JP2022122062A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】プレートヘッダからのタンクヘッダの脱落を抑制することが可能な熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器のタンク21,31は、プレートヘッダ100と、タンクヘッダ210,310と、を有している。プレートヘッダ100には、ろう材層が設けられていないベア面を有する係合部115,117が形成されている。タンクヘッダ210,310には、ろう材層が設けられていないベア面を有する貫通孔223,323が形成されている。係合部115,117及び貫通孔223,323のそれぞれのベア面が係合することによりプレートヘッダ100及びタンクヘッダ210,310が互いに組み付けられている。【選択図】図4
Description
本開示は、熱交換器に関する。
従来、下記の特許文献1に記載の熱交換器がある。特許文献1に記載の熱交換器は、複数のチューブと、各チューブの一端部に接続されるタンクとを備えている。タンクは、それぞれ断面U字状に形成されたタンクヘッダとプレートヘッダとにより構成されており、それらが互いに組み付けられることにより筒状に形成されている。プレートヘッダには各チューブの一端部が接続されている。プレートヘッダの両側壁には、その頂面からタンクヘッダの外周面に沿って延びるように爪部が形成されている。爪部は、タンクヘッダに形成された係止穴に挿入されて係止されている。プレートヘッダの爪部とタンクヘッダの係止穴との係合構造によりプレートヘッダ及びタンクヘッダがチューブ長手方向において互いに組み付けられている。
熱交換器では、一般的に、アルミニウム等により形成される板材にろう材層を被覆した、いわゆるクラッド材を用いてタンクやチューブ等の各部品が製造される。具体的には、タンクは成形工程、組み付け工程、加熱工程、及び冷却工程等を経て製造される。成形工程では、クラッド材を加工することでタンクヘッダ及びプレートヘッダが成形される。組み付け工程では、成形されたタンクヘッダ及びプレートヘッダが互いに組み付けられる。加熱工程では、タンクヘッダ及びプレートヘッダの組み付け品を炉に入れて加熱することで各部材のろう材層を溶融させる。冷却工程では、タンクヘッダ及びプレートヘッダの組み付け品を冷却する。このような工程を経てタンクヘッダ及びプレートヘッダがろう付け接合されることにより、タンクの製造が完了する。
一方、クラッド材を用いてタンクヘッダ及びプレートヘッダが成形されるため、タンクヘッダの内周面及び外周面、並びにプレートヘッダの内周面及び外周面にはろう材層が形成されている。したがって、特許文献1に記載の熱交換器では、そのプレートヘッダの爪部の内周面にろう材層が形成されている。特許文献1に記載の熱交換器では、組み付け工程においてプレートヘッダとタンクヘッダとを組み付ける際に、タンクヘッダの係止穴にプレートヘッダの爪部が係止される。このとき、プレートヘッダの爪部に形成されるろう材層により、プレートヘッダの爪部の内周面とタンクヘッダの係止穴の内周面とはろう材層を介して互いに接触することになる。このような構造の場合、加熱工程においてろう材層が溶融した際に、プレートヘッダの爪部とタンクヘッダの係止穴との間にがたつきが生じるおそれがあり、悪くするとプレートヘッダからタンクヘッダが脱落するおそれがある。
このような脱落を回避するために、タンクヘッダ及びプレートヘッダの組み付け品を適宜の治具により固定して加熱工程を行うという方法も考えられる。しかしながら、このような方法を採用すると、組み付け工程において、タンクヘッダ及びプレートヘッダの組み付け品に治具を装着する工程が新たに発生するため、製造コストが増加するおそれがある。また、新たな治具が必要になるため、それにより製造コストが増加する懸念もある。
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プレートヘッダからのタンクヘッダの脱落を抑制することが可能な熱交換器を提供することにある。
上記課題を解決する熱交換器は、所定方向に並べて配置される複数のチューブ(23,33)と、複数のチューブのそれぞれの一端部に接続されるタンク(21,31)とを有し、チューブの内部を流れる第1流体と、チューブの外部を流れる第2流体との間で熱交換を行う熱交換器(10)である。タンクは、複数のチューブのそれぞれの一端部が接続されるプレートヘッダ(100)と、プレートヘッダに対してチューブの長手方向に組み付けられることにより、第1流体が流れるタンクの内部空間を形成するタンクヘッダ(210,310)と、を有している。プレートヘッダ及びタンクヘッダのいずれか一方には、ろう材層が設けられていないベア面を有する係合部(115,117,119,120,122)が形成されている。プレートヘッダ及びタンクヘッダのいずれか他方には、ろう材層が設けられていないベア面を有する被係合部(223,323,225,325)が形成されている。係合部及び被係合部のそれぞれのベア面がチューブの長手方向において互いに係合することによりプレートヘッダ及びタンクヘッダが互いに組み付けられている。
この構成によれば、係合部及び被係合部のそれぞれのベア面が互いに係合しているため、それらの係合部分にろう材層が存在しない。よって、プレートヘッダ及びタンクヘッダをろう付けする際に、それらの間にがたつきが生じ難くなるため、プレートヘッダからのタンクヘッダの脱落を抑制することができる。
なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
本開示の熱交換器によれば、プレートヘッダからのタンクヘッダの脱落を抑制することができる。
以下、熱交換器の一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
<第1実施形態>
はじめに、図1に示される第1実施形態の熱交換器10の構成について説明する。熱交換器10は例えば車両に搭載される。図1に示されるように、熱交換器10は、ラジエータ20及び蒸発器30が一体化された複合型の熱交換器として構成されている。
<第1実施形態>
はじめに、図1に示される第1実施形態の熱交換器10の構成について説明する。熱交換器10は例えば車両に搭載される。図1に示されるように、熱交換器10は、ラジエータ20及び蒸発器30が一体化された複合型の熱交換器として構成されている。
ラジエータ20の内部には、例えば車両の内燃機関やインバータ装置等を冷却するための冷却水が循環している。ラジエータ20は、その内部を流れる冷却水と、その外部を流れる空気との間で熱交換を行うことにより冷却水を冷却する。ラジエータ20では、冷却水が第1流体に相当し、空気が第2流体に相当する。
ラジエータ20は、タンク21,22と、複数のチューブ23とを備えている。タンク21,22及びチューブ23はアルミニウム等により形成されるとともに、ろう付けにより互いに接合されて組み付けられている。
複数のチューブ23は、図中に矢印Zで示される方向に所定の間隔を有して配置されている。複数のチューブ23の間に形成される隙間には、図中に矢印Yで示される方向に空気が流れる。各チューブ23は、矢印Xで示される方向に延びるように形成された管状の部材からなる。各チューブ23の内部には、冷却水の流れる流路が矢印Xで示される方向に延びるように形成されている。チューブ23は、矢印Zで示される方向の幅が薄く、且つ矢印Yで示される方向の幅が厚くなるように扁平状に形成されている。
複数のチューブ23は、図中に矢印Zで示される方向に所定の間隔を有して配置されている。複数のチューブ23の間に形成される隙間には、図中に矢印Yで示される方向に空気が流れる。各チューブ23は、矢印Xで示される方向に延びるように形成された管状の部材からなる。各チューブ23の内部には、冷却水の流れる流路が矢印Xで示される方向に延びるように形成されている。チューブ23は、矢印Zで示される方向の幅が薄く、且つ矢印Yで示される方向の幅が厚くなるように扁平状に形成されている。
以下では、矢印Xで示される方向を「チューブ長手方向X」と称し、矢印Yで示される方向を「空気流れ方向Y」と称する。
図2に示されるように、各チューブ23の内部にはインナーフィン24が配置されている。インナーフィン24は、薄い板状のアルミニウム等を波状に折り曲げることにより形成される、いわゆるコルゲートフィンである。インナーフィン24の折り曲げ部分の先端部はチューブ23の内面にろう付けにより接合されている。インナーフィン24は、チューブ23の内部を流れる冷却水に対する伝熱面積を増加させるために設けられている。
図2に示されるように、各チューブ23の内部にはインナーフィン24が配置されている。インナーフィン24は、薄い板状のアルミニウム等を波状に折り曲げることにより形成される、いわゆるコルゲートフィンである。インナーフィン24の折り曲げ部分の先端部はチューブ23の内面にろう付けにより接合されている。インナーフィン24は、チューブ23の内部を流れる冷却水に対する伝熱面積を増加させるために設けられている。
隣り合うチューブ23,23の間に形成される隙間にはアウターフィン40が配置されている。アウターフィン40は、ラジエータ20のチューブ23,23間に形成される隙間から、蒸発器30のチューブ33,33の間に形成される隙間まで延びるように配置されている。アウターフィン40もインナーフィン24と同様にコルゲートフィンである。アウターフィン40の折り曲げ部分の先端部は各チューブ23,33の外面にろう付けにより接合されている。アウターフィン40は、隣り合うチューブ23,23の間を流れる空気に対する伝熱面積を増加させるために設けられている。
図1に示されるように、タンク21,22は複数のチューブ23の両端部にそれぞれ接続されている。タンク21,22は、図中に矢印Zで示される方向に延びるように形成される筒状の部材からなる。各タンク21,22は、各チューブ23に冷却水を分配する部分として、あるいは各チューブ23を流れた冷却水を集合させる部分として機能する。
以下では、矢印Zで示される方向を「タンク長手方向Z」と称する。本実施形態では、タンク長手方向Zが所定方向に相当する。
右側タンク21の内部にはセパレータ25が設けられている。セパレータ25により右側タンク21の内部空間はタンク長手方向Zにおいて上方空間S11及び下方空間S12に区画されている。右側タンク21には、上方空間S11に連通される流入口50と、下方空間S12に連通される流入口51とが設けられている。
右側タンク21の内部にはセパレータ25が設けられている。セパレータ25により右側タンク21の内部空間はタンク長手方向Zにおいて上方空間S11及び下方空間S12に区画されている。右側タンク21には、上方空間S11に連通される流入口50と、下方空間S12に連通される流入口51とが設けられている。
左側タンク22の内部には、右側タンク21のセパレータ25に対応する位置にセパレータが設けられている。このセパレータにより左側タンク22の内部空間もタンク長手方向Zにおいて上方空間及び下方空間に区画されている。左側タンク22には、その上方空間に連通される流出口52と、その下方空間に連通される流出口53とが設けられている。
ラジエータ20では、内燃機関やインバータ装置等の熱を吸収した冷却水が流入口50,51にそれぞれ流入する。流入口50に流入した冷却水は、右側タンク21の上方空間S11から、当該空間S11に接続される複数のチューブ23に分配される。この際、各チューブ23の内部を流れる冷却水と、各チューブ23の外部を流れる空気との間で熱交換が行われることにより冷却水が冷却される。各チューブ23を流れることで冷却された冷却水は左側タンク22の上方空間に集められた後、流出口52を通じて外部に流出する。同様に、流入口51に流入した冷却水は、右側タンク21の下方空間S12、当該空間S12に接続される複数のチューブ23、及び左側タンク22の下方空間を順に流れて、流出口53から外部に流出する。この冷却水もチューブ23を流れる際に空気と熱交換することにより冷却される。
蒸発器30はラジエータ20に対して空気流れ方向Yの下流側に配置されている。蒸発器30はラジエータ20と類似の構造を有している。すなわち、蒸発器30は、図1に示されるタンク31,32と、図2に示される複数のチューブ33とを備えている。図2に示されるように、各チューブ33の内部にはインナーフィン34が配置されている。また、隣り合うチューブ33,33の間にはアウターフィン40が配置されている。
なお、図1に示されるように、蒸発器30では、その右側タンク31の内部がセパレータ35,36により上方空間S21、中間空間S22、及び下方空間S23に区画されている。右側タンク31には、上方空間S21に連通される流入口54と、下方空間S23に連通される流出口55とが設けられている。
左側タンク32の内部には、右側タンク31のセパレータ35とセパレータ36との中間に対応する位置にセパレータが設けられている。このセパレータにより左側タンク32の内部空間はタンク長手方向Zにおいて上方空間及び下方空間の2つの空間に区画されている。
蒸発器30は、車両に搭載される空調装置のヒートポンプサイクルの構成要素である。ヒートポンプサイクルは、大きくは、蒸発器30の他、圧縮機、凝縮器、及び膨張弁により構成されている。ヒートポンプサイクルでは、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器30の順で熱媒体が循環している。蒸発器30の流入口54には、膨張弁を通過した低温及び低圧の液相熱媒体が流入する。この熱媒体は、右側タンク31の上方空間S21、当該空間S21に接続される複数のチューブ33、左側タンク32の上方空間、当該空間の下方に接続される複数のチューブ33を流れて、右側タンク31の中間空間S22の上方に流入する。また、右側タンク31の中間空間S22の上方に流入した熱媒体は、その下方に接続される複数のチューブ33、左側タンク32の下方空間、当該空間の下方に接続されるチューブ33、及び右側タンク31の下方空間S23を順に流れて流出口55から外部に流出する。
蒸発器30では、熱媒体がチューブ33を流れる際に、チューブ33の内部を流れる熱媒体と、チューブ33の外部を流れる空気との間で熱交換が行われることにより、空気の熱が熱媒体に吸収されて熱媒体が蒸発する。結果的に、流入口54に流入した液相熱媒体は、蒸発器30を流れている間に低温及び低圧の気相熱媒体に遷移して、流出口55から排出される。蒸発器30から排出される低温及び低圧の気相熱媒体は圧縮機に供給される。蒸発器30では、その内部を流れる熱媒体が第1流体に相当し、その外部を流れる空気が第2流体に相当する。
次に、タンク21,22,31,32の構造について詳しく説明する。なお、ラジエータ20の右側タンク21の構造は、その左側タンク22の構造に類似しており,且つ蒸発器30の右側タンク31の構造は、その左側タンク32の構造に類似しているため、以下ではタンク21,31の構造について代表して説明する。なお、以下では、便宜上、ラジエータ20の右側タンク21を「第1タンク21」と称し、蒸発器30の右側タンク31を「第2タンク31」と称する。また、空気流れ方向Yを「タンク幅方向Y」とも称する。
図3に示されるように、第1タンク21は、プレートヘッダ100と、タンクヘッダ210とを備えている。第2タンク31は、共通のプレートヘッダ100と、タンクヘッダ310とを備えている。以下では、第1タンク21のタンクヘッダ210を「第1タンクヘッダ210」とも称し、第2タンク31のタンクヘッダ310を「第2タンクヘッダ310」とも称する。プレートヘッダ100、第1タンクヘッダ210、及び第2タンクヘッダ310は、アルミニウム等からなる板状のクラッド材により形成されている。
タンク幅方向Yにおけるプレートヘッダ100の両端部には、チューブ長手方向Xに折り曲げ加工されることで左側壁部101及び右側壁部102がそれぞれ形成されている。タンク幅方向Yにおけるプレートヘッダ100の中央部には、チューブ長手方向Xに二重に折り曲げ加工されることで中間壁部103が形成されている。これにより、プレートヘッダ100では、左側壁部101、中間壁部103、及びそれらの間に位置する低壁部104により、タンク長手方向Zに直交する断面形状が凹状に形成された第1凹部106が形成されている。また、右側壁部102、中間壁部103、及びそれらの間に位置する低壁部105により、タンク長手方向Zに直交する断面形状が凹状に形成された第2凹部107が形成されている。
なお、図3の中間壁部103に付されている符号103aは、タンク幅方向Yにおいて左側壁部101に対向する中間壁部103の側面を示している。また、符号103bは、タンク幅方向Yにおいて右側壁部102に対向する中間壁部103の側面を示している。
第1タンクヘッダ210は、タンク長手方向Zに直交する断面形状が凹状に形成された部材からなる。第1タンクヘッダ210の左側壁部211の先端部外面は、プレートヘッダ100の左側壁部101の先端部内面にろう付けにより接合されている。第1タンクヘッダ210の右側壁部212の先端部外面は、プレートヘッダ100の中間壁部103の側面103aにろう付けにより接合されている。第1タンクヘッダ210及びプレートヘッダ100の第1凹部106により囲まれる空間は第1タンク21の内部空間を形成している。
第1タンクヘッダ210は、タンク長手方向Zに直交する断面形状が凹状に形成された部材からなる。第1タンクヘッダ210の左側壁部211の先端部外面は、プレートヘッダ100の左側壁部101の先端部内面にろう付けにより接合されている。第1タンクヘッダ210の右側壁部212の先端部外面は、プレートヘッダ100の中間壁部103の側面103aにろう付けにより接合されている。第1タンクヘッダ210及びプレートヘッダ100の第1凹部106により囲まれる空間は第1タンク21の内部空間を形成している。
プレートヘッダ100の低壁部104には、複数の挿入孔104aがタンク長手方向Zに所定の間隔を有して形成されている。各挿入孔104aには、ラジエータ20のチューブ23の一端部が挿入されて接合されている。これにより、チューブ23の内部流路と第1タンク21の内部空間とが連通されている。
第2タンクヘッダ310は第1タンクヘッダ210と同一又は類似の形状を有している。第2タンクヘッダ310の一方の右側壁部312の先端部外面は、プレートヘッダ100の右側壁部102の先端部内面にろう付けにより接合されている。第2タンクヘッダ310の左側壁部311の先端部外面は、プレートヘッダ100の中間壁部103の側面103bにろう付けにより接合されている。第2タンクヘッダ310及びプレートヘッダ100の第2凹部107により囲まれる空間は第2タンク31の内部空間を形成している。
プレートヘッダ100の低壁部105には、複数の挿入孔105aがタンク長手方向Zに所定の間隔を有して形成されている。各挿入孔105aには、蒸発器30のチューブ33の一端部が挿入されて接合されている。これにより、チューブ33の内部流路と第2タンク31の内部空間とが連通されている。
図4に示されるように、第1タンク21の端部開口部は板部材27により閉塞されている。第1タンク21を構成するプレートヘッダ100の端部110及び第1タンクヘッダ210の端部220は板部材27よりも外側に突出している。
第1タンクヘッダ210の端部左側壁部221には貫通孔223が形成されている。貫通孔223は第1タンクヘッダ210を板厚方向に貫通することで形成されている。したがって、貫通孔223の内周面はせん断面であるため、ろう材層が設けられていないベア面である。貫通孔223の底面223aは、R形状に湾曲した湾曲面となっている。
第1タンクヘッダ210の端部左側壁部221には貫通孔223が形成されている。貫通孔223は第1タンクヘッダ210を板厚方向に貫通することで形成されている。したがって、貫通孔223の内周面はせん断面であるため、ろう材層が設けられていないベア面である。貫通孔223の底面223aは、R形状に湾曲した湾曲面となっている。
図5及び図6に示されるように、プレートヘッダ100の端部左側壁部111にも貫通孔114が形成されている。この貫通孔114もプレートヘッダ100を板厚方向に貫通することで形成されている。よって、貫通孔114の内周面もせん断面であるため、ベア面である。
プレートヘッダ100では、端部左側壁部111において貫通孔114に隣接して位置している部分が係合部115となっている。貫通孔114の内周面がベア面であるため、係合部115の底面115aもベア面である。係合部115は、第1タンクヘッダ210の貫通孔223に対してタンク幅方向Yの外側に位置する部分を有している。係合部115は、第1タンクヘッダ210の貫通孔223に向かって塑性変形させられることで当該貫通孔223の内周面にかしめられている。より詳細には、係合部115の底面115aが第1タンクヘッダ210の貫通孔223の底面223aにかしめられている。上述の通り、プレートヘッダ100の係合部115の底面115a及び第1タンクヘッダ210の貫通孔223の底面223aは共にベア面であるため、ベア面同士がかしめられている。このような係合構造により、プレートヘッダ100の端部左側壁部111と第1タンクヘッダ210の端部左側壁部221とがチューブ長手方向Xにおいて一体的に組み付けられている。本実施形態では、プレートヘッダ100の係合部115が第1係合部に相当し、第1タンクヘッダ210の貫通孔223が第1被係合部に相当する。
図4に示されるように、第2タンク31の端部も第1タンク21の端部と類似の構造を有している。すなわち、第2タンク31の端部開口部は板部材37により閉塞されている。第2タンク31を構成するプレートヘッダ100の端部110及び第2タンクヘッダ310の端部320は板部材37よりも外側に突出している。第2タンクヘッダ310の端部右側壁部322には貫通孔323が形成されている。図5に示される貫通孔323の底面323aは湾曲面になっている。プレートヘッダ100の端部右側壁部112には貫通孔116及び係合部117が形成されている。プレートヘッダ100の係合部117の底面117a及び第2タンクヘッダ310の貫通孔323の底面323aがかしめられて、すなわちベア面同士がかしめられて係合している。この係合構造により、プレートヘッダ100の端部右側壁部112と第2タンクヘッダ310の端部右側壁部322とがチューブ長手方向Xにおいて一体的に組み付けられている。この係合構造では、プレートヘッダ100の係合部117が第1係合部に相当し、第2タンクヘッダ310の貫通孔323が第1被係合部に相当する。
図5に示されるように、第1タンクヘッダ210の端部右側壁部222には爪部224が形成されている。詳しくは、端部右側壁部222には、その端面からタンク長手方向Zに延びるように2つの凹状の溝部228,229が切削加工又はプレス加工により形成されている。爪部224は、これらの溝部228,229に挟まれる部分として形成されている。溝部228,229が切削加工又はプレス加工により形成されているため、爪部224の両側面224a,224bはせん断面であるため、ベア面である。
第2タンクヘッダ310の端部左側壁部321には、第1タンクヘッダ210の爪部224が係合する凹状の溝部324が形成されている。図7に示されるように、溝部324は、その底部に向かうほど幅が狭くなるように略V字状に形成されている。したがって、溝部324の内面はテーパ面324aとなっている。溝部324は、第2タンクヘッダ310の端部左側壁部321を凹状に切削加工又はプレス加工することにより形成されている。よって、溝部324のテーパ面324aはせん断面であるため、ベア面である。
図5に示されるように、第1タンクヘッダ210の爪部224は、第2タンクヘッダ310に向かって塑性変形させられることで第2タンクヘッダ310の溝部324にかしめられている。この際、図7に示されるように、溝部324のテーパ面324aに爪部224の両側面224a,224bが係合することにより、すなわちベア面同士が係合することにより、第1タンクヘッダ210の端部右側壁部222と第2タンクヘッダ310の端部左側壁部321とがチューブ長手方向Xにおいて一体的に組み付けられている。この係合構造では、第1タンクヘッダ210の爪部224が第2係合部に相当し、第2タンクヘッダ310の溝部324が第2被係合部に相当する。
以上説明した本実施形態の熱交換器10によれば、以下の(1)~(9)に示される作用及び効果を得ることができる。
(1)プレートヘッダ100の係合部115と第1タンクヘッダ210の貫通孔223とがベア面同士で係合している。また、プレートヘッダ100の係合部117と第2タンクヘッダ310の貫通孔323とがベア面同士で係合している。このような係合構造を用いれば、係合部115,117及び貫通孔223,323の係合部分にろう材層が存在しない。そのため、プレートヘッダ100及びタンクヘッダ210,310をろう付けする際に、それらの間にがたつきが生じ難くなるため、プレートヘッダ100からのタンクヘッダ210,310の脱落を抑制することができる。
(1)プレートヘッダ100の係合部115と第1タンクヘッダ210の貫通孔223とがベア面同士で係合している。また、プレートヘッダ100の係合部117と第2タンクヘッダ310の貫通孔323とがベア面同士で係合している。このような係合構造を用いれば、係合部115,117及び貫通孔223,323の係合部分にろう材層が存在しない。そのため、プレートヘッダ100及びタンクヘッダ210,310をろう付けする際に、それらの間にがたつきが生じ難くなるため、プレートヘッダ100からのタンクヘッダ210,310の脱落を抑制することができる。
(2)プレートヘッダ100の係合部115は、プレートヘッダ100を部分的に切り欠くことで形成される爪部からなる。また、第1タンクヘッダ210の貫通孔223は、第1タンクヘッダ210を板厚方向に貫通することで形成される孔部からなる。この構成によれば、ベア面同士で係合する構造を容易に実現することができる。第2タンクの係合部117及び貫通孔323に関しても同様である。
(3)第1タンクヘッダ210の貫通孔223においてプレートヘッダ100の係合部115が接触する底面223aはR形状に形成されている。この構成によれば、係合部115の寸法にばらつきが存在する場合であっても、その寸法誤差を吸収しつつ、より確実に係合部115を貫通孔223に係合させることができる。第2タンクの係合部117及び貫通孔323に関しても同様である。
(4)プレートヘッダ100の係合部115及び第1タンクヘッダ210の貫通孔223からなる係合構造は、第1タンク21において冷却水が流れない部分に、具体的には第1タンク21の端部に形成されている。この構成によれば、係合構造が要因で冷却水の漏れが発生することを回避できる。第2タンクの係合部117及び貫通孔323に関しても同様である。
(5)プレートヘッダ100の係合部115は、第1タンクヘッダ210の貫通孔223に対してタンク幅方向Yの外側に位置する部分を有している。係合部115が貫通孔223に対してタンク幅方向Yの外側からかしめられることにより、係合部115及び貫通孔223が互いに係合している。この構成によれば、係合部115及び貫通孔223の係合構造を容易に実現することができる。第2タンクの係合部117及び貫通孔323に関しても同様である。
(6)第1タンクヘッダ210の爪部224と第2タンクヘッダ310の溝部324とがベア面同士で係合することで第1タンクヘッダ210及び第2タンクヘッダ310がチューブ長手方向Xにおいて互いに組み付けられている。これにより、図5に示されるように第1タンク21の中心軸を軸線m11とするとき、第1タンクヘッダ210の端部右側壁部222において軸線m11を中心として回転するような変形、すなわち矢印C11で示されるような変形が生じ難くなる。同様に、第2タンク31の中心軸を軸線m12とするとき、第2タンクヘッダ310の端部左側壁部321において軸線m12を中心として回転するような変形,すなわち矢印C12で示されるような変形が生じ難くなる。これらの変形が抑制されることで、ろう付け工程の際に、第1タンクヘッダ210の端部右側壁部222がプレートヘッダ100の中間壁部103から離間し難くなるとともに、第2タンクヘッダ310の端部左側壁部321がプレートヘッダ100の中間壁部103から離間し難くなる。結果的に、プレートヘッダ100からのタンクヘッダ210,310の脱落を抑制することができる。
(7)第1タンクヘッダ210の爪部224は、第1タンクヘッダ210を部分的に切り欠くことで形成されている。第2タンクヘッダ310の溝部324は、第2タンクヘッダ310を板厚方向に貫通することで形成された孔部からなる。この構成によれば、ベア面同士で係合する構造を容易に実現することができる。
(8)第2タンクヘッダ310の溝部324において第1タンクヘッダ210の爪部224が接触する面はテーパ状に形成されている。この構成によれば、爪部224の寸法誤差を吸収しつつ、より確実に爪部224を溝部324に係合させることができる。
(9)第1タンクヘッダ210の爪部224及び第2タンクヘッダ310の溝部324からなる係合構造は、第1タンク21及び第2タンク31において冷却水及び熱媒体が流れない部分、具体的には各タンク21,31の端部に形成されている。この構成によれば、係合構造が要因で冷却水や熱媒体の漏れが発生することを回避できる。
(9)第1タンクヘッダ210の爪部224及び第2タンクヘッダ310の溝部324からなる係合構造は、第1タンク21及び第2タンク31において冷却水及び熱媒体が流れない部分、具体的には各タンク21,31の端部に形成されている。この構成によれば、係合構造が要因で冷却水や熱媒体の漏れが発生することを回避できる。
(変形例)
次に、第1実施形態の熱交換器10の変形例について説明する。
本実施形態の熱交換器10では、図8に示されるように、第1タンクヘッダ210の端部左側壁部221に貫通孔223が形成されている。タンク長手方向Zにおける貫通孔223の側面にはテーパ面223bが形成されている。貫通孔223は第1タンクヘッダ210を板厚方向に貫通することで形成されているため、貫通孔223のテーパ面223bはせん断面である。すなわち、貫通孔223のテーパ面223bはベア面である。
次に、第1実施形態の熱交換器10の変形例について説明する。
本実施形態の熱交換器10では、図8に示されるように、第1タンクヘッダ210の端部左側壁部221に貫通孔223が形成されている。タンク長手方向Zにおける貫通孔223の側面にはテーパ面223bが形成されている。貫通孔223は第1タンクヘッダ210を板厚方向に貫通することで形成されているため、貫通孔223のテーパ面223bはせん断面である。すなわち、貫通孔223のテーパ面223bはベア面である。
プレートヘッダ100の端部左側壁部111には、L字状の貫通孔118が形成されることにより、爪部119が形成されている。爪部119はタンク長手方向Zに延びるように形成されている。貫通孔118の内面がベア面であるため、爪部119の底面119aもベア面である。爪部119の先端部は、第1タンクヘッダ210の貫通孔223に向かって塑性変形させられることで当該貫通孔223の内周面にかしめられている。より詳細には、爪部119の底面119aが貫通孔223のテーパ面223bにかしめられて、すなわちベア面同士がかしめられて係合している。このような係合構造により、プレートヘッダ100の端部左側壁部111と第1タンクヘッダ210の端部左側壁部221とがチューブ長手方向Xにおいて一体的に組み付けられている。本実施形態では、プレートヘッダ100の爪部119が第1係合部に相当し、第1タンクヘッダ210の貫通孔223が第1被係合部に相当する。
なお、図示は省略するが、プレートヘッダ100の端部右側壁部112及び第2タンクヘッダ310の右側壁部312にも同様の係合構造が形成されている。
このような構造であっても、第1実施形態の熱交換器10と同一又は類似の作用及び効果を得ることができる。
このような構造であっても、第1実施形態の熱交換器10と同一又は類似の作用及び効果を得ることができる。
<第2実施形態>
次に、第2実施形態の熱交換器10について説明する。以下、第1実施形態の熱交換器10との相違点を中心に説明する。
図9は、組み付け前のプレートヘッダ100及びタンクヘッダ210,310のそれぞれの構造を示したものである。図9に示されるように、本実施形態のプレートヘッダ100の端部右側壁部112には右側爪部122が形成されている。詳しくは、端部右側壁部112には、その端面からタンク長手方向Zに延びるように右側溝部123が切削加工又はプレス加工により形成されている。右側爪部122は、端部右側壁部112において右側溝部123の上方に位置する部分である。右側溝部123が切削加工又はプレス加工により形成されているため、右側爪部122の底面122aはせん断面である。すなわち、右側爪部122の底面122aはベア面である。
次に、第2実施形態の熱交換器10について説明する。以下、第1実施形態の熱交換器10との相違点を中心に説明する。
図9は、組み付け前のプレートヘッダ100及びタンクヘッダ210,310のそれぞれの構造を示したものである。図9に示されるように、本実施形態のプレートヘッダ100の端部右側壁部112には右側爪部122が形成されている。詳しくは、端部右側壁部112には、その端面からタンク長手方向Zに延びるように右側溝部123が切削加工又はプレス加工により形成されている。右側爪部122は、端部右側壁部112において右側溝部123の上方に位置する部分である。右側溝部123が切削加工又はプレス加工により形成されているため、右側爪部122の底面122aはせん断面である。すなわち、右側爪部122の底面122aはベア面である。
第2タンクヘッダ310の端部右側壁部322において、プレートヘッダ100の右側爪部122に対向する位置には溝部326が形成されている。溝部326は、端部右側壁部322の端面からタンク長手方向Zに延びるように切削加工又はプレス加工により形成されている。端部右側壁部322において溝部326の下方に位置する部分は爪部325を形成している。溝部326が切削加工又はプレス加工により形成されているため、爪部325の上面325aはせん断面である。すなわち、爪部325の上面325aはベア面である。爪部325の上面325aはテーパ状に形成されている。
図10に示されるように、本実施形態の熱交換器10では、プレートヘッダ100の右側爪部122が第2タンクヘッダ310の溝部326に向かって内側に塑性変形させられている。また、第2タンクヘッダ310の爪部325がプレートヘッダ100の右側溝部123に向かって外側に塑性変形させられている。これにより、プレートヘッダ100の右側爪部122と第2タンクヘッダ310の爪部325とが互いにかしめられて係合している。
より詳細には、プレートヘッダ100の右側爪部122の底面122aと第2タンクヘッダ310の爪部325の上面325aとが互いにかしめられて、すなわちベア面同士がかしめられて係合している。第2タンクヘッダの爪部325の上面325aはテーパ面であるため、各爪部122,325の寸法誤差を吸収しつつ、それらを係合させることが可能となっている。このような係合構造により、プレートヘッダ100の端部右側壁部112と第2タンクヘッダ310の端部右側壁部322とがチューブ長手方向Xにおいて一体的に組み付けられている。本実施形態では、プレートヘッダ100の右側爪部122が第1係合部及び第1爪部に相当し、第2タンクヘッダの爪部325が第1被係合部及び第2爪部に相当する。
図9に示されるように、プレートヘッダ100の端部左側壁部111にも、端部右側壁部112と同様に、左側爪部120及び左側溝部121が形成されている。また、第1タンクヘッダ210の端部左側壁部221にも、第2タンクヘッダ310の端部右側壁部322と同様に、爪部225及び貫通孔226が形成されている。爪部225の上面225aはテーパ面である。図10に示されるように、プレートヘッダ100の左側爪部120及び第1タンクヘッダ210の爪部225は、プレートヘッダ100の右側爪部122及び第2タンクヘッダ310の爪部325と同様に、互いにかしめられて係合している。この係合構造により、プレートヘッダ100の端部左側壁部111と第1タンクヘッダ210の端部左側壁部221とがチューブ長手方向Xにおいて一体的に組み付けられている。本実施形態では、プレートヘッダ100の左側爪部120が第1係合部及び第1爪部に相当し、第1タンクヘッダ210の爪部225が第1被係合部及び第2爪部に相当する。
第1タンクヘッダ210の端部右側壁部222には溝部227が形成されている。第2タンクヘッダ310の端部左側壁部321には爪部327が形成されている。これらの爪部327及び溝部227は、第1実施形態の第1タンクヘッダ210の端部右側壁部222に形成される爪部224、及び第2タンクヘッダ310の端部左側壁部321に形成される溝部324と類似の構造であるため、それらの詳細な説明は割愛する。なお、本実施形態の熱交換器10では、爪部327にテーパ面327aが形成されることにより、図10に示されるように爪部327を溝部227に係合させる際に、それらの寸法誤差を吸収することが可能となっている。
以上説明した本実施形態の熱交換器10によれば、上記の(4),(6)~(9)に示される作用及び効果と類似の作用及び効果に加え、以下の(10)~(12)に示される作用及び効果を得ることができる。
(10)プレートヘッダ100の左側爪部120と第1タンクヘッダ210の爪部225とがベア面同士で係合している。また、プレートヘッダの右側爪部122と第2タンクヘッダ310の爪部325とがベア面同士で係合している。このような係合構造を用いれば、プレートヘッダ100の各爪部120,122と各タンクヘッダ210,310の爪部225,325の間にはろう材層が存在しない。そのため、プレートヘッダ100及びタンクヘッダ210,310をろう付けする際に、それらの間にがたつきが生じ難くなるため、プレートヘッダ100からのタンクヘッダ210,310の脱落を抑制することができる。
(10)プレートヘッダ100の左側爪部120と第1タンクヘッダ210の爪部225とがベア面同士で係合している。また、プレートヘッダの右側爪部122と第2タンクヘッダ310の爪部325とがベア面同士で係合している。このような係合構造を用いれば、プレートヘッダ100の各爪部120,122と各タンクヘッダ210,310の爪部225,325の間にはろう材層が存在しない。そのため、プレートヘッダ100及びタンクヘッダ210,310をろう付けする際に、それらの間にがたつきが生じ難くなるため、プレートヘッダ100からのタンクヘッダ210,310の脱落を抑制することができる。
(11)プレートヘッダ100の各爪部120,122は、プレートヘッダ100を部分的に切り欠くことで形成されている。タンクヘッダ210,310の爪部225,325も、タンクヘッダ210,310を部分的に切り欠くことで形成されている。この構成によれば、ベア面同士で係合する構造を容易に実現することができる。
(12)第1タンクヘッダ210の爪部225においてプレートヘッダ100の左側爪部120に係合する上面225aはテーパ状に形成されている。この構成によれば、各爪部120,225の寸法にばらつきが存在する場合であっても、それらの寸法誤差を吸収しつつ、各爪部120,225を係合させることができる。第2タンクヘッダ310の爪部325及びプレートヘッダ100の右側爪部122に関しても同様である。
<他の実施形態>
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第1実施形態の熱交換器10では、プレートヘッダ100に貫通孔223が形成され、且つ第1タンクヘッダ210に係合部115が形成されていてもよい。同様に、プレートヘッダ100に貫通孔323が形成され、且つ第2タンクヘッダ310に係合部117が形成されていてもよい。
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第1実施形態の熱交換器10では、プレートヘッダ100に貫通孔223が形成され、且つ第1タンクヘッダ210に係合部115が形成されていてもよい。同様に、プレートヘッダ100に貫通孔323が形成され、且つ第2タンクヘッダ310に係合部117が形成されていてもよい。
・熱交換器10は、空気流れ方向Yに2つの熱交換器を有するものに限らず、空気流れ方向Yに3つ以上の熱交換器を有するものであってもよい。
・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
10:熱交換器
21:第1タンク
23:チューブ
31:第2タンク
33:チューブ
100:プレートヘッダ
115,117:第1係合部
119:爪部(第1係合部)
120,122:爪部(第1係合部、第1爪部)
210:第1タンクヘッダ
223:貫通孔(第1被係合部、孔部)
224:爪部(第2係合部)
225:爪部(第1被係合部、第2爪部)
227:溝部(第2被係合部)
310:第2タンクヘッダ
323:貫通孔(第1被係合部、孔部)
324:溝部(第2被係合部)
325:爪部(第1被係合部、第2爪部)
327:爪部(第2係合部)
21:第1タンク
23:チューブ
31:第2タンク
33:チューブ
100:プレートヘッダ
115,117:第1係合部
119:爪部(第1係合部)
120,122:爪部(第1係合部、第1爪部)
210:第1タンクヘッダ
223:貫通孔(第1被係合部、孔部)
224:爪部(第2係合部)
225:爪部(第1被係合部、第2爪部)
227:溝部(第2被係合部)
310:第2タンクヘッダ
323:貫通孔(第1被係合部、孔部)
324:溝部(第2被係合部)
325:爪部(第1被係合部、第2爪部)
327:爪部(第2係合部)
Claims (15)
- 所定方向に並べて配置される複数のチューブ(23,33)と、複数の前記チューブのそれぞれの一端部に接続されるタンク(21,31)とを有し、前記チューブの内部を流れる第1流体と、前記チューブの外部を流れる第2流体との間で熱交換を行う熱交換器(10)であって、
前記タンクは、
複数の前記チューブのそれぞれの一端部が接続されるプレートヘッダ(100)と、
前記プレートヘッダに対して前記チューブの長手方向に組み付けられることにより、前記第1流体が流れる前記タンクの内部空間を形成するタンクヘッダ(210,310)と、を有し、
前記プレートヘッダ及び前記タンクヘッダのいずれか一方には、ろう材層が設けられていないベア面を有する係合部(115,117,119,120,122)が形成され、
前記プレートヘッダ及び前記タンクヘッダのいずれか他方には、ろう材層が設けられていないベア面を有する被係合部(223,323,225,325)が形成され、
前記係合部及び前記被係合部のそれぞれのベア面が前記チューブの長手方向において互いに係合することにより前記プレートヘッダ及び前記タンクヘッダが互いに組み付けられている
熱交換器。 - 前記係合部は、前記プレートヘッダ及び前記タンクヘッダのいずれか一方を部分的に切り欠くことで形成される爪部(115,117,119)からなり、
前記被係合部は、前記プレートヘッダ及び前記タンクヘッダのいずれか他方を板厚方向に貫通することで形成される孔部(223,323)からなる
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記係合部は、前記プレートヘッダ及び前記タンクヘッダのいずれか一方を部分的に切り欠くことで形成される第1爪部(120,122)からなり、
前記係合部は、前記プレートヘッダ及び前記タンクヘッダのいずれか一方を部分的に切り欠くことで形成される第2爪部(225,325)からなる
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記被係合部において前記係合部が接触する面はR形状又はテーパ状に形成されている
請求項1~3のいずれか一項に記載の熱交換器。 - 前記係合部及び前記被係合部の係合構造は、前記タンクにおいて前記第1流体が流れない部分に形成されている
請求項1~4のいずれか一項に記載の熱交換器。 - 前記タンクにおいて前記第1流体が流れない部分は、前記タンクの端部である
請求項5に記載の熱交換器。 - 前記係合部及び前記被係合部は、前記ベア面として、せん断面をそれぞれ有するものであり、
前記係合部のせん断面と前記被係合部のせん断面とが互いに係合している
請求項1~6のいずれか一項に記載の熱交換器。 - 前記係合部は、前記被係合部に対して前記タンクの幅方向の外側に位置する部分を有しており、
前記係合部が前記被係合部に対して前記タンクの幅方向の外側からかしめられることにより、前記係合部及び前記被係合部が互いに係合している
請求項1~7のいずれか一項に記載の熱交換器。 - 前記タンクを複数備え、
複数の前記タンクのうち、互いに隣り合って配置される2つのタンクを第1タンク及び第2タンクとするとともに、
前記第1タンクの前記タンクヘッダを第1タンクヘッダとし、前記第2タンクの前記タンクヘッダを第2タンクヘッダとし、前記係合部を第1係合部とし、前記被係合部を第1被係合部とするとき、
前記第1タンクヘッダにおいて前記第2タンクヘッダに対向する側壁部、及び前記第2タンクヘッダにおいて前記第1タンクヘッダに対向する側壁部のいずれか一方には、ろう材層が設けられていないベア面を有する第2係合部(224,327)が形成され、
前記第1タンクヘッダにおいて前記第2タンクヘッダに対向する側壁部、及び前記第2タンクヘッダにおいて前記第1タンクヘッダに対向する側壁部のいずれか他方には、ろう材層が設けられていないベア面を有する第2被係合部(227,324)が形成され、
前記第2係合部及び前記第2被係合部のそれぞれのベア面が前記チューブの長手方向において互いに係合することにより前記第1タンクヘッダ及び前記第2タンクヘッダが互いに組み付けられている
請求項1~8のいずれか一項に記載の熱交換器。 - 前記第2係合部は、前記第1タンクヘッダ及び前記第2タンクヘッダのいずれか一方を部分的に切り欠くことで形成される爪部からなり、
前記第2被係合部は、前記第1タンクヘッダ及び前記第2タンクヘッダのいずれか他方を板厚方向に貫通することで形成される孔部からなる
請求項9に記載の熱交換器。 - 前記第2被係合部において前記第2係合部が接触する面はテーパ状に形成されている
請求項9又は10に記載の熱交換器。 - 前記第2係合部及び前記第2被係合部からなる係合構造は、前記第1タンク及び前記第2タンクにおいて前記第1流体が流れない部分に形成されている
請求項9~11のいずれか一項に記載の熱交換器。 - 前記第1タンク及び前記第2タンクにおいて前記第1流体が流れない部分は、前記第1タンク及び前記第2タンクのそれぞれの端部である
請求項12に記載の熱交換器。 - 前記係合部及び前記被係合部は、前記ベア面として、せん断面をそれぞれ有するものであり、
前記係合部のせん断面と前記被係合部のせん断面とが互いに係合している
請求項9~13のいずれか一項に記載の熱交換器。 - 前記タンクを2つ備える
請求項9~14のいずれか一項に記載の熱交換器。
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