JP2007327664A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば空調装置等に用いられる熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger used in, for example, an air conditioner.
従来より、外部空気の流れ方向と交差する方向に並設された複数の扁平状チューブと、チューブの両端部に接続した状態で設けられ、該チューブの並設方向に延びる一対のヘッダタンクとを備えた熱交換器が知られている(例えば、特許文献1参照)。チューブの端部は、ヘッダタンクの周壁部に形成されたチューブ挿入孔に挿入され、ヘッダタンク内で開口している。この熱交換器では、外部から一方のヘッダタンク内に流入した冷媒は、チューブの並設方向に流れながら、各チューブの一端部から該チューブ内に流入していく。このチューブ内を流れた冷媒は、チューブの他端部から他方のヘッダタンク内へ吹き出してチューブの並設方向に流れながら集合する。
ところが、特許文献1の熱交換器では、ヘッダタンク内での冷媒の流れの向きはチューブの並設方向であるため、冷媒がヘッダタンクからチューブに流入する際及びチューブを流れた冷媒がヘッダタンクに吹き出した後には、冷媒の流れの向きが変わることになる。このように冷媒の流れの向きが変わる箇所では、流れがスムーズになりにくく、冷媒の圧力損失が増大し易い。また、チューブ内を流れた冷媒は、チューブの端部から勢いよくヘッダタンク内に吹き出すことになる。この冷媒の流れは、ヘッダタンク内に形成されている冷媒の流れによってその下流側へ曲げられるが、冷媒の大部分はヘッダタンクの内面におけるチューブの端部と対向する面に当たって流れが多方向に拡がってしまい、このことによっても圧力損失の増大を招く。
However, in the heat exchanger of
また、熱交換器の軽量化を図る目的でヘッダタンクの構成部材を薄肉化することが考えられる。しかしながら、ヘッダタンクの構成部材を薄肉化した場合には、強度不足となり、ヘッダタンクの耐圧性が低下するとともに、冷媒の圧力変動によってヘッダタンクの周壁部が振動し易くなって異音が発生する虞れもある。 It is also conceivable to reduce the thickness of the header tank components in order to reduce the weight of the heat exchanger. However, when the thickness of the header tank components is reduced, the strength is insufficient, the pressure resistance of the header tank is reduced, and the peripheral wall portion of the header tank easily vibrates due to the pressure fluctuation of the refrigerant, generating abnormal noise. There is also a fear.
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、タンクの構成部材を薄肉にして熱交換器の軽量化を図る場合に、タンクの形状に工夫を凝らすことで、タンクの耐圧性を確保するとともに冷媒流通時の異音の発生を抑制し、しかも、タンクからチューブに流入する冷媒の流れ及びチューブからタンクに流入する冷媒の流れをスムーズにして熱交換器の性能を向上させることにある。 The present invention has been made in view of such points, and the object of the present invention is to devise the shape of the tank when reducing the thickness of the constituent members of the tank and reducing the weight of the heat exchanger. Ensuring the pressure resistance of the tank and suppressing the generation of abnormal noise during the circulation of the refrigerant, and also smoothing the flow of the refrigerant flowing from the tank to the tube and the flow of the refrigerant flowing from the tube to the tank. It is to improve performance.
上記目的を達成するために、本発明では、タンクにおけるチューブの端部に対向する部位に、内方へ向けて突出する突出部を設けた。 In order to achieve the above object, in the present invention, a projecting portion projecting inward is provided at a portion of the tank facing the end portion of the tube.
具体的には、請求項1の発明では、所定方向に並設されたチューブと、該チューブの端部が接続され該チューブの並設方向に延びるタンクとを備えた熱交換器において、上記タンクにおけるチューブの端部に対向する部位には、該タンクの内方へ向けて突出する突出部が設けられている構成とする。
Specifically, in the invention of
この構成によれば、タンクに突出部が設けられることで、タンクの構成部材を薄肉化した場合においてもタンクの強度を十分に確保することが可能になる。また、冷媒流通時、チューブを流れた冷媒は、チューブの端部からタンク内の突出部に向けて吹き出す。このとき、タンク内では、冷媒の大きな流れが形成されているため、チューブから吹き出した冷媒は、この流れによってタンク内の冷媒流れ方向下流側に曲げられながら、突出部の冷媒流れ方向下流側を構成する面に到達する。この突出部の下流側を構成する面に到達した冷媒は、該面に沿って突出部の基端側へ流れながら、流れの向きが下流側に向くようになる。これにより、チューブから吹き出した冷媒の流れが多方向に拡がるのが抑制され、流れの向きがスムーズに変換される。 According to this configuration, since the projecting portion is provided in the tank, it is possible to sufficiently ensure the strength of the tank even when the constituent members of the tank are thinned. Moreover, the refrigerant | coolant which flowed through the tube at the time of refrigerant | coolant distribution | circulation blows off toward the protrusion part in a tank from the edge part of a tube. At this time, since a large flow of the refrigerant is formed in the tank, the refrigerant blown out from the tube is bent to the downstream side in the refrigerant flow direction in the tank by this flow, and the downstream side in the refrigerant flow direction of the protruding portion. Reach the composing surface. The refrigerant that has reached the surface constituting the downstream side of the projecting portion flows toward the base end side of the projecting portion along the surface, and the direction of the flow is directed to the downstream side. Thereby, it is suppressed that the flow of the refrigerant blown out from the tube spreads in multiple directions, and the flow direction is smoothly converted.
また、タンクの冷媒がチューブに流入する際には、タンクを流れる冷媒が突出部に当たると、該突出部を構成する面に沿って突出部の先端側へ流れるようになり、冷媒の流れがチューブの端部に向かうようにスムーズに変換される。 Further, when the refrigerant in the tank flows into the tube, when the refrigerant flowing through the tank hits the protrusion, the refrigerant flows toward the tip side of the protrusion along the surface constituting the protrusion. It is converted smoothly so as to go to the end of the.
請求項2の発明では、請求項1の発明において、突出部はタンクの周方向に延びている構成とする。
In the invention of
この構成によれば、突出部を設ける範囲が広くなる。 According to this structure, the range which provides a protrusion part becomes wide.
請求項3の発明では、請求項1または2の発明において、突出部の先端面は、タンク内方へ向けて湾曲している構成とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the tip end surface of the protruding portion is curved toward the inside of the tank.
この構成によれば、冷媒の流れの向きをよりスムーズに変えることが可能になる。 According to this configuration, the direction of the refrigerant flow can be changed more smoothly.
請求項4の発明では、請求項1から3のいずれか1つの発明において、突出部の突出方向の寸法がタンクを構成する材料の厚さ以上に設定されている構成とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the present invention, the size of the protruding portion in the protruding direction is set to be equal to or greater than the thickness of the material constituting the tank.
この構成によれば、突出部のタンク内面からの高さが十分に得られる。 According to this configuration, the height of the protruding portion from the tank inner surface can be sufficiently obtained.
請求項1の発明によれば、タンクに突出部を形成したので、耐圧性を確保するとともに、冷媒流通時の異音の発生を抑制しながら、タンクの構成部材を薄肉化して熱交換器を軽量化できる。そして、上記突出部をチューブの端部に対向するように配置したことで、タンク内に形成された冷媒の大きな流れを利用して、タンクからチューブに流入する冷媒の流れ及びチューブからタンクに流入する冷媒の流れの向きを突出部によりスムーズに変えることができる。これにより、熱交換器内での冷媒の圧力損失を抑制でき、熱交換器の性能を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the projecting portion is formed in the tank, the heat exchanger is provided by reducing the thickness of the constituent members of the tank while ensuring the pressure resistance and suppressing the generation of abnormal noise during the circulation of the refrigerant. Weight can be reduced. Then, by arranging the protruding portion so as to face the end portion of the tube, the flow of the refrigerant flowing into the tube from the tank and the flow from the tube into the tank using the large flow of the refrigerant formed in the tank. The direction of the flowing refrigerant can be changed smoothly by the protrusion. Thereby, the pressure loss of the refrigerant | coolant in a heat exchanger can be suppressed, and the performance of a heat exchanger can be improved.
請求項2の発明によれば、突出部をタンクの周方向に延びる形状としたので、タンクの広い範囲に亘って設けることができる。これにより、タンクの強度をより一層向上させることができるとともに、タンクの広い範囲で冷媒の流れの向きをスムーズに変えることができ、熱交換器の性能をより一層向上させることができる。
According to invention of
請求項3の発明によれば、突出部の先端面を湾曲面で構成したので、冷媒の流れの向きをよりスムーズに変えることができ、熱交換器の性能をより一層向上させることができる。
According to invention of
請求項4の発明によれば、タンクに突出部を設けたことによる効果を十分に得ることができる。 According to invention of Claim 4, the effect by providing the protrusion part in the tank can fully be acquired.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
図1は、本発明の実施形態に係る熱交換器1を示すものである。この実施形態では、熱交換器1が、自動車に搭載される車両用空調装置の冷却用熱交換器である場合について説明する。この熱交換器1は、冷凍回路の冷媒蒸発器を構成しており、図示しないが、車室のインストルメントパネルの内部に配設される樹脂製ケーシングの内部に加熱用熱交換器等と一緒に収容されている。
FIG. 1 shows a
上記熱交換器1は、上下方向に延びる多数のチューブ2及びフィン3を外部空気の流れ方向と交差する方向に並設してなるコア4と、チューブ2の上端部及び下端部にそれぞれ設けられた上側及び下側ヘッダタンク5、6と、コア4の外端部に設けられたエンドプレート7とを備えている。チューブ2は、外部空気の流れ方向(図2に矢印Yで示す)に長い断面形状を有する扁平状チューブであり、外部空気の流れ方向に2列配置され、両端部が上側ヘッダタンク5及び下側ヘッダタンク6に接続されている。これらチューブ2としては、例えば、アルミニウム合金製の板材をロール成形してなるものや、アルミニウム合金を押し出し成形してなるものを用いることができる。板材で構成する場合には、該板材の表面にろう材を層状に設けるようにしてもよい。
The
また、上記フィン3は、外部空気の流れ方向に見て波形状をなすコルゲートフィンであり、アルミニウム合金製の薄板材で構成されている。また、エンドプレート7も、アルミニウム合金製の板材を成形してなるものである。上記チューブ2、フィン3及びエンドプレート7は、ろう付けされて一体化している。
The
上記上側ヘッダタンク5は、チューブ2の並設方向である熱交換器1の左右方向に延びており、該ヘッダタンク5のコア4側を構成する内側プレート部材10と、コア4と反対側を構成する外側プレート部材11とを備えている。図3及び図4に示すように、内側プレート部材10は、アルミニウム合金製の板材を、上方に開放したチャンネル形状をなすように成形してなるものである。内側プレート部材10には、チューブ2の間隔に対応するようにチューブ挿入孔10aが形成されている。チューブ2の端部は、図5にも示すように、ヘッダタンク5の内方に突出するようにチューブ挿入孔10aに挿入された状態で該チューブ挿入孔10aの周縁部にろう付けされている。このように内側プレート部材10は、多数のチューブ2とろう付けされることによって強度が確保される。
The
図5に示すように、上記内側プレート部材10のチューブ2並設方向に隣り合うチューブ挿入孔10a、10aの間には、ヘッダタンク5外方へ膨出するように形成された膨出部10bが設けられている。また、図3及び図4に示すように、内側プレート部材10の外部空気の流れ方向に隣り合うチューブ挿入孔10a、10aの間には、ヘッダタンク5外方へ突出して長手方向に延びる突条部10cが形成されている。この突条部10cのヘッダタンク5内側には、ヘッダタンク5の内部空間を外部空気の流れ方向上流側空間R1と下流側空間R2とに仕切る第1仕切部材12の下縁部が嵌入している。この第1仕切部材12は、アルミニウム合金製の板材を成形してなるものである。
As shown in FIG. 5, a bulging
上記外側プレート部材11は、アルミニウム合金製の板材を、下方に開放したチャンネル形状をなすように成形してなるものであり、内側プレート部材10の内方に嵌合するようになっている。外側プレート部材11には、図5にも示すように、ヘッダタンク5の内方へ向けて突出する補強用の突出部11aが多数設けられ、これにより外側プレート部材11の強度向上が図られている。
The
上記突出部11aは、外側プレート部材11におけるチューブ2の端部に対向する部位に位置付けられ、ヘッダタンク5の周方向である、外側プレート部材11の外部空気流れ方向両端部に亘って直線状に延びるように形成されている。突出部11のチューブ2並設方向の寸法Wは、突出方向先端側へ行くほど短くなるように設定され、突出部11aの先端面は、ヘッダタンク5内方に向けて湾曲する円弧面で構成されている。突出部11の基端部の寸法Wは、チューブ2の厚さ寸法よりも長く設定されている。
The
また、突出部11aの突出方向の寸法Hは、外側プレート部材11の厚さ以上でかつ外側プレート部材11の厚さの2倍以下に設定されている。突出部11aの突出方向の寸法Hを外側プレート部材11の厚さの2倍以下に抑えているのは、突出部11aの突出高さが高すぎると、冷媒の流通抵抗になるとともに、外側プレート部材11の成形性が悪化するからである。また、突出部11aの突出方向の寸法Hを外側プレート部材11の厚み以上にすることで、外側プレート部材11の強度が十分に得られるようになる。
Further, the dimension H in the protruding direction of the protruding
上記外側プレート部材11の隣り合う突出部11a、11aの間は、略平坦に形成された平坦部11bで構成されている。図3、4に示すように、外側プレート部材11における外部空気の流れ方向略中央部には、ヘッダタンク5外方へ突出して長手方向に延びる突条部11cが形成されている。この突条部11cのヘッダタンク5内側には、上記第1仕切部材12の上縁部が嵌入している。また、この上側ヘッダタンク5の内部空間には、図1に示すように、該内部空間を左右方向に仕切る第2仕切部材13が配設されている。この第2仕切部材13により、上側ヘッダタンク5の上流側空間R1及び下流側空間R2の各々は左側部分と右側部分とに仕切られる。尚、第1仕切部材12における第2仕切部材13よりも左側には、上流側空間R1及び下流側空間R2の左側部分同士を連通させるための連通孔12aが形成されている。
A space between adjacent projecting
上記内側プレート部材10や外側プレート部材11の表面にはろう材が層状に設けられており、両部材10、11は互いにろう付けされるとともに、第1及び第2仕切部材12、13が両プレート部材10、11にろう付けされるようになっている。
A brazing material is provided in layers on the surfaces of the
上記上側ヘッダタンク5の左右両端部には、両プレート部材10、11で形成された端部開口を閉塞するためのキャップ部材15、15が設けられている。これらキャップ部材15、15は両プレート部材10、11にろう付けされている。右側のキャップ部材15には、冷媒配管(図示せず)を接続するためのブロック部材17が設けられている。このブロック部材17は、図2に示すように、上側ヘッダタンク5の下流側空間R2に連通する冷媒流入孔17aと、上流側空間R1に連通する冷媒流出孔17bとを有している。図示しないが、冷媒流入孔17aには、膨張弁を通過した冷媒が流れるクーラ配管が接続され、冷媒流出孔17bには、圧縮機の吸入口に連通するクーラ配管が接続されるようになっている。
上記下側ヘッダタンク6は、上側ヘッダタンク5と同様に構成されており、図1に示すように、内側プレート部材20、外側プレート部材21、第1仕切部材(図示せず)及びキャップ部材25を備えている。図6に示すように、内側プレート部材20は、チューブ挿入孔20a、膨出部20b及び突条部(図示せず)を有し、また、外側プレート部材21は、突出部21a、平坦部21b及び突条部(図示せず)を有している。尚、この下側ヘッダタンク6には、第2仕切部材が設けられていない。
The
上記のように第1仕切部材12及び第2仕切部材13を設けるとともに、第1仕切部材12に連通孔12aを形成することで、図1に示すように、外部空気の流れ方向下流側のチューブ2のうち、第2仕切部材13よりも右側に位置するチューブ2で下流側第1パスP1が構成され、左側に位置するチューブ2で下流側第2パスP2が構成される。また、外部空気の流れ方向上流側のチューブ2のうち、第2仕切部材13よりも左側に位置するチューブ2で上流側第1パス(図示せず)が構成され、右側に位置するチューブ2で上流側第2パス(図示せず)が構成されている。
While providing the
上記のように構成された熱交換器1では、冷媒流入孔17aから上側ヘッダタンク5の下流側空間R2の右側部分に流入した冷媒は、チューブ2が左右方向に並んでいるため、図7の矢印Xで示すように、左側へ向かう大きな流れを形成しながら、同図の矢印Zで示すように、下流側第1パスP1を構成するチューブ2に流入していく。このとき、外側プレート部材11におけるチューブ2の端部に対向する部位に突出部11aが形成されているので、下流側空間R2を流れる冷媒は、突出部11aに対し冷媒の流れ方向上流側から当たる。すると、冷媒が突出部11aを構成する面に沿って該突出部11aの先端側である下方へ流れるように該冷媒の流れの向きが変わる。これにより、ヘッダタンク5を左側へ流れる冷媒の流れが、チューブ2の端部に向かうようにスムーズに変換される。
In the
上記下流側第1パスP1のチューブ2を下方へ流れた冷媒は、チューブ2の下端部から下側ヘッダタンク6の突出部21aに向けて吹き出す。このとき、ヘッダタンク6内では、図8に矢印Xで示すように、第2パスP2側、即ち左側へ向かう冷媒の大きな流れが形成されているため、チューブ2から吹き出した冷媒は、同図に矢印Zで示すように、この流れによって下側ヘッダタンク6の左側に曲げられながら、突出部21aの冷媒流れ方向下流側を構成する面に到達する。この突出部21aの下流側を構成する面に到達した冷媒は、該面に沿って突出部21aの基端側へ流れながら、流れの向きが左側に向くようになる。これにより、チューブ2から吹き出した冷媒の流れが多方向に拡がるのが抑制され、流れの向きがスムーズに下流側に変換される。
The refrigerant that has flowed downward through the
上記下流側第1パスP1のチューブ2から下側ヘッダタンク6に吹き出した冷媒は、左側へ流れながら下流側第2パスP2を構成するチューブ2に流入し、該チューブ2を上方へ流れて上側ヘッダタンク5の下流側空間R2の左側部分に吹き出す。この冷媒は、第1仕切板12の連通孔12aを通って上流側空間R1の左側部分に流入する。この左側部分に流入した冷媒は、上流側第1パスを構成するチューブ2に流入して下方へ流れてから、下側ヘッダタンク6の上流側空間に吹き出す。この下側ヘッダタンク6の上流側空間に吹き出した冷媒は、右側に流れて上流側第2パスを構成するチューブ2に流入して該チューブ2を上方へ流れてから上側ヘッダタンク5の上流側空間R1の右側部分に流入した後、冷媒排出孔17bから排出される。尚、このように冷媒がチューブ2に流入する際及びチューブ2から流出する際には、突出部11a、21aを設けていることにより、上述の如く冷媒の流れがスムーズに変換される。
The refrigerant blown out from the
以上説明したように、この実施形態に係る熱交換器1によれば、ヘッダタンク5、6に突出部11a、21aを形成したので、両ヘッダタンク5、6の耐圧性を確保するとともに、冷媒流通時の異音の発生を抑制しながら、ヘッダタンク5、6の構成部材を薄肉化して熱交換器1の軽量化を図ることができる。そして、上記突出部11a、21aをチューブ2の端部に対向するように配置したので、ヘッダタンク5、6内に形成された冷媒の大きな流れを利用して、ヘッダタンク5、6からチューブ2に流入する冷媒の流れ及びチューブ2からヘッダタンク5、6に流入する冷媒の流れの向きを突出部11a、21aによりスムーズに変えることができる。これにより、熱交換器1内での冷媒の圧力損失を抑制でき、熱交換器1の性能を向上させることができる。
As described above, according to the
また、突出部11a、21aをヘッダタンク5、6の周方向に延びる形状としたので、突出部11a、21aをヘッダタンク5、6の広い範囲に形成することができる。これにより、ヘッダタンク5、6の強度をより一層向上させることができるとともに、ヘッダタンク5、6の広い範囲で冷媒の流れの向きをスムーズに変えることができ、熱交換器1の性能をより一層向上させることができる。
In addition, since the protruding
また、突出部11a、21aの先端面を湾曲面で構成したので、冷媒の流れの向きをよりスムーズに変えることができ、熱交換器1の性能をより一層向上させることができる。
Moreover, since the front end surfaces of the
また、突出部11a、21aの突出方向の寸法Hを外側プレート部材11、21の板厚以上にしたので、突出部11a、21aを設けたことによる効果を十分に得ることができる。
Further, since the dimension H in the protruding direction of the protruding
尚、この実施形態では、突出部11a、21aをヘッダタンク5、6の長手方向全体に亘って設けたが、突出部11a、21aは、ヘッダタンク5、6の長手方向の一部にのみ設けるようにしてもよい。また、突出部11a、21aは、チューブ2の本数よりも少なくしてもよく、例えば、チューブ2の1つおきに設けるようにしてもよい。
In this embodiment, the
また、この実施形態では、熱交換器1がエバポレータである場合について説明したが、本発明は、冷媒凝縮器やヒータコア、ラジエータ等に適用することも可能である。
Moreover, although this embodiment demonstrated the case where the
以上説明したように、本発明に係る熱交換器は、例えば、車両用空調装置の冷却用熱交換器に適している。 As described above, the heat exchanger according to the present invention is suitable, for example, as a cooling heat exchanger for a vehicle air conditioner.
1 熱交換器
2 チューブ
3 フィン
4 コア
5 上側ヘッダタンク
6 下側ヘッダタンク
10 内側プレート部材
10a チューブ挿入孔
11 外側プレート部材
11a 突出部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記タンクにおけるチューブの端部に対向する部位には、該タンクの内方へ向けて突出する突出部が設けられていることを特徴とする熱交換器。 In a heat exchanger comprising tubes arranged in parallel in a predetermined direction, and a tank to which ends of the tubes are connected and extend in the direction in which the tubes are arranged,
The heat exchanger according to claim 1, wherein a projecting portion projecting inward of the tank is provided at a portion of the tank facing the end of the tube.
突出部はタンクの周方向に延びていることを特徴とする熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1,
The heat exchanger characterized in that the protrusion extends in the circumferential direction of the tank.
突出部の先端面は、タンク内方へ向けて湾曲していることを特徴とする熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1 or 2,
The heat exchanger characterized by the front end surface of the protrusion being curved toward the inside of the tank.
突出部の突出方向の寸法がタンクを構成する材料の厚さ以上に設定されていることを特徴とする熱交換器。 The heat exchanger according to any one of claims 1 to 3,
A heat exchanger characterized in that the dimension of the protruding portion in the protruding direction is set to be equal to or greater than the thickness of the material constituting the tank.
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