(57)【要約】【課題】外力が加わっても第１流体と第２流体との密封機能を維持すること。【解決手段】熱交換器１０は、冷媒（第１流体）が流れる第１流路１１と冷却液（第２流体）が流れる第２流路１２とを仕切るチューブ２０（熱交換流路部材）と、チューブ２０の開口端部２０Ａ、２０Ｂに接続されて内部に第１流路１１の一部を形成するタンク１９と、チューブ２０を収容するとともに内部に第２流路１２を形成するケース１８と、を備え、タンク１９内の第１流路１１及び第２流路に対して密閉される中間室１３がチューブ２０のまわりに形成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流路を流れる第１流体と第２流路を流れる第２流体との間で熱交換が行われる熱交換器であって、
前記第１流路と第２流路とを仕切る熱交換流路部材と、
前記熱交換流路部材の開口端部に接続されて内部に前記第１流路の一部を形成するタンクと、
前記熱交換流路部材を収容するとともに内部に前記第２流路を形成するケースと、を備え、
前記タンクの前記第１流路及び第２流路に対して密閉される中間室が前記熱交換流路部材のまわりに形成されることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器であって、
前記ケースは、
前記熱交換流路部材を覆う筒状のシェルと、
前記熱交換流路部材及び前記シェルに接合されて前記第２流路を形成するエンドプレートと、を備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項２に記載の熱交換器であって、
前記タンクは、前記熱交換流路部材及び前記エンドプレートに接合されて前記第１流路を形成するタンクプレートを備え、
前記熱交換流路部材に対する前記エンドプレートの接合部と前記タンクプレートの接合部とが互いに離れ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のいずれか一つに記載の熱交換器であって、
前記中間室は外部に対して密閉され、
前記中間室において第１流体と第２流体との少なくとも一方の存在を検知する流体検知器をさらに備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載の熱交換器であって、
前記中間室は外部に対して密閉され、
前記中間室の圧力が高まるのに応じて開弁して前記中間室の流体を外部に逃がす開放弁をさらに備え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、２つの流体の間で熱交換が行われる熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、高温の冷媒と水との間で熱交換が行われる水冷式熱交換器が開示されている。
【０００３】
上記熱交換器は、水が流れる水室を形成する複数のチューブと、チューブのまわりに冷媒が流れる冷媒室を形成する筒状のシェルと、シェルの開口部を塞ぐ板状の管板と、を備える。
【０００４】
管板は、各チューブの端部が挿入される複数の開口を有する。管板の開口とチューブとの間は、両者を接合する接合部によって密封される。管板は、冷媒室と水室とを仕切る仕切部材として設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２２４７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の熱交換器にあっては、事故などが起きて外力が加わると、チューブに対する管板の接合部などが損傷して、冷媒と水との密封機能が損なわれるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、外力が加わっても第１流体と第２流体との密封機能を維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様によれば、第１流路を流れる第１流体と第２流路を流れる第２流体との間で熱交換が行われる熱交換器であって、第１流路と第２流路とを仕切る熱交換流路部材と、熱交換流路部材の開口端部に接続されて内部に第１流路の一部を形成するタンクと、熱交換流路部材を収容するとともに内部に第２流路を形成するケースと、を備え、タンク内の第１流路及び第２流路に対して密閉される中間室が熱交換流路部材のまわりに形成されることを特徴とする熱交換器が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
上記態様によれば、仮に外力が加わることで第１流路と第２流路との一方の密封機能が損なわれて、第１流体または第２流体が中間室に流入したとしても、他方が密封されていれば第１流体と第２流体とが混合することはない。したがって、第１流体と第２流体との密封機能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る熱交換器を示す斜視図である。
【図２】熱交換器を分解した状態を示す斜視図である。
【図３】熱交換器を示す正面図である。
【図４】図３のIＶ−IＶ線に沿う断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図５の一部を拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１〜図６に示す熱交換器１０は、車両の空気調和装置（図示省略）に設けられるコンデンサである。熱交換器１０では、矢印Ａ、Ｂで示すように空気調和装置のコンプレッサ（図示省略）から送られる冷媒（第１流体）と、矢印Ｃ、Ｄで示すようにエンジンのポンプ（図示省略）から送られる冷却液（第２流体）との間で熱交換が行われる。コンプレッサから送られる高温高圧のガス冷媒は、熱交換器１０で冷却されることによって凝縮液化する。
【００１３】
図１、図２に示すように、熱交換器１０は、箱状のケース１８と、ケース１８の内部に積層して収容される複数のチューブ２０と、各チューブ２０の両開口端部２０Ａ、２０Ｂに接続される一対のタンク１９と、を備える。
【００１４】
図３、図４に示すように、各チューブ２０及び一対のタンク１９は、冷媒が流れる第１流路１１を形成する流路部材である。ケース１８は、冷却液が流れる第２流路１２を形成する流路部材である。
【００１５】
管状のチューブ２０は、第１流路１１と第２流路１２とを仕切る熱交換流路部材を構成する。チューブ２０は、その内側を流れる冷媒と、その外側を流れる冷却液と、の間で熱交換をさせる。
【００１６】
チューブ２０は、断面形状が略四角形をした扁平な筒状に形成される筒部２１と、筒部２１の内側に梁状にわたされる複数のリブ２２と、が一体形成される。
【００１７】
チューブ２０は、アルミ材などの金属材を押し出し成形することによって形成される。なお、チューブ２０は、これに限らず、プレス加工した複数の板材を積層し、板材どうしを管状に接合して形成されるものであってもよい。さらに、熱交換器１０は、隣り合う板材の間に例えば波板状のフィン材が介装される構成としてもよい。
【００１８】
各チューブ２０の両端部には、タンクプレート４０及びエンドプレート３０がそれぞれ並んで設けられる。各チューブ２０は、タンクプレート４０及びエンドプレート３０を介してケース１８に支持される。
【００１９】
各チューブ２０は、上流側の開口端部２０Ａが一方のタンク１９内の分流部１１Ａに臨み、下流側の開口端部２０Ｂが他方のタンク１９内の合流部１１Ｂに臨む。
【００２０】
図４、図５において、Ｏはケース１８の中心線である。各チューブ２０は、中心線Ｏと直交方向に間隔をもって積層され、かつケース１８の中心線Ｏと平行に延びるように配置される。
【００２１】
各タンク１９は、タンクプレート４０と、タンク壁部材１４と、を備える。各タンク壁部材１４には、冷媒通路を構成する配管（図示省略）がそれぞれ接続される。
【００２２】
ケース１８は、筒状のシェル５０と、シェル５０の開口端５０Ｂ、５０Ａをそれぞれ塞ぐ一対のエンドプレート３０と、を備える。
【００２３】
シェル５０は、半筒状のケースアッパ５１及びケースロア５２が組み付けられることによって断面が略四角形の筒状に形成される。シェル５０は、各チューブ２０を覆うように配置される。
【００２４】
シェル５０には、第２流路１２の入口１２Ａ及び出口１２Ｂがそれぞれ形成される。シェル５０の入口１２Ａ及び出口１２Ｂには、エンジンの冷却液通路を構成する配管（図示省略）がそれぞれ接続される。
【００２５】
熱交換器１０の作動時に、エンジンのポンプからラジエータ（図示省略）を介して送られる冷却液は、矢印Ｃで示すように冷却液通路を通じて入口１２Ａから第２流路１２に流入する。冷却液は、第２流路１２にて各チューブ２０のまわりを流れた後に、矢印Ｄで示すように出口１２Ｂから流出する。
【００２６】
一方、空気調和装置のコンプレッサから送られる冷媒は、矢印Ａで示すように分流部１１Ａから各チューブ２０内に分流する。冷媒は、各チューブ２０内を流れた後に、矢印Ｂで示すように合流部１１Ｂにて合流して配管へと導かれる。高温高圧のガス冷媒は、各チューブ２０の内部を流れる過程で各チューブ２０の外側を流れる冷却液に放熱して冷却される。
【００２７】
ところで、車両に搭載される熱交換器１０にあっては、車両の事故などが起きて外力が加わる場合に、チューブ２０に対するタンク１９またはケース１８の接合部が損傷して、第１流路１１または第２流路１２を密封する機能が損なわれるおそれがある。
【００２８】
この対処方法として、熱交換器１０には、第１流路１１及び第２流路１２に対して密閉される中間室１３がチューブ２０のまわりに形成される。これにより、熱交換器１０は、仮にタンク１９とケース１８との一方の密封機能が損なわれたとしても、他方が密封されていれば冷媒と冷却液とが混合することはなく、冷媒と冷却液との密封機能を維持することができる。
【００２９】
以下、中間室１３の構成について詳しく説明する。
【００３０】
エンドプレート３０は、タンクプレート４０及び各チューブ２０に接合されて、中間室１３を第１流路１１及び外部に対して仕切る隔壁として機能する。
【００３１】
図６に示すように、蓋状のエンドプレート３０は、シェル５０に内側で第２流路１２と中間室１３とを仕切る仕切部３２と、シェル５０に内壁に接合される筒状のインロー部３３と、シェル５０の開口端５０Ｂから突出する筒状の段付き部３４と、段付き部３４からシェル５０の延長方向に延びる筒状のフランジ部３５と、を有する。
【００３２】
仕切部３２は、シェル５０の中心線Ｏと直交する方向に延びる板状に形成され、各チューブ２０が貫通する複数の開口部３１を有する。エンドプレート３０の開口部３１と各チューブ２０との間には、両者をロウ付けによって接合する接合部３６が形成される。
【００３３】
インロー部３３は、その断面が仕切部３２から曲折して延びる筒状に形成され、シェル５０の内壁に嵌合する。インロー部３３とシェル５０の内壁との間には、両者をロウ付けによって接合する接合部３７が形成される。
【００３４】
段付き部３４は、その断面が曲折して拡がる筒状に形成される。エンドプレート３０は、段付き部３４がシェル５０の開口端５０Ｂに当接して組み付けられることにより、シェル５０に対する位置決めが行われる。
【００３５】
フランジ部３５は、シェル５０と同じ断面形状を有し、シェル５０の延長方向に延びる筒状に形成される。
【００３６】
蓋状のタンクプレート４０は、エンドプレート３０に内側で第２流路１２と中間室１３とを仕切る仕切部４２と、エンドプレート３０に内壁に接合される筒状のインロー部４３と、エンドプレート３０から突出する筒状の段付き部４４と、段付き部４４からシェル５０の延長方向に延びる筒状のフランジ部４５と、を有する。
【００３７】
仕切部４２は、シェル５０の中心線Ｏと直交する方向に延びる板状に形成され、各チューブ２０が貫通する複数の開口部４１を有する。タンクプレート４０の開口部４１と各チューブ２０との間には、両者をロウ付けによって接合する接合部４６が形成される。
【００３８】
インロー部４３は、その断面が仕切部４２から曲折して延びる筒状に形成され、エンドプレート３０のフランジ部３５に嵌合する。インロー部４３とエンドプレート３０の内壁との間には、両者をロウ付けによって接合する接合部４７が形成される。
【００３９】
段付き部４４は、その断面が曲折して拡がる筒状に形成される。タンクプレート４０は、段付き部４４がエンドプレート３０のフランジ部３５の開口端に当接して組み付けられることにより、エンドプレート３０に対する位置決めが行われる。
【００４０】
フランジ部４５は、シェル５０と同じ断面形状を有し、シェル５０の延長方向に延びる筒状に形成される。フランジ部４５には、タンク壁部材１４が接合される。
【００４１】
熱交換器１０の製造時には、各チューブ２０、エンドプレート３０、タンクプレート４０、シェル５０、及びタンク壁部材１４を組み立てる。こうして組み立てたものを炉（図示省略）に搬送して加熱処理を行い、各部材をロウ付けによって接合する。こうして製造された熱交換器１０は、空気調和装置のコンデンサとして車両に搭載される。
【００４２】
以上のように、熱交換器１０は、冷媒（第１流体）が流れる第１流路１１を形成するチューブ２０（熱交換流路部材）と、チューブ２０の開口端部２０Ａ、２０Ｂに接続されて内部に第１流路１１の一部を形成するタンク１９と、チューブ２０を収容するとともに内部に冷却液（第２流体）が流れる第２流路１２を形成するケース１８と、を備え、タンク１９内の第１流路１１及び第２流路に対して密閉される中間室１３がチューブ２０のまわりに形成される。
【００４３】
上記構成に基づき、車両事故などが起きて外力が熱交換器１０に加わることで、タンク１９の接合部４１などが損傷すると、第１流路１１を流れる冷媒が図６に矢印Ｅで示すように中間室１３に流入するおそれがある。この場合に、ケース１８に対する中間室１３の密封機能が維持されていれば、中間室１３によって冷媒が外部に流出することが防止されるとともに、第２流路１２に流入することが防止される。
【００４４】
あるいは、外力が加わることでケース１８の接合部３１などが損傷すると、第２流路１２を流れる冷却液が図６に矢印Ｆで示すように中間室１３に流入するおそれがある。この場合に、タンク１９に対する中間室１３の密封機能が維持されていれば、中間室１３によって冷却液が外部に流出することが防止されるとともに、第１流路１１に流入することが防止される。
【００４５】
こうして熱交換器１０は、チューブ２０まわりのタンク１９またはケース１８の密封機能が損なわれる際にも、空気調和装置の冷媒、エンジンの冷却液が外部に流出することが防止されるとともに、両者が混合することが防止される。これにより、エンジンの運転を続けられるとともに、空気調和装置の作動を続けられる。
【００４６】
また、ケース１８は、チューブ２０を覆う筒状のシェル５０と、チューブ２０及びシェル５０に接合されて第２流路１２を形成するエンドプレート３０と、を備える。
【００４７】
上記構成に基づき、エンドプレート３０は、チューブ２０をシェル５０に支持する機能と、中間室１３を第２流路１２に対して仕切る機能と、を果たす。これにより、ケース１８の構造の簡素化が図れる。
【００４８】
また、エンドプレート３０は、タンク１９にも接合されることで中間室１３と外部とを仕切る機能を果たす。これにより、中間室１３と外部とを仕切る仕切部材をケース１８とは別の部材で設ける必要がなく、構造の簡素化が図れる。
【００４９】
また、エンドプレート３０は、シェル５０に嵌合するインロー部３３と、タンク１９が結合するフランジ部３５と、を有する。熱交換器１０の組み立て時に、シェル５０に対してエンドプレート３０のインロー部３３が嵌合し、エンドプレート３０のフランジ部３５に対してタンクプレート４０が嵌合することにより、ケース１８及びタンク１９の組み立て精度を高められる。
【００５０】
また、タンク１９は、チューブ２０及びエンドプレート３０に接合されて第１流路１１を形成するタンクプレート４０を備え、チューブ２０に対するエンドプレート３０の接合部３１とタンクプレート４０の接合部４１とが互いに離れている。
【００５１】
上記構成に基づき、車両の事故などが起きて外力がタンク１９に加わる場合に、タンク１９を構成するタンクプレート４０が変形することで、エンドプレート３０の接合部３１に生じる応力が小さく抑えられる。こうしてエンドプレート３０が保護されることにより、エンドプレート３０の密封機能が維持されるため、エンジンの冷却液が外部に流出することが防止され、エンジンの運転を続けることができる。
【００５２】
エンドプレート３０とタンクプレート４０とは、互いに同一形状をしており、同一の部品が用いられる。なお、これに限らず、タンクプレート４０は、エンドプレート３０に比べて板厚を小さく形成して、剛性が低くなるように構成してもよい。この場合に、事故などが起きて外力が熱交換器１０に加わる場合に、剛性の低いタンクプレート４０の接合部４６が先に損傷することにより、エンドプレート３０の接合部３６が損傷することが抑えられる。
【００５３】
また、図４に示すように、熱交換器１０には、各中間室１３において冷媒の存在を検知する流体検知器１５が設けられる。流体検知器１５は、各中間室１３のエンドプレート３０にそれぞれ取り付けられる。流体検知器１５は、中間室１３における冷媒の濃度を検知する検知部を有し、中間室１３における冷媒の有無に応じた信号を出力する。流体検知器１５が冷媒を検知した信号は、配線（図示省略）を通じて車両に設けられるコントローラ（図示省略）に送られる。コントローラは、流体検知器１５の信号に応じて中間室１３に冷媒が流入することを判定し、判定結果を車両に設けられる表示装置（図示省略）に表示する。
【００５４】
上記構成の基づき、表示装置によって運転者に中間室１３における冷媒の有無が知らされる。タンクプレート４０が損傷して中間室１３に冷媒が流入した際に、運転者は表示内容に対応して空気調和装置の作動を停止することができる。そして、熱交換器１０の修理または交換を早期に行うことができる。
【００５５】
また、熱交換器１０は、各中間室１３において冷却液の存在を検知する流体検知器（図示省略）が設けられる構成としてもよい。
【００５６】
また、図４に示すように、熱交換器１０には、各中間室１３の流体を外部に逃がす開放弁１６（リリーフバルブ）が設けられる。開放弁１６は、各中間室１３のエンドプレート３０にそれぞれ取り付けられる。
【００５７】
上記構成の基づき、タンクプレート４０が損傷して中間室１３に冷媒が流入した際に、中間室１３の圧力が所定値を超えて高まるのに伴って開放弁１６が開弁し、冷媒が開放弁１６から熱交換器１０の外部に排出される。これにより、中間室１３の圧力上昇が抑えられるため、エンドプレート３０の接合部３６が損傷することが防止され、エンジンの冷却液に空気調和装置の冷媒が混合することが防止される。
【００５８】
なお、熱交換器１０は、開放弁１６を備えずに、各中間室１３を外部に常時連通する開口部を備える構成としてもよい。これにより、タンクプレート４０が損傷して中間室１３に冷媒が流入した際に、冷媒が開口部を通って外部に排出される。これにより、中間室１３の圧力が大気圧に保たれるため、中間室１３の圧力上昇によってエンドプレート３０の接合部３６が損傷することが回避される。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００６０】
例えば、上記実施形態では、第１流路１１を流れる第１流体が冷媒であり、第２流路１２を流れる第２流体が冷却液である。これとは逆に、第１流路１１を流れる第１流体が冷却液であり、第２流路１２を流れる第２流体が冷媒であってもよい。さらに、エンドプレート３０は、タンクプレート４０に比べて剛性が低くなるように形成してもよい。この場合に、事故などが起きて外力が熱交換器１０に加わる場合に、剛性の低いエンドプレート３０が変形することで、タンクプレート４０の接合部４６が損傷することが抑えられる。
【００６１】
また、上記実施形態では、タンクプレート４０がシェル５０から離れて設けられる。これに限らず、タンクプレートがエンドプレートと並んでシェル（ケース）と熱交換流路部材の間に介在する構成としてもよい。この場合に、中間室は、タンクプレート、エンドプレート、シェル（ケース）、及び熱交換流路部材の間に形成される。タンクプレートの一部は、シェル（ケース）の内部に設けられる。
【００６２】
本発明は、コンデンサに限らず、車両に搭載されるオイルクーラ、インタクーラなどの熱交換器にも適用できる。また、車両以外に使用される熱交換器にも適用できる。
【符号の説明】
【００６３】
１０    熱交換器
１１    第１流路
１２    第２流路
１３    中間室
１５    流体検知器
１６    開放弁
１８    ケース
１９    タンク
２０    チューブ（熱交換流路部材）
２０Ａ、２０Ｂ    開口端部
３０    エンドプレート
３１    接合部
４０    タンクプレート
４１    接合部
５０    シェル
【図１】
2016156592.tif 000003
【図２】
2016156592.tif 000004
【図３】
2016156592.tif 000005
【図４】
2016156592.tif 000006
【図５】
2016156592.tif 000007
【図６】
2016156592.tif 000008