JP2007205630A - 熱交換器用ヘッダタンク - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器用ヘッダタンクにおいて、ロウ付け加熱処理の際における昇温または冷却時に分流管に歪みが生じることを防止するとともに、部品点数や加工費を削減する。
【解決手段】本発明の熱交換器用ヘッダタンク１は、図示していない熱交換器に冷却媒体を供給するタンク部２と、タンク部２内へ冷却媒体を均一に分配する分流管３とを備え、分流管３の長手方向に設けられた切り込み部へ、タンク２ａに設けられた支柱部４をスライドさせるように嵌め込むことによって分流管３をタンク部２内に保持するようにしたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用空調装置などに用いられる冷媒蒸発器や冷媒凝縮器、オイルクーラ及びヒータコア等に設けられる熱交換器用ヘッダタンクに関する。

一般に、この種の熱交換器では、気液混合状態の冷却媒体が用いられるので、気相と液相との密度差によってそれぞれ慣性力が異なることから、熱交換器内を流れる過程で気相状態の冷却媒体と液相状態の冷却媒体のいずれか一方が多く、他方が少ない状態に偏りやすい傾向があり、熱交換を行なう複数のチューブ間で冷却媒体の配分量が不均一になることがあった。その結果、熱交換器内で温度分布が生じて熱交換効率が低下するという問題があった。

そこで、上記のように複数のチューブ間で冷却媒体の配分量が不均一になることを防止するため、例えば図９及び図１０に示すようなヘッダタンクを備えた熱交換器が用いられている。ここで、図９はヘッダタンクを側面から見たときの断面図、図１０は図９のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

このヘッダタンク１０１は、図９に示すように、プレス成形される一対のプレート体１０２、１０３からなる箱枠形のタンク部１０４と、このタンク部１０４に挿入され、内部を冷却媒体が流通する分流管１０５とを備えて構成されている。タンク部１０４の両端には、各端部を塞ぐキャップ１０６、１０７がそれぞれ設けられている。このうち、キャップ１０６には、分流管１０５の一端が接続される入口管１０８を挿入する貫通穴１０９が形成されている。また、他方のキャップ１０７には、分流管１０５の他端を塞ぐエンドパッチ１１０を挿入する貫通穴１１１が形成されている。分流管１０５の長手方向の所定位置には、分流管１０５内の冷却媒体をタンク部１０４内に分流する複数の連通穴１１３が設けられ、各連通穴１１３は、図１０に示すように、分流管１０５の周方向の所定位置に複数配置されている。

上記ヘッダタンク１０１の下部には、図示しない熱交換器コアが設けられている。この熱交換器コアは、ヘッダタンク１０１の長手方向に沿って複数配置され、冷却媒体が流通する複数のチューブと冷却用のフィンとを交互に積層した構造となっている。タンク部１０４の底部側のプレート体１０２には、各チューブの端部がそれぞれ挿入される複数のチューブ挿入孔１１４が形成されており、各チューブ挿入孔１１４を介してタンク部１０４から各チューブに冷却媒体を供給するようになっている。

このように構成された従来のヘッダタンク１０１では、入口管１０８を介して流入する冷却媒体が分流管１０５を通って長手方向及び周方向の所定位置で連通穴１１３よりタンク部１０４の内部に分流された後、タンク部１０４から各チューブへ流入するので、チューブ全体にわたって冷却媒体を均一に配分することができる。

また、別の従来例としては、ヘッダタンクの内部に冷却媒体が流通する分流管を挿入するとともに、ヘッダタンク内を各チューブに対応するように区画し、分流管内を長手方向に中央部で２つに仕切る仕切り板を設けた熱交換器が提案されている。このように構成された熱交換器にあっては、冷却媒体が分流管内を循環しながら連通穴からヘッダタンク内の各区画部分に配分された後、冷却媒体が各チューブに流入するので、チューブ全体にわたって冷却媒体を均一に配分することができる（特許文献１参照）。

また、さらに別の従来例としては、例えば、ヘッダタンクの内部に冷却媒体が流通する分流管を挿入するとともに、ヘッダタンク内を複数のチューブ群毎に対応するように区画し、各区画ごとに分流管に冷却媒体を分流する連通穴を設けた熱交換器が提案されている。このように構成された熱交換器にあっても、冷却媒体が連通穴からヘッダタンク内の各区画部分に配分された後、冷却媒体が各チューブに流入するので、チューブ全体にわたって均一に冷却媒体を配分することができる（特許文献２参照）。
特開平８−８６５９１号公報 特開平９−１６６３６８号公報

上述した図９及び図１０に示すような従来技術のヘッダタンク１０１では、分流管１０５がタンク部１０４と別体構造であり、分流管１０５の一端がキャップ１０６で支持され、他端がキャップ１０７及びエンドパッチ１１０で支持されている。この構造では、分流管１０５がタンク部１０４と直接接触しておらず、分流管１０５とタンク部１０４との間の熱伝導率が低いため、ヘッダタンク１０１を組立てて各チューブ端部をそれぞれチューブ挿入孔１１４に挿入した状態でロウ付け加熱処理を施したときに、加熱時と冷却時にそれぞれ分流管１０５とタンク部１０４との間で温度差が生じて膨張量や収縮量の違いによりタンク部１０４内で分流管１０５が歪んでしまい、分流管１０５からタンク部１０４内へ冷却媒体を分流する効率が低下するという課題がある。

また、分流管１０５には、タンク部１０４さらにチューブに冷却媒体を分配するために連通穴１１３を設けてあるが、冷却媒体を適正に分配するために連通穴１１３はタンク部１０４に対して所定の角度にする必要がある。そのために、従来技術のヘッダタンク１０４は分流管１０５の取り付け時に回転しないようにするための回り止めが必要であった。

さらに、分流管１０５はエンドパッチ１１０に圧入されているだけであり、振動等で脱落する可能性もあり、それを防止するために分流管１０５とエンドパッチ１１０とをピンで固定するなどの対策が必要であった。

また、特許文献１及び特許文献２に記載されている従来技術にあっても同様であり、別体構造である分流管とタンク部との間の熱伝導率が低いため、加熱時と冷却時にそれぞれ分流管とタンク部との間で温度差が生じて膨張量や収縮量に差ができ、タンク部内で分流管が歪んでしまい、分流管からタンク部への分流効率が低下するという課題がある。

本発明の目的は、ヘッダタンクを組み立ててロウ付け加熱処理を施す際に分流管とタンク部との温度差を小さくして分流管の歪みを防止するとともに、分流管が回転しない構造の熱交換器用ヘッダタンクを提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１に記載の熱交換器用ヘッダタンクは、チューブに冷却媒体を供給するタンク部と、前記タンク部内に設けられ、前記タンク部へ冷却媒体を分配する分流管とを備えた熱交換器用ヘッダタンクであって、前記タンク部の内側に設けられた逆Ｔ字形状の支柱部に、前記分流管の長手方向に沿って設けられた切り込み部を嵌め込むことによって前記分流管を前記タンク部内に保持することを特徴とする。

請求項１の熱交換器用ヘッダタンクによれば、タンク部の内側に設けられた逆Ｔ字形状の支柱部を、分流管の長手方向に沿って設けられた切り込み部に嵌め込むことによって分流管をタンク部内に保持するので、分流管とタンク部との接触部分を大幅に増加させることができる。これによれば、ロウ付け加熱処理の際における昇温または冷却時に分流管とタンク部との温度差を小さくすることができるので、分流管とタンク部との間の膨張量及び収縮量の差を小さくして分流管の歪みを無くすことができる。

また、タンク部に分流管を嵌め込むことにより、分流管が回転することを防止することができる。これによれば、従来のように分流管の端部に回転防止用の加工を施す必要がなくなり、部品点数を減らして組み付け効率を改善することができるので、加工費を削減することができる。

以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る熱交換器用ヘッダタンクの構造を示す斜視図、図２は熱交換器用ヘッダタンクの断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の熱交換器用ヘッダタンク（以下、ヘッダタンクという）１は、図示していないチューブに冷却媒体を供給するタンク部２と、このタンク部２内へ冷却媒体を均一に分配する分流管３とを備えており、タンク部２はタンク２ａとプレート２ｂとを嵌め込むことによって箱型に組み立てられている。

なお、ヘッダタンク１の下部には図示していない熱交換器コアが設けられており、この熱交換器コアはヘッダタンク１の長手方向に沿って、冷却媒体が流通するチューブと冷却用のフィンとを交互に積層させた構造となっている。

ここで、タンク部２を構成するタンク２ａの分解斜視図を図３に、その断面図を図４に示す。

図３及び図４に示すように、タンク２ａの内側には、分流管３を取り付けられるように長手方向に沿って逆Ｔ字形状の支柱部４が設けられている。また、支柱部４の両側面には、嵌め込まれた分流管３が上方へ移動することを規制するための突起５が長手方向に沿って複数形成されている。

一方、タンク部２を構成するプレート２ｂはプレス加工によって形成され、図１に示すように、冷却媒体を流通させるためのチューブの上端を接続するチューブ挿入孔６が長手方向に沿って複数形成されている。

次に、タンク部２内に設置される分流管３の構造について説明する。図５は分流管３の分解斜視図、図６はその断面図である。

図５及び図６に示すように、分流管３はプレス成形等で曲げ加工することによって断面がＣ字形状となるように切り込み部７が形成されている。また、分流管３の側面には冷却媒体を均一に分配するように、長手方向に沿って複数の分配穴８が設けられている。

そして、このような構造の分流管３の切り込み部７をタンク２ａの支柱部４へスライドさせるように嵌め込むことによって、分流管３がタンク２ａに取り付けられる。このとき、分流管３は支柱部４が逆Ｔ字形状をしているので下方への移動が規制され、また突起５があることによって上方への移動も規制される。このため分流管３は上下方向へ移動することはなく、嵌め込んだ位置で確実に固定されることになる。

さらに、分流管３の取り付けられたタンク２ａをプレート２ｂに嵌め込むことによってヘッダタンク１が組み立てられる。ただし、タンク２ａとプレート２ｂを組み立ててから分流管３を取り付けるようにしてもよい。

この後、組み立てられたヘッダタンク１に対して図示しない熱交換器コアの各チューブをチューブ挿入孔６へ挿入した状態でロウ付け加熱処理を施す。このとき、タンク２ａの支柱部４が直接分流管３に接触しているので、熱伝導率を高くすることができ、これによって分流管３とタンク２ａとの間に温度差が生じることはなく、したがって膨張量や収縮量に差が生じることを防いで、分流管３の歪みを防止することができる。

また、図７の部分断面図に示すように、タンク部２に分流管３を嵌め込み、タンク部２の端部に設けたエンドプレート９に突き当てることにより、分流管３の終端部及びその周囲部分を塞ぐことができる。

さらに、分流管３は逆Ｔ字形状をした支持部４と突起５によって移動を規制されており回転することがないので、回転防止のための部品や加工が不要となる。これによれば、部品点数を減らして組み付け効率を改善することができるので、加工費を削減することができる。

次に、タンク２ａのプレス成形による製造方法を図８に基づいて説明する。まず、第１工程では分流管３を保持するための突起５を成形する（図８（ａ））。そして、第２工程では第１工程で成形された突起５の間にＵ字成形を行ない（図８（ｂ））、第３工程でＵ字状に成形された部分を両脇から挟み込んで支柱部４を成形する（図８（ｃ））。

そして、第４工程において下方から圧縮することによって、支柱部４の逆Ｔ字形状を成形し（図８（ｄ））、最後に第５工程でタンク２ａの外形を箱型に成形してタンク２ａのプレス成形による製造を終了する（図８（ｅ））。

このように、本実施形態の熱交換器用ヘッダタンク１では、分流管３の長手方向に設けられた切り込み部７に、タンク２ａに設けられた支柱部４を嵌め込むことによって分流管３をタンク部２内に保持するので、分流管３とタンク部２との接触部分を大幅に増加させることができる。これにより、ロウ付け加熱処理の際における昇温または冷却時に分流管３とタンク部２との温度差を小さくすることができるので、分流管３とタンク部２との間の膨張量及び収縮量の差を小さくして分流管３の歪みを無くすことができる。

また、タンク部２の支柱部４に分流管３を嵌め込むことにより、分流管３の回転を防止できるので、分流管３の回転を防止するためのピンなどの部品や、分流管３の端部の形状を非円形とする加工が不要となる。これによれば、部品点数を減らして組み付け効率を改善することができるので、加工費を削減することができる。

また、分流管３の支柱部４を逆Ｔ字形状とし、且つ両側面に複数の突起５を形成したので、嵌め込まれた分流管３の上下方向への移動が規制されて分流管３は上下方向へ移動しなくなり、分流管３を嵌め込んだ位置で確実に固定することができる。これによれば、振動等による脱落を防止するために分流管３の端部をピンで固定するなどの対策が不要となり、部品点数を減らして組み付け効率を改善することができので、加工費を削減することができる。

以上、本発明の熱交換器用ヘッダタンクについて、図示した実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

本発明の実施形態に係る熱交換器用ヘッダタンクの構造を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る熱交換器用ヘッダタンクの構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る熱交換器用ヘッダタンクを構成するタンクの構造を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る熱交換器用ヘッダタンクを構成するタンクの構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る熱交換器用ヘッダタンクを構成する分流管の構造を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る熱交換器用ヘッダタンクを構成する分流管の構造を示す断面図である。 本発明の熱交換器用ヘッダタンクの部分断面図である。 本発明の熱交換器用ヘッダタンクを構成するタンクのプレス成形による製造方法を説明するための図である。 従来の熱交換器用ヘッダタンクの構造を説明するための側面の断面図である。 図９に示す従来の熱交換器用ヘッダタンクのＡ−Ａ線における断面図である。

符号の説明

１ 熱交換器用ヘッダタンク
２ タンク部
２ａ タンク
２ｂ プレート
３ 分流管
４ 支柱部
５ 突起
６ チューブ挿入孔
７ 切り込み部
８ 分配穴
９ エンドプレート
１０１ ヘッダタンク
１０２、１０３ プレート体
１０４ タンク部
１０５ 分流管
１０６、１０７ キャップ
１０８ 入口管
１０９ 貫通穴
１１０ エンドパッチ
１１１ 貫通穴
１１３ 連通穴
１１４ チューブ挿入孔

Claims (1)

1. タンク部（２）と、前記タンク部（２）内に設けられ、前記タンク部（２）へ冷却媒体を分配する分流管（３）とを備えた熱交換器用ヘッダタンク（１）であって、
   前記タンク部（２）の内側に設けられた逆Ｔ字形状の支柱部（４）に、前記分流管（３）の長手方向に沿って設けられた切り込み部（７）を嵌め込むことによって前記分流管（３）を前記タンク部（２）内に保持することを特徴とする熱交換器用ヘッダタンク。
   

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