JP3823584B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱交換器に関し、外力による流体の漏れを防止したものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱交換器の一例として車両空調用のコンデンサがある。コンデンサは、例えば図７に示すように左右のヘッダパイプ１に連結される複数のチューブ２と、各チューブ２間に配置されるフィン３とを備え、車両のエンジンルーム前部に横置きに配置されるのが一般的である。コンデンサには、不図示のコンプレッサから吐出された冷媒が流入され、チューブ２を流通する冷媒がフィン３を通過する空気と熱交換を行って冷却される。
【０００３】
図８は上記コンデンサに用いられるチューブ２の一従来例を示す断面図（図７のＡ方向断面図）である。このチューブ２はアルミの押出し成形により製造されるもので、車両前後方向に区画された複数の冷媒流路２ａを有し、各流路２ａを冷媒が流通する。このようにチューブ２内を複数の流路２ａに分割するのは、冷媒とチューブ壁面との接触面積、すなわち放熱面積を増加させて熱交換効率を高めるためである。
【０００４】
上記押出しタイプのチューブ２に対して、図９に示すチューブ２’はインナーフィンタイプと呼ばれるのもので、これは金属板を折り曲げて構成されるチューブ本体２１にフィン（インナーフィン）２２を挿入して構成される。インナーフィン２２によりチューブ内が押出しタイプと同様に複数の流路２ａ’に分割され、各流路２ａ’内を冷媒が流通する。インナーフィンタイプの特徴は、押出しタイプに比べてチューブ本体および内部の仕切（フィン２２）を薄くでき、ほぼ同等の放熱面積，機密性，耐圧性を確保しつつも軽量化できる点にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インナーフィンタイプは、その薄さ故に局所的な力に弱いという欠点がある。特にコンデンサはエンジンルームの前部に配置されるため、路面から飛んできた小石等がチューブ本体２１の前側部分に衝突し易く、衝突箇所に亀裂ＣＲ等が生じて冷媒の漏れが発生するおそれがある。そこで、比較的剛性の高い合わせ部２１ａを石等が衝突し易い前側にすることも考えられるが、この場合も合わせ部２１ａの付け根付近の低剛性部に衝突すると、その部分が挫屈破壊して同様に冷媒漏れが発生するおそれがある。また、チューブ本体２１の板厚を厚くして損傷を防ぐことも考えられるが、この場合は工法上、石等の衝突のおそれのない車両後側の部位、つまり厚くする必要のない部分まで厚くしなければならず、軽量化を阻害するばかりでなく放熱性能の低下も余儀なくされる。
【０００６】
本発明の目的は、チューブの厚さを厚くすることなく衝突物による流体漏れを確実に防止し得る熱交換器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態を示す図１に対応づけて説明すると、本発明は、チューブ３０内を流通する内部流体と外部の流体との間で熱交換を行うとともに、チューブ３０の一部分が外部から損傷を受け易い位置に位置するよう配置される熱交換器に適用される。
そして、チューブ３０内には、内部流体が流通する流通空間４２と流通しない非流通空間４１とを仕切る仕切部材３３が内部流体の流通方向に延設され、非流通空間４１が形成される部位が損傷ＣＲを受け易い位置となるようチューブ３０を配置し、これにより上記問題点を解決する。
請求項２の発明は、仕切部材３３が内部流体の流通方向に延在する丸棒状の部材で構成され、チューブ３０の内壁にろう付けにより固定されるものである。
請求項３の発明は、チューブ３０の両端がそれぞれ連結され、流通空間４２と連通する空間１ｂを有する一対のヘッダパイプ１を有し、仕切部材３３は、その両端部がチューブ本体３１の両端部からそれぞれ突出するよう配置され、この両端突出部分が、一対のヘッダパイプ１の内壁にそれぞれ当接してチューブ３０をヘッダパイプ１に対して位置決めするためのチューブ位置決め部を構成するものである。
請求項４の発明は、チューブ３０に放熱効果を高めるためのフィン３２を挿入し、このフィン３２の一部を仕切部材３３を位置決めするための仕切部材位置決め部として用いたものである。
請求項５の発明は、チューブ３０の非流通空間４１を車両外方に向けて配置したものである。
【０００８】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、熱交換器のチューブ内に、内部流体が流通する流通空間と流通しない非流通空間とを仕切る仕切部材を設け、非流通空間が形成される部位が損傷を受け易い位置となるようチューブを配置したので、非流通空間形成部が破損しても冷媒が外部に漏れることがない。またチューブの板厚を厚くする必要がないので、軽量化および放熱性能を阻害することはない。
仕切部材を丸棒状の部材で構成し、これをチューブの内壁にろう付けにより固定するようにすれば、仕切部材の姿勢に拘わらずろう付け面積を十分に確保でき、気密性の向上が図れる。仕切部材の両端部がチューブ本体の両端部からそれぞれ突出するようにし、この両端突出部分を一対のヘッダパイプの内壁にそれぞれ当接して位置決めするようにすれば、従来用いていたチューブ位置決め用のサイドプレートが不要となり、部品点数の低減が図れる。チューブ本体に放熱効果を高めるためのフィンを挿入し、このフィンの一部を仕切部材位置決め部として用いれば、専用の位置決め部材を設けることなく仕切部材の位置決めが行え、これによっても部品点数の低減が図れる。チューブの非流通空間を車両外方に向けて配置すれば、車両外方より飛来する障害物が非流通空間形成部に衝突してその部分が破損しても、冷媒が外部に漏れることがない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１〜図４により、上記図７の空調用コンデンサに本発明を適用した場合の一実施の形態を説明する。
図１は本実施の形態におけるコンデンサのチューブ３０を示す断面図である。チューブ本体３１は、図９の従来例と同様にアルミ製の板を折り曲げて構成されるが、その奥行き（車両前後方向の長さ）が従来の長さＬよりもΔだけ長くされる。チューブ本体３１内には、図２に示すようにインナーフィン３２がチューブ幅方向（冷媒の流通方向）に挿入されるとともに、丸棒状のアルミ製の仕切棒３３（仕切部材に相当）が同方向に挿入される。仕切棒３３は、チューブ本体３１内の空間を車両前側空間４１（非流通空間に相当）と後側空間４２（流通空間に相当）とに仕切るもので、その直径はチューブ本体３１の厚さよりも十分大きくされる。インナーフィン３２は後側空間４２に挿入され、これにより後側空間４２が更に複数の冷媒流路４２ａに分割されることになる。
【００１１】
仕切棒３３の長さはチューブ本体３１の幅よりも長くされ、図３に示すようにその両端がチューブ本体３１の両端からチューブ位置決め部３３ａの分だけ突出するように挿入される。仕切棒３３の表面には、インナーフィン３２と同様に予めろう材を含むクラッド材が施されており、チューブ３０を炉中に挿入してろう付け作業を行うと、インナーフィン３２の上下凸部分がチューブ本体３１の内壁にろう付けされると同時に、仕切棒３３の上下部分がチューブ本体３１の内壁にろう付けされる。したがって、仕切棒３３を追加してもろう付け工程が増えることはない。
【００１２】
次に、チューブ３０をコンデンサに組み込む手順を説明する。
図４に示すように、コンデンサの左右ヘッダパイプ１（図７にも示す）には予めチューブ連結用の切欠き１ａが複数形成されており、ここにチューブ３０の一端側を係合し、チューブ位置決め部３３ａをヘッダパイプ１の内壁に当てて位置決めする。左右のヘッダパイプ１に対して同様の作業を行い、次いで炉中ろう付け作業を行うと、図４に符号５１，５２で示す部分、および切欠き１ａの上下面とチューブ本体３１の外面とがろう付けされ、チューブ３０がヘッダパイプ１に固定される。このとき、図から分かるようにチューブ本体３１の後側空間４２はヘッダパイプ１内の空間１ｂと連通するが、前側空間４１はパイプ内空間１ｂとは連通されない。ここで、仕切棒３３の寸法公差によってチューブ端部と切欠き壁面との間に隙間Ｓが生ずる可能性があるが、５１で示す部分のろう付けにより、空間１ｂ内の冷媒が隙間Ｓから外部に漏れるおそれはない。
【００１３】
以上のように構成されたコンデンサにおいて、不図示のコンプレッサによって圧送される冷媒は、ヘッダパイプ１の空間１ｂからチューブ３０の後側室４２に流入し、ここを流通する冷媒がフィン３（図７）を通過する空気との熱交換を行って冷却される。前側空間４１は上述したように空間１ｂと連通していないので、ここに冷媒が流入することはない。このようにチューブ本体３１は冷媒が流通しない空間を有しているが、後側室４２は図９に示す従来例と同程度の奥行きＬを有しているので、熱交換効率が従来と比べて劣ることはない。
【００１４】
車両走行時、小石などの物体が飛んできてチューブ本体３１の前側部分に衝突するおそれがあるが、チューブ３０の前側空間４１は冷媒が流通していないので、仮にチューブ本体３１の前側部分に亀裂ＣＲ（図１）が生じたり、あるいは孔があいても冷媒が外部に漏れるおそれはない。場合によっては石等がチューブ本体３１を突き抜けて仕切棒３３に衝突することがあるかも知れないが、先のチューブ本体３１への衝突によってその勢いは衰えており、しかも仕切棒３３はチューブ本体３１と比べて径が十分大きいので、仕切棒３３に衝突してもこれに亀裂などが生じることはなく、冷媒の漏れにはつながらない。
【００１５】
このように本実施の形態では、チューブ３０の前側部分に冷媒が流通しない空間４１を設けたので、チューブ本体３１の板厚を厚くすることなく、すなわち軽量化および放熱性能を阻害することなく冷媒の漏れを確実に防止できる。特に仕切棒３３を丸棒で構成したので、これがチューブ本体３１に対して車両前後方向に位置ずれを起こしても、常に十分なろう付け面積を確保でき、気密性が低下することがない。因みに角棒を用いてもよいが、この場合は角部分がチューブ本体３１の内壁に当接するよう配置されると、内壁とのろう付け面積が小さくなり、気密性が悪化するおそれがある。また、図４に示すように仕切棒３３の両端突出部分をヘッダパイプ１への位置決めに用いたので、従来チューブ位置決め用として用いていた左右ヘッダパイプの上下端同士を連結するサイドプレートが不要となり、部品点数の低減が図れる。
【００１６】
図５は他の実施の形態を示し、これは仕切棒３３をインナーフィン３２’の一部に係合させて位置決めしたものである。これによれば、専用の位置決め部材を設けることなく仕切棒３３を正確に位置決めできる。
【００１７】
以上では、仕切棒３３の両端を突出させてヘッダパイプ１の内壁に当接させるようにしたが、例えば図６に示すように、仕切棒３３の長さをチューブ本体３１と略同一とし、その両端面を両ヘッダパイプ１の切欠き端面にそれぞれ当接させるようにしてもよい。
【００１８】
なお、チューブ内を車両前後に仕切る例を示したが、例えばチューブの下側部分に損傷が生じ易い（石等が衝突し易い）場合には、チューブ内を上下に仕切り、下側部分に冷媒を流さないようにしてもよい。また複数あるチューブのうち、損傷のおそれのあるチューブのみ本実施の形態のような構成とし、損傷のおそれのない位置に配置されるチューブは従来と同様の構成でもよい。さらに空調用のコンデンサにて説明したが、ラジエータやオイルクーラーなど他の熱交換器にも本願発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るコンデンサのチューブを示す断面図。
【図２】上記チューブの組立工程を示す斜視図。
【図３】上記チューブの平面図。
【図４】チューブとヘッダパイプとの接続状態を示す平面断面図。
【図５】チューブの他の実施の形態を示す断面図。
【図６】チューブとヘッダパイプとの接続方法の変形例を示す平面断面図。
【図７】コンデンサを車両前方から見た図。
【図８】従来のチューブを示す断面図（図７のＡ方向から見た図）。
【図９】他の従来チューブの断面図。
【符号の説明】
１ ヘッダパイプ
１ａ 切欠き
３０ チューブ
３１ チューブ本体
３２，３２’ インナーフィン
３３，３３’ 仕切棒
４１ 前側空間
４２ 後側空間
４２ａ 冷媒流路
５１，５２ ろう付け部分
ＣＲ 亀裂

Claims (5)

1. チューブ内を流通する内部流体と外部の流体との間で熱交換を行うとともに、チューブの一部分が外部から損傷を受け易い位置に位置するよう配置される熱交換器において、
   前記チューブ内には、前記内部流体が流通する流通空間と流通しない非流通空間とを仕切る仕切部材が内部流体の流通方向に延設され、前記非流通空間が形成される部位が前記損傷を受け易い位置となるよう前記チューブを配置したことを特徴とする熱交換器。
2. 前記仕切部材は、内部流体の流通方向に延在する丸棒状の部材で構成され、チューブの内壁にろう付けにより固定されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記チューブの両端がそれぞれ連結され、前記流通空間と連通する空間を有する一対のヘッダパイプを有し、
   前記仕切部材は、その両端部がチューブ本体の両端部からそれぞれ突出するよう配置され、この両端突出部分は、前記一対のヘッダパイプの内壁にそれぞれ当接して前記チューブを前記ヘッダパイプに対して位置決めするためのチューブ位置決め部を構成していることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記チューブ本体には放熱効果を高めるためのフィンが挿入され、該フィンの一部が前記仕切部材を位置決めするための仕切部材位置決め部を構成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器。
5. 前記熱交換器は車両に設けられ、チューブの前記非流通空間は、車両外方に向けて配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱交換器。

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