であり、
前記チューブ（１２、１５）を構成する板状部材の肉厚（ｄ１）よりも、前記インナーフィン（２５）を構成する板状部材の肉厚（ｄ３）のほうが薄く形成されていることを特徴とするエバポレータ（１０、３０、４０）。
請求項５記載のエバポレータ（１０、３０、４０）であって、
前記インナーフィン（２５）は、略波形状に形成されるものであり、前記チューブ（１２、１５）の一方の側壁（２３）と略平行に設けられこの一方の側壁（２３）に接合される一方の平行部（２６）と、前記チューブ（１２、１５）の他方の側壁（２４）と略平行に設けられこの他方の側壁（２４）に接合される他方の平行部（２７）と、前記チューブ（１２）の両側壁（２３，２４）と略垂直に設けられ前記両平行部（２６，２７）を連結する垂直部（２８）と、を備えて波形状に形成されてなることを特徴とするエバポレータ（１０、３０、４０）。