JP2887449B2 - 積層型熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば車両用空調装
置の冷凍サイクル等に用いられるチューブエレメントと
フィンとを交互に複数段積層した積層型熱交換器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】本願出願人によって開発が進められてい
るこの種の積層型熱交換器は、チューブエレメントをフ
ィンを介在して多数段に積層したものであって、このチ
ューブエレメントには、片側に一対のタンクが形成され
ている。このタンクはＵ字状の熱交換媒体通路によって
連通していると共に、隣り合うチューブエレメントを連
通孔を介して適宜連通させている。更に、このタンク間
に積層方向に延びる連通パイプが配されており、これに
よって連通パイプを介して所定のタンクに熱交換媒体が
導かれるようになっている。

【０００３】また、チューブエレメントは、２枚の成形
プレートをその縁部に形成のろう付け代部と中央部に形
成の突条とで接合することにより構成されている。連通
パイプは、前記チューブエレメントとフィンとを積層し
て熱交換器のコアを形成した後に溝部に嵌め込まれ、熱
交換器のコアと共にろう付けされることで組付けられ
る。

【０００４】そして、チューブエレメント５０を構成す
る成形プレート５１，５１の溝部２９，２９内に配され
た連通パイプ２８は、成形プレート５１のろう付け代部
１６にろう付けされることとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の積層型熱交換器においては、図１６に示される様
に、チューブエレメント５０を構成する各々の成形プレ
ート５１，５１は、少なくとも連通パイプ２８が接続す
るタンク８，９の周縁のろう付け代部１６において、そ
の強度を増すため反接合側に曲折して成るフランジ１７
が形成されたものとなっている。このため、ろう付け代
部１６のフランジ１７，１７が連通パイプ２８に当接す
るので、かかる成形プレート５１，５１同士を接合して
なるチューブエレメント５０と連通パイプ２８とを接合
した際に、ろう材のまわりが悪くてろう付け不良となっ
た時、図１７に示される様に前記フランジ１７，１７と
連通パイプ２８との間に略三角状の隙間Ａが形成される
ことがある。

【０００６】従って、図１７の矢印で示される様に、水
（特に凝縮水）が前記フランジ１７の端部と連通パイプ
２８との隙間Ａに浸入した場合には、前記隙間Ａ内に水
が溜まったままの状態となりやすい。このため、かかる
水が凍結したり溶融したりすることを繰り返すことで、
チューブエレメント５０又は連通パイプ２８が毀損し、
熱交換媒体の漏洩を生ずるという不具合が考えられる。

【０００７】また、前記隙間Ａ内に溜まった水が上記の
ごとく凍結、溶融を繰り返さない場合でも、かかる水が
隙間Ａ内に溜まったままの状態となることによりチュー
ブエレメント５０や連通パイプ２８が腐食するという不
具合も考えられる。

【０００８】そこで、本願発明は、上記問題点に鑑み、
チューブエレメントと連通パイプとの間に水が溜まるの
を防止した積層型熱交換器を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】しかして、積層型熱交換
器は、２枚の成形プレートをろう付け代で接合して片側
に一対のタンクとこのタンクを連通する熱交換媒体通路
とを有するチューブエレメントを、フィンを介在して複
数段積層して、隣接する前記チューブエレメントを前記
タンクをもって適宜連通させると共に、前記一対のタン
ク間の溝部に配置されて所定のタンクと接続する連通パ
イプを介在することで熱交換媒体が流れる流路を形成し
てなるものであって、前記連通パイプが配置された一対
のタンク間の溝部を連通パイプの外径よりも大きな間隔
とすることで、連通パイプの周面をタンクの溝部側面と
非当接としている（請求項１）。

【００１０】そして、積層型熱交換器は、連通パイプが
組付けられる一方側又は双方の成形プレートに、積層方
向に延びると共に連通パイプの外径と略同径の内周面を
有する保持部を設け、かかる保持部の内周面に連通パイ
プの周面を当接して保持することが望ましい（請求項
２）。

【００１１】

【作用】従って、請求項１に記載の積層型熱交換器によ
れば、連通パイプはタンクの溝部側面と非当接としたこ
とにより一定の隙間が形成されたので、熱交換器のコア
をろう付けしても連通パイプの周面とタンクの溝部側面
とはろう付けされない。

【００１２】そして、請求項２に記載の積層型熱交換器
によれば、連通パイプの一端側又は両端側が成形プレー
トの保持部に保持されるので、連通パイプはかかる保持
部を有する成形プレート間に架設されることとなる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１４】図１（ａ）、（ｂ）に示される積層型熱交
換器１は、例えば、フィン２とチューブエレメント３
（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）とを交互に複数段積層し、
積層方向外側に熱交換媒体の入口部４及び出口部５が設
けられている例えば４パス方式のエバポレータである。

【００１５】このうち、チューブエレメント３ａは、図
２に示す２枚の成形プレート６，６を最中合わせに接合
して形成されるもので、片側に２つのタンク８，９と、
このタンク８，９を連通するＵ字状の熱交換媒体通路１
０とを有している。

【００１６】成形プレート６は、アルミニウムを主原料
とする母体の表面にろう材のプレートをプレス又は塗布
して形成されたものである。この成形プレート６は、図
２に示される様に、一端部に下記する連通孔３３を有す
る２つのタンク形成用膨出部１１，１２が形成されてい
ると共に、このタンク形成用膨出部１１と１２とを結ぶ
Ｕ字状の通路形成用膨出部１３が形成されている。そし
て、タンク形成用膨出部１１と１２との間には、後述す
る連通パイプ２８を配する溝部２９が形成されている。

【００１７】また、前記通路形成用膨出部１３には、タ
ンク形成用膨出部１１，１２の間から成形プレート６，
６の他端近傍まで延びる突条１４が形成されている。更
に、成形プレート６のタンク形成用膨出部１１，１２と
反対側端には、ろう付け前の組付時において、フィン２
の脱落を防止するための突片１５が設けられている。更
にまた、前記タンク形成用膨出部１１，１２から通路形
成膨出部１３までの外側にわたってろう付け代部１６が
形成されていると共に、そのろう付け代部１６の縁部が
成形プレート６の強度を高めるために反接合側に曲折さ
れることによりフランジ１７が形成されている。そし
て、タンク形成用膨出部１１，１２は、通路形成用膨出
部１３よりも大きく膨出形成されていると共に突条１４
は成形プレート周縁のろう付け代部１６と同一面上にな
る様に形成されている。

【００１８】これにより、２つの成形プレート６，７が
ろう付け代１６と突条１４とで接合されることにより、
対向するタンク形成用膨出部１１と１２とによって間に
溝部２９を有するタンク８，９が形成される。また、対
向する通路形成用膨出部１３，１３によって前記タンク
８と９とを連通するＵ字状の熱交換媒体通路１０が構成
される。

【００１９】チューブエレメント３ｂは、積層方向中央
より片側に寄った所定の位置に配されるもので、図３に
示す成形プレート１８と図４に示す成形プレート１９と
を接合して構成されており、タンク８と前記タンク９よ
りも拡大されたタンク９ａとを有している。

【００２０】成形プレート１８は、基本形態及び材質に
おいて前記成形プレート６と共通であるが、タンク形成
用膨出部１１と１２との間には溝部２９が形成されてお
らず、代わりにその部分には、連通パイプ２８が組付け
られる組付け孔３１と連通孔３３とが形成されたタンク
形成用膨出部１２ａが長円状に膨出している。成形プレ
ート１９も、基本形態及び材質において前記成形プレー
ト６と共通であるが、タンク形成用膨出部１１と１２と
の間には溝部２９が形成されておらず、代わりに連通孔
３３が形成されたタンク形成用膨出部１２ｂが長円状に
膨出している。これにより、成形プレート１８と１９と
を接合した場合には、前記タンク８，熱交換媒体通路１
０の他タンク形成用膨出部１２ａと１２ｂとより前記タ
ンク９ａが形成される。

【００２１】チューブエレメント３ｃは、積層方向の一
端に配されると共に出入口通路形成用膨出部７と接合す
ることにより入口通路４４と出口通路４５を形成するも
ので、図５に示す成形プレート２０と図６に示す成形プ
レート２１ａとを接合して構成されており、タンク８，
９の半分の容量であるタンク８’と９’とを有してい
る。

【００２２】成形プレート２０の基本構成及び材質は、
成形プレート６と略同じであり、ただ溝部２９ａ及びそ
の周縁において差異を有するだけある。この溝部２９ａ
及びその周縁における成形プレート６との差異について
は後述する。成形プレート２１は、タンク形成用膨出
部、通路形成用膨出部及び突条等を有しない平板状のも
のである。そして、かかる成形プレート２１ａは、出入
口部側に配される方においては、長手方向の一方端部側
に連通パイプ２８が組付けられる組付け孔３４とタンク
形成用膨出部１２の連通孔３２及び出入口通路形成用膨
出部７の出入口通路４５側と接合時に連通する連通孔３
３とを有している。これにより、成形プレート２０と２
１ａとを接合した場合には、前記熱交換媒体通路１０の
他、タンク形成用膨出部１１、１２と成形プレート２１
の平面部分より前記タンク８’、９’が形成される。

【００２３】チューブエレメント３ｄは、積層方向のう
ちチューブエレメント３ｃとは反対側に配されるもの
で、タンク８，９の半分の容量であるタンク８’と９’
とを有し、成形プレート２０が用いられている点では、
チューブエレメント３ｃとは同様であるが、成形プレー
ト２１ａの代わりに連通孔３２、３３を有しない平らな
成形プレート２１ａが用いられている。

【００２４】しかるに、上記チューブエレメント３ａ，
３ｂ，３ｃ，３ｄを積層して積層型熱交換器１を組付け
ると、積層方向に延びる第１及び第２の２つのタンク群
４０，４１が形成される。一方の拡大されたタンク９ａ
を含む一方のタンク群４０は、積層方向のほぼ中央に位
置する仕切部４２により区切られたタンク群４０ａ，４
０ｂにより構成されているが、各々のタンク群４０ａ，
ｂはタンク形成用膨出部１１，１２に形成された連通孔
３３を介して連通している。他方のタンク群４１は仕切
られることなく連通孔３３を介して連通したタンク群４
１ａ，４１ｂにより構成されている。

【００２５】そして、この積層型熱交換器１は、２６個
のチューブエレメント３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄで積層さ
れるもので、このうち拡大されたタンク９ａを有するチ
ューブエレメント３ｂは、下記する出入口部４，５が形
成された端部から数えて２１個目に介在されている。ま
た、仕切部４２は出入口部４，５が形成された端部から
数えて１３個目と１４個目のチューブエレメント３ａ，
３ａが接合する部分に配されている。ここで、仕切部４
２は、接合される成形プレートの一方に連通孔を形成し
ないことで構成しても、連通孔３３を盲板で閉塞する構
成としても良い。

【００２６】また、入口部４及び出口部５がタンタ９ａ
から遠く離れた方の端部側に配されている。かかる入口
部４及び出口部５は、出入口通路形成用プレート７をチ
ューブエレメント３ｃに外側から積層することによりチ
ューブエレメント３ｃの長手方向中程からタンク側にか
けて入口通路４４と出口通路４５とを形成し、この出入
口通路形成用プレート７に図示しない膨張弁を接続する
ための接続プレート２２を設けて構成されている。

【００２７】このうち入口通路３４とタンク９ａを有す
るタンク群４０ａとは、その間に配置されたチューブエ
レメント３ａの溝部２９に配される連通パイプ２８によ
って連通可能に接続されている。他方のタンク群４０ｂ
と出口通路４５とはチューブエレメント３ｃに形成され
た連通孔３３を介して連通している。

【００２８】しかるに、図７に示される様に、入口部４
から入口通路４４を介して流入された熱交換媒体は、連
通パイプ２８を通ってタンク９ａに流入した後、連通孔
３３にてタンク群４０ａに広がり、そして、熱交換媒体
通路１０を通ってタンク群４１ａに流れ込み、連通孔３
３を介してタンク群４１ｂに送られる。更に、熱交換媒
体通路１０を通ってタンク群４０ｂに流れ込んだ後、出
入口通路４５を通って出口部５から流出する。このた
め、熱交換媒体の熱は、熱交換媒体通路１０を流れる過
程において、フィン２に伝達され、フィン間を通過する
空気と熱交換される。

【００２９】ところで、成形プレート６，６を最中合わ
せに接合した場合には、上述したチューブエレメント３
ａが形成されると共に、このチューブエレメント３ａの
タンク８と９との間には、溝部２９が存することとな
る。この溝部２９は、図８に示される様にそのタンク
８，９間の寸法が連通パイプ２８の外径よりも大きくな
っていると共に、チューブエレメント３ａの長手方向、
即ち突条１４側に窪んだものとなっている。これによ
り、連通パイプ２８の両端をチューブエレメント３ｂの
組付け孔３１とチューブエレメント３ｃの組付け孔３２
に挿入してチューブエレメント３ａの溝部２９に配した
場合には、適宜な隙間（例えば０，３ｍｍ以上の隙間）
が形成されて連通パイプ２８の周面とタンク８，９の溝
部２９の側面とを非当接にすることができる。

【００３０】よって、タンク８，９が上方に位置する様
にして熱交換器のコアを炉中ろう付けした場合には、チ
ューブエレメント３ａと連通パイプ２８とはその隙間に
よりろう付けがされない。従って、チューブエレメント
３ａと連通パイプ２８との間にろう付け不良により略三
角状の隙間が生ずるのを防止できる。

【００３１】また、成形プレート１８と１９とを最中合
わせに接合した場合には上述したチューブエレメント３
ｂが構成されると共に、タンク８と拡大されたタンク９
ａとが形成される。このうち拡大されたタンク９ａは、
組付け孔３１の周縁部において図９及び図１０に示され
るように積層方向内側に保持部４６が延設されている。
この保持部４６は、連通パイプ２８の外周と接する内周
面を有するもので、この実施例では熱交換通路１０と反
対側が開口し、その内周面が連通パイプ２８の外径と略
同径の寸法を有した円弧状の突起形状をなしている。
尚、かかる保持部４６は、熱交換媒体通路１０側から連
通パイプ２８を嵌め込める様に断面が連通パイプ２８の
半円以下の円弧状の突起としても良い。

【００３２】更に、成形プレート２０と２１とを最中合
わせに接合した場合には、上述したチューブエレメント
３ｃが構成されるが、図１１及び図１２に示す様に、成
形プレート２０の溝部２９ａは連通パイプ２８の外径と
略同じ寸法となっている。そして、かかる溝部２９ａの
周縁部から積層方向内側に保持部４７が延設されてい
る。この保持部４７も、保持部４６と同様に連通パイプ
２８の外周と接する内周面を有するもので、この実施例
では熱交換通路１０と反対側が開口し、その内周面が連
通パイプ２８の外径と略同径の寸法を有した円弧状の突
起形状をなしている。尚、かかる保持部４７は、熱交換
媒体通路１０側から連通パイプ２８を嵌め込める様に断
面が連通パイプ２８の半円以下の円弧状の突起としても
良い。

【００３３】このため、連通パイプ２８の端部を組付け
孔３１、３２に挿入した場合には、各組付け孔３１，３
２の周縁部から延設された保持部４６、４７の内周面に
連通パイプ２８の端部近傍の周面が当接して保持され
る。よって、連通パイプ２８の周面がチューブエレメン
ト３ａにろう付けされて保持されなくても強固に連通パ
イプ２８を保持できることとなる。

【００３４】尚、上記の実施例において組付け孔３１、
３２の周縁部の双方から保持部４６，４７が延設される
としたが必ずしもこれに限定されず、連通パイプ２８を
強固に保持できるのであればいずれか一方にのみ保持部
を設けるようにしても良い。

【００３５】また、出入口部側のチューブエレメント３
ｃは、図２に示される成形プレート６と図１３に示され
る成形プレート２１’とを接合して構成されるものであ
っても良い。このうち、成形プレート２１’は、基本構
成において前記成形プレート２１と同様であるが、図１
３に示される様に連通パイプ２８が組付けられる組付け
孔３２の周縁部から保持部４７’が積層方向内側に延設
されている。この保持部４７’も、保持部４７と同様に
連通パイプ２８の外径と略同径の円弧状の内周面を有す
る円弧状の突起が積層方向に延びることで形成されてい
る。他方の成形プレート６は、図２を用いて既に説明し
たものである。

【００３６】従って、成形プレート６と成形プレート２
１’とを最中合わせに接合した場合には図１４及び図１
５に示される様に成形プレート６の連通パイプ２８の外
径よりも大きい溝部２９の間に成形プレート２１’の保
持部４７’が突設することとなる。これにより、保持部
４７’の内周面に連通パイプ２８の端部近傍の周面を当
接して保持できる。尚、かかる保持部４７’の内周面
も、熱交換媒体通路１０側から連通パイプ２８を嵌め込
める様に断面が連通パイプ２８の半円以下の円弧状とし
ても良い。

【００３７】

【発明の効果】以上の様に、請求項１に記載の積層型熱
交換器によれば、連通パイプの周面とチューブエレメン
トのタンクの溝部側面とは非当接なのでろう付けが行わ
れない。このため、連通パイプとチューブエレメントの
タンクとにろう付け不良が生じて三角状の隙間が形成さ
れ水が溜まることがなく、連通パイプが破損したり腐食
したりするのを防止できる。

【００３８】また、請求項２に記載の積層型熱交換器に
よれば、連通パイプの挿入されるチューブエレメントに
該連通パイプの周面が当接する保持部が設けられている
ので、連通パイプの周面がチューブエレメントの溝部側
面とろう付けされなくても強固に連通パイプを保持っで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は、この発明の第１の実施例に係る
積層型熱交換器の全体構成を示した正面図、図１（ｂ）
は同上の積層型熱交換器の全体構成を示した底面図であ
る。

【図２】図２は、同上の積層型熱交換器の主要部を成す
連通パイプよりも大きな溝部を有する成形プレートを示
した説明図である。

【図３】図３は、膨出したタンクを形成するチューブエ
レメントを構成する成形プレートの一方を示した説明図
である。

【図４】図４は、膨出したタンクを形成するチューブエ
レメントを構成する成形プレートの他方を示した説明図
である。

【図５】図５は、積層方向の出入口部側の端部に配され
るチューブエレメントを構成する成形プレートの一方を
示した説明図である。

【図６】図６（ａ）は、積層方向の出入口部側の端部に
配されるチューブエレメントを構成する成形プレートの
他方を示した説明図であり、図６（ｂ）は、積層方向の
うち出入口部とは反対側の端部に配されるチューブエレ
メントを構成する成形プレートのうちの他方を示した説
明図である。

【図７】図７は、同上の積層型熱交換器の熱交換媒体の
流れを示した説明図である。

【図８】図８は、同上の積層型熱交換器の主要部を構成
するチューブエレメントのタンク側部分を示した説明図
である。

【図９】図９は、膨出したタンクを有するチューブエレ
メントのタンク側部分を示した説明図である。

【図１０】図１０は、同上のチューブエレメントの断面
図である。

【図１１】図１１は、積層方向の出入口部側の端部に配
されるチューブエレメントのタンク側部分を示した説明
図である。

【図１２】図１２は、同上のチューブエレメントの断面
図である。

【図１３】図１３は、図６に示される成形プレートの変
形例を示した説明図である。

【図１４】図１４は、図１１に示されるチューブエレメ
ントの変形例を示した説明図である。

【図１５】図１５は、同上のチューブエレメントの断面
図である。

【図１６】従来の積層型熱交換器の成形プレートを２枚
接合してチューブエレメントを構成すると共に、その溝
部に連通パイプを配した状態を示した要部拡大図であ
る。

【図１７】上記チューブエレメントが連通パイプとろう
付け不良となった状態を示した説明図である。

【符号の説明】

１ 積層型熱交換器 ２ フィン ３ａ チューブエレメント ３ｂ チューブエレメント ３ｃ チューブエレメント ３ｄ チューブエレメント ６ 成形プレート ８ タンク ８’ タンク ９ タンク ９ａ 拡大されたタンク ９’ タンク １０ 熱交換媒体通路 １６ ろう付け代部 １８ 成形プレート １９ 成形プレート ２０ 成形プレート２１ａ 成形プレート ２１ｂ 成形プレート ２８ 連通パイプ ２９ 溝部 ３１ 組付け孔 ３２ 組付け孔 ３３ 連通孔 ４６ 保持部 ４７ 保持部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の成形プレートをろう付け代部で接
   合して片側に一対のタンクとこのタンクを連通する熱交
   換媒体通路とを有するチューブエレメントを、フィンを
   介在して複数段積層して、隣接する前記チューブエレメ
   ントを前記タンクをもって適宜連通させると共に、前記
   一対のタンク間の溝部に配置されて所定のタンクと接続
   する連通パイプを介在することで熱交換媒体が流れる流
   路を形成してなる積層型熱交換器において、 前記連通パイプが配置された一対のタンク間の溝部を連
   通パイプの外径よりも大きな間隔とすることで、連通パ
   イプの周面をタンクの溝部側面と非当接にしたことを特
   徴とする積層型熱交換器。
2. 【請求項２】 連通パイプが組付けられる一方又は双方
   の成形プレートに、積層方向に延びると共に連通パイプ
   の外径と略同径の内周面を有する保持部を設け、かかる
   保持部の内周面に連通パイプの周面を当接して保持する
   ことを特徴とする請求項１に記載の積層型熱交換器。