JP2004301455A - Header tank for heat exchanger - Google Patents
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- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
- F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
- F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
- F28D1/05375—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with particular pattern of flow, e.g. change of flow direction
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などのエアコンに使用される凝縮器などの熱交換器用のヘッダタンクに関する。
【0002】
【従来の技術】
エアコンの熱交換器には、特許文献1に開示されるようなものがある。図5、6は特許文献1に記載された熱交換器(この例では凝縮器)を示すものである。図5に示すように、熱交換器としての凝縮器1は、対向する一対のヘッダタンク11、12に、複数多段に配置される扁平チューブ13の両端開口部を連通接続して構成されている。多段に配置される扁平チューブ13、13間にはコルゲート状のフィン14が介在している。
【0003】
両ヘッダタンク11、12は、パイプ15と、該パイプ15の両端開口部を閉塞する閉塞部材16と、パイプ15内の長手方向に延びる通路を区切る仕切板17と、をから構成されている。なお、この例では、閉塞部材は、出口配管または入口配管との継手を兼ねている。
【0004】
このようなヘッダタンク11、12を構成するパイプ15には、図5、6に示すようにチューブ13を差込むためのチューブ差込み孔18がプレス加工によって多数形成されており、このチューブ差込み孔18にチューブ13を差込んだ後、同チューブ13と同差込み孔18の周囲と前記フィン14とをロー付けにより固定して同差込み孔18から冷媒が漏れないようにしてある。
【0005】
このように構成された凝縮器1では、流通する冷媒は、仕切板17の区画により一方のヘッダタンク11と他方のヘッダタンク12との間を蛇行するようにチューブ13内を流れる。チューブ13内を流れる冷媒は、チューブ13、13間に介在するフィン14の隙間を通風する空気に熱を放熱し、このとき冷媒自身は冷やされる。そのため、気相状態で凝縮器内に導入された冷媒は、液相状態で凝縮器から導出される。
【0006】
【特許文献1】
特開平7−27496号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図7は従来のパイプの分解斜視図、図8は従来のパイプの断面図である。図7、8に示すように従来のパイプ15は、冷媒を流通させる熱交換器用のヘッダタンクとしての耐圧性を確保すべく、半円筒状の2つの分割体19、20を組み合わせて構成され、その断面形状は断面円形で形成されている。パイプ15を構成する一方の分割体19には、他方の分割体20の開口周縁部20aを、位置決めするための略L字状の受部19aが形成される。
【0008】
しかしながら、前記従来の熱交換器用のヘッダタンク11、12では、パイプ32が断面円形であるため図9bに示すようにチューブ13の差し込み深度が深く、その分、パイプ15の通路断面積を確保するためにパイプ15の直径を大きくする必要がり、ヘッダタンク11、12が大型化してしまう傾向にある。
【0009】
このような従来技術を背景に、本発明者は、図9aのように第1分割体を略コ字状に形成することでチューブの差し込み深度を浅くしてパイプを小型化できる構造を想到し、且つ、このような構造で耐圧性に優れるヘッダタンクを具現化するに至った。
【0010】
つまり本発明は、耐圧性を維持するとともに、パイプの通路断面積を確保しつつも小型化できる熱交換器用のヘッダタンクの提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、少なくとも一対のヘッダタンクに複数多段に配置される扁平チューブを連通接続した熱交換器の、ヘッダタンクにおいて、
前記ヘッダタンクは、長手方向に沿って分割された2つの分割体を組み合わせてなるパイプと、該パイプの両端開口部を閉塞する閉塞部材と、を備えて構成され、
前記第1の分割体を、扁平チューブを差し込む差し込み孔を有するチューブ保持壁部と、このチューブ保持壁部から角R部を介して略直交方向に突設される一対のストレート部と、を備えるコ字状形とし、
前記チューブ差し込み孔の周縁部を、パイプ内方に突設し前記チューブを保持する筒状突設部として構成し、
前記筒状突設部を両角R部に亘って延在させたことを特徴とするものである。
【0012】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の熱交換器用のヘッダタンクであって、前記角R部には、チューブ差し込み孔と千鳥状に、パイプ内方に凹ませた凹部を設けたことを特徴とするものである。
【0013】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、第1の分割体を略コ字状に設定したことで、略断面円形のヘッダタンクに比べてチューブの差込深度を浅く設定でき、同等の通路断面積を確保しつつもチューブの長手方向に小型化できる。しかも、筒状突設部が両角R部に亘って延在されているため、冷媒圧力を受けた際に応力が集中する角R部およびその近傍を補強できる。
【0014】
これにより、耐圧性を維持するとともに、パイプの通路断面積を確保しつつも小型化できる熱交換器用のヘッダタンクの提供できる。
【0015】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果に加え、角R部に、チューブ差し込み孔(筒状突設部)と千鳥状に、パイプ内方に凹ませた凹部を設けたため、角R部およびその近傍をさらに強く補強でき、より耐圧性に優れた構造となる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお熱交換器の全体構造は従来と同様であるため、説明を省略する。
【0017】
図1は本発明のヘッダタンクのパイプの斜視図、図2は図1中II−II線に沿う断面図である。図3は図1中III−III矢視図であって分図aはパイプの分解状態を示す図、図3bはパイプのチューブ差し込み状態を示す図である。
【0018】
この実施形態のヘッダタンク31は、パイプ32と、パイプ32の両端開口部を閉塞する図示せぬ閉塞部材と、パイプ32内の長手方向に延びる通路を区切る図示せぬ仕切板と、をから構成されている。
【0019】
以下、パイプ32を詳しく説明する。
【0020】
図1〜図3に示すように、パイプ32は、長手方向に沿って分割された2つの分割体32A、32Bを組み合わせて筒形状に形成される。
【0021】
第1の分割体32Aは、チューブ保持壁部34と、このチューブ保持壁部34の両端から略直交方向に突設された一対のストレート部36と、を備えて略コ字状に形成されている。
【0022】
チューブ保持壁部34は、チューブ30の長手方向と直交した平板状に形成されていて、扁平チューブ30を差し込み保持する差し込み孔34a、34a、・・・を備えている。このチューブ差し込み孔34aの周縁部は、パイプ32内方に突設しチューブ30を保持する筒状突設部37として構成されている。また、一対のストレート部36は、角R部35を介してチューブ保持壁部34から略直交方向に突設されていて、チューブ30(図1中2点鎖線)の幅方向両端部30a、30aの延長方向に沿って設けられている。また、ストレート部36の基端部は、チューブ30の幅方向両端部30a、30aに近接設定されている。
【0023】
一方、第2の分割体32Bは、第1の分割体32Aのコ字状開口部を閉塞する本体部41を備えている。この本体部41の両端は第1の分割体32Aのストレート部36の先端面36aが突き当てられる突き当て部42として構成される。また、この本体部41の内周面41aからはストレート部36の先端部の内周面36bと接合される接合突起43が突設されている。つまり、第2の分割体32Bには、コ字状の第1分割体32Aのストレート部36の先端部と当接する外側に開のL字状の接合面42a,43aが形成されている。
【0024】
第2の分割体32Bの本体部41は、突き当て部42、42同士をほぼ直線状に繋いでチューブ30の長手方向とほぼ直交するように形成されている。これにより第1分割体32Aおよび第2分割体32Bよりなるパイプ32は、断面四角筒形となる。
【0025】
第2の分割体32Bの本体部41の内周面41aは、一対の接合突起43、43同士を滑らかな面で繋いだ円曲面形状であり、この円曲面41aは外側に膨出する曲面である。
【0026】
このように構成されるパイプ32は、図示せぬ仕切板を所定部位に挟みこんで第1分割体32Aと2分割体32Bとを組み合わせたのち、両ストレート部36、36を第2分割体32Bの接合突起43、43に向けてカシメることで仮固定し、この状態でロー付けすることにより製造される。より具体的には、仮固定したパイプ32を、継手ブロック、閉塞部材、チューブ、フィン、サイドプレートなどと組み合わせた状態で、一体的にロー付け固定することにより、熱交換器が製造される。
【0027】
ここで、第2分割体32Bの接合突起43、43の基端部の、カシメ方向に沿う肉厚d2は、図3に示すように第1分割体32Aのストレート部36の肉厚d1よりも、厚く形成されている。そのため、カシメ力を受けても接合突起43が変形してしまうようなことが防止されている。
【0028】
この実施形態では、特に以下の2つの特徴点がある。
【0029】
まず第1に、筒状突設部37が、両角R部35、35に亘って延在している。
【0030】
第2に、角R部35は、チューブ差し込み孔34aと千鳥状に、パイプ内方に凹ませた凹部38を備えている。
【0031】
このような実施形態の熱交換器用のヘッダタンク31によれば、以下のような効果がある。
【0032】
第1に、第1の分割体32Aを略コ字状に設定したことで、従来の断面円形のヘッダタンク11、12に比べて、チューブ30の差込深度を浅く設定できる。これにより、従来の断面円形のヘッダタンク11、12と同等の通路断面積を確保しつつも、従来の断面円形のヘッダタンク11、12よりもチューブ30の長手方向に向けて小型化できる(図9参照)。しかも、筒状突設部37が両角R部35、35に亘って延在されているため、冷媒圧力を受けた際に応力が集中する角R部35およびその近傍を補強できる。これにより、耐圧性を維持するとともに、通路断面積を確保しつつも小型化できる熱交換器用のヘッダタンク31となる。
【0033】
第2に、角R部35に、チューブ差し込み孔34a(筒状突設部37)と千鳥状に、パイプ内方に凹ませた凹部38を設けたため、角R部35およびその近傍をさらに強く補強でき、より耐圧性に優れた構造となる。
【0034】
第3に、第1分割体32Aのチューブ保持壁部34は、チューブ30の長手方向Xと直交する平板状であるため、さらにチューブの長手方向Xに小型化できる。なお、本発明にあっては、図4に示すように角R部35よりも大きな曲率であれば湾曲したチューブ保持壁部71としてもよい。
【0035】
第4に、ヘッダタンク31の第2の分割体32Bは、本体部41の両端に設けられ第1の分割体32Aのストレート部36の先端面36aが突き当てられる突き当て部42と、本体部41の内周面41aから突設されストレート部36の先端部の内周面36bと接合される接合突起43と、を備えるため、第2の分割体32Bの両端部42、42を第1の分割体32Aのストレート部36よりもチューブ30の幅方向Yにはみ出させることなく、第1の分割体32Aと第2の分割体32Bを組み合わせることができる。そのため、接合突起21を外側に設けた従来構造に比べ、ヘッダタンク31(パイプ32)をチューブ30の幅方向Yに小型化できる。
【0036】
また、ヘッダタンク31の断面形状は、接合突起43、43の存在によりその内周面が円形に近づくため、さらにヘッダタンク31の耐久性が向上する。なお、突き当て部42には、必ずしもストレート部36の先端面36aが当接されていなくてもよい。つまり、パイプ32の中に介在する仕切板の寸法が大きく設定されている場合には、突き当て部42とストレート部36の先端面36aとは離間する場合がある。
【0037】
第5に、第2分割体32Bの本体部41を直線状に形成したため、さらにヘッダタンク31(パイプ32)をチューブ30の長手方向Xに沿って小型化できる。
【0038】
第6に、第2分割体32Bの本体部41の内周面41aが円曲面であるため、パイプ32を小型化としつつも、パイプの内周面全体が多角形断面で形成される場合にくらべ、耐圧性に優れる。
【0039】
第6に、第2分割体32Bのストレート部36のカシメにより第1分割体32Aおよび第2分割体32Bが相互に仮固定されるため、ロー付け時には、第1分割体32Aおよび第2分割体32Bの仮保持用の治具が不要となり、無駄な熱容量を浪費することが無くなる。
【0040】
第7に、第2分割体32Bの接合突起43、43の基端部は、カシメ方向(この例ではチューブの幅方向Y)に沿って第1分割体32Aのストレート部36よりも肉厚に形成されているため、第2分割体32Bの接合突起43、43がカシメ力により倒れてしまうようなことが無く、第1分割体32Aと第2分割体32Bとを確実に仮固定できる。
【0041】
以上のように本発明によれば、扁平チューブが差し込まれる第1の分割体をコ字状形としたことで、従来の断面円形のヘッダタンクに比べてチューブの差込深度を浅く設定できる。これにより、ヘッダタンクを通路断面積を確保しつつもチューブの長手方向に向けて小型化できる。しかも、チューブ保持壁部からパイプ内方に突設しチューブを保持する筒状突設部を、両角R部に亘って延在させたため、冷媒圧力を受けた際に応力が集中する角R部およびその近傍を補強できる。結果、耐圧性を維持するとともに、通路断面積を確保しつつも小型化できる熱交換器用のヘッダタンクとなる。
【0042】
なお、上述の実施形態では、角R部に凹部を備える構造であるが、本発明にあっては勿論、凹部を備えない構造でっあってもよい。
【0043】
また、本発明は、熱交換器であれば放熱器、凝縮器、蒸発器など様々なものに適用できるが、特に、チューブおよびフィンからなる熱交換部(コア部)よりヘッダタンクの幅が大きくなる図5のような凝縮器に適用すると、耐圧性を向上しつつ最大外径寸法を小さくできるため特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明のヘッダタンクのパイプの斜視図。
【図2】図2は図1中II−II線に沿う断面図。
【図3】図3は図1中III−III矢視図であって、分図aはパイプの分解状態を示す図、図3bはパイプのチューブ差し込み状態を示す図。
【図4】パイプの一変形例を示す図。
【図5】図5は従来の熱交換器としての凝縮器を示す斜視図。
【図6】図6は同凝縮器のヘッダタンクの縦断面図。
【図7】図7は同凝縮器用のヘッダタンクのパイプの分解斜視図。
【図8】図8aは同凝縮器用のヘッダタンクのパイプの分解断面図、図8bは同ヘッダタンクのチューブ差し込み状態を示す断面図。
【図9】図9は従来のヘッダタンクとのチューブの長手方向での外径寸法差を示す図であって、分図aは本発明にかかるヘッダタンクの断面図あり分図bは従来のヘッダタンクの断面図。
【符号の説明】
1…熱交換器
30…チューブ
31…ヘッダタンク
32…パイプ
32A…第1の分割体
32B…第2の分割体
34…チューブ保持壁部
34a…チューブ差し込み孔
35…角R部
36…ストレート部
37…筒状突設部
38…凹部
71…チューブ保持壁部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a header tank for a heat exchanger such as a condenser used for an air conditioner such as an automobile.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a heat exchanger of an air conditioner, there is a heat exchanger as disclosed in
[0003]
Each of the
[0004]
As shown in FIGS. 5 and 6, a number of
[0005]
In the
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-7-27496
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 7 is an exploded perspective view of a conventional pipe, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the conventional pipe. As shown in FIGS. 7 and 8, the
[0008]
However, in the
[0009]
Against this background, the present inventor has conceived a structure in which the depth of insertion of the tube can be reduced and the size of the pipe can be reduced by forming the first divided body into a substantially U-shape as shown in FIG. 9A. In addition, a header tank having such a structure and excellent pressure resistance has been realized.
[0010]
That is, an object of the present invention is to provide a header tank for a heat exchanger that can maintain a pressure resistance and can be downsized while securing a passage cross-sectional area of a pipe.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
The header tank is configured to include a pipe formed by combining two divided bodies divided along a longitudinal direction, and a closing member that closes both ends of the pipe,
The first divided body includes a tube holding wall portion having an insertion hole into which a flat tube is inserted, and a pair of straight portions projecting from the tube holding wall portion in a substantially orthogonal direction via a corner R portion. U-shaped,
The peripheral portion of the tube insertion hole is configured as a cylindrical protruding portion that protrudes inward of the pipe and holds the tube,
The cylindrical projection is extended over both corners R.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the header tank for a heat exchanger according to the first aspect, the corner R portion is provided with a concave portion recessed inwardly of the pipe in a zigzag manner with a tube insertion hole. It is characterized by the following.
[0013]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the insertion depth of the tube can be set shallower than that of the header tank having a substantially circular cross section by setting the first divided body in a substantially U-shape, and the equivalent passage cross-sectional area is obtained. While minimizing the size in the longitudinal direction of the tube. Moreover, since the cylindrical protruding portion extends over both corners R, the corner R where stress is concentrated when receiving refrigerant pressure and the vicinity thereof can be reinforced.
[0014]
Thus, it is possible to provide a header tank for a heat exchanger that can maintain its pressure resistance and can be downsized while securing a cross-sectional area of the pipe passage.
[0015]
According to the second aspect of the present invention, in addition to the effects of the first aspect of the invention, a tube insertion hole (cylindrical projecting portion) and a stair-like concave recessed inward of the pipe are provided at the corner R portion. Since it is provided, the corner R portion and the vicinity thereof can be further reinforced, and a structure having more excellent pressure resistance can be obtained.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the overall structure of the heat exchanger is the same as that of the conventional heat exchanger, and a description thereof will be omitted.
[0017]
FIG. 1 is a perspective view of a pipe of a header tank according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 3 is a view taken in the direction of arrows III-III in FIG. 1. FIG. 3 is a view showing a disassembled state of the pipe, and FIG. 3b is a view showing a state of inserting the tube into the tube.
[0018]
The
[0019]
Hereinafter, the
[0020]
As shown in FIGS. 1 to 3, the
[0021]
The first divided
[0022]
The tube holding
[0023]
On the other hand, the second divided
[0024]
The
[0025]
The inner
[0026]
The
[0027]
Here, the thickness d2 along the crimping direction of the base end portions of the joining
[0028]
This embodiment has the following two features in particular.
[0029]
First, the
[0030]
Secondly, the
[0031]
According to the
[0032]
First, the insertion depth of the
[0033]
Secondly, since the
[0034]
Third, since the tube holding
[0035]
Fourth, the second divided
[0036]
In addition, the cross-sectional shape of the
[0037]
Fifth, since the
[0038]
Sixth, since the inner
[0039]
Sixth, since the first divided
[0040]
Seventh, the base ends of the joining
[0041]
As described above, according to the present invention, since the first divided body into which the flat tube is inserted has a U-shape, the insertion depth of the tube can be set shallower than that of a conventional header tank having a circular cross section. Thus, the header tank can be downsized in the longitudinal direction of the tube while ensuring the cross-sectional area of the passage. In addition, since the cylindrical protruding portion that protrudes inward from the tube holding wall and holds the tube extends across both corners R, the corner R where stress is concentrated when subjected to refrigerant pressure And its vicinity can be reinforced. As a result, the header tank for the heat exchanger can be downsized while maintaining the pressure resistance and securing the cross-sectional area of the passage.
[0042]
In the above-described embodiment, the structure is provided with the concave portion at the corner R portion. However, the present invention may of course be a structure without the concave portion.
[0043]
In addition, the present invention can be applied to various heat exchangers such as a radiator, a condenser, and an evaporator. In particular, the width of the header tank is larger than that of the heat exchange section (core section) including tubes and fins. 5 is particularly effective because the maximum outer diameter can be reduced while improving the pressure resistance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a pipe of a header tank according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.
3 is a view taken in the direction of arrows III-III in FIG. 1. FIG. 3 is a view showing a disassembled state of the pipe, and FIG. 3b is a view showing a state of inserting the tube into the tube.
FIG. 4 is a view showing a modified example of a pipe.
FIG. 5 is a perspective view showing a condenser as a conventional heat exchanger.
FIG. 6 is a vertical sectional view of a header tank of the condenser.
FIG. 7 is an exploded perspective view of a pipe of a header tank for the condenser.
FIG. 8A is an exploded cross-sectional view of a pipe of a header tank for the condenser, and FIG. 8B is a cross-sectional view showing a state of inserting the tube of the header tank.
FIG. 9 is a diagram showing a difference in the outer diameter of the tube from the conventional header tank in the longitudinal direction. FIG. 9A is a sectional view of the header tank according to the present invention, and FIG. Sectional drawing of a header tank.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ヘッダタンク(31)は、長手方向に沿って分割された2つの分割体(32A、32B)を組み合わせてなるパイプ(32)と、該パイプ(32)の両端開口部を閉塞する閉塞部材と、を備えて構成され、
前記第1の分割体(32A)を、扁平チューブ(30)を差し込むチューブ保持壁部(34)と、このチューブ保持壁部(34)から角R部(35)を介して略直交方向に突設される一対のストレート部(36、36)と、を備えるコ字状形とし、
前記チューブ差し込み孔(34a)の周縁部を、パイプ(32)内方に突設し前記チューブ(30)を保持する筒状突設部(37)として構成し、
前記筒状突設部(37)を両角R部(35、35)に亘って延在させたことを特徴とする熱交換器用のヘッダタンク(31)。A header tank (31) of a heat exchanger in which a plurality of flat tubes (30) arranged in multiple stages are communicatively connected to at least a pair of header tanks (31, 31),
The header tank (31) includes a pipe (32) formed by combining two divided bodies (32A, 32B) divided along a longitudinal direction, and a closing member that closes both ends of the pipe (32). , Comprising
The first divided body (32A) is projected from the tube holding wall portion (34) into which the flat tube (30) is inserted, and from the tube holding wall portion (34) in a substantially orthogonal direction via a corner R portion (35). And a pair of straight portions (36, 36) are provided.
The periphery of the tube insertion hole (34a) is formed as a cylindrical protrusion (37) projecting inward from the pipe (32) and holding the tube (30);
A header tank (31) for a heat exchanger, wherein the cylindrical projecting portion (37) extends over both corners (35, 35).
前記角R部(35)には、チューブ差し込み孔(34a)と千鳥状に、パイプ内方に凹ませた凹部(38)を設けたことを特徴とする熱交換器用のヘッダタンク(31)。The header tank (31) for a heat exchanger according to claim 1, wherein:
A header tank (31) for a heat exchanger, wherein the corner R portion (35) is provided with a tube insertion hole (34a) and a concave portion (38) recessed inwardly in a pipe in a staggered manner.
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