JP5555512B2 - 熱交換器およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調装置等に用いられるヒーターコア等の熱交換器およびその製造方法に関し、とくに熱交換器を構成するタンク座板部材とサイドプレート間の固定構造に特徴を有する熱交換器およびその製造方法に関する。

従来の車両用空調装置に用いられる伝熱チューブ積層型ヒーターコアとして、伝熱チューブが連通されるタンク座板部材と、積層された伝熱チューブ群のうち端部に配置される伝熱チューブに沿って設けられたサイドプレートとが、タンク座板部材の端部に突設された爪をサイドプレートに向けて曲げるようにして固定されるヒーターコアがある。例えば、特許文献１に記載される熱交換器においては、タンク座板部材としてのコアプレート１２１に設けられた延出部１２３が、サイドプレートとしてのインサート１３０上に設けられた挟持部１３１に挟み込まれる形でコアプレート１２１とインサート１３０が固定されている。

また、特許文献２に記載される熱交換器のように、サイドプレートとしてのインサート４が、タンク座板部材としてのシートメタル５上に設けられた長孔１１に単に挿入されるだけで、特段の固定構造が設けられていない熱交換器も存在する。

特許第３６７８１５９号公報 特許第３３５３４２８号公報

熱交換器の組立て作業の簡便性や品質安定性の観点からは、サイドプレートがタンクに仮固定された後に、両者がろう付け等によって固定されることが望ましい。ところが、特許文献１に記載される熱交換器においては、特許文献１の図６に示されるように、コアプレート１２１がタンク本体１２２の端面よりも外側に張り出してしまうため、ヒーターコアの外面に段差や凹凸が生じる恐れがある。

このような段差や凹凸があると、ヒーターコア外面に気漏れ防止用のシール（パッキン）を巻き付ける際に、シールとヒータコアの間に隙間ができやすくなり、シールの気漏れ防止効果が弱められるばかりでなく、空調ユニットケース等の狭い空間にヒーターコアを収納する際にも不利に作用する恐れがある。

そこで本発明の課題は、凹凸の少ない外面形状を備えた熱交換器を、簡便かつ安定した品質にて提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る熱交換器は、一の外部配管を介して熱媒体が送入される入口側に設けられた入口タンクと、他の外部配管を介して前記熱媒体が送出される出口側に設けられた出口タンクと、前記入口タンクと前記出口タンクとを互いに連通しつつ積層される複数の伝熱チューブと、該伝熱チューブの積層方向一端側に設けられ、前記入口タンクおよび前記出口タンクの前記積層方向一端側の端部と接合されるサイドプレートから構成される熱交換器であって、前記入口タンクおよび前記出口タンクの少なくとも一方のタンクの前記積層方向一端側の端部に爪部が形成され、該爪部が前記サイドプレートの端部に設けられた第一の凹部にかしめられ、前記サイドプレートがタンク端面よりも外側に張り出すことなく配置され、第一の凹部が、前記サイドプレートのプレート面から垂直に立ち上がるように折り曲げられた前記サイドプレートの端部に設けられ、第一の凹部が、前記入口タンクまたは前記出口タンクと密着した状態にて固定され、前記入口タンクまたは前記出口タンクが、前記伝熱チューブとの連通孔を備え前記積層方向に沿って延びる座板部材と、前記積層方向に沿って延び前記座板部材とともにタンクの側面を形成するカバー部材と、タンクの前記積層方向端面を形成するキャップ部材とから構成され、前記座板部材と、前記カバー部材と、前記サイドプレートの短幅方向両端部に設けられた立設部とが、断面略面一となるように配置されていることを特徴とするものからなる。

本発明によれば、入口タンクまたは出口タンクの伝熱チューブ積層方向一端側の端部に爪部が形成され、該爪部がサイドプレートの端部に設けられた第一の凹部にかしめられているので、サイドプレートがタンク端面よりも外側に張り出すことなく配置された、外形の凹凸が少ない熱交換器が提供可能となる。

本発明の熱交換器において、前記爪部が、前記入口タンクまたは前記出口タンクの前記積層方向一端側の端部に形成された第二の凹部から突出するように形成されていることが好ましい。このように、爪部を第二の凹部から突出した形状とすることで、原材のプレスでの切断からの塑性加工により第二の凹部と爪部を同時に形成させ、残余の切り落とし部分をスクラップとして廃棄する際のスクラップ量を最小限に抑制することが可能となる。

また、本発明の熱交換器において、第一の凹部が、前記サイドプレートのプレート面から垂直に立ち上がるように折り曲げられた前記サイドプレートの端部に設けられている。このように第一の凹部が、サイドプレートから垂直に立ち上がるように折り曲げられた端部に設けられることにより、サイドプレートとタンクとが仮組み付け時に密着しやすくなり、ろう付け固定時の接着不良を効果的に防止することが可能となる。

本発明の熱交換器において、前記入口タンクまたは前記出口タンクが、前記伝熱チューブとの連通孔を備え前記積層方向に沿って延びる座板部材と、前記積層方向に沿って延び前記座板部材とともにタンクの側面を形成するカバー部材と、タンクの前記積層方向端面を形成するキャップ部材とから構成される。このように、タンクが主として座板部材、カバー部材およびキャップ部材から構成される簡素な構造を備えることにより、大量生産の際にも製品の品質安定性を確保しつつ、組み付け作業の効率性が確保される。

また、前記爪部が前記座板部材上に形成されていることが好ましい。サイドプレートとタンクの座板部分が爪部を介してかしめられることで、コンパクトな固定構造にて密着性の高い固定状態が実現可能となる。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る熱交換器の製造方法は、積層される複数の伝熱チューブに連通する連通孔を備え、前記伝熱チューブの積層方向に沿って延びタンクの一部を形成する座板部材上の、前記積層方向一端側の端部に爪部を形成し、
第一の凹部を備えたサイドプレートの端部を折り曲げて第一の凹部をプレート面から斜めに立ち上げ、
前記サイドプレートを前記タンク端面よりも外側に張り出すことなく前記伝熱チューブの前記積層方向一端側に配置して第一の凹部を前記座板部材に圧接させた後に、
前記座板部材と、前記積層方向に沿って延び前記座板部材とともにタンクの側面を形成するカバー部材と、前記サイドプレートの短幅方向両端部に設けられた立設部とが断面略面一となるように配置された状態で、前記爪部を第一の凹部にかしめることを特徴とする方法からなる。

このような本発明の熱交換器の製造方法によれば、タンクを形成する座板部材の端部に爪部を形成し、第一の凹部を備えたサイドプレートを伝熱チューブの積層方向一端側に配置させ、爪部を第一の凹部にかしめるので、サイドプレートがタンク端面よりも外側に張り出すことなく配置された、外形の凹凸が少ない熱交換器を製造することが可能となる。

本発明の熱交換器の製造方法において、前記爪部を、前記座板部材上の前記積層方向一端側の端部に形成された第二の凹部から突出するように形成することが好ましい。爪部を第二の凹部から突出した形状とすることで、原材の切削加工により第二の凹部と爪部を同時に形成させ、残余の切り落とし部分をスクラップとして廃棄する際のスクラップ量を最小限に抑制することが可能となる。

また、本発明の熱交換器の製造方法において、前記サイドプレートの端部を折り曲げて第一の凹部をプレート面から斜めに立ち上げ、第一の凹部を前記座板部材に圧接させた後に、前記爪部を第一の凹部にかしめる。第一の凹部を、サイドプレートから斜めに立ち上げた状態にて座板部材に圧接させた後に、爪部を第一の凹部にかしめることにより、サイドプレートの弾性復元力を利用して、タンクの座板部材とサイドプレートとを、両部材間の密着性を高めた状態にて固定することが可能となる。

本発明に係る熱交換器およびその製造方法によれば、凹凸の少ない外面形状を備えた熱交換器を、簡便かつ安定した品質にて提供することが可能となる。

本発明の一実施態様に係るヒーターコアを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の紙面左側から見た側面図である。 図１のヒーターコアを収納する車両用空調装置の空調ユニットケースを分解した状態を示し、（Ａ）は斜め上方から見た分解斜視図、（Ｂ）は斜め下方から見た分解斜視図である。 図１のヒーターコアのサイドプレートと座板部材との接合部分近傍を示し、（Ａ）はかしめ固定を行う前、（Ｂ）はかしめ固定を行った後の部分拡大斜視図である。 図３（Ｂ）のサイドプレートと座板部材との接合部分近傍を示し、（Ａ）はサイドプレートの正面側から見た平面図、（Ｂ）は座板部材を（Ａ）の紙面左側から見た透視側面図である。 図３の第一の凹部を座板部材に圧接させる工程を示し、（Ａ）は圧接前の状態を示す正面図、（Ｂ）は圧接後の状態を示す正面図である。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係るヒーターコアを示しており、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の左側から見た側面図である。図１においては、ヒーターコア１の外面に空気漏れ等の気漏れ防止用のシール２を巻き付けた状態のヒーターコア１が示されている。ヒーターコア１の下側には、入口側の配管接続部３を介して熱媒体が導入される入口タンク４が設けられている。入口タンク４内の熱媒体は、伝熱チューブ５を経て、ヒーターコア１の上側に設けられた出口タンク６に移送され、出口側の配管接続部７から排出される。複数の伝熱チューブ５は、図１の左右方向に積層されており、積層された伝熱チューブ５は、両端がサイドプレート８、９で挟まれている。また、隣接する伝熱チューブ５の間には、図示されない熱交換用のフィンが設けられている。

図２は、ヒーターコア１を収納する車両用空調装置の空調ユニットケースを分解した状態を示しており、（Ａ）は斜め上方から見た分解斜視図、（Ｂ）は斜め下方から見た分解斜視図である。空調ユニットケースは上ケース部材５１と下ケース部材５２からなり、上ケース部材５１に設けられたヒーターコア１の収納スペース５３内に収納される。収納スペース５３は非常に狭く形成されているので、ヒーターコア１の外面に凹凸があると、ヒーターコア１が収納スペース５３に引っ掛かるなどして、空調ユニットケースを組み立てる際の支障となりやすい。ヒーターコア１には外部配管５４、５５がＯリングを介してカシメ接続されている。空調ユニットケースを組み立てる際には、ヒーターコア１を収納スペース５３に収納した後に、外部配管５４、５５を押さえ部材５６で押さえつつ、上ケース部材５１と下ケース部材５２との接合を行う。

図３は、ヒーターコア１のサイドプレート８と出口タンク６の座板部材１１との接合部分近傍を示し、（Ａ）は爪部１１ａ、１１ｂによるかしめ固定を行う前、（Ｂ）は爪部１１ａ、１１ｂによるかしめ固定を行った後の部分拡大斜視図である。出口タンク６は、第二の凹部１１ｃを端部に設けた座板部材１１と、座板部材１１とともに出口タンク６の筒状側面を形成するカバー部材１２と、出口タンク６の底面を形成するキャップ部材１３から構成されている。爪部１１ａ、１１ｂは第二の凹部１１ｃから突出するように形成され、サイドプレート８の端部においてプレート面から垂直に立ち上がるように折り曲げられた第一の凹部８ａにかしめられる。このようにしてサイドプレート８は、出口タンク６の端面よりも外側に張り出すことなく配置された状態にて、出口タンク６に固定される。

図３においては、座板部材１１、カバー部材１２と、サイドプレート８の短幅方向両端部に設けられた立設部８ｂとが、断面略面一となるように配置されており、さらにキャップ部材１３とサイドプレート８には、それぞれリブ１３ａ、８ｃが設けられている。このようにヒーターコア１は、外面に極力凹凸が生じないように形成されているので、気漏れ防止用のシール２を巻き付けた際の気漏れ防止効果が十分に確保される。なお、入口タンク４の座板部材（図示せず）も座板部材１１と同様の固定構造にてサイドプレート８と接合されるが、記載内容の重複を避けるため説明を省略する。

図４は、図３（Ｂ）のサイドプレート８と座板部材１１との接合部分近傍を示し、（Ａ）はサイドプレート８正面側から見た平面図、（Ｂ）は座板部材１１を（Ａ）の右方から見た透視側面図である。図４（Ａ）に示されるように、爪部１１ａ、１１ｂは、かしめ工具等を用いて第一の凹部８ａ内でかしめられるので、サイドプレート８と座板部材１１とが短幅方向（図４の上下方向）に位置ずれすることが効果的に防止される。また、図４（Ｂ）に示されるように、爪部１１ａ、１１ｂは、第二の凹部１１ｃ内に形成されているので、第二の凹部１１ｃを設けずに爪部を座板部材１１の端部から突出するように形成した場合に比べ、切削加工において切り落とす部分が小さくて済み、原材の使用量および廃棄量の低減が図られる。

図５は、第一の凹部８ａを座板部材１１に圧接させる工程を示しており、（Ａ）は圧接前の状態を示す正面図、（Ｂ）は圧接後の状態を示す正面図である。図５（Ａ）に示される圧接前においては、第一の凹部８ａを、まず、サイドプレート８のプレート面から４５〜９０度の仰角にて斜めに立ち上げる。この状態にてサイドプレート８を出口タンク６に近づけ、座板部材１１に第一の凹部８ａを押し付ける。このような圧接工程を実施することにより、第一の凹部８ａと座板部材１１とが密着するようになるので、サイドプレート８と出口タンク６とが確実に固定される。

本発明に係る熱交換器およびその製造方法は、各種の伝熱チューブ積層型熱交換器に適用可能である。

１ ヒーターコア
２ シール（パッキン）
３、７ 配管接続部
４ 入口タンク
５ 伝熱チューブ
６ 出口タンク
７ 温度センサ
８、９ サイドプレート
８ａ 第一の凹部
８ｂ 立設部
８ｃ、１３ａ リブ
１１ 座板部材
１１ａ、１１ｂ 爪部
１１ｃ 第二の凹部
１２ カバー部材
１３ キャップ部材
５１ 上ケース部材
５２ 下ケース部材
５３ 収納スペース
５４、５５ 外部配管
５６ 押さえ部材

Claims (5)

1. 一の外部配管を介して熱媒体が送入される入口側に設けられた入口タンクと、他の外部配管を介して前記熱媒体が送出される出口側に設けられた出口タンクと、前記入口タンクと前記出口タンクとを互いに連通しつつ積層される複数の伝熱チューブと、該伝熱チューブの積層方向一端側に設けられ、前記入口タンクおよび前記出口タンクの前記積層方向一端側の端部と接合されるサイドプレートから構成される熱交換器であって、前記入口タンクおよび前記出口タンクの少なくとも一方のタンクの前記積層方向一端側の端部に爪部が形成され、該爪部が前記サイドプレートの端部に設けられた第一の凹部にかしめられ、前記サイドプレートがタンク端面よりも外側に張り出すことなく配置され、第一の凹部が、前記サイドプレートのプレート面から垂直に立ち上がるように折り曲げられた前記サイドプレートの端部に設けられ、第一の凹部が、前記入口タンクまたは前記出口タンクと密着した状態にて固定され、前記入口タンクまたは前記出口タンクが、前記伝熱チューブとの連通孔を備え前記積層方向に沿って延びる座板部材と、前記積層方向に沿って延び前記座板部材とともにタンクの側面を形成するカバー部材と、タンクの前記積層方向端面を形成するキャップ部材とから構成され、前記座板部材と、前記カバー部材と、前記サイドプレートの短幅方向両端部に設けられた立設部とが、断面略面一となるように配置されていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記爪部が、前記入口タンクまたは前記出口タンクの前記積層方向一端側の端部に形成された第二の凹部から突出するように形成されている、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記爪部が前記座板部材上に形成されている、請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 積層される複数の伝熱チューブに連通する連通孔を備え、前記伝熱チューブの積層方向に沿って延びタンクの一部を形成する座板部材上の、前記積層方向一端側の端部に爪部を形成し、
   第一の凹部を備えたサイドプレートの端部を折り曲げて第一の凹部をプレート面から斜めに立ち上げ、
   前記サイドプレートを前記タンク端面よりも外側に張り出すことなく前記伝熱チューブの前記積層方向一端側に配置して第一の凹部を前記座板部材に圧接させた後に、
   前記座板部材と、前記積層方向に沿って延び前記座板部材とともにタンクの側面を形成するカバー部材と、前記サイドプレートの短幅方向両端部に設けられた立設部とが断面略面一となるように配置された状態で、前記爪部を第一の凹部にかしめることを特徴とする熱交換器の製造方法。
5. 前記爪部を、前記座板部材上の前記積層方向一端側の端部に形成された第二の凹部から突出するように形成する、請求項４に記載の熱交換器の製造方法。

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