(57)【要約】【課題】熱交換のコア部における通風流路を気密に確保しつつ、ヘッダタンクにおける排水性を高め、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。【解決手段】通風流路を気密に確保するべく、シール部材（６８）を介してヘッダタンク（１０，１２）に当接されるケーシング（５４）を備え、前記ヘッダタンクは、各チューブ（２）が接続される上側プレート（３０）と、前記上側プレートに接合される下側プレート（３２）とにより空間（１４，１６）を形成し、前記上側プレートは、その上側外面から側部外面の中途に亘って凹設された排水溝（５０）と、側部外面の前記排水溝の下側に形成された平面となる前記下側プレートへの接合部（３４）とを有し、前記シール部材は、前記ヘッダタンクの側部外面に前記排水溝の下端部（５０ａ）を露出するように設置される。【選択図】図９
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【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ヘッダタンクと、
前記通風流路を気密に確保するべく、シール部材を介して前記ヘッダタンクに当接されるケーシングとを備え、
前記ヘッダタンクは、前記各チューブが接続される上側プレートと、前記上側プレートに接合される下側プレートとにより前記空間を形成し、
前記上側プレートは、その上側外面から側部外面の中途に亘って凹設された排水溝と、側部外面の排水溝の下側に形成された平面となる下側プレートへの接合部とを有し、
シール部材は、ヘッダタンクの側部外面に排水溝の下端部を露出するように設置されることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記ヘッダタンクは、その上側内面から側部内面の中途に亘って排水溝と表裏一体に膨出される補強リブを有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記排水溝及び前記補強リブは、前記ヘッダタンクに接続される前記チューブの挿入部に複数列に亘り形成されることを特徴とする請求項２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。上記ヘッダダンクのうちの下側ヘッダタンクにはその上側外面から側部外面の下端に亘って排水溝が凹設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１３６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、ヘッダタンクを上側プレートと下側プレートとを接合し、更に、通風流路を気密に確保するべくヘッダタンクの側部外面に設けたシール部材を介してヘッダタンクにケーシングを当接した構成の熱交換器について格別な配慮がなされていない。従って、上述したようにヘッダダンクの上側外面から側部外面の下端に亘って排水溝を凹設すると、上記側部外面に上側プレートと下側プレートとの接合部を設けることができない。仮に側部外面に接合部を設けた場合には、排水溝がシール部材で覆われて凝縮水の排水が阻害されるおそれがある。
【０００５】
本発明は、熱交換のコア部における通風流路を気密に確保しつつ、ヘッダタンクにおける排水性を高め、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】
【０００６】
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、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ヘッダタンクと、通風流路を気密に確保するべく、シール部材を介してヘッダタンクに当接されるケーシングとを備え、前記ヘッダタンクは、前記各チューブが接続される上側プレートと、前記上側プレートに接合される下側プレートとにより前記空間を形成し、前記上側プレートは、その上側外面から側部外面の中途に亘って凹設された排水溝と、側部外面の排水溝の下側に形成された平面となる下側プレートへの接合部とを有し、シール部材は、ヘッダタンクの側部外面に排水溝の下端部を露出するように設置される熱交換器である（請求項１）。
【０００７】
好ましくは、前記ヘッダタンクは、その上側内面から側部内面の中途に亘って排水溝と表裏一体に膨出される補強リブを有する（請求項２）。
好ましくは、前記排水溝及び前記補強リブは、前記ヘッダタンクに接続される前記チューブの挿入部に複数列に亘り形成される（請求項３）。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ヘッダタンクを上側プレートと下側プレートとを接合して構成する熱交換器にあっては、上側プレートの上側外面から側部外面の中途に亘って排水溝を凹設し、側部外面の排水溝の下側に平面となる下側プレートへの接合部を形成した上で、シール部材をヘッダタンクの側部外面に排水溝の下端部を露出して設置するべくシール部材の上下高さ及び排水溝の上下長さを調整することで、上記接合部を確保しながら、チューブ及びヘッダタンクで結露した凝縮水の排水をシール部材に阻害されることなく確実に行うことができる。従って、シール部材によってコア部における通風流路を気密に確保しつつ、ヘッダタンクにおける排水性を高め、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し、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１）。
【０００９】
また、本発明によれば、ヘッダタンクがその上側内面から側部内面の中途に亘って排水溝と表裏一体に膨出される補強リブを有することにより、通風流路の気密性確保、熱交換器の耐久性及び熱効率の向上を実現しつつ、ヘッダタンクの薄肉化ひいては軽量化を図り、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（請求項２）。
また、本発明によれば、排水溝及び補強リブが前記ヘッダタンクに接続される前記チューブの挿入部に複数列に亘り形成されることにより、ヘッダタンクの長手方向全域に亘る通風流路の気密性確保、熱交換器の耐久性及び熱効率の向上を図ることができる。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。また、挿入部に排水溝を設けることにより、チューブを伝わって流下した凝縮水を効率的に排水することができ、熱交換器の排水性を効果的に高めることができる（請求項３）。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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。
【図６】図１の下側ヘッダタンクの側部を拡大して示した斜視図である。
【図７】空調ユニットのケーシング内に図１の熱交換器が収容された状態を示した透視図である。
【図８】図６の上側プレートの側部外面にシール部材が貼付された状態を示した斜視図である。
【図９】図７のＡ−Ａ方向から下側ヘッダタンクを見た部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
図６はヘッダタンク１２の側部１２ａを拡大して示した斜視図であり、上側プレート３０には、その上側外面から側部外面の中途に亘って排水溝５０が凹設されている。側部外面の排水溝５０の下側には、上述した接合部３４が形成されており、排水溝５０の下端部５０ａを側部外面の中途に位置づけることにより、平面となる接合部３４が確保され、上側プレート３０と下側プレート３２とのろう付けによる接合面積を広くすることができるため、各プレート３０，３２同士を強固に接合可能となる。
【００２３】
また、上述した補強リブ４２は、上側プレート３０の上側内面から側部内面の中途に亘って排水溝５０と表裏一体に膨出して形成され、上側プレート３０における補強リブ４２の膨出と排水溝の凹設とを同時に一括加工可能である。こうして、排水溝５０は補強リブ４２と同様に挿入部４４に複数列に亘り形成されている。
【００２４】
図７は熱交換器１が収容される空調ユニット５２のケーシング５４内を透視した図である。車両用空調装置は、空調ユニット５２、その他送風ユニット（図示しない）を備え、熱交換器１は空調ユニット５２のケーシング５４内に収容される。送風ユニットは、送風ファンやファン駆動モータ等を備え、外気Ａの送風を図１の通風方向に行う。一方、空調ユニット５２は、上記送風ユニットから送風された外気Ａをケーシング５４内で温度調節して車室の各部に供給する。
【００２５】
空調ユニット５２は、ポリエチレン等の樹脂から形成されるケーシング５４と、上述したように冷却用のエバポレータとしてケーシング５４内に収容された熱交換器１の他、加熱用のコンデンサとしてケーシング５４内に収容された熱交換器２などを備えている。ケーシング５４は、上側ケース５６と下側ケース５８とを組み合わせて構成され、ケーシング５４内の前側には上下方向に空気導入口６０が形成され、上記送風ユニットから送風された外気Ａは、空気導入口６０を通過してケーシング５４内に導入される。また、上側ケース５６の上側にはケーシング５４内で空調された空気が吹き出す吹出口（図示しない）が複数形成されている。
【００２６】
下側ケース５８の下壁部６２には熱交換器１の下部を支持する下側保持部６４が設けられている。下側保持部６４は、下壁部６２を熱交換器１の前後においてリブ状に突出させて挟持するものであり、上側ケース５６の上壁部６６にも同様の図示しない上側保持部が形成される。そして、下側保持部６４はシール部材６８を介してヘッダタンク１２の上側プレート３０の側部外面に当接され、これよりケーシング５４内におけるコア部８の通風流路が気密に確保される。
【００２７】
図８は上側プレート３０の側部外面にシール部材６８が貼付された状態を示した斜視図であり、図９は図７のＡ−Ａ方向から下側ヘッダタンクを見た部分断面図である。シール部材６８はヘッダタンク１２の長手方向に亘る長板状をなしたポリエチレン等の樹脂から形成され、側部外面に貼り付けたときに排水溝５０の下端部５０ａが露出する位置に貼り付けられる。
【００２８】
換言すると、シール部材６８をヘッダタンク１２の側部外面に貼り付けても、少なくとも排水溝５０の下端部５０ａが露出するように、シール部材６８の上下高さＨ、及びヘッダタンク１２の側部外面における排水溝５０の上下長さＬが予め調整される。また、排水溝５０の上下長さＬは接合部３４の上下幅Ｄを確保可能な長さに予め調整される。こうして排水溝５０の下端部５０ａがシール部材６８の下側に露出することにより、排水溝５０から流出した凝縮水が側部外面を流下して下側ケース５８の下壁部６２の図示しない排水孔からケーシング５４外に排出される。
【００２９】
以上のように本実施形態の熱交換器１は、シール部材６８をヘッダタンク１２の側部外面に排水溝５０の下端部５０ａを露出して設置するべくシール部材６８の上下高さＨ及び排水溝５０の上下長さＬを調整することで、接合部３４における上側及び下側プレート３０，３２の接合しろを確保しながら、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をシール部材６８に阻害されることなく確実に行うことができる。従って、シール部材６８によってコア部８における通風流路を気密に確保しつつ、ヘッダタンク１２における排水性を高め、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の耐久性を向上し、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。
【００３０】
また、ヘッダタンク１２がその上側内面から側部内面の中途に亘って排水溝５０と表裏一体に膨出される補強リブ４２を有することにより、通風流路の気密性確保、熱交換器１の耐久性及び熱効率の向上を実現しつつ、ヘッダタンク１２の薄肉化、ひいては軽量化を図り、冷媒の高圧に耐えうるヘッダタンク１２の耐圧強度を確保することができる。
また、排水溝５０及び補強リブ４２がヘッダタンク１２に接続されるチューブ２の挿入部４４に複数列に亘り形成されることにより、ヘッダタンク１２の長手方向全域に亘る通風流路の気密性確保、熱交換器１の耐久性及び熱効率の向上を図ることができる。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、挿入部４４に排水溝５０を設けることにより、チューブ２を伝わって流下した凝縮水を効率的に排水することができ、熱交換器１の排水性を効果的に高めることができる。
【００３１】
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、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が収容されるケーシング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、通風流路を気密に確保しつつ、ヘッダタンクにおける排水性を高めることができる。
【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
３４    接合部
４０    補強リブ
４２    補強リブ
４４    挿入部
５０    排水溝
５０ａ    下端部
５４    ケーシング
６８    シール部材
【図１】
2012251736.tif 000003
【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】
2012251736.tif 000009
【図８】
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【図９】
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