JP6844518B2 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、内部に流体が流れる複数のチューブと、複数のチューブに対して流体の分配と集合を行うタンクとを有する熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger having a plurality of tubes through which a fluid flows inside and a tank for distributing and collecting the fluid in the plurality of tubes.
複数のチューブの両端に一対のタンクを備え、入口タンクの温水流入口と出口タンクの温水流出口を同一側の端部に配置したヒータコアが知られている。このような構成のヒータコアでは、入口タンクの流入口から離れた部位で温水の圧力損失が大きくなって温水の流量が少なくなるため、各チューブの温水流量が不均一になり易い。この結果、ヒータコアに温度分布が生じ、空調フィーリングの悪化を招くおそれがある。 A heater core is known in which a pair of tanks are provided at both ends of a plurality of tubes, and the hot water inlet of the inlet tank and the hot water outlet of the outlet tank are arranged at the same end. In the heater core having such a configuration, the pressure loss of hot water increases at a portion away from the inlet of the inlet tank and the flow rate of hot water decreases, so that the flow rate of hot water in each tube tends to be uneven. As a result, a temperature distribution is generated in the heater core, which may lead to deterioration of the air conditioning feeling.
これに対し、特許文献1では、入口タンクの内部に板状部材を配置し、板状部材によって流入口側から所定数のチューブの開口面積の一部を塞ぐことが提案されている。これにより、入口タンクの流入口から離れた部位においても温水の流量を確保できる。
On the other hand,
近年、車両の燃費改善要求が高まっており、冷却水流量を絞ってエンジン暖機を早期に行うニーズが高まることが予想される。ヒータコアに流入する冷却水が極低流量の場合には、入口タンクの流入口に近い数本のチューブの冷却水流量が極端に大きくなる。このため、特許文献1の構成では、入口タンクに流入する冷却水の大部分が流入口に近いチューブにおける板状部材で閉塞できていない部分から流入し、結果としてヒータコアに温度分布が生じる。
In recent years, the demand for improving the fuel efficiency of vehicles has been increasing, and it is expected that the need for early engine warm-up by reducing the flow rate of cooling water will increase. When the cooling water flowing into the heater core has an extremely low flow rate, the cooling water flow rate of several tubes near the inlet of the inlet tank becomes extremely large. Therefore, in the configuration of
本発明は上記点に鑑み、複数のチューブの両端に一対のタンクを備える熱交換器において、流体流量が低い領域で温度分布の発生を抑制することを目的とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to suppress the occurrence of temperature distribution in a region where the fluid flow rate is low in a heat exchanger provided with a pair of tanks at both ends of a plurality of tubes.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、扁平断面を有し、流体が内部を流通するチューブ(22)が複数積層されたコア部(23)と、複数のチューブの両端の開口端部(22a)に接続された一対のタンク(25、26)と、一対のタンクの少なくとも一方の内部に配置された閉塞部材(34)とを備え、
一対のタンクには、チューブの積層方向における同一側の端部に、流体を流入または流出させる流体通過口(27、28)がそれぞれ設けられており、チューブは、開口端部の長手方向長さが流体通過口の内径より長くなっており、閉塞部材は、流体通過口に近い側に配置された所定数のチューブにおいて、開口端部の少なくとも一部を閉塞しており、閉塞部材は、開口端部の長手方向に沿った閉塞部材の幅方向長さを、流体通過口の内径より長い第1状態と流体通過口の内径より短い第2状態とに変化させることが可能な可動部(36)を有していることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the invention according to
The pair of tanks are provided with fluid passage ports (27, 28) at the ends on the same side in the stacking direction of the tubes, respectively, and the tubes have a length in the longitudinal direction of the open ends. Is longer than the inner diameter of the fluid passage port, and the closing member closes at least a part of the opening end portion of a predetermined number of tubes arranged on the side close to the fluid passing port, and the closing member opens. A movable part (36) capable of changing the widthwise length of the closing member along the longitudinal direction of the end portion into a first state longer than the inner diameter of the fluid passage port and a second state shorter than the inner diameter of the fluid passage port. ).
本発明によれば、閉塞部材における可動部が設けられた部位で面積が拡大し、チューブの開口端部の閉塞率が大きくなる。これにより、流体流量が極低流量の場合に、可動部によってチューブへの流体の流入を大きく制限することができ、各チューブの流体流量を均一化できる。この結果、熱交換器での熱交換後の空気に温度分布が発生することを抑制できる。 According to the present invention, the area of the closing member is expanded at the portion where the movable portion is provided, and the closing rate of the opening end portion of the tube is increased. As a result, when the fluid flow rate is extremely low, the inflow of the fluid into the tube can be greatly restricted by the moving portion, and the fluid flow rate of each tube can be made uniform. As a result, it is possible to suppress the generation of a temperature distribution in the air after heat exchange in the heat exchanger.
また、可動部を第2状態に変化させることで、閉塞部材を流体通過口からタンク内に挿入して設置することができる。また、閉塞部材をタンク内に設置した後で、可動部が第1状態になることで、可動部に対応するチューブの開口端部の閉塞率を大きくすることができる。 Further, by changing the movable portion to the second state, the closing member can be inserted into the tank through the fluid passage port and installed. Further, after the closing member is installed in the tank, the movable portion is in the first state, so that the closing rate of the opening end portion of the tube corresponding to the movable portion can be increased.
なお、上記各構成要素の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 The reference numerals in parentheses of each of the above components indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.
(第1実施形態)
本実施形態は、本発明の熱交換器を車両用空調装置の空調ユニット10のヒータコアに適用している。なお、図1の上下前後の矢印は、空調ユニット10を車両に搭載した状態の方向を示している。
(First Embodiment)
In this embodiment, the heat exchanger of the present invention is applied to the heater core of the
本実施形態の車両用空調装置は、いわゆるセミセンター置きレイアウトになっており、車室内前方の計器盤内部のうち車両左右方向の略中央部に空調ユニット10が配置されている。
The vehicle air conditioner of the present embodiment has a so-called semi-centered layout, and the
空調ユニット10の側方(つまり、紙面手前側)には、空調ユニット10に空気を送風する送風機ユニット(図示せず)がオフセット配置されている。送風機ユニットは、内気または外気を切替導入する内外気切替箱と、内外気切替箱から吸入した空気(内気または外気)を空調ユニット10に向けて送風する遠心式の電動送風ファンとを備えている。
A blower unit (not shown) that blows air to the
空調ユニット10は、空調ケース11を備えている。空調ケース11には、蒸発器12とヒータコア13が一体的に内蔵されている。空調ケース11は、ポリプロピレンのような弾性を有し、強度的にも優れた樹脂の成形品からなる。空調ケース11は、複数の分割ケースから構成されている。これらの分割ケースは、金属バネクリップ、ネジ等の締結部材で一体に結合されている。
The
空調ケース11において、最も車両前方側部位の側面に空気流入口14が形成されている。空気流入口14には、前述の送風機ユニットから送風される空気が流入する。
In the
蒸発器12は、空調ケース11内において空気流入口14直後に配置されている。蒸発器12には、空気流入口14から流入した送風空気の全量が通過する。蒸発器12は、冷凍サイクルの冷媒の蒸発潜熱で送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。
The
蒸発器12の空気流れ下流側(つまり、車両後方側)には、ヒータコア13が配置されている。ヒータコア13は、蒸発器12を通過した空気を加熱する加熱用熱交換器である。ヒータコア13は、内部に高温の温水(エンジン冷却水)が流れ、この温水を熱源として空気を加熱する。本実施形態では、エンジン冷却水としてLLC(不凍液)を用いている。
A
空調ケース11には、ヒータコア13の上方部に冷風バイパス通路15が形成されている。蒸発器12の下流側(車両後方側)には、エアミックスドア16が回転可能に配置されている。エアミックスドア16は、冷風バイパス通路15を通過する空気とヒータコア13を通過する空気との風量割合を調整し、車室内への吹出空気温度を所望温度に調整する。
In the
空調ケース11内には、乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイス吹出口17に連通する通路を開閉するフェイス開閉ドア17a、フロント窓ガラスに向けて空気を吹き出すデフロスタ吹出口19に連通する通路を開閉するデフロスタ開閉ドア19a、及び乗員の足元に向けて空気を吹き出すフット吹出口21に連通する通路を開閉するフット開閉ドア21aが設けられている。
Inside the
次に、ヒータコア13について図2〜図4を用いて詳細に説明する。図2、図3では、図中の左右方向がチューブ積層方向となっており、図中の上下方向がチューブ長手方向となっている。図4では、図中の左右方向がチューブ積層方向となっており、図中の上下方向がチューブ幅方向となっている。チューブ幅方向は、チューブ22の断面長径方向である。
Next, the
図2に示すように、ヒータコア13は、内部に冷却水(温水)が流通する複数のチューブ22と、チューブ22間に設けられたフィン23とを有するコア部24を備えている。チューブ22は断面扁平状であり、複数のチューブ22が積層配置されている。フィン23は波状に形成され、空気とチューブ22の内部を流通する温水の熱交換を促進する。なお、ヒータコア13が本発明の熱交換器に相当し、温水が本発明の流体に相当している。
As shown in FIG. 2, the
チューブ22におけるチューブ長手方向の両端は、それぞれ開口した開口端部22aとなっている。チューブ開口端部22aは長円形状であり、チューブ開口端部22aの長手方向はチューブ幅方向と一致している。以下、チューブ22の開口端部22aをチューブ開口端部22aともいう。
Both ends of the
チューブ開口端部22aには、各チューブ22に連通するヘッダタンク25、26が設けられている。ヘッダタンク25、26は、各チューブ22に温水を分配する入口タンク25と、各チューブ22を通過した温水を集合させる出口タンク26とからなる。本実施形態では、入口タンク25が下方に配置され、出口タンク26が上方に配置されている。このため、チューブ22の内部では、温水が下方から上方に向かって流れる。なお、入口タンク25および出口タンク26が本発明の一対のタンクに相当している。
The
入口タンク25には、ヒータコア13の内部に温水を流入させる流入口27が設けられている。出口タンク26には、熱交換を終えた温水をヒータコア13外に流出させる流出口28が設けられている。流入口27および流出口28は、それぞれタンク25、26における同一側(つまり、図2における左側)の端部に設けられている。図4に示すように、流入口27の内径Bは、チューブ開口端部22aの長手方向長さAより短くなっている。なお、流入口27および流出口28が本発明の流体通過口に相当している。
The
コア部24の端部には、チューブ長手方向と平行にインサート29が設けられている。インサート29は、両タンク25、26に接合されてコア部24を補強している。
An
入口タンク25および出口タンク26は、チューブ22が挿入されるチューブ挿入穴30aが形成されたコアプレート30と、コアプレート30に接合されてタンク内空間を構成するタンク本体部31を有している。
The
コアプレート30は、矩形平板形状となっている。コアプレート30には、チューブ挿入穴30aからチューブ開口端部22aがわずかに突出するようにチューブ22が挿入されている。コアプレート30の長手方向(つまり、チューブ積層方向)両端部には、インサート29が挿入されるインサート挿入穴30bが形成されている。
The
入口タンク25および出口タンク26の一端側には、キャップ32が設けられている。入口タンク25に設けられたキャップ32には、流入口27が形成されており、出口タンク26に設けられたキャップ32には、流出口28が形成されている。流入口27および流出口28は、円筒状に形成されている。なお、タンク25、26の長手方向端部のうち流入口27、流出口28が設けられた側と反対側(図1では右側)は、タンク本体部31の一部を折り曲げることにより閉塞されている。
A
チューブ22、フィン23、インサート29、コアプレート30、タンク本体部31、キャップ32は金属製(本実施形態では、アルミニウム製)であり、ろう付けで一体接合されている。
The
図4に示すように、流入口27には、ヒータコア13に供給される温水が流れる入口側パイプ33が挿入されている。流出口28には、コア部24で熱交換を終えヒータコア13から流出した温水が流れる出口側パイプ(図示せず)が挿入されている。入口側パイプ33および出口側パイプは、キャップ部32でかしめ固定されている。
As shown in FIG. 4, an inlet-
図2〜図4に示すように、入口タンク25の内部には閉塞部材34が配置されている。閉塞部材34は板状部材であり、長手方向がチューブ22の積層方向に沿って配置されている。閉塞部材34の幅方向は、チューブ開口端部22aの長手方向に沿った方向である。
As shown in FIGS. 2 to 4, a closing
閉塞部材34は、板面がチューブ開口端部22aを塞ぐように配置されている。閉塞部材34は、ヒータコア13の各構成部品がろう付けで一体接合された後で、流入口27から入口タンク25内へとチューブ積層方向に挿入されて組み付けられる。
The closing
閉塞部材34は、入口タンク25の内部で流入口27に近い側に配置されている。このため、閉塞部材34は、複数のチューブ22のうち流入口27に近い側に配置された所定数のチューブ22の開口端部22aを塞いでいる。本実施形態では、コア部24を構成するチューブ22のうち半分程度のチューブ22で、閉塞部材34によって開口端部22aが塞がれている。つまり、閉塞部材34によって閉塞されることで、チューブ開口端部22aの開口面積が小さくなる。
The closing
閉塞部材34が設けられた流入口27に近い側のチューブ22では、閉塞部材34によって温水の流入が制限される。この結果、温水は流入口27から離れた入口タンク25の奥側まで流れることができ、各チューブ22に流入する温水の流量を均一化することができる。
In the
ここで、閉塞部材34を図4〜図9を用いて詳細に説明する。図5〜図9では、図中の左右方向がチューブ幅方向となっている。図6、図8では、図中の上下方向がチューブ積層方向である。図6、図8では、図中の下方が流入口27に近い側であり、図中の下方から上方に向かう方向が流入口27から流入した温水の流れ方向となる。
Here, the closing
閉塞部材34は、耐LLC性、柔軟性および耐熱性が高く、クリープ変形量が小さい、といった特性を備える材料を用いることが望ましい。閉塞部材34としては、樹脂材料を好適に用いることができる。本実施形態では、閉塞部材34をポリアセタール(POM)によって成形している。なお、閉塞部材34をポリプロピレン(PP)、66ナイロン(PA66)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等によって成形してもよい。
For the closing
閉塞部材34は、本体部35と可動部36を有している。図7、図9に示すように、本体部35は、複数の板状部材を積層して構成されている。本体部35を構成する複数の板状部材の間に可動部36が配置されている。可動部36は、本体部35と別体の板状部材である。本実施形態では、2つの可動部36が設けられている。閉塞部材34において、可動部36が設けられた部位では面積が拡大しており、チューブ開口端部22aの閉塞率が大きくなっている。閉塞率は、チューブ開口端部22aの開口面積のうち閉塞部材34で閉塞される面積の割合である。
The closing
図4に示すように、本体部35は、流入口27に近い側の幅方向長さCよりも流入口27から遠い側の幅方向長さDの方が短くなっている。つまり、本体部35は、流入口27に近い側から遠い側に向かって幅方向長さが小さくなるテーパー状に形成されている。このため、閉塞部材34の本体部35は、チューブ開口端部22aを閉塞する面積が流入口27に近い側から遠い側に向かって徐々に小さくなっている。
As shown in FIG. 4, the
可動部36は、閉塞部材34で閉塞される所定数のチューブ22のうち流入口27に近い側の一部のチューブ22に対応して設けられている。図4に示す例では、可動部36は、流入口27に近い側の3本のチューブ22に対応して設けられている。
The
本体部35および可動部36で閉塞されるチューブ開口端部22aは、本体部35のみで閉塞されるチューブ開口端部22aよりも開口面積が小さくなり閉塞率が高くなる。
The
可動部36は変位可能となっている。可動部36は、図6、図7に示す本体部35から突出した状態と、図8、図9に示す本体部35に収納された状態に移動できる。本実施形態の可動部36は、本体部35の長手方向に直交する方向にスライドして移動する。閉塞部材34に、本体部35の長手方向に直交する方向に沿って、可動部36を案内するガイド部を設けることが望ましい。ガイド部は、例えばレール状に形成することができる。
The
可動部36が変位することで、閉塞部材34における可動部36が設けられた部位の幅方向長さE(以下、「可変幅方向長さE」ともいう)が変化する。閉塞部材34は、可動部36が変位することで、可変幅方向長さEが流入口27の内径Bより長い第1状態と、可変幅方向長さEが流入口27の内径Bより短い第2状態に変化することが可能になっている。
When the
図7、図9に示すように、閉塞部材34には可動部36を変位させるための弾性部材37が設けられている。弾性部材37は、本体部35の内部において可動部36と接触するように配置されている。弾性部材37は、可動部36を本体部35から押し出す方向に弾性力を作用させる。本実施形態では、弾性部材37として圧縮コイルバネを用いている。
As shown in FIGS. 7 and 9, the closing
可動部36に外力が作用していない場合には、可動部36は弾性部材37によって本体部35から押し出され、図6、図7に示す第1状態となる。このとき、図7に示すように、変位幅方向長さEは流入口27の内径Bより長くなる。
When no external force acts on the
可動部36に対して本体部35の内部に移動させる方向に外力が作用し、この外力が弾性部材37の弾性力より強い場合には、可動部36が本体部35の内部に収納される方向に移動する。可動部36が本体部35に完全に収納された場合には、図8、図9に示す第2状態となる。このとき、図9に示すように、変位幅方向長さEは流入口27の内径Bより短くなる。
An external force acts on the
このため、可動部36に外力を作用させ、閉塞部材34の可変幅方向長さEを流入口27の内径Bより短い状態にすることで、閉塞部材34を流入口27を介して入口タンク25の内部に組み付けることができる。例えば手で可動部36を押し縮めることで、可変幅方向長さEを流入口27の内径Bより短くすることができる。入口タンク27の内部に挿入された閉塞部材34は、可動部36に外力が作用しなくなるので、弾性部材37の弾性力によって可動部36が広がり、可変幅方向長さEが長くなる。
Therefore, by applying an external force to the
可動部36には、溝部36aが設けられている。本実施形態では、複数の溝部36aが設けられている。溝部36aは、可動部36の表面に形成された細長い凹部である。溝部36aは、図6中の下方から上方に向かうにしたがって、本体部35から離れる方向に延びている。つまり、溝部36aは、流入口27から遠ざかるにしたがって本体部35から離れる方向に延びている。
The
可動部36には、傾斜部36bが設けられている。傾斜部36は、可動部36の幅方向端部に形成されている。傾斜部36bは、先端に向かうにしたがって厚みが減少するように形成されている。
The
溝部36aおよび傾斜部36bが流入口27から流入する温水の流れを受けると、可動部36は本体部35の内部に向かう方向に移動する。つまり、溝部36aおよび傾斜部36bによって、温水の運動エネルギーが可動部36を移動させる外力となる。
When the
ここで、温水の流れによる可動部36の変位について説明する。図10、図11は、入口タンク25の内部に閉塞部材34が組み付けられた状態および温水の流量が極低流量(例えば3L/min)である場合の閉塞部材34とチューブ22を示している。図12、図13は、温水の流量が通常流量(例えば6L/min)である場合の閉塞部材34とチューブ22を示している。
Here, the displacement of the
図11に示すように、可動部36とチューブ開口端部22aとの間には隙間が形成されている。この隙間によって、可動部36が変位する際に、チューブ開口端部22aと接触して抵抗となることを防止できる。可動部36でチューブ開口端部22aを閉塞する効果を高めるために、可動部36とチューブ開口端部22aとの間の隙間はできるだけ小さい方が望ましい。
As shown in FIG. 11, a gap is formed between the
図10、図11に示すように、閉塞部材34が入口タンク25の内部に組み付けられた状態では、可動部36は弾性部材37の弾性力によって本体部35から最大限突出している。つまり、可動部36がチューブ開口端部22aを閉塞する面積は最大の状態となっている。
As shown in FIGS. 10 and 11, when the closing
入口タンク25に流入する温水流量が極低流量(例えば3L/min)の場合には、温水によって可動部36に作用する外力は弾性部材37の弾性力より小さいため、可動部36は図10、図11に示す状態から変位しない。このため、温水流量が極低流量の場合には、流入口27に近い側に位置する一部のチューブ22では、可動部36によってチューブ22への温水の流入が大きく制限される。
When the flow rate of hot water flowing into the
入口タンク25に流入する温水の流量が通常流量(例えば6L/min)に増大すると、温水によって可動部36に作用する外力は弾性部材37の弾性力より大きくなり、可変部36が本体部35に収納される方向に変位する。この結果、図12、図13に示すように、可動部36の面積が小さくなり、図10、図11に示す状態よりもチューブ22の開口端部22aの開口面積が大きくなり閉塞率が低くなる。このため、温水流量が通常流量の場合には、流入口27に近い側に位置する一部のチューブ22では、温水流量が極低流量の場合よりも、チューブ22への温水の流入が増大する。
When the flow rate of the hot water flowing into the
ここで、入口タンク25に流入する温水の流量と各チューブ22に流れる温水の流量の関係について図14、図15を用いて説明する。図14、図15では、縦軸がチューブ22の温水流量であり、横軸が流入口27に対する各チューブ22の位置である。図中の左側が流入口27に近い手前側のチューブ22の温水流量を示し、図中の右側が流入口27から遠い奥側のチューブ22の温水流量を示している。
Here, the relationship between the flow rate of the hot water flowing into the
図14、図15では、本実施形態の閉塞部材34を用いた場合の各チューブ22の温水流量を実線で示し、閉塞部材を用いない比較例1を破線で示し、可動部36を備えず本体部35のみからなる閉塞部材を用いた比較例2を2点鎖線で示している。
In FIGS. 14 and 15, the hot water flow rate of each
図14に示すように、温水流量が極低流量(例えば3L/min)の場合には、閉塞部材を用いない比較例1では、流入口27に近い側の数本のチューブ22で温水流量が極端に多く、流入口27から遠い側のチューブ22の温水流量が極端に少なくなっている。可動部36が設けられていない閉塞部材を用いた比較例2では、比較例1よりも温水流量の偏りが若干解消されているものの、流入口27に近い側の数本のチューブ22で温水流量は極端に多くなっている。これに対し、本実施形態の閉塞部材34を用いた場合には、比較例1、2よりも流入口27に近い側のチューブ22の温水流量が大幅に減少し、各チューブ22の温水流量が均一化している。
As shown in FIG. 14, when the hot water flow rate is extremely low (for example, 3 L / min), in Comparative Example 1 in which the closing member is not used, the hot water flow rate is high in
図15に示すように、温水流量が通常流量(例えば6L/min)の場合には、閉塞部材を用いない比較例1では、流入口27に近い側の数本のチューブ22で温水流量が多く、流入口27から遠い側のチューブ22の温水流量が少なくなっている。可動部36が設けられていない閉塞部材を用いた比較例2では、流入口27に近い側の数本のチューブ22で温水流量が減少し、各チューブ22の温水流量が均一化している。本実施形態の閉塞部材34を用いた場合には、各チューブ22の温水流量が比較例2よりも均一化している。
As shown in FIG. 15, when the hot water flow rate is a normal flow rate (for example, 6 L / min), in Comparative Example 1 in which the closing member is not used, the hot water flow rate is large in
閉塞部材34の可動部36が温水流量に応じて変位しない構成とした場合、温水流量が極低流量であれば各チューブ22の温水流量を均一化できる。一方、温水流量に応じて可動部34が変位しない構成では、温水流量が増大したときに、流入口27に近い側のチューブ22で温水流量が少なくなりすぎ、各チューブ22の温水流量が均一化できないおそれがある。
When the
これに対し、本実施形態の閉塞部材34では、可動部36が温水流量に応じて変位するようにしているので、温水流量の増大にともなって可動部36に対応するチューブ22の開口端部22aの開口面積が大きくなる。この結果、温水流量が増大した場合であっても、流入口27に近い側のチューブ22の温水流量が少なくなりすぎることを抑制でき、各チューブ22の温水流量を均一化できる。
On the other hand, in the closing
以上説明した本実施形態によれば、入口タンク25の内部でチューブ開口端部22aを閉塞する閉塞部材34に面積を拡大させる可動部36を設け、流入口27に近い側のチューブ開口端部22aの閉塞率を増大させている。これにより、温水流量が極低流量の場合に、流入口27に近い側に位置するチューブ22で、可動部36によってチューブ22への温水の流入を大きく制限することができ、各チューブ22の温水流量を均一化できる。この結果、ヒータコア13での熱交換後の空気に温度分布が発生することを抑制でき、空調フィーリングの悪化を抑制できる。
According to the present embodiment described above, the closing
また、可動部36は外力によって変位可能となっており、閉塞部材34における可動部36が設けられた部位の幅方向長さEを流入口27の内径Bより短くすることができる。これにより、閉塞部材34を、ヒータコア13の各構成部品がろう付けで一体接合された後で、流入口27から入口タンク25内に挿入して設置することができる。
Further, the
また、閉塞部材34は可動部36を本体部35から押し出す方向に弾性力を作用させる弾性部材37を備えている。これにより、閉塞部材34を入口タンク25に挿入して組み付けた後に、可動部36を本体部35から突出させることができ、可動部36に対応するチューブ開口端部22aの閉塞率を増大させることができる。
Further, the closing
また、可動部36には温水の流れを受ける溝部36aおよび傾斜部36bが設けられ、温水の流れで変位可能となっている。これにより、入口タンク25に流入する温水の流量が極低流量から増大した場合であっても、流入口27に近い側のチューブ22の温水流量が少なくなりすぎることを抑制でき、各チューブ22の温水流量を均一化できる。
Further, the
また、本実施形態の閉塞部材34では、本体部35が流入口27に近い側から遠い側に向かって幅方向長さが小さくなるテーパー状に形成されている。これにより、本体部35によって塞がれたチューブ22においては、流入口27から離れるにしたがってチューブ開口端部22aの閉塞率が小さくなる。この結果、本体部35による温水の流量の抑制効果は、圧力損失の小さい流入口27に近い側から、圧力損失の大きい流入口27から遠い側に向かうにつれて減少する。このため、本体部35によって塞がれるチューブ22に対して温水の流量をより均一化できる。
Further, in the closing
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本第2実施形態では、上記第1実施形態に比較して、閉塞部材34の構成が異なっている。以下、上記第1実施形態と異なる部分について説明する。
(Second Embodiment)
Next, the second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the configuration of the closing
図16に示すように、本第2実施形態の閉塞部材34は、本体部35と可動部36が折り曲げ部38で接続されている。可動部36は、折り曲げ部38によって本体部35に対して折り曲げ可能となっている。具体的には、可動部36は、本体部35と同一平面となる第1状態(つまり、図17に示す状態)と、本体部35に対して直角に折れ曲がった第2状態(つまり、図18に示す状態)に変位することができる。第1状態では、閉塞部材34の可変幅方向長さEが流入口27の内径Bより短くなり、第2状態では、閉塞部材34の可変幅方向長さEが流入口27の内径Bより長くなる。
As shown in FIG. 16, in the closing
折り曲げ部38は、可動部36に弾性力を作用させる弾性部材である。本第2実施形態の折り曲げ部38は、ねじりコイルバネを用いたバネ蝶番を用いている。折り曲げ部38は、可動部36を第1状態にする方向に弾性力を作用させている。このため、可動部36に外力が作用していない場合には、図17に示す第1状態となる。
The
本第2実施形態の可動部36には、板面に開口した開口部36cが形成されている。可動部36には、開口部36cを開閉する開閉部材39が設けられている。
The
開閉部材39は、開口部36cを覆うことができる蓋部39aと、蓋部39aに対して所定角度をなす突起部39bと、蓋部39aおよび突起部39bを接続する部位に設けられた回転軸39cを備えている。
The opening / closing
開閉部材39は、回転軸39cを中心に回動可能に可動部36に保持されている。開閉部材39は回動することで、蓋部39aが開口部36cに接して開口部36cを閉鎖する状態と、蓋部39aが開口部36cから離れて開口部36cを開放する状態に変位することができる。
The opening / closing
回転軸39cには、開閉部材39は、蓋部39aが開口部36cを閉鎖する方向に弾性力を作用させる弾性部材が設けられている。このような弾性部材としては、例えばねじりコイルバネを用いることができる。開閉部材39に外力が作用していない場合には、蓋部39aが開口部36cを閉鎖する。
The
突起部39bは、入口タンク25に流入した温水の流れを受けることができる。突起部39bが温水の流れを受けると、蓋部39aが開口部36cから離れる方向に開閉部材39が回動する。つまり、突起部39bによって、温水の運動エネルギーが開閉部材39を回動させる外力となる。
The
本第2実施形態の閉塞部材34は、例えば手で可動部36を折り曲げて図18に示す第2状態とすることで、閉塞部材34を流入口27を介して入口タンク25の内部に挿入することができる。入口タンク27の内部に挿入された閉塞部材34は、折り曲げ部38の弾性力によって可動部36が本体部35と同一平面となり、図17に示す第1状態となる。
The closing
図19に示すように、閉塞部材34が入口タンク25に組み付けられた状態では、開口部36cは開閉部材39で閉鎖されており、可動部36がチューブ開口端部22aを閉塞する面積は最大の状態となっている。入口タンク25に流入する温水流量が極低流量(例えば3L/min)の場合には、温水によって突起部39bに作用する外力は開閉部材39に作用する弾性力より小さいため、開閉部材39は図19に示す状態から変位しない。このため、温水流量が極低流量の場合には、流入口27に近い側に位置する一部のチューブ22では、可動部36によってチューブ22への温水の流入が大きく制限される。
As shown in FIG. 19, when the closing
入口タンク25に流入する温水の流量が通常流量(例えば6L/min)に増大すると、温水によって突起部39bに作用する外力は開閉部材39に作用する弾性力より大きくなり、蓋部39aが開口部36cから離れる方向に開閉部材39が回動する。この結果、図20に示すように、開口部36cが開放され、チューブ22の開口端部22aの開口面積が大きくなり閉塞率が低くなる。このため、温水流量が通常流量の場合には、流入口27に近い側に位置する一部のチューブ22では、温水流量が極低流量の場合よりも、チューブ22への温水の流入が増大する。
When the flow rate of the hot water flowing into the
以上説明した本第2実施形態では、閉塞部材34の可動部36を本体部35に対して折りたたみ可能とすることで、ヒータコア13の各構成部品がろう付けで一体接合された後で、流入口27から入口タンク25内に挿入することができる。
In the second embodiment described above, by making the
また、閉塞部材34は可動部36に弾性力を作用させる折り曲げ部38を備えている。これにより、閉塞部材34を入口タンク25に挿入して組み付けた後に、可動部36を本体部35と同一平面にすることができ、可動部36に対応するチューブ開口端部22aの閉塞率を増大させることができる。
Further, the closing
また、可動部36は、温水の流れを受けて開口部36cを開閉する開閉部材39を備えている。これにより、入口タンク25に流入する温水の流量が極低流量から増大した場合であっても、流入口27に近い側のチューブ22の温水流量が少なくなりすぎることを抑制でき、各チューブ22の温水流量を均一化できる。
Further, the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本第3実施形態は、上記第2実施形態と比較して、閉塞部材34の可動部36に設けられた開閉部材が異なっている。以下、上記各実施形態と異なる部分について説明する。
(Third Embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, the opening / closing member provided in the
図21、図22に示すように、本第3実施形態では、可動部36の開口部36cに温度変化に基づいて変位する感温部材からなる開閉部材40を用いている。開閉部材40を構成する感温部材としては、例えばバイメタルや形状記憶合金等を用いることができる。本第3実施形態の開閉部材40は、所定温度より低い温度では平板状であり、所定温度より高い温度になると湾曲する。
As shown in FIGS. 21 and 22, in the third embodiment, an opening / closing
図21に示すように、入口タンク25に流入する温水の温度が所定温度より低い場合には、平板状の開閉部材40によって可動部36の開口部36cが閉鎖されており、チューブ開口端部22aの閉塞率が高くなっている。このため、温水温度が所定温度より低い場合には、流入口27に近い側に位置する一部のチューブ22では、可動部36によってチューブ22への温水の流入が大きく制限される。
As shown in FIG. 21, when the temperature of the hot water flowing into the
そして、図22に示すように、入口タンク25に流入する温水の温度が所定温度より高くなると、開閉部材40が湾曲し、可動部36の開口部36cが開放され、チューブ開口端部22aの閉塞率が低くなる。このため、温水温度が所定温度より高くなるほど、流入口27に近い側に位置する一部のチューブ22では、チューブ22への温水の流入が増大する。
Then, as shown in FIG. 22, when the temperature of the hot water flowing into the
以上説明した本第3実施形態では、閉塞部材34の可動部36に温水の温度変化に応じて開口部36cを開閉する開閉部材40を設けている。これにより、入口タンク25に流入する温水の温度に応じて閉塞部材34によるチューブ開口端部22aの閉塞率を変化させることができる。この結果、可動部36に対応する流入口27に近い側に位置する一部のチューブ22では、温水温度が低いほど温水の流入量を減少させることができ、温水温度が所定温度が高いほど温水の流入量を増大させることができる。
In the third embodiment described above, the
温度温度が所定温度より低い場合には、エンジン暖機を早期に行うために温水流量が極低流量になっていると想定される。このため、温水温度が低い場合には、流入口27に近い側に位置する一部のチューブ22で温水の流入量を減少させることで、各チューブ22の温水流量を均一化できる。
Temperature When the temperature is lower than the predetermined temperature, it is assumed that the hot water flow rate is extremely low in order to warm up the engine at an early stage. Therefore, when the hot water temperature is low, the hot water flow rate of each
また、温水温度が高い場合には、エンジン暖機が終了して温水流量が通常流量になっていると想定される。このため、温水温度が高い場合には、流入口27に近い側に位置する一部のチューブ22で温水の流入量を増大させることで、各チューブ22の温水流量を均一化できる。
When the hot water temperature is high, it is assumed that the engine warm-up is completed and the hot water flow rate becomes the normal flow rate. Therefore, when the hot water temperature is high, the hot water flow rate of each
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention. Moreover, the means disclosed in each of the above-described embodiments may be appropriately combined to the extent feasible.
(1)上記各実施形態では、本発明を車両用空調装置のヒータコアに適用しているが、これに限定されることなく、車両エンジン冷却用のラジエータ、車両用空調装置の冷媒凝縮器等の熱交換器に適用でき、さらには、車両用以外の種々の熱交換器にも広く本発明を適用できる。 (1) In each of the above embodiments, the present invention is applied to the heater core of the vehicle air conditioner, but the present invention is not limited to this, and the radiator for cooling the vehicle engine, the refrigerant condenser of the vehicle air conditioner, etc. It can be applied to heat exchangers, and further, the present invention can be widely applied to various heat exchangers other than those for vehicles.
(2)上記各実施形態では、閉塞部材34を入口タンク25内に配置しているが、閉塞部材34を出口タンク26内に配置してもよく、また、閉塞部材34を入口タンク25内および出口タンク26内の両方に配置してもよい。
(2) In each of the above embodiments, the closing
(3)上記第2実施形態では、折り曲げ部38としてバネ蝶番からなる弾性部材を用いたが、これに限らず、折り曲げ部38を異なる構成としてもよい。例えば、本体部35と可動部36を1枚の樹脂部材とし、1枚の樹脂部材が弾性変形によって折れ曲がる部位を折り曲げ部38とすることができる。このような構成によれば、手などによって可動部36を本体部35に対して折り曲げることで閉塞部材34が流入口27を通過可能となる。また、閉塞部材34をタンク25内に設置した後で、弾性変形した樹脂が元の状態に戻ることで、可動部36が本体部35と同一平面となる。
(3) In the second embodiment, an elastic member made of a spring hinge is used as the
(4)上記第2実施形態では、開閉部材39をバネの弾性力を利用して可動部36の開口部36cを開閉するようにしたが、これに限らず、例えば樹脂の弾性変形を利用して可動部36の開口部36cを開閉するようにしてもよい。
(4) In the second embodiment, the opening / closing
13 ヒータコア(熱交換器)
22 チューブ
22a 開口端部
25 入口タンク(タンク)
26 出口タンク(タンク)
27 流入口(流体通過口)
28 流出口(流体通過口)
34 閉塞部材
35 本体部
36 可動部
37 弾性部材
38 折り曲げ部(弾性部材)
40 開閉部材(感温部材)
13 Heater core (heat exchanger)
22
26 Outlet tank (tank)
27 Inflow port (fluid passage port)
28 Outlet (fluid passage)
34
40 Opening and closing member (temperature sensitive member)
Claims (7)
前記複数のチューブの両端の開口端部(22a)に接続された一対のタンク(25、26)と、
前記一対のタンクの少なくとも一方の内部に配置された閉塞部材(34)とを備え、
前記一対のタンクには、前記チューブの積層方向における同一側の端部に、前記流体を流入または流出させる流体通過口(27、28)がそれぞれ設けられており、
前記チューブは、前記開口端部の長手方向長さが前記流体通過口の内径より長くなっており、
前記閉塞部材は、前記流体通過口に近い側に配置された所定数の前記チューブにおいて、前記開口端部の少なくとも一部を閉塞しており、
前記閉塞部材は、前記開口端部の長手方向に沿った前記閉塞部材の幅方向長さを、前記流体通過口の内径より長い第1状態と前記流体通過口の内径より短い第2状態とに変化させる可動部(36)を有している熱交換器。 A core portion (23) having a flat cross section and a plurality of tubes (22) through which a fluid flows inside are laminated.
A pair of tanks (25, 26) connected to the open ends (22a) at both ends of the plurality of tubes.
A closing member (34) arranged inside at least one of the pair of tanks is provided.
The pair of tanks are provided with fluid passage ports (27, 28) for inflowing or outflowing the fluid at ends on the same side in the stacking direction of the tubes, respectively.
The length of the opening end portion of the tube in the longitudinal direction is longer than the inner diameter of the fluid passage port.
The closing member closes at least a part of the opening end portion in a predetermined number of the tubes arranged on the side close to the fluid passage port.
The closing member has a first state in which the width direction of the closing member along the longitudinal direction of the opening end is longer than the inner diameter of the fluid passage port and a second state in which the length in the width direction is shorter than the inner diameter of the fluid passage port. A heat exchanger having a moving part (36) to be changed.
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