(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に用途の異なる第１及び第２の熱交換器を組み合わせて一体に形成される熱交換器であって、第１の熱交換器を構成するチューブと第２の熱交換器を構成するチューブを通風方向の上流と下流に配置し、前記両チューブの間に一体に形成されたフィンを配設し、前記各チューブの端部を各々タンクに挿入接続した第１及び第２の熱交換器を備えてなる熱交換器において、
前記フィンにはルーバーが形成されるとともに、前記ルーバーは、第１熱交換器に配設されるフィン部分に形成されるルーバー群と、第２熱交換器に配設されるフィン部分に形成されるルーバー群とでは異なって形成されるものであり、
前記フィンの二つのルーバー群は、前記第１及び第２の熱交換器のそれぞれの熱交換要求性能に合わせるべく、少なくとも、ルーバーの角度、切れ長さ、枚数、幅、の一項目以上が異なるように構成したものであることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記フィンの二つのルーバー群は、開口方向が異なるものであることを特徴とする前記請求項１記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相互に用途の異なる二つの熱交換器を組み合わせて形成される熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、相互に用途の異なる二つの熱交換器を組み合わせて形成される熱交換器が知られている。この種の熱交換器としては、例えば、実公平６ー４５１５５号公報や特開平７ー３３２８９０号公報に記載されているもののように、一対のタンク間にチューブとフィンとが配設された構成の第１の熱交換器と、第１熱交換器と同様に構成された第２の熱交換器が並列に配置されて、相互に連結一体化された熱交換器が提案されている。
【０００３】
また、実開平２ー５４０７６号公報に記載されているもののように、平板状のプレートフィンが積層され、前記プレートフィンに複数のチューブが連通接続され、前記チューブの一端がタンクを構成するエンドプレートに接続され、更に、前記エンドプレートにタンクプレートが組み付けられて熱交換器を構成するもので、前記エンドプレートとタンクプレートを別体で設け、又は、前記タンクプレートを別体で設けて第１の熱交換器と第２の熱交換器が一体に形成されている熱交換器が提案されている。
【０００４】
その他、異なる二つの熱交換器が縦方向又は横方向に直列に組み合わされて形成される熱交換器が知られている。例えば、実公昭５９ー１６６９２号公報や実開平２ー３６７７２号公報に記載されているもののように、一対のタンク間にチューブとフィンとを配設し、前記一対のタンクの途中に仕切りプレートを装着して、構造上は一つの熱交換器であっても実質的に二つの熱交換器を備えたものが提案されている。
【０００５】
このような熱交換器においては、前記タンク及びチューブは熱交換媒体通流路を形成し、フィンは空気流路を形成している。そして、前記タンクから供給された熱交換媒体が複数のチューブ内部を通流し、チューブ間に介装されたフィンによって外部と熱交換を行う構成に設けられている。
【０００６】
前記フィンは、平板状のフィン素材が、何組みかの互いに噛み合う上下の歯車状のロール型の間を回旋した後、長さ方向に寄せ縮められて、或は、圧縮されて同ピッチを有する側面波形状に形成されている。また、フィンは、熱交換率向上及び通気抵抗を考慮して、一般にその表面にはルーバーが形成されることが多く、そしてルーバーは、フィンを波形状に形成する際に前記ロール型によって同時に形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
二つの熱交換器を組み合わせて形成される従来の熱交換器においては、チューブ間に配設されるフィンは、第１及び第２熱交換器に一体に形成されたフィンが配設されることが多い。ところが、各熱交換器は、それぞれ用途及び性能が異なり、要求される放熱量、通気抵抗等の要求性能が異なる。このため、どちらか一方の熱交換器の性能に合せてフィン形状を形成すると、もう片方の熱交換率が低下する等の不都合があった。
【０００８】
そのため、第１熱交換器に接合されるフィンと、第２熱交換器に接合されるフィンを別々に設けることが考えられる。しかし、フィンを第１及び第２熱交換器ごとに配設することは、部品点数が増えて作業性が煩雑となるので好ましくない。
【０００９】
そこで、本発明は、第１及び第２の熱交換器に配設されるフィンを別々にすることなく、前記不都合を解決して、熱交換性能の向上が可能な熱交換器を得ることを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願第１請求項に記載された発明は、相互に用途の異なる第１及び第２の熱交換器を組み合わせて一体に形成される熱交換器であって、第１の熱交換器を構成するチューブと第２の熱交換器を構成するチューブを通風方向の上流と下流に配置し、前記両チューブの間に一体に形成されたフィンを配設し、前記各チューブの端部を各々タンクに挿入接続した第１及び第２の熱交換器を備えてなる熱交換器において、前記フィンにはルーバーが形成されるとともに、前記ルーバーは、第１熱交換器に配設されるフィン部分に形成されるルーバー群と、第２熱交換器に配設されるフィン部分に形成されるルーバー群とでは異なって形成されるものであり、前記フィンの二つのルーバー群は、前記第１及び第２の熱交換器のそれぞれの熱交換要求性能に合わせるべく、少なくとも、ルーバーの角度、切れ長さ、枚数、幅、の一項目以上が異なるように構成した熱交換器である。
【００１２】
本願第２請求項に記載された発明は、前記請求項１の発明において、前記フィンの二つのルーバー群は、開口方向が異なる構成の熱交換器である。
【００１８】
従って、請求項１に記載された発明は、フィンを通流する空気は、第１及び第２熱交換器の間で異なって通流されるため、各熱交換器の熱交換要求性能を低下させることなく、熱交換を行うことが可能となる。
【００１９】
例えば、ラジエータと、コンデンサが組み合わされて一体に成形された熱交換器において、ラジエータ及びコンデンサの各チューブ間に一体に形成されたフィンを配設した場合、前記フィンをコンデンサの要求性能（放熱量及び通気抵抗）に合わせて、ルーバー角度、切れ長さ、枚数、幅を設定すると、コンデンサは要求性能を満足する。
【００２０】
一方、前記フィンは、同一のものがラジエータにも配設されるが、ラジエータとコンデンサとでは、要求される熱交換性能が異なるため、コンデンサと全く同一のフィンが配設されている場合、ラジエータの性能は要求を満足しない場合が多い。そこで、コンデンサに配設される部分に形成されたルーバーと異なる形状のルーバーが、ラジエータに配設される部分の形成されたフィンを用いることにより、ラジエータの要求性能を満たし、ラジエータの熱交換性能も向上することができる。
【００２１】
このように、ラジエータ及びコンデンサ等の性能の異なる二つの熱交換器が組み合わされて一体に成形される場合に、各熱交換器に配設されるフィン部分ごとに異なる形状のルーバーが形成されたフィンを各熱交換器に配設することにより、フィンピッチ幅等を変えることなく、各熱交換器の性能要求を満足させて、各熱交換器の熱交換率の向上という利点を有した熱交換器を提供することができる。
【００２２】
また、一体に形成されたフィンが各熱交換器の間に亘って配設されるため、チューブの組み付け性が改善され、また、部品点数が削減されて、製造工程が容易となる。このように、異なる性能の熱交換器が組み合わされた熱交換器が形成されていると、熱交換器の取り付けスペースが削減されて、軽量化が実現できるため、熱交換器を取り付ける装置等の小型化が可能となり、また、組み付け工数も削減される利点を有する。
【００２３】
このように、本発明は、フィンに形成される二つのルーバー群を異ならせて形成しているので、各熱交換器の要求性能を満足させることができ、延いては全体としての熱交換率を向上させることができるものである。
【００２４】
更に、前記フィンの二つのルーバー群は、少なくとも、ルーバーの角度、切れ長さ、枚数、幅の一項目以上が異なるように形成し、また、開口方向が異なるように形成する。このようにすることにより、木目細かく各熱交換器の要求性能を満足させることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の具体例を図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１は本具体例の熱交換器の斜視図、図２はこの熱交換器に用いるチューブ及びフィンの一部を示すもので、この熱交換器１は、二対のタンク２，２及び３，３が並列に配置され、一方のタンク２，２間に複数のチューブ４，４が配設され、他方のタンク３，３間に複数のチューブ５，５が配設され、前記チューブ４，４及び５，５間にチューブ４，５の間に亘って同一のフィン６，６が配設されて積層され、チューブ４，４及び５，５，フィン６，６が一体に炉中ろう付けされている。尚、各チューブ４，５の両端は、それぞれのタンク２，２及び３，３のチューブ挿入孔（図示を省略）に挿入されて接続されている。
【００３２】
また、タンク２，３の上下端部開口はキャップ８によって閉塞されており、タンク２，３の上端側及び下端側には、サイドプレート接続孔（図示を省略）が設けられ、これらのサイドプレート接続孔には、サイドプレート９，９の両端部が挿入されて接合されている。すなわち、サイドプレート９は４つのタンク２，２及びタンク３，３の上端側及び下端側に接合され、横方向に並列に設置された第１及び第２熱交換器Ａ，Ｂが一体に形成されている。
【００３３】
タンク２の内部には仕切り板（図示を省略）が配設され、タンク２の内部を長手方向に区画している。二対のタンク２，２及び３，３の一方のタンク２，３にはそれぞれ入口継手１０Ａ，１０Ｂが、他方のタンク４，５には出口継手１１Ａ，１１Ｂが、それぞれ接続されている。そして、入口継手１０Ａ，１０Ｂと出口継手１１Ａ，１１Ｂの間で、熱交換媒体が複数回蛇行して通流される。また、チューブ５には長ビード５ａが形成されており、これらの長ビード５ａとプレート面が接合し、或は、長ビード５ａ，５ａ同士が接合して、耐圧性の向上と熱交換媒体の流れに乱流を生じさせて熱交換率の向上を図っている。
【００３４】
本例において、チューブ４，５は、電縫管や押し出し成形されたもの、プレス又はロール成形された二枚のプレートを合せて形成されるもの、プレスまたはロール成形された一枚のプレートを更に半分に折り畳んで形成されるもの、或は、ロール成形しながら一枚のプレートを半分に折り畳んで形成されるものが用いられる。また、チューブの材質は、押し出し材や両面クラッドの３層材、両面クラッドに中間層を持った４層材が用いられる。
【００３５】
図２において、前記フィン６は、第１熱交換器Ａを構成するチューブ４に接合されるフィン６の平面部分と、第２熱交換器Ｂを構成するチューブ５に接合されるフィン６の平面部分とでは、異なるルーバー群が設けられている。この例では、一方のルーバー群のものが他方のルーバー群のものに対して、開口方向、切れ長さ、幅、ルーバー角度、枚数が異なっている。すなわち、図３に示すように、ルーバー７Ａ，７Ｂの開口方向、切れ長さｔ、幅ｗ、ルーバー角度θ、枚数が異なって形成されている。これらのルーバー７Ａ，７Ｂは、フィン６を波状に形成する際に、同時にフィン６の平面部に形成される。
【００３６】
この例では、第１熱交換器Ａはラジエータ、第２熱交換器Ｂはコンデンサであり、第１及び第２熱交換器Ａ，Ｂを横方向に並列に組み合わせて熱交換器１が形成されている。
【００３７】
このように、フィン６の平面部分に形成されるルーバーの開口形状等を第１熱交換器Ａと第２熱交換器Ｂとで変化させることにより、通流する空気の乱流及び拡散を起こして熱交換性能を向上させることができ、また、各熱交換器の熱交換要求性能を満たすことが可能となる。また、一体に作られたフィンを用いて各熱交換率を向上させて、複数の熱交換器を一体に成形することができるため、部品点数が削減されて、製造工程が容易になる。また、複数の熱交換器を一体成形することができると、取り付けスペースが削減されて、軽量化が実現できるため、熱交換器を備えた装置等の小型化が可能となり、また、組み付け工数も削減される。
【００３８】
以下、好ましい実施の態様を図面に基づいて説明する。尚、共通の構成要素は同一の符号を付して説明する。
【００３９】
図４は、フィンの他の具体例に係るもので、前例の図２に示したフィンに伝熱防止用の切り欠き６ａを形成したものである。このようにフィン６に切り欠き６ａを形成した場合は、各熱交換器の熱交換要求性能を満たすことが可能となる前述の効果をより一層具体化することができることになる。
【００４０】
図５及び図６は、フィンの他の具体例に係るもので、図５は、フィンとチューブの一部縦断面図、図６はフィンの一部横断面図を示す。
【００４１】
図５及び図６において、フィン６は、第１及び第２熱交換器Ａ，Ｂに配設されるフィン６の平面部分に、それぞれの熱交換器に応じて、異なる形状のルーバー７Ａ，７Ｂが形成されているものである。これらのルーバー７Ａ，７Ｂは、それぞれ一定のパターンを形成して成形されており、またルーバー７Ａとルーバー７Ｂとでは相互に異なる形状に形成されている。本例によれば、第１熱交換器Ａに接合されるフィン６の部分には、ルーバーが一つの特定パターンを構成し、前記パターンが繰返されてルーバー７Ａが成形されている。一方、第２熱交換器Ｂに接合されるフィン６の部分には、３つのルーバーが一つの特定パターンを構成して前記パターンが繰返されてルーバー７Ｂが成形されている。これらのルーバーは、各ルーバーパターンごとにルーバーの開口方向を適宜に変えて形成されている。尚、本例の熱交換器は、第１及び第２熱交換器Ａ，Ｂを構成するチューブ４が押し出し成形により一体に形成されており、１２ａは、第１熱交換器Ａを構成するチューブ通路であり、１２ｂは第２熱交換器Ｂを構成するチューブ通路である。第１及び第２熱交換器Ａ，Ｂの間に位置する部分には、第１及び第２熱交換器Ａ，Ｂの伝熱を防止するため、空洞部１２ｃが形成されているものである。
【００４２】
このように、各ルーバーパターンごとにルーバー角度、更には切れ長さ、幅、枚数を変えてルーバーを形成し、又はルーバーの開口方向を変えることにより、通流する空気に乱流や拡散が生じるので、熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。
【００４３】
図７に示す具体例は、片タンクタイプの第１及び第２熱交換器を組み合わせて形成した熱交換器を示し、図８及び図９は、図７に示す熱交換器のチューブとフィンの一部断面図を示すものである。
【００４４】
これらの図において、チューブ４の一端がタンク２，３に接続されており、各チューブ４，４はチューブ４の長手方向亘ってに閉塞部１３が形成され、通路を長手方向に二分している。一方の通路１４はタンク２に接続されて第１熱交換器Ａを構成し、他方の通路１５は、他方のタンク３に接続されて第２熱交換器Ｂを構成して、第１及び第２熱交換器Ａ，Ｂが一体に形成されている。
【００４５】
１４ａ，１５ａは突条であり、これらの突条１４ａ，１５ａとプレート面が接合し、或は、突条１４ａ，１４ａ又は１５ａ，１５ａ同士が接合して、各通路１４，１５がＵターン形状に形成される。１５ｂ，１５ｂは長ビードである。
【００４６】
第１及び第２熱交換器Ａ，Ｂに配設されるフィン６は、第１熱交換器Ａに接合される部分と、第２熱交換器Ｂに接合される部分とでは、形状の異なるルーバー７Ａ，７Ｂが形成されており、各ルーバー７Ａ，７Ｂはそれぞれ固有のパターンを構成して形成され、パターンごとに交互に異なる開口方向に形成されている。このため、空気の拡散及び乱流が起き、各熱交換器において熱交換性能が向上する。
【００４７】
図１０に示す具体例は、積層したプレートタイプのフィン１６を用いて第１及び第２熱交換器Ａ，Ｂを一体に形成した熱交換器であり、この熱交換器は、プレートフィン１６にチューブ挿入孔１６ａが形成され（図１２参照）、前記チューブ挿入孔１６ａに複数の円管状のチューブ４，４が連通接続され、各チューブ４，４の少なくとも一端が、図１１に示すように、エンドプレート１７のチューブ挿入孔１７ａに接合され、エンドプレート１７に形成された複数のチューブ４，４を囲む二つの矩形状の嵌合溝１７ｂに第１熱交換器Ａを構成するタンクプレート２ｂと、第２熱交換器Ｂを構成するタンクプレート３ｂが嵌合されて第１及び第２熱交換器Ａ，Ｂが一体に成形されているものである。すなわち、この場合は、タンク２，３はエンドプレート１７とタンクプレート２ｂ，３ｂによって形成されるものであって、チューブ４，４、フィン１６，１６及びエンドプレート１７をろう付けした後、タンクプレート２ｂ，３ｂを組み付け、図時を省略したシール材を用いてカシメ等により結合するものである。タンクプレート２ｂ，３ｂには、入口継手１０Ａ，１０Ｂ及び出口継手１１Ａ，１１Ｂが設けられ、タンク２，３の反対側にはサイドプレート９が設けられている。
【００４８】
図１２は図１０に示す熱交換器を形成するプレートフィンを示すものである。このプレートフィン１６には、前記チューブ連通孔１６ａの周囲にルーバー７Ａ，７Ｂが形成されている。ルーバー７Ａ，７Ｂは一定のパターンを構成して形成し、第１熱交換器Ａを構成する部分に形成されるルーバー７Ａと、第２熱交換器Ｂを構成する部分に形成されるルーバー７Ｂとは、各ルーバーパターンごとにルーバー角度、切れ長さ、幅、枚数を変えて形成され、又はルーバーの開口方向を変えて形成されている。このため、プレートフィン１６を通流する空気は、拡散及び乱流を起こして効率的に熱交換性能を向上させることができる。
【００４９】
図１３はプレートフィンの他の例を示すものである。このプレートフィン１６には、前記チューブ連通孔１６ａの周囲にルーバー７Ａ，７Ｂが形成されている。ルーバー７Ａ，７Ｂは一定且つ複数のパターンを構成して形成し、第１熱交換器Ａを構成する部分に形成されるルーバー７Ａと、第２熱交換器Ｂを構成する部分に形成されるルーバー７Ｂとは、各ルーバーパターンごとにルーバー角度、切れ長さ、幅、枚数を変えて形成され、又はルーバーの開口方向を変えて形成されている。このため、前例同様、プレートフィン１６を通流する空気は、拡散及び乱流を起こして効率的に熱交換性能を向上させることができる。
【００５０】
この他、タンク部をチューブと一体に成形するラミネートタイプの一体型熱交換器、二分割タイプのタンクを用いた熱交換器等においても同様に、開口形態を変えたルーバーが形成されたフィンを用いて、熱交換性能を向上させることが可能となる。
【００５１】
このように、上述した本具体例の熱交換器は、フィンに形成される二つのルーバー群を異ならせて形成しているので、各熱交換器の要求性能を満足させることができ、延いては全体としての熱交換率を向上させることができるものである。
【００５２】
また、フィンの二つのルーバー群が、少なくともルーバー角度、切れ長さ、枚数、幅、の一項目以上、又は開口方向が異なるように形成されていると、木目細かく各熱交換器の要求性能を満足させることができる。
【００５３】
更に、本具体例のものは、チューブとフィンを一体に組み付けて炉中ろう付けする構成の熱交換器に用いることができる。基本的には、チューブとフィンを一体に組み込んで炉中ろう付けするものであり、このチューブとフィンのろう付けに加えて、後記のタンク、タンクを構成するタンク部、タンクを構成するエンドプレート等のいずれかを同時にろう付けすることになる。
【００５４】
また、チューブ、フィン及びタンクを一体に組み付けて炉中ろう付けする構成の熱交換器にも上述したフィン構造を用いることができる。この場合は、タンクは円筒状のものや、二分割のものを一体に組み合わせて、チューブ及びフィンとともに一体にろう付けする。
【００５５】
また、チューブ、フィン及び積層されてタンクを形成するタンク部を一体に組み付けて炉中ろう付けする構成の熱交換器にも用いることができる。この場合は、チューブにタンク部が一体成形された前述のラミネートタイプのものを、一体ろう付けするものである。
【００５６】
また、チューブとフィンとエンドプレートを炉中ろう付けした後にタンクと接合する構成の熱交換器にも本例のフィン構造を用いることができる。この場合は、チューブとフィンを炉中ろう付けした後に、シール材を用いてカシメ等により結合する。熱交換器に要求される耐圧性があまり高くない場合である。
【００５７】
また、チューブに、Ｕターン形状の通路が形成されている構成の熱交換器にも用いられる。この構成の熱交換器は、Ｕターン形状の通路と反対側のチューブの端部をタンクに接合して形成される片タンクタイプのものであり、本例のフィン構造は、この片タンクタイプのものにも適用することができる。
【００５８】
以上説明したように、本発明は、相互に用途の異なる第１及び第２の熱交換器を組み合わせて一体に形成される熱交換器であって、第１の熱交換器を構成するチューブと第２の熱交換器を構成するチューブを通風方向の上流と下流に配置し、前記両チューブの間に一体に形成されたフィンを配設し、前記各チューブの端部を各々タンクに挿入接続した第１及び第２の熱交換器を備えてなる熱交換器において、前記フィンにはルーバーが形成されるとともに、前記ルーバーは、第１熱交換器に配設されるフィン部分に形成されるルーバー群と、第２熱交換器に配設されるフィン部分に形成されるルーバー群とでは異なって形成されるものであり、前記フィンの二つのルーバー群は、前記第１及び第２の熱交換器のそれぞれの熱交換要求性能に合わせるべく、少なくとも、ルーバーの角度、切れ長さ、枚数、幅、の一項目以上が異なるように構成した熱交換器である。そして、前記フィンの二つのルーバー群を、少なくともルーバーの角度が異なるもの、ルーバーの切れ長さが異なるもの、ルーバーの枚数が異なるもの、ルーバーの幅の一項目以上が異なるものや、ルーバーの開口角度が異なるもの等のように、異なって形成すると、フィンを通流する空気は、第１及び第２熱交換器の間で異なって通流されるため、各熱交換器の熱交換要求性能を低下させることなく、熱交換を行うことが可能となる。
【００５９】
このように、本発明は、フィンに形成される二つのルーバー群を異ならせて形成しているので、各熱交換器の要求性能を満足させることができ、延いては全体としての熱交換率を向上させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体例に係る熱交換器の斜視図である。
【図２】本発明の具体例に係り、図１のフィン及びチューブの一部縦断面図である。
【図３】ルーバーの開口方向、開口角度、切れ長さ、幅を説明するためのフィン及びチューブの一部縦断面図である。
【図４】本発明の他の具体例に係り、フィン及びチューブの一部縦断面図である。
【図５】本発明の他の具体例に係り、フィン及びチューブの一部縦断面図である。
【図６】図５に示すフィンの横断面図である。
【図７】本発明の他の具体例に係る熱交換器の斜視図である。
【図８】本発明の他の具体例に係り、フィン及びチューブの一部縦断面図である。
【図９】本発明の他の具体例に係り、Ｕターン形状の通路が形成されているチューブの横断面図である。
【図１０】本発明の他の具体例に係る熱交換器の斜視図である。
【図１１】図１０に示す熱交換器のタンク部分の縦断面図である。
【図１２】図１０に示す熱交換器のフィン及びチューブの縦断面図である。
【図１３】プレートフィンの他の例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１    熱交換器
２    タンク
２ｂ    タンクプレート
３    タンク
３ｂ    タンクプレート
４    チューブ
５    チューブ
５ａ  長ビード
６    フィン
６ａ    切り欠き
７Ａ    ルーバー
７Ｂ    ルーバー
８    キャップ
９    サイドプレート
１０Ａ    入口継手
１０Ｂ    入口継手
１１Ａ    出口継手
１１Ｂ    出口継手
１２ａ    チューブ通路
１２ｂ    チューブ通路
１２ｃ    空洞部
１３    閉塞部
１４    通路
１４ａ    突条
１５    通路
１５ａ    突条
１５ｂ    長ビード
１６    プレートフィン
１６ａ    チューブ連通孔
１７    エンドプレート
１７ａ    チューブ挿入孔
１７ｂ    嵌合溝
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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