JP4218349B2

JP4218349B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP4218349B2
Application number: JP2003010206A
Authority: JP
Inventors: 淳司加藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2023-01-17
Also published as: JP2004219024A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に関し、特に、熱交換器のタンク内に設けられるセパレータの組付け構造を改良した熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示すように、従来の熱交換器２００は、互いに略平行に配置された２つのタンク２２０と、冷媒（流体）が流通する複数のチューブ２１１とを備えており、各タンク２２０には、互いに向き合う側に複数のチューブ挿入口（図示せず）が形成されて、各チューブ２１１は各チューブ挿入口に挿入されることにより、各タンク２２０と連通されている。そして、図５紙面上側のタンク２２０には、チューブ挿入口が形成された側と反対側（すなわち、チューブ２１１が連結されない側）にスリット２２３が形成され、セパレータ２３０がスリット２２３に挿入されることにより、タンク２２０内の空間が２つの空間に仕切られている。（特許文献１参照。）
セパレータ２３０は、図６に示す形状とされており、両側に図６紙面下方に延びる突起部２３１が形成され、セパレータ２３０をスリット２２３に挿入し、図７に示すように突起部２３１を折曲することにより、セパレータ２３０はタンク２２０にカシメ固定される。
【０００３】
そして、各チューブ２１１、図示しないフィン、サイドプレート等をタンク２２０に組付け後、図５の２点鎖線に示すように、ワイヤー等の固定治具で組付け状態を保持したまま炉内で加熱することにより、組み付けられた各部材がろう付けされる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２６７３８８公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の熱交換器２００においては、ろう付け中の熱膨張差によって、固定治具が凝縮コア２１０（チューブ２１１と図示しないフィンとにより構成される部分）を内側方向に圧縮することとなり、その結果、図８に示すように、スリット２２３が広がるようにタンク２２０が変形し、タンク２２０とセパレータ２３０との間にろう付け不良（外部漏れ）が生じてしまう。かかるスリット２２３の拡大変形を防ぐため、従来の熱交換器２００においては、セパレータ２３０をスリット２２３に挿入した後、タンク２２０の外側２２６（図７参照）とセパレータ２３０とを溶接しておいてから、ろう付けを行う必要があり、さらに、溶接の事前工程として脱脂を行っておく必要もあるので、製造コストの上昇を招いていた。
【０００６】
また、タンク２２０のチューブ挿入口が形成された側には、チューブ挿入口を切削形成する際に変形が生じてしまい、セパレータ２３０を挿入したときに、タンク２２０の内面とセパレータ２３０との形が合わずに隙間が生じ、ろう付け不良（内部漏れ）が生じてしまう虞もあった。
【０００７】
また、従来の熱交換器２００では、チューブ挿入口が形成された側に向かってスリット２２３を形成し、すなわち、タンク２の両側から切込みを入れるような形となるため、スリット２２３の形成部位が弱くなってしまう虞がある。そこで、図６に示すように一方の壁部２２１の切込み深さを浅くして、剛性を確保していた。ところが、壁部２２１の切込み深さを浅くすると、壁部２２１における切断面２２１ａとタンク内面２２５とのなす角が略直角となり、切削時に角部２２４にバリが出易い角度となってしまうため、発生したバリがセパレータ２３０の挿入の障害となることがあった。また、壁部２２２に対する切込み深さを壁部２２１に対する切込み深さより深くするため、少なくとも２回切削を行わなければならなかった。
【０００８】
さらに、図６に示すセパレータ２３０では、突起部２３１が下方に突出して、突起部２３１同士が互いに引っ掛かるような形状になっているため、複数のセパレータ２３０を供給しようとすると互いに絡まってしまうこととなり、自動供給が困難であった。
【０００９】
この発明は、上述した問題を解決するものであり、脱脂及び溶接工程が不要となるため、製造コストを低減できるとともに、漏れが生じにくい熱交換器を提供することを目的とする。
【００１０】
また、セパレータが当接する部分にバリが生じにくいため、セパレータの組付けが容易となる熱交換器を提供することを目的とする。
【００１１】
また、スリット形成のための切削工程を削減できる熱交換器を提供することを目的とする。
【００１２】
また、セパレータの自動供給が容易な熱交換器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱交換器は、互いに略平行に配置され、互いに向き合う側に複数のチューブ挿入口が形成された２つのタンクと、前記チューブ挿入口に挿入されることにより、前記２つのタンクの間に配設されて、前記各タンクと連通される複数本のチューブと、少なくとも一方の前記タンクに形成されたスリットに挿入されて、当該タンク内の空間を複数の空間に仕切るセパレータと、を備える熱交換器であって、前記スリットが、前記チューブ挿入口が形成された側に形成されて、前記セパレータが、前記チューブ挿入口が形成された側から挿入されるように構成され、前記セパレータが当接する前記タンクの内面と、前記セパレータが当接する前記タンクの左右の壁部の切断面の各々とが鈍角をなすように、前記スリットが深く形成されるとともに、前記タンクの右の壁部の前記切断面と前記タンクの左の壁部の前記切断面とが同一平面上にあるように、前記スリットが形成されていることを特徴とする。
【００１４】
これによれば、チューブ挿入口が形成された側にスリットが形成されているので、ろう付けのために炉内で加熱した際の変形が、スリットを圧縮するような変形、すなわち、セパレータとタンクとの間の隙間を圧縮するような変形となるため、外部漏れが生じにくくなり、また、ろう付け前にセパレータをタンクに溶接しておく必要がなくなり、脱脂及び溶接工程が不要となるため、製造コストを低減できる。さらに、チューブ挿入口の切削形成による変形が生じにくい側のタンク内面に、セパレータを当接させることとなるので、タンク内面とセパレータとの形が合わずに内部漏れが生じてしまう虞を低減させることができる。
【００１６】
また、これによれば、セパレータが当接するタンクの内面と壁部の切断面との間の角部に、バリが生じにくくなるため、セパレータの組付けが容易となる。
【００１７】
また、前記タンクの左右の壁部に対する切込み深さが略同じとなるように、前記スリットが形成されていることが好ましい。
【００１８】
これによれば、スリット形成のための切削が１回で済むこととなり、切削工程を削減できる。
【００１９】
また、前記セパレータが左右略対称な形状とされていることが好ましい。
【００２０】
これによれば、セパレータが表裏逆でも組付け可能となるので、セパレータの組付け方向規制を低減できる。
【００２１】
また、前記セパレータの両側に、側方に突出するカシメ爪部が設けられ、前記カシメ爪部は互いに引っ掛からない形状とされていることが好ましい。
【００２２】
これによれば、セパレータ同士が絡まなくなるので、セパレータの自動供給が容易となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、熱交換器１は、互いに略平行に配置されたアルミニウム製の２つのタンク２と、それらのタンク２間に配設されるアルミニウム製の複数本のチューブ３とを備えている。各タンク２は筒状に形成されて、長手方向両端は、図示しないタンクキャップにより閉塞されている。また、各タンク２には、互いに向き合う側に複数のチューブ挿入口２１（図４参照）が形成されており、各チューブ３は、各チューブ挿入口２１に挿入されることにより、各タンク２と連通されている。なお、各チューブ３には図示しないアルミニウム製のフィンが接合されており、各チューブ３内を流通する流体（冷媒）と、空気との熱交換を促進するように構成されている。これらのチューブ３及びフィンで構成される部分をコア４と表記する。
【００２４】
図１紙面上側のタンク２には、チューブ挿入口２１が形成された側（以下、コア側）２ｃにスリット５が形成され、スリット５には、アルミニウム製のセパレータ６が挿入されて、タンク２内の空間は空間２ａと空間２ｂとに仕切られる。このため、空間２ａ内に流入された冷媒は、空間２ａに連通されたチューブ３内を流通して、図１紙面下側のタンク２内に流入し、流通方向を１８０度転向して、空間２ｂに連通されたチューブ３内を流通して空間２ｂ内に流入する。すなわち、冷媒は、図１紙面上側のタンク２の空間２ａから下側のタンク２に流れ、Ｕターンして上側のタンク２の空間２ｂに流入し、その間に冷却凝縮されることとなる。
【００２５】
図２は、タンク２のスリット５形成部位をタンク２の長手方向に直交する面で切断した断面図及びセパレータ６の正面図である。図２に示すように、スリット５は、タンク２の左右の壁部２２、２３に対する切込み深さＬ１、Ｌ２が略同一となるように形成されている。ここで、タンク２及びセパレータ６の左右とは、図２紙面左右方向に一致した方向を言うものとする。また、スリット５は、壁部２２における切断面２２ａとタンク内面２４とのなす角Θが鈍角となるように形成されている。なお、壁部２３における切断面２３ａとタンク内面２４とのなす角も、Θと略同じ角度となる。タンク２の壁部２２には、他の部材を連結するためのレール２６、２７が、タンク２の長手方向に沿って突設されている。
【００２６】
一方、図２に示すように、セパレータ６は板状で左右対称な形状とされている。詳しくは、セパレータ６は、全体として略矩形状に形成され、中央部上端６１はタンク内面２４の形状に合わせて円弧形状に突出している。また、上端部の両側には、側方に短く突出する略矩形状のカシメ爪部６２、６２が形成されている。ここで、カシメ爪部６２、６２の突出長さは約２mm以下でよく、本実施形態では約１mmとされている。
【００２７】
そして、セパレータ６は、図２の矢印に示すように、タンク２のコア側２ｃから挿入されて、上端が切断面２２ａ、内面２４、切断面２３ａに当接し、図３（ａ）に示す状態となって、タンク２内の空間を仕切ることとなる。この状態から図３（ｂ）に示すように、カシメ爪部６２、６２を両側から叩いて潰す（すなわち、かしめる）と、セパレータ６の肉厚が増して、セパレータ６はスリット５に固定されることとなる。
【００２８】
図４は、セパレータ６をスリット５に挿入してカシメ爪部６２、６２をかしめた状態のタンク２の要部側面図である。かかる状態のタンク２に対し、各チューブ３、図示しないフィン、サイドプレート等を組付け、図５に示した従来の熱交換器２００と同様にワイヤー等の固定治具で組付け状態を保持し、炉内で加熱してろう付けする。なお、予め、タンク２のタンクキャップを除く本体部分、チューブ３、セパレータ６等の表面には、塗布・被覆等によりろう材層が設けられている。
【００２９】
炉内で加熱されると、熱膨張差により、タンク２はコア側２ｃが圧縮され、その反対側（以下、外側）２ｄが拡大するように変形する。ここで、スリット５はコア側２ｃに形成されているので、かかる変形は、スリット５を圧縮するような変形、すなわち、セパレータ６とタンク２との間の隙間を圧縮するような変形となるため、ろう付け不良（外部漏れ）が生じにくいタンク２を製造できることとなる。また、スリット５が拡大しないので、予めセパレータ６とタンク２の外側２ｄとを溶接しておく必要がなくなり、脱脂及び溶接工程が不要となるため、組付けコストを低減できる。
【００３０】
また、スリット５をチューブ挿入口２１と同じコア側２ｃに形成するため、切込み深さを深くしてもスリット５の形成部位が弱くなる虞が無く、一方の切込み深さを浅くする必要が無い。すなわち、壁部２２に対する切込み深さＬ１と壁部２３に対する切込み深さＬ２とを同一とすることができ、段付けの必要がなくなるため、壁部２２から壁部２３にかけての一回の切削によりスリット５を形成することができる。すなわち、切削工程を削減できる。
【００３１】
また、スリット５はメタルソーでの切削により形成されるが、Θが鈍角となる深さに切削すれば、角部２５にバリが生じにくくなるため、セパレータ６の組付けが容易となる。
【００３２】
また、タンク２の外側２ｄは、チューブ挿入口２１が形成されない側であるので、チューブ挿入口２１を切削形成する際に変形する虞が少ない。そして、熱交換器１では、変形の虞が少ない外側２ｄの内面２４に、セパレータ６を当接させることとなるので、内面２４とセパレータ６との形が合わずにろう付け不良（内部漏れ）が生じてしまう虞を低減させることができる。
【００３３】
また、熱交換器１では、スリット５の切込み深さＬ１、Ｌ２を同一にできることから、セパレータ６を左右略対称な形状とすることができ、セパレータ６が表裏逆でも組付け可能となるので、セパレータ６の組付け方向規制を低減できる。
【００３４】
また、ろう付け時にスリット５が拡大する虞がないことから、カシメ爪部６２、６２を、従来のように下方に長く突出させて折曲することにより固定する必要がなくなり、側方に短く（上述したように２mm程度以下でよい）突出させてそれを潰せば十分固定されることとなり、互いに引っ掛からないような形状とすることができる。したがって、セパレータ６同士が絡まなくなり、セパレータ６の自動供給が容易となる。なお、カシメ爪部６２、６２の形状は、略矩形状のほかに、略半円形状、略三角形状等、互いに引っ掛からない形状であればいかなる形状であってもよい。
【００３５】
また、カシメ爪部６２、６２の突出を小さくし、セパレータ６を全体として凸凹の少ない単純形状とすることができるので、セパレータ６を製造する際の材料を有効に使用でき、歩留まりを向上させることができる。
【００３６】
さらに、従来の熱交換器２００では、図７に示すように、タンク２２０にレール２２７、２２８が突設されている場合、突起部２３１をかしめる際の妨げとならないようにレール２２８を切断する必要があった。すなわち、レール２２８の切削工程が、スリット２２３を形成するための切削工程とは別に必要であったが、熱交換器１ではカシメ爪部６２、６２の突出は小さく、かしめる際にレール２６が妨げとはならないため、レール２６を切断する必要がなくなり、切削工程を削減することができる。
【００３７】
なお、セパレータ６をカシメ爪部６２、６２が突設されてない形状（例えば、初めから図３（ｂ）に示すような形状）としても、スリット５に挿入した際にタンク２表面から突出する上端部をかしめれば、スリット５にセパレータ６を固定することができる。但し、カシメ爪部６２、６２を突設すれば、肉厚の増加量が増えるので、セパレータ６をより確実に固定することができる。
【００３８】
また、セパレータ６の下部をタンク２の形状に合わせて、角部を丸めた形状としてもよいが、角部が角張っていた方がセパレータ６の把持が容易となる。すなわち、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で、本発明は種々の実施形態を採り得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱交換器の概略側面図
【図２】図１のタンクのスリット形成部位をタンクの長手方向に直交する面で切断した断面図及びセパレータの正面図
【図３】（ａ）は図２のセパレータをスリットに挿入した状態の図であり、（ｂ）は（ａ）の状態からカシメ爪部をかしめた状態の図
【図４】セパレータをスリットに挿入してカシメ爪部をかしめた状態の図１のタンクの要部側面図
【図５】従来の熱交換器の概略側面図
【図６】図５のタンクのスリット形成部位をタンクの長手方向に直交する面で切断した断面図及びセパレータの正面図
【図７】図６のセパレータをスリットに挿入し突起部をかしめた状態の図
【図８】炉内で加熱されたときの図５のタンクの変形を示す図
【符号の説明】
１…熱交換器
２…タンク
２ａ、２ｂ…空間
２ｃ…コア側
３…チューブ
５…スリット
６…セパレータ
２１…チューブ挿入口
２２…（左の）壁部
２２ａ…切断面
２３…（右の）壁部
２３ａ…切断面
２４…内面
６２…カシメ爪部

Claims

互いに略平行に配置され、互いに向き合う側に複数のチューブ挿入口が形成された２つのタンクと、
前記チューブ挿入口に挿入されることにより、前記２つのタンクの間に配設されて、前記各タンクと連通される複数本のチューブと、
少なくとも一方の前記タンクに形成されたスリットに挿入されて、当該タンク内の空間を複数の空間に仕切るセパレータと、
を備える熱交換器であって、
前記スリットが、前記チューブ挿入口が形成された側に形成されて、前記セパレータが、前記チューブ挿入口が形成された側から挿入されるように構成され、
前記セパレータが当接する前記タンクの内面と、前記セパレータが当接する前記タンクの左右の壁部の切断面の各々とが鈍角をなすように、前記スリットが深く形成されるとともに、前記タンクの右の壁部の前記切断面と前記タンクの左の壁部の前記切断面とが同一平面上にあるように、前記スリットが形成されていることを特徴とする熱交換器。
前記タンクの左右の壁部に対する切込み深さが略同じとなるように、前記スリットが形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
前記セパレータが左右略対称な形状とされていることを特徴とする請求項２記載の熱交換器。
前記セパレータの両側に、側方に突出するカシメ爪部が設けられ、前記カシメ爪部は互いに引っ掛からない形状とされていることを特徴とする請求項1、２、または、３記載の熱交換器。