JP4516967B2 - 熱交換器のヘッダタンク - Google Patents

Description

この発明は、車両等に用いられる熱交換器のヘッダタンクに関し、特に、各チューブに冷媒を均等に分配する機能を有したヘッダタンクの構造に関する。

車両等に用いられる一般的な熱交換器は、扁平のチューブと、フィンとを交互に配置した熱交換器コアとを含む。熱交換器は、この熱交換器コアの内部に冷媒を流通させるヘッダタンクとを含む。このうちヘッダタンクは、入口ヘッダタンクと出口ヘッダタンクとに分けられる。入口ヘッダタンクは、外部から供給された冷媒を熱交換器コアの各チューブに流入させる。出口ヘッダタンクは、熱交換器コアのチューブを通過する間に冷却風と熱交換した冷媒を合流させて外部に排出する。ヘッダタンクの配置は冷媒の経路に応じて種々の形式があり、ここでは一般的な構造を述べている。

入口ヘッダタンクは、冷媒をタンクの一方の端から供給する。入口ヘッダタンクでは、冷媒の供給方向から見て奥側のチューブにより多くの冷媒が流れ込む。手前側のチューブに流れ込む冷媒の量はこれと比較すると少なくなる。そこで、次のヘッダタンクが提案される。すなわち、ヘッダタンク内部に複数の冷媒通路孔を設けた冷媒分流管を挿入して、その冷媒分流管から冷媒を各チューブに均等に分配した（例えば、特開平８−８６５９１号及び特開平９−１６６３６８号公報参照）。

しかしながら、内部に冷媒分流管を有したヘッダタンクは、冷媒分流管やこれを保持する保持板を必要とし、部品コストを要する。これらの部品をヘッダタンク内に取り付けるための工程も必要となるため、組み立てコストもかかる。したがって、上記関連例はコスト増を避けられない。

冷媒分流管を組み付けたヘッダタンクを炉中でロウ付けすると、昇温または冷却時に両者の間に温度差が生じる。その膨張量および収縮量の違いは、冷媒分流管をタンク内部で歪ませ、分流効率を低下させる。

この発明の目的は、内部に冷媒分流機能を備えた熱交換器のヘッダタンクにおいて、製造コストを削減し、また分流効率を改善する。

発明の第１の特徴は、次の熱交換器のヘッダタンクを提供する。ヘッダタンクは、断面略四角形の筒形に接合された複数のタンク構成部を含む。ヘッダタンクは、前記複数のタンク構成部の内部に形成された冷媒流路とを含む。前記複数のタンク構成部の各一は、前記熱交換器コアのチューブ（２１）を接続するための複数のチューブ挿入孔（３１ａ）を形成したタンク上部（３１）を含む。前記複数のタンク構成部の各一は、冷媒の複数の連通孔（３３ａ、３３ｂ）が長手方向に沿って有した断面略Ｕ字形の冷媒分流溝（３３Ａ）を有するタンク下部（３３）を含む。前記複数のタンク構成部の各一は、前記冷媒分流溝（３３Ａ）の開口部を塞いで前記タンク下部の内部に冷媒分流路（３７）を形成するプレート部（３５）を含む。

発明の第２の特徴は、次の熱交換器のヘッダタンクを提供する。ヘッダタンクは、断面略四角形の筒形に接合された複数のタンク構成部を含む。前記複数のタンク構成部の各一は、前記熱交換器コアのチューブ（２１）を接続するための複数のチューブ挿入孔（５１ａ）を形成したタンク上部（５１）を含む。前記複数のタンク構成部の各一は、冷媒の複数の連通孔（５３ａ、５３ｂ）を長手方向に沿って有した断面略円形の冷媒分流部（５３Ａ）をタンク下部本体と一体に形成したタンク下部（５３）を含む。

発明の第３の特徴は、次の熱交換器のヘッダタンク（８３）を提供する。ヘッダタンク（８３）は、単一の構成材料により断面略四角形の筒形に成形されたヘッダタンク（８３）とを含む。ヘッダタンクの上面は、前記熱交換器コアのチューブ（２１）を接続するための複数のチューブ挿入孔（６１ａ）を有する。ヘッダタンクの下面は、冷媒の複数の連通孔（６３ａ、６３ｂ）を長手方向に沿って有した断面略円形状の冷媒分流部（６３Ａ）をタンク本体と一体に有する。

前記冷媒分流部（５３Ａ）は、断面略Ω形状に成形したタンクの構成部材となる板材の一部を有する。前記断面略Ω形状において板材同士が重なる部分の複数箇所に接合部（５５Ａ）を有してもよい。

前記連通孔（３３ａ、３３ｂ）は、気相の冷媒が通過する第１連通孔（３３ａ）を含む。前記連通孔は、液相の冷媒が通過する第２連通孔（３３ｂ）を含む。前記冷媒分流溝（３３Ａ）は、前記ヘッダタンク内に冷媒が流通したときの重力方向上部に前記第１連通孔（３３ａ）を有する。前記冷媒分流溝（３３Ａ）は、重力方向下部に前記第２連通孔（３３ｂ）とを有する。

前記冷媒の連通孔（３３ａ、３３ｂ）は、前記チューブ（２１）の厚さ（ｔ）範囲に断面積の半分以上が重複するように位置決めてもよい。

前記連通孔（３３ａ、３３ｂ）と前記チューブ（２１）とは、ヘッダタンクの長手方向の位置において、一致してもよい。

前記接合部（５５Ａ）が加締められてもよい。

前記接合部（５５Ａ）は、孔と；前記孔に嵌め合わされた突起とを含んでもよい。

前記接合部（５５Ｃ）は、孔（５５ａ）と；前記孔（５５ａ）を貫通し、潰した先端を有する突起（５５ｂ）とを含んでもよい。

前記冷媒分流部（５３Ｂ）は、冷媒分流管（３７）を含む。前記冷媒分流部（５３Ｂ）は、前記冷媒分流管（３７）を支持する支柱部（５５）を含む。前記冷媒分流部（５３Ｂ）は、前記支柱部（５５）の両側の冷媒流路と連通する連通孔（５３ｐ）とを含んでもよい。

前記連通孔（５３ｐ）は、１．０ｍｍ以上の等価直径を有してもよい。

前記冷媒分流部（５３Ｆ）は、内部に冷媒分流路を画成する冷媒分流管（５７）を含む。前記冷媒分流部（５３Ｆ）は、前記冷媒分流管（５７）を支持する支柱部（５５）を含む。前記冷媒分流部（５３Ｆ）は、前記支柱部（５５）の両側の冷媒流路及び前記冷媒分流路を連通する連通孔（５３ｑ）とを含んでもよい。

発明の第４の特徴は、次の工程を含む熱交換器のヘッダタンクの製造方法を提供する。第１の工程では、シート（１０１）の第１の部位（１０１ｄ）に孔（５５ａ）を開ける。第２の工程では、前記シート（１０１）の第２の部位（１０１ｅ）に突起（５５ｂ）を形成する。第３の工程では、前記シート（１０１）の前記第１の部位（５５ａ）及び前記第２の部位（５５ｂ）の間の第３の部位（１０１ａ）を巻いて前記第１の部位（１０１ｄ）と前記第２の部位（１０１ｅ）とを近づけて、冷媒分流路を形成する。第４の工程では、前記孔（５５ａ）に前記突起（５５ｂ）を貫通する。第５の工程では、前記孔（５５ａ）を貫通した前記突起（５５ｂ）の先端を潰す。第６の工程では、前記シート（１０１）の第１及び第２の部位（１０１ｄ、１０１ｅ）の外側の第４及び第５の部位（１０１ｂ、１０１ｃ）を、巻いた前記第３の部位（１０１ａ）に向かって曲げて、冷媒流路を形成する。

第７の工程では、前記シート（１０１）の第３の部位（１０１ａ）に連通孔（５３ｆ）を開けてもよい。

発明の第１の特徴によれば、タンク下部に冷媒分流溝を成形し、この冷媒分流溝に冷媒の連通穴を設けるとともに、開口部をプレート部で塞いで冷媒分流路を形成した。この構造は、冷媒分流管や保持板などを別部品として作製することを不要とし、部品コストを削減する。この構造は、冷媒分流管や保持板などをタンク内に取り付けるための工程も不要とし、組み立てコストを削減する。したがって、この構造は、内部に冷媒分流管を備えたヘッダタンクと同じ機能を持ちながら、さらに製造コストを削減する。冷媒分流溝とタンク下部との一体化は、ロウ付けの間に温度差により冷媒分流溝に歪みを生じさせず、冷媒分流管で見られるようなタンク内部での歪みよる分流効率の低下を防ぐ。

発明の第２の特徴によれば、タンク下部と断面略円形状の冷媒分流部とを一体に成形し、この冷媒分流部に冷媒の連通穴を形成した。この構造は、冷媒分流管、保持板およびプレートの別部品としての作製を必要とし、部品コストを削減する。この構造は、冷媒分流管や保持板などをタンク内に取り付けるための工程も不要とし、組み立てコストを削減する。したがって、この構造は、内部に冷媒分流管を備えたヘッダタンクと同じ機能を持ちながら、さらに製造コストを削減する。タンク下部と冷媒分流部との一体化は、ロウ付けの間に温度差による冷媒分流溝の歪みを生じさせず、冷媒分流管で見られるようなタンク内部での歪みよる分流効率の低下を防ぐ。

発明の第３の特徴によれば、タンク上部とタンク下部とを一体化するとともに、ヘッダタンク本体と断面略円形状の冷媒分流部とを一体に成形し、さらに、この冷媒分流部に冷媒の連通穴を形成した。この構造は、冷媒分流管、保持板およびプレート部だけでなく、タンク上部およびタンク下部の別部品としての作製を不要とし、部品点数を減らし、部品コストを削減する。この構造は、冷媒分流管や保持板などをタンク内に取り付けるための工程も不要にし、組み立てコストを削減する。したがって、この構造は、内部に冷媒分流管を備えたヘッダタンクと同じ機能を持ちながら、さらに製造コストを削減する。ヘッダタンク本体と冷媒分流部との一体化は、ロウ付けの間に温度差により冷媒分流溝に歪みを生じさせず、冷媒分流管で見られるようなタンク内部での歪みよる分流効率の低下を防ぐ。

接合部は、板材同士の重なる部分の開きを防止し、ロウ付け性を向上させる。

各連通孔は、そこから気相、液相それぞれの冷媒を効率良く吐出することを許容する。

連通孔とチューブとの位置決めは、連通穴を通過した冷媒を効率良くチューブに流入させることを許容する。

図１は、第１実施形態に係る熱交換器の全体構成を示す外観斜視図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩに沿った下ヘッダタンクの横断面図である。 図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩにそった縦断面図である。 図４は、図１のＩＶ−ＩＶにそった上ヘッダタンクの横断面図である。 図５は、第２の実施形態に係わる熱交換器の下ヘッダタンクの横断面図である。 図６は、第２の実施形態に係わる熱交換器の下ヘッダタンクの接合部の横断面図である。 図７は、第３の実施形態に係わる下ヘッダタンクの横断面図である。 図８は、第４の実施形態に係わるヘッダタンクの斜視図である。 図９は、図８のヘッダタンクにおいて他の態様の接合部を持つ分流管の横断面図である。 図１０は、図８のヘッダタンクの縦断面図である。 図１１は、第５の実施形態に係るヘッダタンクの分流管の横断面図である。 図１２は、突起と加締め孔とを取り付ける前の図１１の分流管の横断面図である。 図１３は、原材料としての金属シートの側面図である。 図１４Ａは、ヘッダタンクの製造方法の第１の工程を示す概略図である。 図１４Ｂは、ヘッダタンクの製造方法の第２の工程を示す概略図である。 図１４Ｃは、ヘッダタンクの製造方法の第３の工程を示す概略図である。 図１４Ｄは、ヘッダタンクの製造方法の第４の工程を示す概略図である。 図１４Ｅは、ヘッダタンクの製造方法の第５の工程を示す概略図である。 図１４Ｆは、ヘッダタンクの製造方法の第６の工程を示す概略図である。 図１５は、第６の実施形態に係るヘッダタンクの斜視図である。 図１６は、図１５のヘッダタンクの横断面図である。 図１７は、図１５のヘッダタンクに対して別態様のヘッダタンクを示す斜視図である。 図１８は、図１７のヘッダタンクの横断面図である。

以下、発明に係わる熱交換器のヘッダタンクを実施するための最良の形態を示す実施形態について説明する。

第１の実施形態
図１は、実施の形態に係わる熱交換器の全体構成を示す外観斜視図である。熱交換器１１は、大別すると、下ヘッダタンク１３および上ヘッダタンク１５と、熱交換器コア１７とを含む。熱交換器コア１７は、冷媒１９が流通する複数本のチューブ２１と、冷却用のフィン２３とを含む。チューブ２１とフィン２３とは交互に配置される。熱交換器コア１７の下側の端は、下ヘッダタンク１３と接続し、各チューブ２１の一方の端と連通する。熱交換器コア１７の上側の端は、上ヘッダタンク１５と接続し、各チューブ２１の他方の端と連通する。

下ヘッダタンク１３の両端は、エンドプレート２５で閉じる。この両端のうち一方は、冷媒１９を供給する入口パイプ２７と接続する。上ヘッダタンク１５の両端も同じくエンドプレート２５で閉じる。この両端のうち一方は、冷媒１９を排出する出口パイプ２９と接続する。

図１において、入口パイプ２７から供給された冷媒１９は、下ヘッダタンク１３の図示しない冷媒分流路および冷媒流路を流通しながら各チューブ２１に分配され、各チューブ２１内を通過する。この間、熱交換器コア１７の各チューブ２１およびフィン２３の間を冷却風などの図示しない熱交換媒体が流通する。熱交換媒体は、熱交換器コア１７の各チューブ２１内を通過する冷媒１９と熱交換する。冷媒１９は、上ヘッダタンク１５内で合流し、出口パイプ２９から外部へ排出する。

実施形態では、冷媒１９は下ヘッダタンク１３に供給され、熱交換器コア１７内を通過する。この冷媒１９を上ヘッダタンク１５で合流させて外部に排出する熱交換器１１について説明する。冷媒１９の流通経路は実施形態に限定されるものではなく、他の流通経路であってもよい。例えば、冷媒１９は上ヘッダタンク１５に供給されて熱交換器コア１７内に通過し、この冷媒１９は下ヘッダタンク１３で合流させて外部に排出してもよい。

次に、下ヘッダタンク１３および上ヘッダタンク１５の構造について説明する。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図であり、下ヘッダタンク１３の構造を示している。下ヘッダタンク１３は、下タンクアッパ３１、下タンクロア３３、プレート３５を含む。

タンク構成部材としての下タンクアッパ３１は、板材の両端部を曲げ加工して断面凹形状に成形した。その平坦部分は、チューブ２１を接続するためのチューブ挿入孔３１ａを有する。チューブ挿入孔３１ａは、長手方向に沿って等間隔で形成される。タンク構成部材としての下タンクロア３３は、板材の中央部をプレス加工によって成形した断面Ｕ字形の冷媒分流溝３３Ａを有する。冷媒分流溝３３Ａの周壁は、長手方向に沿って形成した冷媒の連通孔３３ａ、３３ｂを有する。ここで、連通孔３３ａは、気相の冷媒の通過を許容する。連通孔３３ａは、下ヘッダタンク１３内に冷媒を流通させたときの重力方向上部に位置決めされる。連通孔３３ｂは液相の冷媒の通過を許容する。連通孔３３ｂは、重力方向下部に位置決めされる。通常、二酸化炭素などの冷媒は気相と液相が混じった状態でヘッダタンクに供給される。このため、図２のように配置された連通孔３３ａ、３３ｂは、気相、液相それぞれの冷媒を効率良く排出する。

図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、チューブ２１と連通孔３３ａ、３３ｂとの位置関係を示している。連通孔３３ａ、３３ｂは、チューブ挿入孔３１ａとヘッダタンクの長手方向において又は平面視で一致又は部分的に一致するように位置決めされる。連通孔３３ａ、３３ｂは、図示のように、チューブ幅の厚さ範囲ｔに断面積の半分以上が重複していればよい。この配置により、連通孔３３ａ、３３ｂを通過した冷媒を効率良くチューブ２１に流入させる。なお、本実施形態では、連通孔３３ａを冷媒分流溝３３Ａの頂部とその両側に設けたが、連通孔の数は適宜定めてもよい。例えば、頂部の連通孔を設けずに頂部の両側だけの連通孔としても良い。

図２に示すように、下タンクロア３３の下面は段差部３３Ｂを有する。この段差部３３Ｂにプレート３５を填め込み、冷媒分流溝３３Ａの開口部を塞いで、タンク内部に冷媒分流路３７を形成する。

さらに、下タンクロア３３の両端は曲げ加工されて、断面凹形になる。その両端は、それぞれチューブ２１を位置決めするためのフランジ３３Ｃを有する。チューブ幅に合わせて下タンクロア３３の両端の幅を設定し、下タンクロア３３の両端上にチューブ２１の端を当接させて、チューブ２１を位置決めしてもよい。

下ヘッダタンク１３は、図２に示すように、下タンクアッパ３１、下タンクロア３３、およびプレート３５と組み合わせてロウ付け処理されて、断面四角形の筒形に接合される。これにより、下ヘッダタンク１３に、タンク内部の長手方向に沿って連通する冷媒分流路３７、および冷媒分流路３７から分配された冷媒が流通するための冷媒流路３９が形成される。

図４は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図であり、上ヘッダタンク１５の構造を示す。上ヘッダタンク１５は、上タンクアッパ４１、上タンクロア４３を含む。

タンク構成部材としての上タンクアッパ４１は、板材の両端を曲げ加工して断面凹形に成形された。その両端は、チューブ２１を位置決めするためのフランジ４１Ａを有する。タンク構成部材としての上タンクロア４３は、同じく板材の両端を曲げ加工して断面凹形に成形した。その平坦部分は、チューブ２１を接続するためのチューブ挿入孔４３ａを有する。チューブ挿入孔４３ａは長手方向に沿って等間隔で形成される。

上ヘッダタンク１５は、上タンクアッパ４１および上タンクロア４３を図４に示すように組み合わせてロウ付け処理されて、断面四角形の筒形に接合される。これにより上ヘッダタンク１５には、タンク内部の長手方向に沿って連通する冷媒流路４５が形成される。

この下ヘッダタンク１３と上ヘッダタンク１５とは、図１に示すように向かい合わせに配置され、それぞれ熱交換器コア１７と接続し、熱交換器１１を完成する。この熱交換器１１に入口パイプ２７から冷媒１９を供給すると、この冷媒１９は、下ヘッダタンク１３に形成された冷媒分流路３７を流通しながらタンクの奥側まで導かれる。この間、冷媒１９は、冷媒分流溝３３Ａの長手方向に沿って位置決めされた各連通孔３３ａ、３３ｂから排出され各チューブ２１に均等に分配される。

下ヘッダタンク１３によれば、下タンクロア３３に冷媒分流溝３３Ａを成形し、この冷媒分流溝３３Ａに冷媒の連通孔３３ａ、３３ｂを設けるとともに、開口部をプレート３５で塞いで冷媒分流路３７を形成した。この構造は、冷媒分流管や保持板などの別部品としての作製を不要とし、部品コストを削減する。この構造は、冷媒分流管や保持板などをタンク内に取り付けるための工程を不要とするため、組み立てコストを削減する。したがって、下ヘッダタンク１３は、内部に冷媒分流管を備えたヘッダタンクと同じ機能を持ちながら、さらに製造コストを削減する。

冷媒分流溝３３Ａと下タンクロア３３との一体化は、ロウ付けの間に温度差による冷媒分流溝３３Ａに歪みを生じさせず、冷媒分流管で見られるようなタンク内部での歪みよる分流効率の低下を防ぐ。

第２の実施形態
次に、第２の実施形態に係わる下ヘッダタンク７３の構造について説明する。以下、第１の実施形態と同等部分を同一符号で示し、また重複する構成や作用効果の説明を適宜に省略する。

図５は、下ヘッダタンク７３の構造を示す断面図であり、図１のＩＩ−ＩＩに沿った断面図に相当する。この下ヘッダタンク７３は、下タンクアッパ５１、下タンクロア５３を含む。

タンク構成部材としての下タンクアッパ５１は、板材の両端を曲げ加工して断面凹形に成形した。その平坦部分は、チューブ２１を接続するためのチューブ挿入孔５１ａを有する。チューブ挿入孔５１ａは、長手方向に沿って等間隔で形成される。下タンクロア５３は、板材の中央部に曲げ加工（または押出し成形）を施して断面Ω形とし、断面円形の冷媒分流部５３Ａを下タンクロア５３と一体に成形している。冷媒分流部５３Ａと下タンクロア５３本体との間は支柱部５５により支えられる。この支柱部５５は、曲げ加工等により板材を重ね合わせた構造であるため、ロウ付けの間にこの部分が開いて隙間を形成する可能性がある。そこで、図６に示すように、支柱部５５の所定位置に加締め加工を施して接合部５５Ａを形成する。この接合部５５Ａは、支柱部５５で重ね合わされた板材同士を仮止し板材間の開きを防止し、ロウ付け性を向上させる。

冷媒分流部５３Ａは、長手方向に沿って冷媒の連通孔５３ａ、５３ｂを有する。このうち、連通孔５３ａは、気相の冷媒の通過を許容する。連通孔５３ａ下ヘッダタンク７３内に冷媒を流通させたときの重力方向上部に位置決めされる。連通孔５３ｂは液相の冷媒の通過を許容し、重力方向下部に位置決めされる。

下タンクロア５３の両端は曲げ加工により断面凹形に成形される。この両端は、チューブ２１を位置決めするためのフランジ部５３Ｃを有する。

この下タンクアッパ５１および下タンクロア５３を図５に示すように組み合わせてロウ付け処理されて、断面四角形の筒形の下ヘッダタンク７３に接合される。この下ヘッダタンク７３は、タンク内部の長手方向に沿って連通する冷媒分流路５７、および冷媒分流路５７から分配された冷媒を流通するための冷媒流路５９を有し、外部から供給された冷媒を各チューブ２１に均等に分配する。

下ヘッダタンク７３によれば、下タンクロア５３と断面略円形の冷媒分流部５３Ａとを一体に成形するとともに、この冷媒分流部５３Ａに冷媒の連通孔５３ａ、５３ｂを設けた。この構造は、冷媒分流管、保持板およびプレートの別部品としての作製を不要とし、部品コストを削減する。この構造は、冷媒分流管や保持板などをタンク内に取り付けるための工程も不要とし、組み立てコストを削減する。したがって、下ヘッダタンク７３は、内部に冷媒分流管を備えたヘッダタンクと同じ機能を持ちながら、さらに製造コストを削減する。なお、本実施形態では、連通孔５３ａを冷媒分流部５３Ａの頂部とその両側に設けたが、連通孔の数は適宜定めてもよい。例えば、頂部の連通孔を設けずに頂部の両側だけの連通孔としても良い。

下タンクロア５３と冷媒分流部５３Ａとの一体化は、ロウ付けの間に温度差により冷媒分流部５３Ａに歪みを生じさせず、冷媒分流管で見られるようなタンク内部での歪みよる分流効率の低下を防ぐ。

板材を重ね合わせた構造の支柱部５５は、加締め加工によって形成した接合部５５Ａを有する。この構造は、支柱部５５で重ね合わされた板材同士を仮止し、板材同士間の開きを防止し、ロウ付け性を向上させる。

第３実施形態
図７は、第３実施形態に係る下ヘッダタンク８３の構造を示す断面図であり、図１のＩＩ−ＩＩに沿った断面図に相当する。この下ヘッダタンク８３は、単一の板材又はパイプ材を曲げ加工（板材の場合は成形後に継ぎ目を接合処理）して断面四角形の筒形に成形した。上面側の平坦部分は、チューブ２１を接続するためのチューブ挿入孔６１ａを有する。チューブ挿入孔６１ａは、長手方向に沿って等間隔で形成される。下面側の中央部は、断面Ω形に成形され、断面円形の冷媒分流部６３Ａを下ヘッダタンク８３本体と一体に成形している。

冷媒分流部６３Ａは、長手方向に沿って複数形成された冷媒の連通孔６３ａ、６３ｂを有する。このうち、連通孔６３ａは気相の冷媒の通過を許容し、下ヘッダタンク８３内に冷媒を流通させたときの重力方向上部に位置決めされる。また連通孔６３ｂは液相の冷媒の通過を許容し、重力方向下部に位置決めされる。

下ヘッダタンク８３は、単一の板材又はパイプ材を曲げ加工することにより断面四角形の筒形に成形した。この下ヘッダタンク８３は、タンク内部の長手方向に沿って連通する冷媒分流路６７および冷媒分流路６７から分配された冷媒を流通させるための冷媒流路６９とを有し、外部から供給された冷媒を各チューブ２１に均等に分配する。

冷媒分流部６３Ａと下ヘッダタンク６１本体との間は支柱部６５により支えられる。ロウ付けの間に重ね合わせた部分が開いて隙間ができないように、支柱部６５の所定位置に加締め加工を施して、図６と同じ接合部を形成する（図示を省略）。

下ヘッダタンク８３によれば、下タンクアッパと下タンクロアとを一体化するとともに、下ヘッダタンク８３本体と断面略円形状の冷媒分流部６３Ａとを一体に成形し、さらに、この冷媒分流部６３Ａに冷媒の連通孔６３ａ、６３ｂを設けた。この構造は、冷媒分流管、保持板およびプレートだけでなく、下タンクアッパおよび下タンクロアの別部品として作製を不要とし、部品点数を減らし、部品コストを削減する。この構造は、冷媒分流管や保持板などをタンク内に取り付けるための工程も不要とし、組み立てコストを削減する。したがって、下ヘッダタンク８３は、内部に冷媒分流管を備えたヘッダタンクと同じ機能を持ちながら、さらに製造コストを削減する。なお、本実施形態では、連通孔６３ａを冷媒分流部６３Ａの頂部とその両側に設けたが、連通孔の数は適宜定めてもよい。例えば、頂部の連通孔を設けずに頂部の両側だけの連通孔としても良い。

下ヘッダタンク８３本体と冷媒分流部６３Ａとの一体化は、ロウ付けの間に温度差による冷媒分流溝３３Ａに歪みを生じさせず、冷媒分流管で見られるようなタンク内部での歪みよる分流効率の低下を防ぐ。

板材を重ね合わせた構造の支柱部６５は、加締め加工を施して図６に示すような接合部５５Ａを有する。この構造は、支柱部６５で重ね合わされた板材同士を仮止めし、板材同士間の開きを防止し、ロウ付け性を向上させる。

第４の実施形態
図８を参照して、ヘッダタンク９３Ａは、横断面Ｕ形の長くした第１のタンク５１Ｂを含む。ヘッダタンク９３Ａは、第１のタンク５１Ｂと接合した長くした第２のタンク５３Ｂを含む。第１及び第２のタンク５１Ｂ、５３Ｂは、内部に冷媒流路５９を形成する。

第２のタンク５３Ｂは、一枚の金属シートで構成される。第２のタンク５３Ｂは、横断面Ｌ形のシート端部５３ｃ、５３ｄを含む。シート端部５３ｃ、５３ｄは、組み合わされてＵ形の外壁をなす。シート端部５３ｃ、５３ｄの横端５３ｃ１、５３ｄ１は、第１のタンク５１Ｂの横端５１ｃ、５１ｄと、それぞれ接合される。

第２のタンク５３Ｂは、シート端部５３ｃ、５３ｄから延びる２つのシートを接合した支柱部５５を含む。支柱部５５は、図９に示すような接合部５５Ｂを有する。この接合部５５Ｂでは、重ねた２つの板が打ち抜かれて加締められる。この打ち抜きは、一方のシートに第１の中空突起５５ｃを形成し、他方のシートに前記第１の中空突起５５ｃの中に嵌め込まれた第２の中空突起５５ｄを形成する。この加締めによる仮止めは、支柱部５５のシート同士を開かせず、その間に隙間を生じさせず、ろう付け性を向上する。

第２のタンク５３は、支柱部５５の各シートと連続する、冷媒分流部５３Ａとしての分流管５３ｅを有する。分流管５３ｅは、冷媒流路５９の中で長手方向に延び、その内部に冷媒分流路５７を画成する。

分流管５３ｅは、長手方向に一定の間隔を置いた連通孔５３ｆ及び連通孔５３ｇを有する。連通孔５３ｆ、５３ｇは、冷媒分流路５７と冷媒流路５９とを連絡する。連通孔５３ｆは、例えば、０．６ｍｍの直径を、連通孔５３ｇは、例えば、１．０ｍｍの直径を有する。連通孔５３ｆは、支柱部５５を０時として時計方向又は反時計方向に３時から５時に位置決めされる。連通孔５３ｇは、支柱部５５を０時として時計方向又は反時計方向に０時から３時に位置決めされる。図１０に示すように、横方向へチューブ２１の幅ｔを分流管５３ｅ上に投影し、その長手方向の範囲をＲ１とする。連通孔５３ｆは、その断面積の半分以上が範囲Ｒ１と重なるように、位置決めされる。つまり、連通孔５３ｆの一部が、長手方向位置において、範囲Ｒ１と一致すればよい。

この実施形態によれば、分流管５３ｅとヘッダタンク９３Ａとの一体化は、焼付け時の熱伝達効率を向上させ、昇温又は冷却の間で分流管５３ｅとヘッダタンク９３Ａとの温度差を小さくする。この小さくした温度差は、膨張及び収縮の差を小さくし、分流管５３ｅの歪を除く。

分流管５３ｅとヘッダタンク９３Ａとの一体化は、部品点数及び組付け工数を削減し、製造コストを低減する。

ヘッダタンク９３Ａは、１枚の金属シートから曲げ加工によって、タンクの形状に成形してもよい。

第５の実施形態
図１１を参照して、この形態のヘッダタンクは、第４の実施形態と同様の構造を有し、接合部５５Ｃで特徴付けられる。

接合部５５Ｃは、支柱部５５の一方のシートに形成した加締め孔５５ａを有する。接合部５５Ｃは、支柱部５５の他方のシートから突出する突起５５ｂを有する。突起５５ｂは加締め孔５５ａに嵌め込まれる。突起５５ｂの先端は、加締め孔５５ａの外縁へ延びるフランジ又は環状のストッパ５５ｂ１を有する。このストッパ５５ｂ１は、支柱部５５のシート同士の開きを防止する。

次に、ヘッダタンクの作製方法を説明する。

一枚の金属シートの両横端部を曲げて、互いに両端部を対向させ、断面凹形の第１のタンクを形成する（図８の第１のタンク５１Ｂ参照）。

第２のタンク５３Ｄの作製方法を説明する。

図１３を参照して、原材料としての金属シート１０１は、その表面にロウ材層を有したクラッド材を用いる。

シート１０１は、中心線Ｃ１から両横端へ向かって延びる中央部１０１ａを有する。シート１０１は、両横端から中心線Ｃ１へ向かって延びる端部１０１ｂ、１０１ｃを有する。シート１０１は、中央部１０１ａと端部１０１ｂ、１０１ｃとの間に中間部１０１ｄ、１０１ｅを有する。

図１４Ａを参照して、第１工程を説明する。第１工程は、第１の台１１１及び第２の台１１３を用いる。第１の台１１１は、４本のパンチ１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄを通過するための第１の加工孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄを有する。第２の台１１３は、同様に第１の加工孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄに一致して位置決めした第２の加工孔１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄを有する。

シート１０１を第１の台１１１の上に載せ、第１の台１１１に対してセンタリングする。

第２の台１１３をシート１０１の上に載せ、第１及び第２の台１１１、１１３の間にシート１０１を配置する。パンチ１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄが第１の台１１１の第１の加工孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄからそれぞれ挿入され、中心線Ｃ１から所定の距離をおいてシート１０１の中央部１０１ａを貫き、第２の台１１３の第２の加工孔１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄへ入る。このピアス加工により、シート１０１に４つの孔１０１ａ１、１０１ａ２、１０１ａ３、１０１ａ４を開く。このうち、２つの孔１０１ａ１、１０１ａ２は、それぞれ連通孔５３ｇに相当する。同様に、２つの孔１０１ａ３、１０１ａ４は、連通孔５３ｆに相当する。

図１４Ｂを参照して、第２工程を説明する。第２の工程は、第１のプレス型１１７と第２のプレス型１１９を使用する。第１のプレス型１１７は、両横端に突出部１１７ａ、１１７ｂを有する。第１のプレス型１１７は、突出部１１７ａ、１１７ｂの間に凹部１１７ｃを有する。第２のプレス型１１９は、両横端から延びるアーム１１９ａ、１１９ｂを有する。第２のプレス型１１９は、中央部に突出部１１９ｃを有する。第２のプレス型１１９は、突出部１１９ｃとアーム１１９ａ、１１９ｂとの間に凹部１１９ｄ、１１９ｅを有する。

シート１０１を第１のプレス型１１７の上に載せる。第２のプレス型１１９を下降させて、第１のプレス型１１７上のシート１０１に押し付ける。第２のプレス型１１９のアーム１１９ａ、１１９ｂは、シート１０１の端部１０１ｂ、１０１ｃを、直角に折り曲げ、第１のプレス型１１７の側壁に押し付ける。第２のプレス型１１９の突出部１１９ｃは、シート１０１の中央部１０１ａを凹ませ、第１のプレス型１１７の凹部１１７ｃに押し付ける。第１のプレス型１１７の突出部１１７ａ、１１７ｂと第２のプレス型１１９の凹部１１９ｄ、１１９ｅとは、その間で、中間部位１０１ｄ、１０１ｅを保持する。

図１４Ｃを参照して、第３の工程を説明する。第３の工程は、加工台１２１、プレス工具１２３、パンチ工具１２５を使用する。加工台１２１は、第１のプレス１１７と同様の構造であり、両横端に第１及び第２の突出部１２１ａ、１２１ｂを有する。第１の突出部１２１ａは、パンチ工具１２５を挿入するための孔１２１ｃを有する。第２の突出部１２１ｂは、その上に突起１２１ｄを有する。

シート１０１を加工台１２１の上に載せる。パンチ工具１２５を第１の突出部１２１ａ上の中間部１０１ｄに突き通し、中間部１０１ｄに孔１０１ｆを開ける。この孔１０１ｆは加締め孔５５ａに相当する。プレス工具１２３の凹所１２３ａは、突出部１２１ｂの突起１２１ｄ上の中間部１０１ｅに押し付け、中間部１０１ｅに突起１０１ｇを形成する。この突起１０１ｇは、突起５５ｂに相当する。突起１０１ｇと孔１０１ｆとの成形は、第５の工程、すなわち、加締工程の直前であり、その位置精度を高める。

図１４Ｄを参照して、第４の工程を説明する。第４の工程は、第１のプレス型１２７と第２のプレス型１２９を使用する。第１のプレス型１２７は、頂面１２７ａに断面半円弧の凹部１２７ｂを有する。第２のプレス型１２９は、直方形型１２９ａと直方型１２９ａの端に円柱型１２９ｂとを有する。

シート１０１は、加工台１２７の上に載置される。第２のプレス型１２９を下降させ、凹部１２７ｂにシート１０１の中央部１０１ａを押し付け、中央部１０１ａの下半分１０１ａ１を断面半円弧に成型する。中央部１０１の上半分及び中間部位１０１ｄ、１０１ｅを直方型１２９ａの両側壁に押し付ける。

図１４Ｅを参照して、第５の工程を説明する。第５の工程は、第１のプレス型１３１、第２のプレス型１３３ａ、１３３ｂ及び第３のプレス型１３５を使用する。第１のプレス型１３１は、頂面１３１ａに断面半円弧の凹部１３１ｂを有する。第２のプレス型１３３ａ、１３３ｂは、それぞれ断面四分の１円弧の凹部１３３ａ１、１３３ｂ１を有する。第３のプレス型１３５は、両横端から延びるガイド１３５ａ、１３５ｂを有する。

シート１０１の中央部１０１ａの下半分は、第１のプレス金型１３１の凹部１３１ｂに設置される。中央部１０１ａの上半分と中間部１０１ｄ、１０１ｅに対して、第２のプレス型１３３ａ、１３３ｂを両側から当てる。中央部１０１ａの上半分は、凹部１３３ａ１、１３３ｂ１と接触する。中間部１０１ｄ、１０１ｅは互いに接触し、中間部１０１ｅの突起１０１ｇは中間部１０１ｄの孔１０１ｅの中に挿入される。第３のプレス金型１３５を第２の金型１３３ａ、１３３ｂ上のシート１０１の両端部１０１ｂ、１０１ｃへ向かって下降させる。ガイド１３５ａ、１３５ｂは、第２のプレス金型１３３ａ、１３３ｂの側壁上をスライドし、第２のプレス金型１３３ａ、１３３ｂをシート１０１へ向かって押す。第２のプレス金型１３３ａ、１３３ｂは、中間部１０１ｄ、１０１ｅ同士を圧着し、また、突起１０１ｇの先端を潰して環状に広げる（加締め加工）。この環状の先端は、ストッパ５５ｂ１に相当する。その凹部１３３ａ１、１３３ｂ１は、中央部１０１ａの上半分を弧状に成形する。

図１４Ｆを参照して、第６工程を説明する。第６の工程は、第１のプレス型１３７と、第２のプレス型１３９を用いる。第１のプレス型１３７は、２つの部品で組合わされる。

第１のプレス型１３７の各部品は、凸の外壁１３７ａ１、１３７ａ２を有する。第１のプレス型１３７は、断面矩形の空所１３７ｃと断面円形の空所１３７ｂとを組み合わせた凹所を有する。第２のプレス型１３９は、凹部１３９ａを有する。凹部１３９ａは、中心線Ｃ１に対して両側に凹の内壁１３９ａ１、１３９ａ２を有する。

シート１０１の中央部１０１ａを空所１３７ｂに、中間部１０１ｄ、１０１ｅを空所１３７ｃに配置する。シート１０１の両端部１０１ｂ、１０１ｃを外壁１３７ａ１、１３７ａ２の上に配置する。

第２のプレス型１３９を第１のプレス金型１３７へ向かって下降させる。凹部１３９ａの内壁１３９ａ１、１３９ａ２は、外壁１３７ａ１、１３７ａ２に対してシート１０１の両端部１０１ｂ、１０１ｃを押し付ける。このプレスにより、両端部１０１ｂ、１０１ｃを中央部１０１ａへ向けて曲げる。

この後、シート１０１の中間部１０１ｄ、１０１ｅ同士をろう付けし、第２のタンク５３Ｄを完成させる。ロウ材は、第６の工程後に中間部１０１ｄ、１０１ｅに塗布してもよい。

第１のタンクの両横端と第２のタンク５３Ｄの両横端とを、ろう付けし、ヘッダタンクを完成させる。

この実施形態によれば、シート１０１の中間部１０１ｄ、１０１ｅを接触して加締めることにより、焼き付き前における支柱部５５のシートの開きを抑制し、ろう付けの不良を防止する。

支柱部５５のシート間の突起５５ｂは、ろう流れ性のを安定化し、ろう付け性を向上する。つまり、接触点（接合部）を有する部材同士は、接触面全体にロウ材を流れ易くする。

第６の実施形態
図１５、１６を参照して、この実施形態に係るヘッダタンク９３Ｂを説明する。

このヘッダタンク９３Ｂは、第２のタンク５３Ｅで特徴付けられる。即ち、第２のタンク５３Ｅは、支柱部５５に、例えば、等価直径１．０ｍｍ以上の連通孔５３ｐを有する。等価直径１．０ｍｍ以上の連通孔とは、直径１．０ｍｍ以上の円形孔と等価な開口面積を有する孔である。連通孔５３ｐは、長手方向に一体の間隔で形成される。分流管５３ｅは、連通孔５３ｆ、５３ｐの間に、さらに連通孔５３ｇを有する。

図１６に示すように、連通孔５３ｐは、支柱部５５の一方側と他方側との冷媒流路５９と連通し、両冷媒流路５９の間で液相の冷媒の移動を許容する。

図１７、１８を参照して、別態様のヘッダタンク９３Ｃを説明する。このヘッダタンク９３Ｃは、第２のタンク５３Ｆで特徴付けられる。即ち、第２のタンク５３Ｆは、支柱部５５から分流管５７まで延びるように位置決めされた連通孔５３ｑを有する。この連通孔５３ｑは、分流管５７から液冷媒を排出する機能を併せ持つので、液冷媒排出用孔を廃止する。

以上の実施形態によれば、連通孔５３ｐ、５３ｑは、ヘッダタンク５３Ｅ、５３Ｆ内で支柱部５５の両側で液冷媒の液位を均等に保ち、ヘッダタンク５３Ｅ、５３Ｆの性能を安定させる。

この構造は、コンプレッサの潤滑用オイルの滞留を防止し、コンプレッサを保護する。

この構造は、ヘッダタンク５３Ｅ、５３Ｆの軽量化を達成する。

発明の熱交換器のヘッダタンクは、凝縮器、蒸発器のような車両用空気調和装置に適用される点で有用である。

Claims (15)

1. 熱交換器のヘッダタンクであって、
   断面略四角形の筒形に接合された複数のタンク構成部と；
   前記複数のタンク構成部の内部に形成された冷媒流路とを含み、
   前記複数のタンク構成部の各一は、
   前記熱交換器コアのチューブ（２１）を接続するための複数のチューブ挿入孔（３１ａ）を形成したタンク上部（３１）と；
   冷媒の複数の連通孔（３３ａ、３３ｂ）が長手方向に沿って有した断面略Ｕ字形の冷媒分流溝（３３Ａ）を有するタンク下部（３３）と；
   前記冷媒分流溝（３３Ａ）の開口部を塞いで前記タンク下部の内部に冷媒分流路（３７）を形成するプレート部（３５）と；
   を含む、ヘッダタンク。
2. 熱交換器のヘッダタンクであって、
   断面略四角形の筒形に接合された複数のタンク構成部を含み、
   前記複数のタンク構成部の各一は、
   前記熱交換器コアのチューブ（２１）を接続するための複数のチューブ挿入孔（５１ａ）を形成したタンク上部（５１）と；
   冷媒の複数の連通孔（５３ａ、５３ｂ）を長手方向に沿って有した断面略円形の冷媒分流部（５３Ａ）をタンク下部本体と一体に形成したタンク下部（５３）と；
   を含む、ヘッダタンク。
3. 熱交換器のヘッダタンク（８３）であって、
   単一の構成材料により断面略四角形の筒形に成形されたヘッダタンク（８３）を含み、
   ヘッダタンクの上面は、前記熱交換器コアのチューブ（２１）を接続するための複数のチューブ挿入孔（６１ａ）を有し、
   ヘッダタンクの下面は、冷媒の複数の連通孔（６３ａ、６３ｂ）を長手方向に沿って有した断面略円形状の冷媒分流部（６３Ａ）をタンク本体と一体に有する、ヘッダタンク。
4. 前記冷媒分流部（５３Ａ）は、断面略Ω形状に成形したタンクの構成部材となる板材の一部を有し、
   前記断面略Ω形状において板材同士が重なる部分の複数箇所に接合部（５５Ａ）を有する請求項２又は請求項３に記載のヘッダタンク。
5. 前記冷媒の連通孔（３３ａ、３３ｂ）は、
   気相の冷媒が通過する第１連通孔（３３ａ）と；
   液相の冷媒が通過する第２連通孔（３３ｂ）とを含み、
   前記冷媒分流溝（３３Ａ）は、
   前記ヘッダタンク内に冷媒が流通したときの重力方向上部に前記第１連通孔（３３ａ）と、
   重力方向下部に前記第２連通孔（３３ｂ）とを有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱交換器のヘッダタンク。
6. 前記冷媒の連通孔（３３ａ、３３ｂ）は、前記チューブ（２１）の厚さ（ｔ）範囲に断面積の半分以上が重複するように位置決められる請求項１乃至５のいずれか一項に記載の熱交換器のヘッダタンク。
7. 前記連通孔（３３ａ、３３ｂ）と前記チューブ（２１）とは、ヘッダタンクの長手方向の位置において、一致する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の熱交換器のヘッダタンク。
8. 前記接合部（５５Ａ）が加締められた、請求項４に記載の熱交換器のヘッダタンク。
9. 前記接合部（５５Ａ）は、孔と；前記孔に嵌め合わされた突起とを含む、請求項４に記載の熱交換器のヘッドタンク。
10. 前記接合部（５５Ｃ）は、孔（５５ａ）と；前記孔（５５ａ）を貫通し、潰した先端を有する突起（５５ｂ）とを含む、請求項４に記載の熱交換器のヘッドタンク。
11. 前記冷媒分流部（５３Ｂ）は、
    冷媒分流管（３７）と；
    前記冷媒分流管（３７）を支持する支柱部（５５）と；
    前記支柱部（５５）の両側の冷媒流路と連通する連通孔（５３ｐ）とを含む、請求項２又は３に記載の熱交換器のヘッダタンク。
12. 前記連通孔（５３ｐ）は、１．０ｍｍ以上の等価直径を有する、請求項９に記載の熱交換器のヘッダタンク。
13. 前記冷媒分流部（５３Ｆ）は、
    内部に冷媒分流路を画成する冷媒分流管（５７）と；
    前記冷媒分流管（５７）を支持する支柱部（５５）と；
    前記支柱部（５５）の両側の冷媒流路及び前記冷媒分流路を連通する連通孔（５３ｑ）とを含む、請求項２又は３に記載の熱交換器のヘッダタンク。
14. シート（１０１）の第１の部位（１０１ｄ）に孔（５５ａ）を開け；
    前記シート（１０１）の第２の部位（１０１ｅ）に突起（５５ｂ）を形成し；
    前記シート（１０１）の前記第１の部位（５５ａ）及び前記第２の部位（５５ｂ）の間の第３の部位（１０１ａ）を巻いて前記第１の部位（１０１ｄ）と前記第２の部位（１０１ｅ）とを近づけて、冷媒分流路を形成し；
    前記孔（５５ａ）に前記突起（５５ｂ）を貫通し；
    前記孔（５５ａ）を貫通した前記突起（５５ｂ）の先端を潰し；
    前記シート（１０１）の第１及び第２の部位（１０１ｄ、１０１ｅ）の外側の第４及び第５の部位（１０１ｂ、１０１ｃ）を、巻いた前記第３の部位（１０１ａ）に向かって曲げて、冷媒流路を形成する、
    熱交換器のヘッダタンクの製造方法。
15. 前記シート（１０１）の第３の部位（１０１ａ）に連通孔（５３ｆ）を開けた、請求項１３に記載の熱交換器のヘッダタンクの製造方法。

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