JP2005300137A - 熱交換器用ヘッダタンクおよび熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱交換性能に優れた熱交換器を提供する。
【解決手段】 エバポレータ１は、互いに間隔をおいて配置された第１および第２のヘッダタンク２、３と、両ヘッダタンク２、３間に並列状に配置された複数の熱交換管12とを備えている。第１ヘッダタンク２内を仕切壁27によって前後に区画することにより冷媒入口ヘッダ部５および冷媒出口ヘッダ部６を設ける。第１ヘッダタンク２を、熱交換管12が接続された第１部材16と、第１部材16における熱交換管12とは反対側の部分にろう付された押出形材製第２部材17とにより形成する。第２部材17の外面における前後の中心からずれた位置に、長さ方向にのびる凸条30を一体に形成し、これにより第１ヘッダタンク２の外形の横断面形状を前後非対称とする。
【選択図】 図２

Description

この発明は熱交換器用ヘッダタンクおよび熱交換器に関する。

この明細書および特許請求の範囲において、図１に矢印Ｘで示す方向（図２の右側）を前、これと反対側を後というものとする。

従来、カーエアコン用エバポレータとして、１対の皿状プレートを対向させて周縁部どうしをろう付してなる複数の偏平中空体が並列状に配置され、隣接する偏平中空体間にルーバ付きコルゲートフィンが配置されて偏平中空体にろう付された、所謂積層型エバポレータが広く用いられていた。ところが、近年、エバポレータのさらなる小型軽量化および高性能化が要求されるようになってきた。

そして、このような要求を満たすエバポレータとして、本出願人は、先に、互いに間隔をおいて配置された第１および第２のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に設けられた熱交換コア部とを備えており、両ヘッダタンクの外形の横断面形状がそれぞれ前後対称であり、第１ヘッダタンクに、その内部を仕切壁により通風方向に区画することによって、通風方向下流側に位置する冷媒入口ヘッダ部と、通風方向上流側に位置する冷媒出口ヘッダ部とが設けられ、冷媒出口ヘッダ部内が、冷媒出口ヘッダ部と一体に形成された分流用抵抗板により上下２つの空間に区画されるとともに分流用抵抗板に複数の冷媒通過穴が形成され、第２ヘッダタンクに、その内部を仕切壁により通風方向に区画することによって、通風方向下流側に位置する冷媒流入ヘッダ部と、通風方向上流側に位置する冷媒流出ヘッダ部とが設けられ、熱交換コア部が両ヘッダタンクの長さ方向に間隔をおいて配置された複数の熱交換管からなる熱交換管群が通風方向に並んで複数列配置されることにより構成され、少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管の両端部が冷媒入口ヘッダ部および冷媒流入ヘッダ部に接続され、他の熱交換管群の熱交換管の両端部が冷媒出口ヘッダ部および冷媒流出ヘッダ部に接続されたエバポレータを提案した（特許文献１参照）。このエバポレータは、各構成部材を組み合わせて仮止めし、すべての構成部材を一括してろう付することにより製造される。

そして、特許文献１記載のエバポレータにおいては、分流用抵抗板の働きにより、各熱交換管群を構成するすべての熱交換管の冷媒流通量を均一化し、これによりエバポレータの熱交換性能の向上が図られている。

ところが、エバポレータの製造の際に各構成部材を組み立てるにあたり、第１ヘッダタンクの外形の横断面形状が前後対称であり、分流用抵抗板を外部から確認することはできないので、ヘッダタンクをその長さ方向に逆向きに組み立てるおそれがある。この場合、すべての熱交換管の冷媒量を均一化する効果はほとんど得られず、エバポレータの冷却性能が極端に低下するおそれがある。
特開２００３−７５０２４号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、熱交換性能に優れた熱交換器を得ることができる熱交換器用ヘッダタンクおよび熱交換性能に優れた熱交換器を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)外形の横断面形状が前後非対称である熱交換器用ヘッダタンク。

2)少なくとも外側部分が押出形材製部材で形成されており、押出形材製部材の外面における前後の中心からずれた位置に、長さ方向にのびる凸条が一体に形成され、押出形材製部材の外形の横断面形状が凸条を除いて前後対称である上記１記載の熱交換器用ヘッダタンク。

3)熱交換管が接続される第１部材と、第１部材における熱交換管とは反対側の部分にろう付される第２部材とよりなり、第２部材が押出形材製部材である上記2)記載の熱交換器用ヘッダタンク。

4)互いに間隔をおいて配置された第１および第２のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置され、かつ両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、少なくともいずれか一方のヘッダタンクにおける外形の横断面形状が前後非対称である熱交換器。

5)外形の横断面形状が前後非対称であるヘッダタンクの少なくとも外側部分が押出形材製部材で形成されており、押出形材製部材の外面における前後の中心からずれた位置に、長さ方向にのびる凸条が一体に形成され、押出形材製部材の外形の横断面形状が凸条を除いて前後対称である上記4)記載の熱交換器。

6)外形の横断面形状が前後非対称であるヘッダタンクが、熱交換管が接続された第１部材と、第１部材における熱交換管とは反対側の部分にろう付された第２部材とよりなり、第２部材が押出形材製部材である上記5)記載の熱交換器。

7)互いに間隔をおいて配置された第１および第２のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置され、かつ両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、第１のヘッダタンク内が仕切手段によって前後に区画されることにより冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部が設けられ、第２のヘッダタンク内が仕切手段によって前後に区画されることにより２つの中間ヘッダ部が設けられ、冷媒入口ヘッダ部と一方の中間ヘッダ部との間に複数の熱交換管が並列状に配置されてその両端部がそれぞれ両ヘッダ部に接続され、冷媒出口ヘッダ部と他方の中間ヘッダ部との間に複数の熱交換管が並列状に配置されてその両端部がそれぞれ両ヘッダ部に接続され、少なくともいずれか一方のヘッダタンクの外形の横断面形状が前後非対称である熱交換器。

8)各ヘッダタンクが、熱交換管が接続された第１部材と、第１部材における熱交換管とは反対側の部分にろう付された押出形材製第２部材とよりなり、少なくともいずれか一方のヘッダタンクの第２部材の外面における前後の中心からずれた位置に、長さ方向にのびる凸条が一体に形成され、第２部材の外形の横断面形状が凸条を除いて前後対称である上記7)記載の熱交換器。

9)第１ヘッダタンクの第２部材の外面に凸条が形成されており、冷媒出口ヘッダ部内が区画手段により２つの空間に区画されるとともに、一方の空間内に臨むように熱交換管が冷媒出口ヘッダ部に接続され、区画手段に冷媒通過穴が形成され、仕切手段および区画手段が、第２部材に一体に形成されている上記8)記載の熱交換器。

10)第１部材が、少なくとも片面にろう材層を有するブレージングシートよりなる上記8)または9)記載の熱交換器。

11)上記4)〜10)のうちのいずれかに記載の熱交換器を製造する方法であって、治具によりヘッダタンクを保持した状態で熱交換管に組み合わせることを含み、治具に、ヘッダタンクの外側部分が嵌る凹所を形成しておくことを特徴とする熱交換器の製造方法。

12)上記5)または8)記載の熱交換器を製造する方法であって、治具によりヘッダタンクを保持した状態で熱交換管に組み合わせることを含み、治具に、ヘッダタンクの外側部分が嵌る凹所を形成し、凹所の内周面に凸条が嵌る長さ方向にのびる凹溝を形成しておくことを特徴とする熱交換器の製造方法。

13)圧縮機、コンデンサおよびエバポレータを備えており、エバポレータが、上記1)〜10)のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる冷凍サイクル。

14)圧縮機、コンデンサおよびエバポレータを備えており、コンデンサが、上記1)〜10)のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる冷凍サイクル。

15)上記13)または14)記載の冷凍サイクルが、エアコンとして搭載されている車両。

上記1)の熱交換器用ヘッダタンクによれば、これを用いて熱交換器を製造するにあたり、ヘッダタンクの外形に基づいてその長さ方向の正確な向きを判別することができるので、ヘッダタンクを逆向きに組み立てることを確実に防止することができる。したがって、ヘッダタンク内に熱交換器の性能を向上させるための手段が設けられている場合、その位置を正確に設定部分に決めることができる。その結果、このヘッダタンクを用いた熱交換器の熱交換性能が向上する。しかも、ヘッダタンクの外側部分が嵌る凹所を有する治具によりヘッダタンクを保持した状態で熱交換管に組み合わせる場合、ヘッダタンクが逆向きであれば、治具の凹所内に嵌ることはないので、これによりヘッダタンクの向きが逆向きであるか否かを自動的に判別することができる。

上記2)および3)の熱交換器用ヘッダタンクによれば、比較的簡単にヘッダタンクの外形の横断面形状を前後非対称にすることができる。

上記4)の熱交換器によれば、熱交換器を製造するにあたり、ヘッダタンクの外形に基づいてその長さ方向の正確な向きを判別することができるので、ヘッダタンクを逆向きに組み立てることを確実に防止することができる。したがって、ヘッダタンク内に熱交換器の性能を向上させるための手段が設けられている場合、その位置を正確に設定部分に決めることができ、その結果熱交換器の熱交換性能が向上する。しかも、ヘッダタンクの外側部分が嵌る凹所を有する治具によりヘッダタンクを保持した状態で熱交換管に組み合わせる場合、ヘッダタンクが逆向きであれば、治具の凹所内に嵌ることはないので、これによりヘッダタンクの向きが逆向きであるか否かを自動的に判別することができる。

上記5)および6)の熱交換器によれば、比較的簡単にヘッダタンクの外形の横断面形状を前後非対称にすることができる。

上記7)の熱交換器によれば、熱交換器を製造するにあたり、ヘッダタンクの外形に基づいてその長さ方向の正確な向きを判別することができるので、ヘッダタンクを逆向きに組み立てることを確実に防止することができる。したがって、ヘッダタンク内に熱交換器の性能を向上させるための手段が設けられている場合、その位置を正確に設定部分に決めることができ、その結果熱交換器の熱交換性能が向上する。しかも、ヘッダタンクの外側部分が嵌る凹所を有する治具によりヘッダタンクを保持した状態で熱交換管に組み合わせる場合、ヘッダタンクが逆向きであれば、治具の凹所内に嵌ることはないので、これによりヘッダタンクの向きが逆向きであるか否かを自動的に判別することができる。

上記8)の熱交換器によれば、比較的簡単にヘッダタンクの外形の横断面形状を前後非対称にすることができる。

上記9)の熱交換器によれば、冷媒入口ヘッダ部が前側に位置し、区画手段が設けられている冷媒出口ヘッダ部が後側に位置するように、第１ヘッダタンクの向きを正確に決めることができる。したがって、区画手段の働きによりすべての熱交換管の冷媒量を均一化することが可能になり、熱交換性能が優れたものになる。しかも、熱交換器全体の部品点数を少なくすることができる。

上記10)の熱交換器によれば、第１部材の少なくとも片面のろう材層を利用し、第１部材と第２部材とをろう付してタンクを形成するのと同時に、第１部材と熱交換管とをろう付してタンクに熱交換管を接続することができるので、製造作業が簡単になる。

上記11)および12)の熱交換器の製造方法によれば、治具によりヘッダタンクを保持した状態で熱交換管に組み合わせる場合、ヘッダタンクが逆向きであれば、治具の凹所内に嵌ることはないので、これによりヘッダタンクの向きが逆向きであるか否かを自動的に判別することができる。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明による熱交換器をフロン系冷媒を用いる冷凍サイクルのエバポレータに適用したものである。

なお、以下の説明において、図１の上下、左右をそれぞれ上下、左右というものとする。

図１および図２はエバポレータの全体構成を示し、図３および図４は要部の構成を示し、図５はエバポレータにおける冷媒の流れ方を示す。また、図６はエバポレータの製造方法を示す。

図１および図２において、エバポレータ(1)は、上下方向に間隔をおいて配置されたアルミニウム製冷媒入出用ヘッダタンク(2)（第１ヘッダタンク）およびアルミニウム製冷媒ターン用ヘッダタンク(3)（第２ヘッダタンク）と、両ヘッダタンク(2)(3)間に設けられた熱交換コア部(4)とを備えている。

冷媒入出用ヘッダタンク(2)は、前側（通風方向下流側）に位置する冷媒入口ヘッダ部(5)と後側（通風方向上流側）に位置する冷媒出口ヘッダ部(6)とを備えている。冷媒入出用ヘッダタンク(2)の冷媒入口ヘッダ部(5)にアルミニウム製冷媒入口管(7)が接続され、同じく冷媒出口ヘッダ部(6)にアルミニウム製冷媒出口管(8)が接続されている。冷媒ターン用ヘッダタンク(3)は、前側に位置する冷媒流入ヘッダ部(9)（中間ヘッダ部）と後側に位置する冷媒流出ヘッダ部(11)（中間ヘッダ部）とを備えている。

熱交換コア部(4)は、左右方向に間隔をおいて並列状に配置された複数のアルミニウム製熱交換管(12)からなる熱交換管群(13)が、前後方向に並んで複数列、ここでは２列配置されることにより構成されている。各熱交換管群(13)の隣接する熱交換管(12)どうしの間の通風間隙、および各熱交換管群(13)の左右両端の熱交換管(12)の外側にはそれぞれアルミニウム製コルゲートフィン(14)が配置されて熱交換管(12)にろう付されている。左右両端のコルゲートフィン(14)の外側にはそれぞれアルミニウム製サイドプレート(15)が配置されてコルゲートフィン(14)にろう付されている。そして、前側熱交換管群(13)の熱交換管(12)の上下両端は冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒流入ヘッダ部(9)に接続され、後側熱交換管群(13)の熱交換管(12)の上下両端部は冷媒出口ヘッダ部(6)および冷媒流出ヘッダ部(11)に接続されている。

図２および図３に示すように、冷媒入出用ヘッダタンク(2)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートから形成されかつ熱交換管(12)が接続されたプレート状の第１部材(16)と、アルミニウム押出形材から形成されたベア材よりなりかつ第１部材(16)の上側を覆う第２部材(17)と、左右両端開口を閉鎖するアルミニウム製キャップ(18)(19)とよりなり、外形の横断面形状は前後対称である。冷媒入出用ヘッダタンク(2)の右側キャップ(19)の外面に、冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)に跨るように、前後方向に長いアルミニウムベア材製のジョイントプレート(21)がろう付されている。ジョイントプレート(21)に、冷媒入口管(7)および冷媒出口管(8)が接続されている。

第１部材(16)は、その前後両側部分に、それぞれ中央部が下方に突出した曲率の小さい横断面円弧状の湾曲部(22)を有している。各湾曲部(22)に、前後方向に長い複数の管挿通穴(23)が、左右方向に間隔をおいて形成されている。前後両湾曲部(22)の管挿通穴(23)は、それぞれ左右方向に関して同一位置にある。前側湾曲部(22)の前縁および後側湾曲部(22)の後縁に、それぞれ立ち上がり壁(22a)が全長にわたって一体に形成されている。また、第１部材(16)の両湾曲部(22)間の平坦部(24)に、複数の貫通穴(25)が左右方向に間隔をおいて形成されている。第１部材(16)は、アルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことによって、両湾曲部(22)、管挿通穴(23)、平坦部(24)および貫通穴(25)を同時に形成することによりつくられる。第１部材(16)の外形の横断面形状は前後対称である。

第２部材(17)は下方に開口した横断面略ｍ字状であり、左右方向に伸びる前後両壁(26)と、前後両壁(26)間の中央部に設けられかつ左右方向に伸びるとともに冷媒入出用ヘッダタンク(2)内を前後２つの空間に仕切る仕切手段としての仕切壁(27)と、前後両壁(26)および仕切壁(27)の上端どうしをそれぞれ一体に連結する上方に突出した２つの横断面略円弧状連結壁(28)とを備えている。

第２部材(17)の後壁(26)および仕切壁(27)の下端部どうしは、冷媒出口ヘッダ部(6)内を上下２つの空間(6a)(6b)に区画する区画手段としての分流用抵抗板(29)により全長にわたって一体に連結されている。分流用抵抗板(29)の後側部分における左右両端部を除いた部分には、左右方向に長い複数の冷媒通過穴(31A)(31B)が左右方向に間隔をおいて貫通状に形成されている。仕切壁(27)の下端は前後両壁(26)の下端よりも下方に突出しており、その下縁に、下方に突出しかつ第１部材(16)の貫通穴(25)に嵌め入れられる複数の突起(27a)が左右方向に間隔をおいて一体に形成されている。突起(27a)は、仕切壁(27)の所定部分を切除することにより形成されている。

第２部材(17)の２つの円弧状連結壁(28)のうちのいずれか一方、ここでは後側の円弧状連結壁(28)の外面における第２部材(17)の前後方向の中心からずれた位置に、その長さ方向にのびる凸条(30)が一体に形成されている。これにより、第２部材(17)の外形の横断面形状が前後非対称となっている。凸条(30)を除いた第２部材(17)の外形の横断面形状は前後対称である。

第２部材(17)は、前後両壁(26)、仕切壁(27)、連結壁(28)、分流用抵抗板(29)および凸条(30)を一体に押出成形した後、プレス加工を施すことにより分流用抵抗板(29)に冷媒通過穴(31A)(31B)を形成し、さらに仕切壁(27)を切除して突起(27a)を形成することにより製造される。

各キャップ(18)(19)は両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからプレス、鍛造または切削などにより形成されたものである。右側キャップ(19)の前側には、冷媒入口ヘッダ部(5)内に嵌め入れられる左方突出部(32)が一体に形成され、同じく後側には、冷媒出口ヘッダ部(6)の分流用抵抗板(29)よりも上側の空間(6a)内に嵌め入れられる上側左方突出部(33)と、分流用抵抗板(29)よりも下側の空間(6b)内に嵌め入れられる下側左方突出部(34)とが上下に間隔をおいて一体に形成されている。また、右側キャップ(19)の前後両側縁と上縁との間の円弧状部に、それぞれ左方に突出した係合爪(35)が一体に形成されている。さらに、右側キャップ(19)の下縁の前側部分および後側部分に、それぞれ左方に突出した係合爪(36)が一体に形成されている。右側キャップ(19)の前側の左方突出部(32)の底壁に冷媒入口(37)が形成され、同じく後側の上側左方突出部(33)の底壁に冷媒出口(38)が形成されている。左側キャップ(18)は右側キャップ(19)と左右対称形であり、冷媒入口ヘッダ部(5)内に嵌め入れられる右方突出部(39)、冷媒出口ヘッダ部(6)の分流用抵抗板(29)よりも上側の空間(6a)内に嵌め入れられる上側右方突出部(41)、分流用抵抗板(29)よりも下側の空間(6b)内に嵌め入れられる下側右方突出部(42)、および右方に突出した上下の係合爪(43)(44)が一体に形成されている。右方突出部(39)および上側右方突出部(41)の底壁には開口は形成されていない。

ジョイントプレート(21)は、右側キャップ(19)の冷媒入口(37)に通じる短円筒状冷媒流入口(45)と、同じく冷媒出口(38)に通じる短円筒状冷媒流出口(46)とを備えている。ジョイントプレート(21)の上下両縁部における冷媒流入口(45)と冷媒流出口(46)との間の部分には、それぞれ左方に突出した屈曲部(47)が形成されている。上下の屈曲部(47)は、それぞれ冷媒入口ヘッダ部(5)と冷媒出口ヘッダ部(6)との間の部分に係合している。また、ジョイントプレート(21)の下縁の前後両端部には、それぞれ左方に突出した係合爪(48)が一体に形成されている。係合爪(48)は、右側キャップ(19)の下縁部に係合している。

冷媒入出用ヘッダタンク(2)の第１および第２部材(16)(17)と、両キャップ(18)(19)と、ジョイントプレート(21)とは次のようにしてろう付されている。すなわち、第１および第２部材(16)(17)は、第２部材(17)の突起(27a)が第１部材(16)の貫通穴(25)に挿通されてかしめられることにより、第１部材(16)の前後の立ち上がり壁(22a)の上端部と第２部材(17)の前後両壁(26)の下端部とが係合した状態で、第１部材(16)のろう材層を利用して相互にろう付されている。両キャップ(18)(19)は、前側の突出部(39)(32)が両部材(16)(17)における仕切壁(27)よりも前側の空間内に、後側の上突出部(41)(33)が両部材(16)(17)における仕切壁(27)よりも後側でかつ分流用抵抗板(29)よりも上側の空間内に、および後側の下突出部(42)(34)が仕切壁(17)よりも後側でかつ分流用抵抗板(29)よりも下側の空間内にそれぞれ嵌め入れられ、上側の係合爪(43)(35)が第２部材(17)の連結壁(28)に係合させられ、下側の係合爪(44)(36)が第１部材(16)の湾曲部(22)に係合させられた状態で、両キャップ(18)(19)のろう材層を利用して第１および第２部材(16)(17)にろう付されている。ジョイントプレート(21)は、上側屈曲部(47)が右側キャップ(19)の前後方向の中央部および第２部材(17)の両連結壁(28)間の部分に係合させられ、下側屈曲部(47)が右側キャップ(19)の前後方向の中央部および第１部材(16)の平坦部(24)に係合させられ、さらに係合爪(48)が右側キャップ(19)の下縁部に係合した状態で、右側キャップ(19)のろう材層を利用して右側キャップ(19)にろう付されている。

こうして、冷媒入出用ヘッダタンク(2)が形成されており、第２部材(17)の仕切壁(27)よりも前側が冷媒入口ヘッダ部(5)、同じく仕切壁(27)よりも後側が冷媒出口ヘッダ部(6)となっている。また、冷媒出口ヘッダ部(6)は分流用抵抗板(29)により上下両空間(6a)(6b)に区画されており、これらの空間(6a)(6b)は冷媒通過穴(31A)(31B)により連通させられている。右側キャップ(19)の冷媒出口(38)は冷媒出口ヘッダ部(6)の上部空間(6a)内に通じている。さらに、ジョイントプレート(21)の冷媒流入口(45)が冷媒入口(37)に、冷媒流出口(46)が冷媒出口(38)にそれぞれ連通させられている。

図２および図４に示すように、冷媒ターン用ヘッダタンク(3)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートから形成されかつ熱交換管(12)が接続されたプレート状の第１部材(70)と、アルミニウム押出形材から形成されたベア材よりなりかつ第１部材(70)の下側を覆う第２部材(71)と、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートから形成されかつ左右両端開口を閉鎖するアルミニウム製キャップ(72)とよりなり、その横断面形状は前後非対称である。

冷媒ターン用ヘッダタンク(3)の頂面(3a)は、前後方向の中央部が最高位部(73)となるとともに、最高位部(73)から前後両側に向かって徐々に低くなるように全体に横断面円弧状に形成されている。冷媒ターン用ヘッダタンク(3)の前後両側部分に、頂面(3a)における最高位部(73)の前後両側から前後両側面(3b)まで伸びる溝(74)が、左右方向に間隔をおいて複数形成されている。

第１部材(70)は、前後方向の中央部が上方に突出した横断面円弧状であり、その前後両側縁に垂下壁(70a)が全長にわたって一体に形成されている。そして、第１部材(70)の上面が冷媒ターン用ヘッダタンク(3)の頂面(3a)となり、垂下壁(70a)の外面が冷媒ターン用ヘッダタンク(3)の前後両側面(3b)となっている。第１部材(70)の前後両側において、前後方向中央の最高位部(73)から垂下壁(70a)の下端にかけて溝(74)が形成されている。第１部材(70)の最高位部(73)を除いた前後両側部分における隣接する溝(74)どうしの間に、それぞれ前後方向に長い管挿通穴(75)が形成されている。前後の管挿通穴(75)は左右方向に関して同一位置にある。第１部材(70)の最高位部(73)に、複数の貫通穴(76)が左右方向に間隔をおいて形成されている。第１部材(70)は、アルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことによって、垂下壁(70a)、溝(74)、管挿通穴(75)および貫通穴(76)を同時に形成することによりつくられる。第１部材(70)の外形の横断面形状は前後対称である。

第２部材(71)は上方に開口した横断面略ｗ字状であり、前後方向外側に向かって上方に湾曲した左右方向に伸びる前後両壁(77)と、前後両壁(77)間の中央部に設けられかつ左右方向に伸びるとともに冷媒ターン用ヘッダタンク(3)内を前後２つの空間に仕切る仕切手段としての垂直状の仕切壁(78)と、前後両壁(77)および仕切壁(78)の下端どうしをそれぞれ一体に連結する２つの連結壁(79)とを備えている。

第２部材(71)の仕切壁(78)の上端は前後両壁(77)の上端よりも上方に突出しており、その上縁に、上方に突出しかつ第１部材(70)の貫通穴(76)に嵌め入れられる複数の突起(78a)が左右方向に間隔をおいて一体に形成されている。また、仕切壁(78)における隣り合う突起(78a)間には、それぞれその上縁から冷媒通過用切り欠き(78b)が形成されている。突起(78a)および切り欠き(78b)は、仕切壁(78)の所定部分を切除することにより形成されている。

第２部材(71)の２つの連結壁(79)のうちのいずれか一方、ここでは後側の連結壁(79)の外面における第２部材(71)の前後方向の中心からずれた位置に、その長さ方向にのびる凸条(80)が一体に形成されている。これにより、第２部材(71)の外形の横断面形状が前後非対称となっている。凸条(80)を除いた第２部材(71)の外形の横断面形状は前後対称である。

第２部材(71)は、前後両壁(77)、仕切壁(78)、連結壁(79)および凸条(80)を一体に押出成形した後、仕切壁(78)を切除して突起(78a)および切り欠き(78b)を形成することにより製造される。

各キャップ(72)はアルミニウムブレージングシートからプレス、鍛造または切削などにより形成されたものである。各キャップ(72)の前側には、冷媒流入ヘッダ部(9)内に嵌め入れられる左右方向内方への突出部(81)が一体に形成され、同じく後側には、冷媒流出ヘッダ部(11)内に嵌め入れられる左右方向内方への突出部(82)が一体に形成されている。また、各キャップ(72)の前後両側縁と下縁との間の円弧状部に、それぞれ左右方向内方に突出した係合爪(83)が一体に形成され、同じく上縁に、左右方向内方に突出した複数の係合爪(84)が前後方向に間隔をおいて一体に形成されている。

冷媒ターン用ヘッダタンク(3)の第１および第２部材(70)(71)と、両キャップ(72)とは次のようにしてろう付されている。第１および第２部材(70)(71)が、第２部材(71)の突起(78a)が貫通穴(76)に挿通されてかしめられることにより、第１部材(70)の前後の垂下壁(70a)の下端部と、第２部材(71)の前後両壁(77)の上端部とが係合した状態で、第１部材(70)のろう材層を利用して相互にろう付されている。両キャップ(72)は、前側の突出部(81)が両部材(70)(71)における仕切壁(78)よりも前側の空間内に、後側の突出部(82)が両部材(70)(71)における仕切壁(78)よりも後側の空間内にそれぞれ嵌め入れられ、上側の係合爪(84)が第１部材(70)に係合させられ、下側の係合爪(83)が第２部材(71)の前後両壁(77)に係合させられた状態で、各キャップ(72)のろう材層を利用して第１および第２部材(70)(71)にろう付されている。こうして、冷媒ターン用ヘッダタンク(3)が形成されており、第２部材(71)の仕切壁(78)よりも前側が冷媒流入ヘッダ部(9)、同じく仕切壁(78)よりも後側が冷媒流出ヘッダ部(11)となっている。第２部材(71)の仕切壁(78)の切り欠き(78b)の上端開口は第１部材(70)によって閉じられ、これにより冷媒通過穴(85)が形成されている。

前後の熱交換管群(13)を構成する熱交換管(12)はアルミニウム押出形材で形成されたベア材からなり、前後方向に幅広の偏平状で、その内部に長さ方向に伸びる複数の冷媒通路が並列状に形成されている。また、熱交換管(12)の前後両端壁は外方に突出した円弧状となっている。前側の熱交換管群(13)の熱交換管(12)と、後側の熱交換管群(13)の熱交換管(12)とは、左右方向の同一位置に来るように配置されており、熱交換管(12)の上端部は冷媒入出用ヘッダタンク(2)の第１部材(16)の管挿通穴(23)に挿通されて第１部材(16)のろう材層を利用して第１部材(16)にろう付され、同じく下端部は冷媒ターン用ヘッダタンク(3)の第１部材(70)の管挿通穴(36)に挿通されて第１部材(70)のろう材層を利用して第１部材(70)にろう付されている。そして、前側熱交換管群(13)の熱交換管(12)が冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒流入ヘッダ部(9)に連通し、後側熱交換管群(13)の熱交換管(12)が冷媒出口ヘッダ部(6)および冷媒流出ヘッダ部(11)に連通している。

なお、熱交換管(12)としては、アルミニウム押出形材製のものに代えて、アルミニウム製電縫管の内部にインナーフィンを挿入することにより複数の冷媒通路を形成したものを用いてもよい。また、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートに圧延加工を施すことにより形成され、かつ連結部を介して連なった２つの平坦壁形成部と、各平坦壁形成部における連結部とは反対側の側縁より隆起状に一体成形された側壁形成部と、平坦壁形成部の幅方向に所定間隔をおいて両平坦壁形成部よりそれぞれ隆起状に一体成形された複数の仕切壁形成部とを備えた板を、連結部においてヘアピン状に曲げて側壁形成部どうしを突き合わせて相互にろう付し、仕切壁形成部により仕切壁を形成したものを用いてもよい。この場合、コルゲートフィンはベア材からなるものを用いる。

コルゲートフィン(14)は両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートを用いて波状に形成されたものであり、その波頭部と波底部を連結する連結部に、前後方向に並列状に複数のルーバが形成されている。コルゲートフィン(14)は前後両熱交換管群(13)に共有されており、その前後方向の幅は前側熱交換管群(13)の熱交換管(12)の前側縁と後側熱交換管群(13)の熱交換管(12)の後側縁との間隔をほぼ等しくなっている。なお、１つのコルゲートフィンが前後両熱交換管群(13)に共有される代わりに、両熱交換管群(13)の隣り合う熱交換管(12)どうしの間にそれぞれコルゲートフィンが配置されていてもよい。

エバポレータ(1)は、圧縮機およびコンデンサとともに冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして車両、たとえば自動車に搭載される。

上述したエバポレータ(1)において、図５に示すように、圧縮機、コンデンサおよび膨張弁を通過した気液混相の２層冷媒が、冷媒入口管(7)からジョイントプレート(21)の冷媒流入口(45)および右側キャップ(19)の冷媒入口(37)を通って冷媒入出用ヘッダタンク(2)の冷媒入口ヘッダ部(5)内に入り、分流して前側熱交換管群(13)のすべての熱交換管(12)の冷媒通路内に流入する。

すべての熱交換管(12)の冷媒通路内に流入した冷媒は、冷媒通路内を下方に流れて冷媒ターン用ヘッダタンク(3)の冷媒流入ヘッダ部(9)内に入る。冷媒流入ヘッダ部(9)内に入った冷媒は、仕切壁(78)の冷媒通過穴(85)を通って冷媒流出ヘッダ部(11)内に入る。

冷媒流出ヘッダ部(11)内に入った冷媒は、分流して後側熱交換管群(13)のすべての熱交換管(12)の冷媒通路内に流入し、流れ方向を変えて冷媒通路内を上方に流れて冷媒出口ヘッダ部(6)の下部空間(6b)内に入る。ここで、分流用抵抗板(29)によって冷媒の流れに抵抗が付与されるので、冷媒流出ヘッダ部(11)から後側熱交換管群(13)のすべての熱交換管(12)への分流が均一化されるとともに、冷媒入口ヘッダ部(5)から前側熱交換管群(13)のすべての熱交換管(12)への分流も一層均一化される。その結果、両熱交換管群(13)のすべての熱交換管(12)の冷媒流通量が均一化される。

ついで、冷媒は分流用抵抗板(29)の冷媒通過穴(31A)(31B)を通って冷媒出口ヘッダ部(6)の上部空間(6a)内に入り、右側キャップ(19)の冷媒出口(38)およびジョイントプレート(21)の冷媒流出口(46)を通り、冷媒出口管(8)に流出する。そして、冷媒が前側熱交換管群(13)の熱交換管(12)の冷媒通路、および後側熱交換管群(13)の熱交換管(12)の冷媒通路を流れる間に、通風間隙を図１に矢印Ｘで示す方向に流れる空気と熱交換をし、気相となって流出する。

このとき、コルゲートフィン(14)の表面に凝縮水が発生し、この凝縮水が冷媒ターン用ヘッダタンク(3)の頂面(3a)に流下する。冷媒ターン用ヘッダタンク(3)の頂面(3a)に流下した凝縮水は、キャピラリ効果により溝(74)内に入り、溝(74)内を流れて前後方向外側の端部から冷媒ターン用ヘッダタンク(3)の下方へ落下する。こうして、冷媒ターン用ヘッダタンク(3)の頂面(3a)とコルゲートフィン(14)の下端との間に多くの凝縮水が溜まることに起因する凝縮水の氷結が防止され、その結果エバポレータ(1)の性能低下が防止される。

エバポレータ(1)は、図６に示すようにして製造される。

まず、第２部材(17)の突起(27a)を第１部材(16)の貫通穴(25)に挿通させてかしめることにより、第１部材(16)の前後の立ち上がり壁(22a)の上端部と第２部材(17)の前後両壁(26)の下端部とが係合した状態で第１部材(16)および第２部材(17)を仮止めする。また、両キャップ(18)(19)を、前側の突出部(39)(32)を両部材(16)(17)における仕切壁(27)よりも前側の空間内に、後側の上突出部(41)(33)を両部材(16)(17)における仕切壁(27)よりも後側でかつ分流用抵抗板(29)よりも上側の空間内に、および後側の下突出部(42)(34)を仕切壁(17)よりも後側でかつ分流用抵抗板(29)よりも下側の空間内にそれぞれ嵌め入れるとともに、上側の係合爪(43)(35)を第２部材(17)の連結壁(28)に係合させ、さらに下側の係合爪(44)(36)を第１部材(16)の湾曲部(22)に係合させることにより、両キャップ(18)(19)を両部材(16)(17)に仮止めする。さらに、ジョイントプレート(21)の上側屈曲部(47)を右側キャップ(19)の前後方向の中央部および第２部材(17)の両連結壁(28)間の部分に係合させ、下側屈曲部(47)を右側キャップ(19)の前後方向の中央部および第１部材(16)の平坦部(24)に係合させ、さらに係合爪(48)を右側キャップ(19)の下縁部に係合させることにより、ジョイントプレート(21)を両部材(16)(17)および右側キャップ(19)に仮止めする。こうして、冷媒入出用ヘッダタンク仮止め体(90)を形成する。

一方、第２部材(71)の突起(78a)を貫通穴(76)に挿通させてかしめることにより、第１部材(70)の前後の垂下壁(70a)の下端部と、第２部材(71)の前後両壁(77)の上端部とが係合した状態で、第１部材(70)および第２部材(71)を仮止めする。また、両キャップ(72)の前側の突出部(81)を両部材(70)(71)における仕切壁(78)よりも前側の空間内に、後側の突出部(82)を両部材(70)(71)における仕切壁(78)よりも後側の空間内にそれぞれ嵌め入れ、上側の係合爪(84)を第１部材(70)に係合させ、下側の係合爪(83)を第２部材(71)の前後両壁(77)に係合させることにより、両キャップ(72)を第１および第２部材(70)(71)に仮止めする。こうして、冷媒ターン用ヘッダタンク仮止め体(91)を形成する。

ついで、ベッド(100)上において、複数の熱交換管(12)とコルゲートフィン(14)とを交互に配置するとともに、両端のコルゲートフィン(14)の外側にそれぞれサイドプレート(15)を配置することにより、熱交換コア部組み合わせ体(92)を形成する。

ついで、熱交換コア部組み合わせ体(92)の両側に、冷媒入出用ヘッダタンク仮止め体(90)および冷媒ターン用ヘッダタンク仮止め体(91)を配置し、冷媒入出用ヘッダタンク仮止め体(90)および冷媒ターン用ヘッダタンク仮止め体(91)を、進退自在の治具(93)(94)により熱交換コア部組み合わせ体(92)に接近させ、熱交換管(12)の両端部を第１部材(16)(70)の管挿通穴(23)(75)内に挿通させる。各治具(93)(94)には、各タンク仮止め体(90)(91)の外側部分が嵌る凹所(93a)(94a)が形成されている。また、各治具(93)(94)の凹所(93a)(94a)の内周面に、凸条(30)(80)が嵌る凹溝(95)(96)を形成しておく。

その後、両タンク用仮止め体(90)(91)と熱交換コア部組み合わせ体(92)を適当な治具で仮止めし、すべての構成部材を一括してろう付する。こうして、エバポレータ(1)が製造される。

上記実施形態においては、冷媒ターン用ヘッダタンク(3)の第２部材(71)の外面に凸条(80)が形成されているが、この実施形態のように、冷媒ターン用ヘッダタンク(3)の冷媒流入ヘッダ部(9)および冷媒流出ヘッダ部(11)が同じ構成であり、しかも仕切壁(78)に形成された左半部の複数の冷媒通過穴(85)と、右半部の複数の冷媒通過穴(85)の位置が左右対称である場合には、冷媒ターン用ヘッダタンク(3)を左右逆向きに配置しても問題はないので、凸条(80)は必ずしも必要としない。

また、上記実施形態においては、両ヘッダタンク(2)(3)の外側部分を構成する第２部材(17)(71)がアルミニウム押出形材で形成されているが、他の形式のエバポレータや、他の熱交換器、たとえばコンデンサにおいては、ヘッダタンク全体が押出形材で形成されることもある。

また、上記実施形態においては、両ヘッダタンク(2)(3)の冷媒入口ヘッダ部(5)と冷媒流入ヘッダ部(9)との間、および冷媒出口ヘッダ部(6)と冷媒流出ヘッダ部(11)との間にそれぞれ１つの熱交換管群(13)が設けられているが、これに限るものではなく、両ヘッダタンク(2)(3)の冷媒入口ヘッダ部(5)と冷媒流入ヘッダ部(9)との間、および冷媒出口ヘッダ部(6)と冷媒流出ヘッダ部(11)との間にそれぞれ１または２以上の熱交換管群(13)が設けられていてもよい。また、上記実施形態においては、冷媒入出用ヘッダタンク(2)が上、冷媒ターン用ヘッダタンク(3)が下となっているが、これとは逆に、冷媒入出用ヘッダタンク(2)が下、冷媒ターン用ヘッダタンク(3)が上にくるように用いられる場合がある。

また、上記実施形態においては、この発明による熱交換器がエバポレータに適用されているが、これに限定されるものではなく、他の種々の熱交換器、たとえばコンデンサにも適用可能である。

さらに、この発明による熱交換器は、圧縮機、ガスクーラ、中間熱交換器、膨張弁およびエバポレータを有しかつＣＯ_２冷媒を使用するカーエアコンを備えた車両、たとえば自動車において、カーエアコンのガスクーラやエバポレータとして用いられることがある。

この発明を適用したエバポレータの全体構成を示す一部切り欠き斜視図である。 一部を省略した図１のII−II線拡大断面図である。 冷媒入出用ヘッダタンクの分解斜視図である。 冷媒ターン用ヘッダタンクの分解斜視図である。 図１に示すエバポレータにおける冷媒の流れ方を示す図である。 図１に示すエバポレータの製造工程の一部を示す図である。

符号の説明

(1)：エバポレータ
(2)：冷媒入出用ヘッダタンク
(3)：冷媒ターン用ヘッダタンク
(4)：熱交換コア部
(5)：冷媒入口ヘッダ部
(6)：冷媒出口ヘッダ部
(6a)：上部空間
(6b)：下部空間
(9)：冷媒流入ヘッダ部
(11)：冷媒流出ヘッダ部
(12)：熱交換管
(16)：第１部材
(17)：第２部材
(27)：仕切壁
(30)：凸条
(29)：分流用抵抗板
(31A)(31B)：冷媒通過穴
(70)：第１部材
(71)：第２部材
(78)：仕切壁
(90)：冷媒入出用ヘッダタンク仮止め体
(91)：冷媒ターン用ヘッダタンク仮止め体
(93)(94)：治具
(93a)(94a)：凹所
(95)(96)：凹溝

Claims (15)

1. 外形の横断面形状が前後非対称である熱交換器用ヘッダタンク。
2. 少なくとも外側部分が押出形材製部材で形成されており、押出形材製部材の外面における前後の中心からずれた位置に、長さ方向にのびる凸条が一体に形成され、押出形材製部材の外形の横断面形状が凸条を除いて前後対称である請求項１記載の熱交換器用ヘッダタンク。
3. 熱交換管が接続される第１部材と、第１部材における熱交換管とは反対側の部分にろう付される第２部材とよりなり、第２部材が押出形材製部材である請求項２記載の熱交換器用ヘッダタンク。
4. 互いに間隔をおいて配置された第１および第２のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置され、かつ両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、少なくともいずれか一方のヘッダタンクにおける外形の横断面形状が前後非対称である熱交換器。
5. 外形の横断面形状が前後非対称であるヘッダタンクの少なくとも外側部分が押出形材製部材で形成されており、押出形材製部材の外面における前後の中心からずれた位置に、長さ方向にのびる凸条が一体に形成され、押出形材製部材の外形の横断面形状が凸条を除いて前後対称である請求項４記載の熱交換器。
6. 外形の横断面形状が前後非対称であるヘッダタンクが、熱交換管が接続された第１部材と、第１部材における熱交換管とは反対側の部分にろう付された第２部材とよりなり、第２部材が押出形材製部材である請求項５記載の熱交換器。
7. 互いに間隔をおいて配置された第１および第２のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置され、かつ両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、第１のヘッダタンク内が仕切手段によって前後に区画されることにより冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部が設けられ、第２のヘッダタンク内が仕切手段によって前後に区画されることにより２つの中間ヘッダ部が設けられ、冷媒入口ヘッダ部と一方の中間ヘッダ部との間に複数の熱交換管が並列状に配置されてその両端部がそれぞれ両ヘッダ部に接続され、冷媒出口ヘッダ部と他方の中間ヘッダ部との間に複数の熱交換管が並列状に配置されてその両端部がそれぞれ両ヘッダ部に接続され、少なくともいずれか一方のヘッダタンクの外形の横断面形状が前後非対称である熱交換器。
8. 各ヘッダタンクが、熱交換管が接続された第１部材と、第１部材における熱交換管とは反対側の部分にろう付された押出形材製第２部材とよりなり、少なくともいずれか一方のヘッダタンクの第２部材の外面における前後の中心からずれた位置に、長さ方向にのびる凸条が一体に形成され、第２部材の外形の横断面形状が凸条を除いて前後対称である請求項７記載の熱交換器。
9. 第１ヘッダタンクの第２部材の外面に凸条が形成されており、冷媒出口ヘッダ部内が区画手段により２つの空間に区画されるとともに、一方の空間内に臨むように熱交換管が冷媒出口ヘッダ部に接続され、区画手段に冷媒通過穴が形成され、仕切手段および区画手段が、第２部材に一体に形成されている請求項８記載の熱交換器。
10. 第１部材が、少なくとも片面にろう材層を有するブレージングシートよりなる請求項８または９記載の熱交換器。
11. 請求項４〜１０のうちのいずれかに記載の熱交換器を製造する方法であって、治具によりヘッダタンクを保持した状態で熱交換管に組み合わせることを含み、治具に、ヘッダタンクの外側部分が嵌る凹所を形成しておくことを特徴とする熱交換器の製造方法。
12. 請求項５または８記載の熱交換器を製造する方法であって、治具によりヘッダタンクを保持した状態で熱交換管に組み合わせることを含み、治具に、ヘッダタンクの外側部分が嵌る凹所を形成し、凹所の内周面に凸条が嵌る長さ方向にのびる凹溝を形成しておくことを特徴とする熱交換器の製造方法。
13. 圧縮機、コンデンサおよびエバポレータを備えており、エバポレータが、請求項４〜１０のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる冷凍サイクル。
14. 圧縮機、コンデンサおよびエバポレータを備えており、コンデンサが、請求項４〜１０のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる冷凍サイクル。
15. 請求項１３または１４記載の冷凍サイクルが、エアコンとして搭載されている車両。

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