JP2007248025A - 熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッダプレートとタンク本体の接合部との間に隙間が発生することによる流体の漏出を防止する。
【解決手段】本発明に係る熱交換器１１は、ヘッダプレート１７は、チューブ１２の端部が貫設する平板部１９と該平板部１９の前後縁部において折曲形成された壁部２０とを備えおり、タンク本体１８は、両側部分においてヘッダプレート１７の平板部１９と接触可能なように折曲形成された接合部２７を備えており、該接合部２７をヘッダプレート１７の平板部１９に接合すると、タンク本体１８の前後開口端が壁部２０によって閉塞されるように構成されており、平板部１９と壁部２０間の折曲角部には、外側に膨出するように逃げ部２２が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器及びその製造方法に関し、特に、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の小型の機器において使用される熱交換器及びその製造方法に関する。

乗用車や二輪車の他、ＰＣ等の小型電子機器には、熱交換器が設けられている。従来の熱交換器としては、例えば、樋形状を成すヘッダプレートに逆樋形状を成すタンク本体を嵌着して筒状部材を形成し、該筒状部材の両側開口端を端面プレートにより閉塞して成るタンクを備えたものが知られている。そして、この種の熱交換器をＰＣ等の小型電子機器に設置する場合には、流体の流速を上げるため、タンク内に仕切り板が挿着され、流路の多パス化が図られるようになっている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、上記した熱交換器では、生産性の向上を図るのが難しいといった課題があったため、この課題を解決すべく、近年では、図８に示すように、樋状に折曲形成されたヘッダプレート１に対して、両側及び中央に接合部２が折曲形成されたタンク本体３を嵌着してタンク４を形成し、このタンク４をコア５の端部に設置した熱交換器６も提案されている（例えば、特許文献２参照）
特開平１０−２１３３９０号公報 特願２００４−１８２２６５号

ところが、上記した後者の熱交換器６では、ヘッダプレート１の折曲部分が曲面状に形成されているため、図９に示すように、ヘッダプレート２の平板部７とタンク本体３の接合部２との間に隙間８（ハッチング部分）が生じ、この隙間８からタンク４内部の流体が漏出するおそれがあるといった問題があった。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、ヘッダプレートとタンク本体の接合部との間に隙間が発生することによる流体の漏出を防止すると共に、生産性の向上を図り、製造コストの低減化を図ることのできる熱交換器及びその製造方法を提供しようとするものである。

上記した目的を達成するため、本発明は、並設されたチューブと該各チューブに周設されたフィンとを有するコアと、前記各チューブの端部が貫設するヘッダプレートと該ヘッダプレートに嵌着されるタンク本体とを有するタンクとを備えた熱交換器において、前記ヘッダプレートは、前記チューブの端部が貫設する平板部と該平板部の前後縁部において折曲形成された壁部とを備えおり、前記タンク本体は、両側部分において前記ヘッダプレートの平板部と接触可能なように折曲形成された接合部を備えており、該接合部を前記ヘッダプレートの平板部に接合すると、前記タンク本体の前後開口端が前記壁部によって閉塞されるように構成されており、前記平板部と前記壁部間の折曲角部には、外側に膨出するように逃げ部が形成されていることを特徴とする。

そして、前記ヘッダプレートの壁部の周縁部には爪部が形成されており、該爪部を内側に折曲することにより、前記ヘッダプレートの平板部に対して前記タンク本体を押圧可能となっていてもよい。

また、前記ヘッダプレートの壁部の周縁部には溝部が形成されていると共に、前記タンク本体の周縁部には前記溝部に掛止可能な爪部が突設されていてもよい。

さらに、前記ヘッダプレートの壁部の内側には掛止部が突設されており、該突部に前記タンク本体の接合部が掛止可能となっていてもよい。

また、本発明は、熱交換器の製造方法であって、（Ａ）並設されたチューブにフィンを周設し、横方向に複数のコアが連結されたコア連結体を組み立てる工程と、（Ｂ）平板部材を折曲して互いに対向する壁部を形成すると共にその折曲角部に外側に膨出するように逃げ部を形成することにより、平板部の前後縁部に壁部が形成されたヘッダプレートの連結体を成形する工程と、（Ｃ）横長平板部材をその長手方向に沿って所定間隔で折曲し、前記ヘッダプレートの平板部に接触可能な接合部が複数形成されたタンク本体の連結体を成形する工程と、（Ｄ）前記各チューブの端部を前記各ヘッダプレートの平板部に貫設すると共に該ヘッダプレートの連結体にタンク本体の連結体を嵌着し、前記コア連結体の端部に、複数のタンクが連結されたタンク連結体を組み立てる工程と、（Ｅ）前記コア連結体及び前記タンク連結体の各接合箇所をそれぞれ固定し、複数の熱交換器が連結された熱交換器連結体を製造する工程と、（Ｆ）前記コア連結体及び前記タンク連結体の各連結部を切断し、前記熱交換器連結体を複数の熱交換器に分割する工程とを備えていることを特徴とする。

そして、前記（Ｂ）工程は、前記平板部材に平行に溝部を形成し、該各溝部に沿って折曲する工程を備えていてもよい。

また、前記コア連結体の連結部にはフィンが設けられており、前記（Ｆ）工程は、前記コア連結体の連結部のフィンに沿って切断する工程を備えていてもよい。

さらに、前記タンク連結体の連結部には前記コア連結体の連結部のフィンに対応する位置に位置決め部が形成されており、前記（Ｆ）工程は、前記タンク連結体の連結部の位置決め部に沿って切断する工程を備えていてもよい。

さらにまた、前記コア連結体の連結部にはダミーのチューブが配設されており、前記（Ｆ）工程は、前記ダミーのチューブの中心線に沿って切断する工程を備えていてもよい。

さらに、前記コア連結体の連結部にはコアサポート連結体が配設されており、前記（Ｆ）工程は、前記コアサポート連結体の中心線に沿って切断する工程を備えていてもよい。

さらに、（Ｇ）前記熱交換器連結体を複数の熱交換器に分割した後、該各熱交換器のコアの両側にカバーを取り付ける工程を備えていてもよい。

本発明によれば、ヘッダプレートの折曲角部に逃げ部が形成されているため、タンク本体はヘッダプレートに確実に密着する。したがって、ヘッダプレートとタンク本体との接合箇所から流体が漏出するおそれがなく、熱交換性能の向上及び製品の信頼性の向上を図ることができる。

また、タンクを構成するヘッダプレート及びタンク本体がいずれも曲げ加工により成形されるようになっているため、熱交換器の組み立て及び製造作業を容易且つ確実に行うことでき、生産性の向上及び製造コストの低減化を図ることができる等、種々の優れた効果を得ることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る熱交換器について説明する。ここで、図１は本実施の形態に係る熱交換器を部分的に示す斜視図、図２は本実施の形態に係る熱交換器のタンクを示す側面図、図３は本実施の形態に係る熱交換器のヘッダプレートを示す側面図、図４は図３のＡ−Ａ矢視図である。なお、以下の説明では、本発明に係る熱交換器を、ＰＣ等の小型電子機器の冷却用として使用する場合について例示して説明する。

本実施の形態に係る熱交換器１１は、所要数並設された扁平チューブ１２と各扁平チューブ１２に周設されたフィン１３とから成るコア１４と、コア１４の両端部に設けられたアッパタンク１５及びロアタンク（図示省略）とから概略構成されている。そして、アッパタンク１５及び前記ロアタンクは、それぞれ扁平チューブ１２の両端部が貫設されるヘッダプレート１７と各ヘッダプレート１７に嵌着されるタンク本体１８とから構成されている。

図２に最も良く示されているように、ヘッダプレート１７は、樋形状を成しており、扁平チューブ１２の端部が貫設する平板部１９と、平板部１９の前後縁部において互いに対向するように折曲形成された壁部２０とから構成され、平板部１９には扁平チューブ１２の端部が貫設可能な通孔２１が扁平チューブ１２の数に対応して穿設されている。そして、ヘッダプレート１７の平板部１９と壁部２０間の折曲角部には、外側に突出するように逃げ部２２が形成されている。また、ヘッダプレート１７の壁部２０の周縁部２３は、僅かに外側に傾斜するように折曲形成されており、周縁部２３の中央部分の対向する位置には、それぞれ、爪部２４が内側に折曲可能なように形成されている。さらに、ヘッダプレート１７の壁部２０の内側には、図３及び図４に良く示されているように、涙滴形状の掛止部２５が所要数、突設されている。また、壁部２０の正面側には出入口パイプ２６が接続されている。

タンク本体１８は、中央部分が膨出するように矩形平板の両側部分を折曲した形状を成しており、その両側部分には、ヘッダプレート１７の平板部１９と面接触可能なように接合部２７が形成されている。そして、この接合部２７をヘッダプレート１７の平板部１９に接合すると、タンク本体１８の前後開口端が壁部２０により閉塞されるようになっている。

次に、主に図５及び図６上記した熱交換器１の製造方法について説明する。ここで、図５は本実施の形態に係る熱交換器の製造方法を示す斜視図、図６は本実施の形態に係る熱交換器のヘッダプレートの製造方法を示す側面図である。

先ず、図５に示すように、多数並設した扁平チューブ２にフィン３を周設し、横方向に複数のコア１４が連結されたコア連結体３１を組み立てる。

次いで、図６に示すように、平板部材３２に平行に溝部３３を形成し、該各溝部３３に沿って平板３２を略直角に折曲する。これにより、平板部１９の前後縁部に互いに対向するように壁部２０が形成されると共に平板部１９と壁部２０の間の折曲角部に外側に膨出するように逃げ部２２が形成されたヘッダプレート１７の連結体３４が成形される。そして、この連結体３４の周縁部２３に所定間隔で、爪部２４を形成すると共に、切断箇所のフィン１３の中心線Ｃに対応する位置に、切断箇所位置決め用のＶカット部３５を切欠する。また、横長平板部材をその長手方向に沿って所定間隔で折曲し、ヘッダプレート１７の平板部１９に接触可能な接合部２７が複数形成されたタンク本体１８の連結体３６を成形する。

次いで、このように成形されたヘッダプレート１７の連結体３４の各平板部１９に各扁平チューブ１２の両端部を貫設する。一方、ヘッダプレート１７の連結体３４にタンク本体１８の連結体３６を嵌着し、爪部２４を内側に折曲し、タンク本体１８を平板部１９側に押圧すると共に、接合部２７を掛止部２５に掛止する。これにより、コア連結体３１の端部に、複数のタンク１５が連結されたタンク連結体３７がセットされる。そして、この場合、ヘッダプレート１７の折曲角部に逃げ部２２が形成されているため、タンク本体１８の接合部２７は、図２に示されているように、ヘッダプレート１７の平板部１９に密着するようになる。また、タンク本体１８の接合部２６がヘッダプレート１７の平板部１９に密着した状態は、爪部２４及び掛止部２５によって確実に保持されるため、タンク本体１８とヘッダプレート１７の接合箇所に隙間が生じることにより流体の漏出が起こることはない。

その後、上記したようにコア連結体３１の端部にタンク連結体３７がセットされた状態で、高温の炉内に入れ、各接合箇所に予め被覆されていたロウ材を溶融し、各接合箇所を一体にロウ付け固定し、複数の熱交換器１１が連結された熱交換器連結体３８を製造する。そして、この熱交換器連結体３８を、切断機（図５ではカッター刃３９）により、フィン１３の中心線Ｃに沿って切断し、複数個の熱交換器１１に分割する。分割された複数の熱交換器１１は、コア１４の両側にフィン１３の切断部が剥き出しになっているので、その切断部を覆うように樹脂カバー（図示省略）を取り付ける。なお、本実施の形態のように、熱交換器１１をＰＣ等の小型電子機器の冷却用として使用する場合には、コア１４の両側にコアサポートを取り付けなくても強度的には問題ない。

上記したように本発明の実施の形態によれば、ヘッダプレート１７の折曲角部に逃げ部２２が形成されているため、タンク本体１８はヘッダプレート１７に確実に密着すると共に、ヘッダプレート１７の爪部２４や掛止部２５により、タンク本体１８のヘッダプレート１７からの浮き上がりを防止することができる。したがって、ヘッダプレート１７とタンク本体１８との接合箇所から流体が漏出するおそれがなく、熱交換性能の向上を図ることができる。

また、ヘッダプレート１７及びタンク本体１８がいずれも曲げ加工により成形されていると共にタンク本体１８の接合部２７がヘッダプレート１８の平板部１９に面接触により接合されるようになっている。そのため、熱交換器の組み立て及び製造作業を容易且つ確実に行うことでき、製造コストの低減化及び製品の信頼性の向上を図ることができる。

さらに、タンク本体１８を折曲することにより、タンク１５内部を簡単に複数に分割することができるため、コア１４の複数パス化も容易に行うことができるようになり、熱交換効率の向上を図ることができる。

さらにまた、タンク１５の高さを低く抑えることができるため、熱交換器の前面面積に占めるタンク１５の割合を小さくし、コア１４の放熱面積を増加させることができると共に、小型化を図ることができる。さらに、タンク１５の加工時に専用金型が不要となるため、多品種少量ロット生産で、モデルチェンジを頻繁に行なうＰＣ等の小型電子機器用の熱交換器として使用した場合でも、コスト的に不利になることがない。

さらに、タンク１５に対する流体の出入口用パイプ２６は、ヘッダプレート１７の壁部２０の他、タンク本体１８等、任意の位置に接続することができるため、熱交換器の設計の自由度を高めることができる。

なお、上記した実施の形態では、爪部２４を内側に折曲してタンク本体１８をヘッダプレート１７側に押圧しているが、これは単なる例示に過ぎず、例えば、図７に示されているように、ヘッダプレート１７の壁部２０の周縁部２３に溝部４０を形成すると共に、タンク本体１８の周縁部に溝部４０に掛止可能な爪部４１を突設する等、各種変更が可能である。この場合、溝部４０の幅は、その入口部分が爪部４１より僅かに狭く、出口部分が爪部４１と同一又は僅かに広くなるように形成するのが好ましい。

また、上記した実施の形態では、熱交換器連結体３８の切断箇所をフィン１３の設置位置に設定しているが、これは、本発明をこの場合に限定する趣旨ではない。すなわち、例えば、コア連結体３１の連結部に、ダミーの扁平チューブを配設すると共に、タンク連結体３７の連結部の前記ダミーの扁平チューブに対応した位置にスリット状の視認孔を形成してもよい。そして、この場合には、ダミーの扁平チューブが半割り状に切断されるため、切断後の扁平チューブは熱交換器１１のコアサポートとして機能するようになる。したがって、本発明を、ＰＣ等の小型電子機器の冷却用としてだけでなく、乗用車や二輪車用の熱交換器等、強度的にコアサポートが必要とされる熱交換器に使用する場合であっても、コア１４の両側にコアサポートを別個に取り付けることなく、コア１４の強度を十分に確保することができる。

さらに、特に図示しないが、熱交換器連結体３８の切断箇所には、板金を折曲したり、或いは、金属を押し出し加工したりして形成したコアサポート連結体を、コア連結体３１の連結部に予め配設しておき、前記コアサポート連結体の中心線に沿って切断し、それぞれのコア１４のコアサポートとして機能させることもできる。

さらにまた、上記実施の形態においては、切断機としてカッター刃３９を使用しているが、メタルソー（丸ノコ）、レーザ、ウォータジェット等、他の切断機を使用することもできる。

さらに、本発明は、上記したＰＣ等の小型電子機器の他、自動車や二輪車等、各種用途の熱交換器にも適用可能であることは言う迄もない。

本発明の実施の形態に係る熱交換器を部分的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る熱交換器のタンクを示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る熱交換器のヘッダプレートを示す側面図である。 図４のＡ−Ａ矢視図である。 本発明の実施の形態に係る熱交換器の製造方法を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る熱交換器のヘッダプレートの製造方法を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る熱交換器の別の例を示す斜視図である。 従来例を示す斜視図である。 従来例を示す側面図である。

符号の説明

１１ 熱交換器
１２ 扁平チューブ
１３ フィン
１４ コア
１５ タンク
１７ ヘッダプレート
１８ タンク本体
１９ 平板部
２０ 壁部
２２ 逃げ部
２３ 周縁部
２４ 爪部
２５ 掛止部
２７ 接合部
３１ コア連結体
３２ 平板部材
３３ 溝部
３４ ヘッダプレートの連結体
３５ Ｖカット部
３６ タンク本体の連結体
３７ タンク連結体
３８ 熱交換器連結体
４０ 溝部
４１ 爪部

Claims (11)

1. 並設されたチューブと該各チューブに周設されたフィンとを有するコアと、前記各チューブの端部が貫設するヘッダプレートと該ヘッダプレートに嵌着されるタンク本体とを有するタンクとを備えた熱交換器において、
   前記ヘッダプレートは、前記チューブの端部が貫設する平板部と該平板部の前後縁部において折曲形成された壁部とを備えおり、前記タンク本体は、両側部分において前記ヘッダプレートの平板部と接触可能なように折曲形成された接合部を備えており、該接合部を前記ヘッダプレートの平板部に接合すると、前記タンク本体の前後開口端が前記壁部によって閉塞されるように構成されており、前記平板部と前記壁部間の折曲角部には、外側に膨出するように逃げ部が形成されていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記ヘッダプレートの壁部の周縁部には爪部が形成されており、該爪部を内側に折曲することにより、前記ヘッダプレートの平板部に対して前記タンク本体を押圧可能となっている請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記ヘッダプレートの壁部の周縁部には溝部が形成されていると共に、前記タンク本体の周縁部には前記溝部に掛止可能な爪部が突設されている請求項１に記載の熱交換器。
4. 前記ヘッダプレートの壁部の内側には掛止部が突設されており、該突部に前記タンク本体の接合部が掛止可能となっている請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載の熱交換器。
5. （Ａ）並設されたチューブにフィンを周設し、横方向に複数のコアが連結されたコア連結体を組み立てる工程と、
   （Ｂ）平板部材を折曲して互いに対向する壁部を形成すると共にその折曲角部に外側に膨出するように逃げ部を形成することにより、平板部の前後縁部に壁部が形成されたヘッダプレートの連結体を成形する工程と、
   （Ｃ）横長平板部材をその長手方向に沿って所定間隔で折曲し、前記ヘッダプレートの平板部に接触可能な接合部が複数形成されたタンク本体の連結体を成形する工程と、
   （Ｄ）前記各チューブの端部を前記各ヘッダプレートの平板部に貫設すると共に該ヘッダプレートの連結体にタンク本体の連結体を嵌着し、前記コア連結体の端部に、複数のタンクが連結されたタンク連結体を組み立てる工程と、
   （Ｅ）前記コア連結体及び前記タンク連結体の各接合箇所をそれぞれ固定し、複数の熱交換器が連結された熱交換器連結体を製造する工程と、
   （Ｆ）前記コア連結体及び前記タンク連結体の各連結部を切断し、前記熱交換器連結体を複数の熱交換器に分割する工程と、
   を備えていることを特徴とする熱交換器の製造方法。
6. 前記（Ｂ）工程は、前記平板部材に平行に溝部を形成し、該各溝部に沿って折曲する工程を備えている請求項５に記載の熱交換器の製造方法。
7. 前記コア連結体の連結部にはフィンが設けられており、前記（Ｆ）工程は、前記コア連結体の連結部のフィンに沿って切断する工程を備えている請求項５又は６に記載の熱交換器の製造方法。
8. 前記タンク連結体の連結部には前記コア連結体の連結部のフィンに対応する位置に位置決め部が形成されており、前記（Ｆ）工程は、前記タンク連結体の連結部の位置決め部に沿って切断する工程を備えている請求項７に記載の熱交換器の製造方法。
9. 前記コア連結体の連結部にはダミーのチューブが配設されており、前記（Ｆ）工程は、前記ダミーのチューブの中心線に沿って切断する工程を備えている請求項５又は６に記載の熱交換器の製造方法。
10. 前記コア連結体の連結部にはコアサポート連結体が配設されており、前記（Ｆ）工程は、前記コアサポート連結体の中心線に沿って切断する工程を備えている請求項５又は６に記載の熱交換器の製造方法。
11. （Ｇ）前記熱交換器連結体を複数の熱交換器に分割した後、該各熱交換器のコアの両側にカバーを取り付ける工程を備えている請求項５〜１０のいずれか１の請求項に記載の熱交換器の製造方法。

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