(57)【要約】【課題】内部流体の流量が微小の場合でもチューブの長手方向における空気の温度差が生じない熱交換器を提供する。【解決手段】内部を内部流体が流通し、長手方向に対して交差する方向に複数配列されるチューブ１１１と、チューブ１１１の配列方向に延び、チューブ１１１の長手方向両端部に接続される一対のタンク１２０、１３０とを有する熱交換器において、タンク１２０、１３０の少なくとも一方の内部に、このタンク１２０、１３０内の空間を仕切る複数の仕切り板１２１、１３１を設け、仕切り板１２１、１３１によって内部流体が流通する流路を一方のタンク１３０の両端部側からそれぞれチューブ１１１をＵターンしながら他方あるいは一方のタンク１２０の中央部側に繋がるように形成する。【選択図】　　　　図１
2004138260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を内部流体が流通し、長手方向に対して交差する方向に複数配列されるチューブ（１１１）と、
前記チューブ（１１１）の配列方向に延び、前記チューブ（１１１）の長手方向両端部に接続される一対のタンク（１２０、１３０）とを有する熱交換器において、
前記タンク（１２０、１３０）の少なくとも一方の内部には、このタンク（１２０、１３０）内の空間を仕切る複数の仕切り板（１２１、１３１）が設けられ、
前記仕切り板（１２１、１３１）によって前記内部流体が流通する流路が、一方の前記タンク（１３０）の両端部側からそれぞれ前記チューブ（１１１）をＵターンしながら他方あるいは一方の前記タンク（１２０）の中央部側に繋がるように形成されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
複数配列される前記チューブ（１１１）のうち、中央部に位置する中央チューブ（１１１ａ）は、他の一般チューブ（１１１）よりも断面面積が大きく形成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記中央チューブ（１１１ａ）の前記内部流体が流通する下流側は、他方あるいは一方の前記タンク（１２０）を貫通するように配置され、この貫通部で前記中央チューブ（１１１ａ）および前記タンク（１２０）は互いに接合されたことを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
最終ターン後の前記内部流体流れの上流側となる前記タンク（１３０）内には、前記仕切り板（１２１、１３１）としてこの内部空間を中央部を境に長手方向に分割する中央仕切り板（１３１ａ）が設けられ、
且つ、前記中央チューブ（１１１ａ）内には、前記中央仕切り板（１３１ａ）に対応するチューブ内仕切り板（１１１ｂ）が設けられたことを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記内部流体の最下流側が繋がる他方あるいは一方の前記タンク（１２０）および前記チューブ（１１１）の前記中央部側におけるそれぞれの内部には、これらの内部空間を前記チューブ（１１１）の外部を通過する外部流体の流れ方向に２分割する分割仕切り板（１２１ａ、１１１ｄ）が設けられ、
前記分割仕切り板（１２１ａ、１１１ｄ）によって、前記内部流体の最後のＵターンは、前記外部流体の流れ方向に行われることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項６】
最終ターン後の前記内部流体流れの上流側となる前記タンク（１３０）内には、前記仕切り板（１２１、１３１）としてこの内部空間を中央部を境に長手方向に分割する中央仕切り板（１３１ａ）が設けられたことを特徴とする請求項１または請求項５のいずれかに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の車室内に吹出す空気を加熱するヒータコア等の加熱用熱交換器に適用して好適な熱交換器に関するもので、特に車両の車室内における左側座席の空調ゾーンと右側座席の空調ゾーンとを互いに独立して温度調節することが可能な左右独立温度コントロール方式の空調ユニット内に設置されて好適な熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の左右独立温度コントロール方式の空調ユニット内に設置される熱交換器として、特許文献１に示されるものが知られている。即ち、この熱交換器のコア部本体は、左右方向に複数並べられるチューブの中央部を境にして第１コア部と第２コア部とに区画されており、更に第１、第２コア部のチューブは空気流れ方向に２列に配列されている。
【０００３】
空気の加熱源となるエンジンからの温水は、第１、第２コア部において空気流れ方向の一方のチューブ群を流れ、チューブの反流入側端部で接続されるタンク部内でＵターンして、空気流れ方向の他方のチューブ群を流れ、この間に空気を加熱するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２９４０２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１における熱交換器においては、温水の流量が微小の場合、第１、第２コア部のチューブへの流入側近傍で大半の放熱が進行し、チューブの反流入側に向けて空気温度は低下してしまう。即ちチューブの長手方向において加熱される空気の温度差が生じ、温度の低い空気が車室内に送風されるとその部位においては暖房不足となる。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、内部流体の流量が微小の場合でもチューブの長手方向における空気の温度差が生じない熱交換器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、内部を内部流体が流通し、長手方向に対して交差する方向に複数配列されるチューブ（１１１）と、チューブ（１１１）の配列方向に延び、チューブ（１１１）の長手方向両端部に接続される一対のタンク（１２０、１３０）とを有する熱交換器において、タンク（１２０、１３０）の少なくとも一方の内部には、このタンク（１２０、１３０）内の空間を仕切る複数の仕切り板（１２１、１３１）が設けられ、仕切り板（１２１、１３１）によって内部流体が流通する流路が、一方のタンク（１３０）の両端部側からそれぞれチューブ（１１１）をＵターンしながら他方あるいは一方のタンク（１２０）の中央部側に繋がるように形成されたことを特徴としている。
【０００９】
これにより、内部流体の流量が微小の場合であっても、まず配列方向の両端部側のチューブ（１１１）に温度の高い内部流体が満たされるように流通させることができるので、チューブ（１１１）の長手方向における外部流体の温度差が生じないようにすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、複数配列されるチューブ（１１１）のうち、中央部に位置する中央チューブ（１１１ａ）は、他の一般チューブ（１１１）よりも断面面積が大きく形成されたことを特徴としている。
【００１１】
これにより、チューブ（１１１）の配列方向において狭い範囲で最終ターン後の内部流体の流路を形成できるので、その分、上流側のＵターンの形成に自由度を持たせてチューブ（１１１）の長手方向における温度差の調整を容易に行うことができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、中央チューブ（１１１ａ）の内部流体が流通する下流側は、他方あるいは一方のタンク（１２０）を貫通するように配置され、この貫通部で中央チューブ（１１１ａ）およびタンク（１２０）は互いに接合されたことを特徴としている。
【００１３】
これにより、中央チューブ（１１１ａ）の壁部がタンク（１２０）内における仕切り板（１２１）の役目を果たすので、仕切り板（１２１）の設定を減らすことができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、最終ターン後の内部流体流れの上流側となるタンク（１３０）内には、仕切り板（１２１、１３１）としてこの内部空間を中央部を境に長手方向に分割する中央仕切り板（１３１ａ）が設けられ、且つ、中央チューブ（１１１ａ）内には、中央仕切り板（１３１ａ）に対応するチューブ内仕切り板（１１１ｂ）が設けられたことを特徴としている。
【００１５】
これにより、タンク（１３０）の両端部側からそれぞれ流通する内部流体は、中央仕切り板（１３１ａ）によって最終ターン後も混合することが無くなるので、チューブ（１１１）配列方向の一方側と他方側とにおいてそれぞれ独立した温度制御が容易にできるようになる。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、内部流体の最下流側が繋がる他方あるいは一方のタンク（１２０）およびチューブ（１１１）の中央部側におけるそれぞれの内部には、これらの内部空間をチューブ（１１１）の外部を通過する外部流体の流れ方向に２分割する分割仕切り板（１２１ａ、１１１ｄ）が設けられ、この分割仕切り板（１２１ａ、１１１ｄ）によって、内部流体の最後のＵターンは、外部流体の流れ方向に行われることを特徴としている。
【００１７】
これにより、最終ターン後の内部流体流れを形成する中央部側のチューブ（１１１）の本数を多くした設定が可能となり、請求項２、請求項３における中央チューブ（１１１ａ）に相当する流路を形成できるので、特殊サイズとなる中央チューブ（１１１ａ）の設定を不要とすることができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、請求項１または請求項５に記載の発明において、最終ターン後の内部流体流れの上流側となるタンク（１３０）内には、仕切り板（１２１、１３１）としてこの内部空間を中央部を境に長手方向に分割する中央仕切り板（１３１ａ）が設けられたことを特徴としている。
【００１９】
これにより、請求項４に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
第１実施形態は、本発明の熱交換器を図１、図２に示すヒータコア１００に適用したものである。更に詳しくは、車両の車室内における左側座席の空調ゾーンと右側座席の空調ゾーンとを互いに独立して温度調節することが可能な左右独立温度コントロール方式の空調ユニット内に設置されるヒータコア１００としている。
【００２２】
ヒータコア１００は、チューブ１１１の長手方向が上下方向となり、チューブ１１１の配列方向が左右方向となるように図示しない空調ユニット内に配設される。尚、空調ユニットの上側と車室内のデフロスタ吹出し口とがダクトで接続され、空調ユニットの下側と車室内のフット吹出し口とがダクトで接続されている。よって、ヒータコア１００の上側を通過して加熱された空気は、デフロスタ吹出し口側に流れやすく、また、ヒータコア１００の下側を通過して加熱された空気は、フット吹出し口側に流れやすくなる。
【００２３】
ヒータコア１００は、主にコア部１１０、上タンク１２０、下タンク１３０等から構成されている。尚、後述する各部を構成する部材はアルミニウムあるいはアルミニウム合金から成り、嵌合、かしめ、治具固定等により組付けられ、予め各部材表面の必要部位に設けられたろう材により一体でろう付けされている。
【００２４】
コア部１１０は、チューブ１１１、中央チューブ１１１ａ、フィン１１２、サイドプレート１１３、コアプレート１１４から成る。チューブ１１１は、断面が扁平状を成し、長手方向に対して交差する方向に複数配列されている。複数配列されるチューブ１１１の中央部には、断面面積がこれらチューブ１１１に比べて大きく設定（ここでは略４倍）された中央チューブ１１１ａが配設されている。尚、ヒータコア１００が空調ユニット内で配設される姿勢に合わせて、以下、チューブ１１１の長手方向を上下方向、チューブ１１１の配列方向を左右方向とする。
【００２５】
上記チューブ１１１、中央チューブ１１１ａの間には、薄肉の帯板材から波状に成形され、放熱面積を拡大するフィン１１２が介在されている。そして左右方向の最外方フィン１１２の更に外方には、補強部材としてのサイドプレート１１３が設けられている。
【００２６】
各チューブ１１１、中央チューブ１１１ａの長手方向両端部側には、外周に縁立て部が形成され、平面部に複数のチューブ穴が形成されたコアプレート１１４が配設され、各チューブ１１１、中央チューブ１１１ａの長手方向両端部は、チューブ穴に嵌入して接合されている。また、サイドプレート１１３の長手方向両端部は、コアプレート１１４の平面部に接合されている。
【００２７】
上タンク１２０、下タンク１３０は、外形が直方体を成す容器体であり、コアプレート１１４側に開口しており、この開口側がそれぞれコアプレート１１４の縁立て部に嵌合して接合されている。
【００２８】
上タンク１２０の内部には、この内部空間を左上タンク部１２０ａ、中央上タンク部１２０ｂ、右上タンク部１２０ｃの３つに仕切る仕切り板１２１が中央チューブ１１１ａを挟むように２つ設けられている。また、上タンク１２０の天井部において、２つの仕切り板１２１の間となる中央上タンク部１２０ｂに出口パイプ１２２が設けられている。よって、上タンク１２０内の左右のタンク部１２０ａ、１２０ｃはそれぞれ左側、右側のチューブ１１１群と連通し、また、中央上タンク部１２０ｂは中央チューブ１１１ａおよび出口パイプ１２２と連通している。
【００２９】
下タンク１３０の内部には、この内部空間を左下タンク部１３０ａ、中央下タンク部１３０ｂ、右下タンク部１３０ｃの３つに仕切る仕切り板１３１が下タンク１３０の長手方向両端部側近傍に２つ設けられている。また、下タンク１３０の両端部、即ち左下タンク部１３０ａ、右下タンク部１３０ｃには、第１入口パイプ１３２、第２入口パイプ１３３が設けられている。よって、下タンク１３０内の左右のタンク部１３０ａ、１３０ｃはそれぞれ左側、右側のチューブ１１１と連通し、また、中央下タンク部１３０ｂはその他のチューブ１１１および中央チューブ１１１ａと連通している。
【００３０】
以上のように構成されるヒータコア１００においては、図示しないエンジンからの温水（内部流体）が、まず第１入口パイプ１３２および第２入口パイプ１３３の両者から下タンク１３０の左右のタンク部１３０ａ、１３０ｃに流入する。そして、左右両端部側のチューブ１１１を上側に向けて流れ、上タンク１２０の左右のタンク部１２０ａ、１２０ｃでＵターンし、下タンク１３０側に下降する。更に、下タンク１３０の中央下タンク部１３０ｂでＵターンして中央チューブ１１１ａを上側に向けて流れ、上タンク１２０の中央上タンク部１２０ｂを経て出口パイプ１２２から流出する。この間にヒータコア１００は、コア部１１０（チューブ１１１、フィン１１２）を通過する空気（外部流体）を加熱する。
【００３１】
これにより、温水の流量が微小の場合であっても、まず左右両端部側のチューブ１１１に温度の高い温水が満たされるように流通させることができるので、チューブ１１１の上下方向における空気の温度差が生じないようにすることができる。そして、デフロスタ吹出し口やフット吹出し口への暖房性能を共に満足させることができる。
【００３２】
また、コア部１１０の中央部に一般チューブ１１１に比べて断面面積を大きく設定した中央チューブ１１１ａを設定しているので、チューブ１１１の配列方向において狭い範囲で最終ターン後の温水の流路を形成でき、その分、上流側のＵターンの形成に自由度を持たせて、上下方向の温度差の調整を容易にすることができる。即ち、上タンク１２０内で一回目のターンを行った後に温水が下降するチューブ１１１群の本数設定を多くすることで、このチューブ群１１１の上側において、比較的温度の高い領域を作ることができるので、最も高い空気温度の得られる下側との温度調整のための領域とすることができる。
【００３３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図３に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、中央チューブ１１１ａと上タンク１２０とを接合して仕切り板１２１を廃止するようにしたものである。
【００３４】
中央チューブ１１１ａの温水が流れる下流側は、上タンク１２０の天井部を貫通するように延ばされ、この貫通部で中央チューブ１１１ａと上タンク１２０とを接合している。そして出口パイプ１２２は、中央チューブ１１１ａの開口部を内包するように設けられている。
【００３５】
これにより、中央チューブ１１１ａの壁部が上記第１実施形態で説明した上タンク１２０内における仕切り板１２１の役目を果たすので、上記第１実施形態に対して仕切り板１２１の設定を減らすことができる。
【００３６】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図４、図５に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対して、第１、第２入口パイプ１３２、１３３からそれぞれ流入する温水の流れを完全に分離するようにしたものである。
【００３７】
ここでは、下タンク１３０内に上記第１実施形態における中央下タンク部１３０ｂを中央部を境にして左右に分割する中央仕切り板１３１ａを設けている。更に、中央チューブ１１１ａの内部には、中央仕切り板１３１ａに対応するチューブ内仕切り板１１１ｂを設けている。
【００３８】
この中央仕切り板１３１ａとチューブ内仕切り板１１１ｂとによって、下タンク１３０の左右のタンク部１３０ａ、１３０ｃからそれぞれ流通する温水は、最終ターン後も混合することが無くなるので、コア部１１０の左側と右側とにおいてそれぞれ独立した温度制御が容易にできるようになる。
【００３９】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図６〜図８に示す。第４実施形態は、上記第１実施形態に対して、仕切り板１２１、１３１の設定を変更して中央チューブ１１１ａを廃止するようにしたものである。
【００４０】
上タンク１２０内の中央部側には、コの字状を成し空気の流れ方向に上タンク１２０内の空間を２分割する分割仕切り板１２１ａが設けられ、また、分割仕切り板１２１ａのコの字状の反開口側には、上タンク１２０内の空間を左右に分割する仕切り板１２１が設けられている。即ち、上タンク１２０内は、分割仕切り板１２１ａのコの字状の内側となる内側タンク部１２０ｄと、外側となる左外側タンク部１２０ｅ、右外側タンク部１２０ｆに分割されている。
【００４１】
内側タンク部１２０ｄ内に配置される中央部側チューブ１１１ｃの内部には、分割仕切り板１２１ａに対応する区画壁１１１ｄが形成されており、中央部側チューブ１１１ｃの内部も空気流れ方向に２分割されている。尚、内側タンク部１２０ｄ内の中央部側チューブ１１１ｃのトータル開口面積は、一般のチューブ１１１の略４本分（１／２本×８本）としており、上記第１実施形態における中央チューブ１１１ａの開口面積と同等にしている。
【００４２】
また、出口パイプ１２２は、内側タンク部１２０ｄと連通するように設けられている。
【００４３】
一方、下タンク１３０内の両端部側において、分割仕切り板１２１ａの左右の端部１２１ｂに対応する位置にはそれぞれ仕切り板１３１が設けられ、また、中央部には中央仕切り板１３１ａが設けられ、下タンク１３０の内部空間は、左下タンク部１３０ａ、左中央下タンク部１３０ｂ１、右中央下タンク部１３０ｂ２、右下タンク部１３０ｃの４つに分割されている。
【００４４】
このヒータコア１００においては、温水は、まず第１入口パイプ１３２および第２入口パイプ１３３の両者から下タンク１３０の左右のタンク部１３０ａ、１３０ｃに流入する。そして、左右両端部側のチューブ１１１を上側に向けて流れ、上タンク１２０の左右の外側タンク部１２０ｅ、１２０ｆに流入する。そして区画壁１１１ｄが設けられた中央部側チューブ１１１ｃの空気流れ下流側に流入して、下タンク１３０の左右の中央タンク部１３０ｂ１、１３０ｂ２に下降する。更に、中央仕切り板１３１ａによって左右からの温水は互いに混合する事無く、中央部側チューブ１１１ｃの空気流れ上流側にＵターンして上側に向けて流れ、内側タンク部１２０ｄを経て出口パイプ１２２から流出する。
【００４５】
これにより、最終ターン後の温水の流れを形成する中央部側チューブ１１１ｃの本数を多くした設定が可能となり、上記第１〜第３実施形態における中央チューブ１１１ａに相当する流路を形成できるので、特殊サイズとなる中央チューブ１１１ａの設定を不要とすることができる。
【００４６】
尚、空気流れ方向は、図７、図８に示す方向とは逆になるようにしても良い。
【００４７】
（その他の実施形態）
上記第１〜第３実施形態において設定した中央チューブ１１１ａは、複数本の一般のチューブ１１１に置き換えても良い。また、出口パイプ１２２は、温水流れのターン数を調整して、下タンク１３０側に設定するようにしても良い。ヒータコア１００を構成する各部材の材質は、アルミニウム系に限らず、銅系等他の材質としても良い。
【００４８】
更に、対象とする熱交換器は、ヒータコア１００に限らず、車両用空調装置の蒸発器等の冷却用熱交換器に適用しても良い。この場合、内部流体は冷媒となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態におけるヒータコアを示す断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ部を示す断面図である。
【図３】第２実施形態におけるヒータコアを示す断面図である。
【図４】第３実施形態におけるヒータコアを示す断面図である。
【図５】図４におけるＢ−Ｂ部を示す断面図である。
【図６】第４実施形態におけるヒータコアを示す断面図である。
【図７】図６におけるＣ−Ｃ部を示す断面図である。
【図８】図６におけるＤ−Ｄ部を示す断面図である。
【符号の説明】
１００　ヒータコア（熱交換器）
１１１　チューブ
１１１ａ　中央チューブ
１１１ｂ　チューブ内仕切り板
１１１ｄ　区画壁（分割仕切り板）
１２０　上タンク
１２１　仕切り板
１２１ａ　分割仕切り板
１３０　下タンク
１３１　仕切り板
１３１ａ　中央仕切り板
【図１】
2004138260.tif 000003
【図２】
2004138260.tif 000004
【図３】
2004138260.tif 000005
【図４】
2004138260.tif 000006
【図５】
2004138260.tif 000007
【図６】
2004138260.tif 000008
【図７】
2004138260.tif 000009
【図８】
2004138260.tif 000010