JP2005147427A

JP2005147427A - 積層型熱交換器

Info

Publication number: JP2005147427A
Application number: JP2003381546A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Chiba; 朋広千葉
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-06-09
Also published as: EP1548384A3; EP1548384A2; CN1616912A; US20050098310A1; US7174953B2; TWI332075B; TW200526916A

Abstract

【課題】熱交換媒体の導入出時の圧力損失を軽減しつつ、装置の薄型化、小型化、軽量化を促進できる積層型熱交換器を提供する。
【解決手段】チューブとフィンとが交互に積層された熱交換部と、前記チューブの長手方向両端部にタンクとを備え、前記いずれか一方のタンクのうち熱交換媒体が導入される入口タンク部と熱交換媒体が導出される出口タンク部とを有するタンクに、前記入口タンク部に連通する入口パイプ部と出口タンク部に連通する出口パイプ部とフランジ本体とからなるフランジが接続された積層型熱交換器において、少なくとも入口パイプ部または出口パイプ部を別体に構成するとともに、前記入口パイプ部から入口タンク部への熱交換媒体導入通路および出口タンク部から出口パイプ部への熱交換媒体導出通路を熱交換器の奥行き方向に並列に配置し、かつ、直線状の通路に形成したことを特徴とする積層型熱交換器。
【選択図】図１

Description

本発明は、チューブとフィンとが交互に積層された積層型熱交換器に関し、とくに自動車用空調装置の蒸発器等に好適な積層型熱交換器に関する。

従来から、車両用空調装置等（たとえば、自動車用空調装置）に用いられる蒸発器としては、チューブとフィンとが交互に積層された積層型熱交換器がよく知られている。しかし、近年、自動車用空調装置の分野においては、車室内における設置スペースの狭小化等により空調装置のさらなる小型化の要請が高まっている。とくに蒸発器に対しては、幅方向（チューブ−フィンの積層方向）の短縮のみならず、奥行き寸法（通風方向）の寸法の短縮（つまり、薄型化）の要請が高まっている。このため、チューブとフィンとの積層方向の端部に熱交換媒体（冷媒）の導入出路を形成するサイドタンクを設け、該サイドタンクに熱交換媒体の導入出用配管が接続されるフランジを接合することにより、熱交換器の側面側から熱交換媒体を導入出し、熱交換器の奥行き方向に対してはフランジや熱交換媒体の導入出用配管を設けないようにして熱交換器の薄型化を図るようにした構造等が提案されている（特許文献１）。

また、さらなる薄型化を促進しようとすると、フランジが熱交換器の奥行き方向に対して外側に突出することになるので、たとえば図７ないし図１０に示すような提案においては、フランジを熱交換器の高さ方向（チューブの延設方向）に対して斜めに配置した熱交換器が記載されている（特許文献２）。図７ないし図１０において、１００は熱交換器を示しており、熱交換器１００はチューブ１０１とアウターフィン１０２が交互に積層された熱交換部１０３を有している。フィン１０２の両端（図７においては上下端）にはタンク１０４、１０５が設けられている。なお、チューブ１０１はチューブ成形プレート１０６、１０７を互いに接合したものから形成されており、チューブ１０１を積層することによりその両端にタンク１０４、１０５が形成されるようになっている。

積層方向の最外層のフィン１０２には、エンドプレート１０８が接合（ろう付け）されている。また、エンドプレート１０８には図１０に示すようなサイドタンク１０９が接合されている。サイドタンク１０９には、フランジステー１１０を介してフランジ１１１が接合されている。

フランジ１１１は、サイドタンク１０９を介してタンク１０４の入口タンク部へ熱交換媒体を導入するための入口パイプ部１１２と、タンク１０４の出口タンク部からサイドタンク１０９へと導出された熱交換媒体が流入する出口パイプ部１１３とフランジ本体１１４とから形成されており、図９にも示すようにパイプ部１１２、１１３および本体１１４は一体に形成されている。このようなフランジ１１１は、一つのブロックを切削加工することにより成形されている。

サイドタンク１０９には、フランジ１１１の入口パイプ部１１２が挿入される挿入口１１５と出口パイプ部１１３が挿入される挿入口１１６とが穿設されている。挿入口１１５と挿入口１１６とは図１０に示すように、挿入口１１６の右斜め下方に挿入口１１５が配されるような位置関係になっている。このため、サイドタンク１０９に接合されるフランジ１１１は図８に示すように熱交換器１００の高さ方向（図８の上下方向）に対して斜めに（右方下がりに）接続されるようになっている。

したがって、フランジ１１１が熱交換器１００の奥行き方向（図８の左右方向、すなわち通風方向）に突出するような不都合を防止しつつ、熱交換器１００のさらなる薄型化が達成されるようになっている。

しかし、上記特許文献２のような提案においては、フランジ１１１の入口パイプ部１１２から導入された熱交換媒体は、図７の矢印に示すようにサイドタンク１０９の一側壁を形成するエンドプレート１０８に衝突して流れ方向を略９０°変更されサイドタンク１０９の上方に流れ、さらに流れ方向を略９０°変更されてタンク１０４の入口タンク部へと流入する流路を形成するため著しく圧力損失が増大するおそれがある。また、サイドタンク１０９内の圧力損失を抑制すべくサイドタンク１０９の通路断面積を確保するためには、サイドタンク１０９の厚み寸法（図９の左右方向）を増大する必要があるが、この場合は熱交換器１００の幅方向（図７の左右方向）の寸法が増加し、装置の小型化、省設置スペース化、軽量化の方向性に反することになる。さらに、フランジ１１１は一つのブロックを切削加工することにより成形されるようになっているので、切削バイト挿入のため入口パイプ部１１２と出口パイプ部１１３との間にはある程度の間隔が必要になる。このため、フランジ１１１の長手方向の寸法ｌの短縮が困難になり、熱交換器１００のさらなる薄型化の要請に対応できなくなるおそれがある。
特開２０００−２８３６８５号公報特開２００１−５６１６４号公報

そこで、本発明の課題は、圧力損失を低減しつつ、装置の薄型化、省設置スペース化、軽量化の要請に対応可能な積層型熱交換器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る熱交換器は、チューブとフィンとが交互に積層された熱交換部と、前記チューブの長手方向両端部にタンクとを備え、前記いずれか一方のタンクのうち熱交換媒体が導入される入口タンク部と熱交換媒体が導出される出口タンク部とを有するタンクに、前記入口タンク部に連通する入口パイプ部と出口タンク部に連通する出口パイプ部とフランジ本体とからなるフランジが接続された積層型熱交換器において、少なくとも入口パイプ部または出口パイプ部を別体に構成するとともに、前記入口パイプ部から入口タンク部への熱交換媒体導入通路および出口タンク部から出口パイプ部への熱交換媒体導出通路を熱交換器の奥行き方向に並列に配置し、かつ、直線状の通路に形成したことを特徴とするものからなる。このような積層型熱交換器においては、少なくともフランジの入口パイプ部または出口パイプ部が別体に構成されているので、従来の一体型のフランジのように製造上の理由から入口パイプ部と出口パイプ部との間隔を広く確保する必要はない。つまり、入口パイプ部と出口パイプ部との間隔は従来の一体型のフランジに比べ大幅に短縮することができる。したがって、その分フランジの長手方向（入口パイプ部と出口パイプ部の配列方向）の寸法が短縮されるので、熱交換器の奥行き方向（通風方向）にフランジの長手方向を沿わせて接合してもフランジが熱交換器の奥行き方向に突出するような不都合が防止される。

また、上述のように、熱交換器の奥行き方向にフランジの長手方向が沿うようにフランジを接合すれば、熱交換器の奥行き方向に対して熱交換媒体導入通路と熱交換媒体導出通路とを並列に配置し、かつ、両通路を共に直線状の通路に形成することが可能になる。したがって、熱交換媒体導入出路における圧力損失を大幅に低減できる。また、熱交換媒体導入通路および熱交換媒体導出通路を直線状の通路に形成すれば、熱交換媒体の流路上からサイドタンクを省略してもタンク部への熱交換媒体の導入出を低圧損で行うことができるので、併せて熱交換器の幅方向（積層方向）の寸法も短縮できる。また、サイドタンクを省略すれば、装置の軽量化、コストダウンにも寄与できる。

本発明においては、入口パイプ部と出口パイプ部とが別体に構成されればよい。したがって、入口パイプ部または出口パイプ部とフランジ本体とは一体に構成できるので、部品点数の増加やこれに伴うコストアップを最小限に抑制できる。なお、入口パイプ部、出口パイプ部、フランジ本体をそれぞれ別体に構成してもよいことは当然である。

上記チューブは、たとえば２つのチューブ成形プレートを互いに接合したものから形成することができる。

上記フランジは、フランジステーを介してエンドプレートに接合することができる。また、本発明に係る熱交換器は、各部材を仮組み（アセンブリ状態）にした後、炉中において一括してろう付けされるが、フランジステーに爪部を設ければ、該爪部をエンドプレートにかしめることによりフランジステーを簡単に仮固定しておくことができる。

本発明に係る積層型熱交換器によれば、フランジの熱交換器の奥行き方向への突出を防止しつつ、フランジの長手方向を熱交換器の奥行き方向に沿わせてフランジを接合できる。また、熱交換媒体導入出用通路が熱交換器の奥行き方向に並列に配置され、かつ、直線状の通路として形成される。したがって、熱交換器のさらなる薄型化に対応しつつ、熱交換媒体導入出路における圧力損失を抑制できる。また、サイドタンクを省略することも可能になるので、熱交換器の幅方向に対する寸法の短縮が可能となり、装置のさらなる小型化、軽量化、コストダウンに寄与できる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１ないし図６は、本発明に一実施態様に係る積層型熱交換器を示している。図において１は、積層型熱交換器を示している。積層型熱交換器１は、チューブ２とアウターフィン３とが交互に積層された熱交換部４を有している。チューブ２はチューブ成形プレート５、６を互いに接合（ろう付け）したものから形成されており、内部に熱交換媒体通路（図示略）が形成されている。なお、熱交換媒体通路内にはインナーフィン（図示略）を設けることもできる。

チューブ２の両端には、タンク７、８が設けられている。タンク７、８は複数のチューブ２を積層することによりその両端に一体に形成されるようになっている。また、タンク７は、熱交換媒体が導入される入口タンク部９と熱交換媒体が導出される出口タンク部１０とに区画されている。

積層方向の最外層のアウターフィン３にはエンドプレート１１、１２がろう付けされている。また、エンドプレート１１には、図６に示すようなフランジステー１３を介してフランジ１４がろう付けされている。フランジステー１３には、爪部１５が設けられている。このため、熱交換器１の製造時に熱交換器１の各部材を仮組み（アセンブリ状態）し炉中において一括してろう付けする際に爪部１５をエンドプレート１１にかしめれば、フランジステー１３をエンドプレート１１に簡単に仮固定することができるようになっている。

フランジ１４は、入口パイプ部１６、出口パイプ部１７、フランジ本体１８からなっており、これら各部材は図４、図５に示すようにそれぞれ別体に構成されている。入口パイプ部１６は、フランジ本体１８の孔１９、フランジステー１３の孔２０に挿入されており、エンドプレート１１に設けられた孔２１を介して入口タンク部９と互いに連通されている。一方出口パイプ部１７は、フランジ本体１８の孔２２、フランジステー１３の孔２３に挿入されており、エンドプレート１１に設けられた孔２４を介して出口タンク部１０と互いに連通されている。フランジ１４を構成する入口パイプ部１６、出口パイプ部１７、フランジ本体１８は互いにろう付けされている。また、ろう付けに際してはパイプ部１６、１７を本体１８の孔１９、２２に挿入して拡管すればパイプ部１６、１７を容易に仮固定できる。なお、パイプ部１６、１７、本体１８は切削加工により容易に成形できる。

また、フランジ１４は、本体１８の長手方向が熱交換器１の奥行き方向（図３の左右方向）に沿うように接合されている（図３）。また、入口パイプ部１６と出口パイプ部１７は熱交換器１の奥行き方向に並列に配置されている。そして、図５に示すように熱交換媒体導入通路２５および熱交換媒体導出通路２６は、熱交換器１の奥行き方向に並列に配置され、かつ、直線状の通路に形成されている。

本実施態様においては、フランジ１４の入口パイプ部１６、出口パイプ部１７、フランジ本体１８は、それぞれ別体に構成されているので、従来の一体型のフランジのように製造上の理由から入口パイプ部１６と出口パイプ部１７との間隔を広く確保する必要はない。つまり、フランジ１４の各構成部材を別体に構成し、これらを接合する場合には、入口パイプ部１６と出口パイプ部１７との間隔を従来の一体型のフランジに比べ大幅に短縮することができる。したがって、その分フランジ１４の長手方向の寸法が短縮されるので、熱交換器１の薄型化が促進されても、熱交換器１の奥行き方向にフランジ１４の長手方向を沿わせてフランジ１４を接合しても、熱交換器１の奥行き方向にフランジ１４が突出するような不都合は防止される。

上述のように、熱交換器１の奥行き方向にフランジ１４の長手方向が沿うようにフランジ１４を接合すれば、熱交換器１の奥行き方向に対して熱交換媒体導入通路２５と熱交換媒体導出通路２６とを並列に配置し、かつ両通路２５、２６を共に直線状の通路に形成することが可能になる。したがって、熱交換媒体導入通路２５および熱交換媒体導出通路２６における圧力損失を大幅に低減できる。また、両通路２５、２６を直線状の通路に形成すれば、熱交換媒体の流路上からサイドタンクを省略しても、入口タンク部９への熱交換媒体の導入、出口タンク部１０からの熱交換媒体の導出を低圧損でスムーズに行うことができる。よって、サイドタンクの省略が可能になるので、その分熱交換器１の幅方向（図１の左右方向）への寸法を短縮でき熱交換器１の小型化をより促進できる。また、サイドタンクを省略すれば熱交換器１の軽量化、コストダウンにも寄与できる。

なお、本実施態様においては、入口パイプ部１６、出口パイプ部１７、フランジ本体１８の各部材がそれぞれ別体に構成されているが、少なくとも入口パイプ部１６と出口パイプ部１７を別体に構成すれば本発明の目的を達成できる。したがって、入口パイプ部１６または出口パイプ部１７とフランジ本体１８とは一体に構成してもよい。

本発明は、チューブとフランジとが交互に積層される積層型熱交換器に対して広く適用でき、とくに自動車用空調装置の蒸発器に好適に用いることができる。

本発明の一実施態様に係る積層型熱交換器の正面図である。図１の積層型熱交換器のＩＩ−ＩＩ線に沿う矢視図である。図１の積層型熱交換器のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う矢視図である。図１の積層型熱交換器のフランジ接合部の分解側面図である。図１の積層型熱交換器のフランジの縦断面図である。図１の積層型熱交換器のフランジステーの正面図である。従来の積層型熱交換器の正面図である。図７の積層型熱交換器のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う矢視図である。図７の積層型熱交換器のフランジ接合部の分解側面図である。図７の積層型熱交換器のサイドタンクの正面図である。

符号の説明

１積層型熱交換器
２チューブ
３アウターフィン
４熱交換部
５、６チューブ成形プレート
７、８タンク
９入口タンク部
１０出口タンク部
１１、１２エンドプレート
１３フランジステー
１４フランジ
１５爪部
１６入口パイプ部
１７出口パイプ部
１８フランジ本体
１９、２０、２１、２２、２３、２４孔
２５熱交換媒体導入通路
２６熱交換媒体導出通路

Claims

チューブとフィンとが交互に積層された熱交換部と、前記チューブの長手方向両端部にタンクとを備え、前記いずれか一方のタンクのうち熱交換媒体が導入される入口タンク部と熱交換媒体が導出される出口タンク部とを有するタンクに、前記入口タンク部に連通する入口パイプ部と出口タンク部に連通する出口パイプ部とフランジ本体とからなるフランジが接続された積層型熱交換器において、少なくとも入口パイプ部または出口パイプ部を別体に構成するとともに、前記入口パイプ部から入口タンク部への熱交換媒体導入通路および出口タンク部から出口パイプ部への熱交換媒体導出通路を熱交換器の奥行き方向に並列に配置し、かつ、直線状の通路に形成したことを特徴とする積層型熱交換器。
前記チューブがチューブ成形プレートを互いに接合したものから形成されている、請求項１の積層型熱交換器。
前記タンクがチューブに一体に形成されている、請求項１または２の積層型熱交換器。
前記フランジがフランジステーを介して積層方向の最外層に設けられたエンドプレートに接合されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の積層型熱交換器。
前記フランジステーに、該フランジステーを前記エンドプレートに仮固定する爪部が形成されている、請求項４の積層型熱交換器。