(57)【要約】  【課題】  チューブアンドフィンタイプの熱交換器において、高耐圧性を有するヘッダタンクを軽量でかつ小型にし、しかも、組み立て時にチューブをヘッダタンクのチューブ挿入孔に挿入する際、チューブの端部が変形してしまう範囲を狭くするとともに、チューブの挿入力を小さくすることにある。  【解決手段】  ヘッダタンク６をコア側の内側プレート部材２０と、コアと反対側の外側プレート部材２１と、中間プレート部材２２とで構成する。内側プレート部材２０にチューブ挿入孔２４、２５と、これら各チューブ挿入孔２４、２５周縁の空気流れ方向中間部を両端部よりもチューブ２の長手方向内側に位置付けるように膨出する膨出部２６、２７とを設ける。外側プレート部材２１にヘッダタンク６の外方に膨出する膨出部３８、３９を設ける。内側プレート部材２０及び外側プレート部材２１を中間プレート部材２２に接合して一体化する。【選択図】      図４
2006194522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状が空気流れ方向に長い複数の扁平状チューブを空気流れ方向と交差する方向に並設し、これらチューブの端部に該チューブが接続されるヘッダタンクを配設してなる熱交換器であって、
上記ヘッダタンクは、上記チューブの端部が挿入されるチューブ挿入孔を有する第１プレート部材と、該第１プレート部材のチューブと反対側に配設される第２プレート部材と、上記第１プレート部材及び第２プレート部材の間に配置される中間プレート部材とが組み合わされて構成され、
上記第１プレート部材には、チューブ挿入孔周縁の空気流れ方向中間部を両端部よりもチューブの長手方向内側に位置付けるように膨出する膨出部と、該膨出部の空気流れ方向両側で上記中間プレート部材に接合される接合部とが設けられ、
上記第２プレート部材には、ヘッダタンクの外方に膨出する膨出部と、該膨出部の空気流れ方向両側で上記中間プレート部材に接合される接合部とが設けられ、
上記第１プレート部材の両接合部と上記第２プレート部材の両接合部とが上記中間プレート部材に接合されて上記第１プレート部材と第２プレート部材とが一体化されるとともに、上記チューブ挿入孔に上記チューブの端部が挿入された状態で保持されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器において、
中間プレート部材は、第１プレート部材の膨出部の内面に沿うように湾曲形成され該膨出部の内面に接合されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱交換器において、
チューブ挿入孔周縁の少なくとも空気流れ方向中間部には、挿入時のチューブの端部をチューブ挿入孔の内方に案内する案内面が設けられていることを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の熱交換器において、
中間プレート部材には、チューブの端部が挿通する挿通孔が設けられ、チューブの端部は、該挿通孔に挿通した状態で第２プレート部材に対向するように位置付けられ、
上記チューブの端部と、上記第２プレート部材におけるチューブの端部と対向する部位との間には、ヘッダタンクの内部空間に連通する隙間が設けられていることを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の熱交換器において、
複数のチューブを空気流れ方向と交差する方向に並設してなるチューブ群が空気流れ方向に複数設けられ、
ヘッダタンクは、空気流れ方向上流側に位置する上流側チューブ群のチューブが接続される上流側内部空間と、該上流側チューブ群の空気流れ方向下流側に隣接する下流側チューブ群のチューブが接続される下流側空間とを有し、
上記上流側内部空間は、上記下流側内部空間を形成する第１プレート部材、第２プレート部材及び中間プレート部材により一体に形成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
請求項５に記載の熱交換器において、
中間プレート部材には、上流側チューブ群のチューブ及び下流側チューブ群のチューブが挿通する挿通孔がチューブの並設方向に並んで複数設けられ、
上記チューブの並設方向に並ぶ挿通孔のうち少なくとも一部は、ヘッダタンクの上流側内部空間と下流側内部空間とを連通するように空気流れ方向に連続して形成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項７】
請求項６に記載の熱交換器において、
ヘッダタンク及びチューブには、圧縮機により圧縮された熱交換媒体が膨張弁を介して減圧されて導入され、
上流側チューブ群及び下流側チューブ群のチューブが上下方向に延びるように配置され、該チューブの下端部に上記ヘッダタンクが配置され、
上記ヘッダタンクの上流側チューブ群と下流側チューブ群との間には、上記チューブの表面に発生した凝縮水をヘッダタンクの下方に排水する排水孔が、各チューブ群の並設されたチューブの間に対応して設けられていることを特徴とする熱交換器。
【請求項８】
請求項７に記載の熱交換器において、
中間プレート部材のチューブの並設方向に並ぶ複数の挿通孔のうち一部のみが、ヘッダタンクの上流側内部空間と下流側内部空間とを連通するように形成され、
上記ヘッダタンクには、排水孔が複数設けられ、
上記中間プレート部材には、上記排水孔を構成する孔部が複数設けられ、該孔部のうち、上記上流側内部空間と下流側内部空間とを連通させるように形成された挿通孔の近傍に設けられた孔部と、上流側内部空間と下流側内部空間とを連通させないように形成された挿通孔の近傍に設けられた孔部とは大きさ乃至形状が異なっていることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空調装置に用いられる熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空調装置等の冷凍サイクルに用いられる熱交換媒体をフロン冷媒よりも環境への影響が低い二酸化炭素にすることが行われている。熱交換媒体を二酸化炭素とした場合には、その二酸化炭素が有する性質上、冷凍サイクルが超臨界冷凍サイクルになるとともに、冷凍サイクルを構成する機器に作用する内圧がフロン冷媒に比べて大幅に高圧化する。
【０００３】
この超臨界冷凍サイクルの一要素を構成する熱交換器としては、例えば特許文献１に開示されているように、扁平状チューブとヘッダタンクとを備えたものが知られている。特許文献１の熱交換器では、複数本のチューブが互いに間隔をあけて並設されていて、これらチューブの両端部に一対のヘッダタンクが連通状態で配設されている。各ヘッダタンクは、チューブ側に配置された内側プレート部材と、反チューブ側に配置された外側プレート部材とを備えている。内側プレート部材は、略平坦に延びるとともにチューブの端部が挿入されるチューブ挿入孔を有している。外側プレート部材は、ヘッダタンクの外方へ湾曲するように形成されている。これら外側プレート部材と内側プレート部材との間には、該内側プレート部材のヘッダタンク内面に沿って略平坦に延びる中間プレート部材が配置され、該中間プレート部材に上記外側プレート部材と内側プレート部材とが接合されてヘッダタンクが構成されている。このように内側プレート部材及び外側プレート部材の間に中間プレート部材を介在させることにより、ヘッダタンクが全体的に補強される。
【特許文献１】特開２００３−３１４９８７号公報（第６頁、図１２、図１３、図１４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の熱交換器においては、ヘッダタンクの内側プレート部材が略平坦な形状であることから、耐圧強度を十分に得るためには内側プレート部材の肉厚を厚くしなければならない。その結果、ヘッダタンクが重くなるとともに大型化してしまう。
【０００５】
また、特許文献１のようなチューブとヘッダタンクとを備えた熱交換器を組み立てる際には、内側プレート部材のチューブ挿入孔にチューブの端部を挿入する作業が必要になる。このとき、一般に扁平状チューブの端部はチューブの延びる方向に対し略直角に切断された形状であることから、特許文献１のようにチューブ挿入孔が略平坦な面に開口している場合には、チューブの端部の全体をチューブ挿入孔に同時に挿入していくことになる。このチューブの端部を挿入するときに、製造誤差等によりチューブの端部がチューブ挿入孔に対しチューブの厚み方向に僅かにずれている場合があり、この場合には、チューブの端部の広い範囲がチューブ挿入孔周縁に同時に接触することになる。こうなると、チューブの端部の広い範囲が変形して熱交換媒体のスムーズな流れが妨げられるようになる虞れがあるとともに、チューブの端部の広い範囲が挿入中にチューブ挿入孔の周縁に同時に摺接してチューブの挿入力が大きくなり組み立て作業性が悪化する。
【０００６】
本発明は斯かる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、ヘッダタンクを構成するプレート部材のうちチューブ挿入孔を有するプレート部材の形状に工夫を凝らすことにより、ヘッダタンクを軽量でかつ小型にし、しかも、組み立ての際にチューブの端部とチューブ挿入孔とがチューブの厚み方向に僅かにずれていても、チューブの端部が変形する範囲を狭くして熱交換媒体の流れに殆ど影響を与えないようにするとともに、チューブの挿入力を小さくして組み立て作業性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、チューブ挿入孔を有するプレート部材に膨出部を設け、チューブ挿入孔周縁の空気流れ方向中間部を両端部よりもチューブの長手方向内側に位置付けるようにした。
【０００８】
具体的には、請求項１の発明では、断面形状が空気流れ方向に長い複数の扁平状チューブを空気流れ方向と交差する方向に並設し、これらチューブの端部に該チューブが接続されるヘッダタンクを配設してなる熱交換器を対象とする。
【０００９】
そして、上記ヘッダタンクは、上記チューブの端部が挿入されるチューブ挿入孔を有する第１プレート部材と、該第１プレート部材のチューブと反対側に配設される第２プレート部材と、上記第１プレート部材及び第２プレート部材の間に配置される中間プレート部材とが組み合わされて構成され、上記第１プレート部材には、チューブ挿入孔周縁の空気流れ方向中間部を両端部よりもチューブの長手方向内側に位置付けるように膨出する膨出部と、該膨出部の空気流れ方向両側で上記中間プレート部材に接合される接合部とが設けられ、上記第２プレート部材には、ヘッダタンクの外方に膨出する膨出部と、該膨出部の空気流れ方向両側で上記中間プレート部材に接合される接合部とが設けられ、上記第１プレート部材の両接合部と上記第２プレート部材の両接合部とが上記中間プレート部材に接合されて上記第１プレート部材と第２プレート部材とが一体化されるとともに、上記チューブ挿入孔に上記チューブの端部が挿入された状態で保持されている構成とする。
【００１０】
この構成によれば、第１プレート部材及び第２プレート部材に膨出部をそれぞれ設けたことにより、これら両プレート部材の肉厚を厚くすることなくヘッダタンクの耐圧強度が十分に得られる。また、チューブ挿入孔の空気流れ方向中間部が両端部よりもチューブの長手方向内側に位置しているので、チューブの端部をチューブ挿入孔に挿入する際にこれらチューブの端部とチューブ挿入孔とがチューブの厚み方向に僅かにずれていると、挿入開始時にチューブの端部の空気流れ方向中間部のみがチューブ挿入孔周縁に接触することになる。そして、チューブをチューブ挿入孔に挿入して行くと、チューブの端部の空気流れ方向中間部のみがチューブ挿入孔周縁に接触しながらチューブ挿入孔に挿入されて行き、このときチューブの端部とチューブ挿入孔とのずれが次第に修正され、チューブの端部の全体がチューブ挿入孔の内方に位置付けられるようになる。このように、チューブの端部とチューブ挿入孔とが僅かにずれていても、チューブの端部の空気流れ方向中間部のみがチューブ挿入孔周縁に接触してずれが修正されるので、チューブの端部が広い範囲に亘って変形するのが回避されるとともに、チューブの挿入力が小さくなる。
【００１１】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、中間プレート部材は、第１プレート部材の膨出部の内面に沿うように湾曲形成され該膨出部の内面に接合されている構成とする。
【００１２】
この構成によれば、第１プレート部材が中間プレート部材により補強される。
【００１３】
請求項３の発明では、請求項１または２の発明において、チューブ挿入孔周縁の少なくとも空気流れ方向中間部には、挿入時のチューブの端部をチューブ挿入孔の内方に案内する案内面が設けられている構成とする。
【００１４】
この構成によれば、チューブの端部をチューブ挿入孔に挿入する際、チューブの端部が案内面に摺接してチューブ挿入孔の内方に導かれる。これにより、チューブの端部をチューブ挿入孔にスムーズに挿入することが可能になる。
【００１５】
請求項４の発明では、請求項１から３のいずれか１つの発明において、中間プレート部材には、チューブの端部が挿通する挿通孔が設けられ、チューブの端部は、該挿通孔に挿通した状態で第２プレート部材に対向するように位置付けられ、上記チューブの端部と、上記第２プレート部材におけるチューブの端部と対向する部位との間には、ヘッダタンクの内部空間に連通する隙間が設けられている構成とする。
【００１６】
この構成によれば、チューブの端部が、該チューブの端部と第２プレート部材との間の隙間を介してヘッダタンクの内部空間と連通するので、上記チューブ内の熱交換媒体が該チューブの端部の広い範囲からヘッダタンクの内部空間に流入し、また、ヘッダタンクの内部空間の熱交換媒体がチューブの端部の広い範囲から該チューブ内に流入するようになる。
【００１７】
請求項５の発明では、請求項１から４のいずれか１つの発明において、複数のチューブを空気流れ方向と交差する方向に並設してなるチューブ群が空気流れ方向に複数設けられ、ヘッダタンクは、空気流れ方向上流側に位置する上流側チューブ群のチューブが接続される上流側内部空間と、該上流側チューブ群の空気流れ方向下流側に隣接する下流側チューブ群のチューブが接続される下流側空間とを有し、上記上流側内部空間は、上記下流側内部空間を形成する第１プレート部材、第２プレート部材及び中間プレート部材により一体に形成されている構成とする。
【００１８】
この発明によれば、複数の内部空間を有するヘッダタンクの耐圧性を十分に得ることが可能になる。また、これら複数の内部空間を１枚の第１プレート部材、第２プレート部材及び中間プレート部材で形成することが可能になる。
【００１９】
請求項６の発明では、請求項５の発明において、中間プレート部材には、上流側チューブ群のチューブ及び下流側チューブ群のチューブが挿通する挿通孔がチューブの並設方向に並んで複数設けられ、上記チューブの並設方向に並ぶ挿通孔のうち少なくとも一部は、ヘッダタンクの上流側内部空間と下流側内部空間とを連通するように空気流れ方向に連続して形成されている構成とする。
【００２０】
この発明によれば、中間プレート部材の挿通孔を介してヘッダタンクの空気流れ上流側内部空間と下流側内部空間とが連通する。これにより、例えば下流側チューブ群のチューブから下流側内部空間に流入した熱交換媒体を挿通孔により上流側内部空間に流入させ、この上流側内部空間の熱交換媒体を上流側チューブ群のチューブに流入させることが可能になる。つまり、中間プレート部材の挿通孔の形状によって、熱交換器内での熱交換媒体の流れのパターンを設定することが可能になる。
【００２１】
請求項７の発明では、請求項６の発明において、ヘッダタンク及びチューブには、圧縮機により圧縮された熱交換媒体が膨張弁を介して減圧されて導入され、上流側チューブ群及び下流側チューブ群のチューブが上下方向に延びるように配置され、該チューブの下端部に上記ヘッダタンクが配置され、上記ヘッダタンクの上流側チューブ群と下流側チューブ群との間には、上記チューブの表面に発生した凝縮水をヘッダタンクの下方に排水する排水孔が、各チューブ群の並設されたチューブの間に対応して設けられている構成とする。
【００２２】
この発明によれば、ヘッダタンク及びチューブに導入された熱交換媒体は低温状態であり、この熱交換媒体がチューブを流通する際に外部の空気と熱交換し該空気が冷却される。このとき、チューブの表面に発生した凝縮水は下方に落下してヘッダタンクの排水孔から下方に排水される。この排水孔は、ヘッダタンクの隣接するチューブ群の間でかつ並設されたチューブの間に対応する部位に設けられているので、チューブ挿入孔を避けて大きな開口面積を確保することが可能になる。
【００２３】
請求項８の発明では、請求項７の発明において、中間プレート部材のチューブの並設方向に並ぶ複数の挿通孔のうち一部のみが、ヘッダタンクの上流側内部空間と下流側内部空間とを連通するように形成され、上記ヘッダタンクには、排水孔が複数設けられ、上記中間プレート部材には、上記排水孔を構成する孔部が複数設けられ、該孔部のうち、上記上流側内部空間と下流側内部空間とを連通させるように形成された挿通孔の近傍に設けられた孔部と、上流側内部空間と下流側内部空間とを連通させないように形成された挿通孔の近傍に設けられた孔部とは大きさ乃至形状が異なっている構成とする。
【００２４】
この発明によれば、第１プレート部材、第２プレート部材及び中間プレート部材を組み合わせて排水孔を見ると、中間プレート部材の孔部が見える。この孔部の大きさ乃至形状が、ヘッダタンクの２つの内部空間を連通させる挿通孔近傍のものと、２つの内部空間を連通させない挿通孔近傍のものとで異なっている。このため、熱交換器の外観検査により、ヘッダタンクの２つの内部空間を連通させる挿通孔の位置と、連通させない挿通孔の位置とが正規の位置にあるか否かを確認することが可能になる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１の発明によれば、第１プレート部材及び第２プレート部材の両方に膨出部を設けたので、耐圧強度を十分に有するヘッダタンクを軽量でかつ小型にすることができる。また、第１プレート部材の膨出部によりチューブ挿入孔周縁の空気流れ方向中間部を両端部よりもチューブの長手方向内側に位置付けたので、組み立て時にチューブの端部をチューブ挿入孔に挿入する際、両者がずれていてもチューブの端部が変形する範囲を狭くして熱交換媒体の流れに殆ど影響を与えないようにし、熱交換媒体をスムーズに流すことができるとともに、チューブの挿入力を小さくして組み立て作業性を良好にすることができる。
【００２６】
請求項２の発明によれば、中間プレート部材を第１プレート部材の膨出部の内面に接合したので、第１プレート部材を中間プレート部材により補強することができて、ヘッダタンクの耐圧強度をより一層高めることができる。
【００２７】
請求項３の発明によれば、チューブ挿入孔の周縁に挿入時のチューブの端部をチューブ挿入孔の内方に案内する案内面を設けたので、チューブの端部をチューブ挿入孔にスムーズに挿入することができて、組み立て作業性をより一層良好にすることができる。
【００２８】
請求項４の発明によれば、チューブの端部と、第２プレート部材におけるチューブの端部と対向する部位との間に、ヘッダタンクの内部空間に連通する隙間を設けたので、熱交換媒体の流通抵抗を小さくすることができる。
【００２９】
請求項５の発明によれば、複数のチューブ群に対応してヘッダタンクの内部空間を設ける場合に、該ヘッダタンクの耐圧性を十分に得ることができるとともに、部品点数の増加を抑制することができる。
【００３０】
請求項６の発明によれば、中間プレート部材の挿通孔により上流側内部空間と下流側内部空間とを連通させるようにしたので、熱交換媒体の流れのパターンを中間プレート部材の挿通孔の形状により容易に設定することができる。
【００３１】
請求項７の発明によれば、凝縮水の排水孔を上流側チューブ群と下流側チューブ群との間でかつ並設されたチューブの間に対応する部位に設けたので、該排水孔の開口面積を大きくして凝縮水を効率よく排水することができる。
【００３２】
請求項８の発明によれば、排水孔を構成する中間プレート部材の孔部のうち、ヘッダタンクの上流側内部空間と下流側内部空間とを連通させる挿通孔の近傍に設けられた孔部と、上流側内部空間と下流側内部空間とを連通させない挿通孔の近傍に設けられた孔部とで大きさ乃至形状が異なっているので、熱交換器の外観検査によって各挿通孔の位置が正規の位置にあるか否かを容易に確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
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。
【００３４】
図１は、本発明の実施形態に係る熱交換器としての蒸発器１を示す。この蒸発器１は、超臨界冷凍サイクルの一要素を構成しており、この実施形態では、蒸発器１が車両用空調装置の冷却用熱交換器として用いられる場合について説明する。尚、この超臨界冷凍サイクルの熱交換媒体は二酸化炭素である。
【００３５】
上記蒸発器１は、車両用空調装置のケーシング（図示せず）に収容されており、上下方向に延びる複数のチューブ２及びフィン３を車両の左右方向に交互に並設してなるコア４と、該コア４のチューブ２長手方向両端部にそれぞれ設けられて該チューブ２と連通する上側ヘッダタンク６及び下側ヘッダタンク７とを備えている。この蒸発器１のコア４には、上記空調装置の送風機（図示せず）から送られた空気が各図の矢印Ｙに示す方向に当たるようになっており、この空気の流れ方向Ｙとチューブ２の並設方向とは交差している。
【００３６】
コア４には、図４及び図５に示すように、空気流れ方向上流側に配置された上流側チューブ群８と、下流側に配置された下流側チューブ群９とが設けられている。これら上流側チューブ群８のチューブ２ａと下流側チューブ群９のチューブ２ｂとは、空気流れ方向に離れているとともに、空気流れ方向に沿って見て重複している。
【００３７】
各チューブ２ａ、２ｂは、アルミニウム合金を空気の流れ方向に長い断面形状を有するように押し出し成形してなる偏平状チューブであり、内部は複数の流路に区画されている。一方、フィン３は、図１に示すように、アルミニウム合金製の薄板材を空気流れ方向から見て波形をなすように成形してなるコルゲートフィンであり、上記チューブ２ａ、２ｂの長手方向両端近傍に亘って延びている。フィン３を構成する薄板材は、表面にろう材が設けられたクラッド材である。
【００３８】
並設方向に隣り合うチューブ２の離間距離は、フィン３の車両左右方向の寸法に対応していて、該フィン３が隣り合うチューブ２の外面にろう付けされるようになっている。コア４の車両左右方向両端部に位置するフィン３はエンドプレート１０によりそれぞれ保持されている。
【００３９】
上記上側ヘッダタンク６及び下側ヘッダタンク７はチューブ２及びフィン３の並設方向に真っ直ぐに延びる筒状に形成されていて、両端部が閉塞部材１１により閉塞されている。図２及び図４に示すように、上側ヘッダタンク６は、上流側チューブ群８のチューブ２ａが接続される上流側内部空間１３と、下流側チューブ群９のチューブ２ｂが接続される下流側内部空間１４とを有し、また、下側ヘッダタンク７も同様に上流側内部空間１５と下流側内部空間とを有している。
【００４０】
上側ヘッダタンク６は、図６にも示すように、コア４側に位置する第１プレート部材としての内側プレート部材２０と、該内側プレート部材２０のコア４と反対側に位置する第２プレート部材としての外側プレート部材２１と、これら両プレート部材２０、２１の間に配置される中間プレート部材２２とが組み合わされて構成されている。これら内側プレート部材２０、外側プレート部材２１及び中間プレート部材２２は、アルミニウム合金製の板材の表面にろう材が設けられたクラッド材をプレス成形してなるものである。
【００４１】
上記内側プレート部材２０には、図３及び図４に示すように、上流側チューブ群８のチューブ２ａの端部が挿入される上流側チューブ挿入孔２４と、下流側チューブ群９のチューブ２ｂの端部が挿入される下流側チューブ挿入孔２５とが形成されている。図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、これらチューブ挿入孔２４、２５周縁の空気流れ方向中央部には、内側プレート部材２０の外面へ行くほどチューブ挿入孔２４、２５の車両左右寸法が拡大するように形成された案内面２４ａ、２５ａが設けられている。この案内面２４ａ、２５ａにより、挿入時のチューブ２ａ、２ｂの端部がチューブ挿入孔２４、２５の内方に案内されるようになっている。また、各チューブ２ａ、２ｂは、対応するチューブ挿入孔２４、２５にそれぞれ挿入された状態で、該チューブ挿入孔２４、２５の周縁にろう付けされて保持されるようになっている。
【００４２】
上記内側プレート部材２０には、上流側チューブ挿入孔２４の空気流れ方向中間部に対応する部位にヘッダタンク６の外方に膨出する上流側膨出部２６が形成されている。この上流側膨出部２６は、略円弧状の断面形状を有していて、内側プレート部材２０の長手方向である車両左右方向両端に亘って連続して延びている。この上流側膨出部２６により、上流側チューブ挿入孔２４周縁の空気流れ方向中間部が両端部よりもチューブ２ａの長手方向内側に位置付けられる。また、内側プレート部材２０には、下流側チューブ挿入孔２５の空気流れ方向中間部に対応する部位に、上記上流側膨出部２６と同様に膨出する下流側膨出部２７が形成されている。
【００４３】
図４（ａ）及び図６に示すように、上記内側プレート部材２０の上流側膨出部２６と下流側膨出部２７との間には、略円形の孔部２８が形成されている。この孔部２８は、各チューブ群８、９の並設されたチューブ２ａ、２ｂの間に対応する部位に位置していて、チューブ挿入孔２４、２５を避けるようにして形成されている。内側プレート部材２０の両膨出部２６、２７の間及び空気流れ方向両端側は、上記中間プレート部材２２に接合される接合部２９とされ、該中間プレート部材２２に沿って延びるように形成されている。内側プレート部材２０の空気流れ方向両端部は、上記外側プレート部材２１を中間プレート部材２２と共に挟持するように折り曲げられている。
【００４４】
上記中間プレート部材２２には、内側プレート部材２０の上流側膨出部２６及び下流側膨出部２７に対向する部位に、該膨出部２６、２７の内面に沿うように湾曲した上流側湾曲部３０及び下流側湾曲部３１が形成されている。これら上流側湾曲部３０及び下流側湾曲部３１は内側プレート部材２０の内面にろう付けされている。図４（ｂ）及び図７に示すように、中間プレート部材２２の左側約半分の領域には、上流側チューブ群８のチューブ２ａが挿入される上流側挿通孔３２と、下流側チューブ群９のチューブ２ｂが挿入される下流側挿通孔３３とが形成されている。これら挿通孔３２、３３の大きさは上記チューブ挿入孔２４、２５よりも若干大きく設定されている。また、図４（ｃ）及び図７に示すように、中間プレート部材２２の車両右側約半分の領域には、上記上流側チューブ群８のチューブ２ａ及び下流側チューブ群９のチューブ２ｂが挿入される挿入孔３４が形成されている。この右側の挿入孔３４は、ヘッダタンク６の上流側内部空間１３から下流側内部空間１４に亘って連続しており、この挿入孔３４により上流側内部空間１３と下流側内部空間１４とが連通している。つまり、上側ヘッダタンク６の上流側内部空間１３と下流側内部空間１４とは、車両右側約半分が連通する一方、車両左側約半分が連通しないようになっている。
【００４５】
上記中間プレート部材２２における内側プレート部材２０の孔部２８に対応する箇所には、略円形の孔部３６が形成されている。車両左側の挿通孔３２、３３近傍の孔部３６の大きさは、上記内側プレート部材２０の孔部２８と略同じ大きさとされ、一方、車両右側の挿通孔３２、３３近傍の孔部３６の大きさは、車両左側の挿通孔３４近傍の孔部３６の大きさよりも小さく設定されている。
【００４６】
図４及び図６に示すように、上記外側プレート部材２１には、内側プレート部材２０の上流側膨出部２６及び下流側膨出部２７に対応する部位にそれぞれヘッダタンク６の外方に膨出する上流側膨出部３８及び下流側膨出部３９が形成されている。これら外側プレート部材２１の両膨出部３８、３９は、略円弧状の断面形状を有していて、外側プレート部材２１の長手方向両端に亘って連続して延びている。外側プレート部材２１の空気流れ方向上流側端部には、上流側チューブ２ａが当接して位置決めされる位置決め部４０が設けられている。この位置決め部４０は、外側プレート部材２１の空気流れ方向中間部よりも内側プレート部材２０側に位置するように段差状に形成されている。このため、チューブ２ａの端部が位置決め部４０に当接した状態では、該チューブ２ａの端部の空気流れ方向中間部と外側プレート部材２１との間には隙間Ｓ１が形成される。この隙間Ｓ１は、ヘッダタンク６の上流側内部空間１３と連通している。また、外側プレート部材２１の空気流れ方向下流側端部には、上記位置決め部４０と同様の位置決め部４１が設けられており、この位置決め部４１により位置決めされたチューブ２ｂの端部の空気流れ方向中間部と外側プレート部材２１との間にはヘッダタンク６の下流側内部空間１４に連通する隙間Ｓ２が形成される。
【００４７】
外側プレート部材２１の両膨出部３８、３９の間及び空気流れ方向両端側は中間プレート部材２２に接合される接合部４２とされている。また、外側プレート部材２１の位置決め部４１、４２も中間プレート部材２２に接合されるようになっている。外側プレート部材２１における上記内側プレート部材２０の孔部２８に対応する箇所には、略円形で同じ大きさの孔部４３が形成されている。上記内側プレート部材２０、外側プレート部材２１及び中間プレート部材２２の孔部２８、３６、４３により、上側ヘッダタンク６を上下方向に貫通する貫通孔４４が構成される。
【００４８】
図１及び図３に示すように、上記上側ヘッダタンク６の上流側内部空間１３及び下流側内部空間１４には、中間プレート部材２２の車両左側の挿通孔３２、３３と右側の挿通孔３４との間に仕切板４５がそれぞれ配設されている。該仕切板４５により上流側内部空間１３及び下流側内部空間１４がそれぞれ２つに仕切られている。
【００４９】
上記下側ヘッダタンク７は、上記上側ヘッダタンク６と同様に構成されており、内側プレート部材２０、外側プレート部材２１及び中間プレート部材２２が組み合わされて構成され、貫通孔４４を有している。図示しないが、この下側ヘッダタンク７の中間プレート部材２２の挿通孔は、全てが空気流れ方向に連続していない。従って、下側ヘッダタンク７の上流側内部空間１５と下流側内部空間との間では、熱交換媒体が移動しないようになっている。
【００５０】
図１及び図２に示すように、車両左側のエンドプレート１０の外面には、空気流れ方向上流側に位置する上流側パイプ部材４６と、下流側に位置する下流側パイプ部材４７とが上下方向に延びるように配置されてろう付けされている。上流側パイプ部材４６の上端部は、上記上側ヘッダタンク６の上流側内部空間１３に接続され、また、下流側パイプ部材４７の上端部は、上側ヘッダタンク６の下流側内部空間１４に接続されている。上記上流側パイプ部材４６及び下流側パイプ部材４７の下端部は、上記下側ヘッダタンク７の上流側内部空間１５及び下流側内部空間にそれぞれ接続されている。
【００５１】
図５に示すように、上記上流側パイプ部材４６の周壁の上端部近傍には貫通孔４８が設けられ、また、下流側パイプ部材４７の周壁の上端部近傍にも貫通孔４９が設けられている。図２にのみ示すが、両パイプ部材４６、４７の貫通孔４８、４９よりも下側には、該パイプ部材４６、４７の内部を上下方向に仕切る仕切板５０が配設されている。これらパイプ部材４６、４７の上端部近傍には、膨張弁ブロック５１が締結固定される接続部材５２がろう付けされている。接続部材５２はブロック状に形成されていて、上流側パイプ部材４６の貫通孔４８に接続される上流側孔部５３と、下流側パイプ部材４７の貫通孔４９に接続される下流側孔部５４とを有している。尚、図示しないが、膨張弁ブロック５１の流出孔内には、圧縮機によって圧縮された高圧状態の熱交換媒体を減圧させる膨張弁が配設されている。この流出孔が上記接続部材５２の下流側孔部５４に接続され、蒸発器１内には減圧された熱交換媒体が導入されるようになっている。また、接続部材５２の上流側孔部５３には、上記膨張弁ブロックの流入孔が接続され、蒸発器１内の熱交換媒体は膨張弁ブロックから外部に導出されるようになっている。
【００５２】
次に、上記蒸発器１を組み立てる場合について説明する。まず、上側ヘッダタンク６の内側プレート部材２０と中間プレート部材２２と外側プレート部材２１とを重ねた後、内側プレート部材２０の両端部を折り曲げて外側プレート部材２１を中間プレート部材２２と共に挟持し、これらプレート部材２０、２１、２２を一体化しておく。下側ヘッダタンク７も同様にして３枚のプレート部材２０、２１、２２を一体化しておく。また、チューブ２及びフィン３を交互に並べ、これらチューブ２及びフィン３の並設方向外端部にエンドプレート１０を配置する。車両左側のエンドプレート１０の外側に上流側パイプ部材４６及び下流側パイプ部材４７を配置する。そして、上記フィン２、チューブ３、エンドプレート１０及びパイプ部材４６、４７を治具等（図示せず）により結束してコア４を構成しておく。このとき、接続部材５２を両パイプ部材４６、４７に仮組み付けしておく。
【００５３】
その後、両ヘッダタンク６、７及びコア４を組立機械（図示せず）にそれぞれ支持させる。尚、この組立機械は、チューブアンドフィンタイプの熱交換器を製造する現場で一般に用いられているものであり、上記ヘッダタンク６、７またはコア４を移動させて、該ヘッダタンク６、７のチューブ挿入孔２４、２５にコア４のチューブ２ａ、２ｂの端部を挿入する動作を行うように構成されている。
【００５４】
この実施形態では、上記組立機械により、図８に示すようにヘッダタンク６を矢印Ｘの方向に移動させて該ヘッダタンク６のチューブ挿入孔２４、２５にチューブ２ａ、２ｂの上端部を挿入するとともに、同様にして下側ヘッダタンク７のチューブ挿入孔２４、２５にチューブ２ａ、２ｂの下端部を挿入する。このチューブ２ａ、２ｂの端部をチューブ挿入孔２４、２５に挿入する際、製造誤差等に起因してチューブ２ａ、２ｂの端部とチューブ挿入孔２４、２５とがチューブ２ａ、２ｂの厚み方向に僅かにすれている場合がある。この場合、上記のようにチューブ挿入孔２４、２５の空気流れ方向中間部が両端部よりもチューブ２の長手方向内側に位置しているので、チューブ２ａ、２ｂの挿入開始時に、同図に示すように該チューブ２ａ、２ｂの端部の空気流れ方向中間部のみがチューブ挿入孔２４、２５周縁に接触し、両端部はチューブ挿入孔２４、２５周縁から離れた状態となる。
【００５５】
そして、ヘッダタンク６を矢印Ｘの方向に移動させて行くと、チューブ２ａ、２ｂの端部の空気流れ方向中間部のみがチューブ挿入孔２４、２５周縁に接触しながら該チューブ挿入孔２４、２５に挿入されて行き、このときチューブ２ａ、２ｂの端部とチューブ挿入孔２４、２５とのずれが次第に修正される。これにより、チューブ２ａ、２ｂの端部の全体がチューブ挿入孔２４、２５の内方に位置付けられるようになる。このように、チューブ２ａ、２ｂの端部とチューブ挿入孔２４、２５とがずれていても、挿入開始時にはチューブ２ａ、２ｂの端部の空気流れ方向中間部のみがチューブ挿入孔２４、２５周縁に接触してずれが修正されるので、チューブ２ａ、２ｂの端部が広い範囲に亘って変形するのが回避されるとともに、チューブ２ａ、２ｂの挿入力が小さくなる。また、チューブ２ａ、２ｂの挿入開始時には、チューブ２ａ、２ｂの端部がチューブ挿入孔２４、２５周縁の案内面２４ａ、２５ａにより該チューブ挿入孔２４、２５の内方に案内される。
【００５６】
上記チューブ２ａ、２ｂがチューブ挿入孔２４、２５に完全に挿入されると、チューブ２ａ、２ｂの端部が外側プレート部材２１の位置決め部４０、４１にそれぞれ当接する。これにより、チューブ２ａ、２ｂの端部の挿入量が略一定となる。
【００５７】
上記のようにしてヘッダタンク６、７とコア４と一体化した後、ろう材の溶融温度以上に加熱された炉内に搬入し、各部をろう付けする。
【００５８】
次に、上記ように構成された蒸発器１の内部での熱交換媒体の流れについて説明する。まず、熱交換媒体が膨張弁ブロック５１から接続部材５２の下流側孔部５４を通って下流側パイプ部材４７に流入した後、該下流側パイプ部材４７から上側ヘッダタンク６の下流側内部空間１４に流入する。この下流側内部空間１４に流入した熱交換媒体は、仕切板４５よりも車両左側の下流側チューブ２ｂに流入し、該チューブ２ｂを下側へ流れて下側ヘッダタンク７の下流側内部空間に流入する。この下流側内部空間に流入した熱交換媒体は、車両右側へ流れて仕切板４５よりも車両右側の下流側チューブ２ｂに流入し、該チューブ２ｂを上側へ流れて上側ヘッダタンク６の下流側内部空間１４に流入する。この下流側内部空間１４に流入した熱交換媒体は、中間プレート部材２２の挿通孔３４を通って上流側内部空間１３に流入して仕切板４５よりも車両右側の上流側チューブ２ａに流入し、該チューブ２ａを下側へ流れて下側ヘッダタンク７の上流側内部空間１５に流入する。この上流側内部空間１５に流入した熱交換媒体は、該上流側内部空間１５を車両左側へ流れて仕切板４５よりも車両左側の上流側チューブ２ａに流入し、該チューブ２ａを上側へ流れて上側ヘッダタンク６の上流側内部空間１３に流入する。この上流側内部空間１３に流入した熱交換媒体は、上流側パイプ部材４６から接続部材５２の上流側孔部５３を通って外部に排出される。
【００５９】
上記チューブ２ａ、２ｂを流通する熱交換媒体と外部の空気とが熱交換する際には、チューブ２ａ、２ｂやフィン３の表面に凝縮水が発生し、該凝縮水が下側ヘッダタンク７の上面に落下する。この下側ヘッダタンク７の上面に落下した凝縮水は、該下側ヘッダタンク７の貫通孔４４を通って下方に排出される。つまり、下側ヘッダタンク７の貫通孔４４により本発明の排水孔が構成されている。
【００６０】
したがって、この実施形態に係る蒸発器１によれば、内側プレート部材２０及び外側プレート部材２１の両方に上流側膨出部２６、３８と下流側膨出部２７、３９とを設けたので、これら内側プレート部材２０及び外側プレート部材２１の肉厚を厚くすることなくヘッダタンク６、７の耐圧強度を十分に得ることができて、ヘッダタンク６、７を軽量でかつ小型にすることができる。
【００６１】
また、内側プレート部材２０の膨出部２６、２７により、チューブ挿入孔２４、２５周縁の空気流れ方向中間部を両端部よりもチューブ２の長手方向内側に位置付けている。これにより、組み立て時にチューブ２の端部をチューブ挿入孔２４、２５に挿入する際、両者が僅かにずれていても、チューブ２の端部が変形する範囲を狭くして熱交換媒体の流れに殆ど影響を与えないようにして熱交換媒体をスムーズに流すことができるとともに、チューブ２の挿入力を小さくして組み立て作業性を良好にすることができる。
【００６２】
また、中間プレート部材２２に上流側湾曲部３０及び下流側湾曲部３１を設け、該湾曲部３０、３１を内側プレート部材２０の上流側膨出部２６及び下流側膨出部２７の内面にそれぞれ接合したので、内側プレート部材２０を中間プレート部材２２により補強することができて、ヘッダタンク６、７の耐圧強度をより一層高めることができる。
【００６３】
また、チューブ２ａ、２ｂの端部と、ヘッダタンク６、７の外側プレート部材２１におけるチューブ２ａ、２ｂの端部と対向する部位との間に、ヘッダタンク６、７の内部空間１３〜１５にそれぞれ連通する隙間Ｓ１、Ｓ２を設けたので、チューブ２ａ、２ｂ内の熱交換媒体が該チューブ２の端部の広い範囲からヘッダタンク６、７の内部空間１３〜１５に流入し、また、ヘッダタンク６、７の内部空間１３〜１５の熱交換媒体がチューブ２の端部の広い範囲から該チューブ２内に流入するようになる。これにより、熱交換媒体の流通抵抗を小さくすることができる。
【００６４】
また、チューブ挿入孔２４、２５周縁に挿入時のチューブ２の端部をチューブ挿入孔２４、２５の内方に案内する案内面２４ａ、２５ａを設けたので、チューブ２の端部をチューブ挿入孔２４、２５にスムーズに挿入することができて、組み立て作業性をより一層良好にすることができる。
【００６５】
また、上流側内部空間１３、１５及び下流側内部空間１４を有する各ヘッダタンク６、７を、それぞれ１枚の内側プレート部材２０、外側プレート部材２１及び中間プレート部材２２で構成するようにしたので、部品点数の少なくすることができる。
【００６６】
また、中間プレート部材２２の挿通孔３４により上側ヘッダタンク６の上流側内部空間１３と下流側内部空間１４とを連通させるようにしたので、内側プレート部材２０や外側プレート部材２１の形状を変更することなく、中間プレート部材２２の形状を変更するだけで熱交換媒体の流れのパターンを容易に設定することができる。
【００６７】
また、下側ヘッダタンク７の貫通孔４４を上流側チューブ群８と下流側チューブ群９との間でかつ並設されたチューブ２ａ、２ｂの間に対応する部位に設けたので、チューブ挿入孔２４、２５を避けて貫通孔４４の開口面積を大きくすることができる。これにより、凝縮水をチューブ２ａ、２ｂの間やフィン３の間から効率よく排水することができる。
【００６８】
また、中間プレート部材２２の孔部３６のうち、上側ヘッダタンク６の上流側内部空間１３と下流側側内部空間１４とを連通させる挿通孔３４の近傍に設けられた孔部３６と、上流側内部空間１３と下流側内部空間１４とを連通させない挿通孔３２、３３の近傍に設けられた孔部３６との大きさが異なっているので、蒸発器１の外観検査時に貫通孔４４を見ることにより、挿通孔３４の位置が正規の位置にあるか否かを容易に確認することができる。
【００６９】
尚、この実施形態では、熱交換器が蒸発器１である場合について説明したが、本発明は例えばガスクーラ等にも適用することができる。
【００７０】
また、この実施形態では、チューブ群を２つ備える熱交換器について説明したが、本発明はチューブ群を１つ備える熱交換器や３つ以上備える熱交換器にも適用することができる。
【００７１】
チューブ群を１つ備える熱交換器としては、例えば図９及び図１０に示す変形例１のように構成することができる。すなわち、内側プレート部材２０、外側プレート部材２１及び中間プレート部材２２により内部空間６０を有するヘッダタンク６、７を構成する。内側プレート部材２０には、チューブ挿入孔６１と膨出部６２とが設けられている。符号６１ａはチューブ２の端部を案内する案内面である。また、外側プレート部材２１には、膨出部６５とチューブ２の位置決め部６６とが設けられ、さらに、中間プレート部材２２には、チューブ２の端部が挿通する挿通孔６４と湾曲部６７とが設けられている。
【００７２】
また、図１１に示す変形例２のようにチューブ２の位置決め部を省略してもよい。
【００７３】
また、中間プレート部材２２の孔部３６のうち、上流側内部空間１３と下流側内部空間１４とを連通させる挿通孔３４の近傍に設けられた孔部３６と、上流側内部空間１３と下流側内部空間１４とを連通させない挿通孔３２、３３の近傍に設けられた孔部３６とは、大きさだけでなく形状を異ならせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上説明したように、本発明に係る熱交換器は、例えば車両用空調装置の冷却用熱交換器に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施形態に係る蒸発器を空気流れ方向上流側から見た正面図である。
【図２】蒸発器を接続部材側から見た側面図である。
【図３】上側ヘッダタンクの長手方向中央部近傍を拡大して示す平面図である。
【図４】（ａ）は図３におけるＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）は図３におけるＢ−Ｂ線断面図であり、（ｃ）は図３におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】図２におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【図６】上側ヘッダタンクの分解斜視図である。
【図７】中間プレート部材の図３相当図である。
【図８】チューブを上側ヘッダタンクに組み付ける作業を説明する図４（ｂ）相当図である。
【図９】実施形態の変形例１に係り、（ａ）は図４（ａ）相当図であり、（ｂ）は図４（ｂ）相当図である。
【図１０】実施形態の変形例１に係る図６相当図である。
【図１１】実施形態の変形例２に係り、（ａ）は図９（ａ）相当図であり、（ｂ）は図９（ｂ）相当図である。
【符号の説明】
【００７６】
１            蒸発器（熱交換器）
２ａ          空気流れ方向上流側チューブ
２ｂ          空気流れ方向下流側チューブ
６            上側ヘッダタンク
７            下側ヘッダタンク
８            空気流れ方向上流側チューブ群
９            空気流れ方向下流側チューブ群
１３          上流側内部空間
１４          下流側内部空間
２０          内側プレート部材（第１プレート部材）
２１          外側プレート部材（第２プレート部材）
２２          中間プレート部材
２４、２５    チューブ挿入孔
２４ａ、２５ａ  案内面
２６、２７    膨出部
２９          接合部
３２、３３    挿通孔
３４          挿通孔
３６          孔部
３８、３９    膨出部
４２          接合部
４４          貫通孔（排水孔）
Ｓ１、Ｓ２    隙間
【図１】
2006194522.tif 000003
【図２】
2006194522.tif 000004
【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】
2006194522.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006194522.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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