JP4341490B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器に関するもので、特にエンジンの冷却水を冷却するラジエータに用いて有効である。

従来、熱交換器のチューブに流通する熱交換媒体を分配集合させるヘッダタンク構造は、例えば、特許文献１に記載されているように、チューブに結合する断面Ｕ字形状のコアプレートと、このコアプレートの内壁に結合する断面Ｕ字形状のタンク本体（タンクプレート）と、コアプレートとタンク本体とを組み合わせて形成された筒状のタンク空間の長手方向両端部を閉塞するサイドキャップの３つの部材から構成されていて、これら３つの部材がろう付けされることによって形成されている。

特開平１０−１３２４９０号公報

しかしながら、上記従来の熱交換器のヘッダタンク構造は、コアプレート、タンク本体（タンクプレート）及びサイドキャップの３つの部材から構成されているため、ろう付け部品点数が多くなり、ろう付け不良が発生し易いという問題がある。また、サイドキャップを組み付ける工程が必要であり、それだけ工程数が増え、また労力も要した。

そのため出願人は、先に図３，４に示すように、サイドキャップを省略することができる熱交換器のヘッダタンク構造を提案している。即ち、このヘッダタンク１は、凸状に弯曲した上面部２１と、上面部２１の一方の側部から垂直に上方に折曲された第１の折曲部２２と、上面部２１の他方の側部から垂直に下方に折曲された第１の側面部２３とを有するタンクプレート２と、水平な底面部３１と、底面部３１の一方の側部から垂直に上方に折曲された第２の側面部３２と、底面部の他方の側部から垂直に下方に折曲された第２の折曲部３３とを有するコアプレート３とから構成されていて、タンクプレート２とコアプレート３とを組み合わせてろう付けすることによって形成されている。このヘッダタンク１は、その長手方向の両端部では、タンクプレート２とコアプレート３とが密着してろう付けされていて閉鎖部を形成し、中間部ではタンクプレート２とコアプレート３とによってタンク空間Ｓが形成されている。これにより、従来、タンク本体（タンクプレート）、コアプレート及びサイドキャップの３つの部材で形成されていたヘッダタンクを、タンクプレートとコアプレートの２つの部材で形成することによって、ろう付け部品点数を少なくしてろう付け不良の発生を防止したものである。

しかしながら、図４に示すようなヘッダタンク１ではタンクプレート２の端面２ａとコアプレート３の端面３ａとが面一（同一平面）になるように合わせて、両者を組み合わせろう付けしている。このため、ろう溜まりが形成され難く、ろうひけが発生するという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、部品点数を削減できると共にろう付け必要部分を低減でき、かつろうひけ等のろう付け不良の発生を防止することができるヘッダタンク構造を備えた熱交換器を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の熱交換器を提供する。
請求項１に記載の熱交換器は、ヘッダタンクが、タンクプレートとコアプレートとから構成されていて、タンクプレートの上面部の長手方向の両端部とコアプレートの底面部とを当接すると共に、タンクプレートの第１の側面部とコアプレートの第２の折曲部及びタンクプレートの第１の折曲部とコアプレートの第２の側面部とを長手方向に沿う端面が同じ方向を向いていて、端面間で段差が形成されるように当接して、タンクプレートとコアプレートとを組み合わせてろう付けすることによって、ヘッダタンクの長手方向の両端部が閉鎖され、中間部にタンク空間が形成されるようにしたものである。これによって、タンクプレートとコアプレートの長手方向に沿う端面間に段差が形成され、この段差がろう付けの際のろう溜まりの形成を促進し、ろうひけの発生を防止することができる。

請求項２の熱交換器は、タンクプレートの第１の側面部とコアプレートの第２の折曲部及びタンクプレートの第１の折曲部とコアプレートの第２の側面部との間に十分なろう付け面積が確保されるようにしたものであり、これにより、タンクプレートとコアプレートとをしっかりとろう付けすることができる。
請求項３の熱交換器は、コアプレートの長手方向の両端面に複数の係合爪を設けるようにしたものであり、これにより、コアプレートとタンクプレートの両者の位置合わせ及びろう付け処理前の両者の仮固定を容易に行うことができる。
請求項４に記載の熱交換器は、ヘッダタンクが、チューブが接続される底面部と、底面部の端部から折り曲げられた第２の側面部とを有するコアプレートと、底面部と対向して配される凸状に弯曲した上面部と、上面部の一端から折り曲げられて第２の側面部と対向して配される第１の側面部とを有するタンクプレートとを有し、タンクプレートの上面部の長手方向の両端部とコアプレートの底面部とを当接させ、底面部の他端もしくは第１の側面部の端部のうちどちらか一方が折り曲げられるとともに、互いの端面がずれるように底面部の壁面と第１の側面部の壁面とを当接させ、更に上面部の他端もしくは第２の側面部の端部のうちどちらか一方が折り曲げられるとともに、互いの端面がずれるように上面部の壁面と第２の側面部の壁面とを当接させて、タンクプレートとコアプレートを組み合わせて両者をろう付けすることによって、ヘッダタンクの長手方向の両端が閉鎖され、中間にタンク空間が形成されることを特徴とする。これによって、タンクプレートとコアプレートのろう付け接合部位において段差が形成され、この段差がろう付けの際のろう溜まりの形成を促進し、ろうひけの発生を防止することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態の熱交換器におけるヘッダタンク構造について説明する。図１は、本発明の実施の形態の熱交換器の部分斜視図を示している。図２は、実施形態のヘッダタンク構造のタンク空間部での断面図である。熱交換器１０は、流体が流通する扁平状のチューブ４とコルゲート状フィン５とが交互に積層されているコア部６と、これらのチューブ４がその長手方向の両端でそれぞれ接続されるヘッダタンク１と、コア部６を保護するために、その両側にチューブ４と平行に設けられているサイドプレート７とより主に構成されている。この熱交換器１０では、チューブ４内を通る流体と、チューブ４外のフィン５を通る気体との間で熱交換が行われ、ヘッダタンク１は、複数本のチューブ４内を流通する流体を分配集合させている。ヘッダタンク１には、それぞれ開口部（図示せず）が形成され、その開口部の一方が流入側に、他方が流出側となっている。

次に本発明の特徴であるヘッダタンク１の構造について説明する。ヘッダタンク１は、タンクプレート２とコアプレート３の２つの部材から構成されている。タンクプレート２は、板状部材から形成されていて、凸状又は丘陵状に弯曲した上面部２１と、その上面部２１の短手方向の一方の側部から垂直にタンクの外に向けて（図１においては上方に）折曲された第１の折曲部２２と、この上面部２１の短手方向の他方の側部から垂直にチューブ側に向けて（図１においては下方に）折曲された第２の側面部２３とを有している。この場合、タンクプレート２の第２の側面部２３の先端は、コアプレート３の底面部３１よりもチューブ側に同じ高さに位置するようにされており、そのため第２の側面部２３の高さは、弯曲した上面部２１の弯曲にあわせて変化している。タンクプレート２の第１の折曲部２２の高さは、弯曲した上面部２１の弯曲にあわせて変化させてもよいし、又は同じ高さであってもよい。また、タンクプレート２の上面部２１の長手方向の両端部は、平らに形成されている。

コアプレート３は、タンクプレート２と同様に板状部材から形成されていて、チューブ４を挿通して固定するための取付孔（図示せず）が形成されている、水平で平坦な底面部３１と、この底面部３１の短手方向の一方の側部から垂直にタンク側に向けて（図１において上方に）折曲された第２の側面部３２と、この底面部３１の短手方向の他方の側部から垂直にチューブ側に向けて（図１において下方に）折曲された第２の折曲部３３とを有している。この場合、コアプレート３の第２の折曲部３３は、同じ高さで形成されている。一方、コアプレート３の第２の側面部３２の高さは、タンクプレート２の弯曲した上面部２１の弯曲にあわせて変化させてもよいし、又は、タンクプレート２の側面を完全に覆うような一定の高さで形成してもよい。

しかしながら、タンクプレート２の第１の折曲部２２と第１の側面部２３及びコアプレート３の第２の側面部３２と第２の折曲部３３のそれぞれの高さは、タンクプレート２の第１の折曲部２２とコアプレート３の第２の側面部３２及びタンクプレートの第１の側面部２３とコアプレート３の第２の折曲部３３とを当接してタンクプレート２とコアプレート３とを組み合わせたときに、第１の折曲部２２の端面（タンクプレート２の長手方向に沿う端面）２ａと第２の側面部３２の端面（コアプレートの長手方向に沿う端面）３ａとが、同じ方向を向いていて、段差ｄ１が形成されるように、また同様に第１の側面部２３の端面（タンクプレート２の長手方向に沿う端面）２ａと第２の折曲部３３の端面（コアプレート３の長手方向に沿う端面）３ａとが、同じ方向を向いていて、段差ｄ２が形成されるように設定している。段差ｄ１とｄ２は同じでも、異なっていてもよい。

図１において、タンクプレート２の長手方向の両端部には、係合爪２４が設けられると共に、タンクプレート２の第１の折曲部２２の端面３ａには、雌型係合部２５が設けられている。同様に、コアプレート３の長手方向の両端部には、複数の係合爪３４が設けられると共に、コアプレート３の第２の側面部３３の端面３ａには、雌型係合部２５と同じ位置に雄型係合部３５が設けられている。これらの係合爪２４，３４及び雌型係合部２５と雄型係合部３５は、タンクプレート２及びコアプレート３に適宜設けることができる。

タンクプレート２の上面部２１の長手方向の両端部とコアプレート３の底面部３１、タンクプレート２の第１の折曲部２２とコアプレート３の第２の側面部３２及びタンクプレート２の第１の側面部２３とコアプレート３の第２の折曲部３３とをそれぞれ当接させて、タンクプレート２とコアプレート３とを組み合わせ、係合爪２４，３４及び雌型係合部２５と雄型係合部３５との雌雄係合によって、両者は位置決め、仮固定され、この状態でろう付け処理が行われる。
このようにして、ヘッダタンク１は、その長手方向の両端部がタンクプレート２の上面部２１とコアプレート３の底面部３１とで閉鎖され、その中間部にタンクプレート２の上面部２１と第１の側面部２３及びコアプレート３の底面部３１と第２の側面部３２とで囲まれたタンク空間Ｓが形成される。

以上説明したように、本発明の実施の形態の熱交換器では、そのヘッダタンクがタンクプレートとコアプレートのみで構成されており、サイドキャップを省略することができるので、部品点数削減によるろう付け必要部分を低減することができ、ろう付け不良の発生を減らすことができる。更に、タンクプレートの端面とコアプレートの端面同士が同じ方向を向いて、かつ段差ができるようにして接合しているので、ろう付けの際のろう溜まりの形成を促進し、ろうひけを防止でき、ろう付けの信頼性を向上することができる。
なお、上述した実の形態では、上面部２１に第1の折曲部が形成された形態について述べたが、第２の側面部３２に上面部２１にろう付け接合される折曲部を形成しても良い。また、上述した実の形態では、底面部３１に第２の折曲部３３が形成された形態について述べたが、第１の側面部２３に底面部３１にろう付け接合される折曲部を形成しても良い。

本発明の実施の形態の熱交換器の部分斜視図である。 本発明の実施の形態の熱交換器におけるヘッダタンクのタンク部分の断面図である。 発明者らが検討した熱交換器の部分斜視図である。 発明者らが検討した熱交換器におけるヘッダタンクのタンク部分の断面図である。

符号の説明

１ ヘッダタンク
２ タンクプレート
２１ 上面部
２２ 第１の折曲部
２３ 第１の側面部
３ コアプレート
３１ 底面部
３２ 第２の側面部
３３ 第２の折曲部
２ａ，３ａ 端面
４ チューブ
５ フィン
１０ 熱交換器
ｄ１、ｄ２ 段差
Ｓ タンク空間

Claims (4)

1. 流体通路を成すチューブと放熱用のフィンとが交互に積層されているコア部と、前記チューブの長手方向両端部に配設され、流体を分配集合させるヘッダタンクとを備える熱交換器において、
   前記ヘッダタンクが、
   凸状に弯曲した上面部と、前記上面部の短手方向の一方の側部から垂直にタンクの外に向けて折曲された第１の折曲部と、前記上面部の短手方向の他方の側部から垂直にチューブ側に向けて折曲された第１の側面部とを有するタンクプレートと、
   水平な底面部と、前記底面部の短手方向の一方の側部から垂直に反チューブ側に向けて折曲された第２の側面部と、前記底面部の短手方向の他方の側部から垂直にチューブ側に向けて折曲された第２の折曲部とを有し、前記底面部に前記チューブが結合されるコアプレートと、
   から構成され、前記タンクプレートの上面部の長手方向の両端部と前記コアプレートの底面部とを当接すると共に、前記タンクプレートの第１の側面部と前記コアプレートの第２の折曲部及び前記タンクプレートの第１の折曲部と前記コアプレートの第２の側面部とを、長手方向に沿う端面が同じ方向を向いていて、段差が形成されるように当接して、前記タンクプレートと前記コアプレートとを組み合わせ、両者をろう付けすることによって、前記ヘッダタンクの長手方向の両端部が閉鎖され、中間部にタンク空間が形成されることを特徴とする熱交換器。
2. 前記タンクプレートの第１の側面部と前記コアプレートの第２の折曲部及び前記タンクプレートの第１の折曲部と前記コアプレートの第２の側面部との間に十分なろう付け面積が確保されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記コアプレートの長手方向の両端面には、複数の係合爪が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 流体通路を成すチューブと放熱用のフィンとが交互に積層されているコア部と、前記チューブの長手方向両端部に配設され、流体を分配集合させるヘッダタンクとを備える熱交換器において、
   前記ヘッダタンクは、
   前記チューブが接続される底面部と、前記底面部の端部から折り曲げられた第２の側面部とを有するコアプレートと、
   前記底面部と対向して配されるとともに凸状に弯曲した上面部と、この上面部の一端から折り曲げられて前記第２の側面部と対向して配される第１の側面部とを有するタンクプレートとを有し、
   前記タンクプレートの前記上面部の長手方向の両端部と前記コアプレートの前記底面部とを当接させ、前記底面部の他端もしくは前記第１の側面部の端部のうちどちらか一方が折り曲げられて互いの端面がずれるように前記底面部の壁面と前記第１の側面部の壁面とを当接させ、更に、前記上面部の他端もしくは前記第２の側面部の端部のうちどちらか一方が折り曲げられて互いの端面がずれるように前記上面部の壁面と前記第２の側面部の壁面とを当接させて、前記タンクプレートと前記コアプレートとを組み合わせて両者をろう付けすることによって、前記ヘッダタンクの長手方向の両端が閉鎖され、中間にタンク空間が形成されることを特徴とする熱交換器。

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