JP2016223763A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄冷ケースとチューブとの間に空気だまりが発生することを抑制し、凍結パンクの発生を抑制することができる熱交換器を提供する。【解決手段】複数のチューブ５のうち少なくとも１つの隣り合うチューブ５，５の送風空気の流通面間に配置され内部に蓄冷剤が充填される蓄冷ケース９が、蓄冷剤が充填される収容凹部１１を有する蓄冷プレート１３を有し、蓄冷プレート１３を、隣り合うチューブ５，５のうちいずれか一方のチューブ５の送風空気の流通面に収容凹部１１の開口縁部を密着して固定した。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に適用される熱交換器に関する。

従来、熱交換器としては、送風空気流れ方向と直交する方向の両側に配置され内部に冷媒が流通される一対のタンクと、両端部が一対のタンクに連通され冷媒が流通されて送風空気との間で熱交換を行いタンクの長手方向に沿って配列された複数のチューブと、この複数のチューブの送風空気の流通面に配置され送風空気を攪拌する複数のフィンと、複数のチューブのうち少なくとも１つの隣り合うチューブの送風空気の流通面間に配置され内部に蓄冷剤が充填される蓄冷ケースとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この熱交換器では、蓄冷ケースのチューブと対向する対向面に複数の凹凸部が設けられ、この凹凸部の凸部の先端面をチューブの送風空気の流通面に密着させてろう付けして蓄冷ケースを隣り合うチューブ間に配置させている。

特開２０１３−２２８２０６号公報

しかしながら、上記特許文献１のような熱交換器では、蓄冷ケースのチューブと対向する複数の凸部の対向面をチューブの送風空気の流通面にろう付けしているので、複数のろう付け面に微小な空気だまりが発生し、凍結パンクが発生する恐れがあった。

そこで、この発明は、蓄冷ケースとチューブとの間に空気だまりが発生することを抑制し、凍結パンクの発生を抑制することができる熱交換器の提供を目的としている。

本発明は、送風空気流れ方向と直交する方向の両側に配置され内部に冷媒が流通される一対のタンクと、両端部が前記一対のタンクに連通され前記冷媒が流通されて送風空気との間で熱交換を行い前記タンクの長手方向に沿って配列された複数のチューブと、この複数のチューブの送風空気の流通面に配置され送風空気との熱交換を促進する複数のフィンと、前記複数のチューブのうち少なくとも１つの隣り合う前記チューブの送風空気の流通面間に配置され内部に蓄冷剤が充填される蓄冷ケースとを備えた熱交換器であって、前記蓄冷ケースは、前記蓄冷剤が充填される収容凹部を有する蓄冷プレートを有し、前記蓄冷プレートは、隣り合う前記チューブのうちいずれか一方の前記チューブの送風空気の流通面に前記収容凹部の開口縁部を密着して固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、蓄冷ケースとチューブとの間に空気だまりが発生することを抑制し、凍結パンクの発生を抑制することができる熱交換器を提供することができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係る熱交換器の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る熱交換器の断面図である。 本発明の第１実施形態に係る熱交換器の要部斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る熱交換器の蓄冷プレートの斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る熱交換器の断面図である。 図５の要部拡大図である。

図１〜図６を用いて本発明の実施の形態に係る熱交換器について説明する。

（第１実施形態）
図１〜図４を用いて第１実施形態について説明する。

本実施の形態に係る熱交換器１は、送風空気流れ方向と直交する方向の両側に配置され内部に冷媒が流通される一対のタンク３，３と、両端部が一対のタンク３，３に連通され冷媒が流通されて送風空気との間で熱交換を行いタンク３の長手方向に沿って配列された複数のチューブ５と、この複数のチューブ５の送風空気の流通面に配置され送風空気との熱交換を促進する複数のフィン７と、複数のチューブ５のうち少なくとも１つの隣り合うチューブ５，５の送風空気の流通面間に配置され内部に蓄冷剤が充填される蓄冷ケース９とを備えている。

また、蓄冷ケース９は、蓄冷剤が充填される収容凹部１１を有する蓄冷プレート１３を有する。

そして、蓄冷プレート１３は、隣り合うチューブ５，５のうちいずれか一方のチューブ５の送風空気の流通面に収容凹部１１の開口縁部を密着して固定されている。

また、収容凹部１１には、開口縁部からチューブ５の送風空気の流通面方向に向けてフランジ部１５が延設されている。

さらに、蓄冷プレート１３には、チューブ５に向けて突出する突部１７が設けられ、チューブ５の送風空気の流通面には、突部１７が係合される凹部１９が設けられている。

また、蓄冷プレート１３の送風空気流れ方向の両端部には、チューブ５の送風空気流れ方向の両端面に係合される係合部２１，２１が設けられている。

なお、本実施の形態においては、図１における手前側を送風空気流れの上流側とし、図１における奥側を送風空気流れの下流側として説明する。

ここで、本実施の形態に係る熱交換器１は、例えば、車両用空調装置に適用され、図１，図２に示すように、送風空気流れ方向に対して直交する方向に複数のチューブ５を配列させる。

この複数のチューブ５間に送風空気を流すことにより、チューブ５の幅方向に沿った流通面を流れる送風空気とチューブ５の内部を流れる冷媒との間で熱交換を行い、送風空気を冷却する。

このように本実施の形態に係る熱交換器１は、送風空気を冷却するエバポレータとして機能する。

このような熱交換器１は、図１，図２に示すように、１枚のプレート２３に対して、長手方向の両端部に一対のタンク３，３（一方のタンク３のみ図示）を構成する穴部２５が形成され、一対のタンク３，３を連結するように長手方向に沿ってチューブ５を構成する溝部２７が形成されている。

このようなプレート２３は、複数枚を重ね合わせて積層されることにより、プレート２３の長手方向の両端側の穴部２５が一対のタンク３，３を構成すると共に、プレート２３の長手方向に沿った溝部２７がタンク３の長手方向に沿って配列された複数のチューブ５を構成する。

以下では、図１〜図４を用いて、複数枚のプレート２３を積層することによって構成される熱交換器１について説明する。

図１〜図３に示すように、熱交換器１は、一対のタンク３，３と、複数のチューブ５と、複数のフィン７と、蓄冷ケース９などを備えている。

一対のタンク３，３（一方のタンク３のみ図示）は、長方形状の１枚のプレート２３の長手方向の両端部にそれぞれ設けられた穴部２５が、複数枚のプレート２３を重ね合わせることによって複数の穴部２５が連通されて構成される。

この穴部２５は、プレート２３の平面から外方に向けて円筒状に延設され、送風空気流れ方向と直交する方向に複数枚のプレート２３を重ね合わせてろう付けされることにより、プレート２３の積層方向に沿って延設された１つのタンク３を構成する。

このため、一対のタンク３，３は、送風空気流れ方向と直交する方向（ここでは図１における上下方向）の両側に配置され、１つのタンク３が送風空気流れ方向と直交する方向（ここでは図１における左右方向）に沿って配置された状態となる。

このようなタンク３を構成する穴部２５は、１枚のプレート２３の長手方向の端部において、送風空気流れ方向であるプレート２３の幅方向に２つ設けられている。

このため、一対のタンク３，３は、それぞれ送風空気流れ方向に沿って２つのタンク３，３が並列に配置された状態となる。すなわち、本実施の形態に係る熱交換器１では、タンク３が４つ配置された状態となっている。

この４つのタンク３のうち送風空気流れ方向に沿って配置されたタンク３，３は、例えば、長手方向の端部にろう付けされタンク３の内部を閉塞する閉塞部材（不図示）を介して連通される。

一方、４つのタンク３のうちいずれか１つのタンク３の長手方向の端部には、タンク３の内部に冷媒を流入させる入口配管（不図示）が接続され、４つのタンク３のうちいずれか１つのタンク３の長手方向の端部には、４つのタンク３や複数のチューブ５を流れた冷媒を流出させる出口配管（不図示）が接続される。

複数のチューブ５は、１枚のプレート２３の中央部に長手方向に沿って設けられた溝部２７が、２枚のプレート２３，２３を対称に重ね合わせることによって２つの溝部２７，２７から１つのチューブ５が構成される。

この溝部２７は、プレート２３の平面を凹ませることによって断面凹状に形成され、２枚のプレート２３，２３を溝部２７の開口側で重ね合わせ、この重ね合わせた２枚のプレート２３，２３を送風空気流れ方向と直交する方向に複数組を重ね合わせてろう付けされることにより、プレート２３の積層方向に沿って等間隔に配列された複数のチューブ５が構成される。

この複数のチューブ５は、送風空気流れ方向であるプレート２３の幅方向に２つ設けられ、長手方向の両端部が４つのタンク３と連通するように配置される。

このような複数のチューブ５には、内部にタンク３の内部に流入された冷媒が流通され、チューブ５の外周を流れる送風空気と冷媒との間で熱交換を行い、送風空気を冷却する。

なお、タンク３の内部には、穴部２５を閉塞する仕切板（不図示）が複数箇所に設けられており、タンク３と複数のチューブ５とを流通する冷媒の流路が区画され、送風空気と冷媒との間の熱交換効率が向上されている。

このような複数のチューブ５の幅方向に沿った送風空気の流通面間には、複数のフィン７がそれぞれ配置されている。

複数のフィン７は、隣り合うチューブ５，５の送風空気の流通面にろう付けされ、チューブ５の外側を流れる送風空気を攪拌し、冷媒と送風空気との熱交換効率を向上する。

このような複数のフィン７が配置される隣り合うチューブ５，５の送風空気の流通面間の複数のスペースのうち少なくとも１つのスペースには、内部に蓄冷剤が充填される蓄冷ケース９が配置されている。

図１〜図４に示すように、蓄冷ケース９は、長手方向の長さがチューブ５の長手方向より短く設定された蓄冷プレート１３を有する。

この蓄冷プレート１３には、隣り合うチューブ５，５のうち一方のチューブ５（ここでは図１における左側に位置するチューブ５）の送風空気の流通面に向けて開口された収容凹部１１が形成されている。

この収容凹部１１は、蓄冷プレート１３の長手方向に沿って延設されると共に送風空気流れ方向に沿って配置された２つのチューブ５，５の幅より僅かに短い幅を有し、内部に蓄冷剤が充填される。なお、収容凹部１１には、内部に蓄冷剤を充填可能な充填剤注入口（不図示）が設けられている。

このような収容凹部１１を有する蓄冷プレート１３は、収容凹部１１の開口縁部を一方のチューブ５の送風空気の流通面に密着した状態でろう付けすることによって、蓄冷プレート１３がチューブ５に固定され、蓄冷プレート１３とチューブ５とで蓄冷ケース９を構成する。

このように蓄冷プレート１３とチューブ５とで蓄冷ケース９を構成し、収容凹部１１の開口縁部をチューブ５の送風空気の流通面にろう付けすることにより、蓄冷ケース９とチューブ５との対向面同士のろう付け面を大幅に廃止することができ、蓄冷ケース９とチューブ５との間に空気だまりが発生することを抑制できる。

ここで、蓄冷プレート１３の収容凹部１１の開口縁部には、チューブ５の送風空気の流通面方向に向けてフランジ部１５が延設されており、このフランジ部１５がチューブ５の送風空気の流通面に密着されてろう付けされる。

このように収容凹部１１の開口縁部にフランジ部１５を設けることにより、蓄冷プレート１３とチューブ５とのろう付け面が多少は増加するが、ろう付け面の大幅な廃止に寄与しつつ、ろう付け安定性を保持することができる。

ここで、蓄冷プレート１３には、チューブ５に向けて突出する突部１７が設けられ、チューブ５の送風空気の流通面には、突部１７が係合される凹部１９が設けられている。

蓄冷プレート１３の突部１７は、蓄冷プレート１３の長手方向の両端部にそれぞれ設けられ、送風空気流れの中央部にチューブ５側に向けて突設されている。

チューブ５の凹部１９は、送風空気流れ方向に沿って隣り合う２列のチューブ５，５を構成する溝部２７，２７を形成させる際に設けられた溝部２７，２７間に位置する凹部となっている。

このような突部１７と凹部１９とを係合させることにより、蓄冷プレート１３のチューブ５に対する位置決めを行うことができ、蓄冷プレート１３とチューブ５との仮組状態を確実に保持してろう付け安定性を向上することができる。

加えて、蓄冷プレート１３の送風空気流れ方向の両端部には、両端部をチューブ５側に向けて折り曲げられ、チューブ５の送風空気流れ方向の両端面に係合される係合部２１，２１が設けられている。

このように蓄冷プレート１３に係合部２１，２１を設けることにより、さらに安定して蓄冷プレート１３を位置決めすることができ、蓄冷プレート１３とチューブ５とのろう付け安定性をさらに向上することができる。

このような蓄冷プレート１３とチューブ５とで構成された蓄冷ケース９は、例えば、車両がアイドリングストップ時には蓄冷剤に蓄えられた冷熱により蓄冷剤と送風空気との間で熱交換を行うことにより、補助的に送風空気を冷却する。

このような蓄冷ケース９を構成する蓄冷プレート１３の収容凹部１１と他方のチューブ５（ここでは図１における右側に位置するチューブ５）との対向面である送風空気の流通面間には、蓄冷フィン２９が配置されている。

蓄冷フィン２９は、隣り合う収容凹部１１と他方のチューブ５との間で対向するそれぞれの送風空気の流通面にろう付けされ、収容凹部１１と他方のチューブ５との外側を流れる送風空気を攪拌し、蓄冷剤と送風空気及び冷媒と送風空気の熱交換効率を向上する。

このような熱交換器１では、蓄冷プレート１３が、隣り合うチューブ５，５のうちいずれか一方のチューブ５の送風空気の流通面に収容凹部１１の開口縁部を密着して固定されているので、蓄冷ケース９とチューブ５との対向面同士のろう付け面を大幅に廃止することができる。

従って、このような熱交換器１では、蓄冷ケース９とチューブ５との間に空気だまりが発生することを抑制し、凍結パンクの発生を抑制することができる。

また、収容凹部１１には、開口縁部からチューブ５の送風空気の流通面方向に向けてフランジ部１５が延設されているので、ろう付け面の大幅な廃止に寄与しつつ、ろう付け安定性を保持することができる。

さらに、蓄冷プレート１３には、チューブ５に向けて突出する突部１７が設けられ、チューブ５の送風空気の流通面には、突部１７が係合される凹部１９が設けられているので、蓄冷プレート１３のチューブ５に対する位置決めを行うことができ、蓄冷プレート１３とチューブ５との仮組状態を確実に保持してろう付け安定性を向上することができる。

また、蓄冷プレート１３の送風空気流れ方向の両端部には、チューブ５の送風空気流れ方向の両端面に係合される係合部２１，２１が設けられているので、安定して蓄冷プレート１３をチューブ５に対して位置決めすることができ、蓄冷プレート１３とチューブ５とのろう付け安定性を向上することができる。

（第２実施形態）
図５，図６を用いて第２実施形態について説明する。

本実施の形態に係る熱交換器１０１は、収容凹部１１の外周面に、収容凹部１１の開口と反対側に隣り合うチューブ５の送風空気の流通面に向けて突出され先端面１０３がチューブ５の送風空気の流通面に接合される複数の突部１０５が設けられている。

そして、突部１０５の先端面１０３は、曲面状に形成されている。

なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の記号を記して構成及び機能説明は第１実施形態を参照するものとし省略するが、第１実施形態と同一の構成であるので、得られる効果は同一である。

図５，図６に示すように、蓄冷プレート１３の収容凹部１１の外周面には、収容凹部１１の開口と反対側に隣り合うチューブ５（ここでは図５における右側に位置するチューブ５）の送風空気の流通面に向けて突出された複数の突部１０５が設けられている。

この複数の突部１０５の先端面１０３は、突出方向に位置するチューブ５の送風空気の流通面にろう付けされ、蓄冷プレート１３が隣り合うチューブ５，５に対してろう付けされて接合された状態となる。

ここで、突部１０５の先端面１０３が平面で形成されている場合には、突部１０５の先端面１０３とチューブ５の送風空気の流通面との接触が面接触となり、この状態でろう付けすると、ろう付け面に微少な空気だまりが発生し、凍結パンクが発生する恐れがあった。

そこで、突部１０５の先端面１０３は、曲面状に形成されている。

このように突部１０５の先端面１０３を曲面状に形成することにより、突部１０５の先端面１０３とチューブ５の送風空気の流通面との接触を点接触とすることができ、ろう付けしたときのろう付け面における空気だまりの発生を防止し、凍結パンクの発生を防止することができる。

また、蓄冷プレート１３に複数の突部１０５を設けることにより、複数の突部１０５によって蓄冷プレート１３の収容凹部１１とチューブ５との間を流れる送風空気を攪拌することができる。

このため、蓄冷プレート１３の収容凹部１１とチューブ５との間に配置された蓄冷フィン２９（図１参照）を廃止したとしても、蓄冷剤と送風空気及び冷媒と送風空気の熱交換効率を保持することができる。

なお、蓄冷プレート１３の収容凹部１１の外周面において、複数の突部１０５を千鳥状に配置させたり、送風空気に対して複数の突部１０５の分布密度を変更するなど、複数の突部１０５の配置を変更することにより、蓄冷剤と送風空気及び冷媒と送風空気の熱交換効率を向上することができる。

このような熱交換器１０１では、チューブ５の送風空気の流通面に接合される突部１０５の先端面１０３が、曲面状に形成されているので、突部１０５の先端面１０３とチューブ５の送風空気の流通面との接触を点接触とし、ろう付け面における空気だまりの発生を防止し、凍結パンクの発生を防止することができる。

また、蓄冷プレート１３の収容凹部とチューブ５の送風空気の流通面との間に複数の突部１０５を設けることにより、複数の突部１０５によって蓄冷プレート１３の収容凹部１１とチューブ５との間を流れる送風空気を攪拌することができ、蓄冷剤と送風空気及び冷媒と送風空気の熱交換効率を向上することができる。

なお、本発明の実施の形態に係る熱交換器では、タンクとチューブとが複数枚のプレートを重ね合わせることによって構成されているが、これに限らず、タンクとチューブとが独立して構成され、タンクとチューブとを組付けて構成される熱交換器であってもよい。

このような熱交換器であっても、複数のチューブのうち隣り合うチューブ間に蓄冷ケースを配置させることができ、本発明の実施の形態に係る熱交換器と同様な効果を得ることができる。

また、一対のタンクは、それぞれ送風空気流れ方向に沿って２つのタンクが並列に配置されているが、これに限らず、それぞれ１つのタンクを配置する、或いはそれぞれ送風空気流れ方向に沿って２つ以上のタンクを並列に配置するなどしてもよい。

さらに、蓄冷プレートに突部が設けられ、チューブに突部に係合する凹部が設けられているが、これに限らず、チューブに突部を設け、蓄冷プレートに突部に係合する凹部を設けてもよい。

また、蓄冷ケースのチューブに対する位置決めは、突部と凹部との係合と、係合部とチューブの両端面との係合とによって行われているが、これに限らず、突部と凹部との係合のみ、或いは係合部とチューブの両端面との係合のみによって蓄冷ケースのチューブに対する位置決めを行ってもよい。

１…熱交換器
３…タンク
５…チューブ
７…フィン
９…蓄冷ケース
１１…収容凹部
１３…蓄冷プレート
１５…フランジ部
１７…突部
１９…凹部
２１…係合部

Claims (4)

1. 送風空気流れ方向と直交する方向の両側に配置され内部に冷媒が流通される一対のタンク（３，３）と、両端部が前記一対のタンク（３，３）に連通され前記冷媒が流通されて送風空気との間で熱交換を行い前記タンク（３）の長手方向に沿って配列された複数のチューブ（５）と、この複数のチューブ（５）の送風空気の流通面に配置され送風空気との熱交換を促進する複数のフィン（７）と、前記複数のチューブ（５）のうち少なくとも１つの隣り合う前記チューブ（５，５）の送風空気の流通面間に配置され内部に蓄冷剤が充填される蓄冷ケース（９）とを備えた熱交換器であって、
   前記蓄冷ケース（９）は、前記蓄冷剤が充填される収容凹部（１１）を有する蓄冷プレート（１３）を有し、
   前記蓄冷プレート（１３）は、隣り合う前記チューブ（５，５）のうちいずれか一方の前記チューブ（５）の送風空気の流通面に前記収容凹部（１１）の開口縁部を密着して固定されていることを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１記載の熱交換器であって、
   前記収容凹部（１１）には、開口縁部から前記チューブ（５）の送風空気の流通面方向に向けてフランジ部（１５）が延設されていることを特徴とする熱交換器。
3. 請求項１又は２記載の熱交換器であって、
   前記蓄冷プレート（１３）と前記チューブ（５）の送風空気の流通面とのうちいずれか一方には、互いの対向面に向けて突出する突部（１７）が設けられ、他方には、前記突部（１７）が係合される凹部（１９）が設けられていることを特徴とする熱交換器。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱交換器であって、
   前記蓄冷プレート（１３）の送風空気流れ方向の両端部には、前記チューブ（５）の送風空気流れ方向の両端面に係合される係合部（２１）が設けられていることを特徴とする熱交換器。

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