JP2004198021A

JP2004198021A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2004198021A
Application number: JP2002366376A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Sasaki; 美弘佐々木; Torahide Takahashi; 寅秀高橋; Takashi Fujita; 隆司藤田
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】ヘッダパイプへのチューブの組み付け作業が容易で、且つ、チューブ内流通孔が塞がれることに起因する熱交換効率の低下を防止する。
【解決手段】内部に仕切り壁１４によって仕切られた２本のパイプ内流通孔１３ａ、１３ｂを有し、２本のパイプ内流通孔１３ａ、１３ｂに開口するチューブ挿入孔１５を外側面４ａに設けたヘッダパイプ４と、内部に複数のチューブ内流通孔１０を有し、複数のチューブ内流通孔１０が開口する先端面１１を含む端部をチューブ挿入孔１５内に挿入した状態で固定されることによってチューブ内流通孔１０がパイプ内流通孔１３ａ、１３ｂに開口されるチューブ２とを備えた熱交換器において、チューブ２の端部に、複数のチューブ内流通孔１０を共に切り欠き、且つ、先端面１１を細くするテーパ状のカット面１２を設けた。
【選択図】図３

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】
従来、図８〜図１０に示すような熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この熱交換器５０は、図８に示すように、間隔を隔てて平行に配置された複数のチューブ５１と、互いに隣り合うチューブ５１同士の間にそれぞれ配置された波形フィン５２と、これら複数のチューブ５１群の両端にそれぞれ固定されたヘッダパイプ５３と、一対のうち一方のヘッダパイプ５３の一端側に固定された入口マニホルド５４と、他方のヘッダパイプ５３の他端側に固定された出口マニホルド５５と、各ヘッダパイプ５３のこれら入口マニホルド５４や出口マニホルド５５が固定された端部と反対側の端部をそれぞれ塞ぐ閉塞キャップ５６とを備えている。
【０００４】
図９に示すように、各ヘッダパイプ５３の内部には、仕切り壁５３ｂで互いに仕切られた４本のパイプ内流通孔５７が形成されている。このヘッダパイプ５３の一方の壁部５３ａには、長さ方向に沿って等間隔をなす位置で幅方向に渡るように、各パイプ流通孔５７を開口させるスリット状のチューブ挿入孔５８が形成されている。各チューブ５１は、端部がこのチューブ挿入孔５８に挿入された状態でロー付け固定されている。各チューブ５１の内部には多数の並設されたチューブ内流通孔５９が形成されており、この複数のチューブ内流通孔５９が先端面５１ａに開口されている。
【０００５】
この熱交換器５０では、入口マニホルド５４から流入する第１流体は一対のヘッダパイプ５３内のパイプ内流通孔５７及び複数のチューブ５１内のチューブ内流通孔５９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流体との間で熱交換が行われる。
【０００６】
【特許文献１】
特表２００１−５２５０５１号公報、第１頁、第２図
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９に示したように、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と同一面積に形成され、チューブ５１の端部はチューブ挿入孔５８に密に嵌合した状態でロー付けされている。したがって、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へのチューブ５１の組み付け作業が非常に面倒である。
【０００８】
また、図９に示すように、チューブ５１の先端面５１ａをヘッダパイプ５３のチューブ挿入孔５８内の仕切り壁５３ｂに突き当たる位置まで挿入することによってチューブ５１とヘッダパイプ５３との組み付け位置を所定位置としているが、チューブ５１の先端面５１ａに開口するチューブ内流通孔５９の一部が仕切り壁５３ｂによって塞がれ、熱交換効率の低下をもたらすという問題がある。ここで、チューブ内流通孔５９が仕切り壁５３ｂで塞がれないようにするため、チューブ５１の先端面５１ａをヘッダパイプ５３の仕切り壁５３ｂに突き当たらない手前位置までしか挿入しないで組み付けることが考えられるが、ヘッダパイプ５３へのチューブ５１の組み付け作業が非常に面倒になるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ヘッダパイプへのチューブの組み付け作業が容易で、且つ、チューブ内流通孔が塞がれることに起因する熱交換効率の低下を防止できる熱交換器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、仕切り壁によって互いに仕切られた複数のパイプ内流通孔を内部に有し、この複数のパイプ内流通孔に開口するチューブ挿入孔を外側面に設けたヘッダパイプと、内部に複数のチューブ内流通孔を有し、この複数のチューブ内流通孔が開口する先端面を含む端部を前記チューブ挿入孔内に挿入した状態で固定されるチューブとを備えた熱交換器において、前記チューブの端部に、複数の前記チューブ内流通孔を共に切り欠き、且つ先端面を細くするカット面を設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の熱交換器であって、カット面は、チューブの端部を先端面に向かうに従って徐々に幅を細くするテーパ面であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の熱交換器であって、カット面は、チューブの端部を先端面側に向かうに従って徐々に幅を細くするテーパ面と、このテーパ面に連続し、且つ、先端面に向かって同じ細い幅寸法で延びるストレート面とを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の熱交換器であって、カット面は、チューブの端部を細くする方向に延びる切り込み面と、この切り込み面に連続し、且つ、先端面に向かって同じ細い幅寸法で延びるストレート面とから成ることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された熱交換器であって、チューブの端部は、仕切り壁に形成した溝の底部に当接していることを特徴とする
【００１５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、チューブの端部がヘッダパイプのチューブ挿入孔より細いことからチューブの端部を容易にヘッダパイプのチューブ挿入孔に挿入でき、また、チューブの端部に設けたカット面によってチューブ内流通孔が先端面と共にカット面にも開口することから、チューブの先端面がヘッダパイプの仕切り壁に突き当たる位置を挿入完了位置とした場合にもチューブ内流通孔が仕切り壁によって塞がれることがない。このため、請求項１記載の発明によれば、ヘッダパイプへのチューブの組み付け作業が容易で、且つチューブ内流通孔が塞がれることに起因する熱交換効率の低下を防止できる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、チューブの端部をヘッダパイプのチューブ挿入孔に挿入する際に、テーパ面がチューブを適正な挿入位置に導くガイドとして機能し、ヘッダパイプへのチューブの組み付け作業がより円滑になる。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、ヘッダパイプのチューブ挿入孔へのチューブの挿入初期にあっては、チューブの先端がストレート面によって細いことから容易に挿入でき、ヘッダパイプのチューブ挿入孔へのチューブの挿入後期にあっては、テーパ面がチューブを適正な挿入位置に導くガイドとして機能し、ヘッダパイプへのチューブの組み付け作業がより円滑になる。
【００１８】
請求項４記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、ヘッダパイプのチューブ挿入孔へのチューブの挿入にあっては、チューブの先端がストレート面によって細いことから容易な挿入作業が保障される。また、組み付け後の仕切り壁の溝の底部に当接してもチューブ内流通孔の開口面積の減少を抑えることができる。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、チューブの両端からヘッダのチューブ挿入孔にチューブを挿入すると、仕切り壁の溝の底部にチューブの先端が当接してヘッダが止まるため、ヘッダ間の寸法誤差を小さくできる。
【００２０】
【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。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１〜図５は本発明の第１の実施の形態を示している。図１は熱交換器の斜視図、図２は熱交換器要部の斜視図、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図、図４はチューブの端部の斜視図、図５（ａ）はチューブ２の正面図、図５（ｂ）はチューブ２の平面図、図５（ｃ）はチューブ２の側面図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態の熱交換器１は、間隔を置いて並設された複数のチューブ２と、互いに隣接するチューブ２間にそれぞれ配置された複数の波形フィン３と、これら複数のチューブ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のいずれか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（図示せず）とを備えている。
【００２３】
各チューブ２は、例えばアルミニウム材で形成されている。図２〜図５に示すように、チューブ２は偏平な板形状である。図４及び図５に示すように、各チューブ２の内部には、互いに平行をなす多数のチューブ内流通孔１０が形成されている。各チューブ内流通孔１０は、チューブ２の両端の先端面１１に開口している。また、チューブ２の両端部には、複数のチューブ内流通孔１０を共に斜に切断し、且つ先端面１１を細くする（チューブ２の厚さ方向の長さを短くする）カット面１２が形成されている。この第１の実施の形態のカット面１２は、チューブ２の端部を先端面１１に向かうに従って徐々に幅を細くするテーパ面１２ａとして構成されている。なお、カット面１２は、チューブ２をカットして形成したものでもよいし、予め成形されている面でもよい。
【００２４】
また、波形フィン３は、例えばアルミニウム材にて波形状に形成され、隣接するチューブ２にロー付けなどの固定手段によって固定されている。
【００２５】
本実施の形態では、各ヘッダパイプ４も、チューブ２や波形フィン３と同様の材料、例えばアルミニウム材で形成されている。また、ヘッダパイプ４に内部には、平行をなす２本のパイプ内流通孔１３ａ、１３ｂがそれぞれ形成されており、各パイプ内流通孔１３ａ、１３ｂの間は仕切り壁１４によって仕切られている。図３（ｂ）に示すように、ヘッダパイプ４の外側面４ａには、パイプ流通孔１３ａ、１３ｂに対して共に開口するチューブ挿入孔１５が設けられ、更に、ヘッダパイプ４の中央側には仕切り壁１４に溝１４Ａを設けるように成形されたチューブ挿入孔１５がヘッダパイプ４の幅方向に渡ってそれぞれ形成されている。このチューブ挿入孔１５には、各チューブ２の端部が挿入され、チューブ２端部が溝１４Ａの底部１４Ｂに当接するようになっている。この状態でチューブ２とチューブ挿入孔１５が、好ましくはチューブ２とチューブ挿入孔１５、及びチューブ２と仕切り壁１４の溝１４Ａと接触する部分にロー付け等が施されることによって、各チューブ２とヘッダパイプ４が固定されている。
【００２６】
このような構成の熱交換器１では、入口マニホルド（図示せず）から流入した第１流体が一対のヘッダパイプ４のパイプ内流通孔１３ａ、１３ｂ及び複数のチューブ２の各チューブ内流通孔１０を所定経路に沿って流通し、主にチューブ２内を通過する部分で第１流体とチューブ２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。
【００２７】
第１の実施の形態に係る熱交換器１のヘッダパイプ４へのチューブ２の組み付け作業は、一対のヘッダパイプ４の各チューブ挿入孔１５に各チューブ２の両方の端部をそれぞれ挿入し、図３（ａ）に示すように、チューブ２の先端面１１がヘッダパイプ４の仕切り壁１４の溝１４Ａの底部１４Ｂに突き当たる位置まで挿入する。このように挿入した状態で複数のチューブ２と一対のヘッダパイプ４間をロー付けすることによって双方を固定する。
【００２８】
ここで、上記したチューブ２の挿入作業に際して、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、チューブ２の端部がヘッダパイプ４のチューブ挿入孔１５より細いことからチューブ２の端部を容易にヘッダパイプ４のチューブ挿入孔１５に挿入できる。また、チューブ２の端部に設けたテーパ面１２ａによってチューブ内流通孔１０が先端面１１と共にテーパ面１２ａにも開口することから、チューブ２の先端面１１をヘッダパイプ４の仕切り壁１４に突き当たる位置を挿入完了位置とした場合にもチューブ内流通孔１０が仕切り壁１４によって塞がれることがない。このように第１の実施の形態では、ヘッダパイプ４へのチューブ２の組み付け作業が容易で、且つ、チューブ内流通孔１０が塞がれることに起因する熱交換効率の低下を防止できる。
【００２９】
また、第１の実施の形態では、チューブ２の端部をヘッダパイプ４のチューブ挿入孔１５に挿入する際に、テーパ面１２ａがチューブ２を適正な挿入位置に導くガイドとして機能するため、ヘッダパイプ４へのチューブ２の組み付け作業が非常に円滑に行える。
【００３０】
さらに、第１の実施の形態では、チューブ２の両端からヘッダパイプ４のチューブ挿入孔１５にチューブ２を挿入すると、仕切り壁１４の溝１４Ａの底部１４Ｂにチューブ２の先端が当接してヘッダパイプ４が止まるため、ヘッダパイプ４間の寸法誤差を小さくできる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る熱交換器の第２実施の形態を示している。なお、図６（ａ）はチューブ２の正面図、図６（ｂ）はチューブ２の平面図、図６（ｃ）はチューブ２の側面図である。図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、この第２の実施の形態では、チューブ２の端部のカット面１２は、チューブ２の端部を先端面１１側に向かうに従って徐々に幅を細くするテーパ面１２ｂと、このテーパ面１２ｂに連続し、且つ、先端面１１に向かって同じ細い幅寸法で延びるストレート面１２ｃとから構成されている。なお、本実施の形態においても、カット面１２は、チューブ２を後から切削して形成しても、チューブ２の成形段階で予め形成してもどちらでもよい。
【００３２】
第２の実施の形態における他の構成は、上記した第１の実施の形態と同一であるため構成の詳細は省略する。なお、ヘッダパイプの説明には、上記第１の実施の形態と同様の符号を用いて説明する。
【００３３】
この第２の実施の形態では、ヘッダパイプ４のチューブ挿入孔１５へのチューブ２の挿入初期にあっては、チューブ２の先端がストレート面１２ｃを形成したことによって細く設定されているため容易に挿入できる。また、ヘッダパイプ４のチューブ挿入孔１５へのチューブ２の挿入後期にあっては、テーパ面１２ｂがチューブ２を適正な挿入位置に導くガイドとして機能する。また、チューブ２の端部に設けたストレート面１２ｃ及びテーパ面１２ｂによってチューブ内流通孔１０が先端面１１と共にストレート面１２ｃ及びテーパ面１２ｂにも開口することから、チューブ２の先端面１１をヘッダパイプ４の仕切り壁に突き当たる位置を挿入完了位置とした場合にもチューブ内流通孔１０が仕切り壁によって塞がれることがない。
【００３４】
このように、本実施の形態では、上記した第１の実施の形態と同様にヘッダパイプ４へのチューブ２の組み付け作業が容易で、且つ、チューブ内流通孔１０が塞がれることがなく、熱交換効率の向上を図ることができる。
【００３５】
（第３の実施の形態）
図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３の実施の形態を示している。なお、図７（ａ）はチューブ２の正面図、図７（ｂ）はチューブ２の平面図、図７（ｃ）はチューブ２の側面図である。図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、この第３の実施の形態では、チューブ２の端部のカット面１２は、チューブ２の端部を細くする方向（チューブ２の厚さ方向）に沿った切り込み面１２ｄと、この切り込み面１２ｄに連続し、且つ、先端面１１に向かって同じ細い幅寸法で延びるストレート面１２ｅとから構成されている。
【００３６】
本実施の形態における他の構成は、上記した第１の実施の形態と同一であるため説明を省略する。なお、ヘッダパイプは図示しないが、上記した第１の実施の形態と同様の符号を用いて述べる。
【００３７】
この第３の実施の形態では、ヘッダパイプ４のチューブ挿入孔１５へのチューブ２の挿入にあっては、チューブ２の先端がストレート面１２ｅによって細いことから容易な挿入作業が保障される。また、チューブ２の端部に設けたストレート面１２ｅ及び切り込み面１２ｄによってチューブ内流通孔１０が先端面１１と共にストレート面１２ｅ及び切り込み面１２ｄにも開口することから、チューブ２の先端面１１をヘッダパイプ４の仕切り壁に突き当たる位置を挿入完了位置とした場合にもチューブ内流通孔１０が仕切り壁によって塞がれることがない。
【００３８】
このように、本実施の形態では、上記した第１実施の形態と同様に、ヘッダパイプ４へのチューブ２の組み付け作業が容易で、且つ、チューブ内流通孔１０が塞がれることに起因する熱交換効率の低下を防止できる。
【００３９】
（他の実施の形態）
以上、第１〜３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。
【００４０】
例えば、上記した各実施の形態によれば、ヘッダパイプ４が内部に２つのパイプ内流通孔１３ａ、１３ｂを有する場合を示したが、パイプ内流通孔の個数は３つ以上であっても勿論よい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱交換器の第１の実施の形態の斜視図である。
【図２】本発明に係る熱交換器の第１実施の形態の要部斜視図である。
【図３】本発明に係る熱交換器の第１の実施の形態を示し、（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明に係る熱交換器の第１の実施の形態におけるチューブ端部の斜視図である。
【図５】本発明に係る熱交換器の第１の実施の形態を示し、（ａ）はチューブの正面図、（ｂ）はチューブの平面図、（ｃ）はチューブの側面図である。
【図６】本発明に係る熱交換器の第２の実施の形態を示し、（ａ）はチューブの正面図、（ｂ）はチューブの平面図、（ｃ）はチューブの側面図である。
【図７】本発明に係る熱交換器の第３の実施の形態を示し、（ａ）はチューブの正面図、（ｂ）はチューブの平面図、（ｃ）はチューブの側面図である。
【図８】従来例の熱交換器の側面図である。
【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平面図である。
【符号の説明】
１熱交換器
２チューブ
４ヘッダパイプ
４ａ外側面
１０チューブ内流通孔
１１先端面
１２カット面
１２ａ、１２ｂテーパ面（カット面）
１２ｃ、１２ｅストレート面（カット面）
１２ｄ切り込み面（カット面）
１３ａ、１３ｂパイプ内流通孔
１４仕切り壁
１５チューブ挿入孔

Claims

仕切り壁（１４）によって互いに仕切られた複数のパイプ内流通孔（１３ａ、１３ｂ）を内部に有し、この複数のパイプ内流通孔（１３ａ、１３ｂ）に開口するチューブ挿入孔（１５）を外側面に設けたヘッダパイプ（４）と、内部に複数のチューブ内流通孔（１０）を有し、この複数のチューブ内流通孔（１０）が開口する先端面（１１）を含む端部を前記チューブ挿入孔（１５）内に挿入した状態で固定されるチューブ（２）とを備えた熱交換器（１）において、
前記チューブ（２）の端部に、複数の前記チューブ内流通孔（１０）を共に切り欠き、且つ先端面（１１）を細くするカット面（１２）を設け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、
前記カット面（１２）は、前記チューブ（２）の端部を先端面に向かうに従って徐々に幅を細くするテーパ面（１２ａ）である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、
前記カット面（１２）は、前記チューブ（２）の端部を先端面（１１）側に向かうに従って徐々に幅を細くするテーパ面（１２ｂ）と、このテーパ面（１２ｂ）に連続し、且つ先端面（１１）に向かって同じ細い幅寸法で延びるストレート面（１２ｃ）とを有する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、
前記カット面（１２）は、前記チューブ（２）の端部を細くする方向に延びる切り込み面（１２ｄ）と、この切り込み面（１２ｄ）に連続し、且つ先端面（１１）に向かって同じ幅寸法で延びるストレート面（１２ｅ）とからなることを特徴とする熱交換器（１）。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された熱交換器（１）であって、
前記チューブ（２）の端部は、仕切り壁（１４）に形成した溝（１４Ａ）の底部（１４Ｂ）に当接していることを特徴とする熱交換器（１）。