JP3791079B2

JP3791079B2 - 複式熱交換器

Info

Publication number: JP3791079B2
Application number: JP33122196A
Authority: JP
Inventors: 哲滋信田; 弘樹松尾; 保利山中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1996-12-11
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2016-12-11
Also published as: JPH1068597A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個のコア部を有する複式熱交換器に関するもので、エンジン冷却水を冷却するラジエータコア部と、冷凍サイクルの冷媒を凝縮させる凝縮コア部とを有するものに適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
複式熱交換器は、複数個のコア部を有するとともに、各コア部を空気流れに対して直列に配設したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発明者等は、第１コア部をラジエータコア部とし、第２コア部を凝縮コア部とした複式熱交換器を試作検討したところ、後述するような問題が発生した。
すなわち、試作した複式熱交換器では、凝縮コア部をラジエータコア部より空気流れ上流側に配置した状態で、両コア部がエンジンや圧縮機等が配設されている部位より車両前方側（空気流れ上流側）に配設される。
【０００４】
そして、各コア部と外部配管とを接続する接続ブロックは、外部配管への接続作業性および複式熱交換器の車両への組付け性等を考慮して、ラジエータコア側に位置している。このため、凝縮コア部は、取出用配管を介して凝縮コア部側の接続ブロックと連通する構成となっている。
したがって、取出用配管は、少なくとも凝縮コア部から両コア部間の隙間を経てラジエータコア部まで至る長さを必要とするので、凝縮コア部側での取出用配管に作用する曲げモーメントが必然的に大きくなってしまう。このため、車両振動等により取出用配管に亀裂等が発生し易くなり、取出用配管の寿命が低下してしまい、延いては、複式熱交換器の寿命低下という問題を招いてしまう。
【０００５】
因みに、特開平３−２７９７６３号公報に、両コア部を空気流れに対して直列に配設したものが提案されているが、この公報に記載の複式熱交換器は、両コア部を共に凝縮コア部として、両コア部内を流通する冷媒の冷媒回路に対して両コア部を直列に接続したものである。このため、上記公報に示された手段では、上記問題を解決することができない。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、複式熱交換器において、取出用配管に作用する曲げモーメントを緩和して、取出用配管の寿命低下を防止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。
請求項１〜６に記載の発明では、外部配管（７）と連通する取出用配管（５）が少なくとも第１コア部（１）の空気流れ下流側まで延びている。そして、第１コア部（１）には、取出用配管（５）を支持する支持部（３、６、９ｂ、９ｄ）が形成さていることを特徴とする。
【０００８】
これにより、取出用配管（５）は、支持部（３、６、９ｂ、９ｄ）によって、少なくとも両端で支持される構造となるので、第２コア部（２）側での取出用配管（５）に作用する曲げモーメントが小さくなるので、振動等による亀裂等の発生が抑制されて、取出用配管（５）の寿命低下を防止することができる。延いては、複式熱交換器の寿命低下を防止することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、支持部は、接続部材（６）が第１タンク部（３）に接合することによって構成されていることを特徴とする。
これにより、取出用配管（５）の途中にステー等の支持部材を設ける必要がないので、部品点数が増加しないので、製造原価上昇を防止しつつ、取出用配管の寿命低下を防止することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、取出用配管（５）は、前記第１タンク部（３）を第１コア部（１）側に迂回して第１コア部（１）の空気流れ下流側まで延びていることを特徴とする。
これにより、後述するように、第１タンク部（３）に凹部や突出部を設けることなく、サイドプレート（９）の長手方向と平行な方向の複式熱交換器の外形寸法の小型化を図ることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、取出用配管（５）の一部をなす管部（９ｄ）がサイドプレート（９）に設けられている。そして、管部（９ｄ）により支持部を構成していることを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、取出用配管（５）の一端側は、第２タンク部（４）に介して第２コア部（２）に連通していることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明では、両コア部（１、２）、第１タンク部（３）、支持部（３、６、９ｂ、９ｄ）、取出用配管（５）および第２タンク部（４）は、ろう付けにより一体構造となっていることを特徴とする。
これにより、複式熱交換器のろう付け工程にて複式熱交換器全体が一体ろう付けされるので、ステー等の支持部材を設ける場合に比べて、組付け工数が増加しない。したがって、複式熱交換器の製造原価上昇を防止しつつ、複式熱交換器の寿命低下を防止することができる。
【００１３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る複式熱交換器を示す斜視図である。１は車両走行用のエンジン（図示せず）からの冷却水の熱交換（冷却）を行うラジエータコア部（第１コア部）であり、このラジエータコア部１の空気流れ下流側（紙面奥側）には、図示されていない冷凍サイクルを循環する冷媒を凝縮させる凝縮コア部（第２コア部）２が配設されている。
【００１５】
なお、ラジエータコア部１は、周知の如く冷却水が流通する複数本の偏平チューブ１ａと、これら複数本の偏平チューブ１ａ間に配設されたコルゲート状の冷却フィン１ｂとから構成されている。また、凝縮コア部２もラジエータコア部１と同様に、図示されていない複数本の偏平チューブと冷却フィンとから構成されている。
【００１６】
また、冷媒圧力は冷却水圧力より大きいので、凝縮コア部２の偏平チューブは、偏平チューブの長手方向に複数の穴を有するように押し出し成形法にて形成された多穴構造となっている。
また、ラジエータコア部１の両端には、偏平チューブ１ａと連通して冷却水を分配集合するラジエータタンク部（第１タンク部）３が配設されており、このラジエータタンク部３には、エンジンとラジエータタンク部３とを連通させる図示されていない外部配管を接続する接続パイプ３ａ、３ｂが配設されている。なお、接続パイプ３ａは冷却水の流入側であり、接続パイプ３ｂは冷却水の流出側である。
【００１７】
また、凝縮コア部２の両端にもラジエータコア部１と同様に、偏平チューブと連通して冷媒を分配集合する凝縮タンク部（第２タンク部）４が配設されており、この凝縮タンク部４には、後述する接続ブロック６に連通する取出用配管５が接合している。
取出用配管５は、一端側が凝縮タンク部４に接合して凝縮タンク部４内と連通するとともに、他端側が少なくともラジエータタンク部３、すなわちラジエータコア部１の空気流れ下流側まで延びている。そして、他端側には、取出用配管５に接続する外部配管７と取出用配管５とを連通可能に接続させる接続ブロック（接続部材）６が接合されており、この接続ブロック６は、外部配管７と接続する接続面６ａをエンジン（空気流れ下流）側に向けている。因みに、６ｂは固定用のボルトの雌ねじである。
【００１８】
また、図１中、左側に位置する凝縮タンク部４にも、前述と同様に、取出用配管（図示せず）および接合ブロック（図示せず）が接合されている。
そして、９は両コア部１、２の両タンク部３、４の長手方向と直交する方向に延び、複式熱交換器を車両に組付けるためのサイドプレートであり、このサイドプレート９によって両コア部１、２が一体となっている。
【００１９】
なお、両コア部１、２、両タンク部３、４、取出用配管５、８、接続ブロック６およびサイドプレート９は、軽量かつ熱伝導率の大きいアルミニウム製であり、これらは全てろう材にてろう付けされている。
因みに、両タンク部３、４の内外両壁面には、ろう材が被覆されており、この被覆されたろう材により取出用配管５、８および接続ブロック６がろう付けされる。また、取出用配管５、８と接続ブロック６とは、両者の接合部に配置されたリング状のろう材（置きろう材）によりろう付けされる。
【００２０】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
本実施形態によれば、取出用配管５は接続ブロック６を介してラジエータタンク部３に支持される。すなわち、接続ブロック６およびラジエータタンク部３により取出用配管５を支持する支持部を構成することとなるので、取出用配管５は、ラジエータタンク部３および凝縮タンク部４の２箇所で支持される構造となる。したがって、凝縮コア部２側での取出用配管５に作用する曲げモーメントが小さくなるので、車両振動等による亀裂等の発生が抑制されて、取出用配管５の寿命低下を防止することができる。延いては、複式熱交換器の寿命低下を防止することができる。
【００２１】
また、取出用配管５の途中にステー等の支持部材を設ける必要がないので、部品点数が増加しない。さらに、複式熱交換器のろう付け工程にて取出用配管５、８、接続ブロック６および両タンク部３、４をろう付けすることができるので、ステー等の支持部材を設ける場合に比べて、組付け工数も増加しない。
したがって、複式熱交換器の製造原価上昇を防止しつつ、複式熱交換器の寿命低下を防止することができる。
【００２２】
（第２実施形態）
本実施形態は、複式熱交換器の小型化を図ったものである。
すなわち、図２に示すように、ラジエータタンク部３のうち接続ブロック６が接合される部位に凹部３１を形成したものであり、凹部３１は、他方側のラジエータタンク部（紙面左側）に向かって窪んでいる。
【００２３】
これにより、接続ブロック６をラジエータコア部側（紙面左側）に寄せることができるので、偏平チューブ１ａの長手方向と平行な複式熱交換器の外形寸法の大型化を防止しつつ、複式熱交換器のコア幅（コア寸法のうち偏平チューブ１ａの長手方向と平行な寸法）の縮小を防止することができる。
（第３実施形態）
本実施形態は、接続ブロック６がラジエータコア部１の接続パイプ３ａ、３ｂの近傍に配設された場合の例である。
【００２４】
すなはち、図３に示すように、ラジエータタンク部３のうち接続パイプ３ａ、３ｂが接合されている部位のみに、その他の部位よりラジエータコア部１の外方（紙面左側に向けて突出させた突出部３ｃを形成したものである。
ところで、接続パイプ３ａ、３ｂの径寸法が小さくなると、ラジエータコア部１を流通する冷却水の圧力損失が大きくなってしまい、冷却水の流量が低下してしまうので、ラジエータコア部１の熱交換能力の低下を招いてしまう。
【００２５】
これに対して、本実施形態によれば、接続パイプ３ａ、３ｂの径寸法を小さくすることなく、接続ブロック６をラジエータコア部側（紙面右側）に寄せることができるので、ラジエータコア部１の熱交換能力を損なうことなく、複式熱交換器の小型化を図ることができる。
（第４実施形態）
本実施形態は、図４に示すように、取出用配管５をＬ字状に曲げ、取出用配管５がラジエータタンク部３をラジエータコア部１側に迂回してラジエータコア部１の空気流れ下流側に至るように配設したものである。そして、コの字状に形成されたサイドプレート９の側壁部９ａには、取出用配管５を支持する支持部９ｂとしてＵ字状の切欠きが形成されており、上述の実施形態と同様にサイドプレート９もしくは取出用配管５に被覆されたろう材にて両者９、５はろう付けされている。
【００２６】
これにより、ラジエータタンク部３に凹部３１や突出部３ｃを設けることなく、偏平チューブ１ａ（サイドプレート９）の長手方向と平行な方向の複式熱交換器の外形寸法Ｗの小型化を図ることができる。
ところで、凝縮コア部２では冷媒が凝縮して冷媒体積が縮小するが、ラジエータコア部１では冷却水の体積変化は殆ど無いので、一般的に、ラジエータタンク部３の体積は、凝縮タンク部４の体積よりも大きくなる。このため、タンク体積を維持しながら複式熱交換器の厚み寸法（空気の流れ方向の寸法）Ｈをできるだけ小さくしようとすると、必然的に、ラジエータタンク部３の幅寸法（偏平チューブ１ａの長手方向と平行な方向の寸法）Ｗ₁は、凝縮タンク部４のの幅寸法（偏平チューブ１ａの長手方向と平行な方向の寸法）Ｗ₂に比べて大きくなってしまう。したがって、本実施形態に係る複式熱交換器の構成は、特に、ラジエータコア部１と凝縮コア部２とが一体になった複式熱交換器に対して有効である。
【００２７】
なお、支持部９ｂの形状は、Ｕ字状の切欠きに限定されるものではなく、図５に示すようように支持用の穴形状としてもよい。さらに、図６に示すように、Ｕ字状の支持部９ｂに加えて、Ｕ字状の固定用クランプ部材１０を、コの字状に形成されたサイドプレート９の底部９ｃにろう付けしてもよい。
（第５実施形態）
本実施形態は、図７の（ａ）に示すように、サイドプレート９の一部に取出用配管５の一部をなす管部９ｄを設け、図７の（ｂ）に示すように、この管部９ｄに管部材１１の突起部１１ａを嵌合配設した後に一体ろう付けしたものである。
【００２８】
なお、管部９ｄは、サイドプレート９のプレス加工ととも一体成形されており、両コア部１、２のうち管部９ｄに対応する部位には、図８の（ａ）に示すように、冷却フィン１ｂが配設されておらず、管部９ｄの「逃げ」が形成されている。
これにより、管部９ｄが取出用配管５を支持する支持部を兼ねることとなるので、取出用配管５に作用する曲げモーメントが極めて小さくなり、車両振動等による亀裂等の発生が抑制されて、取出用配管５の寿命低下を防止することができる。
【００２９】
ところで、上述の実施形態では、複数本の偏平チューブと凝縮タンク４とを有する、いわゆるマルチフロー型の凝縮コアであったが、一本の偏平チューブを蛇行させた、いわゆるサーペンタイン型の凝縮コアでもよい。
また、接続部材として、ねじ込み継ぎ手形式のユニオンを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る複式熱交換器の斜視図である。
【図２】第２実施形態に係る複式熱交換器を空気流れ下流側から見た一部拡大図である。
【図３】第３実施形態に係る複式熱交換器を空気流れ下流側から見た一部拡大図である。
【図４】第４実施形態に係る複式熱交換器の一部斜視図である。
【図５】第４実施形態に係る支持部の変形例を示す斜視図である。
【図６】第４実施形態に係る支持部の変形例を示す斜視図である。
【図７】（ａ）は第５実施形態に係る複式熱交換器の分解斜視図であり、（ｂ）は管部の断面図である。
【図８】（ａ）は第５実施形態に係る複式熱交換器を空気流れ下流側から見た（一部）正面図であり、（ｂ）は第５実施形態に係る複式熱交換器をサイドプレート側から見た上面図である。
【符号の説明】
１…ラジエータコア部（第１コア部）、２…凝縮コア部（第２コア部）、
３…ラジエータタンク部（第１タンク部）、
４…凝縮タンク部（第２タンク部）、５…取出用配管、６…接続ブロック。

Claims

第１流体が流通し、前記第１流体の熱交換を行う第１コア部（１）と、
前記第１コア部（１）を通過する空気流れ上流側に配設され、第２流体が流通するとともに、前記第２流体の熱交換を行う第２コア部（２）と、
一端側が前記第２コア部（２）と連通し、他端側が少なくとも前記第１コア部（１）の空気流れ下流側まで延びて外部配管（７）と連通する取出用配管（５）と、
前記第１コア部（１）に形成され、前記取出用配管（５）を支持する支持部（３、６、９ｂ、９ｄ）とを備えることを特徴とする複式熱交換器。
前記第１コア部（１）の両端に配設され、前記第１流体を分配集合する第１タンク部（３）と、
前記取出用配管（５）の他端側に配設され、前記外部配管（７）と前記取出用配管（５）とを連通可能に接続させる接続部材（６）とを備え、
前記支持部は、前記接続部材（６）が前記第１タンク部（３）に接合することによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の複式熱交換器。
前記第１コア部（１）の両端にて前記第１流体を分配集合する第１タンク部（３）を備えており、
前記取出用配管（５）は、前記第１タンク部（３）を前記第１コア部（１）側に迂回して前記第１コア部（１）の空気流れ下流側まで延びていることを特徴とする請求項１に記載の複式熱交換器。
前記第１コア部（１）の両端にて前記第１タンク部（３）の長手方向と交差する方向に延びて配設された、取付け用のサイドプレート（９）と、
前記サイドプレート（９）に設けられ、前記取出用配管（５）の一部をなす管部（９ｄ）とを備え、
前記管部（９ｄ）により前記支持部を構成していることを特徴とする請求項３に記載の複式熱交換器。
前記第２コア部（２）の両端には、前記第２流体を分配集合する第２タンク部（４）が配設されており、
前記取出用配管（５）の一端側は、前記第２タンク部（４）に介して前記第２コア部（２）に連通していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の複式熱交換器。
両コア部（１、２）、前記第１タンク部（３）、前記支持部（３、６、９ｂ、９ｄ）、前記取出用配管（５）および前記第２タンク部（４）は、ろう付けにより一体構造となっていることを特徴とする請求項５に記載の複式熱交換器。