JP2005090861A - 熱交換器の組立構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 扁平チューブの積層位置決めを確実且つ容易とする熱交換器の組立構造の提供を図る。
【解決手段】 二枚の金属薄板４０Ａ，４０Ｂを最中合わせに接合することで形成され、内部に冷媒通路３１（３１）とこの冷媒通路３１の長手方向両端部に貫通するタンク挿入口３２，３２（３２，３２）とを有する扁平チューブ３０と、扁平チューブ３０の各タンク挿入口３２，３２（３２，３２）に挿入される一対のタンク１１，１２（２１，２２）と、を設ける。そして、一対のタンク１１，１２（２１，２２）に、扁平チューブ３０（３０）のタンク挿入口３２，３２（３２，３２）を通じて扁平チューブ３０を複数多段に積層し、この複数多段の扁平チューブ３０の冷媒通路３１（３１）とタンク１１，１２（２１，２２）の連通口３９とが連通するように位置決めした状態に仮組し、この仮組体をロー付けして熱交換器１を組み立てる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば蒸発器などの熱交換器に関する。

この種の熱交換器として、例えば特許文献１〜４に開示されるような熱交換器が提案されている。この熱交換器は、一対の金属薄板を最中合わせ接合して扁平チューブを形成し、この扁平チューブを複数多段に積層することで構成されている。

扁平チューブの内部には長手方向に沿って冷媒通路が設けられている。また、扁平チューブの冷媒通路の長手方向両端部には、外方に向けて筒状のタンク部が突出形成されている。扁平チューブが複数多段に積層された状態では、隣接する扁平チューブのタンク部同士が連通してタンクが構成され、このタンクで複数多段の扁平チューブの冷媒通路からの冷媒が、分配または合流される。

なお、上記特許文献１〜４のいずれの文献においても、扁平チューブ内のセンターリブにより風上側の冷媒通路と風下側の冷媒通路とに二分されており、熱交換器全体として熱交換部（コア部）が風上側と風下側とに二層に設けられた構造となっている。

このような熱交換器の組立構造は、金属薄板を例えばアルミニュウム合金などで所定形状に成形して、この金属薄板を多数積層して所定の蒸発器形状に仮組みした後に、その仮組体を治具により保持して炉内に搬送し、仮組体全体を炉中にて一体ろう付けするものである。ここで、一対の金属薄板からなる扁平チューブ同士の位置決めを簡単に行うために、従来は、扁平チューブのタンク部の開口端のうち一方に所定高さを持つ筒状の嵌合用突起を形成し、この嵌合用突起が他方のタンク部の開口端に嵌入できるようにしてある。
特開昭６１−２５９０８６号公報 特開平９−１７０８５０号公報 特開平１０−２３８８９６号公報 特開２０００−１０５０９１号公報

しかしながら、このような嵌合用突起では嵌合代が比較的小さくなるため、仮組時や仮組体の搬送時などに、隣接する扁平チューブ同士の嵌合が解けてしまう可能性が残されている。

本発明はこのような背景を鑑みて為されたもので、扁平チューブの積層位置決めを確実且つ容易とする熱交換器の組立構造の提供を目的とする。

請求項１記載の発明の熱交換器の組立構造にあっては、二枚の金属薄板を最中合わせに接合することで形成され、内部に長手方向に延在する冷媒通路を有するとともにこの冷媒通路の長手方向両端部を貫通するタンク挿入口を有する扁平チューブと、前記扁平チューブの両タンク挿入口を通じて前記扁平チューブが複数多段に積層される一対のタンクと、を備え、
前記扁平チューブの両タンク挿入口を通じて、前記一対のタンクに前記扁平チューブを複数多段に積層して仮組し、この仮組体をロー付けしてなることを特徴とするものである。

請求項２記載の発明にあっては、請求項１記載の熱交換器の組立構造において、前記熱交換器は、通風方向に２つの熱交換部が積層される構造であって、
前記扁平チューブは、風上側熱交換部用の前記冷媒通路および前記タンク挿入口と、風下側熱交換部用の前記冷媒通路および前記タンク挿入口と、を備え、
風上側熱交換部用および前記風下側熱交換部用にそれぞれ前記一対のタンクを備えることを特徴とするものである。

請求項３記載の発明にあっては、請求項１又は請求項２記載の熱交換器の組立構造において、前記タンク挿入口の周縁部からは、筒状のフランジ部が突設されていることを特徴とするものである。

請求項１記載の発明によれば、一対のタンクに対して、扁平チューブのタンク挿入口を通じて扁平チューブを複数多段に積層して仮組できるため、従来のように嵌合用突起によって扁平チューブの積層位置決めする場合に比べ、扁平チューブの積層位置決めを確実かつ容易にできる。

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、通風方向に２つの熱交換部が積層される構造であっても、扁平チューブを風上側熱交換部用および風下側熱交換部用にそれぞれ独立して用意する必要がないため、部品点数が削減され、製造コストを低減できる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１又は請求項２記載の発明の効果に加え、タンク挿入口の周縁部から筒状フランジ部が突設されているため、タンク挿入口とタンクとの嵌合代が大きく設定されることとなり、タンク挿入口とタンクとの嵌合隙間から冷媒が確実に漏れないようなる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの実施形態の熱交換器としての蒸発器の斜視図、図２は同蒸発器のタンクと扁平チューブの連通状態を示す断面図、図３は同蒸発器の組立構造を説明するための分解斜視図、図４は一対の金属薄板を最中合わせに接合して扁平チューブを制作する工程を示す図、図５は同蒸発器内の冷媒の流れを示す概略図である。

この実施形態の熱交換器は、例えば自動車用空調装置の冷凍サイクルに介装される蒸発器１であって、インストルメントパネルの内側に配置される空調ケース内に設置され、内部を流れる冷媒と外側を通過する空気とを熱交換させ、冷媒を蒸発気化させて空気を冷却するものである。

まず図５をもとに概略的に蒸発器１の全体構成を説明する。

この蒸発器１は、通風方向に二つの熱交換部１０，２０を積層配置した蒸発器である。風下側熱交換部１０は、上部タンク１１および下部タンク１２およびこれら両タンク１１，１２間に連通接続される複数の冷媒通路からなる。同様に、風上側熱交換部２０は、同じく上部タンク２１および下部タンク２２およびこれら両タンク２１，２２間に連通接続される複数の冷媒通路からなる。

風下側熱交換部１０は、上部タンク１１および下部タンク１２の内部に設けられた仕切板（仕切部）１４，１５によって、複数（この例では３つ）のパス１０ａ，１０ｂ，１０ｃに区画されている。この風下側熱交換部１０の上部タンク１１の右端には蒸発器入口７が設けられ、これにより蒸発器入口７から風下側熱交換部１０に導入される冷媒は、両タンク１１，１２によって分流合流されつつ第１パス１０ａ→第２パス１０ｂ→第３パス１０ｃという順で流れる。そして、この冷媒は、風下側熱交換部１０の最下流部から、連通路９を通じて風上側熱交換部２０の最上流部に導入される。

風上側熱交換部２０は、上部タンク２１および下部タンク２２の内部に設けられた仕切板（仕切部）２４，２５によって、複数（この例では３つ）のパス２０ａ，２０ｂ，２０ｃに区画されている。この風上側熱交換部２０の上部タンク２１の右端には蒸発器出口８が設けられている。これにより、連通路９から風上側熱交換部２０に導入される冷媒は、第１パス２０ａ→第２パス２０ｂ→第３パス２０ｃという順で流れ、蒸発器出口８から、蒸発器１から導出される。つまり、この実施形態では風下側熱交換部１０が冷媒上流側の熱交換部として構成され、風上側熱交換部２０が冷媒下流側の熱交換部として構成されている。

次に、この実施形態の蒸発器１の組立構造を説明する。

この実施形態の蒸発器１は、風下側熱交換部１０用の一対のタンク１１，１２および風上側熱交換部２０用の一対のタンク２１，２２と、扁平チューブ３０と、アウターフィン３３と、サイドプレート３４，３５と、配管コネクタ３６と、を備えて構成されている。

扁平チューブ３０は、図４ａ→図４ｂに示すように一対の金属薄板４０Ａ，４０Ｂを最中合わせに接合して形成される。なお、金属薄板４０Ａと金属薄板４０Ｂは同一形状であり、互いに表裏反転軸Ｘを中心に裏返した状態となっている。扁平チューブ３０の内部には、冷媒を流して外側を流れる空気との熱交換を行う冷媒通路３１，３１が形成され、この冷媒通路３１，３１はセンターリブによって風下側熱交換部用の冷媒通路３１と風上側熱交換部用の冷媒通路３１とに仕切られている。また、扁平チューブ３０の各冷媒通路３１の長手方向両端部には扁平チューブ３０の厚み方向（扁平チューブの積層方向）に貫通するタンク挿入口３２，３２，３２，３２が形成されている。

タンク挿入口３２は、タンク１１，１２，２１，２２の断面と同一形状で形成され、このタンク挿入口３２にタンク１１，１２，２１，２２が挿嵌される。また、タンク挿入口３２の周縁部からは、外方に向けて（扁平チューブ３０の積層方向に向けて）筒状のフランジ部３２ｆが突設されている。このフランジ部３２ｆにより、タンク挿入口３２とタンク１１，１２，２１，２２との嵌合代が大きく設定されることとなり、タンク挿入口３２とタンク１１，１２，２１，２２との嵌合隙間から冷媒が確実に漏れないようになっている。

ここで、上述のような扁平チューブ３０を構成する一対の金属薄板４０Ａ，４０Ｂの構造は、各金属薄板４０Ａ，４０Ｂは長手方向に沿う２本の冷媒通路用凹部４１，４１と、４つのタンク部４２，４２，４２，４２とを備えた構造である。なお、この実施形態では各金属薄板４０Ａ，４０Ｂの冷媒通路用凹部４１，４１に凹凸加工を施して、扁平チューブ３０内を流れる冷媒と扁平チューブ３０外を流れる空気との接触面積を増やしているが、たとえば一対の金属薄板４０Ａ，４０Ｂの間に図示せぬインナーフィンを挟んで扁平チューブ３０を構成してもよい。

アウターフィン３３は、伝熱管としての扁平チューブ３０の熱交換効率を向上させるために扁平チューブ３０と交互に積層配置されるもので、正面視で波状に形成されている。

一対のタンク１１，１２および一対のタンク２１，２２は、複数多段の扁平チューブ３０の冷媒通路３１の両端に連通接続し、この冷媒通路３１からの冷媒を分流または合流するものである。

このタンク１１，１２，２１，２２は、円筒状のタンク本体部Ａと、該タンク本体Ａの両開口端を閉塞する閉塞部材Ｂ，Ｂと、仕切板（図５中符号１４，１５，２４，２５）と、から構成されている（図３参照）。なお、この例では図１に示す如くタンク１１，１２の一端には配管コネクタ３６が取り付けられている。各タンク１１，１２，２１，２２のタンク本体部Ａには、扁平チューブ３０の冷媒通路３１，３１に連通接続される連通口３９，３９，・・・が複数多段に形成される。

サイドプレート３４，３５は、扁平チューブ３０の積層方向最外側（蒸発器幅方向最外側）に付設され、蒸発器１の強度を補強するためのものである。両サイドプレート３４，３５のうち一方のサイドプレート３４（図１参照）には、蒸発器１の入口７および出口８を備える配管コネクタ３６が取り付けられている。また、他方のサイドプレート３５には、風下側熱交換部１０の最下流部と風上側熱交換部２０の最上流部とを連通接続する連通路９（図５参照）が一体形成されている。

次にこの蒸発器１の組立工程を説明する。

図２および図４に示すように一対の金属薄板４０Ａ，４０Ｂを最中合わせにした状態で、カシメ接合して扁平チューブ３０を制作する。また、タンク本体Ａと仕切板と閉塞部材Ｂとを組み合わせて各タンク１１，１２，２１，２２を制作する。

次に、風上側熱交換部用の一対のタンク２１，２２および風下側熱交換部用の一対のタンク１１，１２をそれぞれ所定間隔をあけて対向配置する。この２組の一対のタンク１１，１２、２１，２２に対して、扁平チューブ３０の各タンク挿入口３２，３２，３２，３２を通じて、アウターフィン３３を介在させつつ複数多段に扁平チューブ３０を挿入する。このとき各扁平チューブ３０の冷媒通路３１，３１とタンク１１，１２，２１，２２に形成された連通口３９，３９，・・・とが連通するように位置決めした状態で、扁平チューブ３０を複数多段に積層する。そして、扁平チューブ３０の積層方向最外側（蒸発器幅方向最外側）にサイドプレート３４，３５を付設しまた配管コネクタ３６等を接続して、治具により所定形状に仮り組みする。最終的に、この仮組体を炉内に搬送してこの炉内で一体的にロー付け固定して、所望の蒸発器１を得る。

以下、この実施形態の効果をまとめる。

この実施形態によれば、第１に、扁平チューブ３０の各タンク挿入口３２，３２（３２，３２）を通じて、一対のタンク１１，１２（２１，２２）に扁平チューブ３０を複数多段に積層して熱交換器１を製作できるため、従来のように嵌合用突起によって隣接する扁平チューブの積層位置決めする場合に比べ、扁平チューブ３０の積層位置決めを確実かつ容易にできる。

第２に、熱交換器１は通風方向に２つの熱交換部１０，２０が積層されるタイプにおいて、扁平チューブ３０は、風上側熱交換部２０用の冷媒通路３１およびタンク挿入口３２，３２と、風下側熱交換部１０用の冷媒通路３１およびタンク挿入口３２，３２と、を備え、風上側熱交換部２０用および前記風下側熱交換部１０用にそれぞれ一対のタンク１１，１２、２１，２２を備えるため、扁平チューブ３０を風上側熱交換部２０用および風下側熱交換部１０用にそれぞれ独立して用意する必要がない。そのため、部品点数が削減され、製造コストを低減できる。

第３に、タンク挿入口３２周縁部から筒状フランジ部３２ｆが突設されているため、タンク挿入口３２とタンク１１，１２，２１，２２との嵌合代が大きく設定されることとなり、タンク挿入口３２とタンク１１，１２，２１，２２との嵌合隙間から冷媒が確実に漏れないようなる。

図１は本発明にかかる熱交換器としての蒸発器の好適な一実施形態を示す斜視図。 図２は同蒸発器のタンクおよびその近傍を示す拡大断面図。 図３は同蒸発器の組立構造を説明するための分解斜視図。 図４は一対の金属薄板を最中合わせに接合して扁平チューブを製作する工程を示す図。 図５は同蒸発器内の冷媒の流れを示す概略図。

符号の説明

１…蒸発器（熱交換器）
１１，１２…タンク
２１，２２…タンク
３０…扁平チューブ
３１，３１…冷媒通路
３２，３２，３２，３２…タンク挿入口
３２ｆ…フランジ部
３９…連通口
４０Ａ，４０Ｂ…金属薄板

Claims (3)

1. 二枚の金属薄板（４０Ａ，４０Ｂ）を最中合わせに接合することで形成され、内部に長手方向に延在する冷媒通路（３１）を有するとともにこの冷媒通路（３１）の長手方向両端部を貫通するタンク挿入口（３２，３２）を有する扁平チューブ（３０）と、
   前記扁平チューブ（３０）の両タンク挿入口（３２，３２）を通じて前記扁平チューブ（３０）が複数多段に積層される一対のタンク（１１，１２または２１，２２）と、
   を備え、
   前記扁平チューブ（３０）の両タンク挿入口（３２，３２）を通じて、前記一対のタンク（１１，１２または２１，２２）に前記扁平チューブ（３０）を複数多段に積層して仮組し、この仮組体をロー付けしてなることを特徴とする熱交換器（１）の組立構造。
2. 請求項１記載の熱交換器（１）の組立構造において、
   前記熱交換器（１）は、通風方向に２つの熱交換部（１０、２０）が積層される構造であって、
   前記扁平チューブ（３０）は、風上側熱交換部（２０）用の前記冷媒通路（３１）および前記タンク挿入口（３２，３２）と、風下側熱交換部（１０）用の前記冷媒通路（３１）および前記タンク挿入口（３２，３２）と、を備え、
   風上側熱交換部（２０）用および前記風下側熱交換部（１０）用にそれぞれ前記一対のタンク（１１，１２、２１，２２）を備えることを特徴とする熱交換器（１）の組立構造。
3. 請求項１又は請求項２記載の熱交換器（１）の組立構造において、
   前記タンク挿入口（３２）の周縁部からは、筒状のフランジ部（３２ｆ）が突設されていることを特徴とする熱交換器（１）の組立構造。
   

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