JP2003130582A

JP2003130582A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2003130582A
Application number: JP2001324410A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Inohara; 広一朗猪原; Hiroshi Yamaguchi; 博志山口; Kazuki Kita; 加寿紀北; Katsuhide Okada; 勝秀岡田
Original assignee: Japan Climate Systems Corp
Current assignee: Japan Climate Systems Corp
Priority date: 2001-10-23
Filing date: 2001-10-23
Publication date: 2003-05-08
Anticipated expiration: 2021-10-23
Also published as: JP3517230B2

Abstract

(57)【要約】【課題】パイプ５、６をヘッダタンク部３、４に取付
けるための中間部材１１を簡単な構成でヘッダタンク部
３、４の開口部８、９に保持可能とし、かつ中間部材１
１と開口部８、９とのろう付け強度が十分得られる構造
を提供する。【解決手段】パイプ５、６とヘッダタンク部３、４と
を連結するために設ける中間部材１１が、開口部８、９
の外壁に沿うフランジ部１２と開口部８、９に挿入され
る筒状部１３を備え、中間部材１１を取付けるヘッダタ
ンク部４、５の開口部８、９には、該開口部８、９の中
心方向に向かい、中間部材１１の筒状部１３の外周と接
触可能な突起部１５、１６を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の空調装
置に組み込まれてヒーターコア等として使用される熱交
換器に関し、特に、その熱交換器の熱交換流体を分配・
収集を行うヘッダタンク部とこのヘッダタンク部への熱
交換流体の給排を行うパイプとの接続構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車等の空調装置のヒーターコ
アとし使用される熱交換器として、例えば、特開平５−
３４０９０号公報に開示されるものが知られている。こ
の熱交換器では、図１０に示す様に、扁平チューブ１０
１とフィン１０２とが交互に積層され、その両端部に入
口側ヘッダタンク１０３、出口側ヘッダタンク１０４が
設けられている。この入口側ヘッダタンク１０３に入口
パイプ１０５、出口側ヘッダタンク１０４に出口パイプ
１０６が接続されている。

【０００３】入口側ヘッダタンク１０３と入口パイプ１
０５とをろう付けするための構造として、この図１０で
は、入口側ヘッダタンク１０３の外壁１０７に形成され
た開口部周辺を内側に折り曲げ、そこに入口パイプ１０
５を挿入して固定している。出口側ヘッダタンク１０４
と出口パイプ１０６とも同様に固定されている。この図
１０に示す構造では、入口パイプ１０５及び出口パイプ
１０６の入口側ヘッダタンク１０３及び出口側ヘッダタ
ンク１０４への挿入位置決めが困難であり、ばらつきが
発生し、しかも、入口側ヘッダタンク１０３や出口側ヘ
ッダタンク１０４とのろう付け面積も少なく、ろう付け
不良率も高い。

【０００４】そのために、ヘッダタンクとパイプとを接
合する別の構造として、例えば特開平１０−８９８８５
号公報では、図１１に示すような構造が開示されてい
る。この構造では、入口パイプ１１５、出口パイプ１１
６をヘッダタンク１１３、１１４の外壁１１７に挿入位
置決めするために、入口パイプ１１５、出口パイプ１１
６の基端部をバルジ加工して部分的に拡径している。こ
のようにすれば、入口パイプ１１５、出口パイプ１１６
の挿入位置を比較的、正確に所定位置にセットできる。

【発明が解決しようとする課題】

【０００５】しかし、図１１に示すような構造では、ヘ
ッダタンク１1３、１1４の外壁の端面に入口パイプ１１
５、出口パイプ１１６の外壁が接触しているだけであ
り、接触面積が少なく、両者間のろう付けは十分ではな
く、また、バルジ加工により拡径した部分とヘッダタン
クの外壁とのろう付けも不十分である。さらに、組付け
時にヘッダタンクやパイプの変形が生じやすく、ろう付
け不良を起こしやすい。

【０００６】また、前記後者の従来例（特開平１０−８
９８８５号）では、タンクとパイプを接合する別の構造
として、図１２に示すように、別の接続用の中間部材１
２０をヘッダタンク１１３の外壁１１７に位置決め接合
するものも開示している。この図１２に示すような構造
では、ヘッダタンク１１３やパイプ１１５の変形を少な
くでき、安定したろう付けが得られるとともに、別の中
間部材1２０の鍔部１２１とヘッダタンク１１３の外壁
１１７とは強固にろう付け接合できるメリットを有す
る。

【０００７】しかし、このような中間部材１２０を設け
た場合には、通常、扁平チューブ、フィン及びヘッダタ
ンクを組み合わせたユニットに、さらに、中間部材１２
０をヘッダタンク１１３、１１４の開口部１０８に挿入
し、かつ入口パイプ１１５、出口パイプ１１６を組み付
けない状態で加熱炉に入れてろう付けすることが多い。
特に、入口パイプ１１５、出口パイプ１１６が長くて、
上記ユニットに組み合わせた状態で一緒に加熱炉に入れ
ることができない場合には、中間部材１２０を開口部１
０８に挿入しただけとし、これらのパイプ１１５、１１
６を加熱炉外で後から中間部材１２０に固定するように
している。加熱炉に入れる前に、中間部材１２０を開口
部１０８に挿入しているだけなので、この中間部材１２
０が搬送中やろう付けされる前に、このユニットから落
下しないように保持する必要がある。そのために、例え
ば、ヘッダタンク間に挟持部材を渡して、入口パイプ１
１５、出口パイプ１１６の中間部材１２０を挟持する等
の挟持手段を設けることが考えられる。このようにすれ
ば、中間部材１２０の落下を防止できるが、挟持部材を
設ける必要があり、組立工数が増加する、コストアップ
になるなどの不具合を有する。

【０００８】また、簡単な構成で行なう構造として、例
えば図１３に示すように、開口部に中間部材１２０を圧
入することも考えられる。しかし、この構造では、同図
（Ａ）に示すように、圧入時に中間部材１２０と開口部
との中心がずれると、同図（Ｂ）及び（Ｃ）に示すよう
に、ヘッダタンクもしくは中間部材１２０が変形する可
能性があり、ひどい場合には挿入できないこともある。

【０００９】また、図１４に示すように、中間部材１２
０を開口部に挿入後、中間部材１２０を拡管すること
で、中間部材を開口部に保持することも考えられる。し
かし、中間部材１２０のフランジ部が変形して、該フラ
ンジ部と開口部周辺の外壁とが互いに密着しなくなり、
中間部材１２０と開口部周辺の外壁との接合強度が不足
する。また、中間部材１２０を均等に拡径できないの
で、中間部材１２０とパイプとの接合面を十分には確保
できず、ろう付け不足を起こしやすい。図１３や図１４
のように、中間部材１２０に変形が生じるものでは、図
１５および図１６に示すように、中間部材１２０のフラ
ンジ部（網掛け部分）の表面精度が粗くなるので、この
中間部材１２０に蓋をして、ヘッダタンク、扁平チュー
ブおよびフィンの仮組付けユニットのリークテストを行
なう際に、中間部材１２０のフランジ部と蓋との間のシ
ール性が不十分となり、このシール性不足をリークと誤
判定する可能性がある。

【００１０】本発明では、上記したような従来構造の不
具合を解消することを狙いとして、ヘッダタンクとパイ
プ間に中間部材を配設して、ヘッダタンクや中間部材の
変形を防止し安定した組立を得るとともに、且つヘッダ
タンクと中間部材間の保持を簡単な構成で可能とし、ろ
う付け強度が十分得られる構造を提供することを目的と
する。特に、パイプが長くて熱処理炉でヘッダタンクと
一体ろう付けできない場合であっても、パイプをヘッダ
タンクに確実に且つ高強度でろう付けできる構造を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、熱交
換流体を流す扁平チューブと空気及び熱交換するフィン
を交互に積層し、その両端部に熱交換流体の分配・収集
を行うヘッダタンク部を備え、該ヘッダタンク部に熱交
換流体を給排するパイプが該ヘッダタンク部に接続され
た熱交換器において、該パイプと該ヘッダタンク部との
間に連結用の中間部材が設けられ、該ヘッダタンク部の
外壁に該中間部材の取付用の開口部が設けられ、該中間
部材は、該開口部の外壁に沿うフランジ部と該開口部に
挿入される筒状部を備え、該開口部には、該開口部中心
方向に向かい、該中間部材の筒状部の外周と接触可能な
突起部が設けられている構成である。

【００１２】この構成では、ろう付け前に中間部材が落
下することなく、中間部材を確実にかつ簡単に開口部に
保持できるとともに、中間部材が変形することなく、こ
の中間部材を確実にヘッダタンクにろう付けできる。し
たがって、後からパイプを中間部材に固定する際も、確
実に固定できる。また、中間部材のヘッダタンクへの取
付に際しては、ヘッダタンクの突起部が変形するだけで
よく、ヘッダタンクの他の部分の変形を伴なわないとと
もに中間部材の変形もほとんど無く、確実にヘッダタン
クと中間部材とをろう付け固定できる。特に、中間部材
のフランジ部とヘッダタンクの開口部の周囲の外壁とは
ほとんど変形無く互いに密着できるので、リークテスト
時の誤判定を防止できるとともに、両者を確実にろう付
けでき、ろう付け強度を確保できる。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１記載の熱交換
器において、該突起部の先端と該開口部の対向部との間
隔は、該中間部材の外径よりも僅かに小さく設定され、
該中間部材が該突起部の先端と該開口部の対向部とに挟
持されるようになっているので、機械を使わなくても人
手で簡単に、開口部に中間部材を挿入でき、かつ保持で
きる。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１又は２記載の
熱交換器において、該開口部に複数の突起が設けられ、
この複数の突起の少なくとも１つが、上記突起部を形成
しているので、中間部材をよりいっそう安定して確実に
かつ簡単に開口部に保持できる。

【００１５】請求項４の発明は、請求項１ないし３のい
ずれかに記載の熱交換器において、該突起部が、該開口
部の中心方向に向かう第１突起片と該ヘッダタンク内方
に向かう第２突起片を備える構成である。この構成で
は、中間部材の挿入時、第１突起片及び第２突起片が変
形することで、ヘッダタンク部のろう付け部の変形を抑
制することができる。

【００１６】請求項５の発明は、請求項４記載の熱交換
器において、第２突起片の先端に該開口部の中心に向か
う第３突起片を備え、該第３突起片は該中間部材よりも
内側に突出して設けられている突起部を有するので、パ
イプ先端が該第３突起片に当接するまで挿入することで
位置決めできる。パイプに位置決め用の構造を設けなく
ても良いので、コスト削減が可能である。

【００１７】請求項６の発明は、請求項１ないし４のい
ずれかに記載の熱交換器において、該中間部材は、該筒
状部の先端に該開口部の中心に向かう受部を備えている
ので、パイプ先端が該受部に当接するまで挿入すること
でパイプを位置決めできる。パイプに位置決め用の構造
を設けなくても良いので、コスト削減が可能である。そ
れとともに、パイプ先端部分の変形加工のない単純な筒
形状のパイプを用いることができるので、中間部材とパ
イプとの密着精度が高く、高強度で両者を固定できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面に
基づいて説明する。図１及び図２は、第１実施例の熱交
換器を示す図である。図１に示すように、複数の扁平チ
ューブ１と放熱用の波状フィン２とが交互に積層され、
この積層された扁平チューブ１及び波状フィン２の左右
端部にヘッダタンク部３、４が接続されている。熱交換
流体を供給する入口パイプ５及び熱交換流体を排出する
出口パイプ６が右側タンク部３に接続されている。図２
に示すように、入口パイプ５及び出口パイプ６は、かな
り長いものからなっている。

【００１９】熱交換流体は、入口パイプ５から右側タン
ク部３の上側室に入り、扁平チューブ１内を通流し、左
側タンク部４に至る。そして、左側タンク部４内を下降
し、Ｕターンして扁平チューブ１内を通流し、右側タン
ク部３の下側室に至る。そこから出口パイプ６を介して
流出される。

【００２０】この熱交換器において、入口パイプ５又は
出口パイプ６をタンク部３の外壁７に接続する接続部１
０の拡大断面図を図３に示す。この接続部１０では、ヘ
ッダタンク部３の外壁７に、入口パイプ５又は出口パイ
プ６用の開口部８、９が開口されている。この開口部
８、９に中間部材１１が取付けられ、この中間部材１１
に入口パイプ５又は出口パイプ６が取付けられている。

【００２１】開口部８、９および中間部材１１の取付状
態を図４および図５により説明する。図４（Ａ）は中間
部材１１の平面図、図４（Ｂ）は開口部８、９の平面図
を示す。図５は開口部８、９と中間部材１１の関係を示
すもので、図５（Ａ）は開口部８、９に中間部材１１を
挿入する前の状態を示し、図５（Ｂ）は開口部８、９に
中間部材１１を挿入した時の状態を示す。中間部材１１
は外壁７に沿って設けられたフランジ部１２と開口部８
（９）内方に向かう筒状部１３とを備えている。更に、
筒状部１３の先端に開口部７の中心方向に向かう受部１
４を備えている。

【００２２】開口部８（９）はそれぞれ、図４に示すよ
うに中間部材１１の筒状部１３の略外径に相当する開
口径を有し、一部には、突起部１５、１６を備えてい
る。この突起部１５、１６と対向部１５ａ、１６ａとの
距離は、筒状部１３の外径よりも僅かに小さく設定され
ている。中間部材１１を開口部８（９）に挿入すると、
突起部１５（１６）が内側に折れ曲がり、この突起部１
５（１６）の先端と対向部１５ａ（１６ａ）とで、中間
部材１１が挟持される。

【００２３】組立て時には、中間部材１１を開口部８
（９）に軽い力で挿入すれば良く、この突起部１５（１
６）の僅かな変形を伴なうだけで、中間部材１１を開口
部８（９）に保持できる。中間部材１１のフランジ部１
２の変形や開口部８（９）周辺の外壁７の変形がほとん
ど無いので、両者を密着して保持できる。また、パイプ
５（６）は、受部１４に突き当たるまで挿入すれば良い
ので、パイプの位置決めが容易であり、挿入ミスを防止
できる。

【００２４】図６は、第２実施例に関わり、図１ないし
図５の第１実施例と異なる部分のみを説明する。第２実
施例では、突起部１５（１６）に対向する対向部１５ａ
（１６ａ）も突起部として形成したものである。このよ
うな構成とすることで、突起部１５（１６）と突起部１
５ａ（１６ａ）とで中間部材１１の筒状部１３を挟持で
きるので、確実に保持できるとともに少々の寸法誤差
は、突起部１５（１６）の変形代でカバーできる。な
お、図６では、突起１５（１６）が中間部材１１の筒状
部１３よりも内側に突出していることを説明するため
に、折れ曲がる前の状態を示す。実際には、中間部材１
１を挿入した場合には、突起部１５は内側に折れ曲が
り、筒状部１３の外周に接している。この実施例では、
突起部１５（１６）が折れ曲がり、突起部１５ａ（１６
ａ）は折れ曲がらないように説明したが、両方の突起部
１５、１５ａ（１６、１６ａ）が折れ曲がるものでも良
い。

【００２５】図７は第３実施例に関わり、図６に示す第
２実施例と同様に突起部１５（１６）と突起部１５ａ
（１６ａ）とで、中間部材１１を挟持するものである。
第３実施例が第２実施例と異なる点は、突起部１５（１
６）が第１突起片１７と第２突起片１８からなる点であ
る。即ち、開口部８（９）の中心に向かう第１突起片１
７とこの突起片１７の先端から開口部内側に折れ曲がっ
て形成された第２突起片１８からなる。この実施例で
は、中間部材１１の筒状部１３が第２突起片１８に接触
して、第２突起片１８を少し折り曲げるようにして挿入
されるので、中間部材１１の筒状部１３が傷ついたり変
形することをほとんど防止できる。特に、開口部８
（９）と中間部材１１との中心が少々ずれていても、中
間部材１１の筒状部１３が第２突起片１８にガイドされ
るように挿入されるので、スムーズに挿入できる。この
ように、突起部１５（１６）に第１突起片１７および第
２突起片１８を設ける構成は、第１実施例および第２実
施例に採用しても良い。

【００２６】図８は第４実施例に関わり、第３実施例の
突起部１５（１６）を開口部８（９）の周囲４個所に設
けたものである。このように、突起部の数を増やして
も、前の実施例と同様な効果を得られる。なお、中間部
材１１は、省略して筒状部１３の外周のみを２点鎖線で
表示した。突起部が１個或は２個では中間部材の保持力
が不足する場合等には、この実施例のように数個の突起
部を設けることも可能である。なお、突起部は、上記実
施例の数に限られるものではなく、適当数の突起を設け
ればよいものである。また、突起部の位置も上記実施例
に限られるものではなく、任意の位置に設ければ良いも
のである。

【００２７】図９は第５実施例に関わり、図７の第３実
施例に対して、中間部材１１の受部１４に相当するもの
を第３突起片１９として、突起部１５（１６）の第２突
起部１８の先端に形成したものである。即ち、突起部１
５（１６）は、開口部８（９）の中心に向かう第１突起
部１７と、その先端から開口部８（９）の内方、即ち、
第１突起部１７と略直角な方向に延びる第２突起部１８
と、この第２突起部１８の先端から、開口部８（９）の
中心方向に向かう第３突起部１９を備えている。この実
施例では、パイプ５（６）がこの第３突起部１９に当接
するまで挿入されることで、パイプ５（６）の挿入位置
決めが行なわれている。特に、内側に折れ曲がらない突
起部１５ａ（１６ａ）に第３突起部１９を設けると、確
実にパイプ５（６）の挿入位置決めを行なうことができ
る。

【００２８】上記実施例では、両開口部８、９につい
て、同じ形状としたが、別々の実施例構造としても良
い。また、熱交換流体を給排するパイプとして、入口パ
イプ５および出口パイプ６を説明し、開口部８および９
の両方について、本発明を採用することとしたが、一方
の開口部のみ本発明を採用し、他方は従来のままでも良
い。

【００２９】本発明において、開口部８、９に複数の突
起を設けた場合には、この複数突起の少なくとも１つが
本発明の突起部を形成したものであれば良い。また、本
発明の突起部が複数設けられるものであっては、これら
複数の突起部は、単に開口部の中心に向かう突起部、第
１突起片と第２突起片を備える突起部、第１突起片・第
２突起片及び第３突起部を備える突起部の中で同じ突起
部としても良いし、また各種突起部を組み合わせたもの
であっても良い。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の発明では、パイプとヘッダタ
ンク部との間に連結用の中間部材が設けられ、ヘッダタ
ンク部の外壁に中間部材の取付用の開口部が設けられ、
中間部材は、開口部の外壁に沿うフランジ部と開口部に
挿入される筒状面を備え、開口部には、開口部に中心方
向に向かい、中間部材の筒状面の外周と接触可能な突起
部が設けられている構成である。この構成では、開口部
に突出する突起部が変形するだけで、中間部材を確実に
かつ簡単に開口部に保持できる。ヘッダタンクの他の部
分の変形や中間部材の変形がほとんど無いので、確実に
ヘッダタンクと中間部材をろう付け固定でき、後からパ
イプを中間部材に固定する際も、確実に固定できる。特
に、中間部材のフランジ部とヘッダタンクの開口部の周
囲の外壁とはほとんど変形無く密着できるので、リーク
テスト時の誤判定を防止できるとともに、両者を確実に
ろう付けでき、ろう付け強度を確保できる。

【００３１】また、突起部の先端と開口部の対向部との
間隔が、中間部材の外径よりも僅かに小さく設けられ、
中間部材が突起部の先端と開口部の対向部とに挟持され
るようになっているので、機械を使わなくても人手で簡
単に、開口部に中間部材を挿入でき、かつ保持できる。

【００３２】突起部が、開口部の中心方向に向かう第１
突起片とヘッダタンク内方に向かう第２突起片を備える
ものでは、第２突起片が中間部材に接触して中間部材を
支えるので、中間部材と突起部との接触面積が広く取
れ、確実に中間部材を保持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した熱交換器の概略図を示す。

【図２】図１の熱交換器の側面図を示す。

【図３】図１に示す第１実施例を適用したヘッダタンク
部の部分拡大図を示し、図３（Ａ）はヘッダタンク部の
断面図、図３（Ｂ）はヘッダタンク部の側面図を示す。

【図４】本発明の第１実施例に関わるヘッダタンク部の
開口部と中間部材の接続部の部分拡大図であって、図４
（Ａ）は中間部材の平面図を示し、図４（Ｂ）は開口部
の平面図を示す。

【図５】図４のヘッダタンク部と中間部材との関係を示
す部分断面図であって、図５（Ａ）は中間部材を開口部
に挿入する前の状態を示し、図５（Ｂ）は中間部材を開
口部に挿入した状態を示す。

【図６】本発明の第２実施例に関わり、開口部と中間部
材との関係を示す。図中左側が開口部８を示し、図中右
側が開口部９を示す。

【図７】本発明の第３実施例に関わり、図５と同様な図
を示す。

【図８】本発明の第４実施例に関わり、図６と同様な図
を示す。

【図９】本発明の第５実施例に関わり、図７と同様な図
を示す。

【図１０】従来の熱交換器を示す。

【図１１】従来の別の熱交換器を示す。

【図１２】従来の更に別の熱交換器を示す。

【図１３】従来の開口部と中間部材の取り付け状態を説
明する図であり、（Ａ）は取り付け前、（Ｂ）及び
（Ｃ）は取り付け後の状態を示す図である。

【図１４】更に別の従来の開口部と中間部材の取り付け
状態を説明する図である。

【図１５】中間部材の平面図を示す。

【図１６】中間部材を開口部に取付けた場合を説明する
図である。

【符号の説明】

１扁平チューブ２波状フィン３ヘッダタンク部（右側）４ヘッダタンク部（左側）５入口パイプ６出口パイプ７外壁８開口部９開口部１０接続部１１中間部材１２フランジ部１３筒状部１４受部１５突起部１６突起部１７第１突起片１８第２突起片１９第３突起片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北加寿紀広島県東広島市吉川工業団地３番11号株式会社日本クライメイトシステムズ内 (72)発明者岡田勝秀広島県東広島市吉川工業団地３番11号株式会社日本クライメイトシステムズ内Ｆターム(参考） 3L065 CA02 CA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱交換流体を流す扁平チューブ及び空気
と熱交換するフィンを交互に積層し、その両端部に熱交
換流体の分配・収集を行うヘッダタンク部を備え、該ヘ
ッダタンク部に熱交換流体を給排するパイプが該ヘッダ
タンク部に接続された熱交換器において、該パイプと該
ヘッダタンク部との間に連結用の中間部材が設けられ、該ヘッダタンク部の外壁に該中間部材の取付用の開口部
が設けられ、該中間部材は、該開口部の外壁に沿うフランジ部と該開
口部に挿入される筒状部を備え、該開口部には、該開口部に中心方向に向かい、該中間部
材の筒状部の外周と接触可能な突起部が設けられている
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】請求項１記載の熱交換器において、該突起部の先端と該開口部の対向部との間隔は、該中間
部材の外径よりも僅かに小さく設定され、該中間部材の
該筒状部が該突起部の先端と該開口部の対向部とに挟持
されるようになっていることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】請求項１又は２記載の熱交換器におい
て、該開口部に複数の突起が設けられ、この複数の突起の少
なくとも１つが、上記突起部を形成していることを特徴
とする熱交換器。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の熱
交換器において、該突起部が、該開口部の中心方向に向かう第１突起片と
該ヘッダタンク内方に向かう第２突起片を備えることを
特徴とする熱交換器。
【請求項５】請求項４記載の熱交換器において、第２突起片の先端に該開口部の中心に向かう第３突起片
を備え、該第３突起片は該中間部材よりも内側に突出し
て設けられている突起部を有すること特徴とする熱交換
器。
【請求項６】請求項１ないし４のいずれかに記載の熱
交換器において、該中間部材は、該筒状部の先端に該開口部の中心に向か
う受部を備えていること特徴とする熱交換器。