JP2007024350A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器の構造に関し、とくに、車両用空調装置などの冷凍サイクルの構成部品として使用される蒸発器などの熱交換器を、組立性をより向上しつつ、より高精度に製造できるようにした熱交換器の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a heat exchanger, and in particular, manufactures a heat exchanger such as an evaporator used as a component of a refrigeration cycle such as a vehicle air conditioner with higher accuracy while further improving assemblability. The present invention relates to a heat exchanger structure that can be made.
従来から、例えば複数の熱交換用チューブ(例えば、扁平チューブ)と、該チューブの端部が挿入されるチューブ挿入穴を備えたヘッダから構成される、各種の熱交換器が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2)。これらの熱交換器の組立においては、例えば、複数のチューブの端部が、ヘッダの対応するチューブ挿入穴に挿入されて組み付けられ、必要に応じてチューブとアウターフィンが交互に積層され、全体が炉中で一括ろう付けされる。
ところが、上記のような熱交換器は、一般に次のような問題を抱えている。
(1)部品の寸法管理を厳格に行う必要がある。
(i)チューブ端部のチューブ差し込み部がヘッダのチューブ挿入穴よりも大きすぎると、組立不可となり、小さすぎると嵌合部の隙間が大きくなり、ろう付け不良が発生することがある。
(ii)ヘッダのチューブ挿入穴のピッチが設計値よりも大きい場合、アウターフィンのろう付けができなくなるおそれがあり、設計値よりも小さいと、アウターフィンの挿入ができなくなる。
However, the heat exchanger as described above generally has the following problems.
(1) It is necessary to strictly manage the dimensions of parts.
(I) When the tube insertion portion at the tube end is too large than the tube insertion hole of the header, assembly is impossible, and when it is too small, the gap between the fitting portions becomes large, and brazing failure may occur.
(Ii) If the pitch of the tube insertion holes in the header is larger than the design value, the outer fin may not be brazed. If the pitch is smaller than the design value, the outer fin cannot be inserted.
また、熱交換用チューブと、ヘッダのチューブ挿入穴とのクリアランスは通常小さく形成されるため、チューブ端部の挿入が困難であることが多い。 Further, since the clearance between the heat exchange tube and the tube insertion hole of the header is usually small, it is often difficult to insert the tube end.
本発明の課題は、このような現状に鑑み、厳格な部品寸法管理を要せずに確実なろう付けを可能とし、かつ、組立が容易な熱交換器の構造を提供することにある。 In view of such a current situation, an object of the present invention is to provide a structure of a heat exchanger that enables reliable brazing without requiring strict component size management and is easy to assemble.
上記課題を解決するために、本発明に係る熱交換器は、ヘッダと、該ヘッダに形成された複数のチューブ挿通穴に端部が挿通される複数の熱交換用チューブとを有する熱交換器において、前記ヘッダを、互いに分割された、櫛状に形成され櫛状形状の各スリットが前記チューブ挿通穴に相当するように形成されたヘッダ部材Aと、該ヘッダ部材Aに合わされて実質的にヘッダ全体形状を完成するヘッダ部材Bとの接合構造に構成し、各熱交換用チューブの端部にフランジを形成するとともに、該熱交換用チューブを、少なくとも前記ヘッダ部材Aに対し、前記フランジが前記ヘッダ部材Aの櫛状形状のスリットの両側に延び前記ヘッダ部材Aに引っ掛けられた形態にて接合したことを特徴とするものからなる。 In order to solve the above problems, a heat exchanger according to the present invention includes a header and a plurality of heat exchange tubes whose ends are inserted into a plurality of tube insertion holes formed in the header. The header is divided into a plurality of comb-shaped slits each having a comb-like shape corresponding to the tube insertion hole, and the header member A is substantially aligned with the header member A. A header member B that completes the overall shape of the header is constructed, and a flange is formed at the end of each heat exchange tube. The flange is attached to at least the header member A with respect to the heat exchange tube. It extends on both sides of the comb-shaped slit of the header member A, and is joined in a form hooked on the header member A.
上記熱交換器においては、ヘッダ部材Aの櫛状形状は、各スリットがヘッダ部材Aの側方に向けて開口する開放端を有し、かつ、該側方から前記開放端を通して上記熱交換用チューブが該スリット内に挿入され挿入後に上記フランジが該スリットの両側で上記ヘッダ部材Aに引っ掛けられるように形成されている構造とすることができる。 In the heat exchanger, the comb-like shape of the header member A has an open end in which each slit opens toward the side of the header member A, and the heat exchange is performed through the open end from the side. The tube may be inserted into the slit, and the flange may be formed to be hooked on the header member A on both sides of the slit after insertion.
また、上記フランジが、例えば環状に形成され、上記ヘッダ部材Aとともに上記ヘッダ部材Bに対しても接合されている構造とすることができる。 In addition, the flange may be formed in, for example, an annular shape and joined to the header member B together with the header member A.
また、上記ヘッダ部材Bの、ヘッダ部材Aの各スリットに対応する位置に、該スリットの開放端に嵌合する突起が設けられている構造とすることもできる。このようにすれば、スリットと突起との嵌合により、ヘッダ部材Aとヘッダ部材Bがより正確にかつ容易に位置合わせされる。 Moreover, it can also be set as the structure by which the protrusion fitted to the open end of this slit is provided in the position corresponding to each slit of the header member A of the said header member B. FIG. If it does in this way, header member A and header member B will be aligned more correctly and easily by fitting with a slit and projection.
上記熱交換用チューブの形状としては特に限定しないが、扁平チューブからなる場合に本発明による効果が大きい。また、熱交換用チューブ内には、インナーフィンを設けておくこともできる。 Although it does not specifically limit as a shape of the said tube for heat exchange, The effect by this invention is large when it consists of a flat tube. In addition, an inner fin can be provided in the heat exchange tube.
また、上記複数の熱交換用チューブ間にはアウターフィンを介装し、熱交換用チューブとアウターフィンとの交互積層構造とすることもできる。 In addition, an outer fin may be interposed between the plurality of heat exchange tubes, and an alternately laminated structure of the heat exchange tubes and the outer fins may be employed.
このような熱交換器は、各部品が組み付けられたのち全体を炉中で一括ろう付けすることが可能である。 Such a heat exchanger can be brazed together in the furnace after the components are assembled.
また、本発明に係る熱交換器の用途はとくに限定しないが、大量生産される車両用空調装置に用いられるものからなる場合(車両用空調装置用蒸発器)、とくに大きな効果が得られる。 Further, the use of the heat exchanger according to the present invention is not particularly limited. However, when the heat exchanger is used for mass-produced vehicle air conditioners (vehicle air conditioner evaporators), particularly great effects are obtained.
本発明に係る熱交換器によれば、端部にフランジ加工した熱交換用チューブを、櫛状に形成されたヘッダ部材Aに引っ掛ける構造としたため、チューブとヘッダの組立が極めて容易になる。とくに、熱交換用チューブの端部をヘッダ部材Aの櫛状形状のスリットに対し側方から挿入できるようになり、従来のチューブ用穴に挿入する場合に比べ、挿入作業が容易化される。さらに、上記スリットとチューブ端部との嵌合構造についても、それほど厳格な寸法精度は要求されないので、部品寸法管理が容易になり、その状態にて所望のろう付けが可能になる。 According to the heat exchanger according to the present invention, since the heat exchange tube flanged at the end is hooked on the header member A formed in a comb shape, the assembly of the tube and the header becomes extremely easy. In particular, the end portion of the heat exchange tube can be inserted into the comb-shaped slit of the header member A from the side, and the insertion operation is facilitated as compared with the case of inserting into the conventional tube hole. Further, the fitting structure between the slit and the tube end portion does not require so strict dimensional accuracy, so that the dimensional management becomes easy and desired brazing can be performed in this state.
また、フランジをヘッダ内面(ヘッダ部材Aの内面、あるいは、ヘッダ部材Aとヘッダ部材Bの両部材の内面)に接合する構造であるため、チューブとヘッダのろう付け面積を大きくとることが可能になり、ろう付け不良の発生を確実に解消できる。 In addition, since the flange is joined to the header inner surface (the inner surface of the header member A or the inner surfaces of both the header member A and the header member B), the brazing area between the tube and the header can be increased. Therefore, it is possible to reliably eliminate the occurrence of brazing defects.
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1〜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1および図2において、1は熱交換器全体を示しており、熱交換器1は、一対のヘッダ2、3と、該ヘッダ2、3に形成された複数のチューブ挿入穴に各端部がそれぞれ挿通され複数積層される熱交換用扁平チューブ4と、各チューブ4間および最外層のチューブ4の外側に配置されたアウターフィン5と、最外層のアウターフィン5の外側に配置されたサイドプレート6、7を有している。各ヘッダ2、3は、本実施態様では2連のタンク構造に構成されており、図1における上側のヘッダ2に流体(例えば、冷媒)の入口パイプ8および出口パイプ9が設けられている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 8 show a heat exchanger according to a first embodiment of the present invention. 1 and 2,
各ヘッダ2、3は、図3、図4にも示すように、互いに分割された2つの部材である、ヘッダ部材A(10)とヘッダ部材B(11)との接合構造により実質的にヘッダ2、3の全体形状が完成されるようになっている。このうちヘッダ部材A(10)は、図3に示すように、半円状の横断面形状を有する部位を2連に接続した構造に構成され、上記チューブ挿入穴に相当するように形成されたスリット12を有する櫛状形状に形成されている。本実施態様では2連のタンク構造に構成されているので、それに対応させて櫛状形状もヘッダ部材A(10)の両側方に向けて形成されている。両側の各櫛状形状は、各スリット12がヘッダ部材A(10)の側方に向けて開放端13を有し、かつ、後述の如く側方から開放端13を通して熱交換用チューブ4が該スリット12内に挿入され挿入後に後述のフランジが該スリット12の両側でヘッダ部材A(10)に引っ掛けられるように形成されている。各スリット12およびその開放端13における幅である寸法Cは、熱交換用チューブ4の外面における厚みよりも少し大き目の寸法に設定されている。ただし、それほど厳格な寸法管理は不要である。
As shown in FIGS. 3 and 4, each
ヘッダ部材B(11)は、図4に示すように、半円状の横断面形状を有する部位を2連に接続した構造に構成され、ヘッダ部材B(11)にはスリットは設けられていない。このヘッダ部材B(11)をヘッダ部材A(10)に合わせて接合することにより(ヘッダ部材B(11)の各半円部とヘッダ部材A(10)の各半円部とを合わせて円形横断面形状を形成するように接合することにより)、ヘッダ2、3の所定の全体形状が完成されるようになっている。
As shown in FIG. 4, the header member B (11) is configured in a structure in which portions having a semicircular cross-sectional shape are connected in series, and the header member B (11) is not provided with a slit. . By joining this header member B (11) to the header member A (10) and joining them (the semicircular portions of the header member B (11) and the semicircular portions of the header member A (10) are combined into a circular shape. By joining together to form a cross-sectional shape), the predetermined overall shape of the
各熱交換用チューブ4は、本実施態様では図5に示すように、一対のチューブプレート14a、14bの重ね合わせ構造に構成され、内部に形成されるチューブ長手方向に延びる流路15内に、波形のインナーフィン16が挿入されている。この熱交換用チューブ4の両端部には、図6にも示すように、該熱交換用チューブ4が前記ヘッダ部材A(10)のスリット12に側方から挿入された際、該スリット12の両側に延び該スリット12の両側でヘッダ部材A(10)に引っ掛けられることが可能なフランジ17が、熱交換用チューブ4と一体に形成されている。このフランジ17は、本実施態様では、各チューブプレート14a、14bの端部に加工されたフランジ形成部17a、17bの合わせ構造に形成されている。また、図6(B)に示すように、フランジ17のチューブ厚み方向寸法Dは、チューブ厚み寸法Eよりも大きく設定されている。したがって、熱交換用チューブ4がその厚み寸法E部分でスリット12に側方から挿入されたのちには、フランジ17がスリット12の両側部分で確実に引っ掛けられるようになっている。
As shown in FIG. 5, each
本実施態様では、フランジ17は、横断面形状が円形の環状フランジに形成されており、図7、図8に示すように、ヘッダ部材A(10)のスリット12に側方から挿入されたのちヘッダ部材B(11)がヘッダ部材A(10)に合わせられた際には、ヘッダ部材A(10)の内面とヘッダ部材B(11)の内面の両方に接触されるようになっている。この状態でヘッダの内面にろう付け接合されるので、フランジ17とヘッダの内面との接合部18はヘッダの内周面全周にわたって延びるように形成される。図8に示すように組み立てられた各部品が、炉中で一括ろう付けされる。
In this embodiment, the
このように構成された熱交換器1においては、端部にフランジ加工した熱交換用チューブ4を、櫛状に形成されたヘッダ部材A(10)のスリット12に側方から挿入されたのち、該スリット12の両側でヘッダ部材A(10)の内面に引っ掛ける構造としたので、スリット12の寸法や熱交換用チューブ4の厚み寸法をそれほど厳格に管理しないでも、確実にかつ容易にチューブ挿入を行うことができる。また、フランジ17によってヘッダ部材A(10)との接合面積、あるいはヘッダ部材A(10)およびヘッダ部材B(11)との接合面積が大きく確保されるので、チューブとヘッダ間のろう付け不良も確実に防止される。すなわち、部品寸法管理が容易化され、組立が容易化されつつ、ろう付け接合の確実性が向上されることになる。
In the
図9は、本発明の第2実施態様に係る熱交換器のヘッダとチューブとの接合部を示している。本実施態様においては、ヘッダ部材B(21)に、ヘッダ部材A(10)の各スリット12に対応する位置に、該スリット12の開放端13に嵌合する突起22が、ヘッダ部材B(21)と一体に形成されている。突起22がが対応するスリット12の開放端13に嵌合されることにより、ヘッダ部材B(21)がヘッダ部材A(10)に対し、確実に望ましい所定の位置に決められる。その他の構成、作用、効果は前述の第1実施態様に準じる。
FIG. 9 shows a joint between the header and the tube of the heat exchanger according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the header member B (21) has a
本発明に係る熱交換器の構造は、あらゆる熱交換器に適用可能であり、とくに大量生産され組立、ろう付けの容易性、確実性がより求められる車両用空調装置に使用される熱交換器(例えば、冷媒の蒸発器)に好適なものである。 The structure of the heat exchanger according to the present invention can be applied to any heat exchanger, and is particularly used in a vehicle air conditioner that is mass-produced and requires more ease of assembly, brazing, and reliability. For example, it is suitable for a refrigerant evaporator.
1 熱交換器
2、3 ヘッダ
4 熱交換用チューブ(扁平チューブ)
5 アウターフィン
6、7 サイドプレート
8 入口パイプ
9 出口パイプ
10 ヘッダ部材A
11、21 ヘッダ部材B
12 スリット
13 開放端
14a、14b チューブプレート
15 流路
16 インナーフィン
17 フランジ
17a、17b フランジ形成部
18 接合部
22 突起
1
5
11, 21 Header member B
12
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