JP4058825B2

JP4058825B2 - 複式熱交換器

Info

Publication number: JP4058825B2
Application number: JP30002998A
Authority: JP
Inventors: 竜雄杉本; 教久笹野; 聡美武藤; 高明阪根
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-10-21
Filing date: 1998-10-21
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2018-10-21
Also published as: JP2000130986A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個の熱交換コア部が一体となった複式熱交換器に関するもので、車両用冷凍サイクルのコンデンサコア部と、エンジン冷却水冷却用のラジエータコア部とが一体となった複式熱交換器に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
複式熱交換器として、例えば特開平９−１５２２９８号公報に記載の発明では、コンデンサコア部の両端側に設けられたコンデンサタンクと、ラジエータコア部の両端側に設けられたラジエータタンクとを結合して両コア部を一体化している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、コンデンサチューブはコンデンサタンクに形成された挿入穴に挿入組み付けされ、ラジエータチューブもコンデンサチューブと同様に、ラジエータタンクに形成された挿入穴に挿入組み付けされている。
このとき、各挿入穴と各チューブとの嵌め合いは、各チューブが挿入穴に対して大きくガタつくことがない程度に選定されているため、チューブを挿入穴に挿入する作業は、作業性が悪く、製造工数（製造時間）の低減を図る上で障害となっている。
【０００４】
本発明は、上記点に鑑み、複式熱交換器の製造工数（製造時間）の低減を図ることにより、複式熱交換器の製造原価低減を図ることを目的とする。
【０００５】
【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１〜３に記載の発明では、第１タンク（１２０、１３０）には、第１チューブ（１１１）が挿入される扁平状の第１挿入穴（１２４）が形成され、第２タンク（２２０、２３０）には、第２チューブ（２１１）が挿入される扁平状の第２挿入穴（２３５）が形成され、第１挿入穴（１２４）の長径方向端部側と第２挿入穴（２３５）の長径方向端部側とを結合することにより、両タンク（１２０、１３０、２２０、２３０）を結合する結合部（４００）が設けられている。さらに、結合部（４００）は、両コア部（１１０、２１０）側に向けて凸となるように屈曲しており、結合部（４００）のうち、少なくとも先端側（４０１）は、空気流れ上流側から見て、第１タンク（１２０、１３０）より第１コア部（１１０）側に位置していることを特徴とする。
【０００６】
これにより、第１チューブ（１１１）及び第２チューブ（２１１）を各挿入穴（１２４、２３５）に挿入組み付けする際に、結合部（４００）を案内面として両チューブ（１１１、２１１）を容易に各挿入穴（１２４、２３５）に挿入組み付けすることができる。したがって、複式熱交換器の製造工数（製造時間）を低減することができるので、複式熱交換器の製造原価低減を図ることができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、第１タンク（１２０、１３０）は、第１チューブ（１１１）と結合するとともに、第１タンク（１２０、１３０）の空間を形成する筒状の第１タンク本体部（１２３）を有して構成され、第２タンク（２２０、２３０）は、第２チューブ（２１１）と結合するコアプレート（２３３）、及びコアプレート（２３３）と結合して第２タンク（２２０、２３０）の空間を形成する第２タンク本体部（２３４）を有して構成され、第１タンク本体部（１２３）及びコアプレート（２３３）は、結合部（４００）と共に一体成形されている。さらに、第１タンク本体部（１２３）の断面積とコアプレート（２３３）の断面積とは、略等しいことを特徴とする。
【０００８】
これにより、第１タンク本体部（１２３）とコアプレート（２３３）とを押し出し加工又は引き抜き加工にて一体成形する場合に、両者（１２３、２３３）を均等に押し出し又は引き抜くことができるので、第１タンク本体部（１２３）及びコアプレート（２３３）の成形性を向上させることができる。延いては、両タンク（１２０、１３０、２２０、２３０）の製造原価低減を図ることができるので、複式熱交換器の製造原価低減を図ることができる。
【０００９】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、車両空調装置用のコンデンサと、エンジン冷却用ラジエータとが一体となった複式熱交換器に本発明を適用したものである。
なお、通常、コンデンサ（凝縮器）を流れる冷媒（流体）の温度は、ラジエータを流れるエンジン冷却水（流体）の温度に比べて低いので、この複式熱交換器では、図１に示すように、コンデンサ１００をラジエータ２００より空気流れ上流として、空気流れに対して直列に並んでエンジンルームの最前部に配置されている。
【００１１】
以下、本実施形態に係る複式熱交換器（以下、熱交換器と略す。）について述べる。
図１は、本実施形態に係る熱交換器の斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。１１０はコンデンサ１００のコンデンサコア部であり、２１０はラジエータ２００のラジエータコア部である。
【００１２】
コンデンサコア部１１０は、図２に示すように、冷媒の通路をなす偏平状に形成されたコンデンサチューブ１１１と、このコンデンサチューブ１１１にろう付けされたコルゲート状（波形状）のフィン１１２とから構成されている。
一方、ラジエータコア部２１０もコンデンサコア部１１０と同様な構造をしており、コンデンサチューブ１１１と平行に配置されたラジエータチューブ２１１と、フィン２１２とから構成されている。
【００１３】
そして、両コア部１１０、２１０は、互いに熱伝導を遮断するために、両チューブ１１１、２１１間に所定の隙間δを有して空気流れに直列に並んでいる。
なお、両フィン１１２、２１２には、熱交換を促進するためのルーバ１１３、２１３が形成されており、このルーバ１１３、２１３は、ローラ成形法等によりフィン１１２、２１２と共に一体に成形されている。
【００１４】
また、３００は両コア部１１０、２１０の補強部材をなすサイドプレートであり、このサイドプレート３００は、図１に示すように、両コア部１１０、２１０の両端に配置されている。なお、サイドプレート３００は、図２に示すように、その断面形状が略コの字状として、１枚のアルミニウム板から一体形成されている。因みに、図１中、３１０は、熱交換器を車両に組付けるためのブラケットである。
【００１５】
また、ラジエータコア部２１０の端部のうちサイドプレート３００が配置されていない側の一端には、冷却水を各ラジエータチューブ２１１に分配する第１ラジエータタンク２２０が配置され、他端側には、熱交換を終えた冷却水を回収する第２ラジエータタンク２３０が配置されている。
そして、第１ラジエータタンク２２０の上方端側には、エンジンから流出した冷却水を第１ラジエータタンク２２０内に流入させる流入口２２１が設けられており、一方、第２ラジエータタンク２３０の下方端側には、冷却水をエンジンに向けて流出する流出口２３１が設けられている。
【００１６】
なお、２２２、２３２は、外部配管（図示せず）を両ラジエータタンク２２０、２３０に接続するためのジョイントパイプであり、これらのジョイントパイプ２２２、２３２は、ろう付けにて各ラジエータタンク２２０、２３０に接続されている。
また、１２０はコンデンサコア部１１０の冷媒を各コンデンサチューブ１１１に分配する第１コンデンサタンクであり、１３０は熱交換（凝縮）を終えた冷媒を回収するコンデンサコア部１１０の第２コンデンサタンクである。
【００１７】
そして、１２１は冷凍サイクルの圧縮機（図示せず）から吐出された冷媒を第１コンデンサタンク１２０内に流入させる流入口であり、１３１は熱交換（凝縮）を終えた冷媒を冷凍サイクルの膨張弁（図示せず）に向けて流出させる流出口である。
なお、１２２、１３２は、外部配管（図示せず）を両コンデンサタンク１２０、１３０に接続するためのジョイントパイプであり、これらのジョイントパイプ１２２、１３２は、ろう付けにて各コンデンサタンク１２０、１３０に接続されている。
【００１８】
ところで、第２ラジエータタンク２３０は、図３に示すように、ラジエータチューブ２１１と結合するアルミニウム製のラジエータコアプレート２３３と、このラジエータコアプレート２３３と結合して第２ラジエータタンク２３０の空間を形成するアルミニウム製のラジエータタンク本体部（第２タンク本体部）２３４とから構成されており、両者２３３、２３４はろう付けにて一体結合されている。
【００１９】
一方、第１コンデンサタンク１２０は、コンデンサチューブ１１１と結合するとともに、第１コンデンサタンク１２０の空間を形成する略楕円筒状のアルミニウム製のコンデンサタンク本体部（第１タンク本体部）１２３を有して構成されている。
そして、コンデンサタンク本体部１２３（第１コンデンサタンク１２０）には、図４に示すように、コンデンサチューブ１１１が挿入される扁平状のコンデンサチューブ挿入穴（第１挿入穴）１２４が形成され、ラジエータコアプレート２３３（第２ラジエータタンク２３０）には、ラジエータチューブ２１１が挿入される扁平状のラジエータチューブ挿入穴（第２挿入穴）２３５が形成されている。
【００２０】
また、両タンク１２０、２３０（第１コンデンサタンク１２０及びラジエータコアプレート２３３）は、コンデンサチューブ挿入穴１２４の長径方向端部側とラジエータチューブ挿入穴２３５の長径方向端部側とを結合する結合部４００にて一体化（連結）されている。
そして、結合部４００は、図３に示すように、両コア部１１０、２１０側に向けて凸となるようにＵ又はＶ字状に屈曲しているとともに、少なくとも、その先端側（屈曲した部分）４０１が、空気流れ上流側から見て、第１コンデンサタンク１２０よりコンデンサコア部１１０側に位置するように形成されている。
【００２１】
また、コンデンサタンク本体１２３の断面積とラジエータコアプレート２３３の断面積とは略等しくなるように選定されているとともに、コンデンサタンク本体１２３及びラジエータコアプレート２３３は、結合部４００と共に押出し加工又は引抜き加工にて一体成形されている。
そして、コンデンサタンク本体１２３及びラジエータコアプレート２３３を押出し加工又は引抜き加工にて成形した後、結合部４００の先端側４０１の一部をプレス加工等により除去することにより、図５に示すように、両タンク１１０、２１０の間に複数個の切欠き部４０２が、両タンク１１０、２１０の長手方向に離散的に形成されている。
【００２２】
なお、本実施形態では、結合部４００のうち両タンク１２０、２３０の長手方向と平行な部位の寸法Ｌ（図４参照）の総和と両タンク１２０、２３０の長手方向寸法ＬＴとの比（ΣＬ／ＬＴ）が０．５以下となるように、切欠き部４０２が形成されている。
因みに、ラジエータタンク本体部２３４は、ろう材及び犠牲腐食剤が被覆された板材にプレス加工を施すことにより成形されている。
【００２３】
ところで、第１ラジエータタンク２２０及び第２コンデンサタンク１３０も、第２ラジエータタンク２３０及び第１コンデンサタンク１２０と同様なので、以下、特に断りがない限り、ラジエータタンク２３０とは、両ラジエータタンク２２０、２３０を含む意味で用い、同様に、コンデンサタンク１２０とは、両コンデンサタンク１２０、１３０を含む意味で用いる。
【００２４】
ここで、コンデンサタンク本体１２３及びラジエータコアプレート２３３の製造方法の概略を述べる。
先ず、コンデンサタンク本体１２３及びラジエータコアプレート２３３を押出し加工又は引抜き加工にて一体成形する（第１工程）。なお、第１工程では、結合部４００に相当する部位は、図６（ａ）に示すように、Ｕ又はＶ字状に鋭角的に屈曲することなく、略９０°屈曲した状態となっている。
【００２５】
次に、コンデンサタンク本体１２３に機械加工にてコンデンサチューブ挿入穴１２４を形成する（機械工程）。そして、プレス加工にて結合部４００の一部をプレス加工等により除去して切欠き部４０２を形成するとともに、ラジエータチューブ挿入穴２３５を形成した（第１プレス工程）後、図６（ｂ）に示すように、プレス加工にて結合部４００をＵ又はＶ字状に屈曲させる（第２プレス工程）。
【００２６】
なお、第２プレス工程の際に、結合部４００の先端側４０１に相当する部位に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、局所的に肉厚を薄くする切り欠き（ノッチ）４０３を設ければ、図７（ｃ）、（ｄ）に示すように、結合部４００に相当する部位を容易に屈曲させることができる。
次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００２７】
結合部４００は、コンデンサチューブ挿入穴１２４の長径方向端部側とラジエータチューブ挿入穴２３５の長径方向端部側とを連結して両タンク１２０、２３０を一体化しているとともに、両コア部１１０、２１０側に向けて凸となるように屈曲しているので、コンデンサチューブ１１１及びラジエータチューブ２１１を各挿入穴１２４、２３５に挿入組み付けする際に、結合部４００のうちコンデンサチューブ１１１側の面４００ａ及びラジエータチューブ２１１側の面４００ｂが案内面となって両チューブ１１１、２１１を容易に各挿入穴１２４、２３５に挿入組み付けすることができる。したがって、熱交換器の製造工数（製造時間）を低減することができるので、熱交換器の製造原価低減を図ることができる。
【００２８】
また、結合部４００は、空気流れ上流側から見て、第１コンデンサタンク１２０よりコンデンサコア部１１０側に位置するように形成されているので、結合部４００は、コンデンサ１００（コンデンサコア部１１０）及びラジエータ２００（ラジエータコア部２１０）に向けて流通する流通空気の流れの中に位置することとなり、結合部４００が流通空気にて冷却されることとなる。
【００２９】
したがって、ラジエータタンク２３０から結合部４００を介してコンデンサタンク１２０に伝わる熱の一部が、結合部４００にて流通空気中に放熱されるので、ラジエータタンク２３０からコンデンサタンク１２０へ熱移動を抑制することができる。延いては、熱交換器（特に、コンデンサ１００）の熱交換能力が低下することを防止できる。
【００３０】
また、コンデンサタンク本体１２３の断面積とラジエータコアプレート２３３の断面積とは略等しくなるように選定されているので、両者１２３、２３３を押出し加工又は引抜き加工にて一体成形する際に、両者１２３、２３３を均等に押し出し又は引き抜くことができる。
したがって、コンデンサタンク本体１２３及びラジエータコアプレート２３３の成形性を向上させることができる。延いては、両タンク１２０、２３０の製造原価低減を図ることができるので、熱交換器の製造原価低減を図ることができる。
【００３１】
ところで、ラジエータコアプレート２３３は、押し出し加工又は引き抜き加工にて成形されているので、仮に、ラジエータコアプレート２３３にろう材又は犠牲腐食材を被覆するには、押し出し加工又は引き抜き加工後に、ろう材又は犠牲腐食材を塗布する等する必要があり、ラジエータタンク２３０の製造工数が増加し、製造原価が上昇してしまうおそれがある。
【００３２】
これに対して、本実施形態では、ラジエータタンク２３０が、ラジエータコアプレート２３３及びラジエータタンク本体部２３４を有して構成されているとともに、ラジエータタンク本体部２３４がろう材及び犠牲腐食剤が被覆された板材から成形されているので、ラジエータタンク２３０の製造工数が増加することを防止することができる。延いては、ラジエータタンク２３０の製造原価上昇を防止することができる。
【００３３】
ところで、上述の実施形態では、ラジエータタンク２３０は、ラジエータコアプレート２３３及びラジエータタンク本体部２３４をろう付けして構成していたが、コンデンサタンク１２０と同様に、押し出し加工又は引き抜き加工にて一体成形してもよい（図８参照）。
また、図９に示すように、各チューブ１１１、２１１を挟んで結合部４００と反対側に、両チューブ１１１、２１１を挿入する際に、各チューブ１１１、２１１を各挿入穴１２４、２３５に案内する案内壁１２４ａ、２３５ａを設けてもよい。なお、このとき、各案内壁１２４ａ、２３５ａの根本部は、各挿入穴１２４、２３５の長径方向端部側に位置させることが必要である。
【００３４】
また、本発明に係る複式熱交換器は、図１０に示すように、エンジンオイルやトランスミッションオイル等の潤滑油を冷却するオイルクーラ５００をラジエータタンク２３０内に内蔵するものにも適用することができる。なお、このとき、ラジエータタンク２３０を上記実施形態と同様に、ラジエータコアプレート２３３及びラジエータタンク本体部２３４から構成すれば、容易にオイルクーラ５００をラジエータタンク２３０に内蔵することができる。
【００３５】
さらに、図１１に示すように、両フィン１１２、２１２を連結する連結部６００を設けるとともに、結合部４００の先端側４０１を連結部６００に接触させてもよい。これにより、結合部４００に伝わった熱を両フィン１１２、２１２にて放熱することができるので、熱交換器（特に、コンデンサ１００）の熱交換能力が低下することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る複式熱交換器の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図３のＣ矢視図である。
【図５】結合部の斜視図である。
【図６】コンデンサタンク本体及びラジエータコアプレートの製造方法の概略を示す説明図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は結合部の先端に相当する部位に切り欠きを形成した状態を示す断面図であり、（ｃ）、（ｄ）は（ａ）、（ｂ）に示すものを屈曲させた状態を示す断面図である。
【図８】本発明の変形例を示す図１のＢ−Ｂ断面に相当する断面図である。
【図９】本発明の変形例を示す図１のＢ−Ｂ断面に相当する断面図である。
【図１０】本発明の変形例を示す図１のＢ−Ｂ断面に相当する断面図である。
【図１１】本発明の変形例を示す図１のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。
【符号の説明】
１１０…コンデンサコア部（第１コア部）、
１１１…コンデンサチューブ（第１チューブ）、
１２０…コンデンサタンク（第１タンク）、
２１０…ラジエータコア部（第２コア部）、
２１１…ラジエータチューブ（第２チューブ）、
４００…結合部。

Claims

流体が流通する複数本の扁平状に形成された第１チューブ（１１１）を有し、空気と流体との間で熱交換を行う第１コア部（１１０）と、
前記複数本の第１チューブ（１１１）が挿入され、前記第１チューブ（１１１）と直交する方向に延びるとともに、前記複数本の第１チューブ（１１１）と連通する第１タンク（１２０、１３０）と、
流体が流通する複数本の扁平状に形成された第２チューブ（２１１）を有し、空気と流体との間で熱交換を行うとともに、前記第１コア部（１１０）より空気の流れ下流側に配設された第２コア部（２１０）と、
前記複数本の第２チューブ（２１１）が挿入され、前記第２チューブ（２１１）と直交する方向に延びるとともに、前記複数本の第２チューブ（２１１）と連通する第２タンク（２２０、２３０）とを具備し、
前記第１タンク（１２０、１３０）には、前記第１チューブ（１１１）が挿入される扁平状の第１挿入穴（１２４）が形成され、
前記第２タンク（２２０、２３０）には、前記第２チューブ（２１１）が挿入される扁平状の第２挿入穴（２３５）が形成され、
前記第１挿入穴（１２４）の長径方向端部側と前記第２挿入穴（２３５）の長径方向端部側とを結合することにより、前記両タンク（１２０、１３０、２２０、２３０）を結合する結合部（４００）が設けられており、
さらに、前記結合部（４００）は、前記両コア部（１１０、２１０）側に向けて凸となるように屈曲しており、
前記結合部（４００）のうち、少なくとも先端側（４０１）は、空気流れ上流側から見て、前記第１タンク（１２０、１３０）より前記第１コア部（１１０）側に位置していることを特徴とする複式熱交換器。
前記結合部（４００）の先端側（４０１）には、前記結合部（４００）の一部を除去した切欠き部（４０２）が形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タンク（１２０、１３０）は、前記第１チューブ（１１１）と結合するとともに、前記第１タンク（１２０、１３０）の空間を形成する筒状の第１タンク本体部（１２３）を有して構成され、
前記第２タンク（２２０、２３０）は、前記第２チューブ（２１１）と結合するコアプレート（２３３）、及び前記コアプレート（２３３）と結合して前記第２タンク（２２０、２３０）の空間を形成する第２タンク本体部（２３４）を有して構成され、
前記第１タンク本体部（１２３）及び前記コアプレート（２３３）は、前記結合部（４００）と共に一体成形されており、
さらに、前記第１タンク本体部（１２３）の断面積と前記コアプレート（２３３）の断面積とは、略等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の複式熱交換器。