JP2005003280A

JP2005003280A - 熱交換器のヘッダ構造

Info

Publication number: JP2005003280A
Application number: JP2003167802A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Toya; 宏行斗谷; Mutsuo Yomoda; 睦男四方田
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2005-01-06

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_１は、チューブ５の挿し込み代ｄ_２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

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。
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。
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。
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。