JP3156565B2 - 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、熱交換器に関するもの
で、車両用のラジエータや車両用空調装置のコンデンサ
等に用いて有効である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、車両用のラジエータや車両用
空調装置のコンデンサ等の熱交換器はエンジンルーム内
に組付けられているので、エンジン振動や走行振動等に
よる熱交換器の疲労破壊という問題がある。その問題を
解決する手段として熱交換器の機械的強度の向上があ
り、その機械的強度の向上手段として、実開平２−９２
４９２号公報に記載の手段が提案されている。

【０００３】具体的には、熱交換器のコア（熱交換）部
の両端側に補強部材をなすロの字状断面形状を有するサ
イドプレートを設け、ヘッダの端部を閉塞するキャップ
に設けられた平板状の接合片に２本の切り込みを施し、
３つの舌片を形成する。そして、中央の舌片と両側の舌
片とでサイドプレートの一面を挟み込むようにして、キ
ャップの接合片をサイドプレートの端部から軸方向に挿
入結合している。

【０００４】なお、サイドプレートの両端にも平板状の
接合片がサイドプレートと一体に設けられており、この
サイドプレートの接合片をヘッダに接触させた状態でろ
う付け等により接合されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的、サ
イドプレートの外側底面にはコルゲート状の冷却フィン
が配置されており、冷却フィンに被覆されたろう材を炉
内で加熱してろう付けにより接合している。そのため、
ろう付け後、コア部は溶け出したろう材分だけヘッダ軸
方向に縮小し、その縮小した分だけサイドプレートが変
位する。

【０００６】したがって、上述のように、キャップの接
合片とサイドプレートとが挿入結合されていると、図７
に示すように、サイドプレート６の変位に伴ってキャッ
プ１１も変位するので、キャップ１１はヘッダ５の端部
開口部１０を確実に閉塞することができないという問題
が発生する。本発明は、上記点に鑑み、熱交換器の機械
的強度向上を図りつつ、ヘッダの端部開口部を確実に閉
塞することができる熱交換器を提供することを目的とす
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、以下の技術的手段を用いる。請求項１に
記載の発明では、キャップ（１１）に一体に形成された
キャップ接合片（１７）の板状部（１６）と、コの字状
断面に形成されたサイドプレート（６）の本体部（６
ａ）の底面（６ｂ）とが所定の隙間を有して互いに平行
に配置されてロの字状断面を形成している。

【０００８】そして、キャップ接合片（１７）は、サイ
ドプレート（６）の本体部（６ａ）の内側壁（６ｃ）に
接触した状態で、サイドプレート（６）に接合している
ことを特徴とする。請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の熱交換器において、サイドプレート接合片
（１４）は、ヘッダ（５）の側壁に形成された挿入穴
（７）に挿入された状態でヘッダ（５）に接合している
ことを特徴とする。

【０００９】請求項３に記載では、請求項１また２に熱
交換器において、キャップ接合片（１７）は、板状部
（１６）を底面としてコの字状断面に形成された接合部
（１８）を有している。そして、キャップ接合片（１
７）の接合部（１８）の外側壁（１９）とサイドプレー
ト（６）の本体部（６ａ）の内側壁（６ｃ）とが接合し
ていることを特徴とする。

【００１０】請求項４に記載の発明では、請求項３に記
載の熱交換器において、冷却フィン（３）は、表裏両面
に被覆されたろう材により複数個のチューブにろう付け
されている。さらに、キャップ（１１）およびキャップ
接合片（１７）は、ヘッダ（５）側面に被覆されたろう
材によりそれぞれヘッダ（５）およびサイドプレート
（６）の本体部（６ａ）にろう付けされていることを特
徴とする。

【００１１】次に、作用効果を述べる。発明が解決しよ
うとする課題の欄で述べたように、ろう付け後、コア部
（４）は溶け出したろう材分だけ縮小し、その縮小した
分だけサイドプレート（６）が変位する。しかし、請求
項１〜４に記載の発明によれば、キャップ接合片（１
７）は、サイドプレート（６）の本体部（６ａ）の内側
壁（６ｃ）に接触した状態で、サイドプレート（６）に
接合しているので、ろう付け時（炉内での加熱時）等の
接合時においては、キャップ接合片（１７）はサイドプ
レート（６）と独立して変位可能である。したがって、
コア部（４）が縮小してサイドプレート（６）変位した
場合であっても、キャップ接合片（１７）はサイドプレ
ート（６）の変位と連動して変位しないので、キャップ
（１１）を端部開口部（１０）に確実にろう付けするこ
とができる。延いては、端部開口部（１０）確実に閉塞
することができる。

【００１２】また、キャップ接合片（１７）の板状部
（１６）が、サイドプレート（６）の本体部（６ａ）の
底面（６ｂ）に対して平行に配置されて閉断面形状であ
るロの字状断面を形成しているので、開断面形状である
コの字状断面に比べて、サイドプレート（６）の曲げ剛
性およびねじり剛性の向上を図るできる。したがって、
振動等による疲労破壊強度が向上し、熱交換器の耐久性
の向上を図ることができる。

【００１３】請求項２に記載の発明によれば、サイドプ
レート接合片（１４）は、ヘッダ（５）に形成された挿
入穴（７）に挿入れた状態でサイドプレート（６）に接
合されているので、サイドプレート接合片（１４）をヘ
ッダ（５）に接触させた状態で接合されているものに比
べて、サイドプレート（６）の変位を抑制するこができ
る。したがって、キャップ（１１）を端部開口部（１
０）に一層確実にろう付けすることができる。

【００１４】請求項３に記載の発明によれば、キャップ
接合片（１７）には、コの字状断面の接合部（１８）が
形成されているので、板状の矩形断面に比べて、キャッ
プ接合片（１７）の曲げ剛性およびねじり剛性の向上図
ることができる。したがって、サイドプレート（６）の
本体部（６ａ）と相まって熱交換器の曲げ剛性およびね
じり剛性を一層向上させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施の形
態について説明する。 （第１実施形態）図１は本実施形態に係る熱交換器を車
両用空調装置のコンデンサ（凝縮器）として用いた場合
の外観を示す正面図である。

【００１６】先ず、図１を用いて外形形状について説明
する。熱交換器１は、黄銅、アルミニウム等の金属材料
によって形成されたもので、偏平チューブ（チューブ）
２とコルゲート状の冷却フィン３とを交互に積層したコ
ア部４と、各偏平チューブ２の両端に接合された一対の
ヘッダ５と、コア部４を両側から挟んだ状態で一対のヘ
ッダ５と接合した一対のサイドプレート６とから構成さ
れている。

【００１７】偏平チューブ２は内部を流れる冷媒と、偏
平チューブ２の間を通過する空気との間で熱交換を行う
偏平な管で、内部に複数の通路が形成されている。冷却
フィン３は、各偏平チューブ２の間に挟まれた状態で偏
平チューブ２にろう付けにて接合され、偏平チューブ２
の内部を流れる冷媒と、偏平チューブ２の間を流れる空
気との熱交換を促進させるものである。この冷却フィン
３には、極薄のアルミニウム製の帯板を波状に形成した
ものであり、通常、熱交換効率の向上を図るために、鎧
窓状のルーバが形成されている。

【００１８】ヘッダ５は筒状のタンクで、各偏平チュー
ブ２および後述するサイドプレート接合片１４が挿入さ
れる挿入穴７（図５参照）を有するヘッダプレート８
と、このヘッダプレート８と組み合わされるヘッダタン
ク９とを備え、ヘッダプレート８とヘッダタンク９とを
組み合わせて筒体を形成する。そして、この筒体の端部
開口部１０にキャップ１１を被せて筒状のタンクを構成
する。また、一方のヘッダ５には、冷媒を流入するため
の入口パイプ１２が結合され、他方のヘッダ５には、冷
媒を流出するための出口パイプ１３が結合されている。

【００１９】サイドプレート６はコの字状断面にプレス
成形されており、その両端部にはヘッダ５に接合される
板状のサイドプレート接合片１４が一体に形成されてい
る。なお、１５はコンデンサ１を車両に組付けるための
ブラケットである。次に、本実施形態の主要部であるＡ
部について図２〜５を用いて述べる。図２〜５に示すよ
うに、サイドプレート６のコの字状断面に形成された本
体部６ａまで延びる板状部１６を有するキャップ接合片
１７がキャップ１１に一体に形成れており、キャップ接
合片１７の板状部１６は、図４または５に示すように、
所定の隙間を有してサイドプレート６の本体部６ａの底
面６ｂに対して平行に配置されてロの字状断面を形成し
ている。

【００２０】そして、キャップ接合片１７のうち少なく
ともサイドプレート６の本体部６ａに挿入されている部
分は、図２に示すように、板状部１６を底面とするコの
字状断面の接合部１８が形成されている。そして、その
接合部１８の外側壁１９がサイドプレート６の本体部６
ａの内側壁６ｃに接触した状態で、両者がろう付けにて
接合している。

【００２１】また、キャップ１１は、図５に示すよう
に、その中央部がヘッダ５内空間に向かって凸となるよ
うに凸部１１ａが形成されており、この凸部１１ａの外
側壁とキャップ１１の周縁部に形成された爪部１１ｂと
でヘッダ５の壁面を挟み込むようにヘッダ５に挿入され
て端部開口部１０を閉塞している。なお、図４に示すよ
うに、凸部１１ａのヘッダ５との接合代ａは、キャップ
接合片１７のコの字状断面部１８側壁高さ寸法ｂより小
さくなっている。

【００２２】因みに、キャップ１１、凸部１１ａ、爪部
１１ｂおよびキャップ接合片１７はアルミニウム製の帯
板からプレス成形にて一体に成形されており、ヘッダ５
側の面にはろう材が被覆されている。また、図５に示す
ように、サイドプレート接合片１４は、ヘッダ５に形成
された挿入穴７に挿入れた状態でろう付けにて接合され
ている。

【００２３】次に、本実施形態に係る熱交換器の製造方
法の概略を工程毎に述べる。 １．構成部品（偏平チューブ２、冷却フィン３等）の成
形工程 ａ）偏平チューブ２をアルミニウム材より押し出し成形
にて成形する。 ｂ）冷却フィン３を極薄のアルミニウム製の帯板よりロ
ーラ成形法にて成形する。 なお、冷却フィン３の表裏
両面にはろう材が被覆されている。

【００２４】ｃ）サイドプレート６をアルミニウム製の
帯板よりプレス成形にて成形する。 ｄ）ヘッダプレート８およびヘッダタンク９をアルミニ
ウム帯板よりプレス成形にて成形する。 ｅ）キャップ１１、凸部１１ａ、爪部１１ｂおよびキャ
ップ接合片１７をアルミニウム帯板よりプレス成形にて
一体成形する。なお、上述のように、組付けた際にヘッ
ダ５側となる面にはろう材が被覆されている。

【００２５】ｆ）ブラケット１５をアルミニウム帯板よ
りプレス成形にて成形する。 ２．仮組付け工程 図８、９に示すように水平なテーブル上で、ヘッダ５の
軸方向を水平方向として、偏平チューブ２と冷却フィン
３とを交互に積層し、サイドプレート６を両側から挟み
固定し、その後ヘッダ５を横から挿入してコア部４を組
み立てる。

【００２６】そして、キャップ１１をヘッダ５の端部開
口部１０に挿入するとともに、キャップ接合片１７のコ
の字状断面部１８をサイドプレート６のコの字状断面部
６ａに挿入する。その後、治具等により仮止めを行う。 ３．ろう付け工程 仮組付け工程で仮組付けられたものを炉内で加熱してろ
う付けする。

【００２７】４．検査工程 ろう付け完了後、熱交換器１の寸法、ろう付け良否等を
検査する。次に、本実施形態に係る熱交換器の特徴を述
べる。発明が解決しようとする課題の欄で述べたよう
に、ろう付け後、コア部４は溶け出したろう材分だけヘ
ッダ５軸方向に縮小し、その縮小した分だけサイドプレ
ート６が図２の下方に変位する。

【００２８】ところが、本実施形態では、上述のよう
に、キャップ接合片１７の接合部１８の外側壁１９は、
サイドプレート６の本体部６ａの内側壁６ｃに接触した
状態で、サイドプレート６の本体部６ａの内側壁６ｃに
ろう付けにて接合されるので、ろう付け時（炉内での加
熱時）においては、キャップ接合片１７はヘッダ５軸方
向に変位可能となる。したがって、コア部４が縮小して
サイドプレート６が図２の下方に変位した場合であって
も、キャップ接合片１７はサイドプレート６とともに変
位しないので、キャップ１１を端部開口部１０に確実に
ろう付けすることができる。延いては、端部開口部１０
を確実に閉塞することができる。

【００２９】また、サイドプレート接合片１４は、ヘッ
ダ５に形成された挿入穴７に挿入された状態でろう付け
接合されているので、サイドプレート接合片１４をヘッ
ダ５に接触させた状態でろう付け接合されているものに
比べて、ろう付け後のサイドプレート６の変位を抑制す
るこができる。したがって、キャップ１１を端部開口部
１０に一層確実にろう付けすることができる。

【００３０】また、キャップ接合片１７の板状部１６
が、サイドプレート６の本体部６ａの底面６ｂに対して
平行に配置されて閉断面形状であるロの字状断面を形成
しているので、開断面形状であるコの字状断面に比べ
て、サイドプレート６の曲げ剛性およびねじり剛性の向
上を図るできる。したがって、振動等による疲労破壊強
度が向上し、熱交換器の耐久性の向上を図ることができ
る。

【００３１】また、サイドプレート６の本体部６ａに挿
入されている部分のキャップ接合片１７の板状部１６に
は、コの字状断面の接合部１８が形成されているので、
板状の矩形断面に比べて、キャップ接合片１７の板状部
１６の曲げ剛性およびねじり剛性の向上図ることができ
る。したがって、サイドプレート６の曲げ剛性およびね
じり剛性を一層向上させることができる。

【００３２】また、キャップ接合片１７の接合部１８の
外側壁１９がサイドプレート６の本体部６ａの内側壁６
ｃに接触しているので、キャップ接合片１７はサイドプ
レート６の本体部６ａ内に納まり、サイドプレート６の
幅方向に突出しない。したがって、上述のように、キャ
ップ１１およびキャップ接合片１７を仮組付ける際にキ
ャップ接合片１７がテーブルの水平面に干渉しないの
で、組付け性の向上を図ることができる。

【００３３】また、凸部１１ａの接合代ａは、キャップ
接合片１７のコの字状断面部１８側壁高さ寸法ｂより小
さくなっているので、キャップ１１がヘッダ５の端部開
口１０の閉塞状態を維持して最大変位した状態であって
も、キャップ接合片１７がサイドプレート６から脱落す
ることがない。したがって、ろう付け時にコア部４が縮
小した場合であっても確実にキャップ接合片１７とサイ
ドプレート６とを接合することができる。

【００３４】（第２実施形態）本実施形態は、熱交換器
を車両等に組付けた際の熱交換器の防振を図るための防
振ゴムを組付けるためのステー部をキャップ接合片１７
に一体に設けたものである。具体的には、図６に示すよ
うに、キャップ接合片１７の接合部１８の側壁の一部が
ヘッダ５の軸方向に延びてステー部２０を形成してお
り、このステー部２０の端部近傍には切り欠き２１が形
成されている。防振ゴム２２は、この切り欠き２１に係
止されて組付けられる。

【００３５】次に、本実施形態の特徴を述べる。防振ゴ
ム２２を仮にサイドプレート６に直接取り付けるようと
する場合には、図１０に示すように、ステー部２０およ
び切り欠き２１等の形状変化の大きい部位をサイドプレ
ート６に直接形成する手段が考えられるが、この手段で
はエンジンの振動等によって図９のＤ部に応力集中して
しまう。しかし、本実施形態によれば、サイドプレート
６にステー部２０および切り欠き２１等の形状変化の大
きい部位が形成されていないので、サイドプレート６に
応力集中することを抑制することができる。したがっ
て、新たにブラケット１５等の防振ゴム２２を組付ける
ためのもの設けなくても防振ゴム２２を組付けることが
できるとともに、開断面形状であるコの字状断面を有す
るサイドプレートに比べて、サイドプレート６の剛性お
よび耐久性の向上を図ることができる。

【００３６】また、キャップ接合片１７に形成されたス
テー部２０に防振ゴム２２が組付けられているので、新
たにブラケット１５等の防振ゴム２２を組付けるための
もの設ける場合に比べて、熱交換器の製造原価の上昇を
抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る熱交換器に正面図である。

【図２】図１のＡ部拡大図である。

【図３】図２のＢ矢視図である。

【図４】図３のＤ矢視図である。

【図５】図３のＣ−Ｃ断面図である。

【図６】本発明の第２実施形態に係る主要部を示す斜視
図である。

【図７】従来技術の説明図である。

【図８】仮組付け工程の説明図である。

【図９】図８の右側面図である。

【図１０】第２実施形態の特徴を説明するための説明図
である。

【符号の説明】

２…偏平チューブ（チューブ）、３…冷却フィン、４…
コア部、５…へッダ、６…サイドプレート、６ａ…本体
部、１１…キャップ、１４…サイドプレート接合片、１
６…板状部、１７…キャップ接合片、１８…接合部。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに所定の間隔を有して平行に配置さ
   れ、被熱交換流体が流れる複数個のチューブ（２）を備
   える矩形状のコア部（４）と、 前記複数個のチューブ（２）の端部に接合され、前記複
   数個のチューブ（２）に被熱交換流体を分配集合するヘ
   ッダ（５）と、 前記コア部（４）端部に前記チューブ（２）と平行に配
   置され、コの字状断面が形成された本体部（６ａ）を有
   するサイドプレート（６）と、 前記サイドプレート（６）端部に一体に形成され、前記
   ヘッダ（５）と接合するサイドプレート接合片（１４）
   と、 前記ヘッダ（５）の端部と接合して前記ヘッダ（５）の
   端部開口部（１０）を閉塞するキャップ（１１）と、 前記キャップ（１１）と一体に形成され、前記サイドプ
   レート（６）の本体部（６ａ）まで延びる板状部（１
   ６）を有するキャップ接合片（１７）とを備え、 前記キャップ接合片（１７）の板状部（１６）と、前記
   サイドプレート（６）の前記本体部（６ａ）の底面（６
   ｂ）とが所定の隙間を有して互いに平行に配置されてロ
   の字状断面を形成し、 前記キャップ接合片（１７）が前記サイドプレート
   （６）の前記本体部（６ａ）の内側壁（６ｃ）に接触し
   た状態で、両者が接合していることを特徴とする熱交換
   器。
2. 【請求項２】 前記ヘッダ（５）の側壁には挿入穴
   （７）が形成れており、 前記サイドプレート接合片（１４）は、前記挿入穴
   （７）に挿入された状態で前記ヘッダ（５）に接合して
   いることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 【請求項３】 前記キャップ接合片（１７）は、前記板
   状部（１６）を底面としてコの字状断面に形成された接
   合部（１８）を有しており、 前記キャップ接合片（１７）の前記接合部（１８）の外
   側壁（１９）と前記サイドプレート（６）の前記本体部
   （６ａ）の内側壁（６ｃ）とが接合していることを特徴
   とする請求項１また２に熱交換器。
4. 【請求項４】 前記複数個のチューブ（２）間には、表
   裏両面にろう材が被覆されたコルゲート状の冷却フィン
   （３）が配置され、 前記冷却フィン（３）は、前記ろう材により前記複数個
   のチューブ（２）にろう付けされており、 さらに、前記キャップ（１１）および前記キャップ接合
   片（１７）の前記ヘッダ（５）側の表面にろう材が被覆
   されており、 前記ろう材により前記キャップ（１１）および前記キャ
   ップ接合片（１７）はそれぞれ前記ヘッダ（５）および
   前記サイドプレート（６）の前記本体部（６ａ）にろう
   付けされていることを特徴とする請求項３に記載の熱交
   換器。