JPWO2004046633A1 - 熱交換器用タンク - Google Patents

Abstract

タンクの筒状部に対し、画室の各側周面又は画室の各側周面の全ての面にまたがってスリットを形成すると共に、このスリットから仕切りプレートを挿入するにあたり、仕切りプレートと突当する部位に切り込みを入れて当該仕切りプレートが嵌合される溝部を形成する一方、スリットは、画室と画室とでチューブ積層方向に相対的にずれた位置に形成されたものとする。これにより、タンク側周面に形成されたスリットから仕切りプレートをタンク内に挿入させる場合に、分室間の熱交換媒体のバイパス漏れ防止を保証すると共に、スリットを形成してもタンクに必要な強度を維持することができる熱交換器用タンクを提供することが可能である。

Description

この発明は、例えば車両用空調装置の冷凍サイクルの一部を構成するエバポレータに用いられるタンクで、熱交換チューブとは別体に形成されたものの構造に関する。

従来の４パス以上の熱交換媒体のフローを有すると共にタンクとチューブとが別体をなす熱交換器について、仕切り部の接合不良の発見を容易に行うことができるようにするという着想は、既に公知になっている（例えば、特開平１０−１９４９０号公報を参照。）。
また、４パス以上の熱交換媒体のフローを有すると共にタンクとチューブとが別体をなす熱交換器について、タンクをチューブ積層方向にて延びる仕切り壁により仕切ることで、通風方向に沿って並設された２つの画室を形成する一方で、タンクの側周面に形成したスリット孔から仕切りプレートを挿入して画室を更に分室に分ける構成も既に公知である（例えば、特開２００１−７４３８８号公報を参照。）。
しかしながら、前記特開平１０−１９４９０号公報の熱交換器は、タンク長手方向に沿って延び、且つロールホーミングによりタンク本体と一体形成された仕切り部を対象としているものであり、本発明のように、画室を通風方向に沿って複数に分割して複数の分室を形成するための仕切りプレートを用いる構成ではそのまま転用することができない。
また、前記特開２００１−７４３８８号公報の熱交換器は、タンクについて通風方向に沿った幅の略全長にわたって延びる１つのスリットを形成する必要があるので、タンクの強度が著しく損なわれるという不具合がある。また、タンクのチューブ挿入孔が形成された面においては、スリットが形成されていないので、当該面では仕切りプレートとタンクとの接合不良による熱交換媒体のバイパス漏れを気密漏れとして検出することができないという不具合もある。
そこで、この発明は、積層方向に沿って延びる仕切り壁で仕切られた画室を積層方向に並設された分室に更に仕切るために、タンク側周面に形成されたスリットから仕切りプレートをタンク内に挿入させる場合に、分室間の熱交換媒体のバイパス漏れ防止を保証すると共に、スリットを形成してもタンクに必要な強度を維持することができる熱交換器用タンクを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、この発明に係る熱交換器用タンクは、内部が熱交換チューブの積層方向に沿って延びる仕切り壁により複数の画室に画成された筒状体を備え、この筒状体は、前記各画室の側周面に前記熱交換チューブの開口端部を挿入させるチューブ挿入孔が形成された熱交換器用タンクにおいて、前記各画室の側周面には、その全ての面にまたがってスリットが形成されていると共に、前記仕切り壁には、前記スリットに対応する位置にタンク長手方向を仕切る仕切りプレートを嵌合させる溝部が設けられており、前記スリットから仕切りプレートを挿入することで、前記各画室を複数に分割して複数の分室を形成するようにしたことを特徴とする。
従って、仕切りプレートを挿入するために画室の側周面に形成されるスリットについて、当該画室の側周面の全ての面にまたがって形成されるようにしたことから、仕切りプレートのタンク壁面との関係では、接合不良による分室間の熱交換媒体のバイパス漏れを、Ｈｅ等を用いた検査を通して気密漏れとして事前に検出することができる。そして、仕切り壁との関係では、仕切りプレートは溝部に嵌合されるので、熱交換媒体のバイパス漏れを防止することができる。これにより、分室間の熱交換媒体のバイパス漏れ防止が保証される。
また、上記目的を達成するために、この発明に係る熱交換器用タンクは、内部が熱交換チューブの積層方向に沿って延びる仕切り壁により複数の画室に画成された筒状体を備え、この筒状体は、前記各画室の側周面に前記熱交換チューブの開口端部を挿入させるチューブ挿入孔が形成された熱交換器用タンクにおいて、前記各画室の側周面のうち通風方向に沿った対峙する側周面に開口するようにスリットが形成されていると共に、前記仕切り壁及び前記側周面のうち通風方向と交差する側周面には、前記スリットに対応する位置にタンク長手方向を仕切る仕切りプレートを嵌合させる溝部が設けられており、前記スリットから仕切りプレートを挿入することで、前記各画室を複数に分割して複数の分室を形成するようにしたことを特徴とする。
従って、仕切りプレートを挿入するために画室の側周面に形成されるスリットについて、当該画室の側周面のうち通風方向に沿った対峙する両側周面に開口するように形成したことから、仕切りプレートのタンク壁面との関係では、接合不良による分室間の熱交換媒体のバイパス漏れを、Ｈｅ等を用いた検査を通して気密漏れとして事前に検出することができる。そして、仕切り壁及び通風方向と交差する側周面との関係では、仕切りプレートは溝部に嵌合されるので、熱交換媒体のバイパス漏れを防止することができる。これにより、分室間の熱交換媒体のバイパス漏れ防止が保証される。しかも、通風方向と交差する側周面では壁部が残るため、仕切りプレートのスリットに対する組み付け・位置決めが容易となり、仕切りプレートの嵌合作業が円滑化される。
そして、前記仕切りプレートは、前記画室を遮蔽するための板状部位と、この板状部位の端部から立設し、前記スリットの周縁部位に当接可能な立設部とからなることを特徴とする。
更に、前記仕切りプレートは、前記画室を遮蔽するための一対の板状部位と、この板状部位同士の挿入側端部を連結した折り返し部位と、前記板状部位の前記端部と反対側の端部から立設し、前記スリットの周縁部位に当接可能な立設部とからなり、前記り返し部位は、外方よりの押圧力に対しスプリングバックが可能なように弾性を有することを特徴とする。
従って、仕切りプレートを、板状部位に対し外側から押圧して内側に変形された状態で挿入した後、この押圧力から開放することで、折り返し部位によりスプリングバックが生じて、板状部位がスリットの開口周縁部位に圧接するので、熱交換媒体の漏洩を抑止することができる。また、仕切りプレートの板状部位の厚みについて必ずしもスリットの通風方向幅と同じくする必要がないので、仕切りプレートの板状部位の厚みに対し寸法精度を厳密に管理する必要がなくなる。
更にまた、前記スリットは、隣接した画室同士では、熱交換チューブの積層方向にずれて形成されていることを特徴とする。
従って、各画室の側周面の全ての面にまたがって画室の数に対応する数のスリットを形成しても、各スリットが通風方向に沿って一直線状にならないので、相対的にタンクの強度を高めることができる。

第１図（ａ）は、この発明の第１の実施例に係る仕切り部材を用いた熱交換器の全体構成を示す正面図、第１図（ｂ）は、同上の熱交換器の全体構成を示す熱交換媒体出入口部から見た側面図であり、第２図（ａ）は、図１のＡ−Ａ線拡大断面図であり、第２図（ｂ）は、第１のＢ−Ｂ線拡大断面図であり、第２図（ｃ）は、熱交換チューブとフィンとを示す説明図であり、第３図は、同上の仕切りプレートをタンクのスリットに挿入する工程を示す説明図であり、第４図は、第５図のＣ−Ｃ線断面図であり、第５図は、第４図のＤ−Ｄ線断面図であり、第６図は、第３図に示す仕切りプレートの変形例を示す説明図であり、第７図は、この発明の第２の実施例に係る仕切りプレートの形態及びその仕切りプレートをタンクのスリットに挿入する工程を示す説明図であり、第８図（ａ）は、この発明の第２の実施例に係る仕切り部材を用いた熱交換器の全体構成を示す平面図、第８図（ｂ）は、同上の熱交換器の全体構成を示す正面図であり、第９図は、同上の仕切りプレートをタンクのスリットに挿入する工程を示す説明図であり、第１０図は、第１１図のＥ−Ｅ線断面図であり、第１１図は、第１０図のＦ−Ｆ線断面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付の図面により説明する。
第１図及び第２図に示される熱交換器１は、例えば車両用空調装置の冷凍サイクルの一部を構成するエバポレータとして用いられている。この熱交換器１は、対をなすタンク２、３と、このタンク２、３を連通する複数の熱交換チューブ４と、この熱交換チューブ４間に挿入接合されたコルゲート状のアウターフィン５と、熱交換チューブ４の積層方向端に配されるサイドプレート６と、熱交換媒体の出入口部７、８を備えたコネクタ９が取り付けられるサイドタンク１０とを有して構成されている。コネクタ９は、図示しない膨張弁と接続される。そして、この熱交換器１は、図示しない膨張弁から送られる熱交換媒体を、サイドタンク１０を介して流入させ、熱交換チューブ４によってタンク２、３間を移動させ、その過程においてアウターフィン５間を通過する空気と熱交換させ、最終的にサイドタンク１０を介して送出されるようにしている。
このうち、熱交換チューブ４は、第２図（ｃ）に示される様に、タンク２、３に挿入される両端が開口され、熱交換媒体の流路１４が内部に形成された扁平管１３にインナーフィン１５を収納して構成されている。この実施形態では、熱交換チューブ４は、ロールホーミングにより一枚の扁平管素材を折り曲げることで形成されている。
タンク２、３は、所定の間隔で対向するよう配設され、熱交換チューブ４の積層方向に沿って形成されているもので、下記する突出部３ａの有無を除いて略同様の構成をなしている。
これに伴い、一方のタンク３について第２図（ａ）及び（ｂ）を用いて説明すると、タンク３は熱交換チューブ４を挿入させるチューブ挿入孔１７を有し、押出し成型により形成された筒状体１８と、この筒状体１８の開口端を閉塞するキャップ１９とで構成されている。
また、タンク３は、熱交換チューブ４の積層方向に沿って延びる仕切り壁２０が筒状体１８と一体に形成されており、これにより、タンク３内は通風方向に沿って並列した画室２１と画室２２とが画成されている。これらの画室２１、画室２２は、後述するようにそれぞれ通風方向に沿って仕切られて、分室２１ａ、２１ｂ又は２２ａ、２２ｂに分かれている。そして、分室２１ｂと分室２２ｂとは熱交換媒体のフローを４パスとするために、連通路１６により連通している。
そして、タンク３は、積層方向の終端に位置する熱交換チューブ４よりも積層方向外側に突出した突出部３ａを有している。この突出部３ａは、前記筒状体１８が延出して構成され、仕切り壁２０もキャップ１９の内側面に接するまで延出しているもので、これに伴い、突出部３ａ内は、タンク３の前述した画室２１、２２が連続した状態で画成されている。突出部３ａの画室２１、２２は、熱交換媒体の最上流側又は最下流側を構成するもので、第２図（ａ）及び（ｂ）に示される様に、下記するサイドタンク１０の流入側通路２５、流出側通路２６とタンク３ａに形成された開口部２３、２４を介して連通している。
ところで、タンク３の画室２１、２２の各々分室２１ａ、２１ｂ又は分室２２ａ、２２ｂへの分割について説明すると、第３図から第５図に示す様に、タンク３の筒状体１８に形成されたスリット３３ａ、３３ｂに、筒状体１８とは別体をなす仕切りプレート３４を挿入して取り付けることで行われる。
このうち、スリット３３ａ、３３ｂは、この実施例では、チューブ積層方向に沿った側の略中央において、第１図（ａ）、第２図（ａ）及び第３図に示される様に、画室２１又は画室２２の側周面を構成した面である１８Ａ、１８Ｃ、１８Ｂ又は１８Ａ、１８Ｄ、１８Ｂの全ての面にまたがって形成されている。すなわち、スリット３３ａ、３３ｂは、仕切り壁２０のタンク幅方向に沿った部位を略残した、略コ字状の形状をなしている。このスリット３３ａ、３３ｂは、タンク３の一連の製造過程の中で、例えば丸ノコ状のツールで、仕切り壁２０に切り込みを入れつつ、面１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄを切断することで行われる。仕切り壁２０の切り込みは、仕切りプレート３４の挿入側端部が嵌合される溝部３２となる。
このように、各画室２１、２２の全ての面１８Ａ、１８Ｃ、１８Ｃ又は１８Ａ、１８Ｃ、１８Ｄにまたがってリット３３ａ、３３ｂを形成したことにより、仕切りプレート３４の接合不良で生ずる分室２１ａ、２１ｂ間及び分室２２ａ、２２ｂ間における熱交換媒体のバイパスについては、タンク３に対しＨｅ等を用いた検査を通して気密漏れとして検出することが可能となる。また、仕切りプレート３４と仕切り壁２０との接合については、溝部３２に仕切りプレート３４を嵌合することにより行われる。このため、バイパス漏れを事前に発見し、又はバイパス漏れを防止することができるので、分室２１ａ、２１ｂ間及び分室２２ａ、２２ｂ間における熱交換媒体のバイパス漏れ防止を保証することができる。
一方で、仕切りプレート３４は、この実施例では、第３図に示される様に、スリット３３ａ、３３ｂの開口内縁面に当接するよう、画室２１、２２の内周形状と略同じ外形状としつつ若干幅が大きくなっている板状部位３５、３５と、この板状部位３５、３５の挿入側端部を連結する２つの折り返し部位３６、３６と、この折り返し部位３６に対し反対側端部からタンク長手方向に沿って立設した立設部３７、３７とで構成されている。
そして、折り返し部位３６は外方両側よりの押圧力に対しスプリングバックが可能なように弾性を有しているもので、これにより、板状部位３５、３５を外方両側から押圧した状態で仕切りプレート３４をスリット３３ａ、３３ｂに挿入した後、板状部位３５、３５を押圧から開放した場合には、折り返し部位３６は反発力により元の状態に復元する。このため、板状部位３５の外側側面がスリット３３ａ、３３ｂの開口内縁面に押圧し密着するので、この点からも分室２１ａ、２１ｂ間及び分室２２ａ、２２ｂ間における熱交換媒体のバイパス漏れ防止を保証することができる。しかも、板状部位３５、３５の厚みの総和幅は、スリット３３ａ，３３ｂの幅に必ずしも一致させる必要がなく、当該厚みに対する寸法精度も厳密に管理する必要性がなくなるという利点も有する。
更に、この実施例では、第６図に示される様に、板状部位３５からそれぞれチューブ積層方向の一方側に立設部３８、３８が形成されるようにしても良い。これにより、立設部３８が仕切りプレート３４をスリット３３ａ、３３ｂに挿入する際のガイドとなり、仕切りプレート３４がろう付け前においてスリット３３ａ、３３ｂから落下するのを防止することもできる。
尚、仕切りプレート３４の形状は、第３図等に示すものに必ずしも限定されず、例えば、第７図に示すように１の板状部位３５とこの板状部位３５からタンク長手方向の一方に沿って立設した立設した立設部３７、３８とで構成されたものとしても良い。
第８図に示される熱交換器１も、車両用空調装置の冷凍サイクルの一部を構成するエバポレータとして用いられるもので、熱交換チューブ４とこの熱交換チューブ４間に挿入接合されたコルゲート状のアウターフィン５と、熱交換チューブ４の積層方向端に配されるサイドプレート６とを有して構成される点においては、第１図及び第２図に示される熱交換器１と同様であるが、コネクタ９は、サイドタンク１０を介さずタンク２の長手方向の一方端に直接に配されている。これに伴い、タンク２及びタンク３の構成は以下のように前記熱交換器１のタンク２及び３とは異なる構成をなしている。
すなわち、タンク２、３は、熱交換チューブ４の積層方向に沿って延びる仕切り壁１９を有する点で変わらないが、タンク３は突出部３ａを有さずタンク２と略同じ長手方向寸法をなしている。また、スリット３３ａ，３３ｂは、第８図に示されるように、タンク３でなくタンク２の筒状体１８に形成されている。
そして、このスリット３３ａ、３３ｂは、チューブ積層方向に沿った側の略中央において、第９図、第１０図及び第１１図に示されるように、面１８Ａと面１８Ｂとに対峙して四方が縁で囲まれた孔状に開口し、面１８Ｃ、面１８Ｄの壁部は残っていると共に、面１８Ｃ、面１８Ｄの当該壁部及び仕切り壁２０に対し、各々切り込み状に溝部３２、３２が形成されている。
また、仕切りプレート３４は、この実施例では、第９図に示される様に、板状部位３５と２つの係止片３８とで構成されている。このうち、板状部位３５は、スリット３３ａ、３３ｂの開口内縁面に密着するように当該スリット３３ａ、３３ｂの開口の形状と略同じ外形状及び画室２１、２２の内周形状と略同じ外形状としつつ溝部３２の深度に応じてその短手方向幅が若干大きくなっている。これに対して、係止片３８は、前記板状部位３５、３５からスリット３３ａ，３３ｂに装着時にタンク３の長手方向に沿うように延出している。ここで、一方の仕切りプレート３４の係止片３８と他方の仕切りプレート３４の係止片３８とは、この実施例では、第８図（ａ）に示されるように、チューブ積層方向中央側を向くように互い違いに延出し、かつその一部が通風方向側から見て重なっている。
このように、各画室２１、２２の面１８Ａと１８Ｂとに、四方が縁で囲まれた孔状のスリット３３ａ、３３ｂを対峙して形成し、面１８Ｃ、１８Ｄ側では壁部が残ることにより、仕切りプレート３４の組み付け・位置決めが容易となり、その嵌合作業が円滑化される。
尚、第８図から第１１図に示される実施例について、これまでの実施例と同様の構成については、同一の符号を附してその説明を省略した。

以上述べたように、この発明によれば、仕切りプレートを挿入するために画室の側周面に形成されるスリットについて、当該画室の側周面の全ての面にまたがって形成され又は当該画室の側周面のうち通風方向に沿った対峙する両側周面に形成されるようにしたことから、仕切りプレートのタンク壁面との関係では、接合不良による分室間の熱交換媒体のバイパス漏れを、Ｈｅ等を用いた検査を通して気密漏れとして事前に検出することができる。そして、仕切り壁との関係では、仕切りプレートは溝部に嵌合されるので、熱交換媒体のバイパス漏れを防止することができる。よって、分室間の熱交換媒体のバイパス漏れ防止を保証することが可能となる。
特に、請求の範囲２の発明によれば、通風方向と交差する側周面が残るため、仕切りプレートのスリットに対する組み付け・位置決めが容易となり、仕切りプレートの嵌合作業を円滑化することが可能である。
特に、請求の範囲４の発明によれば、仕切りプレートを、板状部位に対し外方両側から押圧した状態で挿入した後この押圧力を開放することで、当該折り返し部位においてスプリングバックが生じて、板状部位がスリットの開口周部位に圧接するので、仕切りプレートとスリットとの隙間から熱交換媒体が漏洩するのを抑止することができる。また、仕切りプレートの板状部位の厚みについて必ずしもスリットの通風方向幅と同じくする必要がないので、仕切りプレートの板状部位の厚みに対し寸法精度を厳密に管理する必要がないものである。
特に、請求の範囲５の発明によれば、チューブ挿入孔が形成された部位を除いた箇所にスリットを形成するにあたり、同一線上にスリットを形成する場合よりも、タンクの必要な強度を維持することが可能となる。すなわち、仕切り壁に対し対面的に溝部を形成した場合よりも、仕切り壁の厚みが損なわれないので、この点からもタンクの必要な強度を維持することが可能となる。

Claims (5)

1. 内部が熱交換チューブの積層方向に沿って延びる仕切り壁により複数の画室に画成された筒状体を備え、この筒状体は、前記各画室の側周面に前記熱交換チューブの開口端部を挿入させるチューブ挿入孔が形成された熱交換器用タンクにおいて、前記各画室の側周面には、その全ての面にまたがってスリットが形成されていると共に、前記仕切り壁には、前記スリットに対応する位置にタンク長手方向を仕切る仕切りプレートを嵌合させる溝部が設けられており、前記スリットから仕切りプレートを挿入することで、前記各画室を複数に分割して複数の分室を形成するようにしたことを特徴とする熱交換器用タンク。
2. 内部が熱交換チューブの積層方向に沿って延びる仕切り壁により複数の画室に画成された筒状体を備え、この筒状体は、前記各画室の側周面に前記熱交換チューブの開口端部を挿入させるチューブ挿入孔が形成された熱交換器用タンクにおいて、前記各画室の側周面のうち通風方向に沿った側周面に対峙して開口するスリットが形成されていると共に、前記仕切り壁及び前記側周面のうち通風方向と交差する側周面には、前記スリットに対応する位置にタンク長手方向を仕切る仕切りプレートを嵌合させる溝部が設けられており、前記スリットから仕切りプレートを挿入することで、前記各画室を複数に分割して複数の分室を形成するようにしたことを特徴とする熱交換器用タンク。
3. 前記仕切りプレートは、前記画室を遮蔽するための板状部位と、この板状部位の端部から立設し、前記スリットの周縁部位に当接可能な立設部とからなることを特徴とする請求の範囲１又は２に記載の熱交換器用タンク。
4. 前記仕切りプレートは、前記画室を遮蔽するための一対の板状部位と、この板状部位同士の挿入側端部を連結した折り返し部位と、前記板状部位の前記端部と反対側の端部から立設し、前記スリットの周縁部位に当接可能な立設部とからなり、前記り返し部位は、外方よりの押圧力に対しスプリングバックが可能なように弾性を有することを特徴とする請求の範囲１に記載の熱交換器用タンク。
5. 前記スリットは、隣接した画室同士では、熱交換チューブの積層方向にずれて形成されていることを特徴とする請求の範囲１又は２に記載の熱交換器用タンク。

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