(57)【要約】【課題】冷媒を各チューブに分配、又は各チューブからの冷媒を集合させるタンクを複数のタンク形成容器からなるものとする場合に、工数の増加を抑制しつつ、タンク形成容器の位置ずれを防止して隣り合うタンク形成容器を確実にろう付けする。【解決手段】各チューブ３毎に設けたタンク形成容器１０を隣接配置し、隣り合うタンク形成容器１０，１０の互いに接合する隣接壁部に、該タンク形成容器１０内部の中空部を互いに連通させる連通口を形成する。タンク形成容器１０の中空部を形成するタンク周壁部に略真円の開口を形成し、該各開口に嵌合する嵌合部２０ａが凹設された連結部材２０によりタンク形成容器１０，１０，…を位置決めする。連結部材２０は、各部のろう付けの際にタンク形成容器１０，１０，…にろう付けする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチューブ及びフィンを交互に並設してなるコアと、該コアのチューブ両端部にそれぞれ配設されて、冷媒を各チューブに分配、又は各チューブからの冷媒を集合させるタンクとを備え、該タンクは、複数のタンク形成容器が内部を互いに連通するように前記各チューブに対応して該チューブ及びフィン並設方向に隣接配置されて構成された熱交換器であって、
前記各タンク形成容器には、チューブ及びフィン並設方向と略直交する方向に開口する開口部が形成され、
前記複数のタンク形成容器は、各開口部に嵌合する嵌合部が形成された連結部材により該各開口部が塞がれた状態で一体に連結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において、
隣り合うタンク形成容器の隣接壁部には、該両タンク形成容器の内部を互いに連通させる連通口がそれぞれ形成され、一方のタンク形成容器の連通口周縁には、他方のタンク形成容器の連通口に嵌入する突出部が形成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において、
タンク形成容器は、チューブ及びフィン並設方向に分割された一対の半体を重合させてなることを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項１において、
タンク形成容器は板材を成形してなり、該板材の容器外面側に犠牲材が層状に設けられていることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置の冷凍サイクルの一要素を構成する熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、例えば、車両用空調装置に用いられる熱交換器は、複数のチューブ及びフィンを交互に並設してなるコアと、該コアのチューブ両端部にそれぞれ配設されて冷媒を各チューブに分配、又は各チューブからの冷媒を集合させるタンクとを備えている。
【０００３】
この種の熱交換器として、チューブとは別体で該チューブの端部と連通するタンク形成容器をチューブ毎に設け、該タンク形成容器を隣接配置して内部を互いに連通させることにより前記タンクを構成するようにした熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この特許文献１の熱交換器では、熱交換器の外形寸法の設定や熱交換容量の設定を行う際に、チューブの長さを変更する場合には、チューブとタンク形成容器とが別体であるので、タンク形成容器を共通部品としながら容易に変更でき、又、チューブ本数を変更する場合には、チューブ及び該チューブに対応するタンク形成容器を増減させることにより容易に変更できる。
【０００５】
【特許文献１】
実公平６―１９９６５号公報（第２頁、図１、図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記特許文献１の熱交換器では、チューブ毎に設けられたタンク形成容器を隣接配置してタンクを構成するようにしているので、製造時、これらタンク形成容器を組合わせてから炉内へ搬入してろう付けするまでの間に、互いの位置がずれてろう付け不良が発生する虞れがある。このろう付け不良の発生を未然に防止するためには、隣り合うタンク形成容器を仮溶接することや、治具によりクランプして位置決めすることが考えられるが、このようにした場合には多くの工数がかかる。
【０００７】
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、タンク形成容器の連結部材を設けて、工数の増加を抑制しつつ、タンク形成容器の位置ずれを防止してろう付けを確実に行うことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明では、タンク形成容器の開口部に嵌合する嵌合部が形成された連結部材により、複数のタンク形成容器を一体に連結するようにした。
【０００９】
具体的には、請求項１の発明では、複数のチューブ及びフィンを交互に並設してなるコアと、該コアのチューブ両端部にそれぞれ配設されて、冷媒を各チューブに分配、又は各チューブからの冷媒を集合させるタンクとを備え、該タンクは、複数のタンク形成容器が内部を互いに連通するように前記各チューブに対応して該チューブ及びフィン並設方向に隣接配置されて構成された熱交換器を対象とする。
【００１０】
そして、前記各タンク形成容器には、チューブ及びフィン並設方向と略直交する方向に開口する開口部を形成し、前記複数のタンク形成容器を、各開口部に嵌合する嵌合部が形成された連結部材により該各開口部が塞がれた状態で一体に連結する構成とする。
【００１１】
この構成によれば、連結部材により複数のタンク形成容器が一体に連結されるので、仮溶接や治具によるクランプを行うことなく、タンク形成容器の位置ずれが防止され、隣り合うタンク形成容器のろう付けが確実に行われる。また、連結部材の嵌合部をタンク形成容器の開口部に嵌合させるだけで該タンク形成容器が位置決めされるとともに、連結部材はタンク形成容器と一体となり、連結部材の取り外し作業が必要ないので、タンク形成容器の位置決めに要する工数の増加が抑制される。
【００１２】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、隣り合うタンク形成容器の隣接壁部には、該両タンク形成容器の内部を互いに連通させる連通口をそれぞれ形成し、一方のタンク形成容器の連通口周縁には、他方のタンク形成容器の連通口に嵌入する突出部を形成する構成とする。
【００１３】
この構成によれば、隣り合うタンク形成容器のうち一方の連通口周縁の突出部を他方のタンク形成容器の連通口に嵌入させることで、タンク形成容器がより確実に位置決めされる。
【００１４】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、タンク形成容器は、チューブ及びフィン並設方向に分割された一対の半体を重合させてなる構成とする。
【００１５】
この構成によれば、各半体を板材のプレス成形品としてコストの低減が可能となる。
【００１６】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、タンク形成容器は板材を成形してなり、該板材の容器外面側に犠牲材を層状に設ける構成とする。
【００１７】
この構成によれば、タンク形成容器の腐食による強度低下が未然に防止されるので、板材の薄肉化が可能となり、熱交換器の軽量化が図られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１及び図２は、本発明を車両用空調装置の冷凍サイクルの一要素を構成する蒸発器１に適用した実施形態を示す。この蒸発器１は、冷媒の流通する複数のチューブ２，３及び放熱用フィン４を交互に並設してなるコア５と、該コア５の上端部及び下端部にそれぞれ配設されて冷媒を各チューブ２，３に分配、又は各チューブ２，３からの冷媒を集合させる上側タンク６，７及び下側タンク１７，１８（図３に示す）とを備えている。前記チューブ２は、コア５の空気通過方向（図２及び図３に白抜きの矢印Ｂで示す）上流側に配設される上流側チューブとされ、前記チューブ３は、前記上流側チューブ２の下流側で空気通過方向に見て重複するように配設される下流側チューブとされている。前記チューブ２，３は、両面にろう材が設けられたアルミ合金製の板材を折り曲げ成形してなり、空気通過方向に長い略矩形断面を有する扁平チューブとされている。
【００２０】
前記フィン４は、前記チューブ２，３を形成する板材よりも薄いアルミ合金製の板材を波状に折り曲げ成形してなるコルゲートフィンであり、このフィン４はチューブ２，３の上端近傍から下端近傍に亘って延び、かつコア５の空気通過方向両端に亘るように形成されている。コア５のチューブ２，３及びフィン４並設方向両端に位置するフィン４は、エンドプレート８，８により保持されるようになっている。
【００２１】
各上流側チューブ２及び下流側チューブ３の上端部には、該各チューブ２，３毎にタンク形成容器１０が配設されており、該タンク形成容器１０は、コア５の空気通過方向両端に亘って延び、上流側チューブ２と連通する上流側中空部１１及び下流側チューブ３と連通する下流側中空部１２を有している。
【００２２】
前記タンク形成容器１０は、チューブ２，３及びフィン４並設方向に分割された２つの半体１３，１３からなり、該両半体１３，１３はアルミ合金製板材のプレス成形品とされている。両半体１３，１３は、コア５の空気通過方向に長い矩形状を有する同じ部材とされ、互いの開放側を向かい合わせて重合させることにより前記タンク形成容器１０が形成され、該タンク形成容器１０をチューブ２，３及びフィン４並設方向に隣接配置して上側タンク６，７が形成されるようになっている。尚、図示しないが、前記各半体１３を形成する板材の容器内面側には、ろう材が層状に設けられるとともに、容器外面側には、亜鉛を含む犠牲材が層状に設けられており、この犠牲材により、タンク形成容器１０の腐食による強度の低下が未然に防止されて、板材の薄肉化が可能となっている。
【００２３】
前記半体１３の上端部には、図４及び図５に示すように、相手側の半体１３に接合するフランジ１３ａが形成され、前記上流側中空部１１及び下流側中空部１２を形成する２つのタンク周壁部１３ｂ，１３ｂが前記フランジ１３ａ下端部に連なっている。このタンク周壁部１３ｂ，１３ｂの内面は円弧面とされており、耐圧性が十分に確保されるようになっている。
【００２４】
また、前記タンク周壁部１３ｂ，１３ｂの半体１３外側には、相手側の半体１３との接合面側に開放する略半円状の切欠１３ｃがそれぞれ形成されている。両タンク周壁部１３ｂ，１３ｂの間には、相手側の半体１３に接合して前記上流側中空部１１と下流側中空部１２とを仕切る仕切部１３ｄが形成されている。一方、この半体１３の下端部には、チューブ２，３の外形に略合致する形状のチューブ挟持部１３ｅ，１３ｅがチューブ２，３配設位置に対応して並設されており、このチューブ挟持部１３ｅ，１３ｅの上端はタンク周壁部１３ｂ，１３ｂの下端にそれぞれ連なっている。
【００２５】
前記各タンク周壁部１３ｂ，１３ｂの隣り合うタンク形成容器１０と接合する側には、上下に延びる略平坦な隣接壁部１３ｆ，１３ｆが連なっており、該隣接壁部１３ｆ，１３ｆには、隣り合うタンク形成容器１０の上流側中空部１１と連通する上流側連通口１６及び下流側中空部１２と連通する下流側連通口１６がそれぞれ形成されている。これら連通口１６，１６の一方の周縁には、隣り合うタンク形成容器１０の対応する連通口１６に嵌入する円筒状の突出部１６ａが形成されている。
【００２６】
前記各チューブ２，３の上端部を両半体１３，１３の対応するチューブ挟持部１３ｅ，１３ｅ間に位置付けてから両半体１３，１３を重合させると、チューブ２，３が両半体１３，１３に保持され、また、タンク形成容器１０の内部が仕切部１３ｄ，１３ｄにより仕切られて上流側中空部１１及び下流側中空部１２が形成されるとともに、図６に示すように、切欠１３ｃ，１３ｃによりチューブ２，３及びフィン４並設方向と略直交する方向に開口する略真円の開口部１５，１５が形成される。
【００２７】
そして、前記タンク形成容器１０を隣接配置すると、図７の右側に示すように、突出部１６ａが隣り合うタンク形成容器１０の対応する連通口１６に嵌入してこれら両タンク形成容器１０，１０が位置決めされる。このとき、両半体１３，１３の対応する隣接壁部１３ｆ，１３ｆが接合し、上流側連通口１６，１６によりタンク形成容器１０，１０の上流側中空部１１，１１が互いに連通して車幅方向に長い前記上流側タンク６（図示せず）が形成されるとともに、下流側連通口１６により下流側中空部１２，１２が互いに連通して同様の前記下流側タンク７が形成される。図示しないが、タンク６，７の車幅方向両端に配設される半体には、連通口が形成されておらず、タンク６，７の側壁を構成している。また、コア５の下端部にも、上端部と同様のタンク形成容器（図示せず）が配設されており、前記上流側タンク１７及び下流側タンク１８が形成されている。
【００２８】
前記隣接配置された複数のタンク形成容器１０，１０，…は、その空気通過方向両側に配設された連結部材２０により一体に連結されるようになっている。図８に示すように、該連結部材２０は、コア５のチューブ２，３及びフィン４並設方向両端に亘って延びる板状に形成され、この連結部材２０には、タンク形成容器１０の開口部１５に嵌合して該開口部１５を塞ぐ嵌合部２０ａが凹設されており、隣り合う嵌合部２０ａ，２０ａの離間距離は、該嵌合部２０ａをタンク形成容器１０の開口部１５に嵌合させた状態で、隣り合うタンク形成容器１０，１０の隣接壁部１３ｆ，１３ｆが互いに密着した状態となるように設定されている。
【００２９】
前記コア５上側の上流側タンク６，下流側タンク７及びコア５下側の下流側タンク１８は、車幅方向の所定位置に配設されたタンク区画用半体２１により、車幅方向左側空間と右側空間とにそれぞれ区画されている。このタンク区画用半体２１は、図９に示すように、前記半体１３と同様にフランジ２１ａ、タンク周壁部２１ｂ、切欠２１ｃ、仕切部２１ｄ，チューブ挟持部２１ｅ及び隣接壁部２１ｆを備えており、一方、隣接壁部２１ｆの２つの連通口１６形成部位のうち一方には、連通口１６が形成されておらず、これにより、図７の左側に示すように、タンク区画用半体２１に接合する半体１３の連通口１６が閉塞されて冷媒の流通が遮断される。この実施形態では、図３に示すように、コア５下側の下流側タンク１８が、その車幅方向右側寄りの部位に配設された前記タンク区画用半体２１（図３には隣接壁部２１ｆのみ示す）により区画されており、また、コア５上側の下流側タンク７は、その車幅方向左側寄りの部位に配設されたタンク区画用半体２１により区画されている。さらに、コア５上側の上流側タンク６は、その車幅方向略中央に配設されたタンク区画用半体２１により区画されている。
【００３０】
また、コア５上側の上流側タンク６と下流側タンク７とは、一対の連通路形成用半体２２，２２により形成される連通路２３を介して連通している。これら連通路形成用半体２２，２２は、図２（ａ）に示すように、下流側タンク７の前記タンク区画用半体２１よりも車幅方向左側に配設され、図１０及び図１１に示すように、相手側の半体２２との接合面側に開放する略コ字状断面を有している。各連通路形成用半体２２の上端部にはフランジ２２ａが形成され、該フランジ２２ａの下端には半体２２長手方向両端に亘って延びるタンク周壁部２２ｂが連なっている。この連通路形成用半体２２にも前記半体１２と同様の切欠２２ｃ，２２ｃが形成されており、重合状態で開口部１５，１５が形成されるようになっている。
【００３１】
前記の如くタンク６，７を区画し、連通路形成用半体２２，２２を上側のタンク６，７の車幅方向左端側に配設しているので、図３に示すように、コア５下側の下流側タンク１８の車幅方向右側から流入した冷媒は、該下流側タンク１８のタンク区画用半体２１よりも右側の各チューブ３に分配された後、該チューブ３を通ってコア５上側の下流側タンク７に流入して集合する。この下流側タンク７に集合した冷媒は、下側の下流側タンク１８のタンク区画用半体２１と上側の下流側タンク７のタンク区画用半体２１との間の各チューブ３に分配された後、該各チューブ３を通って下側の下流側タンク１８の車幅方向左側空間に集合する。その後、冷媒は、上側の下流側タンク７のタンク区画用半体２１よりも車幅方向左側の各チューブ３に分配された後、該チューブ３を通って上側の下流側タンク７に集合し、連通路形成用半体２２，２２の連通路２３を介して上流側タンク６に流入する。該上流側タンク６に流入した冷媒は、この上流側タンク６のタンク区画用半体２１よりも車幅方向左側の各チューブ２に分配された後、該チューブ２を通って下側の上流側タンク１７に集合する。そして、冷媒は、この上流側タンク１７を車幅方向右側に流れて、上側の上流側タンク６のタンク区画用半体２１よりも車幅方向右側の各チューブ２に分配された後、該チューブ２を通って上流側タンク６に集合し、該上流側タンク６の車幅方向右側から流出する。
【００３２】
以上のように構成された蒸発器１によれば、チューブ２，３及びフィン４を交互に並べてコア５を構成し、半体１３，２１，２２を重合させてタンク形成容器１０，１０，…を形成して該タンク形成容器１０，１０，…によりタンク６，７，１７，１８を構成し、連結部材２０の嵌合部２０ａを各タンク形成容器１０の開口部１５に嵌合させて複数のタンク形成容器１０，１０，…を一体に連結するようにしたので、各部材のろう付けのために炉内へ搬入する際、振動等によってタンク形成容器１０，１０，…の位置がずれるのを防止でき、よって、隣り合うタンク形成容器１０，１０を確実にろう付けできる。尚、ろう付け前のチューブ２，３及びフィン４は、前記両エンドプレート８，８を外方からクランプする治具（図示せず）により結束されるようになっており、この治具によって、半体１３，２１，２２を重合させ、かつタンク形成容器１０，１０，…を隣接させるようにしている。
【００３３】
また、連結部材２０の嵌合部２０ａをタンク形成容器１０の開口部１５に嵌合させるだけで該タンク形成容器１０を位置決めできるとともに、連結部材２０は、タンク形成容器１０，１０，…にろう付けされて製品の一部を構成して、取り外し作業が必要ないので、タンク形成容器１０の位置決めに際して工数の増加を抑制できる。
【００３４】
前記タンク形成容器１０，１０，…を隣接配置する際、半体１３の連通口１６周縁の突出部１６ａを隣り合うタンク形成容器１０の連通口１６に嵌入させるようにしているので、タンク形成容器１０の位置決めをより確実にすることができる。
【００３５】
さらに、タンク形成容器１０を２つの半体１３，１３に分割して各半体１３をプレス成形しているので、製造コストを低減できる。
【００３６】
尚、この実施形態では、本発明をコア５の空気通過方向に２列のチューブ２，３を設けた蒸発器１に適用した場合について説明しているが、これに限らず、本発明は、チューブを空気通過方向に１列だけ設けるようにした蒸発器にも適用できる。
【００３７】
また、この実施形態では、タンク形成容器１０の開口部１５を空気通過方向上流側及び下流側にそれぞれ形成するようにしているが、これに限らず、いずれか一方のみでもよく、さらに、タンク形成容器１０の上側に形成するようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係る蒸発器によると、タンクを構成する各タンク形成容器に、チューブ及びフィン並設方向と略直交する方向に開口する開口部を形成し、複数のタンク形成容器を、各開口部に嵌合する嵌合部が形成された連結部材により該各開口部が塞がれた状態で一体に連結するようにしたので、タンク形成容器の位置ずれを防止して確実にろう付けできるとともに、その位置決めに要する工数の増加を抑制できる。
【００３９】
請求項２記載の発明によると、隣り合うタンク形成容器の隣接壁部に、該両タンク形成容器の内部を互いに連通させる連通口をそれぞれ形成し、一方のタンク形成容器の連通口周縁に、他方のタンク形成容器の連通口に嵌入する突出部を形成したので、両タンク形成容器の位置ずれをより確実に防止できる。
【００４０】
請求項３記載の発明によると、タンク形成容器が一対の半体を重合させてなるので、各半体を板材のプレス成形品としてコストを低減できる。
【００４１】
請求項４記載の発明によると、犠牲材によりタンク形成容器の腐食が防止されるので、板材の薄肉化が可能となり、熱交換器の軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る蒸発器上側を空気通過方向下流側から見た正面図である。
【図２】（ａ）は蒸発器の平面図であり、（ｂ）は蒸発器を車幅方向左側から見た側面図である。
【図３】蒸発器内部の冷媒の流れを示す概略図である。
【図４】半体をチューブ及びフィン並設方向外方から見た側面図である。
【図５】（ａ）は半体の底面図であり、（ｂ）は半体を長手方向一側から見た側面図である。
【図６】連結部材を取り付ける前の蒸発器上部を空気通過方向下流側から見た正面図である。
【図７】図２（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図８】（ａ）は連結部材の平面図であり、（ｂ）は連結部材の正面図である。
【図９】タンク区画用半体の図４相当図である。
【図１０】連通路形成用半体の図４相当図である。
【図１１】連通路形成用半体の図５相当図である。
【符号の説明】
１      蒸発器
２      上流側チューブ
３      下流側チューブ
４      フィン
５      コア
６      上流側タンク
７      下流側タンク
１０    タンク形成容器
１３    半体
１３ｆ  隣接壁部
１５    開口部
１６    連通口
１６ａ  突出部
１７    上流側タンク
１８    下流側タンク
２０    連結部材
２０ａ  嵌合部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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