JPH07243787A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リフレクタの乱流促進部がチューブの内壁に
接触することによるチューブの腐食又は破損を防止し、
熱交換媒体の洩れを防ぐ。 【構成】 チューブ４は、第２のタンク３側の端部にお
いて拡管部１８が形成されている。リフレクタ２１は、
前記チューブ４内に挿入される波状の乱流促進部２３を
有すると共に、乱流促進部２３の端部に直線状の遊端部
３３を有している。そして、拡管部１８の内側に遊端部
３３に形成されたガイド２４が配置されており、このガ
イド２４と拡管部１８の内壁の間隔は、乱流促進部２３
とチューブ４の非拡管部内壁の間隔よりも小さくなって
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主に車両用空調装置
に用いられる熱交換器であって、チューブ内にリフレク
タを挿入して熱交換を高めるようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】熱交換媒体からチューブに伝達される熱
の増大を図った車両用空気調和装置に用いられるヒータ
コアの挿入材としては、実開昭６２−１６６４８０号公
報の第５図（ｂ）に示されるものが公知である。

【０００３】かかるヒータコア９の挿入材１４の構成を
説明すると、ヒータコア９の両端に配置されたタンク間
を結ぶ多数のチューブ１３に挿入される乱流促進部を有
するもので、この乱流促進部は、その一端が連結具にて
連結されると共に、長手方向に連続して波状に曲げられ
ているものであるが、その反連結具側は遊端部となって
いる。そして、かかる挿入材１４の乱流促進部は、前記
チューブ１３の内壁に接触しないようにチューブ１３に
挿入されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
引例の構成では、熱交換媒体の流量が増大した場合に、
挿入材によって発生する熱交換媒体の乱流により、挿入
材自体が振動して乱流促進部の波状の山部がチューブの
内壁にぶつかる場合がある。

【０００５】このため、挿入材がチューブの内壁に接触
する部分のチューブ壁面が腐食したり、またリフレクタ
の接触する部分のチューブ壁面が損傷して孔が開き、熱
交換媒体が洩れるという不都合を有していた。

【０００６】そこで、本願に係る発明においては、上記
問題点に鑑み、挿入材の乱流促進部がチューブの内壁に
当たることによるチューブの腐食又は破損を抑制するこ
とができる熱交換器を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明の要
旨とするところは、両端に配置されたタンク間を結ぶ複
数のチューブと、前記チューブ内に挿入され、該チュー
ブの長手方向に波状の乱流促進部を有すると共に、前記
乱流促進部の端部に直線状の遊端部を有するリフレクタ
とを少なくとも備える熱交換器において、前記リフレク
タの遊端部に、前記チューブのタンク内に挿入される部
分の内側に位置するガイドが設けられ、かかるガイドと
前記チューブの内壁との間隔が、前記リフレクタの乱流
促進部とチューブの内壁との間隔よりも小さい構成とな
っていることにある。

【０００８】また、チューブの端部は、中径部と大径部
とで構成された拡管部を有し、このうち少なくとも大径
部はタンク内に位置すると共に、リフレクタのガイド
は、前記大径部内に位置する構成となっている。

【０００９】そして、リフレクタのガイドは、挿入方向
に狭まる形状をなしていても良いものである。

【００１０】更にまた、リフレクタのガイドは、チュー
ブの径方向に遊端部から延設されていても良いものであ
る。

【００１１】

【作用】従って、請求項１及び請求項２に記載の発明に
よれば、ガイドとチューブの内壁との間隔が、リフレク
タの乱流促進部とチューブの内壁との間隔よりも小さい
ので、熱交換媒体の乱流によりリフレクタが振動した場
合において、リフレクタの乱流促進部がチューブの内壁
に接触する前にリフレクタのガイドがチューブに接触
し、リフレクタの乱流促進部がチューブの内壁に接触す
ることを防止できる。そして、ガイドは、タンク内に挿
入されたチューブ内に位置するので、リフレクタのガイ
ドが接触してかかる大径部が腐食し孔が開いても、熱交
換媒体は、そのままタンク内に流入するので、熱交換に
影響を与えない。

【００１２】また、チューブの拡管部の大径部はタンク
内に位置するので、ガイドをかかる拡管部の大径部の内
側に位置させれば、ガイドは確実にチューブのタンク内
に挿入された部分に位置することとなる。

【００１３】更に、請求項３に記載の発明によれば、ガ
イドは、挿入方向に狭まる形状をなしているので、チュ
ーブへのリフレクタの挿入が容易となる。

【００１４】更にまた、請求項４に記載の発明によれ
ば、ガイドは、チューブの径方向に遊端部から延設され
ているので、ガイドの寸法を最短にすることが可能であ
る。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１６】図１及び図２において、熱交換器１は、例
えば車両用空調装置に使用される加熱用のもので、第１
のタンク２と、この第１のタンク２に対向するよう配置
された第２のタンク３と、前記第１のタンク２と第２の
タンク３とを連通する複数のチューブ４と、このチュー
ブ４に取付けられたプレートフィン５とによって少なく
とも構成された例えば２パス式のものである。

【００１７】第１のタンク２は、その内部が長手方向
（紙面左右方向）に延びる隔壁６をもって流入空間７と
流出空間（図面上では現れず）とに画成されていると共
に、流入空間７には流入口８が、流出空間には流出口９
がそれぞれチューブ４の軸方向と同方向に形成されてい
る。また、第２のタンク３には、内部を仕切る隔壁が設
けられておらず、熱交換媒体をＵターンさせるための折
り返し空間１０が構成されている。

【００１８】この第１のタンク２及び第２のタンク３に
は、チューブ４が挿入される複数のチューブ挿入孔１
１，１２が形成され、このチューブ挿入孔１１，１２と
チューブ４との間は、タンク２，３の内側から取付けら
れるガスケット１３，１４によりシールされている。

【００１９】ガスケット１３、１４は、チューブ挿入孔
１１，１２に挿嵌されてチューブ挿入孔１１，１２とチ
ューブ４との間に介在される円筒状のシール部１３ａ，
１４ａと、各シール部１３ａ，１４ａを一体に結合して
各タンク２，３のチューブ４が取付けられる面を覆う結
合部１３ｂ，１４ｂとを有して成るもので、例えば合成
樹脂等で成る弾性部材により成形されている。尚、結合
部１３ｂ，１４ｂは、一体成形された１枚状のものであ
る。

【００２０】チューブ４は、内径Ｌ１を有する円筒状の
もので、この実施例においては、第１のタンク２側に拡
管部１５を有している。この拡管部１５は、第１のタン
ク２側に挿入される端部に幾分径を拡大してなる内径Ｌ
２（Ｌ２＞Ｌ１）の中径部１６と、この中径部１６の先
端に更に径を拡大した内径Ｌ３（Ｌ３＞Ｌ２）の大径部
１７とで構成されている。そして、前記中径部１６の外
周において、ガスケット１３と密着し、大径部１７の分
だけガスケット１３から第１のタンク２内に突出してい
る。

【００２１】また、チューブ４は、第２のタンク３側に
も拡管部１８を有している。この拡管部１８は、第２の
タンク３側に挿入される端部に幾分径を拡大してなる内
径Ｌ４（Ｌ４＞Ｌ１）の中径部１９と、この中径部１９
の先端に更に径を拡大した内径Ｌ５（Ｌ５＞Ｌ４）の大
径部２０とで構成され、かかる大径部２０は、第２のタ
ンク３に突出している。そして、前記中径部１９の全体
と大径部２０の中継部１９側の一部において、ガスケッ
ト１４と密着し、大径部２０の残りの部分だけがガスケ
ット１４から第２のタンク３内に突出している。

【００２２】尚、チューブ４の中径部１６の内径Ｌ２と
中径部１９の内径Ｌ４、大径部１７の内径Ｌ３と大径部
２０の内径Ｌ５とは、異なった寸法でも良いが、チュー
ブ４の製造工数の減少又はタンク２，３のチューブ挿入
孔１１，１２の製造工数の減少のために、等しい寸法で
あることが望ましい。

【００２３】かかるチューブ４には、第１のタンク２側
からリフレクタ２１が挿着されている。このリフレクタ
２１は、複数本を一組として連結具２５により連結され
た固定部２２と、この固定部２２から続いて形成され、
チューブ４の長手方向に延びる乱流促進部２３と、この
乱流促進部２３の端部に形成された遊端部３３と、この
遊端部３３に形成されたガイド２４を有しているもので
ある。

【００２４】固定部２２は、チューブ４内面に接触する
２つの接触辺２２ａ，２２ａを有し、その接触辺２２
ａ，２２ａの先端が所定の角度をもってチューブ４の中
央寄りに屈曲されて一体となり、全体が弾性変形し易い
形状となっているもので、大径部１７の内面と密接でき
るように幅（Ｌ６）が大径部１７の径（Ｌ３）に等しい
か幾分大きく形成され（Ｌ６≧Ｌ３）、ガスケット１３
よりも第１のタンク２の内側において大径部１７と接触
している。

【００２５】乱流促進部２３は、例えば、図３（ａ）及
び（ｂ）に示されるように、薄板状をなすと共に、固定
部２２より下側からガイド２４が形成された下記する遊
端部分３３までの範囲にかけて波状に曲げられ、その波
の最大幅（Ｌ７）はチューブ４の径（Ｌ１）よりも小さ
くなっており、これによりチューブ４の内壁からは離れ
た状態で挿着可能となっている。尚、乱流促進部２３
は、上述において薄板状としたが、図３（ｃ）及び
（ｄ）に示される様に、細長い棒状としても良い。

【００２６】遊端部３３は、リフレクタ２１の固定部と
反対側に続く直線状のもので、チューブ４に挿入した状
態において、中径部１９より第２のタンク３側にかけて
位置すると共に、チューブ４に挿入した状態において、
大径部２０に収納される位置にガイド２４が形成されて
いる。

【００２７】ガイド２４は、乱流促進部２３が薄板状で
ある場合には、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、リ
フレクタ２１の平板状の側面中央よりチューブ４の径方
向に形成された２枚の羽根状のプレート２６を有するも
ので、かかるプレート２６は相反する方向に延出して
る。また、ガイド２４は、リフレクタ２１が棒状である
場合には、図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、リフレ
クタ２１よりチューブ４の径方向に形成された４枚の羽
根状のプレート２６を有するもので、かかるプレート２
６はそれぞれ９０°の間隔で交叉するように延出してい
る。

【００２８】そして、上記したプレート２６の第２のタ
ンク３側の端には、チューブ４に挿入しやすいようにテ
ーパ２７が形成されている。また、プレート２６のチュ
ーブ４の径方向の延出量（Ｌ１４）は、チューブ４にリ
フレクタ２１を挿入可能に、チューブ４の内径Ｌ１の半
分（以下半径Ｌ１／２という）と等しいか若干小さくな
っている（Ｌ１４≦Ｌ１／２）。更に、ガイド２４のプ
レート２６の端部からチューブ４の大径部２０までの幅
（Ｌ９）は、前記乱流促進部２３からチューブ４の内壁
までの幅（Ｌ８）よりも小さくなっている（Ｌ９＜Ｌ
８）。

【００２９】以上の構成において、この熱交換器１に熱
交換媒体として例えばエンジンの冷却水（温水）が供給
されると、この熱交換器１を通過する空気が加熱され
る。具体的には、流入口８から第１のタンク２の流入空
間７に流入した温水は、この流入空間７に臨むチューブ
４内に流れ込み、第２のタンク３の折り返し空間１０に
おいてＵターンして流出空間に臨むチューブ４に流れ込
み、第１のタンク２の流出空間から流出口９を介して流
出される。

【００３０】この温水の流れによって、温水の熱がチュ
ーブ４からプレートフィン５に伝導されるので、プレー
トフィン５は加熱され、プレートフィン５間を通過する
空気が加熱されるものである。

【００３１】この際、放熱が盛んに行われるチューブ４
の内周面付近を流れる温水と、放熱され難いチューブ４
の中央付近を流れる温水とはリフレクタ２１によって混
合されるが、同時に乱流促進部２３の振動を誘発する。
しかしながら、乱流促進部２３が振動しても、該乱流促
進部２３がチューブ４に接触する前に、ガイド２４が大
径部２０に確実に接触することとなるので、これにより
乱流促進部２３の接触によりチューブ４が腐食したり、
チューブ４の壁面が損傷して孔が開き、熱交換媒体が洩
れることはない。

【００３２】そして、ガイド２４が接触する大径部２０
は、前述したように、ガスケット１３により外周を覆わ
れているか第２のタンク３に突出しているので、例えば
ガイド２４の接触する部分の大径部２０の壁面が腐食し
たり、損傷して孔が開いても、ガスケット１３により熱
交換媒体の洩れを防止でき、また洩れた熱交換媒体は第
２のタンク３に流入するだけなので不都合は生じない。

【００３３】図４乃至図７において、この発明の他の実
施例が示されており、各リフレクタ２１は、固定部２２
及び乱流促進部２３が前記実施例と同様に構成されてい
るのに加え、リフレクタ２１の複数本を一組として連結
具２５で連結している構成も前記実施例と同様になって
いる。また、リレクイタ２１が挿入されるチューブ４
も、内径がＬ１であり、また一方の端部には、内径がＬ
２の中径部１６，内径がＬ３の大径部１７を有すると共
に、他方の端部には内径がＬ４の中径部１９，内径がＬ
５の大径部２０を有する点で、前記実施例と同様の構成
となっている。即ち、これらの実施例については、リフ
レクタ２１のガイド２４の形状のみ異なっている。従っ
て、前記実施例と同一の構成については、同一の符号を
付してその説明を省略し、異なる構成部分（ガイド２
４）についてのみ説明していく。

【００３４】図４に示すリフレクタ２１のガイド２４
は、挿入方向に狭まる三角形状のプレート２８が３枚、
およそ１２０°の間隔をもってリフレクタ２１から突出
することで構成されていると共に、該プレート２８のチ
ューブ４の径方向の延出量（Ｌ１５）は、リフレクタ２
１がチューブ４に挿入できるようチューブ４の半径Ｌ１
／２と等しいか幾分小さい寸法となっている（Ｌ１５≦
Ｌ１／２）。

【００３５】そして、ガイド２４のプレート２８の先端
からチューブ４の大径部２０までの幅（Ｌ１０）は、前
記実施例と同様に乱流促進部２３からチューブ４の内壁
までの幅（Ｌ８）よりも小さくなっている（Ｌ１０＜Ｌ
８）。

【００３６】以上の構成により、乱流促進部２３が振動
しても、該乱流促進部２３がチューブ４に接触する前
に、ガイド２４が大径部２０に確実に接触することとな
るので、これにより乱流促進部２３のチューブ４への接
触が防止され、チューブ４が腐食したり、チューブ４の
壁面が損傷して孔が開き、熱交換媒体が洩れることはな
い。そして、大径部２０の全体を覆う構成は、前記実施
例と同じなので、ガイド２４により大径部２０に例えば
孔が開いても、熱交換媒体は、タンクに流入し、或いは
ガスケット１４により妨げられるので、支障ない。

【００３７】また、図５に示すリフレクタ２１のガイド
２４は、チューブ４の径方向に水平に形成された４本の
棒状の突起部２９で構成されていると共に、該突起部２
９のチューブ４の径方向の延出量（Ｌ１６）は、リフレ
クタ２１がチューブ４に挿入できるようチューブ４の内
径Ｌ１と等しいか幾分小さい寸法となっている（Ｌ１６
≦Ｌ１）。

【００３８】そして、ガイド２４のプレート２８の先端
からチューブ４の大径部２０までの幅（Ｌ１１）は、前
記実施例と同様に乱流促進部２３からチューブ４の内壁
までの幅（Ｌ８）よりも小さくなっている（Ｌ１１＜Ｌ
８）。

【００３９】以上の構成により、乱流促進部２３が振動
しても、該乱流促進部２３がチューブ４に接触する前
に、ガイド２４が大径部２０に確実に接触することとな
るので、これにより乱流促進部２３の接触で、チューブ
４が腐食したり、チューブ４の壁面が損傷して孔が開
き、熱交換媒体が洩れることはない。そして、大径部２
０の外周における構成は、これまでの実施例と同じなの
で、ガイド２４により大径部２０に例えば孔が開いても
支障ない。また、先の実施例に比し、ガイド２４の寸法
を小さくすることができ、材料費の削減を図れる。

【００４０】更に、図６に示すリフレクタ２１のガイド
２４は、挿入方向に狭まるように斜めに形成された４本
の棒状の突起部３０で構成されていると共に、該突起３
０のチューブ４の径方向の延出量最大幅（Ｌ１７）は、
リフレクタ２１がチューブ４に挿入できるようチューブ
４の内径Ｌ１と等しいか幾分小さい寸法となっている
（Ｌ１７≦Ｌ１）。

【００４１】そして、ガイド２４のプレート２８の先端
からチューブ４の大径部２０までの幅（Ｌ１２）は、前
記実施例と同様に乱流促進部２３からチューブ４の内壁
までの幅（Ｌ８）よりも小さくなっている（Ｌ１２＜Ｌ
８）。

【００４２】以上の構成により、乱流促進部２３が振動
しても、該乱流促進部２３がチューブ４に接触する前
に、ガイド２４が大径部２０に確実に接触することとな
るので、これにより乱流促進部２３の接触で、チューブ
４が腐食したりチューブ４の壁面が損傷して孔が開き、
熱交換媒体が洩れることはない。また、上記実施例のよ
うに、棒状の突起２９がチューブ４の径方向に水平に形
成されているのに比し、熱交換媒体の流動抵抗を受け難
い。

【００４３】図７に示すリフレクタ２１のガイド２４
は、突起部３１とリング３２とで構成されている。この
うち、突起部３１は、チューブ４の径方向に形成された
２本の棒状のものであると共に、該突起部３１，３１は
相反する方向に延出している。他方のリング３２は、前
記突起部３１、３１により支持されたものである。そし
て、かかる突起部３１及びリング３２のチューブ４の径
方向の延出量（Ｌ１８）は、リフレクタ２１がチューブ
４に挿入できるようチューブ４の内径Ｌ１と等しいか若
干小さい寸法となっている（Ｌ１８≦Ｌ１）。

【００４４】また、ガイド２４のリング３２の外周から
チューブ４の大径部２０までの幅（Ｌ１３）は、前記実
施例と同様に乱流促進部２３からチューブ４の内壁まで
の幅（Ｌ８）よりも小さくなっている（Ｌ１３＜Ｌ
８）。

【００４５】以上の構成により、乱流促進部２３が振動
しても、該乱流促進部２３がチューブ４に接触する前
に、ガイド２４が大径部２０に確実に接触することとな
るので、これにより乱流促進部２３の接触で、チューブ
４が腐食したりチューブ４の壁面が損傷して孔が開き、
熱交換媒体が洩れることはない。また、ガイド２４のリ
ング３２により大径部２０の内壁に接触するので、いか
なる向きの振動に対しても対応するこができる。

【００４６】尚、以上の実施例において、チューブ４の
第２のタンク３側の端部は、拡管部１８を形成するとし
て説明してきたが、必ずしもこれに限定されない。即
ち、例えばチューブ４がかかる端部まで直線状とし、端
部の内径の幅をＬ１としても、ガイド２４とチューブ４
の幅（Ｌ９乃至Ｌ１３）が乱流促進部２３とチューブ４
の幅（Ｌ８）より小さければ、リフレクタ２１が振動し
ても、乱流促進部２３がチューブ４に接触する前にガイ
ド２４がチューブ４に確実に接触するので、乱流促進部
２３の接触によるチューブ４の腐食、損傷を防止でき
る。

【００４７】また、以上の実施例において、チューブ４
の拡管部１８は、大径部２０の中径部１９側の外周がガ
スケット１４により覆われているとして説明してきた
が、必ずしもこれに限定されず、例えば大径部２０の外
周は全くガスケット１４により覆われていないとしても
良い。なぜならば、大径部２０の全てが第２のタンク３
内に突出しているので、ガイド２４により大径部２０に
孔が開いても、熱交換媒体は第２のタンク３内に流入
し、熱交換に影響を生ぜずに済むからである。

【００４８】

【発明の効果】以上の様に、請求項１に記載の発明によ
れば、ガイドとチューブの内壁との間隔が、リフレクタ
の乱流促進部とチューブの内壁との間隔よりも小さいの
で、熱交換媒体の乱流によりリフレクタが振動した場合
において、リフレクタの乱流促進部がチューブの内壁に
接触する前にリフレクタのガイドがチューブの接触し、
リフレクタの乱流促進部がチューブの内壁に接触するこ
とを防止できるので、リフレクタの乱流促進部が位置す
る部分において、チューブが腐食したり、チューブが破
損して孔が開き、熱交換媒体が洩れるくことを防止でき
る。そして、ガイドは、チューブのタンク内に挿入され
た部分に位置するので、ガイドの接触によりチューブが
腐食し、チューブが損傷して孔が開き、熱交換媒体が洩
れてもタンクに流入するだけなので、熱交換に影響を与
えない。

【００４９】また、請求項２に記載の発明によれば、上
記効果の他、チューブの大径部はタンク内に位置するた
め、ガイドがチューブのタンク内に挿入された部分か否
かの位置決めは、ガイドをチューブの大径部の内側に位
置させれば確実にチューブのタンク内側に位置すること
となるので、簡単となる。

【００５０】そして、請求項３に記載の発明によれば、
上記効果の他、ガイドは、挿入方向に狭まる形状をなし
ているので、チューブへのリフレクタの挿入が容易とな
る。

【００５１】更に、請求項４に記載の発明によれば、ガ
イドは、チューブの径方向に遊端部から延設されている
ので、最短の寸法に抑えることができ、材料費の削減を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る熱交換器の実施例を示す一部切
欠きの構成図である。

【図２】同上の熱交換器の要部を拡大した断面図であ
る。

【図３】同上の熱交換器に用いられるリフレクタを示す
説明図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は、同上の熱交換器に用いら
れるリフレクタの第２の実施例を示す説明図である。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は、同上の熱交換器に用いら
れるリフレクタの第３の実施例を示す説明図である。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は、同上の熱交換器に用いら
れるリフレクタの第４の実施例を示す説明図である。

【図７】（ａ）及び（ｂ）は、同上の熱交換器に用いら
れるリフレクタの第５の実施例を示す説明図である。

【符号の説明】 １ 熱交換器 ２ 第１のタンク ３ 第２のタンク ４ チューブ １８ 拡管部 １９ 中径部 ２０ 大径部 ２１ リフレクタ ２３ 乱流促進部 ２４ ガイド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端に配置されたタンク間を結ぶ複数の
   チューブと、前記チューブ内に挿入され、該チューブの
   長手方向に波状の乱流促進部を有すると共に、前記乱流
   促進部の端部に直線状の遊端部を有するリフレクタとを
   少なくとも備える熱交換器において、 前記リフレクタの遊端部に、前記チューブのタンク内に
   挿入される部分の内側に位置するガイドが設けられ、 かかるガイドと前記チューブの内壁との間隔が、前記リ
   フレクタの乱流促進部とチューブの内壁との間隔よりも
   小さいことを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 チューブの端部は、中径部と大径部とで
   構成された拡管部を有し、このうち少なくとも大径部は
   タンク内に位置すると共に、リフレクタのガイドは、前
   記大径部内側に位置することを特徴とする請求項１に記
   載の熱交換器。
3. 【請求項３】 ガイドは、挿入方向に狭まる形状をなし
   ていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
4. 【請求項４】 ガイドは、チューブの径方向に遊端部か
   ら延設されていることを特徴とする請求項１に記載の熱
   交換器。