JPH04505362A - 自動車用コンデンサ、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流体への抵抗が必要な場合に使用される自動革用コンデンサ、および その製造方法に関するものである。

より軽量、より効率的な装置の必要性に伴い、自動車における熱交換器、すなわ ち自動車の空調システムに使用されるコンデンサについて、多数の新製品が開発 されている。

従来の自動車の空調システム用に使用される熱交換器では、一般に連続蛇行形チ ューブを備え、ガスまたは液体状の流体がその内部を流れる。

蛇行チューブと接触する平坦または波形のフィンにより、熱交換表面が拡大され る。

大気などの冷却流体は、チューブとフィンの表面を通り、チューブ内の高温流体 の熱交換をする。

組立てが容易なように、連続チューブは、Ｕ型の要素から製作され、フィンへ挿 入可能となっており、組付は後に、これらの要素は、連続蛇行型チューブを構成 するよう、Ｕ型溝曲部で相互に連結される。

公知のように、コンデンサはスペースを保って相互に平行をなす集合ボックスを 備え、かつ集合ボックスは、ガスまたは液体状の流体をボックス間を循環できる よう、多数の平行な熱交換チューブで相互に連結されている。

多数のチューブは、円形または矩形の断面を有し、かつ熱交換効率を高めるため 、チューブ間には、平坦または波形のフィンが設けられている。

集合ボックスにあけた多数の穴にチューブを挿入し、波形のフィンをチューブ間 に置き、チューブを集合ボックスに、又はフィンをチューブに、溶接またははん だ付けしてコンデンサもしくは熱交換器が形成される。

コンデンサの作用時には、冷媒ガスが熱交換のチューブ内を流れ、チューブ内を 流れる冷却空気により、冷却または凝縮される。

冷媒流および冷却空気流の方向は、一般に直交する。

空気流と直交するチューブの前縁が空気流と接触する。前縁の幅は、一般に熱交 換のチューブの横方向の寸法である。

従って、チューブの横方向の寸法は、チューブの平均幅となる。

円形断面のチューブは、その直径と等しい横方向寸法を有し、矩形チューブは、 その前縁の幅と等しい横方向寸法を有している。

熱交換チューブは、自動車の各種用途に必要な効率を低下させる可能性があるこ とは知られている。

前縁の幅が大きいと、空気流の抵抗が大となるので、一般に、この障害の最小化 が望ましい。

円形チューブは、自動車用コンデンサシステム内部の流体の高圧に抗するのに特 に適している。

５．０８ｍｍ（０，２インチ）以下の丸くて小さい熱交換チューブは、自動車用 コンデンサの形成上に問題がある。すなわち、市販の最小寸法の円形チューブは 、直径５．０８ｍｍ（０，２インチ）以上である。

例えば、横方向の寸法を小さくして、前縁の幅を縮めるため、はぼ矩形の熱交換 チューブが提案されており、各種の矩形のものが、業界ではある程度受は入れら れている。

このような形態により、円形チューブより小さい横方向寸法とすることが可能に なるが、コンデンサの全体効率のためには、空気流の抵抗を最小化することが望 ましい。

米国特許第４，６８８，３１１号は、特に集合ボックスの構造に関するものでは あるが、集合ボックス間で平行に連結した複数のチューブを備える矩形熱交換チ ューブについても記述している。

すなわち、このチューブは、平坦な矩形断面であり、その短辺を前縁とし、かつ 丸味をつけて配置されている。

米国特許第４．６１５．３８５号は、自動車用空調システム内の高圧流体に耐え る矩形の熱交換チューブの製造方法を述べている。

米国特許第４，６１５，３８５号に記載されている縁部に丸味をつけた矩形チュ ーブの中にその長手方向沿いに、波形フィンが固定されている。

この内部フィンは、圧力の柱の役をなし、流体内圧に対する対抗力を高める。

しかし、このようなチューブは、構造的に付加的材料を必要とし、かつチューブ 内部へのフィンの挿入が困難であり、製造が面倒である。

本発明の目的の一つは、空気流に対する耐力のすぐれたコンデンサ、つまり熱交 換器を提供することである。

また、流体圧に抵抗できる熱交換ユニットを提供することも、本発明の目的であ る。

また、流体の圧力に対する耐力がすぐれた自動車コンデンサを提供することも、 本発明の目的である。

さらに、空気流に対する高い抵抗性、および流体圧への抵抗性を有する熱交換ユ ニットの製造方法を供することも、本発明の目的である。

これらの目的は、以下に説明するようにして達成される。

本発明は、集合ボックスの間に延びる長方形で、空洞の熱交換ユニットを有する 自動車用コンデンサに関するものである。

空洞の熱交換ユニットは、その長手方向の縁部同士が接合され、かつ長手方向に 延びる流路を形成する対向した長いプレートを有し、上記の対向したプレートは 、波打ち、***部、およびおおむね平行をなし、かつ長手方向に対して傾斜する 斜め空洞部を形成している。

第１プレートの空洞部は、第２プレートの空洞部と交差しており、空洞の交差点 間の最大間隔は、５．０８ｍｍ（０，２インチ）以下としである。

交差する空洞部は接合され、相対する***部は、斜めをなして、熱交換ユニット の長手方向に延びる交差流路を形成している。

本発明の自動車用コンデンサの長方形プレートは、横方向に波打ち、従って、複 数の***部が、斜めに角度をつけて配され、かつ、長手方向に延びている。

上記***部は、空洞部により分離され、第１プレートの空洞部の頂点は、第２プ レート空洞部頂点と５．０８ｍｍ（０，２インチ）を越えぬ交差点間の最大間隔 で交差している。

上記第１および第２プレートの空洞部は、交差点で接合され、***部は傾斜して 交差し、チューブ状熱交換ユニット内に長手方向に延びる空洞流路を限っている 。

チューブ状の多重熱交換ユニットを、平行に配列し、かつ各熱交換ユニットの一 端を第１集合ボックスに、同じく他端を第２集合ボックスに接続することによす 、自動車用コンデンサが形成される。

図１は、本発明による自動車用コンデンサの斜視図である。

図２は、図１の２−２線における部分拡大図である。

図３は、本発明における熱交換ユニットの平面図である。

図４は、図３の４−４線における拡大断面図である。

図５は、図４に類似する図であるが、組付は状態を示す図３の５−５線における 拡大断面図を示す。

本発明の自動車用コンデンサの実施例を図１示す。

しかし本発明は、集合ボックス間に複数の熱交換ユニットを備える他のコンデン サにも適用可能である。

図１に示す自動車用コンデンサは、垂直の吸入集合ボックス（１１）と、それと 平行をなす排出集合ボックス（１２）を備えている。

吸入集合ボックス（１１）は吸入孔（１３）を備え、排出集合ボックス（１２） は排出孔（１４）を備伏、ている。

複数の空洞型熱交換ユニット（１５）が左右の集合ボックス（１１）（１２）間 に延び、上記ユニット（１５）間には、波形フィン（１６）が挿入されている。

図１の実施例において、複数の熱交換ユニット（１５）は、図２で明らかなよう に、ろう付けされた継手部（Ｉ７）により、吸入集合ボックス（１１）および排 出集合ボックス（１２）と連結されている。

波形フィン（１６）は、複数の熱交換ユニット（１５）の間に挿入され、同ユニ ット（１５）と密接している。

図示した実施例の作用時、冷媒などの高温ガス状の第１流体は、吸入孔（１３） から吸入集合ボックス（１１）へ入り、複数の空洞熱交換ユニット（１５）の長 手方向の流路に沿って、排出集合ボックス（１２）の中へ流れる。

熱交換ユニット（１５）の長手方向に沿って流れるガス状流体は、この表裏のプ レートに、傾斜して交差状に設けた凹凸条により、断続的に波打ち、分流される とともに混合され、かつ広範囲に亘って、熱交換ユニット（１５）の表裏のプレ ートと接触する。

大気などの第２気体は、コンデンサ（１０）の中へ入り、熱交換ユニット（１５ ）および波形フィン（１６）と直交して流れる。

第２流体の熱が、熱交換ユニット（１５）または波形フィン（１６）の熱より低 い場合には、熱交換ユニット（１５）または波形フィン（１６）の熱は、それに 接触する第２流流体は、凝縮して液体となり、排出集合ボックス（１２）へ流れ 、排出孔（１４）から出て、システムの他の部分で処理される。

ｇＡｌのコンデンサ（１０）の断面図を示す図２において、吸収および排出集合 ボックス（ＩＩ）（１２）は、対向面に複数の孔（１８）を有し、これに、複数 の長い空洞型熱交換ユニット（１５）の解放端部が嵌合されて、ガス状物質、ま たは液体がその中を循環するようになっている。

熱交換ユニット（］＋５は、コンデンサの使用時に、システム内部に発生する圧 力に十分抗しうるよう、適切な手段により集合ボックス（１１）（１２）と密接 されている。

ろう付けされた継手部（１７）は、アルミニウム製とするのが良い。

放熱フィン（１６）は、伝熱性のすぐれた杉材を介して、熱交換ユニット（１５ ）に連結するのがよい。

上述の波形フィン（１６）に代わり、平形フィンを使用し、これに、熱交換ユニ ッ）（＋５）の断面に準じた嵌孔をあけて、同ユニット（１５）を挿入してもよ い。

波形フィン又は平形フィンは、少くとも熱交換ユニット（１５）と同じ幅とし、 可能な限り、同ユニット幅に沿って、同ユニットと接触させる。

伝熱材料からなり、複数の熱交換ユニット（１５）間に密着させて設けられ、コ ンデにより、熱交換ユニット（＋５）の表裏に長方形流路（２２）が形成され、 その両端は半表裏のプレー）　（２３）同士は、長手方向の側縁に設けた湾曲部 （２５）　（２４）を互いに嵌合して固着され、この嵌合部には、断面がほぼ円 形の流路（２６）が形成されている。

湾曲部（２ｓ）　（２４）の側縁同士を、突き合わせて、ろう付は等により固着 することもできる。

図示の実施例においては、嵌合部（２８）はろう付けされ、かつ非***部（２１ ）の交差部はろう付けされて、熱交換ユニット（１５）の構造的一体性を確保し である。前記***条（１９）　（２０）や湾曲部（２４）　（２５）は、プレス 加工によって形成される。

***条（１９）　（２０）は、長いプレートの長手方向に対して、一定の角度で 、表裏反対方向に傾斜している。

この斜角は、ｌＯ〜８５°とし、できれば２０〜Ｔｏ６の範囲とするのがよい。

異なる方向に傾斜する***条を有する表裏のプレート（２３）を重合すると、非 ***部（２１）は交差部で密接する。

表裏のプレートの***条（１９）　（２０）の傾斜角は、同一であることが望ま しいが、必ずしも同一でなくてもよい。

***条（１９）　（１２）の交差角は、約２０〜７０″の程度とするのが良い。

図３の例では、この交差角（Ａ）は９０°となっている。

***条の傾斜角が、表裏のプレートの長手方向に対して、大きいほど、上記交差 角（Ａ）は１８０＠　に近くなり、逆に小さいほど、０″に近くなる。

各***条（＋９）　（２０）の端部は、小半径の半円形としである。その半径は 、できればプレートの厚さの１．５倍を上回らぬものとする。

***条（＋９）　（２０）の幅は、熱交換ユニットを流れる流体の量や圧力、並 びに表裏のプレートの交差部の接触面積に応じて定められる。

従って、強度的な面も考慮して、流体の圧力が高い場合における***条の幅は、 流体の圧力が低い場合に比して、通常小さくする。

***条の幅は、プレートの厚さの２．５〜７倍とするのが好ましい。

本発明を自動車用コンデンサに利用する場合、表裏のプレートの厚さは、０．３ ０〜０．７６ｍｍ（０，０１２〜Ｏ，，０３０インチ）、特に０．３０〜０．７ １ｍｍ（０，０１２〜０．０２８インチ）が好ましい。

非***部の幅は、プレートの厚さの１．５倍または、それ以下とし、***部の幅 は、プレートの厚さの２．５〜７倍とするのがよい。

従って、本発明における熱交換ユニットの幅は、３．１７ｍｍ（０，１２５イン チ）程度とするのが望ましい。

本発明のコンデンサは、耐腐食性があり、かつ流体の圧力に十分耐えうる材料で 製造される。

その代表的材料としては、アルミニウムや銅、特にその合金などの展性素材があ げられる。

通常材料の内外面に、めっきその他の加工処理を施こす。

特に、熱交換効率を良くするためには、極薄の材料を使用するのが良い。

一般に、コンデンサの対応する各構成部材は、同じ材料を使用して形成される。

例えば、熱交換ユニットの表裏のプレートは同じ材料とする。

集合ボックスと熱交換ユニットを一緒にろう付けまたは溶接する場合は、同じ金 属または金属の合金を使用する。

上記説明したように本発明は、自動車用コンプレッサとして、特に有用なもので あるが、本発明は、他の各種の熱交換用に応用可能なことはいうまでもない。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．集合ボックス（１１）（１２）間に延びるおおむね矩形の細長い空洞型の熱 交換ユニット（１５）を備える自動車用コンデンサであって、上記熱交換ユニッ ト（１５）は、長手方向に延びる流路を形成するために、長手方向の縁部に沿っ て互いに結合した、相対する第１および第２の長いプレート（１９）（２０）を 有し、上記相対するプレートは、横断面内で波を打ち、かつ長手方向に対して側 方へ傾斜する空洞部を形成しており、かつ相対する第１プレートの空洞部は、５ ．０８ｍｍ（０．２インチ）を越えない間隔で、上記第２プレートの相対する空 洞部と交差するように角度をつけられており、上記の交差する空洞部が、すべて の交差点で接合されているコンデンサ。
2. ２．相対するプレートの空洞部の交差角度が、２０〜１７０°の範囲であること を特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
3. ３．長いプレートの長手方向に延びる縁部が、３．１７ｍｍ（０．１２５インチ ）の幅を有することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
4. ４．長いプレート（１９）（２０）が、０．３ｍｍ〜０．７６ｍｍ（０．０１２ 〜０．０３０インチ）の範囲の厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の コンデンサ。
5. ５．相対する空洞部（２１）間の***部が、おおむね矩形の断面を有することを 特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
6. ６．***部および空洞部が、上記長いプレートの側縁部から離れて配されている ことを特徴とする請求項５に記載のコンデンサ。
7. ７．細長いプレートの長い像部（２４）（２５）は接合されて、おおむね円形の 流路（２６）を形成していることを特徴とする請求項６に記載のコンデンサ。
8. ８．おおむね円形の流路（２６）は、上記長いプレート（１９）（２０）の重な り合う側縁部（２４）（２５）を有していることを特徴とする請求項７に記載の コンデンサ。
9. ９．上記接合部は、ろう付けまたは溶接によって形成していることを特徴とする 請求項１に記載のコンデンサ。
10. １０．長い空洞型熱交換ユニットから延びる放熱フィン（１６）を有することを 特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
11. １１．集合ボックス（１１）（１２）間に延びるおおむね矩形の長い空洞型の熱 交換ユニットを有する自動車用コンデンサであって上記空洞の熱交換ユニットは 、長手方向の側縁部（２４）（２５）に沿って接合された、平均厚さが、０．３ ０〜０．７６ｍｍ（０．０１２〜０．０３０インチ）の範囲の相対する第１およ び第２の長いプレートを有し、相対する上記プレートは、断面内で波打ち、かつ おおむね長手方向に斜めに角度をつけて配した平行な***部および空洞部を有し 、第１プレートの空洞部（２１）は、第２プレートの空洞部（２１）と、５．０ ８ｍｍ（０．２インチ）を越えぬ最大間隔で交差し、かつすべての交差部で接合 されている自動車用コンデンサ。
12. １２．断面内で波打ち、かつ空洞部を設けて分離され、長手方向の縁部に対し、 斜めに角度をつけて配したおおむね平行な複数の***部を有する２枚のプレート を形成し、相対する第１プレートの空洞部は、第２プレートの空洞部と５．０８ ｍｍ（０．２ｍｍインチ）を越えぬ間隔で交差するように、上記プレートを配列 し、空胴型熱交換ユニットを形成するため、上記第１および第２プレートの空洞 部頂点、ならびに上記プレートの長手方向の縁部を接合し、上記熱交換ユニット の第１端部を第１集合ボックスへ取付け、かつ上記熱交換ユニットの第２端部を 、第２集合ボックスに取付けることを特徴とする自動車コンデンサの製造方法。
13. １３．長手方向に延びる流路を限るため、長手方向の縁部に沿って結合した相対 する第１および第２プレートを備える空洞型の熱交換ユニットであって、上記の 相対するプレートは、断面内で波を打ち、かつ長手方向に対し斜めに角度をなし て配したおおむね平行な***部および空洞部を有し、相対する第１プレートの空 洞部は、第２プレートの空洞部と、５．０８ｍｍ（０．２インチ）を越えぬ間隔 で交差し、上記の相互に交差する空洞部は、すべての交差部で互いに結合されて いる熱交換ユニット。