(57)【要約】【課題】着霜による通風路の閉塞を抑制すると共に、熱媒体が流れる配管部材の耐久性を向上させる。【解決手段】チューブ１３は、内部が中空のチューブシェル２２と、チューブシェル２２の内部に固定されたインナーフィン２３と、を備える。チューブ１３には、奥行方向に沿ってチューブシェル２２よりも風上側へ突出する突出部２４を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する方向を、第一の方向、第二の方向、及び第三の方向とし、
前記第一の方向に延び、前記第二の方向に間隔を空けて設けられ、内部を熱媒体が流れる複数の配管部材と、
隣り合う前記配管部材同士の間に固定され、前記第一の方向に沿って隣り合う前記配管部材同士の間に設けられた通風路を複数の区画に仕切る板部材と、を備え、
前記配管部材の内部を流れる前記熱媒体と、前記配管部材の周囲及び前記板部材の周囲を流れる空気と、の間で熱交換を行なうものであって、
前記配管部材は、
内部が中空の外郭部と、
前記外郭部の内部に固定され、前記第三の方向に沿って前記熱媒体が流れる流路を複数の区画に仕切る内郭部と、
前記第三の方向に沿って前記外郭部よりも風上側へ突出する突出部と、を備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記突出部は、前記外郭部の端部に一体形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記外郭部は、一対又は一つの板材からなり、前記外郭部の接合部が風上側になるように設けられ、
前記突出部は、前記内郭部に一体形成され、前記接合部から風上側に突出することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記突出部は、前記外郭部及び前記内郭部の双方と別体で形成され、前記外郭部の端部に固定されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第一の方向は、鉛直方向であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷媒管を流れる冷媒とフィンを通過する空気との間で熱交換を行なう熱交換器では、フィンの先端に着霜して通風路が塞がれると、熱交換効率が低下してしまう。特許文献１では、着霜によって通風路が塞がれることを抑制するために、冷媒管をフィンよりも風上側に突き出すことを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３２７２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱交換器は車体のフロントグリル内に配置されており、風上側に突き出た冷媒管が、飛び石によって損傷を受けると、冷媒漏れが生じるリスクがある。
本発明の課題は、着霜による通風路の閉塞を抑制すると共に、熱媒体が流れる配管部材の耐久性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係る熱交換器は、
互いに直交する方向を、第一の方向、第二の方向、及び第三の方向とし、
第一の方向に延び、第二の方向に間隔を空けて設けられ、内部を熱媒体が流れる複数の配管部材と、
隣り合う配管部材同士の間に固定され、第一の方向に沿って隣り合う配管部材同士の間に設けられた通風路を複数の区画に仕切る板部材と、を備え、
配管部材の内部を流れる熱媒体と、配管部材の周囲及び板部材の周囲を流れる空気と、の間で熱交換を行なうものであって、
配管部材は、
内部が中空の外郭部と、
外郭部の内部に固定され、第三の方向に沿って熱媒体が流れる流路を複数の区画に仕切る内郭部と、
第三の方向に沿って外郭部よりも風上側へ突出する突出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、外郭部よりも風上側へ突出した突出部を設けることで、突出部から着霜が生じることになり、通風路の閉塞を抑制できる。また、飛び石は突出部が受けることになるため、熱媒体が流れる外郭部の損傷を抑制でき、配管部材の耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】熱交換器を示す図である。
【図２】チューブ及びフィンの詳細を示した図である。
【図３】ヘッダの断面図である。
【図４】変形例１、２を示す図である。
【図５】変形例３、４を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに限定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【０００９】
《一実施形態》
《構成》
以下の説明では、互いに直交する三方向を、便宜的に、縦方向（第一の方向）、横方向（第二の方向）、及び奥行方向（第三の方向）とする。なお、縦方向とは鉛直方向である。
図１は、熱交換器を示す図である。
ここでは、熱交換器１１の正面、つまり奥行方向の風上側から見た状態を示す。熱交換器１１は、カーエアコンやショーケース等、ヒートポンプサイクル及び冷凍回路において、蒸発器として機能するものである。アルミ製の熱交換器１１は、上下一対のヘッダ１２と、複数のチューブ１３（配管部材）と、複数のフィン１４（板部材）と、を備える。
【００１０】
一対のヘッダ１２は、横方向に延び、縦方向に間隔を空けて設けられている。ヘッダ１２は、両端が閉塞された円筒状の配管によって形成されており、内部は隔壁１７によって横方向に並んだ区画に仕切られている。上方のヘッダ１２は、内部が横方向一端側の区画１２Ａと横方向他端側の区画１２Ｂとに分けられており、横方向一端側の区画１２Ａには流入口１５が設けられている。下方のヘッダ１２は、内部が横方向一端側の区画１２Ｃと横方向他端側の区画１２Ｄとに分けられており、横方向他端側の区画１２Ｄには排出口１６が設けられている。
【００１１】
各チューブ１３は、縦方向に延び、上端及び下端の夫々がヘッダ１２に接続され、横方向に沿って等間隔に設けられている。チューブ１３は横方向に薄い扁平形状であり、両端をヘッダ１２の内部に連通させてヘッダ１２にろう付けされている。ここでは１２本ある場合を示してあり、夫々を識別する場合は、横方向の一端から他端に向かって順に１３ａ〜１３ｌとする。上方のヘッダ１２では、チューブ１３ｄとチューブ１３ｅとの間が隔壁１７によって仕切られており、下方のヘッダ１２では、チューブ１３ｈとチューブ１３ｉとの間が隔壁１７によって仕切られている。
各フィン１４は、隣り合うチューブ１３同士の間にろう付けによって固定されている。
【００１２】
ヘッダ１２及びチューブ１３によって、流路が形成されており、そこを冷媒（熱媒体）が流れる。すなわち、先ず流入口１５を介して上方のヘッダ１２における横方向一端側の区画１２Ａへ流入し、チューブ１３ａ〜１３ｄに分配されてから下方のヘッダ１２における横方向一端側の区画１２Ｃへ流入する。次にチューブ１３ｅ〜１３ｈに分配されてから上方のヘッダ１２における横方向他端側の区画１２Ｂへ流入し、次にチューブ１３ｉ〜１３ｌに分配されてから下方のヘッダ１２における横方向他端側の区画１２Ｄへ流入し、排出口１６を介して排出される。こうして、冷媒は各チューブ１３を流れるときに、チューブ１３及びフィン１４の周囲を流れる空気との間で熱交換を行なう。すなわち、冷媒は蒸発気化することで吸熱によって昇温され、一方の空気が冷やされる。
【００１３】
次に、チューブ１３及びフィン１４の詳細について説明する。
図２は、チューブ及びフィンの詳細を示した図である。
図中の（ａ）はチューブ１３及びフィン１４を奥行方向の風上側から見た図である。フィン１４は、薄板を波状のつづら折りにして形成されたコルゲートフィンである。一つのフィン１４により、隣り合うチューブ１３同士の間を縦方向に沿って複数の区画に仕切ることができる。フィン１４とチューブ１３とで囲まれた各区画が、奥行方向に空気を流すための通風路２１となる。
【００１４】
図中の（ｂ）はチューブ１３及びフィン１４を縦方向から見た図であり、チューブ１３についてはその断面を示す。チューブ１３は、チューブシェル２２（外郭部）と、インナーフィン２３（内郭部）と、突出部２４と、を備える。
チューブシェル２２は、縦方向の断面における周方向に板材を折り曲げ、周方向の端部側同士をろう付けによって接合することで、内部が中空の筒状に形成されている。ろう付けされる端部側同士は、奥行方向における風上側となるようにレイアウトされている。チューブシェル２２における奥行方向の外形寸法は、フィン１４における奥行方向の寸法に対応している。
【００１５】
インナーフィン２３は、薄板を波状のつづら折りにして形成されたコルゲートフィンであり、チューブシェル２２の内部にろう付けによって固定されている。一つのインナーフィン２３により、チューブシェル２２の内部を奥行方向に沿って冷媒流路を複数の区画に仕切ることができる。インナーフィン２３における横方向の外形寸法は、チューブシェル２２における横方向の内寸法に対応している。インナーフィン２３における縦方向の寸法は、チューブシェル２２における縦方向の寸法に対応している。インナーフィン２３とチューブシェル２２の内周面とで囲まれた各区画が、縦方向に冷媒を流すための流路２５となる。
【００１６】
突出部２４は、縦方向及び奥行方向を面方向とする板材であり、インナーフィン２３に一体形成され、チューブシェル２２を構成する板材の接合部位から外方に突出している。突出部２４は、奥行方向に沿ってチューブシェル２２及び通風路２１よりも風上側へ突出している。突出量は、フィン先端部よりも風上側へ突出し、かつチューブ幅の１０％〜４０％の突出量とすることが望ましい。
図３は、ヘッダの断面図である。
ここでは、ヘッダ１２へのチューブ１３の差し込み部分を横方向から見た状態を示す。チューブ１３における縦方向の端部は、ヘッダ１２の内部に差し込まれるため、突出部２４は、ヘッダ１２に干渉しないようにチューブ１３よりも縦方向に短い。
【００１７】
《作用》
次に、一実施形態の主要な作用効果について説明する。
着霜によって通風路２１が塞がれることを抑制するために、チューブ１３を通風路２１やフィン１４よりも風上側に突き出すことが考えられる。しかしながら、熱交換器１１は車体のフロントグリル内に配置されており、風上側へ飛び出したチューブ１３が、飛び石によって損傷を受けると、冷媒漏れが生じるリスクがある。
そこで、チューブ１３には、奥行方向に沿ってチューブシェル２２よりも風上側へ突出する突出部２４を形成する。これにより、突出部２４が飛び石を受けることになるため、チューブシェル２２の損傷を抑制でき、耐久性が向上する。また、着霜は風上側に突き出た突出部２４から優先的に生じることになり、通風路２１の閉塞を抑制できる。これにより、熱交換効率の低下を抑制できる。さらに、本発明では、チューブ１３がインナーフィン２３を備えることにより、チューブ１３の耐圧性能が向上し、冷媒漏れが生じるリスクを低減することができる。
【００１８】
突出部２４は、縦方向、つまり鉛直方向に延びている。これにより、除霜運転したときに、溶けた液滴は速やかに流下するため、除霜運転の短縮にもつながる。
突出部２４は、チューブ１３ａ〜１３ｌの全てに設けられている。これにより、各チューブ１３を共通化でき、組立性が向上する。
突出部２４は、縦方向及び奥行方向を面方向とする板状に形成されている。このように、シンプルな形状とすることで、製造も容易であり、製造コストの増加も抑制することができる。
【００１９】
《変形例》
一実施形態では、一つの板材を曲げ加工したチューブシェル２２、及びインナーフィン２３に一体形成した突出部２４について説明したが、これに限定されるものではない。
図４は、変形例１、２を示す図である。
図中の（ａ）は変形例１を示す。ここでは、突出部２４とインナーフィン２３とが別体であり、チューブシェル２２を構成する板材の一方の端部に突出部２４が一体形成されている。このように、突出部２４をチューブシェル２２に一体形成しても、前述した作用効果が得られる。また、チューブシェル２２の端部に突出部を一体形成することで、ろう付け箇所が減るため、冷媒漏れリスクが低減する。
図中の（ｂ）は変形例２を示す。ここでは、横方向に分割され一対となる半筒状の板材同士を接合してチューブシェル２２が形成されている。板材の接合部位から突出部２４が外方に突出している。このように、最中構造のチューブシェル２２を採用しても、前述した作用効果が得られる。また、チューブ１３が最中構造のため、半筒状の板材とインナーフィン２３を積層して作ることができ、折り曲げて加工することがないのでチューブ１３の加工が容易になる。
【００２０】
図５は、変形例３、４を示す図である。
図中の（ａ）は変形例３を示す。ここでは、横方向に分割され一対となる半筒状の板材同士を接合してチューブシェル２２が形成され、チューブシェル２２を構成する一方の板材の端部に突出部２４が一体形成されている。このように、突出部２４をチューブシェル２２に一体形成しても、前述した作用効果が得られる。また、チューブ１３が最中構造のため、半筒状の板材とインナーフィン２３を積層して作ることができ、折り曲げて加工することがないのでチューブ１３の加工が容易になる。
図中の（ｂ）は変形例４を示す。ここでは、突出部２４を、インナーフィン２３ともチューブシェル２２とも別体で形成し、チューブシェル２２に固定している。このように、突出部２４を全くの別部材で形成しても、前述した作用効果が得られる。また、必要に応じて、突出部２４を設けることができるため、限られたスペースにおいても任意で突出箇所を変更することができる。
変形例１〜４は、任意に組み合わせてもよい。
【００２１】
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。
【符号の説明】
【００２２】
１１…熱交換器、１２…ヘッダ、１３…チューブ（配管部材）、１４…フィン（板部材）、１５…流入口、１６…排出口、１７…隔壁、２１…通風路、２２…チューブシェル（外郭部）、２３…インナーフィン（内郭部）、２４…突出部、２５…流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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