JP2019056517A - ヘッダタンク及び熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】完全シール構造を確保しつつ、熱交換器の性能を低下させることのないヘッダタンクを提供する。【解決手段】ヘッダタンクは、外殻部（３１７）及び外殻部（３１７）内を仕切る仕切部（３１５）を有するタンク部品（３１）と、冷媒を通すチューブ４２を取り付けられるプレート部品（３２）と、を備えている。プレート部品（３２）に対向する周縁部分（３１６ｆ）が、上端部分（３１５ｄ）よりもタンク部品（３１）の底部から離隔する位置に設けられていると共に、周縁部分（３１６ｆ）及び上端部分（３１５ｄ）にプレート部品（３２）との間で気密性を確保するためのパッキン部分（３１８）が射出成形により一体的に形成されている。【選択図】図２

Description

本開示は、熱交換器に用いられるヘッダタンク及びヘッダタンクを含む熱交換器に関する。

熱交換器に用いられるヘッダタンクは、冷凍サイクルを循環する冷媒を受け入れて、熱交換器のコアを形成するチューブに冷媒を分配流出させる機能を有している。ヘッダタンクはその機能を果たすため、冷媒が流れる内部空間を形成するタンク部品と、タンク部品の開口部に取り付けられると共にチューブを取り付けることが可能なプレート部品とによって構成されている。

下記特許文献１に記載のヘッダタンクでは、タンク部品とプレート部品とを接合する部分から冷媒が漏れないようにするため、パッキンをタンク部品に設けている。パッキンはタンク部品に対して射出成形で一体的に形成され、区切られた内部空間の中において冷媒の漏れが無い完全シール構造となっている。

特開２０１６−１７７２２号公報

特許文献１では、ヘッダタンク内を３つの区画に仕切っており、冷媒が流れる第１区画部及び第２区画部と、第１区画部と第２区画部との間に設けられ冷媒が流れない第３区画部とが形成されている。第３区画部は、パッキンをタンク部品に対して射出成形で一体的に設けるにあたって、ゲートから注入される樹脂材料がオーバーフローする部分として機能している。また、第３区画部に対応するプレート部品には、冷媒を流さないダミーチューブが設けられるようになっており、熱歪対策を兼ねた構造となっている。

しかしながら、ダミーチューブを設けると、その部分に冷媒が流れるチューブを配置することができないため、熱交換器としての性能が同じサイズの熱交換器に対して低下することになる。

本開示は、完全シール構造を確保しつつ、熱交換器の性能を低下させることのないヘッダタンクを提供することを目的とする。

本開示は、熱交換器に用いられるヘッダタンクであって、冷媒が流出入する第１室及び冷媒が流出入する第２室を形成する外殻部（３１７）と、前記外殻部内に配置され前記第１室と前記第２室とを仕切る仕切部（３１５）と、を有するタンク部品（３１）と、前記タンク部品に形成された開口部に取り付けられるとともに、冷媒を通すチューブを取り付けるチューブ取付部が設けられてなるプレート部品（３２）と、を備え、前記外殻部において前記プレート部品に対向する周縁部分（３１６ｆ）が、前記仕切部の上端部分（３１５ｄ）よりもタンク部品の底部から離隔する位置に設けられていると共に、前記周縁部分及び前記上端部分に前記プレート部品との間で気密性を確保するためのパッキン部分（３１８）が射出成形により一体的に形成されている。

外殻部においてプレート部品に対向する周縁部分が、仕切部の上端部分よりも高い位置であってタンク部品の底部から離隔する位置に設けられているので、プレート部品もこの高低差にあわせた形状とすることが可能となり、プレート部品の剛性を確保することができる。パッキン部分は、周縁部分及び上端部分にプレート部品との間で気密性を確保するように、射出成形によりタンク部品の一部として一体的に形成されているので、パッキン部分がずれてしまうことがなく、組立性も向上しつつ完全シール構造を確保することができる。

尚、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載した括弧内の符号は、後述する「発明を実施するための形態」との対応関係を示すものであって、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」が、後述する「発明を実施するための形態」に限定されることを示すものではない。

本開示によれば、完全シール構造を確保しつつ、熱交換器の性能を低下させることのないヘッダタンクを提供することができる。

図１は、本実施形態に係るヘッダタンクを含む熱交換器を示す概略構成図である。 図２は、図１のII-II断面を示す断面図である。 図３は、図２のIII-III断面を示す断面図である。 図４は、図１及び図２に示されるオーバーフロー部を説明するための斜視図である。 図５は、図２のV-V断面を示す断面図である。 図６は、図２のVI-VI断面を示す断面図である。 図７は、本実施形態に係るヘッダタンクを構成するパッキン部分の平面図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１を参照しながら、本実施形態に係るヘッダタンク及び熱交換器について説明する。熱交換器２は、ヘッダタンク３と、熱交換部４と、ヘッダタンク５と、を備えている。ヘッダタンク３とヘッダタンク５とは、熱交換部４を挟むように配置されている。図１においては、ヘッダタンク３からヘッダタンク５に向かう方向をｘ軸とし、ヘッダタンク３及びヘッダタンク５の長手方向をｙ軸とし、ｘ軸及びy軸に直行する方向をｚ軸としている。図２以降においても、このように設定したｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を基準として説明する。

ヘッダタンク３は、タンク部品３１と、プレート部品３２と、を備えている。タンク部品３１は、開口部が形成された箱状の部品である。タンク部品３１は、例えば、ポリアミド樹脂に強化材としてガラス繊維を添加した繊維入りの樹脂を金型内に充填して成形される樹脂成型品である。

プレート部品３２は、タンク部品３１の開口部に取り付けられるとともに、冷媒を通すチューブ４２が取り付けられている。プレート部品３２は、高い熱伝導性を確保するため、例えば、熱伝導性の高いアルミニウムにより製造されることが好ましい。

タンク部品３１は、外殻部３１７と、仕切部３１５と、を有している。外殻部３１７は、冷媒が流出入する第１室３１３及び冷媒が流出入する第２室３１４を形成するものである。仕切部３１５は、外殻部３１７内に配置され、第１室３１３と第２室３１４とを仕切るものである。

第１室３１３には、冷媒導入管３１１から冷媒が流入する。冷媒導入管３１１に流入する冷媒は、冷凍サイクルを循環してきた冷媒である。第１室３１３に流入した冷媒は熱交換部４に流出する。

第２室３１４には、熱交換部４から冷媒が流入する。第２室３１４に流入した冷媒は、冷媒導出管３１２から流出する。冷媒導出管３１２に流出する冷媒は、冷凍サイクルを循環する。

熱交換部４は、アウタープレート４１と、チューブ４２と、フィン４３と、を有している。アウタープレート４１、チューブ４２、及びフィン４３は、それぞれｘ軸に沿って延びている。チューブ４２及びフィン４３は、ｙ軸に沿って交互に配置されている。アウタープレート４１は、ｙ軸に沿った方向においてチューブ４２及びフィン４３を挟むように両端に配置されている。チューブ４２及びフィン４３は、高い熱伝導性を確保するため、例えば、熱伝導性の高いアルミニウムにより製造されることが好ましい。

チューブ４２は、ヘッダタンク３及びヘッダタンク５との間で冷媒を流出入可能なように配置されている。ヘッダタンク３の第１室３１３に繋がるチューブ４２には、第１室３１３から冷媒が流入する。チューブ４２に流入した冷媒は、隣接するチューブ４２との間であってフィン４３の間を通る空気と熱交換を行いながら、ヘッダタンク５に向かって流れる。

ヘッダタンク５に向かって流れた冷媒は、ヘッダタンク３の第２室３１４に繋がるチューブ４２に流入する。チューブ４２に流入した冷媒は、隣接するチューブ４２との間であってフィン４３の間を通る空気と熱交換を行いながら、ヘッダタンク３に向かって流れる。

ヘッダタンク５は、タンク部品５１と、プレート部品５２と、を備えている。タンク部品５１は、例えば、ポリアミド樹脂に強化材としてガラス繊維を添加した繊維入りの樹脂を金型内に充填して成形される樹脂成型品である。プレート部品５２は、タンク部品５１の開口部に取り付けられるとともに、冷媒を通すチューブ４２が取り付けられている。

続いて、図２を参照しながら、タンク部品３１とプレート部品３２とを組み付ける構造について説明する。図２は、図１のII-II断面であって、仕切部３１５中央におけるｘｚ平面の断面を示す断面図である。

タンク部品３１の外殻部３１７には、プレート部品３２を取り付けるための鍔部３１６が形成されている。外殻部３１７において、鍔部３１６が形成されている部分と反対側は湾曲状に閉塞されており、タンク部品の底部を形成している。鍔部３１６は、外殻部３１７の開口部全周に渡り、ｙｚ平面に沿うように外側に突出している。鍔部３１６がプレート部品３２に対向する面は、周縁部分３１６ｆとして形成されている。周縁部分３１６ｆの内側には、傾斜して外殻部３１７の内周目に繋がる連結傾斜部３１６ｅが設けられている。

プレート部品３２は、中央段部３２１と、両側段部３２２と、平坦部３２３と、保持部３２４と、折り曲げ部３２５とを有している。中央段部３２１は、ｚ軸方向におけるプレート部品３２の中央部分において最もタンク部品３１側に凹んだ部分である。

両側段部３２２は、ｚ軸方向において中央段部３２１の両側に設けられている。両側段部３２２は、中央段部３２１よりはタンク部品３１から離隔するように、中央段部３２１よりは浅く凹んだ部分である。

平坦部３２３は、ｚ軸方向において両側段部３２２の両側に設けられている。平坦部３２３は、タンク部品３１の鍔部３１６に設けられた周縁部分３１６ｆに対向するように、外殻部３１７の開口部全周に渡って設けられている。

保持部３２４は、ｚ軸方向において平坦部３２３の両側に設けられている。保持部３２４は、タンク部品３１の鍔部３１６の外周側に沿うように、鍔部３１６の全周に渡って設けられている。

折り曲げ部３２５は、保持部３２４の先端側の一部が、鍔部３１６に回り込むように折り曲げることで設けられている。

仕切部３１５には、平板部３１５ａと、貯留部３１５ｂと、開口部３１５ｃと、上端部分３１５ｄとが設けられている。平板部３１５ａは、外殻部３１７の内周面に連結するように設けられる平板状の部分である。

貯留部３１５ｂは、平板部３１５ａの略中央部に設けられているものであって、内部に貯留空間が形成されている（図４参照）。開口部３１５ｃは、貯留部３１５ｂに繋がるように設けられ、上端部分３１５ｄに臨むように開口している部分である。貯留部３１５ｂ及び開口部３１５ｃによって、オーバーフロー部３５が形成されている。上端部分３１５ｄは、仕切部３１５の最もプレート部品３２側の端部として形成されている。

仕切部３１５とプレート部品３２との間及び鍔部３１６とプレート部品との間には、パッキン部分３１８が設けられている。パッキン部分３１８は、射出成形によりタンク部品３１の一部として一体的に形成されている。パッキン部分３１８は、可撓性のある樹脂材料によって形成されている。

パッキン部分３１８は、第１パッキン部分３１８ａと、第２パッキン部分３１８ｂと、第３パッキン部分３１８ｃと、第４パッキン部分３１８ｄとを有している。第１パッキン部分３１８ａは、中央段部３２１に対応するように設けられている。第２パッキン部分３１８ｂは、両側段部３２２に対応するように設けられている。第３パッキン部分３１８ｃは、連結傾斜部３１６ｅに対応するように設けられている。第４パッキン部分３１８ｄは、周縁部分３１６ｆに対応するように設けられている。

仕切部３１５とプレート部品３２との間に着目すると、パッキン部分３１８は、周縁部分３１６ｆ、連結傾斜部３１６ｅ及び上端部分３１５ｄと、プレート部品３２との間で気密性を確保するように設けられている。

続いて、図３，図５，図６を参照しながら、パッキン部分３１８の構成について説明を続ける。図３は、図２のIII-III断面であって、ｘｙ平面における断面を示す断面図である。

図３に示されるように、プレート部品３２には、チューブ４２を取り付けるためのチューブ取付部３２６が設けられている。チューブ取付部３２６は、プレス加工によりプレート部品３２に形成される開口部であって、チューブ４２に本数に対応するように等間隔に設けられている。

一対のチューブ取付部３２６の間に、中央段部３２１が設けられている。中央段部３２１の仕切部３１５側には、溝部３２１ａが形成されている。溝部３２１ａに対応するパッキン部分３１８は、第１パッキン部分３１８ａである。第１パッキン部分３１８ａは、溝部３２１ａの形状に合わせて幅広に形成されている。

図５は、図２のV-V断面であって、ｘｙ平面における断面を示す断面図である。図５に示されるように、一対のチューブ取付部３２６の間に、両側段部３２２が設けられている。両側段部３２２の仕切部３１５側には、溝部３２２ａが形成されている。溝部３２２ａは、溝部３２１ａよりも深く、底部の傾斜が溝部３２１ａの場合よりも急峻になっている。

溝部３２２ａに対応するパッキン部分３１８は、第２パッキン部分３１８ｂである。第２パッキン部分３１８ｂは、溝部３２２ａの形状に合わせ、第１パッキン部分３１８ａよりも先端が幅狭であるように形成されている。

図６は、図２のVI-VI断面であって、ｘｙ平面における断面を示す断面図である。図６に示されるように、第３パッキン部分３１８ｃは、プレート部品３２の平坦部３２３に当接するので、平坦な面に当接して気密性を確保できるような標準形状になるよう形成されている。第３パッキン部分３１８ｃは、第４パッキン部分３１８ｄに繋がる部分でもある。第４パッキン部分３１８ｄも、平坦な面に当接して気密性を確保できるように形成されている。

図７に示されるように、パッキン部分３１８は、矩形外周を第４パッキン部分３１８ｄが囲むように形成されている。第１パッキン部分３１８ａ、第２パッキン部分３１８ｂ、及び第３パッキン部分３１８ｃは、仕切部３１５に対応するように形成されている。

説明したように本実施形態では、本実施形態のヘッダタンク３は、熱交換器２に用いられるヘッダタンクであって、タンク部品３１と、プレート部品３２とを備えている。タンク部品３１は、冷媒が流出入する第１室３１３及び冷媒が流出入する第２室３１４を形成する外殻部３１７と、外殻部３１７内に配置され第１室３１３と第２室３１４とを仕切る仕切部３１５と、を有する。プレート部品３２は、タンク部品３１に形成された開口部に取り付けられるとともに、冷媒を通すチューブ４２を取り付けるチューブ取付部３２６が設けられている。タンク部品３１には、パッキン部分３１８が設けられている。パッキン部分３１８は、外殻部３１７においてプレート部品３２に対向する周縁部分３１６ｆが、仕切部３１５の上端部分３１５ｄよりも高い位置であってタンク部品の底部から離隔するに設けられていると共に、周縁部分３１６ｆ及び上端部分３１５ｄに前記プレート部品との間で気密性を確保するように、射出成形により一体的に形成されている。

外殻部３１７においてプレート部品３２に対向する周縁部分３１６ｆが、仕切部３１５の上端部分３１５ｄよりも高いであってタンク部品の底部から離隔する位置に設けられているので、プレート部品３２もこの高低差にあわせた形状とすることが可能となり、プレート部品３２の剛性を確保することができる。パッキン部分３１８は、周縁部分３１６ｆ及び上端部分３１５ｄにプレート部品３２との間で気密性を確保するように、射出成形によりタンク部品の一部として一体的に形成されているので、パッキン部分３１８がずれてしまうことがなく、組立性も向上しつつ完全シール構造を確保することができる。

また本実施形態では、パッキン部分３１８は、周縁部分３１６ｆから上端部分３１５ｄにかけて連続し、プレート部品３２のタンク部品３１側に対向する面に沿うように設けられている。

パッキン部分３１８は、プレート部品３２に沿うように、周縁部分３１６ｆから上端部分３１５ｄにかけて連続して設けられているので、より確実に気密性を確保することができる。

また本実施形態では、プレート部品３２には、チューブ取付部３２６が複数隣接して設けられ、隣接したチューブ取付部３２６の間には、タンク部品３１から離隔する方向に後退する溝部３２１ａ，３２２ａが形成されている。溝部３２１ａ，３２２ａは、プレート部品３２が周縁部分３１６ｆに対向する箇所における平坦部３２３にかけて溝の深さが変化するように設けられ、パッキン部分３１８は、幅が変化することで仕切部３１５に対応して設けられている溝部３２１ａ，３２２ａから平坦部３２３に渡ってプレート部品３２と密接するように設けられている。

チューブ取付部３２６の間に溝部３２１ａ，３２２ａが設けられているので、プレート部品３２の剛性を高めることができる。この溝部３２１ａ，３２２ａは仕切部３１５に対応する位置にも設けられているので、プレート部品３２全体に渡って剛性を確保することができる。パッキン部分３１８は、溝部３２１ａ，３２２ａの深さの変化に対応してその幅が変化し、プレート部品３２と密接するように設けられているので、プレート部品３２の剛性確保とヘッダタンクとしての気密性の確保とを両立することができる。

パッキン部分３１８の断面形状はこのように、溝部３２１ａ，３２２ａの深さの変化に対応してその幅が変化するように設けることもできるが、周縁部分３１６ｆに設けられている部分から上端部分３１５ｄに設けられている部分にかけて一様な形状となるように設けることもできる。

また本実施形態では、仕切部３１５に、パッキン部分３１８を成形する材料をオーバーフローさせるためのオーバーフロー部３５が設けられている。オーバーフロー部３５は、仕切部３１５の内部に貯留空間を形成する貯留部３１５ｂと、貯留部３１５ｂに繋がり仕切部３１５の上端部分３１５ｄに臨む開口部３１５ｃとを有する。

仕切部３１５に設けられているオーバーフロー部３５は、仕切部３１５の上端部分３１５ｄに臨む開口部３１５ｃからパッキン部分３１８を形成する材料が流れ込み、貯留空間を形成する貯留部３１５ｂに溜まるように構成されているので、冷媒が流れる部分にパッキン部分３１８を形成する材料が残ることを抑制できる。

本実施形態では、貯留部３１５ｂにパッキン部分３１８を形成する材料が流れ込むように構成したが、仕切部３１５の側面にオーバーフローさせてもよい。本実施形態では、仕切部３１５は１箇所のみに設けられているが、外殻部３１７によって形成される内部空間を仕切るための壁は必要に応じて適宜追加設置されてもよい。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

３：ヘッダタンク
３１：タンク部品
３２：プレート部品
３１５：仕切部
３１５ｄ：上端部分
３１６ｆ：周縁部分
３１７：外殻部
３１８：パッキン部分

Claims (6)

1. 熱交換器に用いられるヘッダタンクであって、
   冷媒が流出入する第１室及び冷媒が流出入する第２室を形成する外殻部（３１７）と、前記外殻部内に配置され前記第１室と前記第２室とを仕切る仕切部（３１５）と、を有するタンク部品（３１）と、
   前記タンク部品に形成された開口部に取り付けられるとともに、冷媒を通すチューブを取り付けるチューブ取付部が設けられてなるプレート部品（３２）と、を備え、
   前記外殻部において前記プレート部品に対向する周縁部分（３１６ｆ）が、前記仕切部の上端部分（３１５ｄ）よりも前記タンク部品の底部から離隔する位置に設けられていると共に、前記周縁部分及び前記上端部分に前記プレート部品との間で気密性を確保するためのパッキン部分（３１８）が射出成形により一体的に形成されている、ヘッダタンク。
2. 請求項１に記載のヘッダタンクであって、
   前記パッキン部分は、前記周縁部分から前記上端部分にかけて連続し、前記プレート部品の前記タンク部品側に対向する面に沿うように設けられている、ヘッダタンク。
3. 請求項２に記載のヘッダタンクであって、
   前記プレート部品には、前記チューブ取付部が複数隣接して設けられ、
   隣接したチューブ取付部の間には、前記タンク部品から離隔する方向に後退する溝部が形成され、
   前記溝部は、前記プレート部品が前記周縁部分に対向する箇所における平坦部にかけて溝の深さが変化するように設けられ、
   前記パッキン部分は、幅が変化することで前記仕切部に対応して設けられている前記溝部から前記平坦部に渡って前記プレート部品と密接するように設けられている、ヘッダタンク。
4. 請求項２に記載のヘッダタンクであって、
   前記パッキン部分の断面形状は、前記周縁部分に設けられている部分から前記上端部分に設けられている部分にかけて一様な形状となるように設けられている、ヘッダタンク。
5. 請求項１に記載のヘッダタンクであって、
   前記仕切部に、前記パッキン部分を成形する材料をオーバーフローさせるためのオーバーフロー部が設けられており、
   前記オーバーフロー部は、前記仕切部の内部に貯留空間を形成する貯留部（３１５ｂ）と、前記貯留部に繋がり前記仕切部の上端部分に臨む開口部（３１５ｃ）とを有する、ヘッダタンク。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のヘッダタンクを含む熱交換器。