JPH06174393A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPH06174393A
JPH06174393A JP5170057A JP17005793A JPH06174393A JP H06174393 A JPH06174393 A JP H06174393A JP 5170057 A JP5170057 A JP 5170057A JP 17005793 A JP17005793 A JP 17005793A JP H06174393 A JPH06174393 A JP H06174393A
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tube
heat exchanger
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section
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JP5170057A
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Michel Potier
ポティエ ミシェル
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Original Assignee
Valeo Thermique Moteur SA
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Publication date
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    • F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/165—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by using additional preformed parts, e.g. sleeves, gaskets

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換器のヘッダー板に、１列または２列以
上の管を設けることができるようにする。 【構成】 並列な管の束３２と管の共通なグループ３４
の一部を形成する複数の隣接する管３６、３８の端部４
０、４２が嵌合される孔２６が開けられたヘッダー板１
０と、孔２６のエッジとグループ内の管の端部との間に
介在された圧縮自在なガスケット２４とを備え、ヘッダ
ー板１０における１つの孔２６に嵌合された１つのグル
ープの管の管端部の少なくとも１つ４０は、同じグルー
プにおける他の管４２の端部と異なる幾何学的特徴を有
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器に関し、特に
並列管の束を備え、各管が熱交換器のヘッダー板を貫通
するよう開けられた孔に嵌合されたそれぞれの端部（本
明細書では、「管端部」とも言う）を有する種類の熱交
換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のかかる熱交換器は、エンジン冷却
ラジエータ、または室内暖房ラジエータを構成するよ
う、内燃機関式自動車に多く使用されている。これら２
つの用途のいずれにおいても、通常は適当な凍結防止剤
が添加された水であるエンジン冷却流体が、束内の管を
通過するように流れ、一方、束状の管のまわりを、気流
が流れるようになっている。このような周知のタイプの
熱交換器では、各管端部が、シール状態でヘッダー板に
おける孔へ別々に嵌合されるよう、束状の管の本数と同
じ数の孔が、ヘッダー板にあけられている。
【０００３】本願出願人によるフランス特許出願第９１
０３４１１号明細書には、並列する管の束と孔を有する
ヘッダー板を備え、各孔には、共通グループの管の一部
である複数の隣接管の端部が嵌合されたタイプの熱交換
器が記載されている。一般に、孔のエッジとそのグルー
プ内の管端部との間には、圧縮自在なガスケットが介在
されている。各管を、ヘッダー板の各孔に個々に嵌合す
る代わりに、ヘッダー板における１つの孔に、１つのグ
ループにおける複数の管の端部が嵌合されるので、管の
間の間隔を最小にすることができる。このように、ヘッ
ダー板の寸法を最小にすると、熱交換器の熱的性能は改
善される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記タイプの
熱交換器では、前記グループのうちの１つのグループの
管は、管束における管の異なる列の一部となっている。
この熱交換器は、管束における管が２列となっている場
合に、特に適している。
【０００５】本発明の目的は、他の構造の管束にも適用
できる上記タイプの熱交換器を提供することにある。
【０００６】本発明の別の目的は、小型である、上記タ
イプの熱交換器を提供することにある。
【０００７】本発明の更に別の目的は、ヘッダー板の製
造、またはヘッダー板に対する管束の組み立てを改善し
た、上記タイプの熱交換器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】並列管の束と、１つのグ
ループの管を構成する複数の隣接する管のそれぞれの端
部が嵌合される孔が開けられたヘッダー板と、各孔のエ
ッジとこの孔に嵌合された前記グループの管の端部との
間に介在された圧縮自在なガスケットを備える熱交換器
において、ヘッダー板の孔に嵌合された管の前記グルー
プにおける管の端部のうちの少なくとも１つが、このグ
ループのうちの少なくとも１つの他の管の端部と異なる
幾何学的特徴を有することを特徴とする。
【０００９】
【作用】上記幾何学的特徴の差とは、管端部が、同一グ
ループにおける他の管端部とは、別の方向、別の軸線、
または断面形を有していることを意味するものである。
【００１０】そのため、本発明による熱交換器は、すべ
ての管端部を従来のように同じとした場合と比較して、
より小さい寸法となり、かつ製造面でも改善されたもの
となる。上記幾何学上の特徴の差のために、本発明の熱
交換器のヘッダー板は、それぞれのグループの管が嵌合
されたヘッダー板における孔の間に、強度の大きい一体
的ブリッジを設けたものとする。
【００１１】本発明の第１実施例では、前記グループの
うちの管の端部は、整列されており、かつ前記束の管の
共通な列の一部を形成している。
【００１２】前記グループのうちの管の端部は、外側管
の２つの管の端部と、中間管の少なくとも１つの管の端
部を備え、外側管の端部は、隣接する中間管の端部側に
ずれているのが好ましい。この結果、ヘッダー板におけ
る孔のうちの１つを囲むカラーを、上方に移動するのに
必要な空間が得られる。更に、ヘッダー板における２つ
の隣接する孔の間で一体的なブリッジが得られ、これら
ブリッジにより、ヘッダー板の機械的強度は増す。
【００１３】本発明の上記第１実施例は、前記グループ
内の管の端部が、平行に延びる軸線を有する長円または
楕円の断面を有する熱交換器に特に適用できる。この場
合、グループ内の外側管の端部の断面は、グループ内の
中間管の端部の断面よりも細長くすることが好ましい。
【００１４】管束が複数の列の管を備え、前記グループ
の管の端部が、前記異なる列にある本発明の第２のタイ
プの熱交換器では、前記グループは、前記列の方向に対
して横方向に整列された少なくとも３本の管、すなわ
ち、２本の外側管および少なくとも１本の中間管を備え
ている。
【００１５】本発明のこの第２の実施例は、同一グルー
プの管の端部が、互いに整列する長軸を有する、断面が
長円または楕円形である熱交換器に特に適用できる。こ
の場合、本発明の好ましい特徴によれば、各中間管の管
の端部は、外側管の管の端部の断面よりも細長い。
【００１６】各外側管の端部は、隣接する中間管の端部
側にずれているのがよい。この結果、ガスケットのグル
ープにおける各外側管と、これらに隣接する中間管との
間の厚さを最小とした熱交換器が得られる。更に、中間
管の偏心度を小さくできる。
【００１７】管束が複数の列の管を備え、前記グループ
内の管の端部が、異なる列にある本発明の第３の実施例
においては、前記グループは、五の目字パターンに配置
された少なくとも３本の管、すなわち２本の外側管と少
なくとも１本の中間管を備えている。第３の実施例にお
いては、各外側管の端部は、これらに隣接する中間管の
端部側に向いているのがよい。このようにすると、ヘッ
ダー板を貫通する各孔の形状を最適にできると同時に、
充分な機械的強度を有する一体的ブリッジを、これら孔
の２つの隣接する孔の間に設けることができる。
【００１８】本発明の熱交換器の第３の実施例では、管
の端部は、長円または楕円形の断面を有している。この
断面は、対称長軸を有するヘッダー板にも適用できる。
本発明の別の好ましい特徴によれば、前記外側管の端部
の断面の長軸は、これに隣接する中間管の端部の断面側
を向いている。
【００１９】以下、添付図面を参照して、本発明の好ま
しい実施例のいくつかを説明する。
【００２０】
【実施例】図１および図２に示す熱交換器は、ヘッダー
板１０すなわち孔開き板を含み、このヘッダー板１０
は、ほぼ長方形の基板部１２を有しており、好ましくは
金属材料から形成される。ヘッダー板１０は、長方形の
２つの長辺と対応する２つの平行エッジ１４と、長方形
の短辺と対応する２つの平行エッジ１６（図１及び図２
ではその一方しか示していない。）によって、境界が定
められている。エッジ１４および１６は、ヘッダー板１
０の基板部１２を囲むほぼ長方形の輪郭をした周辺溝１
８を構成している。この溝１８には、ガスケット２４の
一部である周辺ビード２０（図２）を嵌合しうるように
なっている。ガスケット２４は、公知の態様で、ヘッダ
ー板１０の基板部１２をカバーする。
【００２１】基板部１２を貫通するよう、長円形の孔２
６が一組開けられている。図１は、これら孔のうちの完
全な１つと、別の孔の一部を示している。これらの孔２
６は、２つの長辺エッジ１４の中間にて、ヘッダー板１
０の長手方向と平行に延びる対称軸線ＸＸを有してい
る。従って、この孔２６の対称軸線は、図１に示すよう
に、互いに直線状に整列されている。各孔２６の境界
は、フランジ２８（図２）により定められている。ガス
ケット２４は、各孔２６に対応する別のフランジ３０を
有している。各フランジ３０は、対応する孔２６のフラ
ンジ２８に支持されるようになっている。
【００２２】図１および図２の熱交換器は、更に管束３
２（図２）を有し、この管束は、１本の列に配列され、
複数のグループ３４に分割された多数の管を備えてい
る。本例では、各グループ３４は４本の管、すなわち、
外側の２本の管３６と中間の２本の管３８を備えてい
る。外側管３６は、端部４０を有し、中間管３８は、同
じグループ内の外側管の２つの端部の間にある端部４２
を有している。これら２つの端部４０および２つの端部
４２は、ガスケット２４のフランジ３０を圧縮するよ
う、１つの共通の孔２６に挿入されている。
【００２３】管３６および３８は、同一の楕円断面Ｓ
（図３参照）を有し、各断面は、ヘッダー板１０のエッ
ジ１４と直角に延びる長軸Ａを有している。これらの管
は、互いに平行な多数のフィン４４を貫通している。
【００２４】管端部４０および４２は、各孔２６の対応
するカラー２８内のガスケットのフランジ３０を圧縮す
るように拡大されているので、管端部とヘッダー板との
接合部における良好なシーリングが得られる。これらの
拡大された形状のため、管端部４０および４２は、図３
に示す各管の本体の断面Ｓと異なっている。
【００２５】図２に示すように、各外側管３６の管端部
４０は、隣接する中間管３８の管端部４２側にずれてい
る。従って、管端部４０および４２は、管３８と３６自
体の間のピッチＥよりも小さいピッチＥ’にセットされ
ている。このように、２本の隣接する孔２６の間にスペ
ースが設けられ、このスペースは、ヘッダー板のフラン
ジ２８を上方に移動させうるとともに、ヘッダー板に一
体的ブリッジ４６（このブリッジの幅は、ヘッダー板の
機械的強度を必要な強度とするのに充分広い。）を形成
できるよう、充分な大きさになっている。。
【００２６】外側管の管端部は、対称長軸Ａ１を有する
断面Ｓ１を有し、一方、各中間管の管端部４２は、対称
長軸Ａ２を有する断面Ｓ２を有している。これら軸Ａ１
およびＡ２は、ヘッダー板１０のエッジ１４に対して直
角に、かつ互いに平行な方向に延びている。また、管端
部４０の断面Ｓ１は、管端部４２の断面Ｓ２よりも細長
くなっている。
【００２７】本発明の熱交換器の第２実施例を示す図４
および図５を参照する。図４および図５において、図１
および図２に示す熱交換器の各要素に対応する各要素に
は、同じ符号に１００を加えた符号で示してある。
【００２８】図４および図５に示す熱交換器は、ほぼ長
方形のヘッダー板１１０を備え、このヘッダー板には、
細長い形状の複数の孔１２６が開けられている。各孔１
２６は、ヘッダー板１１０のエッジ１１４に対して直角
に、かつヘッダー板１１０に沿って延びる対称軸ＸＸを
有している。
【００２９】本例では、熱交換器は、３列に配置された
多数の管から成る管束１３２を有している。これらの管
は、グループごとに離間しており、各グループは、３つ
の管すなわち２本の外側管１３６と１本の中間管１３８
からなっている。各グループの管は、互いに隣接して配
置されており、管内の管の異なる列の一部となってい
る。１つのグループのうちの３本の管は、互いに直線状
に整列されている。管１３６および１３８のすべては、
長円または楕円の断面を有し、これらの断面は、図３の
断面Ｓ２と同じである。１つのグループ内の管の断面の
同一線上にある。
【００３０】管１３６は管端部１４０を有し、これら管
端部は、長軸Ａ１を有する長円または楕円断面Ｓ１を有
している。中間管１３８は、長円すなわち楕円の断面Ｓ
２および軸Ａ２を備えた管端部１４２を有している。２
本の管端部１４０は、管端部１４２の両側にあり、これ
らすべて３つの管端部は、１つの孔１２６に嵌合され、
ヘッダー板１１０のフランジ１２８に対してガスケット
１２４のフランジ１２８を圧縮するように拡大されてい
る。図４に最も良く示すように、中間管の管端部１４２
の断面Ｓ２は、外側の管管端部１４０の断面Ｓ１よりも
細長くなっている。
【００３１】各管端部１４０は、これに隣接する中間管
１３８の管端部１４２側にずれている。管端部１４０と
１４２との間のピッチＥ’は、対応する管１３６と１３
８との間のピッチＥよりも小さくなっている。その結
果、ガスケット１２４は、管端部１４２と２つの管端部
１４０との間で厚さが最小となる。更に、管端部１４２
は、管端部１４０の断面Ｓ１よりも細長くなった断面Ｓ
２を有するので、管端部１４０の偏心は小さい。
【００３２】次に、本発明の第３実施例を示す図６を参
照する。この図では、図１および図２の熱交換器と共通
の要素には、同じ符号に２００を加えて示してある。
【００３３】本例によるヘッダー板２１０は、複数の孔
２２６を有し、各孔に、管束における管の共通グループ
２３４における３本の管の各端部を嵌合するようになっ
ている。各グループ２３４は、２本の外側管２３６と、
中間管２３８とからなり、これらの管は、管束のうちの
３本の異なる列のうちの一部となっており、五の目パタ
ーンに配置されている。３本の管のいずれも、同一の断
面を有し、管２３６の断面の長軸は、ヘッダー板２１０
のエッジ２１４に対して直角に、かつ互いに整列してい
る。管２３８の断面の長軸も、エッジ２１４に対し直角
であるが、この長軸は、管２３６の断面の長軸に対して
平行をなしている。
【００３４】外側管２３６は、長軸Ｘ１を備える断面Ｓ
１を構成する長円または楕円形の管端部２４０を有して
いる。中間管２３８は、管端部２４０の断面と同じ断面
Ｓ２、および対称長軸Ａ２を有する長円または楕円形の
管端部２４２を有している。管端部２４０の断面の軸Ａ
１は、中間管の管端部２４２の断面Ｓ１側を向いてい
る。
【００３５】管端部２３８の長軸Ａ２は、ヘッダー板２
１０のエッジ２１４に対して直角を向いており、管の長
軸Ａ１は、エッジ２１４に対して斜めを向いている。
【００３６】各孔２２６は、端部２３８および２つの端
部２４０が嵌合されるような形状となっている。この形
状は、アルファベットのＵの形状に類似している。この
形状により、管端部２３８と管端部２４０の双方は、１
つの孔内のみに取り付けでき、２つの隣接する孔２２６
の間に、充分大きい立体的ブリッジ２４６が形成され、
ヘッダー板２１０の機械的強度を十分に大きくできる。
【００３７】ヘッダー板は、中心に孔２２６’を有し、
この孔は、４つの管端部２４０の側面に配置した１つの
管端部２４２が嵌合されるよう、ほぼＸ状の構造体を有
している。
【００３８】本発明は、特に自動車用に好適である。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、ヘッダー板の寸法を最
小にし、熱交換器の熱的性能を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図を簡略にするため、ガスケットを除いた本発
明の第１実施例における熱交換器の平面図であり、ヘッ
ダー板およびヘッダー板における孔に嵌合された管端部
を示す。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図を簡略にするためガスケットを除いた本発明
の第２実施例における熱交換器の平面図であり、ヘッダ
ー板およびヘッダー板における孔に嵌合された管端部を
示す。
【図５】図４におけるガスケットを示すもので、図４に
おけるＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】簡略化のためガスケットを除いた本発明の第３
実施例における熱交換器の平面図であり、ヘッダー板お
よびヘッダー板における孔に嵌合された管端部を示す。
【符号の説明】
１０；１１０；２１０ ヘッダー板 １２ 基板部 １４；１１４；２１４、１６ エッジ １８ 周辺溝 ２０ 周辺ビード ２４；１２４；２２４ ガスケット ２６；１２６ 孔 ２８、３０’ フランジ ３２；１３２ 管束 ３４；２３４ 管グループ ３６；１３６；２３６、３８；１３８；２３８ 管 ４０；１４０；２４０、４２；１４２；２４２ 管端
部 ４４ フィン ４６；２４６ ブリッジ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 並列管の束と、１つのグループの管を構
    成する複数の隣接する管のそれぞれの端部が嵌合される
    孔が開けられたヘッダー板と、各孔のエッジとこの孔に
    嵌合された前記グループの管の端部との間に介在された
    圧縮自在なガスケットを備える熱交換器であって、 ヘッダー板（１０；１１０；２１０）の孔（２６：１２
    ６：２２６）に嵌合された管の前記グループ（３４；１
    ３４；２３４）における管の端部のうちの少なくとも１
    つ（４０；１４０；２４０）が、このグループのうちの
    少なくとも１つの他の管の端部（４２；１４２；２４
    ２）と異なる幾何学的特徴を有することを特徴とする熱
    交換器。
  2. 【請求項２】 前記グループ（３４）のうちの管（３
    ６、３８）の端部（４０、４２）は、直線状に整列され
    ており、かつ前記束（３２）の管の共通な列の一部を形
    成していることを特徴とする請求項１に記載の熱交換
    器。
  3. 【請求項３】 前記グループ（３４）のうちの管の端部
    は、外側管（３６）の２つの管の端部（４０）と、中間
    管（３８）の少なくとも１つの管の端部（４２）からな
    り、かつ外側管の各端部（４０）は、隣接する中間管
    （３８）の端部（４２）側にずれていることを特徴とす
    る請求項２に記載の熱交換器。
  4. 【請求項４】 前記グループ（３４）内の管（３６、３
    ８）の端部は、それぞれ平行に延びる軸線（Ａ１、Ａ
    ２）を有する長円または楕円の断面（Ｓ１、Ｓ２）をな
    し、グループ（３４）内の外側管（３６）の端部（４
    ０）の断面（Ｓ１）は、グループ内の中間管の端部（４
    ２）の断面（Ｓ２）よりも細長いことを特徴とする請求
    項３に記載の熱交換器。
  5. 【請求項５】 束（１３２）は、複数の列の管を有し、
    前記グループ（１３４）の管（１３６、１３８）の端部
    （１４０、１４２）は、前記異なる列にあり、かつ前記
    グループ（１３４）は前記列の方向に対し横方向に整列
    して配置された少なくとも３本の管、すなわち２本の外
    側管（１３６）および少なくとも１本の中間管（１３
    ８）からなっていることを特徴とする請求項１に記載の
    熱交換器。
  6. 【請求項６】 前記グループ（１３４）の管（１３６、
    １３８）の端部は、それぞれ、互いに直線状に整列する
    長軸（Ａ１、Ａ２）を有する断面が長円または楕円形を
    なし、かつ中間管（１３８）の管の端部（１４２）は、
    外側管（１３６）の管の端部（１４０）の断面よりも細
    長いことを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
  7. 【請求項７】 各外側管（１３６）の端部（１４０）
    は、隣接する中間管（１３８）の端部（１４２）側にず
    れていることを特徴とする請求項５または請求項６に記
    載の熱交換器。
  8. 【請求項８】 束（１３２）は、複数の列の管からな
    り、前記グループ（２３４）の管（２３６、２３８）の
    端部（２４０、２４２）は、異なる列にあり、かつ前記
    グループ（２３４）は、五の目字パターンに配置された
    少なくとも３本の管、すなわち２本の外側管（２３６）
    と、少なくとも１本の中間管（２３８）からなっている
    ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
  9. 【請求項９】 各外側管（２３６）の端部（２４０）
    は、これらに隣接する中間管（２３８）の端部（２４
    ２）側を向いていることを特徴とする請求項８に記載の
    熱交換器。
  10. 【請求項１０】 管（２３６、２３８）の端部（２４
    ０、２４２）は、長円または楕円形の断面を有し、これ
    らの断面は、対称長軸（Ａ１、Ａ２）を有し、外側管
    （２３６）の端部（２４０）の断面の長軸（Ａ１）は、
    これに隣接する中間管（２３８）の端部（２４２）の断
    面の方向を向いていることを特徴とする請求項８または
    ９に記載の熱交換器。
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