JP3658801B2

JP3658801B2 - 複式熱交換器

Info

Publication number: JP3658801B2
Application number: JP15762195A
Authority: JP
Inventors: 勝也田中; 邦夫入谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2020-06-08
Also published as: JPH0914886A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数個の熱交換器を、空気通風方向において前後に並べて配置した複式熱交換器に関するもので、特に複数個の熱交換器間の媒体通路の接続部を小型、簡潔にするための改良構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の複式熱交換器として特開平３−８４３９５号公報に記載されたものがあり、この公報記載のものでは、空気通風方向において前後に並べて配置された複数個の熱交換器間の媒体通路を接続するために、複数個の熱交換器の隣接するヘッダタンクの一方に、雄型接続ブロック体を接合し、他方のヘッダタンクに雌型接続ブロック体を接合している。
【０００３】
そして、この雄型接続ブロック体に設けた嵌合突起を、雌型接続ブロック体に設けた嵌合穴に嵌合することにより、複数個の熱交換器の隣接するヘッダタンク間の媒体通路（例えば、冷凍サイクルの冷媒通路）を接続するようにしている。また、上記両接続ブロック体間の機械的結合は、ボルトによるねじ止めにて行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構造では、上記両接続ブロック体間を機械的に結合するための、ボルトによるねじ止め、嵌合突起と嵌合穴との嵌合部をＯリング等のシール部材によりシールする構造等が必要となり、複数個の熱交換器間の媒体通路の接続構造が複雑となり、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、複数個の熱交換器間の媒体通路の接続構造が簡潔な複式熱交換器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
請求項１記載の発明では、並列状に配置された複数のチューブ（２１）と、
この複数のチューブ（２１）間に配置されたフィン（２２）と、
前記複数のチューブ（２１）の一端部および他端部をそれぞれ相互に連通する一対のヘッダタンク（１７、１９）（１８、２０）とからなる熱交換器（１１、１２）が、空気通風方向（Ａ）において複数個、前後に並べて配置された複式熱交換器（１０）において、
前記複数個の熱交換器（１１、１２）の隣接するヘッダタンク（１７、１８）間の媒体通路を接続する接続ブロック体（２５）を有し、
この接続ブロック体（２５）は、一方のヘッダタンク（１７）に接続される第１の管状部（２５ａ）と、他方のヘッダタンク（１８）に接続される第２の管状部（２５ｂ）と、この第１および第２の管状部（２５ａ）（２５ｂ）間の媒体通路を連通する本体部（２５ｃ）とを一体成形した構造からなり、
前記第１の管状部（２５ａ）は、前記一方のヘッダタンク（１７）の連通穴部（２６）に、また前記第２の管状部（２５ｂ）は、前記他方のヘッダタンク（１８）の連通穴部（２７）にそれぞれ直接接合されている複式熱交換器を特徴とする。
【０００７】
さらに、請求項１記載の発明では、前記接続ブロック体（２５）の前記本体部（２５ｃ）に開口部（２５ｄ）が設けられており、この開口部（２５ｄ）が蓋部材（２５ｅ）により閉塞されていることを特徴とする。
請求項２記載の発明では、請求項１に記載の複式熱交換器において、前記接続ブロック体（２５）の前記本体部（２５ｃ）において、前記開口部（２５ｄ）が前記第１および第２の管状部（２５ａ、２５ｂ）と対向する部位に設けられており、
前記接続ブロック体（２５）の前記本体部（２５ｃ）と前記第１および第２の管状部（２５ａ、２５ｂ）とが型成形による一体成形品で形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明では、請求項１または２に記載の複式熱交換器において、前記第１の管状部（２５ａ）および前記第２の管状部（２５ｂ）が、前記連通穴部（２６、２７）にそれぞれろう付けにて直接接合されていることを特徴とする。
請求項４記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の複式熱交換器において、前記複数個の熱交換器（１１、１２）の隣接するヘッダタンク（１７、１８）の一部（Ｂ）が前記空気通風方向において直接密着するように配置され、この直接密着部分（Ｂ）で前記ヘッダタンク（１７、１８）相互が接合されていることを特徴とする。
【０００９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１０】
【発明の作用効果】
請求項１〜４記載の発明によれば、上記技術的手段を有しているため、複数の熱交換器の隣接するヘッダタンク間の媒体通路を、一体成形品で形成された１つの接続ブロック体にて接続することができ、かつこの１つの接続ブロック体は両ヘッダタンクの連通穴部に直接ろう付け等で接合する構造であるから、従来構造のようなボルトを用いたねじ止め構造やシール材を用いたシール構造を必要とせず、媒体通路接続部を極めて小型簡潔にまとめることができる。
【００１１】
また、ねじ止め作業の廃止により熱交換器組付の生産性も向上できる。上記に加えて、請求項２記載の発明では、接続ブロック体の本体部において、開口部を第１および第２の管状部と対向する部位に設けて、接続ブロック体の本体部と第１および第２の管状部とを型成形による一体成形品で形成しているから、接続ブロック体を切削加工する必要がなく、接続ブロック体の材料費、加工コストを大幅に低減できる。
【００１２】
さらに、請求項４記載の発明では、複数個の熱交換器の隣接するヘッダタンクの一部を空気通風方向において直接密着するように配置して、この直接密着部分ヘッダタンク相互を接合しているから、複式熱交換器の通風前後方向の全体寸法を最小限に抑制できる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を図に示す実施例について説明する。
（第１実施例）
図１、２は第１実施例を示すもので、本発明を電気自動車用ヒートポンプ式空調装置の室内熱交換器に適用した例を示す。この室内熱交換器は、空調装置の通風ケーシング（図示せず）内に設置され、夏季冷房時には冷媒蒸発器として作用して送風空気を冷却し、冬季暖房時には冷媒凝縮器として作用して送風空気を加熱するものである。
【００１４】
本例の複式熱交換器１０は、空調空気の通風方向Ａにおいて、前後に並べて配置された２つの熱交換器１１、１２を有している。ここで、２つの熱交換器１１、１２のうち、通風方向Ａの上流側に位置する熱交換器１１は、冷媒出口パイプ１３を有する冷媒出口側の熱交換器であり、通風方向Ａの下流側に位置する熱交換器１２は、冷媒入口パイプ１４を有する冷媒入口側の熱交換器である。
【００１５】
上記両熱交換器１１、１２は同一構造であり、以下その具体的構造について述べる。
上記両熱交換器１１、１２は、空気と冷媒との熱交換を行うコア１５、１６、このコア１５、１６の水平方向の一端側に配された第１ヘッダタンク１７、１８およびコア１５、１６の水平方向の他端側に配された第２ヘッダタンク１９、２０等から構成され、これらの構成部品はすべてアルミニウムで形成され、炉中にて一体ろう付けして製造される。
【００１６】
コア１５、１６は、水平方向に延びて並列状に配置された複数のチューブ２１およびこのチューブ２１間に配置されたコルゲートフィン２２よりなり、これらはろう付け等の接合手段により接合されている。
複数のチューブ２１はアルミニウムまたはアルミニウム合金材により断面形状が偏平な形状に形成され、その内部に冷媒流路を形成している。
【００１７】
第１ヘッダタンク１７、１８は、上下方向に延びる略円筒形状を呈するものであって、前記複数のチューブ２１の一端部が連通している。また、第１ヘッダタンク１７、１８の内部空間は仕切り板２３、２４により上下方向に２つの空間に仕切られている。
そして、空気上流側の熱交換器１１の第１ヘッダタンク１７の下部空間には、このヘッダタンク１７内の冷媒を外部へ流出させる冷媒出口パイプ１３が接続されている。また、空気下流側の熱交換器１２の第１ヘッダタンク１８の下部空間には、このヘッダタンク１８内へ冷媒を流入させる冷媒入口パイプ１４が接続されている。
【００１８】
第２ヘッダタンク１９、２０も、上下方向に延びる略円筒形状を呈するものであって、前記複数のチューブ２１の他端部が連通している。また、第２ヘッダタンク１９、２０の内部空間は仕切り板により仕切られることなく、上下方向に貫通している。
また、隣接する第１ヘッダタンク１７、１８は、空気の通風方向Ａにおいて、その上下方向の端部Ｂが直接密着するように配置されており、この上下方向の端部Ｂにおいてスポット的にろう付けされている。同様に、第２ヘッダタンク１９、２０も、その上下方向の端部Ｂが直接密着するように配置され、この上下方向の端部Ｂにおいてスポット的にろう付けされている。
【００１９】
従って、合計４か所のスポット的ろう付けにより、隣接する第１ヘッダタンク１７と１８、および第２ヘッダタンク１９と２０が相互に一体に接合され、２つの熱交換器１１、１２が一体構造となるようにしてある。
次に、本発明の要部をなす接続ブロック体２５について詳述する。この接続ブロック体２５は２つの熱交換器１１、１２の隣接する第１ヘッダタンク１７、１８間の冷媒通路を接続するものであって、この接続ブロック体２５は、他の熱交換器部品と同様にアルミニウムまたはアルミニウム合金材により形成されるものである。
【００２０】
この接続ブロック体２５は、一方の第１ヘッダタンク１７に接続される第１の管状部２５ａと、他方の第１ヘッダタンク１８に接続される第２の管状部２５ｂと、この第１および第２の管状部２５ａ、２５ｂ間の冷媒通路を連通する本体部２５ｃとを有している。本体部２５ｃは本例では略直方体状の形状に形成され、その一方の側面部に開口部２５ｄが設けられており、この開口部２５ｄには蓋部材２５ｅが全周でろう付けされて、開口部２５ｄを閉塞するようになっている。
【００２１】
上記第１および第２の管状部２５ａ、２５ｂと本体部２５ｃは、アルミニュウム材を切削加工することにより、図２に示す断面形状に一体成形されている。
一方、第１ヘッダタンク１７、１８の上端部近くの部位で、チューブ２１との接合部分とは反対側の外周面に、連通穴部２６、２７が開けてあり、上記第１および第２の管状部２５ａ、２５ｂ間の距離Ｌは、通風前後方向の両ヘッダタンク１７、１８を略密着配置したときの、連通穴部２６、２７間の距離と一致するように設定されている。
【００２２】
このように距離Ｌを設定することにより、通風前後方向の両ヘッダタンク１７、１８を略密着配置して、複式熱交換器１０の通風前後方向の全体寸法を最小限に抑制できる。
また、上記第１および第２の管状部２５ａ、２５ｂの外径は、連通穴部２６、２７内に嵌入し得る大きさに設定され、上記第１および第２の管状部２５ａ、２５ｂは、連通穴部２６、２７内に嵌入された状態でヘッダタンク１７、１８にろう付けされる。
【００２３】
第１実施例では、上述した構成を有しているから、２つの熱交換器１１、１２の隣接する第１ヘッダタンク１７、１８間の冷媒通路を、一体成形品で形成された１つの接続ブロック体２５にて接続することができ、かつこの１つの接続ブロック体２５は両ヘッダタンク１７、１８の連通穴部２６、２７に直接ろう付けする構造であるから、従来構造のようなボルトを用いたねじ止め構造やシール材を用いたシール構造を必要とせず、冷媒通路接続部を極めて小型簡潔にまとめることができる。
【００２４】
また、接続ブロック体２５と両ヘッダタンク１７、１８の連通穴部２６、２７とのろう付けは、熱交換器のろう付けと同時に行うことができるので、ねじ止め作業の廃止により熱交換器組付の生産性を向上できる。
次に、本例の複式熱交換器１０における冷媒の流れについて簡単に述べると、入口パイプ１４から空気下流側の熱交換器１２の第１ヘッダタンク１８の下部空間内へ冷媒が流入し、この冷媒は熱交換器１２の下半部のチューブ２１を通って第２のヘッダタンク２０内へ流入した後、ここでＵターンして冷媒は熱交換器１２の上半部のチューブ２１を通って第１のヘッダタンク１８の上部空間に至る。
【００２５】
その後、冷媒は、接続ブロック体２５の第２の管状部２５ｂ、本体部２５ｃ、第１の管状部２５ａを経由して、空気上流側の熱交換器１１の第１ヘッダタンク１７の上部空間内へ流入し、熱交換器１１の上半部のチューブ２１を通って第２のヘッダタンク１９に至る。
次に、この第２のヘッダタンク１９で、冷媒はＵターンして熱交換器１１の下半部のチューブ２１を通って第１のヘッダタンク１７の下部空間に至り、出口パイプ１３から外部へ流出する。
【００２６】
上記経路で冷媒が流れる間に矢印Ａ方向に通風される空調空気と冷媒との間で熱交換が行われ、送風空気の冷却、除湿、または加熱がなされる。
図３〜図５は上記第１実施例のものを、自動車への搭載性、組付性等を考慮して、より一層具体化した形状例を示すもので、基本的形態は第１実施例と同じであるので、第１実施例と同一部分に同一符号を付して説明は省略する。
（第２実施例）
図６、７は第２実施例を示すもので、接続ブロック体２５の形状を変更して切削加工でなく、ダイキャスト、冷間鍛造等の型成形で製造可能な一体成形品にて接続ブロック体２５を製造できるようにしたものである。
【００２７】
すなわち、第２実施例では、接続ブロック体２５の本体部１５ｃにおいて、開口部２５ｄを第１および第２の管状部２５ａ、２５ｂと対向する部位に設け、これにより第１および第２の管状部２５ａ、２５ｂの軸方向（図６の左右方向）に、本体部１５ｃの内壁形状を成形する成形型を抜くことができるようにして、接続ブロック体２５を切削加工でなく、ダイキャスト、冷間鍛造等の型成形で製造できる。開口部２５ｄには蓋部材２５ｅが全周でろう付けされて、開口部２５ｄを閉塞する。
【００２８】
このように、接続ブロック体２５を切削加工せずに成形できるので、接続ブロック体２５の材料費を第１実施例に比して大幅に低減できるとともに、接続ブロック体２５成形の生産性を大幅に向上できる。
なお、本発明による複式熱交換器は、上述したヒートポンプ式空調装置の室内熱交換器に限定されることなく、種々な用途の熱交換器に広く適用可能であることはもちろんである。また、ヘッダタンク相互の接合部Ｂ等をろう付けでなく、溶接により接合してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す斜視図である。
【図２】図１のＣ部の詳細断面図である。
【図３】本発明の第１実施例の熱交換器をより具体化した熱交換器の平面図である。
【図４】図３の熱交換器の正面図である。
【図５】図３の熱交換器の左側面図である。
【図６】本発明の第２実施例を示す接続ブロック体の断面図である。
【図７】図６に示す接続ブロック体の斜視図である。
【符号の説明】
１０…複式熱交換器、１１、１２…熱交換器、１７、１８…第１ヘッダタンク、１９、２０…第２ヘッダタンク、２１…チューブ、２２…フィン、
２５…接続ブロック体、２５ａ…第１の管状部、２５ｂ…第２の管状部、
２５ｃ…本体部、２５ｄ…開口部、２５ｅ…蓋部材、２６、２７…連通穴部。

Claims

並列状に配置された複数のチューブと、
この複数のチューブ間に配置されたフィンと、
前記複数のチューブの一端部および他端部をそれぞれ相互に連通する一対のヘッダタンクとからなる熱交換器が、空気通風方向において複数個、前後に並べて配置された複式熱交換器において、
前記複数個の熱交換器の隣接するヘッダタンク間の媒体通路を接続する接続ブロック体を有し、
この接続ブロック体は、一方のヘッダタンクに接続される第１の管状部と、他方のヘッダタンクに接続される第２の管状部と、この第１および第２の管状部間の媒体通路を連通する本体部とを一体成形した構造からなり、
前記第１の管状部は、前記一方のヘッダタンクの連通穴部に、また前記第２の管状部は、前記他方のヘッダタンクの連通穴部にそれぞれ直接接合されており、
前記接続ブロック体の前記本体部に開口部が設けられており、この開口部が蓋部材により閉塞されていることを特徴とする複式熱交換器。
前記接続ブロック体の前記本体部において、前記開口部が前記第１および第２の管状部と対向する部位に設けられており、
前記接続ブロック体の前記本体部と前記第１および第２の管状部とが型成形による一体成形品で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の複式熱交換器。
前記第１の管状部および前記第２の管状部が、前記連通穴部にそれぞれろう付けにて直接接合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の複式熱交換器。
前記複数個の熱交換器の隣接するヘッダタンクの一部が前記空気通風方向において直接密着するように配置され、この直接密着部分で前記ヘッダタンク相互が接合されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の複式熱交換器。