JP2020029998A

JP2020029998A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2020029998A
Application number: JP2018156150A
Authority: JP
Inventors: 好太郎萩原; Kotaro Hagiwara
Original assignee: Keihin Thermal Technology Corp
Current assignee: Mahle Behr Thermal Systems Japan Ltd
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2020-02-27
Also published as: CN209726577U

Abstract

【課題】設計の自由度を高めるとともに部品点数を低減した上で、ヘッダタンクとサイドプレートとの連結強度が向上した熱交換器を提供する。【解決手段】この発明の熱交換器を適用したコンデンサは、１対のヘッダタンク２と、両ヘッダタンク２間に配置された複数の熱交換管４と、隣り合う熱交換管４どうしの間および両端の熱交換管４の外側に配置されたフィン５と、両端のフィン５の外側に配置されたサイドプレート６とを備えている。ヘッダタンク２は、両端が開口したタンク本体７と、両端の熱交換管４よりも外側においてタンク本体７に固定されてタンク本体７の両端開口を閉鎖する閉鎖部材８とを有する。サイドプレート６は全長にわたってチャンネル状である。ヘッダタンク２のタンク本体７の周壁7aにその端面から切り欠き15を形成し、サイドプレート６の両端部を切り欠き15内に嵌め入れて周壁7aにろう付する。【選択図】図３

Description

この発明は熱交換器に関する。

たとえば、カーエアコン用コンデンサに用いられる熱交換器として、長手方向を同方向に向けた状態で互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に、長手方向をヘッダタンクの長手方向および通風方向と直角をなす方向に向けた状態で互いに間隔をおいて配置され、かつ両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管と、隣り合う熱交換管どうしの間および両端の熱交換管の外側に配置されて熱交換管にろう付されたフィンと、長手方向を熱交換管の長手方向に向けた状態で両端のフィンの外側に配置され、かつ両端がヘッダタンクに接合されたサイドプレートとを備えており、ヘッダタンクが、両端が開口した筒状のタンク本体およびタンク本体の両端部に接合されてタンク本体の両端開口を閉鎖するキャップとからなり、サイドプレートが、長手方向を熱交換管の長手方向に向けるとともに幅方向を通風方向に向け、かつ両端のフィンにろう付された帯板状部、および帯板状部の通風方向両側縁に設けられて熱交換管の並び方向外側でかつヘッダタンクのタンク本体の長手方向と平行となるように突出した突出壁部を有しており、サイドプレートの帯板状部の両端に、ヘッダタンクのタンク本体に形成された差し込み穴に挿入される挿入部が設けられている熱交換器であって、ヘッダタンクとサイドプレートとを連結する連結部材を備えており、ヘッダタンクのキャップにタンク本体の外周面に係合する複数の係合爪が間隔をおいて設けられ、連結部材が、キャップの係合爪の外側からヘッダタンクに嵌め被せられて係合爪に固定される平面から見て略Ｕ字状の固定部と、固定部に一体に設けられてサイドプレート側に突出しかつ先端部がサイドプレートの突出壁部の通風方向外面に沿う１対の垂直平板状腕部と、腕部の先端部に一体に折り返し状に設けられて腕部とともに突出壁部を挟む挟着片とからなる熱交換器が提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１記載の熱交換器は、連結部材によってヘッダタンクとサイドプレートとを連結することにより、自動車に搭載された際の振動によるサイドプレートの挿入部の破損を防止している。

しかしながら、特許文献１記載の熱交換器においては、連結部材が、キャップの係合爪の外側からヘッダタンクに嵌め被せられて係合爪に固定される平面から見て略Ｕ字状の固定部と、固定部に一体に設けられてサイドプレート側に突出しかつ先端部がサイドプレートの突出壁部の通風方向外面に沿う１対の垂直平板状腕部と、腕部の先端部に一体に折り返し状に設けられて腕部とともに突出壁部を挟む挟着片とからなるので、固定部のヘッダタンクへの固定強度が不足し、ひいてはヘッダタンクとサイドプレートとの連結強度が不足するおそれがある。

そこで、このような問題を解決した熱交換器として、本出願人は、先に、長手方向を同方向に向けた状態で互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に、長手方向をヘッダタンクの長手方向および通風方向と直角をなす方向に向けた状態で互いに間隔をおいて配置され、かつ両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管と、隣り合う熱交換管どうしの間および両端の熱交換管の外側に配置されて熱交換管にろう付されたフィンと、長手方向を熱交換管の長手方向に向けた状態で両端のフィンの外側に配置され、かつ両端がヘッダタンクに接合されたサイドプレートと、ヘッダタンクおよびサイドプレートを連結する連結部材とを備えており、ヘッダタンクが、両端が開口した筒状のタンク本体およびタンク本体の両端部に接合されてタンク本体の両端開口を閉鎖する閉鎖部材からなり、ヘッダタンクにおけるタンク本体の外形の横断面形状が非円形であり、連結部材が、タンク本体の外形の横断面形状に合致した非円形貫通穴を有するヘッダタンクへの固定部と、固定部に設けられてサイドプレートの一部分を挟着する挟着部とを有しており、サイドプレートが、長手方向を熱交換管の長手方向に向けるとともに幅方向を通風方向に向け、かつ両端のフィンにろう付された帯板状部、および帯板状部の通風方向両側縁のうちの少なくともいずれか一方の側縁に設けられて熱交換管の並び方向外側でかつヘッダタンクのタンク本体の長手方向と平行となるように突出した突出壁部を有しており、連結部材の挟着部が固定部に一体に設けられており、挟着部が、互いに間隔をおいて設けられるとともに、通風方向の両側からサイドプレートの突出壁部を挟む１対の挟着片を有している熱交換器を提案した（特許文献２参照）。

しかしながら、特許文献２記載の熱交換器によれば、ヘッダタンクのタンク本体の横断面形状が制限を受けて設計の自由度が低くなるとともに、連結部材を必要として部品点数が多くなる。

特開平７−１２０１８９号公報特開２０１５−１６６６５７号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、設計の自由度を高めるとともに部品点数を低減した上で、ヘッダタンクとサイドプレートとの連結強度が向上した熱交換器を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)長手方向を同方向に向けた状態で互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に、長手方向を両ヘッダタンクの長手方向および通風方向と直角をなす方向に向けた状態でヘッダタンクの長手方向に間隔をおいて配置され、かつ両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管と、隣り合う熱交換管どうしの間および両端の熱交換管の外側に配置されたフィンと、長手方向を熱交換管の長手方向に向けた状態で両端のフィンの外側に配置され、かつ両端がヘッダタンクに接合されたサイドプレートとを備えており、ヘッダタンクが、両端が開口した筒状タンク本体と、タンク本体に固定されてタンク本体の両端開口を閉鎖する閉鎖部材とを有する熱交換器において、
ヘッダタンクの閉鎖部材が、両端に位置する熱交換管よりも外側においてタンク本体に固定されており、サイドプレートが全長にわたってチャンネル状であり、ヘッダタンクのタンク本体の周壁にその端面から切り欠きが形成されるとともに、当該切り欠きが閉鎖部材よりもヘッダタンクの長手方向外側に位置し、サイドプレートの両端部が、当該切り欠き内に嵌め入れられてタンク本体の周壁に接合されている熱交換器。

2)サイドプレートが、開口部を熱交換管とは反対側に向けて配置されている上記1)記載の熱交換器。

3)前記切り欠きにおけるヘッダタンクの長手方向の深さが、サイドプレートにおけるヘッダタンクの長手方向の高さ以上の寸法になっている上記1)または2)記載の熱交換器。

上記1)〜3)の熱交換器によれば、サイドプレートが全長にわたってチャンネル状であり、ヘッダタンクのタンク本体の周壁にその端面から切り欠きが形成され、サイドプレートの両端部が、当該切り欠き内に嵌め入れられてタンク本体の周壁に接合されているので、サイドプレートの断面係数が増大し、この熱交換器を、たとえばカーエアコンを構成する冷凍サイクルのコンデンサとして用いる場合、自動車に搭載された際の振動によるサイドプレートの破損を防止することができる。また、サイドプレートを利用してコンデンサを自動車のエンジンルーム内に取り付けたり、あるいはサイドプレートに他部品を取り付けたりすることが可能になる。

さらに、特許文献２記載の熱交換器のようにヘッダタンクのタンク本体の横断面形状が制限を受けることはないので、設計の自由度が高くなり、しかも特許文献１および２の熱交換器のように連結部材を必要としないので、部品点数を低減することができる。

上記3)の熱交換器によれば、ヘッダタンクのタンク本体の周壁と、サイドプレートとの接合強度が増大する。

この発明の熱交換器を適用したコンデンサの全体構成を示す斜視図である。図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。図１の要部を拡大した斜視図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明による熱交換器を、カーエアコン用のコンデンサに適用したものである。

なお、以下の説明において、図１に矢印Ｘで示す方向が風の流れる方向であり、風上側から風下側を見た際の上下、左右、すなわち図１の上下、左右を上下、左右というものとする。また、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

図１において、コンデンサ(1)は、長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置された左右１対のアルミニウム製ヘッダタンク(2)(3)と、両ヘッダタンク(2)(3)間において、幅方向を通風方向に向けるとともに長手方向を左右方向（両ヘッダタンク(2)(3)の長手方向および通風方向と直角をなす方向）に向けた状態で上下方向に間隔をおいて配置され、かつ両端部が両ヘッダタンク(2)(3)に接続された複数の扁平状アルミニウム製熱交換管(4)と、隣り合う熱交換管(4)どうしの間、ならびに上端の熱交換管(4)の上側および下端の熱交換管(4)の下側に配置されて熱交換管(4)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(5)と、上端のコルゲートフィン(5)の上側および下端のコルゲートフィン(5)の下側に配置されてコルゲートフィン(5)にろう付されたアルミニウム製サイドプレート(6)とよりなる。

サイドプレート(6)は全長にわたってチャンネル状であって横断面コ字状であり、開口部(6a)を熱交換管(4)とは反対側、すなわち上側サイドプレート(6)では上側、下側サイドプレート(6)では下側に向けて配置されている。

コンデンサ(1)の各ヘッダタンク(2)(3)は、両端が開口した筒状のアルミニウム製タンク本体(7)と、タンク本体(7)の両端にろう付されてその両端開口を閉鎖するアルミニウム製板状閉鎖部材(8)とからなる。左側ヘッダタンク(2)は、高さ方向の中央部よりも上方において仕切部材(9)により上下２つのヘッダ部(2a)(2b)に仕切られ、右側ヘッダタンク(3)は、高さ方向の中央部よりも下方において仕切部材(11)により上下２つのヘッダ部(3a)(3b)に仕切られている。左側ヘッダタンク(2)のタンク本体(7)における仕切部材(9)よりも上方の部分に、上ヘッダ部(2a)内に通じるアルミニウム製入口部材(12)がろう付され、右側ヘッダタンク(3)のタンク本体(7)における仕切部材(11)よりも下方の部分に、下ヘッダ部(3b)内に通じるアルミニウム製出口部材(13)がろう付されている。

図２および図３に示すように、左側ヘッダタンク(2)のタンク本体(7)の周壁(7a)における上端の熱交換管(4)よりもタンク本体(7)の長手方向外側部分において、左右方向の外側部分（左側部分）に、周壁(7a)の周方向の略半分にわたるスリット(14)が形成されている。閉鎖部材(8)は、タンク本体(7)の外側からスリット(14)に嵌め入れられ、タンク本体(7)の周壁(7a)にろう付されている。詳細な図示は省略したが、左側ヘッダタンク(2)の下閉鎖部材(8)、および右側ヘッダタンク(3)の上下両閉鎖部材(8)も上述したようにしてタンク本体(7)の周壁(7a)にろう付されている。

左側ヘッダタンク(2)のタンク本体(7)の周壁(7a)における右側部分に、サイドプレート(6)の端部が嵌め入れられる切り欠き(15)が、タンク本体(7)の周壁(7a)の長手方向の上端面から熱交換管(4)側に向けて形成されている。切り欠き(15)は、閉鎖部材(8)よりもヘッダタンク(2)の長手方向外側、すなわち上側に位置している。そして、サイドプレート(6)の端部が切り欠き(15)内に嵌め入れられた状態で、タンク本体(7)の周壁(7a)にろう付されている。切り欠き(15)における左側ヘッダタンク(2)の長手方向(上下方向)の深さ(X)が、サイドプレート(6)における左側ヘッダタンク(2)の長手方向(上下方向)の高さ(Y)以上の寸法になっており、サイドプレート(6)の両側壁(6b)の上端が、左側ヘッダタンク(2)の上端面よりも上方に突出しないようになっている。図示の実施形態では、切り欠き(15)の上下方向の深さ(X)が、サイドプレート(6)の上下方向の高さ(Y)と等しくなっており、サイドプレート(6)の両側壁(6b)の上端面と、左側ヘッダタンク(2)の上端面とが面一であるが、これに限定されるものではない。

図示は省略したが、下サイドプレート(6)の左端部、および上下両サイドプレート(6)の右端部も上述したようにしてタンク本体(7)の周壁(7a)にろう付されている。

コンデンサ(1)は、すべての部品を組み立てて仮止めした後、必要箇所にフラックス懸濁液を塗布し、その後全部品を炉中において一括ろう付することにより製造される。

上述したコンデンサは、圧縮機、気液分離器、減圧器およびエバポレータなどとともに、フロン系冷媒を用いる冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして車両に搭載される。

上述した実施形態においては、この発明による熱交換器はカーエアコンを構成する冷凍サイクルのコンデンサに適用されているが、これに限定されるものではなく、カーエアコンを構成する冷凍サイクルのエバポレータ、カーエアコンを構成するヒートポンプ式冷凍サイクルの室外熱交換器や室内熱交換器、およびカーエアコンを構成するヒータコアなどにも適用可能である。

この発明による熱交換器は、カーエアコンを構成する冷凍サイクルのコンデンサとして好適に用いられる。

(1)：コンデンサ（熱交換器）
(2)(3)：ヘッダタンク
(4)：熱交換管
(5)：コルゲートフィン
(6)：サイドプレート
(6a)：開口部
(7)：タンク本体
(7a)：周壁
(8)：閉鎖部材
(15)：切り欠き

Claims

長手方向を同方向に向けた状態で互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に、長手方向を両ヘッダタンクの長手方向および通風方向と直角をなす方向に向けた状態でヘッダタンクの長手方向に間隔をおいて配置され、かつ両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管と、隣り合う熱交換管どうしの間および両端の熱交換管の外側に配置されたフィンと、長手方向を熱交換管の長手方向に向けた状態で両端のフィンの外側に配置され、かつ両端がヘッダタンクに接合されたサイドプレートとを備えており、ヘッダタンクが、両端が開口した筒状タンク本体と、タンク本体に固定されてタンク本体の両端開口を閉鎖する閉鎖部材とを有する熱交換器において、
ヘッダタンクの閉鎖部材が、両端に位置する熱交換管よりも外側においてタンク本体に固定されており、サイドプレートが全長にわたってチャンネル状であり、ヘッダタンクのタンク本体の周壁にその端面から切り欠きが形成されるとともに、当該切り欠きが閉鎖部材よりもヘッダタンクの長手方向外側に位置し、サイドプレートの両端部が、当該切り欠き内に嵌め入れられてタンク本体の周壁に接合されている熱交換器。
サイドプレートが、開口部を熱交換管とは反対側に向けて配置されている請求項１記載の熱交換器。
前記切り欠きにおけるヘッダタンクの長手方向の深さが、サイドプレートにおけるヘッダタンクの長手方向の高さ以上の寸法になっている請求項１または２記載の熱交換器。