JP2004218868A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】円筒状のポート12を有する熱交換器本体に対し、該ポート12に嵌合して接続する配管8,9のろう付け不良を防止すると共に、仮組みの段階において、配管8,9を所定の向きに容易且つ確実に固定させる。
【解決手段】ポート12における配管8,9との嵌合部12aには、該嵌合部12aの先端から基端側へ所定長さ離れた位置に突起部38を設ける。一方、配管8,9におけるポート12との嵌合部8a,9aには、突起部38に係合する切り欠き部39を形成する。さらに、突起部38よりも先端側のポート12の嵌合部12aを、ろう付け代43に構成する。
【選択図】 図10
【解決手段】ポート12における配管8,9との嵌合部12aには、該嵌合部12aの先端から基端側へ所定長さ離れた位置に突起部38を設ける。一方、配管8,9におけるポート12との嵌合部8a,9aには、突起部38に係合する切り欠き部39を形成する。さらに、突起部38よりも先端側のポート12の嵌合部12aを、ろう付け代43に構成する。
【選択図】 図10
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に関し、特に、熱交換器本体と配管との接続構造に係るものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、車両用空調機等に用いられる熱交換器は、熱媒体と空気との間で熱交換を行うための熱交換器本体と、一端が該熱交換器本体に接続されて熱媒体を供給又は排出するための配管とを備えている。上記配管の他端は、エンジンの冷却系などの熱源側機器へ接続される。そして、熱交換器は、上記熱交換器本体を構成する各構成部材と、配管とを予め仮組みした後に、炉内で加熱することにより一括してろう付けされる。
【0003】
ところが、通常、上記配管は、円管により構成されており、熱交換器本体の円筒状のポートに嵌合して接続されるようになっている。したがって、配管は、熱交換器本体との仮組みの段階で、該熱交換器本体に対して周方向に回動する虞れがある。その結果、ろう付けされた配管の他端が、熱源側機器との本来の接続位置からずれてしまうという問題が生じる。
【0004】
そこで、図12に示すように、熱交換器本体110に円筒状のポート112が形成され、該ポート112に配管108が外嵌して接続された熱交換器に対し、ポート112には、径方向外側に突出する凸条部112aを形成する一方、配管108には、上記凸条部112aに係合する凹条部108aを形成することが知られている(例えば、特許文献1参照)。こうして、仮組みの段階で、配管108をポート112に係止することにより、該配管108の回動を防止するようにしている。
【0005】
しかしながら、上記特許文献1の熱交換器では、ポート112の凸条部112aと、配管108の凹状部108aとの各形状が比較的複雑であるため、該凸条部112aと凹状部108aとの係合部分においてろう付け不良を招く虞れがある。
【0006】
そこで、図13に示すように、配管108を係止するためのリブ107aを、ポート112に対して別個に形成した熱交換器が知られている(例えば、特許文献2参照)。すなわち、熱交換器本体の端部部材105を、一対のプレート106,107を重ねて接合することにより形成する。外側のプレート106には、円筒状のポート112が形成されている。一方、内側のプレート107の内面には、リブ107aが上記ポート112に対応して形成されている。また、ポート112に嵌挿される配管108の先端には、上記リブ107aに係合する切り欠き112bが形成されている。
【0007】
こうして、配管108をポート112内に嵌挿し、切り欠き112bとリブ107aとを係合させることにより、仮組みの段階で、配管108の回動を防止すると共に、配管108とポート112との接合部分の形状を簡単にして、ろう付けを良好に行うようにしている。
【0008】
【特許文献1】
特開2000−220990号公報
【特許文献2】
特開平2−238271号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献2の熱交換器では、配管108の回動を防止するためのリブ107aが、ポート112とは別部材に構成されているため、ポート112に対するリブ107aの位置がずれると、ポート112に対する配管108の向きもずれてしまうという問題がある。
【0010】
したがって、配管108を所定の向きに固定させるためには、ポート112が形成されたプレート106と、リブ107aが形成されたプレート107とを、高精度に位置合わせして接合する必要がある。ところが、上記各プレート106,107同士を高精度に接合することは、実際には難しい。
【0011】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱交換器本体に対する配管のろう付け不良を防止すると共に、仮組みの段階において、配管を所定の向きに容易且つ確実に固定しようとすることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明では、ポート及び配管の一方の嵌合部に、該嵌合部の先端から基端側へ離れた位置に突起部を設ける一方、該突起部に係合する切り欠き部を他方の嵌合部に形成するようにした。
【0013】
具体的に、請求項1に係る発明は、円筒状のポートを有する熱交換器本体と、上記ポートに嵌合して接続され、上記熱交換器本体に出入りする熱媒体が流通する配管とを備える熱交換器が対象である。そして、上記ポート及び配管の一方の嵌合部には、該嵌合部の先端から基端側へ所定長さ離れた位置に突起部が設けられる一方、他方の嵌合部には、上記突起部に係合する切り欠き部が形成されている。
【0014】
上記の発明によると、配管を熱交換器本体に接続する場合には、ポートの嵌合部と、配管の嵌合部とを嵌合させる。その際、一方の嵌合部自体に設けられた突起部と、他方の嵌合部に形成された切り欠き部とが係合するため、配管の周方向の回動は防止される。すなわち、配管は、熱交換器本体に対して所定の向きに、容易且つ確実に固定される。
【0015】
さらに、突起部が嵌合部の先端から基端側へ所定長さ離れた位置に設けられているため、該嵌合部における突起部よりも先端側の部分は、簡単な円筒形状に形成されている。したがって、配管とポートとは、上記突起部よりも先端側の嵌合部が周方向に連続した嵌合代になるので、確実に接続される。
【0016】
請求項2に係る発明は、上記請求項1に係る発明において、上記突起部よりも先端側の嵌合部は、ろう付け代に構成されている。
【0017】
この構成では、例えば、ポートと配管との接触面にろう材の薄い層を予め形成しておくとよい。そして、この発明によると、突起部よりも先端側の嵌合部は、簡単な円筒形状のろう付け代に形成されているため、配管とポートとは、該ろう付け代において確実にろう付け接合される。
【0018】
請求項3に係る発明は、上記請求項1に係る発明において、上記ポート及び配管の一方には、該ポートと配管とが嵌合したときに、他方の先端との間でろう材を挟んで支持する支持部が突出して形成されている。
【0019】
上記の発明によると、配管とポートとが嵌合したときに、ろう材は、ポート及び配管の一方に形成された支持部と、ポート及び配管の他方の先端との間で挟まれて支持される。その結果、ろう材の位置ずれが防止されるため、配管とポートとは、確実にろう接合される。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0021】
(実施形態1)
図1〜図10は、本発明に係る熱交換器の実施形態1を示している。この熱交換器1は、例えば車両用空調機のヒータユニットに用いられる。熱交換器1は、円筒状のポート12を有する熱交換器本体10と、該ポート12に嵌合して接続され、熱交換器本体10に出入りする熱媒体が流通する配管8,9とにより構成されている。熱媒体には、エンジンの冷却水が適用される。
【0022】
上記熱交換器本体10は、熱媒体と空気との間で熱交換を行うためのコア6と、該コア6の両端に設けられたヘッダタンク20と、該ヘッダタンク20に接続され、配管8,9が接続されるポート12を有する中間部材18,19とにより構成されている。
【0023】
上記コア6は、図1に示すように、一対のエンドプレート5の間で、伝熱フィン4を介して積層された複数のチューブ3により構成されている。そして、熱交換器1は、各チューブ3間の伝熱フィン4を、該チューブ3の積層方向(以下、単に積層方向と略称する)に直交する方向(図1で紙面奥側から紙面手前側へ向かう方向)に空気が通過するように構成されている。
【0024】
上記チューブ3は、空気の流通方向に垂直な方向(図1で上下方向)に延びる中空の薄板状に形成されている。チューブ3は、空気の流通方向に長い長穴状の断面を有しており、その内部に熱媒体が流通するようになっている。上記伝熱フィン4は、波状フィンに構成されており、チューブ3の側面にろう付け接合されている。また、上記エンドプレート5は、チューブ3と平行に上下に延びる板材であって、コア6の両端部において伝熱フィン4に接合されている。尚、図1では、説明のため、伝熱フィン4の図示を一部省略している。
【0025】
上記ヘッダタンク20は、チューブ3の端部にそれぞれ接続されており、コア6の両端に亘って積層方向に延びる略矩形箱状に形成されている。図1及び図3に示すように、ヘッダタンク20は、チューブ3に接続されるヘッダ21と、該ヘッダ21に組み付けられるタンク22とにより構成されている。一方のヘッダタンク20には、2本の上記中間部材18,19が接続されている。また、中間部材18,19が接続されるヘッダタンク20の内部には、該ヘッダタンク20内を積層方向両側に仕切るための仕切板30が設けられている。
【0026】
上記ヘッダ21は、図3に示すように、積層方向(図3で紙面に直交する方向)に延びる略矩形板状の底部21aと、該底部21aの周縁部に形成された側壁21bとにより構成されている。そして、ヘッダ21の内部には、底部21aの内面と、側壁21bの内面とによって、積層方向に延びる凹溝23が形成されている。また、図1に示すように、ヘッダ21の積層方向両端部には、該ヘッダ21をコア6へ係止固定するための爪27が設けられている。
【0027】
そして、ヘッダ21は、各チューブ3の先端が底部21aの外側から接続されると共に、爪27を外側へ折り曲げてエンドプレート5に係止することによって、コア6の端部に組み付けられる。
【0028】
また、ヘッダ21の底部21aには、図3に示す複数の貫通孔28が、該ヘッダ21の側壁21bに沿って形成されている。各貫通孔28には、後述の爪40がそれぞれ嵌挿されるようになっている。
【0029】
上記タンク22は、図3に示すように、積層方向に延びる略矩形板状の底部22aと、該底部22aの周縁部に形成された側壁22bとにより構成されている。そして、タンク22の内部には、底部22aの内面と、側壁22bの内面とによって、積層方向に延びる凹溝24が形成されている。
【0030】
一方のタンク22には、図2に破線で示すように、管部材18,19を接続するための開口11が形成されている。開口11は、タンク22の底部22aに2つ形成され、仕切板30の積層方向両側に所定の間隔をおいて設けられている。開口11は、積層方向に延びる小判状に形成され、後述の挿入口13の外周形状と略同じ形状になっている。
【0031】
図1及び図3に示すように、上記タンク22の側壁22bには、ヘッダ21の各貫通孔28に嵌挿して該ヘッダ21を係止するための複数の爪40が突出して形成されている。各爪40は、上記ヘッダ21の各貫通孔28に対応して設けられている。タンク22の積層方向中央部では、爪40は、仕切板30の側端部の両側近傍位置に配置されている。
【0032】
上記仕切板30は、図1に破線で示すように、ヘッダタンク20における積層方向の中央部分に配設され、図3に示すように、周端部がヘッダタンク20の内面に内接して設けられている。
【0033】
そして、ヘッダタンク20は、図3に示すように、ヘッダ21の凹溝23内に、タンク22の側壁22bが嵌着されることにより形成される。そして、爪40は、ヘッダ21とタンク22との組み付け時に、貫通孔28に嵌挿された状態で内側へ折り曲げることによって、ヘッダ21を、該爪40の基端部により係止するようになっている。さらに、図1に示すように、上記仕切板30は、上記ヘッダ21とタンク22とに挟まれることによって、ヘッダタンク20内を仕切り、第1室20aと第2室20bとの2つの室に分離するようになっている。
【0034】
上記中間部材18,19は、図1及び図2に示すように、ヘッダタンク20の第1室20aに連通する第1中間部材18と、ヘッダタンク20の第2室20bに連通する第2中間部材19とにより構成されている。各中間部材18,19は、積層方向に延びる凹溝を有する底部材35の凹溝内に、積層方向に延びる凹溝を有する蓋部材36の側壁が嵌着されることにより形成されている。
【0035】
また、第1中間部材18及び第2中間部材19は、図4に示すように、ヘッダタンク20の開口11に挿入される筒状の挿入口13と、配管8,9が接続されるポート12とを備えている。
【0036】
上記挿入口13は、各中間部材18,19の底部材35に形成され、各中間部材18,19の内外を連通するようになっている。また、挿入口13は、小判状の開口断面を有しており、該挿入口13の基端側から先端へ延びる複数のスリット15を形成することによって、該各スリット15間に複数の爪部16が形成されている。そして、上記複数の爪部16のうち少なくとも2つ以上の爪部16は、図5に示すように、挿入口13が上記開口11に挿入された状態で外側へ折り曲げることによって、ヘッダタンク20を係止する係止爪17に構成されている。一方、上記ポート12は、図4に示すように、第1中間部材18及び第2中間部材19の一端部にそれぞれ設けられ、積層方向に延びる円筒状に形成されている。
【0037】
上記配管8,9は、図2に示すように、ヘッダタンク20内へ熱媒体を供給するための供給管8と、ヘッダタンク20内の熱媒体を排出するための排出管9とにより構成されている。供給管8は、第1中間部材18に嵌合して接続される一方、排出管9は、第2中間部材19に嵌合して接続されている。つまり、供給管8は、第1中間部材18を介してヘッダタンク20に接続される一方、排出管9は、第2中間部材19を介してヘッダタンク20に接続されている。
【0038】
そして、本発明の特徴として、図6及び図7に拡大して示すように、上記各ポート12における配管8,9との嵌合部12aには、該嵌合部12aの先端から基端側へ所定長さ離れた位置に突起部38が設けられている。突起部38は、嵌合部12aの外壁面に凹部38aを設けることにより、内側へ突出するように形成されている。そして、突起部38は、各中間部材18,19の底部材35と蓋部材36とにそれぞれ形成されると共に、嵌合部12aの直径方向に対向するように設けられている。
【0039】
さらに、図8〜図10に拡大して示すように、供給管8及び排出管9におけるポート12との嵌合部8a,9aには、上記突起部38に係合する切り欠き部39が形成されている。切り欠き部39は、各配管8,9の基端側から先端へ延びるスリット状に形成され、該嵌合部8a,9aの直径方向に対向するように設けられている。
【0040】
図6に示すように、上記突起部38よりも先端側のポート12の嵌合部12aは、ろう付け代43に構成されている。ろう付け代43は、嵌合部12aの内周面において周方向に連続して設けられている。また、図8に示すように、切り欠き部39よりも基端側の供給管8及び排出管9の嵌合部8a,9aは、ろう付け代44に構成されている。ろう付け代44は、嵌合部8a,9aの外周面において周方向に連続して設けられている。そして、図10に示すように、供給管8及び排出管9と、ポート12との嵌合時に、各ろう付け代43,44同士が重なって接触するようになっている。
【0041】
また、図8〜図10に示すように、上記供給管8及び排出管9には、該供給管8及び排出管9と、ポート12とが嵌合したときに、ポート12の先端との間でリング状のろう材32を挟んで支持する支持部31が突出して形成されている。支持部31は、ろう付け代44の基端側に所定の間隔をおいて設けられ、フランジ状に形成されている。
【0042】
−配管と熱交換器本体との接合方法−
次に、上記熱交換器1における配管8,9と、熱交換器本体10との接合方法について説明する。熱交換器1は、供給管8及び排出管9と、各ポート12とを予め組み付けた後に、炉内で加熱してろう付けを行う。
【0043】
すなわち、図1に示すように、チューブ3と伝熱フィン4とを交互に積層し、その両端にエンドプレート5を設けてコア6を組み付ける。さらに、第1中間部材18及び第2中間部材が組み付けられたヘッダタンク20を、上記コア6に組み付ける。こうして、熱交換器本体10を予め組み付けておく。
【0044】
続いて、ろう材32を、供給管8及び排出管9の各支持部31の先端側に装着させる。その後、供給管8を、第1中間部材18のポート12に嵌挿させると共に、排出管9を第2中間部材19のポート12に嵌挿させる。このとき、各ポート12の突起部38と、各配管8,9の切り欠き部39とは係合する。その結果、各配管8,9は、熱交換器本体10に対し、所定の向きに固定される。さらに、各ろう材32は、供給管8又は排出管9の支持部31と、ポート12との間で挟まれて支持される。
【0045】
その後、供給管8及び排出管9と、熱交換器本体10とを組み付けた状態で、炉内へ導入して加熱する。加熱されて溶解したろう材は、各配管8,9の嵌合部8a,9aの外周面と、ポート12の嵌合部12aの内周面との間に拡がる。こうして、各配管8,9とポート12とのろう付けが行われる。その結果、ろう付け代43,44では、該配管8,9の全周に亘ってろう付けが行われる。
【0046】
−熱交換器の作用−
次に、図1を参照して、上記熱交換器1の作用について説明する。まず、熱媒体は、供給管8から第1中間部材18を介してヘッダタンク20の第1室20aへ供給される。第1室20aに供給された熱媒体は、図1で左側半分の各チューブ3へ分流する。チューブ3を一端側から他端側へ向かって流通する熱媒体は、伝熱フィン4を介して空気との間で熱交換を行い、温風を生成する。その後、チューブ3を流れた熱媒体は、他端側のヘッダタンク20で合流する。この他端側のヘッダタンク20には、仕切板30が設けられていないため、熱媒体は、図1で右側へ流れる。その後、このヘッダタンク20の熱媒体は、同図で右側半分の各チューブ3へ分流する。そして、チューブ3を他端側から一端側へ流れる熱媒体は、空気との間で熱交換した後に、一端側のヘッダタンク20の第2室20bで合流する。第2室20bで合流した熱媒体は、第2中間部材19を介して排出管9へ排出される。
【0047】
−実施形態1の効果−
以上説明したように、この実施形態1によると、ポート12の嵌合部12aには突起部38を設ける一方、供給管8及び排出管9には、突起部38に係合する切り欠き部39を設けるようにしたので、仮組みの段階において、これら供給管8及び排出管9のポート12に対する回動を防止することができる。さらに、供給管8及び排出管9の回動を防止するための部材を、ポート12自体に設けるようにしたので、各配管8,9を、熱交換器本体10に対して所定の向きに容易且つ確実に固定することができる。
【0048】
そのことに加えて、ポート12の嵌合部12aにおける突起部38よりも先端側の部分を、簡単な円筒形状とすると共にろう付け代43に構成したので、該ろう付け代43において、供給管8及び排出管9とポート12とを確実にろう付け接合することができる。つまり、各配管8,9とポート12とのろう付け不良を防止することができる。
【0049】
さらに、供給管8及び排出管9に支持部31を形成し、該支持部31とポート12の先端との間でろう材32を支持するようにしたので、炉内でのろう付け時にろう材32の位置ずれを防止することができる。したがって、各配管8,9とポート12とを確実にろう接合することができる。
【0050】
(実施形態2)
図11は、本発明に係る熱交換器の実施形態2を示している。尚、この実施形態において、図1〜図10と同じ部分については、同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。この実施形態2は、供給管8及び排出管9に突起部38を設ける一方、ポート12に該突起部38に係合する切り欠き部39を設けるようにしたものである。
【0051】
すなわち、供給管8及び排出管9の嵌合部8a,9aの外周面には、該嵌合部8a、9aの先端から基端側へ所定長さ離れた位置に、2つの突起部38が設けられている。各突起部38は、嵌合部8a,9aの直径方向に対向している。
【0052】
一方、ポート12の嵌合部12aには、2つの切り欠き部39が、該ポート12の基端側から先端へ延びるスリット状に形成され、該嵌合部12aの直径方向に対向して設けられている。
【0053】
そして、上記突起部38の先端側の配管8,9の嵌合部8a,9aは、ろう付け代44に構成されている。一方、切り欠き部39の基端側のポート12の嵌合部12aは、ろう付け代43に構成されている。各ろう付け代43,44は、嵌合部8a,9a,12aの周方向に連続している。そして、図11に示すように、供給管8及び排出管9と、ポート12との嵌合時に、各ろう付け代43,44同士が重なって接触するようになっている。
【0054】
−実施形態2の効果−
したがって、この実施形態2によると、供給管8及び排出管9と、ポート12とを嵌合させると、各配管8,9の突起部38と、ポート12の切り欠き部39とを係合させることができる。さらに、各配管8,9における突起部38の先端側と、ポート12における切り欠き39の基端側とにおいて、簡単な形状である円筒状のろう付け代43,44を形成することができる。すなわち、この実施形態2においても、上記実施形態1と同様の効果を得ることができる。
【0055】
尚、上記各実施形態では、支持部を、配管8,9に設けるようにしたが、請求項3に係る発明の他の実施形態としては、ポート12が配管8,9内に嵌挿される構成の場合に、該ポート12に設けるようにしてもよい。つまり、支持部を、ポート及び配管の一方に設け、該ポートと配管とが嵌合したときに、ポート及び配管の他方の先端との間でろう材を挟んで支持するように構成すればよい。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に係る発明によると、熱交換器本体の円筒状のポートと配管との一方の嵌合部には、嵌合部の先端から基端側へ所定長さ離れた位置に突起部を設ける一方、他方の嵌合部には、突起部に係合する切り欠き部を形成することにより、配管とポートとを嵌合させることによって、一方の嵌合部の突起部と、他方の嵌合部の切り欠き部とを係合させることができるため、仮組みの段階において、ポートに対する配管の回動を防止することができる。さらに、配管の回動を防止するための部材を、ポート自体に設けるようにしたので、配管を、熱交換器本体に対して所定の向きに容易且つ確実に固定することができる。そのことに加えて、一方の嵌合部における突起部よりも先端側の部分を、簡単な円筒形状にしたので、その円筒状の先端側部分において、配管とポートとを確実に接合することができる。つまり、配管とポートとのろう付け不良を防止することができる。
【0057】
請求項2に係る発明によると、突起部よりも先端側の嵌合部を、ろう付け代に構成することにより、突起部よりも先端側の嵌合部は、ろう付け代が簡単な円筒形状に形成されているため、配管とポートとを、ろう付け代において確実にろう付け接合することができる。
【0058】
請求項3に係る発明によると、ポート及び配管の一方には、ポートと配管とが嵌合したときに、他方の先端との間でろう材を挟んで支持する支持部を突出して形成することにより、ろう材の位置ずれが防止することができるため、配管とポートとを確実にろう接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1の熱交換器の外観を示す正面図である。
【図2】実施形態1の熱交換器の外観を示す平面図である。
【図3】ヘッダタンクの断面を示す側面図である。
【図4】第1中間部材の断面を示す正面図である。
【図5】第1中間部材又は第2中間部材の断面を示す側面図である。
【図6】第1中間部材又は第2中間部材の要部を拡大して示す平面図である。
【図7】図6におけるVII−VII線断面図である。
【図8】供給管又は排出管の要部を拡大して示す平面図である。
【図9】供給管又は排出管の要部を拡大して示す側面図である。
【図10】ポートに組み付けられた供給管又は排出管を示す平面図である。
【図11】実施形態2におけるポートに組み付けられた供給管又は排出管を示す平面図である。
【図12】従来の配管とポートとを示す斜視図である。
【図13】従来の配管と、ポートを有するプレートとを示す斜視図である。
【符号の説明】
1 熱交換器
8 供給管(配管)
8a,9a,12a 嵌合部
9 排出管(配管)
10 熱交換器本体
12 ポート
31 支持部
32 ろう材
38 突起部
39 切り欠き部
43,44 ろう付け代
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に関し、特に、熱交換器本体と配管との接続構造に係るものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、車両用空調機等に用いられる熱交換器は、熱媒体と空気との間で熱交換を行うための熱交換器本体と、一端が該熱交換器本体に接続されて熱媒体を供給又は排出するための配管とを備えている。上記配管の他端は、エンジンの冷却系などの熱源側機器へ接続される。そして、熱交換器は、上記熱交換器本体を構成する各構成部材と、配管とを予め仮組みした後に、炉内で加熱することにより一括してろう付けされる。
【0003】
ところが、通常、上記配管は、円管により構成されており、熱交換器本体の円筒状のポートに嵌合して接続されるようになっている。したがって、配管は、熱交換器本体との仮組みの段階で、該熱交換器本体に対して周方向に回動する虞れがある。その結果、ろう付けされた配管の他端が、熱源側機器との本来の接続位置からずれてしまうという問題が生じる。
【0004】
そこで、図12に示すように、熱交換器本体110に円筒状のポート112が形成され、該ポート112に配管108が外嵌して接続された熱交換器に対し、ポート112には、径方向外側に突出する凸条部112aを形成する一方、配管108には、上記凸条部112aに係合する凹条部108aを形成することが知られている(例えば、特許文献1参照)。こうして、仮組みの段階で、配管108をポート112に係止することにより、該配管108の回動を防止するようにしている。
【0005】
しかしながら、上記特許文献1の熱交換器では、ポート112の凸条部112aと、配管108の凹状部108aとの各形状が比較的複雑であるため、該凸条部112aと凹状部108aとの係合部分においてろう付け不良を招く虞れがある。
【0006】
そこで、図13に示すように、配管108を係止するためのリブ107aを、ポート112に対して別個に形成した熱交換器が知られている(例えば、特許文献2参照)。すなわち、熱交換器本体の端部部材105を、一対のプレート106,107を重ねて接合することにより形成する。外側のプレート106には、円筒状のポート112が形成されている。一方、内側のプレート107の内面には、リブ107aが上記ポート112に対応して形成されている。また、ポート112に嵌挿される配管108の先端には、上記リブ107aに係合する切り欠き112bが形成されている。
【0007】
こうして、配管108をポート112内に嵌挿し、切り欠き112bとリブ107aとを係合させることにより、仮組みの段階で、配管108の回動を防止すると共に、配管108とポート112との接合部分の形状を簡単にして、ろう付けを良好に行うようにしている。
【0008】
【特許文献1】
特開2000−220990号公報
【特許文献2】
特開平2−238271号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献2の熱交換器では、配管108の回動を防止するためのリブ107aが、ポート112とは別部材に構成されているため、ポート112に対するリブ107aの位置がずれると、ポート112に対する配管108の向きもずれてしまうという問題がある。
【0010】
したがって、配管108を所定の向きに固定させるためには、ポート112が形成されたプレート106と、リブ107aが形成されたプレート107とを、高精度に位置合わせして接合する必要がある。ところが、上記各プレート106,107同士を高精度に接合することは、実際には難しい。
【0011】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱交換器本体に対する配管のろう付け不良を防止すると共に、仮組みの段階において、配管を所定の向きに容易且つ確実に固定しようとすることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明では、ポート及び配管の一方の嵌合部に、該嵌合部の先端から基端側へ離れた位置に突起部を設ける一方、該突起部に係合する切り欠き部を他方の嵌合部に形成するようにした。
【0013】
具体的に、請求項1に係る発明は、円筒状のポートを有する熱交換器本体と、上記ポートに嵌合して接続され、上記熱交換器本体に出入りする熱媒体が流通する配管とを備える熱交換器が対象である。そして、上記ポート及び配管の一方の嵌合部には、該嵌合部の先端から基端側へ所定長さ離れた位置に突起部が設けられる一方、他方の嵌合部には、上記突起部に係合する切り欠き部が形成されている。
【0014】
上記の発明によると、配管を熱交換器本体に接続する場合には、ポートの嵌合部と、配管の嵌合部とを嵌合させる。その際、一方の嵌合部自体に設けられた突起部と、他方の嵌合部に形成された切り欠き部とが係合するため、配管の周方向の回動は防止される。すなわち、配管は、熱交換器本体に対して所定の向きに、容易且つ確実に固定される。
【0015】
さらに、突起部が嵌合部の先端から基端側へ所定長さ離れた位置に設けられているため、該嵌合部における突起部よりも先端側の部分は、簡単な円筒形状に形成されている。したがって、配管とポートとは、上記突起部よりも先端側の嵌合部が周方向に連続した嵌合代になるので、確実に接続される。
【0016】
請求項2に係る発明は、上記請求項1に係る発明において、上記突起部よりも先端側の嵌合部は、ろう付け代に構成されている。
【0017】
この構成では、例えば、ポートと配管との接触面にろう材の薄い層を予め形成しておくとよい。そして、この発明によると、突起部よりも先端側の嵌合部は、簡単な円筒形状のろう付け代に形成されているため、配管とポートとは、該ろう付け代において確実にろう付け接合される。
【0018】
請求項3に係る発明は、上記請求項1に係る発明において、上記ポート及び配管の一方には、該ポートと配管とが嵌合したときに、他方の先端との間でろう材を挟んで支持する支持部が突出して形成されている。
【0019】
上記の発明によると、配管とポートとが嵌合したときに、ろう材は、ポート及び配管の一方に形成された支持部と、ポート及び配管の他方の先端との間で挟まれて支持される。その結果、ろう材の位置ずれが防止されるため、配管とポートとは、確実にろう接合される。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0021】
(実施形態1)
図1〜図10は、本発明に係る熱交換器の実施形態1を示している。この熱交換器1は、例えば車両用空調機のヒータユニットに用いられる。熱交換器1は、円筒状のポート12を有する熱交換器本体10と、該ポート12に嵌合して接続され、熱交換器本体10に出入りする熱媒体が流通する配管8,9とにより構成されている。熱媒体には、エンジンの冷却水が適用される。
【0022】
上記熱交換器本体10は、熱媒体と空気との間で熱交換を行うためのコア6と、該コア6の両端に設けられたヘッダタンク20と、該ヘッダタンク20に接続され、配管8,9が接続されるポート12を有する中間部材18,19とにより構成されている。
【0023】
上記コア6は、図1に示すように、一対のエンドプレート5の間で、伝熱フィン4を介して積層された複数のチューブ3により構成されている。そして、熱交換器1は、各チューブ3間の伝熱フィン4を、該チューブ3の積層方向(以下、単に積層方向と略称する)に直交する方向(図1で紙面奥側から紙面手前側へ向かう方向)に空気が通過するように構成されている。
【0024】
上記チューブ3は、空気の流通方向に垂直な方向(図1で上下方向)に延びる中空の薄板状に形成されている。チューブ3は、空気の流通方向に長い長穴状の断面を有しており、その内部に熱媒体が流通するようになっている。上記伝熱フィン4は、波状フィンに構成されており、チューブ3の側面にろう付け接合されている。また、上記エンドプレート5は、チューブ3と平行に上下に延びる板材であって、コア6の両端部において伝熱フィン4に接合されている。尚、図1では、説明のため、伝熱フィン4の図示を一部省略している。
【0025】
上記ヘッダタンク20は、チューブ3の端部にそれぞれ接続されており、コア6の両端に亘って積層方向に延びる略矩形箱状に形成されている。図1及び図3に示すように、ヘッダタンク20は、チューブ3に接続されるヘッダ21と、該ヘッダ21に組み付けられるタンク22とにより構成されている。一方のヘッダタンク20には、2本の上記中間部材18,19が接続されている。また、中間部材18,19が接続されるヘッダタンク20の内部には、該ヘッダタンク20内を積層方向両側に仕切るための仕切板30が設けられている。
【0026】
上記ヘッダ21は、図3に示すように、積層方向(図3で紙面に直交する方向)に延びる略矩形板状の底部21aと、該底部21aの周縁部に形成された側壁21bとにより構成されている。そして、ヘッダ21の内部には、底部21aの内面と、側壁21bの内面とによって、積層方向に延びる凹溝23が形成されている。また、図1に示すように、ヘッダ21の積層方向両端部には、該ヘッダ21をコア6へ係止固定するための爪27が設けられている。
【0027】
そして、ヘッダ21は、各チューブ3の先端が底部21aの外側から接続されると共に、爪27を外側へ折り曲げてエンドプレート5に係止することによって、コア6の端部に組み付けられる。
【0028】
また、ヘッダ21の底部21aには、図3に示す複数の貫通孔28が、該ヘッダ21の側壁21bに沿って形成されている。各貫通孔28には、後述の爪40がそれぞれ嵌挿されるようになっている。
【0029】
上記タンク22は、図3に示すように、積層方向に延びる略矩形板状の底部22aと、該底部22aの周縁部に形成された側壁22bとにより構成されている。そして、タンク22の内部には、底部22aの内面と、側壁22bの内面とによって、積層方向に延びる凹溝24が形成されている。
【0030】
一方のタンク22には、図2に破線で示すように、管部材18,19を接続するための開口11が形成されている。開口11は、タンク22の底部22aに2つ形成され、仕切板30の積層方向両側に所定の間隔をおいて設けられている。開口11は、積層方向に延びる小判状に形成され、後述の挿入口13の外周形状と略同じ形状になっている。
【0031】
図1及び図3に示すように、上記タンク22の側壁22bには、ヘッダ21の各貫通孔28に嵌挿して該ヘッダ21を係止するための複数の爪40が突出して形成されている。各爪40は、上記ヘッダ21の各貫通孔28に対応して設けられている。タンク22の積層方向中央部では、爪40は、仕切板30の側端部の両側近傍位置に配置されている。
【0032】
上記仕切板30は、図1に破線で示すように、ヘッダタンク20における積層方向の中央部分に配設され、図3に示すように、周端部がヘッダタンク20の内面に内接して設けられている。
【0033】
そして、ヘッダタンク20は、図3に示すように、ヘッダ21の凹溝23内に、タンク22の側壁22bが嵌着されることにより形成される。そして、爪40は、ヘッダ21とタンク22との組み付け時に、貫通孔28に嵌挿された状態で内側へ折り曲げることによって、ヘッダ21を、該爪40の基端部により係止するようになっている。さらに、図1に示すように、上記仕切板30は、上記ヘッダ21とタンク22とに挟まれることによって、ヘッダタンク20内を仕切り、第1室20aと第2室20bとの2つの室に分離するようになっている。
【0034】
上記中間部材18,19は、図1及び図2に示すように、ヘッダタンク20の第1室20aに連通する第1中間部材18と、ヘッダタンク20の第2室20bに連通する第2中間部材19とにより構成されている。各中間部材18,19は、積層方向に延びる凹溝を有する底部材35の凹溝内に、積層方向に延びる凹溝を有する蓋部材36の側壁が嵌着されることにより形成されている。
【0035】
また、第1中間部材18及び第2中間部材19は、図4に示すように、ヘッダタンク20の開口11に挿入される筒状の挿入口13と、配管8,9が接続されるポート12とを備えている。
【0036】
上記挿入口13は、各中間部材18,19の底部材35に形成され、各中間部材18,19の内外を連通するようになっている。また、挿入口13は、小判状の開口断面を有しており、該挿入口13の基端側から先端へ延びる複数のスリット15を形成することによって、該各スリット15間に複数の爪部16が形成されている。そして、上記複数の爪部16のうち少なくとも2つ以上の爪部16は、図5に示すように、挿入口13が上記開口11に挿入された状態で外側へ折り曲げることによって、ヘッダタンク20を係止する係止爪17に構成されている。一方、上記ポート12は、図4に示すように、第1中間部材18及び第2中間部材19の一端部にそれぞれ設けられ、積層方向に延びる円筒状に形成されている。
【0037】
上記配管8,9は、図2に示すように、ヘッダタンク20内へ熱媒体を供給するための供給管8と、ヘッダタンク20内の熱媒体を排出するための排出管9とにより構成されている。供給管8は、第1中間部材18に嵌合して接続される一方、排出管9は、第2中間部材19に嵌合して接続されている。つまり、供給管8は、第1中間部材18を介してヘッダタンク20に接続される一方、排出管9は、第2中間部材19を介してヘッダタンク20に接続されている。
【0038】
そして、本発明の特徴として、図6及び図7に拡大して示すように、上記各ポート12における配管8,9との嵌合部12aには、該嵌合部12aの先端から基端側へ所定長さ離れた位置に突起部38が設けられている。突起部38は、嵌合部12aの外壁面に凹部38aを設けることにより、内側へ突出するように形成されている。そして、突起部38は、各中間部材18,19の底部材35と蓋部材36とにそれぞれ形成されると共に、嵌合部12aの直径方向に対向するように設けられている。
【0039】
さらに、図8〜図10に拡大して示すように、供給管8及び排出管9におけるポート12との嵌合部8a,9aには、上記突起部38に係合する切り欠き部39が形成されている。切り欠き部39は、各配管8,9の基端側から先端へ延びるスリット状に形成され、該嵌合部8a,9aの直径方向に対向するように設けられている。
【0040】
図6に示すように、上記突起部38よりも先端側のポート12の嵌合部12aは、ろう付け代43に構成されている。ろう付け代43は、嵌合部12aの内周面において周方向に連続して設けられている。また、図8に示すように、切り欠き部39よりも基端側の供給管8及び排出管9の嵌合部8a,9aは、ろう付け代44に構成されている。ろう付け代44は、嵌合部8a,9aの外周面において周方向に連続して設けられている。そして、図10に示すように、供給管8及び排出管9と、ポート12との嵌合時に、各ろう付け代43,44同士が重なって接触するようになっている。
【0041】
また、図8〜図10に示すように、上記供給管8及び排出管9には、該供給管8及び排出管9と、ポート12とが嵌合したときに、ポート12の先端との間でリング状のろう材32を挟んで支持する支持部31が突出して形成されている。支持部31は、ろう付け代44の基端側に所定の間隔をおいて設けられ、フランジ状に形成されている。
【0042】
−配管と熱交換器本体との接合方法−
次に、上記熱交換器1における配管8,9と、熱交換器本体10との接合方法について説明する。熱交換器1は、供給管8及び排出管9と、各ポート12とを予め組み付けた後に、炉内で加熱してろう付けを行う。
【0043】
すなわち、図1に示すように、チューブ3と伝熱フィン4とを交互に積層し、その両端にエンドプレート5を設けてコア6を組み付ける。さらに、第1中間部材18及び第2中間部材が組み付けられたヘッダタンク20を、上記コア6に組み付ける。こうして、熱交換器本体10を予め組み付けておく。
【0044】
続いて、ろう材32を、供給管8及び排出管9の各支持部31の先端側に装着させる。その後、供給管8を、第1中間部材18のポート12に嵌挿させると共に、排出管9を第2中間部材19のポート12に嵌挿させる。このとき、各ポート12の突起部38と、各配管8,9の切り欠き部39とは係合する。その結果、各配管8,9は、熱交換器本体10に対し、所定の向きに固定される。さらに、各ろう材32は、供給管8又は排出管9の支持部31と、ポート12との間で挟まれて支持される。
【0045】
その後、供給管8及び排出管9と、熱交換器本体10とを組み付けた状態で、炉内へ導入して加熱する。加熱されて溶解したろう材は、各配管8,9の嵌合部8a,9aの外周面と、ポート12の嵌合部12aの内周面との間に拡がる。こうして、各配管8,9とポート12とのろう付けが行われる。その結果、ろう付け代43,44では、該配管8,9の全周に亘ってろう付けが行われる。
【0046】
−熱交換器の作用−
次に、図1を参照して、上記熱交換器1の作用について説明する。まず、熱媒体は、供給管8から第1中間部材18を介してヘッダタンク20の第1室20aへ供給される。第1室20aに供給された熱媒体は、図1で左側半分の各チューブ3へ分流する。チューブ3を一端側から他端側へ向かって流通する熱媒体は、伝熱フィン4を介して空気との間で熱交換を行い、温風を生成する。その後、チューブ3を流れた熱媒体は、他端側のヘッダタンク20で合流する。この他端側のヘッダタンク20には、仕切板30が設けられていないため、熱媒体は、図1で右側へ流れる。その後、このヘッダタンク20の熱媒体は、同図で右側半分の各チューブ3へ分流する。そして、チューブ3を他端側から一端側へ流れる熱媒体は、空気との間で熱交換した後に、一端側のヘッダタンク20の第2室20bで合流する。第2室20bで合流した熱媒体は、第2中間部材19を介して排出管9へ排出される。
【0047】
−実施形態1の効果−
以上説明したように、この実施形態1によると、ポート12の嵌合部12aには突起部38を設ける一方、供給管8及び排出管9には、突起部38に係合する切り欠き部39を設けるようにしたので、仮組みの段階において、これら供給管8及び排出管9のポート12に対する回動を防止することができる。さらに、供給管8及び排出管9の回動を防止するための部材を、ポート12自体に設けるようにしたので、各配管8,9を、熱交換器本体10に対して所定の向きに容易且つ確実に固定することができる。
【0048】
そのことに加えて、ポート12の嵌合部12aにおける突起部38よりも先端側の部分を、簡単な円筒形状とすると共にろう付け代43に構成したので、該ろう付け代43において、供給管8及び排出管9とポート12とを確実にろう付け接合することができる。つまり、各配管8,9とポート12とのろう付け不良を防止することができる。
【0049】
さらに、供給管8及び排出管9に支持部31を形成し、該支持部31とポート12の先端との間でろう材32を支持するようにしたので、炉内でのろう付け時にろう材32の位置ずれを防止することができる。したがって、各配管8,9とポート12とを確実にろう接合することができる。
【0050】
(実施形態2)
図11は、本発明に係る熱交換器の実施形態2を示している。尚、この実施形態において、図1〜図10と同じ部分については、同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。この実施形態2は、供給管8及び排出管9に突起部38を設ける一方、ポート12に該突起部38に係合する切り欠き部39を設けるようにしたものである。
【0051】
すなわち、供給管8及び排出管9の嵌合部8a,9aの外周面には、該嵌合部8a、9aの先端から基端側へ所定長さ離れた位置に、2つの突起部38が設けられている。各突起部38は、嵌合部8a,9aの直径方向に対向している。
【0052】
一方、ポート12の嵌合部12aには、2つの切り欠き部39が、該ポート12の基端側から先端へ延びるスリット状に形成され、該嵌合部12aの直径方向に対向して設けられている。
【0053】
そして、上記突起部38の先端側の配管8,9の嵌合部8a,9aは、ろう付け代44に構成されている。一方、切り欠き部39の基端側のポート12の嵌合部12aは、ろう付け代43に構成されている。各ろう付け代43,44は、嵌合部8a,9a,12aの周方向に連続している。そして、図11に示すように、供給管8及び排出管9と、ポート12との嵌合時に、各ろう付け代43,44同士が重なって接触するようになっている。
【0054】
−実施形態2の効果−
したがって、この実施形態2によると、供給管8及び排出管9と、ポート12とを嵌合させると、各配管8,9の突起部38と、ポート12の切り欠き部39とを係合させることができる。さらに、各配管8,9における突起部38の先端側と、ポート12における切り欠き39の基端側とにおいて、簡単な形状である円筒状のろう付け代43,44を形成することができる。すなわち、この実施形態2においても、上記実施形態1と同様の効果を得ることができる。
【0055】
尚、上記各実施形態では、支持部を、配管8,9に設けるようにしたが、請求項3に係る発明の他の実施形態としては、ポート12が配管8,9内に嵌挿される構成の場合に、該ポート12に設けるようにしてもよい。つまり、支持部を、ポート及び配管の一方に設け、該ポートと配管とが嵌合したときに、ポート及び配管の他方の先端との間でろう材を挟んで支持するように構成すればよい。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に係る発明によると、熱交換器本体の円筒状のポートと配管との一方の嵌合部には、嵌合部の先端から基端側へ所定長さ離れた位置に突起部を設ける一方、他方の嵌合部には、突起部に係合する切り欠き部を形成することにより、配管とポートとを嵌合させることによって、一方の嵌合部の突起部と、他方の嵌合部の切り欠き部とを係合させることができるため、仮組みの段階において、ポートに対する配管の回動を防止することができる。さらに、配管の回動を防止するための部材を、ポート自体に設けるようにしたので、配管を、熱交換器本体に対して所定の向きに容易且つ確実に固定することができる。そのことに加えて、一方の嵌合部における突起部よりも先端側の部分を、簡単な円筒形状にしたので、その円筒状の先端側部分において、配管とポートとを確実に接合することができる。つまり、配管とポートとのろう付け不良を防止することができる。
【0057】
請求項2に係る発明によると、突起部よりも先端側の嵌合部を、ろう付け代に構成することにより、突起部よりも先端側の嵌合部は、ろう付け代が簡単な円筒形状に形成されているため、配管とポートとを、ろう付け代において確実にろう付け接合することができる。
【0058】
請求項3に係る発明によると、ポート及び配管の一方には、ポートと配管とが嵌合したときに、他方の先端との間でろう材を挟んで支持する支持部を突出して形成することにより、ろう材の位置ずれが防止することができるため、配管とポートとを確実にろう接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1の熱交換器の外観を示す正面図である。
【図2】実施形態1の熱交換器の外観を示す平面図である。
【図3】ヘッダタンクの断面を示す側面図である。
【図4】第1中間部材の断面を示す正面図である。
【図5】第1中間部材又は第2中間部材の断面を示す側面図である。
【図6】第1中間部材又は第2中間部材の要部を拡大して示す平面図である。
【図7】図6におけるVII−VII線断面図である。
【図8】供給管又は排出管の要部を拡大して示す平面図である。
【図9】供給管又は排出管の要部を拡大して示す側面図である。
【図10】ポートに組み付けられた供給管又は排出管を示す平面図である。
【図11】実施形態2におけるポートに組み付けられた供給管又は排出管を示す平面図である。
【図12】従来の配管とポートとを示す斜視図である。
【図13】従来の配管と、ポートを有するプレートとを示す斜視図である。
【符号の説明】
1 熱交換器
8 供給管(配管)
8a,9a,12a 嵌合部
9 排出管(配管)
10 熱交換器本体
12 ポート
31 支持部
32 ろう材
38 突起部
39 切り欠き部
43,44 ろう付け代
Claims (3)
- 円筒状のポートを有する熱交換器本体と、
上記ポートに嵌合して接続され、上記熱交換器本体に出入りする熱媒体が流通する配管とを備える熱交換器であって、
上記ポート及び配管の一方の嵌合部には、該嵌合部の先端から基端側へ所定長さ離れた位置に突起部が設けられる一方、
他方の嵌合部には、上記突起部に係合する切り欠き部が形成されている
ことを特徴とする熱交換器。 - 請求項1において、
上記突起部よりも先端側の嵌合部は、ろう付け代に構成されている
ことを特徴とする熱交換器。 - 請求項1において、
上記ポート及び配管の一方には、該ポートと配管とが嵌合したときに、他方の先端との間でろう材を挟んで支持する支持部が突出して形成されている
ことを特徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003003965A JP2004218868A (ja) | 2003-01-10 | 2003-01-10 | 熱交換器 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008089187A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Showa Denko Kk | 熱交換器 |
JP2008304085A (ja) * | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Japan Climate Systems Corp | 熱交換器 |
KR200463084Y1 (ko) * | 2010-09-17 | 2012-10-18 | 주식회사 동화엔텍 | 라디에이터의 연결튜브 접합구조 |
-
2003
- 2003-01-10 JP JP2003003965A patent/JP2004218868A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008089187A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Showa Denko Kk | 熱交換器 |
JP2008304085A (ja) * | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Japan Climate Systems Corp | 熱交換器 |
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