JP2004150745A

JP2004150745A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2004150745A
Application number: JP2002318039A
Authority: JP
Inventors: Takashi Fujita; 隆司藤田; Yoshihiro Sasaki; 美弘佐々木; Torahide Takahashi; 寅秀高橋
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】ヘッダパイプとチューブとの組み付け性が良く、且つ、チューブ挿入孔の加工により発生するバリを容易に除去できる。
【解決手段】内部に流体流通孔１７を有するヘッダパイプ４を備え、このヘッダパイプ４に外面に開口し、且つ、流体流通孔１７に達するチューブ挿入孔１８を設け、このチューブ挿入孔１８内にチューブ２の端部を挿入した状態でチューブ２とヘッダパイプ４とを固定する熱交換器１において、ヘッダパイプ４を、互いの分割面１４ａ、１５ａ同士を組み付けた複数のヘッダ分割部材１４、１５によって構成し、この各ヘッダ分割部材１４、１５には組み付け状態でチューブ挿入孔１８を構成するチューブ挿入部分孔１８ａ．１８ｂをそれぞれ形成した。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のチューブとこの各端部に連結されるヘッダパイプとを備えた熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の熱交換器としては、図８〜図１０に示すような特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
この熱交換器５０は、図８に示すように、間隔を置いて配置された複数のチューブ５１と、このチューブ５１間に配置された複数の波形フィン５２と、複数のチューブ５１の両端に固定された一対のヘッダパイプ５３と、この一対のヘッダパイプ５３の一端にそれぞれ固定された入口マニホルド５４及び出口マニホルド５５と、各ヘッダパイプ５３の他端側を塞ぐ２つの閉塞キャップ５６とを備えている。入口マニホルド５４から流入する第１流体が一対のヘッダパイプ５３及び複数のチューブ５１内を所定経路に沿って流通し、主にチューブ５１内を通過する部分で第１流体とチューブ５１外を通過する第２流体との間で効率的な熱交換を行うものである。
【０００４】
上記熱交換器５０では、図９及び図１０に示すように、各ヘッダパイプ５３には外側面５３ａに開口し、且つ、内部の４本の流体流通孔５７に達するチューブ挿入孔５８を適所に形成し、この各チューブ挿入孔５８にチューブ５１の端部を挿入し、この状態でロー付け等することによってチューブ５１とヘッダパイプ５３を固定する。
【０００５】
【特許文献１】
特表２００１−５２５０５１号公報、第１頁、図２
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０に示すように、各ヘッダパイプ５３のチューブ挿入孔５８は、チューブ５１の端部の先端面５１ａ（図８に示す）と同一面積に形成される。従って、同一面積のチューブ挿入孔５８に対してチューブ５１の端部を挿入しなければならないため、ヘッダパイプ５３とチューブ５１との組み付け作業が非常に面倒である。
【０００７】
また、各ヘッダパイプ５３のチューブ挿入孔５８は、外側面５３ａの一面に開口するだけであるため、チューブ挿入孔５８の加工時に発生するバリ除去作業を一方向からしか行うことができず面倒である。
【０００８】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、ヘッダパイプとチューブとの組み付け性が良く、且つ、チューブ挿入孔の加工により発生するバリを容易に除去できる熱交換器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、内部に流体流通孔を有するヘッダパイプを備え、このヘッダパイプに外側面に開口し、且つ、前記流体流通孔に達するチューブ挿入孔を設け、このチューブ挿入孔内にチューブの端部を挿入した状態で前記チューブと前記ヘッダパイプとを固定する熱交換器において、前記ヘッダパイプを、互いの分割面同士を組み付けた複数のヘッダ分割部材によって構成し、この各ヘッダ分割部材には組み付け状態で前記チューブ挿入孔を構成するチューブ挿入部分孔をそれぞれ形成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１記載の熱交換器であって、前記各ヘッダパイプ分割部材は、組み付け前の単独状態にあって少なくとも１以上の前記流体流通孔を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の熱交換器であって、隣り合う前記ヘッダ分割部材は、結合板を介在して組み付けられ、この結合板と前記チューブとの少なくともいずれか一方には嵌め込み用の嵌合溝を形成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３記載の熱交換器であって、前記結合板は、芯材の表面にろう材が設けられたクラッド材にて形成したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、各ヘッダ分割部材のチューブ挿入部分孔は、チューブが配置される外側面と分割面の２面に開口し、チューブを分割面側からも挿入できると共に分割面側からチューブ挿入部分孔に挿入したチューブの端部を目視できるため、チューブの組付け性がよい。また、各ヘッダ分割部材のチューブ挿入部分孔が外側面と分割面の２面に開口するため、チューブ挿入部分孔の加工により発生するバリを容易に除去できる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、各ヘッダ分割部材自体が強度的に強い構造になるため、これらを組み付けて構成されるヘッダパイプの強度向上になる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明の効果に加え、結合板とチューブとの間も連結されるため、耐圧強度が向上する。
【００１６】
請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３の発明の効果に加え、結合板とチューブとの間のロー付け作業を容易にできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る熱交換器の詳細を図面に示す各実施の形態に基づいて説明する。但し、図面は模式的なものであり、各部材の厚みや比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１〜図４は本発明の第１の実施の形態を示している。なお、図１は熱交換器１の斜視図、図２（ａ）は熱交換器１の要部拡大斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図３はヘッダパイプ４とチューブ２の組み付け部分の要部分解斜視図、図４はヘッダ分割部材１４、１５の斜視図である。
【００１９】
熱交換器１は、図１に示すように、間隔を置いて並設された複数のチューブ２と、この隣接するチューブ２間にそれぞれ配置された複数の波形フィン３と、複数のチューブ２の両端に固定された一対のヘッダパイプ４と、この一対のヘッダパイプ４の一端にそれぞれ固定された入口マニホルド（図示せず）及び出口マニホルド（図示せず）と、各ヘッダパイプ４の他端側を塞ぐ２つの閉塞キャップ５（図２（ａ）に示す）とを備えている。入口マニホルド（図示せず）より流入される第１流体は、一対のヘッダパイプ４及び複数のチューブ２の下記する各流体流通孔１０、１７を所定経路に沿って流れた後に出口マニホルド（図示せず）より流出される。
【００２０】
各チューブ２は、図３に詳しく示すように、アルミニューム材で、且つ、偏平板形状を有し、その幅方向の両端の外側が円弧面２ｂに形成されている。各チューブ２は、内部に平行に配置された多数の流体流通孔１０を有し、各流体流通孔１０はチューブ２の両端の先端面２ａに開口している。チューブ２の両側の端部には、その幅方向の中間位置に切り込み状の嵌合溝１１が形成されている。
【００２１】
波形フィン３は、アルミニューム材にて波形状に形成され、隣接されたチューブ２にロー付けなどによって固定されている。
【００２２】
各ヘッダパイプ４は、図２（ａ）、（ｂ）及び図３に詳しく示すように、左右２本のヘッダ分割部材１４、１５と、このヘッダ分割部材１４、１５の間に介在された結合板１６とから構成されている。各ヘッダ分割部材１４、１５と結合板１６との間は、ロー付けによって固定されている。
【００２３】
各ヘッダ分割部材１４、１５は、アルミニューム材で、且つ、内部に単一の流体流通孔１７をそれぞれ有し、互いの分割面１４ａ、１５ａが結合部材１６に密着されている。ヘッダパイプ４は、２本のヘッダ分割部材１４、１５を組み付けることによって内部に２本の流体流通孔１７が形成される。
【００２４】
各ヘッダ分割部材１４、１５の長手方向の等間隔位置には、組み付け状態でチューブ挿入孔１８を構成するチューブ挿入部分孔１８ａ、１８ｂがそれぞれ形成されており、この各チューブ挿入部分孔１８ａ、１８ｂは外側面１４ｂ、１５ｂに開口し、且つ、内部の流体流通孔１７に達している。チューブ挿入部分孔１８ａ、１８ｂは、図４に詳しく示すように、外側面１４ｂ、１５ｂと分割面１４ａ、１５ａとの両方に開口している。
【００２５】
結合板１６は、アルミニューム材を芯材としその表面にろう材が設けられたクラッド材にて形成され、２本のヘッダ分割部材１４、１５の間に介在され、その下部側が下方に突出している。この下方に突出した部分がチューブ２の嵌合溝１１に嵌まり込み、チューブ２と結合板１６との間がロー付けによって固定されている。なお、クラッド材としては、例えば芯材としてアルミニウムの３０００系合金である３００３の両側に、例えばＡｌ−７．５Ｓｉでなる４３４３合金や４００２合金などのろう材を設けたものを用いることができる。
【００２６】
上記した熱交換器１によれば、各ヘッダ分割部材１４、１５のチューブ挿入部分孔１８ａ、１８ｂは、チューブ２が配置される外側面１４ｂ、１５ｂと分割面１４ａ、１５ａの２面に開口し、チューブ２を外側面１４ｂ、１５ｂ及び分割面１４ａ、１５ａの両側から挿入でき、組み付け方向の選択肢が増すと共に、分割面１４ａ、１５ａ側からチューブ挿入部分孔１８ａ、１８ｂに挿入したチューブ２の端部を目視できるため、チューブ２の組付け性がよい。また、各ヘッダ分割部材１４、１５のチューブ挿入部分孔１８ａ、１８ｂが外側面１４ｂ、１５ｂと分割面１４ａ、１５ａの２面に開口するため、チューブ挿入部分孔１８ａ、１８ｂの加工により発生するバリを容易に除去できる。
【００２７】
チューブ２の幅方向の両端が円弧面２ｂを有するので、チューブ２をヘッダ分割部材１４、１５の分割面１４ａ、１５ａ側から挿入する場合にはスムーズに挿入できる。
【００２８】
第１の実施の形態では、各ヘッダ分割部材１４、１５は、組み付け前の単独状態にあって１本の流体流通孔１７を有する。従って、各ヘッダ分割部材１４、１５自体が強度的に強い構造になるため、これらを組み付けて構成されるヘッダパイプ４の強度向上になる。尚、各ヘッダ分割部材１４、１５は組み付け前の単独状態にあって２本以上の流体流通孔１７を有するものであってもよい。
【００２９】
第１の実施の形態では、２本のヘッダ分割部材１４、１５は、結合板１６を介在して組み付けされ、チューブ２には嵌め込み用の嵌合溝１１が形成されている。従って、結合板１６とチューブ２との間も連結されるため、耐圧強度が向上する。つまり、従来例ではヘッダパイプ４とチューブ２間のみの連結であったが、第１の実施の形態ではこの連結部分に加えて結合板１６とチューブ２との間の連結部分が付加されるため、その分だけ耐圧強度が向上する。
【００３０】
第１の実施の形態では、結合板１６は、クラッド材にて形成したので、結合板１６とチューブ２との間のロー付け作業を容易にできる。
【００３１】
（第１の実施の形態の変形例）
図５は第１の実施の形態の変形例を示し、ヘッダパイプ４とチューブ２の組み付け部分の要部分解斜視図である。図５に示すように、この変形例ではチューブ２の端部ではなく結合板１６の下部に嵌合溝１１が設けられて、結合溝１１にチューブ２の端部が嵌まり込んだ状態でチューブ２と結合板１６とが結合されている。他の構成は、第１の実施の形態と同様であり、図面の同一構成箇所には第１の実施の形態の同一符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
この変形例によっても、結合板１６とチューブ２との間を強固に連結できるため、耐圧強度が向上する。結合板１６とチューブ２の双方に嵌合溝１１を形成しても同様な効果が得られる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
図６及び図７は本発明の第２の実施の形態を示している。なお、図６（ａ）は熱交換器１の要部拡大斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図７はヘッダパイプ４とチューブ２の組み付け部分の要部分解斜視図である。
【００３４】
図６及び図７に示すように、この第２の実施の形態では、ヘッダパイプ４は、互いの分割面１４ａ、１５ａ同士を直接に組み付けした左右２本のヘッダ分割部材１４、１５のみから構成され、第１の実施の形態のようなヘッダ分割部材１４、１５の間に介在される結合板１６が設けられていない。他の構成は、第１の実施の形態と同様であり、図面の同一構成箇所には第１の実施の形態の同一符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
この第２の実施の形態においても、各ヘッダ分割部材１４、１５のチューブ挿入部分孔１８ａ、１８ｂは、チューブ２が配置される外側面１４ｂ、１５ｂと分割面１４ａ、１５ａの２面に開口し、チューブ２を外側面１４ｂ、１５ｂ及び分割面１４ａ、１５ａの両側から挿入でき、組み付け方向の選択肢が増すと共に、分割面１４ａ、１５ａ側からチューブ挿入部分孔１８ａ、１８ｂに挿入したチューブ２の端部を目視できるため、ヘッダパイプ４とチューブ２の組付け性がよい。また、各ヘッダ分割部材１４、１５のチューブ挿入部分孔１８ａ、１８ｂが外側面１４ｂ、１５ｂと分割面１４ａ、１５ａの２面に開口するため、チューブ挿入部分孔１８ａ、１８ｂの加工により発生するバリを容易に除去できる。
【００３６】
以上、第１及び第２の実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、構成の要旨に付随する各種の設計変更が可能である。
【００３７】
例えば、上記した実施の形態では、結合板１６として芯材の両面にろう材を設けたものを用いたが、ろう材のみでなる結合板としても勿論よい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す熱交換器の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）は熱交換器の要部拡大斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示し、ヘッダパイプとチューブの組み付け部分の要部分解斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示し、ヘッダ分割部材の斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の変形例を示し、ヘッダパイプとチューブの組み付け部分の要部分解斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態を示し、（ａ）は熱交換器の要部拡大斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示し、ヘッダパイプとチューブの組み付け部分の要部分解斜視図である。
【図８】従来例の熱交換器の正面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１０】従来例のヘッダパイプの外側面を示す図である。
【符号の説明】
１熱交換器
２チューブ
４ヘッダパイプ
１１嵌合溝
１２チューブ挿入孔
１４、１５ヘッダ分割部材
１４ａ、１５ａ分割面
１４ｂ、１５ｂ外側面
１６結合板
１７流体流通孔
１８チューブ挿入孔
１８ａ、１８ｂチューブ挿入部分孔

Claims

内部に流体流通孔（１７）を有するヘッダパイプ（４）を備え、前記ヘッダパイプ（４）に外側面に開口し、且つ前記流体流通孔（１７）に達するチューブ挿入孔（１８）を設け、前記チューブ挿入孔（１８）内にチューブ（２）の端部を挿入した状態で前記チューブ（２）と前記ヘッダパイプ（４）とが固定された熱交換器（１）において、
前記ヘッダパイプ（４）を、互いの分割面（１４ａ、１５ａ）同士を組み付けた複数のヘッダ分割部材（１４、１５）によって構成し、これら各ヘッダ分割部材（１４、１５）には組み付け状態で前記チューブ挿入孔（１８）を構成するチューブ挿入部分孔（１８ａ、１８ｂ）をそれぞれ形成したことを特徴とする熱交換器（１）。
請求項１記載の熱交換器（１）であって、
前記各ヘッダパイプ分割部材（１４、１５）は、組み付け前の単独状態にあって少なくとも１以上の前記流体流通孔（１７）を有することを特徴とする熱交換器（１）。
請求項１又は請求項２に記載された熱交換器（１）であって、
隣り合う前記ヘッダ分割部材（１４、１５）は、結合板（１６）を介在して組み付けられ、この結合板（１６）と前記チューブ（２）との少なくともいずれか一方には嵌め込み用の嵌合溝（１１）を形成したことを特徴とする熱交換器（１）。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された熱交換器（１）であって、
前記結合板（１６）は、芯材の表面にろう材が設けられたクラッド材で形成されていることを特徴とする熱交換器（１）。