JP2014001896A

JP2014001896A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2014001896A
Application number: JP2012137638A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Iino; 祐介飯野; Yuichi Matsumoto; 雄一松元; Shinji Kono; 真治河野
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2014-01-09
Anticipated expiration: 2032-06-19
Also published as: JP6111024B2

Abstract

【課題】一対のヘッダタンクの間にフィンからなるコア部を備えた熱交換器において、簡単な構成でフィンとヘッダタンクとの隙間を遮蔽して熱交換効率を高める。
【解決手段】第１のヘッダタンク２と第２のヘッダタンク３との間に第１のチューブ１５及び第２のチューブ１６が接続され、各チューブ１５、１６にフィン１８を設けて夫々コア部４、５が形成されるとともに、第１のヘッダタンク２が入口用タンク６と出口用タンク７により構成され、第２のヘッダタンク３が上流側中間タンク１１と下流側タンク１２とにより構成される車両の室内熱交換器１において、入口用タンク６と出口用タンク７との間に設けられたスペーサ８と、上流側中間タンク１１と下流側タンク１２との間に設けられた連通プレート１３とがフィン１８に向かって延長され、第１のヘッダタンク２、第２のヘッダタンク３とフィン１８との隙間Ｓ1、Ｓ2を遮蔽する。
【選択図】図２

Description

本発明は、一対のヘッダタンクの間にコア部を備えた熱交換器に関する。

車両用空調装置等に用いられる熱交換器は、例えば平行に延びる一対のヘッダタンクの間を複数のチューブで接続し、当該チューブにフィンを設けてコア部が形成されており、一方のヘッダタンクからチューブを介して他方のヘッダタンクへ冷媒を通過させることで、コア部を通過する空気、即ちフィンの周囲を通過する空気とチューブを通過する冷媒とで熱交換を行なう機能を有する。

このような構成の熱交換器では、コア部を通過する空気の流量を増加させることで、熱交換効率が向上する。例えば車両の室内熱交換器では、送風ファン等によってコア部を通過する空気の最大流量が規定される。そして、送風ファンの大型化あるいは回転速度の増加を行なわずに、コア部を通過する空気の流量を最大限確保するには、送風ファンにより発生させた空気の流れが漏れなくコア部を通過するように構成することが望ましい。

ところで、上記のように１対のヘッダタンクの間にコア部を設けた構成の熱交換器において、ヘッダタンクの一部をフィンに向かって延長して鍔部を形成した熱交換器が開示されている（例えば特許文献１参照）。このように、ヘッダタンクにフィンに向かって延長した鍔部を設けることで、ヘッダタンクとフィンとの間に隙間が遮蔽され、送風ファン等により発生させた空気の流れをより多くコア部を通過させることが可能である。

特開２００１−１９４０８８号公報

しかしながら、上記特許文献１のようにヘッダタンクの一部をフィンに向かって延ばして鍔部を形成すると、ヘッダタンクの形状が複雑となり、ヘッダタンクのコスト増加を招くといった問題点がある。

近年では、例えば車両用空調装置に使用される室内熱交換器のように、一対のヘッダタンク(第１のヘッダタンク、第２のヘッダタンク)のうち少なくとも第１のヘッダタンクを、近接して平行に並べた２つのタンク(入口用タンク、出口用タンク)とし、入口用タンクと第２のヘッダタンクとの間に第１のコア部を設け、第２のヘッダタンクと出口用タンクとの間に第２のコア部を設ける構成とする熱交換器が開発されている。このような熱交換器では、第１のヘッダタンクと第２のヘッダタンクとの間に２つのコア部が並列に配置され、この一対のヘッダタンクの間で冷媒がＵターンするように通過させる構成となり、小型かつ熱交換効率の高い熱交換器とすることができる。

そして、このように一対のヘッダタンクの間に２つのコア部が並列に配置された熱交換器において、例えば上記特許文献１のようにヘッダタンクに鍔部を設け、フィンとヘッダタンクとの間の隙間を遮蔽すれば、熱交換効率を更に向上させることが可能である。しかしながら、上記のようにヘッダタンクの形状が複雑となるため、より簡単な構成でフィンとヘッダタンクとの間の隙間を低減させて、熱交換効率を更に向上させることが要求されている。

本発明は上述の事情に基づいてなされ、その目的とするところは、一対のヘッダタンクの間にフィンからなるコア部を備えて構成された熱交換器において、簡単な構成でフィンとヘッダタンクとの隙間を遮蔽して熱交換効率の高い熱交換器を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１の熱交換器は、互いに離間して設けられた第１のヘッダタンクと第２のヘッダタンクとの間に第１のチューブ及び第２のチューブが接続され、前記第１のチューブ及び前記第２のチューブにフィンを設けて夫々コア部が形成されるとともに、前記第１のヘッダタンクは、冷媒が流入する入口用タンクと、冷媒が排出される出口用タンクとにより構成され、前記入口用タンクに流入した冷媒が、前記第１のチューブを通過して前記第２のヘッダタンクに流入し、前記第２のヘッダタンクから前記第２のチューブを通過して前記出口用タンクに流入することで、前記第１のヘッダタンクと第２のヘッダタンクとの間に並列に設けられた複数の前記コア部で、夫々前記フィンの周囲を通過する流体と熱交換を行なう熱交換器であって、前記第１のヘッダタンク及び第２のヘッダタンクの少なくともいずれか一方が、並列に配置された２つのタンクの間に設けられた連結部材を介して当該２つのタンクを接続して構成され、前記連結部材は、前記フィンに向かって延長され、前記タンクと前記フィンとの隙間を遮蔽することを特徴とする。

また、請求項２の熱交換器は、請求項１において、前記２つのタンクは、前記入口用タンク及び前記出口用タンクであることを特徴とする。
また、請求項３の熱交換器は、請求項１において、前記第２のヘッダタンクは、前記２つのタンクとして並列に配置された２つの中間タンクを有し、前記連結部材は、前記２つの中間タンクの間を連通する連通孔を有することを特徴とする。

また、請求項４の熱交換器は、請求項３において、前記連結部材は、前記入口用タンクと前記出口用タンクとの間、及び前記２つの中間タンクの間に夫々設けられることを特徴とする。
また、請求項５の熱交換器は、請求項１〜４のいずれか１項において、前記熱交換器は、車両用空調装置の室内熱交換器であることを特徴とする。

本発明の請求項１の熱交換器によれば、第１のヘッダタンクと第２のヘッダタンクとの間を第１のチューブ及び第２のチューブを介して冷媒がＵターンするように移動して、第１のヘッダタンクと第２のヘッダタンクとの間に並列に設けられた複数のコア部で夫々熱交換する構成であり、限られたスペースでコア部の総面積を増加させて熱交換効率を向上させることができる。

そして、第１のヘッダタンク及び第２のヘッダタンクの少なくともいずれか一方が、２つのタンクを連結部材を介して接続して構成され、この連結部材がフィンに向かって延長し、タンクとフィンとの隙間を遮蔽するので、タンクとフィンとの隙間を通過する流体の流量を減少させて、コア部を通過する、即ちフィンの周囲を通過する流体の流量を増加させ、冷媒と流体との熱交換効率を向上させることができる。

このように、２つのタンクを連結するために設けられている連結部材をフィンに向かって延長させるだけの簡単な構成で、タンクとフィンとの隙間を遮蔽することができ、第１のヘッダタンクまたは第２のヘッダタンクの構造の複雑化を招くことなく、更には熱交換器の部品点数や組み立て工数の増加を抑制した上で、熱交換効率を向上させることができる。

本発明の請求項２の熱交換器によれば、第１のヘッダタンクにおける入口用タンクと出口用タンクとの間に配置される連結部材を用いて、第１のヘッダタンクとフィンとの間の隙間を簡単な構成で遮蔽し、熱交換効率を向上させることが可能となる。

本発明の請求項３の熱交換器によれば、第２のヘッダタンクは、２つの中間タンクを連結部材で連結して構成され、連結部材の連通孔を介して冷媒が流通可能であり、２つの中間タンクの間に配置される連結部材を用いて、第２のヘッダタンクとフィンとの間の隙間を簡単な構成で遮蔽し、熱交換効率を向上させることが可能となる。

本発明の請求項４の熱交換器によれば、第１のヘッダタンクにおける入口用タンクと出口用タンクとの間に配置される連結部材を用いて、第１のヘッダタンクとフィンとの間の隙間が遮蔽されるとともに、２つの中間タンクの間に配置される連結部材を用いて、第２のヘッダタンクとフィンとの間の隙間が遮蔽され、簡単な構成で熱交換効率を更に向上させることが可能となる。

本発明の請求項５の熱交換器によれば、第１のヘッダタンク及び第２のヘッダタンクとの間に複数のコア部を有する構成と、連結部材によってヘッダタンクとフィンとの隙間を遮蔽する構成とにより、車両用空調装置の室内熱交換器に好適な小型で熱交換効率の高い熱交換器とすることができる。

本実施形態にかかる室内熱交換器の構造を示す斜視図である。本実施形態にかかる室内熱交換器の横断面図である。本実施形態にかかる室内熱交換器の第２のヘッダタンクの一部拡大横断面図である。

以下に本発明の一実施形態に係る室内熱交換器１(熱交換器)について図面を参照して説明する。
本発明の熱交換器は、例えば車両用空調装置に用いられるＨＶＡＣ（Heating Ventilation & Air Conditioning）ユニットに採用される。
ＨＶＡＣユニットは、車両の車室内前方側に搭載されており、送風ファン、及び室内蒸発器や室内凝縮器等の室内熱交換器１が内設されている。

室内熱交換器１は、冷媒が循環する冷媒回路が接続され、冷媒回路内を循環する冷媒と、車室内に導入される空気とで熱交換する機能を有する。
図１は、本実施形態にかかる室内熱交換器１の構造を示す斜視図である。図２は、本実施形態にかかる室内熱交換器１の横断面図である。図２は、本実施形態にかかる室内熱交換器１の横断面図である。図３は、本実施形態にかかる室内熱交換器１の第２のヘッダタンク３の一部拡大横断面図である。

図１に示すように、本実施形態の室内熱交換器１は、左右方向に互いに離間して平行に配置された一対のヘッダタンク（第１のヘッダタンク２、第２のヘッダタンク３）を有している。第１のヘッダタンク２と第２のヘッダタンク３との間には、後述する複数のチューブ１５、１６及びフィン１８からなる第１のコア部４及び第２のコア部５が配置されている。第１のコア部４、第２のコア部５、第１のヘッダタンク２及び第２のヘッダタンク３等の室内熱交換器１の部品は、例えばアルミニウムのように伝熱性の高い材質によって形成されており、各部品はろう付けによって互いに接続されている。

図２、３に示すように、第１のヘッダタンク２は、数ｍｍ程度の間隔をおいて平行に並べた２本の円筒状のタンク（入口用タンク６、出口用タンク７）を有している。入口用タンク６と出口用タンク７との間には、上下方向に延びる平板状のスペーサ８（連結部材）が挟まれており、当該スペーサ８を介して入口用タンク６と出口用タンク７とが接続されている。

入口用タンク６の上端には、冷媒回路の一部であり冷媒を導入する配管９が接続されるとともに、出口用タンク７の上端には、冷媒回路の一部であり冷媒を排出する配管１０が接続されている。

第２のヘッダタンク３は、数ｍｍ程度の間隔をおいて平行に並べた２本の円筒状のタンク（上流側中間タンク１１、下流側中間タンク１２）を有している。上流側中間タンク１１、下流側中間タンク１２との間には上下方向に延びる平板状の連通プレート１３（連結部材）が挟まれており、当該連通プレート１３を介して上流側中間タンク１１と下流側中間タンク１２とが接続されている。

入口用タンク６と上流側中間タンク１１との間には、上下方向に略等間隔をおいて複数の第１のチューブ１５が接続されている。また、出口用タンク７と下流側中間タンク１２との間にも、上下方向に略等間隔をおいて複数の第２のチューブ１６が接続されている。
第１のチューブ１５及び第２のチューブ１６は、夫々若干の厚みを有する平板状に形成されており、内部に冷媒が通過するための複数の連通孔１７が左右両端の間を貫通するように設けられている。

上下方向に隣合う２つのチューブ１５、１６の間には、夫々薄板で波形に形成されたフィン１８が接続されている。当該フィン１８は、入口用タンク６と上流側中間タンク１１との間、及び出口用タンク７と下流側中間タンク１２との間に夫々配置されているが、フィン１８と各タンク６、７、１１、１２との間には隙間Ｓ1、Ｓ2が設けられている。これは、チューブ１５、１６と各タンク６、７、１１、１２とをろう付けによって接続する際に、各タンク６、７、１１、１２の表面のろうがフィン１８に付着することを防止するためである。

なお、入口用タンク６と上流側中間タンク１１との間に設けられたフィン１８によって上記第１のコア部４が構成され、下流側中間タンク１２と出口用タンク７との間に設けられたフィン１８によって上記第２のコア部５が構成される。

また、上流側中間タンク１１と下流側中間タンク１２とを接続する連通プレート１３には、円筒状のパイプ１９が設けられている。パイプ１９は、両端の間を貫通する連通孔２０を有し、上流側中間タンク１１内の空間と下流側中間タンク１２内の空間とを連通するように設けられている。パイプ１９は、上下方向で隣合う２つのチューブ１５、１６の間に、夫々配置されている。

更に、本実施形態では、入口用タンク６と出口用タンク７との間のスペーサ８が、フィン１８に近接するまで左右方向に延びており、フィン１８と第１のヘッダタンク２（入口用タンク６、出口用タンク７）との間の隙間Ｓ1を遮蔽するように配置されている。
また、上流側中間タンク１１と下流側中間タンク１２との間の連結部材１３も、フィン１８に近接するまで左右方向に延びており、フィン１８と第２のヘッダタンク３（上流側中間タンク１１、下流側中間タンク１２）との間の隙間Ｓ2を遮蔽するように配置されている。

そして、ＨＶＡＣユニットに設けられた送風ファンによって、外気や内気が第２のコア部５、第１のコア部４の順番に通過して、車室内に導入されるような構成となっている。
以上のような本実施形態の室内熱交換器１では、配管９から入口用タンク６に流入した冷媒は、入口用タンク６と上流側中間タンク１１とを接続する複数の第１のチューブ１５内を通過して、上流側中間タンク１１に流入する。このとき、第１のチューブ１５内を通過する冷媒と第１のコア部４のフィン１８の周囲を通過する空気との間で熱伝導して熱交換が行なわれる。

上流側中間タンク１１に流入した冷媒は、連通プレート１３に設けられた複数のパイプ１９を介して下流側中間タンク１２に流入する。
更に、下流側中間タンク１２に流入した冷媒は、出口用タンク７と下流側中間タンク１２とを接続する複数の第２のチューブ１６内を通過して、出口用タンク７に流入する。このときは、第２のチューブ１６内を通過する冷媒と第２のコア部５のフィン１８の周囲を通過する空気との間で熱伝導して熱交換が行なわれる。

このように、本実施形態の室内熱交換器１では、第１のヘッダタンク２と第２のヘッダタンク３との間を冷媒がＵターンするように移動して、２つのコア部４、５で夫々熱交換する構成であり、第１のヘッダタンク２と第２のヘッダタンク３との間の距離、及び各ヘッダタンク２、３の上下長さを抑えて室内熱交換器１を小型化しても、コア部４、５の総面積を確保して熱交換効率を向上させることができる。

特に、本実施形態では、入口用タンク６と出口用タンク７との間のスペーサ８、及び上流側中間タンク１１と下流側中間タンク１２との間の連通プレート１３は、フィン１８に近接するまで左右方向に延びており、フィン１８と各ヘッダタンク２、３との間の隙間Ｓ1、Ｓ2を遮蔽するように形成されているので、フィン１８と各ヘッダタンク２、３との間の隙間Ｓ1、Ｓ2を通過する空気の流量を減少させ、コア部４、５を通過する、即ちフィン１８の周囲を通過する空気の流量を増加させて、空気と冷媒との熱交換効率を向上させることができる。

そして、本実施形態では、各ヘッダタンク２、３は、２つの円筒状のタンクをスペーサ８や連通プレート１３を介して接続して形成されているので、各ヘッダタンク２、３自体を容易に製作することができる。また、２つのヘッダタンク２、３の間を連結するスペーサ８及び連通プレート１３を延長させるだけの簡単な構成で、各ヘッダタンク２、３とフィン１８との隙間Ｓ1、Ｓ2を遮蔽することができる。したがって、各ヘッダタンク２、３の構造の複雑化を招くことなく、更に室内熱交換器１の部品点数や組み立て工数の増加を抑制した上で、熱交換効率を向上させることができ、車両用空調装置の室内熱交換器に好適な小型で熱交換効率の高いものとすることができる。

以上で本発明の実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、スペーサ８及び連通プレート１３のうち、いずれか一方のみフィン１８まで延長するようにしてもよい。あるいは、第２のヘッダタンク３を１個のタンクで形成してもよく、この場合ではスペーサ８のみフィン１８まで延長する構成となる。
このようにスペーサ８及び連通プレート１３のいずれか一方のみ延長したとしても、延長した部分に対応するヘッダタンク２、３とフィン１８との間の隙間を遮蔽することができ、熱交換効率を向上させることができる。

また、本実施形態では、車両用空調装置の室内熱交換器１に本発明を適用しているが、車両の室外熱交換器のように、他の熱交換器にも採用可能である。また、車両以外の熱交換器に対しても、本発明を広く適用することが可能である。例えば、冷媒と空気とを熱交換する熱交換器だけでなく、冷媒と水等の流体物との熱交換器に対しても本発明を適用することができる。

１室内熱換器（熱交換器）
２第１のヘッダタンク
３第２のヘッダタンク
４第１のコア部
５第２のコア部
６入口用タンク
７出口用タンク
８スペーサ（連結部材）
１１上流側中間タンク
１２下流側中間タンク
１３連通プレート（連結部材）
１５第１のチューブ
１６第２のチューブ
１８フィン
２０連通孔
Ｓ1、Ｓ2 隙間

Claims

互いに離間して設けられた第１のヘッダタンクと第２のヘッダタンクとの間に第１のチューブ及び第２のチューブが接続され、前記第１のチューブ及び前記第２のチューブにフィンを設けて夫々コア部が形成されるとともに、
前記第１のヘッダタンクは、冷媒が流入する入口用タンクと、冷媒が排出される出口用タンクとにより構成され、
前記入口用タンクに流入した冷媒が、前記第１のチューブを通過して前記第２のヘッダタンクに流入し、前記第２のヘッダタンクから前記第２のチューブを通過して前記出口用タンクに流入することで、前記第１のヘッダタンクと第２のヘッダタンクとの間に並列に設けられた複数の前記コア部で、夫々前記フィンの周囲を通過する流体と熱交換を行なう熱交換器であって、
前記第１のヘッダタンク及び第２のヘッダタンクの少なくともいずれか一方が、並列に配置された２つのタンクの間に設けられた連結部材を介して当該２つのタンクを接続して構成され、
前記連結部材は、前記フィンに向かって延長され、前記タンクと前記フィンとの隙間を遮蔽することを特徴とする熱交換器。
前記２つのタンクは、前記入口用タンク及び前記出口用タンクであることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
前記第２のヘッダタンクは、前記２つのタンクとして並列に配置された２つの中間タンクを有し、
前記連結部材は、前記２つの中間タンクの間を連通する連通孔を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
前記連結部材は、前記入口用タンクと前記出口用タンクとの間、及び前記２つの中間タンクの間に夫々設けられることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
前記熱交換器は、車両用空調装置の室内熱交換器であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。