JP2005326066A

JP2005326066A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2005326066A
Application number: JP2004143727A
Authority: JP
Inventors: Akimichi Watanabe; 彰道渡邉
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2005-11-24
Also published as: EP1596149A3; EP1596149A2; US20050252646A1; US7530387B2

Abstract

【課題】タンクへのチューブの挿入量を均一化し、しかもチューブの端部の変形のおそれを確実に解消でき、流路抵抗の増加、ろう付け強度の低下を確実に防止できる高品質の熱交換器を提供する。
【解決手段】一対のタンクと、該タンクに挿入され両タンクを互いに連通する複数の扁平チューブと、該扁平チューブ間に配設されるフィンとを有する熱交換器において、前記扁平チューブの端部に、該扁平チューブの内外方の少なくとも一方に膨出するリブと、前記タンク内への扁平チューブの挿入量を規制するストッパとを設けたことを特徴とする熱交換器。
【選択図】図４

Description

本発明は、タンク壁に形成された挿入孔に扁平チューブが挿入されるタイプの熱交換器に関し、中でも、とくに車両用空調装置等に好適な熱交換器に関する。

従来から、一対のタンクと、該タンクを互いに連通する複数の扁平チューブとを有する熱交換器はよく知られている。このような熱交換器は各部材を仮り組みし（アセンブリ状態）、各部材が炉中において一括してろう付けされ生産されるようになっている。このような熱交換器は具体的には、たとえば図１４に示すように、タンク１００の座板１０１に穿設されたチューブ挿入孔１０２に扁平チューブ１０３の端部が挿入されるようになっている。なお、図１４において１０４は扁平チューブ１０３間に配設されるフィンを示している。しかし、このような構成においては、タンク１００内部への扁平チューブ１０３の挿入量（挿入代）にばらつきが生じるおそれがあり、たとえば扁平チューブ１０３の挿入量が大きくなり過ぎると、タンク１００内における流路抵抗が増大するおそれがある。一方、扁平チューブ１０３の挿入量が小さくなり過ぎると、扁平チューブ１０３の外面と挿入孔１０２の周縁とのろう付け面積が減少し、ろう付け強度が低下するおそれがある。また、仮り組み状態の熱交換器をろう付けする際には、扁平チューブ１０３とフィン１０４の積層方向の両側を治具で挟持するが、治具とアルミニウム材料等からなる熱交換器の各部材との線膨張係数の相違から、熱交換器が治具により強く挟持され、扁平チューブ１０３の端部が変形するおそれもある。

このような問題に対応すべく、たとえば図１５ないし図１７に示すように、チューブ１０５の端部に外方に突出するとともに、チューブ１０５の幅方向に延びる突出部１０６を形成し、チューブ１０５の挿入量の均一化、および、ろう付け接合中のチューブとタンクとの位置ずれ防止を達成しようとする提案もなされている（特許文献１）。

しかし、上記のような提案においては、チューブ１０５が強く挿入された場合には、座板１０１のチューブ挿入孔１０２の周縁が変形し、該周縁が突出部１０６を乗り越えチューブ１０５の挿入量が確実に規制できなくなるおそれもある。また、この際、突出部１０６にチューブ挿入孔１０２の周縁側から過大な応力が作用すると、チューブ１０５が変形するおそれがある。チューブ１０５が変形した場合には、接合強度の低下や流路抵抗の増大等の不具合を招来するおそれもある。
特開平２−２４２０９５号公報

そこで本発明の課題は、タンクへのチューブの挿入量を均一化し、しかもチューブの端部の変形のおそれを確実に解消でき、流路抵抗の増加、ろう付け強度の低下を確実に防止できる高品質の熱交換器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る熱交換器は、一対のタンクと、該タンクに挿入され両タンクを互いに連通する複数の扁平チューブと、該扁平チューブ間に配設されるフィンとを有する熱交換器において、前記扁平チューブの端部に、該扁平チューブの内外方の少なくとも一方に膨出するリブと、前記タンク内への扁平チューブの挿入量を規制するストッパとを設けたことを特徴とするものからなる。

このような熱交換器においては、扁平チューブの内外方の少なくとも一方に膨出するリブと、前記タンク内への扁平チューブの挿入量を規制するストッパとが設けられている。このため、たとえば扁平チューブの幅方向に延設されるリブにより、主に扁平チューブの端部の強度が向上され変形が防止される。一方、たとえば扁平チューブの外方に突出する凸部により形成されるストッパがチューブ挿入孔の周縁に係止されることにより、主に扁平チューブのタンク内への挿入量が規制される。したがって、タンク内への扁平チューブの挿入量の均一化、扁平チューブの端部の強度の向上が同時にしかも効果的に達成されるので、流路抵抗の増大のおそれを確実に解消でき、しかもろう付け強度に優れた高品質の熱交換器を提供できる。

上記リブは、扁平チューブの内外方のいずれかに膨出さて形成することも可能である。たとえば、リブを扁平チューブの内方に膨出させれば、リブをチューブ内に挿入されるインナーフィンのチューブ長手方向に対する位置決めに利用することもできる。

上記リブは、扁平チューブの幅方向に延設されるものであることが好ましい、このようにリブを形成することにより、扁平チューブの端部の強度を広範に向上できるので、扁平チューブの変形を確実に防止できる。このようなリブの延設代は、とくに限定されるものではないが、たとえば扁平チューブの幅方向の寸法の約１／３程度であれば十分にその機能を発揮できる。

上記ストッパは、たとえば扁平チューブの外方に突出する凸部により形成することができる。

上記リブとストッパの個数、および配置の仕方はとくに限定されるものではないが、たとえばリブの延設方向の両側にストッパを配置する構成、リブとリブとの間にストッパを配置する等の配置を採用できる。

上記リブとストッパとの位置関係は、上記ストッパの少なくとも一部がリブよりも扁平チューブの端部側に延設されていることが好ましい。このような構成においては、扁平チューブの端部がタンクのチューブ挿入孔に挿入される際には、まず先にストッパの一部がチューブ挿入孔の周縁に確実に当接されチューブの過度の挿入が規制されるため、リブがチューブ挿入孔の周縁から過大な応力を受けて変形するような不都合が確実に解消される。上記ストッパの少なくとも一部をリブよりも扁平チューブの端部側に延設するためには、扁平チューブ長手方向に対するリブの寸法よりも、扁平チューブ長手方向に対するストッパの寸法を大きく形成すればよい。たとえば、リブの幅よりもストッパの径を大きく形成すればよい。

前記リブとストッパとは互いに連結して（つまり、連続的に）形成してもよく、互いに独立して（つまり、不連続的に）形成することも可能である。上記のようなリブおよびストッパは、たとえばプレス加工等により一つの工程で簡単に成形できる。

上記のような本発明に係る熱交換器によれば、タンク内への扁平チューブの挿入量の均一化、扁平チューブの端部の強度の向上が同時にしかも効果的に達成されるので、流路抵抗の増大のおそれを確実に解消でき、しかもろう付け強度に優れた高品質の熱交換器を提供できる。

以下に、本発明の熱交換器の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１ないし図８は、本発明の第１実施態様に係る熱交換器を示している。図において、１は熱交換器を示している。熱交換器１は、一対のタンクを有しており、一対のタンクはタンク２とタンク３とからなっている。タンク２、３は複数の扁平チューブ４により連通されている。扁平チューブ４間にフィン５が配設されている。

タンク２は図４に示すように、タンク部材９と座板１０、およびキャップ１１、１２から形成されている。座板１０には、扁平チューブ４の端部が挿入される長孔形状のチューブ挿入孔１３が複数穿設されている。チューブ挿入孔１３の周縁にはバール１９が形成されている。タンク２内部は、図４に示すように仕切板６により２室に区画されており、一方の室には入口パイプ７が接続され、他方の室には出口パイプ８が接続されている。

タンク３も上記タンク２と略同様に形成されており、図４に示すように、タンク部材１４と座板１５、およびキャップ１６、１７から形成されている。座板１５には、扁平チューブ４の端部が挿入される長孔形状のチューブ挿入孔１８が複数穿設されている。チューブ挿入孔１８の周縁にはバール１９が設けられている。

扁平チューブ４の長手方向の両端には、図６、図７に示すように扁平チューブ４の外方に膨出するリブ２０と、前記タンク２、３内への扁平チューブ４の挿入量を規制するストッパ２１とが設けられている。また、リブ２０およびストッパ２１は扁平チューブ４の面２８、２９の両面にもうけられている。

本実施態様においては、リブ２０は、扁平チューブ４幅方向（図６の左右方向）に延設されている。リブ２０とストッパ２１は互いに独立して（つまり、不連続的に）形成されている。リブ２０の延設代は、とくに限定されるものではないが、たとえば扁平チューブ４の幅方向の寸法の約１／３程度に設定できる。

ストッパ２１は、扁平チューブ４の外方に突出する凸部２２により形成されている。本実施態様においては、ストッパ２１はリブ２０の延設方向の両端に設けられている。

ストッパ２１の少なくとも一部はリブ２０よりも扁平チューブ４の端部側に延設されている。本実施態様においては、扁平チューブ長手方向（図６の上下方向）に対するリブ２０の寸法Ａよりも、扁平チューブ長手方向に対するストッパ２１の寸法（外径）Ｂを大きく形成することにより、ストッパ２１の少なくとも一部がリブ２０よりも扁平チューブ４の端部側に延設されるようになっている。このようなリブ２０およびストッパ２１は、たとえばプレス加工等により一つの工程で簡単に成形できる。本実施態様においては、一枚の板材２３の四隅にリブ２０とストッパ２１を予め形成しておき、線Ｃに沿って板材２３を折り曲げることにより扁平チューブ４が形成されるようになっている。

このような熱交換器１においては、扁平チューブ４の外方に膨出するリブ２０と、前記タンク２、３内への扁平チューブ４の挿入量を規制するストッパ２１とが設けられている。このため、扁平チューブ４の幅方向に延設されるリブ２０により、主に扁平チューブ４の端部の強度が向上され変形が防止される。一方、扁平チューブ４の外方に突出する凸部２２により形成されるストッパ２１がチューブ挿入孔１３、１８の周縁に係止されることにより、主に扁平チューブ４のタンク２、３内への挿入量が規制される（図５）。したがって、タンク２、３内への扁平チューブ４の挿入量の均一化、扁平チューブ４の端部の強度の向上が同時にしかも効果的に達成されるので、流路抵抗の増大のおそれを確実に解消でき、しかも、ろう付け強度に優れた高品質の熱交換器１を提供できる。

また、リブ２０は、扁平チューブ４の幅方向に延設されているので、扁平チューブ４の端部の強度を広範に向上でき、扁平チューブ４の変形を確実に防止できる。このようなリブ２０の延設代は、とくに限定されるものではないが、たとえば扁平チューブ４の幅方向の寸法の約１／３程度であれば十分にその機能を発揮できる。

また、ストッパ２１の少なくとも一部はリブ２０よりも扁平チューブの端部側に延設されている。したがって、扁平チューブ４の端部がタンク２、３のチューブ挿入孔１３、１８に挿入される際には、まず先にストッパ２１の外縁がチューブ挿入孔１３、１８の周縁に確実に当接されチューブ４の過度の挿入が規制されるため、リブ２０がチューブ挿入孔１３、１８の周縁から過大な応力を受けて変形するような不都合が確実に解消される。また、本実施態様においては、ストッパ２１はリブ２０の延設方向の両端に設けられているので、扁平チューブ４の端部がタンク２、３のチューブ挿入孔１３、１８に挿入される際の挿入姿勢を正しく保持することもできる。

図９、図１０は本発明の第２実施態様に係る熱交換器の扁平チューブ２４を示している。なお、上記第１実施態様と同一の部材には同一の番号を付しその説明を省略することとする。本実施態様においては、扁平チューブ２４の長手方向の両端には、扁平チューブ２４の外方に膨出するリブ２５と、前記タンク２、３内への扁平チューブ２４の挿入量を規制するストッパ２６とが設けられている。また、リブ２５およびストッパ２６は扁平チューブ２４の面３０、３１の両面に設けられている。

リブ２５は、扁平チューブ２４幅方向（図９の左右方向）に延設されている。ストッパ２６は、扁平チューブ２４の外方に突出する凸部２７により形成されている。本実施態様においては、ストッパ２６はリブ２５の延設方向の両端に連結して（つまり、連続的に）形成されている。

ストッパ２６の少なくとも一部はリブ２５よりも扁平チューブ２４の端部側に延設されている。本実施態様においては、扁平チューブ長手方向（図９の上下方向）に対するリブの寸法Ｄよりも、扁平チューブ長手方向に対するストッパ２１の寸法（外径）Ｅを大きく形成することにより、ストッパ２６の少なくとも一部がリブ２５よりも扁平チューブ２４の端部側に延設されるようになっている。このようなリブ２５およびストッパ２６は、たとえばプレス加工等により一つの工程で簡単に成形できる。

本実施態様においても、上記第１実施態様の作用に準じ、扁平チューブ２４の幅方向に延設されるリブ２５により、主に扁平チューブ２４の端部の強度が向上され変形が防止される。一方、扁平チューブ２４の外方に突出する凸部２７により形成されるストッパ２６がチューブ挿入孔１３、１８の周縁に係止されることにより、主に扁平チューブ２４のタンク２、３内への挿入量が規制される。よって、タンク２、３内への扁平チューブ２４の挿入量の均一化、扁平チューブ２４の端部の強度の向上が同時にしかも効果的に達成されるので、流路抵抗の増大のおそれを確実に解消でき、しかも、ろう付け強度に優れた高品質の熱交換器を提供できる。

また、ストッパ２６の少なくとも一部はリブ２５よりも扁平チューブ２４の端部側に延設されている。したがって、扁平チューブ２４の端部がタンク２、３のチューブ挿入孔１３、１８に挿入される際には、まず先にストッパ２６の外縁がチューブ挿入孔１３、１８の周縁に確実に当接されチューブ２４の過度の挿入が規制されるため、リブ２５がチューブ挿入孔１３、１８の周縁から過大な応力を受けて変形するような不都合が確実に解消される。また、本実施態様においては、ストッパ２６はリブ２５の延設方向の両端に設けられているので、扁平チューブ２４の端部がタンク２、３のチューブ挿入孔１３、１８に挿入される際の挿入姿勢を正しく保持することもできる。

図１１、図１２は本発明の第３実施態様に係る熱交換器の扁平チューブ３２を示している。なお、上記第１、第２実施態様と同一の部材には同一の番号を付しその説明を省略することとする。本実施態様においては、扁平チューブ３２の長手方向の両端には、扁平チューブ３２の外方に膨出するリブ３３、３４と、前記タンク２、３内への扁平チューブ３２の挿入量を規制するストッパ３５とが設けられている。また、リブ３３、３４およびストッパ３５は扁平チューブ３２の面３６、３７の両面に設けられている。

リブ３３、３４は、扁平チューブ３２幅方向（図１１の左右方向）に延設されている。ストッパ３５は、扁平チューブ３２の外方に突出する凸部３８により形成されている。本実施態様においては、ストッパ３５はリブ３３、３４の間に設けられている。ストッパ３５とリブ３３、３４は互いに独立して（つまり、連続的に）形成されている。ただし、図１３に示すように連結して（つまり、連続的に）形成してもよい。

ストッパ３５の少なくとも一部は、リブ３３、３４よりも扁平チューブ３２の端部側に延設されている。本実施態様においては、扁平チューブ長手方向（図１１の上下方向）に対するリブの寸法Ｆ、Ｇよりも、扁平チューブ長手方向に対するストッパ２１の寸法（外径）Ｈを大きく形成することにより、ストッパ３５の少なくとも一部がリブ３３、３４よりも扁平チューブ３２の端部側に延設されるようになっている。このようなリブ３３、３４およびストッパ３５は、たとえばプレス加工等により一つの工程で簡単に成形できる。

本実施態様においても、上記第１、第２実施態様の作用に準じ、扁平チューブ３２の幅方向に延設されるリブ３３、３４により、主に扁平チューブ３５の端部の強度が向上され変形が防止される。一方、扁平チューブ３２の外方に突出する凸部３８により形成されるストッパ３５がチューブ挿入孔１３、１８の周縁に係止されることにより、主に扁平チューブ３２のタンク２、３内への挿入量が規制される。よって、タンク２、３内への扁平チューブ３２の挿入量の均一化、扁平チューブ３２の端部の強度の向上が同時にしかも効果的に達成されるので、流路抵抗の増大のおそれを確実に解消でき、しかも、ろう付け強度に優れた高品質の熱交換器を提供できる。

また、ストッパ３５の少なくとも一部はリブ３３、３４よりも扁平チューブ３２の端部側に延設されている。したがって、扁平チューブ３２の端部がタンク２、３のチューブ挿入孔１３、１８に挿入される際には、まず先にストッパ３５の外縁がチューブ挿入孔１３、１８の周縁に確実に当接されチューブ３２の過度の挿入が規制されるため、リブ３３、３４がチューブ挿入孔１３、１８の周縁から過大な応力を受けて変形するような不都合が確実に解消される。

本発明は、タンク壁に形成された挿入孔に扁平チューブが挿入されるタイプの熱交換器に適用でき、とくに車両用空調装置等に好適な熱交換器に適用できる。

本発明の第１実施態様に係る熱交換器の外観を示す正面図である。図１の熱交換器のＩＩ−ＩＩ線に沿う矢視図である。図１の熱交換器のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う矢視図である。図１の熱交換器の分解斜視図である。図１の熱交換器の扁平チューブのチューブ挿入孔への挿入状態を示す部分拡大断面図である。図１の熱交換器の扁平チューブの平面図である。図６の扁平チューブのＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う矢視図である。図７の扁平チューブを形成する板材の平面図である。本発明の第２実施態様に係る熱交換器の扁平チューブの平面図である。図９の扁平チューブのＸ−Ｘ線に沿う矢視図である。本発明の第３実施態様に係る熱交換器の扁平チューブの平面図である。図１１の扁平チューブのＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う矢視図である。図１１とは別の態様の扁平チューブの平面図である。従来の熱交換器のタンクへの扁平チューブの挿入状態を示す部分拡大断面図である。図１４とは別の熱交換器の扁平チューブの正面図である。図１５の熱交換器の扁平チューブのＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う矢視図である。図１５の扁平チューブの熱交換器のタンクへの挿入状態を示す部分拡大断面図である。

符号の説明

１熱交換器
２、３タンク
４、２４、３２扁平チューブ
５フィン
６仕切板
７入口パイプ
８出口パイプ
９、１４タンク部材
１０、１５座板
１１、１２、１６、１７キャップ
１３、１８チューブ挿入孔
１９バール
２０、２５、３３、３４リブ
２１、２６、３５ストッパ
２２、２７、３８凸部
２３板材
２８、２９、３０、３１、３６、３７面

Claims

一対のタンクと、該タンクに挿入され両タンクを互いに連通する複数の扁平チューブと、該扁平チューブ間に配設されるフィンとを有する熱交換器において、前記扁平チューブの端部に、該扁平チューブの内外方の少なくとも一方に膨出するリブと、前記タンク内への扁平チューブの挿入量を規制するストッパとを設けたことを特徴とする熱交換器。
前記リブが扁平チューブ幅方向に延設されている、請求項１の熱交換器。
前記リブの延設方向の両側にストッパが設けられている、請求項１または２の熱交換器。
前記リブが複数設けられており、各リブ間にストッパが設けられている、請求項１または２の熱交換器。
前記ストッパが扁平チューブの外方に突出する凸部からなる、請求項１ないし４のいずれかに記載の熱交換器。
前記ストッパの少なくとも一部がリブよりも扁平チューブの端部側に延設されている、請求項１ないし５のいずれかに記載の熱交換器。
前記扁平チューブ長手方向に対するリブの寸法よりも、扁平チューブ長手方向に対するストッパの寸法の方が大きく形成されている、請求項１ないし６のいずれかに記載の熱交換器。
前記リブとストッパとが互いに連結して形成されている、請求項１ないし７のいずれかに記載の熱交換器。
前記リブとストッパとが互いに独立して形成されている、請求項１ないし７のいずれかに記載の熱交換器。