JPH10267585A

JPH10267585A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH10267585A
Application number: JP14663497A
Authority: JP
Inventors: Ken Yamamoto; 山本　　憲; Osamu Kobayashi; 修小林; Hisasuke Sakakibara; 久介榊原; Yasutaka Kuroda; 泰孝黒田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】エバポレータの製造不良または経年劣化によ
る亀裂（クラック）等を原因とする冷媒の洩れを考慮し
たエバポレータを提供する。【解決手段】チューブ２およびタンク部を二重構造と
する。さらに、タンク部３４のヘッダタンクを覆う外側
タンク４を第１、２プレート４１、４２の２部品で構成
するとともに、平板状の第１プレート４１をヘッダタン
ク３（コアプレート３１）と所定の間隔を有して外部チ
ューブ３２にろう付けする。これにより、確実に不良箇
所の修正を行うことができるので、完成品の不良を未然
に防止することができ、冷媒洩れに対する信頼性を向上
させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器に関する
もので、プロパンやブタン等の可燃性流体（ガス）を冷
媒とする冷凍サイクルに適用して有効である。

【０００２】

【従来の技術】フロンを冷媒とする冷凍サイクルの熱交
換器（エバレータ、コンデンサ等）は、通常、複数本の
偏平チューブと、この偏平チューブに結合するヘッダタ
ンクとから構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、脱フ
ロン対策としてプロパンやブタン等の可燃性流体を冷媒
とした冷凍サイクルの研究が盛んに行われており、この
可燃性流体を冷媒とする冷凍サイクルに適した熱交換器
が望まれている。本発明は、上記点に鑑み、熱交換器の
製造不良または径年劣化による亀裂（クラック）等を原
因とする流体の洩れを考慮した熱交換器を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜
４に記載の発明では、二重構造に構成された複数本のチ
ューブ（２）と、ヘッダタンク（３）の外側を覆うとと
もに、チューブ（２）の外管（２２）に結合するタンク
覆い部材（４）とを有することを特徴とする。

【０００５】これにより、熱交換器を構成する構成部品
のうち流体が流通する構成部品は、二重構造となること
となるので、製造不良または経年劣化による亀裂（クラ
ック）等を原因とする冷媒洩れに対する熱交換器の信頼
性を向上させることができる。請求項２に記載の発明で
は、タンク覆い部材（４）は、ヘッダタンク（３）と所
定の間隔を有して外管（２２）に結合する平板状の第１
プレート（４１）と、第１プレート（４１）に結合して
ヘッダタンク（３）の外側を覆う第２プレート（４２）
とを有して構成されていることを特徴とする。

【０００６】ところで、ヘッダタンク（３）を後述する
ように、例えば２つの部品を結合することにより構成し
た場合には、それらの部品の結合不良によるピンホール
が発生する可能性がある。これに対して、本発明によれ
ば、覆い部材（４）が第１、２プレート（４１、４２）
の２部品で構成されているので、ヘッダタンク（３）の
結合作業終了後に第２プレート（４２）を第１プレート
（４１）に組付けるものとすれば、ヘッダタンク（３）
に結合不良が発見された場合に不良箇所の修正を行うこ
とができる。

【０００７】また、第１プレート（４１）が、ヘッダタ
ンク（３）と所定の間隔を有して外管（２２）に結合し
ているので、内管（２１）とヘッダタンク（３）との結
合不良箇所の修正を行い易い。したがって、確実に不良
箇所の修正を行うことができるので、完成品の不良を未
然に防止することができ、流体洩れに対する信頼性を向
上させることができる。

【０００８】また、不良箇所の修正を容易に行うことが
できるので、熱交換器（完成品）としての歩留りを向上
させることができるので、熱交換器の製造原価上昇を抑
制することができる。請求項３に記載の発明では、チュ
ーブ空間（２３）はタンク空間（４３）に連通している
ことを特徴とするこれにより、両空間（２３、４３）の
うち少なくとも一方を室外等に連通させれば、仮に、内
管（２１）またはヘッダタンク（３）で流体の洩れが発
生した場合であっても、室内に流体が洩れ出すことを防
止して冷媒を室外に放出することができる。

【０００９】請求項４に記載の発明では、ヘッダタンク
（３）内のみにヘッダタンク（３）内の空間を複数個に
仕切る隔壁（９）が設けられていることを特徴とする。
これにより、内管（２１）およびヘッダタンク（３）に
よって形成される流体流路（以下、通常流路と呼ぶ。）
は、熱交換器全体を蛇行するように構成される。したが
って、チューブ空間（２３）およびタンク空間（４３）
によって形成される流路（以下、洩れ流路と呼ぶ。）の
道のりは、通常流路の道のりに比べて短くなるので、両
空間（２３、４３）のうち少なくとも一方を室外等に連
通させておけば、洩れ流路を経て洩れ出した流体を速や
かに室外に放出することができる。

【００１０】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施の形
態について説明する。（第１実施形態）本実施形態は、本発明に係る熱交換器
を車両空調装置のエバポレータ（蒸発器）に適用した例
であり、図１はエバポレータ１の正面図である。そし
て、エバポレータ１は、車室内に向けて吹き出す空気が
流通する空調ケーシング（図示せず）内に配設され、こ
の空調ケーシング内を流通する空気を冷却するものであ
る。

【００１２】エバポレータ１は、プロパンやブタン等の
可燃性流体（以下、冷媒と呼ぶ。）が流通する複数本の
アルミニウム製のチューブ２と、これらのチューブ２に
流通する冷媒を分配集合させるアルミニウム製のヘッダ
タンク３とを有しており、ヘッダタンク３はチューブ２
の長手方向両端に配設されている。また、ヘッダタンク
３の外側は、タンク覆い部材をなす外側タンク４によっ
て覆われており、この外側タンク４とヘッダタンク３と
の間のタンク空間４３は、後述するチューブ２内に形成
されるチューブ空間２３と連通している（以下、ヘッダ
タンク３および外側タンク４を合わせてタンク部３４と
呼ぶ。）。

【００１３】なお、５はチューブ２間に配設されて、熱
交換を促進するコルゲート状（波状）に形成されたアル
ミニウム製のフィンであり、このフィン５およびチュー
ブ２を合わせてエバポレータ１のコア部と呼ぶ。また、
チューブ２は、図２に示すように、冷媒が流通する内部
チューブ（内管）２１と、この内部チューブ２１を外側
から覆う外部チューブ（外管）２２とにより二重構造と
なっている。そして、内部チューブ２１の内部には、そ
の長手方向に延びる隔壁２１ａによって複数本の流路が
形成されており、一方、外部チューブ２２の内部には、
内部チューブ２１の外壁に向かって突出するとともに、
その長手方向に延びる突条２２ａが形成されている。

【００１４】なお、内部チューブ２１および隔壁２１ａ
と、外部チューブ２２および突条２２ａとは、それぞれ
押し出し加工または引き抜き加工にて一体成形されてお
り、両チューブ２１、２２は、外部チューブ２２を内部
チューブ２１に向けてカシメる（塑性変形させる）こと
により固定されている。因みに、突条２２ａは、両チュ
ーブ２１、２２間のチューブ空間２３を形成するととも
に、内部チューブ２１を流通する冷媒と外部チューブ２
２の外部（空調ケーシング内）を流通する空気との熱交
換を促進する熱伝導部位も兼ねている。

【００１５】また、ヘッダタンク３および外側タンク４
は、図３（図１のＡ−Ａ断面図）に示すように、共に２
つの部材を結合することによって構成されている。具体
的には、ヘッダタンク３は、内部チューブ２１に連通し
て結合したコの字状のコアプレート３１と、このコアプ
レート３１の内壁に結合するコの字状のタンクプレート
３２とから構成さている。一方、外側タンク４は、コア
プレート３１と所定の間隔を有して外部チューブ２２の
外壁に結合する平板状の第１プレート４１と、この第１
プレート４１と結合する略コの字状の第２プレート４２
とから構成されている。

【００１６】なお、第２プレート４２のうち開口部（第
１プレート４１）側の端部には、第１プレート４１との
結合を確実に行うべく、第２プレート４２の内方側（ヘ
ッダタンク３側）に向けて折り曲げられた折曲部４２ａ
が形成されている。因みに、各プレート３１、３２、４
１、４２は、それぞれ両面にろう材が被覆されており、
この被覆されたろう材にて各々ろう付けされている。

【００１７】ところで、ヘッダタンク３は、図１に示す
ように、配管６を介して圧縮機や膨張弁等の周知の冷凍
サイクルを構成する機器（図示ぜず）と接続されてい
る。一方、タンク空間４３は、エンジンルーム（車室
外）と車室内とを仕切るダッシュパネル（図示せず）を
貫通する管７を介してエンジンルームと連通しており、
管７には、冷媒を検出するガスセンサ（流体検出手段）
８が配設されている。

【００１８】また、ガスセンサ８の出力は、冷凍サイク
ルを構成する機器を制御する制御装置（図示せず）に入
力されるように構成されている。そして、ガスセンサ８
からの出力により冷媒が検出された時には、内部チュー
ブ２１もしくはヘッダタンク３で冷媒洩れが発生した
（亀裂が発生した）ものとみなして、制御装置は圧縮機
を停止する等の手段により冷凍サイクル内の圧力を低下
させるとともに、乗員に向けて冷媒洩れ警告を発する。

【００１９】次に、本実施形態に係るエバポレータの製
造方法の概略を述べる。先ず、第１プレート４１に形成
された長穴（図示せず）にチューブ２を挿入し（第１工
程）、その後、チューブ２間にフィン５を配設するとと
もに（第２工程）、コアプレート３１をチューブ２（内
部チューブ２１）に挿入する（第３工程）。次に、タン
クプレート３２をコアプレート３１に治具等を用いて仮
組付けし（第４工程）、炉内に入れ加熱してろう付けを
行う（第５工程）。

【００２０】そして、各部のろう付け不良の有無を検査
するとともに（第６工程）、ろう付け不良が発見された
場合には、不良箇所の修正を行う（第７工程）。その
後、第２プレート４２を第１プレート４１に溶接する
（第８工程）。次に、本実施形態の特徴を述べる。本実
施形態によれば、エバポレータ１を構成する構成部品の
うち、冷媒が流通する構成部品（チューブ２およびタン
ク部３４）は二重構造となっているので、製造不良また
は経年劣化による亀裂（クラック）等を原因とする冷媒
洩れに対するエバポレータ１の信頼性を向上させること
ができる。

【００２１】ところで、ヘッダタンク３はコアプレート
３１およびタンクプレート３２をろう付け結合すること
によって構成されているため、ろう付け不良によるピン
ホールが発生する可能性がある。これに対して、本実施
形態によれば、外側タンク４が第１、２プレート４１、
４２の２部品で構成されているため、第２プレート４２
を第１プレート４１に組付ける前に、ヘッダタンク３の
ろう付け不良を発見することが可能となので、この段階
でろう付け不良箇所の修正を行うことができる。

【００２２】また、第１プレート４１が、コアプレート
３１と所定の間隔を有して外部チューブ２２に結合して
いるので、内部チューブ２１とコアプレート３１とのろ
う付け不良箇所の修正を行い易い。したがって、確実に
不良箇所の修正を行うことができるので、完成品の不良
を未然に防止することができ、冷媒洩れに対する信頼性
を向上させることができる。

【００２３】また、不良箇所の修正を容易に行うことが
できるので、エバポレータ（完成品）としての歩留りを
向上させることができるので、エバポレータの製造原価
上昇を抑制することができる。また、チューブ空間２３
とタンク空間４３とが連通しており、かつ、少なくとも
一方（本実施形態では、タンク空間４３）が車室外に連
通しているので、仮に、内部チューブ２１またはヘッダ
タンク３で冷媒の洩れが発生した場合であっても、車室
内に冷媒が洩れ出すことを防止して冷媒を車室外に放出
することができる。

【００２４】ところで、本実施形態では、外部チューブ
２２を内部チューブ２１に向けてカシメることによりチ
ューブ２を構成したが、両チューブ２１、２２を押し出
し加工にて成形し、表裏両面がろう材で被覆されたアル
ミニウム製の薄板を内部チューブ２１に巻き付けて両チ
ューブ２１、２２をろう付け接合してもよい。また、上
記第８工程では、第１プレート４１と第２プレート４２
とを溶接したが、ろう付け接合してもよい。

【００２５】（第２実施形態）本実施形態は、冷媒の相
変化に応じた冷媒流路面積（略同相状態の冷媒が流通す
る内部チューブ２１の断面積の総和）とすることによ
り、エパポレータ１の熱交換能力を向上させたもので、
具体的には、図４に示すように、へッダタンク３内にの
みへッダタンク３内の空間を複数個に仕切る隔壁（セパ
レータ）９を設けたものである（図５参照）。

【００２６】これにより、隔壁（セパレータ）９がへッ
ダタンク３内にのみに設けられているので、内部チュー
ブ２１およびヘッダタンク３によって形成される冷媒流
路（以下、通常流路と呼ぶ。）は、エバポレータ１全体
を蛇行するように形成される。したがって、チューブ空
間２３およびタンク空間４３によって形成される流路
（以下、洩れ流路と呼ぶ。）の道のりは、通常流路の道
のりに比べて短くなるので、洩れ出した冷媒を洩れ流路
を経由させて速やかに車室外に放出させることができ
る。

【００２７】さらに、洩れ流路の道のりは、短い（通常
流路のごとく蛇行していない）ので、ガスセンサ８から
最も遠い箇所（本実施形態では、エパポレータ１の冷媒
入口側）で冷媒洩れが発生したとしても、速やかに冷媒
洩れを検出することできる。ところで、上述の実施形態
では、内部チューブ２１に隔壁２１ａを一体成形した
が、図６に示すように、隔壁２１ａに代えてコルゲート
状のインナーフィン２１ｂを挿入し後、ろう付けしても
よい。

【００２８】また、押し出し加工や円管を拡管する等の
手段により、ヘッダタンク３のみ又は両タンク３、４を
一体成形してもよい（図７参照）。なお、４ａは、ヘッ
ダタンク３の外壁に接触する突条である。また、上述の
実施形態では、内部チューブ２１および外部チューブ２
２の両者を押し出し加工または引き抜き加工にて成形し
たが、図８に示すように、内部チューブ２１は押し出し
加工または引き抜き加工にて成形し、一方、外部チュー
ブ２２に相当するカバー２２ｂはプレス加工にて成形
し、その後、カバー２２ｂを内部チューブ２１にろう付
けしてもよい。なお、図８中、２１ｃは洩れ流路であ
り、冷媒は流通しない。

【００２９】また、上述の実施形態では、車両用空調装
置を例に本発明に係る熱交換器を説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、家庭用空調装置の熱交
換器等その他の熱交換器に対しても適用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係るエバポレータの正面図であ
る。

【図２】チューブの断面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図４】第２実施形態に係るエバポレータの正面図であ
る。

【図５】タンク部の分解斜視図である。

【図６】変形例に係るチューブの断面図である。

【図７】タンク部の斜視図である。

【図８】変形例に係るチューブの断面図である。

【符号の説明】

２…チューブ、２１…内部チューブ（内管）、２２…外
部チューブ（外管）、２３…チューブ空間、３…ヘッダ
タンク、３１…コアプレート、３２…タンクプレート、
４…外側タンク（覆い部材）、４１…第１プレート、４
２…第２プレート、４３…タンク空間、８…ガスセンサ
（流体検出手段）。

フロントページの続き (72)発明者黒田泰孝愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内管（２１）および外管（２２）により
二重構造に構成され、前記内管（２１）に流体が流通す
る複数本のチューブ（２）と、前記複数本の内管（２１）の両端に結合し、前記内管
（２１）を流通する流体を分配集合させるヘッダタンク
（３）と、前記ヘッダタンク（３）の外側を覆うとともに、前記外
管（２２）に結合するタンク覆い部材（４）とを有する
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】前記タンク覆い部材（４）は、前記ヘッダタンク（３）と所定の間隔を有し、前記外管
（２２）に結合する平板状の第１プレート（４１）と、前記第１プレート（４１）に結合し、前記第１プレート
（４１）とともに前記ヘッダタンク（３）の外側を覆う
第２プレート（４２）とを有して構成されていることを
特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】前記内管（２１）と前記外管（２２）と
の間のチューブ空間（２３）は、前記ヘッダタンク
（３）と前記タンク覆い部材（４）のと間のタンク空間
（４３）に連通していることを特徴とする請求項１また
は２に記載の熱交換器。
【請求項４】前記ヘッダタンク（３）内のみに前記ヘ
ッダタンク（３）内の空間を複数個に仕切る隔壁（９）
が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の熱
交換器。