JP3104301B2 - 熱交換器のヘッダ構造 - Google Patents

熱交換器のヘッダ構造

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JP3104301B2 JP03167147A JP16714791A JP3104301B2 JP 3104301 B2 JP3104301 B2 JP 3104301B2 JP 03167147 A JP03167147 A JP 03167147A JP 16714791 A JP16714791 A JP 16714791A JP 3104301 B2 JP3104301 B2 JP 3104301B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0219Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224Header boxes formed by sealing end plates into covers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はラジエータあるいはコン
デンサ等の熱交換器のヘッダ構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の熱交換器のヘッダ構造として、例
えば特開昭63−105400号公報に記載された構造
がある。このヘッダ構造は、横断面を円弧状に形成した
タンク材と、平坦に形成したチューブ取付材とを組み合
わせた構成を有する。タンク材とプレート材とはロー付
けにより接合される。
【0003】また、日本電装公開技報69−154(平
成2年1月15日発行)に記載されたヘッダ構造があ
る。このヘッダ構造は横断面が円弧状のタンク材と、横
断面が円弧状のチューブ取付材とを組み合わせてヘッダ
を円筒状に構成する。タンク材とチューブ取付材との接
合部の内周面にはロー材を流し込み滑らかに仕上げてい
る。接合部の内周面を滑らかに形成することで接合箇所
に応力が集中するのを防止している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者および後者のヘッダ構造はいずれも高い耐圧性が要求
されるコンデンサや凝縮型ラジエータとしては使用が難
しいという問題がある。例えば、前者のヘッダ構造はチ
ューブ取付材が平坦でもともと耐圧性が低いことに加
え、タンク材とチューブ取付材との間の鋭角に屈曲する
接合部に応力が集中する。したがって、前者のヘッダ構
造では上記用途としての充分な耐圧性が得られない。ま
た、後者のヘッダ構造は円筒状にヘッダが構成されるか
ら前者よりも基本的に高い耐圧性が得られるが、接合部
の内周面にロー材を流し込んで内周面を滑らかにするた
め製造が難しく、ロー材が充分供給されずロー付け不良
が起きるおそれがある。ロー付け不良が起きれば強度が
低下する。さらに、円筒状のヘッダはヘッダの大型化を
招く。
【0005】本発明は上記課題を解決し、製造が容易で
かつ高い耐圧性を有する熱交換器のヘッダ構造を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の熱交換
器のヘッダ構造は、横断面が円弧状の長手のタンク材
と、横断面が略曲面形状を有する長手のチューブ取付材
とを対向させて長手方向に接合し、前記チューブ取付材
に取り付けられたチューブとの間で冷媒を流出入するヘ
ッダの構造において、前記チューブの端部近傍におい
て、前記タンク材および前記チューブ取付材と、前記チ
ューブの側面とは離間して配されており、前記タンク材
は、少なくとも前記チューブ取付材との接合面に設けた
ロー材の薄層と、前記チューブ取付材との接合面に隣接
する内周面に形成した微小高さの平面部とを備え、前記
チューブ取付材は、少なくとも前記タンク材との接合面
に設けたロー材の薄層と、前記タンク材との接合面に隣
接する内周面に形成した微小高さの平面部と、前記タン
ク材との接合面の近傍に形成した前記タンク材の曲率と
略同一の曲率を有する同一曲率部と、該同一曲率部で両
側を挟まれた中央部分に形成された前記タンク材の曲率
より大型の曲率を有する大型曲率部とを備え、前記同一
曲率部と前記大型曲率部との接続位置を、前記チューブ
が取り付けられる前記チューブの取付領域内に設定した
ことを特徴とする。
【0007】上記構成においては、タンク材の接合面と
チューブ取付材の接合面とにロー材の薄層が設けられて
いるので、両材の接合時に接合面にロー材が充分供給さ
れ、ロー付けが良好に行なわれる。また、タンク材とチ
ューブ取付材との接続箇所の内周面は微小高さの平面部
により滑らかに接続される。つまり加工時に生ずるタン
ク材やチューブ取付材の形状のバラツキが接続箇所の内
周面の形状を変化させるのであるが、接合面に隣接する
内周面が微小高さの平面部であるから、形状のバラツキ
が内周面の滑らかさをなくすには至らない。したがっ
て、接続箇所に大きな応力集中が生ずることがない。
【0008】さらに、チューブ取付材は、両側の同一曲
率部とこれに挟まれた大型曲率部とにより構成されるか
ら、全体的にみるとタンク材より平らな形状を有する。
同一曲率部と大型曲率部との接続位置はチューブの取付
領域の内側に設定したから大型曲率部が形状上示す強度
の不利はチューブ自体が構造材として機能することで解
消される。したがって、タンク材とチューブ取付材とを
接合したヘッダは高い耐圧性を実現し、なおかつコンパ
クトである。また、チューブの端部近傍において、ヘッ
ダの内周面とチューブの側面とは離間して配されている
ので、ろう付け時にチューブの端部からろう材がチュー
ブ内部に流入し、チューブを閉塞してしまうことがな
い。
【0009】以上のように上記構成のヘッダ構造は製造
が容易でかつ高い耐圧性を有する。
【0010】
【実施例】以下、本発明の熱交換器のヘッダ構造をMF
(積層型)コンデンサのヘッダに適用した実施例を説明
する。図1にコンデンサの全体図を示す。ヘッダ1はチ
ューブ3とフィン5とからなるコアの両側に設けられて
いる。
【0011】ヘッダ1は以下の構成を有する。図2の横
断面図に示するように、ヘッダ1は、横断面が円弧状の
長手のタンク材7と、横断面が全体的に前記円弧状より
平らな長手のチューブ取付材9とを対向させて長手方向
に接合した構成を有する。
【0012】タンク材7はチューブ3の幅の略半分の半
径R2で内周面を構成した半円筒形状を有し、左右にク
ランプ部11を備える。クランプ部11の内側には鋭い
屈曲をもつ接合面13が形成されている。接合面13に
隣接する内周面には微小高さの平面部15が形成されて
いる。平面部15の高さは生産上1mm以上が望ましい
が、円筒形状を損なわない範囲の微小の高さに設計され
る。タンク材7はアルミクラッド材からなり、内外両面
にロー材のクラッド層が形成されている。タンク材7は
プレス成形またはロール成型(強圧ロール成型)により
製作される。
【0013】チューブ取付材9は、タンク材7に接合さ
れる両側にタンク材7の内径R2と同じ内径R2で構成
された同一曲率部17を有し、同一曲率部17で挟まれ
た中間部分にタンク材7の内径R2より大きな内径R1
で構成された大型曲率部19を有する。したがって、大
径曲率部19はフィン5側に多少張り出す。両側の同一
曲率部17と中間の大型曲率部19との接続位置Pは、
チューブ3の両端より内方にある。上記タンク材7の接
合面13と対面する接合面に隣接する内周面には微小高
さの平面部21が形成されている。平面部21の高さは
上記平面部15と同様に生産上1mm以上が望ましい
が、同一曲率部17の内径R2が全体に損なわれない範
囲の微小の高さに設計される。さらに、チューブ取付材
9の中間部分には、チューブ3を挿入するテーパ形状の
孔23がプレス成型により形成される。チューブ取付材
9の材料はアルミクラッド材からなり、内外両面にロー
材のクラッド層が形成されている。板厚は上記タンク材
7の板厚と同じかあるいはより厚いものが使用される。
これは半円筒のタンク材7よりも形状上弱くなるチュー
ブ取付材9の強度を補うためである。このチューブ取付
材9はプレス成型またはロール成型により製作される。
【0014】以上説明したヘッダ1は次のように組付け
られる。まず、タンク材7の両脇のクランプ部11でチ
ューブ取付材9の両側をかしめタンク材7とクランプ部
11とを仮止めする。また、チューブ取付材9の孔23
にはチューブ5を挿入する。次に、炉中にて一体ロー付
けを行なう。すると、ロー材のクラッド層が溶け、タン
ク材7とチューブ取付材9、チューブ取付材9とチュー
ブ5とが接合される。クラッド層のロー材は溶けて接合
箇所に流れ込むから、接合面にロー材が充分供給され、
ロー付けが良好に行なわれる。
【0015】組み付けられたヘッダ1においては、タン
ク材7とチューブ取付材9との接続箇所の内周面が微小
高さの平面部15,21により滑らかに接続されてい
る。つまり、加工時に生ずるタンク材7やチューブ取付
材9の形状のバラツキが接続箇所の内周面の形状を変化
させるのであるが、接合面に隣接する内周面が微小高さ
の平面部15,21であるから、形状のバラツキが内周
面の滑らかさをなくすには至らない。この結果、接続箇
所に大きな応力集中が作用しない。
【0016】さらに、チューブ取付材9は、両側の同一
曲率部17とこれに挟まれた大型曲率部19とにより構
成されるから、全体的にみるとタンク材7より平らな形
状を有する。同一曲率部17と大型曲率部19との接続
位置はチューブ5の取付領域の内側に設定したから、大
型曲率部19が形状上示す強度の不利はチューブ自体が
構造材として機能することで解消される。したがって、
タンク材7とチューブ取付材9とを接合したヘッダ1は
高い耐圧性を実現しつつも、なおかつコンパクトとな
る。
【0017】以上説明したヘッダ構造によれば、炉中で
一体ロー付けするだけで簡単かつ確実に製造できるとい
う効果を奏する。また、接合箇所での応力集中を招くこ
となく、円筒形状の特性を利用した高い耐圧性が得られ
るという効果を奏する。
【0018】さらに、ヘッダ1は充分な冷媒流路を確保
しているから、冷媒圧損を抑えかつコア伝熱面積を大き
くなり、性能の向上を図ることができる。加えて、ヘッ
ダ1はこのように性能の向上を図りつつも、高さが小さ
くなりコンパクトであるから、デッドスペースが小さく
なるという利点がある。
【0019】以上実施例を説明したが、本発明は実施例
に何等限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱し
ない範囲において種々なる態様で実施しえることは勿論
である。例えば本発明は高い耐圧性が必要な凝縮型ラジ
エータに適用してもよい。タンク材やチューブ取付材に
形成するロー材の薄層は溶射により形成してもよい。
【0020】
【発明の効果】以上詳述した熱交換器のヘッダ構造によ
れば、製造が容易になると共に、円筒形状の特性を利用
した高い耐圧性を実現し、さらにヘッダをコンパクトに
することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例としてのコンデンサの全体図
である。
【図2】ヘッダの横断面図である。
【図3】ヘッダの縦断面図である。
【符号の説明】
1…ヘッダ, 3…チューブ,5…フィ
ン, 7…タンク部材,9…プレート部
材, 11…クランプ部,13…接合面, 1
5…平面部,17…同一曲率部, 19…大型曲
率部,21…平面部,23…チューブ挿入用孔,P…同
一曲率部17および大型曲率部19の接続位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F28F 9/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 横断面が円弧状の長手のタンク材と、横
    断面が略曲面形状を有する長手のチューブ取付材とを対
    向させて長手方向に接合し、前記チューブ取付材に取り
    付けられたチューブとの間で冷媒を流出入するヘッダの
    構造において、 前記チューブの端部近傍において、前記タンク材および
    前記チューブ取付材と、前記チューブの側面とは離間し
    て配されており、 前記タンク材は、 少なくとも前記チューブ取付材との接合面に設けたロー
    材の薄層と、 前記チューブ取付材との接合面に隣接する内周面に形成
    した微小高さの平面部とを備え、 前記チューブ取付材は、 少なくとも前記タンク材との接合面に設けたロー材の薄
    層と、 前記タンク材との接合面に隣接する内周面に形成した
    小高さ平面部と、 前記タンク材との接合面の近傍に形成した前記タンク材
    の曲率と略同一の曲率を有する同一曲率部と、 該同一曲率部で両側を挟まれた中央部分に形成された前
    記タンク材の曲率より大型の曲率を有する大型曲率部と
    を備え、前記同一曲率部と前記大型曲率部との接続位置を、前記
    チューブが取り付けられる前記チューブの取付領域内に
    設定した ことを特徴とする熱交換器のヘッダ構造。
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