(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒流路を形成するチューブと通風流路を形成するフィンとを交互に配列して形成される熱交換のコア部と、
前記コア部の両端において前記各チューブが接続され、前記冷媒流路と連通する空間を形成する上側及び下側ヘッダタンクとを備え、
前記各ヘッダタンクは、
前記各チューブの配列方向に延び、前記各ヘッダタンクの上側内面及び下側内面に当接して前記空間を所定の区画位置で区画するタンクプレートと、
前記区画位置を隔てて前記上側内面及び前記下側内面に膨出される補強リブと
をそれぞれ有し、
前記各補強リブは、前記各タンクプレートを前記通風方向における移動を規制して挟持するとともに、前記各ヘッダタンクに接続される前記各チューブの挿入部、及びそれに正対する前記下側内面又は前記上側内面に複数列に亘りそれぞれ形成されることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記各ヘッダタンクの上側外面は、それぞれ前記区画位置を起点に下方に傾斜した斜面をなすことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記各ヘッダタンクは、前記上側内面及び上側外面を有する上側プレートと、前記上側プレートに接合され、前記下側内面及び下側外面を有する下側プレートとにより前記空間をそれぞれ形成することを特徴とする請求項１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、車両用空調装置の冷媒回路に用いて好適な熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の熱交換器は、例えば車両用空調装置などの冷媒回路に接続されてエバポレータとして使用され、その構成部品同士をろう付け接合して製造されるものが知られている（例えば特許文献１参照）。
上記熱交換器は、冷媒流路を形成するチューブと通風流路を形成するフィンとを交互に配列して形成される熱交換のコア部と、コア部の両端において各チューブが接続され、冷媒流路と連通する空間を形成するヘッダタンクとを備える。ヘッダタンクでは、各チューブが接続される上側プレートと、上側プレートに接合される下側プレートとにより上記空間が形成され、ヘッダタンクはチューブの配列方向に延びるタンクプレートを備え、タンクプレートはヘッダタンクの上側内面及び下側内面に当接して前記空間を所定の区画位置で区画する。
【０００３】
上側プレートは、アルミニウム合金製の板材をプレス加工することによって成形され、その長手方向よりみた垂直断面が、上方に開口を有する略Ｃ字状をし、その上端部は剛性を上げるために互いに離れる方向へ外側に若干折り曲げられている。また、上記通風方向で見て上側プレートにおける内面の中央部には下側に凹んだ溝部が形成されている。下側プレートも上側プレートと上下対称となる同様の材質及び形状をなし、上記通風流路の方向でみて下側プレートにおける内面の中央部に下側に凹んだ溝部が形成され、このような上側及び下側プレートの各溝部には仕切板であるタンクプレートが嵌った状態で挟み込まれ、上記空間が区画される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３６９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、燃費向上の観点から車両の軽量化が促進され、これに伴い上記熱交換器の軽量化も求められている。特に上記ヘッダダンクは冷媒の高圧に耐えうる耐圧強度を確保するべく重厚化する傾向があるため、ヘッダタンクの薄肉化、ひいては軽量化が課題となっている。
また、上記従来技術では上記溝部を形成した結果、ヘッダタンクの上側外面に凹部が形成され、ヘッダタンクの外形が複雑な形状とならざるを得ず、ヘッダタンクに対する熱交換器の他の構成部品の接合が困難になり、熱交換器の生産性が低下するとの問題がある。
【０００６】
また、この凹部に上記凝縮水が溜まって排水性が悪化することにより、ヘッダタンクの腐食を招いて熱交換器の耐久性が悪化し、或いは、溜まった凝縮水から生じる着霜によって熱交換器の熱効率が悪化するおそれもある。
本発明は、ヘッダタンクの薄肉化ひいては軽量化を図りつつ、その耐圧強度を確保することができるとともに、生産性、耐久性、及び熱効率を向上することができる熱交換器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、冷媒流路を形成するチューブと通風流路を形成するフィンとを交互に配列して形成される熱交換のコア部と、コア部の両端において各チューブが接続され、冷媒流路と連通する空間を形成する上側及び下側ヘッダタンクとを備え、各ヘッダタンクは、各チューブの配列方向に延び、各ヘッダタンクの上側内面及び下側内面に当接して空間を所定の区画位置で区画するタンクプレートと、区画位置を隔てて上側内面及び下側内面に膨出される補強リブとをそれぞれ有し、各補強リブは、各タンクプレートを通風方向における移動を規制して挟持するとともに、各ヘッダタンクに接続される各チューブの挿入部、及びそれに正対する下側内面又は前記上側内面に複数列に亘りそれぞれ形成される熱交換器である（請求項１）。
【０００８】
好ましくは、各ヘッダタンクの上側外面は、それぞれ区画位置を起点に下方に傾斜した斜面をなす（請求項２）。
【０００９】
好ましくは、各ヘッダタンクは、上側内面及び上側外面を有する上側プレートと、上側プレートに接合され、下側内面及び下側外面を有する下側プレートとにより空間をそれぞれ形成する（請求項３）。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上側及び下側ヘッダタンクは、各チューブの配列方向に延び、各ヘッダタンクの上側内面及び下側内面に当接して空間を所定の区画位置で区画するタンクプレートと、区画位置を隔てて上側内面及び下側内面に膨出される補強リブとをそれぞれ有し、各補強リブが、各タンクプレートを通風方向における移動を規制して挟持するとともに、各ヘッダタンクに接続される各チューブの挿入部、及びそれに正対する下側内面又は上側内面に複数列に亘りそれぞれ形成される。これにより、ヘッダタンクの薄肉化、ひいては軽量化を図りつつ、冷媒の高圧に耐えうるヘッダタンクの耐圧強度を確保することができる。また、補強リブはヘッダタンクの内面に膨出して形成されることから、ヘッダタンクの外形形状の簡素化を図ることができる。従って、ヘッダタンクの外形が複雑な形状となる場合に比して、ヘッダタンクに対する熱交換器の他の構成部品の接合を容易に行うことができ、熱交換器の生産性を向上することができる。また、ヘッダタンクの耐圧強度の確保、及びタンクプレートの挟持を確実に行うことができる。特にチューブの挿入部はチューブの接続箇所であることから、この挿入部に補助リブを設けることでヘッダタンク全体の剛性を効果的に高めることができる（請求項１）。
【００１２】
また、本発明によれば、各ヘッダタンクの上側外面が、それぞれ区画位置を起点に下方に傾斜した斜面をなすことにより、ヘッダタンクの外形が複雑な形状となる場合に比して、チューブ及びヘッダタンクで結露した凝縮水の排水性を大幅に高めることができる。従って、排水性の悪化に伴うヘッダタンクの腐食を防止して熱交換器の耐久性を向上することができ、また、溜まった凝縮水による着霜を防止して熱交換器の熱効率を向上することができる（請求項２）。
【００１４】
また、本発明によれば、各ヘッダタンクは、上側内面及び上側外面を有する上側プレートと、上側プレートに接合され、下側内面及び下側外面を有する下側プレートとにより空間をそれぞれ形成することにより、補強リブを形成した後にヘッダタンク自体の組み付けをタンクプレートとともに一括して行うことができるため、熱交換器の生産性を更に向上することができる（請求項３）。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱交換器の斜視図である。
【図２】図１のコア部における冷媒の流れを概略的に示した模式図である。
【図３】図１の下側ヘッダタンクの横断面を上側から見た斜視図である。
【図４】図１の下側ヘッダタンクの横断面を下側から見た斜視図である。
【図５】図１の下側ヘッダタンクの横断面を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の一実施形態に係る熱交換器１について図面を参照して説明する。
図１は熱交換器１の斜視図を示している。例えば、熱交換器１は図示しない車両用空調装置の冷凍サイクルを構成する冷媒回路に組み込まれ、当該空調装置の運転時にはエバポレータとして使用される。熱交換器１は、冷媒Ｒの冷媒流路を形成する多数のチューブ２が上下方向に配され、各チューブ２間にはコルゲートフィン（フィン）４（部分的にのみ示す）が接合され、フィン４は熱交換器１における外気Ａの通風流路を形成し、各チューブ２内を流れる冷媒Ｒと外気Ａとの熱交換を促進する。チューブ２とフィン４とは交互に配列され、その左右両側面をサイドプレート６で覆うことにより熱交換のコア部８が形成される。
【００１７】
コア部８の上下両端では、各チューブ２の上端部、下端部がそれぞれ上側ヘッダタンク（ヘッダタンク）１０、下側ヘッダタンク（ヘッダタンク）１２に接続される。上側及び下側ヘッダタンク１０，１２内には、各タンク１０，１２の長手方向に各チューブ２による冷媒流路と連通された各空間１４，１６がそれぞれ形成されている。各空間１４，１６はそれぞれ各チューブ２の配列方向、即ち上側及び下側ヘッダタンク１０，１２の長手方向に延設される上側及び下側タンクプレート（タンクプレート）１８，２０によって区画されている。
【００１８】
詳しくは、空間１４は上側タンクプレート１８によって冷媒流入管２２が接続された上側冷媒流入室１４ａと、冷媒流出管２４が接続された上側冷媒流出室１４ｂとに区画されている。上側冷媒流入室１４ａと上側冷媒流出室１４ｂとは上側タンクプレート１８に貫通された複数の連通孔（図示しない）によって適所で連通され、後述するターン部Ｔ（図２参照）が形成される。上側冷媒流入室１４ａ及び上側冷媒流出室１４ｂにはチューブ２の上端部が接続されている。
【００１９】
一方、空間１６は下側タンクプレート２０によって下側冷媒流入室１６ａと下側冷媒流出室１６ｂとに完全に仕切られ、下側冷媒流入室１６ａ及び下側冷媒流出室１６ｂにはチューブ２の下端部が接続されている。また、空間１４は上側タンクプレート１８の長手方向の中間部近傍において仕切板（図示しない）で完全に仕切られ、また、空間１６は下側タンクプレート２０の長手方向の中間部近傍において仕切板（図示しない）で連通可能に区画され、その長手方向の両開口端部がキャップ部材２８で塞がれている。
【００２０】
図２はコア部８における冷媒の流れを概略的に示した模式図である。本実施形態の場合には、コア部８は、空間１４，１６にそれぞれ上述した各タンクプレート１８，２０、及び各仕切板を設けることにより、第１パスＰ１、第２パスＰ２、第３パスＰ３、第４パスＰ４の４つの領域に分割され、これら各パスを冷媒Ｒが順次流れて外気Ａとの熱交換が行われる。
【００２１】
詳しくは、上側ヘッダタンク１０においてコア部８に流入された冷媒は、第１パスＰ１を通過することにより下側ヘッダタンク１２に流入され、その冷媒は下側ヘッダタンク１２において第２パスＰ２に流入され、第２パスＰ２を通過して上側ヘッダタンク１０に流入される。
そして、上側ヘッダタンク１０に流入された冷媒は第２パスＰ２と第３パスＰ３間のターン部Ｔを通って第３パスＰ３に流入され、その冷媒は第３パスＰ３を通って下側ヘッダタンク１２に流入される。そして、下側ヘッダタンク１２に流入された冷媒は下側ヘッダタンク１２において第４パスＰ４に流入され、第４パスＰ４を通過した冷媒は、上側ヘッダタンク１０からコア部８の外部に流出される。
【００２２】
図３、４は下側ヘッダタンク１２の横断面をそれぞれ上側及び下側から見た斜視図である。下側ヘッダタンク１２（以下、単にヘッダタンク１２と称することもある）は、チューブ２が接続される断面視皿形状の上側プレート３０と、同じく断面視皿形状の下側プレート３２とを接合することにより空間１６を形成している。下側プレート３２の上端開口部は上側プレート３０の下端開口部の内面に嵌め込まれて接合部３４を形成する。
【００２３】
下側タンクプレート２０（以下、単にタンクプレート２０と称することもある）は、その上端部が上側プレート３０の内面に当接されるとともに、タンクプレート２０の下端部が下側プレート３２の内面に当接されている。タンクプレート２０は、図３，４に示すような外気Ａの通風方向と平行の断面で見たときの略中央部に位置づけられる区画位置３６で各プレート３０，３２の各内面に当接されて各プレート３０，３２に対する当接部３８を形成し、当接部３８において空間１６を下側冷媒流入室１６ａと下側冷媒流出室１６ｂとに区画している。
【００２４】
上側及び下側プレート３０，３２の各内面には、それぞれ各区画位置３６を隔てた補強リブ４０，４２が膨出して形成されている。補強リブ４０は上側プレート３０に内面に形成される隣り合うチューブ２の挿入部４４に多数列に亘り形成され、補強リブ４２は下側プレート３２の内面の挿入部４４に上下方向で正対する位置に多数列に亘り形成されている。
【００２５】
上側及び下側プレート３０，３２、及びタンクプレート２０にはろう材が予めクラッドされており、ヘッダタンク１２の各部品を組み付けて上述した接合部３４及び当接部３８を形成した状態で、ヘッダタンク１２全体を金属ワイヤなどの拘束体でその長手方向に亘って拘束し、ろう付け用加熱炉で加熱する。この結果、ろう材が溶融して上記各部品がろう付けにて接合され、一体化したヘッダタンク１２が製造される。こうして、タンクプレート２０は熱交換器１の外気Ａの通風方向における移動が規制され、上側及び下側プレート３０，３２によって挟持されてヘッダタンク１２内に固定される。
【００２６】
図５はヘッダタンク１２の横断面を示した断面図である。上側プレート３０の上側外面は区画位置３６を起点に外気Ａが通風される前後両方向に下方に傾斜した平面（斜面）４６をなして形成されている。一方、下側プレート３２の下側外面は区画位置３６を起点に外気Ａが通風される前後両方向に若干湾曲しながら上方に傾斜した曲面４８をなして形成される。
【００２７】
以上のように本実施形態の熱交換器１は、補強リブ４０，４２を有することにより、ヘッダタンク１２の薄肉化、ひいては軽量化を図りつつ、冷媒の高圧に耐えうるヘッダタンク１０，１２の耐圧強度を確保することができる。
また、従来は、ヘッダタンク１２の内面にタンクプレート２０を挟持するための溝部を形成した結果、ヘッダタンク１２の上側外面に凹部が形成され、ヘッダタンクの外形が複雑な形状となっていた。しかし、補強リブ４０，４２がタンクプレート２０を通風方向における移動を規制して挟持することにより、補強リブ４０，４２はヘッダタンク１２の内面に膨出して形成されることから、ヘッダタンク１２の外形形状の簡素化を図ることができる。従って、ヘッダタンク１２に対する熱交換器１の他の構成部品の接合を容易に行うことができ、熱交換器１の生産性を向上することができる。
【００２８】
また、従来は、ヘッダタンク１２の外形が複雑な形状となった結果生じた凹部に凝縮水が溜まって排水性が悪化することにより、ヘッダタンク１２の腐食を招いたり、或いは、溜まった凝縮水の着霜によって熱交換器１の熱効率の悪化が生じていた。しかし、ヘッダタンク１２の上側外面が区画位置３６を起点に下方に傾斜した平面４６をなすことにより、チューブ２及びヘッダタンク１２で結露した凝縮水の排水性を大幅に高めることができる。従って、排水性の悪化に伴うヘッダタンク１２の腐食を防止して熱交換器１の耐久性を向上することができ、また、溜まった凝縮水による着霜を防止して熱交換器１の熱効率を向上することができる。
【００２９】
また、補強リブ４０，４２は、それぞれ上側内面に接続されるチューブ２の挿入部４４、及びそれに正対する下側内面に複数列に亘り形成されることにより、ヘッダタンク１２の耐圧強度の確保、及びタンクプレート２０の挟持を確実に行うことができる。特にチューブ２の挿入部４４はチューブ２の接続箇所であることから、この挿入部４４に補助リブ４２を設けることでヘッダタンク１２全体の剛性を効果的に高めることができる。
また、ヘッダタンク１２は、チューブ２が接続される上側プレート３０と、上側プレート３０にろう付け接合される下側プレート３２とにより空間１６を形成するように構成されることにより、補強リブ４０，４２を形成した後にヘッダタンク１２自体の組み付けをタンクプレート２０とともに一括してろう付けにて行うことができるため、熱交換器１の生産性を更に向上することができる。
【００３０】
本発明は、上述の実施形態に制約されるものではなく種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、上側プレート３０の上側外面は平面４６をなして形成され、下側プレート３２の下側外面は曲面４８をなして形成されるが、これに限らず、少なくとも上側プレート３０の上側外面が斜面をなしていれば排水性を高めることができるため、例えば上側プレート３０の上側外面を平面４６ではなく若干湾曲しながら下方に傾斜した曲面４８としても良いし、下側プレート３２の下側外面を曲面４８ではなく上方に傾斜した平面としても良い。
【００３１】
また、上記実施形態では、排水性の向上が求められている下側ヘッダタンク１２の構成を主に説明したが、熱交換器１が収容されるケースの構造や配置場所によっては上側ヘッダタンク１０も同様の構成とすることによって、上側ヘッダタンク１０の薄肉化、ひいては軽量化を図りつつ、その耐圧強度を確保することができるとともに、熱交換器１の更なる生産性、耐久性、及び熱効率を向上することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１    熱交換器
２    チューブ
４    コルゲートフィン（フィン）
８    コア部
１０    上側ヘッダタンク（ヘッダタンク）
１２    下側ヘッダタンク（ヘッダタンク）
１４    空間
１６    空間
１８    上側タンクプレート（タンクプレート）
２０    下側タンクプレート（タンクプレート）
３０    上側プレート
３２    下側プレート
３６    区画位置
４０    補強リブ
４２    補強リブ
４４    挿入部
４６    平面（斜面）
【図１】
0005829055.tif 000002
【図２】
0005829055.tif 000003
【図３】
0005829055.tif 000004
【図４】
0005829055.tif 000005
【図５】
0005829055.tif 000006