JP4682494B2

JP4682494B2 - Heat exchanger

Info

Publication number: JP4682494B2
Application number: JP2001297079A
Authority: JP
Inventors: 充木全; 幹夫福岡; 卓司滝
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: JP2003106788A; DE10244629A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置のヒータコアに用いて好適な熱交換器に関するもので、特にキャプセルとシートメタルとサイドキャップとで構成される熱交換器用タンクに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車用空調装置のヒータコアに用いられる熱交換器としては、Ｕ字通路を有する扁平なチューブとコルゲートフィンとを交互に複数積層してなるコア部と、扁平なチューブのＵ字通路の両端に接続する２つのタンク室を有するタンクと、このタンクの天井面に接続した２本の円管状パイプとを備えた前後Ｕターン方式のもの（例えば実用新案登録番号第２５１０２４８号公報に記載のヒータコア）が提案されている。そして、その熱交換器のタンクの形状は、エア溜まりを少なくするために直方体形状としている。
【０００３】
しかし、図７および図８に示したように、上記のような直方体形状のタンク１０１の側面より２本の円管状パイプを取り出そうとすると、タンク１０１の幅をチューブ１１１の幅よりも極端に大きくするか、あるいは出入口パイプの接続部１０３、１０４の形状を円形状から楕円形状（図９参照）に変形させるかのどちらかの方法を採用する必要がある。ここで、１０５はタンク１０１内の空間を、入口パイプ内の入口側流路１０６に連通する入口側タンク室１０７と出口パイプ内の出口側流路１０８に連通する出口側タンク室１０９とに液密的に区画するためのセパレータである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような直方体形状のタンク１０１をチューブ１１１とコルゲートフィン１１２とを交互に複数積層してなるコア部１１０の図示上端部に接続した熱交換器において、２本の出入口パイプをタンク１０１の側面より取り出すためにタンク１０１の幅を大きくする場合には、図８に示したように、チューブ１１１の幅に対し極端にタンク１０１の幅を大きくする必要がある。この結果、チューブ１１１の図示上端側の根元部に大きな応力が加わり、疲労破壊が生じることにより、チューブ１１１の根元部からエンジン冷却水が漏れる可能性がある。また、出入口パイプの外径（φｄ）の２倍以上の幅（２ｄ＋α）がタンク１０１の幅として必要となるので、熱交換器のタンク１０１を小型化することができず、熱交換器の取付スペースを確保できなくなる可能性がある。さらに、このような形状のタンク１０１では、図８に示したように、エア溜まりが発生し、異音の原因となるという問題が生じる。
【０００５】
また、２本の出入口パイプをタンク１０１の側面より取り出すために出入口パイプの接続部１０３、１０４の形状を、図８に示した円形状から、図９に示した長円形状や楕円形状に変形させると、出入口パイプ内の入口側流路１０６および出口側流路１０８と入口側タンク室１０７および出口側タンク室１０９との間で通路が狭められ、急拡大、急縮小の通路が形成されることになるため、キャビテーションやエア溜まりが発生し異音の原因となる。さらに、長円形状や楕円形状の接続部１０３、１０４に円管状の出入口パイプを接続させるための配管継手の加工が必要となり、熱交換器の製造コストが上昇するという問題が生じる。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、タンク内にエア溜まりが生じ難く、タンクの小型化を図ることのできる熱交換器を提供することにある。また、チューブとフィンとを交互に複数積層してなるコア部の強度を向上することのでき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】
請求項１に記載の発明によれば、熱交換器の筒状形状をなすタンクは、長手方向に複数のチューブが接続されているもので、タンクの幅方向の断面形状を、２つの円管状パイプのうちの一方側の第１円管状パイプが接続される幅方向の奥側の部分が、２つの円管状パイプのうちの他方側の第２円管状パイプが接続される幅方向の手前側の部分よりも高くなっている段付き形状にするとともに、第１円管状パイプの接続部の中心位置を、第２円管状パイプの接続部の中心位置に対し、タンクの幅方向において斜め上方にずらしたことにより、チューブに対しタンクの幅が極端に大きくなることはないため、チューブの根元部から流体の漏れが発生することはなく、また、タンクの小型化を図れるので、取付スペースを十分に確保することができる。また、円管状パイプの接続部の形状を円形状から楕円形状や長円形状に変形させる必要はないため、キャビテーションやエア溜まりの発生による異音が生じることはなく、また、配管継手の加工が不要となるので、熱交換器の製造コストを低減することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、タンクの幅を、２つの第１、第２円管状パイプの外径の総和よりも小さくしたことにより、上記の構造を実現できるので、請求項１に記載の発明と同様な効果を達成することができる。また、請求項３に記載の発明によれば、熱交換器のタンクは、複数のチューブの一端部に接続される筒状体と、この筒状体の長手方向の両端に形成される開口部を閉塞するように接合される２つのサイドキャップと、筒状体と２つのサイドキャップで囲まれた空間部を、第１円管状パイプ内の流路に連通する第１タンク室と第２円管状パイプ内の流路に連通する第２タンク室とに液密的に区画するセパレータとで構成している。これにより、容易に熱交換器のタンクを製造することができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明によれば、セパレータは、筒状体との仮止めのための突起部を有しているので、筒状体に対してセパレータが傾斜することなく、筒状体にセパレータを組み付けることができる。また、請求項５に記載の発明によれば、２つのサイドキャップに、セパレータの両端部が差し込まれる切り溝を設けたことにより、熱交換器の性能低下を発生させる内部リークを抑えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態の構成］
図１および図２は本発明の第１実施形態を示したもので、図１は熱交換器の組み付け状態を示した図で、図２は熱交換器のキャップを示した図である。
【００１１】
本実施形態の熱交換器１は、例えば自動車用空調装置のヒータコアに用いられるもので、エンジンのウォータジャケットで温められたエンジン冷却水と自動車の車室内へ吹き出される空気とを熱交換して空気を加熱するものである。この熱交換器１は、例えばアルミニウム合金等の金属材料によって所定の形状に形成されたもので、大別してエンジン冷却水と空気との熱交換を行うコア部２と、このコア部２の図示上端部に接続されたタンク５とから構成されて、一体ろう付けにより製造される。
【００１２】
コア部２は、チューブ３とコルゲートフィン４とを交互に複数積層して構成されている。複数のチューブ３は、内部を流れるエンジン冷却水と、隣設する２つのチューブ３間を通過する空気との熱交換を行う扁平な流路管で、コルゲートフィン４を介してタンク５の長手方向に積層されている。なお、チューブ３内の通路は、Ｕ字通路とされ、チューブ３の上端部、つまりＵ字通路の両端部はタンク５内に臨むように組み付けられる。ここで、１１はチューブ３内をＵ字状に仕切るための仕切り部である。
【００１３】
複数のコルゲートフィン４は、隣設する２つのチューブ３間に挟まれた状態でチューブ３にろう付け等の接合手段を用いて接合され、チューブ３内を流れるエンジン冷却水と、隣設する２つのチューブ３間を通過する空気との熱交換効率を向上させるものである。なお、本実施形態のコルゲートフィン４は、帯び状で極薄の板材（例えばアルミニウム合金等の金属板）を、波形形状に曲折して設けたものである。
【００１４】
タンク５は、複数のチューブ３の図示上端部が接続されるシートメタル６、このシートメタル６との間に内部空間を形成するキャプセル７、およびその内部空間を熱交換器１の幅方向（前後方向）に２つの入口側、出口側タンク室（第１、第２タンク室）１２、１３に区画するためのセパレータ（仕切り手段）８等から構成されている。シートメタル６、キャプセル７およびセパレータ８には、片面および両面にろう材を被覆したアルミニウム合金材（クラッド材）が使用されている。
【００１５】
シートメタル６は、プレス成形によってコの字状の断面を有するように成形されて、チューブ３の図示上端部が接続される底壁部１４、およびこの底壁部１４の幅方向の両端（外周端縁）より図示上方に折り曲げられた立ち壁部１５、１６が設けられている。その底壁部１４には、扁平状のチューブ挿入穴１７が長辺方向（長手方向）に等間隔で多数形成されている。これらのチューブ挿入穴１７の長手方向は、シートメタル６の底壁部１４の短辺方向と平行になっている。
【００１６】
キャプセル７は、プレス成形によって一方側（幅方向の奥側）が高く、他方側（幅方向の手前側）が低くなるように段付き形状の断面を有するように成形されて、上記のシートメタル６を伴って変形した筒状体を構成する。なお、その筒状体の長手方向の両端の開口部は、サイドキャップ９、１０によって閉塞されている。
【００１７】
そして、キャプセル７は、シートメタル６の底壁部１４の幅方向の一端側に設けられた立ち壁部１５の内側面にろう付け等の接合手段を用いて接合される平板状部（立ち壁部）２１、この平板状部２１の図示上端部より円管状の入口パイプ（図示せず）の形状に沿うように折り曲げられた略逆Ｕ字状の入口側湾曲部（入口側天井壁）２２、この入口側湾曲部２２の幅方向の手前側の端部より略Ｌ字状に折り曲げられた連結部（中間天井壁）２３、円管状の出口パイプ（図示せず）の形状に沿うように折り曲げられた出口側湾曲部（出口側天井壁）２４、および出口側湾曲部２４の手前側の端部より図示下方に延ばされた平板状部（立ち壁部）２５等から構成されている。
【００１８】
そして、その出口側湾曲部（出口側天井壁）２４には、セパレータ８の図示上端縁に形成された２つの突起部２６、２７（後述する）がそれぞれ差し込まれる略Ｌ字状の仮止め穴２８、２９が形成されている。また、平板状部２５は、シートメタル６の底壁部１４の幅方向の他端側に設けられた立ち壁部１６の内側面にろう付け等の接合手段を用いて接合される。
【００１９】
セパレータ８は、プレス成形によって、入口パイプに対して出口パイプを斜めに接続できるように、しかも出口パイプの接続部との干渉を防ぐために出口パイプの接続部より若干逃げるように略ヘの字状の断面を有するように成形されている。そして、セパレータ８の図示上端部には、図示上方に直線状（平板状）に延びる立ち壁部３１が設けられ、その立ち壁部３１には、仮止め穴２８、２９に差し込まれてセパレータ８をキャプセル７に仮止めするための２つの突起部２６、２７が切り曲げ形状に設けられている。
【００２０】
そして、立ち壁部３１の図示下端部から図示下方へは、略ヘの字状の仕切り板部３２が設けられ、この仕切り板部３２の図示下端側には、図示下方に直線状（平板状）に延びる立ち壁部３３が設けられている。その立ち壁部３３の図示下端部には、セパレータ８の長手方向に渡って複数のチューブ３の各仕切り部１１に液密的に嵌め合わされる多数の切欠き溝３４、および隣設する２つのチューブ３の図示上端部間に液密的に嵌め合わされる多数の嵌合片（突起部）３５が設けられている。
【００２１】
サイドキャップ９は、プレス成形によって変形した筒状の断面を有するように成形された筒状壁部４１、および筒状壁部４１の開口部を閉塞する平板状の閉塞壁部（キャップ部）４３等から構成されている。その筒状壁部４１の図示上方側の内壁面は、キャプセル７の長手方向の一端側の内壁面にろう付け等の接合手段を用いて接合される。また、筒状壁部４１の図示下方側の内壁面は、シートメタル６の底壁部１４および立ち壁部１５、１６の長手方向の一端側の外壁面にろう付け等の接合手段を用いて接合される。
【００２２】
そして、閉塞壁部４３には、入口パイプの外形形状と略同一形状（円形状）の入口側接続部（入口側接続穴）４４、および出口パイプの外形形状と略同一形状（円形状）の出口側接続部（出口側接続穴）４５が形成されている。また、閉塞壁部４３の入口側接続部４４と出口側接続部４５との間には、セパレータ８の仕切り板部３２の長手方向の一端が液密的に差し込まれる略への字状の切り溝４６が形成されている。
【００２３】
サイドキャップ１０は、プレス成形によって変形した筒状の断面を有するように成形された筒状壁部４２、および筒状壁部４２の開口部を閉塞する平板状の閉塞壁部（キャップ部）４７等から構成されている。その筒状壁部４２の図示上方側の内壁面は、キャプセル７の長手方向の他端側の内壁面にろう付け等の接合手段を用いて接合される。
【００２４】
また、筒状壁部４２の図示下方側の内壁面は、シートメタル６の底壁部１４および立ち壁部１５、１６の長手方向の他端側の外壁面にろう付け等の接合手段を用いて接合される。そして、閉塞壁部４７には、セパレータ８の仕切り板部３２の長手方向の他端が液密的に差し込まれる略への字状の切り溝４８が形成されている。なお、本実施形態では、切り溝４６、４８をサイドキャップ９、１０の閉塞壁部４３、４７の外周端部から筒状壁部４１、４２までのＲ部を残して閉塞壁部４３、４７に部分的に設けている。
【００２５】
ここで、本実施形態の熱交換器１の入口パイプは、本発明の第１円管状パイプに相当するもので、内部には、上記の入口側タンク室１２に連通する入口側流路（図示せず）が形成されている。また、出口パイプは、本発明の第２円管状パイプに相当するもので、内部には、上記の出口側タンク室１３に連通する出口側流路（図示せず）が形成されている。そして、入口パイプおよび出口パイプ（２本の出入口パイプ）の外形形状は円管形状である。
【００２６】
［第１実施形態の組み付け方法］
次に、例えば自動車用空調装置のヒータコアに用いられる熱交換器１の組み付け方法を図１および図２に基づいて簡単に説明する。
【００２７】
先ず、複数のチューブ３の図示上端部を、シートメタル６の底壁部１４に多数形成された扁平状のチューブ挿入穴１７内に差し込み、隣設する２つのチューブ３間にコルゲートフィン４を仮組み付けして熱交換器１のコア部２を構成する。次に、キャプセル７の仮止め穴２８、２９にセパレータ８の２つの突起部２６、２７を差し込んで２つの突起部２６、２７をかしめて仮止めする。
【００２８】
次に、セパレータ８と一体化されたキャプセル７の平板状部２１、２５を、シートメタル６の両立ち壁部１５、１６の内側面に嵌め合わせる。このとき、セパレータ８の立ち壁部３３の多数の切欠き溝３４および多数の嵌合片３５と、複数のチューブ３の図示下端側の各仕切り部１１およびシートメタル６の底壁部１４の内壁面とを嵌め合わすことにより、セパレータ８によって複数のチューブ３の図示上端部を固定することができ、複数のチューブ３と複数のコルゲートフィン４とを交互に複数積層してなるコア部２の強度を向上することが可能となる。
【００２９】
次に、シートメタル６とキャプセル７とで構成される筒状体の筒状壁部の外壁面に、サイドキャップ９、１０の筒状壁部４１、４２を嵌め合わして、筒状体の両端の開口部をサイドキャップ９、１０によって閉塞する。このとき、サイドキャップ９、１０の略ヘの字状の切り溝４６、４８にセパレータ８の仕切り板部３２の長手方向の両端を差し込むことにより、コア部２の図示上端部にタンク５が仮組み付けされる。
【００３０】
さらに、サイドキャップ９の入口側接続部４４および出口側接続部４５に入口パイプおよび出口パイプの接続側部を差し込む。これにより、コア部２の図示上端部にタンク５を設置し、且つタンク５の側面に２本の出入口パイプを接続した熱交換器１の仮組み付けが終了する。次に、コア部２の図示上端部にタンク５を設置し、且つタンク５の側面に２本の出入口パイプを接続した熱交換器１を炉中に入れてろう材の溶融温度以上の温度で加熱することにより、熱交換器１の各接合箇所がろう付けされて熱交換器１が製造される。
【００３１】
［第１実施形態の作用］
次に、例えば自動車用空調装置のヒータコアに用いられる熱交換器１の作用を図１および図２に基づいて簡単に説明する。
【００３２】
エンジンのウォータジャケットで暖められたエンジン冷却水は、タンク５の側面、サイドキャップ９の入口側接続部４４に取り付けた入口パイプ内の入口側流路よりタンク５の入口側タンク室１２内に流入する。そして、入口側タンク室１２内に流入したエンジン冷却水は、その入口側タンク室１２に連通する複数のチューブ３のＵ字通路の上流側端よりＵ字通路内に流入してタンク５の出口側タンク室１３に向かう。
【００３３】
このように、複数のチューブ３のＵ字通路内を流れる際に、エンジン冷却水は隣設する２つのチューブ３間を通過する空気と熱交換して空気を加熱する。これによって、自動車の車室内は暖房される。そして、複数のチューブ３のＵ字通路の下流側端よりタンク５の出口側タンク室１３内に流入したエンジン冷却水は、タンク５の側面、サイドキャップ９の出口側接続部４５に取り付けた出口パイプを通ってエンジンのウォータジャケットへ向かう。
【００３４】
［第１実施形態の効果］
以上のように、コア部２の図示上端部にタンク５を設置し、且つタンク５の側面に２本の出入口パイプを接続した熱交換器１においては、タンク５の形状を従来の直方体形状から、タンク５のキャプセル７の前後方向の一方側が高く、他方側が低い段付き形状とし、サイドキャップ９の出入口パイプの入口側接続部４４の中心位置を、出口側接続部４５の中心位置より斜め図示上方にずらしたことにより、タンク５の幅は出入口パイプの外径（φｄ）の２倍（２ｄ）よりも小さい幅（２ｄ−β）となり、チューブ３の幅に対してシートメタル６およびキャプセル７等から構成されるタンク５の幅が極端に大きくなることはないため、チューブ３の根元部からエンジン冷却水の漏れが発生することはない。また、タンク５の小型化を図れるので、熱交換器１の取付スペースを十分に確保することができる。
【００３５】
また、セパレータ８の形状を図１に示した略ヘの字形状とすることにより、タンク５の入口側、出口側タンク室１２、１３内に生じるエア溜まりを最小に抑えることができる。また、２本の出入口パイプの入口側接続部４４および出口側接続部４５の形状を、出入口パイプの外形形状である円形状から楕円形状または長円形状に変形させる必要はないため、出入口パイプ内の流路と各入口側、出口側タンク室１２、１３との間に急拡大、急縮小の通路が形成されず、キャビテーションやエア溜まりの発生による異音が生じることはない。また、配管継手の加工が不要となるので、熱交換器１の製造コストを低減することができる。
【００３６】
そして、熱交換器１のキャプセル７にセパレータ８を組み付ける時に、キャプセル７の仮止め穴２８、２９にセパレータ８の突起部２６、２７を差し込んだ後に、突起部２６、２７をかしめるようにしている。それによって、キャプセル７に対してセパレータ８が傾斜することなく、熱交換器１の一体ろう付け前にセパレータ８をキャプセル７に仮組み付けすることができる。
【００３７】
また、シートメタル６とキャプセル７とで構成される筒状体（タンク本体）の長手方向の両端の開口部をサイドキャップ９、１０で塞ぐ時に、キャプセル７に仮止めしたセパレータ８の仕切り板部３２がサイドキャップ９、１０の切り溝４６、４８に嵌まり込むことにより、熱交換器１の性能低下を発生させる内部リーク、つまりタンク５の入口側タンク室１２から出口側タンク室１３へエンジン冷却水が漏れることを無くすことができる。
【００３８】
［第２実施形態］
図３は本発明の第２実施形態を示したもので、熱交換器のキャップとセパレータとの組み付け方法を示した図である。
【００３９】
本実施形態では、サイドキャップ９の切り溝４６を、セパレータ８の仕切り板部３２全体が嵌まり込むことができるように、サイドキャップ９の筒状壁部４１の板厚分を残して閉塞壁部４３全体に形成している。つまり、サイドキャップ９の閉塞壁部４３の外周端部から筒状壁部４１までのＲ部にも切り込んで切り溝４６を形成することにより、セパレータ８がサイドキャップ９の筒状壁部４１の内壁面に隙間無く嵌め合わすことができるので、完全に内部リークを止めることができる。
【００４０】
［第３実施形態］
図４および図５は本発明の第３実施形態を示したもので、図４（ａ）、（ｂ）は熱交換器のセパレータの突起部を示した図で、図５は熱交換器のセパレータを示した図である。
【００４１】
本実施形態では、熱交換器１のタンク５のキャプセル７の仮止め穴２８、２９に嵌め込まれるセパレータ８の突起部２６、２７を、平面状の突起部２６、２７だけでなく、２次元的に切り曲げられた略への字形状の突起部２６、２７や略Ｕの字形状の突起部２６、２７を採用しても良い。
【００４２】
［他の実施形態］
本実施形態では、シートメタル６、キャプセル７、セパレータ８およびサイドキャップ９、１０によってタンク５を構成したが、１つの部材によってタンク５を構成しても良い。また、本実施形態では、本発明を自動車用空調装置のヒータコアに利用した例を説明したが、本発明を自動車用エンジン冷却装置のラジエータに利用しても良い。
【００４３】
また、セパレータ８の立ち壁部３１の長手方向の両端部に、図６に示したように、キャプセル７の長手方向の両端の内壁面またはサイドキャップ９、１０の筒状壁部４１、４２の内壁面との隙間を無くす（内部リークを防止する）ための凸状の嵌合部３６、３７を、図示上方に突出するように設けても良い。また、セパレータ８の立ち壁部３３の長手方向の両端部に、図６に示したように、シートメタル６の底壁部１４の長手方向の両端の内壁面またはサイドキャップ９、１０の筒状壁部４１、４２の内壁面との隙間を無くす（内部リークを防止する）ための凸状の嵌合部３８、３９を、図示下方に突出するように設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱交換器の組み付け状態を示した分解図である（第１実施形態）。
【図２】熱交換器のキャップの側面形状を示した側面図である（第１実施形態）。
【図３】熱交換器のキャップとセパレータとの組み付け方法を示した概略図である（第２実施形態）。
【図４】（ａ）は熱交換器のセパレータの突起部を示した斜視図で、（ｂ）は熱交換器のセパレータの突起部を示した斜視図である（第３実施形態）。
【図５】熱交換器のセパレータを示した斜視図である（第３実施形態）。
【図６】熱交換器の組み付け状態を示した分解図である（他の実施形態）。
【図７】熱交換器を示した斜視図である（従来の技術）。
【図８】熱交換器の側面形状を示した側面図である（従来の技術）。
【図９】熱交換器の側面形状を示した側面図である（従来の技術）。
【符号の説明】
１熱交換器
２コア部
３チューブ
４コルゲートフィン
５タンク
６シートメタル
７キャプセル
８セパレータ
９サイドキャップ
１０サイドキャップ
１２入口側タンク室（第１タンク室）
１３出口側タンク室（第２タンク室）
２６突起部
２７突起部
２８仮止め穴
２９仮止め穴
４４入口側接続部
４５出口側接続部
４６切り溝
４８切り溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat exchanger suitable for use in a heater core of a vehicle air conditioner, and more particularly to a heat exchanger tank including a capsule, a sheet metal, and a side cap.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a heat exchanger used for a heater core of an air conditioner for an automobile, a core portion in which a plurality of flat tubes and corrugated fins having U-shaped passages are alternately laminated, and a U-shaped passage of a flat tube are used. A front-rear U-turn system (for example, as described in Utility Model Registration No. 2510248) having a tank having two tank chambers connected to both ends and two circular pipes connected to the ceiling of the tank. A heater core) has been proposed. The shape of the tank of the heat exchanger is a rectangular parallelepiped shape in order to reduce air accumulation.
[0003]
However, as shown in FIGS. 7 and 8, when two tubular pipes are taken out from the side surface of the rectangular tank 101 as described above, the width of the tank 101 is extremely larger than the width of the tube 111. It is necessary to adopt either a method of changing the shape of the connection parts 103 and 104 of the inlet / outlet pipe from a circular shape to an elliptical shape (see FIG. 9). Here, reference numeral 105 denotes a liquid in the space in the tank 101 into an inlet side tank chamber 107 communicating with the inlet side channel 106 in the inlet pipe and an outlet side tank chamber 109 communicating with the outlet side channel 108 in the outlet pipe. It is a separator for partitioning densely.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the heat exchanger in which the rectangular parallelepiped tank 101 as described above is connected to the upper end portion of the core portion 110 in which a plurality of tubes 111 and corrugated fins 112 are alternately stacked, the two inlet / outlet pipes are connected to the tank 101. In the case of increasing the width of the tank 101 so as to be taken out from the side surface of the tube 101, it is necessary to extremely increase the width of the tank 101 with respect to the width of the tube 111 as shown in FIG. As a result, a large stress is applied to the root portion of the tube 111 on the upper end side in the figure, and fatigue failure occurs, so that engine coolant may leak from the root portion of the tube 111. In addition, since the width (2d + α) of at least twice the outer diameter (φd) of the inlet / outlet pipe is required as the width of the tank 101, the tank 101 of the heat exchanger cannot be reduced in size, and the heat exchanger is attached. Space may not be secured. Further, in the tank 101 having such a shape, as shown in FIG. 8, there is a problem that air accumulation occurs and causes abnormal noise.
[0005]
Further, in order to take out the two inlet / outlet pipes from the side surface of the tank 101, the shape of the connecting parts 103 and 104 of the inlet / outlet pipe is changed from the circular shape shown in FIG. 8 to the oval shape or the elliptical shape shown in FIG. As a result, the passage is narrowed between the inlet-side channel 106 and the outlet-side channel 108 in the inlet / outlet pipe and the inlet-side tank chamber 107 and the outlet-side tank chamber 109, and a path of rapid expansion and contraction is formed. Therefore, cavitation and air accumulation occur and cause abnormal noise. Furthermore, it is necessary to process a pipe joint for connecting a circular inlet / outlet pipe to the elliptical or elliptical connecting portions 103, 104, which raises a problem that the manufacturing cost of the heat exchanger increases.
[0006]
OBJECT OF THE INVENTION
An object of the present invention is to provide a heat exchanger in which air accumulation is unlikely to occur in a tank and the size of the tank can be reduced. Moreover, it is providing the heat exchanger which can improve the intensity | strength of the core part formed by laminating | stacking a plurality of tubes and fins alternately.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the invention described in claim 1, the tank having the cylindrical shape of the heat exchanger has a plurality of tubes connected in the longitudinal direction, and the cross-sectional shape in the width direction of the tank has two circular tubes. The back side portion in the width direction where the first circular pipe on one side of the pipes is connected is the front side in the width direction where the second circular pipe on the other side of the two circular pipes is connected while the stepped shape is higher than the portion of the center position of the connection portion of the first circular tubular pipe, with respect to the center position of the connection portion of the second circular tubular pipe, obliquely upwards in the width direction of the tank By shifting, the tank width does not become extremely large relative to the tube, so fluid does not leak from the base of the tube, and the tank can be downsized. Can be secured . In addition, since there is no need to change the shape of the connection part of the tubular pipe from a circular shape to an elliptical shape or an oval shape, no abnormal noise is generated due to the occurrence of cavitation or air accumulation, and pipe joints can be processed. Since it becomes unnecessary, the manufacturing cost of the heat exchanger can be reduced.
[0008]
According to the second aspect of the present invention, since the width of the tank is made smaller than the sum of the outer diameters of the two first and second circular pipes, the above structure can be realized. It is possible to achieve the same effect as that described in the invention. According to the invention of claim 3, the tank of the heat exchanger includes a cylindrical body connected to one end of the plurality of tubes, and openings formed at both ends in the longitudinal direction of the cylindrical body. A first tank chamber and a second circle that communicate with the flow path in the first tubular pipe through the space surrounded by the two side caps and the cylindrical body and the two side caps that are joined so as to block A separator that is liquid-tightly divided into a second tank chamber that communicates with a flow path in the tubular pipe. Thereby, the tank of a heat exchanger can be manufactured easily.
[0009]
According to the invention described in claim 4, the separator, since it has a projection for tacking the tubular body, without the separator is inclined with respect the tubular body, the tubular body Separator can be assembled. In addition, according to the invention described in claim 5, by providing the cut grooves into which the two end portions of the separator are inserted in the two side caps, it is possible to suppress internal leakage that causes the performance deterioration of the heat exchanger. .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Configuration of First Embodiment]
1 and 2 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a view showing an assembled state of a heat exchanger, and FIG. 2 is a view showing a cap of the heat exchanger.
[0011]
The heat exchanger 1 of the present embodiment is used, for example, in a heater core of an air conditioner for automobiles, and exchanges heat between engine cooling water heated by an engine water jacket and air blown into the interior of the automobile. It heats the air. The heat exchanger 1 is formed in a predetermined shape by a metal material such as an aluminum alloy, for example, and is roughly divided into a core portion 2 that performs heat exchange between engine coolant and air, and an upper end of the core portion 2 in the figure. And a tank 5 connected to the section, and is manufactured by integral brazing.
[0012]
The core part 2 is configured by alternately stacking a plurality of tubes 3 and corrugated fins 4. The plurality of tubes 3 are flat channel tubes that exchange heat between engine coolant flowing inside and air passing between two adjacent tubes 3, and the longitudinal direction of the tank 5 via the corrugated fins 4. Are stacked. The passage in the tube 3 is a U-shaped passage, and is assembled so that the upper end portion of the tube 3, that is, both end portions of the U-shaped passage face the tank 5. Here, 11 is a partition part for partitioning the inside of the tube 3 into a U-shape.
[0013]
The plurality of corrugated fins 4 are joined to the tubes 3 by using a joining means such as brazing while being sandwiched between the two adjacent tubes 3, and the engine cooling water flowing in the tubes 3 and the adjacent 2 The heat exchange efficiency with the air passing between the two tubes 3 is improved. In addition, the corrugated fin 4 of this embodiment is obtained by bending a band-like and extremely thin plate material (for example, a metal plate such as an aluminum alloy) into a corrugated shape.
[0014]
The tank 5 includes a sheet metal 6 to which the illustrated upper ends of the tubes 3 are connected, a capsule 7 that forms an internal space with the sheet metal 6, and the internal space in the width direction of the heat exchanger 1 (front and rear Direction) and separators (partitioning means) 8 for partitioning into two inlet side and outlet side tank chambers (first and second tank chambers) 12 and 13. For the sheet metal 6, the capsule 7 and the separator 8, an aluminum alloy material (cladding material) in which one side and both sides are coated with a brazing material is used.
[0015]
The sheet metal 6 is formed by press forming so as to have a U-shaped cross section, and the bottom wall portion 14 to which the illustrated upper end portion of the tube 3 is connected, and both ends (outer circumferences) of the bottom wall portion 14 in the width direction. Standing wall portions 15 and 16 are provided that are bent upward in the drawing from the edge. A number of flat tube insertion holes 17 are formed in the bottom wall portion 14 at equal intervals in the long side direction (longitudinal direction). The longitudinal direction of these tube insertion holes 17 is parallel to the short side direction of the bottom wall portion 14 of the sheet metal 6.
[0016]
The capsule 7 is formed by press molding so as to have a stepped cross section so that one side (back side in the width direction) is high and the other side (front side in the width direction) is low. 6 forms a deformed cylindrical body. The openings at both ends in the longitudinal direction of the cylindrical body are closed by side caps 9 and 10.
[0017]
And the capsule 7 is joined to the inner surface of the standing wall part 15 provided in the one end side of the width direction of the bottom wall part 14 of the sheet metal 6 using joining means, such as brazing, (standing wall) Portion) 21 and a substantially inverted U-shaped entrance-side curved portion (entrance-side ceiling wall) 22 bent from the upper end of the flat plate-like portion 21 to the shape of a circular inlet pipe (not shown). The connecting portion (intermediate ceiling wall) 23 bent in a substantially L shape from the end portion on the near side in the width direction of the inlet-side curved portion 22 and the shape of a circular outlet pipe (not shown) A bent outlet-side curved portion (exit-side ceiling wall) 24, a flat plate-like portion (standing wall portion) 25 that extends downward from the front end portion of the outlet-side curved portion 24, and the like. .
[0018]
The outlet side curved portion (exit side ceiling wall) 24 has a substantially L-shaped temporary fixing hole into which two protrusions 26 and 27 (described later) formed on the illustrated upper edge of the separator 8 are respectively inserted. 28 and 29 are formed. Further, the flat plate-like portion 25 is joined to the inner side surface of the standing wall portion 16 provided on the other end side in the width direction of the bottom wall portion 14 of the sheet metal 6 by using a joining means such as brazing.
[0019]
The separator 8 is formed in a generally square shape so that the outlet pipe can be obliquely connected to the inlet pipe by press molding, and to escape slightly from the outlet pipe connection portion in order to prevent interference with the outlet pipe connection portion. It is shape | molded so that it may have a cross section. The upper end portion of the separator 8 is provided with a standing wall portion 31 that extends in a straight line (a flat plate shape) in the upper portion of the drawing, and the standing wall portion 31 is inserted into the temporary fixing holes 28 and 29 and separated from the separator 8. Two projections 26 and 27 are provided in a cut and bent shape for temporarily fixing the to the capsule 7.
[0020]
Further, a substantially square-shaped partition plate portion 32 is provided from the lower end portion of the standing wall portion 31 in the drawing to the lower side in the drawing. ) Is provided. At the lower end of the standing wall 33 shown in the figure, there are a large number of notch grooves 34 fitted in the partition portions 11 of the tubes 3 across the longitudinal direction of the separator 8 and two adjacent grooves. A large number of fitting pieces (protrusions) 35 are provided between the upper ends of the tube 3 in the illustrated manner.
[0021]
The side cap 9 has a cylindrical wall part 41 formed so as to have a cylindrical cross section deformed by press molding, and a flat blocking wall part (cap part) 43 that closes the opening of the cylindrical wall part 41. Etc. The inner wall surface on the upper side in the figure of the cylindrical wall portion 41 is joined to the inner wall surface on one end side in the longitudinal direction of the capsule 7 by using a joining means such as brazing. Further, the inner wall surface on the lower side of the cylindrical wall portion 41 in the figure is joined to the bottom wall portion 14 of the sheet metal 6 and the outer wall surface on one end side in the longitudinal direction of the standing wall portions 15 and 16 by using a joining means such as brazing. Be joined.
[0022]
The closing wall 43 has an inlet-side connecting portion (inlet-side connecting hole) 44 having substantially the same shape (circular shape) as the outer shape of the inlet pipe, and a shape (circular shape) substantially the same as the outer shape of the outlet pipe. An outlet side connecting portion (exit side connecting hole) 45 is formed. In addition, between the inlet side connection portion 44 and the outlet side connection portion 45 of the blocking wall portion 43, a substantially U-shaped cut is inserted so that one end in the longitudinal direction of the partition plate portion 32 of the separator 8 is liquid-tightly inserted. A groove 46 is formed.
[0023]
The side cap 10 has a cylindrical wall portion 42 formed so as to have a cylindrical cross section deformed by press molding, and a flat blocking wall portion (cap portion) 47 that closes an opening of the cylindrical wall portion 42. Etc. The inner wall surface on the upper side in the figure of the cylindrical wall portion 42 is joined to the inner wall surface on the other end side in the longitudinal direction of the capsule 7 by using a joining means such as brazing.
[0024]
Further, the inner wall surface on the lower side in the figure of the cylindrical wall portion 42 uses joining means such as brazing on the bottom wall portion 14 of the sheet metal 6 and the outer wall surface on the other end side in the longitudinal direction of the standing wall portions 15 and 16. Are joined. The blocking wall portion 47 is formed with a substantially U-shaped cut groove 48 into which the other end in the longitudinal direction of the partition plate portion 32 of the separator 8 is liquid-tightly inserted. In the present embodiment, the cut grooves 46 and 48 are closed by the closed wall portions 43 and 47 except for the R portions from the outer peripheral end portions of the closed wall portions 43 and 47 of the side caps 9 and 10 to the cylindrical wall portions 41 and 42. Is partially provided.
[0025]
Here, the inlet pipe of the heat exchanger 1 of the present embodiment corresponds to the first circular pipe of the present invention, and an inlet-side flow path (see FIG. (Not shown) is formed. The outlet pipe corresponds to the second circular pipe of the present invention, and an outlet side flow path (not shown) communicating with the outlet side tank chamber 13 is formed therein. The outer shapes of the inlet pipe and the outlet pipe (two inlet / outlet pipes) are circular pipes.
[0026]
[Assembly method of the first embodiment]
Next, for example, a method for assembling the heat exchanger 1 used in a heater core of an automotive air conditioner will be briefly described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0027]
First, the illustrated upper end portions of the plurality of tubes 3 are inserted into flat tube insertion holes 17 formed in the bottom wall portion 14 of the sheet metal 6, and the corrugated fins 4 are temporarily inserted between two adjacent tubes 3. The core part 2 of the heat exchanger 1 is configured by assembling. Next, the two protrusions 26 and 27 of the separator 8 are inserted into the temporary fixing holes 28 and 29 of the capsule 7, and the two protrusions 26 and 27 are caulked and temporarily fixed.
[0028]
Next, the flat plate-like portions 21 and 25 of the capsule 7 integrated with the separator 8 are fitted to the inner side surfaces of both standing wall portions 15 and 16 of the sheet metal 6. At this time, a large number of notch grooves 34 and a large number of fitting pieces 35 in the standing wall portion 33 of the separator 8, the partitions 11 on the lower end side of the plurality of tubes 3 and the bottom wall portion 14 of the sheet metal 6 are included. By fitting the wall surfaces, the illustrated upper ends of the plurality of tubes 3 can be fixed by the separator 8, and the strength of the core portion 2 formed by alternately laminating a plurality of tubes 3 and a plurality of corrugated fins 4. Can be improved.
[0029]
Next, the cylindrical wall portions 41 and 42 of the side caps 9 and 10 are fitted to the outer wall surface of the cylindrical wall portion of the cylindrical body constituted by the sheet metal 6 and the capsule 7, and both ends of the cylindrical body are fitted. Is closed by side caps 9 and 10. At this time, the tank 5 is temporarily attached to the upper end portion of the core portion 2 in the figure by inserting both ends of the partition plate portion 32 of the separator 8 in the longitudinal direction of the substantially cap-shaped cut grooves 46 and 48 of the side caps 9 and 10. Assembled.
[0030]
Further, the connection side portions of the inlet pipe and the outlet pipe are inserted into the inlet side connection portion 44 and the outlet side connection portion 45 of the side cap 9. Thereby, the temporary assembly | attachment of the heat exchanger 1 which installed the tank 5 in the illustration upper end part of the core part 2, and connected two inlet-and-outlet pipes to the side surface of the tank 5 is complete | finished. Next, a tank 5 is installed at the upper end of the core 2 in the figure, and a heat exchanger 1 having two inlet / outlet pipes connected to the side of the tank 5 is placed in a furnace at a temperature equal to or higher than the melting temperature of the brazing material. By heating, each joint location of the heat exchanger 1 is brazed, and the heat exchanger 1 is manufactured.
[0031]
[Operation of First Embodiment]
Next, the operation of the heat exchanger 1 used for, for example, a heater core of an automobile air conditioner will be briefly described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0032]
The engine cooling water heated by the engine water jacket flows into the inlet side tank chamber 12 of the tank 5 from the side surface of the tank 5 and the inlet side flow path in the inlet pipe attached to the inlet side connection portion 44 of the side cap 9. To do. The engine coolant flowing into the inlet side tank chamber 12 flows into the U-shaped passage from the upstream end of the U-shaped passages of the plurality of tubes 3 communicating with the inlet-side tank chamber 12 and exits from the tank 5. Head to the side tank chamber 13.
[0033]
Thus, when flowing through the U-shaped passages of the plurality of tubes 3, the engine cooling water exchanges heat with the air passing between the two adjacent tubes 3 to heat the air. As a result, the interior of the automobile is heated. The engine coolant that has flowed into the outlet-side tank chamber 13 of the tank 5 from the downstream end of the U-shaped passages of the tubes 3 is the outlet attached to the side surface of the tank 5 and the outlet-side connecting portion 45 of the side cap 9. Go through the pipe to the engine water jacket.
[0034]
[Effect of the first embodiment]
As described above, in the heat exchanger 1 in which the tank 5 is installed at the upper end in the figure of the core portion 2 and two inlet / outlet pipes are connected to the side surface of the tank 5, the shape of the tank 5 is changed from the conventional rectangular parallelepiped shape. The tank 5 has a stepped shape in which one side of the cap cell 7 in the front-rear direction is high and the other side is low, and the center position of the inlet side connection portion 44 of the inlet / outlet pipe of the side cap 9 is shown obliquely from the center position of the outlet side connection portion 45 By shifting upward, the width of the tank 5 becomes a width (2d−β) smaller than twice the outer diameter (φd) of the inlet / outlet pipe (2d), and the sheet metal 6 and the capsule 7 with respect to the width of the tube 3. The width of the tank 5 composed of the above and the like does not become extremely large, so that the engine cooling water does not leak from the base portion of the tube 3. Further, since the tank 5 can be downsized, a sufficient space for mounting the heat exchanger 1 can be secured.
[0035]
Moreover, by making the shape of the separator 8 into the substantially square shape shown in FIG. 1, an air pool generated in the inlet side and outlet side tank chambers 12 and 13 of the tank 5 can be minimized. In addition, since it is not necessary to change the shape of the inlet side connecting portion 44 and the outlet side connecting portion 45 of the two inlet / outlet pipes from the circular shape that is the outer shape of the inlet / outlet pipe to the elliptical shape or the oval shape, No sudden expansion or contraction passages are formed between each of the flow paths and the inlet side and outlet side tank chambers 12 and 13, and no abnormal noise is generated due to the occurrence of cavitation or air accumulation. Moreover, since the process of a pipe joint becomes unnecessary, the manufacturing cost of the heat exchanger 1 can be reduced.
[0036]
Then, when the separator 8 is assembled to the capsule 7 of the heat exchanger 1, the protrusions 26 and 27 of the separator 8 are inserted into the temporary fixing holes 28 and 29 of the capsule 7 and then the protrusions 26 and 27 are caulked. Yes. Thereby, the separator 8 can be temporarily assembled to the capsule 7 before the heat exchanger 1 is integrally brazed without the separator 8 being inclined with respect to the capsule 7.
[0037]
In addition, when the openings at both ends in the longitudinal direction of the cylindrical body (tank body) composed of the sheet metal 6 and the capsule 7 are closed with the side caps 9 and 10, the partition plate portion of the separator 8 temporarily fixed to the capsule 7. 32 is fitted into the slits 46 and 48 of the side caps 9 and 10, thereby causing an internal leak that causes a decrease in performance of the heat exchanger 1, that is, the engine from the inlet side tank chamber 12 of the tank 5 to the outlet side tank chamber 13. It is possible to eliminate leakage of cooling water.
[0038]
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention and is a view showing a method of assembling a cap and a separator of a heat exchanger.
[0039]
In the present embodiment, the cut wall 46 of the side cap 9 is closed by leaving the plate thickness of the cylindrical wall portion 41 of the side cap 9 so that the entire partition plate portion 32 of the separator 8 can be fitted. The entire portion 43 is formed. That is, by cutting into the R portion from the outer peripheral end portion of the closing wall portion 43 of the side cap 9 to the cylindrical wall portion 41 to form the cut groove 46, the separator 8 is formed on the cylindrical wall portion 41 of the side cap 9. Since it can be fitted to the inner wall surface without a gap, internal leakage can be completely stopped.
[0040]
[Third Embodiment]
4 and 5 show a third embodiment of the present invention. FIGS. 4 (a) and 4 (b) show the protrusions of the separator of the heat exchanger, and FIG. 5 shows the heat exchanger. It is the figure which showed the separator.
[0041]
In the present embodiment, the protrusions 26 and 27 of the separator 8 that are fitted into the temporary fixing holes 28 and 29 of the capsule 7 of the tank 5 of the heat exchanger 1 are not limited to the flat protrusions 26 and 27 but also two-dimensionally. Alternatively, substantially U-shaped protrusions 26 and 27 cut into a bent shape and approximately U-shaped protrusions 26 and 27 may be employed.
[0042]
[Other Embodiments]
In the present embodiment, the tank 5 is configured by the sheet metal 6, the capsule 7, the separator 8, and the side caps 9, 10, but the tank 5 may be configured by one member. Moreover, although this embodiment demonstrated the example which utilized this invention for the heater core of the air conditioner for motor vehicles, you may utilize this invention for the radiator of the engine cooling device for motor vehicles.
[0043]
Further, as shown in FIG. 6, the inner wall surfaces at both ends in the longitudinal direction of the capsule 7 or the cylindrical wall portions 41, 42 of the side caps 9, 42 are disposed at both longitudinal ends of the standing wall portion 31 of the separator 8. Convex fitting portions 36 and 37 for eliminating a gap with the inner wall surface (preventing internal leakage) may be provided so as to protrude upward in the figure. Moreover, as shown in FIG. 6, the inner wall surface of the both ends of the bottom wall part 14 of the sheet metal 6 in the longitudinal direction or the cylindrical shape of the side caps 9 and 10 are provided at both longitudinal ends of the standing wall part 33 of the separator 8. Convex fitting portions 38 and 39 for eliminating gaps between the wall portions 41 and 42 and the inner wall surfaces (preventing internal leakage) may be provided so as to protrude downward in the figure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded view showing an assembled state of a heat exchanger (first embodiment).
FIG. 2 is a side view showing a side shape of a cap of a heat exchanger (first embodiment).
FIG. 3 is a schematic view showing a method for assembling a cap and a separator of a heat exchanger (second embodiment).
4A is a perspective view showing a protrusion of a separator of a heat exchanger, and FIG. 4B is a perspective view showing a protrusion of a separator of a heat exchanger (third embodiment).
FIG. 5 is a perspective view showing a separator of a heat exchanger (third embodiment).
FIG. 6 is an exploded view showing the assembled state of the heat exchanger (another embodiment).
FIG. 7 is a perspective view showing a heat exchanger (prior art).
FIG. 8 is a side view showing a side shape of a heat exchanger (prior art).
FIG. 9 is a side view showing a side shape of a heat exchanger (prior art).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat exchanger 2 Core part 3 Tube 4 Corrugated fin 5 Tank 6 Sheet metal 7 Capsule 8 Separator 9 Side cap 10 Side cap 12 Inlet side tank chamber (first tank chamber)
13 Outlet tank chamber (second tank chamber)
26 Protruding portion 27 Protruding portion 28 Temporary fixing hole 29 Temporary fixing hole 44 Inlet side connecting portion 45 Outlet side connecting portion 46 Cut groove 48 Cut groove

Claims

A plurality of tubes through which fluid flows, a tank having an overall cylindrical shape in which one end portions of these tubes are connected in the longitudinal direction, and two cylindrical pipes connected to one end surface in the longitudinal direction of the tank In a heat exchanger with
The cross-sectional shape in the width direction of the tank having the cylindrical shape is such that the back side portion in the width direction to which the first circular tubular pipe on one side of the two circular pipes is connected is the two circular tubes. While making the stepped shape higher than the portion on the near side in the width direction to which the second circular tubular pipe on the other side of the pipe is connected ,
The heat exchanger , wherein the center position of the connection portion of the first tubular pipe is shifted obliquely upward in the width direction of the tank with respect to the center position of the connection portion of the second tubular pipe .

The heat exchanger according to claim 1,
The heat exchanger according to claim 1 , wherein a width of the tank is smaller than a sum of outer diameters of the two first and second tubular pipes.

The heat exchanger according to claim 1 or 2,
The tank is a cylindrical body connected to one end of the plurality of tubes,
Two side caps joined so as to close the openings formed at both ends in the longitudinal direction of the cylindrical body;
A space surrounded by the cylindrical body and the two side caps is communicated with a first tank chamber that communicates with the flow path in the first tubular pipe and a second fluid passage that communicates with the flow path within the second tubular pipe. A heat exchanger having a separator that is liquid-tightly divided into two tank chambers.

The heat exchanger according to claim 3,
The separator, heat exchanger and having a projection for temporarily fixing the said tubular body.

The heat exchanger according to claim 3 or claim 4,
The heat exchanger according to claim 2, wherein the two side caps have cut grooves into which both end portions of the separator are inserted.