(57)【要約】【課題】扁平チューブの外側を流通する第２流体の流路断面積が限られる場合においても、必要な熱交換の能力を発揮させることのできる熱交換器を提供する。【解決手段】一対のヘッダ３０が、それぞれ長手方向が空気流通方向に延びるように設けられ、複数の熱交換ユニット１０が、互いに空気流通方向と直交する方向に配置されている。また、ヘッダ３０は、それぞれ空気流通方向に延びる一対のヘッダ部材を互いに対向させることによって形成されている。【選択図】図１
2020056512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体が流通する扁平チューブと、扁平チューブの両端部に設けられた一対のヘッダと、を有する複数の熱交換ユニットを備え、扁平チューブ内を流通する第１流体と扁平チューブ外を流通する第２流体とを熱交換する熱交換器であって、
扁平チューブは、断面の長手方向が第２流体の流通方向に向くように設けられ、
一対のヘッダは、それぞれ長手方向が第２流体の流通方向に延びるように設けられ、
複数の熱交換ユニットは、互いに第２流体の流通方向と直交する方向に配置され、
ヘッダは、それぞれ第２流体の流通方向に延びる一対のヘッダ部材を互いに対向させることによって形成されている
熱交換器。
【請求項２】
扁平チューブは、端部が一対のヘッダ部材に挟まれた状態で、ヘッダに対して接続される
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
扁平チューブの外周部は、互いに複数の熱交換器ユニットの配置される方向に並ぶ一対のチューブ部材によって形成し、
熱交換ユニットは、一対のヘッダのそれぞれの一方のヘッダ部材と一方のチューブ部材を一体に形成した一方のユニット部材と、一対のヘッダのそれぞれの他方のヘッダ部材と他方のチューブ部材を一体に形成した他方のユニット部材と、を互いに対向させることによって形成されている
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
一対のヘッダの間には、第２流体の流通方向に複数の扁平チューブが設けられ、
第１流体の流路は、ヘッダ内を第２流体の流通方向に仕切ることによって形成され、
ヘッダ部材には、ヘッダ内を第２流体の流通方向に仕切る仕切部が一体に形成されている
請求項１乃至３のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項５】
仕切部は、ヘッダ部材から除去可能である
請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
第１流体の流路は、複数の熱交換ユニットの互いに隣り合うヘッダを連通させることによって形成され、
互いに隣り合うヘッダは、互いに隣り合うヘッダ部材の一方に形成されたヘッダ連通孔に、他方のヘッダ部材に形成された筒状のヘッダ連通部を嵌合させることによって互いに連通する
請求項１乃至５のいずれかに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両用空気調和装置に用いられる熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の熱交換器としては、第１流体が流通する複数の扁平チューブと、複数の扁平チューブの両端部が接続される一対のヘッダと、備え、扁平チューブ内を流通する第１流体と扁平チューブ外を流通する第２流体とを熱交換するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記熱交換器では、複数の扁平チューブ及び一対のヘッダが、それぞれ第２流体の流通方向と直交する方向に延びる配置となっている。
【０００４】
前記熱交換器では、限られた断面積の第２流体の流路において、第１流体と第２流体との熱交換の能力を向上させるためには、第２流体の流通方向の寸法を大きくすることが考えられる。即ち、限られた断面積の第２流体の流路において熱交換の能力を向上させるためには、扁平チューブの幅方向寸法を大きくすることによって、扁平チューブにおける第１流体と第２流体との熱交換面積を大きくする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公平０３−３２９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
扁平チューブの幅方向寸法を大きく形成する場合には、扁平チューブが接続されるヘッダの径方向寸法が大きくなるとともに、ヘッダの径方向寸法を大きくする際に耐圧性能を満たすためにヘッダの板厚を大きく形成する必要がある。このため、扁平チューブの幅方向寸法を大きく形成する場合には、第２流体の流路におけるヘッダの占める割合が大きくなり、扁平チューブにおいて第１流体と熱交換する第２流体の流路を十分に確保することができない。
【０００７】
本発明の目的とするところは、設置スペースが限られる場合においても、必要な熱交換の能力を発揮させることのできる熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の熱交換器は、第１流体が流通する扁平チューブと、扁平チューブの両端部に設けられた一対のヘッダと、を有する複数の熱交換ユニットを備え、扁平チューブ内を流通する第１流体と扁平チューブ外を流通する第２流体とを熱交換する熱交換器であって、扁平チューブは、断面の長手方向が第２流体の流通方向に向くように設けられ、一対のヘッダは、それぞれ長手方向が第２流体の流通方向に延びるように設けられ、複数の熱交換ユニットは、互いに第２流体の流通方向と直交する方向に配置され、ヘッダは、それぞれ第２流体の流通方向に延びる一対のヘッダ部材を互いに対向させることによって形成されている。
【０００９】
これにより、扁平チューブの断面の長手方向をヘッダの延びる方向に向けて、扁平チューブがヘッダに対して接続されることから、ヘッダの径方向の寸法を大きくすることなく、幅方向寸法の大きな扁平チューブがヘッダに対して接続可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ヘッダの径方向の寸法を大きくすることなく、幅方向寸法の大きな扁平チューブをヘッダに対して接続することが可能となるので、第２流体の流路におけるヘッダの占める割合を最小限とすることができ、設置スペースが限られる場合においても必要な熱交換の能力を発揮させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を示す熱交換器の全体斜視図である。
【図２】熱交換器の平面図である。
【図３】熱交換器を空気の流通方向上流側から見た図である。
【図４】熱交換器の側面図である。
【図５】ヘッダの分解側面図である。
【図６】ヘッダと扁平チューブの分解正面図である。
【図７】ヘッダ及び扁平チューブのその他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１乃至図６は、本発明の一実施形態を示すものである。
【００１３】
本発明の熱交換器１は、例えば、車両の車室内に設けられた複数のシート毎に設けられ、シートに着座した乗員に向かって温度及び湿度を調整した空気を吹き出させる車両用空気調和装置に用いられるものである。
【００１４】
この車両用空気調和装置は、圧縮機、熱交換器１及び膨張弁等の機器が一体に形成された空調ユニットを備えている。空調ユニットは、例えば、シートの下部、車室の天井部、ドアトリム、車室内の幅方向中央部のアームレストの下部等に配置されている。空調ユニットから車室内に供給される空気は、シートの背もたれや座面、シートの下部、車室の天井部、車両のＢピラー等に設けられた吹出口から吹き出される。
【００１５】
熱交換器１は、空調ユニットにおいて、圧縮機から吐出された第１流体としての冷媒を凝縮する凝縮器として、及び、凝縮器から流出した後に膨張弁によって減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器として用いられる。
【００１６】
熱交換器１は、図１に示すように、複数の熱交換ユニット１０を、冷媒と熱交換する第２流体としての空気の流通方向（図中に白抜き矢印で示す、以降、空気流通方向と記載する）に対して直交する方向（本実施形態では上下方向）に配置したものである。また、熱交換器１は、空気流通方向に対して直交する方向に配置された複数の熱交換ユニット１０のそれぞれの間、及び、両外側に位置する熱交換ユニット１０の外側に、後述する扁平チューブの外面に接触した状態で固定された複数の伝熱フィン１００を有している。
【００１７】
複数の熱交換ユニット１０は、図２及び図３に示すように、それぞれ、冷媒が流通する複数の扁平チューブ２０と、複数の扁平チューブ２０の両端部に接続される一対のヘッダ３０と、を有する。
【００１８】
複数の扁平チューブ２０は、扁平形状の管部材からなり、内部が図示しないインナフィンによって断面長手方向に複数の空間に仕切られている。複数の扁平チューブ２０は、それぞれ、空気流通方向と直交する方向に延びるとともに、断面の長手方向が空気流通方向に向けられている。また、複数の扁平チューブ２０は、それぞれ、空気流通方向に配置されている。本実施形態では、図２に示すように、一対のヘッダ３０に対して４本の扁平チューブ２０が接続されている。
【００１９】
一対のヘッダ３０は、それぞれ、両端が閉鎖された四角筒状の部材からなり、中心軸が空気流通方向に向けられている。一対のヘッダ３０には、それぞれ中心軸に沿って複数の扁平チューブ２０の端部が接続されている。
【００２０】
複数の熱交換ユニット１０は、隣り合う熱交換ユニット１０のヘッダ３０同士を連通させるとともに、ヘッダ３０内を中心軸方向に仕切ることによって、熱交換器１における冷媒の流通経路が形成されている。
【００２１】
ここで、ヘッダ３０は、図５及び図６に示すように、一対のヘッダ部材３１を有している。
【００２２】
一対のヘッダ部材３１は、それぞれ、長手方向が空気流通方向に延びる箱型の部材であり、互いに内面を対向させることによってヘッダ３０が形成される。ヘッダ部材３１は、それぞれの内部の空間が仕切部３１ａによって長手方向に複数の空間に仕切られている。本実施形態では、ヘッダ部材３１の内部が仕切部３１ａによって四つに仕切られており、一対のヘッダ部材３１を互いに対向させてヘッダ３０を形成した状態で、ヘッダ３０内に四つの空間が形成される。また、ヘッダ部材３１には、それぞれ、仕切部３１ａによって仕切られた空間毎に、チューブ接続部３１ｂが設けられている。扁平チューブ２０は、一対のヘッダ部材３１を互いに対向させることで、端部が一対のチューブ接続部３１ｂによって挟まれた状態となり、ヘッダ３０に対して接続される。
【００２３】
また、一部のヘッダ部材３１には、図１及び図２に示すように、熱交換器１に冷媒を流入させる冷媒流入口３０ａを形成する加工、熱交換器１から冷媒を流出させるための冷媒流出口３０ｂを形成する加工が施される。さらに、一部のヘッダ部材３１には、仕切部３１ａを除去する加工、及び、隣り合う熱交換ユニット１０のヘッダ３０同士を連通させるための加工が施される。仕切部３１ａを除去する場合には、例えば、仕切部３１ａを潰す加工を行う。また、隣り合う熱交換ユニット１０のヘッダ３０同士を連通させるための加工としては、図５及び図６に示すように、互いに隣り合うヘッダ部材３１の一方にヘッダ連通孔３１ｃを形成し、他方のヘッダ部材３１にヘッダ連通孔３１ｃに嵌合する筒状のヘッダ連通部３１ｄを形成する。
【００２４】
伝熱フィン１００は、金属板を波形に屈曲したコルゲートフィンである。伝熱フィン１００は、波形の頂点部分が面状に形成され、扁平チューブ２０に面接触した状態で接続されている。
【００２５】
熱交換器１は、複数の扁平チューブ２０、複数のヘッダ３０（ヘッダ部材３１）、複数の伝熱フィン１００の全ての部材を一体に組み付けた状態で、互いにロウ付けによって固定することで製造される。
【００２６】
以上のように構成された熱交換器１において、冷媒は、図１の実線の矢印で示すように、最も上側に位置する熱交換ユニット１０の一方のヘッダ３０の空気流通方向下流側の端部から流入し、最も上側に位置する熱交換ユニット１０の一方のヘッダ３０の空気流通方向上流側の端部から流出する。
【００２７】
具体的には、最も上側の熱交換ユニット１０の一方のヘッダ３０の空気流通方向下流側から流入した冷媒は、各熱交換ユニット１０の空気流通方向最下流側に位置する扁平チューブ２０を順に下側に向かって流通する。また、最も下側の熱交換ユニット１０の一方のヘッダ３０の空気流通方向最下流側に流入した冷媒は、各熱交換ユニット１０の空気流通方向最下流側から二番目の扁平チューブ２０を順に上側に向かって流通する。最も上側の熱交換ユニット１０の一方のヘッダ３０に流入した冷媒は、各熱交換ユニット１０の空気流通方向最下流側から三番目の扁平チューブ２０を順に下側に向かって流通する。最も下側の熱交換ユニット１０の一方のヘッダ３０に流入した冷媒は、各熱交換ユニット１０の空気流通方向最上流側の扁平チューブ２０を順に上側に向かって流通し、熱交換器１から流出する。
【００２８】
このとき、一方のヘッダ３０から他方のヘッダ３０に向かって扁平チューブ２０を流通した冷媒は、上側または下側に隣り合う熱交換ユニット１０の扁平チューブ２０を流通する際に、他方のヘッダ３０から一方のヘッダ３０に向かって扁平チューブを流通する。このように、熱交換器１内を上下方向に流通する冷媒は、一対のヘッダ３０の間で蛇行しながら流通する。
【００２９】
このように、本実施形態の熱交換器によれば、一対のヘッダ３０が、それぞれ長手方向が空気流通方向に延びるように設けられ、複数の熱交換ユニット１０が、互いに空気流通方向と直交する方向に配置されている。また、ヘッダ３０は、それぞれ空気流通方向に延びる一対のヘッダ部材３１を互いに対向させることによって形成されている。
【００３０】
これにより、ヘッダ３０の径方向の寸法を大きくすることなく、幅方向寸法の大きな扁平チューブ２０をヘッダ３０に接続することが可能となるので、空気の流路におけるヘッダ３０の占める割合を最小限とすることができ、設置スペースが限られる場合においても必要な熱交換の能力を発揮させることが可能となる。また、一対のヘッダ部材３１を対向させることによってヘッダ３０を形成することができるので、金属板のプレス加工によって形成される簡素な構造のヘッダ部材３１の組み合わせによってヘッダ３０を構成することが可能となり、製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００３１】
また、扁平チューブ２０は、端部が一対のヘッダ部材３１に挟まれた状態で、ヘッダ３０に対して接続される。
【００３２】
これにより、ヘッダ部材３１に扁平チューブ２０を接続するための開口を形成することなく、ヘッダ３０に扁平チューブ２０を接続することが可能となり、加工工数の低減を図ることが可能となる。
【００３３】
また、ヘッダ部材３１には、ヘッダ３０内を空気の流通方向に仕切る仕切部３１ａが一体に形成されている。
【００３４】
これにより、ヘッダ３０内を仕切る部材を別途必要とすることがなく、部品点数の低減を図ることが可能となる。
【００３５】
また、仕切部３１ａは、ヘッダ部材３１から除去可能である。
【００３６】
これにより、仕切部３１ａを除去することによって熱交換器１における冷媒の流路を任意に設定することが可能となるので、異なる種類の熱交換器に対して共通のヘッダ部材３１を使用することが可能となる。
【００３７】
また、互いに隣り合うヘッダ３０は、互いに隣り合うヘッダ部材３１の一方に形成されたヘッダ連通孔３１ｃに、他方のヘッダ部材に形成された筒状のヘッダ連通部３１ｄを嵌合させることによって互いに連通する。
【００３８】
これにより、ヘッダ３０を連通させるために別部材を必要とすることなく、ヘッダ３０同士を連通させるようにすることができ、部品点数の低減を図ることが可能となる。
【００３９】
尚、前記実施形態では、本発明の熱交換器を車両用空気調和装置に適用したものを示したが、これに限られるものではない。例えば、建物の室内のための空気調和装置や、冷凍ショーケース及び冷蔵ショーケース等に用いられる熱交換器に、本発明を適用することが可能である。
【００４０】
また、前記実施形態では、冷媒と空気とを熱交換する熱交換器に対して本発明を適用したものを示したが、これに限られるものではない。例えば、水や不凍液と空気とを熱交換する熱交換器に本発明を適用してもよい。
【００４１】
また、前記実施形態では、一対のヘッダ部材３１を対向させて四角筒状に形成したものを示したがこれに限られるものではなく、一対のヘッダ部材を対向させてヘッダを形成するものであれば、例えば、円筒状や多角形の筒状にヘッダを形成してもよい。
【００４２】
また、前記実施形態では、ヘッダ３０と扁平チューブ２０とを別部品として形成したものを示したが、これに限られるものではない。例えば、扁平チューブの外周部を、互いに複数の熱交換器ユニット１０の配置される方向に並ぶ一対のチューブ部材２０´によって形成し、熱交換ユニット１０を、一対のヘッダのそれぞれの一方のヘッダ部材３１´と一方のチューブ部材２０´とを一体に形成した一方のユニット部材１１と、一対のヘッダのそれぞれの他方のヘッダ部材３１´と他方のチューブ部材２０´とを一体に形成した他方のユニット部材１１と、を互いに対向させることによって形成するようにしてもよい。これにより、一対のヘッダ及び扁平チューブを一体の部品として取り扱うことが可能となり、部品点数の低減を図ること可能となる。
【符号の説明】
【００４３】
１…熱交換器、１０…熱交換ユニット、１１…ユニット部材、２０…扁平チューブ、２０´…チューブ部材、３０…ヘッダ、３１，３１´…ヘッダ部材、３１ａ…仕切部、３１ｂ…チューブ接続部。
【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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【図６】
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【図７】
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