JP2004316976A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空調装置の冷凍サイクルの一要素を構成する蒸発器として使用される熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、この種の熱交換器として、上下に延びる複数のチューブ及びフィンを空気流れ方向と交差する方向に交互に並設してコアを構成し、該コアの上端及び下端に各チューブ端部と連通する上側ヘッダタンク及び下側ヘッダタンクをそれぞれ配設してなる熱交換器が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
前記特許文献1の熱交換器においては、下側ヘッダタンクの上壁部が略水平な平坦面状に形成され、この上壁部に前記コアのチューブ下端を挿入保持するためのチューブ挿入孔が形成されていて、該チューブ挿入孔周縁とチューブ外周面とがろう付けされている。
【0004】
そして、冷凍サイクルの運転時には、凝縮された状態にある熱交換媒体が膨張弁を介して、例えば下側ヘッダタンクに流入し、該下側ヘッダタンクの熱交換媒体を各チューブに流入させ、該チューブ内の熱交換媒体と周囲の空気とを熱交換させて冷風を生成するようにしている。
【0005】
【特許文献1】
特開2001―235296号公報(第3頁、第4頁、図1、図3)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記特許文献1の熱交換器においては、空気の冷却時にチューブ及びフィンの表面に発生した凝縮水が、チューブを伝って下側ヘッダタンク上壁部のチューブ挿入孔周縁に流れ落ちる。
【0007】
しかしながら、前記特許文献1の熱交換器では、前記下側ヘッダタンク上壁部が略水平な平坦面状に形成されているため、前記の如く流れ落ちた凝縮水がチューブ挿入孔周縁に留まると、前記チューブ挿入孔周縁とチューブ外周面との接合箇所が早期に腐食して熱交換器の耐久性が低下する虞れがある。
【0008】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、チューブを伝って流れ落ちた凝縮水がチューブ挿入孔周縁に留まらないヘッダタンク上壁部の形状を設定することにより、チューブ挿入孔周縁とチューブ外周面との接合箇所の腐食を防止して熱交換器の耐久性を高めることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の解決手段では、ヘッダタンク上壁部に形成したガイド面によりチューブ挿入孔周縁に流れ落ちた凝縮水を該チューブ挿入孔の外側へ導くようにした。
【0010】
具体的には、請求項1の発明では、上下に延びる複数のチューブが空気流れ方向と交差する方向に並設されてなるチューブ群と、該チューブ群の下端に配設され上壁部に形成されたチューブ挿入孔にチューブ端部が挿入保持されて各チューブ端部が連通するヘッダタンクとを備え、前記各チューブ内を流通する熱交換媒体と周囲の空気とを熱交換させて該空気を冷却するように構成された熱交換器を対象とする。
【0011】
そして、前記ヘッダタンク上壁部には、各チューブ挿入孔周縁から該チューブ挿入孔の外側へ向けて下降して延び、前記空気の冷却時にチューブを伝って落ちる凝縮水をチューブ挿入孔周縁から外側へ導くガイド面を形成する構成とする。
【0012】
この構成によれば、周囲の空気を冷却する際にチューブ表面に発生した凝縮水がヘッダタンク上壁部のチューブ挿入孔周縁に流れ落ちると、そのチューブ挿入孔周縁の凝縮水は、チューブ挿入孔の外側へ向けて下降するガイド面によりチューブ挿入孔周縁に留まることなく導かれて排出される。これにより、チューブ挿入孔周縁とチューブ外周面との接合箇所の腐食が防止されて、熱交換器の耐久性が高められる。
【0013】
請求項2の発明では、請求項1の発明において、ヘッダタンク上壁部の各チューブ挿入孔形成箇所は上側へ膨出しており、その膨出部外面によりガイド面を構成する。
【0014】
この構成によれば、ガイド面が膨出部外面から構成されてヘッダタンク上壁部の剛性が向上するので、ヘッダタンクの構成部材を厚肉化することなく耐圧性が十分に得られ、熱交換器の軽量化が図られる。
【0015】
また、ヘッダタンクのチューブ並設方向一端側から熱交換媒体を流入させるようにした場合には、膨出部の膨出高さにより、ヘッダタンクのチューブ並設方向他端側への熱交換媒体の流れを制御することが可能となる。これにより、熱交換媒体が各チューブに偏ることなく流入し、熱交換器から吹き出す空気の温度分布が均一化される。
【0016】
請求項3の発明では、請求項1または2の発明において、ヘッダタンクはチューブ並設方向に延び、前記ヘッダタンクの長手方向一端部にはその内部へ熱交換媒体を流入させる流入管を接続し、前記ヘッダタンク内部には、前記流入管から流入してタンク内部を流れる熱交換媒体の流れを制御する制御板を配設し、前記ヘッダタンク上壁部のチューブ並設方向に隣り合うガイド面間には、空気流れ方向に延びる平坦部を形成し、前記制御板を前記ヘッダタンク内周面の平坦部対応箇所にろう付けする構成とする。
【0017】
この構成によれば、流入管からヘッダタンク内部に流入した熱交換媒体の流れが制御板により制御されて、熱交換媒体が各チューブに偏ることなく流入し、熱交換器から吹き出す空気の温度分布が均一化される。
【0018】
また、制御板がヘッダタンク内周面の平坦部対応箇所にろう付けされているので、制御板のろう付け部分の形状を成形の容易な直線状にしながら、ヘッダタンク内周面に確実にろう付けすることが可能となる。
【0019】
さらに、ヘッダタンク上壁部のガイド面間の平坦部は該両ガイド面よりも下方に位置しているために、ヘッダタンクの平坦部対応箇所の上下方向の寸法は相対的に短くなる。そして、このヘッダタンクの上下方向の寸法が短い部位に制御板が配設されているので該制御板の上下方向の寸法が短くなり、これにより、制御板の材料取りが小さくてすみ、コストが低減される。
【0020】
請求項4の発明では、請求項1〜3のいずれか1つの発明において、チューブ群を空気流れ方向に複数列配設し、ヘッダタンク内部には、前記複数列のチューブ群に対応してタンク内部を空気流れ方向に仕切る仕切板を配設し、ヘッダタンク内に流入した熱交換媒体を前記複数のチューブ群に順次流通させるように前記ヘッダタンクを構成し、ヘッダタンク上壁部の空気流れ方向に隣り合うガイド面間には、チューブ並設方向に延びる平坦部を形成し、前記仕切板を、前記ヘッダタンク内周面の平坦部対応箇所にろう付けする構成とする。
【0021】
この構成によれば、例えば、チューブ群を2列配置する場合には、仕切板によりヘッダタンク内部が空気流れ方向に2つの空間に仕切られる。そして、ヘッダタンク内部の空気流れ下流側の空間に熱交換媒体を流入させると、該熱交換媒体は対応するチューブ群を流通し、その後、空気流れ方向上流側のチューブ群を流通する。これにより、周囲の空気は2つのチューブ群により熱交換媒体との熱交換が行われるので、熱交換効率が向上する。
【0022】
また、仕切板がヘッダタンク内周面の平坦部対応箇所にろう付けされているので、請求項3の発明と同様に、仕切板のろう付け部分の形状を成形の容易な直線状にしながら、ヘッダタンク内周面に確実にろう付けすることが可能となる。
【0023】
さらに、ヘッダタンク上壁部のガイド面間の平坦部は該両ガイド面よりも下方に位置しているために、ヘッダタンクの平坦部対応箇所の上下方向の寸法が相対的に短くなり、この上下方向の寸法が短い部位に仕切板が配設されているので、請求項3の発明と同様に、仕切板のコストが低減される。
【0024】
請求項5の発明では、請求項3または4の発明において、平坦部はガイド面よりも下方に位置し、ヘッダタンク上壁部の隣り合うガイド面間には、両ガイド面を流れた凝縮水をヘッダタンク上壁部の外側へ導く排出溝を前記ガイド面及び平坦部により形成する構成とする。
【0025】
この構成によれば、ガイド面を流れた凝縮水が排出溝によりヘッダタンク上壁部から排出されるので、凝縮水の発生量が多い場合でも凝縮水がチューブ挿入孔周縁に留まることはなく、これにより、凝縮水の発生量に関わらずチューブ挿入孔周縁とチューブ外周面との接合箇所の腐食が確実に防止される。
【0026】
請求項6の発明では、請求項1〜5のいずれか1つの発明において、ヘッダタンクは、上下に分割された上側部材と下側部材との組み合わせ体からなる構成とする。
【0027】
この構成によれば、複数のチューブ挿入孔及びガイド面を有していて成形が煩雑なヘッダタンクの構成部材を、上側部材と下側部材とに分割してそれぞれを板材のプレス成形品とすることが可能となるので、ヘッダタンクの構成部材の成形が容易になる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0029】
図2は、本発明の実施形態に係る熱交換器を示し、本例では、熱交換器が車両用空調装置の冷凍サイクルの一要素を構成する蒸発器1である場合について説明する。この蒸発器1は、車両の室内に配設されるケース(図示せず)に収容されていて、送風機(図示せず)から送風された空気を冷却するための冷却用熱交換器として構成されている。
【0030】
前記蒸発器1は、図3にも示すように、上下に延びる複数のチューブ2a,3a及びフィン4を車幅方向に交互に並設してなるコア5と、該コア5の上端及び下端にそれぞれ配設された上側ヘッダタンク8及び下側ヘッダタンク9とを備えている。また、この蒸発器1は、前記ケース内において、前記送風機からの空気が前記コア5を車体前方から後方へ通過するように配置されている。尚、空気の流れ方向を図1、図4及び図5において白抜きの矢印イで示す。
【0031】
前記コア5の各チューブ2a,3aは、アルミニウム合金製の薄板材を空気流れ方向に長い矩形状断面を有するように折り曲げ成形してなる偏平チューブである。図4に示すように、チューブ2aは空気流れ方向上流側に配置され、該チューブ2aにより上流側チューブ群2が構成され、一方、チューブ3aは下流側に配置され、該チューブ3aにより下流側チューブ群3が構成されている。
【0032】
また、各フィン4は、アルミニウム合金製の薄板材を波状に成形してなるコルゲートフィンであり、チューブ2a,3aの上端近傍から下端近傍に亘りかつ上流側チューブ群2から下流側チューブ群3に連続して延びている。前記チューブ2a,3a及びフィン4を構成する板材の少なくとも一方の表面にはろう材が層状に設けられていて、フィン4がチューブ2a,3aの側面にろう付けされてコア5が構成される。図2に示すように、該コア5のチューブ2a,3a及びフィン4並設方向両端部にはフィン4,4が配置されていて、これらフィン4,4は上下に延びる平板状の左側及び右側エンドプレート11,11によりそれぞれ保持されている。
【0033】
一方、前記下側ヘッダタンク9は、コア5のチューブ2a,3a及びフィン4並設方向両端に亘って延びる細長い箱状に形成されていて、上下方向の中間部において上側部材12及び下側部材13に分割されている。上側部材12は、両面にろう材が層状に設けられたアルミニウム合金製板材を、下側に開放するコ字状断面を有するようにプレス成形してなり、ヘッダタンク上壁部12aと、該上壁部12aの空気流れ方向両縁部から略鉛直下方へ延びる一対の側壁部12b,12bとからなる。
【0034】
図1にも示すように、ヘッダタンク上壁部12aの上流側チューブ2a下端対応箇所には、上側へ膨出する膨出部14,14,…がそれぞれ形成され、これら隣り合う膨出部14,14はチューブ2a及びフィン4並設方向に互いに間隔をあけて配置されている。隣り合う膨出部14,14間のヘッダタンク上壁部12aには、空気流れ方向に略水平に延びる第1平坦部16が形成されている。また、ヘッダタンク上壁部12aの下流側チューブ3a下端対応箇所には、前記膨出部14と同様な膨出部15,15,…が形成され、隣り合う膨出部15,15間のヘッダタンク上壁部12aには、同様な第1平坦部16が形成されている。
【0035】
また、空気流れ方向に隣り合う膨出部14,15も互いに間隔をあけて配置され、これら隣り合う膨出部14,15間のヘッダタンク上壁部12aには、略水平にチューブ2a,3a及びフィン4並設方向に延びる第2平坦部17が形成されている。
【0036】
前記各膨出部14,15は、そのチューブ2a,3a及びフィン4並設方向中央部及び空気流れ方向中央部の膨出高さが最も高い山状に形成されている。各膨出部14,15のチューブ2a,3a及びフィン4並設方向中央部には、チューブ2a,3a下端を挿入保持するためのチューブ挿入孔14a,15aが形成されていて、該チューブ挿入孔14a,15aは、膨出部14,15外面にその空気流れ方向両端近傍に亘るスリット状に開口している。すなわち、各膨出部14,15外面は、チューブ挿入孔14a,15a周縁から該チューブ挿入孔14a,15aの外側へ向けて下降傾斜して延びていて、この膨出部14,15外面の下縁は第1平坦部16及び第2平坦部17に連続している。
【0037】
また、前記チューブ挿入孔14a,15aには前記コア5のチューブ2a,3a端部が挿入され、チューブ挿入孔14a,15a周縁とチューブ2a,3a外周面とがそれぞれろう付けされるようになっている。
【0038】
この蒸発器1により周囲の空気を冷却する際にコア5に発生した凝縮水はチューブ2a,3aを伝ってチューブ挿入孔14a,15a周縁に流れ落ち、そこから膨出部14,15外面により構成されたガイド面14b、15bによってチューブ挿入孔14a,15aの外側へ導かれるようになっている。
【0039】
さらに、前記ガイド面14b,15bを流れた凝縮水は、第1平坦部16及び第2平坦部17へ向けて流れる。前記チューブ2a,3a及びフィン4並設方向に隣り合うガイド面14b,14b及び15b,15bと、これら両ガイド面14b,14b及び15b,15b間の第1平坦部16とにより、該第1平坦部16に流れた凝縮水をヘッダタンク上壁部12aから外側へ排出するための第1排出溝20が構成されている。また、空気流れ方向に隣り合うガイド面14b,15bと、これら両ガイド面14b,15b間の第2平坦部17とにより、該第2平坦部17に流れた凝縮水をヘッダタンク上壁部12aから外側へ排出するための第2排出溝21が構成されている。
【0040】
一方、下側ヘッダタンク9の下側部材13は、両面にろう材が層状に設けられたアルミニウム合金製板材を、上側に開放するコ字状断面を有するようにプレス成形してなり、ヘッダタンク下壁部13aと、該下壁部13aの空気流れ方向両縁部から略鉛直上方へ延びる一対の側壁部13b,13bとからなる。下側部材13のヘッダタンク下壁部13aにも前記ヘッダタンク上壁部12aと同様に下側へ膨出する膨出部23,24が互いに間隔をあけて形成されている。
【0041】
前記下側部材13の一対の側壁部13b,13bは、前記上側部材12の側壁部12b,12bの間に嵌合するように配置され、上側部材12の両側壁部12b,12b間に下側部材13の両側壁部13b,13bを嵌合させて両部材12,13を組み合わせると長手方向両端が開口した矩形断面の筒状をなし、この両端開口がエンドプレート11,11の下端延出部11a,11aにより閉塞され、内部空間Rを有する下側ヘッダタンク9が構成される。
【0042】
下側ヘッダタンク9内部には、図1及び図5に示すように、内部空間Rを上流側チューブ群2及び下流側チューブ群3に対応して空気流れ方向上流側の空間R1と下流側の空間R2とに仕切る仕切板25が配設されている。
【0043】
この仕切板25は、下側ヘッダタンク9の第2平坦部17対応箇所に配置され、ヘッダタンク9のチューブ2a,3a及びフィン4並設方向両端に亘って延びる矩形状に形成されている。この仕切板25の上下方向の寸法は、該仕切板25の上縁及び下縁がヘッダタンク9内周面の第2平坦部17対応箇所に接するように設定され、これら上縁及び下縁がヘッダタンク9内周面にろう付けされている。
【0044】
また、図3に示すように、下側ヘッダタンク9の下流側空間R2には、熱交換媒体を該下流側空間R2に流入させるための流入管26が接続されている。該流入管26の下流端は左側のエンドプレート11の下端延出部11aを貫通して該下端延出部11aに固定されている。この流入管26からの熱交換媒体は、下流側空間R2の右端へ向けて流れ込み、その途中で下流側チューブ群3の各チューブ3aに流入する。
【0045】
前記下流側空間R2の左右中間部には、流入した熱交換媒体の流れを制御する制御板28が配設されている。該制御板28は、下流側空間R2の空気流れ方向両端に亘って延びる矩形状に形成され、その中央部に貫通孔28aが形成されていて、熱交換媒体の一部が前記貫通孔28aを通過することにより制御板28前後の各チューブ3aに流れる熱交換媒体が均一化され、さらにヘッダタンク9の下壁部13及び上壁部12の膨出部24,15の凸凹により熱交換媒体の流速が制御されることにより、熱交換媒体が左側のチューブ3aから右側のチューブ3aに亘って偏ることなく流入する。
【0046】
前記制御板28の上下寸法は、該制御板28の上縁及び下縁がヘッダタンク9内周面の第1平坦部16対応箇所に接するように設定され、これら上縁及び下縁がヘッダタンク9内周面にろう付けされるようになっている。尚、前記制御板28を複数配設してもよい。
【0047】
一方、図5に示すように、下側ヘッダタンク9の上流側空間R1には、蒸発器1内部の熱交換媒体を外部へ流出させるための流出管29が接続されている。この流出管29の上流端は前記流入管26と同様にエンドプレート11の下端延出部11aを貫通して該下端延出部11aに固定されている。
【0048】
また、図2に示すように、前記上側ヘッダタンク8は前記下側ヘッダタンク9と上下に対称な形状を有し、上側部材31及び下側部材32の組み合わせ体からなる。すなわち、下側部材32のヘッダタンク下壁部に複数の膨出部33,33,…が互いに間隔をあけて形成され、該各膨出部33の外面にチューブ挿入孔が開口している。そして、下側部材32の両側壁部間に上側部材31の両側壁部を嵌合させると両端が開口した筒状をなし、該両端開口がエンドプレート11,11の上端延出部11b,11bにより閉塞され、内部空間Rを有する上側ヘッダタンク8が構成される。
【0049】
以上のように構成された蒸発器1では、図外の膨張弁を介して流入管26より下側ヘッダタンク9の下流側空間R2に流入した熱交換媒体は、下流側チューブ群3の各チューブ3aに流入して該各チューブ3aを上方へ流れ、上側ヘッダタンク8の内部空間Rに流れ込む。この上側ヘッダタンク8に流れ込んだ熱交換媒体は、上流側チューブ群2の各チューブ2aに流入して該各チューブ2aを下方へ流れて下側ヘッダタンク9の上流側空間R1に流れ込んだ後、流出管29より外部に流出する。
【0050】
前記のように蒸発器1内部を流れる熱交換媒体と周囲の空気とが熱交換して該空気が冷却されるときには、コア5に凝縮水が発生しチューブ2a,3aを伝って下側ヘッダタンク9のチューブ挿入孔14a,15a周縁に流れ落ちる。このとき、ヘッダタンク上壁部12aにチューブ2a,3a下端に対応して上側に膨出する膨出部14,15を形成し、この膨出部14,15外面に開口するようにチューブ挿入孔14a,15aを形成し、膨出部14,15外面のガイド面14b,15bによりチューブ挿入孔14a,15a周縁の凝縮水を該チューブ挿入孔14a,15aの外側へ導くようにしているので、凝縮水がチューブ挿入孔14a,15a周縁に留まることはなく、該チューブ挿入孔14a,15a周縁とチューブ2a,3a外周面との接合箇所の腐食を防止できて、蒸発器1の耐久性を十分に得ることができる。
【0051】
そして、ガイド面14b,15bによりチューブ挿入孔14a,15aの外側へ導かれた凝縮水は、ガイド面14b,15bに連続する第1平坦部16及び第2平坦部17に流れ、第1排出溝20及び第2排出溝21を通ってヘッダタンク上壁部12aの外側へ排出される。これにより、冷凍サイクルの運転状態により凝縮水の発生量が多い場合でも該凝縮水をヘッダタンク上壁部12aの外側へ排出することができるので、チューブ挿入孔14a,15a周縁とチューブ2a,3a外周面との接合箇所の腐食をより確実に防止できる。
【0052】
また、下側ヘッダタンク9の下流側空間R2に熱交換媒体の流れを制御する制御板28を配設したので、流入管26より流入した熱交換媒体が、下流側チューブ群3の各チューブ3aに偏ることなく流入し、蒸発器1から吹き出す空気の温度分布を均一化できる。そして、この制御板28をヘッダタンク9内周面の第1平坦部16対応箇所にろう付けするようにしたので、制御板28の上縁を第1平坦部16と略平行に延びる直線状に形成するだけでヘッダタンク9内周面へのろう付けを確実に行うことができ、制御板28の成形を容易に行うことができる。
【0053】
また、ヘッダタンク上壁部12aの第1平坦部16は膨出部14,15よりも下方に位置していて、ヘッダタンク9の第1平坦部16対応箇所の上下方向の寸法は相対的に短い。この実施形態では、前記のように上下方向の寸法の短いヘッダタンク9の第1平坦部16対応箇所に制御板28を配設するようにしたので、制御板28の上下方向の寸法を短くして材料取りを小さくすることができて、コストを低減できる。
【0054】
また、下側ヘッダタンク9を仕切板25により2つに仕切り、熱交換媒体を下流側チューブ群3及び上流側チューブ群2に順に流通させるようにしたので、周囲の空気が2つのチューブ群2,3により熱交換媒体と熱交換し、よって、熱交換効率を高めることができる。そして、仕切板25をヘッダタンク9内周面の第2平坦部17対応箇所に配設しているので、前記した制御板28の場合と同様に、仕切板25の成形を容易にしながら、ろう付を確実に行うことができるとともに、材料取りを小さくしてコストを低減できる。
【0055】
さらに、下側ヘッダタンク9の上壁部12aに形成した複数の膨出部14,15外面によりガイド面14b,15bを構成したので、上側部材12の剛性を板厚を厚くすることなく十分に確保でき、よって、軽量で耐圧性の高いヘッダタンク9を得ることができる。また、下側ヘッダタンク9の上壁部12a及び下壁部13aに膨出部14,15,23,24をそれぞれ形成したので、各膨出部14,15,23,24の膨出高さや形状により、流入管26から流入した熱交換媒体の流れを前記制御板28と同様に制御することができる。これにより、制御板28を省略することができるとともに、下流側チューブ群3の各チューブ3aへの熱交換媒体の流入量を容易に均一化することができる。
【0056】
さらにまた、ヘッダタンク8,9の各々が上側部材31,12と下側部材32,13との組み合わせ体からなるので、複数のチューブ挿入孔14a,15a及び膨出部14,15,23,24を有するヘッダタンク8,9の構成部材を容易に成形することができる。
【0057】
尚、前記実施形態では、下側ヘッダタンク9の上壁部12aの第1平坦部16を略水平に形成したが、これに限らず、図6に示す変形例のように、第1平坦部16を、ヘッダタンク上壁部12aの空気流れ方向中央部が最も上方に位置しそこからヘッダタンク上壁部12aの外側へ行くほど下方に位置するように傾斜面状に形成してもよい。この場合、ガイド面14b,15bから第1平坦部16に流れた凝縮水をヘッダタンク上壁部12aの外側へよりスムーズに排出することができる。
【0058】
また、前記実施形態では上流側チューブ群2及び下流側チューブ群3の各々を1つのパスとしているが、これに限らず、例えば、前記制御板28の貫通孔28aを省略して下流側チューブ群3を2つのパスに分けるようにしてもよい。
【0059】
また、前記実施形態では、本発明を2列のチューブ群2,3を備える蒸発器1に適用した場合について説明したが、本発明は、チューブ群を1列備える蒸発器や3列以上備える蒸発器に適用することも可能である。
【0060】
さらに、本発明は、車両用空調装置の蒸発器1以外にも空気冷却用の熱交換器に適用可能である。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明に係る熱交換器によると、ヘッダタンク上壁部に、各チューブ挿入孔周縁からその外側へ向けて下降して延び、空気冷却時にチューブを伝って落ちる凝縮水をチューブ挿入孔周縁から外側へ導くガイド面を形成したので、凝縮水がチューブ挿入孔周縁に留まることなくその周縁から排出され、これにより、チューブ挿入孔周縁とチューブ外周面との接合箇所の腐食を防止できて、熱交換器の耐久性を高めることができる。
【0062】
請求項2記載の発明によると、ヘッダタンク上壁部の各チューブ挿入孔形成箇所を膨出させ、その膨出部外面によりガイド面を構成したので、ヘッダタンクの構成部材を厚肉化することなく耐圧性を十分に得ることができて、熱交換器を軽量化できる。また、ヘッダタンクのチューブ並設方向一端側から熱交換媒体を流入させるようにした場合には、膨出部の膨出高さの設定により、熱交換媒体を各チューブへ偏ることなく流入させることができて、熱交換器から吹き出す空気の温度分布を容易に均一化できる。
【0063】
請求項3記載の発明によると、ヘッダタンクの長手方向一端部に熱交換媒体の流入管を接続し、ヘッダタンク内部に熱交換媒体の流れを制御する制御板を配設したので、熱交換媒体が各チューブに偏ることなく流入し、熱交換器から吹き出す空気の温度分布を均一化できる。また、ヘッダタンク上壁部に平坦部を形成し、制御板をヘッダタンク内周面の平坦部対応箇所にろう付けしたので、制御板を成形の容易な形状にしながら、ヘッダタンク内周面に確実にろう付けすることができるとともに、制御板の材料取りが小さくてすみ、コストを低減できる。
【0064】
請求項4記載の発明によると、チューブ群を複数列配置し、ヘッダタンク内部にチューブ群に対応して内部空間を仕切る仕切板を配設し、熱交換媒体を複数のチューブ群に順次流通させるようにしたので、周囲の空気が複数のチューブ群を通過して熱交換媒体と熱交換し、これにより、熱交換効率を高めることができる。また、仕切板をヘッダタンク内周面の平坦部対応箇所にろう付けしたので、請求項3の発明と同様に、仕切板を成形の容易な形状にしながら、ヘッダタンク内面に確実にろう付けできるとともに、仕切板のコストを低減できる。
【0065】
請求項5記載の発明によると、ヘッダタンク上壁部のガイド面間に凝縮水をヘッダタンク上壁部の外側へ導く排出溝を形成したので、凝縮水の発生量に関わらずチューブ挿入孔周縁とチューブ外周面との接合箇所の腐食を確実に防止できる。
【0066】
請求項6記載の発明によると、ヘッダタンクを上側部材と下側部材との組み合わせ体からなるものとしたので、ヘッダタンクを構成する部材の成形を容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】下側ヘッダタンクの一部を示す斜視図である。
【図2】本発明の実施形態に係る蒸発器を空気流れ方向下流側から見た図である。
【図3】下側ヘッダタンクの空気流れ方向下流側の内部構造を拡大して示す縦断面図である。
【図4】(a)は図2のA−A線における断面図であり、(b)は図2のB−B線における断面図である。
【図5】下側ヘッダタンクの上側部材左側の平面図である。
【図6】変形例に係る図4(a)相当図である。
【符号の説明】
1 蒸発器(熱交換器)
2,3 チューブ群
2a,3a チューブ
9 下側ヘッダタンク
12 上側部材
12a ヘッダタンク上壁部
13 下側部材
14,15 膨出部
14a,15a チューブ挿入孔
14b,15b ガイド面
16 第1平坦部
17 第2平坦部
20 第1排出溝
21 第2排出溝
25 仕切板
26 流入管
28 制御板
R 内部空間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat exchanger used as an evaporator that constitutes one element of a refrigeration cycle of an air conditioner, for example.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a heat exchanger of this type, a plurality of vertically extending tubes and fins are alternately arranged side by side in a direction intersecting with the air flow direction to constitute a core, and a tube end portion is provided at an upper end and a lower end of the core. There is known a heat exchanger in which an upper header tank and a lower header tank which communicate with each other are arranged (for example, see Patent Document 1).
[0003]
In the heat exchanger of Patent Document 1, the upper wall of the lower header tank is formed in a substantially horizontal flat surface, and a tube insertion hole for inserting and holding the lower end of the tube of the core is formed in the upper wall. The periphery of the tube insertion hole and the outer peripheral surface of the tube are brazed.
[0004]
During the operation of the refrigeration cycle, the heat exchange medium in a condensed state flows through the expansion valve into, for example, the lower header tank, and the heat exchange medium in the lower header tank flows into each tube. The heat exchange medium in the tube and the surrounding air are subjected to heat exchange to generate cool air.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-235296 A (
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the heat exchanger of Patent Document 1, condensed water generated on the surfaces of the tubes and the fins when cooling the air flows down the tubes and into the periphery of the tube insertion holes in the upper wall of the lower header tank.
[0007]
However, in the heat exchanger of Patent Document 1, since the upper wall of the lower header tank is formed in a substantially horizontal flat surface, when the condensed water that has flowed down as described above remains at the periphery of the tube insertion hole, There is a possibility that the joint between the peripheral edge of the tube insertion hole and the outer peripheral surface of the tube may be corroded early and the durability of the heat exchanger may be reduced.
[0008]
The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to set a shape of a header tank upper wall portion in which condensed water flowing down along a tube does not remain at the periphery of the tube insertion hole. Another object of the present invention is to improve the durability of the heat exchanger by preventing corrosion at the joint between the periphery of the tube insertion hole and the outer peripheral surface of the tube.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the solution of the present invention, the guide surface formed on the upper wall of the header tank guides condensed water flowing down to the periphery of the tube insertion hole to the outside of the tube insertion hole.
[0010]
Specifically, according to the first aspect of the present invention, a tube group in which a plurality of vertically extending tubes are juxtaposed in a direction intersecting with the air flow direction, and a tube group disposed at the lower end of the tube group and formed on the upper wall portion A tube tank is inserted and held in the inserted tube insertion hole, and a header tank is provided with each tube end communicating therewith.The heat exchange medium flowing through each tube and the surrounding air exchange heat with each other to remove the air. For a heat exchanger configured to cool.
[0011]
The upper wall of the header tank extends downward from the periphery of each tube insertion hole toward the outside of the tube insertion hole, and condensed water that falls along the tube when the air is cooled flows out of the periphery of the tube insertion hole. To form a guide surface leading to the
[0012]
According to this configuration, when condensed water generated on the tube surface when cooling the surrounding air flows down to the periphery of the tube insertion hole on the upper wall of the header tank, the condensed water on the periphery of the tube insertion hole is removed from the tube insertion hole. The guide surface descends outward and is guided and discharged without remaining at the periphery of the tube insertion hole. This prevents corrosion at the joint between the periphery of the tube insertion hole and the outer peripheral surface of the tube, and enhances the durability of the heat exchanger.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, each tube insertion hole forming portion of the header tank upper wall portion bulges upward, and the bulging portion outer surface forms a guide surface.
[0014]
According to this configuration, since the guide surface is formed from the outer surface of the bulging portion and the rigidity of the upper wall portion of the header tank is improved, sufficient pressure resistance can be obtained without increasing the thickness of the constituent members of the header tank. The weight of the exchanger can be reduced.
[0015]
When the heat exchange medium is caused to flow from one end side of the header tank in the tube juxtaposition direction, the heat exchange medium flows to the other end side of the header tank in the tube juxtaposition direction depending on the height of the swelling portion. Can be controlled. Thereby, the heat exchange medium flows into each tube without bias, and the temperature distribution of the air blown out from the heat exchanger is made uniform.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the header tank extends in the direction in which the tubes are arranged, and an inflow pipe through which a heat exchange medium flows into the header tank is connected to one longitudinal end of the header tank. Inside the header tank, a control plate for controlling the flow of the heat exchange medium flowing from the inflow pipe and flowing through the tank is provided, and a guide surface adjacent to the header tank upper wall in the tube juxtaposition direction. A flat portion extending in the direction of air flow is formed between them, and the control plate is brazed to a portion corresponding to the flat portion on the inner peripheral surface of the header tank.
[0017]
According to this configuration, the flow of the heat exchange medium flowing into the header tank from the inflow pipe is controlled by the control plate, so that the heat exchange medium flows into each tube without bias, and the temperature distribution of the air blown out of the heat exchanger. Is made uniform.
[0018]
In addition, since the control plate is brazed to a portion corresponding to the flat portion of the inner peripheral surface of the header tank, the brazing portion of the control plate is formed into a straight line that is easy to mold, and is securely brazed to the inner peripheral surface of the header tank. It becomes possible to attach.
[0019]
Further, since the flat portion between the guide surfaces of the upper wall portion of the header tank is located below the two guide surfaces, the vertical dimension of the portion corresponding to the flat portion of the header tank is relatively short. Further, since the control plate is disposed at a position where the vertical dimension of the header tank is short, the vertical size of the control plate is shortened, thereby reducing the material removal of the control plate and reducing the cost. Reduced.
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the present invention, a plurality of tubes are arranged in the air flow direction, and a tank is provided inside the header tank corresponding to the plurality of tubes. A partition plate for partitioning the inside in the air flow direction is provided, and the header tank is configured so that the heat exchange medium flowing into the header tank flows sequentially through the plurality of tube groups. A flat portion extending in the tube juxtaposition direction is formed between the guide surfaces adjacent to each other in the direction, and the partition plate is brazed to a portion corresponding to the flat portion on the inner peripheral surface of the header tank.
[0021]
According to this configuration, for example, when the tube group is arranged in two rows, the inside of the header tank is partitioned into two spaces in the air flow direction by the partition plate. When the heat exchange medium flows into the space on the downstream side of the air flow inside the header tank, the heat exchange medium flows through the corresponding tube group, and then flows through the tube group on the upstream side in the air flow direction. Thereby, the surrounding air exchanges heat with the heat exchange medium by the two tube groups, so that the heat exchange efficiency is improved.
[0022]
Further, since the partition plate is brazed to a portion corresponding to the flat portion of the inner peripheral surface of the header tank, similar to the invention of
[0023]
Furthermore, since the flat portion between the guide surfaces of the upper wall portion of the header tank is located below the two guide surfaces, the vertical dimension of the portion corresponding to the flat portion of the header tank becomes relatively short. Since the partition plate is provided at a position where the dimension in the vertical direction is short, the cost of the partition plate is reduced as in the third aspect of the present invention.
[0024]
According to a fifth aspect of the present invention, in the third or fourth aspect, the flat portion is located below the guide surface, and the condensed water flowing through the two guide surfaces is provided between adjacent guide surfaces of the header tank upper wall portion. Is formed by the guide surface and the flat portion so as to guide the gas to the outside of the header tank upper wall portion.
[0025]
According to this configuration, since the condensed water flowing on the guide surface is discharged from the upper wall of the header tank by the discharge groove, even when the amount of generated condensed water is large, the condensed water does not stay at the periphery of the tube insertion hole, Thereby, irrespective of the amount of condensed water generated, corrosion at the joint between the peripheral edge of the tube insertion hole and the outer peripheral surface of the tube is reliably prevented.
[0026]
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects of the present invention, the header tank is configured by a combination of an upper member and a lower member that are vertically divided.
[0027]
According to this configuration, the component of the header tank, which has a plurality of tube insertion holes and a guide surface and is complicated to form, is divided into an upper member and a lower member, each of which is a press-formed product of a plate material. Therefore, it is easy to form the constituent members of the header tank.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0029]
FIG. 2 shows a heat exchanger according to an embodiment of the present invention. In this example, a case where the heat exchanger is an evaporator 1 which constitutes one element of a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner will be described. The evaporator 1 is housed in a case (not shown) provided in a vehicle compartment, and is configured as a cooling heat exchanger for cooling air blown from a blower (not shown). ing.
[0030]
As shown in FIG. 3, the evaporator 1 includes a
[0031]
Each of the
[0032]
Each
[0033]
On the other hand, the lower header tank 9 is formed in an elongated box shape extending over both ends of the
[0034]
As shown in FIG. 1, bulges 14, 14,... Bulging upward are respectively formed at positions corresponding to the lower end of the
[0035]
The bulging
[0036]
Each of the bulging
[0037]
The ends of the
[0038]
The condensed water generated in the
[0039]
Further, the condensed water flowing on the guide surfaces 14b and 15b flows toward the first
[0040]
On the other hand, the
[0041]
The pair of
[0042]
Inside the lower header tank 9, as shown in FIGS. 1 and 5, an internal space R is defined by an upstream space R1 and a downstream space R1 corresponding to the
[0043]
The
[0044]
As shown in FIG. 3, an
[0045]
A
[0046]
The upper and lower dimensions of the
[0047]
On the other hand, as shown in FIG. 5, an
[0048]
As shown in FIG. 2, the upper header tank 8 has a vertically symmetric shape with the lower header tank 9, and is composed of a combination of an
[0049]
In the evaporator 1 configured as described above, the heat exchange medium flowing into the downstream space R2 of the lower header tank 9 from the
[0050]
As described above, when the heat exchange medium flowing inside the evaporator 1 and the surrounding air exchange heat to cool the air, condensed water is generated in the
[0051]
The condensed water guided to the outside of the
[0052]
Further, since the
[0053]
Further, the first
[0054]
Further, the lower header tank 9 is divided into two by the
[0055]
Further, since the guide surfaces 14b and 15b are formed by the outer surfaces of the plurality of bulging
[0056]
Furthermore, since each of the header tanks 8, 9 is composed of a combination of the
[0057]
In the above-described embodiment, the first
[0058]
In the embodiment, each of the
[0059]
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the evaporator 1 having the two rows of
[0060]
Further, the present invention is applicable to a heat exchanger for cooling air other than the evaporator 1 of the vehicle air conditioner.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the heat exchanger according to the first aspect of the present invention, the heat exchanger extends downward from the peripheral edge of each tube insertion hole toward the outside of the header tank upper wall, and falls along the tubes during air cooling. Since the guide surface for guiding condensed water to the outside from the periphery of the tube insertion hole is formed, the condensed water is discharged from the periphery of the tube insertion hole without remaining at the periphery thereof, and thereby, the joint between the periphery of the tube insertion hole and the outer periphery of the tube is formed. Can be prevented, and the durability of the heat exchanger can be increased.
[0062]
According to the second aspect of the present invention, since each tube insertion hole forming portion of the header tank upper wall portion is bulged and the guide surface is formed by the bulging portion outer surface, the thickness of the constituent members of the header tank can be increased. Therefore, sufficient pressure resistance can be obtained, and the weight of the heat exchanger can be reduced. When the heat exchange medium is allowed to flow from one end side of the header tank in the direction in which the tubes are arranged, the heat exchange medium is allowed to flow evenly into each tube by setting the swelling height of the swelling portion. Thus, the temperature distribution of the air blown out of the heat exchanger can be easily made uniform.
[0063]
According to the third aspect of the present invention, the heat exchange medium inflow pipe is connected to one longitudinal end of the header tank, and the control plate for controlling the flow of the heat exchange medium is disposed inside the header tank. Can flow into each tube without bias, and the temperature distribution of the air blown out from the heat exchanger can be made uniform. In addition, a flat portion was formed on the upper wall of the header tank, and the control plate was brazed to a portion corresponding to the flat portion of the inner peripheral surface of the header tank. Brazing can be surely performed, and a small amount of material is required for the control plate, so that the cost can be reduced.
[0064]
According to the invention as set forth in
[0065]
According to the fifth aspect of the present invention, since the discharge groove for guiding condensed water to the outside of the header tank upper wall portion is formed between the guide surfaces of the header tank upper wall portion, the periphery of the tube insertion hole regardless of the amount of condensed water generated. Corrosion of the joint between the tube and the outer peripheral surface of the tube can be reliably prevented.
[0066]
According to the sixth aspect of the present invention, since the header tank is made of a combination of the upper member and the lower member, it is possible to easily form the members constituting the header tank.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a part of a lower header tank.
FIG. 2 is a view of the evaporator according to the embodiment of the present invention as viewed from a downstream side in an air flow direction.
FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view showing the internal structure of the lower header tank on the downstream side in the air flow direction.
4A is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
FIG. 5 is a plan view of the left side of the upper member of the lower header tank.
FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 4A according to a modification.
[Explanation of symbols]
1 Evaporator (heat exchanger)
2,3 tube group
2a, 3a tube
9 Lower header tank
12 Upper member
12a Header tank upper wall
13 Lower member
14, 15 bulge
14a, 15a Tube insertion hole
14b, 15b Guide surface
16 1st flat part
17 2nd flat part
20 First discharge groove
21 Second discharge groove
25 Partition plate
26 Inflow pipe
28 Control board
R interior space
Claims (6)
前記ヘッダタンク上壁部には、各チューブ挿入孔周縁から該チューブ挿入孔の外側へ向けて下降して延び、前記空気の冷却時にチューブを伝って落ちる凝縮水をチューブ挿入孔周縁から外側へ導くガイド面が形成されていることを特徴とする熱交換器。A tube group in which a plurality of vertically extending tubes are juxtaposed in a direction intersecting with the air flow direction, and a tube end portion is inserted and held in a tube insertion hole formed in a lower end of the tube group and formed in an upper wall portion. A heat exchanger that is configured to cool the air by exchanging heat with a surrounding air and a heat exchange medium flowing through each tube. hand,
The header tank upper wall portion extends downward from the periphery of each tube insertion hole toward the outside of the tube insertion hole, and guides condensed water falling along the tube during cooling of the air to the outside from the periphery of the tube insertion hole. A heat exchanger having a guide surface.
ヘッダタンク上壁部の各チューブ挿入孔形成箇所は上側へ膨出しており、その膨出部外面によりガイド面が構成されていることを特徴とする熱交換器。In claim 1,
A heat exchanger wherein each tube insertion hole forming portion of a header tank upper wall portion bulges upward, and a guide surface is formed by an outer surface of the bulge portion.
ヘッダタンクはチューブ並設方向に延び、前記ヘッダタンクの長手方向一端部にはその内部へ熱交換媒体を流入させる流入管が接続され、
前記ヘッダタンク内部には、前記流入管から流入してタンク内部を流れる熱交換媒体の流れを制御する制御板が配設され、
前記ヘッダタンク上壁部のチューブ並設方向に隣り合うガイド面間には、空気流れ方向に延びる平坦部が形成され、
前記制御板は、前記ヘッダタンク内周面の平坦部対応箇所にろう付けされていることを特徴とする熱交換器。In claim 1 or 2,
The header tank extends in the direction in which the tubes are arranged, and an inflow pipe through which a heat exchange medium flows into the header tank is connected to one end in the longitudinal direction of the header tank,
Inside the header tank, a control plate for controlling the flow of the heat exchange medium flowing from the inflow pipe and flowing inside the tank is provided,
A flat portion extending in the air flow direction is formed between guide surfaces adjacent to the header tank upper wall in the tube juxtaposition direction,
The heat exchanger, wherein the control plate is brazed to a portion corresponding to a flat portion on the inner peripheral surface of the header tank.
チューブ群は空気流れ方向に複数列配設され、ヘッダタンク内部には、前記複数列のチューブ群に対応してタンク内部を空気流れ方向に仕切る仕切板が配設され、ヘッダタンクは、流入した熱交換媒体を前記複数のチューブ群を順次流通させるように構成され、
ヘッダタンク上壁部の空気流れ方向に隣り合うガイド面間には、チューブ並設方向に延びる平坦部が形成され、
前記仕切板は、前記ヘッダタンク内周面の平坦部対応箇所にろう付けされていることを特徴とする熱交換器。In any one of claims 1 to 3,
The tube group is arranged in a plurality of rows in the air flow direction.In the header tank, a partition plate that partitions the inside of the tank in the air flow direction is arranged corresponding to the plurality of rows of the tube groups, and the header tank flows in. The heat exchange medium is configured to sequentially flow through the plurality of tube groups,
A flat portion extending in the tube juxtaposition direction is formed between guide surfaces adjacent to the header tank upper wall portion in the air flow direction,
The heat exchanger, wherein the partition plate is brazed to a portion corresponding to a flat portion on the inner peripheral surface of the header tank.
平坦部はガイド面よりも下方に位置し、
ヘッダタンク上壁部の隣り合うガイド面間には、両ガイド面を流れた凝縮水をヘッダタンク上壁部の外側へ導く排出溝が前記ガイド面及び平坦部により形成されていることを特徴とする熱交換器。In claim 3 or 4,
The flat part is located below the guide surface,
A discharge groove for guiding condensed water flowing through both guide surfaces to the outside of the header tank upper wall portion is formed between the adjacent guide surfaces of the header tank upper wall portion by the guide surface and the flat portion. Heat exchanger.
ヘッダタンクは、上下に分割された上側部材と下側部材との組み合わせ体からなることを特徴とする熱交換器。In any one of claims 1 to 5,
The heat exchanger is characterized in that the header tank is composed of a combination of an upper member and a lower member that are vertically divided.
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