積層型熱交換器

【目的】積層型熱交換器のチューブエレメントと連通パイプとの間ににろう付け不良により隙間が生じて水が溜まり、この水が凍結と融解の繰り返すことによりチューブエレメント又は連通パイプが破損するのを防止する。
【構成】チューブエレメント３ａを構成する成形プレート６，６は、連通パイプ２８が配される溝部２９をかかる連通パイプ２８の外径よりも大きな間隔としている。このため、チューブエレメント３ａは、連通パイプ２８と非当接となるので、連通パイプ２８とろう付けが行われない。よって、ろう付け不良が発生しないので、水の溜まり易い隙間がチューブエレメント３ａと連通パイプ２８との間に形成されるのを防止できる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば車両用空調装置の冷凍サイクル等に用いられるチューブエレメントとフィンとを交互に複数段積層した積層型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】本願出願人によって開発が進められているこの種の積層型熱交換器は、チューブエレメントをフィンを介在して多数段に積層したものであって、このチューブエレメントには、片側に一対のタンクが形成されている。このタンクはＵ字状の熱交換媒体通路によって連通していると共に、隣り合うチューブエレメントを連通孔を介して適宜連通させている。更に、このタンク間に積層方向に延びる連通パイプが配されており、これによって連通パイプを介して所定のタンクに熱交換媒体が導かれるようになっている。
【０００３】また、チューブエレメントは、２枚の成形プレートをその縁部に形成のろう付け代部と中央部に形成の突条とで接合することにより構成されている。連通パイプは、前記チューブエレメントとフィンとを積層して熱交換器のコアを形成した後に溝部に嵌め込まれ、熱交換器のコアと共にろう付けされることで組付けられる。
【０００４】そして、図１６に示される様に、チューブエレメント５０を構成する各々の成形プレート５１，５１は、少なくとも連通パイプ２８が接続するタンク８，９の周縁のろう付け代部１６において、その強度を増すため反接合側に曲折して成るフランジ１７が形成されたものとなっている。従って、チューブエレメント５０を構成する成形プレート５１，５１の溝部２９，２９内に配された連通パイプ２８は、ろう付け代部１６にろう付けされることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構成の積層型熱交換器においては、図１６に示される様に、成形プレート５１，５１は、ろう付け代部１６のフランジ１７，１７が連通パイプ２８に当接することとなる。このため、かかる成形プレート５１，５１同士を接合してなるチューブエレメント５０と連通パイプ２８とを接合した際に、ろう材のまわりが悪くてろう付け不良となった時、前記フランジ１７，１７と連通パイプ２８との間に略三角状の隙間Ａが形成されることがある。
【０００６】従って、図１７の矢印で示される様に、水（特に凝縮水）が前記フランジ１７の端部と連通パイプ２８との隙間Ａに浸入した場合には、前記隙間Ａ内に水が溜まったままの状態となりやすい。このため、かかる水が凍結したり溶融したりすることを繰り返すことで、チューブエレメント５０又は連通パイプ２８が毀損し、熱交換媒体の漏洩を生ずるという不具合が考えられる。
【０００７】また、前記隙間Ａ内に溜まった水が上記のごとく凍結、溶融を繰り返さない場合でも、かかる水が隙間Ａ内に溜まったままの状態となることによりチューブエレメント５０や連通パイプ２８が腐食するという不具合も考えられる。
【０００８】そこで、本願発明は、上記問題点に鑑み、チューブエレメントと連通パイプとの間に水が溜まるのを防止した積層型熱交換器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】しかして、積層型熱交換器は、２枚の成形プレートをろう付け代で接合して片側に一対のタンクとこのタンクを連通する熱交換媒体通路とを有するチューブエレメントを、フィンを介在して複数段積層して、隣接する前記チューブエレメントを前記タンクをもって適宜連通させると共に、前記一対のタンク間の溝部に配置されて所定のタンクと接続する連通パイプを介在することで熱交換媒体が流れる流路を形成してなるものであって、前記連通パイプが配置された一対のタンク間の溝部を連通パイプの外径よりも大きな間隔とすることで、連通パイプの周面をタンクの溝部側面と非当接としている（請求項１）。
【００１０】そして、積層型熱交換器は、連通パイプが組付けられる一方側又は双方の成形プレートに、積層方向に延びると共に連通パイプの外径と略同径の内周面を有する保持部を設け、かかる保持部の内周面に連通パイプの周面を当接して保持することが望ましい（請求項２）。
【００１１】
【作用】従って、請求項１に記載の積層型熱交換器によれば、連通パイプはタンクの溝部側面と非当接としたことにより一定の隙間が形成されたので、熱交換器のコアをろう付けしても連通パイプの周面とタンクの溝部側面とはろう付けされない。
【００１２】そして、請求項２に記載の積層型熱交換器によれば、連通パイプの一方端側又は双方端側が成形プレートの保持部に保持されるので、連通パイプはかかる保持部を有する成形プレート間に架設されることとなる。
【００１３】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明する。
【００１４】図１（ａ）、（ｂ）に示される積層型熱交換器１は、例えば、フィン２とチューブエレメント３（３ａ，３ｂ，３ｃ）とを交互に複数段積層し、積層方向外側に熱交換媒体の入口部４及び出口部５が設けられている例えば４パス方式のエバポレータである。
【００１５】このうち、チューブエレメント３ａは、図２R>２に示す２枚の成形プレート６，６を最中合わせに接合して形成されるもので、片側に２つのタンク８，９と、このタンク８，９を連通するＵ字状の熱交換媒体通路１０とを有している。
【００１６】成形プレート６は、アルミニウムを主原料とする母体の表面にろう材のプレートをプレス又は塗布して形成されたものである。この成形プレート６は、図２R>２に示される様に、一端部に下記する連通孔３３を有する２つのタンク形成用膨出部１１，１２が形成されていると共に、このタンク形成用膨出部１１と１２とを結ぶＵ字状の通路形成用膨出部１３が形成されている。そして、タンク形成用膨出部１１と１２との間には、後述する連通パイプ２８を配する溝部２９が形成されている。
【００１７】また、前記通路形成用膨出部１３には、タンク形成用膨出部１１，１２の間から成形プレート６，６の他端近傍まで延びる突条１４が形成されている。更に、成形プレート６のタンク形成用膨出部１１，１２と反対側端には、ろう付け前の組付時において、フィン２の脱落を防止するための突片１５が設けられている。更にまた、前記タンク形成用膨出部１１，１２から通路形成膨出部１３までの外側にわたってろう付け代部１６が形成されていると共に、そのろう付け代部１６の縁部が成形プレート６の強度を高めるために反接合側に曲折されることによりフランジ１７が形成されている。そして、タンク形成用膨出部１１，１２は、通路形成用膨出部１３よりも大きく膨出形成されていると共に突条１４は成形プレート周縁のろう付け代部１６と同一面上になる様に形成されている。
【００１８】これにより、２つの成形プレート６，７がろう付け代１６と突条１４とで接合されることにより、対向するタンク形成用膨出部１１と１２とによって間に溝部２９を有するタンク８，９が形成される。また、対向する通路形成用膨出部１３，１３によって前記タンク８と９とを連通するＵ字状の熱交換媒体通路１０が構成される。
【００１９】チューブエレメント３ｂは、積層方向中央より片側に寄った所定の位置に配されるもので、図３に示す成形プレート１８と図４に示す成形プレート１９とを接合して構成されており、タンク８と前記タンク９よりも拡大されたタンク９ａとを有している。
【００２０】成形プレート１８は、基本形態及び材質において前記成形プレート６と共通であるが、タンク形成用膨出部１１と１２との間には溝部２９が形成されておらず、代わりにその部分には、連通パイプ２８が組付けられる組付け孔３１と連通孔３３とが形成されたタンク形成用膨出部１２ａが長円状に膨出している。成形プレート１９も、基本形態及び材質において前記成形プレート６と共通であるが、タンク形成用膨出部１１と１２との間には溝部２９が形成されておらず、代わりに連通孔３３が形成されたタンク形成用膨出部１２ｂが長円状に膨出している。これにより、成形プレート１８と１９とを接合した場合には、前記タンク８，熱交換媒体通路１０の他タンク形成用膨出部１２ａと１２ｂとより前記タンク９ａが形成される。
【００２１】チューブエレメント３ｃは、積層方向両端に配されると共にその一方側では出入口通路形成用膨出部７と接合することにより入口通路４４と出口通路４５を形成するもので、図５に示す成形プレート２０と図６に示す成形プレート２１とを接合して構成されており、タンク８，９の半分の容量であるタンク８’と９’とを有している。
【００２２】成形プレート２０の基本構成及び材質は、成形プレート６と略同じであり、ただ溝部２９ａ及びその周縁において差異を有するだけある。この溝部２９ａ及びその周縁における成形プレート６との差異については後述する。成形プレート２１は、タンク形成用膨出部、通路形成用膨出部及び突条等を有しない平板状のものである。そして、かかる成形プレート２１は、出入口部側に配される方においては、長手方向の一方端部側に連通パイプ２８が組付けられる組付け孔３４とタンク形成用膨出部１２の連通孔３２及び出入口通路形成用膨出部７の出入口通路４５側と接合時に連通する連通孔３３とを有している。これにより、成形プレート２０と２１とを接合した場合には、前記熱交換媒体通路１０の他、タンク形成用膨出部１１、１２と成形プレート２１の平面部分より前記タンク８’、９’が形成される。
【００２３】しかるに、上記チューブエレメント３ａ，３ｂ，３ｃを積層して積層型熱交換器１を組付けると、積層方向に延びる第１及び第２の２つのタンク群４０，４１が形成される。一方の拡大されたタンク９ａを含む一方のタンク群４０は、積層方向のほぼ中央に位置する仕切部４２により区切られたタンク群４０ａ，４０ｂにより構成されているが、各々のタンク群４０ａ，ｂはタンク形成用膨出部１１，１２に形成された連通孔３３を介して連通している。他方のタンク群４１は仕切られることなく連通孔３３を介して連通したタンク群４１ａ，４１ｂにより構成されている。
【００２４】そして、この積層型熱交換器１は、２６個のチューブエレメント３ａ、３ｂ、３ｃで積層されるもので、このうち拡大されたタンク９ａを有するチューブエレメント３ｂは、下記する出入口部４，５が形成された端部から数えて２１個目に介在されている。また、仕切部４２は出入口部４，５が形成された端部から数えて１３個目と１４個目のチューブエレメント３ａ，３ａが接合する部分に配されている。ここで、仕切部４２は、接合される成形プレートの一方に連通孔を形成ないことで構成しても、成形プレート３ａを用い他方の成形プレート３ａと接合する際に連通孔３３を盲板で閉塞する構成としても良い。
【００２５】また、入口部４及び出口部５がタンク９ａから遠く離れた方の端部側に配されている。かかる入口部４及び出口部５は、出入口通路形成用プレート７をチューブエレメント３ｃに外側から積層することによりチューブエレメント３ｃの長手方向中程からタンク側にかけて入口通路４４と出口通路４５とを形成し、この出入口通路形成用プレート７に図示しない膨張弁を接続するための接続プレート２２を設けて構成されている。
【００２６】このうち入口通路３４とタンク９ａを有するタンク群４０ａとは、その間に配置されたチューブエレメント３ａの溝部２９に配される連通パイプ２８によって連通可能に接続されている。他方のタンク群４１ｂと出口通路４５とはチューブエレメント３ｃに形成された連通孔３３を介して連通している。
【００２７】しかるに、図７に示される様に、入口部４から入口通路４４を介して流入された熱交換媒体は、連通パイプ２８を通ってタンク９ａに流入した後、連通孔３３にてタンク群４０ａに広がり、そして、熱交換媒体通路１０を通ってタンク群４１ａに流れ込み、連通孔３３を介してタンク群４１ｂに送られる。更に、熱交換媒体通路１０を通ってタンク群４０ｂに流れ込んだ後、出入口通路４５を通って出口部５から流出する。このため、熱交換媒体の熱は、熱交換媒体通路１０を流れる過程において、フィン２に伝達され、フィン間を通過する空気と熱交換される。
【００２８】ところで、成形プレート６，６を最中合わせに接合した場合には、上述したチューブエレメント３ａが形成されると共に、このチューブエレメント３ａのタンク８と９との間には、溝部２９が存することとなる。この溝部２９は、図８に示される様にそのタンク８，９間の寸法が連通パイプ２８の外径よりも大きくなっていると共に、チューブエレメント３ａの長手方向、即ち突条１４側に窪んだものとなっている。これにより、連通パイプ２８の両端をチューブエレメント３ｂの組付け孔３１とチューブエレメント３ｃの組付け孔３２に挿入してチューブエレメント３ａの溝部２９に配した場合には、適宜な隙間（例えば０，３ｍｍ以上の隙間）が形成されて連通パイプ２８の周面とタンク８，９の溝部２９の側面とを非当接にすることができる。
【００２９】よって、タンク８，９が上方に位置する様にして熱交換器のコアを炉中ろう付けした場合には、チューブエレメント３ａと連通パイプ２８とはその隙間によりろう付けがされない。従って、チューブエレメント３ａと連通パイプ２８との間にろう付け不良により略三角状の隙間が生ずるのを防止できる。
【００３０】また、成形プレート１８と１９とを最中合わせに接合した場合には上述したチューブエレメント３ｂが構成されると共に、タンク８と拡大されたタンク９ａとが形成される。このうち拡大されたタンク９ａは、組付け孔３１の周縁部において図８及び図９に示されるように積層方向内側に保持部４６が延設されている。そして、この保持部４６の熱交換媒体通路側において、連通パイプ２８の外径と略同径の円弧状の内周面が積層方向に延びている。尚、かかる保持部４６の内周面は、熱交換媒体通路１０側から連通パイプ２８を嵌め込める様に断面が連通パイプ２８の半円以下の円弧状としても良い。
【００３１】更に、成形プレート２０と２１とを最中合わせに接合した場合には、上述したチューブエレメント３ｃが構成されるが、図１１及び図１２に示す様に、成形プレート２１の溝部２９ａは連通パイプ２８の外径と略同じ寸法となっている。そして、かかる溝部２９ａの周縁部から積層方向内側に保持部４７が延設されている。また、この保持部４７の熱交換媒体通路側においても、保持部４６と同様に連通パイプ２８の外径と略同径の円弧状の内周面が積層方向に延びている。尚、かかる保持部４７の内周面も、熱交換媒体通路１０側から連通パイプ２８を嵌め込める様に断面が連通パイプ２８の半円以下の円弧状としても良い。
【００３２】このため、連通パイプ２８の端部を組付け孔３１、３７に挿入した場合には、各組付け孔３１，３２の周縁部から延設された保持部４６、４７の内周面に連通パイプ２８の端部近傍の周面が当接して保持される。よって、連通パイプ２８の周面がチューブエレメント３ａにろう付けされて保持されなくても強固に連通パイプ２８を保持できることとなる。
【００３３】尚、上記の実施例において組付け孔３１、３７の周縁部の双方から保持部４６，４７が延設されるとしたが必ずしもこれに限定されず、連通パイプ２８を強固に保持できるのであればいずれか一方にのみ保持部を設けるようにしても良い。
【００３４】また、出入口部側のチューブエレメント３ｃは、図２に示される成形プレート６と図１３に示される成形プレート２１’とを接合して構成されるものであっても良い。このうち、成形プレート２１’は、基本構成において前記成形プレート２１と同様であるが、図１３R>３に示される様に連通パイプ２８が組付けられる組付け孔３２の周縁部から保持部４７’が積層方向内側に延設されている。この保持部４７’も、保持部４７と同様に連通パイプ２８の外径と略同径の円弧状の内周面が積層方向に延びている。他方の成形プレート６は、図２を用いて既に説明したものである。
【００３５】従って、成形プレート６と成形プレート２１’とを最中合わせに接合した場合には図１４及び図１５R>５に示される様に成形プレート６の連通パイプ２８の外径よりも大きい溝部２９の間に成形プレート２１’の保持部４７’が突設することとなる。これにより、保持部４７’の内周面に連通パイプ２８の端部近傍の周面を当接して保持できる。尚、かかる保持部４７’の内周面も、熱交換媒体通路１０側から連通パイプ２８を嵌め込める様に断面が連通パイプ２８の半円以下の円弧状としても良い。
【００３６】
【発明の効果】以上の様に、請求項１に記載の積層型熱交換器によれば、連通パイプの周面とチューブエレメントのタンクの溝部側面とは非当接なのでろう付けが行われない。このため、連通パイプとチューブエレメントのタンクとにろう付け不良が生じて三角状の隙間が形成され水が溜まることがなく、連通パイプが破損したり腐食したりするのを防止できる。
【００３７】また、請求項２に記載の積層型熱交換器によれば、連通パイプの挿入されるチューブエレメントに該連通パイプの周面が当接する保持部が設けられているので、連通パイプの周面がチューブエレメントの溝部側面とろう付けされなくても強固に連通パイプを保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、この発明の第１の実施例に係る積層型熱交換器の全体構成を示した正面図、図１（ｂ）は同上の積層型熱交換器の全体構成を示した底面図である。
【図２】図２は、同上の積層型熱交換器の主要部を成す連通パイプよりも大きな溝部を有する成形プレートを示した説明図である。
【図３】図３は、膨出したタンクを形成するチューブエレメントを構成する成形プレートの一方を示した説明図である。
【図４】図４は、膨出したタンクを形成するチューブエレメントを構成する成形プレートの他方を示した説明図である。
【図５】図５は、積層方向の出入口部側の端部に配されるチューブエレメントを構成する成形プレートの一方を示した説明図である。
【図６】図６は、積層方向の出入口部側の端部に配されるチューブエレメントを構成する成形プレートの他方を示した説明図である。
【図７】図７は、同上の積層型熱交換器の熱交換媒体の流れを示した説明図である。
【図８】図８は、同上の積層型熱交換器の主要部を構成するチューブエレメントのタンク側部分を示した説明図である。
【図９】図９は、膨出したタンクを有するチューブエレメントのタンク側部分を示した説明図である。
【図１０】図１０は、同上のチューブエレメントの断面図である。
【図１１】図１１は、積層方向の出入口部側の端部に配されるチューブエレメントのタンク側部分を示した説明図である。
【図１２】図１２は、同上のチューブエレメントの断面図である。
【図１３】図１３は、図６に示される成形プレートの変形例を示した説明図である。
【図１４】図１４は、図１１に示されるチューブエレメントの変形例を示した説明図である。
【図１５】図１５は、同上のチューブエレメントの断面図である。
【図１６】従来の積層型熱交換器の成形プレートを２枚接合してチューブエレメントを構成すると共に、その溝部に連通パイプを配した状態を示した要部拡大図である。
【図１７】上記チューブエレメントが連通パイプとろう付け不良となった状態を示した説明図である。
【符号の説明】
１積層型熱交換器
２フィン
３ａチューブエレメント
３ｂチューブエレメント
３ｃチューブエレメント
６成形プレート
８タンク
８’ タンク
９タンク
９ａ拡大されたタンク
９’ タンク
１０熱交換媒体通路
１６ろう付け代部
１８成形プレート
１９成形プレート
２０成形プレート
２１成形プレート
２８連通パイプ
２９溝部
３１組付け孔
３２組付け孔
３３連通孔
４６保持部
４７保持部

【特許請求の範囲】
【請求項１】２枚の成形プレートをろう付け代部で接合して片側に一対のタンクとこのタンクを連通する熱交換媒体通路とを有するチューブエレメントを、フィンを介在して複数段積層して、隣接する前記チューブエレメントを前記タンクをもって適宜連通させると共に、前記一対のタンク間の溝部に配置されて所定のタンクと接続する連通パイプを介在することで熱交換媒体が流れる流路を形成してなる積層型熱交換器において、前記連通パイプが配置された一対のタンク間の溝部を連通パイプの外径よりも大きな間隔とすることで、連通パイプの周面をタンクの溝部側面と非当接にしたことを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項２】連通パイプが組付けられる一方又は双方の成形プレートに、積層方向に延びると共に連通パイプの外径と略同径の内周面を有する保持部を設け、かかる保持部の内周面に連通パイプの周面を当接して保持することを特徴とする請求項１に記載の積層型熱交換器。

【図１】