JP4280545B2 - 複合型熱交換器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばコンデンサ部及びオイルクーラ部等の互いに独立した複数の熱交換器部を一体に設けた複合型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、自動車には、エンジン冷却用のラジエータや空調用のコンデンサ、オートマチック車用トランスミッションオイル冷却用のオイルクーラ（ＡＴＦクーラ）やエンジンオイル冷却用のオイルクーラ等、数々の熱交換器が配設されている。前記ラジエータとコンデンサはエンジンルーム内部の前方に個別に配置されているが、近年は、コンパクト化による設置スペースの低減及び組付工数の削減を目的として、コンデンサとオイルクーラを一体に備えた複合型熱交換器が開発されている。
【０００３】
この複合型熱交換器においては、コンデンサ部を流通する熱交換媒体とオイルクーラ部を流通するオイルとの温度差が大きいため、コンデンサ部とオイルクーラ部との間に、熱交換媒体が流通しない疑似熱交換路用部材を配置している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１８８８０公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記複合型熱交換器にあっては、コンデンサ部のヘッダーパイプとオイルクーラ部のヘッダーパイプとは互いに間隙を隔てて分離されているため、前記コンデンサ部とオイルクーラ部とは、実質的に疑似熱交換路用部材及びフィンを介して互いに連結されている。従って、コンデンサ部とオイルクーラ部との連結強度は必ずしも強固とはいえず、熱交換器の運搬時や車両走行時に入力される応力に対応するために連結強度を向上させることが望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、複数の熱交換器部が一体に設けられた複合型熱交換器において、これらの熱交換器部同士の熱膨張による寸法変化の差異を効率的に吸収することができると共に、コンデンサ部とオイルクーラ部との連結強度を向上させる複合型熱交換器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記請求項１に記載された複合型熱交換器は、内部に熱交換媒体が流通する熱交換用チューブとフィンとを交互に積層しつつ接合したコア部と、該コア部の両端に接続した一対のヘッダーパイプとを備え、前記ヘッダーパイプの各々に、ヘッダーパイプの内部空間を長軸方向に分割する仕切壁を間隔を隔てて複数配設し、これらの仕切壁に対応する位置に配設された特定の熱交換用チューブを疑似熱交換路用部材とし、これらの仕切壁及び疑似熱交換路用部材を境に前記コア部とヘッダーパイプとを積層方向に分割し、この分割した一方側を第１の熱交換器部とし、他方側を第２の熱交換器部とした複合型熱交換器であって、前記ヘッダーパイプのうちの上部ヘッダーパイプを、上方に配置した上側ヘッダーパイプと該上側ヘッダーパイプの下側に接合されて上側ヘッダーパイプよりも径が大きい下側ヘッダーパイプとから構成し、長軸方向に間隔をおいて配置した仕切壁同士の中間部分において、上側ヘッダーパイプに径方向を貫通する切込みを設けて切込みの両側を互いに分離すると共に、下側ヘッダーパイプに上側から径方向中央部に至るまで前記切込みに連続する切込みを径方向に沿って設けたことを特徴とする。
【０００８】
前記請求項２に記載された複合型熱交換器は、請求項１に記載の複合型熱交換器であって、前記疑似熱交換路用部材におけるヘッダーパイプとの接続部近傍をヘッダパイプから分離させる切断部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
前記請求項１に記載された複合型熱交換器によれば、ヘッダーパイプの一部を切断する切込みを設けたため、第１の熱交換器部と第２の熱交換器部との間に温度差が生じた場合、この温度差による第１の熱交換器部と第２の熱交換器部の熱膨張寸法の差を効率的に吸収することができる。第１の熱交換器部と第２の熱交換器部のヘッダーパイプが繋がっていると、このヘッダーパイプの両熱交換器部の連結部近傍に熱膨張差による応力が発生する。しかし、本発明によれば、この連結部に対応する仕切壁同士の中間部の一部を径方向に切断する切込みを形成しているため、この切込みが熱膨張差を吸収し、ヘッダーパイプの変形を抑制することができる。また、ヘッダーパイプは完全に切り離されていないため、熱交換器の完成品を運搬する場合や車両走行時に振動が加わった場合等において、第１の熱交換器部と第２の熱交換器部との連結部が強固に保持される。
【００１０】
前記請求項１に記載された複合型熱交換器によれば、疑似熱交換路用部材におけるヘッダーパイプとの接続部近傍を切り離しているため、第１の熱交換器部と第２の熱交換器部との熱膨張差を更に効率的に吸収し、ヘッダーパイプの変形を更に抑制することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
[第１の実施形態]
図１は、第１の実施形態による複合型の熱交換器１０を示す斜視図である。この図１に示すように、本実施形態による熱交換器１０は、上方に配設された上部ヘッダーパイプ１１と、下方に配設された下部ヘッダーパイプ１２と、これらの上部ヘッダーパイプ１１及び下部ヘッダーパイプ１２を上下に連結するコア部１３と、前記下部ヘッダーパイプ１２の側部に連結されたリキッドタンク１４とを備えている。なお、構成を明瞭にするため、図１ではフィンを省略している。また、後述するように、疑似熱交換路用部材１５よりも左側（同図のＬ側）は第１の熱交換器部であるオイルクーラ部１６に構成され、疑似熱交換路用部材１５よりも右側（同図のＲ側）は第２の熱交換器部であるコンデンサ部１７に構成されている。このコンデンサ部１７では、空調サイクル用の冷媒を冷却し、オイルクーラ部１６ではオートマチック車のトランスミッション用のオイルを冷却する。
【００１２】
前記上部ヘッダーパイプ１１は上下に近接して配置された上側パイプ１８と下側パイプ１９とから構成されており、これらの上側パイプ１８及び下側パイプ１９は複数の貫通孔２０ａ，２１ａを有するジョイント部材２０，２１を介して相互に連通されている。
【００１３】
また、上部ヘッダーパイプ１１にはその径方向に切込み４４が形成されている。
【００１４】
図２は、図１のＡ部を拡大した断面図である。上部ヘッダーパイプ１１を構成する上側パイプ１８と下側パイプ１９とには、前述したように、それぞれ仕切壁２２〜２５が設けられており、これら左右の仕切壁同士の略中央部に対応する下方には、疑似熱交換路用部材１５が配設されている。この疑似熱交換路用部材１５は、中実状に形成されており、コンデンサ部１７とオイルクーラ部１６とを分割する境界部分に配置されている。図２に示すように、上側パイプ１８と下側パイプ１９には、仕切壁２２，２３及び２４，２５がそれぞれ間隔を隔てて形成されている。図３に示すように、これらの仕切壁２２，２３同士の中間部における上側パイプ１８は切込み４４ａによって完全に左右両側が分離されており、仕切壁２４，２５同士の中間部における下側パイプ１９は、上側から径方向中央部に至るまで切込み４４ｂが形成されて、これらの切込み４４ａ及び４４ｂによって切込み４４が構成されている。また、上側パイプ１８と下側パイプ１９とはろう付けのクラッド層３９を介して接合されており、上側パイプ１８は径がｄ１であり、下側パイプ１９は径がｄ２であり、これらの径はｄ１＜ｄ２の関係に設定されている。さらに、径の大きい下側パイプ１９の下側半分が切り離されずに残っている。このため、上側パイプ１８が切込み４４ａによって完全に左右が分離されても、下側パイプ１９との接合によって、オイルクーラ部１６とコンデンサ部１７との連結強度は強固に保持されている。
【００１５】
上側パイプ１８は、長手方向の途中に設けられた２枚の円盤状の仕切壁２２，２３によって塞がれている。下側パイプ１９にも、上側パイプ１８の仕切壁２２，２３に対応する位置とリキッドタンク１４側とに仕切壁２４〜２６が設けられており、これらの仕切壁２４，２６の間に前記ジョイント部材２０，２１が配設されている。そして、下部ヘッダーパイプ１２も、前記上部ヘッダーパイプ１１と同様に近接した上側パイプ２７及び下側パイプ２８から構成されており、これらの上側パイプ２７及び下側パイプ２８同士を連通するジョイント部材２９〜３１や仕切壁３２〜３７が設けられている。また、前記コア部１３には、内部に熱交換用の媒体が流通する複数の熱交換用チューブ３８が上下方向に沿って並設されており、波状に形成されたフィン（図２参照）が、互いに隣接する熱交換用チューブ３８の間に配設されている。
【００１６】
さらに、図５に示すように、内部が中空に形成された熱交換用チューブ３８の外表面には、ろう材からなるクラッド層３９が形成されており、該クラッド層３９を介して熱交換用チューブ３８にフィン４０が接合されている。即ち、熱交換用チューブ３８の外表面にはろう材（例えばアルミニウム合金材）のクラッド層３９が形成され、このクラッド層３９にフィン４０の頂部４１が当接し、この状態で、熱交換器全体を加熱することにより、クラッド層３９のみを溶融してフィン４０を熱交換用チューブ３８にろう付け接合されている。
【００１７】
一方、図２のＥ部を拡大した図６に示すように、疑似熱交換路用部材１５に隣接する左右両側のフィン４０，４０も、ろう材からなるクラッド層３９を介して疑似熱交換路用部材１５に接合されている。
【００１８】
前記第１の実施形態による熱交換器１０による媒体４２とオイル４３の流れを図７を用いて説明する。なお、図７においては、媒体４２等の流れを明瞭にするためにフィン４０を省略している。
【００１９】
同図に示すように、右側に配置されたコンデンサ部１７においては、上部ヘッダーパイプ１１の上側パイプ１８に流入した媒体４２は、ジョイント部材２０，２１から下側パイプ１９を介して熱交換用チューブ３８の内部を下方に流れる。こののち、下部ヘッダーパイプ１２からリキッドタンク１４を介して熱交換用チューブ３８を上方に流れたのち、上部ヘッダーパイプ１１の下側パイプ１９から空調サイクルに戻される。
【００２０】
一方、左側に配置されたオイルクーラ部１６においては、下部ヘッダーパイプ１２の上側パイプ２７から流入したオイル４３は熱交換用チューブ３８を上方に流れて上部ヘッダーパイプ１１の下側パイプ１９で折り返され、熱交換用チューブ３８を下方に流れたのち、下部ヘッダーパイプ１２の下側パイプ２８からトランスミッションに戻される。なお、前記コンデンサ部１７を流れる媒体４２の温度は約６０℃であるのに対して、オイルクーラ部１６を流れるオイル４３の温度は約１１０℃と非常に高温になっている。
【００２１】
なお、前記第１の実施形態による熱交換器１０においては、オイルクーラ部１６のコア部１３で生じた熱膨張による寸法変化は、コンデンサ部１６で生じた熱膨張による寸法変化よりも大きいが、上部ヘッダーパイプ１１の上下方向で上から一部まで切込み４４を設けているため、前記寸法変化の差異を切込み４４で効率的に吸収することができる。また、径の大きい下側パイプ１９の下半分が切断されずに残っているため、オイルクーラ部１６とコンデンサ部１７との連結強度を高く保持することができる。
【００２２】
[第２の実施形態]
次に、第２の実施形態による熱交換器４７について説明するが、第１の実施形態による熱交換器１０と同一の部位については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
本実施形態においては、図８に示すように、上部ヘッダーパイプ１１に切込み４４を形成すると共に、疑似熱交換路用部材４５における上部ヘッダーパイプ１１との接続部近傍には、疑似熱交換路用部材４５を上部ヘッダーパイプ１１から切り離す切断部４６を設けている。この切断部４６は、熱交換器４７の全体を一体ろう付けしたのちに、疑似熱交換路用部材４５の上端部を切断することによって形成することができる。
【００２４】
本実施形態による熱交換器４７によれば、オイルクーラ部１６とコンデンサ部１７との間に熱膨張による寸法変化が生じた場合に、この寸法変化の吸収を更に効率的に行うことができる。
【００２５】
なお、本発明は前述した第１及び第２の実施形態に限定されずに、種々の変更及び変形が可能である。例えば、前記実施形態では上部ヘッダーパイプ１１にのみ切込み４４を設けたが、下部ヘッダーパイプ１２に切込みを形成しても良い。また、第２実施形態において、疑似熱交換路用部材４５の上端部を切断したが、下端部を切断しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による熱交換器を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ部を拡大した断面図である。
【図３】図２のＢ部を拡大した断面図である。
【図４】図２のＣ部を拡大した断面図である。
【図５】図２のＤ部を拡大した断面図である。
【図６】図２のＥ部を拡大した断面図である。
【図７】第１実施形態による熱交換器内の媒体及びオイルの流れを示す概略図である。
【図８】本発明の第２実施形態による熱交換器の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，４７…熱交換器
１１…上部ヘッダーパイプ
１２…下部ヘッダーパイプ
１３…コア部
１５，４５…疑似熱交換路用部材
１６…オイルクーラ部（第１の熱交換器部）
１７…コンデンサ部（第２の熱交換器部）
２２〜２５，３２，３３，３６，３７…仕切壁
３８…熱交換用チューブ
４０…フィン
４２…媒体（熱交換用媒体）
４３…オイル（熱交換用媒体）
４４…切込み
４６…切断部

Claims (2)

1. 内部に熱交換媒体（４２，４３）が流通する熱交換用チューブ（３８）とフィン（４０）とを交互に積層しつつ接合したコア部（１３）と、該コア部（１３）の両端に接続した一対のヘッダーパイプ（１１，１２）とを備え、前記ヘッダーパイプ（１１，１２）の各々に、ヘッダーパイプ（１１，１２）の内部空間を長軸方向に分割する仕切壁（２２〜２５，３２，３３，３６，３７）を間隔を隔てて複数配設し、これらの仕切壁（２２〜２５，３２，３３，３６，３７）に対応する位置に配設された特定の熱交換用チューブを疑似熱交換路用部材（１５，４５）とし、これらの仕切壁（２２〜２５，３２，３３，３６，３７）及び疑似熱交換路用部材（１５，４５）を境に前記コア部（１３）とヘッダーパイプ（１１，１２）とを積層方向に分割し、この分割した一方側を第１の熱交換器部（１６）とし、他方側を第２の熱交換器部（１７）とした複合型熱交換器であって、
   前記ヘッダーパイプ（１１，１２）のうちの上部ヘッダーパイプ（１１）を、上方に配置した上側ヘッダーパイプ（１８）と該上側ヘッダーパイプ（１８）の下側に接合されて上側ヘッダーパイプ（１８）よりも径が大きい下側ヘッダーパイプ（１９）とから構成し、
   長軸方向に間隔をおいて配置した仕切壁（２２，２３，２４，２５）同士の中間部分において、上側ヘッダーパイプ（１８）に径方向を貫通する切込み（４４ａ）を設けて切込み（４４ａ）の両側を互いに分離すると共に、下側ヘッダーパイプ（１９）に上側から径方向中央部に至るまで前記切込み（４４ａ）に連続する切込み（４４ｂ）を径方向に沿って設けたことを特徴とする複合型熱交換器。
2. 前記疑似熱交換路用部材（４５）におけるヘッダーパイプ（１１，１２）との接続部近傍に、疑似熱交換路用部材（４５）をヘッダーパイプ（１１，１２）から切り離す切断部（４６）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の複合型熱交換器。

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