JP7404892B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本開示は、空気と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器に関する。

空気と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器としては、例えば、車両に設けられるラジエータや、空調装置に設けられるヒータコア等が挙げられる。このような熱交換器は、一対のタンクの間が、複数のチューブによって接続された構成となっている。それぞれのチューブでは、内側の流路を通る熱媒体と、外側の空間を通る空気との間で熱交換が行われる。

このような構成の熱交換器においては、全体で均等に熱交換が行われるように、入口側のタンクから、それぞれのチューブに対して均等に熱媒体を流入させることが好ましい。しかしながら、入口側のタンクのうち、外部からの熱媒体を受け入れる流入口の近傍に配置されたチューブには、流入口から遠い位置に配置されたチューブに比べて、より多くの熱媒体が流入する傾向がある。

そこで、下記特許文献１に記載されている熱交換器では、それぞれのチューブの端部を板状の部材によって部分的に塞ぐことにより、各チューブに流入する熱媒体の流量のばらつきを抑制している。

特許第４８３０９１８号公報

上記特許文献に記載されている熱交換器では、チューブの端面のうち幅方向における中央、すなわち、空気の通過する方向における中央となる部分が板状部材によって塞がれている。本発明者らが行った実験によれば、このような構成においては、板状の部材を配置したことによるばらつき抑制の効果が十分ではなく、流入口の近傍に配置されたチューブには依然として大きな流量の熱媒体が流入することが判明している。

本発明者らは、チューブの端面のうち板状部材によって塞がれる範囲を、上記のような幅方向における中央部分とするのではなく、同方向において中央からずれた部分とすることについて検討を進めている。板状部材を中央からずれた位置に配置すると、それぞれのチューブに流入する熱媒体の流量のばらつきを十分に抑制できることが、実験等により確認されている。

熱交換器を製造する際の作業性に鑑みれば、板状部材は、タンクやチューブ等のろう付けが完了した後に、タンクの一端に形成された開口、すなわち、熱媒体の入口として形成された開口から挿入して取り付けられることが好ましい。上記特許文献１にも、そのような板状部材の取り付け方法が記載されている。しかしながら、タンクの開口から板状部材を挿入する方法では、板状部材を幅方向の中央に配置することはできるのであるが、上記のように幅方向の中央からずれた位置に配置することは困難である。

本開示は、チューブに流入する熱媒体の流れを一定範囲において抑制するための板状の部材を、チューブの幅方向における中央からずれた位置に、容易に配置することのできる熱交換器を提供することを目的とする。

本開示に係る熱交換器は、空気と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器（１０）であって、熱媒体の通る流路（ＦＰ１，ＦＰ２）が形成された管状の部材であって、積層方向に沿って並ぶように配置された複数のチューブ（３００）と、それぞれのチューブに熱媒体を供給するための容器であって、積層方向に沿った端部となる位置に、熱媒体の入口である開口（１３１）が形成されているタンク（１００）と、タンクの内部に配置された板状の部材であって、チューブの端面に当接することにより、チューブに流入する熱媒体の流れを一定範囲において抑制する抑制板（５００）と、を備える。積層方向に対して垂直な方向であって、チューブに沿って空気が通過する方向と平行な方向を幅方向としたときに、それぞれのチューブには、流路が幅方向に沿って複数並ぶように形成されている。また、抑制板には変形部（５１０，５２０）が設けられている。この熱交換器は、抑制板が、開口からタンクの内部に挿入される際に、変形部が開口の縁に当たることにより弾性変形し、抑制板がタンクの内部まで挿入されると、復元した変形部がタンクの内面から反力を受け、抑制板が、当該反力によって幅方向に沿って移動するように構成されている。抑制板には、タンクの内部において幅方向に沿って移動する際に、抑制板が傾いてしまうことを防止するためのリブ（５３０）が形成されている。

このような構成の熱交換器では、タンクの内部に抑制板が配置されている。抑制板は、タンクの内部に配置された板状の部材であって、チューブの端面に当接することにより、チューブに流入する熱媒体の流れを一定範囲において抑制するためのものである。抑制板は、開口からタンクの内部に挿入される。

抑制板が、開口からタンクの内部に挿入されている途中の段階においては、幅方向における抑制板の中央位置は、同方向におけるチューブの中央位置と概ね一致している。その後、抑制板がタンクの内側まで挿入されると、弾性変形していた変形部がタンクの内部に入り込み、元の形状に復元しようとする。その際、変形部の一部がタンクの内面から反力を受け、当該反力により、抑制板が幅方向に沿って移動する。その結果、抑制板は、チューブの幅方向における中央からずれた位置に配置される。

作業者は、抑制板を開口から積層方向に沿って挿入する作業を行うだけで、上記のように、中央からずれた位置に抑制板を容易に配置することができる。

本開示によれば、チューブに流入する熱媒体の流れを一定範囲において抑制するための板状の部材を、チューブの幅方向における中央からずれた位置に、容易に配置することのできる熱交換器、が提供される。

図１は、第１実施形態に係る熱交換器の全体構成を示す図である。 図２は、熱交換器が備えるチューブの構成を示す図である。 図３は、熱交換器のうちタンクの内側の構成を示す図である。 図４は、熱交換器のうちタンクの内側の構成を示す図である。 図５は、熱交換器に設けられた抑制板の配置を示す図である。 図６は、チューブの流路における開口の幅と、当該流路を流れる熱媒体の流路抵抗と、の関係を示す図である。 図７は、タンクの内部に配置される抑制板の構成を示す図である。 図８は、タンクの内部に配置される抑制板の構成を示す図である。 図９は、タンクの内部に配置される抑制板の構成を示す図である。 図１０は、タンクの開口から抑制板が挿入される様子を示す図である。 図１１は、タンクの内側における抑制板の移動について説明するための図である。 図１２は、タンクの内側における抑制板の移動について説明するための図である。 図１３は、第２実施形態に係る抑制板の構成を示す図である。 図１４は、第３実施形態に係る抑制板の構成を示す図である。 図１５は、第４実施形態に係る抑制板の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

第１実施形態について説明する。本実施形態に係る熱交換器１０は、空気と熱媒体との間で熱交換を行うための熱交換器であって、車両用空調装置に設けられる所謂「ヒータコア」として構成されている。熱交換器１０では、外部から供給される高温の冷却水が熱媒体として用いられ、当該熱媒体との熱交換によって空気の加熱が行われる。図１に示されるように、熱交換器１０は、入口側タンク１００と、出口側タンク２００と、チューブ３００と、フィン４００と、を備えている。

入口側タンク１００は、外部から供給される熱媒体を受け入れて、これをそれぞれのチューブ３００に分配し供給するための容器である。入口側タンク１００は、略円柱形状の細長い容器として形成されており、その長手方向を水平方向に沿わせた状態で配置されている。入口側タンク１００は、ヘッダプレート１１０と、タンクプレート１２０と、ジョイント部１３０と、を有している。

ヘッダプレート１１０は、概ね平坦な板状の部材である。ヘッダプレート１１０は金属によって形成されている。図３に示されるように、ヘッダプレート１１０には複数の貫通穴が形成されており、それぞれの貫通穴に、それぞれのチューブ３００の下端部が上方側から挿通されている。ヘッダプレート１１０のうち上記貫通穴の縁の部分と、チューブ３００の外周面との間は、全周に亘って水密にろう接されている。

タンクプレート１２０は、熱媒体を貯える空間を区画するための部材である。タンクプレート１２０は、ヘッダプレート１１０を下方側、すなわちチューブ３００とは反対側から覆うように配置されている。タンクプレート１２０は金属によって形成されている。タンクプレート１２０とヘッダプレート１１０との間は水密にろう接されている。これにより、両者の間から熱媒体が外部に漏出することが防止されている。

ジョイント部１３０は、外部から供給される熱媒体を受け入れて、これを入口側タンク１００の内側の空間へと導くものである。ジョイント部１３０には、熱交換器１０に熱媒体を供給するための不図示の配管が接続される。ジョイント部１３０は、入口側タンク１００のうち、その長手方向に沿った端部となる位置に設けられている。ジョイント部１３０のうち同方向に沿った端部には、熱媒体の入口である開口１３１が形成されている。外部から開口１３１を通じてジョイント部１３０に供給された熱媒体は、入口側タンク１００の内側を上記長手方向に沿って流れながら、それぞれのチューブ３００へと分配されていく。

出口側タンク２００は、それぞれのチューブ３００を通った熱媒体を受け入れて、これを外部へと排出するための容器である。出口側タンク２００は、入口側タンク１００の鉛直上方となる位置に配置されている。出口側タンク２００は、ヘッダプレート２１０と、タンクプレート２２０と、ジョイント部２３０と、を有している。

ヘッダプレート２１０は、概ね平坦な板状の部材である。ヘッダプレート２１０は金属によって形成されている。ヘッダプレート２１０の形状は、図３に示されるヘッダプレート１１０の形状と概ね同一である。ヘッダプレート２１０には複数の貫通穴が形成されており、それぞれの貫通穴に、それぞれのチューブ３００の上端部が下方側から挿通されている。ヘッダプレート２１０のうち上記貫通穴の縁の部分と、チューブ３００の外周面との間は、全周に亘って水密にろう接されている。

タンクプレート２２０は、熱媒体を貯える空間を区画するための部材である。タンクプレート２２０は、ヘッダプレート２１０を上方側、すなわちチューブ３００とは反対側から覆うように配置されている。タンクプレート２２０は金属によって形成されている。タンクプレート２２０とヘッダプレート２１０との間は水密にろう接されている。これにより、両者の間から熱媒体が外部に漏出することが防止されている。

ジョイント部２３０は、出口側タンク２００の内部に貯えられた熱媒体を、外部へと排出するための出口として構成された部分である。ジョイント部２３０には、熱交換器１０から熱媒体を排出するための不図示の配管が接続される。ジョイント部２３０は、出口側タンク２００のうち、その長手方向に沿った端部となる位置に設けられている。ジョイント部２３０のうち同方向に沿った端部には、熱媒体の出口である開口２３１が形成されている。それぞれのチューブ３００を通って出口側タンク２００の内部へと供給された熱媒体は、出口側タンク２００の内側を上記長手方向に沿って流れた後、ジョイント部２３０から外部へと排出される。

チューブ３００は、熱媒体の通る流路が形成された管状の部材である。チューブ３００は、熱交換器１０において複数備えられている。それぞれのチューブ３００は、その長手方向を上下方向に沿わせた状態で、入口側タンク１００と出口側タンク２００との間となる位置に配置されている。それぞれのチューブ３００は、後述のフィン４００と共に積層されており、入口側タンク１００や出口側タンク２００の長手方向に沿って並ぶように配置されている。このため、積層された複数のチューブ３００が並んでいる方向のことを、以下では「積層方向」とも称する。積層方向は、図１では左右方向である。

入口側タンク１００において、先に述べた開口１３１が形成されている位置は、入口側タンク１００のうち「積層方向に沿った端部となる位置」ということができる。同様に、出口側タンク２００において開口２３１が形成されている位置は、出口側タンク２００のうち「積層方向に沿った端部となる位置」ということができる。開口２３１は、図１に示されるように、入口側タンク１００における開口１３１と同じ側に設けられている。

既に述べたように、チューブ３００の下端は入口側タンク１００のヘッダプレート１１０に接続されており、チューブ３００の上端は出口側タンク２００のヘッダプレート２１０に接続されている。入口側タンク１００の内部空間と、出口側タンク２００の内部空間とは、チューブ３００に形成された流路によって連通されている。チューブ３００の具体的な構成については後に説明する。

フィン４００は、金属板を波状に折り曲げることによって形成されたコルゲートフィンである。フィン４００は、熱交換器１０において複数備えられおり、それぞれのチューブ３００の間に配置されている。フィン４００は、その両側に配置された一対のチューブ３００のそれぞれに対して当接しており、且つろう接されている。

熱交換器１０のうち、上記のようにチューブ３００とフィン４００とが交互に積層されている部分は、チューブ３００の内部を通る熱媒体と、チューブ３００の外部を通る空気との間で熱交換が行われる部分であって、所謂「熱交換コア部」と称される部分である。熱交換コア部のうち、図１における左右両側の端部となる部分には、サイドプレート１１、１２が配置されている。

サイドプレート１１、１２は、金属板を曲げ加工することによって形成された板状部材であって、チューブ３００の長手方向と同じ方向に沿って伸びるように配置されている。サイドプレート１１は、熱交換コア部のうち、積層方向に沿って最もジョイント部１３０側の端部となる位置に配置されている。サイドプレート１２は、熱交換コア部のうち、積層方向に沿って最もジョイント部１３０とは反対側の端部となる位置に配置されている。サイドプレート１１、１２は、熱交換コア部を積層方向に沿った両側から挟み込んでいる。これにより、熱交換コア部の剛性が高められている。

熱交換器１０による熱交換が行われる際には、不図示の内燃機関を通り高温となった熱媒体が、ジョイント部１３０の開口１３１から入口側タンク１００の内部へと供給される。当該熱媒体は、入口側タンク１００の内部を積層方向に沿って流れながら、それぞれのチューブ３００へと供給される。熱媒体は、それぞれのチューブ３００の内部を上方側に向かって流れて、出口側タンク２００の内部へと供給される。

熱交換器１０の近傍には、熱交換コア部を通過するように空気を送り出す不図示のファンが設けられている。ファンによって空気が送り出される方向は、図１において紙面手前側から奥側へと向かう方向である。

熱媒体は、チューブ３００に形成された流路を上記のように流れる際において、空気によって冷却される。当該空気、すなわちファンによって送り出された空気は、チューブ３００の周囲を通過する際において熱媒体によって加熱され、その温度を上昇させる。当該空気は、例えば暖房用の空調風として車室内に向けて吹き出される。それぞれのチューブ３００を通って出口側タンク２００の内部へと供給された熱媒体は、先に述べたように、ジョイント部２３０から外部へと排出される。

図１においては、水平方向であり且つ紙面手前側から奥側に向かう方向をｘ方向としており、同方向に沿ってｘ軸を設定している。ｘ方向は、上記のように熱交換器１０を空気が通過する方向となっている。

また、図１においては、水平方向であり且つジョイント部１３０から入口側タンク１００の内側へと向かう方向をｙ方向としており、同方向に沿ってｙ軸を設定している。積層方向は、このｙ軸に沿った方向となっている。

更に、図１においては、上記のｘ方向及びｙ方向のいずれに対しても垂直な方向であって、入口側タンク１００から出口側タンク２００へと向かう方向をｚ方向としており、同方向に沿ってｚ軸を設定している。

以降においては、以上のように定義されたｘ方向、ｙ方向、ｚ方向、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸を用いながら、熱交換器１０の構成を説明する。

チューブ３００の具体的な構成について、図２を参照しながら説明する。図２には、チューブ３００のうち－ｚ方向側の端部近傍の部分が斜視図によって示されている。同図に示されるように、チューブ３００の内側には、熱媒体の流れる流路として第１流路ＦＰ１及び第２流路ＦＰ２が形成されている。これらは、いずれもチューブ３００の長手方向、つまりｚ方向に沿って直線状に伸びるように形成されている。

本実施形態におけるチューブ３００は、一枚の金属板を折り曲げることによって形成されている。チューブ３００は、その長手方向に対し垂直な断面の形状が扁平形状となっている。第１流路ＦＰ１は、チューブ３００のうち－ｘ方向側の部分に形成されている。第２流路ＦＰ２は、チューブ３００のうちｘ方向側の部分に形成されている。両者の間は、上記金属板を折り曲げることによって形成された仕切りにより分けられている。当該仕切りと、金属板の端部とが重ねられている部分は水密にろう接されている。

第１流路ＦＰ１と第２流路ＦＰ２とが並んでいる方向であるｘ方向は、積層方向に対して垂直な方向であって、チューブ３００に沿って空気が通過する方向と平行な方向である。ｘ方向はチューブ３００の幅に沿った方向であるから、以下では、ｘ方向のことを「幅方向」とも称する。それぞれのチューブ３００では、熱媒体の通る流路である第１流路ＦＰ１及び第２流路ＦＰ２が、幅方向に沿って並ぶように形成されている。

本実施形態では、上記の仕切りが、チューブ３００のうち幅方向に沿った中央となる位置において形成されている。このため、幅方向に沿った第１流路ＦＰ１の寸法と、幅方向に沿った第２流路ＦＰ２の寸法とは互いに等しい。本実施形態では、第１流路ＦＰ１の断面形状と、第２流路ＦＰ２の断面形状とが互いに対称となっている。

尚、このような第１流路ＦＰ１と第２流路ＦＰ２とを有するチューブ３００の態様は、上記とは異なる態様であってもよい。例えば、金属の押し出し成型によってチューブ３００が形成されてもよい。また、互いに独立の管状部材を幅方向に沿って２つ並べることにより、第１流路ＦＰ１と第２流路ＦＰ２とを有するチューブ３００が構成されていてもよい。この場合、２つ並んだ管状部材の全体が１つの「チューブ３００」に該当することになる。更に、第１流路ＦＰ１及び第２流路ＦＰ２とは更に別の流路が、チューブ３００に形成されているような態様であってもよい。つまり、チューブ３００において幅方向に沿って並ぶように形成された流路の数が、３以上であってもよい。

図３、４には、ジョイント部１３０の近傍における入口側タンク１００の内部構成が示されている。尚、入口側タンク１００の内側には、図４に示されるように抑制板５００が配置されているのであるが、図３においてはその図示が省略されている。

図３に示されるように、入口側タンク１００の内側においては、ヘッダプレート１１０からチューブ３００の先端部分が－ｚ方向に突出している。その突出量は全てのチューブ３００について互いに等しい。このため、それぞれのチューブ３００の端面は同一の平面上に配置されている。尚、当該配置はあくまで設計上のものである。実際には、部品の寸法ばらつき等に伴って、一部又は全部の端面が上記平面上から僅かにずれていてもよい。

上記の「端面」、すなわち、チューブ３００のうち－ｚ方向側の先端面のことを、以下では「端面３０１」とも称する。

図４に示されるように、入口側タンク１００の内部には抑制板５００が配置されている。抑制板５００は平板状の部材であって、ｚ軸に沿って見た場合の形状が略矩形の部材である。抑制板５００は、その長辺をｙ方向、つまり積層方向に沿わせた状態で配置されている。換言すれば、抑制板５００は積層方向に沿って伸びるように配置されている。尚、抑制板５００には、図７に示されるように第１変形部５１０、第２変形部５２０、及びリブ５３０等が形成されているのであるが、図４においてはこれらの図示が省略されている。抑制板５００の具体的な形状については、図７等を参照しながら後に説明する。

抑制板５００は、そのｚ方向側の主面を、全てのチューブ３００の端面３０１に対して当接させた状態で配置されている。チューブ３００の端面３０１には、第１流路ＦＰ１や第２流路ＦＰ２の端部である開口が形成されているのであるが、抑制板５００によって覆われている部分においては、各流路に対する熱媒体の流入が抑制される。抑制板５００は、第１流路ＦＰ１及び第２流路ＦＰ２のうち少なくとも一方に流入する熱媒体の流れを、幅方向に沿った一定範囲において抑制するものとして設けられている。

本実施形態では、抑制板５００は、第２流路ＦＰ２の入口の全部と、第１流路ＦＰ１の入口の一部とを覆っている。尚、上記における「抑制」とは、本実施形態においては、当該部分における熱媒体の流入を完全に遮断することを意味する。尚、抑制板５００の表面の撓み等に起因して、抑制板５００とチューブ３００の端部との間に僅かな隙間が形成されていたり、当該隙間から少量の熱媒体が第２流路ＦＰ２等に流入したりしていてもよい。ただし、抑制板５００によって熱媒体の流れを抑制し、各チューブ３００に流入する熱媒体の流量のばらつきを抑制するという効果を十分に奏するためには、隙間の大きさは最大でも１ｍｍ以内とすることが好ましい。

図５を参照しながら、抑制板５００の配置について説明する。図５に示される範囲Ｗ１は、第１流路ＦＰ１及び第２流路ＦＰ２からなる流路全体の、幅方向に沿った範囲である。図５において矢印ＡＲ１で示される位置は、幅方向に沿った範囲Ｗ１の中心位置である。

また、図５に示される範囲Ｗ２は、上記の流路全体のうち、抑制板５００によって熱媒体の流れが抑制される部分の、幅方向に沿った範囲である。図５において矢印ＡＲ２で示される位置は、幅方向に沿った範囲Ｗ２の中心位置である。

本実施形態では、抑制板５００が、幅方向に沿ってｘ方向寄りとなる位置に配置されている。このため、矢印ＡＲ２で示される中心位置は、矢印ＡＲ１で示される全体の中心位置とは異なっている。

抑制板５００は、チューブ３００を流れる熱媒体の流路抵抗を大きくし、これにより各チューブ３００に流入する熱媒体の流量ばらつきを抑制するためのものとして設けられている。本実施形態では、上記２つの中心位置を互いに一致させるのではなく、互いに異ならせることで、上記の流路抵抗をより大きくしている。

流路抵抗が大きくなることに理由について、図６を参照しながら説明する。図６には、一つの流路のうち幅方向に沿った開口の幅（横軸）と、当該流路の流路抵抗（縦軸）との関係が示されている。横軸に沿った開口の幅は、流路のうち抑制板５００によって塞がれていない部分の開口面積といってもよい。

同図に示されるように、開口の幅と流路抵抗との関係は、直線状の関係とはなっていない。開口の幅がある程度狭くなっている状態から、当該幅が更に狭くなると、流路抵抗は急速に大きくなる傾向がある。一方、開口の幅がある程度広くなっている状態から、当該幅が更に広くなっても、流路抵抗は僅かにしか低下しない。

このため、図５において矢印ＡＲ２で示される中心位置が、矢印ＡＲ１で示される全体の中心位置に一致するような場合、すなわち、抑制板５００がチューブ３００の中央を塞いでいるような場合に比べると、本実施形態では、第１流路ＦＰ１における流路抵抗が僅かに低下している一方で、第２流路ＦＰ２における流路抵抗は大きく増加している。このため、１本のチューブ３００全体における流路抵抗は、抑制板５００の位置をｘ方向側にずらすことにより、ずらさない場合に比べると大きくなっている。

入口側タンク１００の内側においては、ジョイント部１３０に近い－ｙ方向側の部分と、ジョイント部１３０から遠いｙ方向側の部分との間で、熱媒体の圧力に差が生じる傾向がある。このため、各チューブ３００における流路抵抗が小さい場合には、上記の圧力差に起因して、各チューブ３００に流入する熱媒体の流量が、チューブ３００毎に大きくばらついてしまう傾向がある。具体的には、ジョイント部１３０に近いチューブ３００における熱媒体の流量は大きくなり、ジョイント部１３０から遠いチューブ３００における熱媒体の流量は小さくなる傾向がある。

これに対し、本実施形態に係る熱交換器１０では、上記のように抑制板５００の位置をｘ方向側にずらすことで、各チューブ３００における流路抵抗が高められている。その結果、入口側タンク１００の内側において熱媒体の圧力差が生じても、各チューブ３００に流入する熱媒体の流量のばらつきを抑制することができる。

抑制板５００の具体的な形状について、図７、８、９を参照しながら説明する。図７では、抑制板５００の構成が斜視図により示されている。図８では、抑制板５００を－ｚ方向側から見た状態が描かれている。図９では、抑制板５００をｘ方向側から見た状態が描かれている。抑制板５００の短手方向、すなわち、図７等におけるｘ方向に沿った寸法は、開口１３１の内径よりも僅かに小さくなっている。

抑制板５００には、第１変形部５１０と、第２変形部５２０と、リブ５３０と、取手５４０と、が設けられている。抑制板５００は、これらの第１変形部５１０を含む全体が、樹脂により一体に形成されている。

第１変形部５１０は、抑制板５００のうち－ｚ方向側の面、すなわち、タンクプレート１２０と対向する面から、タンクプレート１２０側に向かって概ね直線状に伸びる棒状の部分として形成されている。第１変形部５１０が伸びる方向は、－ｚ方向側に行く程、－ｙ方向側であり且つ－ｘ方向側に向かうような方向となっている。本実施形態では、第１変形部５１０は３つ設けられており、３つの第１変形部５１０が積層方向に沿って並ぶように設けられている。

第２変形部５２０は、上記の第１変形部５１０と同様に、抑制板５００のうち－ｚ方向側の面から、タンクプレート１２０側に向かって概ね直線状に伸びる棒状の部分として形成されている。第２変形部５２０が伸びる方向は、－ｚ方向側に行く程、－ｙ方向側であり且つｘ方向側に向かうような方向となっている。本実施形態では、第２変形部５２０は３つ設けられており、３つの第２変形部５２０が積層方向に沿って並ぶように設けられている。それぞれの第２変形部５２０の根元部分のｙ座標は、第１変形部５１０の根元部分のｙ座標に概ね等しい。

第１変形部５１０及び第２変形部５２０は、樹脂により形成された細長い棒状の部分となっているので、外力を受けて弾性変形しやすくなっている。第１変形部５１０及び第２変形部５２０は、本実施形態における「変形部」に該当するものである。

本実施形態では、第１変形部５１０の長さと第２変形部５２０の長さとは互いに異なっており、第１変形部５１０の方が長くなっている。図８のように、チューブ３００の長手方向に沿って見た場合には、第１変形部５１０は、抑制板５００から－ｘ方向に向けて大きく突出している。一方、第２変形部５２０は、その全体が抑制板５００の内側に収まっており、ｘ方向に向けた突出量は小さい。

リブ５３０は、抑制板５００のうち－ｚ方向側の面から－ｚ方向に向かって直線状に伸びる板状の部分として形成されている。リブ５３０は十分な厚さを有しており、外力を受けても弾性変形はほとんど生じない。リブ５３０の厚さ（つまりｘ方向に沿った寸法）は、抑制板５００の厚さ（つまりｚ方向に沿った寸法）と同程度か、それ以上であることが好ましい。リブ５３０の先端、すなわち－ｚ方向の端部には、平坦面５３１が形成されている。平坦面５３１は、抑制板５００の主面と平行な面となっている。

本実施形態では、リブ５３０は３つ設けられており、３つのリブ５３０が積層方向に沿って並ぶように設けられている。図７に示されるように、それぞれのリブ５３０は、抑制板５００の－ｚ方向側の面のうち、ｘ方向に沿った中央よりも－ｘ方向側寄りとなる位置に設けられている。

取手５４０は、抑制板５００の－ｙ方向側の端部から、更に－ｙ方向側に沿って伸びるように形成された概ね棒状の部分である。取手５４０は、作業者が抑制板５００を入口側タンク１００の内部に挿入する作業を行う際に、作業者によって把持される部分である。

抑制板５００を入口側タンク１００の内部に挿入する作業について説明する。抑制板５００は、ろう付けにより熱交換器１０の全体が形成された後に、開口１３１から入口側タンク１００の内部へと挿入される。

図１０には、上記のように抑制板５００が開口１３１から挿入される際の様子が描かれている。同図に示されるように、抑制板５００は、その長手方向を入口側タンク１００の長手方向に沿わせた状態で、取手５４０とは反対側の端部から、開口１３１を通じて入口側タンク１００の内側へと挿入されて行く。

開口１３１の中心のｘ座標は、チューブ３００のｘ方向に沿った中央となる位置のｘ座標に概ね等しい。このため、抑制板５００が開口１３１を通過している途中の段階においては、抑制板５００のｘ方向に沿った中央となる位置のｘ座標は、チューブ３００のｘ方向に沿った中央となる位置のｘ座標に概ね等しくなっている。すなわち、図５において矢印ＡＲ１で示されていた中心位置と、同図において矢印ＡＲ２で示されていた中心位置とが、抑制板５００の挿入中においては概ね互いに一致した状態となっている。

先に述べたように、第１変形部５１０は、抑制板５００から－ｘ方向に向けて大きく突出している。このため、抑制板５００が開口１３１を通過する過程においては、突出している第１変形部５１０の一部が開口１３１の縁に当たることとなる。しかしながら、第１変形部５１０は樹脂により形成された細長い棒状の部分となっているので、開口１３１の縁からの力を受けて弾性変形する。具体的には、第１変形部５１０は、－ｙ方向側に倒れるように弾性変形する。このため、入口側タンク１００の内部に抑制板５００を挿入する作業が、第１変形部５１０によって妨げられてしまうことは無い。

尚、第２変形部５２０も上記と同様に、開口１３１の縁に当たると－ｙ方向側に倒れるように弾性変形する。このため、入口側タンク１００の内部に抑制板５００を挿入する作業が、第２変形部５２０によって妨げられてしまうことも無い。

図１１には、入口側タンク１００の内部に抑制板５００が途中まで挿入された状態、が模式的に示されている。図１１に示される第１変形部５１０は、複数設けられた第１変形部５１０のうち、先に入口側タンク１００の内部まで挿入されたものである。この第１変形部５１０は、開口１３１の縁に当たって予め弾性変形した後、入口側タンク１００の内部まで入り込んだ際に、元の形状に復元しようとする。

しかしながら、図１１に示されるように、抑制板５００がｘ方向に沿った中央にあるうちには、第１変形部５１０は完全に元の形状にまで復元することはできず、第１変形部５１０の先端が入口側タンク１００の内面１２１に当たった状態となっている。このとき、第１変形部５１０は依然として弾性変形した状態となっているので、内面１２１から、矢印ＡＲ３で示されるような反力を受けている。

当該反力はｘ方向の成分を有しており、第１変形部５１０を介して抑制板５００に伝えられる。このため、抑制板５００には、図１１の矢印ＡＲ４で示されるような力が加えられる。ただし、抑制板５００は、入口側タンク１００の内部に途中までしか挿入されていないので、この時点では矢印ＡＲ４の方向には動かない。

その後、抑制板５００が積層方向に沿ってさらに奥まで挿入され、その全体が入口側タンク１００の内側まで入り込むと、抑制板５００は、上記の反力によって矢印ＡＲ４の方向に動き始める。つまり、幅方向に沿ったｘ方向へと移動し始める。

尚、第２変形部５２０は、入口側タンク１００の内部に抑制板５００が挿入されている途中の段階においても、入口側タンク１００の内部で直ちに概ね元の形状まで復元した状態となり、その先端を入口側タンク１００の内面１２１に当接させた状態となる。その後、第１変形部５１０の復元力によって抑制板５００がｘ方向へと移動して行くと、第２変形部５２０の先端が、内面１２１が平坦面から湾曲面となる部分に到達し、これにより抑制板５００の移動が終了する。この時点で、第１変形部５１０が元の形状まで復元した状態となるように、第１変形部５１０及び第２変形部５２０のそれぞれの形状が調整されている。図１２には、ｘ方向への抑制板５００の移動が終了した状態が、図１１と同様に模式的に描かれている。抑制板５００の移動が完了すると、リブ５３０のｘ座標は、チューブ３００のｘ方向における中央位置のｘ座標に概ね一致する。

ところで、抑制板５００がｘ方向へと移動する際には、抑制板５００の主面が端面３０１と平行になっている状態が保たれず、抑制板５００が傾いてしまうことが懸念される。抑制板５００が端面３０１に対して傾いてしまうと、抑制板５００による流路の遮断が設計通りには行われないため、各チューブ３００に流入する熱媒体の流量のばらつきを抑制することができなくなってしまう。

そこで、本実施形態における抑制板５００には、抑制板５００が傾いてしまうことを防止するために、先に述べたリブ５３０が設けられている。図１１、１２に示されるように、入口側タンク１００の内側においては、リブ５３０の平坦面５３１が、入口側タンク１００の内面１２１に当接した状態となっている。このため、移動中又は移動後において抑制板５００が傾こうとした場合には、リブ５３０は内面１２１から矢印ＡＲ５で示されるような力を受けることとなり、当該反力によって、抑制板５００の傾きは防止される。尚、本実施形態では、第２変形部５２０もリブ５３０と共に、抑制板５００の傾きを防止する機能を発揮する。

以上に述べたように、本実施形態に係る熱交換器１０では、入口側タンク１００の内部に抑制板５００が配置されており、抑制板５００には、変形部として第１変形部５１０と第２変形部５２０が設けられている。熱交換器１０は、抑制板５００が、開口１３１から入口側タンク１００の内部に挿入される際に、変形部が開口１３１の縁に当たることにより弾性変形するように構成されている。更に熱交換器１０は、抑制板５００が入口側タンク１００の内部まで挿入されると、復元した変形部が入口側タンク１００の内面１２１から反力を受け、抑制板５００が、当該反力によって幅方向に沿って移動するように構成されている。

作業者は、抑制板５００を開口１３１から積層方向に沿って挿入する作業を行うだけで、図５に示されるような、チューブ３００の幅方向における中央からずれた位置に、抑制板５００を容易に配置することができる。

変形部である第１変形部５１０及び第２変形部５２０は、いずれも、入口側タンク１００の内面１２１に向かって伸びる棒状の部分として形成されている。このため、第１変形部５１０等を弾性変形させ、抑制板５００を移動させるような反力を容易に生じさせることが可能となっている。

変形部には、抑制板５００のうち、幅方向に沿った一方側の部分に設けられた第１変形部５１０と、抑制板５００のうち、幅方向に沿った他方側の部分に設けられた第２変形部５２０と、が含まれている。また、第１変形部５１０の長さと第２変形部５２０の長さとが互いに異なっており、第１変形部５１０の方が長くなっている。これにより、第１変形部５１０の復元により生じる反力の方が、第２変形部の復元により生じる反力よりも大きくなるので、抑制板５００をｘ方向へと移動させるための力を確実に生じさせることができる。

本実施形態では、変形部である第１変形部５１０及び第２変形部５２０は、積層方向に沿って並ぶように複数、具体的には３つずつ設けられている。このような構成では、抑制板５００をｘ方向へと移動させるための力が、積層方向に沿った複数箇所のそれぞれにおいて抑制板５００に作用する。このため、抑制板５００を、ｘ方向へとスムーズに平行移動させることができる。

抑制板５００には、入口側タンク１００の内部において幅方向に沿って移動する際に、抑制板５００が傾いてしまうことを防止するためのリブ５３０が形成されている。リブ５３０の先端が入口側タンク１００の内面に当接することで、移動中又は移動後における抑制板５００の傾きを確実に防止することができる。

また、リブ５３０の先端には、入口側タンク１００の内面１２１に当接する平坦面５３１が形成されている。リブ５３０の先端が、点や線ではなく面において内面１２１に当接するので、抑制板５００が傾いてしまうことを更に確実に防止することができる。

本実施形態のリブ５３０は、積層方向に沿って並ぶように複数、具体的には３つ設けられている。このような態様では、抑制板５００の傾きを防止する力、すなわち、図１１において矢印ＡＲ５で示されるような力が、積層方向に沿った複数箇所のそれぞれにおいて抑制板５００に作用する。このため、抑制板５００の傾きを防止するための力を、抑制板５００の長手方向に沿った全体において生じさせることができる。

第２実施形態について説明する。本実施形態では、抑制板５００に形成された変形部の態様においてのみ第１実施形態と異なっている。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図１３は、本実施形態に係る熱交換器１０の入口側タンク１００の内部に、抑制板５００が挿入された状態を、図１２と同様の方法にて描いたものである。図１３に示されるように、本実施形態に係る抑制板５００には、第１変形部５１０とリブ５３０が形成されている一方で、第２変形部５２０は形成されていない。また、第１変形部５１０は、抑制板５００のうち－ｘ方向側の側面から、－ｘ方向側へと伸びるように形成されている。具体的には、第１変形部５１０は、－ｘ方向側に行く程、ｚ方向側に向かうような方向に向かって伸びている。

このような態様においても、抑制板５００を入口側タンク１００の内部に挿入する際には、第１変形部５１０が一旦弾性変形し、その復元力によって抑制板５００がｘ方向側へと移動することとなる。これにより、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

第３実施形態について説明する。本実施形態では、抑制板５００に形成されたリブ５３０の態様においてのみ第１実施形態と異なっている。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図１４には、本実施形態に係る抑制板５００を、図９と同様にｘ方向側から見た状態が描かれている。図１４に示されるように、本実施形態では、リブ５３０のｙ方向に沿った寸法が第１実施形態よりも大きくなっており、このような形状のリブ５３０が１つだけ設けられている。このような態様でも、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

尚、本実施形態では、リブ５３０のｙ方向に沿った寸法が大きくなっていることに伴って、入口側タンク１００の内面１２１に当接する平坦面５３１も大きくなっている。このため、抑制板５００を積層方向に沿って挿入する際には、内面１２１と平坦面５３１との間で生じる摩擦力が大きくなり、挿入作業がやりにくくなってしまう可能性がある。この点に鑑みれば、第１実施形態のように、小さなリブ５３０を積層方向に沿って複数並ぶように設けた方が好ましい。

第４実施形態について説明する。本実施形態では、抑制板５００に形成されたリブ５３０の態様においてのみ第１実施形態と異なっている。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図１５には、本実施形態に係る抑制板５００を、図９と同様にｘ方向側から見た状態が描かれている。図１５に示されるように、本実施形態でも第１実施形態と同様に、リブ５３０が積層方向に沿って３つ並ぶように形成されている。最も－ｙ方向側に形成されているリブ５３０の形状は、第１実施形態におけるリブ５３０の形状と同様である。一方、ｙ方向の中央に形成されたリブ５３０Ａは、全体が三角形となっており、先端が尖った形状となっている。また、最もｙ方向側となる位置に形成されたリブ５３０Ｂは、先端が円弧状となっている。

このように、リブ５３０の形状としては、入口側タンク１００の内面１２１に当接し得るような形状であれば、任意の形状を採用することができる。全てのリブ５３０の形状を、５３０Ａのように尖った形状としてもよく、５３０Ｂのように円弧状の形状としてもよい。ただし、抑制板５００の傾きを確実に防止するためには、第１実施形態のリブ５３０のように、先端に平坦面５３１が形成されているような形状とすることが好ましい。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：熱交換器
１００：入口側タンク
１３１：開口
３００：チューブ
ＦＰ１，ＦＰ２：流路
５００：抑制板
５１０：第１変形部
５２０：第２変形部

Claims (6)

1. 空気と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器（１０）であって、
   熱媒体の通る流路（ＦＰ１，ＦＰ２）が形成された管状の部材であって、積層方向に沿って並ぶように配置された複数のチューブ（３００）と、
   それぞれの前記チューブに熱媒体を供給するための容器であって、前記積層方向に沿った端部となる位置に、熱媒体の入口である開口（１３１）が形成されているタンク（１００）と、
   前記タンクの内部に配置された板状の部材であって、前記チューブの端面に当接することにより、前記チューブに流入する熱媒体の流れを一定範囲において抑制する抑制板（５００）と、を備え、
   前記積層方向に対して垂直な方向であって、前記チューブに沿って空気が通過する方向と平行な方向を幅方向としたときに、
   それぞれの前記チューブには、前記流路が前記幅方向に沿って複数並ぶように形成されており、
   前記抑制板には変形部（５１０，５２０）が設けられており、
   前記抑制板が、前記開口から前記タンクの内部に挿入される際に、前記変形部が前記開口の縁に当たることにより弾性変形し、
   前記抑制板が前記タンクの内部まで挿入されると、復元した前記変形部が前記タンクの内面から反力を受け、前記抑制板が、当該反力によって前記幅方向に沿って移動するように構成されており、
   前記抑制板には、
   前記タンクの内部において前記幅方向に沿って移動する際に、前記抑制板が傾いてしまうことを防止するためのリブ（５３０）が形成されている熱交換器。
2. 前記変形部は、前記タンクの内面に向かって伸びる棒状の部分として形成されている、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記変形部には、
   前記抑制板のうち、前記幅方向に沿った一方側の部分に設けられた第１変形部（５１０）と、
   前記抑制板のうち、前記幅方向に沿った他方側の部分に設けられた第２変形部（５２０）と、が含まれており、
   前記第１変形部の長さと前記第２変形部の長さとが互いに異なっている、請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記変形部は、前記積層方向に沿って並ぶように複数設けられている、請求項２又は３に記載の熱交換器。
5. 前記リブの先端には、前記タンクの内面（１２１）に当接する平坦面（５３１）が形成されている、請求項１に記載の熱交換器。
6. 前記リブは、前記積層方向に沿って並ぶように複数設けられている、請求項５に記載の熱交換器。
   

Images