JP2005221151A - 熱交換器およびヘッダタンク - Google Patents

Abstract

【課題】断面略円形でタンク径を小さくした耐圧強度の高いヘッダタンクを低コストで提供することを課題とする。
【解決手段】断面略Ｕ字形に形成された中央部１０１ａおよび複数の開口部１０３が形成された第１プレート１０１と、複数のチューブ接続穴１０４が形成された第２プレート１０２とを接合することにより、ヘッダタンクの長手方向に沿って冷媒流路１０５が形成されるとともに、第２プレート１０２のチューブ接続穴１０４と第１プレート１０１の複数の開口部１０３とが平面一致する部分に冷媒流路１０５と連通する分流路１０３ａがそれぞれ形成される構造とした。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば車両等に用いられる熱交換器と、この熱交換器の熱交換器コア内部に冷却媒体を流通させるためのヘッダタンクに関する。

従来、二酸化炭素を冷却媒体とする熱交換器では、要求される耐圧強度が従来の冷媒を使用したものに比べておよそ３倍（常用圧力は１０倍）となるため、ヘッダタンクの耐圧強度を確保するために、タンク部分の断面形状を略円形状の多穴構造とし、内圧を受ける断面積を小さくすることで高耐圧仕様に対応するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１）。
特開平１０−３５１７８３号公報

従来例のヘッダタンクは押出し材であるため、一般的な板材に比べて材料コストが高くなる。また、多穴構造であるために、内部空間を隔てる支柱が存在しており、この支柱はチューブを挿入する際に障害となることから、支柱にチューブ挿入用の溝を形成が必要がある。しかしながら、チューブの本数は（仕様により異なるが）概ね数十本程度と多いため、溝を形成するための加工工数が膨大なものとなる。このように、従来例のヘッダタンクでは、加工工数や原材料等の影響によりコスト増になるという課題があった。

この発明の目的は、断面略円形でタンク径を小さくした耐圧強度の高いヘッダタンク、およびこのヘッダタンクを備えた熱交換器を低コストで提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、断面略Ｕ字形に形成された中央部および複数の開口部が形成された両側部を有する第１プレートと、熱交換器コアのチューブが接続される複数のチューブ接続穴が形成された第２プレートとを接合してなる熱交換器のヘッダタンクであって、前記第１プレートにおける複数の開口部は、前記第２プレートに形成された複数のチューブ接続穴と平面一致するように形成され、前記第１プレートと前記第２プレートとを接合したときに、ヘッダタンクの長手方向に沿って冷媒流路が形成されるとともに、前記第２プレートのチューブ接続穴と前記第１プレートの複数の開口部とが平面一致する部分に前記冷媒流路と連通する分流路がそれぞれ形成されることを特徴とする。

請求項２の発明は、断面略Ｕ字形に形成された中央部および複数のスリット部が形成された両側部を有する第１プレートと、熱交換器コアのチューブが接続される複数のチューブ接続穴が形成された第２プレートとを接合してなる熱交換器のヘッダタンクであって、前記第１プレートの両側部は、前記複数のスリット部における開口端が前記第１プレートの内側に向くように成形されるとともに、前記複数のスリット部は、前記第２プレートに形成された複数のチューブ接続穴と平面一致するように形成され、前記第１プレートと前記第２プレートとを接合したときに、ヘッダタンクの長手方向に沿って冷媒流路が形成されるとともに、前記第２プレートのチューブ接続穴と前記第１プレートの複数のスリット部とが平面一致する部分に前記冷媒流路と連通する分流路がそれぞれ形成されることを特徴とする。

請求項３の発明は、断面略Ｕ字形に形成された中央部および複数のビード部が形成された両側部を有する第１プレートと、熱交換器コアのチューブが接続される複数のチューブ接続穴が形成された第２プレートとを接合してなる熱交換器のヘッダタンクであって、前記第１プレートにおける複数のビード部は、前記第１プレートの両側部を内側から膨出させた形状に成形されるとともに、前記複数のビード部は、前記第２プレートに形成された複数のチューブ接続穴と平面一致するように形成され、前記第１プレートと前記第２プレートとを接合したときに、ヘッダタンクの長手方向に沿って冷媒流路が形成されるとともに、前記第２プレートのチューブ接続穴と前記第１プレートの複数のビード部とが平面一致する部分に前記冷媒流路と連通する分流路がそれぞれ形成されることを特徴とする。

請求項４の発明は、断面略Ｕ字形に形成された中央部および平坦な両側部を有する第１プレートと、熱交換器コアのチューブが接続される複数のチューブ接続穴および複数のビード部が形成された第２プレートとを接合してなる熱交換器のヘッダタンクであって、前記第２プレートにおける複数のビード部は、前記第２プレートを内側から膨出させた形状に成形されるとともに、膨出した底面に前記複数のチューブ接続穴が形成され、前記第１プレートと前記第２プレートとを接合したときに、ヘッダタンクの長手方向に沿って冷媒流路が形成されるとともに、前記第１プレートの複数のビード部に前記冷媒流路と連通する分流路がそれぞれ形成されることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項において、前記ヘッダタンクの内部空間を遮蔽された複数の空間に分割するための遮蔽部材を設けたことを特徴とする。

また、請求項６の発明は、熱交換器コアと、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のヘッダタンクとを備えた熱交換器であって、前記熱交換器コアの最外側に装着されるプレート部材に、前記ヘッダタンクに形成された冷媒流路を塞ぐ遮蔽部を形成したことを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６において、前記ヘッダタンクの端部に接合され、前記プレート部材に形成された遮蔽部の外側面を補強するためのブラケット部材を設けたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ヘッダタンクを構成する第１プレートおよび第２プレートを板材によるプレス成形品とすることができるため、ヘッダタンクを押出し材で製作する場合に比べて安い材料で製造することができるうえ、ヘッダタンクを小型化することができるため、材料の使用量を少なくすることができる。このように、本発明のヘッダタンクは安い材料で製造することができ、且つその使用量を少なくすることができるため、材料費を削減することができる。また、タンク内部の内部空間を隔てる支柱を形成するための機械加工が不要となるため、加工コストを削減することができる。

さらには、ヘッダタンクの耐圧強度を確保するために冷媒流路を断面略円形状とし、かつタンク径を小さくした場合でも、チューブに形成された各チューブ穴、とくに幅方向の端部に位置するチューブ穴にも冷却媒体を確実に流入させることができるため、耐圧強度が高く、かつ小型化・軽量化が可能なヘッダタンクを提供することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明と同様の効果を有する。とくに本請求項の発明においては、前記第１プレートの両側部を前記複数のスリット部における開口端が前記第１プレートの内側に向くように成形する構造であるため、タンクの耐圧強度をさらに高めることができる。

請求項３の発明は、請求項１の発明と同様の効果を有する。とくに、本請求項の発明においては、冷媒が冷媒流路から分流する内部空間の上部を塞ぐための加工を行う必要がないため、加工工数が削減できるとともに、ロウ付け不良の発生を少なくすることができる。また、本請求項の構造によれば、気密性が高く、より耐圧強度の高い構造とすることができる。

請求項４の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を有する。とくに、本請求項の発明においては、冷媒が冷媒流路から分流する内部空間の上部を塞ぐための加工を行う必要がないため、加工工数が削減できるとともに、ロウ付け不良の発生を少なくすることができる。また、本請求項の構造によれば、気密性が高く、より耐圧強度の高い構造とすることができる。さらに、本請求項の構造によれば、チューブ接続穴と分流路が同じビード部に形成されるため、第１プレートと第２プレートとを重ね合わせる際の位置合わせを容易に行うことができる。

請求項５の発明によれば、遮蔽部材を設けることにより、内部リークを確実に防止して、品質的に安定したヘッダタンクとすることができる。

請求項６の発明によれば、プレート部材に遮蔽部を形成することにより、プレート部材と遮蔽部が一体化されるため、部品点数および組み付け工数を削減することができる。

請求項７の発明によれば、ピンブラケット部材により前記プレート部材に形成された遮蔽部の外側面が補強されるため、必要な耐圧強度を確保することができる。

以下、本発明に係わる熱交換器およびヘッダタンクを実施するための最良の形態を図面を参照しながら説明する。なお、説明に用いる各図においては、構造を分かり易くするために、適宜にハッチングや輪郭線、境界線等を省略する。

図１９は、実施例１に係わる熱交換器の全体構成を示す斜視図である。熱交換器１０は大別すると、ヘッダタンク１１Ａおよび１１Ｂ（以下、適宜にヘッダタンク１１という）と、熱交換器コア１２とから構成されている。熱交換器コア１２は、冷却媒体（以下、適宜に冷媒という）が流通する複数本の扁平のチューブ１３と、隣接するチューブ１３との間に配置されたフィン１４とで構成されている。熱交換器コア１２の一端にはヘッダタンク１１Ａが配置され、各チューブ１３の一端と連通されている。また他端にはヘッダタンク１１Ｂが配置され、各チューブ１３の他端と連通されている。

ヘッダタンク１１Ａ、１１Ｂは、長手方向に沿って互いに等しい間隔となるように並列に配置されている。また、ヘッダタンク１１Ａ、１１Ｂの端部には、冷却媒体を供給するための図示しない供給部材や遮蔽部材が接合されている。図１９の構成において、ヘッダタンク１１Ａに供給された冷却媒体は、ヘッダタンク１１Ａからチューブ１３に分配されてヘッダタンク１１Ｂに流入し、このヘッダタンク１１Ｂから外部に取り出される。この間、熱交換器コア１２の各チューブ１３およびフィン１４の間を、空気などの図示しない熱交換媒体が流通することにより、熱交換器コア１２の各チューブ１３を流通する冷却媒体との間で熱交換が行われる。なお、冷却媒体の流通経路には種々の組み合わせがあり、上記流通経路は最も簡単な経路の例を述べたものである。各実施例においては、ヘッダタンク１１Ａに供給された冷却媒体が熱交換器コア１２の各チューブ１３を流通してヘッダタンク１１Ｂに流入する列について説明するものとする。

次に、ヘッダタンク１１の構造について説明する。図１は、実施例１に係わるヘッダタンク１１Ａの部分斜視図である（一部破断面で示す）。ここでは、ヘッダタンク１１Ａを例として説明するが、ヘッダタンク１１Ｂについても基本的な構成は同じである。また、エンドパッチやデバイド等の各実施例において共通のアクセサリ構造については後述する。

図１に示すように、ヘッダタンク１１Ａは、タンク部となる第１プレート１０１と、この第１プレート１０１を覆うように接合される第２プレート１０２とから構成されている。第１プレート１０１は、中央部１０１ａが断面略Ｕ形状に形成され、両側部１０１ｂには冷却媒体の流路となる複数の開口部１０３がチューブ１３と同じ間隔で形成されている。また第２プレート１０２には、チューブ１３を接続するための複数のチューブ接続穴１０４が等間隔で形成されている。この第２プレート１０２の幅方向の両端部は、第１プレート１０１の両側部１０１ｂにおいて、開口部１０３の上面を覆うように重ね合わされることで、第１プレート１０１と一体化されている。なお、チューブ１３の内部には、冷却媒体を流通させるための複数のチューブ穴１３ａが等間隔で形成されている。

図２はヘッダタンク１１Ａの部分断面図であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ′線断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ′線断面図をそれぞれ示している。ヘッダタンク１１Ａは、チューブ１３が接続される部分と、それ以外の部分とでは内部構造が異なる。すなわち、チューブ１３が接続されていない部分では、図２（ａ）に示すようにヘッダタンク１１Ａの長手方向に貫通する冷媒流路１０５のみが形成されている。また、チューブ１３が接続されている部分では、図２（ｂ）に示すように、冷媒流路１０５とともに、冷媒の一部が分流するための分流路１０３ａが形成されている。この分流路１０３ａは、冷媒流路１０５と開口部１０３との間に形成される内部空間であり、冷媒流路１０５と分流路１０３ａとの間は連通した空間となる。

上記構成において、ヘッダタンク１１Ａの一方の端部から供給される冷却媒体は、タンクの長手方向に沿って形成された冷媒流路１０５内を流通するとともに、チューブ１３が接続されている部分では、幅方向に形成された左右の分流路１０３ａに分流して、チューブ１３に形成されたチューブ穴１３ａに流入する。このチューブ穴１３ａに流入した冷却媒体はヘッダタンク１１Ｂ内で合流して、外部に取り出される。

本実施例によれば、ヘッダタンクの耐圧強度を確保するために冷媒流路の断面形状を略円形状とし、かつヘッダタンク径（第１プレート１０１の断面略Ｕ形状部分の幅）をチューブ１３の幅より大幅に小さくした場合でも、チューブ１３に形成された各チューブ穴１３ａ、とくに幅方向の端部に位置するチューブ穴１３ａにも冷却媒体を確実に流入させることができる。したがって、本実施例のヘッダタンクにおいては、断面略円形かつタンク径を小さくすることにより耐圧強度を高くすることができ、且つ小型化・軽量化が可能なヘッダタンクとすることができる。

次に、ヘッダタンク１１の製作方法について説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、ヘッダタンク１１の製作手順を示す説明図である。このうち、（ｃ）は図２（ｂ）と同等部分の断面図を示している。

まず、図３（ａ）に示すように、クラッド材（アルミ芯材）の平板からなる第１プレート１０１の所定位置に同一形状の開口部１０３をプレス加工により形成する。この開口部１０３は、図示しない第２プレート１０２に形成されるチューブ接続穴１０４の配列と同じ間隔で形成する。次に、図３（ｂ）に示すように、第１プレート１０１の中心部分を長手方向に沿って断面略Ｕ形状となるように曲げ加工する。これにより、第１プレート１０１の内部中央に冷媒流路１０５が形成される。次に、図３（ｃ）に示すように、第２プレート１０２のチューブ接続穴１０４と、第１プレート１０１の開口部１０３とが平面的に一致するように配置するとともに、第２プレート１０２の幅方向の両側部１０２ａを図の矢印方向に折り返して、第１プレート１０１の開口部１０３を塞ぐように重ね合わせることにより、ヘッダタンク１１Ａ、１１Ｂの本体部分が完成する。このとき、冷媒流路１０５と開口部１０３との間には冷媒が流通するための空間となる分流路１０３ａが形成される。

さらに、このヘッダタンク１１Ａ、１１Ｂとの間に熱交換器コア１２を取り付けるとともに、後述するエンドパッチやデバイド等を装着して、これらを一体のまま炉中で加熱してロウ付け接合することにより熱交換器１０が完成する。

本実施例によれば、ヘッダタンクを板材によるプレス加工成形品とすることができるため、従来例のように、ヘッダタンクを押出し材で製作する場合に比べて安い材料で製造することができる。また、ヘッダタンクを小型化することができるため、材料の使用量を少なくすることができる。このように、安い材料で製造することができ、且つその使用量を少なくすることができるため、材料費を削減することができる。しかも、タンク内部の内部空間を隔てる支柱を形成するための機械加工が不要となるため、加工コストを削減することができる。

さらに、ヘッダタンクの材料として、表層にロウ材層を有するクラッド材を使用しているため、ロウ付け時に外部からロウ材を供給する必要がなく、ロウ付けの作業工数を少なくして、製造コストを削減することができる。

したがって、本実施例によれば、断面略円形でタンク径を小さくした耐圧強度の高い熱交換器のヘッダタンクを低コストで製作することが可能となる。

ちなみに、背景技術にある特開平１０−３５１７８３号公報のヘッダタンクにおいても、タンク内径を小さくすることにより耐圧強度を高めることができると推測される。しかしながら、この従来例でヘッダタンク径を小さくすると、タンク内の冷媒流路がより細分化され、接合部分が増えるうえ、外部から接合状態が確認できない部位をロウ付けしなければならなくなるため、ロウ付け不良の発生が懸念される。この点、本実施例の構造であれば、接合部位をすべて外部から確認することができるため、ロウ付け不良の発生を抑えることができる。この作用効果は、以下の各実施例に示すヘッダタンクおいて共通する。

次に、実施例２に係わるヘッダタンクの構造について説明する。この実施例２において、熱交換器の基本的な構造は実施例１（図１９）と同じであるため、説明を省略する。また、本実施例では、熱交換器コアの上部に配置されるヘッダタンク２１Ａについて説明するものとし、これと対をなすヘッダタンク２１Ｂ（図１の１１Ｂに相当）については図示を省略する。また、ヘッダタンク２１Ａ、２１Ｂを適宜にヘッダタンク２１という。

図４は、実施例２に係わるヘッダタンク２１Ａの部分斜視図である（一部破断面で示す）。

図４に示すように、ヘッダタンク２１Ａは、タンク部となる第１プレート２０１と、この第１プレート２０１を覆うように接合される第２プレート２０２とから構成されている。第１プレート２０１は、中央部２０１ａが断面略Ｕ形状に形成され、両側部２０１ｂには冷却媒体の流路となる複数のスリット部２０３がチューブ１３と同じ間隔で形成されている。また第２プレート２０２には、チューブ１３を接続するための複数のチューブ接続穴２０４が等間隔で形成されている。第２プレート２０２の幅方向の両側部は、第１プレート２０１の両側部２０１ｂの上面を覆うように重ね合わされている。

図５は、ヘッダタンク２１Ａの部分断面図であり、（ａ）は図４のＡ−Ａ′線断面図、（ｂ）は図４のＢ−Ｂ′線断面図をそれぞれ示している。本実施例のヘッダタンク２１Ａにおいて、チューブ１３が接続される部分と、それ以外の部分とでは内部構造が異なる。すなわち、チューブ１３が接続されていない部分では、図５（ａ）に示すようにヘッダタンク２１Ａの長手方向に貫通する冷媒流路２０５のみが形成されている。また、チューブ１３が接続されている部分では、図５（ｂ）に示すように、冷媒流路２０５とともに、冷媒の一部が分流するための分流路２０３ａが形成されている。この分流路２０３ａは、冷媒流路２０５とスリット部２０３との間に形成される内部空間であり、冷媒流路２０５と分流路２０３ａとの間は連通した空間となる。

上記構成において、ヘッダタンク２１Ａの一方の端部から供給される冷却媒体は、タンクの長手方向に沿って形成された冷媒流路２０５内を流通するとともに、チューブ１３が接続されている部分では、幅方向に形成された左右の分流路２０３ａに分流して、チューブ１３に形成されたチューブ穴１３ａに流入する。このチューブ穴１３ａに流入した冷却媒体は図示しないヘッダタンク２１Ｂ内で合流して、外部に取り出される。

本実施例によれば、実施例１と同様に、幅方向の端部に位置するチューブ穴１３ａにも冷却媒体を確実に流入させることができる。したがって、断面略円形かつタンク径を小さくすることにより耐圧強度の高い構造とすることができ、且つ小型化・軽量化が可能なヘッダタンクとすることができる。

次に、ヘッダタンク２１の製作方法について説明する。図６（ａ）〜（ｄ）は、ヘッダタンク２１の製作手順を示す説明図である。このうち、（ｃ）および（ｄ）は、図５（ｂ）と同等部分の断面図を示している。

まず、図６（ａ）に示すように、クラッド材（アルミ芯材）の平板からなる第１プレート２０１の所定位置に同一形状のスリット部２０３をプレス加工により形成する。このスリット部２０３は、図示しない第２プレート２０２に形成されるチューブ接続穴２０４の配列と同じ間隔で形成する。また、第１プレート２０１の中心部分を長手方向に沿って断面略Ｕ形状となるように曲げ加工する。次に、図６（ｂ）に示すように、第１プレート２０１の幅方向の両側部を内側に折り返して、スリット部２０３の開口端２０３ａが第１プレート２０１の内側に向くように重ね合わせる。これにより、第１プレート２０１の内部中央に冷媒流路２０５が形成される。続いて、図６（ｃ）に示すように、第２プレート２０２のチューブ接続穴２０４と、第１プレート２０１のスリット部２０３とが平面的に一致するように重ねて配置する。さらに、図６（ｄ）に示すように、第２プレート２０２の幅方向の両側部２０２ａを図の矢印方向に折り返して、第１プレート１０１の幅方向の両側部に重ね合わせ、カシメ固定することにより、ヘッダタンク２１Ａ、２１Ｂの本体部分が完成する。このとき、冷媒流路２０５とスリット部２０３との間には冷媒が流通するための空間となる分流路１０３ａが形成される。

さらに、このヘッダタンク２１Ａ、２１Ｂとの間に熱交換器コア１２を取り付けるとともに、後述するエンドパッチやデバイド等を装着して、これらを一体のまま炉中で加熱してロウ付け接合することにより熱交換器２０が完成する。

本実施例によれば、ヘッダタンクを板材によるプレス加工成形品とすることができるため、押出し材で製作する場合に比べて安い材料で製造することができる。また、ヘッダタンクを小型化することができるため、材料の使用量を少なくすることができる。このように、安い材料で製造することができ、且つその使用量を少なくすることができるため、材料費を削減することができる。しかも、タンク内部の内部空間を隔てる支柱を形成するための機械加工が不要となるため、加工コストを削減することができる。

さらに、ヘッダタンクの材料として、実施例１と同様に、表層にロウ材層を有するクラッド材を使用することにより、ロウ付け時に外部からロウ材を供給する必要がなくなり、ロウ付けの作業工数を少なくして、製造コストを削減することができる。

したがって、本実施例においても、耐圧強度の高い熱交換器のヘッダタンクを低コストで製作することが可能となる。とくに、本実施例においては、第１プレート２０１の幅方向の両側部を内側に折り返して、スリット部２０３の開口端２０３ａが第１プレート２０１の内側に向くように重ね合わせた構造としているため、タンクの耐圧強度をさらに高めることができる。

次に、実施例３に係わるヘッダタンクの構造について説明する。この実施例３においても、熱交換器の基本的な構造は実施例１（図１９）と同じであるため、説明を省略する。また、本実施例では、熱交換器コアの上部に配置されるヘッダタンク３１Ａについて説明するものとし、これと対をなすヘッダタンク３１Ｂ（図１の１１Ｂに相当）については図示を省略する。また、ヘッダタンク３１Ａ、３１Ｂを適宜にヘッダタンク３１という。

図７は、実施例３に係わるヘッダタンク３１Ａの部分斜視図である（一部破断面で示す）。

図７に示すように、ヘッダタンク３１Ａは、タンク部となる第１プレート３０１と、この第１プレート３０１を覆うように接合される第２プレート３０２とから構成されている。第１プレート３０１は、中央部３０１ａが断面略Ｕ形状に形成され、両側部３０１ｂには冷却媒体の流路となる複数のビード部３０３がチューブ１３と同じ間隔で形成されている。また第２プレート３０２には、チューブ１３を接続するための複数のチューブ接続穴３０４が等間隔で形成されている。この第２プレート３０２の幅方向の両側部は、第１プレート３０１の両側部３０１ｂの一部を覆うように重ね合わされている。

図８は、ヘッダタンク３１Ａの部分断面図であり、（ａ）は図７のＡ−Ａ′線断面図、（ｂ）は図７のＢ−Ｂ′線断面図をそれぞれ示している。本実施例のヘッダタンク３１Ａにおいて、チューブ１３が接続される部分と、それ以外の部分とでは内部構造が異なる。すなわち、チューブ１３が接続されていない部分では、図８（ａ）に示すようにヘッダタンク３１Ａの長手方向に貫通する冷媒流路３０５のみが形成されている。また、チューブ１３が接続されている部分では、図８（ｂ）に示すように、冷媒流路３０５とともに、冷媒の一部が分流するための分流路３０３ａが形成されている。この分流路３０３ａは、第１プレート３０１の幅方向の両端部にビード加工により形成されたビード部３０３の内部空間であり、冷媒流路３０５と分流路３０３ａとの間は連通した空間となる。

上記構成において、ヘッダタンク３１Ａの一方の端部から供給される冷却媒体は、タンクの長手方向に沿って形成された冷媒流路３０５内を流通するとともに、チューブ１３が接続されている部分では、幅方向に形成された左右の分流路３０３ａに分流して、チューブ１３に形成されたチューブ穴１３ａに流入する。このチューブ穴１３ａに流入した冷却媒体は図示しないヘッダタンク３１Ｂ内で合流して、外部に取り出されることになる。

本実施例によれば、実施例１と同様に、幅方向の端部に位置するチューブ穴１３ａにも冷却媒体を確実に流入させることができるため、断面略円形かつタンク径を小さくして耐圧強度を高くすることができ、且つ小型化・軽量化が可能なヘッダタンクとすることができる。

次に、ヘッダタンク３１の製作方法について説明する。図９（ａ）〜（ｄ）は、ヘッダタンク３１の製作手順を示す説明図である。このうち、（ｃ）および（ｄ）は、図８（ｂ）と同等部分の断面図を示している。

まず、図９（ａ）に示すように、クラッド材（アルミ芯材）の平板からなる第１プレート３０１の中心部分を長手方向に沿って断面略Ｕ形状となるように曲げ加工する。次に、図９（ｂ）に示すように、第１プレート３０１の所定位置に同一形状のビード部３０３をプレス加工により形成する。このビード部３０３は、第２プレート３０２に形成されるチューブ接続穴３０４の配列と同じ間隔で形成する。次に、図９（ｃ）に示すように、第２プレート３０２のチューブ接続穴３０４と、第１プレート３０１のビード部３０３とが平面的に一致するように重ねて配置する。さらに、図９（ｄ）に示すように、第２プレート３０２の幅方向の両側部３０２ａを図の矢印方向に折り返して、第１プレート３０１の幅方向の両側部に重ね合わせ、カシメ固定することにより、ヘッダタンク３１Ａ、３１Ｂの本体部分が完成する。

さらに、このヘッダタンク３１Ａ、３１Ｂとの間に熱交換器コア１２を取り付けるとともに、後述するエンドパッチやデバイド等を装着して、これらを一体のまま炉中で加熱してロウ付け接合することにより熱交換器３０が完成する。

本実施例によれば、ヘッダタンクを板材によるプレス加工成形品とすることができるため、押出し材で製作する場合に比べて安い材料で製造することができる。また、ヘッダタンクを小型化することができるため、材料の使用量を少なくすることができる。このように、安い材料で製造することができ、且つその使用量を少なくすることができるため、材料費を削減することができる。しかも、タンク内部の内部空間を隔てる支柱を形成するための機械加工が不要となるため、加工コストを削減することができる。

さらに、ヘッダタンクの材料として、実施例１と同様に、表層にロウ材層を有するクラッド材を使用することにより、ロウ付け時に外部からロウ材を供給する必要がなくなり、ロウ付けの作業工数を少なくして、製造コストを削減することができる。

したがって、本実施例においても、耐圧強度の高い熱交換器のヘッダタンクを低コストで製作することが可能となる。とくに、本実施例の構成においては、冷媒が冷媒流路３０５から分流する内部空間（ビード部３０３）の上部を塞ぐための加工を行う必要がないため、加工工数が削減できるとともに、ロウ付け不良の発生を少なくすることができる。また、本実施例の構造によれば、気密性が高く、より耐圧強度の高い構造とすることができる。

次に、実施例４に係わるヘッダタンクの構造について説明する。この実施例４においても、熱交換器の基本的な構造は実施例１（図１９）と同じであるため、説明を省略する。また、本実施例では、熱交換器コアの上部に配置されるヘッダタンク４１Ａについて説明するものとし、これと対をなすヘッダタンク４１Ｂ（図１の１１Ｂに相当）については図示を省略する。また、ヘッダタンク４１Ａ、４１Ｂを適宜にヘッダタンク４１という。

図１０は、実施例３に係わるヘッダタンク４１Ａの部分斜視図である（一部破断面で示す）。

図１０に示すように、ヘッダタンク４１Ａは、タンク部となる第１プレート４０１と、この第１プレート４０１を覆うように接合される第２プレート４０２とから構成されている。第１プレート４０１は、中央部４０１ａが断面略Ｕ形状に形成されている。また第２プレート４０２には、冷却媒体の流路となる断面略Ｕ字形のビード部４０３が等間隔で複数形成されるとともに、各ビード部４０３の底面４０３ａには、チューブ１３を接続するためのチューブ接続穴４０４が形成されている。ビード部４０３は、チューブ１３と同じ幅方向に形成された溝部であり、その内部には、冷媒が流通するための空間となる分流路４０５が形成されている。一方、第２プレート４０２の幅方向の両側部は、第１プレート４０１の両側部４０１ｂの一部を覆うように重ね合わされている。第１プレート４０１と第２プレート４０２とを重ね合わせることにより、冷媒流路４０６と分流路４０５との間は連通した空間となる。第２プレート４０２に形成されたビード部４０３の形状を図１１に示す。図１１は、図１０の矢視Ｄを示す斜視図である。

図１２は、ヘッダタンク４１Ａの部分断面図であり、（ａ）は図１０のＡ−Ａ′線断面図、（ｂ）は図１０のＢ−Ｂ′線断面図をそれぞれ示している。

本実施例のヘッダタンク４１Ａにおいて、チューブ１３が接続される部分と、それ以外の部分とでは内部構造が異なる。すなわち、チューブ１３が接続されていない部分では、図１２（ａ）に示すようにヘッダタンク４１Ａの長手方向に貫通する冷媒流路４０６のみが形成されている。また、チューブ１３が接続されている部分では、図１２（ｂ）に示すように、冷媒流路４０６とともに、冷媒の一部が流通するための分流路４０５が形成されている。この分流路４０５は、冷媒流路４０６とビード部４０３との間に形成される内部空間であり、冷媒流路４０６と分流路４０５との間は連通した空間となる。

上記構成において、ヘッダタンク４１Ａの一方の端部から供給される冷却媒体は、タンクの長手方向に沿って形成された冷媒流路４０６内を流通するとともに、チューブ１３が接続されている部分では、幅方向に形成されている分流路４０５に分流して、チューブ１３に形成されたチューブ穴１３ａに流入する。このチューブ穴１３ａに流入した冷却媒体は図示しないヘッダタンク４１Ｂ内で合流して、外部に取り出されることになる。

本実施例によれば、実施例１と同様に、幅方向の端部に位置するチューブ穴１３ａにも冷却媒体を確実に流入させることができるため、断面略円形でタンク径を小さくして耐圧強度を高くすることができ、且つ小型化・軽量化が可能なヘッダタンクとすることができる。

次に、ヘッダタンク４１の製作方法について説明する。図１３（ａ）〜（ｄ）は、ヘッダタンク４１の製作手順を示す説明図である。このうち、（ｃ）および（ｄ）は、図１２（ｂ）と同等部分の断面図を示している。

まず、図１３（ａ）に示すように、クラッド材（アルミ芯材）の平板からなる第１プレート４０１の中心部分を長手方向に沿って断面略Ｕ形状となるように曲げ加工する。次に、図１３（ｂ）に示すように、同じくクラッド材の平板からなる第２プレート４０２の所定位置に同一形状のビード部４０３をプレス加工により形成するとともに、それぞれのビード部４０３にチューブ接続穴４０４を形成する。次に、図１３（ｃ）に示すように、第２プレート４０２の幅方向の両側部を直角に折り曲げ、その上に第１プレート４０１を重ねて配置する。さらに、図１０（ｄ）に示すように、第２プレート４０２の幅方向の両側部４０２ａを図の矢印方向に折り返して、第１プレート４０１の幅方向の両側部に重ね合わせ、カシメ固定することにより、ヘッダタンク４１Ａ、４１Ｂの本体部分が完成する。

このとき、冷媒流路４０６とビード部４０３との間には冷媒が流通するための空間となる分流路４０５が形成される。

さらに、このヘッダタンク４１Ａ、４１Ｂとの間に熱交換器コア１２を取り付けるとともに、後述のエンドパッチやデバイド等を装着して、これらを一体のまま炉中で加熱してロウ付け接合することにより熱交換器４０が完成する。

本実施例によれば、ヘッダタンクを板材によるプレス加工成形品とすることができるため、押出し材で製作する場合に比べて安い材料で製造することができる。また、ヘッダタンクを小型化することができるため、材料の使用量を少なくすることができる。このように、安い材料で製造することができ、且つその使用量を少なくすることができるため、材料費を削減することができる。しかも、タンク内部の内部空間を隔てる支柱を形成するための機械加工が不要となるため、加工コストを削減することができる。

さらに、ヘッダタンクの材料として、実施例１と同様に、表層にロウ材層を有するクラッド材を使用することにより、ロウ付け時に外部からロウ材を供給する必要がなくなり、ロウ付けの作業工数を少なくして、製造コストを削減することができる。

したがって、本実施例においても、耐圧強度の高い熱交換器のヘッダタンクを低コストで製作することが可能となる。とくに、本実施例の構成においては、冷媒が冷媒流路４０６から分流する分流路４０５の上部を塞ぐための加工を行う必要がないため、加工工数が削減できるとともに、ロウ付け不要の発生を少なくすることができる。また、本実施例の構造によれば、気密性が高く、より耐圧強度の高い構造とすることができる。さらに、本実施例の構造によれば、チューブ接続穴４０４と分流路４０５が同じビード部４０３に形成されるため、第１プレート４０１と第２プレート４０２とを重ね合わせる際の位置合わせを容易に行うことができる。

次に、ヘッダタンクに接続されるチューブの位置決め構造を、図１４を用いて説明する。図１４の各図は、図８（ｂ）に対応した断面を示している。

図１４（ａ）は、チューブ側に位置決め加工した形状を示す断面図である。本実施例においては、チューブ１３のタンク差し込み側であって、その幅方向の両端部には位置決めのための切り欠き部１３ｂが形成されている。チューブ１３の切り欠き部１３ｂと、チューブ接続穴３０４の縁とを当接させることにより、チューブ１３を所定の深さまでヘッダタンク内に挿入することができる。

図１４（ｂ）は、ヘッダタンク側に位置決め加工した形状を示す断面図である。本実施例においては、第１プレート３０１の内側であって、第２プレート３０２のチューブ接続穴３０４と対向する位置には突き当て部３０１ａが形成されている。この突き当て部３０１ａは、第１プレート３０１の幅方向の両端部にチューブ１３と同じ間隔で複数形成されている。チューブ１３の端部と、第１プレート３０１の突き当て部３０１ａとを当接させることにより、チューブ１３を所定の深さまでヘッダタンク内に挿入することができる。

なお、上記の位置決め構造は、実施例３（図８）だけでなく、他の実施例の構成にも適用することができる。

次に、各実施例のヘッダタンクに装着されるエンドパッチやデバイド等の共通のアクセサリ構造について説明する。

図１５は、実施例６に係わるヘッダタンクの部分斜視図であり、図１のヘッダタンク１１Ａにアクセサリを装着した場合の例を示している（図１と同等部分を同一符号で示す）。

まず、エンドパッチの構造を図１６（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。（ａ）は図１５のＡ−Ａ′線断面図であり、（ｂ）はサイドプレートの形状を示す正面図である。サイドプレート１０６は、図１５に示すように、熱交換器コア１２の最も外側に装着される部材である。このサイドプレート１０６は、図１６（ａ）に示すように、その先端に形成されたエンドパッチ部分１０６ａがヘッダタンクを貫通するようにはめ込まれている。エンドパッチ部分１０６ａは、図１６（ｂ）の斜線部分となる。また、図１５に示すように、第１プレート１０１には、エンドパッチ部分１０６ａをはめ込むための切り欠き部１０１ａが形成されている。本実施例のように、エンドパッチとサイドプレートとを一体化することにより、部品点数および組み付け工数を削減することができる。

次に、デバイドの構造を図１７（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。（ａ）は図１５のＢ−Ｂ′線断面図であり、（ｂ）はデバイドの形状を示す正面図である。デバイド１０７は、図１７（ａ）に示すように、ヘッダタンク１１Ａの内部空間を遮蔽された複数の空間に分割するための部材であり、冷媒の流通経路に応じた位置に装着される。また、図１５に示すように、第１プレート１０１には、デバイド１０７をはめ込むための切り欠き部１０１ｂが形成されている。本実施例のヘッダタンク１１Ａにおいては、図１７（ｂ）に示すようなデバイド形状とすることにより、内部リークを確実に防止して、品質的に安定したヘッダタンクとすることができる。

次に、ピンブラケットの構造を図１８（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。（ａ）はピンブラケットの正面図、（ｂ）はピンブラケットの側面図である。ピンブラケット１０８は、図１５に示すように、エンドパッチ部分１０６ａの外側面を補強するための部材である。先に説明したエンドパッチと一体化されたサイドプレート１０６では、板厚を薄くしたときに耐圧強度不足が懸念される。しかしながら、ヘッダタンク１１Ａの端部にピンブラケット１０８を挿入し、ロウ付けすることによって、ピンブラケット１０８によりエンドパッチ部分１０６ａの外側面が補強されて必要な耐圧強度を確保することができる。

本実施例においても、サイドプレート、デバイドの材料として、実施例１と同様に、表層にロウ材層を有するクラッド材（アルミ芯材）を使用することにより、ロウ付け時に外部からロウ材を供給する必要がなくなり、ロウ付けの作業工数を少なくして、製造コストを削減することができる。

なお、上述の実施例１〜６に示した各部材の配置、形状、数量、材料、取り付け構造などは図示の形態に限定されるものではなく、ヘッダタンクの仕様に応じて適宜に選択、設計されるものである。例えば、チューブ幅が広く、冷媒流量が多い場合は、上記各実施例のタンク構造を並列に配置して、多穴構造のヘッダタンクとしてもよい。

実施例１に係わるヘッダタンクの部分斜視図。 実施例１に係わるヘッダタンクの部分断面図。（ａ）は図１のＡ−Ａ′線断面図。（ｂ）は図１のＢ−Ｂ′線断面図。 実施例１に係わるヘッダタンクの製作手順を示す説明図。（ａ）は平板に開口部を形成したときの斜視図。（ｂ）は平板を断面略Ｕ形に形状加工したときの斜視図。（ｃ）は２つのプレートを重ね合わせたときの形状を示す断面図。 実施例２に係わるヘッダタンクの部分斜視図。 実施例２に係わるヘッダタンクの部分断面図。（ａ）は図４のＡ−Ａ′線断面図。（ｂ）は図４のＢ−Ｂ′線断面図。 実施例２に係わるヘッダタンクの製作手順を示す説明図。（ａ）は平板にスリット部と断面略Ｕ形の形状加工を施したときの斜視図。（ｂ）は第１プレートの幅方向の両側部を内側に折り返して重ね合わせたときの斜視図。（ｃ）および（ｄ）は２つのプレートを重ね合わせたときの形状を示す断面図。 実施例３に係わるヘッダタンクの部分斜視図。 実施例３に係わるヘッダタンクの部分断面図。（ａ）は図７のＡ−Ａ′線断面図。（ｂ）は図７のＢ−Ｂ′線断面図。 実施例３に係わるヘッダタンクの製作手順を示す説明図。（ａ）は平板に断面略Ｕ形の形状加工を施したときの斜視図。（ｂ）は第１プレートにビード部を形成したときの形状を示す斜視図。（ｃ）および（ｄ）は２つのプレートを重ね合わせたときの形状を示す断面図。 実施例３に係わるヘッダタンクの部分斜視図。 図１０の矢視Ｄを示す斜視図。 実施例３に係わるヘッダタンクの部分断面図。（ａ）は図１０のＡ−Ａ′線断面図。（ｂ）は図１０のＢ−Ｂ′線断面図。 実施例３に係わるヘッダタンクの製作手順を示す説明図。（ａ）は平板に断面略Ｕ形の形状加工を施したときの斜視図。（ｂ）は第２プレートにビード部とチューブ接続穴を形成したときの平面図。（ｃ）および（ｄ）は２つのプレートを重ね合わせたときの形状を示す断面図。 各実施例に共通するチューブの位置決め構造を示す説明図。（ａ）はチューブ側に位置決め加工を施したときの形状を示す断面図。（ｂ）はヘッダタンク側に位置決め加工を施したときの形状を示す断面図。 実施例６に係わるヘッダタンクの部分斜視図。 エンドパッチの構造を示す説明図。（ａ）は図１５のＡ−Ａ′線断面図。（ｂ）はサイドプレートの形状を示す正面図。 デバイドの構造を示す説明図。（ａ）は図１５のＢ−Ｂ′線断面図。（ｂ）はデバイドの形状を示す正面図。 ピンブラケットの構造を示す説明図。（ａ）はピンブラケットの正面図。（ｂ）はピンブラケットの側面図。 実施例１に係わる熱交換器の全体構成を示す斜視図。

符号の説明

１０、２０、３０、４０…熱交換器
１１、２１、３１、４１（各Ａ、Ｂ）…ヘッダタンク
１２…熱交換器コア
１３…チューブ
１３ａ…チューブ穴
１４…フィン
１８、１０５、２０４、３０５、４０６…冷媒流路
１０１、２０１、３０１、４０１…第１プレート
１０２、２０２、３０２、４０２…第２プレート
１０４、２０４、３０４、４０４…チューブ接続穴
１０６…サイドプレート
１０６ａ…エンドパッチ部分
１０７…デバイド
１０８…ピンブラケット
２０３…スリット部
３０３、４０３…ビード部
３０３ａ、４０５…分流路

Claims (7)

1. 断面略Ｕ字形に形成された中央部（１０１ａ）および複数の開口部（１０３）が形成された両側部（１０１ｂ）を有する第１プレート（１０１）と、熱交換器コア（１２）のチューブ（１３）が接続される複数のチューブ接続穴（１０４）が形成された第２プレート（１０２）とを接合してなる熱交換器（１０）のヘッダタンク（１１Ａ、１１Ｂ）であって、
   前記第１プレート（１０１）における複数の開口部（１０３）は、前記第２プレート（１０２）に形成された複数のチューブ接続穴（１０４）と平面一致するように形成され、
   前記第１プレート（１０１）と前記第２プレート（１０２）とを接合したときに、ヘッダタンクの長手方向に沿って冷媒流路（１０５）が形成されるとともに、前記第２プレート（１０２）のチューブ接続穴（１０４）と前記第１プレート（１０１）の複数の開口部（１０３）とが平面一致する部分に前記冷媒流路（１０５）と連通する分流路（１０３ａ）がそれぞれ形成されることを特徴とする熱交換器（１０）のヘッダタンク（１１Ａ、１１Ｂ）。
2. 断面略Ｕ字形に形成された中央部（２０１ａ）および複数のスリット部（２０３）が形成された両側部（２０１ｂ）を有する第１プレート（２０１）と、熱交換器コア（１２）のチューブ（１３）が接続される複数のチューブ接続穴（２０４）が形成された第２プレート（２０２）とを接合してなる熱交換器（２０）のヘッダタンク（２１Ａ、２１Ｂ）であって、
   前記第１プレート（２０１）の両側部（２０１ｂ）は、前記複数のスリット部（２０３）における開口端（２０３ａ）が前記第１プレート（２０１）の内側に向くように成形されるとともに、前記複数のスリット部（２０３）は、前記第２プレート（２０２）に形成された複数のチューブ接続穴（２０４）と平面一致するように形成され、
   前記第１プレート（２０１）と前記第２プレート（２０２）とを接合したときに、ヘッダタンクの長手方向に沿って冷媒流路（２０５）が形成されるとともに、前記第２プレート（２０２）のチューブ接続穴（２０４）と前記第１プレート（２０１）の複数のスリット部（２０３）とが平面一致する部分に前記冷媒流路（２０５）と連通する分流路（２０３ａ）がそれぞれ形成されることを特徴とする熱交換器（２０）のヘッダタンク（２１Ａ、２１Ｂ）。
3. 断面略Ｕ字形に形成された中央部（３０１ａ）および複数のビード部（３０３）が形成された両側部を有する第１プレート（３０１）と、熱交換器コア（１２）のチューブ（１３）が接続される複数のチューブ接続穴（３０４）が形成された第２プレート（３０２）とを接合してなる熱交換器（３０）のヘッダタンク（３１Ａ、３１Ｂ）であって、
   前記第１プレート（３０１）における複数のビード部（３０３）は、前記第１プレート（３０１）の両側部（３０３ｂ）を内側から膨出させた形状に成形されるとともに、前記複数のビード部（３０３）は、前記第２プレート（３０２）に形成された複数のチューブ接続穴（３０４）と平面一致するように形成され、
   前記第１プレート（３０１）と前記第２プレート（３０２）とを接合したときに、ヘッダタンクの長手方向に沿って冷媒流路（３０５）が形成されるとともに、前記第２プレート（３０２）のチューブ接続穴（３０４）と前記第１プレート（３０１）の複数のビード部（３０３）とが平面一致する部分に前記冷媒流路（３０５）と連通する分流路（３０３ａ）がそれぞれ形成されることを特徴とする熱交換器（３０）のヘッダタンク（３１Ａ、３１Ｂ）。
4. 断面略Ｕ字形に形成された中央部（４０１ａ）および平坦な両側部（４０１ｂ）を有する第１プレート（４０１）と、熱交換器コア（１２）のチューブ（１３）が接続される複数のチューブ接続穴（４０４）および複数のビード部（４０３）が形成された第２プレート（４０２）とを接合してなる熱交換器（４０）のヘッダタンク（４１Ａ、４１Ｂ）であって、
   前記第２プレート（４０２）における複数のビード部（４０３）は、前記第２プレート（４０２）を内側から膨出させた形状に成形されるとともに、膨出した底面（４０３ａ）に前記複数のチューブ接続穴（４０４）が形成され、
   前記第１プレート（４０１）と前記第２プレート（４０２）とを接合したときに、ヘッダタンクの長手方向に沿って冷媒流路（４０６）が形成されるとともに、前記第１プレート（４０１）の複数のビード部（４０３）に前記冷媒流路（４０６）と連通する分流路（４０５）がそれぞれ形成されることを特徴とする熱交換器（４０）のヘッダタンク（４１Ａ、４１Ｂ）。
5. 前記ヘッダタンクの内部空間を遮蔽された複数の空間に分割するための遮蔽部材（１０７）を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱交換器のヘッダタンク。
6. 熱交換器コア（１２）と、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のヘッダタンクとを備えた熱交換器（１０、２０、３０、４０）であって、前記熱交換器コア（１２）の最外側に装着されるプレート部材（１０６）に、前記ヘッダタンクに形成された冷媒流路を塞ぐ遮蔽部（１０６ａ）を形成したことを特徴とする熱交換器（１０、２０、３０、４０）。
7. 前記ヘッダタンクの端部に接合され、前記プレート部材（１０６）に形成された遮蔽部（１０６ａ）の外側面を補強するためのブラケット部材（１０８）を設けたことを特徴とする請求項６に記載の熱交換器（１０、２０、３０、４０）。
   

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