JP3054939B2 - 積層型熱交換器 - Google Patents

積層型熱交換器

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JP3054939B2 JP9098249A JP9824997A JP3054939B2 JP 3054939 B2 JP3054939 B2 JP 3054939B2 JP 9098249 A JP9098249 A JP 9098249A JP 9824997 A JP9824997 A JP 9824997A JP 3054939 B2 JP3054939 B2 JP 3054939B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば車両用空
調装置の冷凍サイクルを構成するエバポレータ等に用い
られる積層型熱交換器であって、積層方向一方側に流出
入口が並設されたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】本願出願人は、特開平８−１２１９８８
号公報に示される様に、片側に一対のタンク５，５を有
すると共にこのタンク５，５間に溝部２９（本願におけ
る凹部）が形成されたチューブエレメント３を、フィン
２を間に介在しつつ複数段積層することで、連通路がタ
ンク５，５間を積層方向に延びたものとし、この連通路
に連通パイプ２８が装着されるタイプの積層型熱交換器
１において、連通パイプ２８と連通路を構成する溝部２
９の周縁とのろう付け不良で形成された隙間に水が溜ま
ることにより、チューブエレメント３又は連通パイプ２
８の凍結破壊又は腐食を防止する発明を行い、既に操業
を開始している。
【０００３】この発明の内容を上記公報に基づいて概説
する。チューブエレメント３は、タンク５，５とこのタ
ンク５，５を連通するＵ字状の熱交換媒体通路１０とを
有するもので、成形プレート６，７を対面接合させて構
成されている。そして、成形プレート６，７は、通路形
成用膨出部１３及びタンク形成用膨出部１１，１２の周
縁のろう付け代１６（本願における接合代）の縁部にお
いて、そのほぼ全周にわたって成形プレート６，７の強
度を高めるため反接合側に曲折したフランジ１５が形成
されているが、このうち成形プレート７ではタンク５，
５間の溝部２９の内方全部において、このフランジ１５
及びこれに続くろう付け代１６が切り欠かれている。こ
れにより、当該成形プレート６，７を接合して成るチュ
ーブエレメント３においては、成形プレート６側の溝部
２９のみが連通パイプ２８と当接したものとなってい
る。また、成形プレート２０の溝部２９周縁の内方中央
を境にして一方側を切り欠いたものとしても良く、当該
成形プレート２０，２０を接合して成るチューブエレメ
ント３においては、溝部２９が互い違いに連通パイプ２
８と当接したものとなる。
【０００４】しかるに、成形プレート７の溝部２９内方
中央が成形プレート先端方向に切り欠かれている幅分、
または成形プレート２０の溝部２９内方中央を境にして
一方が成形プレート先端方向に切り欠かれているその幅
分、連通パイプ２８とチューブエレメント３の溝部２９
との間に大きな開口が形成されるため、排水性が高まっ
て水が溜まることがないので、水が凍結と融解とを繰り
返してチューブエレメント３，連通パイプ２８を破損さ
せるという不具合を防止することができる。また、溜ま
った水によりチューブエレメント３，連通パイプ２８が
腐食するという事態も回避することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、連通パイプ
を用いた積層型熱交換器としては、積層方向の一方端側
において、図１２，図１３に示される様に、成形プレー
ト１００と平板１０１とを接合し、更にその平板１０１
に分配プレート１０２を接合することで、流入通路１０
３，流出通路１０４を形成すると共に、平板１０１に形
成された孔１０５に連通パイプ１０６の一端を挿嵌する
ことで、所定のタンクに流入通路１０３から熱交換媒体
を流入させるタイプがあり、この熱交換器においては、
連通パイプ１０６とのろう付けを確実に行うため、平板
１０１の孔１０５周縁に成形プレート１０２との反接合
側に延びるフランジ１０７を形成する。
【０００６】この場合には、積層型熱交換器の平板１０
１と接合される成形プレート１００を、上記従来例に係
る成形プレート２０と同様の構成とした場合には、溝部
１０８の一方端側においては、成形プレート１００のフ
ランジ１１０を有する接合代１０９と平板１０１のフラ
ンジ１０７の近接部位とが接合されるので、ろう付け不
良が生じた場合には、図１４に示すように、ろう材が充
満していない三角状の隙間Ａが成形プレート１００，平
板１０１と連通パイプ１０６との間に生じ、その隙間Ａ
にドレン水等の水が溜まって凍結と融解とを繰り返して
当該成形プレート１００と平板１０１とから成るチュー
ブエレメント１１１又は連通パイプ１０６を破損した
り、当該溜まった水によりチューブエレメント１１１又
は連通パイプ１０６が腐食したりすることが考えられ
る。
【０００７】そこで、この発明は、２枚の成形プレート
を接合して成るチューブエレメントとフィンとの積層方
向一方端に成形プレートと平板とで成るチューブエレメ
ントを配した積層型熱交換器において、前記成形プレー
トと平板とで成るチューブエレメントと連通パイプとの
間に水が溜まり難くした積層型熱交換器を提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】しかして、この発明に係
る積層型熱交換器は、２枚の成形プレートを接合代で対
面接合することで、間に凹部を有する一対のタンクが片
側に形成されると共に、このタンクを連通する熱交換媒
体通路とが形成されたチューブエレメントを、フィンを
介在して複数段積層し、その積層方向一方端に、前記チ
ューブエレメントを構成する成形プレートと基本形態に
おいて同じ成形プレートと、パイプ接続孔が形成された
平板とより成るチューブエレメントを配し、前記タンク
間の凹部に連通パイプを配して、この連通パイプが所定
のタンクに接続されることで、流出口と流入口とが積層
方向一方側に並設された熱交換媒体の流路を形成する積
層型熱交換器において、前記連通パイプは、平板のパイ
プ接続孔との接続側端近傍を、その径が流出入通路を形
成する平板と接合される成形プレートの凹部の径よりも
小さくすることより、平板のパイプ接続孔に連通パイプ
が挿嵌されても、当該成形プレートの凹部と非当接とな
っている（請求項１）。
【０００９】しかるに、連通パイプの一方側端部近傍
は、連通パイプの挿嵌近傍部位の径が成形プレートの凹
部よりも小さくなることにより、成形プレートの凹部と
非当接となっているため、平板のパイプ接続孔に連通パ
イプを挿嵌しても、成形プレートと連通パイプとの間に
大きな開口が形成されるので、排水性が高まって水が溜
まり難くなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面により説明する。
【００１１】図１（ａ）、（ｂ）において、積層型熱交
換器として、例えば車両用空調装置等に用いられるエバ
ポレータ１が示されており、このエバポレータ１は、フ
ィン２とチューブエレメント３とを交互に複数段に積層
してコア本体を形成し、チューブエレメント３の積層方
向の一端側に熱交換媒体の流入口４及び流出口５が設け
られている例えば４パス方式のものであり、チューブエ
レメント３は、コア本体の積層方向両端部のチューブエ
レメント３ａ，３ｂ、後述する拡大タンク部を有するチ
ューブエレメント３ｃ，ほぼ中央のチューブエレメント
３ｄを除いて図２に示される成形プレート６を２枚対面
接合して構成されている。
【００１２】成形プレート６は、ろう材が両面にクラッ
ドされたアルミニウムを主原料とするアルミ合金をプレ
ス加工して形成されるもので、一端部に碗状の２つのタ
ンク形成用膨出部７，７が形成されていると共に、これ
に続いて通路形成用膨出部８が形成されており、タンク
形成用膨出部７，７間には後述する連通パイプ２７を取
り付けるためのパイプ取付用凹部９が形成され、また２
つのタンク形成用膨出部７，７の間から成形プレート６
の他端近傍まで延びる隔壁１０が形成されている。そし
て、通路形成用膨出部８には、図示しないが所定の規則
性をもって配列されたビードが複数形成されている。
尚、パイプ取付用凹部９の隔壁１０側に、図２及び図４
に示される様に、湾状の窪み９ａを形成するようにして
も良い。
【００１３】タンク形成用膨出部７，７は、通路形成用
膨出部８より大きく膨出形成され、また隔壁１０は成形
プレート６周縁の接合代１１と同一面上になるように形
成されており、２つの成形プレート６がその周縁で接合
されると互いの隔壁１０も接合され、対向するタンク形
成用膨出部７，７によって一対のタンク１２，１２が形
成されると共に、対向する通路形成用膨出部８によって
タンク１２，１２間を結ぶＵ字状の熱交換媒体通路１３
が形成されるようになっている。
【００１４】積層方向一方側のチューブエレメント３ａ
は、図２に示される成形プレート６に凹凸のない平板１
４を接合して構成されており、他方のチューブエレメン
ト３ｂは、図３に示される様に、後述のフランジ２９が
周縁に形成されたパイプ接続孔２８，通孔３０を有する
平板１５と、図４に示される成形プレート１６とを接合
して構成されて、これによりチューブエレメント３のタ
ンク１２，１２に比し約半分の容量のタンク１２ａ，１
２ａが形成される。
【００１５】また、チューブエレメント３ｃは、一方の
タンク形成用膨出部が他方のタンク形成用膨出部に近づ
くように拡大された成形プレート１７，１７を対面接合
して構成され、従って、チューブエレメント３ｃには、
他のチューブエレメント３に形成されるタンク１２と同
じ大きさのタンク１２と、パイプ取付用凹部９を埋める
ように拡大されたタンク１２ｂとが形成されている。
【００１６】そして、エバポレータ１は、図１（ａ），
（ｂ）に示される様に、隣合うチューブエレメントがタ
ンク１２，１２ａで突き合わされ、この突き合わされた
一連のタンク１２により積層方向（通風方向に対して直
交する方向）に延びる第１又は第２の２つのタンク群１
８，１９が構成されており、拡大されたタンク１２ａを
含む第１のタンク群１８は、積層方向のほぼ中央に位置
するチューブエレメント３ｄを除いてタンク形成用膨出
部７に形成された通孔２０（図２に示す）を介して各タ
ンク１２が連通されている。
【００１７】即ち、チューブエレメント３ｄは、図２で
示される成形プレート６と、形状を同じくして一方のタ
ンク形成用膨出部７に通孔が形成されていない成形プレ
ート２１とを対面接合して構成された盲タンク１２ｃを
有するもので、このチューブエレメント３ｄによって第
１のタンク群１８は、拡大されたタンク１２ａを含む第
１タンクブロックαと、流出口５と連通する第２タンク
ブロックβとに区画されている。また、第２のタンク群
１９は、仕切られることなく通孔２０を介して全タンク
が連通されており、第３タンクブロックγを構成してい
る。
【００１８】積層方向の一端には、図１（ａ），（ｂ）
に示されるように、平板１６に分配プレート２２が接合
されている。この分配プレート２２には、第１及び第２
の２つの張出し部２３，２４がプレス加工等によって並
べて膨出形成され、第１張出し部２３の一方の端部に流
入口４が、第２張出し部２４の同じ側の端部には流出口
５がそれぞれ形成されていると共に、その積層方向内側
面（平板１６との接合側面）にのみろう材がクラッドさ
れている。平板１６も、その積層方向内側面にのみろう
材がクラッドされている。これにより、この分配プレー
ト２２をかかる分配プレート２２のろう材を利用して平
板１６に接合することで、これら分配プレート２２と平
板１６との間に流入口４に通じる流入通路２５と流出口
５に通じる流出通路２６とが形成され、流入通路２５に
は、拡大されたタンク１２ａに一端が接続される連通パ
イプ２７の他端が平板１６の周縁にフランジ２９が形成
されたパイプ接続孔２８に、連通パイプ２７のろう材と
平板１６のろう材とを利用して接続することにより、連
通パイプ２７と連通し、流出通路２６は第２タンクブロ
ックβと平板１７の通孔３０を介して連通している。そ
して、流入口４及び流出口５には、膨張弁を固定する継
手３１が接合されている。
【００１９】しかして、流入口４から流入した熱交換媒
体は、流入通路２５，連通パイプ２７を通って拡大され
たタンク１２ｂに入り、第１タンクブロックα全体に分
散され、この第１タンクブロックαに対応するチューブ
エレメントの熱交換媒体通路１３を隔壁１０に沿って流
れる（第１パス）。そして、隔壁１０の上方をＵターン
して下降し（第２パス）、反対側のタンク群（第３タン
クブロックγ）に至る。その後、第３タンクブロックγ
を構成する残りのチューブエレメントに平行移動し、そ
の残りのチューブエレメントの熱交換媒体通路１３を隔
壁１０に沿って流れる（第３パス）。そして、隔壁１０
の上方をＵターンして下降し（第４パス）、第２タンク
ブロックβを構成するタンクに流れ、しかる後に流出通
路２６を通って流出口５から流出する。このため、熱交
換媒体の熱は、第１〜第４のパスを構成する熱交換媒体
通路１３を流れる過程において、フィン２に伝達され、
フィン２，２間を通過する空気と熱交換される。
【００２０】尚、成形プレート６（成形プレート１７，
２１を含む）は、図２に示される様に、通路形成用膨出
部８の周縁の接続代１１とタンク形成用膨出部７の接合
代１１は、その縁部に当該成形プレート６の強度を高め
るために反接合側に曲折して成るフランジ３２を有して
いるが、タンク形成用膨出部７，７間のパイプ取付用凹
部９周縁については、その内方中央を境にしてその一方
側において、前記湾状部１０ａの部位を除きフランジ３
２及びこれに続く接合代１１を略円弧状に切り欠くこと
で、切り欠き部３３が形成されている。すなわち、パイ
プ取付用凹部９においては、その内方中央を境にして一
方側の径が拡大されている。
【００２１】これにより、図５及び図６に示される様
に、成形プレート６は、タンク形成用膨出部７のパイプ
取付用凹部９のフランジ及び接合代がないので、即ち切
り欠き部３３により、成形プレート６，６同士を接合し
た場合には、双方の成形プレート６において他方の成形
プレート６のフランジ３２等が見える０，６ｍｍ程の寸
法差が凹部９に互い違いに形成される。よって、パイプ
取付用凹部９に連通パイプ２７を嵌め込んだ場合には、
チューブエレメント３は、成形プレート６の一方のパイ
プ取付用凹部９側のフランジ３２にて該連通パイプ２７
に当接すると共に、他方の凹部９との寸法差にて連通パ
イプ２７に非当接となる。
【００２２】しかるに、連通パイプ２７をパイプ取付用
凹部９に配した後、エバポレータ１の組付体を炉中ろう
付けした場合には、チューブエレメント３においては、
図７に示される様に、成形プレート６，６及び連通パイ
プ２７とで形成される空間は、フランジ及び接続代の一
部がない分、大きな開口を互い違いの向きで有してお
り、排水性が高まるため、当該隙間に水が浸入しても溜
まり難くなる。
【００２３】これに対し、図４に示されるエバポレータ
の一方端に配されるチューブエレメント３ｂを構成する
成形プレート１６は、その切り欠き部３３について前記
成形プレート６とは一部異なった構成をなしている。す
なわち、パイプ取付用凹部９の内方中央を境にしてその
両側に、前記湾状部９ａの部位を除きフランジ３２及び
これに続く接合代１１を略円弧状に切り欠くことで、切
り欠き部３３，３３が形成されたものとなっている。
【００２４】これにより、図８及び図９に示される様
に、成形プレート１６は、タンク形成用膨出部７のパイ
プ取付用凹部９のフランジ及び接合代がないので、即ち
切り欠き部３３により、チューブエレメント３ｂのパイ
プ接続孔２８に連通パイプ２７を挿嵌した場合には、連
通パイプ２７は、平板１５のフランジ２９内面には当接
するが、チューブエレメント３ｂの成形プレート１６側
とは非当接となる。
【００２５】しかるに、チューブエレメント３ｂは、図
１０に示される様に、平板１５のフランジ２９，成形プ
レート１６及び連通パイプ２７とで形成される空間は、
成形プレート１６のフランジ及び接続代の一部がないの
で、大きな開口をエバポレータの積層方向内側に向いて
有しており、排水性が高まるため、当該隙間に水が浸入
しても溜まり難くなる。
【００２６】そして、連通パイプ２７が平板１５と接合
される成形プレートのパイプ取付用凹部９と非当接する
ために、上述の様に成形プレートの切り欠き部３３を内
方中央を境にして両側を切り欠くものに必ずしも限定さ
れない。すなわち、図１１に示される様に、図２に示さ
れる成形プレート６を平板１５と接合されるものとする
一方で、連通パイプ２７の一方側端部近傍の径を縮小す
ると共に、その連通パイプの縮小された径に合わせて平
板１５のパイプ接続孔２８の径の大きさも縮小するもの
であっても良い。
【００２７】これにより、平板１５と接合する成形プレ
ートが凹部９の内方中央を境にして一方側にフランジ３
２が形成されたままでも、エバポレータ１のろう付け後
において、連通パイプ２７の径縮小分、当該フランジ３
２と連通パイプ２７との間に閉鎖空間がなくるので、排
水性が高まり、空間に水が浸入しても溜まり難くなる。
そして、成形プレートの切り欠き部３３は、すべて内方
中央を境にして片側に切り欠かれた構成に統一すること
ができるので、成形プレートの製造工程が簡略化するこ
ととなる。
【００２８】
【発明の効果】以上の様に、この発明によれば、連通パ
イプの一方側端部近傍は、流出口側の平板に接合される
成形プレートの凹部と非当接となっているため、かかる
成形プレートと連通パイプとの間に大きな開口が形成さ
れて、流出入通路を形成する平板と成形プレートと連通
パイプとで形成される空間に水が溜まり難くなっている
ので、水が凍結と融解を繰り返して連通パイプ又はチュ
ーブエレメントが破損することを防止できる。また、排
水性が良いので、空間に水が溜まって連通パイプ又はチ
ューブエレメントが腐食することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、この発明に係る積層型熱交換器
の構成を示す正面図、図１（ｂ）は、この発明に係る積
層型熱交換器の構成を示す底面図である。
【図２】図２は、上記積層型熱交換器の主要なチューブ
エレメントを形成する成形プレートの構成を示す正面図
である。
【図３】図３（ａ）は、上記入口を形成する分配プレー
トに接合する平板の構成を示す正面図、図３（ｂ）は、
かかる平板の断面図である。
【図４】図４は、上記平板と接合する成形プレートの構
成を示す要部拡大図である。
【図５】図５は、成形プレートを２枚対面接合して連通
パイプを凹部に配した状態を示す要部拡大図である。
【図６】図６は、成形プレートを２枚対面接合して連通
パイプを凹部に配した状態を示す断面図である。
【図７】図７は、同上の成形プレートを接合して成るチ
ューブエレメントの凹部と連通パイプとがろう付けされ
た状態を示す要部拡大図である。
【図８】図８は、流出入通路を形成する平板と成形プレ
ートとを接合して連通パイプを平板の孔に挿嵌した状態
を示す要部拡大図である。
【図９】図９は、同上の平板と成形プレートとを接合し
て連通パイプを平板の孔に挿嵌した状態を示す断面図で
ある。
【図１０】図１０は、上記平板と成形プレートとを接合
して成るチューブエレメントの凹部と連通パイプとがろ
う付けされた状態を示す断面図である。
【図１１】図１１は、図２に示される成形プレートと図
３に示される平板を接合して成るチューブエレメントに
挿嵌近傍の径が縮小された連通パイプが挿嵌された状態
を示す断面図である。
【図１２】図１２は、従来の図２に示される成形プレー
トと図３に示される平板を接合して成るチューブエレメ
ントに均等な径を有する連通パイプが挿嵌された状態を
示す断面図である。
【図１３】図１３は、図１２の矢印方向から見た状態を
示す要部拡大図である。
【図１４】図１４は、上記従来例においてろう付け不良
により成形プレート，平板と連通パイプとの間に隙間が
形成された状態を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
１ エバポレータ（積層型熱交換器） ２ フィン ３ チューブエレメント 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 ４ 流入口 ５ 流出口 ６ 成形プレート ９ パイプ取付用凹部（凹部） １１ 接合代 １２ タンク １２ａ タンク（半容量のタンク） １２ｂ タンク（拡大タンク） １２ｃ タンク（盲タンク） １４ 平板 １５ 平板 １６ 成形プレート １７ 成形プレート ２０ 通孔 ２１ 成形プレート ２７ 連通パイプ ２８ パイプ接続孔 ３０ 通孔 ３２ フランジ ３３ 切り欠き部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−121988（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F28F 3/00 - 3/14 F28F 9/02 301 F28D 1/03

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２枚の成形プレートを接合代で対面接合
    することで、間に凹部を有する一対のタンクが片側に形
    成されると共に、このタンクを連通する熱交換媒体通路
    とが形成されたチューブエレメントを、フィンを介在し
    て複数段積層し、その積層方向一方端に、前記チューブ
    エレメントを構成する成形プレートと基本形態において
    同じ成形プレートと、パイプ接続孔が形成された平板と
    より成るチューブエレメントを配し、前記タンク間の凹
    部に連通パイプを配して、この連通パイプが所定のタン
    クに接続されることで、流出口と流入口とが積層方向一
    方側に並設された熱交換媒体の流路を形成する積層型熱
    交換器において、前記連通パイプは、平板のパイプ接続孔との接続側端近
    傍を、その径が流出入通路を形成する平板と接合される
    成形プレートの凹部の径よりも小さくすることより、平
    板のパイプ接続孔に連通パイプが挿嵌されても、当該 成
    形プレートの凹部と非当接となっていることを特徴とす
    る積層型熱交換器。
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