JP6567524B2 - ヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブ - Google Patents

Description

本発明は、ＥＧＲクーラ等に用いられるヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブに関する。

ヘッダープレートレス熱交換器に用いる偏平チューブとして、下記特許文献１のものが知られている。この偏平チューブは、一対の溝型プレートを互いに逆向きに嵌着し、その両端開口部を厚み方向に拡開して拡開部を形成したものである。
両プレートの拡開部の両側壁には、その底面と直交する断面コ字状の直線的な側壁部が形成され、その拡開部以外では、各プレートの両側壁の断面が外側に湾曲する湾曲壁部を形成している。
内側プレートの拡開部の側壁部には、その高さ方向の中間で、その肉厚分だけ内側に段付きに形成された段付き壁部を有し、各段付き壁部の先端縁に内側に曲折する一対の案内面が形成され、その先端は外側プレートの側壁部の根元に当接するように形成されている。この案内面により、容易に偏平チューブを組みやすくなっている。

特開２０１３−０９６６３２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の偏平チューブは、各プレートの製造において、材料を切除する無駄が生じていた。
そこで、本発明は、偏平チューブに用いる各プレートの加工の際、材料の切除部分を必要最小限にし、無駄なく材料を利用できるヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブを提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、それぞれ金属板をプレス成形して溝底部（７）と両側壁部（８）とからなる溝形に曲折された内側プレート（２）と外側プレート（３）とを有し、
両プレート（２）（３）は、互いに溝底部（７）を対向させて内側プレート（２）の外側に外側プレート（３）が嵌着され且つ、それぞれのプレート（２）（３）の両端部に厚み方向に拡開部（９）が形成されたヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブにおいて、
前記内側プレート（２）の両側壁部（８）の両端部（４）には、その板厚分内側に鈎形に曲折して横断面が直線的な一対の段付き壁部（１０）を有し且つ、その内側プレート（２）の中間部（５）には、横断面が外側に湾曲する一対の内側湾曲壁部（１１）が形成され、
前記外側プレート（３）の両側壁部（８）の両端部（４）には、前記段付き壁部（１０）に整合する横断面が直線的な一対の外側嵌着壁部（１３）を有し且つ、その外側プレート（３）の中間部（５）には横断面が外側に湾曲して、前記内側湾曲壁部（１１）に整合する外側湾曲壁部（１２）が形成され、
前記内側プレート（２）の段付き壁部（１０）の溝底部（７）からの高さが、その段付き壁部（１０）以外の部分の溝底部（７）からの高さより、前記拡開部（９）の厚み方向に拡開された分、低く形成され、
前記外側プレート（３）の前記外側嵌着壁部（１３）の端縁（１３ａ）が内側プレート（２）の段付き壁部（１０）の段部（１０ａ）に着座し、
内側プレート（２）の前記内側湾曲壁部（１１）の外面に、外側プレート（３）の前記外側湾曲壁部（１２）の内面が圧接するように構成されたヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブである。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブにおいて、
前記内側プレート（２）の前記拡開部（９）の横断面の内周長さ（２×Ｌ１＋Ｌ２）と、前記拡開部（９）以外の横断面の内周長さとが同一の長さに形成されたヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブである。

請求項３に記載の本発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載のヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブにおいて、
前記外側プレート（３）の前記拡開部（９）の横断面の内周長さ（２×Ｌ５＋Ｌ６）と、前記外側プレート（３）の中間部（５）の横断面の内周長さ（２×Ｌ７＋Ｌ８）とが同一の長さに形成されたヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブである。

請求項１に記載の発明は、前記内側プレート２の段付き壁部１０の溝底部７からの高さが、その段付き壁部１０以外の部分の溝底部７からの高さより、前記拡開部（９）の厚み方向に拡開された分、低く形成されたから、金属板をプレス成形して、段付き壁部１０を有する溝型の内側プレート２を形成したとき、全長に渡って同一幅の金属板から、内側プレート２を成形できる。即ち、拡開部９の成形に伴う、拡開部における側壁高さの低下分をそのまま受け入れることができる。それにより、金属板を無駄なく利用でき、歩留りのよい偏平チューブを製造できる。
また、その内側プレート２の段付き壁部１０の段部１０ａに、外側プレート３の外側嵌着壁部１３の端縁１３ａが着座するとき、それらの横断面は直線的に形成されているため、内プレート２と外プレート３との位置決めを正確に行い得る。
それと同時に、両プレート２、３の湾曲壁部１１、１２の圧接により、両プレート２，３の間がそれら自体で互いに保持され、組立ての容易なヘッダープレートレス熱交換器を提供できる。

請求項２に記載の発明のように、内側プレート２の拡開部９の横断面の内周と、その拡開部９以外の部分の横断面の内周とが同一の長さに形成された場合には、金属板をプレス成形して、拡開部９と段付き壁部１０を有する溝型の内側プレート２を形成したとき、全長に渡って同一幅の金属板から内側プレート２を成形できる。そのため、金属板をさらに無駄なく利用できると共に、製造が容易で、歩留りのよい偏平チューブを製造できる。

請求項３に記載の発明のように、外側プレート３の拡開部９の横断面の内周と、その中間部５の横断面の内周とが同一の長さに形成された場合には、金属板をプレス成形して、拡開部９を有する溝型の外側プレート３を形成したとき、略全長に渡って同一幅の金属板から外側プレート３を成形でき、金属板の切り取りが最小限に抑えられる。そのため、金属板をさらに無駄なく利用できると共に、製造が容易で、歩留りのよい偏平チューブを製造できる。

図１は本発明のヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブに用いる内側プレート２の斜視図である。
図２は同外側プレート３の斜視図である。
図３は内側プレート２の製造工程を示す説明図である。
図４は外側プレート３の製造工程を示す説明図である。
図５は本発明のヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブの分解斜視図である。
図６は図５のＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。
図７は同偏平チューブの要部を示すものであり、（Ａ）はその分解斜視図、（Ｂ）はその組立て斜視図である。
図８は図７（Ｂ）のＶＩＩＩ‐ＶＩＩＩ矢視断面図である。
図９は図７（Ｂ）のＩＸ‐ＩＸ矢視断面図である。

次に図面に基づいて、本発明の実施の形態につき説明する。
本発明のヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブ１は、一対の内側プレート２と外側プレート３とを有する。
各プレート２、３は、金属板をそれぞれプレス成形して溝底部７と両側壁部８からなる偏平な溝形に曲折され、その両端部に厚み方向に膨出した拡開部９を形成する。
それらのプレート２、３は、図５に示す如く、その溝底部７を対向して、内側プレート２の側壁部８の外面に外側プレート３の側壁部８の内面が嵌着されて、偏平チューブ１を構成する。
（内側プレート２の特徴）
内側プレート２は、図１に示す如く、端部４、中間部５、徐変部６の区間で構成される。
内側プレート２の各側壁部８の両端部４には、その板厚分内側に鈎形に曲折して横断面が直線的な一対の段部１０ａを有する段付き壁部１０が形成される。また、その内側プレート２の中間部５には、横断面が外側に湾曲する一対の内側湾曲壁部１１が形成される。
同一幅の金属板から、内側プレート２の拡開部９を形成するため、その段付き壁部１０の溝底部７の位置はその段付き壁部１０以外の部分の溝底部７の位置より低く形成される。
各プレート２、３の端部４と中間部５との間には徐変部６が設けられている。この徐変部６は、側壁部８が直線的な端部４から徐々に湾曲して中間部５へ移行される部分である。
図１に示す如く、内側プレート２の端部４に形成されている段部１０ａは、同じ高さで徐変部６にまで延在されているが、中間部５へ向かうに従って徐々に段部１０ａの幅が薄くなり、その端部で段部が消失する。
ここで、拡開部９（端部４）の横断面の内周について述べる。
先ず、その段付き壁部１０の長さの内周をＬ１とし、溝底部７の長さをＬ２とする。
また、中間部５の横断面の内周について、その内側湾曲壁部１１の長さをＬ３とし、溝底部７の長さをＬ４とする。そして、徐変部６の横断面の内周について、その側壁部８の長さをＬ９とし、溝底部の長さをＬ１０とする。
本願発明では、内側プレート２の拡開部９の横断面の内周長さ（２×Ｌ１＋Ｌ２）と、中間部５の横断面の内周長さ（２×Ｌ３＋Ｌ４）と、徐変部６の横断面の内周長さ（２×Ｌ９＋Ｌ１０）とが全て同一になるように形成されている。
この場合、図３に示す如く、全長に渡って同一幅の金属板から内側プレート２を成形できる。そして、金属板の切断は、内側プレート２の切り離しの時のみに抑えられることになる。
（外側プレート３の特徴）
外側プレート３は、内側プレート２と同様、図２に示す如く、端部４、中間部５、徐変部６の区間で構成される。これらの各区間の長さは、内側プレート２の外周と整合する。
外側プレート３の各側壁部８の両端部４には、内側プレート２の段付き壁部１０の外周に整合する横断面が直線的な一対の外側嵌着壁部１３が形成される。また、その外側プレート３の中間部５には横断面が外側に湾曲して、内側プレート２の内側湾曲壁部１１の外周に整合する一対の外側湾曲壁部１２が形成される。
外側プレート３は、同一幅のプレートから、その拡開部９を形成するため、その外側嵌着壁部１３の溝底部７からの高さは、その外側嵌着壁部１３以外の部分の溝底部７からの高さより低く形成される。
ここで、拡開部９（端部４）の横断面の内周について述べる。
先ず、その外側嵌着壁部１３の長さをＬ５とし、溝底部７の長さをＬ６とする。また、中間部５の横断面の内周について、その外側湾曲壁部１２の長さをＬ７とし、溝底部７の長さをＬ８とする。
本願発明では、外側プレート３の拡開部９（端部４）の横断面の内周長さ（２×Ｌ５＋Ｌ６）と、中間部５の横断面の内周長さ（２×Ｌ７＋Ｌ８）とが同一になるようにされている。
外側プレート３の徐変部６は、溝底部７から外側嵌着壁部１３の端縁１３ａまでの高さと整合させるため、その高さ分を切除して欠切部１５が設けられる。それにより、外側プレート３の徐変部６の横断面の内周長さは、他の領域（端部４、中間部５）の長さより短くなる。
この場合、図４に示す如く、徐変部６以外の略全長に渡って同一幅の金属板から外側プレート３を成形でき、金属板の切り取りが最小限に抑えられる。
（偏平チューブ１の組立て）
このように形成された内側プレート２と外側プレート３は、図５、図６に示す如く、外側プレート３の外側嵌着壁部１３の端縁１３ａが内側プレート２の段付き壁部１０の段部１０ａに着座し、欠切部１５の端縁が内側プレート２の徐変部６の段部に着座する。
この時、内側プレート２の段付き壁部１０の段部１０ａから先端までの外面は、図８に示す如く、外側嵌着壁部１３の内面に被嵌される。
そして内側プレート２の段付き壁部１０の段部１０ａから溝底部７までの外面と、外側プレート３の外側嵌着壁部１３の外面は、面一になるように形成される。両プレート２、３が嵌着したとき、図７（Ｂ）、図８のように、偏平チューブ１の両端部の外周は段部１０ａに形成される継目部分を除いて略方形に形成される。
そして、内側プレート２の内側湾曲壁部１１の外面に、外側プレート３の外側湾曲壁部１２の内面が圧着されることにより偏平チューブ１が完成する。
なお、図９に示すごとく、内側プレート２と外側プレート３とを互いに嵌着した時、一旦両者が嵌着されると、両プレート２、３の湾曲壁部１１、１２の存在により、それらの間が弾性的に圧着し、両者が分離しないように形成される。
このような偏平チューブ１の内部には図示しないインナーフィンが介装される。そのインナーフィンの形状は、公知のものを使用できる。
各プレート２、３の外面側には、多数のディンプル１４が互いに整合する位置で、外面側に突出する。そのディンプル１４の突出高さは、拡開部９の突出高さと同一である。
各プレート２、３および図示しないインナーフィンの互いに接触する少なくとも一方の面には、ろう材が塗布または被覆される。
そして、多数の偏平チューブ１がその両端の拡開部９で積層されて、熱交換器のコアが形成される。その外周には、ケーシングおよびヘッダタンクが被嵌され、それらの各部が押圧状態で、高温の炉内で一体的にろう付け固定される。
このとき、各偏平チューブ１の内部にはインナーフィンが介装されており、且つ各偏平チューブ１の外面のディンプル１４どうしが接触し、偏平チューブ１の中間部においては、その高さが特定される。
次に、ケーシングは、一例として、一対の溝形材を互いに嵌着して筒状に形成される。その横断面は方形で、その側壁に一対の冷却水出入口が設けられ、冷却水パイプが連結される。
そして、コアの各偏平チューブ１内には、一例として排気ガスが流通し、偏平チューブ１の外面側には冷却水が流通し、その冷却水によって排気ガスが冷却される。

１ 偏平チューブ
２ 内側プレート
３ 外側プレート
４ 端部
５ 中間部
６ 徐変部
７ 溝底部
８ 側壁部
９ 拡開部
１０ 段付き壁部
１０ａ 段部
１１ 内側湾曲壁部
１２ 外側湾曲壁部
１３ 外側嵌着壁部
１３ａ 端縁
１４ ディンプル
１５ 欠切部

Claims (3)

1. それぞれ金属板をプレス成形して溝底部（７）と両側壁部（８）とからなる溝形に曲折された内側プレート（２）と外側プレート（３）とを有し、
   両プレート（２）（３）は、互いに溝底部（７）を対向させて内側プレート（２）の外側に外側プレート（３）が嵌着され且つ、それぞれのプレート（２）（３）の両端部に厚み方向に拡開部（９）が形成されたヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブにおいて、
   前記内側プレート（２）の両側壁部（８）の両端部（４）には、その板厚分内側に鈎形に曲折して横断面が直線的な一対の段付き壁部（１０）を有し且つ、その内側プレート（２）の中間部（５）には、横断面が外側に湾曲する一対の内側湾曲壁部（１１）が形成され、
   前記外側プレート（３）の両側壁部（８）の両端部（４）には、前記段付き壁部（１０）に整合する横断面が直線的な一対の外側嵌着壁部（１３）を有し且つ、その外側プレート（３）の中間部（５）には横断面が外側に湾曲して、前記内側湾曲壁部（１１）に整合する外側湾曲壁部（１２）が形成され、
   前記内側プレート（２）の段付き壁部（１０）の溝底部（７）からの高さが、その段付き壁部（１０）以外の部分の溝底部（７）からの高さより、前記拡開部（９）の厚み方向に拡開された分、低く形成され、
   前記外側プレート（３）の前記外側嵌着壁部（１３）の端縁（１３ａ）が内側プレート（２）の段付き壁部（１０）の段部（１０ａ）に着座し、
   内側プレート（２）の前記内側湾曲壁部（１１）の外面に、外側プレート（３）の前記外側湾曲壁部（１２）の内面が圧接するように構成されたヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブ。
2. 請求項１に記載のヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブにおいて、
   前記内側プレート（２）の前記拡開部（９）の横断面の内周長さ（２×Ｌ１＋Ｌ２）と、前記拡開部（９）以外の横断面の内周長さとが同一の長さに形成されたヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブ。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載のヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブにおいて、
   前記外側プレート（３）の前記拡開部（９）の横断面の内周長さ（２×Ｌ５＋Ｌ６）と、前記外側プレート（３）の中間部（５）の横断面の内周長さ（２×Ｌ７＋Ｌ８）とが同一の長さに形成されたヘッダープレートレス熱交換器の偏平チューブ。

Images