熱交換器
【課題】内管及び外管に対する応力集中を防止することで耐久信頼性の低下を抑制しつつ、エンドキャップの周方向位置決めを行うことができる熱交換器を提供すること。
【解決手段】第１流体（低圧冷媒）が流れる内管１１を第２流体（高圧冷媒）が流れる外管１２内に挿入し、内管１１と外管１２との間にフィン１３を介装して第１流体と第２流体との間で熱交換を行う二重管式の熱交換器（内部熱交換器）１０において、外管１２の長手方向端部１２ｂに接続され、内管１１が挿通する第１開口部１５と、第１開口部１５と同一直線状に開放して内管１１が挿通する第２開口部１６と、内管１１と外管１２との間隙に連通して第２流体（高圧冷媒）が流れる第３開口部１７と、を有するエンドキャップ１４を備え、フィン１３の長手方向端部１３ｂと第１開口部１５との間に、エンドキャップ１４の周方向の位置決めを行う凹凸嵌め合い構造を設けた。
【解決手段】第１流体（低圧冷媒）が流れる内管１１を第２流体（高圧冷媒）が流れる外管１２内に挿入し、内管１１と外管１２との間にフィン１３を介装して第１流体と第２流体との間で熱交換を行う二重管式の熱交換器（内部熱交換器）１０において、外管１２の長手方向端部１２ｂに接続され、内管１１が挿通する第１開口部１５と、第１開口部１５と同一直線状に開放して内管１１が挿通する第２開口部１６と、内管１１と外管１２との間隙に連通して第２流体（高圧冷媒）が流れる第３開口部１７と、を有するエンドキャップ１４を備え、フィン１３の長手方向端部１３ｂと第１開口部１５との間に、エンドキャップ１４の周方向の位置決めを行う凹凸嵌め合い構造を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内管を外管内に挿入すると共に、内管と外管との間にフィンを配置して熱交換を行う二重管式の熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内管と、内管が挿入された外管と、両管の間に介装されたフィンと、外管の端部に設けられ、内管が貫通すると共に内管と外管との間隙に連通する連通流路を有するエンドキャップと、を備えた二重管式の熱交換器が知られている（例えば、特許文献１,特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2010-96225号公報
【特許文献２】特開2006-3071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、従来の熱交換器では、エンドキャップと内管の接触面、及び、エンドキャップと外管の接触面は、それぞれ環状をなしている。そのため、互いに周方向に回転可能となっており、エンドキャップの周方向の位置決めをすることが困難であった。しかも、内管や外管の内部を流れる第１,第２流体の圧力は高く、内管及び外管にエンドキャップを位置決めするための変形箇所を設けてしまうと、その変形箇所に応力集中が発生して耐久信頼性が損なわれてしまうという問題が生じてしまう。
【０００５】
そこで、この発明は、内管及び外管に対する応力集中を防止することで耐久信頼性の低下を抑制しつつ、エンドキャップの周方向位置決めを容易に行うことができる熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、この発明は、第１流体が流れる内管を第２流体が流れる外管内に挿入し、前記内管と前記外管との間にフィンを介装して前記第１流体と前記第２流体との間で熱交換を行う二重管式の熱交換器において、前記外管の長手方向端部に接続され、前記内管が挿通する第１開口部と、前記第１開口部と同一直線状に開放して前記内管が挿通する第２開口部と、前記内管と前記外管との間隙に連通して前記第２流体が流れる第３開口部と、有するエンドキャップを備え、前記フィンの長手方向端部と前記第１開口部との間に、前記エンドキャップの周方向の位置決めを行う凹凸嵌め合い構造を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、外管の端部に設けられたエンドキャップの第１開口部と、内管と外管の間に介装されるフィンの長手方向端部の間に、エンドキャップの周方向の位置決めを行う凹凸嵌め合い構造が設けられる。
すなわち、凹凸嵌め合い構造によってフィンに対してエンドキャップの周方向の位置決めがなされる。ここで、フィンは、内管と外管の間に介装されているため、フィンに対してエンドキャップの位置決めが出来れば、内管及び外管に対してもエンドキャプの位置決めが自動的になされる。つまり、内管及び外管にエンドキャップの位置決めのための変形箇所を設けることなく、エンドキャップの周方向の位置決めができる。
これにより、内管及び外管に対する応力集中を防止することで耐久信頼性の低下を抑制しつつ、エンドキャップの周方向位置決めを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の熱交換器を内部熱交換器として適用した冷凍サイクルを示す全体システム図である。
【図２】実施例１の内部熱交換器の要部を示す分解斜視図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】実施例１の内部熱交換器の長手方向端部における縦断面図である。
【図５Ａ】実施例１における内部熱交換器の製造方法を示す説明図であり、(a)は内管形成工程を示し、(b)は外管形成工程を示し、(c)はフィン形成工程を示す。
【図５Ｂ】実施例１における内部熱交換器の製造方法を示す説明図であり、(d)は管組立工程を示し、(e)はエンドキャップ組付工程を示し、(f)はボール通し工程を示し、(g)ロー付け工程を示す。
【図６】比較例の熱交換器を示す図であり、(a)は要部拡大断面図を示し、(b)はエンドキャップを示す斜視図である。
【図７】本発明の熱交換器の他の例の要部を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の熱交換器を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の熱交換器を内部熱交換器として適用した冷凍サイクルを示す全体システム図である。図２は、実施例１の内部熱交換器の要部を示す分解斜視図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。図４は、実施例１の内部熱交換器の長手方向端部における縦断面図である。
【００１１】
実施例１における冷凍サイクルは、図１に示すように、コンプレッサ１と、コンデンサ（ガスクーラ）２と、膨張弁３と、エバポレータ４と、を順次環状に接続し、前記コンデンサ２を出た高圧冷媒と前記エバポレータ４を出た低圧冷媒との間で熱交換する内部熱交換器（熱交換器）１０を備えることで構成される。
【００１２】
前記コンプレッサ１は、エンジンやモータなどにより駆動され、エバポレータ４からのガス冷媒を圧縮し、高温・高圧のガス冷媒とする。
【００１３】
前記コンデンサ２は、コンプレッサ１からの高温・高圧のガス冷媒を外気と熱交換し、低温・高圧のガス冷媒とする凝縮器である。このコンデンサ２としては、互いに間隔をおいて縦平行に配置された左右一対のヘッダータンクと、両端をそれぞれ前記ヘッダータンクに連通接続して横平行に多数配置された熱交換チューブと、隣接する熱交換チューブの空気流通間隙に配置されたフィンと、を備えて構成される。そして、一対のヘッダータンクの内部が、仕切り手段により横方向に仕切られることにより、熱交換チューブによる冷媒通路が、入口側通路群と中間通路群と出口側通路群というように、少なくとも２つ以上の通路群に区画されている。
【００１４】
前記膨張弁３は、エンジンルーム内に設置され、コンデンサ２からの高圧ガス冷媒の圧力を低圧の液ガス混合冷媒とする。実施例１の場合、コンデンサ２の出口冷媒温度及び出口冷媒圧力に基づいて、冷媒の過熱度（スーパーヒート）を一定に保持するように膨張弁開度を制御する制御型膨張弁を採用している。
【００１５】
前記エバポレータ４は、車室内空調を行う車両用空調ユニット内に、送風機等と共に配置される熱交換器である。膨張弁３からの低温・低圧の液ガス混合冷媒を循環させることで周囲の空気から熱を奪い、冷媒の温度を高め、ガス化を促進する。このため、エバポレータ４は、コア・配管・フランジまでを一体化する構造とし、これにより、Ｏリングシールなどのスローリークを含む車室内への冷媒漏れを防いでいる。
【００１６】
前記内部熱交換器１０は、コンデンサ２を出た高圧冷媒とエバポレータ４を出た低圧冷媒が、隣接して対向に流れることで熱交換する。すなわち、冷凍サイクル内で熱交換が行われ、外部の空気と熱交換しないので「内部熱交換器」と呼んでいる。この内部熱交換器１０により膨張弁３の入口冷媒温度を低減し、エバポレータ４の入口エンタルピを下げることによって、COP（効率:Coefficient Of Performance）を向上させる。そして、この内部熱交換器１０は、内管１１と、外管１２と、フィン１３と、エンドキャップ１４と、を備えている。
【００１７】
前記内管１１は、アルミ製丸管であり、エバポレータ４を出た低圧冷媒（第１流体）が内部を流れる。この内管１１の外周面１１ａには、ろう材としてのAl-Si系合金（例えば、JIS A4343やJIS A4045等）が付着している。
【００１８】
前記外管１２は、間隙をあけた状態で内管１１を挿入可能な内径寸法のアルミ製丸管であり、内側に挿入した内管１１との間にコンデンサ２を出た高圧冷媒（第２流体）が流れる。ここで、内管１１と外管１２は同心軸上に配置されたいわゆる二重管構造をなす。また、この外管１２の内周面１２ａには、ろう材としてのAl-Si系合金（例えば、JIS A4343やJIS A4045等）が付着している。
【００１９】
前記フィン１３は、内管１１及び外管１２の周方向に沿って並び、長手方向に延在する多数の凹凸１３ａ,…を有するアルミ製の管であり、内管１１と外管１２の間に介装されている。すなわち、フィン１３は、コンデンサ２を出た高圧冷媒（第２流体）が流れる流路内に配置され、低圧冷媒は、多数の凹凸１３ａ,…の間を流れる。そして、図３に示すように、フィン１３の多数の凹凸１３ａ,…は、径方向先端部分が内管１１の外周面１１ａ又は外管１２の内周面１２ａに接触する。さらに、この実施例１の内部熱交換器１０のフィン１３の長手方向端部１３ｂには、複数のフィン側切欠部１３ｃ,…が形成されている。
【００２０】
前記フィン側切欠部１３ｃは、フィン１３の多数の凹凸１３ａ,…に拘らず、フィン１３の長手方向端部１３ｂを一定間隔で矩形状に切り欠くことで形成されている。なお、このフィン側切欠部１３ｃは、フィン１３の全周にわたって形成されている。
【００２１】
そして、実施例１の内部熱交換器１０では、内管１１と外管１２とフィン１３のうち、内管１１の長手方向寸法が最も長い長さに設定され、外管１２とフィン１３の長手方向寸法は同じ長さに設定されている。そのため、外管１２に内管１１を挿入し、その間にフィン１３を介装した状態では、フィン１３が外管１２の内部に収納され、内管１１の長手方向端部１１ｂが外管１２から外方（外管１２の長手方向）に突出する。なお、フィン側切欠部１３ｃの位置では、フィン１３の長手方向端部１３ｂが切り欠かれているため、フィン１３は外管１２の内側に位置することとなる。
【００２２】
前記エンドキャップ１４は、外管１２の長手方向端部１２ｂに設けられ、同軸上を流れるコンデンサ２を出た高圧冷媒と、エバポレータ４を出た低圧冷媒の流れ方向を分岐する。このエンドキャップ１４は、第１開口部１５と、第２開口部１６と、第３開口部１７と、を有している。
【００２３】
前記第１開口部１５は、内管１１がわずかな間隔をあけて挿通可能な内径に設定され、外管１２から突出した内管１１が挿入される。そして、この第１開口部１５の周縁部には、内管１１と外管１２の間に挿入されるインロー部１８が形成されている。
【００２４】
前記インロー部１８は、第１開口部１５に挿入された内管１１を取り囲む円弧形状を呈している。このインロー部１８は、外管１２に挿入した際に、外側面が外管１２と接触し、内管１１の外周面１１ａとの間に僅かな間隙が生じる厚みに設定されている。すなわち、内管１１と外管１２の間を流れる高温高圧冷媒は、インロー部１８と内管１１との間を流れる。
さらに、このインロー部１８は、周方向に並ぶ複数のキャップ側切欠部１８ａ,…を有している。このキャップ側切欠部１８ａは、インロー部１８を一定間隔で矩形状に切り欠くことで形成され、インロー部１８を外管１２に挿入した際に、フィン１３に形成したフィン側切欠部１３ｃ,…と噛み合う。これにより、実施例１の内部熱交換器１０では、フィン側切欠部１３ｃ,…とキャップ側切欠部１８ａ,…により、エンドキャップ１４の周方向の位置決めを行う凹凸嵌め合い構造が構成される。
【００２５】
前記第２開口部１６は、内管１１が隙間なく挿通可能な内径に設定され、外管１２から突出した内管１１が貫通する。ここで、第１開口部１５と第２開口部１６は、同軸方向に開放している。
【００２６】
前記第３開口部１７は、内管１１と外管１２との間隙に連通し、コンデンサ２を出た高圧冷媒（第２流体）が流れる。ここで、第３開口部１７は、第１,第２開口部１５,１６の開放方向に対して直交する方向に開放している。
【００２７】
次に、実施例１の内部熱交換器１０の製造方法について説明する。
【００２８】
図５Ａは、実施例１における内部熱交換器の製造方法を示す説明図であり、(a)は内管形成工程を示し、(b)は外管形成工程を示し、(c)はフィン形成工程を示す。図５Ｂは、実施例１における内部熱交換器の製造方法を示す説明図であり、(d)は管組立工程を示し、(e)はエンドキャップ組付工程を示し、(f)はボール通し工程を示し、(g)ロー付け工程を示す。
【００２９】
内管形成工程では、図５Ａ(a)に示すように、ろう材が付着した面を外側にした状態でアルミ平板鋼板をロール成形加工し、合わせ部分を溶着して外周面１１ａにろう材が付着した内管１１を形成する。ここで、内管１１の外径は、例えば15mmに設定する。
【００３０】
外管形成工程では、図５Ａ(b)に示すように、ろう材が付着した面を内側にした状態でアルミ平板鋼板をロール成形加工し、合わせ部分を溶着して内周面１２ａにろう材が付着した外管１２を形成する。ここで、外管１２の内径は、例えば19.6mmに設定する。
【００３１】
フィン形成工程では、図５Ａ(c)に示すように、まず、打ち抜き加工により、アルミ平板鋼板の長手方向端部に、一定間隔をおいて矩形状のフィン側切欠部１３ｃ,…を形成する。次に、フィン側切欠部１３ｃ,…が形成されたアルミ平板鋼板をプレス加工して全面に多数の凹凸１３ａを形成する。その後、ロール成形加工し、合わせ部分を溶着する。これにより、周方向に沿って並び、長手方向に延在する多数の凹凸１３ａ,…を有すると共に、長手方向端部１３ｂにフィン側切欠部１３ｃ,…を有する管状のフィン１３を形成する。ここで、凹凸１３ａの高さは例えば1.8mmに設定し、周方向のピッチ間隔は例えば1.4mmに設定する。
【００３２】
管組立工程では、図５Ｂ(d)に示すように、外管形成工程にて形成した外管１２に、内管形成工程にて形成した内管１１を挿入し、その後、内管１１と外管１２の間にフィン形成工程にて形成したフィン１３を挿入する。このとき、フィン１３の長手方向端部１３ｂは外管１２の長手方向端部１２ｂと同じ位置になり、内管１１の長手方向端部１１ｂは外管１２及びフィン１３から外方（フィン１３の長手方向）に突出する。
なお、内管１１の外径を15mmに設定し、外管１２の内径を19.6mmに設定した場合では、内管１１と外管１２との間隙は2.3mmとなる。このため、フィン１３の凹凸１３ａの高さを1.8mmに設定すれば、このフィン１３は、内管１１と外管１２の間に円滑に挿入することができる。
【００３３】
エンドキャップ組付工程では、図５Ｂ(e)に示すように、外管１２の両端部にエンドキャップ１４を取り付ける。このとき、エンドキャップ１４の第１開口部１５の周縁部に形成されたインロー部１８を外管１２に挿入すると同時に、外管１２から突出した内管１１を第１開口部１５に挿入する。ここで、フィン１３のフィン側切欠部１３ｃとインロー部１８のキャップ側切欠部１８ａとが互いに噛み合うように、エンドキャップ１４の周方向の位置を調整する。
【００３４】
ボール通し工程では、図５Ｂ(f)に示すように、エンドキャップ組付工程によりエンドキャップ１４が組みつけられた内管１１内に、一方の長手方向端部１１ｂから、金属ボールＢを挿入し、そのまま貫通させる。この金属ボールＢは、内管１１の内径よりも大きい外径を有する。これにより、内管１１がフィン１３と共に内側から押し広げられて拡径する。このため、内管１１の外周面１１ａは、フィン１３の凹凸１３ａの径方向先端部分及びエンドキャップ１４の第１,第２開口部１５,１６に密着すると共に、フィン１３の凹凸１３ａの径方向先端部分は、外管１２の内周面１２ａに密着する。なお、金属ボールＢの外径寸法は、内管１１の外径が第１,第２開口部１５,１６と同じ寸法になるように設定する。
【００３５】
ロー付け工程では、図５Ｂ(g)に示すように、ボール通し工程により内管１１と外管１２とフィン１３及びエンドキャップ１４の接触部分が互いに密着した状態の組立品の全体を加熱し、内管１１及び外管１２に付着したろう材を溶融する。これにより、内管１１と外管１２は、それぞれフィン１３と一体化するとともに、エンドキャップ１４が固定される。そして、最後に内管１１及びエンドキャップ１４に分岐管１９を取り付け、２重管式の内部熱交換器１０が形成される。
【００３６】
次に、作用を説明する。
まず、「比較例の熱交換器におけるエンドキャップ」の説明を行い、続いて、実施例１の熱交換器における「フィン延長作用」について説明する。
【００３７】
[比較例の熱交換器におけるエンドキャップ]
図６は、比較例の熱交換器を示す図であり、(a)は要部拡大断面図を示し、(b)はエンドキャップを示す斜視図である。
【００３８】
比較例の熱交換器２０は、低温低圧冷媒が流れる内管２１と、内管２１が挿入され、この内管２１との間隙に高温高圧冷媒が流れる外管２２と、内管２１と外管２２との間に介装されるフィン２３と、外管２２の端部に設けられるエンドキャップ２４と、を備えている。
【００３９】
ここで、内管２１は外管２２よりも長手方向長さが長く設定されており、外管２２の両端部から内管２１の長手方向端部２１ｂが突出する。そして、エンドキャップ２４は、内管２１が挿通する第１開口部２４ａと、この第１開口部２４ａと同一直線状に開放して内管２１が挿通する第２開口部２４ｂと、内管２１と外管２２との間隙に連通して高温高圧冷媒が流れる第３開口部２４ｃと、を有している。
【００４０】
さらに、このエンドキャップ２４の第１開口部２４ａの周囲には、図６(b)に示すように、外管２２に挿入される環状のインロー部２５が形成されている。このインロー部２５は、内管２１と外管２２の間に挿入され、エンドキャップ２４のがたつきや冷媒漏れを防止する。なお、インロー部２５は、外周面２５ａが外管２２と接触し、内周面２５ｂと内管２１との間には間隙が生じる。このため、内管２１と外管２２の間を流れる高温高圧冷媒は、インロー部２５と内管２１との間を流れ、第３開口部２４ｃから流出する。
【００４１】
さらに、インロー部２５が外管２２に挿入されることで、外管２２内のフィン２３とインロー部２５が干渉する。このとき、フィン２３の長手方向端部２３ｂとインロー部２５の先端部は、互いに環状をなす円滑面になっている。そのため、互いに周方向に回転可能となっており、エンドキャップ２４の周方向の位置を固定することはできなかった。これにより、内管２１および外管２２に対するエンドキャップ２４の周方向の位置決めを行うことが困難であった。
【００４２】
[エンドキャップ位置決め作用]
実施例１の内部熱交換器１０では、フィン１３の長手方向端部１３ｂと第１開口部１５との間に、エンドキャップ１４の周方向の位置決めを行う凹凸嵌め合い構造が設けられている。すなわち、エンドキャップ１４は、第１開口部１５の周縁から突出して内管１１と外管１２の間に挿入されるインロー部１８を有し、凹凸嵌め合い構造は、複数のフィン側切欠部１３ｃ,…と、このフィン側切欠部１３ｃ,…に噛み合う複数のキャップ側切欠部１８ａ,…と、から構成されている。
【００４３】
ここで、内管１１と外管１２の間に介装されたフィン１３は、凹凸１３ａの径方向先端が内管１１の外周面１１ａ又は外管１２の内周面１２ａに接触し、ろう付けによって固定されている。このため、フィン１３は、内管１１及び外管１２に対して周方向に回転することはない。そのため、周方向に回転不能とされたフィン１３のフィン側切欠部１３ｃにキャップ側切欠部１８ａ,…が噛み合うことで、エンドキャップ１４の周方向の回転が規制され、エンドキャップ１４の周方向の位置決めを容易に行うことができる。
【００４４】
しかも、フィン１３とエンドキャップ１４を噛み合わせてエンドキャップ１４の位置決めを行うため、流体圧力が作用する内管１１及び外管１２には、エンドキャップ位置決めのための変形箇所を設ける必要はなくなる。そのため、内管１１や外管１２に応力集中が発生せず、耐久信頼性の低下を抑制することができる。
【００４５】
また、実施例１の内部熱交換器１０では、凹凸嵌め合い構造は、フィン１３の長手方向端部１３ｂに形成された複数のフィン側切欠部１３ｃ,…と、エンドキャップ１４のインロー部１８に形成され、フィン側切欠部１３ｃ,…に噛み合う複数のキャップ側切欠部１８ａ,…と、から構成されている。このため、簡易な構造によってエンドキャップ１４の周方向の位置決めを行うことができる。
【００４６】
次に、効果を説明する。
実施例１の熱交換器にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００４７】
(1) 第１流体（低圧冷媒）が流れる内管１１を第２流体（高圧冷媒）が流れる外管１２内に挿入し、前記内管１１と前記外管１２との間にフィン１３を介装して前記第１流体（低圧冷媒）と前記第２流体（高圧冷媒）との間で熱交換を行う二重管式の熱交換器（内部熱交換器）１０において、前記外管１２の長手方向端部１２ｂに接続され、前記内管１１が挿通する第１開口部１５と、前記第１開口部１５と同一直線状に開放して前記内管１１が挿通する第２開口部１６と、前記内管１１と前記外管１２との間隙に連通して前記第２流体（高圧冷媒）が流れる第３開口部１７と、を有するエンドキャップ１４を備え、前記フィン１３の長手方向端部１３ｂと前記第１開口部１５との間に、前記エンドキャップ１４の周方向の位置決めを行う凹凸嵌め合い構造を設けた構成とした。
これにより、内管及び外管に対する応力集中を防止することで耐久信頼性の低下を抑制しつつ、エンドキャップの周方向位置決めを容易に行うことができる。
【００４８】
(2) 前記エンドキャップ１４は、前記第１開口部１５の周縁から突出して前記内管１１と前記外管１２の間に挿入されるインロー部１８を有し、前記凹凸嵌め合い構造は、前記フィン１３の長手方向端部１３ｂに設けられ、周方向に並ぶ複数のフィン側切欠部１３ｃ,…と、前記インロー部１８に設けられ、前記フィン側切欠部１３ｃ,…に噛み合う複数のキャップ側切欠部１８ａ,…と、から構成する。
これにより、簡易な構造によってエンドキャップ１４の周方向の位置決めを行うことができる。
【００４９】
以上、本発明の熱交換器を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００５０】
実施例１の熱交換器では、フィン１３の長手方向端部１３ｂに形成されたフィン側切欠部１３ｃ,…と、エンドキャップ１４のインロー部１８に形成されたキャップ側切欠部１８ａ,…によって、凹凸噛み合い構造を構成しているが、これに限らない。
【００５１】
例えば、図７に示すように、エンドキャップ１４の第１開口部１５の周縁から突出したインロー部３０の先端３０ａを、フィン１３の多数の凹凸１３ａ,…の間に挿入可能になるように櫛歯状に形成してもよい。すなわち、フィン１３の長手方向端部１３ｂに矩形状の切欠を形成することなく、長手方向端部１３ｂを外管１２の長手方向端部１２ｂと重複する位置まで延在する。一方、インロー部３０の先端３０ａをフィン１３の凹凸１３ａの間に合わせた大きさの櫛歯状に形成する。
【００５２】
これにより、フィン１３の凹凸１３ａ,…にインロー部３０の櫛歯状の先端３０ａが噛み合って、エンドキャップ１４の周方向の回転が規制される。そのため、フィン１３に切欠を形成することなくエンドキャップ１４の位置決めを行うことができ、実施例１の場合と比較すると製造工程の短縮を図ることができる。さらに、フィン１３に切欠を形成しない分、フィン１３と内管１１との接触面積が増加し、熱交換効率が向上する。
【００５３】
また、実施例１では、車両のエアコンシステムに適用する冷凍サイクルにおける内部熱交換器の例を示したが、車両以外、例えば家庭用のエアコンシステムや工場や事業所のエアコンシステム等の冷凍サイクルにおける内部熱交換器としても適用できる。要するに、内管と外管と、その間に介装したフィンと、両端に設けたエンドキャップを有する二重管構造の熱交換器であれば、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 内部熱交換器（熱交換器）
１１ 内管
１２ 外管
１３ フィン
１３ａ 凹凸
１３ｂ 長手方向端部
１３ｃ フィン側切欠部
１４ エンドキャップ
１５ 第１開口部
１６ 第２開口部
１７ 第３開口部
１８ インロー部
１８ａ キャップ側切欠部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内管を外管内に挿入すると共に、内管と外管との間にフィンを配置して熱交換を行う二重管式の熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内管と、内管が挿入された外管と、両管の間に介装されたフィンと、外管の端部に設けられ、内管が貫通すると共に内管と外管との間隙に連通する連通流路を有するエンドキャップと、を備えた二重管式の熱交換器が知られている（例えば、特許文献１,特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2010-96225号公報
【特許文献２】特開2006-3071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、従来の熱交換器では、エンドキャップと内管の接触面、及び、エンドキャップと外管の接触面は、それぞれ環状をなしている。そのため、互いに周方向に回転可能となっており、エンドキャップの周方向の位置決めをすることが困難であった。しかも、内管や外管の内部を流れる第１,第２流体の圧力は高く、内管及び外管にエンドキャップを位置決めするための変形箇所を設けてしまうと、その変形箇所に応力集中が発生して耐久信頼性が損なわれてしまうという問題が生じてしまう。
【０００５】
そこで、この発明は、内管及び外管に対する応力集中を防止することで耐久信頼性の低下を抑制しつつ、エンドキャップの周方向位置決めを容易に行うことができる熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、この発明は、第１流体が流れる内管を第２流体が流れる外管内に挿入し、前記内管と前記外管との間にフィンを介装して前記第１流体と前記第２流体との間で熱交換を行う二重管式の熱交換器において、前記外管の長手方向端部に接続され、前記内管が挿通する第１開口部と、前記第１開口部と同一直線状に開放して前記内管が挿通する第２開口部と、前記内管と前記外管との間隙に連通して前記第２流体が流れる第３開口部と、有するエンドキャップを備え、前記フィンの長手方向端部と前記第１開口部との間に、前記エンドキャップの周方向の位置決めを行う凹凸嵌め合い構造を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、外管の端部に設けられたエンドキャップの第１開口部と、内管と外管の間に介装されるフィンの長手方向端部の間に、エンドキャップの周方向の位置決めを行う凹凸嵌め合い構造が設けられる。
すなわち、凹凸嵌め合い構造によってフィンに対してエンドキャップの周方向の位置決めがなされる。ここで、フィンは、内管と外管の間に介装されているため、フィンに対してエンドキャップの位置決めが出来れば、内管及び外管に対してもエンドキャプの位置決めが自動的になされる。つまり、内管及び外管にエンドキャップの位置決めのための変形箇所を設けることなく、エンドキャップの周方向の位置決めができる。
これにより、内管及び外管に対する応力集中を防止することで耐久信頼性の低下を抑制しつつ、エンドキャップの周方向位置決めを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の熱交換器を内部熱交換器として適用した冷凍サイクルを示す全体システム図である。
【図２】実施例１の内部熱交換器の要部を示す分解斜視図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】実施例１の内部熱交換器の長手方向端部における縦断面図である。
【図５Ａ】実施例１における内部熱交換器の製造方法を示す説明図であり、(a)は内管形成工程を示し、(b)は外管形成工程を示し、(c)はフィン形成工程を示す。
【図５Ｂ】実施例１における内部熱交換器の製造方法を示す説明図であり、(d)は管組立工程を示し、(e)はエンドキャップ組付工程を示し、(f)はボール通し工程を示し、(g)ロー付け工程を示す。
【図６】比較例の熱交換器を示す図であり、(a)は要部拡大断面図を示し、(b)はエンドキャップを示す斜視図である。
【図７】本発明の熱交換器の他の例の要部を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の熱交換器を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の熱交換器を内部熱交換器として適用した冷凍サイクルを示す全体システム図である。図２は、実施例１の内部熱交換器の要部を示す分解斜視図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。図４は、実施例１の内部熱交換器の長手方向端部における縦断面図である。
【００１１】
実施例１における冷凍サイクルは、図１に示すように、コンプレッサ１と、コンデンサ（ガスクーラ）２と、膨張弁３と、エバポレータ４と、を順次環状に接続し、前記コンデンサ２を出た高圧冷媒と前記エバポレータ４を出た低圧冷媒との間で熱交換する内部熱交換器（熱交換器）１０を備えることで構成される。
【００１２】
前記コンプレッサ１は、エンジンやモータなどにより駆動され、エバポレータ４からのガス冷媒を圧縮し、高温・高圧のガス冷媒とする。
【００１３】
前記コンデンサ２は、コンプレッサ１からの高温・高圧のガス冷媒を外気と熱交換し、低温・高圧のガス冷媒とする凝縮器である。このコンデンサ２としては、互いに間隔をおいて縦平行に配置された左右一対のヘッダータンクと、両端をそれぞれ前記ヘッダータンクに連通接続して横平行に多数配置された熱交換チューブと、隣接する熱交換チューブの空気流通間隙に配置されたフィンと、を備えて構成される。そして、一対のヘッダータンクの内部が、仕切り手段により横方向に仕切られることにより、熱交換チューブによる冷媒通路が、入口側通路群と中間通路群と出口側通路群というように、少なくとも２つ以上の通路群に区画されている。
【００１４】
前記膨張弁３は、エンジンルーム内に設置され、コンデンサ２からの高圧ガス冷媒の圧力を低圧の液ガス混合冷媒とする。実施例１の場合、コンデンサ２の出口冷媒温度及び出口冷媒圧力に基づいて、冷媒の過熱度（スーパーヒート）を一定に保持するように膨張弁開度を制御する制御型膨張弁を採用している。
【００１５】
前記エバポレータ４は、車室内空調を行う車両用空調ユニット内に、送風機等と共に配置される熱交換器である。膨張弁３からの低温・低圧の液ガス混合冷媒を循環させることで周囲の空気から熱を奪い、冷媒の温度を高め、ガス化を促進する。このため、エバポレータ４は、コア・配管・フランジまでを一体化する構造とし、これにより、Ｏリングシールなどのスローリークを含む車室内への冷媒漏れを防いでいる。
【００１６】
前記内部熱交換器１０は、コンデンサ２を出た高圧冷媒とエバポレータ４を出た低圧冷媒が、隣接して対向に流れることで熱交換する。すなわち、冷凍サイクル内で熱交換が行われ、外部の空気と熱交換しないので「内部熱交換器」と呼んでいる。この内部熱交換器１０により膨張弁３の入口冷媒温度を低減し、エバポレータ４の入口エンタルピを下げることによって、COP（効率:Coefficient Of Performance）を向上させる。そして、この内部熱交換器１０は、内管１１と、外管１２と、フィン１３と、エンドキャップ１４と、を備えている。
【００１７】
前記内管１１は、アルミ製丸管であり、エバポレータ４を出た低圧冷媒（第１流体）が内部を流れる。この内管１１の外周面１１ａには、ろう材としてのAl-Si系合金（例えば、JIS A4343やJIS A4045等）が付着している。
【００１８】
前記外管１２は、間隙をあけた状態で内管１１を挿入可能な内径寸法のアルミ製丸管であり、内側に挿入した内管１１との間にコンデンサ２を出た高圧冷媒（第２流体）が流れる。ここで、内管１１と外管１２は同心軸上に配置されたいわゆる二重管構造をなす。また、この外管１２の内周面１２ａには、ろう材としてのAl-Si系合金（例えば、JIS A4343やJIS A4045等）が付着している。
【００１９】
前記フィン１３は、内管１１及び外管１２の周方向に沿って並び、長手方向に延在する多数の凹凸１３ａ,…を有するアルミ製の管であり、内管１１と外管１２の間に介装されている。すなわち、フィン１３は、コンデンサ２を出た高圧冷媒（第２流体）が流れる流路内に配置され、低圧冷媒は、多数の凹凸１３ａ,…の間を流れる。そして、図３に示すように、フィン１３の多数の凹凸１３ａ,…は、径方向先端部分が内管１１の外周面１１ａ又は外管１２の内周面１２ａに接触する。さらに、この実施例１の内部熱交換器１０のフィン１３の長手方向端部１３ｂには、複数のフィン側切欠部１３ｃ,…が形成されている。
【００２０】
前記フィン側切欠部１３ｃは、フィン１３の多数の凹凸１３ａ,…に拘らず、フィン１３の長手方向端部１３ｂを一定間隔で矩形状に切り欠くことで形成されている。なお、このフィン側切欠部１３ｃは、フィン１３の全周にわたって形成されている。
【００２１】
そして、実施例１の内部熱交換器１０では、内管１１と外管１２とフィン１３のうち、内管１１の長手方向寸法が最も長い長さに設定され、外管１２とフィン１３の長手方向寸法は同じ長さに設定されている。そのため、外管１２に内管１１を挿入し、その間にフィン１３を介装した状態では、フィン１３が外管１２の内部に収納され、内管１１の長手方向端部１１ｂが外管１２から外方（外管１２の長手方向）に突出する。なお、フィン側切欠部１３ｃの位置では、フィン１３の長手方向端部１３ｂが切り欠かれているため、フィン１３は外管１２の内側に位置することとなる。
【００２２】
前記エンドキャップ１４は、外管１２の長手方向端部１２ｂに設けられ、同軸上を流れるコンデンサ２を出た高圧冷媒と、エバポレータ４を出た低圧冷媒の流れ方向を分岐する。このエンドキャップ１４は、第１開口部１５と、第２開口部１６と、第３開口部１７と、を有している。
【００２３】
前記第１開口部１５は、内管１１がわずかな間隔をあけて挿通可能な内径に設定され、外管１２から突出した内管１１が挿入される。そして、この第１開口部１５の周縁部には、内管１１と外管１２の間に挿入されるインロー部１８が形成されている。
【００２４】
前記インロー部１８は、第１開口部１５に挿入された内管１１を取り囲む円弧形状を呈している。このインロー部１８は、外管１２に挿入した際に、外側面が外管１２と接触し、内管１１の外周面１１ａとの間に僅かな間隙が生じる厚みに設定されている。すなわち、内管１１と外管１２の間を流れる高温高圧冷媒は、インロー部１８と内管１１との間を流れる。
さらに、このインロー部１８は、周方向に並ぶ複数のキャップ側切欠部１８ａ,…を有している。このキャップ側切欠部１８ａは、インロー部１８を一定間隔で矩形状に切り欠くことで形成され、インロー部１８を外管１２に挿入した際に、フィン１３に形成したフィン側切欠部１３ｃ,…と噛み合う。これにより、実施例１の内部熱交換器１０では、フィン側切欠部１３ｃ,…とキャップ側切欠部１８ａ,…により、エンドキャップ１４の周方向の位置決めを行う凹凸嵌め合い構造が構成される。
【００２５】
前記第２開口部１６は、内管１１が隙間なく挿通可能な内径に設定され、外管１２から突出した内管１１が貫通する。ここで、第１開口部１５と第２開口部１６は、同軸方向に開放している。
【００２６】
前記第３開口部１７は、内管１１と外管１２との間隙に連通し、コンデンサ２を出た高圧冷媒（第２流体）が流れる。ここで、第３開口部１７は、第１,第２開口部１５,１６の開放方向に対して直交する方向に開放している。
【００２７】
次に、実施例１の内部熱交換器１０の製造方法について説明する。
【００２８】
図５Ａは、実施例１における内部熱交換器の製造方法を示す説明図であり、(a)は内管形成工程を示し、(b)は外管形成工程を示し、(c)はフィン形成工程を示す。図５Ｂは、実施例１における内部熱交換器の製造方法を示す説明図であり、(d)は管組立工程を示し、(e)はエンドキャップ組付工程を示し、(f)はボール通し工程を示し、(g)ロー付け工程を示す。
【００２９】
内管形成工程では、図５Ａ(a)に示すように、ろう材が付着した面を外側にした状態でアルミ平板鋼板をロール成形加工し、合わせ部分を溶着して外周面１１ａにろう材が付着した内管１１を形成する。ここで、内管１１の外径は、例えば15mmに設定する。
【００３０】
外管形成工程では、図５Ａ(b)に示すように、ろう材が付着した面を内側にした状態でアルミ平板鋼板をロール成形加工し、合わせ部分を溶着して内周面１２ａにろう材が付着した外管１２を形成する。ここで、外管１２の内径は、例えば19.6mmに設定する。
【００３１】
フィン形成工程では、図５Ａ(c)に示すように、まず、打ち抜き加工により、アルミ平板鋼板の長手方向端部に、一定間隔をおいて矩形状のフィン側切欠部１３ｃ,…を形成する。次に、フィン側切欠部１３ｃ,…が形成されたアルミ平板鋼板をプレス加工して全面に多数の凹凸１３ａを形成する。その後、ロール成形加工し、合わせ部分を溶着する。これにより、周方向に沿って並び、長手方向に延在する多数の凹凸１３ａ,…を有すると共に、長手方向端部１３ｂにフィン側切欠部１３ｃ,…を有する管状のフィン１３を形成する。ここで、凹凸１３ａの高さは例えば1.8mmに設定し、周方向のピッチ間隔は例えば1.4mmに設定する。
【００３２】
管組立工程では、図５Ｂ(d)に示すように、外管形成工程にて形成した外管１２に、内管形成工程にて形成した内管１１を挿入し、その後、内管１１と外管１２の間にフィン形成工程にて形成したフィン１３を挿入する。このとき、フィン１３の長手方向端部１３ｂは外管１２の長手方向端部１２ｂと同じ位置になり、内管１１の長手方向端部１１ｂは外管１２及びフィン１３から外方（フィン１３の長手方向）に突出する。
なお、内管１１の外径を15mmに設定し、外管１２の内径を19.6mmに設定した場合では、内管１１と外管１２との間隙は2.3mmとなる。このため、フィン１３の凹凸１３ａの高さを1.8mmに設定すれば、このフィン１３は、内管１１と外管１２の間に円滑に挿入することができる。
【００３３】
エンドキャップ組付工程では、図５Ｂ(e)に示すように、外管１２の両端部にエンドキャップ１４を取り付ける。このとき、エンドキャップ１４の第１開口部１５の周縁部に形成されたインロー部１８を外管１２に挿入すると同時に、外管１２から突出した内管１１を第１開口部１５に挿入する。ここで、フィン１３のフィン側切欠部１３ｃとインロー部１８のキャップ側切欠部１８ａとが互いに噛み合うように、エンドキャップ１４の周方向の位置を調整する。
【００３４】
ボール通し工程では、図５Ｂ(f)に示すように、エンドキャップ組付工程によりエンドキャップ１４が組みつけられた内管１１内に、一方の長手方向端部１１ｂから、金属ボールＢを挿入し、そのまま貫通させる。この金属ボールＢは、内管１１の内径よりも大きい外径を有する。これにより、内管１１がフィン１３と共に内側から押し広げられて拡径する。このため、内管１１の外周面１１ａは、フィン１３の凹凸１３ａの径方向先端部分及びエンドキャップ１４の第１,第２開口部１５,１６に密着すると共に、フィン１３の凹凸１３ａの径方向先端部分は、外管１２の内周面１２ａに密着する。なお、金属ボールＢの外径寸法は、内管１１の外径が第１,第２開口部１５,１６と同じ寸法になるように設定する。
【００３５】
ロー付け工程では、図５Ｂ(g)に示すように、ボール通し工程により内管１１と外管１２とフィン１３及びエンドキャップ１４の接触部分が互いに密着した状態の組立品の全体を加熱し、内管１１及び外管１２に付着したろう材を溶融する。これにより、内管１１と外管１２は、それぞれフィン１３と一体化するとともに、エンドキャップ１４が固定される。そして、最後に内管１１及びエンドキャップ１４に分岐管１９を取り付け、２重管式の内部熱交換器１０が形成される。
【００３６】
次に、作用を説明する。
まず、「比較例の熱交換器におけるエンドキャップ」の説明を行い、続いて、実施例１の熱交換器における「フィン延長作用」について説明する。
【００３７】
[比較例の熱交換器におけるエンドキャップ]
図６は、比較例の熱交換器を示す図であり、(a)は要部拡大断面図を示し、(b)はエンドキャップを示す斜視図である。
【００３８】
比較例の熱交換器２０は、低温低圧冷媒が流れる内管２１と、内管２１が挿入され、この内管２１との間隙に高温高圧冷媒が流れる外管２２と、内管２１と外管２２との間に介装されるフィン２３と、外管２２の端部に設けられるエンドキャップ２４と、を備えている。
【００３９】
ここで、内管２１は外管２２よりも長手方向長さが長く設定されており、外管２２の両端部から内管２１の長手方向端部２１ｂが突出する。そして、エンドキャップ２４は、内管２１が挿通する第１開口部２４ａと、この第１開口部２４ａと同一直線状に開放して内管２１が挿通する第２開口部２４ｂと、内管２１と外管２２との間隙に連通して高温高圧冷媒が流れる第３開口部２４ｃと、を有している。
【００４０】
さらに、このエンドキャップ２４の第１開口部２４ａの周囲には、図６(b)に示すように、外管２２に挿入される環状のインロー部２５が形成されている。このインロー部２５は、内管２１と外管２２の間に挿入され、エンドキャップ２４のがたつきや冷媒漏れを防止する。なお、インロー部２５は、外周面２５ａが外管２２と接触し、内周面２５ｂと内管２１との間には間隙が生じる。このため、内管２１と外管２２の間を流れる高温高圧冷媒は、インロー部２５と内管２１との間を流れ、第３開口部２４ｃから流出する。
【００４１】
さらに、インロー部２５が外管２２に挿入されることで、外管２２内のフィン２３とインロー部２５が干渉する。このとき、フィン２３の長手方向端部２３ｂとインロー部２５の先端部は、互いに環状をなす円滑面になっている。そのため、互いに周方向に回転可能となっており、エンドキャップ２４の周方向の位置を固定することはできなかった。これにより、内管２１および外管２２に対するエンドキャップ２４の周方向の位置決めを行うことが困難であった。
【００４２】
[エンドキャップ位置決め作用]
実施例１の内部熱交換器１０では、フィン１３の長手方向端部１３ｂと第１開口部１５との間に、エンドキャップ１４の周方向の位置決めを行う凹凸嵌め合い構造が設けられている。すなわち、エンドキャップ１４は、第１開口部１５の周縁から突出して内管１１と外管１２の間に挿入されるインロー部１８を有し、凹凸嵌め合い構造は、複数のフィン側切欠部１３ｃ,…と、このフィン側切欠部１３ｃ,…に噛み合う複数のキャップ側切欠部１８ａ,…と、から構成されている。
【００４３】
ここで、内管１１と外管１２の間に介装されたフィン１３は、凹凸１３ａの径方向先端が内管１１の外周面１１ａ又は外管１２の内周面１２ａに接触し、ろう付けによって固定されている。このため、フィン１３は、内管１１及び外管１２に対して周方向に回転することはない。そのため、周方向に回転不能とされたフィン１３のフィン側切欠部１３ｃにキャップ側切欠部１８ａ,…が噛み合うことで、エンドキャップ１４の周方向の回転が規制され、エンドキャップ１４の周方向の位置決めを容易に行うことができる。
【００４４】
しかも、フィン１３とエンドキャップ１４を噛み合わせてエンドキャップ１４の位置決めを行うため、流体圧力が作用する内管１１及び外管１２には、エンドキャップ位置決めのための変形箇所を設ける必要はなくなる。そのため、内管１１や外管１２に応力集中が発生せず、耐久信頼性の低下を抑制することができる。
【００４５】
また、実施例１の内部熱交換器１０では、凹凸嵌め合い構造は、フィン１３の長手方向端部１３ｂに形成された複数のフィン側切欠部１３ｃ,…と、エンドキャップ１４のインロー部１８に形成され、フィン側切欠部１３ｃ,…に噛み合う複数のキャップ側切欠部１８ａ,…と、から構成されている。このため、簡易な構造によってエンドキャップ１４の周方向の位置決めを行うことができる。
【００４６】
次に、効果を説明する。
実施例１の熱交換器にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００４７】
(1) 第１流体（低圧冷媒）が流れる内管１１を第２流体（高圧冷媒）が流れる外管１２内に挿入し、前記内管１１と前記外管１２との間にフィン１３を介装して前記第１流体（低圧冷媒）と前記第２流体（高圧冷媒）との間で熱交換を行う二重管式の熱交換器（内部熱交換器）１０において、前記外管１２の長手方向端部１２ｂに接続され、前記内管１１が挿通する第１開口部１５と、前記第１開口部１５と同一直線状に開放して前記内管１１が挿通する第２開口部１６と、前記内管１１と前記外管１２との間隙に連通して前記第２流体（高圧冷媒）が流れる第３開口部１７と、を有するエンドキャップ１４を備え、前記フィン１３の長手方向端部１３ｂと前記第１開口部１５との間に、前記エンドキャップ１４の周方向の位置決めを行う凹凸嵌め合い構造を設けた構成とした。
これにより、内管及び外管に対する応力集中を防止することで耐久信頼性の低下を抑制しつつ、エンドキャップの周方向位置決めを容易に行うことができる。
【００４８】
(2) 前記エンドキャップ１４は、前記第１開口部１５の周縁から突出して前記内管１１と前記外管１２の間に挿入されるインロー部１８を有し、前記凹凸嵌め合い構造は、前記フィン１３の長手方向端部１３ｂに設けられ、周方向に並ぶ複数のフィン側切欠部１３ｃ,…と、前記インロー部１８に設けられ、前記フィン側切欠部１３ｃ,…に噛み合う複数のキャップ側切欠部１８ａ,…と、から構成する。
これにより、簡易な構造によってエンドキャップ１４の周方向の位置決めを行うことができる。
【００４９】
以上、本発明の熱交換器を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００５０】
実施例１の熱交換器では、フィン１３の長手方向端部１３ｂに形成されたフィン側切欠部１３ｃ,…と、エンドキャップ１４のインロー部１８に形成されたキャップ側切欠部１８ａ,…によって、凹凸噛み合い構造を構成しているが、これに限らない。
【００５１】
例えば、図７に示すように、エンドキャップ１４の第１開口部１５の周縁から突出したインロー部３０の先端３０ａを、フィン１３の多数の凹凸１３ａ,…の間に挿入可能になるように櫛歯状に形成してもよい。すなわち、フィン１３の長手方向端部１３ｂに矩形状の切欠を形成することなく、長手方向端部１３ｂを外管１２の長手方向端部１２ｂと重複する位置まで延在する。一方、インロー部３０の先端３０ａをフィン１３の凹凸１３ａの間に合わせた大きさの櫛歯状に形成する。
【００５２】
これにより、フィン１３の凹凸１３ａ,…にインロー部３０の櫛歯状の先端３０ａが噛み合って、エンドキャップ１４の周方向の回転が規制される。そのため、フィン１３に切欠を形成することなくエンドキャップ１４の位置決めを行うことができ、実施例１の場合と比較すると製造工程の短縮を図ることができる。さらに、フィン１３に切欠を形成しない分、フィン１３と内管１１との接触面積が増加し、熱交換効率が向上する。
【００５３】
また、実施例１では、車両のエアコンシステムに適用する冷凍サイクルにおける内部熱交換器の例を示したが、車両以外、例えば家庭用のエアコンシステムや工場や事業所のエアコンシステム等の冷凍サイクルにおける内部熱交換器としても適用できる。要するに、内管と外管と、その間に介装したフィンと、両端に設けたエンドキャップを有する二重管構造の熱交換器であれば、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 内部熱交換器（熱交換器）
１１ 内管
１２ 外管
１３ フィン
１３ａ 凹凸
１３ｂ 長手方向端部
１３ｃ フィン側切欠部
１４ エンドキャップ
１５ 第１開口部
１６ 第２開口部
１７ 第３開口部
１８ インロー部
１８ａ キャップ側切欠部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体が流れる内管を第２流体が流れる外管内に挿入し、前記内管と前記外管との間にフィンを介装して前記第１流体と前記第２流体との間で熱交換を行う二重管式の熱交換器において、
前記外管の長手方向端部に接続され、前記内管が挿通する第１開口部と、前記第１開口部と同一直線状に開放して前記内管が挿通する第２開口部と、前記内管と前記外管との間隙に連通して前記第２流体が流れる第３開口部と、有するエンドキャップを備え、
前記フィンの長手方向端部と前記第１開口部との間に、前記エンドキャップの周方向の位置決めを行う凹凸嵌め合い構造を設けたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載された熱交換器において、
前記エンドキャップは、前記第１開口部の周縁から突出して前記内管と前記外管の間に挿入されるインロー部を有し、
前記凹凸嵌め合い構造は、前記フィンの長手方向端部に設けられ、周方向に並ぶ複数のフィン側切欠部と、前記インロー部に設けられ、前記フィン側切欠部に噛み合う複数のキャップ側切欠部と、から構成することを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１に記載された熱交換器において、
前記フィンは、前記内管及び前記外管の周方向に沿って並び、長手方向に延在する多数の凹凸を有し、
前記エンドキャップは、前記第１開口部の周縁から突出し、前記凹凸の間に挿入可能になるように櫛歯状に形成されたインロー部を有し、
前記凹凸嵌め合い構造は、前記多数の凹凸と、櫛歯状に形成された前記インロー部と、から構成することを特徴とする熱交換器。
【請求項１】
第１流体が流れる内管を第２流体が流れる外管内に挿入し、前記内管と前記外管との間にフィンを介装して前記第１流体と前記第２流体との間で熱交換を行う二重管式の熱交換器において、
前記外管の長手方向端部に接続され、前記内管が挿通する第１開口部と、前記第１開口部と同一直線状に開放して前記内管が挿通する第２開口部と、前記内管と前記外管との間隙に連通して前記第２流体が流れる第３開口部と、有するエンドキャップを備え、
前記フィンの長手方向端部と前記第１開口部との間に、前記エンドキャップの周方向の位置決めを行う凹凸嵌め合い構造を設けたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載された熱交換器において、
前記エンドキャップは、前記第１開口部の周縁から突出して前記内管と前記外管の間に挿入されるインロー部を有し、
前記凹凸嵌め合い構造は、前記フィンの長手方向端部に設けられ、周方向に並ぶ複数のフィン側切欠部と、前記インロー部に設けられ、前記フィン側切欠部に噛み合う複数のキャップ側切欠部と、から構成することを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１に記載された熱交換器において、
前記フィンは、前記内管及び前記外管の周方向に沿って並び、長手方向に延在する多数の凹凸を有し、
前記エンドキャップは、前記第１開口部の周縁から突出し、前記凹凸の間に挿入可能になるように櫛歯状に形成されたインロー部を有し、
前記凹凸嵌め合い構造は、前記多数の凹凸と、櫛歯状に形成された前記インロー部と、から構成することを特徴とする熱交換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８８０９１（Ｐ２０１３−８８０９１Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３１４６７（Ｐ２０１１−２３１４６７）
【出願日】平成２３年１０月２１日（２０１１．１０．２１）
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２１日（２０１１．１０．２１）
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Ｆターム（参考）】
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