JP6290387B2 - 特に車両の空調ループ又は空調回路用の熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、特に車両の空調ループ又は空調回路用の熱交換器に関する。

該当する熱交換器は、車両に対して意図されたものであるがこれに限られず、好適な用途において、車両の空調ループ又は空調回路に設けられた凝縮器に相当する。しかしながら、本発明の範囲を逸脱せずに、本発明の熱交換器に対して他の用途も考えられ得る。

一般に、このような熱ループ用の熱交換器は、一群の平行なチューブと、２つのコレクタとを備えており、このコレクタの内部にチューブの対応する端部が固定的且つ密封的な態様で連結されている。したがって、ループ内を流通する冷媒流体は、コンプレッサに向かって向きを変える上流コレクタから下流コレクタに向かって、チューブを経由して流通し得るとともに、チューブを通過する外部強制空気流によって流体を気相から液相にさせる。チューブの表面積は、チューブとチューブとの間のディスラプタ又はインサートを追加することにより増大されて、熱交換を最適なものとしている。

ここで、交換器は、ろう付けにより得られるこのタイプの交換器であり、使用されるコレクタは、２つの部品において設計され得るものであって、「２部品コレクタ又はコレクタボックス」という用語で特定されるものであることに留意されたい。

全体形状が筒状であるこのタイプのコレクタは、
−長手方向に開放しており、流体流通のための平行なチューブの対応する端部用に意図されたスリットを設けられた壁部を有するコレクタプレートと、
−組み立て後に、コレクタプレートおよび壁部の長手方向開口部を閉鎖するカバーであって、その壁部に流体の流入及び／又は流出のための少なくとも１つのオリフィスが設けられているカバーと、を有している。

また、それぞれのコレクタとこれに関する一連のループとの間の連結をもたらすように、連結フランジがコレクタに嵌合されている。ある構成において、特に（部品で）非常に込み合った車両のエンジン室においては、コレクタに嵌合されるこのようなフランジの設置は困難であるか、或いは想定することさえできない。したがって、交換器に対してフランジがオフセットされることを可能とするチューブをコレクタに嵌合することが既に提案されている。しかしながら、このようなチューブをコレクタにろう付けする前に組み付けるための既に提案された解決法は、特に２部品コレクタの場合において、全く満足のいくものではない。

本発明の目的は、この欠点を改善することである。

この目的のために、本発明による熱交換器は、流体の通過（移行）のための少なくとも１つのチューブと、カバーを設けられた少なくとも１つのコレクタと、を備え、前記カバーは、組み立て後に、当該カバーと協働して前記コレクタを形成するコレクタプレートの長手方向開口部を閉鎖する。

本発明によれば、前記チューブは、前記交換器の連結要素を形成することが意図されているとともに、前記カバーと前記コレクタプレートとの間で、前記流体を前記コレクタに通過（移行）させるためのオリフィスにおいて、部分的にクリンプ留めされた（部分的に圧着された）端部を有している。

このようにして、ろう付け前に、チューブと交換器との簡単且つ確実な事前組み立てを実施することが可能となる。チューブは交換器に嵌合されて、これにより交換器がコレクタに対してオフセットされた態様で連結可能となる。

有利には、前記コレクタプレートは、前記チューブを前記通過（移行）オリフィスと流体連通させつつ、前記チューブの外縁部の前記カバーに対するクリンプ留め（圧着）を生じさせるように設計されている。

単独の又は組み合わせによる本発明の他の特徴によれば、以下が実現される。
−前記チューブは、その他方の端部に、前記交換器を連結するための連結要素を設けられている。
−前記カバーに対する前記チューブのクリンプ留め（圧着）は、前記コレクタプレートの長手方向開口部を画成している平行な縁部を、前記チューブの外縁部に対して接触させることにより生じる。
−前記外縁部は、変形により、特には前記チューブの前記端部の一定の変形により生じる。
−前記外縁部は、前記カバーに相補的なものである。
−前記チューブはフランジを備え、前記フランジは、少なくとも当該フランジの一部分により、前記カバーに平面的に当接するように成形されており、前記フランジは前記外縁部を備えている。
−前記フランジ及び／又は前記外縁部は、曲げられている（折り曲げられている、折り重ねられている）。
−前記フランジは、前記チューブの本体を形成する管状部分に嵌合されており、例えばフランジは本体にクリンチ留め、クリンプ留め（圧着）、熱間成形、又は冷間成形され得る。
−前記フランジ及び／又は前記外縁部は、一重又は二重の厚さを有しており、後者の場合、フランジ及び／又は外縁部に折り重ねられた厚さを有している。
−前記フランジ又は前記外縁部の厚さは、前記カバーの厚さに略一致し、例えば０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の範囲にある。
−前記カバーはカラーを有し、前記カラーは、前記通過オリフィスを画成するとともに、前記チューブの前記端部に受容されることが意図されている。
−前記カラーは壁部を有し、この壁部の厚さは、カラーが始まる前記カバーの厚さに比して小さく、これにより前記チューブの内部通過への及び／又は前記チューブの内部通過からの流体の流通のためのオリフィスの断面を最大化するとともに、流体の通過による内部の水頭損失を減少させている。
−前記チューブの前記端部は、特には前記カラーを受領するように、広がっている。
−前記コレクタプレートは、流体流通用の平行なチューブのために意図されたスリットを設けられている。
−前記コレクタプレートの壁部は内部ストッパを設けられており、この内部ストッパは前記カバーの長手方向縁部を受容し、且つ前記カバーを前記コレクタプレートに配置する適切な事前組み立てを可能とするように設計されている。
−前記コレクタプレートの断面は略Ｕ字形状であり、その開口部に、同じく略Ｕ字形状の断面を有する前記カバーが挿入される。
−前記コレクタプレートと前記カバーとは、互いに頭尾嵌合される。
−前記カバーの壁部の外面は、前記カバーを前記コレクタプレート及び前記チューブに連結するための後続のろう付けを目的としてめっき加工されている。

本発明の一態様によれば、前記熱交換器は、前記流体の流通用の一群の平行なチューブにより互いに連結された２つのコレクタを備えている。少なくとも一方のコレクタ、又は両方のコレクタが上記のように規定されている。

また、本発明は、熱交換器を組み立てる方法であって、
−前記コレクタへの前記流体の通過のための前記オリフィスにおいて、前記カバーの外面に相補的であるように前記連結チューブを成形する工程と、
−前記チューブを流体通過用の前記カバーの前記オリフィスに配置する工程と、
−その後に、前記コレクタプレート上の前記カバーを閉鎖するように、前記コレクタプレートの側部ウィングを前記カバーに対して曲げる（折り曲げる、折り重ねる）とともに、前記チューブを前記カバーにクリンプ留めし、これにより、前記交換器の事前組み立てが、当該交換器の例えばろう付けや導入による組み立て前に、可能とされる工程と、
を備えた方法に関する。

本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照しつつ例示的になされる以下の実施形態の説明を読むことにより明らかになるであろう。

図１は、本発明の実施形態による熱交換器の縦断面部分図である。 図２は、図１の熱交換器のコレクタ及びチューブのＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図３は、図１の熱交換器を上から見た図である。 図４乃至６は、図２の断面図に類似する、変形例の半断面図である。 図４乃至６は、図２の断面図に類似する、変形例の半断面図である。 図４乃至６は、図２の断面図に類似する、変形例の半断面図である。 図７は、図２のチューブの横断面図である、 図８は、変形例によるチューブの横断面部分図である。

図面は本発明をより詳細な態様で示すものであり、必要であれば本発明をよりよく定義すべく当然に利用され得ることに留意されたい。

同一の参照符号が、同一又は類似の要素を示すように使用されている。

図１乃至図４に示すように、本発明は、例えば、車両の乗員室用の空調ループの凝縮器（コンデンサ）であり得る熱交換器１に関する。

構造的には、交換器１は、部分的且つ概略的に図示される一群の平行なチューブ３を備え、チューブの端部は、固定的且つ密封的な態様で交換器のコレクタ又はコレクタボックス５に連結されている。コレクタボックス５は、関連するループ内を流通する流体Ｆの流通の方向に従って、それぞれ上流及び下流にある。コレクタ５のうちの１つのみが図１に示されている。この交換器は、例えば交換器の流体の流入及び流出のために、１つ以上の流体連結チューブ７を更に備えている。

特に、流体Ｆが内部を流通するチューブ３は、楕円形断面を有している。これらのチューブの間にはインサート（図示せず）が配設されており、これらのインサートは、交換器内を流通する流体と、交換器を通過する外部空気流との間の熱交換面積を増大させている。また、チューブの内部はディスラプタを含み得る。ディスラプタは、インサートと同様に熱交換面積を増大させるとともに、チューブの機械的強度を増大させる。押出成形チューブも利用され得る。各チューブは、例えば複数の平行な内部流体流通チャネルを規定している。

上流及び下流のコレクタ５は、全体として同一であって略管状であり得る。これらは「二部品」タイプである。換言すれば、それぞれのコレクタ５が、コレクタプレート９と閉鎖カバー１１とからなっている。

図２に示すように、コレクタプレート９は、丸みを帯びた略Ｕ字形状の断面を有している。したがって、コレクタプレート９の壁部９ａが、２つの平行な側部ブランチ又はウィング９ｃにより延長形成された底部９ｂを規定しており、側部ブランチ又はウィング９ｃの端縁部９ｄが、カバー１１により閉鎖される長手方向開口部１０を画成している。楕円形のスリット１２が、コレクタプレートの底部９ｂにおいてその長さに沿って形成されており、平行なチューブ３の対応する端部がこれらのスリット１２に受容される。

カバー１１も、略Ｕ字形の断面を有している。カバー１１の壁部１１ａが、平行な側部ブランチ又はウィング１１ｃにより延長形成された、わずかに窪んだ底部１１ｂを形成している。平行な側部ブランチ又はウィング１１ｃは、コレクタプレートの平行な側部ブランチ又はウィング９ｃよりも短い。カバー１１の寸法、特に幅は、側部ブランチ１１ｃがコレクタプレートの側部ブランチ９ｃ同士の間に頭尾嵌合（fit head-to-tail、端から端まで嵌合）するようなものとされている。カバーの側部ブランチの端縁部１１ｄは、コレクタプレートの内部に設けられた突出ストッパ１３に当接し得る。

本例のコレクタ５は、対称中央面Ｐを有している。

カバー１１とコレクタプレート９との組立体は、コレクタの内部スペース１５を規定しており、この内部をループの流体Ｆが流通するようにされている。したがって、コレクタ５の断面図は、プレート９及びカバー１１のＵ字形状の結合形状のために略矩形であるが、別の形状でもよい。コレクタを閉鎖するように、端部隔壁１４がコレクタの長手方向端部のそれぞれに設けられている。１つの端部隔壁１４のみが図に示されている。流体をコアのいくつかの連続した流路において流通させるように、内部隔壁１６が使用され得る。

カバーの底部１１ｂは、本例においてカバーのカラー１９により形成されるオリフィス１７と流体連通しており、オリフィス１７はコレクタからチューブへの流体の通過（移行）又はチューブからコレクタへの流体の通過（移行）を定めている。カラー１９は、カバーの底部１１ｂにおいて、例えばその中央に設けられている。

図面には、交換器１の単独のチューブの連結のみ示しているが、当然にチューブが２つ以上でもあり得る。特に、内部隔壁１６を有するコレクタの場合、１つの管状コレクタにおいて、その各端部に、すなわち流体入口と流体出口に２つのチューブが存在し得る。

したがって、熱交換器１は、流体Ｆの通過（移行）のための少なくとも１つのチューブ７と、カバー１１を設けられた少なくとも１つコレクタ５と、を備えている。カバー１１は、組立後に、カバー１１と協働してコレクタ５を形成するコレクタプレート９の長手方向開口部１０を閉鎖する。

本発明によれば、チューブ７が、特に空調ループにおいて、交換器の連結要素を形成することが意図されている。ろう付け前にチューブを交換器の残りの部分にあらかじめ嵌合させ得るために、チューブは、カバー１１とコレクタプレート９との間の、流体をコレクタ５に通過させるためのオリフィス１７において、部分的にクリンプ留めされた端部を備えている。

換言すれば、チューブ７は交換器に嵌合され、このことは、例えばチューブの他端部に連結された連結フランジ２２によって、交換器がコレクタに対してオフセットされた態様で連結されることを可能にする。変形例において、チューブは、流体のボトル又は容器に連結され得る。

コレクタプレート９は、より具体的にはチューブの外縁部２３に折り重ねられた側部ウィング９ｃによって、チューブをカバーの通過（移行）オリフィス１７と流体連通させつつ、チューブをカバー１１にクリンプ留めさせるように設計されている。

例えば、外縁部２３は、変形により、特にはチューブの開放縁部の一定の変形により、作製される。この変形は、圧延による縁部の周縁延伸等の、縁部の成形により生じ得る。この変形は縁部の厚さを減少させ得る。このため、カバーと縁部との接合部の厚さが増大するように、特には互いに当接した二重折りに、縁部を折ることが好適である。また、縁部とカバーとの間の連結部の機械的剛性が十分になり、特に、交換器の他の部品と調和する。特に、図７に示すように、外縁部２３の厚さは、カバーの隔壁１１ａの厚さに略一致する。この厚さは、例えば０．８乃至１．２ｍｍの範囲にある。

チューブはフランジ２１を備え得る。フランジ２１は、少なくともその一部により、カバー１１に平面的に当接するように成形されている。流体通過（流体移行）のためのオリフィス１７に位置している場合、フランジのカバーに対する接触表面領域は、カバーの対応する外面に相補的になるように凸状である。本例において、図２に示すように、フランジ２１は、折り重ねられた下部折り重ね部を有する二重の厚さを有するものであるが、図４に示すように一重の厚さを有するものであってもよい。ここでは、フランジ２１は一体とされている。

図８に示すように、フランジ２１は、特に端部においてチューブ７の本体を形成し得る管状部分１８に嵌合する態様で固定されている。フランジは、チューブの本体１８に、クリンチ留め、クリンプ留め、熱間成形又は冷間成形され得る。

これらの異なる実施形態において、外縁部２３は、フランジ２１において、その角の部分に位置している。

上述のように、本例のカバー１１は、通過（移行）オリフィス１７を画成するとともに、チューブの端開口部に受容されることが意図されたカラー１９を有している。しかしながら、図５及び図６においては、かかるカラーは取り除かれている。この場合、チューブのフランジ２１は、カバーの通過（移行）オリフィス１７の周囲においてカバーに直接配置されている。

図１に示す例のように、チューブの端部は広がっていてもよく（フレアーを付けられていてもよく）、これによりチューブはカラー１９の周囲に嵌合し得る。

外縁部２３は、本例では、フランジ２１に対向する丸みを帯びた部分であって、コレクタの中央平面Ｐから最も離れている。この外縁部は、例えば耳のような形状の、拡大された表面積を有し、コレクタプレート９とカバー１１との間のクリンプ留めによる連結のためのより大きい表面積を提供し得る。

本例のカラー１９は、カバー１１の壁部に比較して薄い厚さの壁部を有しており、これにより流体流通オリフィス１７の断面を最大とするとともに、流体の通過による内部の水頭損失（head loss）を減少させている。

上述のように、カバー１１のコレクタプレート９に対する適切な事前組み立て配置を実現するために、このプレートの壁部９ａは、本例において、カバーの長手方向縁部１１ｄを受容するように設計された内部ストッパ１３を設けられている。

カバーの壁部１１ａの外面は、カバーをコレクタプレート及びチューブに連結のするための後続のろう付けを目的としてめっき材料で被覆されている。

単独の連結チューブ７を有する本発明による熱交換器を組み立てる方法を以下に述べる。

本発明の方法は、流体をコレクタに通過させるためのオリフィス１７において、カバー１１の外面に相補的である外縁部２３により連結チューブ７を交換器に対して成形する工程と、チューブ７をカバーの流体通過オリフィス１７に位置決めする工程と、コレクタプレート上のカバー１１を閉鎖するように、コレクタプレートの側部ウィング９ｃをカバーに対して曲げる（折り重ねる）工程と、チューブをカバーにクリンプ留めし、これにより、交換器の事前組み立てが当該交換器の組み立て前に可能とされる工程と、を本質的に備えている。この組立は、例えば、ろう付け炉を通すことによって行われる。

したがって、本発明は、ある構成における、特にはコレクタに嵌合されるフランジの設置が困難であるか或いは想定することさえできないような込み合った構成における、特に「２部品」タイプの熱交換器のための連結の解決策を提供する。

Claims (10)

1. 流体Ｆの通過のための少なくとも１つのチューブ（７）と、
   カバー（１１）を設けられた少なくとも１つのコレクタ（５）と、を備えた熱交換器（１）であって、
   前記カバー（１１）は、組み立て後に、当該カバー（１１）と協働して前記コレクタを形成するコレクタプレート（９）の長手方向開口部（１０）を閉鎖し、
   前記チューブ（７）は、前記交換器の連結要素を形成することが意図されているとともに、前記カバー（１１）と前記コレクタプレート（９）との間で、前記流体Ｆを前記コレクタに通過させるためのオリフィス（１７）において、部分的にクリンプ留めされた端部を有しており、
   前記コレクタプレート（９）は、前記チューブを前記オリフィス（１７）と流体連通させつつ、前記チューブ（７）の外縁部（２３）の前記カバーに対するクリンプ留めを生じさせるように設計されており、
   前記チューブ（７）はフランジ（２１）を備え、
   前記フランジ（２１）は、少なくとも当該フランジの一部分により、前記カバー（１１）に平面的に当接するように成形されており、
   前記フランジは前記外縁部（２３）を備えており、
   前記フランジ（２１）は、前記チューブ（７）の本体を形成する管状部分（１８）に嵌合されている、
   熱交換器（１）。
2. 前記チューブ（７）は、その他方の端部に、前記交換器を連結するための連結要素（２２）を設けられている、
   請求項１に記載の熱交換器（１）。
3. 前記カバーに対する前記チューブ（７）のクリンプ留めは、前記コレクタプレート（９）の長手方向開口部を画成している平行な縁部（９ｄ）を、前記チューブの外縁部（２３）に対して接触させることにより生じる、
   請求項１又は２に記載の熱交換器（１）。
4. 前記外縁部（２３）は、前記チューブの前記端部の変形により生じる、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の熱交換器（１）。
5. 前記フランジ（２１）は折り曲げられている、
   請求項１乃至４の一項に記載の熱交換器（１）。
6. 前記フランジ（２１）は、一重又は二重の厚さを有している、
   請求項１乃至５のいずれかに記載の熱交換器（１）。
7. 前記外縁部（２３）の厚さは、前記カバー（１１）の厚さに略一致し、例えば０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の範囲にある、
   請求項１乃至６のいずれかに記載の熱交換器（１）。
8. 前記カバー（１１）はカラー（１９）を有し、
   前記カラー（１９）は、前記オリフィス（１７）を画成するとともに、前記チューブ（７）の前記端部に受容されることが意図されている、
   請求項１乃至７のいずれかに記載の熱交換器（１）。
9. 前記チューブ（７）の前記端部は広がっている、
   請求項１乃至８のいずれかに記載の熱交換器（１）。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の熱交換器（１）を組み立てる方法であって、
    前記コレクタ（５）への前記流体Ｆの通過のための前記オリフィス（１７）において、前記カバー（１１）の外面に相補的であるように前記チューブ（７）を成形する工程と、
    前記チューブ（７）を流体通過用の前記カバーの前記オリフィス（１７）に配置する工程と、
    その後に、前記コレクタプレート（９）上の前記カバー（１１）を閉鎖するように、前記コレクタプレート（９）の側部ウィング（９ｃ）を前記カバー（１１）に対して曲げるとともに、前記チューブ（７）を前記カバー（１１）にクリンプ留めし、これにより、前記交換器の事前組み立てが当該交換器の組み立て前に可能とされる工程と、
    を備えた方法。

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