JP2005003280A - 熱交換器のヘッダ構造 - Google Patents

熱交換器のヘッダ構造 Download PDF

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宏行 斗谷
Mutsuo Yomoda
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Abstract

【課題】ヘッダを構成するタンク部材と座板との密着性の向上と、ディバイダ配設部分の密封性の向上とを図る。
【解決手段】座板4の爪片7をタンク部材3およびディバイダ10の背面に廻り込んで加締めるため、加締め力でタンク部材3の脚部3bおよびディバイダ10と座板4とを圧締してそれらの密着性を高められ、また、タンク部材3はディバイダ配設部分で3A,3Bに分割してそれらの分割端面にディバイダ10を挟んで介装してあるため、それらの平坦面同士の密接により密着性が良好となってディバイダ配設部分の密封度合いが高められる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱交換器のヘッダ構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルでは、高圧側の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界状態となることから、このような超臨界冷凍サイクルに用いられる熱交換器のヘッダとしては、押出し材により通路を複数並設した多列穴構造として、ヘッダの耐圧強度を確保するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−351783号公報(第5頁、第2図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のヘッダ構造は、押出し材によりタンク部材を断面略T字形に形成し、このタンク部材の略T字形断面の開放側をプレス成形した座板で包み込んでタンク本体と座板の側縁相互を加締め固定し、これらタンク部材と座板との間に略円形断面の2つの通路を形成するようにしている。
【0005】
ところが、このようにタンク部材と座板の側縁相互を加締めて両者を固定するようにしても、2つの通路の中間に隔壁として存在するタンク部材の略T字形断面の脚部の端面と座板との密着性が悪くなってしまう。
【0006】
また、前記複数の通路の任意の部位には、熱交換器内を流通する冷媒の流通方向を変換するためにディバイダを配設して前記通路を長さ方向に仕切るようにしているが、このディバイダを配設するためには前記タンク部材を脚部側から部分的に切削により溝加工して、該溝加工部分にディバイダを嵌合して固定する必要があり、加工工数が嵩んでしまうのみならず、このディバイダ嵌合部分を最終的にロー付けするにしても密封性が悪くなってしまうことは否めない。
【0007】
そこで、本発明はタンク部材と座板とを加締め固定した場合に、該タンク部材の略T字形断面の脚部端末と座板との密着性を向上できると共に、ディバイダを加工工数の増加を伴うことなく容易に組付けられ、かつ、該ディバイダ配設部分を確実に密封することができる熱交換器のヘッダ構造を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明にあっては、ヘッダを構成するタンク部材を、該タンク部材と座板とで形成される複数の通路をその長さ方向で仕切るディバイダを配設する部分で複数のタンク部材に分割し、これらタンク部材の分割端に前記ディバイダを挟んで介在させる一方、座板は、その幅方向両側縁に複数の爪片を設けて、この爪片をタンク部材の背面に廻り込んで加締めて、これらタンク部材と座板とを加締め固定したことを特徴としている。
【0009】
【発明の効果】
本発明によれば、座板の爪片をタンク部材およびディバイダの背面に廻り込んで加締めるため、この加締め力がタンク部材の脚部端末およびディバイダと座板とを圧締する方向に作用して、該脚部端末およびディバイダと座板との密着性を高めることができる。
【0010】
また、タンク部材はディバイダ配設部分で複数に分割してあって、これらタンク部材の分割端間にディバイダを挟んで介装してあるため、タンク部材にはディバイダ配設のための切削による溝加工が不要となって加工工数を低減できると共に、複数のタンク部材の分割端面とディバイダ側面との平坦面同士の密接により密着性が良好となってディバイダ配設部分の密封度合いを高めることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【0012】
図1〜図5は本発明にかかるヘッダ構造の第1実施形態を示し、図1はヘッダの側面図、図2はヘッダの断面図、図3は閉止片の曲折加工前の状態におけるヘッダ端部を示す斜視図、図4はディバイダの正面図、図5は導管としてのパイプコネクタを示す正面図、図6は座板を(a)〜(c)によって平面図,側面図,端面図として示す説明図である。
【0013】
この実施形態のヘッダ構造を適用する熱交換器は、一般に知られているように対向した一対のヘッダ間に、平行配置した複数のチューブを連通接続して熱交換媒体を流通するようにしていて、各チューブ間に放熱用のフィンを介在させた構成としてあり、従って、前記ヘッダとは換言すればタンクのことであり、一方のヘッダに導入した熱交換媒体をチューブを介して他方のヘッダに送給し、このチューブを流通する過程で熱交換媒体と、チューブ間を通過する空気との間で熱交換するようになっている。
【0014】
この実施形態では前記熱交換器を、二酸化炭素を熱交換媒体としての冷媒とした冷凍サイクルやヒートポンプサイクルに用いた場合で、熱交換器の内部圧力が著しく高圧化されるため、図1,2に示すようにヘッダ1は耐圧強度を確保するため、複数の円形断面の通路2,2を並設した構造としてある。
【0015】
ヘッダ1は、アルミ材をもって略T字形の開断面に押出成形したタンク部材3と、該タンク部材3の開断面の開放側、つまり、後述する脚部3b側を包み込むアルミ材からなる座板4とにより構成してある。
【0016】
タンク部材3の基壁3aと、その幅方向中央に突設した脚部3bとでなす隅部は円弧状の溝として形成してあり、このタンク部材3の開断面の開放側を略チャンネル断面とした座板4で包み込むことによって、前述のように2つの円形断面の通路2を形成している。
【0017】
座板4はその内側面又は内,外側面にロー材層を形成したクラッド材が用いられ、タンク部材3と座板4および後述するチューブ5等とを組付けた後に加熱処理することにより、タンク部材3と座板4との密着面が接合されるようになっている。
【0018】
この座板4は図6に示すように略チャンネル断面にプレス成形してあり、その背壁4aには扁平状のチューブ5を嵌合するためのチューブ接続孔6を長さ方向に複数個形成してあると共に、両側壁4bの端末には加締め固定用の爪片7を長さ方向に複数個突設してある。
【0019】
前記側壁4bはタンク部材3の基壁3Aの側面に当接する高さに形成してある。
【0020】
また、背壁4aの長さ方向両端部には前記通路2端を閉塞するエンドプレートとして機能する閉止片8を延設してある。
【0021】
前記チューブ5もアルミ材で形成されていて、その外表面にロー材層を設けることもできる。
【0022】
一方、タンク部材3の脚部3bには、その端末から所要深さでチューブ5の逃げ溝9を長さ方向に複数個形成してある。
【0023】
この逃げ溝9の形成深さdは、チューブ5の挿し込み代dよりも大きく、チューブ5の端末と逃げ溝9の止端との間に、通路2,2の連通路2aが形成されるようにしてある。
【0024】
ヘッダ1には、熱交換器内を流通する冷媒の流通方向を変換するために前記通路2,2を長さ方向で仕切るディバイダ10が設けられるが、本実施形態にあっては、図7に示すようにこのディバイダ10の配設部分でタンク部材3を2つのタンク部材3A,3Bに分割して、これらタンク部材3A,3Bの分割端にディバイダ10を挟んで介在させている。
【0025】
このディバイダ10は、タンク部材3A,3Bの分割端を全体的に覆う面積で側面矩形状に形成してあると共に、下縁中央部に突片10aを形成してあり、この突片10aを座板4の背壁4aに設けた嵌合孔12に嵌合固定するようにしてある。
【0026】
また、ディバイダ10もアルミ材をもってプレス成形してあり、その両側面にロー材層を設けてある。
【0027】
前記分割したタンク部材3A,3Bの一方、例えばタンク部材3Aの所要部位には、基壁3aの背面中央部分から2つの通路2,2の隣接する側部に至る導管接続孔13が設けられ、この導管接続孔13にインレットパイプ又はアウトレットパイプが接続される導管としてのパイプコネクタ14を嵌合固定してある。
【0028】
パイプコネクタ14は、図5に示すように長さの中央部分にフランジ14aを一体に形成してある一方、前記導管接続孔13の外端部には、このフランジ14aの外径と厚みに相当する径と深さの座ぐり部13aを形成して、フランジ14aと基壁3aの背面とが面一に整合するようにしてある。
【0029】
このパイプコネクタ14もアルミ材をもって形成してある。
【0030】
前記タンク部材3と座板4との組付けに際しては、予めタンク部材3Aの導管接続孔13にパイプコネクタ14を嵌合固定する一方、座板4の嵌合孔12にディバイダ10の突片10aを嵌合して該座板4に固定する。
【0031】
そして、分割したタンク部材3A,3Bを、それらの開断面の開放側から座板4の側壁4b,4b間に挿入し、基壁3aの側面を座板4の側壁4b,4bの内側面に密着させると共に、脚部3bの端面を座板4の背壁4aの内側面に密着させ、かつ、タンク部材3A,3Bの分割端面をディバイダ10の側面に密着させる。
【0032】
次いで、座板4の爪片7を図3に示すようにタンク部材3の基壁3a背面およびディバイダ10の背面に廻り込んで加締めて、爪片7によりディバイダ10と共にこれらタンク部材3と座板4とを加締め固定すると共に、座板4の閉止片8をその延設基部から略直角に曲折して、該閉止片8をタンク部材3および座板4の各端面に密着させて、通路2,2端を閉塞する。
【0033】
閉止片8の曲折を容易かつ適正に行わせるため、図6に示すように閉止片8の延設基部にノッチ15を設けることが望ましい。
【0034】
前記爪片7の加締め工程では、該爪片7により前記パイプコネクタ14のフランジ14aの背面を圧締して、該パイプコネクタ14も同時に加締め固定する。
【0035】
このようにして組付けられた一対のヘッダ1は、それらの座板4の各チューブ接続孔6にチューブ5の端部を挿入嵌合して熱交換器を構成するが、この熱交換器の組付け状態で加熱炉において加熱処理することにより、座板4,ディバイダ10の各ロー材層が溶融して、各対応する密着面がロー付けされる。
【0036】
以上のように本実施形態の構造によれば、座板4の爪片7をタンク部材3およびディバイダ10の背面に廻り込んで加締めるため、この加締め力がタンク部材3の脚部3bの端末およびディバイダ10と座板4とを圧締する方向に作用して、該脚部3bの端末およびディバイダ10と座板4との密着性を高めることができる。
【0037】
また、タンク部材3はディバイダ10の配設部分で複数のタンク部材3A,3Bに分割してあって、これらタンク部材3A,3Bの分割端間にディバイダ10を挟んで介装してあるため、タンク部材3にはディバイダ10の配設のための切削による溝加工が不要となって加工工数を低減できると共に、複数のタンク部材3A,3Bの分割端面とディバイダ10の側面との平坦面同士の密接により密着性が良好となって、ディバイダ10の配設部分の密封度合いを高めることができるから、前記タンク部材3の脚部3b端末およびディバイダ10と座板4との間の密封度合いが高められることと相俟って、熱交換特性を一段と向上することができる。
【0038】
ここで、本実施形態にあっては、座板4の長さ方向両端部に延設した閉止片8により、複数の通路2,2の端末を閉塞するエンドプレートを構成しているので、その分、部品点数および組付け作業工数を削減できてコストダウンに大きく寄与することができる。
【0039】
また、パイプコネクタ14は、そのフランジ14aを前記爪片7を加締めることにより、タンク部材3と座板4との加締め固定と同時に加締め固定できるため、パイプコネクタ14の接続作業を容易に行えると共に、該パイプコネクタ14の接続を確実なものとすることができる。
【0040】
図8〜10は本発明の第2実施形態を示すもので、図8はヘッダの側面図、図9は固定片の曲折加工前の状態におけるヘッダ端部を示す斜視図、図10は座板を(a),(b)によって平面図と側面図として示す説明図である。
【0041】
本実施形態が前記第1実施形態と主に異なる点は、タンク部材3の長さ方向両端面に、複数の通路2,2端を閉塞するエンドプレート16を設けると共に、座板4の長さ方向両端部には固定片17を延設して、該固定片17をエンドプレート16の外面に廻り込んで加締めて該エンドプレート16を固定するようにした点である。
【0042】
エンドプレート16としては、図4に示した前記ディバイダ10を共用することができ、そのため、座板4の背壁4aの端部中央にはエンドプレート16の突片16aが嵌合する嵌合孔12Aを設けてある。
【0043】
エンドプレート16は爪片7によるタンク部材3と座板4との加締め固定と同時に、その背面より端部の爪片7によっても加締め固定される。
【0044】
また、固定片17は前記第1実施形態における閉止片8よりも短く、つまり、エンドプレート16を加締め固定できる程度の長さに形成してある。
【0045】
従って、この第2実施形態の構造によれば、タンク部材3の端面にエンドプレート16を密着配置してあるため、該エンドプレート16により通路2,2の端末を確実に密封できると共に、該エンドプレート16をその外面に廻り込んで曲折して加締め加工される固定片17によって容易、かつ、確実に固定することができる。
【0046】
また、エンドプレート16としてディバイダ10を共用することが可能であるため、コスト的にも有利に得ることができる。
【0047】
本発明の熱交換器のヘッダ構造は前記各実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採ることができ、例えば、前記第2実施形態では、エンドプレート16を固定片17で加締め固定する好ましい例を示しているが、単純にエンドプレート16をその背面(上縁)から爪片7で加締め固定するだけの構造としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態におけるヘッダを示す側面図。
【図2】本発明の第1実施形態におけるヘッダを示す断面図。
【図3】本発明の第1実施形態におけるヘッダ端部の閉止片を曲折加工する前の状態を示す斜視図。
【図4】本発明の第1実施形態におけるディバイダの正面図。
【図5】本発明の第1実施形態における導管の正面図。
【図6】本発明の第1実施形態における座板を(a)〜(c)によって平面図、側面図、端面図として示す説明図。
【図7】本発明の第1実施形態におけるタンク部材を(a)〜(c)によって平面図、側面図、端面図として示す説明図。
【図8】本発明の第2実施形態におけるヘッダを示す側面図。
【図9】本発明の第2実施形態におけるヘッダ端部の固定片を曲折加工する前の状態を示す斜視図。
【図10】本発明の第2実施形態における座板を(a),(b)によって平面図、側面図として示す説明図。
【符号の説明】
1 ヘッダ
2 通路
3 タンク部材
3A,3B 分割したタンク部材
4 座板
5 チューブ
7 爪片
8 閉止片
10 ディバイダ
14 パイプコネクタ(導管)
14a フランジ
16 エンドプレート
17 固定片

Claims (4)

  1. 断面略T字形のタンク部材(3)と、該タンク部材(3)の略T字形断面の開放側を包み込む座板(4)とで複数の通路(2),(2)を形成した一対のヘッダ(1),(1)と、
    これらヘッダ(1),(1)間に各座板(4),(4)を貫通して前記通路(2),(2)に連通接続した複数のチューブ(5)とを備えた熱交換器において、
    前記タンク部材(3)を、前記複数の通路(2),(2)をそれらの長さ方向で仕切るディバイダ(10)の配設部分で複数のタンク部材(3A),(3B)に分割し、
    これらタンク部材(3A),(3B)の分割端に前記ディバイダ(10)を挟んで介在させる一方、
    前記座板(4)は、その幅方向両側縁に複数の爪片(7)を備えて、該爪片(7)をタンク部材(3)およびディバイダ(10)の背面に廻り込んで加締めて、ディバイダ(10)と共にこれらタンク部材(3)と座板(4)とを加締め固定したことを特徴とする熱交換器のヘッダ構造。
  2. 座板(4)の長さ方向両端部に閉止片(8)を延設し、該閉止片(8)をタンク部材(3)の端面に曲折,密着させて、これら閉止片(8)により複数の通路(2),(2)端を閉塞するエンドプレートを構成したことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器のヘッダ構造。
  3. 座板(4)の長さ方向両端部に固定片(17)を延設する一方、タンク部材(3)の長さ方向端面に複数の通路(2),(2)端を閉塞するエンドプレート(16)を密接配設し、前記固定片(17)をエンドプレート(16)の外面に廻り込んで加締めて該エンドプレート(16)を加締め固定したことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器のヘッダ構造。
  4. タンク部材(3)の背面を貫通して通路(2),(2)に連通接続する導管(14)に、該タンク部材(3)の背面に密接するフランジ(14a)を設け、該フランジ(14a)を前記爪片(7)によりタンク部材(3)と一体的に加締め固定したことを特徴とする請求項1〜3の何れか1つに記載の熱交換器のヘッダ構造。
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FR2973492A1 (fr) * 2011-03-31 2012-10-05 Valeo Systemes Thermiques Boite collectrice pour echangeur thermique notamment pour vehicule automobile, et echangeur thermique correspondant
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