JP2010085025A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 チューブプレートとタンクプレートを位置決めした状態で堅固に加締め固定できる熱交換器の提供。
【解決手段】 チューブプレート１２の略コ字状断面の対向する両側壁12a,12aに一対の爪部12d,12dを形成し、タンクプレート１３の一対の爪部12d,12dに対応する位置に係止孔（爪用係止孔13d,13d）を形成し、チューブプレート１２の両側壁12a,12aの内側にタンクプレート１３の両側壁13a,13aを配置した状態で該両プレート12,13を最中状に重ねた後、一対の爪部12d,12dを内側に屈折させて係止孔（爪用係止孔13d,13d）の孔周縁１３ｉに加締め固定した。
【選択図】 図３

Description

本発明は、熱交換器に関する。

従来、熱交換器として特許文献１の記載の技術が知られている。
この発明によれば、チューブプレートの両側壁に一対の爪部を形成すると共に、この一対の爪部をタンクプレートのそれぞれ対応する両肩部に加締め固定している（特許文献１参照）。
特開２００７−８５６１６号公報

しかしながら、従来の発明にあっては、チューブプレートとタンクプレートの水平面内における回転方向の加締め力が弱いため、これら両者が相対回転して位置ずれする虞があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、チューブプレートとタンクプレートを堅固に加締め固定できる熱交換器を提供することである。

請求項１記載の発明では、熱交換器のタンク本体が、略コ字状断面を有して半筒状に形成され、複数のチューブが挿通し固定されるチューブプレートと、略コ字状断面を有して半筒状に形成され、上記チューブプレートと最中状に重ねられた状態で固定されるタンクプレートと、上記チューブプレートとタンクプレートの間に介装され、タンク本体の少なくとも長手方向両端部にそれぞれ配置されるディバイドプレートを備える熱交換器において、上記チューブプレートまたはタンクプレートのいずれか一方の略コ字状断面の対向する両側壁に一対の爪部を形成し、上記チューブプレートまたはタンクプレートのいずれか他方の上記一対の爪部に対応する位置に係止孔を形成し、上記一方のプレートの両側壁の内側に他方のプレートの両側壁を配置した状態で該両プレートを最中状に重ねた後、上記一対の爪部を内側に屈折させて上記係止孔の孔周縁に加締め固定したことを特徴とする。

請求項１記載の発明では、チューブプレートまたはタンクプレートのいずれか一方のプレートに形成された一対の爪部を他方のプレートに形成された係止孔の孔周縁に加締め固定している。
これにより、チューブプレートとタンクプレートを位置決めした状態で堅固に加締め固定でき、これら両者の相対回転による位置ずれを防止できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
図１は実施例１の熱交換器を示す正面図、図２は実施例１の要部拡大断面図、図３は実施例１のタンク本体の分解斜視図、図４は同斜視図である。
図５は実施例１のチューブプレートの拡大斜視図、図６は実施例１のタンクプレートの側面図、図７は図４のＳ７−Ｓ７線における断面図、図８は図４のＳ８−Ｓ８線における断面図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１に示すように、実施例１の熱交換器が採用されたコンデンサ１は、左右に所定間隔を置いて配置された一対のタンク2,3と、両タンク2,3の間に配置されたコア部４等が備えられている。

タンク２は、４枚の板状のディバイドプレートＤ１で３つの室R1,R3,R6に区分けされる他、室Ｒ１に連通した入力ポート５ａを備える入力コネクタ５が設けられる一方、室Ｒ６に連通した出力ポート６ａを備える出力コネクタ６が設けられている。

タンク３は、４枚のディバイドプレートＤ１で３つの室R2,R4,R5に区分けされる他、接続管7,8を介して室R4,R5に連通したレシーバタンク９が設けられている。

コア部４は、両端部がそれぞれ対応するタンク2,3に挿通し固定された複数の偏平管状のチューブ４ａと、隣接するチューブ４ａに波状の頂部が接合された波板状のフィン４ｂとから構成されている。
また、コア部４の積層方向両側は、両端部がそれぞれ対応するタンク2,3に挿通し固定された一対のレインフォース10,10で連結補強されている。

次に、タンク2,3のタンク本体１１について詳述する。
なお、タンク2,3のタンク本体１１の基本構造は同じであり、さらに、タンク本体１１は上下対称形状であるため、以下、タンク２のタンク本体１１の上端部を図示して説明する。

図２〜４に示すように、タンク２のタンク本体１１は、チューブプレート１２と、チューブプレート１２に最中状に重ねられるタンクプレート１３と、タンク本体１１の端部から所定代を有した位置に配置され、これら両者の間に介装される前述のディバイドプレートＤ１から構成されている。

図５に示すように、チューブプレート１２は、略コ字状断面を有して半筒状に形成され、該コ字状断面の対向する両側壁12a,12aと、これら両側壁12a,12a同士を結合する結合壁１２ｂとを備えている。
チューブプレート１２の両側壁12a,12aには、それぞれ側方へ突出した一対の爪部12c,12cが該チューブプレート１２の長手方向に沿って等間隔で複数形成されている。
また、複数の爪部12c,12cのうちの最外側に配置された一対の爪部12d,12dは、チューブプレート１２の端部から所定代だけ移動した位置に配置される最外側位置のディバイドプレートＤ１の外側（上方）位置に形成されている。
なお、一対の爪部12c,12c（一対の爪部12d,12d）の詳細な部位の形状、形成数、形成位置等については適宜設定できる。
結合壁１２ｂには、レインフォース１０の端部が挿通し固定されるレインフォース孔１２ｅと、チューブ４ａの端部が挿通し固定されるチューブ孔１２ｆとが形成されている。

一方、タンクプレート１３は、略コ字状断面を有して半筒状に形成され、該コ字状断面の対向する両側壁13a,13aと、これら両側壁13a,13a同士を結合する結合壁１３ｂとを備えている。
図６に示すように、タンクプレート１３における一対の爪部１２ｄに対応する位置には、両側壁13a,13aから結合壁１３ｂの両肩部１３ｃに掛けて一対の爪用係止孔13d,13dがそれぞれ略四角形状に形成されている。
なお、爪用係止孔１３ｄの高さ寸法は、爪部１２ｄの高さ寸法と同一か、僅かに大きく設定されている。

タンクプレート１３の結合壁１３ｂにおける最外側位置のディバイドプレートＤ１の外側（上方）位置には、後述する車両搭載ピン１４の係止部１４ｄが係止される車両搭載ピン用係止孔１３ｅが四角形状に形成されている。
結合壁１３ｂにおける最外側位置のディバイドプレートＤ１が介装される位置には、該ディバイドプレートＤ１に突設された突部１３ｆが挿入固定されるディバイドプレート用係止孔１３ｇが四角形状に形成されている。
結合壁１３ｂにおけるコネクタ５（コネクタ６）が固定される位置には円形状の連通孔１３ｈが形成されている。

そして、図３、４に示すように、両プレート12,13の間に各ディバイドプレートＤ１を所定位置に介装し、チューブプレート１２の両側壁12a,12aの内側にタンクプレート１３の両側壁13a,13aを配置した状態として、これら両者を最中状に重ねた後、各爪部12c,12dをタンクプレート１３に加締め固定することにより、タンク本体１１を仮組みできる。

この際、図７に示すように、一対の爪部12c,12cは、内側に屈折してそれぞれ対応するタンクプレート１３の両肩部１３ｃに沿って当接した状態で加締められる。
これにより、両プレート12,13を長手方向に亘って複数箇所で固定維持できる。

一方、図８に示すように、一対の爪部12d,12dは、内側に屈折してそれぞれ対応する爪用係止孔13d,13dの孔周縁１３ｉに当接した状態で加締められる。
具体的には、実施例１では、各爪部１２ｄは爪用係止孔１３ｄに当接させるのに必要最低限の角度、例えば９０°以上の大きな角度で内側に屈折されており、各爪部１２ｄの内面は爪用係止孔１３ｄの孔周縁１３ｉの側面部１３ｊに当接した状態で加締められている。

これにより、両プレート12,13を加締め固定できると同時に、水平面内の相対回転方向（図８中矢印Ｘ１で図示）への傾倒を防止でき、これら両者の相対回転による位置ずれを防止できる。
さらに、各爪部１２ｄの上下面は、爪用係止孔１３ｄの孔周縁１３ｉの上下面部１３ｋに当接または近接するため、両プレート12,13の長手方向の位置ずれも防止できる。
従って、両プレート12,13を良好に位置決めした状態で堅固に加締め固定できる。

なお、コネクタ５（コネクタ６）は、両プレート12,13を重ねる前に予めタンクプレート１３の対応する連通孔１３ｈをバーリング加工して外側に向けて環状突起状に形成された環状突起部によって加締め固定されることにより、タンクプレート１３に当接した状態で仮組み可能に構成されている（特許文献１参照）。

図１、２に示すように、車両搭載ピン１４は、コンデンサ１の上下左右端部を車両側に固定支持させるための固定部材であり、樹脂製となっている。
車両搭載ピン１４は、車両側に締結される円筒状のピン部１４ａと、ピン部１４ａの下端に連続して拡径された円盤状の鍔部１４ｂと、鍔部１４の底面に形成された環状突起状の嵌合部１４ｃと、側方に開口された一部で構成される係止部１４ｄを有する舌片部１４ｅ等が備えられている。
そして、車両搭載ピン１４の嵌合部１４ｃの内側にタンク本体１１の端部を挿入して外嵌させると、舌片部１４ｅが樹脂の弾性変形により側方へ変形した後、係止部１４ｄが両搭載ピン用係止孔１３ｅに係止することにより、車両搭載ピン１４をタンク本体１１に装着できる。

その他、樹脂製の車両搭載ピン１４を除くコンデンサ１の各構成部材の接合部同士のうちのすくなくとも一方にはブレージングシートから構成され、又は予めフラックスを塗布や貼付したろう材が成形されている。

次に、作用を説明する。
［コンデンサの搬送性とろう付け性について］
このようなコンデンサ１を製造する際には、樹脂製の車両搭載ピン１４を除く前述した全ての構成部材を予め仮組みした後、加熱炉内で熱処理することにより各構成部材の接合部同士をろう付け接合して一体的に形成する。

その後、車両搭載ピン１４を各タンク2,3のタンク本体１１の両端部にそれぞれ装着した後、コンデンサ１を車両搭載ピン１４のピン部１４ａを介して車両に搭載する。
なお、レシーバタンク９は、その内部構造によって熱処理後に装着する場合もある。

ここで、従来の発明にあっては、チューブプレートとタンクプレートの水平面内における回転方向の加締め力が弱いため、加熱炉への搬送中の衝撃等によってチューブプレートとタンクプレートが相対回転して位置ずれする虞があった。
また、タンクプレートの両肩部または該両肩部に加締められる爪部の少なくとも一方には、ろう材が設定されているが、このろう材が溶融することにより、チューブプレートとタンクプレートとの加締めが緩んで同様に位置ずれする虞があった。

さらに、通常、コンデンサはコア部を水平状態にして加熱炉内で上下方向に複数個配置した状態で収容されてろう付け処理されるため、ろう付け処理中にタンク本体の自重により、チューブプレートとタンクプレートとが同様に位置ずれする虞があった。
なお、実施例１では、タンク２にはタンク２自体の自重に加えてコネクタ5,6の自重が掛かる。
また、タンク３にはタンク３自体の自重に加えてレシーバタンク９及び接続管7,8の自重が掛かる。
これらによって、タンク2,3のタンクプレート１３はそれぞれ対応するチューブプレート１２に対して鉛直方向に垂れ下がるように回転して位置ずれする可能性が高い。

これに対し、実施例１では、前述したように、一対の爪部12d,12dが爪用係止孔13d,13dの孔周縁１３ｉに加締められているため、両プレート12,13の水平面内の回転方向への傾倒を防止でき、両プレート12,13の相対回転による位置ずれを防止できる。
従って、コンデンサ１の良好な搬送が可能となり、保持治具の省略を図ることができる。
また、コンデンサ１の良好なろう付けが可能となり、製品品質の向上を図ることができる。
また、爪用係止孔13d,13dの孔周縁１３ｉは、該孔13d,13dの切欠加工時の切断面であり、ろう材がないため、ろう付け処理中に孔周縁１３ｉの側面部１３ｊにおける爪部12d,12dとの係止が緩むことなく、爪部12d,12dの加締めを維持でき、好適となる。
勿論、コンデンサ１のろう付け処理後においても、タンク本体１１の耐久性を向上でき、ひいてはコンデンサ１の耐久性を向上できる。

［コンデンサの作動について］
このように構成されたコンデンサ１では、入力コネクタ５の入力ポート５ａを介してエンジン側からタンク２の室Ｒ１に流入した６０℃前後の高温な流通媒体が、先ず、コア部４のそれぞれ対応するチューブ４ａを介してタンク３の室Ｒ２、タンク２の室Ｒ３、タンク３の室Ｒ４の順番にターンしながら流通する間にコア部４を通過する車両走行風または図示しないファンの強制風と熱交換されて冷却される。
次に、接続管７を介してタンク３の室Ｒ４に流入した流通媒体は、レシーバタンク９に流入して気液分離された後、接続管８を介してタンク３の室Ｒ５に流入する。
最後に、タンク３の室Ｒ５に流入した流通媒体は、コア部４の対応するチューブ４ａを介してタンク２の室Ｒ６に流入する間にコア部４を通過する車両走行風または図示しないファンの強制風と熱交換されて４５℃前後まで過冷却された後、出力コネクタ６の出力ポート６ａを介してエバポレータ側へ送出され、熱交換器として機能する。

次に、効果を説明する。
以上説明したように、実施例１では、熱交換器のタンク本体１１が、略コ字状断面を有して半筒状に形成され、複数のチューブ４ａが挿通し固定されるチューブプレート１２と、略コ字状断面を有して半筒状に形成され、チューブプレート１２と最中状に重ねられた状態で固定されるタンクプレート１３と、チューブプレート１２とタンクプレート１３の間に介装され、タンク本体１１の少なくとも長手方向両端部にそれぞれ配置されるディバイドプレートＤ１を備える熱交換器（コンデンサ１）において、チューブプレート１２の略コ字状断面の対向する両側壁12a,12aに一対の爪部12d,12dを形成し、タンクプレート１３の一対の爪部12d,12dに対応する位置に係止孔（爪用係止孔13d,13d）を形成し、チューブプレート１２の両側壁12a,12aの内側にタンクプレート１３の両側壁13a,13aを配置した状態で該両プレート12,13を最中状に重ねた後、一対の爪部12d,12dを内側に屈折させて係止孔（爪用係止孔13d,13d）の孔周縁１３ｉに加締め固定した。
これにより、両プレート12,13を位置決めした状態で堅固に加締め固定でき、これら両者の相対回転による位置ずれを防止できる。

また、ディバイドプレートＤ１をタンク本体１１の両端部から長手方向内側に所定代だけ移動した位置にそれぞれ配置し、一対の爪部12d,12d及び係止孔（爪用係止孔13d,13d）をタンク本体１１の両端部におけるディバイドプレートＤ１の外側位置にそれぞれ形成した。
これにより、一対の爪部12d,12d及び係止孔（爪用係止孔13d,13d）をタンク本体１１の中途部に形成した場合に比べて、タンク本体１１内の密封性を考慮することなく、係止孔（爪用係止孔13d,13d）を形成することができる。
加えて、両プレート12,13の部品寸法精度の誤差は、長尺になる程大きくなるため、タンク本体１１の一方側端部にのみ一対の爪部12d,12d及び係止孔（爪用係止孔13d,13d）を形成した場合に比べて、安定した位置ずれ防止効果を実現できる。

また、一対の爪部12d,12dと同一形状の一対の爪部12c,12cをタンク本体１１の中途部に等間隔で複数形成し、一対の爪部12c,12cをタンクプレート１３の両肩部１３ｃに加締め固定した。
これにより、一対の爪部12d,12dと一対の爪部12c,12cを別形状にした場合に比べて、チューブプレート１２の成形性が良い。
加えて、タンク本体１１の長さを設計変更しても同じ構造を容易に維持できる。即ち、両プレート12,13を製造する際に、それぞれ予め長尺に形成しておき、設定長さで順次切断して大量生産する製造方法を採用できる。

以下、実施例２を説明する。
実施例２において、実施例１と同様の構成部材については同じ符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。

図９は実施例２のタンクプレートの側面図である。

図９に示すように、実施例２では、実施例１で説明した一対の爪用係止孔13d,13dを１つの係止孔２０で共用するようにしている。
さらに、係止孔２０の中央部付近に車両搭載ピン１４の係止部１４ｄを係止して、係止孔２０を実施例１で説明した車両搭載ピン用係止孔１３ｅも兼ねるようにしている。

従って、実施例２では、実施例１の作用・効果に加えて、係止孔２０が一対の爪部12d,12dの係止孔と車両搭載ピン用係止孔１３ｅの係止孔を兼ねるため、タンクプレート１３の加工性を向上でき、製造効率を向上できる。

以上、実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、実施例１では、チューブプレート側に爪部を形成したが、タンクプレート側に形成しても良い。
また、熱交換器の種類は、コンデンサに限らず、ラジエータ、インタークーラ、オイルクーラ等の熱交換器に適用できる。

さらに、爪部１２ｃ（爪部１２ｄ）は予め内側に少し屈折した状態で形成しておき、両プレート12,13を長手方向にスライド移動させて最中状に重ね合わせた後、加締め固定しても良い。
この場合、爪部１２ｃ（爪部１２ｄ）の加締め方向を両プレート12,13の重ね方向のみに限定できる上、加締めに必要な力を軽減できる。また、爪部１２ｃ（爪部１２ｄ）の加締め形状の再現性を高くでき、安定した形状を得られる等の効果を得ることができる。

実施例１の熱交換器を示す正面図である。 実施例１の要部拡大断面図である。 実施例１のタンク本体の分解斜視図である。 実施例１のタンク本体の斜視図である。 実施例１のチューブプレートの拡大斜視図である。 実施例１のタンクプレートの側面図である。 図４のＳ７−Ｓ７線における断面図である。 図４のＳ８−Ｓ８線における断面図である。 実施例２のタンクプレートの側面図である。

符号の説明

Ｄ１ ディバイドプレート
１ コンデンサ
２、３ タンク
４ コア部
４ａ チューブ
４ｂ フィン
５ 入力コネクタ
５ａ 入力ポート
６ 出力コネクタ
６ａ 出力ポート
７、８ 接続管
９ レシーバタンク
１０ レインフォース
１１ タンク本体
１２ チューブプレート
１２ａ （チューブプレートの）側壁
１２ｂ （チューブプレートの）結合壁
１２ｃ、１２ｄ 爪部
１２ｅ レインフォース孔
１２ｆ チューブ孔
１３ タンクプレート
１３ａ （チューブプレートの）側壁
１３ｂ （チューブプレートの）結合壁
１３ｃ 両肩部
１３ｄ 爪用係止孔
１３ｅ 車両搭載ピン用係止孔
１３ｆ 突部
１３ｇ ディバイドプレート用係止孔
１３ｈ 連通孔
１３ｉ 孔周縁
１３ｊ 側面部
１３ｋ 上下面部
１４ 車両搭載ピン
１４ａ ピン部
１４ｂ 鍔部
１４ｃ 嵌合部
１４ｄ 係止部
１４ｅ 舌片部

Claims (5)

1. 熱交換器のタンク本体が、略コ字状断面を有して半筒状に形成され、複数のチューブが挿通し固定されるチューブプレートと、
   略コ字状断面を有して半筒状に形成され、前記チューブプレートと最中状に重ねられた状態で固定されるタンクプレートと、
   前記チューブプレートとタンクプレートの間に介装され、タンク本体の少なくとも長手方向両端部にそれぞれ配置されるディバイドプレートを備える熱交換器において、
   前記チューブプレートまたはタンクプレートのいずれか一方の略コ字状断面の対向する両側壁に一対の爪部を形成し、
   前記チューブプレートまたはタンクプレートのいずれか他方の前記一対の爪部に対応する位置に係止孔を形成し、
   前記一方のプレートの両側壁の内側に他方のプレートの両側壁を配置した状態で該両プレートを最中状に重ねた後、前記一対の爪部を内側に屈折させて前記係止孔の孔周縁に加締め固定したことを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１記載の熱交換器において、
   前記ディバイドプレートをタンク本体の両端部から長手方向内側に所定代だけ移動した位置にそれぞれ配置し、
   前記一対の爪部及び係止孔をタンク本体の両端部におけるディバイドプレートの外側位置にそれぞれ形成したことを特徴とする熱交換器。
3. 請求項１または２記載の熱交換器において、
   前記一対の爪部と同一形状の一対の爪部をタンク本体の中途部に等間隔で複数形成し、
   前記中途部に形成された一対の爪部を前記他方のプレートの両肩部に加締め固定したことを特徴とする熱交換器。
4. 請求項１〜３のうちのいずれかに記載の熱交換器において、
   前記一対の爪部に対応する係止孔を１つの係止孔で共用したことを特徴とする熱交換器。
5. 請求項４記載の熱交換器において、
   前記係止孔にタンク本体の端部に装着される車両搭載ピンを係止させたことを特徴とする熱交換器。

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