JP3858751B2

JP3858751B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP3858751B2
Application number: JP2002121564A
Authority: JP
Inventors: 悟志松浦; 尚規杉本; 良一真田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2022-04-24
Also published as: JP2003314989A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に関するものであり、例えば車両用冷凍サイクル装置内に設けられる凝縮器に適用して好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱交換器として、図１２に示すように、ヘッダタンク１２０の長手方向端部の開口部１２１を閉塞させる蓋部材（キャップ）１４０の構造に特徴を持たせたもの（特開平９−１２６６８５号公報）が知られている。
【０００３】
ここでは蓋部材１４０に、サイドプレート１１３側に延びる延長部（板状部）１４２と、この延長部１４２から反チューブ側に延びる接合部（接合片）１４３とを設け、延長部１４２がサイドプレート１１３の底面１１３ｄと所定の隙間を持って平行に配置され、且つ接合部１４３がサイドプレート１１３の内側壁１１３ｃに接合されるようにしている。
【０００４】
熱交換器１００を一体でろう付けする際には、コア部１１０を形成するチューブ１１１とフィン１１２間のろう材が溶けて、両者の積層方向寸法が縮小して、その分サイドプレート１１３も変位することになる。上記従来技術においては、蓋部材１４０の接合部１４３はサイドプレート１１３の変位に拘束されることがないので、蓋部材１４０はろう付け時におけるサイドプレート１１３の変位に影響を受けることなく、ヘッダタンク１２０の開口部１２１とのろう付けが確実に行なわれる。
【０００５】
また、サイドプレート１１３と延長部１４２とによってロの字状の断面が形成され、サイドプレート１１３の剛性の向上が図れるので、熱交換器１００の耐久性を向上できるとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接合部１４３が他の部材によって拘束されないということは、逆に蓋部材１４０をヘッダタンク１２０の開口部１２１に組み付けする時、あるいは組み付け後に搬送を行なう時等において、蓋部材１４０に傾きが生ずることがあり、それによって蓋部材１４０は傾いた状態でろう付けがなされ、開口部１２１のろう付けが不十分となるという問題があった。尚、蓋部材に例えばピン部材等を設けて車両への取付け部を形成するような場合には、上記傾きにより適切な取付け状態が得られず耐久強度の低下が懸念されることになる。
【０００７】
また、接合部１４３が反チューブ（１１１）側に延びるように設けているので、サイドプレート１１３の側壁が大きくなり、コンパクト性に欠ける面があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、コンパクトで且つ蓋部材の組み付け時における傾きを防止して、確実なろう付けが可能となる熱交換器を提供することにある。
【０００９】
【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に、以下の技術的手段を採用する。
【００１０】
請求項１に記載の発明では、流体が流通し、複数積層されるチューブ（１１１）の積層方向外方に配設され、反チューブ側に開口する断面コの字状のサイドプレート（１１３）と、チューブ（１１１）の長手方向両端部に配設され、チューブ（１１１）内と連通する一対のヘッダタンク（１２０、１３０）と、ヘッダタンク（１２０、１３０）の長手方向端部の開口部（１２１、１３１）を閉塞する蓋部（１４１）、この蓋部（１４１）からサイドプレート（１１３）側に延びる延長部（１４２）、この延長部（１４２）に設けられてサイドプレート（１１３）に接合される接合部（１４３）が板材から一体で形成された蓋部材（１４０）とを有する熱交換器において、サイドプレート（１１３）の少なくとも延長部（１４２）近傍の反チューブ側端部（１１３ａ）は、延長部（１４２）よりもチューブ側に形成されるものであって、接合部（１４３）は、延長部（１４２）の幅方向端部からチューブ（１１１）側に延びて、反チューブ側端部（１１３ａ）の外側壁（１１３ｂ）に接触するように形成されており、延長部（１４２）には、反チューブ側端部（１１３ａ）の上端面に当接する段部（１４２ａ）が一体で設けられたことを特徴としている。
【００１１】
これにより、蓋部材（１４０）は、ヘッダタンク（１２０、１３０）の開口部（１２１、１３１）と延長部（１４２）の段部（１４２ａ）との２ヶ所で組み付け位置が規制されるので、蓋部材（１４０）が組み付け時や搬送時に傾くのを防止し、確実なろう付けが可能となる。尚、蓋部材（１４０）に例えばピン部材等を設けて車両への取付け部を形成するような場合には、上記蓋部材（１４０）の傾きを伴わないので、適正な形状を確保することができる。
【００１２】
また、サイドプレート（１１３）の反チューブ側端部（１１３ａ）が延長部（１４２）よりもチューブ側になるものをベースとして、接続部（１４３）をチューブ（１１１）側に延ばすようにしているので、サイドプレート（１１３）と蓋部材（１４０）との組み合わせ形状においてチューブ（１１１）積層方向に小さくしてコンパクトにすることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、段部（１４２ａ）は、延長部（１４２）の幅方向端部側に部分的に形成されるようにしたことを特徴としている。
【００１４】
これにより、延長部（１４２）の平面部の面積を大きくして、例えば車両側の取付け部として有効に活用することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、延長部（１４２）の先端部には、チューブ（１１１）側に延びて、サイドプレート（１１３）の内側壁（１１３ｃ）に接触するように形成された第２接合部（１４３ａ）が設けられたことを特徴としている。
【００１６】
これにより、蓋部材（１４０）とサイドプレート（１１３）との接合面積を大きくして、熱交換器（１００）の耐久強度を更に向上できる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明のように、請求項１に記載の発明に対して、延長部（１４２）の幅方向端部側からチューブ（１１１）側に延びて、反チューブ側端部（１１３ａ）の内側壁（１１３ｃ）に接触するように接合部（１４３）を形成し、延長部（１４２）には、幅方向側に突出して反チューブ側端部（１１３ａ）の上端面に当接する段部（１４２ａ）を一体で設けるようにしても良く、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１８】
更に、請求項５に記載の発明のように、請求項４の発明に対して、段部（１４２ａ）は、サイドプレート（１１３）の外側壁（１１３ｂ）よりも内側の領域に形成されるようにしてやれば、サイドプレート（１１３）の外側壁（１１３ｂ）を本来の平面部として維持できるので、この外側壁（１１３ｂ）に例えば他の部材を取付けする際の妨げとならない。
【００１９】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図４に示す。ここでは、熱交換器として自動車用冷凍サイクル装置内の冷媒を凝縮液化する凝縮器１００に適用したものとしており、まず図１を用いてその全体構成について説明する。
【００２１】
凝縮器１００は、コア部１１０、左ヘッダタンク１２０、右ヘッダタンク１３０、蓋部材１４０、受液器１５０等から構成され、各部材はアルミニウムあるいはアルミニウム合金から成り、嵌合、かしめ、治具固定等により組付けられ、予め各部材表面に設けられたろう材により一体でろう付けされている。
【００２２】
コア部１１０は、内部を冷媒（流体）が流通する複数のチューブ１１１および複数のフィン１１２が交互に積層され、最外方のフィン１１２の更に外方に強度部材としてのサイドプレート１１３が配設されたものであり、各部材は一体でろう付けされている。
【００２３】
尚、サイドプレート１１３は、一般部において断面がコの字状を呈しており、反チューブ側に開口している。また、長手方向端部においては後述するヘッダタンク１２０、１３０との接合のために板状にしている。そして、一般部と端部との間は、両者の接続区間として設けており、接続区間における側壁１１３ｅの高さ寸法（チューブ積層方向の寸法）は、一般部の寸法ｈ１よりも一段小さくなる寸法ｈ２としている。（図２参照）。
【００２４】
このコア部１１０の図１中の左右部、即ち、複数のチューブ１１１の長手方向両端部において、この長手方向に交差する方向に延びる一対のヘッダタンク（左ヘッダタンク１２０と右ヘッダタンク１３０）が設けられている。両ヘッダタンク１２０、１３０は、断面が楕円形状を成す筒状体としており、押し出し成形により形成されるようにしている。
【００２５】
この両ヘッダタンク１２０、１３０には図示しないチューブ孔が複数穿設されており、各チューブ１１１の端部がこのチューブ孔に嵌合され、チューブ１１１と両ヘッダタンク１２０、１３０が互いに連通するようにろう付けされている。また、サイドプレート１１３の長手方向端部も両ヘッダタンク１２０、１３０に設けられたプレート孔（図示せず）に嵌合され、ろう付けされている。
【００２６】
そして、両ヘッダタンク１２０、１３０の長手方向端部の開口部１２１、１３１には、蓋部材１４０がろう付けされ、この蓋部材１４０によって開口部１２１、１３１は閉塞されている。尚、蓋部材１４０は、本発明における特徴部を成しており詳細については後述する。
【００２７】
また、各ヘッダタンク１２０、１３０には、内部の空間を仕切るセパレータ１２２、１３２ａ、１３２ｂがろう付けされている。そして、右ヘッダタンク１３０のセパレータ１３２ａよりも上側には入口側のジョイント１６０が、また左ヘッダタンク１２０のセパレータ１２２の下側には出口側のジョイント１６０がそれぞれろう付けされ、両ヘッダタンク１２０、１３０の内部と連通するようにしている。
【００２８】
受液器１５０は、押出し成形より成る円筒状の容器体であって、右ヘッダタンク１３０の側壁にろう付けされている。そしてセパレータ１３２ｂを挟むように流通路１５１、１５２が設けられ、右ヘッダタンク１３０と受液器１５０の内部が互いに連通するようにしている。
【００２９】
以上のように構成される凝縮器１００において、入口側のジョイント１６０は、図示しない圧縮機の吐出側と接続され、また、出口側のジョイント１６０は、図示しない膨張弁と接続されている。圧縮機から吐出された冷媒は入口側のジョイント１６０ら右ヘッダタンク１３０内に流入し、セパレータ１２２、１３２ｂより上側のチューブ１１１群をＵターンして流れ、外部空気と熱交換されて凝縮液化される。更に、この冷媒は右ヘッダタンク１３０、流通路１５１から受液器１５０内に流入し、気液分離される。気液分離された冷媒のうち、液相冷媒が流通路１５２、右ヘッダタンク１３０からセパレータ１２２、１３２ｂより下側のチューブ１１１群で過冷却され、出口側のジョイント１６０から流出する。因みに、受液器１５０の内部には図示しない乾燥剤およびフィルタが配設されており、これによって冷媒中の水分や異物が除去されるようにしている。
【００３０】
次に、本発明の要部となる蓋部材１４０について、図２〜図４を用いて詳細説明する。尚、凝縮器１００において蓋部材１４０は４ヶ所設けられているが、すべて同一仕様のため、以下、左ヘッダタンク（以下、タンク）１２０上側に設けられる蓋部材１４０を代表として説明する。
【００３１】
蓋部材１４０は、板材からプレス加工により形成されており、蓋部１４１、延長部１４２、接合部１４３から成る。蓋部１４１は、タンク１２０の開口部１２１を閉塞する部位であり、内側の領域には開口部１２１の内壁面に嵌合する凸部１４１ａが設けられている。
【００３２】
延長部１４２は、上記蓋部１４１からサイドプレート１１３側に延びる板状の部位である。この延長部１４２の近傍には、上記したサイドプレート１１３の側壁１１３ｅの高さ寸法がｈ２の接続区間が対応し、サイドプレート１１３の反チューブ側端部１１３ａは、延長部１４２よりもチューブ側に位置している。
【００３３】
接合部１４３は、上記延長部１４２の幅方向の両端部からチューブ側に延びる部位であり、その内壁はサイドプレート１１３の外側壁１１３ｂに接触するようにしている。また、接合部１４３のサイドプレート長手方向の端部には突出部１４３ｂが設けられ、サイドプレート１１３の一般部に届くようにしている。
【００３４】
そして、延長部１４２の幅方向端部側には、サイドプレート１１３の反チューブ側端部１１３ａに当接する段部１４２ａが部分的に設けられている。
【００３５】
このように構成される蓋部材１４０の蓋部１４１がタンク１２０の開口部１２１に嵌合され、段部１４２ａがサイドプレート１１３の反チューブ側端部１１３ａに当接して組み付けされ、蓋部１４１とタンク１２０、接合部１４３（突出部１４３ｂを含む）とサイドプレート１１３の外側壁１１３ｂがろう付けされる。
【００３６】
これにより、蓋部材１４０は、タンク１２０の開口部１２１と延長部１４２の段部１４２ａとの２ヶ所で組み付け位置が規制されるので、蓋部材１４０が組み付け時や搬送時等に傾くのを防止し、確実なろう付けが可能となる。尚、蓋部材１４０に例えばピン部材等を設けて車両への取付け部を形成するような場合には、上記蓋部材１４０の傾きを伴わないので、適正な形状を確保することができる。
【００３７】
また、サイドプレート１１３の反チューブ側端部１１３ａが延長部１４２よりもチューブ側になるものをベースとして、接続部１４３をチューブ１１１側に延ばすようにしているので、サイドプレート１１３と蓋部材１４０との組み合わせ形状においてをチューブ１１１積層方向に小さくしてコンパクトにすることができる。
【００３８】
更に、段部１４２ａは延長部１４２の幅方向端部側に部分的に形成されるようにしているので、延長部１４２の平面部の面積を大きくして、例えば車両側の取付け部位として有効に活用することができる。
【００３９】
尚、第１実施形態の変形例として図５、図６に示すように、蓋部材１４０の延長部１４２の先端側（略半分の領域）を全体的に段部１４２ａとし、接合部１４３はサイドプレート１１３の内側壁１１３ｃ（図３参照）に接触してろう付けされるようにしても良く、上記と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図７、図８に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、延長部１４２の先端部にチューブ１１１側に延びて、サイドプレート１１３の内側壁１１３ｃ（図３参照）に接触する第２接合部１４３ａを追加し、この第２接合部１４３ａもサイドプレート１１３にろう付けするようにしたものである。
【００４１】
これにより、蓋部材１４０とサイドプレート１１３との接合面積を大きくして、凝縮器１００の耐久強度を更に向上できる。
【００４２】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図９〜図１１に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対して、蓋部材１４０の接合部１４３を延長部１４２の幅方向端部側からサイドプレート１１３の内側壁１１３ｃに接触するように形成し、更に、段部１４２ａを延長部１４２の幅方向側に突出してサイドプレート１１３の反チューブ側端部１１３ａに当接するするようにしたものである。
【００４３】
更に詳しくは、段部１４２ａは、延長部１４２の幅方向端部側において板厚が重なるように折り曲げられて、幅方向の内側からチューブ１１１側に延びる接続部１４３を設けることで形成されるようにしている。ここで、段部１４２ａは、サイドプレート１１３の外側壁１１３ｂよりも外側に突出しないように、即ち内側の領域に形成されるようにしている。
【００４４】
これにより、上記第１実施形態での効果に加えて、サイドプレート１１３の外側壁１１３ｂを本来の平面部として維持できるので、この外側壁１１３ｂに例えば他の部材を取付けする際の妨げとならないようにすることができる。
【００４５】
（その他の実施形態）
上記第１〜第３実施形態では熱交換器として凝縮器１００を例に説明したが、その他の熱交換器としてラジエータやオイルクーラ等に適用しても良い。また、熱交換器を構成する各部材の材質は、アルミニウムに限らず、他のステンレス材や銅材等としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における凝縮器の全体構成を示す正面図である。
【図２】図１における蓋部材近傍を示す拡大図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ部を示す断面図である。
【図４】図１における蓋部材の外観を示す斜視図である。
【図５】第１実施形態における変形例を示す蓋部材近傍の側面図である。
【図６】図５における蓋部材の外観を示す斜視図である。
【図７】第２実施形態における蓋部材近傍を示す側面図である。
【図８】図７における蓋部材の外観を示す斜視図である。
【図９】第３実施形態における蓋部材近傍を示す側面図である。
【図１０】図９におけるＢ−Ｂ部を示す断面図である。
【図１１】図９における蓋部材の外観を示す斜視図である。
【図１２】従来技術における蓋部材近傍を示す斜視図である。
【符号の説明】
１００凝縮器（熱交換器）
１１１チューブ
１１３サイドプレート
１１３ａ反チューブ側端部
１１３ｂ外側壁
１１３ｃ内側壁
１２０左ヘッダタンク
１２１開口部
１３０右ヘッダタンク
１３１開口部
１４０蓋部材
１４１蓋部
１４２延長部
１４２ａ段部
１４３接合部
１４３ａ第２接合部

Claims

流体が流通し、複数積層されるチューブ（１１１）の積層方向外方に配設され、反チューブ側に開口する断面コの字状のサイドプレート（１１３）と、
前記チューブ（１１１）の長手方向両端部に配設され、前記チューブ（１１１）内と連通する一対のヘッダタンク（１２０、１３０）と、
前記ヘッダタンク（１２０、１３０）の長手方向端部の開口部（１２１、１３１）を閉塞する蓋部（１４１）、この蓋部（１４１）から前記サイドプレート（１１３）側に延びる延長部（１４２）、この延長部（１４２）に設けられて前記サイドプレート（１１３）に接合される接合部（１４３）が板材から一体で形成された蓋部材（１４０）とを有する熱交換器において、
前記サイドプレート（１１３）の少なくとも前記延長部（１４２）近傍の反チューブ側端部（１１３ａ）は、前記延長部（１４２）よりも前記チューブ側に形成されるものであって、
前記接合部（１４３）は、前記延長部（１４２）の幅方向端部から前記チューブ（１１１）側に延びて、前記反チューブ側端部（１１３ａ）の外側壁（１１３ｂ）に接触するように形成されており、
前記延長部（１４２）には、前記反チューブ側端部（１１３ａ）の上端面に当接する段部（１４２ａ）が一体で設けられたことを特徴とする熱交換器。
前記段部（１４２ａ）は、前記延長部（１４２）の幅方向端部側に部分的に形成されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
前記延長部（１４２）の先端部には、前記チューブ（１１１）側に延びて、前記サイドプレート（１１３）の内側壁（１１３ｃ）に接触するように形成された第２接合部（１４３ａ）が設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の熱交換器。
流体が流通し、複数積層されるチューブ（１１１）の積層方向外方に配設され、反チューブ側に開口する断面コの字状のサイドプレート（１１３）と、
前記チューブ（１１１）の長手方向両端部に配設され、前記チューブ（１１１）内と連通する一対のヘッダタンク（１２０、１３０）と、
前記ヘッダタンク（１２０、１３０）の長手方向端部の開口部（１２１、１３１）を閉塞する蓋部（１４１）、この蓋部（１４１）から前記サイドプレート（１１３）側に延びる延長部（１４２）、この延長部（１４２）に設けられて前記サイドプレート（１１３）に接合される接合部（１４３）が板材から一体で形成された蓋部材（１４０）とを有する熱交換器において、
前記サイドプレート（１１３）の少なくとも前記延長部（１４２）近傍の反チューブ側端部（１１３ａ）は、前記延長部（１４２）よりも前記チューブ側に形成されるものであって、
前記接合部（１４３）は、前記延長部（１４２）の幅方向端部側から前記チューブ（１１１）側に延びて、前記反チューブ側端部（１１３ａ）の内側壁（１１３ｃ）に接触するように形成されており、
前記延長部（１４２）には、幅方向側に突出して前記反チューブ側端部（１１３ａ）の上端面に当接する段部（１４２ａ）が一体で設けられたことを特徴とする熱交換器。
前記段部（１４２ａ）は、前記サイドプレート（１１３）の外側壁（１１３ｂ）よりも内側の領域に形成されるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。