JP2013508659A - 熱交換器のヘッダ - Google Patents

Abstract

本発明は、熱交換器のヘッダに関する。前記ヘッダは、２つの縦エッジ部（７）を有する下方部（３）と、カバーを形成する上方部（４）と、少なくとも１つのフランジ部（９、１０、３０）と、を備えている。本発明によれば、前記フランジ部（９、１０、３０）は、前記ヘッダの前記縦エッジ部（７）が少なくとも局所的に湾曲して設けられてその側面（１２、１９、３８）で受けられることを可能にする輪郭（１１、１７、３７）を有しており、これにより、前記フランジ部（９、１０、３０）を前記カバー（４）に押し付けると同時に、前記カバー（４）を前記下方部（３）に保持させる。

Description

本発明は、熱交換器用のヘッダと、そのようなヘッダが設けられた熱交換器と、関連する組み立て方法と、に関する。

本発明は、原動機付き乗り物の加熱装置または冷却装置のための凝縮器の分野への適用を特に見いだすであろう。

しかしながら、そのような適用が特に意図されているものの、本件熱交換器は、２つの部分に形成されたヘッダを備える熱交換器を利用する他の分野においても使用され得る。

ある熱交換器は、２つの部分に形成されたタイプのヘッダを使用する。当該ヘッダは、２部分ヘッダ、または、２部分ヘッダタンクとして知られている。

より具体的には、このタイプのヘッダは、底部と縦壁部とを有する下方第一部分、すなわち収集板を備える。

このタイプのヘッダは、また、カバーを形成する上方部を備える。この上方部は、熱交換器を通過する流体のための入口、及び／または、出口を形成するフランジ部を受容し、及び／または、熱交換器が支持部に固定されることを可能にする固定タブを形成するフランジ部を受容する。

管タイプの熱交換器は、通常、１つ又は２つのヘッダを備えており、その下方部分が、当該熱交換器を通過する流体が流れる管の端部を受容するための平行なスロットを有する。当該流体は、当該管の当該端部を介して、当該ヘッダの内部容積に流入する。

熱交換器の様々な構成要素は、通常、金属、特にアルミニウム合金で形成されており、ロウ付けによって組み立てられる。高品質のロウ付けを保証するために、構成要素が互いに事前に精確に組み立てられることが必要である。

従って、熱交換器の組み立ては、多くの従来の組み立て工程を含んでいる。２部分ヘッダの場合には、当該ヘッダの下方部と上方部との間の第一の組み立てと、当該ヘッダの入口／出口のフランジ部と当該上方部との間の第二の組み立てと、当該上方部と様々な固定タブとの間の第三の組み立てとが、金属管の組み立てに加えて行われる。

これらの様々な組み立て作業は、当業者にとって既知の組み立て様式によれば、２工程または３工程を必要とする。すなわち、熱交換器の組み立ての過程は、特に組み立て技術が異なる技術、中でもクリンピング（crimping）、クリンチング（clinching）、または溶接さえも使用するため、複雑である。

従って、カバーが下方部に設けられた留め具によってクリンピングされ、入口／出口のフランジ部がカバーと接合される裾広がりの接合部によって所定の位置に保持され、タブがカバーの壁部を通過するタブの留め具によって固定される、という第一の既知の組み立て様式がある。

また、カバーが下方部に配置された留め具を使用して当該下方部にクリンピングされると共に、入口／出口のフランジ部もカバーに配置された留め具を使用してクリンピングされ、固定タブがＴＩＧ溶接を使用してカバーに取り付けられる、という第二の組み立て様式が知られている。

また、カバーがヘッダの下方部内にクリンピングされると共に、入口／出口のフランジ部と固定タブとがクリンチング作業を使用してカバーにしっかり固定される、という第三の組み立て様式が知られている。

本発明の目的は、様々な構成要素の構造が、ヘッダの下方部と、カバーと、少なくとも入口／出口のフランジ部と、及び／または、固定タブとを、一旦前述の構成要素が互いに相対的に位置決めされた後、一つのクリンピング（押し付け）作業で組み立てることを可能にする、熱交換器を提供することである。

この目的を達成するために、本発明は前述のヘッダに関しており、前記フランジ部が前記カバーにクリンピングされ（押し付けられ）得ると同時に前記カバーが前記下方部に保持され得るように、当該フランジ部は、前記縦エッジ部が少なくとも局所的に湾曲されてその側面で受けられることを可能にする輪郭を有する。

様々な実施の形態によれば、
・前記フランジ部は、
流体入口及び／又は流体出口を規定すると共にパイプを受け得る接続フランジと、
前記熱交換器を支持部に固定するために使用され得る固定タブと、
当該ヘッダと流体接続するように設計された筒部を取り付けるための固定フランジと、
から選択される。
・前記ヘッダは、少なくとも２つの前記フランジ部を有する。
・前記接続フランジの前記輪郭、前記固定タブの前記輪郭、及び／又は、前記固定フランジの前記輪郭は、全て同一である。
・前記縦エッジ部は、前記ヘッダの全長に亘って湾曲されている。
・前記輪郭は、一方の側面において、第一の湾曲された縦エッジ部の端部を受け得る溝部を有すると共に、他方の側面において、第二の湾曲された縦エッジ部の端部によって少なくとも部分的に覆われ得る突出部を有する。
・前記溝部と前記突出部とは、前記フランジ部と当該ヘッダとの間の傾きの取り付け角度に対応するような寸法である。
・前記輪郭は、各側面に溝部を有しており、各溝部は、縦エッジ部の前記湾曲された端部を受け得る。
・前記輪郭は、各側面に突出部を有しており、各突出部は、縦エッジ部の前記湾曲された端部を受け得る。
・前記固定タブの前記輪郭は、くさび部を形成する２つの端部を有しており、各くさび部は、前記湾曲された縦エッジ部によって覆われるように、前記カバーの表面に適合すると共に、前記カバーと当該ヘッダの縦壁部との間に形成された空間内にちょうど挿入されるようになっている。
・前記固定タブの前記くさび部の一方は、当該ヘッダの縦軸の方向に連続していると共に、他方は、中央部分で中断されており、前記固定タブは、当該中央部分で、前記カバーから逸れる取り付け面を有する。

また、本発明は、少なくとも１つの前述のヘッダを備える熱交換器に関する。

更に、本発明は、そのようなヘッダの組み立て方法に関し、当該組み立て方法では、前記ヘッダの前記カバーを前記下方部上に配置する工程と、少なくとも１つの前記フランジ部を配置する工程と、前記縦エッジ部を、前記フランジ部の側面に向けて湾曲させる工程と、が行われる。

本発明により製作された熱交換機の部分の一実施の形態の概略斜視図である。 図１の細部の拡大図である。 図１に示された熱交換器の実施の形態の第一の断面図である。 図１に示された熱交換器の実施の形態の第二の断面図である。 図３及び図４と同じ角度から断面が取得された、別の実施の形態の断面図である。

本発明は、非限定的な例示として与えられた添付の図面を参照して、詳細な例示の実施の形態を読むことにより、より良く理解されるであろう。

熱交換器１を部分的に図示している図１が参照される。熱交換器１は、一束の管１００を備えている。これらの管は、熱交換器を通過する気流と熱を交換する流体を通過させることが意図されており、熱交換領域を増大させるために、管１００の間に配置された分離部１１０と交互に並べられている。

前記熱交換器１は、また、下方部３及び上方部４を有する２部分ヘッダ２を備えている。ここで、単語「下方」及び「上方」は、ヘッダの方向、または、当該ヘッダが使用された熱交換器の方向、を予め示していない。当該熱交換器は、その管を通る流体が鉛直方向に流れることを可能にするように方向付けられ得るのと同じように、水平方向に流れることを可能にするような方向にも方向付けられ得る。

下方部３は、ヘッダ２の台座部を形成しており、底部５と、縦エッジ部７（例えば直線状の縦エッジ部）で終端する縦壁部６と、横壁部８と、を有している。

上方部４は、ヘッダ２のカバーを形成している。カバー４の寸法は、縦エッジ部７が直線状の姿勢にある際に、当該カバー４が縦壁部６の間に挿入されて受容されることが可能であるように設計されている。

熱交換器１は、流体管（添付の図面には図示されていない）をそれぞれ受容し得る２つの入口／出口のフランジ部９を更に備えている。

熱交換器１は、２つの固定タブ１０を形成する２つの他のフランジ部も備えている。これらの固定タブ１０は、当業者によく知られた様々な固定の可能性に従って、熱交換器１を支持部（添付の図面には図示されていない）に固定するために使用され得る。

次に、図２及び図３を参照して、入口／出口のフランジ部９が特有の輪郭１１を有していることが視認され得る。この輪郭１１は、縦エッジ部７が、一旦これらの縦エッジ部が湾曲された後で、フランジ部９の側面１２で受容されることを可能にする。

より具体的には、輪郭１１は、縦エッジ部７が直線状の姿勢にある際に入口／出口のフランジ部９が縦エッジ部７の間に挿入されることを可能にすると共に、当該縦エッジ部７を前記側面１２に向けて湾曲することによってフランジ部９がクリンピングされることを可能にする。

添付の図面における例示の実施の形態では、輪郭１１は、フランジ部９の一方の側面１２に形成された溝部１３と、他方の側面１２上の突出部１４と、を有している。

突出部１４は、カバー４の形状に多かれ少なかれ適合する下側部１５と、下方部３の縦壁部６の内部に対して当接した状態になる側面部１６と、を有している。これにより、縦エッジ部７が湾曲されて、縦エッジ部７の一方が溝部１３に挿入され、他方が突出部１４に当接される時に、一方では、フランジ部９がカバー４上にクリンピングされ、他方では、カバー４がフランジ部９と下方部３との間に捕捉される。

フランジ部９のクリンピングは、それ故に、一回のクリンピング作業において、カバー４が下方部３とフランジ部９との間で確実に保持されることを可能にする。

有利には、溝部１３と突出部１４とは、フランジ部９の側面１２の全長に亘って延ばされている。

有利には、固定タブ１０も、フランジ９のクリンピング作業と同時に、カバー４及び下方部３にしっかりと固定されるように設計されている。

そのために、主に図４を参照し、固定タブ１０の輪郭１７が、例えば、くさび部１９の形態の２つの端部１８を有するという設定がなされている。

各くさび部１９は、カバー４の表面に適合すると共に、カバー４と下方部３の縦壁部６との間に形成された空間にちょうど挿入される。縦エッジ部７がくさび部１９に向けて湾曲される際に、固定タブ１０とカバー４と下方部とは一緒にしっかりと固定され、タブ１０のカバー４から遠ざかる動きと下方部３から遠ざかる動きとが防止される。

有利には、溝部１３の寸法と突出部１４の寸法とが、フランジ部９とヘッダ２の対称面との間の傾きの取り付け角度（設定角度）に対応するように計算されている、ということを指摘することは重要である。

本件傾きは、突出部１４の長さと溝部１３の深さとを変更することにより得られる。従って、ヘッダ２に対するフランジ部９の異なる傾きを精確に得ることが可能である。そのために、図３は、フランジ部９とヘッダ２との間の傾きの一つの可能な例を示しており、当該傾きは、溝部１３の寸法と突出部１４の寸法とによって制御される。

同様に、ヘッダ２に対する固定タブ１０の方向付けは、くさび部１９の長さを変更することによって制御される。添付の図面の実施の形態では、図４においてより詳細に視認できるように、くさび部１９は実質的に同一であるけれども、異なる傾きを得るために、くさび部１９に非同一の長さを与えることは可能であろう。

図５に図示されたように、本発明による熱交換器は、ヘッダと流体接続するように設計された筒部４０も備え得る。当業者にとって既知の方法では、そのような筒部はヘッダ２と平行に方向付けられると共に、内部容積４４を規定する壁部４２を有している。そのような筒部は特に、流体の貯留容積を規定するために、及び／または、凝縮器と連結される際に相の分離を促進するために、使用される。前記筒部は、フィルタと、及び／または、乾燥剤カートリッジと（どちらの部品も図示はされていない）、適合され得る。

そして、前記ヘッダには、前述したように、フランジ部が設けられ得る。このとき、当該フランジ部は筒部４０のための取り付けフランジ３０を規定し、当該取り付けフランジ３０は筒部４０の材料の連続性として与えられ得る。図示された一例では、固定フランジ３０は、突出部１４またはくさび部１９を有するタイプである。

縦エッジ部を湾曲する時にカバー４を下方部３に位置決めするために、縦壁部６に、及び／または、横壁部８に局所的な変形または追加的な厚みが与えられる、ということを強調することも重要である。この局所的な変形または追加的な厚みは、カバー４が縦壁部６に力をかけることを介して下方部３の底部に落下することを防止する端部停止部２０を構成する。

ここで、既知の方法では、ヘッダ２は、その内部容積をいくつかの部分に分割し、各々の部分は所定の数の熱交換器の管に接続され、一の経路から次の経路へ交代する方向に流体を交互に循環させることを可能にする効果を有する流体循環経路を規定する仕切り部を有し得る、ということが指摘されるべきである。

そのような場合及び図示されていない別の実施の形態によれば、カバー４は、端部停止部２０を介して静止することの代わりに、及び／または、それに加えて、前記仕切り部を介して、及び／または、横壁部８を介して、下方部３に対して静止し得る。

従って、提案された構造は、カバー４を所定位置に保持すると同時に、ヘッダ２に設けられた様々なタイプのフランジ部９、１０、３０が同時にクリンピングされることを可能にすることが理解され得る。

より具体的には、湾曲されたエッジ部７は、例えば、前記フランジ部のうちの少なくとも一つの領域に少なくとも位置するフランジ部に存在するであろう。そして、湾曲されたエッジ部７による前記フランジ部のクリンピングが、カバー４を下方部３上の所定位置に保持するであろう。フランジ部によってだけでなくカバーに現在直接接触する湾曲された部分によっても当該カバーを所定位置に保持するために、湾曲されたエッジ部７は、当該フランジ部を越えた位置にも設けられ得る。

熱交換器の組み立て方法は、ヘッダ２のカバー４を位置決めするという第一の工程を行うことを含む。それを行うために、カバー４は端部停止部２０の位置まで下方部３内に挿入される。次に、様々な入口／出口のフランジ部９が、カバー４上に位置決めされる。要求される全ては、フランジ部９がカバー４と接触する状態になるまで垂直に移動され、カバー４に形成された開口をフランジ部９に形成された開口と適合させることだけであるので、フランジ部９のこの位置決めは容易である。

図示された実施の形態では、熱交換器１はヘッダ２に固定タブ１０を備えており、従って、固定タブ１０も位置決めされる。しかしながら、この工程は、固定タブ１０がヘッダ２のカバー上に配置されていないとき、または、固定タブ１０が従来の方法によって、特に溶接またはクリンピングによって、カバー４に固定されるという本発明の格下げされた実施の形態においても、当然省略される。

次に、熱交換器１の組み立て方法は、縦エッジ部７を湾曲する工程を行うことにある。この湾曲する工程は、縦エッジ部７の端部が、適切な場合にはくさび部１９上に位置決めされるのと同様に、フランジ部９の溝部１３内及び突出部１４上に位置決めされることを可能にする。

縦エッジ部７がフランジ部９の側面部１２上に配置されて固定タブ１０のくさび部１９を覆う際に、フランジ部９及びタブ１０はヘッダ２のカバー４を捕捉しながらクリンピングされる。従って、様々な構成要素３、４、９及び１０の組み立ては、一回のクリンピング作業で同時に行われる。

本発明の他の特徴も、請求項に規定された本発明の範囲から逸脱することなく想到され得る。

特に一例として、他の実施の形態では、フランジ部９の輪郭１１は異なり得る。例えば、各々の側面部１２はクリンピングのための突出部１４を有し得る、またはその代わりに、各々の側面部１２は縦エッジ部７の湾曲された端部を受容する溝部１３を有し得る。

他の実施の形態では、フランジ部９の溝部１３及び突出部１４、及び／または、タブ１０のくさび部１９は、構成要素９及び１０の長さに沿って部分的にのみ延設される。

直線状である代わりに、縦エッジ部７は、例えば均等に、及び／または、フランジ部の溝部、突出部、及び／または、くさび部の位置に対応するように、側面部に沿って分配されたクリンピングタブの形態であり得て、当該クリンピングタブが湾曲された後に組み立てが行われ得る。

Claims (13)

1. ２つの縦エッジ部（７）を有する下方部（３）と、
   カバーを形成する上方部（４）と、
   少なくとも１つのフランジ部（９、１０、３０）と、
   を備え、
   前記フランジ部（９、１０、３０）が前記カバー（４）に押し付けられ得ると同時に前記カバー（４）が前記下方部（３）に保持され得るように、当該フランジ部（９、１０、３０）は、前記縦エッジ部（７）が少なくとも局所的に湾曲されてその側面（１２、１９、３８）で受けられることを可能にする輪郭（１１、１７、３７）を有する
   ことを特徴とする熱交換器用のヘッダ。
2. 前記フランジ部が、
   流体入口及び／又は流体出口を規定すると共にパイプを受け得る接続フランジ（９）と、
   前記熱交換器を支持部に固定するために使用され得る固定タブと、
   当該ヘッダと流体接続するように設計された筒部（４０）を取り付けるための固定フランジ（３０）と、
   から選択される
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッダ。
3. 少なくとも２つの前記フランジ部（９、１０、３０）を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載のヘッダ。
4. 前記接続フランジの前記輪郭、前記固定タブの前記輪郭、及び／又は、前記固定フランジの前記輪郭は、全て同一である
   ことを特徴とする請求項３に記載のヘッダ。
5. 前記縦エッジ部（７）は、前記ヘッダの全長に亘って湾曲されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のヘッダ。
6. 前記輪郭（１１）は、一方の側面（１２）において、第一の湾曲された縦エッジ部（７）の端部を受け得る溝部（１３）を有すると共に、他方の側面（１２）において、第二の湾曲された縦エッジ部（７）の端部によって少なくとも部分的に覆われ得る突出部（１４）を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のヘッダ。
7. 前記溝部（１３）と前記突出部（１４）とは、前記フランジ部（９）と当該ヘッダ（２）との間の傾きの取り付け角度に対応するような寸法である
   ことを特徴とする請求項６に記載のヘッダ。
8. 前記輪郭（１１）は、各側面（１２）に溝部（１３）を有しており、
   各溝部（１３）は、縦エッジ部（７）の前記湾曲された端部を受け得る
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のヘッダ。
9. 前記輪郭（１１、３７）は、各側面（１２）に突出部（１４）を有しており、
   各突出部（１４）は、縦エッジ部（７）の前記湾曲された端部を受け得る
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のヘッダ。
10. 前記固定タブ（１０）の前記輪郭（１７）は、くさび部（１９）を形成する２つの端部（１８）を有しており、
    各くさび部（１９）は、前記湾曲された縦エッジ部（７）によって覆われるように、前記カバー（４）の表面に適合すると共に、前記カバー（４）と当該ヘッダの縦壁部（６）との間に形成された空間内にちょうど挿入されるようになっている
    ことを特徴とする請求項２に記載のヘッダ。
11. 前記固定タブ（１０）の前記くさび部（１９）の一方は、当該ヘッダの縦軸の方向に連続していると共に、他方は、中央部分で中断されており、
    前記固定タブは、当該中央部分で、前記カバーから逸れる取り付け面を有する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のヘッダ。
12. 少なくとも１つの、請求項１乃至１１のいずれかに記載のヘッダを備える
    ことを特徴とする熱交換機。
13. 前記ヘッダ（２）の前記カバー（４）を前記下方部（３）上に配置する工程と、
    少なくとも１つの前記フランジ部（９、１０、３０）を配置する工程と、
    前記縦エッジ部（７）を、前記フランジ部（９、１０、３０）の側面（１２）に向けて湾曲させる工程と、
    を備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のヘッダ（２）の組み立て方法。

Images