JP2015072084A

JP2015072084A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2015072084A
Application number: JP2013207930A
Authority: JP
Inventors: 優一郎中村; Yuichiro Nakamura
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2013-10-03
Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2015-04-16
Anticipated expiration: 2033-10-03
Also published as: JP6297808B2

Abstract

【課題】振動する端板の振幅を小さくすることで熱交換効率の悪化や破損を防止することのできる熱交換器を提供する。
【解決手段】車両の走行やエンジンの駆動によって生じる振動の伝達によって振動する端板１５の振幅が小さくなり、伝熱フィン１４に作用する応力が小さくなるため、隣接して配置された伝熱フィン１４の座屈を防止することができ、熱交換効率の悪化や室外熱交換器１０の破損を防止することが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、車両用空気調和装置に用いられる冷凍回路に設けられる熱交換器に関するものである。

従来、この種の熱交換器としては、互いに間隔をおいて平行に延びる一対のヘッダと、両端部がそれぞれ各ヘッダに接続され、ヘッダの延びる方向に互いに間隔をおいて配置された複数の熱交換チューブと、隣り合う熱交換チューブとの間及びヘッダの延びる方向の両外側に位置する熱交換チューブの外側に設けられた伝熱フィンと、ヘッダの延びる方向の両外側に位置する伝熱フィンの外側に設けられ、伝熱フィンと接する基部と基部の幅方向両側からヘッダの延びる方向の外側に向かって延びる延出部とを有する端板と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

前記熱交換器は、車両のエンジンルーム内の他の部材に、各端板に固定されたブラケットを介して取り付けられる。

特開２００３−９４１３５号公報

前記熱交換器には、車両の走行やエンジンの駆動によって生じる振動がブラケットを介して伝わる。前記熱交換器に振動が伝わると、熱交換器を構成する部材のそれぞれが振動するが、特に、端板の熱交換器の重心位置の近傍に位置するブラケットが固定された部分の振幅が大きくなる場合がある。この場合には、振動する端板によって隣接して配置された伝熱フィンが座屈してしまい、熱交換効率が悪化したり熱交換器が破損したりするおそれがある。

本発明の目的とするところは、振動する端板の振幅を小さくすることで熱交換効率の悪化や破損を防止することのできる熱交換器を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するために、互いに間隔をおいて平行に延びる一対のヘッダと、両端部がそれぞれ各ヘッダに接続され、ヘッダの延びる方向に互いに間隔をおいて配置された複数の熱交換チューブと、隣り合う熱交換チューブとの間及びヘッダの延びる方向の両外側に位置する熱交換チューブの外側に設けられた伝熱フィンと、ヘッダの延びる方向の両外側に位置する伝熱フィンの外側に設けられ、伝熱フィンと接する基部と基部の幅方向両側からヘッダの延びる方向の外側に向かって延びる延出部とを有する端板と、端板のヘッダの延びる方向の外側に設けられ、他の部材への取り付けに用いられるブラケットと、を備えた熱交換器であって、端板のブラケットの取り付け位置以外の部分にロウ付けによって固定され、端板を補強する補強部材を備えている。
これにより、補強部材によって端板が補強されることから、車両の走行やエンジンの駆動によって生じる振動が伝達することによって振動する端板の振幅が小さくなる。

また、本発明は、前記目的を達成するために、互いに間隔をおいて平行に延びる一対のヘッダと、両端部がそれぞれ各ヘッダに接続され、ヘッダの延びる方向に互いに間隔をおいて配置された複数の熱交換チューブと、隣り合う熱交換チューブとの間及びヘッダの延びる方向の両外側に位置する熱交換チューブの外側に設けられた伝熱フィンと、ヘッダの延びる方向の両外側に位置する伝熱フィンの外側に設けられ、伝熱フィンと接する基部と基部の幅方向両側からヘッダの延びる方向の外側に向かって延びる延出部とを有する端板と、端板のヘッダの延びる方向の外側に設けられ、他の部材への取り付けに用いられるブラケットと、を備えた熱交換器であって、ブラケットには、端板の延びる方向と平行に延びるように形成された端板との接続部を有し、ブラケットと端板とをロウ付けによって固定することで、端板を補強する補強構造が設けられている。
これにより、接続部によって端板が補強されることから、車両の走行やエンジンの駆動によって生じる振動が伝達することによって振動する端板の振幅が小さくなる。

本発明によれば、車両の走行やエンジンの駆動によって生じる振動が伝達することによって振動する端板の振幅を小さくすることができるので、隣接して配置された伝熱フィンの座屈を防止することができ、熱交換効率の悪化や熱交換器の破損を防止することが可能となる。

本発明の一実施形態を示す冷媒回路の概略図である。熱交換器の正面図である。熱交換器の要部分解図である。端板及びブラケットの断面図である。端板及び補強部材の断面図である。ブラケット及び補強部材のその他の例を示す図である。ブラケットのその他の例を示す図である。ブラケットのその他の例を示す図である。補強部材のその他の状態を示す図である。

図１乃至図５は、本発明の一実施形態を示すものである。

本発明の端板を備えた熱交換器は、車両用空気調和装置等の冷凍回路に適用されるものである。この車両用空気調和装置は、図１に示すように、車室Ａ外に設けられた熱交換器としての室外熱交換器１０が接続された冷媒回路１を備えている。冷媒回路１には、室外熱交換器１０の他に、冷媒を圧縮するための圧縮機２と、車室Ａ内に設けられた室内熱交換器３と、冷媒を減圧するための膨張弁４と、が接続されている。

冷媒回路１は、室外熱交換器１０において冷媒を放熱させるとともに、室内熱交換器３において冷媒を吸熱させることにより車室Ａ内の冷房を行っている。

室外熱交換器１０は、図２に示すように、それぞれ上下方向に延びるとともに、互いに間隔をおいて設けられた幅方向一対のヘッダ１１と、一端が一方のヘッダ１１に接続され、他端が他方のヘッダ１１に接続された上下方向複数の熱交換チューブ１２と、ヘッダ１１に接続された受液器１３と、各熱交換チューブ１２の間及び上下方向両側に位置する熱交換チューブ１２の外側に設けられた複数の伝熱フィン１４と、上下方向の両外側に位置する伝熱フィン１４の外側に設けられた一対の端板１５と、各端板１５の長手方向両側に設けられたブラケット１６と、下側の端板１５のブラケット１６の取り付け位置以外の部分を補強するための補強部材１７と、を備えている。

各ヘッダ１１は、例えばアルミニウム等の金属からなる中空円筒状に形成された部材である。各ヘッダ１１の外周部には、各熱交換チューブ１２の端部が接続されている。
一方のヘッダ１１には、圧縮機２から吐出された冷媒をヘッダ１１内に流入させるための冷媒流入口１１ａと、ヘッダ１１内の冷媒を室内熱交換器３に向かって流出させるための冷媒流出口１１ｂと、が設けられている。
他方のヘッダ１１には、ヘッダ１１内の冷媒を受液器１３に流入させるための冷媒流出路１１ｃと、受液器１３を通過した冷媒をヘッダ１１内に流入させるための冷媒流入路１１ｄと、が設けられている。
また、各ヘッダ１１には、内部を上下方向に仕切る複数の仕切部１１ｅが設けられ、仕切部１１ｅによって各熱交換チューブ１２における冷媒の流れ方向が決められる。図２においては、冷媒流入口１１ａから一方のヘッダ１１内に流入した冷媒は、熱交換チューブ１２ａを流通して他方のヘッダ１１内に流入する。また、熱交換チューブ１２ａを介して他方のヘッダ１１内に流入した冷媒は、熱交換チューブ１２ｂを流通して一方のヘッダ１１内に流入する。熱交換チューブ１２ｂを介して一方のヘッダ１１内に流入した冷媒は、熱交換チューブ１２ｃを流通して他方のヘッダ１１内に流入し、冷媒流出路１１ｃを介して受液器１３に流入する。受液器１３に流入した冷媒は、冷媒流入路１１ｄを介して他方のヘッダ１１内に流入し、熱交換チューブ１２ｄを流通して一方のヘッダ１１内に流入し、冷媒流出口１１ｂから室内熱交換器３に向かって流出する。

各熱交換チューブ１２は、例えばアルミニウム等の金属を押出成形することによって、平板状に形成された中空扁平状の管状部材である。各熱交換チューブ１２は、流路断面の長手方向（幅方向）が冷媒と熱交換する空気の流通方向に向くように配置される。また、各熱交換チューブ１２は、内部を流路断面の長手方向（幅方向）に仕切ることによって、冷媒が流通する流体流路としての冷媒流路が流路断面の長手方向（幅方向）に複数形成されている。

受液器１３は、アルミニウム等の金属製の部材からなり、両端が閉鎖された円筒状に形成されている。受液器１３は、ヘッダ１１と同一方向である上下方向に中心軸が延びるように配置され、他方のヘッダ１１に冷媒流出路１１ｃ及び冷媒流入路１１ｄを介して接続されている。受液器１３は、内部にドライヤ及びフィルタが収容されており、受液器１３に流入した冷媒中の水分がドライヤによって除去されるとともに、流入した冷媒中の塵埃等の異物がフィルタによって捕捉される。

伝熱フィン１４は、例えばアルミニウム等の金属板を波形状に形成した部材からなり、ロウ付けによって取り付けられている。

端板１５は、例えば、ロウ材層を有するアルミニウム等の金属板をプレス加工することによって形成される。端板１５は、長手方向に沿って延びる基部１５ａと、長手方向両端側を除く基部１５ａの短手方向両側から略直角をなして延びる延出部１５ｂと、を有している。端板１５は、長手方向両端部がそれぞれ各ヘッダ１１に接続され、ロウ付けによってヘッダ１１に固定される。また、端板１５は、ロウ付けによって基部１５ａに対して伝熱フィン１４が接続される。

ブラケット１６は、端板１５に接続される接続部１６ａと、接続部１６ａから延びるように設けられ、車室Ａ外のエンジンルーム内の部材に係止される係止部１６ｂと、を有している。接続部１６ａは、壁部１５ｂ間の寸法よりもやや小さい幅寸法を有し、壁部１５ｂの高さ寸法と略同一の高さ寸法を有する四角柱状に形成されている。ブラケット１６は、接続部１６ａが端板１５の壁部１５ｂ間に収容された状態でカシメ等によって端板１５に取り付けられる。端板１５に取り付けられたブラケット１６は、ロウ付けによって端板１５に固定される。接続部１６ａと端板１５との間には、端板１５にロウ付けによって固定することによって端板１５を補強する補強構造が構成される。係止部１６ｂは、ボルトとナット等の締結部材によってエンジンルーム内の部材に固定される。係止部１６ｂは、全てのブラケット１６が締結部材によって固定される係止部１６ｂである必要はない。例えば、一部のブラケット１６を前記係止部１６ｂとし、その他のブラケット１６をエンジンルーム内の部材に係合する構造の係止部として、室外熱交換器１０をエンジンルーム内の部材に取り付けることも可能である。

補強部材１７は、平板状の金属板の幅方向両側を略直角に屈曲することによって、断面コ字状に形成した部材である。補強部材１７は、幅方向の寸法が端板１５の壁部１５ｂの間の寸法よりもやや小さい寸法であり、高さ寸法が壁部１５ｂの高さ寸法以下に形成されている。補強部材１７は、屈曲された幅方向両端部を端板１５の基部１５ａ側に向けて壁部１５ｂの間に収容された状態でカシメ等によって端板１５に取り付けられる。端板１５に取り付けられた補強部材１７は、ロウ付けによって端板１５に固定される。補強部材１７は、幅方向一方のヘッダ１１と幅方向一方のブラケット１６との間、幅方向一方のブラケット１６と他方のブラケット１６との間、幅方向他方のブラケット１６と幅方向他方のヘッダ１１との間、にそれぞれ隙間が生じることのない長さ寸法を有している。各補強部材１７は、ロウ付けによって、幅方向一方のヘッダ１１と幅方向一方のブラケット１６との間、幅方向一方のブラケット１６と他方のブラケット１６との間、幅方向他方のブラケット１６と幅方向他方のヘッダ１１との間、を接続する。ここで、幅方向一方のヘッダ１１と幅方向一方のブラケット１６との間、幅方向一方のブラケット１６と他方のブラケット１６との間、幅方向他方のブラケット１６と幅方向他方のヘッダ１１との間、を接続するとは、ロウ付けによって互いに接続することが望ましいが、ロウ付けを行わず、補強部材１７の端部を当接させた状態とした場合も含まれるものとする。

以上のように構成された熱交換器を備えた冷媒回路１において、圧縮機２を駆動させると、圧縮機２から吐出された冷媒は、室外熱交換器１０において放熱した後、膨張弁４を介して減圧され、室内熱交換器３において吸熱した後、圧縮機２に吸入される。

この室外熱交換器１０には、車両の走行やエンジンの駆動によって生じる振動がブラケット１６を介して伝わる。この室外熱交換器１０は、下側の端板１５のブラケット１６の周りに応力集中が生じる。しかし、下側の端板１５は、ブラケット１６の接続部１６ａ及び補強部材１７によって補強されているため、振動が伝達することによって振動するときの振幅が小さくなる。

このように、本実施形態の熱交換器によれば、端板１５のブラケット１６の取り付け位置以外の部分にロウ付けによって固定され、端板１５を補強する補強部材１７を備えている。
これにより、車両の走行やエンジンの駆動によって生じる振動の伝達によって振動する端板１５の振幅が小さくなり、伝熱フィン１４に作用する応力が小さくなるため、隣接して配置された伝熱フィン１４の座屈を防止することができ、熱交換効率の悪化や室外熱交換器１０の破損を防止することが可能となる。

また、補強部材１７は、一端がヘッダ１１に接続され、他端がブラケット１６に接続されている。
これにより、補強部材１７を介してブラケット１６が剛性の高いヘッダ１１に接続されるので、振動するブラケット１６とヘッダ１１の間の端板１５の振幅を確実に小さくすることできる。

また、補強部材１７は、両端部がそれぞれ一方のヘッダ１１側のブラケット１６及び他方のヘッダ１１側のブラケット１６に連結されている。
これにより、幅方向一方のブラケット１６と他方のブラケット１６の間が補強部材１７によって接続されることから、端板１５の一方のブラケット１６と他方のラケット１６の間の部分に応力が集中する場合においても、振動する端板１５の振幅を確実に小さくすることができる。

また、ブラケット１６には、端板１５の延びる方向と平行に延びるように形成された端板１５との接続部１６ａを有し、ブラケット１６と端板１５とをロウ付けによって固定することで、端板１５を補強する補強構造が設けられている。
これにより、車両の走行やエンジンの駆動によって生じる振動の伝達によって振動する端板１５の振幅をブラケット１６の接続部１６ａによって小さくすることができるので、隣接して配置された伝熱フィン１４の座屈を防止することができ、熱交換効率の悪化や室外熱交換器１０の破損を防止することが可能となる。

尚、前記実施形態では、補強部材１７によって、下側の端板１５の幅方向一方のヘッダ１１と幅方向一方のブラケット１６との間、幅方向一方のブラケット１６と他方のブラケット１６との間、幅方向他方のブラケット１６と幅方向他方のヘッダ１１との間、をそれぞれ接続するようにしたものを示したが、これに限られるものではない。
前記実施形態の室外熱交換器１０は、他方のヘッダ１１の幅方向外側に受液器１３が設けられているため、重心が他方のヘッダ１１側に偏っている。この室外熱交換器１０に対して、車両の走行やエンジンの駆動によって生じる振動がブラケット１６を介して伝わると、下側の端板１５の他方のヘッダ１１側のブラケット１６の周りに応力集中が生じると考えられる。このため、下側の端板１５の幅方向他方のブラケット１６近傍にのみ補強部材１７を設けるようにしてもよい。
本発明では、室外熱交換器１０の重心位置やブラケット１６の位置に応じて、下側の端板１５の幅方向一方のヘッダ１１と幅方向一方のブラケット１６との間、幅方向一方のブラケット１６と他方のブラケット１６との間、幅方向他方のブラケット１６と幅方向他方のヘッダ１１との間、のいずれかのみに補強部材１７を取り付けるようにしても前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、前記実施形態では、下側の端板１５のみを補強部材１７によって補強するようにしたものを示したが、これに限られない。室外熱交換器１０の重心位置やブラケットの位置等の条件に応じて、上下両側の端板１５を補強部材１７によって補強するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、ブラケット１６の接続部１６ａと補強部材１７によって端板１５を補強するようにしたものを示したが、これに限られるものではない。補強部材１７を用いることなく、ブラケット１６の接続部１６ａのみで端板１５を補強してもよい。また、補強構造を有しないブラケットを端板１５に取り付け、補強部材１７のみで端板１５を補強してもよい。

また、前記実施形態では、ブラケット１６と補強部材１７をそれぞれ別部材として端板１５にカシメ等によって組み付け、ロウ付けによって互いに固定するようにしたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、図６に示すように、ブラケットの接続部と補強部材を一体に形成した補強部材一体型のブラケット１８を端板１５に組み付けるようにしてもよい。この場合には、ブラケット及び補強部材を一部品として扱うことができるので、組み付け工数の低減を図ることが可能なる。

また、前記実施形態では、各ブラケット１６の幅寸法を全て同一の幅寸法に形成したものを示したが、これに限られるものではない。例えば、図７に示すように、応力が集中する部分の近いブラケット１９の幅寸法Ｗ２を他のブラケット１６の幅寸法Ｗ１と比較して大きく形成するようにしてもよい。この場合、応力が集中する端板１５の部分を大きな幅寸法Ｗ２のブラケット１９で補強することで、振動の伝達によって振動する端板１５の振幅を小さくすることができる。

また、前記実施形態では、係止部１６ｂの幅寸法と同じ幅寸法の接続部１６ａを有するブラケット１６を示したが、これに限られるものではない。例えば、係止部２０ｂに対して幅寸法の大きな接続部２０ａが設けられたブラケット２０を用いてもよい。

また、前記実施形態では、端板１５に対してブラケット１６及び補強部材１７をカシメ等によって組み付けるようしたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、端板１５に対してブラケット１６及び補強部材１７をスポット溶接等の溶接又はリベット止めで組み付け、ロウ付けによって互いに固定するようにしてもよい。したがって、端板１５に対するブラケット１６及び補強部材１７の組み付けは、スポット溶接、リベット止め、カシメ、ロウ付け等、組み付けが可能であれば方法を問わない。

また、前記実施形態では、補強部材１７を断面コ字状に形成したものを示したがこれに限られるものではない。例えば、ブラケット１６の接続部１６ａと同様に断面四角柱状に形成してもよいし、外形が四角形の筒状に形成してもよい。

また、前記実施形態では、端板１５の延出部１５ｂの間に補強部材１７を固定するものを示したがこれに限られるものではない。例えば、図９に示すように、補強部材１７が延出部１５ｂの外側に配置されていても、補強部材１７によって端板１５を補強可能であればよい。

１０室外熱交換器、１１ヘッダ、１２熱交換チューブ、１４伝熱フィン、１５端板、１６ブラケット、１６ａ接続部、１７補強部材、１８ブラケット、１９ブラケット、２０ブラケット、２０ａ接続部、２０ｂ係止部。

Claims

互いに間隔をおいて平行に延びる一対のヘッダと、両端部がそれぞれ各ヘッダに接続され、ヘッダの延びる方向に互いに間隔をおいて配置された複数の熱交換チューブと、隣り合う熱交換チューブとの間及びヘッダの延びる方向の両外側に位置する熱交換チューブの外側に設けられた伝熱フィンと、ヘッダの延びる方向の両外側に位置する伝熱フィンの外側に設けられ、伝熱フィンと接する基部と基部の幅方向両側からヘッダの延びる方向の外側に向かって延びる延出部とを有する端板と、端板のヘッダの延びる方向の外側に設けられ、他の部材への取り付けに用いられるブラケットと、を備えた熱交換器であって、
端板のブラケットの取り付け位置以外の部分にロウ付けによって固定され、端板を補強する補強部材を備えた
ことを特徴とする熱交換器。
補強部材は、一端がヘッダに接続され、他端がブラケットに接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
端板には、複数のブラケットが設けられ、
補強部材は、両端部がそれぞれブラケットに連結されている
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
補強部材は、ブラケットと一体に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
互いに間隔をおいて平行に延びる一対のヘッダと、両端部がそれぞれ各ヘッダに接続され、ヘッダの延びる方向に互いに間隔をおいて配置された複数の熱交換チューブと、隣り合う熱交換チューブとの間及びヘッダの延びる方向の両外側に位置する熱交換チューブの外側に設けられた伝熱フィンと、ヘッダの延びる方向の両外側に位置する伝熱フィンの外側に設けられ、伝熱フィンと接する基部と基部の幅方向両側からヘッダの延びる方向の外側に向かって延びる延出部とを有する端板と、端板のヘッダの延びる方向の外側に設けられ、他の部材への取り付けに用いられるブラケットと、を備えた熱交換器であって、
ブラケットには、端板の延びる方向と平行に延びるように形成された端板との接続部を有し、ブラケットと端板とをロウ付けによって固定することで、端板を補強する補強構造が設けられている
ことを特徴とする熱交換器。
端板には、複数のブラケットが設けられ、
重心の位置に近いブラケットの接続部の長さ寸法を、それ以外のブラケットの接続部の長さ寸法よりも大きく形成した
ことを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。