(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブの長手方向の少なくとも一端部にタンク部が形成または接続され、該チューブの内部にインナーフィンが配置され、該チューブにインナーフィンの長手方向端部の位置をインナーフィンの幅方向端部にて規制するストッパ部を設けた熱交換器において、前記チューブが一対のプレート材の接合により形成されており、前記ストッパ部が、前記一対のプレート材内面に設けられた一対の凸部によって形成されているとともに、プレート材同士の接合部分の内端からインナーフィン幅方向に延設されており、前記一対のプレート材内面とインナーフィンの幅方向最外側面とで形成される流体流路とタンク部の内部が、前記一対の凸部により、インナーフィン幅方向に前記プレート材同士の接合部分の内端からインナーフィンの最外側面までの間に形成された連通部によって連通されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記ストッパ部がインナーフィン幅方向両側に設けられており、前記連通部が両ストッパ部にそれぞれ形成されている、請求項１の熱交換器。
【請求項３】
前記タンク部がチューブ長手方向の両端部に形成または接続されており、前記ストッパ部が、インナーフィンの長手方向両端部の幅方向両端部に対応する位置にそれぞれ設けられており、その全ストッパ部に対して前記連通部が形成されている、請求項１または２の熱交換器。
【請求項４】
前記プレート材同士の接合部分の内端から前記連通部の開口端部までの寸法をＡ、前記接合部分の内端からインナーフィンの端部までの寸法をＢ、前記インナーフィンのピッチをＰｆとすると、Ａ＜Ｂ＋１／４Ｐｆの関係を満たす、請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記ストッパ部にテーパ部を設けることにより前記連通部が形成されている、請求項１ないし４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、チューブの内部にインナーフィンが配置される熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両用空調装置等に用いられる熱交換器としては、たとえばチューブとフィンとを交互に積層した積層型熱交換器等がよく知られている。また、近年においては、省設置スペース化等の要請に伴い小型でかつ高性能の熱交換器の要求が高まっている。このため、熱交換効率をより向上する観点から、チューブ内部にインナーフィンを配置した熱交換器も既によく知られている。このような熱交換器のチューブは、たとえば図７、図８に示すようになっている。図において、１００はチューブを示している。チューブ１００は、２枚のプレート材１０１、１０２を接合したものから形成されており、該チューブ１００内には流体（たとえば、冷媒）の流路１０３、１０４が形成されている。流路１０３、１０４内には波形に形成されたインナーフィン１０５、１０６が配置されている。また、２枚のプレート材１０１、１０２の内面には凸部１０７、１０８が設けられており、凸部１０７と１０８との接合により各ストッパ部１１５、１１６、１１７、１１８が形成されている。ストッパ部１１５、１１６はインナーフィン１０５の幅方向端部において該インナーフィン１０５の長手方向端部の位置を規制するようになっている。また、同様にしてストッパ部１１７、１１８によりインナーフィン１０６の長手方向端部の位置が規制されるようになっている。上記のようにして、流路１０３、１０４内におけるインナーフィン１０５、１０６の長手方向端部の位置を規制することにより、チューブ１００の端部に形成されるタンク部１１９、１２０内へのインナーフィン１０５、１０６の突出が防止されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の熱交換器のチューブ１００においては、インナーフィン１０５、１０６の幅方向の最外側面よりも外側の流体流路１２１、１２２、１２３、１２４への入出口部にはインナーフィン幅方向に延びるストッパ部１１５、１１６、１１７、１１８が延在しているため上記各流体流路への流体の流入出がストッパ部１１５、１１６、１１７、１１８により阻害され、圧力損失が増大し、チューブ１００、ひいては熱交換器全体の熱交換効率が低下するおそれがある。
【０００４】
本発明の課題は、流体通路全体を有効利用することでチューブ内における圧損を低減させるとともに、優れた熱交換性能を有する高品質の熱交換器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の熱交換器は、チューブの長手方向の少なくとも一端部にタンク部が形成または接続され、該チューブの内部にインナーフィンが配置され、該チューブにインナーフィンの長手方向端部の位置をインナーフィンの幅方向端部にて規制するストッパ部を設けた熱交換器において、前記チューブが一対のプレート材の接合により形成されており、前記ストッパ部が、前記一対のプレート材内面に設けられた一対の凸部によって形成されているとともに、プレート材同士の接合部分の内端からインナーフィン幅方向に延設されており、前記一対のプレート材内面とインナーフィンの幅方向最外側面とで形成される流体流路とタンク部の内部が、前記一対の凸部により、インナーフィン幅方向に前記プレート材同士の接合部分の内端からインナーフィンの最外側面までの間に形成された連通部によって連通されていることを特徴とするものからなる。
【０００６】
上記ストッパ部がインナーフィンの幅方向両側に設けられている場合には、上記連通部は両ストッパ部にそれぞれ形成されていることが好ましい。
【０００７】
上記タンク部がチューブ長手方向の両端部に形成または接続されており、さらに上記ストッパ部が、インナーフィンの長手方向両端部の幅方向両端部に対応する位置にそれぞれ設けられている場合には、その全ストッパ部に対して連通部が形成されていることが好ましい。
【０００９】
上記連通部はインナーフィン幅方向に接合部分の内端からインナーフィンの最外側面までの間に形成されている。たとえば、プレート材同士の接合部分の内端から連通部の開口端部までの寸法をＡ、上記接合部分の内端からインナーフィンの端部までの寸法をＢ、上記インナーフィンのピッチをＰｆとした場合は、Ａ＜Ｂ＋１／４Ｐｆの関係を満たすように上記各寸法を設定することが好ましい。
【００１０】
上記のような熱交換器においては、チューブ内のインナーフィン幅方向にインナーフィンよりも外側に形成される流体流路とタンク部の内部とを連通する連通部が形成されている。したがって、インナーフィンよりも外側に形成される流体流路内への流体の流入出が円滑化されチューブ内における圧力損失を大幅に低減することができ、また、各チューブの流体通路全体に流体が流通する為、各チューブひいては熱交換器の性能が向上され高品質、高性能の熱交換器を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明熱交換器の望ましい実施の形態について図面を参照して説明する。
図１ないし図６は、本発明の一実施態様に係る熱交換器を示している。図において、１は熱交換器を示している。熱交換器１は、チューブ２とフィン３とが交互に積層された積層型熱交換器を示している。チューブ２とフィン３により形成される積層部の両端にはサイドプレート１２、１３が設けられている。サイドプレート１２側には、熱交換媒体（冷媒）導入出用の流路を形成するサイドタンク４が設けられている。サイドタンク４には、冷媒導入出用のフランジ５が設けられており、該フランジ５には膨張弁（図示略）が接続されている。
【００１２】
チューブ２は、図２に示すようにプレート材６、７を接合したものから形成されている。プレート材６（７）には、連結用凸部１５、１６、１７、１８（１９、２０、２１、２２）が形成されている。また、プレート材６（７）には、膨出部２３、２４（２５、２６）が形成されている。そして、プレート材６、７を接合して隣接するチューブ２の連結用凸部１５と１９、１６と２０、１７と２１、１８と２２を連結することにより、チューブ２の上下端に上タンク部１０、下タンク部１１が形成されるようになっている。上タンク部１０は、通風方向に対して上流側に位置する上前側タンク部１０ａと下流側に位置する上後側タンク部１０ｂとからなっている。また、下タンク部１１は、通風方向に対して上流側に位置する下前側タンク部１１ａと下流側に位置する下後側タンク部１１ｂとからなっている。そして、上前側タンク部１０ａと下前側タンク部１１ａは膨出部２４、２６により形成される冷媒流路３２を介して連通されている。また、上後側タンク部１０ｂと下後側タンク部１１ｂは膨出部２３、２５により形成される冷媒流路３３を介して連通されている。そして、流路３２、フィン３、タンク部１０ａ、１１ａにより上流側熱交換部３４が形成されるとともに、流路３３、フィン３、タンク部１０ｂ、１１ｂにより下流側熱交換部３５が形成されている。
【００１３】
チューブ２内部、より具体的には冷媒流路３２、３３内には、インナーフィン３８、３９が配設されている。インナーフィン３８、３９は、チューブ２内に設けられたストッパ部４０、４１、４２、４３（以下、各ストッパ部ということもある。）により幅方向端部にて規制され、長手方向端部の位置ずれが防止されるようになっている。各ストッパ部はプレート６、７の内面に設けられた凸部によって形成されている。つまり、図５に示すようにプレート６の凸部４４とプレート７の凸部４８によりストッパ部４０が形成され、以下同様にして凸部４５、４９によりストッパ部４１、凸部４６、５０によりストッパ部４２、凸部４７、５１によりストッパ部４３が形成されるようになっている。
【００１４】
各ストッパ部４０、４１、４２、４３は、プレート材６、７の接合部分の内端からインナーフィン幅方向に延設されている。各ストッパ部、より正確には各ストッパ部を形成する凸部には連通部が形成されている。本実施態様においては、図４に示すように上記各凸部にはインナーフィン幅方向に延びるテーパ部を設けることにより、各ストッパ部に連通部５２、５３、５４、５５が形成されるようになっている。そして該連通部５２、５３、５４、５５を介してチューブ２内のインナーフィン幅方向よりも外側に形成される冷媒流路５６、５７とタンク部１０ａ、１１ａ、冷媒流路５８、５９とタンク部１０ｂ、１１ｂが連通されるようになっている。
【００１５】
連通部５２、５３、５４、５５は、図５、図６に示すようにインナーフィン幅方向にプレート材６、７の接合部分の内端からインナーフィンの最外側面までの間に形成されるようになっている。たとえば、本実施態様においては、図６に示すように、プレート材６、７の接合部分の内端から連通部の開口端部までの寸法をＡ、上記接合部分の内端からインナーフィン端部までの寸法をＢ、インナーフィンピッチをＰｆとすると、Ａ＜Ｂ＋１／４Ｐｆの関係が成立するようになっている。
【００１６】
本実施態様の積層型熱交換器１においては、膨張弁からフランジ５およびサイドタンク４の導入側流路から導入口部３６を介して下後側タンク部１１ｂの室２９に導入された冷媒は、室２９に連通するチューブ２→タンク部１０ｂ→タンク部１０ｂと室３０を連通するチューブ２→室３０→ヘッダ３１→室２８→室２８とタンク部１０ａを連通するチューブ２→タンク部１０ａ→タンク部１０ａと室２７を連通するチューブ２→室２７→導出口部３７→サイドタンク４の導出側流路のような順路で熱交換器１内を流通するようになっている（図３）。
【００１７】
また、本実施態様においては、冷媒流路５６、５７、５８、５９とタンク部１０、１１とは連通部５２、５３、５４、５５により連通されているので、冷媒流路５６、５７、５８、５９への冷媒の流入出が円滑に行われ各チューブ２の圧力損失を低減でき、また、チューブ２ひいては熱交換器１の性能を向上することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の熱交換器によるときは、チューブ内の圧力損失を大幅に低減することができるとともに、チューブ、ひいては熱交換器の性能を向上した高品質の熱交換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る積層型熱交換器の斜視図である。
【図２】図１の積層型熱交換器のチューブの分解斜視図である。
【図３】図１の積層型熱交換器の冷媒の流路を示す斜視図である。
【図４】図１の積層型熱交換器のチューブのプレート材にインナーフィンを配置した状態を示す状態図である。
【図５】図１の積層型のチューブの断面図である。
【図６】図１の積層型熱交換器のチューブの部分拡大断面図である。
【図７】従来の積層型熱交換器のチューブのプレート材にインナーフィンを配置した状態を示す状態図である。
【図８】従来の積層型熱交換器のチューブの部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１  積層型熱交換器
２  チューブ
３  フィン
４  サイドタンク
５  フランジ
６、７  プレート材
８、９  仕切り
１０  上タンク部
１０ａ  上前側タンク部
１０ｂ  上後側タンク部
１１  下タンク部
１１ａ  下前側タンク部
１１ｂ  下後側タンク部
１２、１３  サイドプレート
１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２  連結用凸部
２３、２４、２５、２６  膨出部
２７、２８、２９、３０  室
３１  ヘッダ
３２、３３  冷媒流路
３４  上流側熱交換部
３５  下流側熱交換部
３６  冷媒導入口部
３７  冷媒導出口部
３８、３９  インナーフィン
４０、４１、４２、４３  ストッパ部
４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１  凸部
５２、５３、５４、５５  連通部
５６、５７、５８、５９  冷媒流路
【図１】
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【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】
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【図８】
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