JP2017026218A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器において、レインフォースがタンクの孔にカシメ固定される際に生じるタンクの変形を防止すること。
【解決手段】熱交換器１は、媒体（流体）を導くタンク１０と、タンク１０に連通して内部を媒体が流れる複数のチューブ２２と、チューブ２２の積層方向外側に配置されるレインフォース３０と、を備える。レインフォース３０は、タンク１０のタンク孔１４に差し込まれてチューブ２２に対向して板状に延びる差し込み部３７と、差し込み部３７の先端３７Ａに開口してカシメ加工時にその開口幅が拡げられるカシメ開口部３４と、タンク孔１４の内側タンク１０の内側へと臨むように開口する切欠部３８と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内部を流体が流れる熱交換器に関する。

特許文献１には、一対のタンクの間に、内部を流体が流れる複数のチューブと、複数のチューブの積層方向外側に配置されるレインフォースと、を備える熱交換器が開示されている。

上記レインフォースは、その端部がタンクの孔に差し込まれ、その先端に開口する開口部を有する。熱交換器の組み立て時には、レインフォースの端部がタンクの孔に差し込まれた状態で、カシメ治具を用いて開口部の開口幅を拡げるようにレインフォースの端部を塑性変形させる。これにより、レインフォースの端部がタンクの孔に対して抜けないようカシメ固定される。

特開２０１０−８５０２４号公報

しかしながら、このような従来の熱交換器にあっては、上記カシメ加工時にレインフォースの端部がタンクの孔の内側で拡がる変形をする際に、レインフォースの端部がタンクを押す力によってタンクの孔が大きくなる変形をする虞がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、熱交換器において、レインフォースがタンクの孔にカシメ固定される際に生じるタンクの変形を防止することを目的とする。

本発明のある態様によれば、内部を流体が流れる熱交換器であって、流体を導くタンクと、タンクに連通して内部を流体が流れる複数のチューブと、タンクに差し込まれてチューブの積層方向外側に配置されるレインフォースと、を備え、タンクは、チューブ及びレインフォースがそれぞれ差し込まれるタンク孔を有し、レインフォースは、タンク孔に差し込まれてチューブに対向する差し込み部と、差し込み部の先端に開口してカシメ加工時にその開口幅が拡げられるカシメ開口部と、タンク孔の内側からタンクの内側へと臨むように差し込み部に開口する切欠部と、を有することを特徴とする熱交換器が提供される。

上記態様によれば、カシメ加工時には、カシメ治具によってカシメ開口部の開口幅を拡げるように差し込み部を塑性変形させることにより、レインフォースがタンクの孔に対して抜けないようにカシメ固定される。このときに、タンク孔の内側からタンクの内側にかけて臨む切欠部の形状が変化して差し込み部が塑性変形することにより、差し込み部がタンクに与える力が小さく抑えられる。したかって、タンク孔が変形することが防止される。

本発明の実施形態に係る熱交換器を示す正面図である。 熱交換器の一部を示す断面図である。 レインフォースの斜視図である。 組み付け工程におけるレインフォースの平面図である。 カシメ工程におけるレインフォースの平面図である。 熱交換器の変形例を示す断面図である。 図６に示すレインフォースの斜視図である。 組み付け工程における図６に示すレインフォースの平面図である。 カシメ工程における図６に示すレインフォースの平面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１に示す熱交換器１は、車両に搭載される空調装置（図示省略）のコンデンサとして用いられる。

熱交換器１は、中央部に設けられるコア２０と、コア２０の両端に設けられる一対のタンク１０と、を備える。熱交換器１では、空調装置のポンプ（図示省略）から送られる媒体（流体）が、一対のタンク１０を介してコア２０を循環する。熱交換器１は、車両走行風またはファン（図示省略）によって送られる強制風がコア２０を通過するように配置される。熱交換器１では、コア２０を循環する媒体と、コア２０を通過する大気との間で熱交換が行われ、媒体の熱が大気に放出される。

図２は、コア２０の一部を示す断面図である。コア２０は、媒体が図２に矢印で示すように流れる複数のチューブ２２と、チューブ２２と交互に並ぶように積層される複数のフィン２５と、フィン２５より積層方向外側に設けられる上下のレインフォース３０と、各チューブ２２及び上下のレインフォース３０の両端部がそれぞれ結合される一対のプレート１１と、を備える。コア２０は、これらの各部材が互いに接合されて一体化したものである。

筒状のタンク１０は、コア２０の両端に設けられる半筒状の上記プレート１１と、プレート１１に結合される半筒状のタンク本体（図示省略）と、によって形成される。タンク本体は、プレート１１の内側に嵌合して組み付けられ、プレート１１に形成される複数の爪１２を折り曲げることによってカシメ固定される。

プレート１１は、各チューブ２２がそれぞれ差し込まれる複数のタンク孔１３と、上下のレインフォース３０がそれぞれ差し込まれる２つのタンク孔１４と、を有する。

各チューブ２２は、各プレート１１に直交するように配置される。チューブ２２は、長円形の断面形状を有する扁平な管である。チューブ２２の内部には、媒体が外気と熱交換をしつつ流れる熱交換流路が形成される。

上下のレインフォース３０は、チューブ２２と平行に並び、各プレート１１に対して直交するように配置される。

図３は、レインフォース３０を示す斜視図である。レインフォース３０は、長手方向に直線状に延びる梁部３２と、梁部３２から長手方向に延設されて各プレート１１に連結される一対の連結部３１と、を有する。

なお、レインフォース３０が一対のタンク１０の間に延びる方向をレインフォース３０の長手方向とする。また、レインフォース３０の長手方向に直交し、かつ各チューブ２２の積層方向（タンク１０の長手方向）に直交する方向をレインフォース３０の幅方向とする。

梁部３２は、チューブ２２に対向するように延び、フィン２５に当接する。梁部３２は、長手方向と幅方向とにおけるそれぞれの断面が直線状に延びる平板状に形成される。なお、梁部３２は、平板状に限らず、他の断面形状を有するものであってもよい。

連結部３１は、タンク孔１４に差し込まれてチューブ２２に対向するように延びる差し込み部３７と、プレート１１に対峙（当接）して長手方向の変位を係止する係止部３５と、を有する。一対の連結部３１は、互いに対称的に形成される。

差し込み部３７は、梁部３２から段差なく延設され、長手方向と幅方向とにおけるそれぞれの断面が直線状に延びる平板状に形成される。なお、差し込み部３７及び梁部３２は、平板状に限らず、他の断面形状を有する板状のものであってもよい。

係止部３５は、差し込み部３７の幅方向における中程の部位を折り曲げて形成される。係止部３５は、プレス機（図示省略）によって差し込み部３７から切り起こした矩形の板片状の部位であり、差し込み部３７から略直交して突出する。

係止部３５は、各チューブ２２の積層方向内側（タンク１０の長手方向におけるレインフォース３０よりコア２０側）に突出する。

コア２０の組み立て時には、係止部３５がプレート１１（タンク１０）に対峙（当接）することで、レインフォース３０はプレート１１に対する長手方向に係止される。

連結部３１では、係止部３５が差し込み部３７の中程から突出する。これにより、タンク１０に対峙する段部を形成する必要がなくなる。

上記構成により、レインフォース３０は、タンク１０に差し込まれる部分を小型化することができる。これにより、熱交換器１では、コア２０の限られたスペースにおいて、レインフォース３０の介装スペースが小さくなるため、チューブ２２及びフィン２５の介装スペースが拡大し、熱交換器１の性能向上が図れる。

コア２０の組み立て時には、コルゲート状のフィン２５の先端が係止部３５に対峙（当接）する。フィン２５は、係止部３５によってレインフォース３０の長手方向に係止され、レインフォース３０に対する位置決めが行われる。

梁部３２は、フィン２５に当接する当接面３２Ａと、当接面３２Ａから帯状に突出するビード部３９と、を有する。ビード部３９は、レインフォース３０の幅方向における中程に配置され、レインフォース３０の長手方向に直線状に延びる。ビード部３９は、プレス機（図示省略）によって梁部３２の当接面３２Ａから帯状に突出するように形成される。

コア２０の組み立て時には、波板状に湾曲して並ぶフィン２５の各頂部がビード部３９に押し付けられることにより、レインフォース３０に対するフィン２５の位置決めが行われる。

コア２０の組み立て時には、レインフォース３０の連結部３１がプレート１１のタンク孔１４に差し込まれ、連結部３１がタンク孔１４に対して抜けないようにするカシメ工程が行われる。

レインフォース３０の連結部３１は、タンク孔１４に差し込まれる差し込み部３７と、差し込み部３７の先端３７Ａに開口してカシメ加工時にその開口幅が拡げられるカシメ開口部３４と、タンク孔１４の内側からタンク１０の内側へと臨むように差し込み部３７に開口する切欠部３８と、を有する。

切欠部３８は、差し込み部３７における係止部３５が抜けた部位に開口する。切欠部３８は、レインフォース３０の長手方向においてプレート１１と重合し、タンク孔１４の内側からタンク１０の内側（図２において左側）へと臨むように開口する。

カシメ開口部３４は、差し込み部３７の先端３７Ａに開口するスリット状に形成される。

差し込み部３７には、カシメ開口部３４と切欠部３８とが互いに連続して開口する。カシメ開口部３４及び切欠部３８は、一対の内側面３３によって形成される。一対の内側面３３は、レインフォース３０の中心線Ｏを挟んで互いに平行に延びる平面状に形成される。

図４に示すように、差し込み部３７がタンク孔１４に差し込まれる組み付け工程では、係止部３５がプレート１１に対峙（当接）し、切欠部３８及びカシメ開口部３４がタンク孔１４からプレート１１の内側に延びている。

図５に示すように、カシメ工程では、カシメ治具から加わる力が図５に矢印で示すようにカシメ開口部３４の開口幅を拡げる方向に作用する。これにより、差し込み部３７がカシメ開口部３４の開口幅を拡げる塑性変形をして、タンク孔１４に対して抜けないようにカシメ固定される。

上記カシメ固定が行われる際に、係止部３５がプレート１１に対峙（当接）する。これにより、レインフォース３０は、長手方向に変位することが係止され、プレート１１に対する位置決めが行われる。

上記カシメ固定が行われる際に、連結部３１の差し込み部３７は、タンク孔１４の内側からタンク１０の内側へと延びる部位が切欠部３８の開口幅を変化させて塑性変形する。これにより、差し込み部３７がプレート１１に与える力が小さく抑えられ、タンク孔１４が変形することが防止される。

上記カシメ固定が行われる際に、連結部３１の差し込み部３７は、スカシメ開口部３４及び切欠部３８を挟む部位がＹ字状に拡がる。これにより、差し込み部３７がプレート１１に与える力が小さく抑えられる。

ところで、連結部３１が差し込み部３７の両端部が曲折するコの字状の断面形状を有する場合には、連結部３１の剛性が高くなるために、上記カシメ固定が行われる際に、連結部３１がプレート１１に与える力が大きくなる。

これに対して、本実施形態では、連結部３１がタンク孔１４に差し込まれる部位（差し込み部３７）が差し込み部３７から曲折する両端部を持たない平板状に形成される。上記カシメ固定が行われる際には、略一定の厚さを有する平板状の差し込み部３７が曲げ変形することにより、差し込み部３７がプレート１１に与える力が小さく抑えられる。

さらに、上記カシメ固定が行われる際には、差し込み部３７がプレート１１の内側（図５の左側）で幅方向に拡がる変形をすることにより、タンク孔１４が変形することが十分に抑えられる。これにより、熱交換器１では、レインフォース３０とタンク孔１４との間に隙間が生じることが回避され、媒体の洩れを起こすことが防止される。

レインフォース３０のカシメ開口部３４、切欠部３８、係止部３５、及びビード部３９は、梁部３２の中心線Ｏ上に一列に並んで形成される。

コア２０を構成するプレート１１、レインフォース３０、チューブ２２、及びフィン２５は、アルミ材又は銅材などの熱伝導率が高い金属によって形成される。

熱交換器１の製造時には、コア２０を構成する各部材が治具（図示省略）を介して組み立てられる工程と、組み立てられたコア２０を加熱炉（図示省略）に搬入してコア２０を構成する各部材をろう付けする工程と、各部材どうしが接合して形成されたコア２０の各プレート１１にタンク本体を組み付けてタンク１０を形成する工程と、が順に行われる。

熱交換器１の作動時においてコア２０が熱膨張する際には、レインフォース３０が平板状の梁部３２を撓ませる変形をすることにより、レインフォース３０とコア２０の他の部材との熱膨張差が吸収される。これにより、熱交換器１は、コア２０に生じる熱応力が低減され、耐久性が高められる。

また、レインフォース３０は、平板状の梁部３２及び差し込み部３７を有することにより、製造時に使用される材料を減らせるとともに、プレス機による成型にかかる工数が少なくて済む。これにより、熱交換器１は、製品のコストダウンがはかれる。

次に、図６〜図９に示す熱交換器１の変形例について説明する。

図６、図７に示すように、連結部３１の差し込み部３７には、切欠部４８とカシメ開口部４４とを隔てる隔壁部４３が形成される。

切欠部４８は、差し込み部３７における係止部３５が抜けた部位に開口する。切欠部４８は、レインフォース３０の長手方向においてプレート１１と重合し、タンク孔１４の内側からタンク１０の内側（図６において左側）へと臨むスリット状に形成される。

カシメ開口部４４は、差し込み部３７の先端３７Ａに開口するスリット状に形成される。

隔壁部４３は、切欠部４８とカシメ開口部４４との間にわたって延び、差し込み部３７の一部を構成する。

レインフォース３０の係止部４５、カシメ開口部４４、切欠部４８、及び隔壁部４３は、梁部３２の中心線Ｏ上に一列に並んで形成される。

図８に示すように、差し込み部３７がタンク孔１４に差し込まれる組み付け工程では、係止部３５がプレート１１に対峙（当接）し、切欠部４８がタンク孔１４からプレート１１の内側に延び、カシメ開口部４４が切欠部４８に対して隔壁部４３を挟んで直線状に延びている。

図９に示すように、カシメ工程では、カシメ治具から加わる力が図９に矢印で示すようにカシメ開口部４４の開口幅を拡げる方向に作用する。これにより、差し込み部３７が隔壁部４３を支点としてカシメ開口部４４の開口幅を拡げる塑性変形をして、タンク孔１４に対して抜けないようにカシメ固定される。このときに、差し込み部３７は、隔壁部４３が引張り変形するとともに、プレート１１の内側（図９の左側）で切欠部４８の開口幅が拡がる曲げ変形をする。

上記カシメ固定される際に、差し込み部３７がプレート１１の内側（図９の左側）で幅方向に拡がる変形をすることにより、タンク孔１４が変形することが十分に抑えられる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本発明は、車両に搭載されるコンデンサに限らず、車両以外に使用される熱交換器にも適用できる。

１ 熱交換器
１０ タンク
１１ プレート
１３、１４ タンク孔
２０ コア
２２ チューブ
２５ フィン
３０ レインフォース
３２Ａ 当接面
３４、４４ カシメ開口部
３５ 係止部
３７ 差し込み部
３７Ａ 先端
３８、４８ 切欠部
４３ 隔壁部

Claims (5)

1. 内部を流体が流れる熱交換器であって、
   流体を導くタンクと、
   前記タンクに連通して内部を流体が流れる複数のチューブと、
   前記タンクに差し込まれて前記チューブの積層方向外側に配置されるレインフォースと、を備え、
   前記タンクは、前記チューブ及び前記レインフォースがそれぞれ差し込まれるタンク孔を有し、
   前記レインフォースは、
   前記タンク孔に差し込まれて前記チューブに対向する差し込み部と、
   前記差し込み部の先端に開口してカシメ加工時にその開口幅が拡げられるカシメ開口部と、
   前記タンク孔の内側から前記タンクの内側へと臨むように前記差し込み部に開口する切欠部と、を有することを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記差し込み部には、前記カシメ開口部と前記切欠部とが互いに連続して開口することを特徴とする熱交換器。
3. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記差し込み部には、前記カシメ開口部と前記切欠部とを隔てる隔壁部が形成されることを特徴とする熱交換器。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の熱交換器であって、
   前記差し込み部は、平板状に形成されることを特徴とする熱交換器。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載の熱交換器であって、
   前記レインフォースは、幅方向における前記差し込み部の中程から突出して前記タンクに対峙することで長手方向の変位を係止する係止部を有し、
   前記係止部は、前記差し込み部が切り出された部位を折り曲げて形成され、
   前記差し込み部には、前記係止部が抜けた部位に前記切欠部が開口することを特徴とする熱交換器。

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