JP4301804B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対のプレートを接合して形成された複数の伝熱部材と伝熱フィンとが交互に積層して構成された熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、車両用空調機に用いられるエバポレータ等の熱交換器は、図7に示すように、一対のプレートを重ねて接合することにより形成された複数の伝熱部材102が伝熱フィン104を介して積層されている。上記各伝熱部材102の両端部には、ヘッダ120を構成するタンク107が2つずつ設けられている。また、伝熱部材102には、両端部のタンク107同士を連通するチューブ(冷媒通路)103が2本設けられている。そして、風下側のチューブ103及びヘッダ120は、第1通路111を構成する一方、風上側のチューブ103及びヘッダ120は、第2通路112を構成している。
【0003】
また、熱交換器101の積層方向両端部には、エンドプレート105が設けられている。一方のエンドプレート105には、第1通路111へ冷媒を供給するための供給口108と、第2通路112の冷媒を熱交換器101の外部へ排出するための排出口109が設けられている。
【0004】
図8及び図9に示すように、上記プレートは、第1プレート131と第2プレート132とにより構成されている。第1プレート131及び第2プレート132には、タンク107を構成するカップ部127と、チューブ103を構成する溝部123とが形成されている。そして、図8に示すように、第1プレート131の溝部123の両端では、カップ部127同士が仕切部122で分離している。また、図9に示すように、第2プレート132の溝部123の一端側では、カップ部127間がバイパス溝121で連通する一方、該溝部123の他端側では、カップ部127間が仕切部122で分離している。
【0005】
上記各伝熱部材102は、第1プレート131同士が接合されると共に、第2プレート132同士が接合されることにより構成されている。そして、図7に示すように、第1プレート131の仕切部122同士が接合することにより、第1通路111のタンク107と、第2通路112のタンク107とが遮断されている。また、第2プレート132のバイパス溝121同士が接合されることにより、第1通路111のタンク107と、第2通路112のタンク107とを連通するバイパス通路113が形成されている。
【0006】
図7に示すように、上記バイパス通路113は、熱交換器における積層方向の中間部に設けられている。さらに、第1通路111及び第2通路112のヘッダ120には、該ヘッダ120内を遮断する遮断壁114が設けられている。
【0007】
そして、供給口108から第1通路111へ供給された冷媒は、該第1通路111の各チューブ103へ分流して空気との間で熱交換を行った後に、バイパス通路113で合流する。続いて、バイパス通路113の冷媒は、第2通路112の各チューブ103へ分流し、空気との間でさらに熱交換を行った後に、排出口109へ排出するようになっている。
【0008】
【特許文献1】
特開平9−33138号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記第1プレートと第2プレートとの形状の違いは、バイパス溝の有無のみであるため、これらの各プレートは、形状が非常に似ている。したがって、プレートの選択を誤って熱交換器を組み立ててしまう虞れがある。この場合、本来不要な位置にバイパス通路が形成されてしまうため、熱交換の効率が著しく低下するという問題が生じる。また、本来必要なバイパス通路の流路断面積が小さくなってしまうこともある。
【0010】
そして、誤組み立てがあった場合でも、製品形状を目視で検査するしかなく、検査時に不良品を見落とす可能性も高い。
【0011】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、誤って組み立てられた熱交換器を容易に検出できるようにして、熱交換器の信頼性を向上させることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、ヘッダを構成する複数のタンクと、該タンクに連通する冷媒通路とを有する複数の伝熱部材が、伝熱フィンを介して積層され、上記複数の伝熱部材が、第1プレート同士が接合して形成された第1伝熱部材と、第2プレート同士が接合して形成された第2伝熱部材とにより構成され、上記第1プレート及び上記第2プレートが、上記冷媒通路を構成する複数の溝部と、該溝部の端部に一体に形成されて上記タンクを構成する複数のカップ部とをそれぞれ備えた熱交換器が対象である。そして、上記第1プレートには、上記複数のカップ部同士の間に設けられて該複数のカップ部同士を分離する仕切部が、上記カップ部に一体に形成される一方、上記第2プレートには、上記複数のカップ同士の間に設けられて該複数のカップ部同士を連通するバイパス溝が、上記カップ部に一体に形成され、上記第1プレートの仕切部には、該仕切部を上記第1プレート同士の接合方向に貫通する貫通孔が形成されている。
【0013】
上記の発明によると、伝熱部材は、第1プレート同士を接合すると共に、第2プレート同士を接合することにより形成される。そして、熱交換器は、各伝熱部材を伝熱フィンを介して積層することにより組み立てられる。このとき、第1プレートにより形成された伝熱部材では、冷媒通路の一端で隣接している各タンク内は分離されて独立している。該各タンク間の仕切部は、貫通孔により貫通されている。一方、第2プレートにより形成された伝熱部材では、冷媒通路の一端で隣接している各タンク内は、向かい合う2つのバイパス溝により形成された通路により連通している。
【0014】
そして、熱交換器の組立時に、誤って第1プレートと第2プレートとを接合したときには、第2プレートのバイパス溝内は、第1プレートの貫通孔を介して伝熱部材の外部に連通する。
【0015】
誤組み立てを検出するための検査時には、冷媒通路及びヘッダの内部に、加圧された検査流体を充填させる。そのとき、上記検査流体が貫通孔から流出した場合には、誤組み立てが検出される。一方、検査流体が貫通孔から流出しない場合には、正常に組み立てられていたことが確認される。
【0016】
請求項2に係る発明によると、上記請求項1に係る発明において、上記第1プレート及び第2プレートには、上記溝部の両端に上記カップ部がそれぞれ形成され、上記第2プレートは、上記溝部の一端側に上記バイパス溝が形成される一方、該溝部の他端側に、上記複数のカップ部同士の間に設けられて該複数のカップ部同士を分離する仕切部が、上記カップ部に一体に形成され、上記第2プレートの仕切部には、該仕切部を上記第2プレート同士の接合方向に貫通する貫通孔が形成されている。
【0017】
上記の発明によると、熱交換器の組み立て時に、誤って、第2プレートのバイパス溝と、第2プレートの仕切部とが向かい合うように、該第2プレート同士を接合してしまった場合にも、第2プレートの仕切部に貫通孔が形成されているため、検査流体の充填により誤組み立てが検出される。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0019】
図1〜図6は、本発明に係る熱交換器の実施形態を示している。この熱交換器1は、例えばエバポレータとして車両用空調機の蒸発器に適用されている。熱交換器1は、図1に示すように、一対のプレート30を重ねて接合することにより形成された複数の伝熱部材2が伝熱フィン4を介して積層された本体6と、該本体6の積層方向両端部に設けられたエンドプレート5とにより構成されている。そして、熱交換器1は、各伝熱部材2間の伝熱フィン4を、積層方向に直交する方向に空気が通過するように構成されている。
【0020】
上記各伝熱部材2は、該伝熱部材2の積層方向に延びるヘッダ20を構成する複数のタンク7と、該タンク7に連通する冷媒通路であるチューブ3とを備えている。すなわち、各伝熱部材2には、上下方向(つまり、図1で上下方向)に平行に延びる例えば2本のチューブ3が設けられており、各チューブ3の両端に、タンク7がそれぞれ設けられている。上記ヘッダ20は、積層方向に隣接するタンク7同士が連通することにより構成され、本体6の上端部及び下端部で2本ずつ形成されている。
【0021】
こうして、本体6における風下側(図2で下側)のチューブ3及びヘッダ20は、第1通路11を構成している。一方、本体6における風上側(図2で上側)のチューブ3及びヘッダ20は、第2通路12を構成している。
【0022】
図2に示すように、第1通路11上側のヘッダ20と、第2通路12上側のヘッダ20とは、積層方向の中間部で積層方向に隣接する一組のタンク7間に形成された遮断部14によりそれぞれ遮断されている。また、本体6における上側の各ヘッダ20において、積層方向の中間部で空気の流通方向に隣接する一部のタンク7は、バイパス通路13を介して互いに連通している。すなわち、図2に示すように、第1通路11と、第2通路12とは、少なくとも1つ以上(同図では3つとなっている)のバイパス通路13を介して連通している。
【0023】
上記各エンドプレート5は、第1エンドプレート5aと、第2エンドプレート5bとにより構成されており、伝熱フィン4を介して本体6の側端にそれぞれ設けられている。第1エンドプレート5aの上部には、第1通路11へ冷媒を供給するための供給口8と、第2通路12の冷媒を熱交換器1の外部へ排出するための排出口9が設けられている。供給口8は、第1通路11のヘッダ20の端部に接続されている。一方、排出口9は、第2通路12のヘッダ20の端部に接続されている。
【0024】
上記プレート30は、図3に示す第1プレート31と、図4に示す第2プレート32との2種類のプレートにより構成されている。これらの各プレート31,32は、アルミ合金等の板材をプレス加工することにより形成されている。そして、上記伝熱部材2は、第1プレート31同士が接合して形成された第1伝熱部材2aと、第2プレート32同士が接合して形成された第2伝熱部材2bとにより構成されている。
【0025】
上記第1プレート31には、図3に示すように、チューブ3を形成する2つの溝部23が平行に並んで形成されている。溝部23には、伝熱効率を向上させるための多数の突起24が形成されている。そして、溝部23の両端には、タンク7を形成するカップ部27がそれぞれ形成されている。カップ部27の底面の中央には、開口28が形成されており、伝熱部材2同士が接合されたときに、各伝熱部材2のタンク7同士が上記開口28を介して連通するようになっている。
【0026】
溝部23の各端部において隣り合う上記複数のカップ部27同士は、仕切部22で分離されている。上記仕切部22は、カップ部27の周縁及び溝部23の縁と共に、プレート30の接合面を構成している。すなわち、第1伝熱部材2aでは、チューブ3の一端で隣接している各タンク7内は、互いに接合された仕切部22により、分離されて独立している。
【0027】
上記第2プレート32は、第1プレート31と略同じ形状を有しているが、一端側のカップ部27同士を連通するバイパス溝21を有する点で異なっている。すなわち、図4に示すように、第2プレート32にも、上記第1プレート31と同様に、2つの溝部23と、その両端にそれぞれ形成された複数のカップ部27とを備えている。第2プレート32における溝部23の一端側のカップ部27間は、バイパス溝21で連通している。一方、上記溝部23の他端側のカップ部27間は、上記第1プレートと同様の仕切部22で分離されている。
【0028】
そして、第2伝熱部材2bは、2つの第2プレート32が、そのバイパス溝21同士が向かい合わせになるように接合することにより形成されている。このとき、第2伝熱部材2bでは、チューブ3の一端側で隣接している各タンク7内は、互いに接合された仕切部22により、分離されて独立している。一方、チューブ3の他端側で隣接している各タンク7内は、向かい合う2つのバイパス溝21により形成されたバイパス通路13により連通している。
【0029】
そして、本発明の特徴として、上記第1プレート31の仕切部22と、第2プレートの仕切部22とには、第2プレート32のバイパス溝21に対応する位置に貫通孔35がそれぞれ形成されている。貫通孔35は、仕切部22におけるカップ部27の間の中央位置から、一方のカップ部27側へ僅かにずれた位置に形成されている。
【0030】
すなわち、図5に示すように、熱交換器1の組立時に、誤って第1プレート31と第2プレート32とを接合したときには、第2プレート32のバイパス溝21内は、第1プレート31の貫通孔35を介して伝熱部材2の外部に連通するようになっている。また、熱交換器1の組み立て時に、誤って、第2プレート32のバイパス溝21と、第2プレート32の仕切部22とが向かい合うように、該第2プレート32同士を接合してしまった場合にも、バイパス溝21内は、第2プレート32の貫通孔35を介して伝熱部材2の外部に連通するようになっている。
【0031】
−熱交換器の作用−
次に、図6を参照して、上記熱交換器1の作用について説明する。尚、図6は、熱交換器を模式的に示しており、説明のために、代表的な冷媒の流れのみを示している。
【0032】
まず、冷媒は、供給口8から第1通路11の上側のヘッダ20へ流入する。該ヘッダ20の中間部は、遮断部14により遮断されているため、供給口8からヘッダ20に流入した冷媒は、第1通路11の各チューブ3に分流して下方へ流れる。その後、各チューブ3を流れた冷媒は、第1通路11の下側のヘッダ20を流通する。該ヘッダ20下流端は、第2エンドプレート5bにより閉鎖されているため、冷媒は、ヘッダ20の下流側で各チューブ3に分流して上方へ流れる。このとき、第1通路11のチューブ3を流れる冷媒の一部は、各伝熱部材2の間を通過する空気との間で熱交換を行うことによって蒸発する。
【0033】
続いて、各チューブ3から第1通路11の上側のヘッダ20へ流れ込んだ冷媒は、該ヘッダ20が第2エンドプレート5bと遮断部14とにより閉鎖されているため、バイパス通路13で合流して第2通路12の上側のヘッダ20へ流入する。第2通路12の上側のヘッダ20に流入した冷媒は、該ヘッダが第2エンドプレート5bと遮断部14とにより閉鎖されているため、第2通路12の各チューブ3に分流して下方へ流れる。その後、各チューブ3を流れた冷媒は、第2通路12の下側のヘッダ20へ流入する。第2通路12の下側のヘッダ20を流れる冷媒は、該ヘッダ20の下流端が第1エンドプレート5aにより閉鎖されているため、各チューブ3に分流して上方へ流れる。その後、第2通路12の上側のヘッダ20へ流入した冷媒は、該ヘッダ20が遮断部14で遮断されているため、排出口9へ排出される。このとき、第2通路12のチューブ3を流れる冷媒は、各伝熱部材2の間を通過する空気との間で熱交換を行って蒸発する。
【0034】
その結果、熱交換器1を通過する空気は、まず、第2通路12のチューブ3を流れる冷媒との間で熱交換を行って冷却され、その後、第1通路11のチューブ3を流通する冷媒との間で熱交換を行うことによりさらに冷却される。
【0035】
−熱交換器の検査方法−
次に、上記熱交換器1の誤組み立てを検出するための検査方法について説明する。この検査方法では、組み立てられた熱交換器1内に検査流体であるヘリウムガス等の気体を加圧して充填し、該検査流体の漏れの有無により熱交換器1の誤組み立てを判断する。
【0036】
すなわち、まず、供給口8及び排出口9の一方を気密状に閉鎖した状態で、他方から高圧の検査流体を、熱交換器1の第1通路11及び第2通路12内に供給して封じ込める。そのときに、熱交換器1内の検査流体の圧力を、圧力センサ等の圧力検出手段により検出する。その後、所定時間経過後に、熱交換器1内の圧力を再び検出する。その結果、熱交換器1内の圧力が低下している場合には、貫通孔35から検査流体が漏れ出しており、熱交換器1は誤組み立てされていると判断する。一方、熱交換器1内の圧力が低下しない場合には、貫通孔35から検査流体は漏れておらず、熱交換器1は正しく組み立てられていると判断する。
【0037】
−実施形態の効果−
以上説明したように、この実施形態によると、第1プレート31と第2プレート32とを誤って接合したときには、バイパス溝21の内部を、第1プレート31の貫通孔35を介して伝熱部材2の外部に連通させることができる。さらに、バイパス溝21と、第2プレート32の仕切部22とが向かい合うように、該第2プレート32同士を誤って接合してしまった場合にも、バイパス溝21の内部を、第2プレート32の貫通孔35を介して伝熱部材2の外部に連通させることが可能となる。一方、第1プレート31同士及び第2プレート32同士を正しく接合して熱交換器1を組み立てた場合には、バイパス溝21内を気密状に維持することが可能となる。
【0038】
したがって、検査流体を熱交換器1内に気密状に封入し、貫通孔35からの検査流体の漏れを検出することにより、熱交換器1の不良を容易且つ確実に検出できる。その結果、不良品の市場への流出を未然に防止して、熱交換器1の信頼性を向上させることができる。
【0039】
尚、上記実施形態では、熱交換器1の伝熱部材2に2つのチューブ3を設けるようにしたが、請求項1に係る発明の他の実施形態としては、その他に3つ以上の複数のチューブを設けるようにしてもよい。
【0040】
また、上記実施形態では、熱交換器1の誤組み立てを検査するために、ヘリウムガス等の気体を利用したが、請求項1に係る発明の他の実施形態としては、検査流体に液体を適用し、該液体の熱交換器1からの漏れを目視により確認するようにしてもよい。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に係る発明によると、伝熱部材を構成する第1プレート及び第2プレートには、タンクを形成する複数のカップ部を、冷媒通路を構成する溝部にそれぞれ一体に形成し、第1プレートのカップ部同士を分離する仕切部にその仕切部を第1プレート同士の接合方向に貫通する貫通孔を形成することにより、熱交換器の組立時に、誤って第1プレートと第2プレートとを接合したときには、第2プレートのバイパス溝内は、第1プレートの貫通孔を介して伝熱部材の外部に連通する。したがって、ヘッダ及び冷媒通路の内部に流入した検査流体が貫通孔から流出するときに、熱交換器の誤組み立てを検出することができる。一方、第2プレートのバイパス溝同士が接合され、検査流体が貫通孔から流出しない場合には、正常に組み立てられていたことを確認することができる。その結果、熱交換器の不良を容易に検出でき、不良品の市場への流出を未然に防止して、熱交換器の信頼性を向上させることができる。
【0042】
請求項2に係る発明によると、第1プレート及び第2プレートには、溝部の両端にカップ部をそれぞれ形成し、第2プレートにおける溝部の一端側のカップ部間を、バイパス溝で連通する一方、溝部の他端側のカップ部間を分離する仕切部を形成し、その仕切部に第2プレート同士の接合方向に貫通する貫通孔を形成することにより、熱交換器の組み立て時に、誤って、第2プレートのバイパス溝と、第2プレートの仕切部とが向かい合うように、第2プレート同士を接合してしまった場合にも、検査流体の充填により誤組み立てを確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態における熱交換器の外観を示す正面図である。
【図2】 熱交換器の外観を示す平面図である。
【図3】 第1プレートの内側を示す側面図である。
【図4】 第2プレートの内側を示す側面図である。
【図5】 バイパス溝と、仕切部の貫通孔との対応を示す説明図である。
【図6】 熱交換器を冷媒の流れと共に模式的に示す説明図である。
【図7】 従来の熱交換器の外観を示す斜視図である。
【図8】 従来の第1プレートを示す斜視図である。
【図9】 従来の第2プレートを示す斜視図である。
【符号の説明】
1 熱交換器
2 伝熱部材
3 チューブ(冷媒通路)
4 伝熱フィン
7 タンク
20 ヘッダ
21 バイパス溝
22 仕切部
23 溝部
27 カップ部
30 プレート
31 第1プレート(プレート)
32 第2プレート(プレート)
35 貫通孔
Claims (2)
- ヘッダを構成する複数のタンクと、該タンクに連通する冷媒通路とを有する複数の伝熱部材が、伝熱フィンを介して積層され、
上記複数の伝熱部材が、第1プレート同士が接合して形成された第1伝熱部材と、第2プレート同士が接合して形成された第2伝熱部材とにより構成され、
上記第1プレート及び上記第2プレートが、上記冷媒通路を構成する複数の溝部と、該溝部の端部に一体に形成されて上記タンクを構成する複数のカップ部とをそれぞれ備えた熱交換器であって、
上記第1プレートには、上記複数のカップ部同士の間に設けられて該複数のカップ部同士を分離する仕切部が、上記カップ部に一体に形成される一方、
上記第2プレートには、上記複数のカップ同士の間に設けられて該複数のカップ部同士を連通するバイパス溝が、上記カップ部に一体に形成され、
上記第1プレートの仕切部には、該仕切部を上記第1プレート同士の接合方向に貫通する貫通孔が形成されている
ことを特徴とする熱交換器。 - 請求項1において、
上記第1プレート及び第2プレートには、上記溝部の両端に上記カップ部がそれぞれ形成され、
上記第2プレートは、上記溝部の一端側に上記バイパス溝が形成される一方、該溝部の他端側に、上記複数のカップ部同士の間に設けられて該複数のカップ部同士を分離する仕切部が、上記カップ部に一体に形成され、
上記第2プレートの仕切部には、該仕切部を上記第2プレート同士の接合方向に貫通する貫通孔が形成されている
ことを特徴とする熱交換器。
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