(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
2つのタンク間において、前記2つのタンクと連通しつつ、扁平部を向かい合わせにして所定の間隔で並設される複数の扁平状冷媒管、及び、一部の隣り合う前記扁平状冷媒管の前記扁平部間の空隙に配置固定され蓄冷材が封入される複数の蓄冷材容器、を備える蓄冷熱交換器であって、
前記複数の蓄冷材容器は、夫々、前記蓄冷材を封入する本体と、前記本体の所定位置から延びて前記空隙の外側へ突出し、前記蓄冷材の充填口をなす蓄冷材充填管と、を有し、
前記蓄冷材充填管は、前記蓄冷材充填管の先端を前記本体に向けて切欠形成してなる一対の第1スリットを有するとともに、前記先端から前記本体に向けて延びる第2スリットを有し、
前記一対の第1スリットは、前記複数の蓄冷材容器の間で、前記複数の扁平状冷媒管が並設される並設方向に重畳するように位置し、前記第2スリットは、前記先端における最下部を含む部分が切欠形成されてなる蓄冷熱交換器。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、蓄冷熱交換器の製造過程において、蓄冷材容器は、組み立てられた状態で、一部の隣り合う冷媒管の扁平部間の空隙に挿入されてロウ付け接合がなされる。ロウ付け接合された蓄冷材容器では、蓄冷材を充填する充填口を介して行う気密性の検査や蓄冷材の充填、さらには、蓄冷材の充填後の充填口閉栓などを、生産効率の観点から、複数の蓄冷材容器に対して同時に行うことが好ましい。
【0006】
しかしながら、一部の隣り合う冷媒管の扁平部間の空隙には、挿入される蓄冷材容器に対して上下にクリアランスが存在するため、蓄冷材容器ごとに挿入状態がばらついて、蓄冷材容器が相互に位置ズレしたままロウ付け接合されることがある。
【0007】
このため、充填口は蓄冷材容器の所定位置に設けられているにもかかわらず、蓄冷熱交換器の全体では、充填口の位置が蓄冷材容器ごとに上下方向に異なるので、充填口が所定位置にあることを前提として、気密性の検査、蓄冷材の充填、及び充填口の閉栓などを複数の蓄冷材容器に対して同時に行うことが困難となり、生産効率を低下させてしまう。また、冷媒管の扁平部間にフィンのない隙間が発生し、この隙間へ、本来、フィンのある扁平部間の空隙などを通過するはずの空気が迂回してしまうことで蒸発熱が奪われにくくなるため、蓄冷熱交換器の冷房能力が低下するおそれがあった。
【0008】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、蓄冷材容器の位置ズレを抑制した蓄冷熱交換器及びその製造方法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】
【0009】
本発明に係る蓄冷熱交換器は、2つのタンク間において、前記2つのタンクと連通しつつ、扁平部を向かい合わせにして所定の間隔で並設される複数の扁平状冷媒管、及び、一部の隣り合う前記扁平状冷媒管の前記扁平部間の空隙に配置固定され蓄冷材が封入される複数の蓄冷材容器、を備えることを前提とする。
【0010】
前記複数の蓄冷材容器は、夫々、前記蓄冷材を封入する本体と、前記本体の所定位置から延びて前記空隙の外側へ突出し、前記蓄冷材の充填口をなす蓄冷材充填管と、を有する。前記蓄冷材充填管は、前記蓄冷材充填管の先端を前記本体に向けて切欠形成してなる一対の第1スリットを有
するとともに、前記先端から前記本体に向けて延びる第2スリットを有し、前記一対の第1スリットは、前記複数の蓄冷材容器の間で、前記複数の扁平状冷媒管が並設される並設方向に重畳するように位置
し、前記第2スリットは、前記先端における最下部を含む部分が切欠形成されてなる。
【0011】
また、本発明に係る蓄冷熱交換器の製造方法は、2つのタンク間において、前記2つのタンクと連通しつつ、扁平部を向かい合わせにして所定の間隔で並設される複数の扁平状冷媒管のうち、一部の隣り合う前記扁平状冷媒管の前記扁平部間の空隙に、蓄冷材が封入される複数の蓄冷材容器を配置固定することを前提とする。
【0012】
前記蓄冷材を封入する本体と、前記本体の所定位置から延びて前記空隙の外側へ突出し、前記蓄冷材の充填口をなす蓄冷材充填管と、を有し、前記蓄冷材充填管が、前記蓄冷材充填管の先端から前記本体に向けて切欠形成してなる一対のスリットを有し、前記一対のスリットが、前記空隙に前記蓄冷材容器を挿入したときに前記複数の扁平状冷媒管を並設する並設方向に並ぶように位置する前記蓄冷材容器は、前記空隙に挿入された状態において、前記複数の蓄冷材容器の間で、前記一対のスリットが前記並設方向に重畳するように位置決めされた後、固定される。
【発明の効果】
【0013】
本発明の蓄冷熱交換器及びその製造方法によれば、蓄冷材容器の位置ズレを抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図1は、蓄冷材容器を有する蓄冷熱交換器(蓄冷エバポレータ)の一例を示す。
【0016】
蓄冷熱交換器10は、上側ヘッダタンク12と、下側ヘッダタンク14と、上側ヘッダタンク12と下側ヘッダタンク14とを連通する複数の冷媒管16と、隣り合う冷媒管16、16間の空隙に配置されるフィン18と、一部の空隙にフィン18に代えて配置される複数の蓄冷材容器20と、両側のサイドプレート22と、を含んでなる。
【0017】
上側ヘッダタンク12は、水平方向に延在し、また延在方向と直交する前後方向に2つのタンク、すなわち、蓄冷熱交換器10に対して流入する空気の上流側を前側、下流側を後側とすると、前側の上側前タンク12aと後側の上側後タンク12bとに分割されている。ここで、上側後ヘッダタンク12bの一端部に冷媒入口24が形成され、これと隣り合う上側前ヘッダタンク12aの一端部に冷媒出口26が形成されている。
【0018】
下側ヘッダタンク14は、上側ヘッダタンク12の下方に、上側ヘッダタンク12と同様、水平方向に延在し、また、延在方向と直交する前後方向に2つのタンク、すなわち、上側前ヘッダタンク12a及び上側後ヘッダタンク12bと同様に、下側前タンク14aと下側後タンク14bとに分割されている。
【0019】
冷媒管16は、扁平状であり、扁平部を向かい合せにして所定の間隔で並設される。そして、冷媒管16は、ここでは、前後2列に配置され、前側の1列目は上側前ヘッダタンク12aと下側前ヘッダタンク14aとを連通し、後側の2列目は上側後ヘッダタンク12bと下側後ヘッダタンク14bとを連通する。また、前記並設方向で隣り合う冷媒管16、16の扁平部間には、冷媒管16、16の冷媒と熱交換する空気が通る空隙が形成される。この空隙の上下方向の範囲は、上側が上側タンク12により画され、下側が下側タンク14により画される。
【0020】
フィン18は、コルゲートフィンであり、前記空隙、すなわち、隣り合う冷媒管16、16の扁平部間に、熱交換効率向上のために配置される。
【0021】
蓄冷材容器20は、蓄冷材を封入した扁平な容器であり、一部の隣り合う冷媒管16、16の扁平部間の空隙に、フィン18に代えて配置される。例えば、4つの空隙ごとに、そのうち3つにフィン18が配置され、残りの1つに蓄冷材容器20が配置される。蓄冷材容器20は、蓄冷材を封入する本体20aと、本体20aの所定位置から延びて空隙の外側(蓄冷熱交換器10の前側)に突出し、本体20aに対する蓄冷材の充填口をなす蓄冷材充填管20bと、を有する。
【0022】
本実施形態では、冷媒管16は、前側の列と後側の列とに分けられる他、前側の列は更に2つの群に分けられ、後側の列も更に2つの群に分けられる。従って、熱交換器全体では、
図2の概略図に示されるように、冷媒流通方向に沿って後側の第1、第2パス(P1、P2)と、前側の第3、第4パス(P3、P4)とに分けられる。
【0023】
このような第1〜第4パス(P1〜P4)を実現するため、上側ヘッダタンク12(12a、12b)及び下側ヘッダタンク14(14a、14b)は次のように区画されている。
【0024】
図2に示されるように、上側前ヘッダタンク12aと上側後ヘッダタンク12bとは互いに前後方向図示右側部分が仕切り28により仕切られているが、同左側部分の連通部30にて連通している。そして、上側前ヘッダタンク12a及び上側後ヘッダタンク12bには、夫々、前後方向中央部に仕切り32が設けられている。
一方、下側前ヘッダタンク14aと下側後ヘッダタンク14bとは互いに仕切り34により仕切られて非連通となっている。
【0025】
このような4パス方式では、冷媒は、エンジン駆動される圧縮機により凝縮器及び膨張弁を介して供給されて、冷媒入口24より上側後ヘッダタンク12bに流入し、仕切り32手前の前後方向図示右側半分から第1パスP1の冷媒管16群を下向きに流れて、下側後ヘッダタンク14bに至る。そして、下側後ヘッダタンク14bの同左側半分から第2パスP2の冷媒管16群を上向きに流れ、上側後ヘッダタンク12bに至り、上側後ヘッダタンク12bから連通部30を経て上側前ヘッダタンク12aに至る。
【0026】
そして、上側前ヘッダタンク12aの同左側部分から第3パスP3の冷媒管16群を下向きに流れて、下側前ヘッダタンク14aに至る。そして、下側前ヘッダタンク14aの同右側部分から第4パスP4の冷媒管16群を上向きに流れ、上側前ヘッダタンク12aに至り、冷媒出口26から流出する。
【0027】
ここで、冷媒が冷媒管16内を流れるときに、フィン18を介し、空隙を通過する空気を冷却する。また、このとき同時に、一部の隣り合う冷媒管16、16の扁平部間に配置された蓄冷材容器20内の蓄冷材に蓄冷する。その後、エンジンがアイドルストップなどで停止して圧縮機が停止したときは、蓄冷材容器20内の蓄冷材に蓄えた冷熱を利用して空気を冷却し、冷房能力を確保する。
【0028】
図3及び
図4は、蓄冷材容器20の詳細構造を示す。なお、以下では、蓄冷材容器20が配置される隣り合う冷媒管16、16のうち、一方の冷媒管16を「16L」、他方の冷媒管16を「16R」と呼称する。
【0029】
蓄冷材容器20は、一方の冷媒管16L側の第1側板36と、他方の冷媒管16R側の第2側板38と、蓄冷材の充填口となる充填口部材40と、を有してなる。
【0030】
第1側板36及び第2側板38はそれぞれ外周部に枠状のフランジ部を有し、フランジ部同士がロウ付け接合(固定)されることで、第1側板36と第2側板38との間に蓄冷材を封入する本体20aが形成される。また、第1側板36及び第2側板38の一部には、蓄冷材充填管20bの基部をなす充填管部36b、38bが形成され、先端において充填口部材40を充填管部36bと38bとの間に挟み込んだ状態で、第1側板36、第2側板38及び充填口部材40をロウ付け接合することにより、蓄冷材充填管20bが形成される。
【0031】
第1側板36は、第1平坦面36aを有し、第1平坦面36aにて一方の冷媒管16Lとロウ付け接合される。
【0032】
第2側板38は、第2平坦面38aを有し、第2平坦面38aから外側に突出する截頭円錐状の凸部38cを複数有し、凸部38cの頂壁にて他方の冷媒管16Rとロウ付け接合される。第2側板38の第2平坦面38aと他方の冷媒管16Rとの間には、凸部38cの高さの分、空気通路42が形成される。
【0033】
蓄冷材容器20は、第1側板36と第2側板38との間に配置されるコルゲートタイプのインナーフィン44を更に有している。インナーフィン44は、蓄冷材容器20内に収容され、第1側板36の第1平坦面36aと第2側板38の第2平坦面38aとにロウ付け接合される。
【0034】
図5は、蓄冷材充填管20bの詳細構造を示す。
蓄冷材充填管20bは、例えば、円管として構成され、充填管部36b,38bで形成される小径部と、充填口部材40の大径部と、が連通接続してなる。また、蓄冷材充填管20bは、その先端20cを本体20aに向けて切欠形成してなる4つのスリット、すなわち、一対の第1スリット46a,46b、第2スリット48、及び第3スリット50を有する。
【0035】
蓄冷材充填管20bには、蓄冷材充填管20bの先端20cにおける開口(充填口)を閉栓する蓋部材としてのフランジ付プラグ52が嵌入される。また、蓄冷材充填管20bのうち、充填管部材40の内周には、フランジ付プラグ52のフランジが当接するように、蓄冷材充填管20bの延びる方向で段差20dが設けられている。フランジ付プラグ52の外周には、蓄冷材容器20の内外間におけるシール性を向上するために、蓄冷材充填管20bの内周と接触する弾性体としてのOリング54が取り付けられている。
【0036】
まず、一対の第1スリット46a,46bについて説明する。
一対の第1スリット46a,46bは、隣り合う冷媒管16L、16R間の扁平部間の空隙に蓄冷材容器20を挿入した状態において、複数の冷媒管16が並設される並設方向に直線状に並ぶように位置する。換言すると、一対の第1スリット46a,46bは、空隙に蓄冷材容器20を挿入した状態において、上側ヘッダタンク12又は下側ヘッダタンク14の延在方向に並ぶように位置する。
【0037】
ここで、一対の第1スリット46a,46bの機能を説明するために、蓄冷熱交換器10の製造過程の一部について述べる。
インナーフィン44を内挿して第1側板36、第2側板38、及び充填口部材40を組み立てた組立状態の蓄冷材容器20は、蓄冷材容器20を除く、上側ヘッダタンク12、下側ヘッダタンク14、冷媒管16、及びフィン18などを組み立てた組立状態の蓄冷熱交換器20のうち、隣り合う冷媒管16L、16R間の扁平部間の空隙に挿入され、その後、所定条件の下でロウ付け接合(固定)される。
【0038】
ロウ付け接合の前に組立状態の蓄冷材容器20を扁平部間の空隙に挿入する工程について詳述すると、組立状態の蓄冷熱交換器10のうち、蓄冷材容器20が挿入される側の反対側、すなわち後側において、蓄冷材容器20が挿入される各空隙の開口を少なくとも一部塞ぐように、所与の平板(図示省略)を冷媒管16L、16Rの端部に当接させる。例えば、組立状態の蓄冷熱交換器10の後面と平板とが接するように、組立状態の蓄冷熱交換器10を平板上に載置してもよい。
【0039】
蓄冷材容器20が挿入される側の反対側において、蓄冷材容器20が挿入される各空隙の開口を少なくとも一部、平板で塞ぐことにより、組立状態の蓄冷材容器20を各空隙に挿入したときに、蓄冷材容器20の端部が平板に突き当たるようにし、空隙から突出する蓄冷材充填管20bの突出量を各蓄冷材容器20の間で一致させるようにしている。すなわち、蓄冷熱交換器10の前後方向における蓄冷材充填管20bの位置を、複数の蓄冷材容器20間で一致させるようにしている。
【0040】
しかし、隣り合う冷媒管16L、16Rの扁平部間の空隙において、挿入される蓄冷材容器20に対して、特に、上側ヘッダタンク12及び下側ヘッダタンク14の2つのタンクとの間にクリアランスが設けられている場合、単に、蓄冷材容器20を空隙に挿入しただけでは、
図6(a)に示すように、各蓄冷材容器20は、互いに、下側ヘッダタンク14(あるいは上側ヘッダタンク12)に対して、位置ズレを起こす可能性がある。
【0041】
図6(a)に示すように、各蓄冷材容器20が、互いに、下側ヘッダタンク14(あるいは上側ヘッダタンク12)に対して、位置ズレを起したままロウ付け接合されると、蓄冷材充填口20bは蓄冷材容器20の所定位置に設けられているにもかかわらず、蓄冷熱交換器10の全体では、蓄冷材充填管20bの上下方向の位置が蓄冷材容器20ごとに異なって定まりにくくなる。このため、蓄冷材充填管20bが所定の位置にあることを前提として、気密性の検査、蓄冷材の充填、及び充填口の閉栓などを、複数の蓄冷材容器20に対して同時に行うことが困難となり、生産効率を低下させてしまう。
【0042】
また、隣り合う冷媒管16L、16Rの扁平部間にフィン18のない隙間(図中の斜線部C)が発生し、この隙間へ、本来、フィン18のある扁平部間の空隙などを通過するはずの空気が迂回してしまうことで蒸発熱が奪われにくくなるため、蓄冷熱交換器10の冷房能力が低下するおそれがある。
【0043】
そこで、ロウ付け接合の前に、蓄冷熱交換器10の前後方向における前述の蓄冷材充填管20bの位置決めに併せて、
図6(b)に示すように、隣り合う冷媒管16L、16Rの扁平部間の空隙に挿入された蓄冷材容器20に対し、複数の蓄冷材容器20の間で、一対の第1スリット46a,46bが、下側ヘッダタンク14(あるいは上側ヘッダタンク12)に対して蓄冷熱交換器10の上下方向で予め定めた所定距離だけ離間しつつ、複数の冷媒管16が並設される並設方向に重畳するように位置決めを行う。
【0044】
蓄冷熱交換器10の上下方向における蓄冷材容器20の位置決めは、具体的に、隣り合う冷媒管16L、16Rの扁平部間の空隙に蓄冷材容器20を挿入した状態において、最も離れた2つの蓄冷材容器20の間の距離以上の長さを備え、一対の第1スリット46a,46bに嵌合可能な外形を有する嵌合体に対して、各蓄冷材容器20の蓄冷材充填管20bにおける第1スリット46a,46bが嵌合するように、各蓄冷材容器20を上側ヘッダタンク12と下側ヘッダタンク14との間で移動させて行う。
【0045】
蓄冷材容器20の位置決めが終了した後にロウ付け接合を行うことにより、ロウ付け接合後の蓄冷材充填管20bにおける一対の第1スリット46a,46bは、複数の蓄冷材容器20の間で、複数の扁平状冷媒管16を並設する並設方向に重畳するように位置する。すなわち、蓄冷熱交換器10の上下方向において、蓄冷材充填管20bの上下方向の位置が一定となる。このため、ロウ付け接合された蓄冷材容器20では、気密性の検査や蓄冷材の充填、さらには、蓄冷材の充填後の充填口閉栓などを、複数の蓄冷材容器20に対して同時に行うことが可能となり、生産効率を向上させることができる。
【0046】
次に、第2スリット48について説明する。
第2スリット48は、蓄冷材充填管20bの先端20cのうち、最も低い最下部を含む部分が切欠形成されてなる。第2スリット48は、蓄冷材充填管20bの内部に生じた凝縮水を重力により外部に排出する排出口としての機能を果たす。第2スリット48は、凝縮水の表面張力を考慮して、凝縮水を排出しやすい大きさに設定してもよい。
【0047】
次に、第3スリット50について説明する。
第3スリット50は、第2スリット48との間で、蓄冷材充填管20bの先端20cにおける開口(充填口)に沿って一対の第1スリット46a,46bのうち1つを挟むように位置する。すなわち、蓄冷材充填管20bの先端20cにおける充填口に沿って、第1スリット46a、第2スリット48、第1スリット46b、第3スリット50という順番で4つのスリットが切欠形成されている。
【0048】
蓄冷材充填管20bが一対の第1スリット46a,46bと第2スリット48に加えて第3スリット50を更に有することで、蓄冷材充填管20bの先端部が周方向に4分割され、各スリット間の管壁を内方に折り曲げやすくなり、フランジ付プラグ52を外方から押圧して固定することが容易となる。
【0049】
各スリット間の管壁を均一に折り曲げてフランジ付プラグ52に対して均等な押圧力を加えるために、一対の第1スリット46a,46b、第2スリット48、及び第3スリット50の4つのスリットは、特に、蓄冷材充填管20bの先端20cにおける開口に沿って等間隔に位置するように、切欠形成されてもよい。これにより、フランジ付プラグ52は均等に変形するので、蓄冷材容器20の内外間におけるシール性が低下する可能性を抑制できる。
【0050】
また、一対の第1スリット46a,46b、第2スリット48、及び第3スリット50の4つのスリットは、
図5(b)に示すように、先端20cから段差20dまでの距離γからフランジ付プラグ52のフランジ厚さαを減算した減算値(γ―α)が、各スリットの先端20cからの深さβ以上となる、すなわち、β≦γ―α、という関係になるように切欠形成されてもよい。このような関係を有して切欠形成がなされれば、フランジ付プラグ52を固定すべく各スリット間の管壁を内方に折り曲げたときに、フランジ付プラグ52が、折り曲げ中心から遠い位置で管壁と接触し、過度の圧力がフランジ付プラグ52に加わる可能性が低くなり、フランジ付プラグ52の破損を抑制することができる。
【0051】
前述の本実施形態では、蓄冷材充填管20bに前述の4つのスリットが設けられている構成について説明したが、このような構成に限定されない。例えば、蓄冷材充填管20bが、一対の第1スリット46a,46bだけを有する構成、あるいは、一対の第1スリット46a,46bと第2スリット48とを有する構成であってもよい。
【0052】
また、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。
【0053】
例えば、前述の本実施形態において、蓄冷材容器20の例として
図3に示される構成について説明したが、蓄冷材容器20は、このような構成に限定されず、蓄冷材を封入する本体20aと、本体20aの所定位置から延びて空隙の外側に突出し、本体20aに対する蓄冷材の充填口をなす蓄冷材充填管20bと、を有するものであればよい。