JP2023045316A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ケーシングと、その内部に取付けられるヘッダ枠とを有する熱交換器に関し、その組立て性の向上と、漏れの原因となる隙間の閉塞手段の提供。【解決手段】 ヘッダ枠３の外枠４の少なくとも一つの角部に突出片５を形成し、天板６ｃの立上げ部７又は底板６ａの立上げ部７と、側壁板６ｂの接合部に、突出片５と嵌合する切欠き部８を形成し、その突出片５と切欠き部８とを嵌合した状態でろう付固定する。【選択図】図４

Description

ケーシングと、その内部に取付けられるヘッダ枠とを有する熱交換器に関する。

ケーシング２６と、その内部に取付けられるヘッダ枠２３とを有する従来型の熱交換器として、図６のものが知られている。
この従来型の熱交換器は、図６に示す如く、一対の対向する側壁部２６ｂと底部２６ａとが一体形成された深溝形のケーシング本体と、底部２６ａに対向した位置に被嵌される天板２６ｃとにより、ケーシング２６が形成されている。その天板２６ｃには、ケーシング本体と接続するための立上げ部２７が形成されている。その立上げ部２７とケーシング本体の側壁部２６ｂの外面の端縁とが接触し、接合される。

上述の従来型の熱交換器において、そのケーシング本体の側壁部２６ｂは絞り加工することによって形成する。しかしながら、側壁部２６ｂの形成のように絞りが深い場合は、その絞り加工は難しく、ケーシング本体の成形が困難となる。
この問題の解決案としては、ケーシング本体の一対の側壁部２６ｂと底部２６ａを別体として形成し、それらの部材を組立てることが考えられる。

一方で、上記解決案を採用した場合、ケーシング２６を構成する部材２６ａ、２６ｂ、２６ｃとヘッダ枠２３との組立ての際、それらの部材間の位置決めが難しい欠点がある。
さらに、この解決案を採用する場合、天板２６ｃ同様、底部２６ａも一対の側壁部２６ｂと接触するための立上げ部２７が形成される。これらの部材の立上げ部２７は曲折により形成されているため、その付根は曲面で形成されている。この場合、前記組立ての際、側壁部２６ｂの端部がその付根の曲面と干渉し、ヘッダ枠２３の角部において天板２６ｃまたは底部２６ａと側壁部２６ｂの端部との間に、図７のように隙間２８が生じる。
この隙間２８が生じることにより、ろう付時のろう廻りが不十分となり、ヘッダ枠２３とケーシング２６の接合部において、熱交換器のコア２とケーシング２６の間を流通する冷媒等の流体の漏れが生じ易くなる。

そこで、本発明は、天板６ｃ、底部６ａ、側壁部６ｂとを別体として形成したケーシング６と、その内部に取付けられるヘッダ枠３とを有する熱交換器において、それらの部材の組立てが容易で、流体の漏れの原因となる熱交換器のコア２とケーシング６の間の隙間２８が生じ難い構造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、偏平チューブ１が積層されてなるコア２と、
前記コア２の外周を被嵌するケーシング６と、
前記コア２の内部を流通する流体の流通方向の両端に配置され、前記ケーシング６の内面と当接する外枠４を有するヘッダ枠３と、
を有し、
前記ケーシング６の内面と前記ヘッダ枠３とが、前記外枠４の外周面を介して、一体にろう付固定されている熱交換器において、
前記ケーシング６は、各偏平チューブ１の積層方向の両端に配置される一対の天板６ｃ及び底板６ａと、それらの板６а、６ｃの間を筒状に接続する一対の側壁板６ｂとからなり、
前記天板６ｃ及び底板６ａの端部には、前記偏平チューブ１の積層方向の中間側に向けて曲折された立上げ部７が形成されており、
前記ヘッダ枠３の外枠４の少なくとも一つの角部には、前記外枠４が延長された突出片５が形成されており、
前記天板６ｃの立上げ部７又は底板６ａの立上げ部７と前記側壁板６ｂの接合部には、前記突出片５を嵌合する切欠き部８が形成されており、
前記突出片５が前記切欠き部８に嵌合された状態で、ろう付固定されていることを特徴とした熱交換器である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の熱交換器において、
前記外枠４は、上板部４ａ及び下板部４ｂと、それらに当接する一対の側板部４ｃとからなり、
前記突出片５は、前記上板部４ａ及び下板部４ｂの前記一対の側壁板６ｂ側の端面５ａが水平に延長されてなり、
前記切欠き部８は、前記天板６ｃ及び底板６ａの立上げ部７の前記突出片５の嵌合位置に、立上げ部７の端部から立上げ部７の付根まで切り欠かれた第１切欠き部８ａと、前記一対の側壁板６ｂの前記突出片５の嵌合位置の端面にへこみにより形成されている第２切欠き部８ｂとからなり、
前記ヘッダ枠３の側板部４ｃと前記天板６ｃの立上げ部７及び底板６ａの立上げ部７との間に前記側壁板６ｂが配置されており、
前記上板部４ａ及び下板部４ｂに形成された突出片５が、前記側壁板６ｂの第２切欠き部８ｂに夫々当接すると共に、前記天板６ｃ及び底板６ａの立上げ部７に形成された第１切欠き部８ａに夫々当接してろう付固定されていることを特徴とする熱交換器である。

請求項１に記載の熱交換器は、ヘッダ枠３の外枠４の少なくとも一つの角部に設けられた突出片５が、天板６ｃ又は底板６ａの立上げ部７と側壁板６ｂの嵌合部に設けられた切欠き部８に嵌合され、前記突出片５が前記切欠き部８に嵌合された状態で、ろう付固定されているものである。この構造により、ろう付前の組立時にケーシング６の各板６ａ、６ｂ、６ｃの位置決めをすることが可能となる。
また、従来型熱交換器では、天板または底板の立上げ部７の曲折部と側壁板の端部との間に隙間２８が生じていたが、本発明では、ヘッダ枠３の外枠４の角部に設けられた突出片５が天板６ｃまたは底板６ａに沿って延び、ろう付されることでその曲折部の隙間２８を効果的に閉塞することが可能となり、漏れの防止が期待できる。
さらに、ケーシング６が、各偏平チューブ１の積層方向の両端に配置される一対の天板６ｃ及び底板６ａと、それらの板６а、６ｃの間を筒状に接続する一対の側壁板６ｂとの組立て体からなり、深絞り加工をする必要がないため、熱交換器のコアの高さに関係なくケーシング６を成形することができる。

請求項２に記載の発明の構成により、簡単な構造で、確実にケーシング６の部材をヘッダ枠３を含めたコア２に組み付けることができると共に、天板、底板の曲折部と側壁板の間に生じていた隙間２８を効率的に閉塞することができる。

本発明の熱交換器の実施例の分解斜視図。 同熱交換器に用いるヘッダ枠３であって、図２（Ａ）は斜視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ部拡大図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）の平面図、図２（Ｄ）は図２（Ａ）の右側面図。 同熱交換器のケーシング６の組立て状態を示す要部組立て分解斜視図。 同熱交換器の要部断面図。 同熱交換器の要部側面図。 従来型熱交換器の分解斜視図。 同熱交換器の要部断面図。

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は本発明の熱交換器の実施例の分解斜視図であり、図２（Ａ）は同熱交換器に用いるヘッダ枠３の斜視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ部拡大図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）の平面図（底面図は平面図と同様の形状なので、記載省略）、図２（Ｄ）は図２（Ａ）の右側面図（左側面図は右側面図と同様の形状なので、記載省略）である。
この熱交換器の主要な構成は、図１に示す如く、偏平チューブ１が積層されてなるコア２と、コア２の外周を被嵌するケーシング６と、コア２の内部を流通する流体の流通方向の両端に配置され、ケーシング６の内面と当接する外枠４を有するヘッダ枠３とからなる。

ヘッダ枠３は、図１及び図２（Ａ）に示す如く、コア２側に配置される短筒状の外枠４とコア２と反対側の方向に突出する内枠を有し、その外枠４と内枠を連続して接続する内フランジとを有する。ヘッダ枠３の外枠４の外周面は、ケーシング６の内面と面接触する。そして外枠４は、上板部４ａ及び下板部４ｂと、それらに当接する一対の側板部４ｃとからなり、ヘッダ枠３の外枠４の角部には、突出片５が形成される。

具体的には、図２（Ｃ）に示す如く、上板部４ａ及び下板部４ｂの長手方向の両端には、上板部４ａ及び下板部４ｂが図１における側壁板６ｂ側に向けて水平方向に連続して延長された突出片５が形成されている。この突出片５は、上板部４ａの長手方向の両端に２つ、下板部４ｂの長手方向の両端に２つ形成されている。上板部４ａの上面とそれに延長する一対の突出片５の上面は平坦な面で構成されており、また、下板部４ｂの下面とそれに延長する一対の突出片５の下面も平坦な面で構成されている。
突出片５の付根位置において、上板部４ａの下面及び下板部４ｂの上面は、図２（Ｄ）に示す如く、側板部４ｃの紙面の上下両端に接触している。この例では、突出片５の端面を除いて、上板部４ａ及び下板部４ｂの長手方向の端面は、側板部４ｃの外面と面一になり、突出片５は側板部４ｃの外面から突出する。

ケーシング６は、各偏平チューブ１の積層方向の両端に配置される一対の天板６ｃ及び底板６ａと、それらの板６а、６ｃの間を筒状に接続する一対の側壁板６ｂとからなる。そして、図１に示す如く、その天板６ｃ及び底板６ａの前述の外枠４の上板部４ａ及び下板部４ｂの長手方向の両端位置に、偏平チューブ１の積層方向の中間側に向けて曲折された立上げ部７が形成されている。
天板６ｃ及び底板６ａの立上げ部７と、一対の側壁板６ｂの接合部には、ヘッダ枠３が配置され、ヘッダ枠３に形成された突出片５の位置に整合して、切欠き部８が形成される。
具体的には、図１に示す如く、天板６ｃ及び底板６ａの立上げ部７には、前述の突出片５の嵌合位置で、立上げ部７の端部から立上げ部７の付根まで切り欠かれた第１切欠き部８ａが形成されている。また、一対の側壁板６ｂの接続端縁の突出片５の嵌合位置には、へこみにより形成されている第２切欠き部８ｂが形成されている。

図３は同熱交換器のケーシング６の組立て状態を示す要部組立て分解斜視図であり、図４は同熱交換器の要部断面図であり、図５は同熱交換器の要部側面図である。
図４に示すように、前述のコア２の両端は、ヘッダ枠３の筒状に形成された外枠４に嵌入させておくと、コア２を安定させた状態で作業が行うことができる。この場合、コア２の積層方向の最上端及び最下端の偏平チューブ１の最外面は、図４に示すように、外枠４の上板部４ａ及び下板部４ｂの内面と接触している。

一対のヘッダ枠３の側板部４ｃの外面は平坦な平面で形成されており、その外面とケーシング６の側壁板６ｂの内面が接触する。側壁板６ｂの側板部４ｃとの接触する内面の近傍は、平坦な平面となっている。この時、図１において一対のヘッダ枠３から紙面右側に突出された合計４つの突出片５が、コア２の右側に配置される側壁板６ｂの第２切欠き部８ｂに嵌合する。図５に示す如く、第２切欠き部８ｂの幅は、突出片５の幅に略整合している。図３は、突出片５と第２切欠き部８ｂとが嵌合した状態を示している。図において反対の紙面左側も同様に、突出片５が、コア２の左側に配置される側壁板６ｂの第２切欠き部８ｂに嵌合する。この状態で、突出片５の前述の端面５ａは、側壁板６ｂの外面から突出している。
突出片５と第２切欠き部８ｂの構成を採用することにより、コア２とヘッダ枠３と側壁板６ｂとの互いの部材の位置決めが容易となる。

この組立て状態で、図３に示す如く、天板６ｃと底板６ａが被嵌される。この時、天板６ｃ及び底板６ａの立上げ部７に形成された第１切欠き部８ａが、ケーシング６の側壁板６ｂの外面から突出している突出片５に嵌合する。
前述の突出片５と第２切欠き部８ｂの構成と、第１切欠き部８ａの構成を採用することにより、ヘッダ枠３とケーシング６を構成する底板６ａ、側壁板６ｂ、天板６ｃとの間の互いの位置決めが容易となる。この状態においては、ヘッダ枠３の側板部４ｃと天板６ｃの立上げ部７及び底板６ａの立上げ部７との間に側壁板６ｂの接合縁部が挟持されることになる。

第１切欠き部８ａは立上げ部７の端部から立上げ部７の付根まで切りかかれているため、突出片５は、第１切欠き部８ａに沿って、天板６ｃまたは底板６ａの立上げ部７の付根まで相対移動し、図４、図５に示す状態になる。
前述の通り、上板部４ａの上面とそれに延長する一対の突出片５の上面は平坦な面で構成されている。そして、それらの平坦な面と面接触する天板６ｃの内面も平坦な面で構成される。つまり、隙間が生じる（漏れの）原因となる天板６ｃと立上げ部７との曲折部まで第１切欠き部８ａにより切り欠かれ、平坦な面が形成される。
同様に、下板部４ｂの下面とそれに延長する一対の突出片５の下面も平坦な面で構成され、それらの平坦な面と面接触する底板６ａの内面も平坦な面で構成される。
上板部４ａ並びにその突出片５と、天板６ｃの第１切欠き部８ａを含む接触面、及び下板部４ｂ並びにその突出片５と、底板６ａの第１切欠き部８ａを含む接触面が互いに平坦な面で形成されているため、漏れの原因となる隙間が生じるおそれがなくなる。

上記コア２、ヘッダ枠３、ケーシング６の組立て体は、各部品の接触部においてろう付固定される。
この例の熱交換器は、ヘッダ枠３の内枠と、その内フランジと、ケーシング６との間に環状溝が形成され、その環状溝に図示しないシールリングが配置される。そして、そのシールリングを介して、図示しないタンク本体がヘッダ枠３に被嵌され、ケーシング６の開口の端縁のカシメ爪をタンク側へかしめることでなる。
そして、コア２の各偏平チューブ１の内部に被冷却ガス等の第１流体が流通し、各偏平チューブ１の外面とケーシング６の内面との間に冷媒等の第２流体が流通し、第１流体と第２流体の間で熱交換をするものである。

図７に記載した従来型熱交換器では、天板２６ｃまたは底板２６ａの立上げ部２７の曲折部と側壁板２６ｂの端部との間に隙間２８が生じており、その部分から冷媒等の第２流体が漏れるおそれがあった。
図４に示すように構成された場合、上述のように、ヘッダ枠３の外枠４の角部に設けられた突出片５が天板６ｃまたは底板６ａに沿って延びていることで、天板６ｃまたは底板６ａの立上げ部７の曲折部と側壁板６ｂの端部との間を効果的に閉塞することが可能となり、第２流体の漏れの防止をすることができる。

また、ケーシング６が、各偏平チューブ１の積層方向の両端に配置される一対の天板６ｃ及び底板６ａと、それらの板６а、６ｃの間を筒状に接続する一対の側壁板６ｂとの組立て体からなり、深絞り加工をする必要がないため、熱交換器のコアの高さに関係なくケーシング６を成形することができる。

この例では、第２流体の流路として、Ｕターンして折り返す２パス型の流路が形成されているが、これに限らず、折り返しのない１パス型の流路が形成される熱交換器に適用することもできる。
また、この例では、その内枠部の強度を向上させる３本の架橋部が間隔をあけて偏平チューブの積層方向に形成されている。ただし、架橋部は無くてもよい。図示しないタンクとケーシング６との接続を、シールリングを介さないろう付等で行う場合、ヘッダ枠３の内枠を形成する必要ない。

本発明は、チャージエアクーラ等の、ヘッダ枠を有するケーシング付きの熱交換器に適用できる。

１ 偏平チューブ
２ コア
３ ヘッダ枠
４ 外枠
４ａ 上板部
４ｂ 下板部
４ｃ 側板部
５ 突出片
５ａ 端面

６ ケーシング
６ａ 底板
６ｂ 側壁板
６ｃ 天板
７ 立上げ部
８ 切欠き部
８ａ 第１切欠き部
８ｂ 第２切欠き部

２３ ヘッダ枠
２４ 外周面
２４ａ 上板部
２４ｂ 下板部
２４ｃ 側板部

２６ ケーシング
２６ａ 底部
２６ｂ 側壁部
２６ｃ 天板
２７ 立上げ部
２８ 隙間

Claims (2)

1. 偏平チューブ（１）が積層されてなるコア（２）と、
   前記コア（２）の外周を被嵌するケーシング（６）と、
   前記コア（２）の内部を流通する流体の流通方向の両端に配置され、前記ケーシング（６）の内面と当接する外枠（４）を有するヘッダ枠（３）と、
   を有し、
   前記ケーシング（６）の内面と前記ヘッダ枠（３）とが、前記外枠（４）の外周面を介して、一体にろう付固定されている熱交換器において、
   前記ケーシング（６）は、各偏平チューブ（１）の積層方向の両端に配置される一対の天板（６ｃ）及び底板（６ａ）と、それらの板（６а）（６ｃ）の間を筒状に接続する一対の側壁板（６ｂ）とからなり、
   前記天板（６ｃ）及び底板（６ａ）の端部には、前記偏平チューブ（１）の積層方向の中間側に向けて曲折された立上げ部（７）が形成されており、
   前記ヘッダ枠（３）の外枠（４）の少なくとも一つの角部には、前記外枠（４）が延長された突出片（５）が形成されており、
   前記天板（６ｃ）の立上げ部（７）又は底板（６ａ）の立上げ部（７）と前記側壁板（６ｂ）の接合部には、前記突出片（５）を嵌合する切欠き部（８）が形成されており、
   前記突出片（５）が前記切欠き部（８）に嵌合された状態で、ろう付固定されていることを特徴とした熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器において、
   前記外枠（４）は、上板部（４ａ）及び下板部（４ｂ）と、それらに当接する一対の側板部（４ｃ）とからなり、
   前記突出片（５）は、前記上板部（４ａ）及び下板部（４ｂ）の前記一対の側壁板（６ｂ）側の端面（５ａ）が水平に延長されてなり、
   前記切欠き部（８）は、前記天板（６ｃ）及び底板（６ａ）の立上げ部（７）の前記突出片（５）の嵌合位置に、立上げ部（７）の端部から立上げ部（７）の付根まで切り欠かれた第１切欠き部（８ａ）と、前記一対の側壁板（６ｂ）の前記突出片（５）の嵌合位置の端面にへこみにより形成されている第２切欠き部（８ｂ）とからなり、
   前記ヘッダ枠（３）の側板部（４ｃ）と前記天板（６ｃ）の立上げ部（７）及び底板（６ａ）の立上げ部（７）との間に前記側壁板（６ｂ）が配置されており、
   前記上板部（４ａ）及び下板部（４ｂ）に形成された突出片（５）が、前記側壁板（６ｂ）の第２切欠き部（８ｂ）に夫々当接すると共に、前記天板（６ｃ）及び底板（６ａ）の立上げ部（７）に形成された第１切欠き部（８ａ）に夫々当接してろう付固定されていることを特徴とする熱交換器。

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