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【発明の名称】 熱交換器
【発明者】 【氏名】佐々木 広仲

【要約】 【課題】生産性が向上した熱交換器を提供する。

【構成】ガスクーラ1の第1ヘッダタンク2を、タンク形成部材7と、タンク形成部材7の左側面を覆う管接続用プレート8とにより構成する。第1ヘッダタンク2に入口ヘッダ部10Aと出口ヘッダ部10Bを設ける。第1ヘッダタンク2のタンク形成部材7の外側面に、入口ヘッダ部10A内に通じる冷媒流入路14を有する入口側配管接続部材13と、出口ヘッダ部10B内に通じる冷媒流出路17を有する出口側配管接続部材16とをろう付する。タンク形成部材7を、外方膨出部11A,11Bを有する第1プレート7Aと、第2プレート7Bにより形成する。タンク形成部材7の第1プレート7Aの外方膨出部11A,11Bの頂部外面に凸部26A,26Bを形成する。両配管接続部材13,16における第1プレート7A側を向いた面に凸部26A,26Bが嵌る凹部27A,27Bを形成する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに間隔をおいて配置された1対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、各ヘッダタンクが、タンク形成部材と、タンク形成部材における熱交換管側を向いた面を覆う管接続用プレートとにより構成され、各ヘッダタンクに少なくとも1つのヘッダ部が設けられ、全ヘッダ部のうちの1つのヘッダ部が入口ヘッダ部となされるとともに、他の1つのヘッダ部が出口ヘッダ部となされ、入口ヘッダ部を有するヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた外面に、入口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する入口側配管接続部材がろう付され、出口ヘッダ部を有するヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた外面に、出口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する出口側配管接続部材がろう付されている熱交換器において、
タンク形成部材の外面、および少なくともいずれか一方の配管接続部材におけるタンク形成部材側を向いた面のうちの一方に凸部が形成されるとともに、同他方に凸部が嵌る凹部が形成されている熱交換器。
【請求項2】
タンク形成部材が、ヘッダタンクの長さ方向に伸びるとともに熱交換管側を向いた面に開口した中空部を有し、当該中空部の熱交換管側を向いた開口が管接続用プレートにより塞がれることによりヘッダ部が形成されている請求項1記載の熱交換器。
【請求項3】
タンク形成部材が、第1プレートと、第1プレートと管接続用プレートとの間に介在させられた第2プレートとよりなり、第1プレートおよび第2プレートに跨って中空部が形成されており、第1プレートに凸部が形成されるとともに、配管接続部材に凹部が形成されている請求項2記載の熱交換器。
【請求項4】
タンク形成部材の第1プレートに、第1プレートの長さ方向に伸びる少なくとも1つの外方膨出部が形成され、管接続用プレートにおける第1プレートの外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が管接続用プレートの長さ方向に間隔をおいて貫通状に形成されるとともに、熱交換管の端部が管挿入穴に挿入されて管接続用プレートにろう付され、タンク形成部材の第2プレートに、管接続用プレートの管挿入穴を第1プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、各外方膨出部内に通じるすべての連通穴が、第2プレートにおける隣り合う連通穴どうしの間に形成された連通部により連通させられ、第1プレートの外方膨出部の内部と、第2プレートの連通部および連通穴における連通部と対応する部分とによってタンク形成部材の中空部が形成されるとともに、当該中空部の熱交換管側を向いた開口が管接続用プレートにより塞がれることによってヘッダ部が形成され、配管接続部材におけるタンク形成部材側を向いた面にタンク形成部材の外方膨出部が嵌る凹所が形成されており、第1プレートの外方膨出部の頂部に凸部が形成されるとともに、配管接続部材の凹所の内周面に凹部が形成されている請求項3記載の熱交換器。
【請求項5】
第1プレートが金属板にプレス加工を施すことにより形成されており、凸部が半抜き加工により形成されている請求項4記載の熱交換器。
【請求項6】
少なくともいずれか一方の配管接続部材の基端部に、前後方向外方に突出した突出部が設けられ、管接続用プレートの前後両側縁部に熱交換管とは反対側に突出し、かつタンク形成部材の前後両側面を覆う側面被覆壁が設けられ、当該側面被覆壁の先端部に、前後方向内方に突出しかつ配管接続部材の突出部に係合する係合爪が設けられており、係合爪が突出部にろう付されている請求項3〜5のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【請求項7】
側面被覆壁の先端部に、前後方向内方に突出しかつタンク形成部材の第1プレートに係合するプレート係合爪が設けられ、側面被覆部が第1および第2プレートの前後両側面にろう付されるとともに、プレート係合爪が第1プレートの外面にろう付されている請求項6記載の熱交換器。
【請求項8】
互いに間隔をおいて配置された1対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、各ヘッダタンクが、タンク形成部材と、タンク形成部材における熱交換管側を向いた面を覆う管接続用プレートとにより構成され、各ヘッダタンクに少なくとも1つのヘッダ部が設けられ、全ヘッダ部のうちの1つのヘッダ部が入口ヘッダ部なされるとともに、他の1つのヘッダ部が出口ヘッダ部となされ、入口ヘッダ部を有するヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた面に、入口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する入口側配管接続部材がろう付され、出口ヘッダ部を有するヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた外面に、出口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する出口側配管接続部材がろう付されている熱交換器を製造する方法であって、
両面にろう材層を有するブレージングシートにプレス加工を施すことにより、長さ方向に間隔をおいて形成された複数の管挿入穴と、両側縁部に連なって全長にのびる側面被覆部と、側面被覆部の先端に真っ直ぐに連なった突出部係合爪形成用突片およびプレート係合爪形成用突片とを有する管接続用プレートをつくること、
両面にろう材層を有するブレージングシートにプレス加工を施すことにより、長さ方向に伸びる少なくとも1つの外方膨出部を有するとともに、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の中空部を構成する外方膨出部の頂部に半抜き加工により外方突出状凸部が形成されたタンク形成部材用第1プレートをつくること、
金属ベア材にプレス加工を施すことにより、管接続用プレートの管挿入穴を第1プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴と、各外方膨出部内に通じるすべての連通穴を通じさせる連通部とを有するタンク形成部材用第2プレートをつくること、
タンク形成部材用第1プレートを向いた面に形成されかつ外方膨出部が嵌る凹所と、凹所の内周面に形成されかつタンク形成部材用第1プレートの凸部が嵌る凹部と、基端部に形成された前後方向外方に突出した突出部とを有する金属ベア材製入口側配管接続部材および出口側配管接続部材をつくること、
管接続用プレートと、タンク形成部材用第1プレートと、タンク形成部材用第2プレートとを、第2プレートが中間部に来るように積層し、管接続用プレートのプレート係合爪形成用突片を内方に曲げてプレート係合爪を形成するとともにプレート係合爪を第1プレートに係合させることにより3種類のプレートを仮止めして仮止め体をつくること、
両配管接続部材を、外方膨出部が凹所内に嵌るとともに、凸部が凹部内に嵌るように第1プレートの外面側に配置した後、突出部係合爪形成用突片を内方に曲げて係合爪を形成するとともに係合爪を両配管接続部材の突出部に係合させることにより、両配管接続部材を仮止め体に仮止めすること、
ならびに管接続用プレートと第2プレート、第1プレートと第2プレート、管接続用プレートの両側面被覆部と第1および第2プレートの前後両側面、管接続用プレートのプレート係合爪と第1プレート、管接続用プレートの係合爪と配管接続部材の突出部、配管接続部材と第1プレートとをそれぞれろう付し、第1および第2プレートによりタンク形成部材をつくるとともに、タンク形成部材に配管接続部材をろう付することを含む熱交換器の製造方法。
【請求項9】
圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、減圧器およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えており、かつ超臨界冷媒を用いる超臨界冷凍サイクルであって、ガスクーラが請求項1〜7のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる超臨界冷凍サイクル。
【請求項10】
請求項9記載の超臨界冷凍サイクルがカーエアコンとして搭載されている車両。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
この発明は、熱交換器に関し、さらに詳しくは、たとえばCOなどの超臨界冷媒が用いられる超臨界冷凍サイクルのガスクーラとして好適に使用される熱交換器に関する。
【0002】
この明細書および特許請求の範囲において、「超臨界冷凍サイクル」とは、高圧側において、冷媒が臨界圧力を超えた超臨界状態となる冷凍サイクルを意味するものとし、「超臨界冷媒」とは、超臨界冷凍サイクルに用いられる冷媒を意味するものとする。また、この明細書および特許請求の範囲において、通風方向下流側(図1に矢印Xで示す方向)を前、これと反対側を後というものとする。
【背景技術】
【0003】
圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、減圧器、およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えた超臨界冷凍サイクルのガスクーラに用いられる熱交換器として、本出願人は、先に、互いに間隔をおいて配置された1対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダタンクに接続された扁平状熱交換管と、隣接する熱交換管間の通風間隙に配置されかつ熱交換管にろう付されたフィンとを備えており、各ヘッダタンクが、タンク形成部材と、タンク形成部材における熱交換管側を向いた面を覆う管接続用プレートとにより構成され、第1ヘッダタンクに入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が設けられるとともに、第2ヘッダタンクに、第1ヘッダタンクの2つのヘッダ部に跨るように1つの中間ヘッダ部が設けられ、第1ヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた外面に、入口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する入口側配管接続部材と、出口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する出口側配管接続部材とがろう付されている熱交換器を提案した(特許文献1参照)。
【0004】
特許文献1記載の熱交換器は、両配管接続部材を含めた全部品を組み立てて仮止めし、この状態で全部品を一括してろう付することにより製造されるようになっているが、両配管接続部材のタンク形成部材への位置決めが困難であり、生産性が低下するおそれがある。
【特許文献1】特開2005−300135号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
この発明の目的は、上記問題を解決し、生産性が向上した熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【0007】
1)互いに間隔をおいて配置された1対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、各ヘッダタンクが、タンク形成部材と、タンク形成部材における熱交換管側を向いた面を覆う管接続用プレートとにより構成され、各ヘッダタンクに少なくとも1つのヘッダ部が設けられ、全ヘッダ部のうちの1つのヘッダ部が入口ヘッダ部となされるとともに、他の1つのヘッダ部が出口ヘッダ部となされ、入口ヘッダ部を有するヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた外面に、入口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する入口側配管接続部材がろう付され、出口ヘッダ部を有するヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた外面に、出口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する出口側配管接続部材がろう付されている熱交換器において、
タンク形成部材の外面、および少なくともいずれか一方の配管接続部材におけるタンク形成部材側を向いた面のうちの一方に凸部が形成されるとともに、同他方に凸部が嵌る凹部が形成されている熱交換器。
【0008】
2)タンク形成部材が、ヘッダタンクの長さ方向に伸びるとともに熱交換管側を向いた面に開口した中空部を有し、当該中空部の熱交換管側を向いた開口が管接続用プレートにより塞がれることによりヘッダ部が形成されている上記1)記載の熱交換器。
【0009】
3)タンク形成部材が、第1プレートと、第1プレートと管接続用プレートとの間に介在させられた第2プレートとよりなり、第1プレートおよび第2プレートに跨って中空部が形成されており、第1プレートに凸部が形成されるとともに、配管接続部材に凹部が形成されている上記2)記載の熱交換器。
【0010】
4)タンク形成部材の第1プレートに、第1プレートの長さ方向に伸びる少なくとも1つの外方膨出部が形成され、管接続用プレートにおける第1プレートの外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が管接続用プレートの長さ方向に間隔をおいて貫通状に形成されるとともに、熱交換管の端部が管挿入穴に挿入されて管接続用プレートにろう付され、タンク形成部材の第2プレートに、管接続用プレートの管挿入穴を第1プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、各外方膨出部内に通じるすべての連通穴が、第2プレートにおける隣り合う連通穴どうしの間に形成された連通部により連通させられ、第1プレートの外方膨出部の内部と、第2プレートの連通部および連通穴における連通部と対応する部分とによってタンク形成部材の中空部が形成されるとともに、当該中空部の熱交換管側を向いた開口が管接続用プレートにより塞がれることによってヘッダ部が形成され、配管接続部材におけるタンク形成部材側を向いた面にタンク形成部材の外方膨出部が嵌る凹所が形成されており、第1プレートの外方膨出部の頂部に凸部が形成されるとともに、配管接続部材の凹所の内周面に凹部が形成されている上記3)記載の熱交換器。
【0011】
5)第1プレートが金属板にプレス加工を施すことにより形成されており、凸部が半抜き加工により形成されている上記4)記載の熱交換器。
【0012】
6)少なくともいずれか一方の配管接続部材の基端部に、前後方向外方に突出した突出部が設けられ、管接続用プレートの前後両側縁部に熱交換管とは反対側に突出し、かつタンク形成部材の前後両側面を覆う側面被覆壁が設けられ、当該側面被覆壁の先端部に、前後方向内方に突出しかつ配管接続部材の突出部に係合する係合爪が設けられており、係合爪が突出部にろう付されている上記3)〜5)のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【0013】
7)側面被覆壁の先端部に、前後方向内方に突出しかつタンク形成部材の第1プレートに係合するプレート係合爪が設けられ、側面被覆部が第1および第2プレートの前後両側面にろう付されるとともに、プレート係合爪が第1プレートの外面にろう付されている上記6)記載の熱交換器。
【0014】
8)互いに間隔をおいて配置された1対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、各ヘッダタンクが、タンク形成部材と、タンク形成部材における熱交換管側を向いた面を覆う管接続用プレートとにより構成され、各ヘッダタンクに少なくとも1つのヘッダ部が設けられ、全ヘッダ部のうちの1つのヘッダ部が入口ヘッダ部なされるとともに、他の1つのヘッダ部が出口ヘッダ部となされ、入口ヘッダ部を有するヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた面に、入口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する入口側配管接続部材がろう付され、出口ヘッダ部を有するヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた外面に、出口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する出口側配管接続部材がろう付されている熱交換器を製造する方法であって、
両面にろう材層を有するブレージングシートにプレス加工を施すことにより、長さ方向に間隔をおいて形成された複数の管挿入穴と、両側縁部に連なって全長にのびる側面被覆部と、側面被覆部の先端に真っ直ぐに連なった突出部係合爪形成用突片およびプレート係合爪形成用突片とを有する管接続用プレートをつくること、
両面にろう材層を有するブレージングシートにプレス加工を施すことにより、長さ方向に伸びる少なくとも1つの外方膨出部を有するとともに、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の中空部を構成する外方膨出部の頂部に半抜き加工により外方突出状凸部が形成されたタンク形成部材用第1プレートをつくること、
金属ベア材にプレス加工を施すことにより、管接続用プレートの管挿入穴を第1プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴と、各外方膨出部内に通じるすべての連通穴を通じさせる連通部とを有するタンク形成部材用第2プレートをつくること、
タンク形成部材用第1プレートを向いた面に形成されかつ外方膨出部が嵌る凹所と、凹所の内周面に形成されかつタンク形成部材用第1プレートの凸部が嵌る凹部と、基端部に形成された前後方向外方に突出した突出部とを有する金属ベア材製入口側配管接続部材および出口側配管接続部材をつくること、
管接続用プレートと、タンク形成部材用第1プレートと、タンク形成部材用第2プレートとを、第2プレートが中間部に来るように積層し、管接続用プレートのプレート係合爪形成用突片を内方に曲げてプレート係合爪を形成するとともにプレート係合爪を第1プレートに係合させることにより3種類のプレートを仮止めして仮止め体をつくること、
両配管接続部材を、外方膨出部が凹所内に嵌るとともに、凸部が凹部内に嵌るように第1プレートの外面側に配置した後、突出部係合爪形成用突片を内方に曲げて係合爪を形成するとともに係合爪を両配管接続部材の突出部に係合させることにより、両配管接続部材を仮止め体に仮止めすること、
ならびに管接続用プレートと第2プレート、第1プレートと第2プレート、管接続用プレートの両側面被覆部と第1および第2プレートの前後両側面、管接続用プレートのプレート係合爪と第1プレート、管接続用プレートの係合爪と配管接続部材の突出部、配管接続部材と第1プレートとをそれぞれろう付し、第1および第2プレートによりタンク形成部材をつくるとともに、タンク形成部材に配管接続部材をろう付することを含む熱交換器の製造方法。
【0015】
9)圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、減圧器およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えており、かつ超臨界冷媒を用いる超臨界冷凍サイクルであって、ガスクーラが上記1)〜7)のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる超臨界冷凍サイクル。
【0016】
10)上記9)記載の超臨界冷凍サイクルがカーエアコンとして搭載されている車両。
【発明の効果】
【0017】
上記1)の熱交換器によれば、タンク形成部材の外面、および少なくともいずれか一方の配管接続部材におけるタンク形成部材側を向いた面のうちの一方に凸部が形成されるとともに、同他方に凸部が嵌る凹部が形成されているので、この熱交換器の製造にあたってタンク形成部材に対して配管接続部材を組み合わせる際に、凸部を凹部に嵌め入れることにより配管接続部材のタンク形成部材への位置決めを簡単に行うことができる。したがって、この熱交換器の生産性が向上する。
【0018】
上記3)および4)の熱交換器によれば、凸部をプレス加工などにより形成することが可能になるので、配管接続部材に凸部が形成されている場合に比べて、簡単に凸部を形成することができる。
【0019】
上記5)の熱交換器によれば、外方膨出部および凸部を有する第1プレートを比較的簡単につくることができる。
【0020】
上記6)の熱交換器によれば、製造の際に、管接続用プレートの突出壁に、突出壁に真っ直ぐに連なった係合爪形成用突片を形成しておき、配管接続部材をタンク形成部材の外面に配置した後、係合爪形成用突片を内方に曲げて係合爪を形成するとともに係合爪を配管接続部材の突出部に係合させることにより、配管接続部材をタンク形成部材の第1プレートに仮止めすることができる。したがって、配管接続部材の仮止めのための工数が削減されるとともに専用治具などが不要となって、製造コストが安くなる。
【0021】
上記7)の熱交換器によれば、製造の際に、管接続用プレートと、タンク形成部材用第1プレートと、タンク形成部材用第2プレートとを、第2プレートが中間部に来るように積層し、管接続用プレートのプレート係合爪形成用突片を内方に曲げてプレート係合爪を形成するとともにプレート係合爪を第1プレートに係合させることにより3種類のプレートを仮止めして仮止め体をつくることができる。したがって、3種類のプレートの仮止めのための工数が削減されるとともに専用治具などが不要となって、製造コストが安くなる。
【0022】
上記8)の熱交換器の製造方法によれば、タンク形成部材の第1プレートに対して両配管接続部材を組み合わせる際に、凸部を凹部に嵌め入れることにより両配管接続部材のタンク形成部材への位置決めを簡単に行うことができる。したがって、この熱交換器の生産性が向上する。また、3種類のプレートの仮止め、および第1プレートに対する両配管接続部材の仮止めを比較的簡単に行うことができ、製造コストが安くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明による熱交換器を超臨界冷凍サイクルのガスクーラに適用したものである。
【0024】
なお、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。また、以下の説明において、図1および図2の上下、左右を上下、左右というものとする。
【0025】
図1および図2はこの発明による熱交換器を適用したガスクーラの全体構成を示し、図3〜図6はその要部の構成を示し、図7および図8はガスクーラの製造方法の一部の工程を示す。
【0026】
図1および図2において、超臨界冷媒、たとえばCOを使用する超臨界冷凍サイクルのガスクーラ(1)は、左右方向に間隔をおいて配置されかつ上下方向にのびる2つのヘッダタンク(2)(3)と、両ヘッダタンク(2)(3)間に、上下方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の扁平状熱交換管(4)と、隣接する熱交換管(4)どうしの間の通風間隙、および上下両端の熱交換管(4)の外側に配置されて熱交換管(4)にろう付されたコルゲートフィン(5)と、上下両端のコルゲートフィン(5)の外側にそれぞれ配置されてコルゲートフィン(5)にろう付されたアルミニウム製サイドプレート(6)とを備えている。なお、この実施形態において、右側のヘッダタンク(2)を第1ヘッダタンク、左側のヘッダタンク(3)を第2ヘッダタンクというものとする。
【0027】
図2〜図6に示すように、第1ヘッダタンク(2)は、アルミニウム製タンク形成部材(7)と、両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートから形成され、かつタンク形成部材(7)の左側面を覆うようにタンク形成部材(7)にろう付された管接続用プレート(8)とを備えている。タンク形成部材(7)は、両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートから形成され、かつ右側(外側)に配置された第1プレート(7A)と、金属ベア材、ここではアルミニウムベア材からなり、かつ第1プレート(7A)と管接続用プレート(8)との間に介在させられて両プレート(7A)(8)にろう付された第2プレート(7B)とにより構成されており、入口ヘッダ部(10A)および出口ヘッダ部(10B)が上下に並んで設けられている。
【0028】
第1ヘッダタンク(2)のタンク形成部材(7)の第1プレート(7A)に、上下方向にのび、かつ膨出高さ、長さおよび幅の等しい複数、ここでは2つの外方膨出部(11A)(11B)が上下方向に間隔をおいて形成されている。第1プレート(7A)の両外方膨出部(11A)(11B)の左側を向いた開口は第2プレート(7B)により塞がれている。その結果、各外方膨出部(11A)(11B)内は上下両端が閉鎖され、かつ冷媒が上下方向に流れる冷媒流通部(11a)(11b)となっている。各外方膨出部(11A)(11B)の外面の横断面形状は円弧状である。第1プレート(7A)の上側外方膨出部(11A)の頂部および下側外方膨出部(11B)の頂部に、左右方向外方に突出した凸部(26A)(26B)がそれぞれ半抜き加工により形成されている(図3および図4参照)。
【0029】
第1プレート(7A)の上側外方膨出部(11A)の頂部の上端部に冷媒入口(12)が形成されており、外方膨出部(11A)外面に、冷媒入口(12)に通じる冷媒流入路(14)(冷媒流路)を有する金属製、ここではアルミニウムベア材製の直方体状入口側配管接続部材(13)が、第1プレート(7A)外面のろう材を利用してろう付されている。また、下側外方膨出部(11B)の頂部の下端部に冷媒出口(15)が形成されており、外方膨出部(11B)外面に、冷媒出口(15)に通じる冷媒流出路(17)(冷媒流路)を有する金属製、ここではアルミニウムベア材製の直方体状出口側配管接続部材(16)が、第1プレート(7A)外面のろう材を利用してろう付されている。第1プレート(7A)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施することにより形成されている。
【0030】
入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)の基端部(左端部)の前後両側面に、前後方向外方に突出した板状の突出部(13a)(16a)がそれぞれ一体に形成されている。各突出部(13a)(16a)の肉厚は全体に均等になっており、その先端面はタンク形成部材(7)、すなわち第1および第2プレート(7A)(7B)の前後両側面と同一平面上に位置している。両配管接続部材(13)(16)の左側面に、それぞれ上下方向に伸びかつ第1プレート(7A)の各外方膨出部(11A)(11B)が密に嵌め入れられる凹所(13b)(16b)が形成されている。両配管接続部材(13)(16)の凹所(13b)(16b)の内周面は部分円筒面状であり、凹所(13b)(16b)の内周面に第1プレート(7A)の凸部(26A)(26B)が嵌る凹部(27A)(27B)が形成されている(図3および図4参照)。また、入口側配管接続部材(13)の冷媒流入路(14)の一端および出口側配管接続部材(16)の冷媒流出路(17)の一端は、それぞれ凹所(13b)(16b)の内周面に開口している。さらに、両配管接続部材(13)(16)には、その後面から前方にのびるねじ穴(35)(36)がそれぞれ形成されている。入口側配管接続部材(13)のねじ穴(35)は、超臨界冷凍サイクルにおいて、圧縮機からのびる配管の先端部に取り付けられたジョイント部材をねじ止めするのに用いられ、出口側配管接続部材(16)のねじ穴(36)は、中間熱交換器からのびる配管の先端部に取り付けられたジョイント部材をねじ止めするのに用いられる。
【0031】
第1ヘッダタンク(2)の管接続用プレート(8)に、前後方向に長い複数の貫通状管挿入穴(18)が、上下方向に間隔をおいて形成されている。上半部の複数の管挿入穴(18)は、第1プレート(7A)の上側外方膨出部(11A)の上下方向の範囲内に形成され、同じく下半部の複数の管挿入穴(18)は、第1プレート(7A)の下側外方膨出部(11B)の上下方向の範囲内に形成されている。また、管挿入穴(18)の前後方向の長さは、各外方膨出部(11A)(11B)の前後方向の幅よりも若干長く、管挿入穴(18)の前後両端部は外方膨出部(11A)(11B)の前後両側縁よりも外方に突出している。また、管接続用プレート(8)の前後両側縁部に、それぞれ右方に突出して先端が第1プレート(7A)の外面まで至り、かつタンク形成部材(7)の第1プレート(7A)および第2プレート(7B)の前後両側面を覆う側面被覆壁(19)が一体に形成され、第1プレート(7A)および第2プレート(7B)の前後両側面にろう付されている。各側面被覆壁(19)の突出端の上下両端部および上下方向中央部に、それぞれ前後方向内方に突出しかつ第1プレート(7A)の外面に係合する複数のプレート係合爪(21)が一体に形成され、第1プレート(7A)にろう付されている。また、各側面被覆壁(19)の突出端における上端のプレート係合爪(21)よりも若干下方の部分、および下端のプレート係合爪(21)よりも若干上方の部分に、それぞれ前後方向内方に突出しかつ入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)の突出部(13a)(16a)に係合する突出部係合爪(25)が一体に形成されている。そして、突出部係合爪(25)が入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)の突出部(13a)(16a)に係合した状態で、両配管接続部材(13)(16)が第1プレート(7A)にろう付されるとともに、突出部係合爪(25)が突出部(13a)(16a)にろう付されている。管接続用プレート(8)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより形成されている。
【0032】
第1ヘッダタンク(2)のタンク形成部材(7)の第2プレート(7B)に、管接続用プレート(8)の管挿入穴(18)を第1プレート(7A)の各外方膨出部(11A)(11B)内の冷媒流通部(11a)(11b)に通じさせる貫通状連通穴(22)が、管挿入穴(18)と同じ数だけ形成されている。各連通穴(22)は、管接続用プレート(8)の各管挿入穴(18)と対応する位置に形成されており、連通穴(22)は管挿入穴(18)よりも一回り大きくなっている。そして、管接続用プレート(8)の上半部の複数の管挿入穴(18)は、第2プレート(7B)の上半部の複数の連通穴(22)を介して、第1プレート(7A)の上側外方膨出部(11A)内の冷媒流通部(11a)に通じさせられ、同じく下半部の複数の管挿入穴(18)は、第2プレート(7B)の下半部の複数の連通穴(22)を介して、第1プレート(7A)の下側外方膨出部(11B)内の冷媒流通部(11b)に通じさせられている。第1プレート(7A)の上側冷媒流通部(11a)に通じるすべての連通穴(22)、および下側冷媒流通部(11b)に通じるすべての連通穴(22)は、それぞれ第2プレート(7B)における隣り合う連通穴(22)間の部分の前後方向中央部を切除することにより形成された連通部(23)により連通させられている。その結果、第1プレート(7A)の各冷媒流通部(11a)(11b)に臨む連通穴(22)を連通させる連通部(23)、および連通穴(22)の前後方向中央部(連通穴(22)における連通部(23)に対応する部分)によって、第2プレート(7B)に、第1プレート(7A)の各冷媒流通部(11a)(11b)に通じかつ冷媒が上下方向に流れる冷媒流通部(7a)(7b)が形成されている(図7参照)。
【0033】
そして、第1ヘッダタンク(2)のタンク形成部材(7)を構成する2つのプレート(7A)(7B)および管接続用プレート(8)における両外方膨出部(11A)(11B)と対応する部分により、入口ヘッダ部(10A)および出口ヘッダ部(10B)が形成されており、タンク形成部材(7)の第1プレート(7A)の両冷媒流通部(11a)(11b)と第2プレート(7B)の両冷媒流通部(7a)(7b)とによって、左方に開口するとともに当該開口が管接続用プレート(8)により塞がれた入口ヘッダ部(10A)および出口ヘッダ部(10B)の中空部が形成されている。
【0034】
図2に示すように、第2ヘッダタンク(3)は、第1ヘッダタンク(2)とほぼ同様な構成であり、同一物および同一部分に同一符号を付す。両ヘッダタンク(2)(3)は、管接続用プレート(8)どうしが対向するように配置されている。
【0035】
第2ヘッダタンク(3)のタンク形成部材(7)の第1プレート(7A)に、第1ヘッダタンク(2)の外方膨出部(11A)(11B)の数よりも1つ少ない数、ここでは1つの外方膨出部(24)が、第1ヘッダタンク(2)の両外方膨出部(11A)(11B)にまたがるように第1プレート(7A)の上端部から下端部にかけて形成されている。第1プレート(7A)の外方膨出部(24)の右側を向いた開口は第2プレート(7B)により塞がれている。その結果、外方膨出部(24)内は上下両端が閉鎖され、かつ冷媒が上下方向に流れる冷媒流通部(24a)となっている。外方膨出部(24)に冷媒入口および冷媒出口が形成されていない。
【0036】
第2ヘッダタンク(3)の管接続用プレート(8)のすべての管挿入穴(18)は、第1プレート(7A)の外方膨出部(24)の上下方向の範囲内に形成されており、管接続用プレート(8)のすべての管挿入穴(18)は、第2プレート(7B)のすべての連通穴(22)を介して、第1プレート(7A)の外方膨出部(24)内の冷媒流通部(24a)に通じさせられている。第2プレート(7B)のすべての連通穴(22)は、第2プレート(7B)における隣り合う連通穴(22)間の部分の前後方向中央部を切除することにより形成された連通部(23)により連通させられている。その結果、連通部(23)、および連通穴(22)の前後方向中央部(連通穴(22)における連通部(23)に対応する部分)によって、第2プレート(7B)に、第1プレート(7A)の冷媒流通部(24a)に通じかつ冷媒が上下方向に流れる冷媒流通部(7c)が形成されている(図8参照)。
【0037】
そして、第2ヘッダタンク(3)のタンク形成部材(7)を構成する2つのプレート(7A)(7B)および管接続用プレート(8)における外方膨出部(24)と対応する部分により、第1ヘッダタンク(2)の2つのヘッダ部(10A)(10B)よりも1つ少ない数、ここでは1つの中間ヘッダ部(20)が、第1ヘッダタンク(2)の両ヘッダ部(10A)(10B)に跨るように形成されており、タンク形成部材(7)の第1プレート(7A)の冷媒流通部(24a)と第2プレート(7B)の冷媒流通部(7c)とによって、右方に開口するとともに当該開口が管接続用プレート(8)により塞がれた中間ヘッダ部(20)の中空部が形成されている。
【0038】
熱交換管(4)は、金属、ここではアルミニウム製押出形材からなり、前後方向に幅広の扁平状で、その内部に長さ方向にのびる複数の冷媒通路(4a)が並列状に形成されている。熱交換管(4)の両端部は、それぞれ両ヘッダタンク(2)(3)の管挿入穴(18)に挿入された状態で、管接続用プレート(8)のろう材層を利用して管接続用プレート(8)にろう付されている。なお、熱交換管(4)の両端は第2プレート(7B)の厚さ方向の中間部まで連通穴(22)内に入り込んでおり、第2プレート(7B)の冷媒流通部(7a)(7b)(7c)内に臨んでいる。すべての熱交換管(4)は、右端部が第1ヘッダタンク(2)の入口ヘッダ部(10A)の中空部に通じるとともに左端部が第2ヘッダタンク(3)の中間ヘッダ部(20)の中空部の上半部に通じる複数の熱交換管(4)からなる熱交換管群と、右端部が第1ヘッダタンク(2)の出口ヘッダ部(10B)の中空部に通じるとともに左端部が第2ヘッダタンク(3)の中間ヘッダ部(20)の中空部の下半部に通じる複数の熱交換管(4)からなる熱交換管群とに分けられることにより、第1および第2の2つのパス(P1)(P2)に区分されており、各パス(P1)(P2)を構成する全ての熱交換管(4)における冷媒の流れ方向が同一となっているとともに、2つのパス(P1)(P2)の熱交換管(4)における冷媒の流れ方向が異なっている。
【0039】
コルゲートフィン(5)は両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートを用いて波状に形成されたものである。
【0040】
以下、ガスクーラ(1)の製造方法について、図7および図8を参照して説明する。
【0041】
まず、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより、外方膨出部(11A)(11B)(24)を有するタンク形成部材(7)の第1プレート(7A)を形成する。第1ヘッダタンク(2)の第1プレート(7A)の外方膨出部(11A)(11B)には、凸部(26A)(26B)を形成するとともに、冷媒入口(12)および冷媒出口(15)を形成しておく。また、アルミニウムベア材にプレス加工を施すことにより、連通穴(22)および連通部(23)を有するタンク形成部材(7)の第2プレート(7B)を形成する。さらに、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより、管挿入穴(18)、側面被覆壁(19)、ならびに側面被覆壁(19)に真っ直ぐに連なったプレート係合爪形成用突片(21A)および突出部係合爪形成用突片(25A)を有する第1ヘッダタンク(2)の管接続用プレート(8)と、管挿入穴(18)および側面被覆壁(19)および側面被覆壁(19)に真っ直ぐに連なったプレート係合爪形成用突片(21A)を有する第2ヘッダタンク(3)の管接続用プレート(8)とを形成する。また、適当な方法により、冷媒流入路(14)、突出部(13a)、凹所(13b)、凹部(27A)およびねじ穴(35)を有する入口側配管接続部材(13)と、冷媒流出路(17)、突出部(16a)、凹所(16b)、凹部(27B)およびねじ穴(36)を有する出口側配管接続部材(16)とを形成する。
【0042】
ついで、3つのプレート(7A)(7B)(8)を第2プレート(7B)が中間部に来るように積層するとともに、入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)を、外方膨出部(11A)(11B)が凹所(13b)(16b)内に嵌りかつ凸部(26A)(26B)が凹部(27A)(27B)内に嵌るように第1プレート(7A)の外面側に配置し、管接続用プレート(8)のプレート係合爪形成用突片(21A)を内方に曲げてプレート係合爪(21)を形成するとともにプレート係合爪(21)を第1プレート(7A)に係合させることにより、3つのプレート(7A)(7B)(8)を仮止めして第1ヘッダタンク(2)用の仮止め体をつくり、さらに突出部係合爪形成用突片(25A)を内方に曲げて突出部係合爪(25)を形成するとともに突出部係合爪(25)を入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)の突出部(13b)(16b)に係合させることにより、両配管接続部材(13)(16)を仮止め体に仮止めする。これと同様に、3つのプレート(7A)(7B)(8)を第2プレート(7B)が中間部に来るように積層し、管接続用プレート(8)のプレート係合爪形成用突片(21A)を内方に曲げてプレート係合爪(21)を形成するとともにプレート係合爪(21)を第1プレート(7A)に係合させることにより、3つのプレート(7A)(7B)(8)を仮止めして第2ヘッダタンク(3)用の仮止め体をつくる。
【0043】
ついで、2つの仮止め体を、管接続用プレート(8)どうしが対向するように間隔をおいて配置するとともに、複数の熱交換管(4)とコルゲートフィン(5)とを交互に配置し、熱交換管(4)の両端部をそれぞれ両仮止め体の管接続用プレート(8)の管挿入穴(18)および中間プレート(9)の連通穴(22)に挿入するとともに、両端のコルゲートフィン(5)の外側にサイドプレート(6)を配置して適当な治具で固定することにより、全部品の組立体を得る。。
【0044】
その後、組立体を所定のろう付温度に加熱し、第1プレート(7A)のろう材層および管接続用プレート(8)のろう材層を利用して3つのプレート(7A)(7B)(8)を相互にろう付して第1および第2プレート(7A)(7B)によりタンク形成部材(7)をつくるとともに、側面被覆壁(19)と第1プレート(7A)および第2プレート(7B)の前後両側面、プレート係合爪(21)と第1プレート(7A)、突出部係合爪(25)と入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)の突出部(13b)(16b)とをそれぞれろう付し、さらに第1プレート(7A)のろう材層を利用して第1プレート(7A)と両配管接続部材(13)(16)とをろう付することにより第1ヘッダタンク(2)を形成する。これと同時に、第1プレート(7A)のろう材層および管接続用プレート(8)のろう材層を利用して3つのプレート(7A)(7B)(8)を相互にろう付して第1および第2プレート(7A)(7B)によりタンク形成部材(7)をつくるとともに、側面被覆壁(19)と第1プレート(7A)および第2プレート(7B)の前後両側面、プレート係合爪(21)と第1プレート(7A)とをそれぞれろう付することにより第2ヘッダタンク(3)を形成する。さらに、これと同時に、管接続用プレート(8)と熱交換管(4)、熱交換管(4)とコルゲートフィン(5)、およびコルゲートフィン(5)とサイドプレート(6)とを同時にろう付する。こうして、ガスクーラ(1)が製造されている。
【0045】
ガスクーラ(1)は、圧縮機、エバポレータ、減圧器およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器とともに超臨界冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして車両、たとえば自動車に搭載される。
【0046】
上述したガスクーラ(1)において、圧縮機を通過したCO が、入口側配管接続部材(13)の冷媒流入路(14)を通って冷媒入口(12)から第1ヘッダタンク(2)の入口ヘッダ部(10A)の中空部内に入り、第1プレート(7A)の冷媒流通部(11a)および第2プレート(7B)の冷媒流通部(7a)を下方に流れながら分流して第1パス(P1)のすべての熱交換管(4)の冷媒通路(4a)内に流入する。冷媒通路(4a)内に流入したCOは、冷媒通路(4a)内を左方に流れて第2ヘッダタンク(3)の中間ヘッダ部(20)の中空部内の上半部(流入部)に流入する。中間ヘッダ部(20)の中空部内の上半部に流入したCOは、第1プレート(7A)の冷媒流通部(24a)および第2プレート(7B)の冷媒流通部(7c)を通って下方に流れ、分流して第2パス(P2)のすべての熱交換管(4)の冷媒通路(4a)内に流入し、流れ方向を変えて冷媒通路(4a)内を右方に流れて第1ヘッダタンク(2)の出口ヘッダ部(10B)の中空部内に入る。その後、COは、第1プレート(7A)の冷媒流通部(11b)および第2プレート(7B)の冷媒流通部(7b)を下方に流れ、冷媒出口(15)および出口側配管接続部材(16)の冷媒流出路(17)を通って流出する。そして、COが熱交換管(4)の冷媒通路(4a)内を流れる間に、通風間隙を図1に矢印Xで示す方向に流れる空気と熱交換し、冷却される。
【0047】
上記実施形態においては、タンク形成部材(7)の第1プレート(7A)に凸部(26A)(26B)が形成され、入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)に凹部(27A)(27B)が形成されているが、これとは逆に、入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)に凸部が形成され、タンク形成部材(7)の第1プレート(7A)に凹部が形成されていてもよい。また、上記実施形態においては、タンク形成部材(7)の第1プレート(7A)に2つの凸部(26A)(26B)が形成され、入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)にそれぞれ凹部(27A)(27B)が形成されているが、これに代えて、タンク形成部材(7)の第1プレート(7A)に1つの凸部または凹部が形成され、およびいずれか一方の配管接続部材(13)(16)に第1プレート(7A)の凸部が嵌る凹部または第1プレート(7A)の凹部に嵌る凸部が形成されていてもよい。
【0048】
また、上記実施形態においては、この発明による熱交換器が適用されたガスクーラ(1)における第1ヘッダタンク(2)のヘッダ部(10A)(10B)の数が2であり、第2ヘッダタンク(3)のヘッダ部(20)の数が1であり、パス(P1)(P2)の数が2であるが、これに限定されるものではなく、第1ヘッダタンク(2)のヘッダ部の数が3以上であり、第2ヘッダタンク(3)のヘッダ部の数が第1ヘッダタンク(2)のヘッダ部の数よりも1つ少なく、パスの数が第1ヘッダタンク(2)のヘッダ部の数と同一であってもよい。また、この発明による熱交換器は、第1ヘッダタンクに、その長さ方向に並んだ複数のヘッダ部が設けられ、第2ヘッダタンクに、第1ヘッダタンクのヘッダ部と同数のヘッダ部がその長さ方向に並んで設けられ、第1ヘッダタンクの長さ方向の一端部のヘッダ部に冷媒入口が設けられるとともに、第2ヘッダタンクにおける冷媒入口とは反対側の端部のヘッダ部に冷媒出口が設けられ、すべての熱交換管が、ヘッダタンクの長さ方向に連続して並んだ複数の熱交換管からなりかつ両ヘッダタンクのヘッダ数よりも1つ多い数のパスに区分されているガスクーラに適用される場合もある。
【0049】
また、上記実施形態においては、タンク形成部材(7)が第1および第2の2枚のプレート(7A)(7B)により形成されているが、第2プレート(7B)は複数枚用いられてもよい。
【0050】
また、上記の実施形態においては、超臨界冷凍サイクルの超臨界冷媒として、COが使用されているが、これに限定されるものではなく、エチレン、エタン、酸化窒素などが使用可能である。
【0051】
さらに、上記の実施形態においては、熱交換管(4)は、アルミニウム押出形材からなるが、これに両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなる管製造用金属板を曲げた折り曲げ体からなるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】この発明による熱交換器を適用したガスクーラの全体構成を示す斜視図である。
【図2】図1のガスクーラの後方から前方を見た一部省略垂直断面図である。
【図3】図2のA−A線拡大断面図である。
【図4】図2のB−B線拡大断面図である。
【図5】図1のガスクーラの入口側配管接続部材の部分を示す拡大斜視図である。
【図6】図2のC−C線拡大断面図である。
【図7】図1のガスクーラを製造するにあたり、第1ヘッダタンクを構成する3つのプレートと入口側配管接続部材および出口側配管接続部材を示す分解斜視図である。
【図8】図1のガスクーラを製造するにあたり、第2ヘッダタンクを構成する3つのプレートを示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【0053】
(1):ガスクーラ(熱交換器)
(2):第1ヘッダタンク
(3):第2ヘッダタンク
(4):熱交換管
(7):タンク形成部材
(7A):第1プレート
(7B):第2プレート
(8):管接続用プレート
(10A):入口ヘッダ部
(10B):出口ヘッダ部
(11A)(11B):外方膨出部
(12):冷媒入口
(13):入口側配管接続部材
(13a):突出部
(13b):凹所
(14):冷媒流入路(冷媒流路)
(16):出口側配管接続部材
(16a):突出部
(16b):凹所
(17):冷媒流出路(冷媒流路)
(18):管挿入穴
(19):側面被覆壁
(20):中間ヘッダ部
(21):プレート係合爪
(21A):プレート係合爪形成用突片
(22):連通穴
(23):連通部
(24):外方膨出部
(25):突出部係合爪
(25A):突出部係合爪形成用突片
(26A)(26B):凸部
(27A)(27B):凹部
【出願人】 【識別番号】000002004
【氏名又は名称】昭和電工株式会社
【出願日】 平成18年6月21日(2006.6.21)
【代理人】 【識別番号】100083149
【弁理士】
【氏名又は名称】日比 紀彦

【識別番号】100060874
【弁理士】
【氏名又は名称】岸本 瑛之助

【識別番号】100079038
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 彰

【識別番号】100069338
【弁理士】
【氏名又は名称】清末 康子


【公開番号】 特開2008−2722(P2008−2722A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−170897(P2006−170897)