JP3809516B2

JP3809516B2 - 並設一体型熱交換器

Info

Publication number: JP3809516B2
Application number: JP29937997A
Authority: JP
Inventors: 邦彦西下
Original assignee: T.RAD CO., L T D.; Valeo Thermal Systems Japan Corp
Current assignee: T.RAD CO., L T D.; Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 1997-10-16
Filing date: 1997-10-16
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2017-10-16
Also published as: JPH11118388A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の熱交換器を通風方向に相前後して配置し、隣り合う熱交換器でそれぞれの熱交換部が対峙するように一体にろう付けされている並設一体型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
用途の異なる２つの熱交換器を通風方向に相前後して一体にろう付けしたものとしては、実公平６−４５１５５号公報に示される熱交換器が知られている。これは、コンデンサとラジエタとのそれぞれを、一対のヘッダと、これらヘッダ間を連通する複数のチューブと、チューブ間に介在されたフィンとによって構成し、図７に示されるように、コンデンサＡとラジエタＢとは、チューブＣ，Ｄやヘッダ（図示せず）を熱交換器間で離間させて配置し、フィンＥを両熱交換器で一体に形成する構成となっている。また、熱交換部の上下端に両熱交換器を一体化する補強材Ｆを沿設し（図面においては、上端の補強材のみを示す）、この補強材Ｆを、コンデンサＡからラジエタＢにかけて一体に形成するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コンデンサとラジエタとは、熱交換効率を考慮して、コンデンサＡを上流側にラジエタＢを下流側に配置するが、上述の従来構成によれば、両熱交換器を結合するための補強材Ｃが熱交換部の上下端を隙間なく覆うように設けられることから、コンデンサＡを通過した空気が外部へ抜けることもなく、或いは、コンデンサＡを通過した空気が外部の空気と混合することもなく、そのままラジエタＢへ導かれる。このため、ラジエタＢの熱交換能力を向上させにくい構造となっていることに加え、特に、低風速時においては、コンデンサＡとラジエタＢとの間で空気がよどみ、この部分に熱がこもるなどしてコンデンサＡの性能低下を招く。
【０００４】
そこで、この発明においては、複数の熱交換器を熱交換部を対峙させつつ一体に結合する構成において、少しでも下流側の熱交換器の性能向上を図ることができ、また、低風速時においても、上流側の熱交換器の性能低下を抑えることができる並設一体型熱交換器を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、この発明にかかる並設一体型熱交換器は、フィンと、このフィンを介して積層される複数のチューブとによって熱交換部を構成し、前記複数のチューブの積層方向に延設されて各々のチューブと連通するヘッダを備えてなる第１及び第２の熱交換器を有し、前記第１及び第２の熱交換器ごとにサイドプレートを設けると共に、該第１及び第２の熱交換器を対峙させ、第１の熱交換器のサイドプレートと第２の熱交換器のサイドプレートとをろう接することにより両熱交換器を結合する並設一体型熱交換器において、前記第１の熱交換器のサイドプレートのろう接部分と前記第２の熱交換器のサイドプレートのろう接部分とをそれぞれ間隔をおいて設け、これら両サイドプレートのろう接部分を突き合せることにより隣り合うろう接部分間に通風穴を形成したことを特徴としている（請求項１）。
【０００６】
ここで、第１及び第２の熱交換器は、同様の用途を有するものであっても、異なる用途を有するものであってもよく、第１及び第２の２つの熱交換器を一体に結合したものであっても、これら２つの熱交換器を含む３つ以上の熱交換器を並設して一体に結合したものであってもよい。
【０００８】
したがって、第１の熱交換器と第２の熱交換器との間は、通風穴を介して外部と連通しているので、上流側から流れる空気は、上流側の熱交換器を通過した後に下流側の熱交換器を通らずに一部が通風穴を介して外部へ流出することも、また、上流側の熱交換器をバイパスして通風穴を介して第１の熱交換器と第２の熱交換器との間に入り、上流側の熱交換器を通過した空気と共に下流側の熱交換器へ導かれることもあり得る。
【０００９】
特に、両熱交換器を放熱用として用いる場合には、低風速時において上流側の熱交換器の直後で比較的温度の高い空気が淀んでしまうこともあるが、通風穴が接続部材に形成されていることから、この淀んだ空気を通風穴を介して外部へ放出することができ、あるいは、通風穴を介して外部から流入する空気により淀みを解消することができ、上流側の熱交換器の放熱作用の低下も防ぐことができる。また、通風穴を介して流入した空気を直接下流側の熱交換器へ導き、下流側の熱交換器に比較的低温の空気を通過させて放熱作用の促進を図ることも期待できる。
【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。図１乃至図３において、並設一体型熱交換器１は、その全体がアルミニウム合金で構成され、一対のヘッダ２ａ，２ｂと、この一対のヘッダ２ａ，２ｂを連通する複数の偏平状のチューブ３と、各チューブ間に挿入接合されたコルゲート状のフィン４とを有して構成されたコンデンサ５、及び、一対のヘッダ６ａ，６ｂと、この一対のヘッダを連通する複数の偏平状のチューブ７と、各チューブ間に挿入接合されたコルゲート状のフィン８とを有して構成されたラジエタ９が一体に組付けられて構成されている。それぞれの熱交換器は、複数のチューブ３，７とフィン４，８とによってチューブ内を流通する流体とフィン間を通過する空気とを熱交換する熱交換部を構成しており、この熱交換部が互いに対峙されて一体に組付けられている。
【００１１】
コンデンサ５のチューブ３は、内部が多数のリブにより仕切られて強度が高められた公知形状のものが用いられている。また、コンデンサ５のヘッダ２ａ，２ｂは、円筒状の筒状部材１０の両端開口部を蓋体１１で閉塞して構成され、筒状部材１０の周壁にはチューブ３を挿入する複数のチューブ挿入孔１２が形成され、内部が仕切壁１５ａ，１５ｂ，１５ｃによって仕切られて複数の流路室に画成されている。最上流側の流路室を構成するヘッダの部位には、冷媒が流入する入口部１３が設けられ、最下流側の流路室を構成するヘッダの部位には、冷媒が流出する出口部１４が設けられている。
【００１２】
図１に示す構成例にあっては、一方のヘッダ２ａが２つの仕切壁１５ａ，１５ｂによって３つの流路室に画成され、他方のヘッダ２ｂが１つの仕切壁１５ｃによって２つの流路室に画成されており、一方のヘッダ２ａに入口部１３と出口部１４とを設け、入口部１３から入った冷媒をヘッダ間を２回往復させて出口部１４から流出する構成となっている。
【００１３】
これに対して、ラジエタ９のチューブ７は、内部がリブによって仕切られていない公知形状のものが用いられている。また、ラジエタ９のヘッダ６ａ，６ｂは、チューブ７を挿入するチューブ挿入孔が形成された断面コ字状の第１のヘッダ部材１６と、この第１のヘッダ部材１６の側壁部間に架設され、第１のヘッダ部材１６と共にヘッダ６の周壁を構成する第２のヘッダ部材１７とによって断面矩形状の筒状体を構成し、この筒状体の両端開口部を閉塞板１８で閉塞して構成されている。
【００１４】
閉塞板１８は、ヘッダの断面形状に合わせて矩形状に形成された平板からなり、対向する２辺に突起が形成され、この突起を第１のヘッダ部材１６と第２のヘッダ部材１７とに形成された嵌合孔１９に嵌合して筒状体の開口部に組付けられている。
【００１５】
第２のヘッダ部材１７には、両側縁を膨出するようにＵ字状に曲げて係止溝１８が形成されており、この係止溝１８に第１のヘッダ部材１６の側壁端部を嵌入することで互いのヘッダ部材１６が組付けられている。この第１のヘッダ部材１６と第２のヘッダ部材１７との接合部分は、チューブ７と接合する部位から最も遠ざかる位置にあり、コンデンサ５のヘッダ２と対峙する部位よりも外側に位置している。
【００１６】
ラジエタ９の一方のヘッダ６ｂには、流体が流入する入口部２６が設けられ、他方のヘッダ６ａには、流体が流出する出口部２７が設けられており、この例にあっては、両ヘッダ６ａ、６ｂの内部が仕切られておらず、入口部２６から入った流体を一方のヘッダ６ｂから他方のヘッダ６ａへ全チューブ７を介して移動させ、しかる後に出口部２７から流出する構成となっている。
【００１７】
そして、コンデンサ５とラジエタ９とは、積層されたチューブ３，７のさらに外側（図１においては、熱交換部の上下端）においてフィン４，８を介してサイドプレート２０，２１がそれぞれ取り付けられ、各サイドプレート２０，２１に形成されたフランジ部２０ａ，２１ａを互いに突き合わせ、その部分をろう付けすることによって両熱交換器を一体に結合している。
【００１８】
フランジ部２０ａ，２１ａは、サイドプレート２０，２１の側縁に所定の間隔をもって複数設けられ、サイドプレートの巾を拡大して形成された折り代を直角に折り曲げて形成されている。尚、図中においては、フランジ部２０ａ，２１ａをサイドプレート２０，２１が互いに突き合わされる側縁にのみ形成されたものとなっているが、組付け時の簡便さ等を考慮してサイドプレートの両側縁に形成するようにしてもよい。
【００１９】
したがって、フランジ部２０ａ，２１ａは、少なくともその板厚の分だけ側縁から突出したものとなっており、両サイドプレート２０，２１のフランジ部２０ａ，２１ａが突き合わされてろう接させることにより、隣り合うろう接部分の間に間隙が形成され、この間隙部分をもってサイドプレート間に通風穴２２が構成されている。
【００２０】
この通風穴２２は、フランジ部２０ａ，２１ａの厚みや折り曲げ方如何によって大きさを変更でき得るものであり、コンデンサ５の熱交換部とラジエタ９の熱交換部との離間部分に臨むように形成され、この離間部分と外部との間で空気の出入りを許している。
【００２１】
上記構成において、コンデンサ５は、一対のヘッダ２ａ，２ｂにチューブ３を挿入すると共にチューブ間にフィン４を組付け、積層されたチューブ３のさらに外側にフィンを介してサイドプレート２０を組付ける。また、ラジエタ９は、第１のヘッダ部材１６と第２のヘッダ部材１７とを係止溝１８に第１のヘッダ部材１６の縁辺部を嵌め込んで組付け、それと同時に閉塞板１８をヘッダ部材１６、１７の嵌合孔１９に係合して組付け、第１のヘッダ部材１６にチューブ７を挿入すると共に、チューブ７間にフィン８を挿入し、積層されたチューブ７のさらに外側にフィン８を介してサイドプレート２１を組付ける。
【００２２】
しかる後に両熱交換器をサイドプレート２０，２１のフランジ部２０ａ，２１ａで互いに当接して平行に配置し、この状態を保つように治具にて固定する。これにより、両熱交換器は、フィンとチューブとを積層して構成される熱交換部が互いに対峙してずれることなく配置され、コンデンサのヘッダ２ａ，２ｂとラジエタのヘッダ６ａ，６ｂとは、チューブ３，７との接合部位が横並びとなるよう離間した状態で近隣して配置される。そして、接合部分にフラックスを塗布した後に全体を炉中にてろう付けすれば、コンデンサ５とラジエタ９とは、サイドプレート２０，２１を介して一体に結合され、互いに接合されたサイドプレート２０，２１の間には、通風穴２２が同時に形成される。
【００２３】
上述の一体型熱交換器は、コンデンサ５を上流側にして配されるものであり、コンデンサ５へは図示しないコンプレッサから高温高圧の冷媒が流入され、この冷媒は、チューブ３を通過する過程でフィン４間を通過する空気と熱交換する。また、ラジエタ９には、エンジンの冷却水が流入され、同じく、チューブ７を通過する過程においてフィン８間を通過する空気と熱交換する。
【００２４】
コンデンサ５へ流入する冷媒温度はラジエタ９へ流入する流体温度よりも低いことから、コンデンサ５を通過して暖められた空気がその後にラジエタ９を通過する場合でも、ラジエタ内の流体を冷却する機能が損なわれることはないが、ラジエタに供給される空気はラジエタの熱交換性能を高めるためにできるだけ低い温度であることが望ましい。この点、上記構成においては、通風穴２２が両熱交換器の離間部分と連通するようにサイドプレートに設けられているので、通風穴２２を介して外部からの空気を導入できる状態にあり、ラジエタに少しでも低温の空気を導くことができる。
【００２５】
特に、低風速時にあっては、コンデンサ５を通過した空気がラジエタ９との間で淀むことが心配されるが、コンデンサ５とラジエタ９との離間部分の空気が通風穴２２を介して外部へ流出したり、逆に通風穴２２を介して外部から離間部分へ空気が流入することで空気の淀みを解消することができ、コンデンサの性能低下も防ぐことができる。
【００２６】
ところで、ラジエタ９の温度はコンデンサ５の温度よりも高くなることから、サイドプレート２０，２１をもって両熱交換器を一体に結合する上記構成の場合には、コンデンサ側のサイドプレート２０を両ヘッダ２ａ，２ｂに接合しておくと、コンデンサとラジエタとの熱膨張の違いから、長期間の使用によりサイドプレート２０とヘッダ２ａ，２ｂとの接合部分が疲労破壊し、このヘッダに穴があいて冷媒漏れの発生が懸念される。
【００２７】
このため、図１（ｂ）に示されるように、コンデンサ側においては、サイドプレート２０とヘッダ２ａ，２ｂとを接合せずに離すようにしておくとよい。図においては、サイドプレート２０の両端部を両ヘッダ２ａ，２ｂから離すようにしているが、強度の確保からいずれか一方の端部のみをヘッダから離し、他方の端部にあっては、ヘッダとろう接するようにしてもよい。また、このようなコンデンサ側の構成に加え、ラジエタ側のサイドプレート２１にあっても、ヘッダ６ａ，６ｂの少なくとも一方と離すようにしてもよい。
【００２８】
図４乃至図６において、他の構成例が示され、この構成例では、フィン２４とサイドプレート２５とがコンデンサ側とラジエタ側とで一体の部材をもって構成されている。
【００２９】
即ち、コンデンサ５とラジエタ９とは、それぞれ一対のヘッダ（２ａと２ｂ，６ａと６ｂ）と、この一対のヘッダ間に連設された別々の複数のチューブ３，７とを有し、コンデンサ５のチューブ３とラジエタ９のチューブ７とが所定の距離をもって離間するように配置され、コンデンサ５のチューブ間からラジエタ９のチューブ間にかけて一体のフィン２４が組付けられている。また、各々の熱交換部の最外側にフィンを介して一体のサイドプレート２５が組付けられ、これら全体が一体にろう付けされている。
【００３０】
フィン２４とサイドプレート２５とは、それぞれの巾は略等しく形成され、コンデンサ５のチューブ巾と、ラジエタ９のチューブ巾と、これらチューブ間の離間距離との和よりも大きな巾に形成されている。そして、サイドプレート２５には、少なくとも１つの通風穴２８がプレス等によって穿設されている。この通風穴２８は、サイドプレート２５の長手方向に延設された長孔として形成されており、コンデンサ５とラジエタ９との間に臨むようになっている。
【００３１】
ここで、フィン２４には、両熱交換器間で熱伝導を抑えるためにコンデンサ５とラジエタ９との間でスリット２９が形成されており、したがって、フィン２４を両熱交換器で一体に形成した場合でも、コンデンサ５とラジエタ９との間に臨む通風穴２８は、最外側のフィンによって形成される通風路だけでなく、他のフィンによって形成される通風路ともスリット２９を介して連通し、図６の一点鎖線で示されるように、最外側の通風路と外部との間で空気の出入りが予定されるだけでなく、他の通風路とこれに隣接する通風路乃至は外部との間でも空気の流れが予定される。
【００３２】
また、前記実施例と同様に、コンデンサ５とラジエタ９との熱膨張の違いから、サイドプレート２５とコンデンサ５のヘッダ２ａ，２ｂとを、少なくとも一方において離すようにしてもよい。図４においては、サイドプレート２５の両端部をコンデンサ５のヘッダ２ａ，２ｂから離すようにしているが、強度の確保からいずれか一方の端部のみをヘッダから離し、他方の端部にあっては、ヘッダとろう接するようにしてもよい。また、このようなコンデンサ側の構成に加え、ラジエタ側のヘッダ６ａ，６ｂにあっても、少なくとも一方をサイドプレート２５から離すようにしてもよい。
【００３３】
その他の構成においては、前記構成例と同様であるので、同一箇所に同一番号を付して説明を省略する。
【００３４】
このような構成においても、ラジエタ５やコンデンサ９の性能低下を防止することができるという前記構成例と同様の作用効果を得ることができることに加え、サイドプレート２５やフィン２４を各熱交換器で別々に用意する必要がないことから、部品点数の削減、組付け工数の削減を図ることができる。
【００３５】
尚、上記構成において、サイドプレート２１の端部とラジエタ９のヘッダとの接合が予定される場合には、閉塞板１８を予めサイドプレート２１又は２５と一体に形成するものであってもよい。このような構成の場合には、第１のヘッダ部材１６に切り欠き乃至はスリットを設け、閉塞板１８をチューブと同方向からヘッダ６に装着できるようにしても、あるいは、第２のヘッダ部材１７を第１のヘッダ部材１６よりも長く延設し、第２のヘッダ部材１７の突き出た部分に閉塞板１８を係合させ、これと同時にヘッダの開口端を覆うようにしてもよい。さらに、一体に形成されたサイドプレートと閉塞板との連接部分を外側に膨出させてアーチ状に形成し、このアーチ状の部分に第１のヘッダ部材１６を挿着してサイドプレート２１と閉塞板１８とを取り付けるようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、少なくとも第１の熱交換器と第２の熱交換器とが熱交換部を対峙するように併設され、熱交換部に組付けられる接続部材を介して両熱交換器を一体に結合し、前記接続部材に隣り合う熱交換器間に臨む通風穴を設けるようにしたので、上流側の熱交換器を通らずに通風穴を介して下流側の熱交換器に直接導かれる空気もあり、それぞれの熱交換器が放熱用として用いられる場合には、下流側の熱交換器に上流側の熱交換器を通過した空気よりも温度の低い空気を導くことができ、もって下流側の熱交換器の放熱作用を確保して性能低下を防止することができる。
【００３７】
また、低風速時においては、上流側と下流側とのそれぞれの熱交換器の間に比較的高い温度の空気が淀んでしまうことも懸念されるが、通風穴を介して淀んだ空気を外部へ放出することができ、あるいは、通風穴から流入した空気をもって上流側の熱交換器直後の空気の淀みを低減することができ、もって上流側の熱交換器の放熱作用を確保してこの熱交換器の性能低下を防止することができる。さらに、通風穴はろう接部分（フランジ部）の厚みや折り曲げ方向如何によって大きさを変更できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明にかかる並設一体型熱交換器の全体構成を示し、図１（ａ）は、中程の一部を省略した正面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の平面図である。
【図２】図２は、図１にかかる並設一体型熱交換器のヘッダとその近傍を示す斜視図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図４】図４は、本発明に係る並設一体型熱交換器の他の構成例を示す平面図である。
【図５】図５は、図４にかかる並設一体型熱交換器のヘッダとその近傍を示す斜視図である。
【図６】図６は、図５のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【図７】図７は、従来の一体型熱交換器を示す断面図である。
【符号の説明】
１熱交換器
２ａ，２ｂ，６ａ，６ｂヘッダ
３，７チューブ
４，８フィン
５コンデンサ
９ラジエタ
２０，２１，２５サイドプレート
２２，２８通風穴

Claims

フィンと、このフィンを介して積層される複数のチューブとによって熱交換部を構成し、前記複数のチューブの積層方向に延長されて各々のチューブと連通するヘッダとを備えてなる第１及び第２の熱交換器を有し、前記第１及び第２の熱交換器ごとにサイドプレートを設けると共に、該第１及び第２の熱交換器を対峙させ、第１の熱交換器のサイドプレートと第２の熱交換器のサイドプレートとをろう接することにより両熱交換器を結合する並設一体型熱交換器において、
前記第１の熱交換器のサイドプレートのろう接部分と前記第２の熱交換器のサイドプレートのろう接部分とをそれぞれ間隔をおいて設け、これら両サイドプレートのろう接部分を突き合せることにより隣り合うろう接部分間に通風穴を形成したことを特徴とする並設一体型熱交換器。