(57)【要約】【課題】流体の圧力による変形を抑制することができ、且つ小石等の衝突による破損を防止することのできる熱交換器用チューブ、を提供する。【解決手段】熱交換器用チューブ１００の長手方向に垂直な断面、における一方側の端部Ｐ１においては、外壁部１２０の一部と内壁部１１０の一部とが互いに重ねられた２重壁となっており、他方側の端部Ｐ２においては、外壁部１２０の一部のみからなる１重壁となっており、内壁部１１０の内側に形成された第１空間ＳＰ１と、外壁部１２０の内側であり且つ内壁部１１０の外側に形成された第２空間ＳＰ２と、が並ぶように配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一枚の金属板を折り曲げることにより形成された熱交換器用チューブ（１００）であって、
熱交換器用チューブの長手方向に対し垂直な断面において、
扁平形状の空間を内部に形成するように折り曲げられた部分、である外壁部（１２０）と、
前記外壁部の内側に配置された部分であって、扁平形状の空間を内部に形成するように折り曲げられた部分、である内壁部（１１０）と、を備え、
前記断面における一方側の第１端部においては、前記外壁部の一部と前記内壁部の一部とが互いに重ねられた２重壁となっており、
前記断面における他方側の第２端部においては、前記外壁部の一部のみからなる１重壁となっており、
前記内壁部の内側に形成された第１空間（ＳＰ１）と、
前記外壁部の内側であり且つ前記内壁部の外側に形成された第２空間（ＳＰ２）と、が並ぶように配置されている熱交換器用チューブ。
【請求項２】
熱交換器用チューブの長手方向に対し垂直な断面において、
前記第１空間と前記第２空間とが並ぶ方向に沿った前記第１空間の長さ（Ｌ２１）が、同方向に沿った前記第２空間の長さ（Ｌ２２）よりも長い、請求項１に記載の熱交換器用チューブ。
【請求項３】
熱交換器用チューブの長手方向に対し垂直な断面においては、
前記第１空間の断面積と、前記第２空間の断面積とが互いに等しい、請求項２に記載の熱交換器用チューブ。
【請求項４】
熱交換器（１０）に取り付けられた際においては、
前記熱交換器を通過する空気の流れに沿った上流側となる位置に前記第１端部が配置され、下流側となる位置に前記第２端部が配置される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱交換器用チューブ。
【請求項５】
前記熱交換器は車両に設けられる熱交換器である、請求項４に記載の熱交換器用チューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一枚の金属板を折り曲げることにより形成された熱交換器用チューブに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体と空気との間で熱交換を行う熱交換器には、流体の流れる空間が内部に形成された熱交換器用チューブが複数本備えられる。このような構成の熱交換器としては、例えば、車両用空調装置に用いられる凝縮器等が挙げられる。
【０００３】
近年、車両に搭載される熱交換器に対しては軽量化することが強く求められており、これに応えるために従来よりも熱交換器用チューブを薄肉化する必要性が出てきている。しかしながら、熱交換器用チューブを薄肉化すると、内部を流れる流体の圧力によって熱交換器用チューブが変形したり、その一部が破損したりすることが懸念される。
【０００４】
そこで、下記特許文献１に記載の熱交換器用チューブでは、その内部空間を複数に分けるような内柱部を有する構成となっている。このような構成においては、熱交換器用チューブのうち互いに対向する壁面同士が内柱部によって繋がれているので、流体の圧力による熱交換器用チューブの変形を防止することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１４２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、車両において空気との熱交換を行うための熱交換器は、車両の前方側部分に配置されることが多い。このような熱交換器では、車両の走行中においてフロントグリルから小石等の異物が侵入し、熱交換器用チューブに衝突してしまうことがある。その結果、熱交換器用チューブの破損（チッピング）が生じてしまうおそれがある。上記特許文献１に記載の熱交換器用チューブは、上記のように流体の圧力による変形を抑制し得るものではあるが、小石等の衝突に対する対策については具体的な検討がなされてない。
【０００７】
本開示は、流体の圧力による変形を抑制することができ、且つ小石等の衝突による破損を防止することのできる熱交換器用チューブ、を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る熱交換器用チューブは、一枚の金属板を折り曲げることにより形成された熱交換器用チューブ（１００）であって、熱交換器用チューブの長手方向に対し垂直な断面において、扁平形状の空間を内部に形成するように折り曲げられた部分、である外壁部（１２０）と、外壁部の内側に配置された部分であって、扁平形状の空間を内部に形成するように折り曲げられた部分、である内壁部（１１０）と、を備える。上記断面における一方側の第１端部においては、外壁部の一部と内壁部の一部とが互いに重ねられた２重壁となっている。また、上記断面における他方側の第２端部においては、外壁部の一部のみからなる１重壁となっている。また、内壁部の内側に形成された第１空間（ＳＰ１）と、外壁部の内側であり且つ内壁部の外側に形成された第２空間（ＳＰ２）と、が並ぶように配置されている。
【０００９】
このような構成の熱交換器用チューブでは、金属板のうち、並ぶように配置された第１空間と第２空間とを仕切る部分が「内柱」として機能する。当該内柱により、内部を流れる流体の圧力による熱交換器用チューブの変形を防止することができる。
【００１０】
また、第１端部においては、外壁部の一部と内壁部の一部とが互いに重ねられた２重壁となっている。このため、空気の流れ方向に沿った上流側となる位置、すなわち車両の前方側となる位置に第１端部を配置すれば、フロントグリルから侵入した小石等は第１端部やその近傍に衝突することとなる。小石等の衝突する部分が頑丈な２重壁となっている
ので、小石等の衝突による熱交換器用チューブの破損を防止することができる。
【００１１】
尚、第１端部とは反対側の第２端部においては、外壁部の一部のみからなる１重壁となっている。このため、熱交換器用チューブの全体を２重壁としたような構成に比べて、熱交換器用チューブを軽量化することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本開示によれば、流体の圧力による変形を抑制することができ、且つ小石等の衝突による破損を防止することのできる熱交換器用チューブ、が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施形態に係るチューブを備える熱交換器の構成を示す図である
【図２】図２は、本実施形態に係るチューブの構成を示す断面図である。
【図３】図３は、比較例に係るチューブの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１５】
本実施形態に係る熱交換器用チューブ１００は、熱交換器１０に備えられるチューブとして構成されている。熱交換器用チューブ１００の具体的な構成を説明する前に、先ず熱交換器１０の構成について図１を参照しながら説明する。
【００１６】
熱交換器１０は、車両用空調装置が有する冷凍サイクルの一部として構成されている。つまり、車両に設けられる熱交換器として構成されている。熱交換器１０は、冷凍サイクルを循環する冷媒と、通過する空気との間で熱交換を行い、内部で冷媒を凝縮させるための凝縮器である。図１に示されるように、熱交換器１０は、熱交換器用チューブ１００の他に、タンク１１と、タンク１２と、フィン１３と、を備えている。
【００１７】
タンク１１は、外部から供給される冷媒を一時的に貯えるための容器である。タンク１１は、略円柱形状の細長い容器として形成されており、その長手方向を上下方向に沿わせた状態で配置されている。
【００１８】
タンク１１のうち、その上下方向において中央となる位置よりも上方側の部分には、受入部１６が形成されている。受入部１６は、外部から供給される冷媒を受け入れて、これをタンク１１の内部に流入させる部分である。受入部１６は、冷凍サイクルにおいて冷媒が流れる配管を接続するためのコネクタとして形成されている。
【００１９】
タンク１２は、タンク１１と同様に、冷媒を一時的に貯えるための容器として設けられている。タンク１２は、略円柱形状の細長い容器として形成されており、その長手方向を上下方向に沿わせた状態で配置されている。タンク１２は、その長手方向がタンク１１の長手方向と平行となるように配置されている。
【００２０】
タンク１２のうち、その上下方向において中央となる位置よりも下方側の部分には、排出部１７が形成されている。排出部１７は、熱交換器用チューブ１００を通ってタンク１２に到達した冷媒を、外部に排出するための部分である。排出部１７は、タンク１１の受入部１６と同様に、冷凍サイクルにおいて冷媒が流れる配管を接続するためのコネクタとして形成されている。
【００２１】
熱交換器用チューブ１００は、流体の流れる流路が内部に形成された金属製の管であって、熱交換器１０に複数本備えられている。それぞれの熱交換器用チューブ１００は細長い直線状の管となっており、その一端がタンク１１に接続されており、その他端がタンク１２に接続されている。これにより、タンク１１の内部空間は、それぞれの熱交換器用チューブ１００を介して、タンク１２の内部空間と連通されている。
【００２２】
それぞれの熱交換器用チューブ１００は、その長手方向がタンク１１等の長手方向とは垂直となっており、タンク１１等の長手方向（つまり上下方向）に沿って互いに積層された状態で保持されている。
【００２３】
フィン１３は、波状に折り曲げられた金属板であって、隣り合う熱交換器用チューブ１００の間に挿入されている。波状となっているフィン１３のそれぞれの頂部は、熱交換器用チューブ１００の側面（上下面）にろう付けされている。冷凍サイクルの動作中においては、冷媒の熱が熱交換器用チューブ１００を介して空気に伝達される他、熱交換器用チューブ１００及びフィン１３を介しても空気に伝達される。つまり、空気との接触面積がフィン１３によって大きくなっており、これにより空気と冷媒との熱交換が効率的に行われる。
【００２４】
積層された全ての熱交換器用チューブ１００及びフィン１３が配置された部分は、空気と冷媒との間で熱交換が行われる部分であって、所謂「熱交換コア部」と称される部分である。熱交換コア部の上下両側となる位置には、金属板であるサイドプレート１４、１５が設けられている。サイドプレート１４、１５は、熱交換コア部を上下両側から挟み込むことにより、熱交換コア部を補強してその形状を維持するためのものである。
【００２５】
尚、図１においては紙面手前側から紙面奥側に向かう方向がｘ方向となっており、同方向に沿ってｘ軸が設定されている。ｘ方向は、上記の熱交換コア部を空気が通過する方向である。また、ｘ方向に対して垂直な方向であって、タンク１１からタンク１２に向かう方向がｙ方向となっており、同方向に沿ってｙ軸が設定されている。更に、ｘ方向及びｙ方向のいずれに対しても垂直な方向であって、下方側から上方側に向かう方向がｚ方向となっており、同方向に沿ってｚ軸が設定されている。ｚ方向は、上記の熱交換器用チューブ１００及びフィン１３が積層されている方向である。図２、図３においても、上記と同様にｘ軸、ｙ軸、ｚ軸が設定されている。
【００２６】
冷凍サイクルが動作しているときにおける冷媒の流れについて説明する。冷媒は、冷凍サイクルのうち熱交換器１０よりも上流側において圧縮機（不図示）により圧縮され、その温度及び圧力を上昇させた状態で熱交換器１０に供給される。このとき、冷媒はそのほぼ全体が気相の状態となっている。当該冷媒は、受入部１６からタンク１１の内部に流入し、タンク１１の内部に一時的に貯えられる。その後、冷媒はそれぞれの熱交換器用チューブ１００の内部を通ってタンク１２に向かって流れる。
【００２７】
冷媒は、それぞれの熱交換器用チューブ１００の内部を流れる際において、熱交換コア部を通過する外部の空気によって冷却される。つまり、冷媒から空気への放熱が行われる。これにより、熱交換器用チューブ１００の内部を通る冷媒はその温度を低下させ、その一部又は全部が気相から液相へと変化する。また、熱交換コア部を通過する空気は加熱され、その温度を上昇させる。
【００２８】
冷媒は上記のような熱交換に供された後、タンク１２の内部に一時的に貯えられる。その後、冷媒は排出部１７から排出され、冷凍サイクルにおいて熱交換器１０よりも下流側に配置された膨張弁（不図示）に向かって流れる。
【００２９】
尚、タンク１２等の内部がセパレータで仕切られており、冷媒がタンク１１とタンク１２との間を往復するような経路で流れるような構成としてもよい。
【００３０】
上記のような熱交換器１０は、凝縮器ではなく蒸発器として用いられるものであってもよい。また、熱交換器１０の内部を流れる流体は、冷媒以外の他の流体（例えば冷却水）であってもよい。
【００３１】
熱交換器用チューブ１００の具体的な構成について、図２を参照しながら説明する。図２には、１本の熱交換器用チューブ１００を、その長手方向（つまりｙ方向）に対し垂直な面で切断した場合の断面が示されている。
【００３２】
同図に示されるように、熱交換器用チューブ１００は一枚の金属板を折り曲げることによって形成されており、その外形が概ね扁平形状となっている。当該金属板は、その表面に不図示のろう材層が形成された所謂「クラッド材」である。熱交換器用チューブ１００は、当該金属板を図２に示されるような形状となるように折り曲げた後、加熱炉においてその全体を加熱することによって製造される。当該加熱によりろう材層が溶融しており、金属板のうち互いに当接した部分がろう接されている。
【００３３】
熱交換器用チューブ１００は、外壁部１２０と内壁部１１０とを備えている。外壁部１２０は、上記金属板のうち、熱交換器用チューブ１００の外側全体を形成している部分である。外壁部１２０は、扁平形状の空間（具体的には、後述の空間ＳＰ１及び空間ＳＰ２）を内部に形成するように折り曲げられた部分、ということができる。
【００３４】
外壁部１２０は、湾曲部１２１と、平坦部１２２と、湾曲部１２３と、平坦部１２４と、を有している。湾曲部１２１は、熱交換器用チューブ１００のうち−ｘ方向側の端部に配置された部分であって、−ｘ方向側に向けて突出するように湾曲している。
【００３５】
平坦部１２２は、湾曲部１２１のｚ方向側端部から、ｘ方向に伸びるように形成された部分である。平坦部１２２はその全体が概ね平板状に形成されている。
【００３６】
湾曲部１２３は、熱交換器用チューブ１００のうちｘ方向側の端部に配置された部分である。湾曲部１２３は、平坦部１２２のうちｘ方向側の端部から、更にｘ方向側に向けて突出するように湾曲している。
【００３７】
平坦部１２４は、湾曲部１２３の−ｚ方向側端部から、−ｘ方向に伸びるように形成された部分である。平坦部１２４はその全体が概ね平板状に形成されており、上記の平坦部１２２に対して平行となっている。平坦部１２４は、湾曲部１２１の−ｚ方向側端部の近傍となる位置まで伸びている。
【００３８】
内壁部１１０は、上記金属板のうち、外壁部１２０の内側に配置されている部分である。図２においては、外壁部１２０と内壁部１１０との間の境界が点線ＤＬ１で示されている。
【００３９】
内壁部１１０は、湾曲部１１１と、平坦部１１２と、湾曲部１１３とを有している。湾曲部１１１は、外壁部１２０の湾曲部１２１と共に、熱交換器用チューブ１００のうちｘ方向側の端部に配置された部分となっている。湾曲部１１１は、平坦部１２４のうちｘ方向側の端部から、更にｘ方向側に向けて突出するように湾曲している。湾曲部１１１は、その外面の全体が湾曲部１２１の内面に当接しており、当該内面に対してろう接されている。
【００４０】
平坦部１１２は、湾曲部１１１のｚ方向側端部から、ｘ方向に伸びるように形成された部分である。平坦部１１２はその全体が概ね平板状に形成されている。平坦部１１２は、その外面の全体が平坦部１２２の内面に当接しており、当該内面に対してろう接されている。平坦部１１２は、熱交換器用チューブ１００のうち、ｘ方向におけるほぼ中央となる位置まで伸びている。
【００４１】
湾曲部１１３は、平坦部１１２のうちｘ方向側の端部から、更にｘ方向側に向けて突出するように湾曲した部分である。湾曲部１１３のうち−ｚ方向側の端部は、平坦部１２４の内面に当接しており、当該内面に対してろう接されている。
【００４２】
熱交換器用チューブ１００のうち一方側（−ｘ方向側）の端部Ｐ１においては、湾曲部１２１（つまり外壁部１２０の一部）と湾曲部１１１（つまり内壁部１１０の一部）とが重ねられることによって２重壁となっている。一方、熱交換器用チューブ１００のうち他方側（ｘ方向側）の端部Ｐ２においては、湾曲部１２３（つまり外壁部１２０の一部）のみからなる１重壁となっている。尚、上記の端部Ｐ１は、本実施形態における「第１端部」に該当する。また、上記の端部Ｐ２は、本実施形態における「第２端部」に該当する。
【００４３】
熱交換器用チューブ１００は、以上のような形状の外壁部１２０及び内壁部１１０を備えていることにより、その内部には２つの空間（空間ＳＰ１、ＳＰ２）が形成されている。図２の右側に形成された空間ＳＰ１は、湾曲部１１１、平坦部１１２、湾曲部１１３、及び平坦部１２４の一部によって囲まれており、内壁部１１０の内側に形成された空間となっている。空間ＳＰ１は、図２の断面におけるその形状が扁平形状となっている。内壁部１１０は、このような扁平形状の空間ＳＰ１を内部に形成するように折り曲げられた部分、ということができる。
【００４４】
図２の左側に形成された空間ＳＰ２は、湾曲部１１３、平坦部１２２の一部、湾曲部１２３、及び平坦部１２４の一部によって囲まれた空間であって、外壁部１２０の内側であり且つ内壁部１１０の外側に形成された空間となっている。空間ＳＰ２は、図２の断面におけるその形状が扁平形状となっている。
【００４５】
第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２とは、熱交換器用チューブ１００の内部においてｘ方向に並ぶように形成されており、これらの間は湾曲部１１３によって仕切られている。第１空間ＳＰ１及び第２空間ＳＰ２は、いずれも冷媒（流体）の流れる流路として機能するものである。
【００４６】
空間ＳＰ１のｚ方向側（図２において点線ＤＬ２で囲まれた部分）は、平坦部１１２と平坦部１２２とからなる２重壁によって仕切られている。これに対し、空間ＳＰ２のｚ方向側は、平坦部１２２のみからなる１重壁となっている。このため、ｚ方向に沿った空間ＳＰ１の高さＬ１１は、同じくｚ方向に沿った空間ＳＰ２の高さＬ１２よりも小さくなっている。
【００４７】
また、第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２とが並ぶ方向（つまりｘ方向）に沿った第１空間の長さＬ２１は、同方向に沿った第２空間ＳＰ２の長さＬ２２よりも長くなっている。その結果、図２の断面図においては、第１空間ＳＰ１の断面積と第２空間ＳＰ２の断面積とが互いに等しくなっている。
【００４８】
熱交換器用チューブ１００を以上のような構成としたことの効果について説明する。熱交換器用チューブ１００では、これを構成する金属板のうち第１空間と第２空間ＳＰ２との間を仕切っている湾曲部１１３が、互いに対向する平坦部１２２と平坦部１２４とを繋ぐ内柱として機能する。これにより、熱交換器用チューブ１００の内部における冷媒（流体）の圧力が高くなった場合でも、平坦部１２２と平坦部１２４とが互いに離間するような変形が抑制される。つまり、内柱として機能する湾曲部１１３により、流体の圧力に対する熱交換器用チューブ１００の強度が高められている。
【００４９】
熱交換器用チューブ１００が熱交換器１０に取り付けられた状態においては、熱交換器１０を通過する空気の流れに沿った上流側となる位置に、２重壁となっている端部Ｐ１が配置されている。また、空気の流れに沿った下流側となる位置に、１重壁となっている端部Ｐ２が配置されている。
【００５０】
このため、車両のフロントグリル（不図示）から侵入した小石等が、空気の流れ方向に沿って前方側から熱交換器用チューブ１００に向かって飛来したとしても、当該小石等は端部Ｐ１の近傍に衝突することとなる。小石等の衝突する部分が頑丈な２重壁となっているので、小石等の衝突による熱交換器用チューブ１００の破損（チッピング）が防止される。
【００５１】
尚、端部Ｐ１とは反対側の端部Ｐ２においては上記のように１重壁となっている。このため、全体を２重壁としたような構成に比べて、熱交換器用チューブ１００が軽量化されている。
【００５２】
熱交換器用チューブ１００では、一方側の端部Ｐ１のみを２重壁としたことにより、高さＬ１１が高さＬ１２よりも小さくなっている。しかしながら、第１空間の長さＬ２１を、第２空間ＳＰ２の長さＬ２２よりも長くすることで、第１空間ＳＰ１の断面積と第２空間ＳＰ２の断面積とが互いに等しくなっている。その結果、それぞれの空間を流れる流体の圧力損失が概ね等しくなっているので、それぞれの空間を流れる流体と空気との熱交換が均等に行われる。
【００５３】
図３には、比較例に係る熱交換器用チューブの構成が示されている。小石等の衝突による破損を防止するためには、図３（Ａ）に示される熱交換器用チューブ１００Ａのような構成とすることも考えられる。熱交換器用チューブ１００Ａでは、−ｘ方向側の端部のみが２重壁となっており、その内部には単一の空間ＳＰが形成されている。このような構成においては内柱が存在しないので、流路における受圧面積（所謂「濡れ縁長さ」）が大きくなっている。このため、流体の圧力による熱交換器用チューブ１００Ａの変形を抑制することができない。
【００５４】
一方、流体の圧力による変形を抑制するためには、図３（Ｂ）に示される熱交換器用チューブ１００Ｂのような構成とすることも考えられる。熱交換器用チューブ１００Ｂでは、金属板の両端をｘ方向に沿った中央において互いに重ね合わせた構成とすることにより、内柱１０１を形成している。内柱１０１により、熱交換器用チューブ１００Ｂの内部は空間ＳＰ１と空間ＳＰ２とに分けられている。その結果、各流路における受圧面積が、図３（Ａ）の場合に比べて小さくなっている。
【００５５】
このような構成においては、内柱１０１によって上記の受圧面積を小さすることにより、流体の圧力による熱交換器用チューブ１００Ａの変形を抑制することができる。しかしながら、端部Ｐ１及び端部Ｐ２のいずれも１重壁となっているので、小石等の衝突による破損を防止することができない。
【００５６】
これに対し、図２に示される熱交換器用チューブ１００では、流体の圧力による変形を内柱によって抑制しながら、小石等の衝突による破損を２重壁によって防止することが可能となっている。
【００５７】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１００：熱交換器用チューブ
１１０：内壁部
１２０：外壁部
ＳＰ１：第１空間
ＳＰ２：第２空間
【図１】
2018132264.tif 000003
【図２】
2018132264.tif 000004
【図３】
2018132264.tif 000005