| 【発明の名称】 |
熱交換器 |
| 【発明者】 |
【氏名】柴田 一司
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| 【要約】 |
【課題】製造バラツキや加工バラツキが生じても、コストアップすることなく、第１ヘッダ２内におけるセパレータ６の接合不良を防止することのできるマルチフロー型のコンデンサのヘッダ構造を提供する。
【解決手段】マルチフロー型のコンデンサの第１ヘッダ２のタンクプレート２０の所定の位置に、アルミニウム合金等の金属板の打ち抜き品であるセパレータ６の位置決め用凸部を嵌め込むための位置決め用孔を設けた。そして、第１ヘッダ２のヘッダプレート２１の底側壁の外壁面に、プレス加工等により打出しリブを形成し、その底側壁の内壁面に、セパレータ６の外周部の一部を所定の寸法（例えば０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ程度）分だけラップさせることが可能な嵌合溝を設けた。これにより、第１ヘッダ２内においてセパレータ６が所定の位置でろう付けにより接合できる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】（ａ）内部を流体が流れるチューブを複数配列したコア部と、（ｂ）このコア部の両端部にそれぞれ接続された２つのヘッダと、（ｃ）これらの２つのヘッダのうち少なくとも一方のヘッダ内に挿入されて、前記一方のヘッダ内を複数のタンク部に分割する仕切りプレートと、（ｄ）前記一方のヘッダ内に前記仕切りプレートをろう接により接合する接合手段とを備え、前記一方のヘッダの内壁面には、前記仕切りプレートの外周部の一部が嵌め込まれる凹状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、前記一方のヘッダは、前記コア部の複数のチューブの一端部が差し込まれ、半円弧形状の断面を有する底部側プレート、およびこの底部側プレートの開口側を塞ぐように接合され、半円弧形状の断面を有する天井側プレートにより構成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】請求項２に記載の熱交換器において、前記凹状部は、前記仕切りプレートの外周部の一部を所定の寸法だけラップさせることが可能で、前記底部側プレートの内壁面の周方向に形成された略円弧形状の嵌合溝であることを特徴とする熱交換器。
【請求項４】請求項２または請求項３に記載の熱交換器において、前記凹状部は、前記仕切りプレートの外周部の一部を所定の寸法だけラップさせることが可能で、前記天井側プレートの内壁面の周方向に形成された略円弧形状の嵌合溝であることを特徴とする熱交換器。
【請求項５】請求項１に記載の熱交換器において、前記一方のヘッダは、前記コア部の複数のチューブの一端部が差し込まれ、略円筒形状の断面を有し、前記凹状部は、前記仕切りプレートの外周部の一部を所定の寸法だけラップさせることが可能で、前記一方のヘッダの前記チューブ側の内壁面の周方向に形成された半円弧形状の嵌合溝であることを特徴とする熱交換器。
【請求項６】請求項５に記載の熱交換器において、前記一方のヘッダの前記チューブ側に対して逆側には、前記仕切りプレートの外周部の残部が嵌め込まれる半円弧形状の切欠き部が設けられていることを特徴とする熱交換器。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両用空調装置のコンデンサやヒータコア、エンジン冷却装置のラジエータ等の熱交換器に関するもので、特にヘッダの内部を複数のタンク部に分割する仕切りプレートを備えた熱交換器に係わる。
【０００２】
【従来の技術】従来より、熱交換器、例えばマルチフロー型のコンデンサ（冷媒凝縮器）は、図１３に示したように、チューブ１００とコルゲートフィン１０１とを交互に積層してなるコア部１０２と、このコア部１０２のチューブ１００の積層方向の両外側にサイドプレート１０３と、コア部１０２の各チューブ１００の両端部に２つのヘッダ１０４とを備え、これらを一体ろう付けすることにより製造されている。
【０００３】そして、ヘッダ１０４は、チューブ１００の通路方向に２分割されて、その内側を成すヘッダプレート１０５および外側を成すタンクプレート１０６等から構成されている。そして、ヘッダプレート１０５には、チューブ１００の端部が差し込まれる差込み孔１０７が形成されている（例えば特開平４−３４００９３号公報、特開平５−１８６９０号公報等）。
【０００４】そして、マルチフロー型のコンデンサでは、チューブ１００とコルゲートフィン１０１とを交互に積層してなるコア部１０２全体として、冷媒を蛇行状に流して熱交換効率を高めるために、図１４に示したように、仕切りプレート１０９をヘッダ１０４内に配置している。なお、仕切りプレート１０９には、ヘッダ１０４のタンクプレート１０６の所定の位置に設けられた位置決め用孔１１０に嵌め込まれる位置決め用凸部１１１が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のマルチフロー型のコンデンサにおいては、仕切りプレート１０９がヘッダ１０４の内部でのろう付けとなるため、製造バラツキや加工バラツキにより、ヘッダ１０４の内壁面と仕切りプレート１０９の外周面との間に隙間が生じたり、ヘッダ１０４内で仕切りプレート１０９が斜めに倒れ込んだりして、仕切りプレート１０９の接合不良が生じ易い。
【０００６】それによって、入口配管より流入した高温、高圧の冷媒ガスがコア部に向かわず、ヘッダ１０４内をスルーパスして著しく熱交換性能を低下させてしまうという問題が生じている。また、受液器（モジュレータ）を備えたサブクール型のコンデンサでは、モジュレータ内に貯えた液冷媒を加熱してしまい、ガス化させてしまうという問題も生じる。
【０００７】そこで、上記の不具合を解消する目的で、ヘッダを構成するヘッダプレートとタンクプレートとの冷媒流路の途中に、金属線材を金属たわし状にした弾性体の仕切りプレートを配置した熱交換器が提案されている（特開平５−１１８７８６号公報）が、そのような形状の弾性体の仕切りプレートを製造することは非常に困難であり、コストアップとなるという問題が生じる。
【０００８】
【発明の目的】本発明の目的は、製造バラツキや加工バラツキが生じても、コストアップすることなく、ヘッダの内部の所定の位置でろう接により確実に接合することができ、ヘッダ内における仕切りプレートの接合不良を防止することのできる熱交換器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明によれば、２つのヘッダのうち少なくとも一方のヘッダの内壁面に、一方のヘッダ内を複数のタンク部に分割する仕切りプレートの外周部の一部が嵌め込まれる凹状部を設けることにより、製造バラツキや加工バラツキが生じても、コストアップすることなく、ヘッダの内部の所定の位置でろう接により確実に仕切りプレートを接合することができる。それによって、ヘッダの内壁面と仕切りプレートの外周面との間に隙間が生じることはなく、且つ仕切りプレートがヘッダ内で倒れ込んだりする等の不具合を解消できるので、ヘッダ内における仕切りプレートの接合不良を防止することができる。
【００１０】請求項２に記載の発明によれば、２つのヘッダのうち少なくとも一方のヘッダを、コア部の複数のチューブの一端部が差し込まれる半円弧形状の底部側プレート、およびこの底部側プレートの開口側を塞ぐように接合される半円弧形状の天井側プレートにより構成することによって、底部側プレートと天井側プレートとの間に仕切りプレートを挟み込むようにして組み付けることができる。
【００１１】請求項３に記載の発明によれば、底部側プレートの内壁面の周方向に形成された略円弧形状の嵌合溝に、仕切りプレートの外周部の一部を所定の寸法だけラップさせるようにして組み付けることにより、安価で簡易な構造ながらも、ヘッダの内部の所定の位置でろう接により確実に接合することができる。
【００１２】請求項４に記載の発明によれば、天井側プレートの内壁面の周方向に形成された略円弧形状の嵌合溝に、仕切りプレートの外周部の一部を所定の寸法だけラップさせるようにして組み付けることにより、安価で簡易な構造ながらも、ヘッダの内部の所定の位置でろう接により確実に接合することができる。
【００１３】請求項５に記載の発明によれば、２つのヘッダのうち少なくとも一方のヘッダのチューブ側の内壁面の周方向に形成された半円弧形状の嵌合溝に、仕切りプレートの外周部の一部を所定の寸法だけラップさせるようにして組み付けることにより、安価で簡易な構造ながらも、ヘッダの内部の所定の位置でろう接により確実に接合することができる。
【００１４】請求項６に記載の発明によれば、２つのヘッダのうち少なくとも一方のヘッダのチューブ側に対して逆側に、仕切りプレートの外周部の残部が嵌め込まれる半円弧形状の切欠き部を設けることにより、略円筒形状のヘッダ内に外部から仕切りプレートを簡単に挿入することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】〔第１実施形態の構成〕図１ないし図５は本発明の第１実施形態を示したもので、図１は車両用空調装置の冷凍サイクルに組み込まれるマルチフロー型のコンデンサを示した図で、図２ないし図４はマルチフロー型のコンデンサのヘッダ構造を示した図である。
【００１６】本実施形態のマルチフロー型のコンデンサ（冷媒凝縮器）は、車両のエンジンルーム内の走行風を受け易い場所に設置され、炉中にて一体ろう付けにより製造されている。このコンデンサは、冷媒と空気との熱交換を行うコア部１と、このコア部１の幅方向の一端部に接続された略円筒形状の第１ヘッダ２と、コア部１の幅方向の他端部に接続された略円筒形状の第２ヘッダ３と、第１ヘッダ２内に冷媒を流入させるための入口配管（入口パイプ）８と、第１ヘッダ２から冷媒を流出させるための出口配管（出口パイプ）９とを備えている。ここで、第１ヘッダ２内には、第１ヘッダ２の内部空間を、２つの入口側タンク部４ａと出口側タンク部４ｂとに分割するセパレータ６が挿入されて接合されている。
【００１７】コア部１は、チューブ１１とコルゲートフィン１２とを交互に積層してなり、これらの積層方向の両外側にサイドプレート１３を配している。チューブ１１は、アルミニウム合金等の金属製で、内部に冷媒が流れる１つまたは多数の冷媒通路を有する偏平チューブで、内部を流れる冷媒と外部を通過する室外空気とを熱交換させて冷媒を凝縮液化させる流路管である。
【００１８】コルゲートフィン１２は、薄いアルミニウム合金等の金属板を波形形状に形成したもので、表面に冷媒と室外空気との熱交換効率（伝熱効率）を高めるためのルーバ（図示せず）が形成されている。サイドプレート１３は、アルミニウム合金等の金属製で、チューブ１１とコルゲートフィン１２とのコア形状を保持すると共に、例えば車両のエンジンルームの取付部材（図示せず）にコンデンサを取り付けるためのブラケットとしても機能する。
【００１９】第１ヘッダ２は、外側に位置する断面形状が半円弧形状のタンクプレート（本発明の天井側プレートに相当する）２０と内側に位置する断面形状が半円弧形状のヘッダプレート（本発明の底部側プレートに相当する）２１とを組み合わせて略円筒形状に形成されている。そして、第１ヘッダ２の板長さ方向の両端部分の開口部には、その開口部を塞ぐ２つのキャップ２２が取り付けられている。
【００２０】第２ヘッダ３は、内部に１つのタンク部５を有し、第１ヘッダ２と同様にして、外側に位置する断面形状が半円弧形状のタンクプレート３０と内側に位置する断面形状が半円弧形状のヘッダプレート３１とを組み合わせて略円筒形状に形成されている。そして、第２ヘッダ３の板長さ方向の両端部分の開口部には、その開口部を塞ぐ２つのキャップ３２が取り付けられている。
【００２１】ここで、第１ヘッダ２のタンクプレート２０の天井壁には、セパレータ６を固定する位置決め用孔２３が形成されている。また、第１、第２ヘッダ２、３のタンクプレート２０、３０の開口側の端縁には、かしめることによってヘッダプレート２１、３１の開口側の端縁の外側面を係止する複数個の爪状係止部２４、３４が部分的に形成されている。
【００２２】第１、第２ヘッダ２、３のヘッダプレート２１、３１の底側壁には、チューブ１１の端部が差し込まれる長円形状の抜き穴２５がヘッダプレート２１、３１の板長さ方向に等ピッチで形成されている。第１ヘッダ２のヘッダプレート２１の底側壁の外壁面には、プレス加工等により打ち出しリブ２６が形成されている。そして、ヘッダプレート２１の底側壁の内壁面には、セパレータ６の外周部の一部（図５において図示下方側部）６ａを所定の寸法（例えば０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ程度）分だけラップさせることが可能な嵌合溝（本発明の凹状部に相当する）２７が内周方向に円弧状に形成されている。
【００２３】セパレータ６は、非常に安価なアルミニウム合金等の金属板の打ち抜き品が使用され、図５に示したように、第１ヘッダ２のタンクプレート２０の所定の位置に設けられた位置決め用孔２３に嵌め込まれる位置決め用凸部４１が設けられている。また、セパレータ６は、図２に示したように、その寸法をＡ以上Ｂ以下とすることで、ヘッダプレート２１の嵌合溝２７との間に（Ｂ−Ａ）のラップ代（例えば０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ程度）を有している。
【００２４】〔第１実施形態の作用〕次に、本実施形態のコンデンサの作用を図１ないし図５に基づいて簡単に説明する。
【００２５】車両用空調装置の運転が開始されると、例えばエンジン等の動力源により回転駆動される冷媒圧縮機（コンプレッサ）内で圧縮されてコンプレッサの吐出口から吐出された高温、高圧のガス冷媒は、入口配管８を通って第１ヘッダ２の入口側タンク部４ａ内に流入する。入口側タンク部４ａ内に流入したガス冷媒は、入口側タンク部４ａ内で複数のチューブ１１（図示上側のチューブ群）に分配される。そして、複数のチューブ１１に分配されたガス冷媒は、これらのチューブ１を通過する際にコルゲートフィン１２を介して室外空気と熱交換して凝縮液化され、一部のガス冷媒を残してほとんど液冷媒となる。このような気液二相状態の冷媒は、複数のチューブ１１より第２ヘッダ３のタンク部５内に流入する。
【００２６】そして、タンク部５内に流入した気液二相状態の冷媒は、一旦集められた後に、タンク部５内で複数のチューブ１１（図示下側のチューブ群）に分配される。そして、複数のチューブ１１に分配された気液二相状態の冷媒は、これらのチューブ１１を通過する際にコルゲートフィン１２を介して室外空気と熱交換して凝縮液化されて液冷媒となる。そして、液冷媒は、複数のチューブ１１より第１ヘッダ２の出口側タンク部４ｂ内に流入する。そして、出口側タンク部４ｂ内に流入した液冷媒は、出口配管９を通って膨張弁等の減圧装置へ流入する。
【００２７】〔第１実施形態の効果〕以上のように、第１ヘッダ２内に挿入されるセパレータ６は、外周部の一部が第１ヘッダ２のヘッダプレート２１の嵌合溝２７内に嵌め込まれて位置決めされ、且つ位置決め用凸部４１がタンクプレート２０の位置決め用孔２３に嵌め込まれて位置決めされている。これにより、仮に製造バラツキや加工バラツキが生じても、セパレータ６を第１ヘッダ２内で所定の位置に配置でき、且つ倒れ込むことなく第１ヘッダ２内に配置できるので、コストアップすることなく、第１ヘッダ２の内部の所定の位置でろう付けにより確実にセパレータ６を接合することができる。
【００２８】それによって、第１ヘッダ２の内壁面とセパレータ６の外周面との間に隙間が生じることはなく、且つセパレータ６が第１ヘッダ２内で倒れ込んだりする等の不具合を解消できるので、第１ヘッダ２内におけるセパレータ６の接合不良を防止することができる。したがって、入口配管８を通って第１ヘッダ２の入口側タンク部４ａ内に流入した高温、高圧の冷媒ガスがコア部１の複数のチューブ１１に向かわず、第１ヘッダ２内をスルーパスして出口側タンク部４ｂに漏出することを防止できるので、冷媒の放熱性能を低下させることはない。
【００２９】〔第２実施形態〕図６は本発明の第２実施形態を示したもので、モジュレータを備えたサブクール型のコンデンサを示した図である。
【００３０】本実施形態では、第２ヘッダ３のタンクプレート３０の天井壁の外壁面には、ろう付けにより略円筒形状のモジュレータ１０が接合されている。また、第１ヘッダ２内には、第１実施形態と同様に組み付けられて、内部空間を２つの入口側、出口側タンク部４ａ、４ｂに分割するセパレータ６が設けられている。そして、第２ヘッダ３内には、そのセパレータ６と同様に組み付けられて、内部空間を２つのタンク部５ａ、５ｂに分割するセパレータ７が設けられている。
【００３１】ここで、モジュレータ１０は、コア部１の高さ方向に延びる気液分離室５０を有している。気液分離室５０は、第２ヘッダ３のタンク部５ａより内部に流入した冷媒を気液分離して液冷媒のみを第２ヘッダ３のタンク部５ｂへ送り出す気液分離手段である。なお、モジュレータ１０の上下端部の開口部には、略円板形状のキャップ５１がろう付けにより接合されている。
【００３２】本実施形態では、第１ヘッダ２のヘッダプレート２１の底側壁の内壁面に、セパレータ６の外周部の一部が嵌め込まれる嵌合溝（図示せず）を設け、且つ第２ヘッダ３のヘッダプレート３１の底側壁の内壁面に、セパレータ７の外周部の一部が嵌め込まれる嵌合溝（図示せず）を設けることにより、第１実施形態と同様に、第１ヘッダ２内におけるセパレータ６の接合不良、および第２ヘッダ３内におけるセパレータ７の接合不良を防止することができる。
【００３３】したがって、本実施形態のモジュレータ１０を備えたサブクール型のコンデンサにおいては、複数のチューブ１１より第２ヘッダ３のタンク部５ａに流入した冷媒がタンク部５ｂにスルーパスすることを防止できるので、モジュレータ１０内に貯えた液冷媒を加熱してガス化させてしまうという不具合を防止することができる。
【００３４】〔第３実施形態〕図７は本発明の第３実施形態を示したもので、マルチフロー型のコンデンサのヘッダ構造を示した図である。
【００３５】本実施形態では、第１ヘッダ２のタンクプレート２０の天井部の外壁面に、プレス加工等により打ち出しリブ５２が形成されている。そして、タンクプレート２０の天井壁の内壁面には、セパレータ６の外周部の一部が０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ程度ラップさせることが可能な嵌合溝（本発明の凹状部に相当する）５３が形成されている。
【００３６】〔第４実施形態〕図８は本発明の第４実施形態を示したもので、マルチフロー型のコンデンサのヘッダ構造を示した図である。
【００３７】本実施形態では、ヘッダプレート２１の底側壁の外壁面への出っ張りはなく、ヘッダプレート２１の底側壁の内壁面に嵌合溝（本発明の凹状部に相当する）５４を周方向に円弧状に設けることにより、第１実施形態と同様に、第１ヘッダ２内におけるセパレータ６の接合不良を防止できる効果を持たせることができる。
【００３８】〔第５実施形態〕図９は本発明の第５実施形態を示したもので、マルチフロー型のコンデンサのヘッダ構造を示した図である。
【００３９】本実施形態では、セパレータ６の外周部の一部の形状（先端形状）６ｃを先の尖った形状（鋭角）に形成し、また、第１ヘッダ２のヘッダプレート２１の底側壁の内壁面に設ける嵌合溝を鋭角溝５５とすることにより、ヘッダプレート２１の底側壁の内壁面に設けられる嵌合溝の加工性を向上することができる。
【００４０】〔第６実施形態〕図１０は本発明の第６実施形態を示したもので、マルチフロー型のコンデンサのヘッダ構造を示した図である。
【００４１】本実施形態では、第１ヘッダ２のヘッダプレート２１の底側壁の内壁面に塑性加工（例えば転造押出し加工）によって略長円形状の突起部５６を設けている。そして、その突起部５６内には、セパレータ６の外周部の一部が嵌め込まれる嵌合溝（本発明の凹状部に相当する）５７が周方向に円弧状に設けられている。
【００４２】〔第７実施形態〕図１１および図１２は本発明の第７実施形態を示したもので、マルチフロー型のコンデンサのヘッダ構造を示した図である。
【００４３】本実施形態の第１ヘッダ２は、略円筒形状の断面を有し、コア部１の複数のチューブ１１の一端部が差し込まれている。そして、第１ヘッダ２のチューブ側の内壁面には、セパレータ６の外周部の一部（図示下側の半円弧状部分）６ａが嵌め込まれる半円弧形状の嵌合溝６１が周方向に円弧状に設けられている。
【００４４】そして、第１ヘッダ２のチューブ側に対して逆側には、セパレータ６の外周部の残部（図示下側の半円弧状部分６ａよりも外径の大きい図示上側の半円弧状部分）６ｂが嵌め込まれる半円弧形状の切欠き部６２が設けられている。これにより、第１ヘッダ２へのセパレータ６の組み付け時には、切欠き部６２からセパレータ６を第１ヘッダ２内に挿入した後にろう付けにより接合することができる。
【００４５】〔他の実施形態〕本実施形態では、本発明を、車両用空調装置の冷凍サイクルに組み込まれるマルチフロー型のコンデンサ、あるいはモジュレータを備えたサブクール型のコンデンサの第１、第２ヘッダ２、３に適用した例を説明したが、エンジン冷却装置のラジエータのヘッダ、あるいは車両用暖房装置のヒータコアのヘッダに適用しても良い。
【００４６】本実施形態では、本発明を冷媒の流れが１ターン型のコンデンサ（熱交換器）の第１、第２ヘッダ２、３に適用した例を説明したが、本発明を冷媒の流れが２ターン型の熱交換器のヘッダ、あるいは冷媒の流れが蛇行状となる熱交換器のヘッダに適用しても良い。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
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| 【出願日】 |
平成１１年９月２７日（１９９９．９．２７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８００４５
【弁理士】
【氏名又は名称】石黒 健二
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| 【公開番号】 |
特開２００１−９１１８５（Ｐ２００１−９１１８５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月６日（２００１．４．６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２７１６３３ |
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