JP4360977B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、チューブ及びフィンから成るコアと、該コアの端部に設けられるタンクとを備えた熱交換器に関する。

従来、自動車用ラジエータ、インタークーラ等の熱交換器は、チューブ及びフィンから成るコアと、該コアの端部に設けられたタンク１とから概略構成されており、このタンク１は、図９に示されているように、前記チューブの端部が嵌通するヘッダプレート２と、ヘッダプレート２に嵌着することにより筒状体を形成するタンク本体３と、タンク本体３の両端の開口４を閉塞可能な蓋部材５とから構成されている。

ヘッダプレート２には、その両側縁部をそれぞれタンク本体３側に折曲することにより側壁部６が形成されており、その各側壁部６の両端部にはそれぞれ切り欠き７が形成されている。そして、ヘッダプレート２の平板部分８には複数のスリット状の通孔９がバーリング加工により形成されており、これらの通孔９に前記チューブの端部が挿通することにより、該チューブとタンク１とが連通するようになっている。また、ヘッダプレート２の端部には前記コアの両側に設けられたコアサポート（図示せず）の端部が嵌通可能な接続孔（図示せず）が形成されており、該接続孔に前記コアサポートの端部がロウ付けされることにより該コアサポートがヘッダプレート２に固定されるようになっている。

タンク本体３は、両側縁部がそれぞれヘッダプレート２側に折曲された細長樋状を成しており、タンク本体３の各側板部１０には、ヘッダプレート２の切り欠き７に対応する位置にそれぞれ切り欠き１１が形成され、さらに、タンク本体３の平板部分１２の両端部には係合孔１３が穿設されている。

蓋部材５の端面１４には、各切り欠き７，１１及び係合孔１３に対応する位置にそれぞれ突片１５，１６が突設されており、突片１５は切り欠き７，１１に係合し、突片１６は係合孔１３に係合するようになっている。そして、蓋部材５は、ヘッダプレート２及びタンク本体３の各内面形状に沿った平板状を成しており、蓋部材５の端面１４と、ヘッダプレート２及びタンク本体３の各内面とが接触し、ロウ付け接合されることにより、タンク１が形成されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３０４４８８号公報

しかしながら、上記した従来の熱交換器では、蓋部材５の端面１４をヘッダプレート２及びタンク本体３の各内面にロウ付け接合させ、タンク１を形成させるようになっているため、蓋部材５の外形をヘッダプレート２とタンク本体４の各内面形状に一致させる必要があった。したがって、蓋部材５の外形寸法の精度を厳格に管理する必要があるため、加工作業に手間が掛かり、製造コストの増大の要因となっていた。

また、図１０に示されているように、ヘッダプレート２の両側縁部がコア側に折曲され、タンク本体３の両側縁部が階段状に折曲されている場合には、蓋部材５とヘッダプレート２及びタンク本体３との接合箇所の角部に略三角形の隙間１７が形成され、この隙間１７をロウ材で埋めるのは非常に困難であった。

さらに、前記コアサポートは前記接続孔に嵌通した状態でヘッダプレート２にロウ付け接合されるようになっているため、接合強度が弱く、前記コアサポートがヘッダプレート２から抜脱するおそれがあった。

さらにまた、その接合強度を高めるために、前記コアサポートの端部をカシメることも行なわれているが、カシメ工程が必要となるため、製造に手間が掛かり、また、カシメ作業は、厚さ２ｍｍ以上の厚板には不向きであるといった問題もあった。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、製造コストの低減化を図ると共に、製造の容易な熱交換器を提供しようとするものである。

本発明は、チューブ２２及びフィン２３から成るコア２４と、コア２４の端部に設けられるタンク２６とを備えた熱交換器２１であって、タンク２６は、両側縁部３４がコア２４側に折曲し、チューブ２２の端部が嵌通するヘッダプレート２７と、両側縁部４０が階段状に折曲し、両側縁部４０がヘッダプレート２７の両側縁部３４に嵌着することにより筒状体を形成するタンク本体２８と、タンク本体２８の両端の開口２９面積より大面積の開口閉塞部４３を有する蓋部材３０とを備えており、タンク本体２８の両端部にスリット孔４１が形成されており、スリット孔４１に蓋部材３０を挿入すると、開口閉塞部４３の内面がタンク本体２８の端面に接触し、タンク本体２８の両端の開口２９を閉塞可能なように構成されていることを特徴とする。

そして、好ましくは、コア２４の両側にはコアサポート２５が設けられ、蓋部材３０の端面にはヘッダプレート２７を嵌通する接続部が設けられており、コアサポート２５の端部と蓋部材３０の接続部４６のいずれか一方に係合部３１が形成されていると共に、他方に係合部３１が係合可能な被係合部４７が形成されており、蓋部材３０をスリット孔４１に挿入し、接続部４６をヘッダプレート２７に嵌通させると、係合部３１が被係合部４７に係合し、蓋部材３０とコアサポート２５とヘッダプレート２７とが連結するように構成されているのがよい。

また、係合部は折曲された爪部３１であり、被係合部は爪部３１が係合可能な孔部４７であり、蓋部材３０をスリット孔４１に挿入し、接続部４６をヘッダプレート２７に嵌通させると、爪部３１は、弾性変形後、元の状態に戻り、孔部４７に係合し、蓋部材３０とコアサポート２５とヘッダプレート２７とが連結するように構成されていてもよい。

本発明によれば、蓋部材の開口閉塞部の内面がタンク本体の端面に接触し、タンク本体の両端の開口を閉塞するように構成されているため、蓋部材の外形寸法の精度を厳格に管理する必要がなくなり、また、蓋部材とヘッダプレート及びタンク本体との接合箇所に隙間が形成されることもない。したがって、蓋部材の加工作業やタンクの製造が容易となり、製造コストの低減化を図ることができる。

また、蓋部材をタンク本体のスリット孔に挿入すると、係合部が被係合部に係合し、蓋部材とコアサポートとヘッダプレートとが連結するように構成されている場合には、カシメ作業を行なうことなく、蓋部材とコアサポートとヘッダプレートとの各接合強度を高めることができるため、製造が容易となり、製品の信頼性を向上させることができる。

以下、図１〜図８を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る熱交換器について説明する。ここで、図１は本実施の形態に係る熱交換器を部分的に示す正面図、図２は熱交換器を部分的に示す側断面図、図３は熱交換器のコアサポートを示す平面図、図４は熱交換器のヘッダプレートを示す平面図、図５は熱交換器のタンク本体を示す平面図、図６は熱交換器のタンク本体を示す正面図、図７は熱交換器の蓋部材を示す側面図、図８は熱交換器の蓋部材を示す正面図である。なお、以下の説明では、本発明をアルミニウム製熱交換器に適用した場合について例示して説明する。

このアルミニウム製熱交換器２１は、チューブ２２及びフィン２３から成るコア２４と、コア２４の両側に固定されるコアサポート２５と、コア２４の端部に固定されるタンク２６とを備えており、タンク２６は、チューブ２２の端部が嵌通するヘッダプレート２７と、ヘッダプレート２７に嵌着することにより筒状体を形成するタンク本体２８と、タンク本体２８の両端の開口２９を閉塞可能な蓋部材３０とを主体に構成されている。

コアサポート２５は、図３に良く示されているように、平板の両側縁部を外側に折曲した形状を成しており、端部には係合部である爪部３１が形成されていると共に爪部３１の先端側にヘッダプレート嵌通部３２が形成されている。爪部３１は、ヘッダプレート嵌通部３２側を基端にして内側に僅かに折曲され、片持ち梁状に形成されている。

ヘッダプレート２７は、図２及び図４に良く示されているように、平板部分３３の両側縁部３４がコア２４側に折曲されて形成されている。そして、その平板部分３３には複数のスリット状の通孔３５がバーリング加工により形成されており、これらの通孔３５にチューブ２２の端部が嵌通可能となっている。また、ヘッダプレート２７の両端部には、中央及びその両側の３箇所にそれぞれ通孔３５に平行を成すように蓋部材嵌通孔３６，３７が穿設されており、さらに、中央の蓋部材嵌通孔３６の外側にはこの蓋部材嵌通孔３６に連続してスリット状のコアサポート嵌通孔３８が形成されている。

タンク本体２８は、図２、図５及び図６に良く示されているように、細長樋状を成し、両側縁部４０は階段状に折曲して形成されており、この両側縁部４０がヘッダプレート２７の両側縁部３４に嵌着することにより筒状体を形成するようになっている。そして、タンク本体２８の両端部には、開口２９に沿って第１スリット孔４１が形成されており、この第１スリット孔４１の中央側にさらに第２スリット孔４２が第１スリット孔４１に平行に形成されている。

蓋部材３０は、図１、図２、図７及び図８に良く示されているように、平板をコの字に折曲した平面形状を成し、第１スリット孔４１に挿入可能な開口閉塞部４３と、開口閉塞部４３から内側に直角に折曲された固定部４４と、第２スリット孔４２に挿入可能な支持部４５とから構成されている。

開口閉塞部４３は、開口２９の面積より大面積を有しており、開口閉塞部４３のヘッダプレート２７側の端面には、中央に接続部４６が突設されている。そして、この接続部４６には被係合部となる孔部４７が形成されており、接続部４６はヘッダプレート２７の蓋部材嵌通孔３６に嵌通可能となっている。また、開口閉塞部４３のヘッダプレート２７側の端面には、接続部４６の両側にそれぞれヘッダプレート嵌通部４８が突設されており、各ヘッダプレート嵌通部４８はヘッダプレート２７の蓋部材嵌通孔３７に嵌通可能となっている。また、固定部４４には、熱交換器２１の取付孔４９が形成されており、この取付孔４９にボルト等の固定手段を挿入することにより熱交換器２１が所定位置に固定されるようになっている。

次に、本実施の形態に係るアルミニウム製熱交換器２１を製造する手順について説明する。

先ず、ヘッダプレート２７の通孔３５にチューブ２２の端部を嵌通させ、チューブ２２の間にフィン２３を配設する。そして、コア２４の両側にコアサポート２５を組み付け、コアサポート２５のヘッダプレート嵌通部３２をヘッダプレート２７のコアサポート嵌通孔３８に嵌通させる。

次に、ヘッダプレート２７の両側縁部３４にタンク本体２８の両側縁部４０を嵌着すると共に、第１スリット孔４１及び第２スリット孔４２にそれぞれ開口閉塞部４３及び支持部４５を挿入し、蓋部材３０をタンク本体２８に組み付ける。この時、開口閉塞部３０は開口２９の面積より大面積を有しているため、開口閉塞部４３の内面はタンク本体２８の第１スリット孔４１に面する端面に接触する。また、第１スリット孔４１に開口閉塞部４３を挿入することにより、蓋部材の接続部４６がヘッダプレート２７の蓋部材嵌通孔３６を嵌通すると共に、ヘッダプレート嵌通部４８が蓋部材嵌通孔３７を嵌通する。この時、接続部４６はコアサポート２５の爪部３１に接触し、爪部３１は、外方に弾性変形後、元の状態に戻り、孔部４７に係合する。

そして、この結果、コアサポート２５とヘッダプレート２７と蓋部材３０とが連結され、熱交換器２１が組み立てられ、このようにして組み立てられた熱交換器を、高温の炉内に入れると、各接合箇所のロウ材が溶融し、一体的にロウ付け固定される。

上記したように、本実施の形態によれば、蓋部材３０の開口閉塞部４３の内面がタンク本体２８の端面に接合され、タンク本体２８の開口２９を閉塞するようになっているため、蓋部材３０の外形寸法の精度を厳格に管理する必要がない。また、蓋部材３０とヘッダプレート２７及びタンク本体２８との接合箇所に隙間が形成されることもない。したがって、蓋部材３０の加工作業やタンク２６の製造が容易となり、製造コストの低減化を図ることができる。

また、蓋部材３０をタンク本体２８の第１及び第２スリット孔４１，４２に挿入するだけで、爪部３１が孔部４７に係合し、蓋部材３０とコアサポート２５とヘッダプレート２７とが連結するようになっているため、カシメ作業を行なうことなく、蓋部材３０とコアサポート２５とヘッダプレート２７とのそれぞれの接合強度を高めることができる。したがって、熱交換器２１の製造が容易となると共に、製品の信頼性を高めることができる。

なお、上記した実施の形態においては、係合部である爪部３１をコアサポート２５側に設け、被係合部である孔部４７を蓋部材３０側に設けているが、この反対に、係合部を蓋部材３０側に設け、被係合部をコアサポート２５側に設けてもよい。

また、係合部及び被係合部の形状は上記した形状に限定されるものではなく、例えば、係合部として半球状の突起部を設け、被係合部としてその突起部が係合可能な凹部又は孔部を設ける等、各種変更が可能である。

さらに、上記実施の形態では、本発明をアルミニウム製熱交換器に適用した場合について説明したが、これは単なる例示に過ぎず、本発明は他の材質の熱交換器にも適用可能であることは言う迄もない。

本発明の実施の形態に係る熱交換器を部分的に示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る熱交換器を部分的に示す側断面図である。 本発明の実施の形態に係る熱交換器のコアサポートを示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る熱交換器のヘッダプレートを示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る熱交換器のタンク本体を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る熱交換器のタンク本体を示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る熱交換器の蓋部材を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る熱交換器の蓋部材を示す正面図である。 従来例を示す分解斜視図である。 別の従来例を示す側面図である。

符号の説明

２１ 熱交換器
２２ チューブ
２３ フィン
２４ コア
２５ コアサポート
２６ タンク
２７ ヘッダプレート
２８ タンク本体
２９ 開口
３０ 蓋部材
３１ 爪部
３４ 側縁部
４０ 側縁部
４１ 第１スリット孔
４３ 開口閉塞部
４６ 接続部
４７ 孔部

Claims (4)

1. チューブ及びフィンから成るコアと、該コアの端部に設けられるタンクとを備えた熱交換器であって、該タンクは、
   両側縁部が前記コア側に折曲し、前記チューブの端部が嵌通するヘッダプレートと、
   両側縁部が階段状に折曲し、該両側縁部が前記ヘッダプレートの両側縁部に嵌着することにより筒状体を形成するタンク本体と、
   該タンク本体の両端の開口面積より大面積の開口閉塞部を有する蓋部材と、
   を備えており、
   前記タンク本体の両端部には開口に沿って前記ヘッダプレートの前記タンク本体側の面までスリット孔が形成されており、該スリット孔に前記蓋部材を挿入すると、前記開口閉塞部の内面が前記タンク本体の前記スリット孔に面する端面に接触すると共に前記開口閉塞部の端面が前記ヘッダプレートの前記タンク本体側の面に接触し、該タンク本体の両端の開口を閉塞可能なように構成されていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記タンク本体には前記スリット孔の中央側に第２スリット孔が形成され、前記蓋部材は該第２スリット孔に挿入可能な支持部と、該支持部と前記開口閉塞部との間に形成された固定部とを備え、該固定部を介して所定位置に固定されるように構成されている請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記コアの両側にはコアサポートが設けられ、前記蓋部材の端面には前記ヘッダプレートを嵌通する接続部が設けられており、前記コアサポートの端部と前記蓋部材の接続部のいずれか一方に係合部が形成されていると共に、他方に該係合部が係合可能な被係合部が形成されており、前記蓋部材を前記スリット孔に挿入し、前記接続部を前記ヘッダプレートに嵌通させると、前記係合部が前記被係合部に係合し、前記蓋部材と前記コアサポートと前記ヘッダプレートとが連結するように構成されている請求項１に記載の熱交換器。
4. 前記係合部は折曲された爪部であり、前記被係合部は前記爪部が係合可能な孔部であり、前記蓋部材を前記スリット孔に挿入し、前記接続部を前記ヘッダプレートに嵌通させると、前記爪部は、弾性変形後、元の状態に戻り、前記孔部に係合し、前記蓋部材と前記コアサポートと前記ヘッダプレートとが連結するように構成されている請求項１に記載の熱交換器。
   

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