JP4700935B2

JP4700935B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP4700935B2
Application number: JP2004210006A
Authority: JP
Inventors: 孝幸久米; 恵士前沢
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2024-07-16
Also published as: EP1617162B1; EP1617162A3; EP1617162A2; JP2006029698A; US20060011323A1; US7258159B2

Description

本発明は、チューブシートを複数多段に積層して形成される熱交換器に関するものである。

従来の熱交換器には、２枚のチューブシートを対面接合して扁平チューブを形成し、扁平チューブを複数多段に積層した構造の熱交換器がある。扁平チューブは、長手方向両端に形成され積層方向両側に向けて突設される筒状のタンク部と、両端のタンク部を連通する冷媒流路と、を備える。これに対応して、扁平チューブを構成するチューブシートは、長手方向両端部に形成され積層方向外方に突設される筒状のタンク部と、両端のタンク部を連絡する冷媒流路用の凹部と、を備える。

このような熱交換器では、熱交換器内に冷媒経路を設計する必要性などから、仕切部や絞り部などが設けられている。そのため、積層方向の所定位置のチューブシートのタンク部には、通常のチューブシートのタンク部とは異なり仕切部や絞り部が設けられている。この異形チューブシートは通常形チューブシートと外観形状が完全に同一か若しくは類似しているため、熱交換器の外観形状では積層方向のどの位置に異形チューブシートが在るか確認できない。そこで、従来の熱交換器には、異形のチューブシートに目印（リブや切欠）を設けたものがある（例えば特許文献１）。これにより、熱交換器の外観形状から異形チューブシートの位置を確認できる。
特開平９−１５２２９４

本発明は、内部構造（どこに仕切部や絞り部等があるか）を確認できる熱交換器の提供を目的とする。

請求項１の発明は、長手方向に延びる冷媒通路用の２本の凹部とこの２本の凹部の両端から突設された４つの筒状のタンク部とを有するチューブシートを対面配置することで扁平チューブを形成し、該扁平チューブを複数多段に積層して形成される熱交換器であって、前記扁平チューブのチューブシートは、通常形チューブシートと異形チューブシートとを含み、前記通常形チューブシートのタンク部は全て通常形のタンク部であり、前記異形チューブシートのタンク部には、前記通常形のタンク部に加え前記通常形のタンク部とは異なる形状の異形タンク部が含まれており、前記異形チューブシートは、両端部かつ前記２本の凹部のうち前記異形タンク部の存在する側に、積層状態において外部から前記通常形チューブシートと区別するための識別部を備え、区別すべき前記異形タンクの種類が複数ある構造であって、前記異形タンクの種類の応じて前記識別部の形状、サイズ、位置の少なくとも１つの項目を異ならせることで、異形タンクの種類を区別する、ことを特徴とするものである。

なお、本発明にあっては請求項１の構成に限られず、前記異形チューブシートの両端の識別部の形状、サイズ、位置の少なくとも１つの項目を互いに異ならせることで前記第１マーク及び前記第２マークの区別を行うこともできる。

請求項１の発明によれば、異形チューブシートの両端部かつ２本の凹部のうち異形タンク部の存在する側には識別部があるので、熱交換器の外観形状から異形タンクの存在する側を確認できる。また、複数種類の異形チューブシートがある場合にも、外観検査で熱交換器の内部構造を見分けることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

第１実施形態
図１は第１実施形態の熱交換器１０の全体構成を示す図であり、図１ａは空気の流通方向から見た正面図、図１ｂは左側から見た図、図１ｃは右側端から見た図、図１ｄは図１ａ中の矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの方向からみた各異形チューブシートの概略形状を示すもので閉鎖型の異形タンク部（黒丸）の位置を示す図である。図２は扁平チューブを構成するチューブシートの構成図であり、図２ａは通常形チューブシートの斜視図、図２ｂは異形チューブシートの斜視図である。また、図３は実施形態の熱交換器であって、図３ａは上面図であり図３ｂは下面図である。また、図４は図３中ＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。

図１に示すように熱交換器１０は、フィン１２を挟んだ状態で扁平チューブ１１を多段に積層した構造である。各扁平チューブ１１は、二枚のチューブシート（金属板）１Ａを対向配置して最中合わせにして形成されるものである。扁平チューブ１１は、長手方向（図１ａ中上下方向）に沿って設けられた冷媒通路（図示せず）と、この冷媒通路の両端から積層方向（図１ａ中左右方向）に向けて突設された筒状のタンク部２２と、を備えている。なお、扁平チューブ１１のタンク部の符号番号２２は、便宜上、チューブシート１のタンク部２２と同一符号で示している。

この扁平チューブ１１が複数多段に積層された状態では、隣接する扁平チューブ１１のタンク部２２、２２同士が連通結合し、これにより熱交換器１０の両端（図１ａ中上端および下端）にはそれぞれ積層方向（図１ａ中左右方向）に延びるヘッダタンク１４が形成されている。ヘッダタンク１４は、冷媒流路の冷媒を合流・分配する部位である。

この実施形態の熱交換器１０では、各扁平チューブ１１は、独立した２本の冷媒通路を備えており、これに対応して扁平チューブ１１の長手方向一端に２本のタンク部２２が設けられ他端に２本のタンク部２２が設けられている。つまり、熱交換器１０は、図１中上端の２本のヘッダタンク１４を備え且つ図１中下端の２本ヘッダタンク１４を備えている。

なお、図１中において、符号１５は熱交換器１０の右端部に設けられたエンドプレートである。符号１６はエンドプレートに設けられ且つ上側ヘッダタンク１４、１４および下側ヘッダタンク１４、１４の端部同士を連通する連通路である。符号１７は熱交換器１０の左端部に設けられたエンドプレートである。符号１００はエンドプレート１７に固定され且つ上側ヘッダタンク１４、１４の左端に連通接合されるコネクタである。符号１０１はコネクタ１００に設けられ且つ上側ヘッダタンクに連通する冷媒入口である。符号１０２はコネクタ１００に設けれ且つ上側ヘッダタンクに連通する冷媒出口である。

次に図２を参照しつつこの実施形態の扁平チューブ１１を構成するチューブシートについて説明する。この実施形態の扁平チューブ１１を構成するチューブシートとしては、図２ａに示す通常形チューブシート１Ａの他に、図２ｂに示す異形チューブシート１Ｂも利用される。

通常形チューブシート１Ａは、長手方向に延在する２本の冷媒流路用の凹部２１と、その凹部２１に両端から外方に向けて突設された筒状のタンク部２２と、を備える。この４つのタンク部２２が全て連通口付きのタンク部（通常形タンク部）２２Ａとして形成されたものである。一方、異形チューブシート１Ｂは、通常形チューブシート１Ａとほぼ同様の形状であり前記２本の冷媒流路用凹部２１と、４つの筒状のタンク部２２と、を備えたものであるが、４つのタンク部２２のうちの１つが閉鎖型の異形タンク部２２Ｂとして形成され且つ残る３つのタンク部２２が連通口付きの通常形のタンク部２２Ａとして形成されている。

この異形チューブシート１Ｂを予め設定した積層位置に介在させることで、完成品の熱交換器１０のヘッダタンク１４内に仕切部（異形チューブシート１Ｂの異形タンク部２２Ｂに対応）が形成され、これにより熱交換器１０内部に所定の冷媒経路が形成されるようになっている。

この異形チューブシート１Ｂの両端には、突片（識別部）３１、３２が設けられている。この突片３１、３２は、熱交換器１０の組立完成状態において外部から異形チューブシート１Ｂの位置を簡単に把握できるようするためのものである。この両端の突片３１、３２は互いに形状が異なっている。この例では、突片３１および突片３２のうち、閉鎖型の異形タンク部２２Ｂのある側の突片３１はマーク形状Ｍとして切欠を設けず（第１マークに相当）、反対側の突片３２はマーク形状Ｍとしての切欠を設けてある（第２マークに相当）。なお、突片３１および３２の位置は、２列にならんだ冷媒通路用凹部２１、２１のうち異形タンク部２２Ｂが存在しない側ではなく異形タンク部２２Ｂが存在する側にある。

従って、熱交換器１０の外観形状を見た際に、マーク形状Ｍ無しの突片３１の近接位置に仕切部（異形タンク部２２Ｂ）が存在し、マーク形状Ｍ有りの突片３２の反対側に仕切部（異形タンク部２２Ｂ）が存在することがわかる。なお、この突片３１、３２は、図４に示すように必要に応じて折り曲げられていてもよい。

次に作用を述べる。

通常形チューブシート１Ａと異形チューブシート１Ｂとは、外観上ほとんど見分けがつかない同じ形状のものであるが、異形チューブシート１Ｂの両端には突片３１、３２がついているので、完成品の熱交換器１０の上下いずれか一方の端部側から目視するのみで、異形チューブシート１Ｂの積層位置を確認できる。しかも、両端の突片３１、３２に設けたマーク形状Ｍの有る無しから、その異形チューブシート１Ｂのどちらの側の端部に異形タンク部２２Ｂが存在するかを確認できる。即ち、熱交換器１０の片側から目視した際に、もし切欠無しの突片３１のチューブシート１Ｂがあれば、その端部に仕切部（閉鎖型の異形タンク部２２Ｂ）があることがわかる。また、マーク形状Ｍ有りの突片３２のあるチューブシート１Ｂがあれば、その端部とは反対側に仕切部（閉鎖型の異形タンク部２２Ｂ）があることがわかる。従って、熱交換器１０の一方の端部からの目視だけで、熱交換器１０の内部構造を認識できる。結果、熱交換器１０の製造時の検査作業の負担が軽減され、また、熱交換器１０を所定の位置に組み付ける際に、熱交換器１０の組付方向確認の作業負担が軽減される。

第２実施形態
図５および図６は本発明の第２実施形態を示す。

上述の第１実施形態では異形タンクの種類が１つであったが、この第２実施形態では異形タンクの種類が２つある。この例では、種類の異なる２つの異形タンク部はそれぞれ別々のチューブシートに設けられている（なお、本発明にあっては種類の異なる複数の異形タンク部が１つのチューブシートに設けられていてもよい）。

この実施形態の熱交換器１０Ｃに使用されるチューブシートとしては、図５ａに示す通常形チューブシート１Ａと、図５ｂに示す第１の異形チューブシート１Ｂと、図５ｃに示す第２の異形チューブシート１Ｃと、が利用される。通常形チューブシート１Ａ及び第１の異形チューブシート１Ｂは、前記第１実施形態のものと同様のものである。第２の異形チューブシート１Ｃは、４つのタンク部２２のうちの１つが絞り部を有する異形タンク部２２Ｃとして形成され且つ残る３つが通常形タンク部２２Ａとして形成されている。

図５ｃに示すように異形チューブシート１Ｃの両端には、組立完成状態において外部から通常形チューブシート１Ａと区別するための突片（識別部）４１、４２が設けられている。しかもこれらの突片４１、４２は、第１の異形チューブシート１Ｂの突片（識別部）３１、３２と区別できるように、これら突片（識別部）３１、３２とはサイズが異なっている。この突片４１、４２のうち、異形タンク部２２Ｃが存在する端部の突片４１はマーク形状Ｍ無しであり（第１マークに相当）、反対側の端部の突片４２はマーク形状Ｍ有りである（第２マークに相当）。なお、突片４１および４２の位置は、２列にならんだ冷媒通路用凹部２１、２１のうち異形タンク部２２Ｃが存在しない側ではなく異形タンク部２２Ｃが存在する側にある。

従って、図５に示すように、切欠無しの突片４１を備えるチューブシート１Ｃがあれば、その端部に異形タンク部２２Ｃが存在することがわかるし、マーク形状Ｍ有りの突片４２を備えるチューブシート１Ｃがあれば、そのチューブシート１Ｃの反対側の端部に異形タンク部２２Ｃが存在することがわかる。

図６は図５に示すチューブシートを積層して構成した熱交換器１０Ｃを示すもので、図６ａは上面図であり図６ｂは下面図である。

この熱交換器１０Ｃは、通常形チューブシート１Ａの積層体の中の予め設定された位置に、第１の異形チューブシート１Ｂ及び第２の異形チューブシート１Ｃを予め設定された向きで組み込むことにより構成されている。所定の位置に第１の異形チューブシート１Ｂが存在することにより、その位置の仕切部（異形タンク部２２Ｂ）でヘッダタンク１４が長手方向に仕切られ、これにより熱交換器１０Ｃの中に所定の冷媒経路が作られている。また、所定の位置に異形チューブシート１Ｃが存在することにより、その位置の絞り部（異形タンク部２２Ｃ）で冷媒経路に絞りが形成されていている。なお、図６中符号Ｐは仕切部の位置を示し、図６中符号Ｑは絞り部の位置を示している。

次に作用を述べる。

通常形チューブシート１Ａと異形チューブシート１Ｂ、１Ｃは、外観上ほとんど見分けがつかない同じ形状のものであるが、異形チューブシート１Ｂ、１Ｃの両端には突片３１、３２、４１、４２がついているので、完成品の熱交換器１０Ｃの上下いずれか一方の端部側を検品するのみで、異形チューブシート１Ｂ、１Ｃの積層位置を確認できる。しかも、突片３１、３２、４１、４２は、異形タンク部２２Ｂ、２２Ｃ（この例では異形チューブシート１Ｂ、１Ｃ）のタイプによってサイズを異ならせてあるので、そのサイズの違いを見れば、どのタイプの異形タンク部２２Ｂ、２２Ｃであるかを判別できる。

また、突片３１、３２、４１、４２に設けたマーク形状Ｍの有る無しから、その異形チューブシート１Ｂ、１Ｃのどちらの側の端部に異形タンク部２２Ｂや異形タンク部２２Ｃが存在するかを確認できる。即ち、この例では熱交換器を一端側から検品した際に、マーク形状Ｍ無しの突片３１、４１があれば、その端部に仕切部や絞り部（閉鎖型の異形タンク部２２Ｂや絞り型の異形タンク部２２Ｃ）があることがわかるし、逆に、マーク形状Ｍ有りの突片３２、４２があれば、反対側の端部に仕切部や絞り部（閉鎖型の異形タンク部２２Ｂや絞り型の異形タンク部２２Ｃ）があることがわかる。従って、熱交換器１０Ｃを一方側から検品するのみで、熱交換器１０Ｃの内部構造（仕切部や絞り部の位置）を認識できるため、熱交換器１０Ｃの内部構造の確認作業の負担が軽減される。

なおこの第２実施形態のように、区別すべき異形タンクの種類が複数ある場合には、各種の異形タンクに対応させて識別部の形状、サイズ、位置の少なくとも１つの項目を互いに異ならせることでチューブの種類を区別できる。図７〜図９はその具体的な例を示す。

図７では、突片５１、５２の大きな形状の違い（即ち、例えば四角、三角、半丸等）により異形タンク部（異形チューブシート）のタイプを区別し、マーク形状Ｍの有る無しにより、異形タンク部のある側か反対側かを区別している。

図８では、突片６１、６２のサイズの違い（ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ）により異形タンク部（異形チューブシート）のタイプを区別し、マーク形状Ｍの有る無しにより、異形タンク部のある側か反対側かを区別している。

図９では、突片７１、７２の位置の違い（端部からの寸法ＬＡ、ＬＢ、ＬＣの違い）により異形タンク部のタイプ（異形チューブシートのタイプ）を区別し、マーク形状Ｍの有る無しにより、異形タンク部のある側か反対側かを区別している。

このように識別部（突片）の設け方により、異形タンクのタイプを区別できるし端部の区別できる。

なお、本発明では、区別すべき異形タンクの種類が複数ある場合には、各種の異形タンクに対応させて識別部の形状、サイズ、位置の少なくとも１つの項目を互いに異ならせることでチューブの種類を区別し、マーク形状を用いずにその他の項目を互いに異ならせることで端部を区別してもよい。

また、上述の実施形態では、マーク形状はいずれも切欠として構成されているが、本発明ではマーク形状は例えば透孔や凹部や突起などその他の形状であってもよく、その形状が限定されるものではない。

また、上述の実施形態では、識別部（突片）をチューブシートの長手方向両端部から長手延長方向に向けて設定した場合を示したが、本発明にあっては識別部の位置は、チューブシートの長手方向の両端部の近傍であればよく、識別部の位置は特に限定されない。例えば、チューブシートの長手方向両端部から長手方向と交差する方向に突設してもよい。

本発明の第１実施形態の熱交換器の全体構成図であり、図１ａは空気の流通方向から見た正面図、図１ｂは左側から見た面図、図１ｃは右側端から見た面図、図１ｄは図１ａ中の矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの断面位置における閉鎖型の異形タンク部（黒丸）と連通口付きの通常タンク部（白丸）の位置関係を示す図である。熱交換器の扁平チューブを構成するチューブシートの構成図であり、図２ａは通常形チューブシートの斜視図、図２ｂは異形チューブシートの斜視図である。第１実施形態の熱交換器を示す図であり、図３ａは上面図であり図３ｂは下面図である。図３中のＩＸ−ＩＸ断面線に異形チューブの断面図である。本発明の第２実施形態の熱交換器のチューブシートの概略図であり、図５ａは通常形チューブシートの斜視図、図５ｂは第１の異形チューブシートの斜視図、図５ｃは第２の異形チューブシートの斜視図である。本発明の第２実施形態の熱交換器を示す図であり、図６ａは上面図、図６ｂは下面図である。異形チューブシートの種類の表示方法の第１例を示す図である。異形チューブシートの種類の表示方法の第２例を示す図である。異形チューブシートの種類の表示方法の第３例を示す図である。

符号の説明

１チューブ
１Ａ通常形チューブシート
１Ｂ第１の異形チューブシート（異形チューブシート）
１Ｃ第２の異形チューブシート（異形チューブシート）
１０、１０Ｃ熱交換器
１１扁平チューブ
１４ヘッダタンク
２２タンク部
２２Ａ通常形タンク部
２２Ｂ閉鎖型の異形タンク部（異形タンク部）
２２Ｃ絞り型の異形タンク部（異形タンク部）
３１，３２，４１，４２，５１Ａ〜５１Ｃ，５２Ａ〜５２Ｃ，６１Ａ〜６１Ｃ，６２Ａ〜６２Ｃ，７１Ａ〜７１Ｃ，７２Ａ〜７２Ｃ突片（識別部）
Ｍマーク形状（第２マーク）

Claims

長手方向に延びる冷媒通路用の２本の凹部（２１）とこの２本の凹部（２１）の両端から突設された４つの筒状のタンク部（２２）とを有するチューブシート（１）を対面配置することで扁平チューブ（１１）を形成し、該扁平チューブ（１１）を複数多段に積層して形成される熱交換器（１０、１０Ｃ）であって、
前記扁平チューブ（１１）のチューブシート（１）は、通常形チューブシート（１Ａ）と異形チューブシート（１Ｂ、１Ｃ）とを含み、
前記通常形チューブシート（１Ａ）のタンク部（２２）は全て通常形のタンク部（２２Ａ）であり、
前記異形チューブシート（１Ｂ、１Ｃ）のタンク部（２２）には、前記通常形のタンク部（２２Ａ）に加え前記通常形のタンク部（２２Ａ）とは異なる形状の異形タンク部（２２Ｂ、２２Ｃ）が含まれており、
前記異形チューブシート（１Ｂ、１Ｃ）は、両端部かつ前記２本の凹部（２１）のうち前記異形タンク部（２２Ｂ、２２Ｃ）の存在する側に、積層状態において外部から前記通常形チューブシート（１Ａ）と区別するための識別部（３１、３２、４１、４２、５１Ａ〜５１Ｃ、５２Ａ〜５２Ｃ、６１Ａ〜６１Ｃ、６２Ａ〜６２Ｃ）を備え、
区別すべき前記異形タンク（２２Ｂ、２２Ｃ）の種類が複数ある構造であって、
前記異形タンク（２２Ｂ、２２Ｃ）の種類の応じて前記識別部（３１、３２、４１、４２、５１Ａ〜５１Ｃ、５２Ａ〜５２Ｃ、６１Ａ〜６１Ｃ、６２Ａ〜６２Ｃ）の形状、サイズ、位置の少なくとも１つの項目を異ならせることで、異形タンク（２２Ｂ、２２Ｃ）の種類を区別する、
ことを特徴とする熱交換器。