JP2016008726A - ヘッダプレートレス熱交換器用偏平チューブ - Google Patents

Abstract

【課題】 容易に組立てることが可能なヘッダプレートレス熱交換器用偏平チューブの提供。
【解決手段】 一対のプレート１をプレス成形により同一形状に形成し、各プレート１を断面Ｌ字状に曲折するとともに、その長手方向の両端部で厚み方向の外方へ拡開された拡開部２が形成され、各プレート１の底部１ａが対向するように互いに逆向きに配置されるとともに、各プレート１に形成された当接面３ａと対向するプレート１の被当接面４とが互いに当接されてろう付け固定されることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ヘッダプレートレス熱交換器の偏平チューブに関する。

ヘッダプレートレス熱交換器に用いる偏平チューブについて、下記特許文献の発明が開示されている。
この発明は、図７に示す如く、一対の第１プレート２１と第２プレート２２が溝形に曲折され、それらの溝底部２１ａ、２２ａが互いに対向するように嵌着されて偏平チューブ８が形成される。この第１プレート２１は、一対の側壁部２１ｂの先端部が内側に段付きに形成され、そこに段部２１ｃが形成されている。その段部２１ｃに、第２プレート２２の側壁部２２ｂの先端部が嵌着される。また、その偏平チューブ８の両開口端部を厚み方向に拡開して拡開部２３が形成されている。

そして、偏平チューブ８の内部には通常インナーフィン７が介装される。偏平チューブ８の長手方向の中間部には、その溝底部２１ａ、２２ａの外方に突出するディンプル６が形成されている。
このディンプル６の高さは拡開部２３の拡開高さに整合する。
この偏平チューブ８を拡開部２３の位置で厚み方向に多数積層し、熱交換器のコア１０を構成する。そして、そのコア１０の外周にケーシングやタンク等のコア被嵌部材１１を被嵌して熱交換器が製造される。

このようなコア１０は、その偏平チューブ８の両端の拡開部２３の外面どうしが互いに接触し、その長手方向の中間部には通路が形成され、その通路に冷却水が流通する。そして、偏平チューブ８の内部には排ガスが流通し、それを冷却水によって冷却する。
この熱交換器は、拡開部２３の位置で厚み方向へ積層しているため、ヘッダプレートが不要であり、部品点数が少なく、組み立て容易である特徴がある。

特開２０１１−１６３６４２号公報

しかしながら、このヘッダプレートレス熱交換器用偏平チューブは、偏平チューブ８およびコア被嵌部材１１（特許文献１では、ケーシングがコア被嵌部材１１である）が厚み方向に上下に分割され、それらを重ね合せ、厚み方向に互いに圧着した状態で、高温の炉内で一体的にろう付け固定される。そのとき、偏平チューブ８の拡開部２３で、一対のプレート２１、２２の継目に異常な変形が起こるおそれがある。
即ち、ろう付けの際には、各偏平チューブ８の厚み方向に外力を加えて各プレート２１、２２の間を密着する必要がある。すると、図８に示す如く、拡開部２３において、第２プレート２２の側壁部２２ｂの端面が、段部２１ｃから滑落しやすい傾向にある。これは、その拡開部２３にはインナーフィン７が介在せず、内部が空洞だからである。なお、拡開部２３以外にはインナーフィン７が介装され、それが外力を支持している。

その結果、各偏平チューブ８の拡開部２３において、一対のプレート２１、２２間に隙間が生じる。その状態でろう付けされると、ろう付け不良が起こる。
また、このような偏平チューブ８を構成する一対のプレート２１、２２は互いに形状が異なるため、その品質管理が容易でない欠点があった。さらに、溝形プレートを嵌め合いにより嵌着させる場合、それらの組み付けが煩わしい欠点がある。
そこで、本発明は一対のプレートの品質管理および組み付けがしやすく、偏平チューブの厚み方向に外力が加わっても、偏平チューブの側壁端部にずれを生じ難いヘッダプレートレス熱交換器用偏平チューブ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、一対のプレート（1）がプレス成形により同一形状に形成され、
各プレート（1）は、底部（1a）と、その一側に設けた側壁部（1b）とにより断面Ｌ字状に曲折されると共に、各プレート（1）の長手方向の両端部で、その底部（1a）および側壁部(1b)が、厚み方向の外方へ拡開されて、拡開底部（2a）および拡開側壁部（2b）を有する拡開部（2）が形成され、
前記側壁部（1b）の先端縁が、底部(1a)に平行に内方へ曲折された当接面（3a）を形成し、
前記底部（1a）の幅方向の先端縁に、前記当接面(3a)に整合する被当接面（4）が形成され、
被当接面（4）の長手方向の少なくとも一部は、その底部（1a）の外面より僅かに凹陥して幅方向のズレを防止する段部(4b)が形成されると共に、その段部(4b)に整合する凸部(3b)が前記当接面(3a)に形成され、
各プレート（1）の底部（1a）が対向するように互いに逆向きに配置されるとともに、各プレート（1）の前記当接面（3a）が、対向するプレート（1）の前記被当接面（4）に当接されてろう付け固定されることを特徴とするヘッダプレートレス熱交換器用偏平チューブである。

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熱交換器用偏平チューブにおいて、
前記当接面(3a)には、前記凸部(3b)に対して凹陥した凹陥面(3d)をその長手方向に有し、その凹陥面(3d)に整合する凸面 (4d)が前記被当接面(4)に設けられ、その凹陥面(3d)と凸面 (4d)とにより、長手方向のずれを防止するヘッダプレートレス熱交換器用偏平チューブである。

請求項３に記載の本発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載のヘッダプレートレス熱交換器用偏平チューブにおいて、
前記一対のプレート（1）の間にインナーフィン（7）が介装され、
各プレート（1）の当接面（3a）の先端縁および／または被当接面（4）の段部（4a）が前記インナーフィン（7）の幅方向の両端部に当接し、そのインナーフィン（7）の幅方向を位置決めすることを特徴とするヘッダプレートレス熱交換器用偏平チューブである。

本発明のヘッダプレートレス熱交換器用偏平チューブは、一対のプレート１がプレス成形により、断面Ｌ字状の同一形状に形成され、その当接面(3a)に凸部(3b)が設けられ、それに整合する段部(4b)が、被当接面（4）に設けられて、幅方向のズレを防止する。

この構成により、断面Ｌ字状の一種類のプレート１により偏平チューブ８を製造できる。さらに、幅方向のズレを防止する段部(4b)と凸部(3b)とにより、一対のプレートを正確に組み立てることができる。
また、水平な面においてろう付けが行われるため、ろう付けの信頼性が向上する。

上記構成において、当接面(3a)に凹陥面(3d)を設け、その凹陥面(3d)に整合する凸面 (4d)を被当接面(4)に設けて、その凹陥面(3d)と凸面 (4d)とにより、長手方向のずれを防止した場合には、さらに、容易に偏平チューブを組み立てることができる。

さらに、いずれかの上記構成において、一対のプレート１の間にインナーフィン７が介装され、各プレート１の当接面３ａの先端面および／または被当接面４の段部４ａがインナーフィン７の幅方向の両端部に当接するように構成した場合には、偏平チューブの組立て時に、簡単なプレート構造でインナーフィン７の幅方向を位置決めすることができる。

本発明のヘッダプレートレス熱交換器用偏平チューブの実施例を示す分解斜視図。 同偏平チューブの開口端部を示す正面図。 図１のIII−III矢視断面図。 図１のIV−IV矢視断面図。 同偏平チューブ８を積層してコア１０を形成したときの状態を示す要部断面図。 図５のVI部拡大図。 従来型偏平チューブの断面図（Ａ）及び一部破断側面図（Ｂ）。 従来型偏平チューブを積層して、圧縮したときの側壁部のずれを示す説明図。

次に、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、本発明のヘッダプレートレス熱交換器用偏平チューブの実施例を示すものであり、図５、図６は、その偏平チューブを用いたコアの要部の説明図である。なお、説明の都合上、図１において、プレート１の横方向（左右方向）を幅方向とし、それに直交する奥行き方向を長手方向とする。

（各プレート１の構造）
本願の偏平チューブ８は、プレス成形により同一形状に形成される一対のプレート１の嵌着体からなる。
図１に示す如く、各プレート１は断面Ｌ字状に曲折され、底部１ａと側壁部１ｂとを有する。そして、各プレート１の長手方向の両端部には、底部１ａの外方向に拡開する拡開部２が形成される。この拡開部２は、拡開底部２ａと、拡開側壁部２ｂとからなる。

側壁部１ｂの先端縁は、底部１ａ側に平行に折り曲げられて、そこに当接面３ａを形成する。この当接面３ａは、その中央に凸部３ｂが長手方向に設けられ、その凸部３ｂの両側に凹陥面３ｄが形成されて、全体が低い台形状に形成されている。
また、底部１ａ及び拡開底部２ａの先端縁には、帯状の被当接面４が形成される。この被当接面４は、当接面３ａに整合する。そして、この被当接面４の長手方向の中間部は、底部１ａの外面より僅かに凹陥する段部４ｂが形成されている。そして、段部４ｂの長手方向の両側には凸面４ｄが形成されている。

また、各プレート１の底部１ａには、その外面側に突出する多数のディンプル６が形成されている。このディンプル６の高さは、各プレート１の拡開部２の拡開高さと同一である。

この例では、各プレート１の当接面３ａの長手方向の中間部の凸部３ｂが、被当接面４の凹陥した段部４ｂに嵌入して、幅方向のズレ止め機能を有する。
即ち、図４に示す如く、段部４ｂが底部１ａの外面より僅かに厚み方向に突出して、そこに凸部３ｂが嵌入して、幅方向の位置決め部５が形成される。

（偏平チューブ８の組立て）
このように形成された一対の同形状のプレート１は、図１に示す如く、それらの底部１ａを対向するように互いに逆向きに配置され、インナーフィン７を介装した状態で、偏平チューブ８を構成する。
図２〜図４は、各部（拡開部２は図２、段部４ａは図３、長手方向の中間位置の段部４ｂは図４）における当接面３ａ、３ｃと被当接面４、４ｃとの接触の状態を示している。

図２において左側では、下側のプレート１の拡開底部２ａの被当接面４ｃに、上側プレート１の拡開側壁部２ｂの当接面３ｃが接触し、右側では下側プレート１の当接面３ｃに上側プレート１の被当接面４ｃが接触する。
図４に示す断面の左側では、上側のプレート１の凸部３ｂの下面が、下側のプレート１の段部４ｂの上面に接触するとともに、凸部３ｂの先端面が位置決め部５に当接され、各プレート１の側壁部１ｂが幅方向に位置ずれしないように構成されている。

右側では、下側のプレート１の凸部３ｂの上面が、上側のプレート１の段部４ｂの下面に接触するとともに、凸部３ｂの先端面が位置決め部５に当接されている。このように、各プレート１どうしが、その幅方向の縁部の水平な面で接触し、その部分でろう付けされる。そのため、その水平面にろう材が保持される。
これに対して、従来のように、各プレートどうしが垂直な面で接触してろう付けされると、重力方向にろう材が漏れ出すおそれがある。

（インナーフィン７の位置決め構造）
図３において、偏平チューブ８の組立ての際、先ず、下面を構成するプレート１が配置され、それにインナーフィン７が載置される。この時、インナーフィン７の幅方向の一方の下縁（左側）が、そのプレート１の段部４ａに当接するとともに、他方の上端縁（右側）が、当接面３ａの先端面に当接する。そのため、インナーフィン７の幅方向両側縁の仮位置決めが可能となる。その後、上側のプレート１が被嵌される。その時、インナーフィン７の上端縁はその上面側のプレート１の段部４ａにより、さらに幅方向が位置決めされる。

この例では、インナーフィン７は矩形波状のストレートフィンで記載されているが、台形波状、サイン波状のストレートフィン、ウェーブフィン、オフセットフィン等の公知のものを使用できる。

（熱交換器の組立て）
このようにしてなる偏平チューブ８が、拡開部４とディンプル６の頂部により、多数厚み方向に積層され、図５、図６のごとく熱交換器のコア１０を構成する。そして、そのコア１０の外周にコア被嵌部材１１が被嵌される。
一例として、このコア被嵌部材１１がケーシングの場合、そのケーシングは、一対の溝状材で形成することができ、積層方向の中間部で互いに嵌着することができる。ケーシングの側壁部には、図示しない一対の冷却水出入口が穿設され、そこにパイプが接続される。また、コア１０の開口方向の両端には一対のタンクが配置される。

この様に組立てられた熱交換器は、コア１０の積層方向に外力を加えた状態で、炉内でろう付けされる。ろう付けの方法として、各部品の互いに接触する一方にろう材がクラッドされているか、或いはそれらの間にろう材が介装または塗布される。
コア被嵌部材１１はこの例ではケーシングとして説明したが、これに替えて、先ずコア１０の開口端をタンクで被嵌し、次にコアとタンクの外周をケーシングで被嵌することもできる。

（ろう付け時の作用）
図５および図６に示すごとく、側壁部１ｂおよび拡開側壁部２ｂの平面でコア被嵌部材１１の内面と接触するので、信頼性の高いろう付けが実現される。
さらに、図６に示す如く、拡開底部２ａも被当接面４ｃまで平坦に形成されており、その端面は角が切出され、対向するプレート１の拡開側壁部２ｂの外面に面一に整合している。そして、その端面がコア被嵌部材１１の内面に当接される。
そのため、コア被嵌部材１１と偏平チューブ８との隙間を、従来図の図８の隙間の半分にすることができる。即ち、ろう付けの際に、偏平チューブ８のコーナー部９により生じる隙間をろう材で容易に閉塞することができる。そして、ろう付けの際のろう切れに伴う、漏れが起こり難い、信頼性の高いヘッダプレートレス型熱交換器を提供できる。

１ プレート
１ａ 底部
１ｂ 側壁部
２ 拡開部
２ａ 拡開底部
２ｂ 拡開側壁部
３ａ 当接面
３ｂ 凸部
３ｃ 当接面
３ｄ 凹陥面

４ 被当接面
４ａ 段部
４ｂ 段部
４ｃ 被当接面
４ｄ 凸面
５ 位置決め部

６ ディンプル
７ インナーフィン
８ 偏平チューブ
９ コーナー部
１０ コア
１１ コア被嵌部材

２１ 第１プレート
２１ａ 溝底部
２１ｂ 側壁部
２１ｃ 段部
２２ 第２プレート
２２ａ 溝底部
２２ｂ 側壁部
２３ 拡開部

Claims (3)

1. 一対のプレート（1）がプレス成形により同一形状に形成され、
   各プレート（1）は、底部（1a）と、その一側に設けた側壁部（1b）とにより断面Ｌ字状に曲折されると共に、各プレート（1）の長手方向の両端部で、その底部（1a）および側壁部(1b)が、厚み方向の外方へ拡開されて、拡開底部（2a）および拡開側壁部（2b）を有する拡開部（2）が形成され、
   前記側壁部（1b）の先端縁が、底部(1a)に平行に内方へ曲折された当接面（3a）を形成し、
   前記底部（1a）の幅方向の先端縁に、前記当接面(3a)に整合する被当接面（4）が形成され、
   被当接面（4）の長手方向の少なくとも一部は、その底部（1a）の外面より僅かに凹陥して幅方向のズレを防止する段部(4b)が形成されると共に、その段部(4b)に整合する凸部(3b)が前記当接面(3a)に形成され、
   各プレート（1）の底部（1a）が対向するように互いに逆向きに配置されるとともに、各プレート（1）の前記当接面（3a）が、対向するプレート（1）の前記被当接面（4）に当接されてろう付け固定されることを特徴とするヘッダプレートレス熱交換器用偏平チューブ。
2. 請求項１に記載のヘッダプレートレス熱交換器用偏平チューブにおいて、
   前記当接面(3a)には、前記凸部(3b)に対して凹陥した凹陥面(3d)をその長手方向に有し、その凹陥面(3d)に整合する凸面 (4d)が前記被当接面(4)に設けられ、その凹陥面(3d)と凸面 (4d)とにより、長手方向のずれを防止するヘッダプレートレス熱交換器用偏平チューブ。
3. 請求項１に記載のヘッダプレートレス熱交換器用偏平チューブにおいて、
   前記一対のプレート（1）の間にインナーフィン（7）が介装され、
   各プレート（1）の前記当接面（3a）の先端縁および／または前記被当接面（4）の段部（4a）が前記インナーフィン（7）の幅方向の両端部に当接し、そのインナーフィン（7）の幅方向を位置決めすることを特徴とするヘッダプレートレス熱交換器用偏平チューブ。

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