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公開番号2020193781
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201203
出願番号2019100338
出願日20190529
発明の名称熱交換器
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人
主分類F28F 9/02 20060101AFI20201106BHJP(熱交換一般)
要約【課題】比較的簡易な構成でタンクへの応力集中を低減させる熱交換器を提供する。
【解決手段】熱交換器は、積層された複数のチューブ21の両端側に設けられ、複数のチューブが積層された方向に沿って長手方向を有する一対のタンク30,30A,31と、一対のタンクの少なくともいずれか一方のタンクである接続タンク30,30Aの側面に設けられ、配管を接続タンクに繋ぐためのコネクタ40,40A,41と、を備え、接続タンクは、側面の少なくとも一部に平坦部36を有する筒形状をなし、コネクタは、平坦部に対向する対向面42,42Aの少なくとも一部が、平坦部から接続タンクの短手方向にせり出すように平坦部に接合される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
熱交換器であって、
積層された複数のチューブ(21)の両端側に設けられ、前記複数のチューブが積層された方向に沿って長手方向を有する一対のタンク(30,30A,31)と、
前記一対のタンクの少なくともいずれか一方のタンクである接続タンク(30,30A)の側面に設けられ、配管を前記接続タンクに繋ぐためのコネクタ(40,40A,41)と、を備え、
前記接続タンクは、側面の少なくとも一部に平坦部(36)を有する筒形状をなし、
前記コネクタは、前記平坦部に対向する対向面(42,42A)の少なくとも一部が、前記平坦部から前記接続タンクの短手方向にせり出すように前記平坦部に接合された、熱交換器。
続きを表示(約 290 文字)【請求項2】
請求項1に記載の熱交換器であって、
前記コネクタは、前記対向面の少なくとも一部が、前記平坦部から前記接続タンクの短手方向の両側にせり出すように前記平坦部に接合された、熱交換器。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の熱交換器であって、
前記接続タンクは、前記複数のチューブが接合される内側プレート(33)と、前記平坦部が形成される外側プレート(32,32A)と、を含んで構成される、熱交換器。
【請求項4】
請求項1から3のいずれか一項に記載の熱交換器であって、
冷媒を冷却凝縮させるコンデンサである、熱交換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、熱交換器に関する。
続きを表示(約 5,800 文字)【背景技術】
【0002】
従来、自動車等に搭載される熱交換器において、ヘッダタンクと配管を繋ぐコネクタを当該ヘッダタンクに接合するに際し、曲面状のヘッダタンクの側面の一部を加工して平坦部を形成し、当該平坦部にコネクタを接合する構成が知られている。このような熱交換器に高温高圧の冷媒が供給されると、ヘッダタンクに内側から圧力がかかることでヘッダタンクの平坦部が内側から外側に向かって変形しようとするので、ヘッダタンクとコネクタの接合面の端部に応力が集中し得る。熱交換器を繰り返し使用することにより、応力が集中する部分からヘッダタンクが破損するおそれがある。
【0003】
このような応力の集中に対し、例えば下記特許文献1には、ヘッダタンクの平坦部とコネクタとの間に補強板を挿入し、補強板の全面を平坦部にろう付けすることで平坦部の変形を防ぐ構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開平6−194004号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1では、ヘッダタンクの補強のために補強板を用いているので、必要以上の部品を要し、かつ作業工程が増える。
【0006】
本開示は、比較的簡易な構成でタンクへの応力集中を低減させ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】
【0007】
本開示に係る熱交換器は、積層された複数のチューブ(21)の両端側に設けられ、複数のチューブが積層された方向に沿って長手方向を有する一対のタンク(30,30A,31)と、一対のタンクの少なくともいずれか一方のタンクである接続タンク(30,30A)の側面に設けられ、配管を接続タンクに繋ぐためのコネクタ(40,40A,41)と、を備え、接続タンクは、側面の少なくとも一部に平坦部(36)を有する筒形状をなし、コネクタは、平坦部に対向する対向面(42,42A)の少なくとも一部が、平坦部から接続タンクの短手方向にせり出すように平坦部に接合される。
【0008】
本開示では、コネクタと接続タンクの接合において、接続タンクの平坦部と対向するコネクタの対向面の一部が接続タンクの平坦部からせり出しているので、接続タンクに内側から圧力がかかった場合、平坦部の周囲とコネクタの対向面とが重なる線に沿って応力がかかる。すなわち、本開示では線状に応力が分散されるので、例えばコネクタの対向面が接続タンクの平坦部からせり出さない構成に比べて応力の集中が緩和される。本開示では、接続タンクの板厚を厚くしたり、接続タンクとコネクタとの間に補強板を挿入したりすることなく、比較的簡易な構成で接続タンクとコネクタとの接合部分における応力集中を低減させることができる。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、比較的簡易な構成でタンクへの応力集中を低減させる熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1は、本開示の一実施形態に係る熱交換器の構成例を示す図である。
図2は、図1に示されるタンクとコネクタとの接合構成を示す図である。
図3は、図2におけるIII−III線断面図である。
図4は、図3に示される断面図の部分拡大図である。
図5は、図1に示されるタンクとコネクタとの接合構成を示す図である。
図6は、比較例に係る熱交換器におけるタンクとコネクタの接合構成を示す図である。
図7は、本開示の一実施形態の変形例に係る熱交換器におけるタンクとコネクタの接合構成を示す図である。
図8は、本開示の一実施形態の他の変形例に係る熱交換器におけるタンクとコネクタの接合構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。
【0012】
図1を参照して、一実施形態に係る熱交換器について説明する。熱交換器10は、例えば車両などの移動体に搭載された空調装置のコンデンサとして使用される。図1に示されるように、熱交換器10は、例えばコア部20、一対のタンク30,31、コネクタ40,41、及びモジュレータタンク50を備える。各部材は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金により構成され、嵌合、かしめ、又は治具固定等により仮固定された後、ろう付けにより固定される。
【0013】
コア部20は、複数のチューブ21及び複数のフィン22を備える。複数のチューブ21の内部には冷媒が流れる。複数のフィン22は波型に形成され、この間を冷却空気が通る。複数のチューブ21と複数のフィン22は交互に積層され、接合される。
【0014】
複数のチューブ21内を冷媒が流れる方向におけるコア部20の両端側には、一対のタンク30,31が設けられている。一対のタンク30,31は、複数のチューブ21と複数のフィン22が積層された方向に沿って長手方向を有する、いわゆるヘッダタンクを構成する。一対のタンク30,31の内側には、図示しない複数のチューブ孔が設けられている。各チューブ21の端部が各チューブ孔に嵌合され、各チューブ21と一対のタンク30,31が連通するように接合される。
【0015】
一対のタンク30,31は、それぞれ、外側プレート32と内側プレート33とが組み合わされてろう付けされた筒形状をなす。内側プレート33には、複数のチューブ21が接合される。外側プレート32が熱交換器10の外側に膨らみ、内側プレート33が熱交換器10の内側に膨らむことで、一対のタンク30,31の断面はそれぞれ楕円形状をなす。一対のタンク30,31の長手方向の端部は、それぞれ一対の蓋部材34,35によりふさがれる。
【0016】
一方のタンク30(接続タンク)の側面には、図示しない配管をタンク30に繋ぐためのコネクタ40,41が設けられている。コネクタ40は、冷媒が流入する流入口に対応し、タンク30の長手方向の一方側に設けられている。コネクタ41は、冷媒が流出する流出口に対応し、タンク30の長手方向の他方側に設けられている。タンク30とコネクタ40,41の接合の構成については後述する。他方のタンク31の外側には、モジュレータタンク50が設けられている。モジュレータタンク50は、タンク31を流れる冷媒を回収して気液分離を行う。タンク31とモジュレータタンク50は、流通路を通じて内部が互いに連通される。
【0017】
熱交換器10において、コネクタ40からタンク30内に流入した冷媒は、複数のチューブ21間を方向転換しながら流れ、外部空気と熱交換されて凝縮液化される。凝縮液化された冷媒は、モジュレータタンク50に流入し、モジュレータタンク50において気液分離される。気液分離された冷媒のうち液相冷媒は複数のチューブ21に排出され、冷却されながらタンク30に接合されたコネクタ41から流出される。なお、本実施形態に係る熱交換器10は、モジュレータタンク50を備え、サブクールサイクルを構成するが、本開示は、モジュレータタンク50を備えずレシーバ・サイクル等を構成する熱交換器にも適用可能である。この場合、モジュレータタンク50の代わりに、熱交換器の下流にレシーバタンクが設けられていてもよい。
【0018】
次に、図2から図5を参照して、タンク30とコネクタ40,41との接合構成について詳細に説明する。なお、コネクタ40とコネクタ41は同様の構成とすることができるので、ここではコネクタ40を例に説明する。
【0019】
図2は、図1と同方向において、タンク30とコネクタ40との接合構成を示す図である。図2に示されるように、筒形状のタンク30の側面であって外側プレート32の一部には、コネクタ40が接合される領域に平坦部36が形成される。平坦部36は、タンク30の長手方向に沿って延びる平面状をなす。曲面状のタンク30の側面の一部に平坦部36が形成されることにより、コネクタ40を安定的に接合することができる。平坦部36は、例えばタンク30の外側プレート32にプレス加工を施すことにより、外側プレート32の一部をへこませて形成してもよい。
【0020】
コネクタ40は、配管が挿入される側に向かって開口した筒形状をなす。図3に示されるように、コネクタ40は、タンク30の平坦部36に対向する対向面42と、対向面42の外周を囲む側面43と、を有する。対向面42は円形をなし、タンク30に設けられた流入口37に対応する位置に孔44が設けられる。コネクタ40に挿入された配管から供給された冷媒は、孔44及び流入口37を経由してタンク30内に流れ出る。
【0021】
図4は、図3に示される断面図におけるタンク30とコネクタ40との接合領域を部分的に拡大した図である。コネクタ40は、対向面42の少なくとも一部が、タンク30の平坦部36からタンク30の短手方向にせり出すように平坦部36に接合される。タンク30の短手方向とは、平坦部36の平面視において、タンク30の長手方向と直交する方向である。図4に示されるように、本実施形態におけるコネクタ40の対向面42は、タンク30の短手方向の両側において、せり出し量α1,α2分せり出している。せり出し量α1,α2は、例えばタンク30とコネクタ40とを接合するろう60,61のフィレットのうち最も内側にくびれた地点とコネクタ40の側面43の外表面との間の距離である。すなわち、熱交換器10は、せり出し量α1,α2>0を満たす。
【0022】
図5は、タンク30の平坦部36の平面視において、平坦部36とコネクタ40の対向面42との関係を示す図である。なお、図5においてはコネクタ40の対向面42が示されており、コネクタ40本体の図示が省略されている。図5に示されるように、平坦部36を平面視した場合、タンク30の長手方向においては平坦部36内にコネクタ40の対向面42が収まり、タンク30の短手方向においては平坦部36からコネクタ40の対向面42がせり出している。コネクタ40の対向面42が平坦部36からせり出す効果について、図6に示される比較例を参照して説明する。
【0023】
図6に示される比較例に係る熱交換器では、タンク30の短手方向において、コネクタ40Xの対向面42Xがタンク30の平坦部36からせり出さず、平坦部36内に収まっている。当該比較例に係る熱交換器において、高温高圧の冷媒がタンクに供給されると、タンク30に内側から圧力がかかるので、タンク30の平坦部36が内側から外側に向かって変形しようとする。平坦部36に接合されたコネクタ40Xが当該平坦部36の変形を抑えようとするので、タンク30とコネクタ40Xの接合面の端部のいずれか一点(図6黒点参照)に応力が集中し得る。このような状態で熱交換器を繰り返し使用すると、応力が集中する一点からタンク30が破損するおそれがある。
【0024】
本実施形態に係る熱交換器10では、コネクタ40とタンク30の接合において、コネクタ40の対向面42の一部がタンク30の平坦部36からせり出している。タンク30に内側から圧力がかかった場合、平坦部36の周囲とコネクタ40の対向面42とが重なる線(図5破線参照)に沿って応力がかかる。すなわち、本開示では線状に応力が分散されるので、例えばコネクタ40の対向面42がタンク30の平坦部36からせり出さない構成に比べて応力の集中が緩和される。熱交換器10では、例えばタンク30の板厚を厚くしたり、タンク30とコネクタ40との間に補強板を挿入したりすることなく、比較的簡易な構成でタンク30への応力集中を低減させることができるので、部品点数や作業工程の増加を回避することができる。
【0025】
本実施形態において、コネクタ40は、対向面42の少なくとも一部が、平坦部36からタンク30の短手方向の両側にせり出すように平坦部36に接合されている。
【0026】
この好ましい態様によれば、コネクタ40とタンク30の接合において、コネクタ40の対向面42の両側がタンク30の平坦部36からせり出しているので、平坦部36の両側における応力集中を低減させることができる。
【0027】
本実施形態において、タンク30は、複数のチューブ21が接合される内側プレート33と、平坦部36が形成される外側プレート32と、を含んで構成される。
【0028】
この好ましい態様によれば、2つのプレートを繋ぎ合わせてタンク30が形成されるので、一体的に形成されたタンクに比べて平坦部36を形成する際のプレス加工がしやすくなる。
【0029】
本実施形態において、熱交換器10は、冷媒を冷却凝縮させるコンデンサである。
【0030】
コンデンサには、使用のたびに高温高圧のガス冷媒が供給され、すなわち比較的高い圧力がタンク30に繰り返しかかるので、この好ましい態様によれば、タンク30への応力集中を低減させる効果が高い。なお、熱交換器10をコンデンサに限る意図ではなく、熱交換器10は例えばラジエータ等であってもよい。
(【0031】以降は省略されています)

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