JP3049817B2 - 積層型熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体通路を成すチュー
ブと放熱用のフィンとを交互に積層して成る積層型熱交
換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】この積層型熱交換器は、図７に示すよう
に、チューブ１００とフィン１０１とを交互に積層し
て、その積層方向の両外側をサイドプレート１０２で支
持し、各チューブ１００の両端部がヘッダ１０３に接続
されている。サイドプレート１０２は、例えば、実開昭
６４−５４６８８号公報に開示されているように、屈曲
させた両端部をヘッダ１０３の外周面に当接させた状態
で、ヘッダ１０３にろう付け接合されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、一体ろう付
けによって製造される積層型熱交換器では、ろう付け完
了まで仮組付けされたコア形状を維持するために治具を
必要とする。例えば、上記公報に開示された熱交換器で
は、図７に示す（ア）の方向には、サイドプレート１０
２によってヘッダ１０３を拘束することができるが、
（イ）および（ウ）の方向に対しては何ら拘束力を持た
ず、（イ）および（ウ）の方向に拘束するための治具が
必要となる。

【０００４】この結果、従来の積層型熱交換器は、ろう
付け完了まで治具を必要とすることで作業性が悪く、且
つ作業工数が増大すること等により生産性が低下する。
また、治具費がかかることでコスト高となる。

【０００５】また、この積層型熱交換器を冷凍サイクル
の冷媒凝縮器として用いる場合には、サイドプレート１
０２にブラケットを支持させたり、電動ファンを固定し
たりすることがある。このため、サイドプレート１０２
とヘッダ１０３との接合強度を上げて、強度上の信頼性
を高める必要がある。

【０００６】本発明は上記事情に基づいて成されたもの
で、その目的は、治具を使用することなく仮組付けした
状態を維持することで、生産性の向上、およびコストダ
ウンを図るとともに、サイドプレートとプレートヘッダ
との接合強度を向上させた積層型熱交換器を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、チューブとフィンとを交互に積層し、そ
の積層方向の両外側にサイドプレートと配置するととも
に、前記各チューブの両端部にヘッダが接続されて、こ
のヘッダが、前記チューブの通路方向に２分割されてそ
の内側を成すプレートヘッダと外側を成すタンクヘッ
ダ、およびこのプレートヘッダとタンクヘッダとを組み
合わせて形成される筒体の両端開口部を塞ぐキャップと
から成り、 前記チューブ、フィン、サイドプレート、及
びヘッダを一旦仮組みし、その後、一体ろう付けされる
積層型熱交換器において、前記プレートヘッダは、その
両端部に、周壁面の一部が内側へ窪む凹所が設けられ、
コア組みの際に、その凹所に前記サイドプレートの端部
を嵌合させることで前記プレートヘッダと前記サイドプ
レートとが仮組みされ、前記キャップは、前記プレート
ヘッダと前記サイドプレートとが仮組みされた状態で前
記筒体の開口部に組付けられ、且つ前記サイドプレート
との間に設けられた固定手段によって前記サイドプレー
トに仮固定されることにより、前記プレートヘッダと前
記サイドプレートとが仮組みされた状態を保持できる技
術的手段を採用する。

【０００８】

【作用】上記構成より成る本発明の積層型熱交換器は、
コア組みの際に、プレートヘッダの両端部に設けられた
凹所に、サイドプレートの端部を嵌合させることでプレ
ートヘッダとサイドプレートとが仮組みされる。更に、
プレートヘッダとタンクヘッダとを組み合わせて構成さ
れる筒体の両端開口部にキャップを組付けることでヘッ
ダが形成される。この時、キャップは、サイドプレート
との間に設けられた固定手段によってサイドプレートに
仮固定されることにより、プレートヘッダとサイドプレ
ートとが仮組みされた状態を保持することができる。 こ
れにより、プレートヘッダ、サイドプレート、及びキャ
ップの三者が互いに仮固定されて互いの組付状態が保持
されるため、熱交換器全体が仮組みされた状態を維持で
きる。

【０００９】

【００１０】

【実施例】次に、本発明の積層型熱交換器を冷媒凝縮器
として使用した一実施例を、図１ないし図３を基に説明
する。図１はヘッダとサイドプレートとの組付けか所を
示す斜視図、図２はヘッダとサイドプレートとの組付け
状態を示す断面図である。

【００１１】本実施例の冷媒凝縮器は、チューブ１とコ
ルゲートフィン２とを交互に積層して、その積層方向の
両外側にサイドプレート３を配置し、各チューブ１の両
端部にヘッダ（後述する）を接続して一体ろう付けによ
り製造されている。

【００１２】チューブ１は、アルミニウムを押出成形し
たものや、インナーフィンをチューブ１内に挿入して、
各々を一体ろう付けしたものが使用され、いずれも、内
部に複数の冷媒通路（図示しない）が形成されている。
コルゲートフィン２は、薄いアルミニウム板を波状に加
工したローラ成型品で、表面に熱交換効率を高めるため
のルーバ（図示しない）が形成されている。

【００１３】ヘッダは、チューブ１の通路方向に２分割
されて、その内側を成すプレートヘッダ４と外側を成す
タンクヘッダ５、およびプレートヘッダ４とタンクヘッ
ダ５とを組み合わせて形成される筒体の両端開口部を塞
ぐキャップ６とから構成されている。

【００１４】プレートヘッダ４には、各チューブ１の端
部が挿入される挿入孔４ａ（図２参照）が、プレートヘ
ッダ４の長手方向に同一ピッチで連続して設けられてい
る。また、プレートヘッダ４の両端側に位置する挿入孔
４ａの外側には、挿入孔４ａの加工工程で形成される半
抜き穴４ｂが設けられている。この半抜き穴４ｂは、本
発明の凹所で、プレートヘッダ４の周壁面が貫通される
ことなく、底面を有する窪み状の長穴である。

【００１５】タンクヘッダ５は、断面半円形状を呈し、
その周方向の両端部に段差部５ａが形成され、この段差
部５ａの内側にプレートヘッダ４の端部が組み合わされ
て筒体を形成する。この筒体の内周面は、プレートヘッ
ダ４とタンクヘッダ５との接合部に段差の生じない滑ら
かな曲面で構成される。

【００１６】キャップ６は、一定の深さで形成された蓋
部６ａを有し、この蓋部６ａが筒体の内周側に嵌め込ま
れて、筒体の開口部を隙間なく塞ぐように設けられてい
る。従って、蓋部６ａは、筒体の内周形状に相応した外
形を有し、その外周面は、筒体の内周面と同様に滑らか
な曲面によって構成されている。また、キャップ６に
は、その外周縁上から屈曲して延設された板状の爪片６
ｂが設けられている。

【００１７】サイドプレート３は、１．５〜２．０ｍｍ
程度の板厚で、断面コの字状にプレス成型され、コア部
（図示しない）の最外部に位置するコルゲートフィン２
の両外側に配置されている。このサイドプレート３は、
その両端部において、コの字状の底面側壁面が延設され
ており（図３参照）、その延長壁部３ａの先端部が、コ
ア組みの際にプレートヘッダ４に設けられた半抜き穴４
ｂに嵌合するように設けられている。

【００１８】また、サイドプレート３の延長壁部３ａに
は、図３（サイドプレート３の端部を示す斜視図）にも
示すように、長方形状に開口する長孔３ｂが形成されて
いる。この長孔３ｂは、延長壁部３ａの先端部がプレー
トヘッダ４の半抜き穴４ｂに嵌合した状態で、プレート
ヘッダ４の外周壁面に沿った位置に形成されており、筒
体の開口部にキャップ６の蓋部６ａを嵌め込んだ際に、
キャップ６の爪片６ｂが差し込まれるものである（図２
参照）。

【００１９】つぎに、本実施例の冷媒凝縮器のコア組み
の手順を簡単に説明する。一方のサイドプレート３の上
へ、フィン２、チューブ１と交互に積層していき、最上
部に配置されたフィン２の上部に他方のサイドプレート
３を積層してコア部を形成する。

【００２０】このコア部の両側にプレートヘッダ４を組
付けて、フィン２とチューブ１およびサイドプレート３
を固定する。ここで、プレートヘッダ４は、各挿入孔４
ａに各チューブ１の端部が挿入されるとともに、プレー
トヘッダ４の両端部に設けたそれぞれの半抜き穴４ｂ
に、プレートヘッダ４の両端側に位置する各サイドプレ
ート３の延長壁部３ａの先端部が嵌め合わされること
で、プレートヘッダ４の長手方向における位置決めが行
われる。

【００２１】この状態でコア部にワイヤ（図示しない）
を巻いてコア形状を保持する。その後、プレートヘッダ
４にタンクヘッダ５を組み合せて、タンクヘッダ５の段
差部５ａをかしめることにより、プレートヘッダ４にタ
ンクヘッダ５を固定する。

【００２２】そして、プレートヘッダ４とタンクヘッダ
５とで形成される筒体に、キャップ６、配管（図示しな
い）などを組付けて、コア組みが完了する。このとき、
サイドプレート３は、筒体にキャップ６を組付けた際
に、キャップ６の爪片６ｂがサイドプレート３の長孔３
ｂに差し込まれることで、サイドプレート３の両端部が
ヘッダに固定されることになる。なお、本発明の固定手
段は、サイドプレート３の長孔３ｂとキャップ６の爪片
６ｂとから成る。

【００２３】上述のように、本実施例では、コア部にプ
レートヘッダ４を組付ける際に、プレートヘッダ４の半
抜き穴４ｂにサイドプレート３の端部が嵌合すること
で、プレートヘッダ４の長手方向の動きが規制されるこ
とになる。また、サイドプレート３は、長孔３ｂとキャ
ップ６の爪片６ｂとの係合によって、その両端部がヘッ
ダに固定されることになる。

【００２４】これらの結果、コア部の四隅において、サ
イドプレート３とプレートヘッダ４とがキャップ６を介
して固定されるため、一体ろう付けの際に、ろう付け完
了まで治具を使用することなくコア形状を維持すること
ができる。また、ろう付け性の向上に伴って、従来の積
層型冷媒凝縮器よりろう付け後のサイドプレート３とプ
レートヘッダ４との接合強度を向上させることができ
る。

【００２５】本実施例では、サイドプレート３に形成し
た長孔３ｂにキャップ６の爪片６ｂを差し込むことでサ
イドプレート３を固定する例を示したが、図４ないし図
６に示すように、長孔３ｂの代わりにサイドプレート３
に曲げ部３ｃを設け、この曲げ部３ｃをキャップ６の爪
片６ｂで押さえ込むように構成しても良い。これらの例
では、サイドプレート３の断面形状を制約することがな
いので、設計自由度が向上する。なお、積層型熱交換器
として冷媒凝縮器を例示したが、冷媒蒸発器、ラジエー
タ、あるいはヒータコアなどに適用しても良い。

【００２６】

【発明の効果】本発明の積層型熱交換器は、ヘッダとサ
イドプレートとの間で自己治具機能を持たせたことによ
り、ろう付け完了まで治具を使用する必要がなく、その
結果、治具の取扱に係る作業工数を省略することができ
るため、作業性が良くなり、生産性を高めることができ
る。また、治具費が不要となることでコストダウンを図
ることができる。さらには、ろう付け後のサイドプレー
トとプレートヘッダとの接合強度を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ヘッダとサイドプレートとの組付けか所を示す
斜視図である。

【図２】ヘッダとサイドプレートとの組付け状態を示す
断面図である。

【図３】サイドプレート端部の斜視図である。

【図４】本実施例の変形例を示すサイドプレート端部の
斜視図である。

【図５】本実施例の変形例を示すサイドプレート端部の
斜視図である。

【図６】本実施例の変形例を示すサイドプレート端部の
斜視図である。

【図７】従来の積層型熱交換器の全体図である。

【符号の説明】 １ チューブ ２ コルゲートフィン ３ サイドプレート ３ｂ 長孔（固定手段） ４ プレートヘッダ ４ｂ 半抜き穴（凹所） ５ タンクヘッダ ６ キャップ ６ｂ 爪片（固定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭57−40891（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−163427（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−5283（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−56983（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28F 9/02 - 9/26

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】チューブとフィンとを交互に積層し、その
   積層方向の両外側にサイドプレートと配置するととも
   に、前記各チューブの両端部にヘッダが接続されて、 このヘッダが、前記チューブの通路方向に２分割されて
   その内側を成すプレートヘッダと外側を成すタンクヘッ
   ダ、およびこのプレートヘッダとタンクヘッダとを組み
   合わせて形成される筒体の両端開口部を塞ぐキャップと
   から成り、 前記チューブ、フィン、サイドプレート、及びヘッダを
   一旦仮組みし、その後、一体ろう付けされる 積層型熱交
   換器において、 前記プレートヘッダは、その両端部に、周壁面の一部が
   内側へ窪む凹所が設けられ、コア組みの際に、その凹所
   に前記サイドプレートの端部を嵌合させることで前記プ
   レートヘッダと前記サイドプレートとが仮組みされ、 前記キャップは、前記プレートヘッダと前記サイドプレ
   ートとが仮組みされた状態で前記筒体の開口部に組付け
   られ、且つ前記サイドプレートとの間に設けられた固定
   手段によって前記サイドプレートに仮固定されることに
   より、前記プレートヘッダと前記サイドプレートとが仮
   組みされた状態を保持できることを特徴とする積層型熱
   交換器。