JP4291644B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器に関し、詳細には、熱交換器を構成するヘッダタンクのかしめ構造に関する。

例えば、カークーラーコンデンサ等の熱交換器を構成するヘッダタンクとしては、チューブを挿入固定させるプレートと、このプレートと組み付けられるタンクとからなる二分割構造のものが提案されている（例えば、特許文献１など参照）。

図８は、二分割構造のヘッダタンクの一例を示す。このヘッダタンク１０１は、チューブ１０２を挿入固定させる半円弧状のプレート１０３とタンク１０４とを有し、該プレート１０３の両端部１０３ａ，１０３ａを、タンク１０４の両端部に形成した突き当て部１０４ａ，１０４ａに突き合わせ、その突き合わせ部を溶接することで固定している。

図９に示す二分割構造のヘッダタンク１０１は、断面略コ字状のプレート１０３とタンク１０４とを有し、該プレート１０３の内側にタンク１０４を組み付け、それらの両端部１０３ａ、１０４ａ同士を溶接することで固定している。

図１０に示す二分割構造のヘッダタンク１０１は、図９のヘッダタンク１０１とは逆に、プレート１０３の外側にタンク１０４を組み付け、それらの両端部１０３ａ、１０４ａ同士を溶接することで固定している。

しかしながら、これら図８〜図１０に示すヘッダタンク１０１は、何れもプレート１０３とタンク１０４を固定する仮固定手段が無く、組み付け後にプレート１０３とタンク１０４が抜けたりずれたりすることがある。そのため、このヘッダタンク１０１では、液漏れに対する工程品質及び市場品質が安定しない。

また、これらヘッダタンク１０１は、何れも点付け溶接によりプレート１０３とタンク１０４とを固定しているため、製造コスト及び膨大な設備費用がかかり製品コストへの影響が大きくなる。

そこで、点付け溶接ではなく、かしめによりプレート１０３とタンク１０４とを固定したヘッダタンク１０１が提案されている。このヘッダタンク１０１は、図１１及び図１２に示すように、チューブ１０２を挿入固定させるプレート１０３と、かしめ用爪１０５を有したタンク１０４とを有し、前記かしめ用爪１０５をプレート１０３に対してかしめることで当該プレート１０３とタンク１０４とを固定している。
実用新案登録第２５８７０５８号公報（第２頁及び第３頁、第１図及び第２図）

ところで、前記したヘッダタンク１０１では、図１３に示すように、かしめ用爪１０５を、チューブ１０２とチューブ１０２との間に設けている。そのため、かしめ用爪１０５をかしめると、図１４に示すように、かしめ力Ｆによってプレート１０３に形成されたチューブ挿入口１０６が互いに引っ張り合う方向（図中矢印で示す方向）に引っ張られ、当該チューブ挿入口１０６の開口寸法（チューブの厚み方向での開口寸法）が拡大してしまう。その結果、チューブ１０２とチューブ挿入口１０６との間に隙間が生じ、ロウ付け不良を起こしたり、ヘッダタンク１０１内を流れる流体がその隙間から漏れ出ることになる。

これを防止するために、例えば図１５に示すように、かしめ用爪１０５をプレート１０３に設けることが考えられる。しかしながら、かしめ用爪１０５をかしめると、図１６に示すように、やはりかしめ力Ｆによってチューブ挿入口１０６の近傍部が矢印で示す方向に引っ張られ、該チューブ挿入口１０６の開口寸法が拡大してしまう。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、かしめ時の応力によるチューブ挿入口の変形を抑えることができ、ロウ付け性の向上及び液漏れを無くすことのできる熱交換器を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、内部に流体が流れる長尺状のチューブと、このチューブ内を流れる流体を当該チューブに当たる風と協働して冷却する冷却フィンとを交互に複数重ねて形成したコアと、前記チューブの長手方向と略直交する方向に延在して前記コアの両端にそれぞれ取り付けられ、前記各チューブと連通するヘッダタンクとを備えた熱交換器において、前記ヘッダタンクは、前記チューブの端部を挿入させる挿入孔部を該ヘッダタンクの長手方向に複数有したプレートと、このプレートに組み付けられるタンクとを有し、前記プレートには、前記チューブとその長手方向において略同一線上に前記タンクに対してかしめにより固定されるかしめ用爪が形成されたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の熱交換器であって、前記かしめ用爪は、前記プレートの両側縁に対として設けられたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の熱交換器であって、前記タンクの板厚は、前記プレートの板厚よりも厚いことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、少なくとも請求項１〜請求項３の何れか一つに記載の熱交換器であって、前記プレートには、前記タンクの該プレートに対する組み付け位置を規制するタンク過挿入防止部が形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、プレートに形成したかしめ用爪を、チューブとその長手方向において略同一線上に設けたので、かしめ時にタンクに加わる応力がチューブの端部を挿入させる挿入孔部に影響し難くなる。その結果、挿入孔部の変形を抑えることができ、プレートとタンクとのロウ付け性を向上させることができると共に、液漏れ不良を低減させることができる。

請求項２記載の発明によれば、かしめ用爪をプレートの両側縁に対として設けたので、プレートとタンクとを強固に固定させることができる。

請求項３記載の発明によれば、かしめられる側のタンクの板厚をプレートよりも厚くしたので、かしめ時におけるタンクの変形を抑えることができ、安定した保持力を確保することができる。

請求項４記載の発明によれば、タンクのプレートに対する組み付け位置を規制するタンク過挿入防止部をプレートに形成したので、タンクとプレートとの組み付け位置を所定の位置に位置決めできる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は熱交換器の要部斜視図、図２は熱交換器の分解斜視図、図３はかしめ用爪が設けられた部分の要部正面図、図４はかしめ用爪が設けられた部分の要部平面図、図５はかしめる前の状態におけるかしめ用爪が設けられた部分の要部拡大断面図、図６はかしめた後の状態におけるかしめ用爪が設けられた部分の要部拡大断面図、図７はタンク過挿入防止部が形成された部分の要部拡大断面図である。

本実施の形態の熱交換器は、図１に示すように、内部に流体が流れる長尺状のチューブ１と、このチューブ１内を流れる流体（冷媒）を当該チューブ１に当たる風と協働して冷却する冷却フィン２とを交互に複数重ねて形成したコア３と、前記チューブ１の長手方向と略直交する方向に延在して前記コア３の両端にそれぞれ取り付けられ、前記各チューブ１と連通するヘッダタンク４とを備える。

コア３は、図１及び図２に示すように、チューブ１と冷却フィン２とから構成され、これらを交互に複数重ねてロウ付けすることにより形成される。チューブ１は、例えばアルミニウム合金を断面略扁平形状とする長尺板として形成される。そして、このチューブ１には、冷媒をその内部に流入させる流路がその長手方向に一端から他端に亘って貫通形成されている。

冷却フィン２は、図１〜図３に示すように、チューブ１内を流れる冷媒を当該チューブ１に当たる風と協働して冷却する役目をする。この冷却フィン２は、細長い長尺状の金属板を波形状をなすローラによって加工されることによって蛇腹形状とされる。

ヘッダタンク４は、図１及び図２に示すように、プレート５と、このプレート５に組み付けられるタンク６とから構成され、これらプレート５とタンク６とがかしめられて固定されることにより内部に冷媒を導入させる流路７を形成する。

タンク６は、断面半円弧状として形成され、その板厚をプレート５よりも厚くしている。このタンク６の板厚をプレート５よりも厚くしているのは、後述するプレート５に形成したかしめ用爪１０をタンク６にかしめたときに、当該タンク６の変形を抑え、安定した保持力を確保するためである。

プレート５は、断面略コ字状として形成され、その長手方向にチューブ１を所定間隔で挿入固定させるための挿入孔部８を複数有している。この挿入孔部８は、チューブ１の端部１ａを挿入させる細長いスリット孔として形成されている。また、このプレート５には、前記タンク６のプレート５に対する組み付け位置を規制するタンク過挿入防止部９が形成されている。

タンク過挿入防止部９は、図７に示すように、プレート５の一部を内側へ突出させた段差部として形成され、その段差部にタンク６の両端部６ａ，６ａを当接させて該プレート５に対するタンク６の挿入位置を規制する。このタンク過挿入防止部９は、チューブ１が挿入固定される挿入孔部８のピッチ間（挿入孔部８と挿入孔部８との間）に形成されている。本実施の形態では、全ての挿入孔部８のピッチ間にタンク過挿入防止部９を形成してあるが、このタンク過挿入防止部９は、全てのピッチ間に形成する必要はなく適当な位置に幾つか形成すればよい。

また、プレート５には、前記各チューブ１と略同一線上に前記タンク６に対してかしめにより固定されるかしめ用爪１０がそれぞれ形成されている。かしめ用爪１０は、前記チューブ５と略同一線上に延在する矩形状の突片としてプレート５の両側縁に対として形成されている。本実施の形態では、各チューブ１とそれぞれ対応して形成しているが、全てのチューブ１と同一の数として形成しなくてもよい。

前記かしめ用爪１０は、プレート５の内側に組み付けられるタンク６に対して、図４及び図５に示すかしめ前の状態から、当該かしめ用爪１０に所定のかしめ力Ｆを加えることにより、図６に示すようにかしめられる。かしめ時においては、チューブ１と同一延長線上にかしめ用爪１０をプレート５に形成していることから、該チューブ１を挿入固定させる挿入孔部８には前記かしめ力Ｆによる応力が影響し難くなる。

特に、チューブ１の板厚方向と対応する挿入孔部８には、かしめ力による応力が作用しないため、挿入孔部８の変形を抑えることができる。したがって、チューブ１、冷却フィン２、タンク６及びプレート５をロウ付けする際のロウ付け性が向上すると共に、チューブ１と挿入孔部８とが密着してロウ付けされ、これらの間からの液漏れを防止することができる。

また、かしめ用爪１０のかしめ時には、タンク６の板厚をプレート５よりも厚くしているので、かしめ力によるタンク６の変形を防止することができ、このかしめ用爪１０によって安定した保持力を確保することができる。

以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されることなく種々の変更が可能である。

本実施の形態の熱交換器の要部斜視図である。 本実施の形態の熱交換器の分解斜視図である。 本実施の形態の熱交換器であって、かしめ用爪が設けられた部分の要部正面図である。 本実施の形態の熱交換器であって、かしめ用爪が設けられた部分の要部平面図である。 本実施の形態の熱交換器であって、かしめる前の状態におけるかしめ用爪が設けられた部分の要部拡大断面図である。 本実施の形態の熱交換器であって、かしめた後の状態におけるかしめ用爪が設けられた部分の要部拡大断面図である。 本実施の形態の熱交換器であって、タンク過挿入防止部が形成された部分の要部拡大断面図である。 従来の熱交換器であって、二分割構造のヘッダタンクの接続部分を示す要部平面図である。 従来の熱交換器の他の例であって、二分割構造のヘッダタンクの接続部分を示す要部平面図である。 従来の熱交換器の他の例であって、二分割構造のヘッダタンクの接続部分を示す要部平面図である。 従来の熱交換器の他の例であって、ヘッダタンク部分の要部正面図である。 図１１のＡ−Ａ線断面図である。 図１１のヘッダタンクの接続部分を示し、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部正面図である。 図１３のヘッダタンクにおいて、かしめ用爪をかしめたときにプレートに加わる応力を矢印で示した図である。 プレートにかしめ用爪を形成したヘッダタンクの接続部分を示し、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部正面図である。 図１５のヘッダタンクにおいて、かしめ用爪をかしめたときにタンクに加わる応力を矢印で示した図である。

符号の説明

１…チューブ
２…冷却フィン
３…コア
４…ヘッダタンク
５…プレート
６…タンク
８…挿入孔部
９…タンク過挿入防止部
１０…かしめ用爪

Claims (4)

1. 内部に流体が流れる長尺状のチューブ（１）と、このチューブ（１）内を流れる流体を当該チューブ（１）に当たる風と協働して冷却する冷却フィン（２）とを交互に複数重ねて形成したコア（３）と、前記チューブ（１）の長手方向と略直交する方向に延在して前記コア（３）の両端にそれぞれ取り付けられ、前記各チューブ（１）と連通するヘッダタンク（４）とを備えた熱交換器において、
   前記ヘッダタンク（４）は、前記チューブ（１）の端部（１ａ）を挿入させる挿入孔部（８）を該ヘッダタンク（４）の長手方向に複数有したプレート（５）と、このプレート（５）に組み付けられるタンク（６）とを有し、
   前記プレート（５）には、前記チューブ（１）とその長手方向において略同一線上に、前記タンク（６）に対してかしめにより固定されるかしめ用爪（１０）が形成されたことを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記かしめ用爪（１０）は、前記プレート（５）の両側縁に対として設けられたことを特徴とする熱交換器。
3. 請求項１又は請求項２に記載の熱交換器であって、
   前記タンク（６）の板厚は、前記プレート（５）の板厚よりも厚い
   ことを特徴とする熱交換器。
4. 少なくとも請求項１〜請求項３の何れか一つに記載の熱交換器であって、
   前記プレート（５）には、前記タンク（６）の該プレート（５）に対する組み付け位置を規制するタンク過挿入防止部（９）が形成されていることを特徴とする熱交換器。

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