特許 6088905 複式熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6088905

(24)【登録日】2017年2月10日

(45)【発行日】2017年3月1日

(54)【発明の名称】複式熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28F 9/22 20060101AFI20170220BHJP

   F28F 9/02 20060101ALI20170220BHJP

   F28F 9/26 20060101ALI20170220BHJP

【ＦＩ】

   F28F9/22

   F28F9/02 301E

   F28F9/02 301Z

   F28F9/26

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-110204(P2013-110204)

(22)【出願日】2013年5月24日

(65)【公開番号】特開2014-228240(P2014-228240A)

(43)【公開日】2014年12月8日

【審査請求日】2016年5月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデンホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078330

【弁理士】

【氏名又は名称】笹島 富二雄

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(72)【発明者】

【氏名】松元 雄一

【審査官】 関口 勇

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１８３９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３２５７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６４３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１４２０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３０５９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５１４６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ ９／２２

Ｆ２８Ｆ ９／０２

Ｆ２８Ｆ ９／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車用空調装置の送風路に配置され、暖房運転時には、コンプレッサからの冷媒を凝縮することで空気を加熱するコンデンサとして用いられ、冷房運転時には、送風が遮断され、コンプレッサからの冷媒をガス状態で通過させて車室外のコンデンサに供給するように構成される、熱交換器であって、
互いに平行に配置される一対の円筒状のヘッダタンクと、これら一対のヘッダタンクを並列に連通する複数のチューブと、を含んで構成され、前記チューブ内を流れる冷媒と前記チューブ間の空隙を通流する空気との間で熱交換を行う熱交換ユニットを、少なくとも２個備え、
これらの熱交換ユニットが、前記空気の通流方向の前後に並べて配置され、互いに一方のヘッダタンク同士が接続部材を介して連通する構成である、複式熱交換器であり、
前記接続部材は、同一形状の２枚の細長の板材を含み、各板材には一方の面にバーリング加工により筒状に突出するボス部付きの連通孔が複数並べて形成され、これらの板材が互いに背面側の全面を背中合わせに接合されてなり、
前記接続部材は、連通させる２つのヘッダタンクの間に配置され、前記ボス部がこれらのヘッダタンクに形成した孔に挿入されて、これらのヘッダタンクと接合され、
前記接続部材を介して対向する前記ヘッダタンク間のうち、ヘッダタンクの長手方向で前記接続部材がない領域には、前記対向する前記ヘッダタンク間に、前記２枚の板材の板厚分のクリアランスがあることを特徴とする、複式熱交換器。

【請求項2】

前記接続部材の各連通孔は、前記接続部材が接合されるヘッダタンクの長手方向において、当該ヘッダタンクに連通する複数のチューブの端部間に位置するように設けられることを特徴とする、請求項１記載の複式熱交換器。

【請求項3】

前記接続部材を構成する前記板材は、前記ボス部が突出する前記一方の面を段押し加工により前記ヘッダタンクの円筒面と同じ曲率の円筒面としたことを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の複式熱交換器。

【請求項4】

前記接続部材を構成する前記板材は、背面側にろう材を持たせたクラッド材であることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の複式熱交換器。

【請求項5】

前記接続部材を介して対向する前記ヘッダタンク間の最小クリアランスを１ｍｍ以上としたことを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の複式熱交換器。

【請求項6】

前記各熱交換ユニットの前記一方のヘッダタンクは、長手方向の中間部にタンク空間を仕切る仕切壁を有し、
前記仕切壁により仕切られる２つのタンク空間のうち、一端側のタンク空間が冷媒の流入側又は流出側のタンク空間となり、他端側のタンク空間が前記接続部材を介して他の熱交換ユニットと連通するタンク空間となることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の複式熱交換器。

【請求項7】

前記接続部材の前記連通孔は、前記接続部材が接合されるヘッダタンクの長手方向において、前記他端側のタンク空間の全域に設けられることを特徴とする、請求項６記載の複式熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数個の熱交換ユニットを空気の通流方向に並べて配置した複式熱交換器に関し、特に熱交換ユニット間の接続構造に関する。

【背景技術】

【0002】

複式熱交換器は、特許文献１に示されるように、複数個の熱交換ユニットを空気の通流方向に並べて配置したもので、各熱交換ユニットは、互いに平行に配置される一対の円筒状のヘッダタンクと、これら一対のヘッダタンクを並列に連通する複数のチューブとを含んで構成され、チューブ内を流れる冷媒とチューブ間の空隙を通流する空気との間で熱交換を行う。

【0003】

ここで、４パスのカウンターフロー方式では、空気の通流方向の後側（下流側）の熱交換ユニットに２パス（第１パスと第２パス）で蛇行させて流した後、前側（上流側）の熱交換ユニットに２パス（第３パスと第４パス）で蛇行させて流す。
このとき、後側の熱交換ユニットの第２パスから、前側の熱交換ユニットの第３パスへの接続は、互いに一方のヘッダタンク同士が接続部材を介して連通する構成により、達成される。

【0004】

特許文献１では、接続部材（ジョイント部材）として、アルミニウム押出型材の連通孔にパイプ部材を挿入して、パイプ部材の両端部を突出させたものを用いている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−１４２０８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、２つのヘッダタンクを１箇所で連通させることを前提に、アルミニウム押出型材の連通孔にパイプ部材を挿入して、パイプ部材の両端部を突出させた接続部材を用いている。
従って、流通抵抗の低減のため、連通箇所を増やそうとすると、その分、パイプ部材が必要となるなど、部品点数が増加し、組立工数が増大する。

【0007】

特に本熱交換器が、ヒートポンプ方式の自動車用空調装置における送風路に配置され、暖房運転時には、コンプレッサからの冷媒を凝縮することで空気を加熱するコンデンサとして用いられ、冷房運転時には、送風が遮断され、コンプレッサからの冷媒をガス状態で通過させて車室外のコンデンサに供給するように構成される場合、本熱交換器の通流抵抗を低減することが求められる。かかる場合、ヘッダタンク間の連通箇所を増やして、通流抵抗を低減することが重要な課題であり、かかる課題を部品点数や組み立て工数の増加なく達成することは極めて重要である。

【0008】

本発明は、このような実状に鑑み、部品点数や組み立て工数の増加を招くことなく、通流抵抗を低減できる、熱交換ユニット間の接続構造を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る複式熱交換器は、互いに平行に配置される一対の円筒状のヘッダタンクと、これら一対のヘッダタンクを並列に連通する複数のチューブと、を含んで構成され、前記チューブ内を流れる冷媒と前記チューブ間の空隙を通流する空気との間で熱交換を行う熱交換ユニットを、少なくとも２個備え、これらの熱交換ユニットが、前記空気の通流方向の前後に並べて配置され、互いに一方のヘッダタンク同士が接続部材を介して連通する構成である。

【0010】

ここにおいて、前記接続部材は、同一形状の２枚の細長の板材を含み、各板材には一方の面にバーリング加工により筒状に突出するボス部付きの連通孔が複数並べて形成され、これらの板材が背中合わせに接合されてなる。そして、前記接続部材は、連通させる２つのヘッダタンクの間に配置され、前記ボス部がこれらのヘッダタンクに形成した孔に挿入されて、これらのヘッダタンクと接合される。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、接続部材は、簡単な加工の同一形状の２枚の板材より構成でき、しかも複数の連通孔での連通を達成できる。従って、部品点数や組み立て工数の増加を招くことなく、通流抵抗を低減できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態として示す自動車用空調装置の冷媒回路の暖房運転時の概略図

【図2】同上の自動車用空調装置の冷媒回路の冷房運転時の概略図

【図3】本発明の一実施形態として示す複式熱交換器の概略斜視図

【図4】同上の複式熱交換器の正面図

【図5】同上の複式熱交換器の側面図（図４のＡ−Ａ矢視図）

【図6】図４のＢ−Ｂ断面図

【図7】同上の複式熱交換器の平面図（図４のＣ−Ｃ矢視図）

【図8】図４のＤ−Ｄ断面図

【図9】図４のＥ−Ｅ断面図

【図10】同上の複式熱交換器のパス構成を示す概略斜視図

【図11】接続部材の斜視図

【図12】横断面で見た接続部材を含む接続部の組み立て工程図

【図13】縦断面で見た接続部材を含む接続部の組み立て工程図

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１及び図２は本発明の一実施形態として示す自動車用空調装置の冷媒回路の概略図であり、本発明に係る複式熱交換器を第２車室内熱交換器１７として備えている。また、図１は暖房運転時の状態を示しており、図２は冷房運転時の状態を示している。

【0014】

自動車用空調装置は、自動車（エンジン駆動の自動車、電気自動車、ハイブリッド車を含む）の車室内に配設され、車室内空気（内気）又は車外空気（外気）を取込んで温調し、それを車室内に吹き出すＨＶＡＣ（Heating Ventilation and Air Conditioning）ユニット１と、車室外に配設され、フロン系冷媒を介してＨＶＡＣユニット１との熱交換を行うヒートポンプサイクル２と、から構成される。

【0015】

ＨＶＡＣユニット１は、ハウジング１０により形成される送風路１１と、送風路１１の入口として形成される内気取込み口１２及び外気取込み口１３と、これらの取込み口１２、１３を選択的に切換える内外気切換ダンパ１４と、これらの取込み口１２、１３から空気（内気又は外気）を取込んで送風路１１へ送風するブロア１５と、送風路１１の比較的上流側に設けられる冷房用の第１車室内熱交換器１６と、送風路１１の比較的下流側に設けられた暖房用の第２車室内熱交換器１７と、第２車室内熱交換器１７をバイパスするバイパス通路１８と、エアミックスダンパ１９とを含んで構成される。

【0016】

エアミックスダンパ１９は、第２車室内熱交換器１７及びバイパス通路１８への空気の流れを制御するもので、冷房運転時には図２に示すように第２車室内熱交換器１７への空気の通流を遮断する機能を有している。
送風路１１の出口側については図示を省略したが、温調された空気を適宜の方向に吹き出すべく、デフ吹出し口、フェース吹出し口、フット吹出し口が設けられ、これらはそれぞれのダンパにより開閉される。

【0017】

ヒートポンプサイクル２は、フロン系冷媒を循環させるもので、上記の第１車室内熱交換器１６及び第２車室内熱交換器１７を含んで構成される。
ヒートポンプサイクル２は、上記の第１車室内熱交換器１６と、第１車室内熱交換器１６の出口側配管が接続されるコンプレッサ（圧縮機）２０と、コンプレッサ２０の出口側配管が接続される第２車室内熱交換器１７と、第２車室内熱交換器１７の出口側配管が接続される膨張弁等の減圧手段２１と、減圧手段２１の出口側配管が接続される車室外熱交換器２２と、車室外熱交換器２２の出口側配管が接続される膨張弁等の減圧手段２３と、を含んで構成され、減圧手段２３の出口側配管は第１車室内熱交換器１６に接続されている。

【0018】

車室外熱交換器２２は、車室外、具体的には車両前面に配置され、ファン２８による送風又は車両の走行風を受けて外気と熱交換する。

【0019】

減圧手段２１に対しては、バイパス配管２４が設けられる。ここにおいて、バイパス配管２４に設けた開閉弁２５などの制御の下、冷房運転時には冷媒がバイパス配管２４を流れ、暖房運転時には冷媒が減圧手段２１を流れるように構成されている。
また、減圧手段２３及び第１車室内熱交換器１６に対し、これらをバイパスするバイパス配管２６が設けられる。ここにおいて、バイパス配管２６に設けた開閉弁２７などの制御の下、冷房運転時には冷媒が減圧手段２３及び第１車室内熱交換器１６へ流れ、暖房運転時には冷媒がバイパス配管２６を流れるように構成されている。
尚、上記流れの制御のため、開閉弁２５、２７の他、一方向弁等が適宜設けられるが、ここでは省略した。

【0020】

次に上記の自動車用空調装置の動作について、暖房運転時と冷房運転時とに分けて説明する。
暖房運転時には、図１に示すように、バイパス配管２４の開閉弁２５が閉じ、バイパス配管２６の開閉弁２７が開いて、冷媒は図１の矢印に示すように循環する。

【0021】

ＨＶＡＣユニット１では、第１車室内熱交換器１６がバイパスされていることにより、第１車室内熱交換器１６には冷媒が流れない。従って、空気は第１車室内熱交換器１６を通過するだけで、第１車室内熱交換器１６での冷媒との熱交換は行われない。エアミックスダンパ１９は第２車室内熱交換器１７を開放する。このため、空気は第２車室内熱交換器１７に流入し、第２車室内熱交換器１７にて冷媒との熱交換が行われる。

【0022】

ヒートポンプサイクル２では、先ずコンプレッサ２０にて圧縮された高温高圧のガス冷媒が暖房運転時にコンデンサ（凝縮器）として機能する第２車室内熱交換器１７に流入し、空気との熱交換により冷却されて凝縮液化される。このとき、空気は第２車室内熱交換器１７にて加熱され、送風路１１下流側の吹出し口から吹き出されて、車室内の暖房に供される。

【0023】

第２車室内熱交換器１７にて凝縮された冷媒は、膨張弁等の減圧手段２１で断熱膨張し、減圧された後、気液二相冷媒となって、暖房運転時にエバポレータ（蒸発器）として機能する車室外熱交換器２２に流入する。この気液二相冷媒は、車室外熱交換器２２にて、ファン２８による送風又は車両の走行風により外気から吸熱して、蒸発ガス化した後、バイパス配管２６を通って、コンプレッサ２０に吸入され、再び圧縮される。

【0024】

冷房運転時には、図２に示すように、バイパス配管２４の開閉弁２５が開き、バイパス配管２６の開閉弁２７が閉じ、冷媒は図２の矢印に示すように循環する。

【0025】

ＨＶＡＣユニット１では、第１車室内熱交換器１６に冷媒が流れることから、空気は第１車室内熱交換器１６にて冷媒と熱交換される。エアミックスドア１９は第２車室内熱交換器１７を閉鎖する。このため、空気は第２車室内熱交換器１７に流入せず、第２車室内熱交換器１７での冷媒との熱交換は行われない。

【0026】

ヒートポンプサイクル２では、先ずコンプレッサ２０にて圧縮された高温高圧のガス冷媒が第２車室内熱交換器１７に流入するが、エアミックスダンパ１９の閉鎖により、空気との熱交換は行われず、第２車室内熱交換器１７をそのまま通過する。従って、コンプレッサ２０にて圧縮された高温高圧のガス冷媒は、そのまま、バイパス配管２４を通り、冷房運転時にコンデンサとして機能する車室外熱交換器２２に流入する。従って、高温高圧のガス冷媒は、車室外熱交換器２２にて外気に放熱し、凝縮液化される。

【0027】

車室外熱交換器２２にて凝縮された冷媒は、膨張弁等の減圧手段２３で断熱膨張し、減圧された後、気液二相冷媒となって、冷房運転時にエバポレータとして機能する第１車室内熱交換器１６に流入する。第１車室内熱交換器１６に流入した冷媒は、各取込み口から送風路１１に取込まれた空気との熱交換により加熱されて蒸発ガス化される。このとき、第１車室内熱交換器１６にて冷却された空気は、送風路１１下流側の吹出し口から吹き出されて、車室内の冷房に供される。
そして、第１車室内熱交換器１６を経た冷媒はコンプレッサ２０に吸入され、再び圧縮される。

【0028】

従って、上記の自動車用空調装置において、第２車室内熱交換器１７は、ＨＶＡＣユニット１の送風路１１に配置され、暖房運転時には、コンプレッサ２０からの冷媒を凝縮することで空気を加熱するコンデンサとして用いられ、冷房運転時には、エアミックスダンパ１９により送風が遮断され、コンプレッサ２０からの冷媒をガス状態で通過させて車室外のコンデンサ（車室外熱交換器２２）に供給するように構成される。尚、冷房運転時に冷媒を第２車室内熱交換器１７をバイパスさせる方式と比較すると、バイパスのための配管及び弁を省略でき、コスト低減を図ることができる。

【0029】

次に上記の自動車用空調装置における第２車室内熱交換器１７を構成する複式熱交換器の具体的構成について説明する。
図３は本発明の一実施形態として示す複式熱交換器の概略斜視図、図４は正面図、図５は側面図（図４のＡ−Ａ矢視図）、図６は図４のＢ−Ｂ断面図、図７は平面図（図４のＣ−Ｃ矢視図）、図８は図４のＤ−Ｄ断面図、図９は図４のＥ−Ｅ断面図である。

【0030】

この複式熱交換器１７は、自動車用空調装置の送風路に配置され、冬期暖房時にはコンデンサとして送風空気を加熱し、夏季冷房時には送風空気の流通が遮断されて冷媒を通過させるものとなる。
本実施形態の複式熱交換器１７は、空調空気の通流方向（図１中ＡＩＲの矢印方向）において、前後に並べて配置された２つの熱交換ユニット１００、２００を有している。ここで、２つの熱交換ユニット１００、２００のうち、通流方向の上流側に位置する熱交換ユニット１００は、冷媒出口パイプ１１０を有する冷媒出口側の熱交換ユニットであり、通流方向の下流側に位置する熱交換ユニット２００は、冷媒入口パイプ２１０を有する冷媒入口側の熱交換ユニットである。

【0031】

熱交換ユニット１００は、互いに平行に配置される上下一対の円筒状のヘッダタンク１０１、１０２と、これらのヘッダタンク１０１、１０２を並列に連通する複数のチューブ１０３と、チューブ１０３間に配置されるコルゲートフィン１０４とから構成され、これらはろう付けにより接合されている。

【0032】

チューブ１０３は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金により断面形状が扁平な形状に形成され、内部に冷媒流路を有している。
コルゲートフィン１０４は、隣合うチューブ１０３、１０３の扁平面間に挿入配置され、空気の通流方向に空気通路を形成している。

【0033】

上側のヘッダタンク１０１は、その下側の円筒面に、複数のチューブ１０３の上端部が連通している。尚、ヘッダタンク１０１には、前記チューブ１０３を嵌合するため、スリットが予め形成されている。そして、上側のヘッダタンク１０１の左右の両端部は閉塞されている。

【0034】

下側のヘッダタンク１０２は、その上側の円筒面に、複数のチューブ１０３の下端部が連通している。尚、ヘッダタンク１０２にも、前記チューブ１０３を嵌合するため、スリットが予め形成されている。そして、下側のヘッダタンク１０２の左右の両端部のうち、一方（図で右方）は閉塞されるが、他方（図で左方）には冷媒出口パイプ１１０が接続されている。そして、下側のヘッダタンク１０２の長手方向中間部には、タンク内空間を第１及び第２のタンク内空間１０２ａ、１０２ｂに仕切る仕切壁１０５が設けられる。尚、仕切壁１０５は、円板状に形成され、ヘッダタンク１０２に予め形成したスリットを介して挿入し、接合する。

【0035】

下側のヘッダタンク１０２において、仕切壁１０５により仕切られる一端側のタンク空間（第１のタンク空間）１０２ａは、冷媒の流出側のタンク空間となり、他端側のタンク空間（第２のタンク空間）１０２ｂは、後述の接続部材３００を介して他の熱交換ユニット２００と連通するタンク空間となる。

【0036】

熱交換ユニット２００は、熱交換ユニット１００と同様、互いに平行に配置される上下一対の円筒状のヘッダタンク２０１、２０２と、これらのヘッダタンク２０１、２０２を並列に連通する複数のチューブ２０３と、チューブ２０３間に配置されるコルゲートフィン２０４とから構成され、これらはろう付けにより接合されている。

【0037】

チューブ２０３は、チューブ１０３と同様、アルミニウムあるいはアルミニウム合金により断面形状が扁平な形状に形成され、内部に冷媒流路を有している。
コルゲートフィン２０４は、コルゲートフィン１０４と同様、隣合うチューブ２０３、２０３の扁平面間に挿入配置され、空気の通流方向に空気通路を形成している。

【0038】

上側のヘッダタンク２０１は、その下側の円筒面に、複数のチューブ２０３の上端部が連通している。尚、ヘッダタンク２０１には、前記チューブ２０３を嵌合するため、スリットが予め形成されている。そして、上側のヘッダタンク２０１の左右の両端部は閉塞されている。

【0039】

下側のヘッダタンク２０２は、その上側の円筒面に、複数のチューブ２０３の下端部が連通している。尚、ヘッダタンク２０２にも、前記チューブ２０３を嵌合するため、スリットが予め形成されている。そして、下側のヘッダタンク２０２の左右の両端部のうち、一方（図で右方）は閉塞されるが、他方（図で左方）には冷媒入口パイプ２１０が接続されている。そして、下側のヘッダタンク２０２の長手方向中間部には、タンク内空間を第１及び第２のタンク内空間２０２ａ、２０２ｂに仕切る仕切壁２０５が設けられる。尚、仕切り壁２０５は、円板状に形成され、ヘッダタンクに予め形成したスリットを介して挿入し、接合する。

【0040】

下側のヘッダタンク２０２において、仕切壁２０５により仕切られる一端側のタンク空間（第１のタンク空間）２０２ａは、冷媒の流入側のタンク空間となり、他端側のタンク空間（第２のタンク空間）２０２ｂは、後述の接続部材３００を介して他の熱交換ユニット１００と連通するタンク空間となる。

【0041】

尚、熱交換ユニット１００のフィン１０４と、熱交換ユニット２００のフィン２０４とは、熱交換ユニット１００、２００を連結するように一体構造となっている。
また、熱交換ユニット１００、２００の上側のヘッダタンク１０１、２０１の両端部は、前後一体のキャップ１０６、１０７により閉止されている。熱交換ユニット１００、２００の下側のヘッダタンク１０２、２０２の一方（右側）の端部は、前後一体のキャップ１０８により閉止されている。熱交換ユニット１００、２００の下側のヘッダタンク１０２、２０２の他方（左側）の端部は、前後一体のキャップ１０９を介して、パイプ１１０、２１０が接続されている。
また、熱交換ユニット１００、２００の両側部は補強板１１１、１１２により補強されている（図４参照）。

【0042】

ここにおいて、熱交換ユニット１００の下側のヘッダタンク１０２の第２のタンク内空間１０２ｂと、熱交換ユニット２００の下側のヘッダタンク２０２の第２のタンク内空間２０２ｂとは、接続部材３００により接続される。本実施形態での接続部材３００の詳細構造については後述する。

【0043】

以上のように構成された複式熱交換器１７での冷媒の流れは図１０の矢印に示すようになる。
冷媒は、後側の熱交換ユニット２００の冷媒入口パイプ２１０から下側のヘッダタンク２０２内の仕切板２０５により仕切られた第１のタンク内空間２０２ａに流入し、第１のタンク内空間２０２ａに連通しているチューブ２０３の一群（第１パスＰ１）を上向きに流れ、上側のヘッダタンク２０１内に流入する。
上側のヘッダタンク２０１内に流入した冷媒は、チューブ２０３の他群（第２パスＰ２）を下向きに流れ、下側のヘッダタンク２０２内の仕切板２０５により仕切られた第２のタンク内空間２０２ｂに流入する。

【0044】

冷媒は、その後、後側の熱交換ユニット２００の下側のヘッダタンク２０２の第２のタンク空間２０２ｂから、接続部材３００を介して、前側の熱交換ユニット１００の下側のヘッダタンク１０２の仕切壁１０５により仕切られた第２のタンク内空間１０２ｂに流入する。
前側の熱交換ユニット１００の下側のヘッダタンク１０２の第２のタンク内空間１０２ｂに流入した冷媒は、第２のタンク内空間１０２ｂに連通しているチューブ１０３の一群（第３パスＰ３）を上向きに流れ、上側のヘッダタンク１０１内に流入する。
上側のヘッダタンク１０１内に流入した冷媒は、チューブ１０３の他群（第４パスＰ４）を下向きに流れ、下側のヘッダタンク１０２内の仕切板１０５により仕切られた第１のタンク内空間１０２ａに流入し、冷媒出口パイプ１１０より流出する。

【0045】

かかる流れ構造では、空気の通流方向に対し、後側の熱交換ユニット２００が冷媒の流れ方向で上流側、前側の熱交換ユニット１００が冷媒の流れ方向で下流側となり、冷媒の流れ方向と空気の通流方向とが対向する、いわゆるカウンターフローとなる。これにより、空気の通流方向での空気と冷媒との温度差を均一化でき、熱交換効率を向上させることができる。

【0046】

本実施形態での接続部材３００の詳細構造について図１１〜図１３を参照して説明する。図１１は接続部材の斜視図、図１２は横断面で見た接続部材を含む接続部の組み立て工程図、図１３は縦断面で見た接続部材を含む接続部の組み立て工程図である。

【0047】

接続部材３００は、２枚の細長い板材３０１、３０２により構成される。これらの板材３０１、３０２は互いに同一形状である。
板材３０１、３０２には、その長手方向に所定の間隔で並べて、複数の連通孔３０１ａ、３０２ａが形成される。

【0048】

これらの連通孔３０１ａ、３０２ａは、バーリング加工により形成され、板材３０１、３０２の一方の面に円筒状に突出するボス部３０１ｂ、３０２ｂを有している。
また、板材３０１、３０２のボス部３０１ｂ、３０２ｂが突出する前記一方の面は、段押し加工により、ヘッダタンク１０２、２０２の円筒面と同じ曲率の円筒面３０１ｃ、３０２ｃとしてある。

【0049】

板材３０１、３０２は、背面側（ボス部３０１ｂ、３０２ｂ突出側と反対側）にろう材を持たせたクラッド材であり、このクラッド材に対して、バーリング加工及び段押し加工がなされる。２枚の板材３０１、３０２は、最終的には、背中合わせにして接合される。

【0050】

一方、接続部材３００により連通させる２つのヘッダタンク１０２、２０２（特に第２のタンク内空間１０２ｂ、２０２ｂの部分）の対向する円筒面には、長手方向に所定の間隔で並べて、前記ボス部３０１ｂ、３０２ｂが挿入される孔１０２ｃ、２０２ｃが形成される。尚、ヘッダタンク１０２、２０２にはその外周面にろう材をコーティングしてある（１０１、２０１についても同様）。

【0051】

従って、組み立てに際しては、ヘッダタンク１０２の孔１０２ｃに一方の板材３０１のボス部３０１ｂを挿入し、ヘッダタンク１０２の円筒面に板材３０１の円筒面３０１ｃを沿わせて接合する。また、ヘッダタンク２０２の孔２０２ｃに他方の板材３０２のボス部３０２ｂを挿入し、ヘッダタンク２０２の円筒面に板材３０２の円筒面３０２ｃを沿わせて接合する。そして、板材３０１、３０２同士を背中合わせにして接合する。尚、ヘッダタンク１０１、１０２、２０１、２０２、チューブ１０３、２０３及びコルゲートフィン１０４、２０４を含む全ての部材は、加熱炉内でろう付けにより接合するが、このとき同時に接続部材３００についてもろう付けにより接合する。

【0052】

ここで、接続部材３００の連通孔３０１ａ、３０２は、連通させるヘッダタンク１０２、２０２の長手方向において、当該ヘッダタンク１０２、２０２に連通する複数のチューブ１０３、２０３の端部間に位置するように設けられる（図９参照）。

【0053】

また、接続部材３００の厚さ調整により、接続部材３００を介して対向するヘッダタンク１０２、２０２間の最小クリアランスは１ｍｍ以上とするのが好ましい。最小クリアランスが１ｍｍ未満であると、ろう付け接合時にろう流れにより対向するヘッダタンク１０２と２０２とがろう材により熱的につながって、カウンターフローなどの効果を弱めることになるからである。実際に、本発明者らは、最小クリアランスを０ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍとして実験したが、０ｍｍではろう流れによるタンク間熱伝導を生じ、０．５ｍｍでは一部においてろう流れによるタンク間熱伝導を生じ、１．０ｍｍでろう流れによるタンク間熱伝導を阻止できた。但し、１ｍｍを超えに従って熱交換器の大型化を招くので、１ｍｍ付近とすることが望ましい。

【0054】

本実施形態によれば、接続部材３００は、簡単な加工の２枚の板材３０１、３０２より構成でき、しかも複数の連通孔３０１ａ、３０２ａでの連通を達成できる。従って、部品点数や組み立て工数の増加を招くことなく、通流抵抗を低減できる。
しかも、２枚の板材３０１、３０２は同一形状の同一部品であり、部品管理が容易となる。また、板材３０１、３０２への加工はバーリング加工及び段押し加工のみであり、加工は容易である。また、バーリング加工は同一方向への加工であり、加工性に優れる。

【0055】

また、本実施形態によれば、接続部材３００の各連通孔３０１ａ、３０２ａは、接続部材３００が接合されるヘッダタンク１０２、２０２の長手方向において、当該ヘッダタンク１０２、２０２に連通する複数のチューブ１０３、２０３の端部間に位置するように設けられることにより、チューブ１０３、２０３との干渉を避けつつ、多数の連通孔３０１ａ、３０２ａを効果的に配置でき、通流抵抗を効率良く低減できる。

【0056】

また、本実施形態によれば、接続部材３００を構成する板材３０１、３０２は、ボス部３０１ｂ、３０２ｂが突出する面を段押し加工によりヘッダタンク１０２、２０２の円筒面と同じ曲率の円筒面３０１ｃ、３０２ｃとしたことにより、洩れ等を生じにくい良好な接合を実現できる。

【0057】

また、本実施形態によれば、接続部材３００を構成する板材３０１、３０２として、背面側にろう材を持たせたクラッド材を用いることにより、接合が容易となる。また、両面側、すなわちヘッダタンク１０２、２０２側の面にろう材を持たせると、ヘッダタンク１０２、２０２にはその外周側に予めろう材をコーティングしてあるので、ろう材が過多となり、焼損などの不具合を生じやすい。よって、背面側のみとすることが効果的である。

【0058】

また、本実施形態によれば、接続部材３００を介して対向するヘッダタンク１０２、２０２間の最小クリアランスを１ｍｍ以上としたことにより、ろう材によるヘッダタンク１０２、２０２の熱的短絡を防止でき、所望の熱交換性能を維持できる。

【0059】

また、本実施形態によれば、各熱交換ユニット１００、２００の一方のヘッダタンク１０２、２０２は、長手方向の中間部にタンク空間を仕切る仕切壁１０５、２０５を有し、仕切壁１０５、２０５により仕切られる２つのタンク空間のうち、一端側のタンク空間１０２ａ，２０２ａが冷媒の流入側又は流出側のタンク空間となり、他端側のタンク空間１０２ｂ、２０２ｂが接続部材３００を介して他の熱交換ユニットと連通するタンク空間となることにより、４パス方式で熱交換効率を向上させることができる。

【0060】

また、本実施形態によれば、４パス方式において、接続部材３００の前記連通孔３０１ａ，３０２ａは、接続部材３００が接合されるヘッダタンク１０２、２０２の長手方向において、前記他端側のタンク空間１０２ｂ、２０２ｂの全域に設けられることにより、冷媒の通流抵抗を効果的に低減できる。但し、本発明は４パス方式に限るものではなく、最も単純な方式である２パス方式としてもよい。

【0061】

また、本実施形態によれば、自動車用空調装置の送風路に配置され、暖房運転時には、コンプレッサ２０からの冷媒を凝縮することで空気を加熱するコンデンサとして用いられ、冷房運転時には、送風が遮断され、コンプレッサ２０からの冷媒をガス状態で通過させて車室外のコンデンサ２２に供給するように構成される車室内熱交換器１７に適用することにより、当該熱交換器１７での冷房運転時の通流抵抗を効果的に低減できる。但し、本発明はこれ以外への適用も可能であることは言うまでもない。

【0062】

ここで、一部の先行技術について述べる。
特開平１１−３２５７８８号公報には、ヘッダタンク用の接続部材が示されているが、これはヘッダタンク同士を接続するものではなく、ヘッダタンクとレシーバタンクとを接続するものである。また、この接続部材は２枚の板材からなるが、これらの板材は同一形状ではなく、加工も容易ではない。また、使用目的の相違から連通孔は少数である。
また、特開２００３−２１４９０号公報にも、ヘッダタンク用の接続部材が示されているが、これもヘッダタンク同士を接続するものではなく、ヘッダタンクとレシーバタンクとを接続するものである。また、この接続部材は板材の両面にバーリング加工によるボス部を突出させており、板材が破断する恐れがあるなど、加工も容易ではない。
特にレシーバタンクの場合は、タンクの外形が大きく、円筒面であったとしても、曲率半径が大きいため、ボス部のバーリング高さをそれほど必要としない。
これに対し、ヘッダタンク同士では、円筒面の曲率半径が小さいため、しかも複式熱交換器ではヘッダタンクそのものを小径化するので、安定した接続のために、ボス部のバーリング高さを確保する必要がある。よって、本実施形態のような構成が必要となる。

【0063】

尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0064】

１ ＨＶＡＣユニット
２ ヒートポンプサイクル
１０ ハウジング
１１ 送風路
１２ 内気取込み口
１３ 外気取込み口
１４ 内外気切換ダンパ
１５ ブロワ
１６ 第１車室内熱交換器（冷房運転時：エバポレータ）
１７ 第２車室内熱交換器（暖房運転時：コンデンサ）
１８ バイパス通路
１９ エアミックスダンパ
２０ コンプレッサ
２１ 膨張弁等の減圧手段
２２ 車外熱交換器（冷房運転時：コンデンサ、暖房運転時：エバポレータ）
２３ 膨張弁等の減圧手段
２４ バイパス配管
２５ 開閉弁（冷房運転時：開）
２６ バイパス配管
２７ 開閉弁（暖房運転時：開）
２８ ファン
１００ 熱交換ユニット
１０１ 上側のヘッダタンク
１０２ 下側のヘッダタンク
１０２ａ、１０２ｂ 第１及び第２タンク内空間
１０２ｃ 孔
１０３ チューブ
１０４ コルゲートフィン
１０５ 仕切壁
１０６〜１０９ キャップ
１１０ 冷媒出口パイプ
１１１、１１２ 補強板
２００ 熱交換ユニット
２０１ 上側のヘッダタンク
２０２ 下側のヘッダタンク
２０２ａ、２０２ｂ 第１及び第２タンク内空間
２０２ｃ 孔
２０３ チューブ
２０４ コルゲートフィン
２０５ 仕切壁
２１０ 冷媒入口パイプ
３００ 接続部材
３０１、３０２ 板材
３０１ａ、３０２ａ 連通孔
３０１ｂ、３０２ｂ ボス部
３０１ｃ、３０２ｃ 段押し加工による円筒面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】