JPH11142090A - 並設一体型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の熱交換器を熱交換部を対峙させつつ一
体に結合し、隣り合う熱交換部に側板が架設される並設
一体型熱交換器において、各熱交換器の使用温度の相違
によるタンクの疲労破壊を防止することを課題とする。 【解決手段】 フィンとチューブとを積層して熱交換部
を構成し、チューブの積層方向に延設されたタンク２
ａ，２ｂ，６ａ，６ｂを備えてなるコンデンサ５とラジ
エタ９とを、互いの熱交換部を対峙させて配置し、それ
ぞれの熱交換部の積層方向端部に側板２０を架設して接
合する。側板２０をコンデンサ５及びラジエタ９のタン
ク２ａ，２ｂ，６ａ，６ｂの少なくとも１つから離す。
側板２０やチューブの自由熱膨張の拘束を緩和できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数の熱交換器
を通風方向に相前後して配置し、隣り合う熱交換器でそ
れぞれの熱交換部が対峙するように一体に結合されてい
る並設一体型熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車載スペースの制約から、用途の
異なる複数の熱交換器（例えば、コンデンサとラジエ
タ）を一体化する要求がある。複数の熱交換器を一体化
する構成としては、並設する熱交換器でフィン、チュ
ーブ、タンク等を一体に形成するものや、各熱交換器
を別々の部材によって仮組みし、接続部材を介して両熱
交換器を一体にろう付けするものがある。

【０００３】の構成であれば、積層方向端部において
補強のための側板を隣り合う熱交換器にかかるように取
り付けて接合し、また、の構成であれば、接続部材を
補強用の側板で代用したり、接続部材とは別個に補強用
の側板を設ける場合もあり、いずれの構成にしても、積
層方向端部に両熱交換器に接合する側板を設ける場合が
多い。

【０００４】例えば、特開平８−１７８５５６号公報に
示される一体型熱交換器は、後者の例であり、これは、
ラジエタ（第１熱交換器）とコンデンサ（第２熱交換
器）とが並列に配置され、いずれの熱交換器も、所定の
間隔を置いて対向する一対のタンクと、これらタンク間
を接続するチューブと、チューブ間に介在されるフィン
とによって構成し、両熱交換器のコア部両端に断面コ字
状のレインフォース（側板に相当）を設けるようにした
ものである。

【０００５】レインフォースは、断面コ字状に形成され
てラジエタ及びコンデンサのそれぞれのタンクにろう付
けして固定されており、このレインフォースには、両熱
交換器の隣接するタンクを分離した一側から長手方向に
切欠部が形成され、この切欠部により、レインフォース
がラジエタ側の分離部とコンデンサ側の分離部とに一部
分を残して分離されたものとなっている。これにより、
各熱交換器の熱変形をそれぞれに対応する分離部によっ
て別々に吸収し、チューブに発生する熱応力、熱疲労を
低減するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、用途の
異なる熱交換器が並設される場合には、それぞれの熱交
換器の使用温度が異なることから、各熱交換器のチュー
ブの膨張、収縮と側板の膨張、収縮の程度が異なり、長
期間の使用によって側板とタンクとの接合部分が疲労破
壊し、タンクに穴があいてしまうことが懸念される。

【０００７】例えば、コンデンサとラジエタとを側板を
もって一体に結合する場合には、ラジエタの温度がコン
デンサの温度よりも高いことから、側板の熱膨張量がコ
ンデンサのチューブの熱膨張量よりも大きくなり、側板
が接合されているコンデンサのタンクに大きな熱応力が
かかり、長期間の使用により、コンデンサのタンクが疲
労破損して冷媒漏れを起こす恐れがある。

【０００８】このような懸念は、側板に切欠部を設けた
上記従来構成においても同様であり、上記従来構成によ
れば、切欠部によってチューブにかかる熱応力や熱疲労
を抑えることはできても、一方の分離部から他方の分離
部への熱伝達を避けることはできず、このため、側板と
チューブとの熱膨張差により側板とタンクとの接合部分
での疲労破壊の懸念が依然としてある。

【０００９】そこで、この発明においては、異なる複数
の熱交換器を並列的に配し、隣り合う熱交換部に側板が
架設される並設一体型熱交換器において、各熱交換器の
使用温度の相違によるタンクの疲労破壊を防止すること
を課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、この発明にかかる並設一体型熱交換器は、フィン
と、このフィンを介して積層される複数のチューブとに
よって熱交換部を構成し、前記複数のチューブの積層方
向に延設されて各々のチューブと連通するタンクを備え
てなる第１及び第２の熱交換器を有し、前記第１及び第
２の熱交換器を、各々の前記熱交換部を互いに対峙させ
て配置すると共に、それぞれの前記熱交換部の積層方向
端部に側板を架設して接合し、前記第１及び第２の熱交
換器のタンクと前記側板とを少なくとも１つのタンクを
除いて接合し、前記側板と前記少なくとも１つのタンク
とを離したことを特徴としている（請求項１）。

【００１１】ここで、第１の熱交換器と第２の熱交換器
とは、使用温度範囲が異なるものを予定していることか
ら、通常においては、用途の異なる熱交換器を想定して
いるが、用途が同じであっても、使用温度範囲が異なる
熱交換器であれば同様の構成を利用できる。

【００１２】また、第１及び第２の２つの熱交換器を一
体に結合したものであっても、これら２つの熱交換器を
含む３つ以上の熱交換器を並設して一体に結合したもの
であってもよい。

【００１３】側板は、第１及び第２の熱交換器で共通す
る一枚のプレートをもって構成し、このプレートを、第
１及び第２の熱交換器の少なくとも一つのタンクから離
して取り付けるようにしても（請求項２）、第１及び第
２の熱交換器毎に設けられたプレートを互いにろう接す
ることによって構成し、少なくとも一方のプレートとこ
のプレートが設けられた熱交換器の少なくとも１つのタ
ンクとの間が離されているものであってもよい（請求項
３）。

【００１４】上述の構成としたことにより、それぞれの
熱交換器では、チューブを流れる流体の熱がチューブ間
に介在されたフィンに伝達され、これによりチューブ内
の流体は、フィン間を通過する空気と熱交換される。チ
ューブ内の流体の熱は、側板にも伝達されるので、仮
に、側板が熱交換器のすべてのタンクと接合されていれ
ば、チューブと側板との熱膨張差に基づく熱応力をタン
クとの接合部分で受けることとなり、タンクの疲労破壊
を起こしやすいものとなるが、本願発明においては、側
板と少なくとも１つのタンクとの間を離すようにしたの
で、側板の自由熱膨張の拘束を緩和することができ、タ
ンクの疲労破壊をなくすことができる。

【００１５】ここで、側板と離すタンクは、使用温度の
低い側の熱交換器のタンクを含むことが望ましく、ま
た、熱交換器が、一対のタンクとこのタンク間を連通す
るチューブと、このチューブに接合されるフィンとによ
って構成される場合には、側板と離すタンクは対をなす
タンクの両方であっても、片方であってもよい。つま
り、第１及び第２の各熱交換器の一対のタンクと側板と
の間には、４個所の接合可能部位が形成されるが、少な
くとも一個所で側板をタンクから離し、残りの箇所で側
板とタンクとを接合すればよい（請求項４）。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面により説明する。図１乃至図４において、並設一体型
熱交換器１は、コンデンサ５とラジエタ９とを一体化し
たもので、全体がアルミニウム合金で構成され、コンデ
ンサ５は、一対のタンク２ａ，２ｂと、この一対のタン
ク２ａ，２ｂと連通する複数の偏平状のチューブ３と、
各チューブ３間に挿入接合されたコルゲート状のフィン
４とを有して構成されている。また、ラジエタ９は、コ
ンデンサのタンクとは別体に形成された一対のタンク６
ａ，６ｂと、この一対のタンクと連通し、コンデンサの
チューブとは別体に形成された複数の偏平状のチューブ
７と、コンデンサ５のフィンと一体をなして各チューブ
７間に挿入接合されたフィン４とを有して構成されてい
る。

【００１７】それぞれの熱交換器５，９は、複数のチュ
ーブ３，７とフィン４とによって、チューブ内を流通す
る流体とフィン間を通過する空気とを熱交換する熱交換
部を構成しており、それぞれの熱交換部が互いに対峙さ
れて一体に組付けられている。

【００１８】コンデンサ５のチューブ３は、内部が多数
のリブにより仕切られて強度が高められた公知形状のも
のが用いられている。また、コンデンサ５のタンク２
ａ，２ｂは、円筒状の筒状部材１０の両端開口部を蓋体
１１で閉塞して構成され、筒状部材１０の周壁にはチュ
ーブ３を挿入する複数のチューブ挿入孔１２が形成さ
れ、内部が仕切壁１５ａ，１５ｂ，１５ｃによって仕切
られて複数の流路室に画成されている。最上流側の流路
室を構成するタンクの部位には、冷媒が流入する入口部
１３が設けられ、最下流側の流路室を構成するタンクの
部位には、冷媒が流出する出口部１４が設けられてい
る。

【００１９】図１に示される構成例にあっては、一方の
タンク２ａが２つの仕切壁１５ａ，１５ｂによって３つ
の流路室に画成され、他方のタンク２ｂが１つの仕切壁
１５ｃによって２つの流路室に画成されており、一方の
タンク２ａに入口部１３と出口部１４とを設け、入口部
１３から入った冷媒をタンク間を２回往復させて出口部
１４から流出する構成となっている。

【００２０】これに対して、ラジエタ９のチューブ７
は、内部がリブによって仕切られていない公知形状のも
のが用いられている。また、ラジエタ９のタンク６ａ，
６ｂは、チューブ７を挿入するチューブ挿入孔が形成さ
れた断面コ字状の第１のタンク部材１６と、この第１の
タンク部材１６の側壁部間に架設され、第１のタンク部
材１６と共にタンク６の周壁を構成する第２のタンク部
材１７とによって断面矩形状の筒状体を構成し、この筒
状体の両端開口部を閉塞板１８で閉塞して構成されてい
る。

【００２１】閉塞板１８は、タンクの断面形状に合わせ
て矩形状に形成された平板からなり、対向する２辺に突
起が形成され、この突起を第１のタンク部材１６と第２
のタンク部材１７とに形成された嵌合孔１９に嵌合して
筒状体の開口部に組付けられている。

【００２２】第２のタンク部材１７には、両側縁を膨出
するようにＵ字状に曲げて係止溝１７ａが形成されてお
り、この係止溝１７ａに第１のタンク部材１６の側壁端
部を嵌入することで互いのタンク部材１６が接合されて
いる。この第１のタンク部材１６と第２のタンク部材１
７との接合部分は、チューブ７と接合する部位から遠ざ
かる位置にあり、コンデンサ５のタンク２と対峙する部
位よりも外側に位置している。

【００２３】ラジエタ９の一方のタンク６ｂには、流体
が流入する入口部２６が設けられ、他方のタンク６ａに
は、流体が流出する出口部２７が設けられており、この
例にあっては、両タンク６ａ、６ｂの内部が仕切られて
おらず、入口部２６から入った流体を一方のタンク６ｂ
から他方のタンク６ａへ全チューブ７を介して移動さ
せ、しかる後に出口部２７から流出する構成となってい
る。

【００２４】そして、積層されたチューブ３，７のさら
に外側（図１においては、熱交換部の上下端）にフィン
４を介して側板２０がろう付けされ、コンデンサ５とラ
ジエタ９とは、この側板２０をもって一体に結合されて
いる。この側板２０は、例えば、両熱交換器で共有する
一枚のプレートをもって形成されており、その表面に
は、コンデンサ５とラジエタ９との間に臨む部位に通風
穴２１が形成されている。

【００２５】この通風穴２１は、側板２０の長手方向に
延びる長孔として少なくとも１つ以上穿設されており、
コンデンサ５とラジエタ９との間を外部と連通し、低風
速時において上流側に配されるコンデンサ５と下流側に
配されるラジエタ９との間に比較的温度の高い空気が淀
み、コンデンサ５の放熱作用が低下するのを防ぐと共
に、通風穴２１を介して流入する比較的低温の空気をラ
ジエタ９に直接導き、ラジエタ９の放熱作用を促進する
こと等を意図して設けられている。

【００２６】また、側板２０は、図２及び図３に示され
るように、コンデンサ側において、タンク２ａ，２ｂと
接合せずに所定の間隔Ｌだけ離れており、ラジエタ側に
おいてタンク６ａ，６ｂとろう付けされている。この側
板２０とタンク６ａ，６ｂとの接合は、側板の端部を折
り曲げて接合代を形成し、この接合代を第１のタンク部
材１６の表面にろう接するものであっても、側板２０の
端部を第１のタンク部材１６に形成された挿入孔に挿入
してろう接するものであってもよい。

【００２７】したがって、この例では、コンデンサ５と
ラジエタ９とは、側板２０によって一体に結合され、側
板２０とコンデンサ５とはフィン４を介してのみ接合さ
れており、側板２０とラジエタ９とは、フィン４を介し
て接合されると共に、タンク６ａ，６ｂによっても接合
されている。

【００２８】上記構成において、第１のタンク部材１６
と第２のタンク部材１７とを係止溝１７ａに第１のタン
ク部材１６の縁辺部を嵌め込んで組付け、それと同時に
閉塞板１８をタンク部材１６、１７の嵌合孔１９に係合
して組付けてラジエタ９のタンク６ａ，６ｂを形成す
る。そして、コンデンサ５とラジエタ９とは、一対のタ
ンク２ａ，２ｂ，６ａ，６ｂにチューブ３，７を挿入す
ると共に、それぞれのチューブ間に一体のフィン４を組
付け、積層されたチューブ３，７のさらに外側にフィン
４を介して側板２０を組付ける。

【００２９】組付けられた各熱交換器５，９は、互いの
熱交換部が平行に対峙して配置され、コンデンサ５のタ
ンク２ａ，２ｂとラジエタ９のタンク６ａ，６ｂとは、
チューブ３，７との接合部位が横並びとなるよう離間し
た状態で近隣して配置され、この状態を保つように治具
にて固定される。しかる後に、全体を炉中にてろう付け
すれば、コンデンサ５とラジエタ９とは、側板２０を介
して一体に結合される。

【００３０】こうして出来上がった一体型熱交換器は、
コンデンサ５を上流側にして配されるものであり、コン
デンサ５へは図示しないコンプレッサから高温高圧の冷
媒が流入され、この冷媒は、チューブ３を通過する過程
でフィン４を通過する空気と熱交換する。また、ラジエ
タ９には、エンジンの冷却水が流入され、同じく、チュ
ーブ７を通過する過程においてフィン４を通過する空気
と熱交換する。

【００３１】各流体の熱は、側板２０にも伝達される
が、ラジエタ９の温度はコンデンサ５の温度よりも高く
なることから、側板には、ラジエタ側からコンデンサ側
へ熱移動が生じ、これによりコンデンサ５のチューブ３
の熱膨張量よりも側板２０の熱膨張量の方が大きくな
る。

【００３２】しかし、本構成によれば、側板２０をコン
デンサ５のタンク２ａ，２ｂから離してあるので、コン
デンサ５のタンク２ａ，２ｂには側板から熱応力を受け
ることがなく、側板２０とコンデンサ５のタンク２ａ，
２ｂとの間で疲労破壊が生じてタンク２ａ，２ｂから冷
媒が漏れる恐れはない。

【００３３】上記構成例では、側板２０をコンデンサ５
の両タンク２ａ，２ｂから離すようにしているが、図５
に示されるように、強度の確保からいずれか一方の端部
のみをタンク（図５においては、タンク２ａ）から離
し、他方の端部にあっては、タンク（図５においては、
タンク２ｂ）とろう接するようにしてもよい。

【００３４】このように片端のみが離れている場合で
も、側板２０の両端がタンク２ａ，２ｂと接合している
従来の構成に比べて、自由熱膨張が拘束されている状態
は緩和されており、熱膨張差によってタンク２ａ，２ｂ
が受ける影響を小さくし、タンクの疲労破壊を抑えるこ
とができる。

【００３５】また、上述のコンデンサ側の構成に加え、
ラジエタ側においても、側板２０をタンク６ａ，６ｂの
少なくとも一方から離すようにしてもよい。

【００３６】例えば、図６及び図７に示される構成で
は、コンデンサ側において、側板と一方のタンクとを離
し、ラジエタ側においても、側板２０と一方のタンク６
ａとを離した構成であり、特に図６にあっては、側板２
０と離れるタンクがコンデンサ５とラジエタ９とで同じ
側となっている構成を示し（図においては、タンク２
ａ，６ａから離れている）、図７にあっては、側板２０
と離れるタンクがコンデンサ５とラジエタ９とで異なる
側となっている構成を示している（図においては、タン
ク２ｂ、６ａから離れている）。

【００３７】いずれの構成においても、タンクに側板が
接合されることによって生じる疲労破壊を低減すること
ができる。

【００３８】尚、上記側板２０は、熱交換部の積層方向
端部を覆うように一体に形成し、コンデンサ５とラジエ
タ９との間の空間を外部と連通するために通風穴２１を
穿設したものであるが、通風穴２１を形成する代わり
に、図８に示されるような側板２０としてもよい。即
ち、側板２０を長手方向の両側においてコンデンサ５か
らラジエタ９にかかるような巾広に形成し、中間部２０
ａをコンデンサ５とラジエタ９との離間距離よりも狭い
巾に形成し、この中間部２０ａの脇にコンデンサ５とラ
ジエタ９との間を外部と連通する隙間を形成するように
してもよい。

【００３９】また、側板２０は、平板に限らず、特開平
８−１７８５５６号公報に示されるように、断面コ字状
であっても、通風穴を形成しないものであってもよい。
側板２０と各熱交換部との接合も上記例ではフィン４を
介して接合されているが、少なくとも一個所で接合され
ていれば、長手方向の全長に亘って接合されていなくて
もよい。

【００４０】さらに、図９に示されるように、側板２０
を各熱交換部の最外側に別々に設けられたプレート３
１，３２によって構成し、それぞれのプレート３１、３
２を突き合わせてろう接することによりコンデンサ５と
ラジエタ６とを一体に結合するようにしてもよい。

【００４１】この構成においても、コンデンサ側におい
て、プレート３２を両タンク２ａ，２ｂから離しても、
片側のタンクからのみ離すようにしてもよく、また、こ
のようなコンデンサ側の構成に加えて、ラジエタ側でも
プレート３１を少なくとも一方のタンクから離す各種バ
リエーションが可能であり、同様の作用効果を得ること
ができる。

【００４２】上記構成例では、コンデンサ５とラジエタ
９とを別々に仮組みし、しかる後に側板２０を介して炉
中ろう付けするものであるが、チューブ、タンク等の一
部又は全部を一体に形成する並設一体型の熱交換器にも
同様な側板の構成が利用可能である。また、上記構成例
では、フィン４をコンデンサ５とラジエタ９とで一体に
した場合を示したが、別体にしてもいいことは言うまで
もない。

【００４３】尚、上記構成において、側板２０の端部と
ラジエタ９のタンクとの接合が予定される場合には、閉
塞板１８を予め側板２０と一体に形成するものであって
もよい。このような構成の場合には、第１のタンク部材
１６に切り欠き乃至はスリットを設け、閉塞板１８をチ
ューブと同方向からタンク６に装着できるようにして
も、あるいは、第２のタンク部材１７を第１のタンク部
材１６よりも長く延設し、第２のタンク部材１７の突き
出た部分に閉塞板１８を係合させ、これと同時にタンク
の開口端を覆うようにしてもよい。さらに、一体に形成
された側板と閉塞板との連接部分を外側に膨出させてア
ーチ状に形成し、このアーチ状の部分に第１のタンク部
材１６を挿着して側板２１と閉塞板１８とを取り付ける
ようにしてもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
複数の熱交換器をそれぞれの熱交換部の積層方向端部に
側板を架設して接合し、第１及び第２の熱交換器のタン
クの少なくとも１つと側板とを離し、残りのタンクを側
板と接合するようにしたので、並設一体化された各熱交
換器の使用温度が異なり、側板とチューブとの熱膨張、
熱収縮が異なるような場合においても、側板又はチュー
ブの自由熱膨張の拘束を緩和することができ、タンクの
疲労破壊の恐れを少なくすることができる。

【００４５】例えば、熱交換器が一対のタンクとこのタ
ンク間を連通するチューブと、チューブに接合されるフ
ィンとによって構成される場合には、第１及び第２の熱
交換器の一対のタンクと前記側板との間に４個所の接合
可能部位が形成されるが、少なくとも一個所で側板をタ
ンクから離し、残りの箇所で側板とタンクとを接合すれ
ば、側板がすべてのタンクと接合していた従来の構成に
比べてタンクの疲労破壊を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明にかかる並設一体型熱交換器の
全体構成を示す正面図である。

【図２】図２は、図１にかかる並設一体型熱交換器の平
面図である。

【図３】図３は、図１にかかる並設一体型熱交換器のタ
ンクとその近傍を示す斜視図である。

【図４】図４は、図３のＡ−Ａ線で切断した断面図であ
る。

【図５】図５は、本発明に係る並設一体型熱交換器の他
の構成例を示す平面図である。

【図６】図６は、本発明に係る並設一体型熱交換器の他
の構成例を示す平面図である。

【図７】図７は、本発明に係る並設一体型熱交換器の他
の構成例を示す平面図である。

【図８】図８は、本発明に係る並設一体型熱交換器の他
の構成例を示す平面図である。

【図９】図９は、本発明に係る並設一体型熱交換器の他
の構成例を示し、図９（ａ）は、その平面図、図９
（ｂ）は、図９（ａ）にかかる並設一体型熱交換器のタ
ンクとその近傍を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ２ａ，２ｂ，６ａ，６ｂ タンク ３，７ チューブ ４，８ フィン ５ コンデンサ ９ ラジエタ ２０ 側板 ２１ 通風穴

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィンと、このフィンを介して積層され
   る複数のチューブとによって熱交換部を構成し、前記複
   数のチューブの積層方向に延設されて各々のチューブと
   連通するタンクを備えてなる第１及び第２の熱交換器を
   有し、 前記第１及び第２の熱交換器を、各々の前記熱交換部を
   互いに対峙させて配置すると共に、それぞれの前記熱交
   換部の積層方向端部に側板を架設して接合し、 前記第１及び第２の熱交換器のタンクと前記側板とを少
   なくとも１つのタンクを除いて接合し、前記側板と前記
   少なくとも１つのタンクとを離したことを特徴とする並
   設一体型熱交換器。
2. 【請求項２】 前記側板は、前記第１及び第２の熱交換
   器で共通する一枚のプレートをもって構成されている請
   求項１記載の並設一体型熱交換器。
3. 【請求項３】 前記側板は、前記第１及び第２の熱交換
   器毎に設けられたプレートを接合することにより構成さ
   れ、 少なくとも一方のプレートとこのプレートが設けられた
   熱交換器の少なくとも１つのタンクとの間が離れている
   請求項１記載の並設一体型熱交換器。
4. 【請求項４】 一対のタンクと、この一対のタンク間を
   連通する複数のチューブと、前記チューブに接合される
   フィンとを備えてなる第１及び第２の熱交換器を有し、 前記第１及び第２の熱交換器を、各々の熱交換部を互い
   に対峙させて配置すると共に、それぞれの熱交換部の積
   層方向端部に配された側板を介して接合し、 前記側板と前記第１及び第２の熱交換器のそれぞれの一
   対のタンクとの接合可能部位のうち、少なくとも一個所
   で側板をタンクから離し、残りの箇所で側板とタンクと
   を接合するようにしたことを特徴とする並設一体型熱交
   換器。