JP2015121334A - ヘッダプレートレス型熱交換器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ヘッダプレートレス型熱交換器の構成部材である一対の溝形プレートを嵌着してなる偏平チューブの嵌着部と、ヘッダタンクとの気密性、液密性を改良すること。【解決手段】 第１プレート１の側壁1aに延在された舌片部９が外側に折り返されて、第１プレート１の側壁1aの外面に重ね合わされ、その舌片部９の上端面9aに、第２プレート２の側壁2aの着座部2cが着座されて偏平チューブ５が形成され、その長手方向両端部にヘッダタンク８が被嵌される。【選択図】 図３

Description

本発明は、両端が膨出した偏平チューブを積層してなるヘッダプレートレス型熱交換器に関し、より詳しくは、一対の溝形プレートを嵌着して偏平チューブを形成したものであって、その嵌着部の気密性、液密性を改良したものに関する。
ヘッダプレートレス型熱交換器は、図13（合わせて図１参照）に示すごとく、両端が厚み方向に膨出した偏平チューブ５をその膨出部で積層することによりコア６を形成し、ヘッダプレートを必要としないものである。そして、そのコア６の長手方向両端に一対のヘッダタンク８が配置され、コア６の外周にケーシング７が被嵌されるものである。
このコア６の構成要素である偏平チューブ５は、一対の溝形に形成された第１プレート１と第２プレート２との嵌着体からなる。このような熱交換器のコア６とヘッダタンク８とはろう付けにより、隙間なく接合する必要がある。
特開２０１１−２１３３号公報 特開２０１１−２３２０２０号公報
しかしながら、この偏平チューブ５は嵌着部に欠陥が生じやすかった。具体的には、図13に示す如く、第１プレート１の側壁1aの長手方向両端部が幅方向外側に膨出され、そこに段付き部10を形成し、その段付き部10に第２プレート２の側壁2aの下端面を着座する。
通常、段付き部10の角部は丸みを帯びているため、段付き部10と第２プレート２との嵌着部には隙間Ｂが生じる。また、偏平チューブ５の角部とヘッダタンク８の内面には、大きな隙間Ａが生じる。すると、その隙間Ａ、Ｂで、各部品のろう付けの際に、ろう切れが起こり、気密性、液密性を損なう場合がある。
そこで、本発明は一対の第１プレート１、第２プレート２の嵌着体からなる偏平チューブ５とヘッダタンク８との間に隙間の生じないものを提供する。さらには、第１プレート１、第２プレート２間に生じる隙間を無理なく埋め、ろう切れ不良を起こしにくいヘッダプレートレス型熱交換器を提供することを課題とする。
請求項１に記載の本発明は、それぞれ、プレス成形により溝形に曲折形成された、第１プレート(1)と第２プレート(2)とを有し、それら各プレート(1)(2)は、その長手方向の両端部の側壁(1a)(2a)の高さが、中間部分より高く形成され、
第１プレート(1)と第２プレート (2)とがその側壁(1a)(2a)で互いに嵌着して、その長手方向両端部に高さ方向へ膨出部(4)を有する偏平チューブ(5)が形成され、
その膨出部(4)で、複数の偏平チューブ(5)を積層してコア(6)が形成され、
そのコア(6)の外周にケーシング(7)が被嵌され、コア(6)の両端にヘッダタンク(8) が配置されるヘッダプレートレス型熱交換器において、
前記膨出部(4)に位置し、第１プレート(1)の側壁(1a)に延在して配置された舌片部(9)が折り返されて、第１プレート(1)の側壁(1a)の外面に重ね合わされ、
前記舌片部(9)の上端面(9a)に、前記第２プレート(2)の側壁(2a)の下端面が着座されるとともに、前記舌片部(9)の下端面(9c)が前記第１プレート(1)の溝底(1b)の外面と面一に整合することを特徴とするヘッダプレートレス型熱交換器である。
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のヘッダプレートレス型熱交換器において、
前記舌片部(9)の折返し位置で、その高さ方向の下端部を欠切し、そこに欠切部(11)を設けて、その端部における折返しを容易にしたヘッダプレートレス型熱交換器である。
請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２のいずれかに記載のヘッダプレートレス型熱交換器において、
前記舌片部(9)の下端縁に位置し、厚み方向に凹部(12)又は爪(13)を打設して、前記凹部(12)又は爪(13)により第１プレート(1)の側壁(1a)の外面と舌片部(9)の内面との隙間を部分的に埋めることを特徴とするヘッダプレートレス型熱交換器である。
請求項４に記載の本発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のヘッダプレートレス型熱交換器において、
前記舌片部(9)の下端面(9c)に下方に向けて凸部(14)を設け、第１プレート(1)の下方に位置する部材との隙間を部分的に埋めることを特徴とするヘッダプレートレス型熱交換器である。
本発明は、第１プレート１の側壁1aの膨出部４の位置から延在して設けられた舌片部９が、その第１プレート１の側壁1aの外面に折り返され、舌片部９の上端面9aに第２プレート２の側壁2aの下端面の着座部2cが着座し、且つ舌片部９の下端面9cが第１プレート１の溝底1bの外面と面一に整合するものである。即ち、従来の丸みがある段付き部10（図13参照）に替えて、舌片部９の上端面9aを利用した座面に第２プレート２を着座させ、一体にろう付けしたものである。
そのため、ヘッダタンク８と偏平チューブ５とは、少なくとも両プレート１、２の嵌着部で隙間なく密着するとともに、ヘッダタンク８と偏平チューブ５のＲ部からなる大きな隙間を埋めることができるので、ヘッダタンク８とコア６の気密性・液密性を向上することができる。
上記構成において、請求項２に記載のごとく、舌片部９の高さ方向の下端部を欠切した場合には、その欠切部11により折返しを容易に且つ精度よくすることができる。
上記構成において、請求項３に記載のごとく、舌片部９の下端縁に、厚み方向に凹部12又は爪13を設けた場合には、第１プレート１のＲ部と舌片部９の間の隙間を埋めることができる。
上記構成において、請求項４に記載のごとく、舌片部９の下端面に、下方に凸部14を設けた場合には、第１プレート１の下方に位置する部材（第２プレート２若しくはヘッダタンク８内周下部）との隙間を埋めることができる。
一方、第１プレート１の舌片部９とその下方に位置する部材との間に干渉が起こり、舌片部９を押し上げ、第２プレート２と第１プレート１との嵌着部にずれが生じるおそれがある。この問題を解消するため、図11に示す如く、舌片部９に設ける凸部14の位置を膨出部４の開口端から一番遠い位置に設けるとともに、上端面9cの角部9dに丸みを持たせることが好ましい。
この場合、第１プレート１の舌片部９と第２プレート２の接触長さが短くなるため、部材間で干渉が生じても、第２プレート２のずれが抑制される。
本発明のヘッダプレートレス型熱交換器の偏平チューブ５の要部分解斜視図。 図１のII部拡大図。 同偏平チューブ５の組立て要部斜視図。 同偏平チューブ５の積層体からなるコア６の横断面で、図３のIV-IV位置におけるもの。 本発明の第２実施例に用いられる第１プレート１の要部斜視図。 同偏平チューブ５の要部側面図。 本発明の第３実施例に用いられる第１プレート１の要部斜視図。 本発明の第４実施例に用いられる偏平チューブ５の要部側面図。 同実施例に用いられる第１プレート１の要部斜視図。 本発明の第５実施例に用いられる第１プレート１の要部斜視図。 同実施例の作用を示し、舌片部９の角の丸みを大きくしたときの説明図。 同実施例の作用を示し、舌片部９の角の丸みが小さいときの説明図。 従来例のヘッダプレートレス型熱交換器を示す要部横断面図。
（熱交換器の基本構造）
このヘッダプレートレス型熱交換器は、一例として、ＥＧＲクーラや凝縮器として用いられ、ヘッダタンク８側に気体が導かれ、それが偏平チューブ５内を流通し、偏平チューブ５の外側とケーシング７に囲まれた領域に冷却水が流入し、気体と冷却水との間で熱交換が行われるものである。
この熱交換器は、両端が厚み方向に膨出した偏平チューブ５をその膨出部４で積層することによりコア６を形成し、ヘッダプレートを必要としないものである。そして、そのコア６の長手方向両端に一対のヘッダタンク８が図４に示す如く被嵌される。そして、この例ではヘッダタンク８の開口部を介してコア６の外周にケーシング７が被嵌されるものである。ケーシング７は、一例として、断面コ字状に形成されたケーシング本体とその開口を閉塞する端蓋とからなり、全体が筒状に形成される。ケーシング本体には一対の冷却水出入り口が設けられ、そこに一対のパイプが接続される。
なお、この例ではコア６の両端にヘッダタンク８が被嵌され、そのヘッダタンク８の外側にケーシング７が被嵌されているが、それに代えて、コア６にケーシング７が被嵌され、そのケーシング７の外側にヘッダタンク８が被嵌されていてもよい。その場合にも請求項１に記載の構成である、コア６の両端にヘッダタンク８が配置されていることになる。
さらには、ケーシングとヘッダタンクとが一体であってもよい。その場合でてあっても、請求項１に記載の構成である、コア６の両端にヘッダタンク８が配置されていることになる。
これらヘッダプレートレス型熱交換器の製造に用いられる部材は、金属板（アルミニウム、アルミニウム合金、鋼板等）をプレス成形して形成され、その表面層の少なくても一方側にろう材が被覆または塗布されたものが使用され、各部品を組み立てた後、高温の炉内で一体的にろう付けされるものである。
本発明における特徴部分は、そのコア６を構成する偏平チューブ５にある。
（第１実施例）
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態につき、説明する。
図１〜図４は、本発明の第１実施例を示している。
本発明に用いる偏平チューブ５は、溝形に形成された上下一対の第１プレート１と第２プレート２との嵌着体からなり、両プレート１、２の長手方向両端部が厚み方向に拡開され、そこに膨出部４を形成する。
図１に示す如く、第１プレート１の一対の側壁1aの外面に、第２プレート２の側壁2aの内面が被嵌される。また、第１プレート１の長手方向両端部の側壁1aに折り曲げ部9bを介して舌片部９が一体に延在して形成されている。この舌片部９は外方に折り返されて、第１プレート１の側壁1aの外面に重ね合わされ、舌片部９の上端面9aが座面15となる。座面15は従来型偏平チューブの段付き部10（図13参照）に相当し、そこに第２プレート２の側壁2aの着座部2cが着座される。また、舌片部９の下端面9cは、図４に示す如く、第１プレート１の膨出部４の溝底1bの外面に面一に整合している。
この例では、折り曲げ部9bの下端部に欠切部11が設けられ、舌片部９の折り返しを容易にしている。さらに、図１，図３に示す如く、第２プレート２の着座部2cを舌片部９の座面15と整合する形状に切欠くことにより、両プレート１、２の位置決めを容易にしている。
このように構成された偏平チューブ５を膨出部４の位置で積層してコア６を形成し、長手方向両端部にヘッダタンク８の開口を被嵌すると、図４に示す状態になる。
図４に示す如く、舌片部９は上端面9a及び下端面9cがともに直角に形成されるため、その高さ方向の全長に渡ってヘッダタンク８の内周面に隙間なく密着することができる。また、その上端面9aに嵌着する第２プレート２の側壁2aの外面も、溝底2bとのコーナー部を除いて、略全長に渡りヘッダタンク８の内周面に密着している状態となる。そのため、各部品のろう付けの際に、ろう切れの生じる個所を可及的に減少させることができるので、熱交換器のヘッダタンク８周辺の気密性・液密性を向上させることができる。
（第２実施例）
図５及び図６は、本発明の第２実施例を示している。
この例が、第１実施例と異なる点は、舌片部９の下端部に第１プレート１の側壁1aの方向に凹部12を設けたことにある。この凹部12は、図５に示すごとく、舌片部９の下端部の一部（この例では、偏平チューブ５の開口近傍）に打設により、厚み方向に設けられる。
これにより、図６に示す如く、第１プレート１のＲ部と舌片部９との間の隙間を部分的に埋めることができ、ろう切れをさらに可及的に防止することができる。
（第３実施例）
図７は、本発明の第３実施例を示している。
この例が、第２実施例と異なる点は、舌片部９の凹部12に替えて、平面三角に折り曲げた爪13を設けたことである。この例においても、第２実施例と同様の効果が得られる。
第２実施例と第３実施例において、凹部12又は爪13が形成されている部分を除き、舌片部９の外面がヘッダタンク８の内周面に密着しているため、気密性・液密性を低下させるおそれはない。
（第４実施例）
図８及び図９は、本発明の第４実施例を示している。
この例が、上述の第２実施例又は第３実施例と異なる点は、舌片部９の下端面9cに、下方に凸設した凸部14を設けたことにある。図８は、この偏平チューブ５でコア６を形成したときの説明図である。
第１プレート１の下方に位置する部材（偏平チューブ５の第２プレート２若しくはヘッダタンク８内周下部）との隙間、特に、ヘッダタンク８と第２プレート２の角部と第１プレート１の舌片部９とからなる三角形状の隙間を部分的に埋めることができる。
しかしながら、この形状の場合、第２プレート２の角部と舌片部９の凸部14との間に干渉が起こり、図12に示す如く、折り曲げ部9bを支点として舌片部９の角部9dをα分押し上げ、第２プレート２との嵌着部にずれを起こすおそれが生じる。
この問題を解消するため、図11に示す如く、舌片部９に設ける凸部14の位置を膨出部４の開口端から一番遠い位置に設けるとともに、その位置に対向する角部9dに大きく丸みを持たせ、前記押し上げ量を軽減する。
（第５実施例）
図10〜図12は、本発明の第５実施例であり、図９の実施例に凹部12を追加し、図８の舌片部９の内側の三角形の隙間を埋めたものである。
１ 第１プレート
1a 側壁
1b 溝底
２ 第２プレート
2a 側壁
2b 溝底
2c 着座部
４ 膨出部
５ 偏平チューブ
６ コア
７ ケーシング
８ ヘッダタンク
９ 舌片部
9a 上端面
9b 折り曲げ部
9c 下端面
9d 角部
10 段付き部
11 欠切部
12 凹部
13 爪
14 凸部
15 座面

Claims (4)

  1. それぞれ、プレス成形により溝形に曲折形成された、第１プレート(1)と第２プレート(2)とを有し、それら各プレート(1)(2)は、その長手方向の両端部の側壁(1a)(2a)の高さが、中間部分より高く形成され、
    第１プレート(1)と第２プレート (2)とがその側壁(1a)(2a)で互いに嵌着して、その長手方向両端部に高さ方向へ膨出部(4)を有する偏平チューブ(5)が形成され、
    その膨出部(4)で、複数の偏平チューブ(5)を積層してコア(6)が形成され、
    そのコア(6)の外周にケーシング(7)が被嵌され、コア(6)の両端にヘッダタンク(8) が配置されるヘッダプレートレス型熱交換器において、
    前記膨出部(4)に位置し、第１プレート(1)の側壁(1a)に延在して配置された舌片部(9)が折り返されて、第１プレート(1)の側壁(1a)の外面に重ね合わされ、
    前記舌片部(9)の上端面(9a)に、前記第２プレート(2)の側壁(2a)の下端面が着座されるとともに、前記舌片部(9)の下端面(9c)が前記第１プレート(1)の溝底(1b)の外面と面一に整合することを特徴とするヘッダプレートレス型熱交換器。
  2. 請求項１に記載のヘッダプレートレス型熱交換器において、
    前記舌片部(9)の折返し位置で、その高さ方向の下端部を欠切し、そこに欠切部(11)を設けて、その端部における折返しを容易にしたヘッダプレートレス型熱交換器。
  3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載のヘッダプレートレス型熱交換器において、
    前記舌片部(9)の下端縁に位置し、厚み方向に凹部(12)又は爪(13)を打設して、前記凹部(12)又は爪(13)により第１プレート(1)の側壁(1a)の外面と舌片部(9)の内面との隙間を部分的に埋めることを特徴とするヘッダプレートレス型熱交換器。
  4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のヘッダプレートレス型熱交換器において、
    前記舌片部(9)の下端面(9c)に下方に向けて凸部(14)を設け、第１プレート(1)の下方に位置する部材との隙間を部分的に埋めることを特徴とするヘッダプレートレス型熱交換器。
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