JP2007309542A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】車両搭載スペースが台形形状である場合に、車両搭載スペースに対する熱交換効率の向上を図り、且つ、騒音の低下を図る。
【解決手段】積層配置された複数のチューブ２と、複数のチューブ２の一端側に設けられた一方のヘッダタンク部と、前記複数のチューブ２の他端側に設けられ、チューブ２の積層方向に内部を仕切ることによって入口側タンク室１９と出口側タンク室２０が形成された他方のヘッダタンク部５とを備えた熱交換器において、入口側タンク室１９に連通し、他方のヘッダタンク部５のヘッダカバー１５の外面に沿って他方のヘッダタンク部５の端部位置まで延設されたサブタンク部３０を有し、サブタンク部３０に入口側配管接続部２２が設けられ、ヘッダタンク部５のヘッダカバー１５には出口側配管接続部２４が設けられ、入口側配管接続部２２と出口側配管接続部２４が異なる高さに設定された。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車に搭載される場合等のように限られたスペースに収容される熱交換器に関する。

この種の従来の熱交換器としては、特許文献１に開示されたものがある。

この熱交換器１００は、図８に示すように、積層配置された複数のチューブ１０１と、この隣接するチューブ１０１間にそれぞれ介在された複数のフィン１０２と、複数のチューブ１０１の一端側に設けられ、内部に折り返し用タンク室１０３ａが形成された一方のヘッダタンク部１０３と、複数のチューブ１０１の他端側に設けられ、内部に入口側タンク室１０４ａと出口側タンク室１０４ｂが形成された他方のヘッダタンク部１０４と、他方のヘッダタンク部１０４に設けられ、入口側タンク室１０４ａに冷却水を導くための入口側配管接続部１０５と、他方のヘッダタンク部１０４に設けられ、出口側タンク室１０４ｂの冷却水を排出するための出口側配管接続部１０６とを備えている。入口側配管接続部１０５及び出口側配管接続部１０６には、エンジンのウオータージャケット（図示せず）に接続される入口パイプと出口パイプがそれぞれ接続される。

上記構成において、入口パイプより入口側タンク室１０４ａに流入した冷却水（温水）は、入口側タンク室１０４ａに開口するチューブ１０１内を通過して折り返し用タンク室１０３ａに流入し、その後に、出口側タンク室１０４ｂに開口するチューブ１０１内を通過して出口側タンク室１０４ｂに入り、出口パイプより排出する。チューブ２内を通過する冷却水（温水）とチューブ２の外周を通過する空気との間で熱交換が行われることによって空気が加熱される。

ところで、熱交換器１００は、車載される場合には自動車内の限られた車両搭載スペースに配置する必要がある。そして、車両搭載スペースＳが台形形状の場合には図９に示すように配置されることになる。

尚、前記熱交換器１００と同様な構成の熱交換器は、特許文献１や特許文献２に開示されている。
特開平５−３４０９０号公報 特開２００１−２７４９５号公報 特開平１０−８２５９６号公報

しかしながら、従来の熱交換器１００では、図９に示すように、熱交換器１００の側方より入口パイプ１０７と出口パイプ１０８が大きく突出した状態で配置せざるを得ないため、台形形状の車両搭載スペースＳの最奥長さＬに対して熱交換器１００の幅Ｗが小さいものしか配置することができない。従って、車両搭載スペースＳに対する熱交換効率が悪いという問題がある。又、熱交換器１００の通気断面積が小さくなり、通気抵抗が上昇するため、騒音の悪化が懸念されるという問題がある。

そこで、本発明は、車両搭載スペースが台形形状である場合に、車両搭載スペースに対する熱交換効率の向上を図り、且つ、騒音の低下を図ることができる熱交換器及びその組み付け方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する請求項１の発明は、積層配置された複数のチューブと、この複数のチューブの一端側に設けられ、内部に折り返し用タンク室が形成された一方のヘッダタンク部と、前記複数のチューブの他端側に設けられ、前記チューブの積層方向に内部を仕切ることによって入口側タンク室と出口側タンク室が形成された他方のヘッダタンク部と、前記他方のヘッダタンク部内の入口側タンク室に熱媒体を導く入口側配管接続部と、前記他方のヘッダタンク部内の出口側タンク室の熱媒体を排出する出口側配管接続部とを備えた熱交換器において、前記出口側タンク室と前記入口側タンク室のいずれか一方のタンク室に連通し、前記他方のタンク室の外面に沿って前記他方のタンク室の端部位置まで延設されたサブタンク部を有し、このサブタンク部に前記一方のタンク室に連通すべき前記入口側配管接続部と前記出口側配管接続部のいずれか一方が設けられ、前記他方のタンク室には他方のタンク室に連通すべき前記入口側配管接続部と前記出口側配管接続部の他方が設けられ、前記入口側配管接続部と前記出口側配管接続部とのそれぞれが、前記他方のタンク室の外面からの高さが異なるように設定されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、入口側配管接続部と出口側配管接続部とを他方のヘッダタンク部の端部位置に集中配置できるため、入口側配管接続部と出口側配管接続部を台形状の車両搭載スペースの幅広位置にするように熱交換器を設置すれば、台形状の車両搭載スペースの最奥長さと実質同じ幅の熱交換器を配置することができ、その結果、熱交換器内の通気面積が拡大し、通気抵抗が低減する。従って、車両搭載スペースに対する熱交換効率の向上を図り、且つ、騒音の低下を図ることができる。

また、入口側配管接続部と出口側配管接続部の高さに差異があり、これに応じて入口パイプと出口パイプの長さも設定されるため、誤配管を防止できる。

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〜図７は本発明の一実施形態を示し、図１は熱交換器の設置状態を示す正面図、図２は他方のヘッダタンク部側の断面図、図３は他方のヘッダタンク部側の要部斜視図、図４は他方のヘッダタンク部の要部分解斜視図、図５は入口側配管接続部と入口パイプの接続部間と、出口側配管接続部と出口パイプの接続部間の一部破断した分解断面図、図６は図５のＡ矢視図、図７はクリップの斜視図である。

図１に示すように、自動車内には、上方から下方に向かって徐々に幅狭になる台形形状の車両搭載スペースＳが設けられている。この車両搭載スペースＳに車両暖房用の熱交換器１が収容されている。

熱交換器１は、上下方向に積層配置された複数のチューブ２と、この隣接するチューブ２間にそれぞれ介在された複数のフィン３と、複数のチューブ２の両端に設けられた一対のヘッダタンク部４，５とを備えている。チューブ２、フィン３、ヘッダタンク部４，５の各部材は、熱伝導性の高い例えばアルミニウム材にて形成される。これら部材間は、ロー付けによって接合されている。

一方のヘッダタンク部４は、各チューブ２の端部が挿入されたヘッダプレート１０と、このヘッダプレート１０に被せられたヘッダカバー１１と、ヘッダプレート１０及びヘッダカバー１１の両端の側面を塞ぐ一対の端板（図示せず）とを備えている。一方のヘッダタンク部４内には、ヘッダプレート１０とヘッダカバー１１と一対の端板（図示せず）に囲まれて内部に折り返し用タンク室（図示せず）が形成されている。ヘッダプレート１０にはチューブ挿入孔（図示せず）が等間隔に形成され、このチューブ挿入孔にチューブ２の端部が挿入されている。折り返し用タンク室には全てのチューブ２の流路が連通している。

他方のヘッダタンク部５は、図２に示すように、各チューブ２の端部が挿入されたヘッダプレート１４と、このヘッダプレート１４に被せられたヘッダカバー１５と、ヘッダプレート１４及びヘッダカバー１５の両端の側面を塞ぐ一対の端板１６，１７と、一対の端板１６，１７の間に配置された仕切板１８とを備えている。ヘッダプレート１４にはチューブ挿入孔１４ａが等間隔に形成され、このチューブ挿入孔１４ａにチューブ２の端部が挿入されている。

他方のヘッダタンク部５内には、ヘッダプレート１４とヘッダカバー１５と一対の端板１６，１７に囲まれ、且つ、チューブ２の積層方向に仕切板１８で二分されることによって一方のタンク室としての入口側タンク室１９と他方のタンク室としての出口側タンク室２０が形成されている。入口側タンク室１９は下方位置に、出口側タンク室２０は上方位置にそれぞれ配置されている。入口側タンク室１９には下方側に積層配置されたチューブ２の流路が連通している。出口側タンク室２０には、上方側に積層配置されたチューブ２の流路が連通している。仕切板１８の位置は、入口側タンク室１９に開口し、往路側流路となるチューブ２の数をＢ１とし、出口側タンク室２０に開口し、復路側流路となるチューブ２の数をＢ２とすると、Ｂ１＞Ｂ２になる位置に設定されている。

又、図３〜図６に詳しく示すように、他方のヘッダタンク部５には、互いに接合された２枚のタンクプレート３０ａ，３０ｂから成るサブタンク部３０が付設されている。サブタンク部３０は、緩いＳ字状に屈曲された偏平形状をなし、出口側タンク室２０を形成するヘッダカバー１５の外面に沿ってヘッダカバー１５の端部位置まで延設されている。サブタンク部３０の内部にはサブタンク室３１が形成され、このサブタンク室３１は入口側タンク室１９に連通している。

入口側配管接続部２２は、入口側タンク室１９に熱媒体を導くもので、サブタンク部３０の上端部に設けられている。入口側配管接続部２２内は、サブタンク室３１を介して入口側タンク室１９に連通している。入口側配管接続部２２には入口パイプ２３の接続部２６がクリップ３２によって接続されている。入口パイプ２３の他端側はエンジンのウオータージャケット（図示せず）に接続され、エンジンによって温めされた冷却水が供給される。

出口側配管接続部２４は、出口側タンク室２０の熱媒体を熱交換器１の外部に排出するもので、他方のヘッダカバー１５の上端（端部）位置に設けられている。つまり、出口側配管接続部２４と入口側配管接続部２２は、他方のヘッダタンク部５の上端位置で、且つ、共に近傍に設けられている。出口側配管接続部２４内は、出口側タンク室２０に直接開口している。出口側配管接続部２４には出口パイプ２５の接続部２７がクリップ３２によって接続されている。出口パイプ２５の他端側はエンジンのウオータージャケット（図示せず）に接続され、熱交換器１によって冷却された冷却水が排出される。

又、入口側配管接続部２２はサブタンク部３０に設けられ、出口側配管接続部２４はヘッダカバー１５に設けられているため、入口側配管接続部２２は出口側配管接続部２４に対して、出口側タンク室２０の外面からの高さがサブタンク部３０の高さ分Ｈ（図２、図５に示す）だけ高く設定されている。

次に、入口側配管接続部２２と入口パイプ２３間と、出口側配管接続部２４と出口パイプ２５間の接続構造を簡単に説明する。図５及び図６に詳しく示すように、入口側配管接続部２２と入口パイプ２３の接続部２６は互いに嵌合し、且つ、その嵌合面間には気密を保持するためのシールリング２８が介在されている。入口側配管接続部２２と入口パイプ２３の接続部２６は互いに当接するフランジ部２２ａ，２６ａを有し、この双方のフランジ部２２ａ，２６ａをクリップ３２で挟持することによって固定されている。

出口側も同様であり、出口側配管接続部２４と出口パイプ２５の接続部２７は互いに嵌合し、且つ、その嵌合面間には気密を保持するためのシールリング２８が介在されている。出口側配管接続部２４と出口パイプ２５の接続部２７は互いに当接するフランジ部２４ａ，２７ａを有し、この双方のフランジ部２４ａ，２７ａをクリップ３２で挟持することによって固定されている。

クリップ３２は、図７に詳しく示すように、基部３２ａとこの基部３２ａに一端が支持された左右一対の弾性アーム部３２ｂ，３２ｂとを有し、各弾性アーム部３２ｂ，３２ｂに係止孔２３ｃ，３２ｃが形成されている。入口側配管接続部２２と入口パイプ２３の接続部２６間を固定する場合には、一対の弾性アーム部３２ｂ，３２ｂの弾性を利用して一対の弾性アーム部３２ｂ，３２ｂで入口側配管接続部２２と入口パイプ２３の接続部２６を握持し、且つ、一対の係止孔２３ｃ，２３ｃに双方のフランジ部２２ａ，２６ａを填め込むことによって固定する。

上記構成において、入口パイプ２３より入口側タンク室１９に流入した冷却水（温水）は、入口側タンク室１９に開口するチューブ２内を通過して折り返し用タンク室（図示せず）に流入し、その後に、出口側タンク室２０に開口するチューブ２内を通過して出口側タンク室２０に入り、出口パイプ２５より排出する。チューブ２内を通過する冷却水とチューブ２の外周を通過する外部熱交換媒体である空気との間で熱交換が行われることによって空気が加熱され、この加熱された空気が車室内の暖房に供される。

上記熱交換器１では、入口側配管接続部２２と出口側配管接続部２４とを他方のヘッダタンク部５の端部位置に集中配置できるため、この実施形態のように入口側配管接続部２２と出口側配管接続部２４を台形状の車両搭載スペースＳの幅広位置にするように熱交換器１を設置すれば、台形形状の車両搭載スペースＳの最奥長さＬと実質同じ幅Ｗの熱交換器１を配置することができる。その結果、熱交換器１内の通気面積が拡大し、通気抵抗が低減する。従って、車両搭載スペースＳに対する熱交換効率の向上を図り、且つ、騒音の低下を図ることができる。

また、入口側配管接続部２２と出口側配管接続部２４の高さに差異Ｈがあり、これに応じて入口パイプ２３と出口パイプ２５の長さも設定されるため、誤配管を防止できる。

この実施形態では、サブタンク部３０が入口側タンク室１９に連通するよう設けたが、この逆に出口側タンク室２０に連通するよう設けても良いことはもちろんである。

この実施形態では、入口側タンク室１９に開口し、往路側流路となるチューブ２の数をＢ１とし、出口側タンク室２０に開口し、復路側流路となるチューブ２の数をＢ２とすると、Ｂ１＞Ｂ２に設定されたので、往路側のチューブ２内には空気と温度差のある冷却水が流れ、復路側のチューブ２内には空気と温度差の少ない冷却水が流れることになり、熱交換効率の高い冷却水の流速が遅く、熱交換効率の低い冷却水の流速が速くなる。従って、往路と復路で同じ流速で流れる場合に較べて熱交換効率の向上になる。

この実施形態では、入口側タンク室１９が下方に、出口側タンク室２０が上方に位置するように設定されたので、チューブ２の流路等で発生したエアーが冷却水と共に出口側タンク室２０に導かれると、そのエアーが出口側タンク室２０の上方で滞留することなく出口側配管接続部２４内より出口パイプ２５へと導かれるため、エアー抜け性が良い。

この実施形態では、入口側配管接続部２２と入口パイプ２３間と、出口側配管接続部２４と出口パイプ２５間は、クリップ３２を用いて接続されているが、加締め加工、ロー付け等よって接続しても良い。

尚、この実施形態では、熱交換器１が自動車内の台形状の車両搭載スペースＳに収容される場合を説明したが、自動車以外の台形状の車両搭載スペースに収容される場合にも本発明は適用可能である。

本発明の一実施形態を示し、熱交換器の設置状態を示す正面図である。 本発明の一実施形態を示し、他方のヘッダタンク部側の断面図である。 本発明の一実施形態を示し、他方のヘッダタンク部側の要部斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、他方のヘッダタンク部の要部分解斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、入口側配管接続部と入口パイプの接続部間と、出口側配管接続部と出口パイプの接続部間の一部破断した分解断面図である。 本発明の一実施形態を示し、図５のＡ矢視図である。 本発明の一実施形態を示し、クリップの斜視図である。 従来の熱交換器の断面図である。 従来の熱交換器を台形状の車載搭載スペースに設置する場合を示す正面図である。

符号の説明

１ 熱交換器
２ チューブ
４ 一方のヘッダタンク部
５ 他方のヘッダタンク部
１５ ヘッダカバー
１９ 入口側タンク室（一方のタンク室）
２０ 出口側タンク室（他方のタンク室）
２２ 入口側配管接続部
２４ 出口側配管接続部
３０ サブタンク部
Ｓ 車載搭載スペース
Ｌ 車載搭載スペースの最奥長さ
Ｗ 熱交換器の実質幅

Claims (1)

1. 積層配置された複数のチューブ（２）と、
   この複数のチューブ（２）の一端側に設けられ、内部に折り返し用タンク室が形成された一方のヘッダタンク部（４）と、
   前記複数のチューブ（２）の他端側に設けられ、前記チューブ（２）の積層方向に内部を仕切ることによって入口側タンク室（１９）と出口側タンク室（２０）が形成された他方のヘッダタンク部（５）と、
   前記他方のヘッダタンク部（５）内の入口側タンク室（１９）に熱媒体を導く入口側配管接続部（２２）と、
   前記他方のヘッダタンク部（５）内の出口側タンク室（２０）の熱媒体を排出する出口側配管接続部（２４）とを備えた熱交換器（１）において、
   前記出口側タンク室（２０）と前記入口側タンク室（１９）のいずれか一方のタンク室に連通し、前記他方のタンク室の外面に沿って前記他方のタンク室の端部位置まで延設されたサブタンク部（３０）を有し、
   このサブタンク部（３０）に前記一方のタンク室に連通すべき前記入口側配管接続部（２２）と前記出口側配管接続部（２４）のいずれか一方が設けられ、
   前記他方のタンク室には他方のタンク室に連通すべき前記入口側配管接続部（２２）と前記出口側配管接続部（２４）の他方が設けられ、
   前記入口側配管接続部（２２）と前記出口側配管接続部（２４）とのそれぞれが、前記他方のタンク室の外面からの高さが異なるように設定されたことを特徴とする熱交換器（１）。

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