(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のヘッダタンクと、これらヘッダタンク間に連結された複数の扁平チューブと、該扁平チューブ間に配設されたフィンとによって構成された熱交換器が風の流れ方向に前後に並設された複合型熱交換器において、風下側熱交換器及び風上側熱交換器のヘッダータンク各々にヘッダータンク内を夫々扁平チューブ列方向に一方側と他方側に２分する仕切板が設けられ、仕切板で仕切られた風下側熱交換器の一方のヘッダータンク部に熱交換媒体の入口が設けられ、仕切板で仕切られた風上側熱交換器の他方のヘッダータンク部に熱交換媒体の出口が設けられ、風下側熱交換器の他方のヘッダータンク部と風上側熱交換器の一方のヘッダータンク部とを連通する連通路が設けられ、前後の熱交換器の扁平チューブは接続部材により一体に接続され、該接続部材は該扁平チューブの短径より低い高さに設定されていて、チューブ内を流れる熱交換媒体が、風下側熱交換器の一方のヘッダータンク部から風下側熱交換器の一方側を流れて風下側熱交換器の他方側を流れたのち、風下側熱交換器の他方のヘッダータンク部に流れ、その後、連通路を介して風上側熱交換器の一方のヘッダータンク部に流れ、風上側熱交換器の一方側を流れてから他方側を流れたのち、風上側熱交換器の他方のヘッダータンク部に流れるようになっていることを特徴とする複合型熱交換器。
【請求項２】
該扁平チューブ及び接続部材は、アルミ合金製の押出し材から一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の複合型熱交換器。
【請求項３】
一対のヘッダタンクに挿入される扁平チューブの両端部分間には該接続部材が配設されずに間隔を開けて形成されたことを特徴とする請求項１または２記載の複合型熱交換器。
【請求項４】
該扁平チューブの両端部分の長径端部外壁が先細に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の複合型熱交換器。
【請求項５】
該接続部材には該扁平チューブの長さ方向に平行な長孔が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか記載の複合型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前後に熱交換器を並設した複合型熱交換器の扁平チューブ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一体に設けた熱交換器において、風の流れに対して、後半分の熱交換部を冷媒が流通してから前半分の熱交換部を流通するようにしたものとして、特開平１０−２８８４７６号公報に記載のものが知られている。この公報では、図８及び９に示すように、扁平チューブ１０１は一体で形成され、両側のヘッダタンク１０２，１０３に挿入接続されている。一方のヘッダタンク１０２に該ヘッダタンク１０２を前後に仕切る仕切部１０４が設けられている。この構成により、入口１０５から一方のヘッダタンク１０２の後側１０２ａに流入する媒体が扁平チューブ１０１の後部分１０１ａを横方向に流通し、他方のヘッダタンク１０３でＵターンして扁平チューブ１０１の前部分１０１ｂを流通し、一方のヘッダタンク１０２の前側１０２ｂに流通して出口１０６から排出される。
【０００３】
また、扁平チューブとフィンが交互に積層されたコアを有する熱交換器が風の流れ方向に前後に並設された複合型熱交換器として特開平２０００−１８５５４４号公報に記載のものが知られている。この公報のものでは、図１０及び１１に示すように、扁平チューブ２０１が前後に２列に配設され、この前後の扁平チューブ２０１にまたがる大きさのフィン２０２が扁平チューブ２０１と交互に積層されている。扁平チューブ２０１は板材を折り曲げて形成され、この扁平チューブ同士が接続板部材２０３で接続されている。
【０００４】
また、実公平６−４５１５５号公報は、図１２及び１３に示すように、一対のヘッダタンク３０３と、これらヘッダタンク３０３間を連通する複数の扁平チューブ３０１と、この扁平チューブ３０１間に介在されたフィン３０２とによって構成される熱交換器３００を前後に並設した複合型熱交換器において、前後の扁平チューブ３０１及びヘッダタンク３０３はそれぞれ別体で形成するとともに、フィン３０２を両熱交換器で共用することによって一体化するようにしたものを開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１０−２８８４７６号公報のものでは、扁平チューブ１０１が前後方向に一体に形成されたものを後部分１０１ａと前部分１０１ｂとに分けて利用しているために、扁平チューブの前後部分間での熱伝達が大きく、扁平チューブ内の媒体と外部の空気との熱交換性能が悪い。
【０００６】
特開平２０００−１８５５４４号公報のものでは、扁平チューブ２０１を折り曲げて成形し、一方、接続板部材２０３を成形加工する必要があり、こうして成形した扁平チューブ２０１と接続板部材２０３とを位置決めして接合する必要がある。部品点数が多い上に組立作業が煩雑で組立作業工数が増加する。
【０００７】
実公平６−４５１５５号公報のものでは、隣接する扁平チューブ３０１を所定間隔で並設させて、フィン３０２と交互に積層する必要があり、組立作業が煩雑で作業時間がかか【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、一対のヘッダタンクと、これらヘッダタンク間に連結された複数の扁平チューブと、該扁平チューブ間に配設されたフィンとによって構成された熱交換器が風の流れ方向に前後に並設された複合型熱交換器において、風下側熱交換器及び風上側熱交換器のヘッダータンク各々にヘッダータンク内を夫々扁平チューブ列方向に一方側と他方側に２分する仕切板が設けられ、仕切板で仕切られた風下側熱交換器の一方のヘッダータンク部に熱交換媒体の入口が設けられ、仕切板で仕切られた風上側熱交換器の他方のヘッダータンク部に熱交換媒体の出口が設けられ、風下側熱交換器の他方のヘッダータンク部と風上側熱交換器の一方のヘッダータンク部とを連通する連通路が設けられ、前後の熱交換器の扁平チューブは接続部材により一体に接続され、該接続部材は該扁平チューブの短径より低い高さに設定されていて、チューブ内を流れる熱交換媒体が、風下側熱交換器の一方のヘッダータンク部から風下側熱交換器の一方側を流れて風下側熱交換器の他方側を流れたのち、風下側熱交換器の他方のヘッダータンク部に流れ、その後、連通路を介して風上側熱交換器の一方のヘッダータンク部に流れ、風上側熱交換器の一方側を流れてから他方側を流れたのち、風上側熱交換器の他方のヘッダータンク部に流れるようになっている構成であるので、前後のチューブ間での、場所の違いによる温度差のバラツキをできるだけ少なくして、熱交換効率を向上させることができる。また、熱交換効率を劣化することなく、前後一体の扁平チューブが低コストで得られ、扁平チューブとフィンとの組立てが容易となる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の複合型熱交換器において、該扁平チューブ及び接続部材がアルミ合金製の押出し材から一体に形成されるので、並設する２つの扁平チューブと接続部材とを一度に製造でき、製造コストを削減でき、組立て作業も簡略化できる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２のいずれか記載の複合型熱交換器において、一対のヘッダタンクに挿入される扁平チューブの両端部分間には該接続部材が配設されずに間隔を開けて形成された構成であるので、この間隙部分がヘッダタンクへ扁平チューブを挿入する時の位置決めとして機能し、挿入作業のばらつきを防止でき、安定した組立作業が得られる。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか記載の複合型熱交換器において、該扁平チューブの両端部分の長径端部外壁が先細に形成されているので、ヘッダタンクへの挿入組立てが容易となり、組立作業を能率よく行うことができる。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか記載の複合型熱交換器において、該接続部材には該扁平チューブの長さ方向に平行な長孔が形成されているので、接続部材を介する両扁平チューブ間での熱伝達を軽減できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１実施例を図面に基づいて説明する。図１ないし図３は、第１実施例の熱交換器１を示す。図１に示すように、複数の扁平チューブ２と放熱用の波状フィン３とが交互に積層され、この積層された扁平チューブ２及び波状フィン３の上下にエンドプレート４が設けられ、これらの複数の扁平チューブ２の各端部２ａが両側のヘッダータンク５，７及び６，８に接続されて熱交換器１が構成されている。この熱交換器１は、前後に並列配置された風下側熱交換器１ａ及び風上側熱交換器１ｂからなる。なお、各ヘッダータンク５と７、６と８の上下の開口部はキャップ部材１４，１５により閉塞されている。
【００１３】
図１では、前後の熱交換器１ａ，１ｂの左側のヘッダタンク５及び７の上下方向の中間位置に仕切板９及び１０が設けられている。風下側熱交換器１ａの上部ヘッダータンク部５ａに熱交換媒体の入口１１が設けられ、風上側熱交換器１ｂの下部ヘッダ−タンク部７ｂに熱交換媒体の出口１２が設けられている。風下側熱交換器１ａの仕切板９が風上側熱交換器１ｂの仕切板１０よりも上方に位置して設置されている。そのために、風下側熱交換器１ａの下部ヘッダータンク部５ｂと風上側熱交換器１ｂの上部ヘッダータンク部７ａとが前後方向に見て、一部ラップして配置されている。このラップしたヘッダータンク部５ｂ，７ａ同士を互いに連通する連通管１３が設けられている。この連通管１３により、風下側熱交換器１ａから風上側熱交換器１ｂに熱交換媒体が流れるようになっている。
【００１４】
図２に示すように、この実施例の熱交換器においてチューブ内の熱交換媒体の温度を、上流側から順番にＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８とすると、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４＞Ｔ５＞Ｔ６＞Ｔ７＞Ｔ８となる。そして、前後のチューブの温度差を比較すると、（Ｔ1−Ｔ５）≒（Ｔ２−Ｔ６）≒（Ｔ３−Ｔ７）≒（Ｔ４−Ｔ８）となる。前後の扁平チューブ間において、どこをとっても似たような温度差となり、場所によるバラツキがほとんどない。チューブ全体にわたって熱交換がほぼ均等に行なわれるので、熱交換効率が良い。
【００１５】
この実施例の扁平チューブ２は、図３に示すように、前後の扁平チューブ２Ａと２Ｂとが接続部材１６により接続されている。この接続部材１６の高さＨは、扁平チューブの短径方向高さｈより低くなっている。この実施例では、接続部材１６は、扁平チューブ２Ａ，２Ｂの短径方向のほぼ中央部分に、略１／３の高さで一体に設けられている。
前後の扁平チューブ２Ａ，２Ｂ及び接続部材１６は一体のアルミ合金製部材からなり、一度に押出し成形して製作するので、接続部材１６の高さは任意に設定できる。こうして押出し成形した後に、扁平チューブ２Ａ，２Ｂ及び接続部材１６からなる一体成形体を所定長さで切断することで、一体の扁平チューブ群２Ａ，２Ｂが得られる。したがって、製造工数は従来とあまり変わずに、扁平チューブを得られる。
【００１６】
また、組立時には、この扁平チューブ群２Ａ，２Ｂと波状フィン３とを積層してコアを組立てれば良いので、前後別々の扁平チューブを並設して組立てる場合に比較して、組立作業が非常に楽であり、生産性が格段に向上する。
【００１７】
この実施例では、接続部材１６は扁平チューブ２Ａ，２Ｂの短径方向の中間部分に設けている。この場合、接続部材１６の高さＨは扁平チューブの短径高さｈより低く成形されている。このことにより、一方の扁平チューブから他方の扁平チューブへの熱伝達を極力低減している。熱伝達をできるだけ少なくするには、接続部材１６の高さＨはできるだけ低いことが好ましい。ただ、前後の扁平チューブ２Ａ，２Ｂを一体ものとしてフィンと組立てる際に適度の強度を必要とするので、この実施例では、接続部材の高さＨは扁平チューブの短径高さｈに対して約１／３としている。許容範囲としては、経験的に１／２から１／５である。
【００１８】
なお、接続部材１６を扁平チューブ２の短径方向の中間部分に設ける代わりに、扁平チューブの一方に寄せて設けることも可能である。即ち、接続部材の一方の面を扁平チューブの短径の一方の面と一致させて設けた場合には、扁平チューブとフィンとの組立時にフィンが変形しにくく、組立時にコアの状態が安定するメリットを有する。
【００１９】
この実施例では、図１に示すように、前後のヘッダタンク５・７、６・８は別体で形成されている。そして、ヘッダタンク５と７、ヘッダタンク６と８に対するキャップ部材１４，１５が一体で形成されている。前後のヘッダタンク５と７をキャップ部材１４、ヘッダタンク６と８をキャップ部材１５に取り付けることにより、前後のヘッダタンク５・７、６・８が、所定間隔を維持して組付けられる。
【００２０】
図４及び図５は第２実施例に係わる。第１実施例と異なる点を説明する。接続部材２６が扁平チューブ２２の全長に亙って設けられていない。扁平チューブ２２の両端部２２ａ，２２ａ、即ちヘッダタンク２５に挿入される部分については、接続部材２６が削除され、空隙Ｋ１としてある。この空隙Ｋ１を設けたことによって、ヘッダタンク２５に扁平チューブ２２の両端部２２ａ，２２ａを挿入した時に位置決め用のストッパの役目を果たす。即ち、接続部材２６の端部がヘッダタンク２５の挿入穴の縁壁に到達し、それ以上挿入できなくなるまで挿入することで、挿入位置が決められる。また、両扁平チューブ２２の接続面積が少なくなることにより、両扁平チューブ２２間の熱伝達を軽減できる効果も有する。
【００２１】
また、２７は接続部材２６に設けた長孔であって、両扁平チューブ２２を介する両扁平チューブ２２間での熱伝達を更に軽減するようにしている。この長穴２７と上記間隙Ｋ１とは、扁平チューブ２２と接続部材２６とを押し出し成形した後に所定長さにプレス切断する際に、間隙Ｋ１用に接続部材２６の一部を切断除去する作業と同時に切断除去することができるので、何ら作業工程を増やすことなく加工作業を行うことができる。
【００２２】
図６及び図７は第３実施例に係わる。第１実施例と異なる点を説明する。第２実施例と同様に、扁平チューブ３２の両端部３２ａ，３２ａ、即ちヘッダタンク３５に挿入される部分の接続部材３６が削除され、空隙Ｋ２としてある。その上、両端部３２ａ，３２ａの長径部分３２ｂ，３２ｂがテーパー形状に先細に形成されている。この長径部分３２ｂ，３２ｂのテーパー形状により、両端部３２ａ，３２ａがヘッダタンク３５の挿入穴に挿入されやすくなっている。このテーパー形成は、扁平チューブを所定長さにプレス切断する際に、同時に成形可能である。
【００２３】
図１の実施例では、扁平チューブとフィンとが上下方向に積層されるタイプの熱交換器について説明したが、本発明はこのタイプに限られるものではなく、扁平チューブとフィンとが横方向に積層されるタイプについても適用できる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明では、複合型熱交換器において、前後の熱交換器の扁平チューブを一体に接続する接続部材を備え、該接続部材が扁平チューブの短径より低い高さで設けられているので、熱交換効率を低下することなく、前後一体の扁平チューブが低コストで得られ、扁平チューブとフィンとの組立てが容易となる。
【００２５】
特に、扁平チューブ及び接続部材がアルミ合金製の押出し材から一体に形成されるものでは、前後に並設される２つの扁平チューブと接続部材とを一度に成形できるので、製造コストを削減でき、扁平チューブとフィンとの組立て作業も簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用した第１実施例の熱交換器を示す概略図である。
【図２】  第１実施例の熱交換器の熱交換媒体のフロー及び温度変化を示す図である。
【図３】  第１実施例の扁平チューブと接続部材との斜視図である。
【図４】  図３と同様な図を示し、第２実施例に係わる扁平チューブと接続部材との斜視図である。
【図５】  第２実施例の扁平チューブをヘッダタンクに挿入した状態を説明する平面図である。
【図６】  図３と同様な図を示し、第３実施例に係わる扁平チューブと接続部材との斜視図である。
【図７】  第３実施例の扁平チューブをヘッダタンクに挿入した状態を説明する平面図である。
【図８】  従来の熱交換器を示す斜視図である。
【図９】  図８の熱交換器の扁平チューブを示す部分拡大斜視図である。
【図１０】  従来の別の熱交換器を示す斜視図である。
【図１１】  図１０の熱交換器の扁平チューブを示す部分拡大斜視図である。
【図１２】  従来のさらに別の熱交換器を示す斜視図である。
【図１３】図１２の熱交換器の扁平チューブとフィンを示す部分拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１      熱交換器
１ａ    風下側熱交換器
１ｂ    風上側熱交換器
２      扁平チューブ
２ａ    端部
３      波状フィン
４      エンドプレート
４ａ    端部
５      左ヘッダータンク
５ａ    上部ヘッダータンク部
５ｂ    下部ヘッダータンク部
６      右ヘッダータンク
７      左ヘッダータンク
７ａ    上部ヘッダータンク部
７ｂ    下部ヘッダータンク部
８      右ヘッダータンク
９      仕切板
１０      仕切板
１１      入口
１２      出口
１３      連通管
１４      キャップ部材
１５      キャップ部材
２２      扁平チューブ
２２ａ    端部
２２ｂ    端部
２５      ヘッダタンク
２６      接続部材
２７      長孔
Ｋ１      空隙
３２      扁平チューブ
３２ａ    端部
３２ｂ    端部
３３ａ    長径部分
３３ｂ    長径部分
３５      ヘッダタンク
３６      接続部材
Ｋ２      空隙
【図１】
0004540839.tif 000002
【図２】
0004540839.tif 000003
【図３】
0004540839.tif 000004
【図４】
0004540839.tif 000005
【図５】
0004540839.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004540839.tif 000008
【図８】
0004540839.tif 000009
【図９】
0004540839.tif 000010
【図１０】
0004540839.tif 000011
【図１１】
0004540839.tif 000012
【図１２】
0004540839.tif 000013
【図１３】
0004540839.tif 000014