(57)【要約】【課題】ヘッダタンクの構成部材を薄肉にして熱交換器の軽量化を図る場合に、耐圧性を確保するとともに冷媒流通時の異音の発生を抑制しながら、熱交換器内での冷媒の流れをスムーズにして性能向上を図る。【解決手段】チューブ２の並設方向に延びる形状のヘッダタンク５を、内側プレート部材１０と外側プレート部材１１とで構成する。内側プレート部材１０にチューブ挿入孔１０ａを形成し、チューブ２をチューブ挿入孔１０ａに挿入する。外側プレート部材１１におけるチューブ２の端部に対向する部位に、ヘッダタンク５の内方へ突出する突出部１１ａを形成する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に並設されたチューブと、該チューブの端部が接続され該チューブの並設方向に延びるタンクとを備えた熱交換器において、
上記タンクにおけるチューブの端部に対向する部位には、該タンクの内方へ向けて突出する突出部が設けられていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器において、
突出部はタンクの周方向に延びていることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱交換器において、
突出部の先端面は、タンク内方へ向けて湾曲していることを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の熱交換器において、
突出部の突出方向の寸法がタンクを構成する材料の厚さ以上に設定されていることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空調装置等に用いられる熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、外部空気の流れ方向と交差する方向に並設された複数の扁平状チューブと、チューブの両端部に接続した状態で設けられ、該チューブの並設方向に延びる一対のヘッダタンクとを備えた熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。チューブの端部は、ヘッダタンクの周壁部に形成されたチューブ挿入孔に挿入され、ヘッダタンク内で開口している。この熱交換器では、外部から一方のヘッダタンク内に流入した冷媒は、チューブの並設方向に流れながら、各チューブの一端部から該チューブ内に流入していく。このチューブ内を流れた冷媒は、チューブの他端部から他方のヘッダタンク内へ吹き出してチューブの並設方向に流れながら集合する。
【特許文献１】特開２００１−５０６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、特許文献１の熱交換器では、ヘッダタンク内での冷媒の流れの向きはチューブの並設方向であるため、冷媒がヘッダタンクからチューブに流入する際及びチューブを流れた冷媒がヘッダタンクに吹き出した後には、冷媒の流れの向きが変わることになる。このように冷媒の流れの向きが変わる箇所では、流れがスムーズになりにくく、冷媒の圧力損失が増大し易い。また、チューブ内を流れた冷媒は、チューブの端部から勢いよくヘッダタンク内に吹き出すことになる。この冷媒の流れは、ヘッダタンク内に形成されている冷媒の流れによってその下流側へ曲げられるが、冷媒の大部分はヘッダタンクの内面におけるチューブの端部と対向する面に当たって流れが多方向に拡がってしまい、このことによっても圧力損失の増大を招く。
【０００４】
また、熱交換器の軽量化を図る目的でヘッダタンクの構成部材を薄肉化することが考えられる。しかしながら、ヘッダタンクの構成部材を薄肉化した場合には、強度不足となり、ヘッダタンクの耐圧性が低下するとともに、冷媒の圧力変動によってヘッダタンクの周壁部が振動し易くなって異音が発生する虞れもある。
【０００５】
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、タンクの構成部材を薄肉にして熱交換器の軽量化を図る場合に、タンクの形状に工夫を凝らすことで、タンクの耐圧性を確保するとともに冷媒流通時の異音の発生を抑制し、しかも、タンクからチューブに流入する冷媒の流れ及びチューブからタンクに流入する冷媒の流れをスムーズにして熱交換器の性能を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、タンクにおけるチューブの端部に対向する部位に、内方へ向けて突出する突出部を設けた。
【０００７】
具体的には、請求項１の発明では、所定方向に並設されたチューブと、該チューブの端部が接続され該チューブの並設方向に延びるタンクとを備えた熱交換器において、上記タンクにおけるチューブの端部に対向する部位には、該タンクの内方へ向けて突出する突出部が設けられている構成とする。
【０００８】
この構成によれば、タンクに突出部が設けられることで、タンクの構成部材を薄肉化した場合においてもタンクの強度を十分に確保することが可能になる。また、冷媒流通時、チューブを流れた冷媒は、チューブの端部からタンク内の突出部に向けて吹き出す。このとき、タンク内では、冷媒の大きな流れが形成されているため、チューブから吹き出した冷媒は、この流れによってタンク内の冷媒流れ方向下流側に曲げられながら、突出部の冷媒流れ方向下流側を構成する面に到達する。この突出部の下流側を構成する面に到達した冷媒は、該面に沿って突出部の基端側へ流れながら、流れの向きが下流側に向くようになる。これにより、チューブから吹き出した冷媒の流れが多方向に拡がるのが抑制され、流れの向きがスムーズに変換される。
【０００９】
また、タンクの冷媒がチューブに流入する際には、タンクを流れる冷媒が突出部に当たると、該突出部を構成する面に沿って突出部の先端側へ流れるようになり、冷媒の流れがチューブの端部に向かうようにスムーズに変換される。
【００１０】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、突出部はタンクの周方向に延びている構成とする。
【００１１】
この構成によれば、突出部を設ける範囲が広くなる。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項１または２の発明において、突出部の先端面は、タンク内方へ向けて湾曲している構成とする。
【００１３】
この構成によれば、冷媒の流れの向きをよりスムーズに変えることが可能になる。
【００１４】
請求項４の発明では、請求項１から３のいずれか１つの発明において、突出部の突出方向の寸法がタンクを構成する材料の厚さ以上に設定されている構成とする。
【００１５】
この構成によれば、突出部のタンク内面からの高さが十分に得られる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、タンクに突出部を形成したので、耐圧性を確保するとともに、冷媒流通時の異音の発生を抑制しながら、タンクの構成部材を薄肉化して熱交換器を軽量化できる。そして、上記突出部をチューブの端部に対向するように配置したことで、タンク内に形成された冷媒の大きな流れを利用して、タンクからチューブに流入する冷媒の流れ及びチューブからタンクに流入する冷媒の流れの向きを突出部によりスムーズに変えることができる。これにより、熱交換器内での冷媒の圧力損失を抑制でき、熱交換器の性能を向上させることができる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、突出部をタンクの周方向に延びる形状としたので、タンクの広い範囲に亘って設けることができる。これにより、タンクの強度をより一層向上させることができるとともに、タンクの広い範囲で冷媒の流れの向きをスムーズに変えることができ、熱交換器の性能をより一層向上させることができる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、突出部の先端面を湾曲面で構成したので、冷媒の流れの向きをよりスムーズに変えることができ、熱交換器の性能をより一層向上させることができる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、タンクに突出部を設けたことによる効果を十分に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る熱交換器１を示すものである。この実施形態では、熱交換器１が、自動車に搭載される車両用空調装置の冷却用熱交換器である場合について説明する。この熱交換器１は、冷凍回路の冷媒蒸発器を構成しており、図示しないが、車室のインストルメントパネルの内部に配設される樹脂製ケーシングの内部に加熱用熱交換器等と一緒に収容されている。
【００２２】
上記熱交換器１は、上下方向に延びる多数のチューブ２及びフィン３を外部空気の流れ方向と交差する方向に並設してなるコア４と、チューブ２の上端部及び下端部にそれぞれ設けられた上側及び下側ヘッダタンク５、６と、コア４の外端部に設けられたエンドプレート７とを備えている。チューブ２は、外部空気の流れ方向（図２に矢印Ｙで示す）に長い断面形状を有する扁平状チューブであり、外部空気の流れ方向に２列配置され、両端部が上側ヘッダタンク５及び下側ヘッダタンク６に接続されている。これらチューブ２としては、例えば、アルミニウム合金製の板材をロール成形してなるものや、アルミニウム合金を押し出し成形してなるものを用いることができる。板材で構成する場合には、該板材の表面にろう材を層状に設けるようにしてもよい。
【００２３】
また、上記フィン３は、外部空気の流れ方向に見て波形状をなすコルゲートフィンであり、アルミニウム合金製の薄板材で構成されている。また、エンドプレート７も、アルミニウム合金製の板材を成形してなるものである。上記チューブ２、フィン３及びエンドプレート７は、ろう付けされて一体化している。
【００２４】
上記上側ヘッダタンク５は、チューブ２の並設方向である熱交換器１の左右方向に延びており、該ヘッダタンク５のコア４側を構成する内側プレート部材１０と、コア４と反対側を構成する外側プレート部材１１とを備えている。図３及び図４に示すように、内側プレート部材１０は、アルミニウム合金製の板材を、上方に開放したチャンネル形状をなすように成形してなるものである。内側プレート部材１０には、チューブ２の間隔に対応するようにチューブ挿入孔１０ａが形成されている。チューブ２の端部は、図５にも示すように、ヘッダタンク５の内方に突出するようにチューブ挿入孔１０ａに挿入された状態で該チューブ挿入孔１０ａの周縁部にろう付けされている。このように内側プレート部材１０は、多数のチューブ２とろう付けされることによって強度が確保される。
【００２５】
図５に示すように、上記内側プレート部材１０のチューブ２並設方向に隣り合うチューブ挿入孔１０ａ、１０ａの間には、ヘッダタンク５外方へ膨出するように形成された膨出部１０ｂが設けられている。また、図３及び図４に示すように、内側プレート部材１０の外部空気の流れ方向に隣り合うチューブ挿入孔１０ａ、１０ａの間には、ヘッダタンク５外方へ突出して長手方向に延びる突条部１０ｃが形成されている。この突条部１０ｃのヘッダタンク５内側には、ヘッダタンク５の内部空間を外部空気の流れ方向上流側空間Ｒ１と下流側空間Ｒ２とに仕切る第１仕切部材１２の下縁部が嵌入している。この第１仕切部材１２は、アルミニウム合金製の板材を成形してなるものである。
【００２６】
上記外側プレート部材１１は、アルミニウム合金製の板材を、下方に開放したチャンネル形状をなすように成形してなるものであり、内側プレート部材１０の内方に嵌合するようになっている。外側プレート部材１１には、図５にも示すように、ヘッダタンク５の内方へ向けて突出する補強用の突出部１１ａが多数設けられ、これにより外側プレート部材１１の強度向上が図られている。
【００２７】
上記突出部１１ａは、外側プレート部材１１におけるチューブ２の端部に対向する部位に位置付けられ、ヘッダタンク５の周方向である、外側プレート部材１１の外部空気流れ方向両端部に亘って直線状に延びるように形成されている。突出部１１のチューブ２並設方向の寸法Ｗは、突出方向先端側へ行くほど短くなるように設定され、突出部１１ａの先端面は、ヘッダタンク５内方に向けて湾曲する円弧面で構成されている。突出部１１の基端部の寸法Ｗは、チューブ２の厚さ寸法よりも長く設定されている。
【００２８】
また、突出部１１ａの突出方向の寸法Ｈは、外側プレート部材１１の厚さ以上でかつ外側プレート部材１１の厚さの２倍以下に設定されている。突出部１１ａの突出方向の寸法Ｈを外側プレート部材１１の厚さの２倍以下に抑えているのは、突出部１１ａの突出高さが高すぎると、冷媒の流通抵抗になるとともに、外側プレート部材１１の成形性が悪化するからである。また、突出部１１ａの突出方向の寸法Ｈを外側プレート部材１１の厚み以上にすることで、外側プレート部材１１の強度が十分に得られるようになる。
【００２９】
上記外側プレート部材１１の隣り合う突出部１１ａ、１１ａの間は、略平坦に形成された平坦部１１ｂで構成されている。図３、４に示すように、外側プレート部材１１における外部空気の流れ方向略中央部には、ヘッダタンク５外方へ突出して長手方向に延びる突条部１１ｃが形成されている。この突条部１１ｃのヘッダタンク５内側には、上記第１仕切部材１２の上縁部が嵌入している。また、この上側ヘッダタンク５の内部空間には、図１に示すように、該内部空間を左右方向に仕切る第２仕切部材１３が配設されている。この第２仕切部材１３により、上側ヘッダタンク５の上流側空間Ｒ１及び下流側空間Ｒ２の各々は左側部分と右側部分とに仕切られる。尚、第１仕切部材１２における第２仕切部材１３よりも左側には、上流側空間Ｒ１及び下流側空間Ｒ２の左側部分同士を連通させるための連通孔１２ａが形成されている。
【００３０】
上記内側プレート部材１０や外側プレート部材１１の表面にはろう材が層状に設けられており、両部材１０、１１は互いにろう付けされるとともに、第１及び第２仕切部材１２、１３が両プレート部材１０、１１にろう付けされるようになっている。
【００３１】
上記上側ヘッダタンク５の左右両端部には、両プレート部材１０、１１で形成された端部開口を閉塞するためのキャップ部材１５、１５が設けられている。これらキャップ部材１５、１５は両プレート部材１０、１１にろう付けされている。右側のキャップ部材１５には、冷媒配管（図示せず）を接続するためのブロック部材１７が設けられている。このブロック部材１７は、図２に示すように、上側ヘッダタンク５の下流側空間Ｒ２に連通する冷媒流入孔１７ａと、上流側空間Ｒ１に連通する冷媒流出孔１７ｂとを有している。図示しないが、冷媒流入孔１７ａには、膨張弁を通過した冷媒が流れるクーラ配管が接続され、冷媒流出孔１７ｂには、圧縮機の吸入口に連通するクーラ配管が接続されるようになっている。
【００３２】
上記下側ヘッダタンク６は、上側ヘッダタンク５と同様に構成されており、図１に示すように、内側プレート部材２０、外側プレート部材２１、第１仕切部材（図示せず）及びキャップ部材２５を備えている。図６に示すように、内側プレート部材２０は、チューブ挿入孔２０ａ、膨出部２０ｂ及び突条部（図示せず）を有し、また、外側プレート部材２１は、突出部２１ａ、平坦部２１ｂ及び突条部（図示せず）を有している。尚、この下側ヘッダタンク６には、第２仕切部材が設けられていない。
【００３３】
上記のように第１仕切部材１２及び第２仕切部材１３を設けるとともに、第１仕切部材１２に連通孔１２ａを形成することで、図１に示すように、外部空気の流れ方向下流側のチューブ２のうち、第２仕切部材１３よりも右側に位置するチューブ２で下流側第１パスＰ１が構成され、左側に位置するチューブ２で下流側第２パスＰ２が構成される。また、外部空気の流れ方向上流側のチューブ２のうち、第２仕切部材１３よりも左側に位置するチューブ２で上流側第１パス（図示せず）が構成され、右側に位置するチューブ２で上流側第２パス（図示せず）が構成されている。
【００３４】
上記のように構成された熱交換器１では、冷媒流入孔１７ａから上側ヘッダタンク５の下流側空間Ｒ２の右側部分に流入した冷媒は、チューブ２が左右方向に並んでいるため、図７の矢印Ｘで示すように、左側へ向かう大きな流れを形成しながら、同図の矢印Ｚで示すように、下流側第１パスＰ１を構成するチューブ２に流入していく。このとき、外側プレート部材１１におけるチューブ２の端部に対向する部位に突出部１１ａが形成されているので、下流側空間Ｒ２を流れる冷媒は、突出部１１ａに対し冷媒の流れ方向上流側から当たる。すると、冷媒が突出部１１ａを構成する面に沿って該突出部１１ａの先端側である下方へ流れるように該冷媒の流れの向きが変わる。これにより、ヘッダタンク５を左側へ流れる冷媒の流れが、チューブ２の端部に向かうようにスムーズに変換される。
【００３５】
上記下流側第１パスＰ１のチューブ２を下方へ流れた冷媒は、チューブ２の下端部から下側ヘッダタンク６の突出部２１ａに向けて吹き出す。このとき、ヘッダタンク６内では、図８に矢印Ｘで示すように、第２パスＰ２側、即ち左側へ向かう冷媒の大きな流れが形成されているため、チューブ２から吹き出した冷媒は、同図に矢印Ｚで示すように、この流れによって下側ヘッダタンク６の左側に曲げられながら、突出部２１ａの冷媒流れ方向下流側を構成する面に到達する。この突出部２１ａの下流側を構成する面に到達した冷媒は、該面に沿って突出部２１ａの基端側へ流れながら、流れの向きが左側に向くようになる。これにより、チューブ２から吹き出した冷媒の流れが多方向に拡がるのが抑制され、流れの向きがスムーズに下流側に変換される。
【００３６】
上記下流側第１パスＰ１のチューブ２から下側ヘッダタンク６に吹き出した冷媒は、左側へ流れながら下流側第２パスＰ２を構成するチューブ２に流入し、該チューブ２を上方へ流れて上側ヘッダタンク５の下流側空間Ｒ２の左側部分に吹き出す。この冷媒は、第１仕切板１２の連通孔１２ａを通って上流側空間Ｒ１の左側部分に流入する。この左側部分に流入した冷媒は、上流側第１パスを構成するチューブ２に流入して下方へ流れてから、下側ヘッダタンク６の上流側空間に吹き出す。この下側ヘッダタンク６の上流側空間に吹き出した冷媒は、右側に流れて上流側第２パスを構成するチューブ２に流入して該チューブ２を上方へ流れてから上側ヘッダタンク５の上流側空間Ｒ１の右側部分に流入した後、冷媒排出孔１７ｂから排出される。尚、このように冷媒がチューブ２に流入する際及びチューブ２から流出する際には、突出部１１ａ、２１ａを設けていることにより、上述の如く冷媒の流れがスムーズに変換される。
【００３７】
以上説明したように、この実施形態に係る熱交換器１によれば、ヘッダタンク５、６に突出部１１ａ、２１ａを形成したので、両ヘッダタンク５、６の耐圧性を確保するとともに、冷媒流通時の異音の発生を抑制しながら、ヘッダタンク５、６の構成部材を薄肉化して熱交換器１の軽量化を図ることができる。そして、上記突出部１１ａ、２１ａをチューブ２の端部に対向するように配置したので、ヘッダタンク５、６内に形成された冷媒の大きな流れを利用して、ヘッダタンク５、６からチューブ２に流入する冷媒の流れ及びチューブ２からヘッダタンク５、６に流入する冷媒の流れの向きを突出部１１ａ、２１ａによりスムーズに変えることができる。これにより、熱交換器１内での冷媒の圧力損失を抑制でき、熱交換器１の性能を向上させることができる。
【００３８】
また、突出部１１ａ、２１ａをヘッダタンク５、６の周方向に延びる形状としたので、突出部１１ａ、２１ａをヘッダタンク５、６の広い範囲に形成することができる。これにより、ヘッダタンク５、６の強度をより一層向上させることができるとともに、ヘッダタンク５、６の広い範囲で冷媒の流れの向きをスムーズに変えることができ、熱交換器１の性能をより一層向上させることができる。
【００３９】
また、突出部１１ａ、２１ａの先端面を湾曲面で構成したので、冷媒の流れの向きをよりスムーズに変えることができ、熱交換器１の性能をより一層向上させることができる。
【００４０】
また、突出部１１ａ、２１ａの突出方向の寸法Ｈを外側プレート部材１１、２１の板厚以上にしたので、突出部１１ａ、２１ａを設けたことによる効果を十分に得ることができる。
【００４１】
尚、この実施形態では、突出部１１ａ、２１ａをヘッダタンク５、６の長手方向全体に亘って設けたが、突出部１１ａ、２１ａは、ヘッダタンク５、６の長手方向の一部にのみ設けるようにしてもよい。また、突出部１１ａ、２１ａは、チューブ２の本数よりも少なくしてもよく、例えば、チューブ２の１つおきに設けるようにしてもよい。
【００４２】
また、この実施形態では、熱交換器１がエバポレータである場合について説明したが、本発明は、冷媒凝縮器やヒータコア、ラジエータ等に適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上説明したように、本発明に係る熱交換器は、例えば、車両用空調装置の冷却用熱交換器に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係る熱交換器を外部空気の流れ方向下流側から見た図である。
【図２】熱交換器の右側面図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】上側ヘッダタンク及びチューブ上端部近傍の部分断面図である。
【図６】下側ヘッダタンク及びチューブ下端部近傍の部分断面図である。
【図７】冷媒の流れを説明する図５相当図である。
【図８】冷媒の流れを説明する図６相当図である。
【符号の説明】
【００４５】
１            熱交換器
２            チューブ
３            フィン
４            コア
５            上側ヘッダタンク
６            下側ヘッダタンク
１０          内側プレート部材
１０ａ        チューブ挿入孔
１１          外側プレート部材
１１ａ        突出部
【図１】
2007327664.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007327664.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007327664.tif 000009
【図８】
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