JPH09250895A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コア本体に別体のタンク部を接合して構成さ
れる熱交換器において、パイプの取付位置の自由度を保
ちつつタンク部の通風方向巾を小さくする。 【解決手段】 タンクプレート１２に設けられる入口パ
イプ１６と出口パイプ１７とをコア本体の通風端面と垂
直となる方向から見てずれた位置に設ける。積層方向に
沿って設けられるタンク部５のかしめ部分を、入口空間
１４側のかしめ部分にあっては入口パイプ１６と、出口
空間１５側のかしめ部分にあっては出口パイプ１７と、
それぞれ通風端面と垂直となる方向から見てずれた位置
に設ける。タンク部内部を仕切る仕切プレート１３の突
起２５と嵌合する通孔２４の位置をコア本体の通風端面
と垂直となる方向から見てパイプ位置とずらす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両用空調装置
のヒータコア等として用いられる熱交換器、より詳しく
は、チューブエレメントを積層して成るコア本体に別体
のタンク部を接合して構成される熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の熱交換器として、実開昭
６３−１５４９６２号公報、特開平５−１８９６号公報
等に示される片タンク式の熱交換器が知られている。こ
れは、折り返し通路が形成されたチューブエレメントを
フィンと交互に複数段に積層してコア本体を形成し、コ
ア本体の一端に結合するタンク部を入口パイプ及び出口
パイプを接続するタンクプレートと、チューブエレメン
トを接続するエンドプレートとを嵌合して構成するよう
にしたものである。タンク部の内部は積層方向に延びる
入口空間と出口空間とに分けられ、入口空間に入口バイ
プが接続されると共に出口空間に出口パイプが接続さ
れ、入口空間に流入された熱交換媒体をチューブエレメ
ントの折り返し通路を通して出口空間へ送り、その過程
でフィン間を通過する空気と熱交換するようにしたもの
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
熱交換器において、軽量化、直材費の低減、収納スペー
スの削減等を図るためには、タンク部の通風方向巾を小
さくすることが要請されるが、タンク部の通風方向巾
は、このタンク部に取り付けられるパイプの径やパイプ
の取付位置によって制約される。

【０００４】ここで、タンク部に取り付けられる入口パ
イプや出口パイプの取り付け位置は、各種仕様に対応で
きるよう可能な限り自由度を持たせておくことが望まし
いが、入口パイプと出口パイプとを近接して設ける場合
でも、パイプの取付孔を形成するパンチ又はバーリング
加工の金型が干渉しないように配慮する必要がある。

【０００５】しかも、タンクを構成するタンクプレート
とエンドプレートとを仮止めするためにこれらプレート
の嵌合部分を何箇所かかしめ付ける場合には、このかし
め部分においてタンク部の通風方向巾が他の部分に比べ
て絞られるので、任意にパイプ位置を決定できるものと
すれば、かしめ絞られる寸法を見越して通風方向巾を設
定する必要があり、この点によってもタンク部の通風方
向巾の削減に制約を受ける。

【０００６】そこで、この発明においては、パイプ位置
やかしめ部分の存在によって大きくなりがちだったタン
ク部の通風方向巾を小さくすることで熱交換器の小型化
を図り、もって、熱交換器の軽量化、直材費の低減化、
熱交換器の収納スペースの削減を図ることを課題として
いる。また、パイプの取付孔を形成する際に金型の干渉
を避けると共に、取付孔の形成位置に可能な限り自由度
を持たせるようにした熱交換器を提供することを課題と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明にかかる熱交換器は、熱交換媒体を通す往路
と復路とが形成されたチューブエレメントをフィンを介
して複数段に積層して構成されるコア本体と、前記コア
本体の一端に設けられ、入口側及び出口側のパイプを組
付ける第１のプレートと前記各チューブエレメントを組
付ける第２のプレートとを嵌め合わせ、これら第１及び
第２のプレートの嵌合部分を適宜かしめ付けて構成され
るタンク部とを有し、前記タンク部の内部を通風方向に
対し前後に仕切って、前記チューブエレメントの往路及
び前記入口側のパイプが臨む入口空間と、前記チューブ
エレメントの復路及び前記出口側のパイプが臨む出口空
間とを形成し、前記入口側のパイプと前記出口側のパイ
プとを前記コア本体の通風端面と垂直となる方向から見
てずらした位置に設け、前記チューブエレメントの積層
方向に沿って設けられる前記タンク部のかしめ部分を、
前記入口空間側のかしめ部分にあっては前記入口側のパ
イプと、前記出口空間側のかしめ部分にあっては前記出
口側のパイプと、それぞれ前記通風端面と垂直となる方
向から見てずらした位置に設けるようにしたことにある
（請求項１）。

【０００８】上記構成を実現する熱交換器としては、コ
ア本体の片側にのみタンク部を有するものであっても、
両側にタンク部を有するものであってもよく、片タンク
式の熱交換器であれば、チューブエレメントは、内部に
折り返し通路を形成してタンク部の入口空間から流入さ
れた熱交換媒体をそのまま出口空間へ導く構成とすれば
よい。また、上記構成に加え、入口空間側のかしめ部分
と出口空間側のかしめ部分とを、コア本体の通風端面と
垂直となる方向から見てずらした位置に設けるようにし
てもよい。

【０００９】したがって、この発明によれば、入口側の
パイプが出口側のパイプや入口空間側のかしめ部分と積
層方向にずらして配置され、出口側のパイプも入口側の
パイプのみならず出口空間側のかしめ部分と積層方向に
ずらして配置されるので、パイプどうしの干渉やパイプ
取付孔の成形金型の干渉を避けることができ、しかも、
かしめ部分によってタンク部が絞られることを考慮して
通風方向巾を大きくする必要もないので、タンク部の通
風方向巾を積極的に小さくすることができる。この場
合、パイプやかしめ部分をずらして設けるので、その限
りにおいてパイプ位置に制約が加わるが、パイプ位置や
かしめ位置のずらすバリエーションを種々予定しておけ
ば、自由度を損なうことがない。

【００１０】また、タンク部の内部を仕切る方法として
は、積層方向に延びる仕切プレートを第１のプレートと
一体又は別体に形成する構成が考えられるが、第１のプ
レートに仕切プレートの突起と嵌合する通孔を形成する
場合には、この通孔をコア本体の通風端面と垂直となる
方向から見てパイプ位置とずらして形成することが望ま
しい（請求項２）。

【００１１】したがって、仕切プレートの突起の形成位
置、即ち、第１のプレートの通孔の形成位置が、パイプ
の取付け位置と積層方向にずれた位置にあるので、タン
ク部の通風方向巾を通孔の有無に関係なく設定すること
ができる。

【００１２】尚、上述においてコア本体の通風端面と垂
直となる方向から見てずらした位置とは、入口側のパイ
プと出口側のパイプ、パイプとかしめ部分、あるいは、
パイプと通孔とが、それぞれの中心をチューブエレメン
トの積層方向に相対的にずらして干渉しない位置関係に
あることを意味し、コア本体の通風端面と垂直となる方
向から見て、中心がずれているのにたまたまオーバーラ
ップしていることまで否定するものではない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面により説明する。図１及び図２において、熱交換器１
は、例えば、車両用空調装置に搭載され、エンジン冷却
水（温水）を熱交換媒体として利用する片タンク型のも
ので、チューブエレメント２とコルゲート状のフィン３
とを交互に複数段に積層してコア本体４を構成すると共
に、このコア本体４の一端にタンク部５を取り付けて構
成されている。

【００１４】チューブエレメント２は、ろう材がクラッ
ドされたアルミニウムを主原料とするアルミニウム合金
をプレス加工して形成された成形プレート６を２枚向か
い合わせてその周縁に形成された接合代を対面接合して
構成されている。このチューブエレメント２には、長手
方向の一端に開口部（流入側開口部７、流出側開口部
８）が形成されると共に、各成形プレートに形成された
突条９が突き合わされて開口部間からチューブエレメン
ト２の自由端近傍にかけて隔壁が延設され、この隔壁に
沿って流入開口部７から自由端へ延びる往路１０ａと自
由端から流出開口部８へ延びる復路１０ｂとを有する折
り返し通路１０が形成されている。

【００１５】タンク部５は、チューブエレメント２と同
様の材質によって構成され、図３及び図４にも示される
ように、チューブエレメント２の開口部が接続される接
続孔２６を有するエンドプレート１１とこのエンドプレ
ート１１に嵌合する湾状のタンクプレート１２とを有
し、内部がチューブエレメント２の積層方向に沿って設
けられた仕切プレート１３によって入口空間１４と出口
空間１５とに画成されている。エンドプレート１１に挿
着される各チューブエレメント２は、流入側開口部７が
入口空間１４に開口すると共に流出側開口部８が出口空
間１５に開口しており、また、タンクプレート１２に
は、入口空間１４に開口する入口パイプ１６が接続され
ると共に出口空間１５に開口する出口パイプ１７が接続
されている。

【００１６】したがって、入口パイプ１６を介して温水
がタンク部５の入口空間１４に流入されると、流入され
た温水は、各チューブエレメント２の流入開口部７から
折り返し通路１０の往路１０ａに入り、隔壁に沿ってタ
ンク部５から遠ざかる方向へ流れる。そして、折り返し
部分でＵターンし、折り返し通路１０の復路１０ｂを隔
壁に沿って流れて流出開口部８から出口空間１５に至
り、この出口空間１５から出口パイプ１７を介して流出
する。このため、温水は、折り返し通路１０を流れる過
程において、その熱がフィン３に伝達され、フィン間を
通過する空気と熱交換される。

【００１７】上記タンクプレート１２には、入口パイプ
１６と出口パイプ１７とが接合される取付孔１８、１９
がトランスファーマシンによるプレス加工の一工程で形
成されるが、この取付孔の形成可能位置は、図５に示さ
れるように、入口空間側と出口空間側のいずれにおいて
も、（取付孔の積層方向の径Ｒ）＋（金型の非干渉代
α）をピッチＰとする間隔で形成され、一方の空間側
（例えば、入口空間側）に予定されるＡ〜Ｄの形成可能
位置と他方の空間側（例えば、出口空間側）に予定され
るＥ〜Ｉの形成可能位置とがＰ／２のオフセット量（積
層方向のずれ）を有している。ここで、金型の非干渉代
αとは、取付孔の形成可能位置を上述のように互い違い
にした際に、相対する側において最も近接する一組を選
択した場合でも取付孔のパンチ又はバーリング加工に用
いる金型が干渉しないために必要な巾であり、２〜７ｍ
ｍに設定される。

【００１８】したがって、タンク部の一方の空間側にあ
ってはＡ〜Ｄのいずれか１つが、他方の空間側にあって
はＥ〜Ｉのいずれか１つがそれぞれ任意に選択され、そ
の部分に取付孔が形成されて入口パイプ１６と出口パイ
プ１７とが組付けられるようになっている。

【００１９】上記タンクプレート１２とエンドプレート
１１との組付は、タンクプレート１２の開口部にエンド
プレート１１を外嵌するものであるが、タンクプレート
１２には、仕切プレート１３と平行に延びる両側壁部に
その表面から内側へ窪む凹部２０が形成され、エンドプ
レート１１には、タンクプレート１２に形成された凹部
２０と係合可能なかしめ片２１が突出形成され、かしめ
片２１を凹部２０にかしめ付けることによってタンクプ
レート１２とエンドプレート１１とを締着するようにな
っている。

【００２０】かしめ付けられた部分のうち、入口空間側
の壁部に設けられるかしめ部分は、コア本体４の通風端
面（図１で示すコア本体の面）と垂直となる方向、即
ち、通風方向から見て入口パイプ１６と重ならない位置
に設けられ、出口空間側の壁部に設けられるかしめ部分
は、同方向から見て出口パイプ１７と重ならない位置に
設けられている。また、入口空間側のかしめ部分と出口
空間側のかしめ部分ともコア本体の通風端面と垂直とな
る方向から見て互いに重ならないよう積層方向にずらし
て設けられている。

【００２１】つまり、かしめ部分の形成可能位置は、各
空間側において、取付孔の形成可能位置であるＡ及びＥ
の中心を基準として、それぞれ、Ｐ／２の奇数倍の位
置、即ち、隣り合う取付孔の形成可能位置の間に予定さ
れており、一方の空間側（例えば、入口空間側）におい
ては、〜で示す位置、他方の空間側（例えば、出口
空間側）においては、〜で示す位置に予定されてい
る。したがって、取付孔の形成可能位置とその空間側の
かしめ部分とは１／２ピッチのオフセット量を有してい
るので、一方の空間側のかしめ部分と他方の空間側のか
しめ部分も１／２ピッチのオフセット量を有している。

【００２２】また、入口パイプ１６と出口パイプ１７と
を接続するタンクプレート１２の上壁部には、入口側と
出口側とが分かたれるように突条２２が積層方向に形成
され、この突条２２の内面には、仕切プレート１３を位
置決めする溝２３が形成されている。突条２２には、こ
の溝２３に通じる通孔２４が形成され、溝２３に嵌め込
まれる仕切プレート１３の辺には、通孔２４に嵌合する
突起２５が形成されている。

【００２３】通孔２４の形成可能位置は、仕切部１３の
垂直方向から見て入口パイプ１６や出口パイプ１７が接
続する取付孔の形成可能位置と積層方向にずれた位置に
予定され、取付孔の形成可能位置であるＥの中心を基準
として、Ｐ／４の奇数倍の位置、即ち、一方の空間側に
形成された取付孔の形成可能位置とこれに最も近い他方
の空間側に形成された取付孔の形成可能位置とを結ぶ線
が突条２２と交わる部分、例えば、取付孔の形成可能位
置であるＥとＡ、ＡとＦ、ＦとＢ等のそれぞれを結ぶ線
と突条２２とが交差する部分（１）〜（８）の部分）に
形成されるようになっている。

【００２４】このように、通孔２４の位置をパイプ１
６、１７の取付孔１８、１９からずらすようにしたの
は、通風方向巾を限界まで小さくして取付孔１８、１９
を形成すると、図３（ｂ）に示されるように、突条２２
から取付孔のバーリングへ移行する部分が続いて形成さ
れるので、この部分では突条２２に通孔を形成しずらく
なり、あるいは、形成することが不可能になるからであ
る。したがって、取付孔のバーリングと突条２２とが離
れるような位置まで通孔２４を取付孔の中心からずらせ
ば問題はなく、図３（ｃ）に示す位置関係の如く、取付
孔の位置と通孔の位置とがコア本体の通風端面と垂直と
なる方向から見てオーバーラップする位置関係であって
も差し支えない。

【００２５】上述したタンクプレート１２に形成される
取付孔１８、１９、凹部２０、通孔２４は、上述した形
成可能位置を任意に選択して形成できるものであり、そ
の具体的実施例を示す図３（ａ）にあっては、入口パイ
プ１６がＤの位置に、出口パイプ１７がＦの位置にそれ
ぞれ接続され、かしめ部分がＡとＢ、ＣとＤ、ＦとＧ、
ＨとＩの間（、、、の位置）に形成され、通孔
２４がＢとＦ、ＤとＨの間（（３）、（７）の位置）に
形成されている。

【００２６】したがって、予め規格化された形成可能位
置（Ａ〜Ｉ）からパイプの取付け位置を任意に選択すれ
ば、入口パイプ１６と出口パイプ１７とが積層方向に適
切にずれ、しかも最も近づく一組の取付孔を選択しても
取付孔の成形金型が干渉することがないので、取付孔の
形成位置の自由度を保ちつつタンク部の通風方向巾を削
減することが可能となる。

【００２７】この際、パイプ位置を入口側と出口側とで
ずらしても、かしめ位置がパイプ位置と干渉すればタン
ク部５の通風方向巾を拡げざるを得なくなるが、本願発
明によれば、かしめ位置も〜の中から任意に選択で
き、かしめ位置がパイプの取付け位置と積層方向にずれ
るので、タンク部５の薄巾化を阻害することがない。ま
た、タンクプレート１２に形成される通孔２４の位置も
（１）〜（８）の中から任意に選択でき、通孔の位置が
パイプの取付け位置と積層方向にずれるので、通孔２４
を形成するためにタンク部の通風方向巾をわざわざ広く
する必要もなくなる。

【００２８】尚、この種の熱交換器はこれが搭載される
空調装置や車種によって入口パイプや出口パイプの取付
位置の変更を余儀なくされるが、上記実施の形態によれ
ば、取付孔の形成可能位置が予め決まっているので、ト
ランスファフィーダ等による機械プレスによってタンク
プレートを成形する際に、取付孔の成形工程で用いる金
型を各種用意しておく必要がなく、金型に取り付けられ
る穴開け用パンチを前記ＡからＩの位置に脱着可能とす
ることで対応することができる。したがって、金型の汎
用性を確保しつつ各仕様に合わせてパイプの取付け位置
を自由にしかも容易に変更することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、タンク部の入口パイプと出口パイプとをコア本体の
通風端面と垂直となる方向から見てずらした位置に設
け、且つ、タンク部を構成するプレートどうしのかしめ
部分を同じくコア本体の通風端面と垂直となる方向から
見てパイプ位置とずらすようにしたので、パイプの形成
位置の自由度を維持しつつタンク部の通風方向巾をでき
るだけ小さくすることができる。

【００３０】つまり、従来においては、パイプの取付位
置に何の規制もなかったので、取付位置の自由度は確保
されていたが、入口側と出口側とのパイプをコア本体の
通風端面と垂直となる方向から見て同じ位置に設けるこ
ともできたため、パイプどうしの干渉やパイプの取付孔
の成形金型の干渉を避ける必要から、タンク部の通風方
向巾を拡大せざるを得なかった。また、タンク部のかし
め部分にあっても、コア本体の通風端面と垂直となる方
向から見てパイプの取付部分と同じ位置に形成すること
もできたため、かしめ部分でのタンク部の絞りを見越し
て通風方向巾を拡げざるを得えなかった。

【００３１】これに対して、本願発明によれば、パイプ
位置やかしめ位置がコア本体の通風端面と垂直となる方
向から見てずれるので、パイプどうしの干渉やパイプの
取付孔を形成する金型の干渉を回避しつつタンク部の通
風方向巾の縮小を補償することができる。この場合、パ
イプ位置やかしめ位置をコア本体の通風端面と垂直とな
る方向から見て同じ位置にできないという制限はあるも
のの、位置をずらすバリエーションを多数予定すること
でパイプの組付位置の自由度を確保することができる。

【００３２】また、仕切プレートの突起と嵌合するタン
ク部の通孔をコア本体の通風端面と垂直となる方向から
見てパイプ位置とずらした設けたので、通孔の形成の有
無にかかわらずタンク部の薄巾化を図ることができる。

【００３３】さらに、タンク巾を小さくできる結果とし
て、熱交換器自体の軽量化が図れ、熱交換器の直材費を
低減することが可能となり、さらには、熱交換器の収納
スペースを削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明にかかる熱交換器の構成例を示
す正面図である。

【図２】図２（ａ）は、図１で示す熱交換器の側面図、
図２（ｂ）は、図１の２Ｂ−２Ｂ線で切断した断面図で
ある。

【図３】図３（ａ）は、図１で示す熱交換器の平面図、
図３（ｂ）は、図３（ａ）の３Ｂ−３Ｂ線で切断した断
面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）の３Ｃ−３Ｃ線で切断
した断面図である。

【図４】図４は、図１にかかる熱交換器のタンク部を分
解した斜視図である。

【図５】図５は、図１に係る熱交換器において、パイプ
の取付孔、かしめ部分、及び通孔の形成可能位置を説明
する図である。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ２ チューブエレメント ３ フィン ４ コア本体 ５ タンク部 ６ 成形プレート １０ 折り返し通路 １０ａ 往路 １０ｂ 復路 １１ エンドプレート １２ タンクプレート １３ 仕切プレート １４ 入口空間 １５ 出口空間 １６ 入口パイプ １７ 出口パイプ ２０ 凹部 ２１ かしめ片 ２４ 通孔 ２５ 突起

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換媒体を通す往路と復路とが形成さ
   れたチューブエレメントをフィンを介して複数段に積層
   して構成されるコア本体と、 前記コア本体の一端に設けられ、入口側及び出口側のパ
   イプを組付ける第１のプレートと前記各チューブエレメ
   ントを組付ける第２のプレートとを嵌め合わせ、これら
   第１及び第２のプレートの嵌合部分を適宜かしめ付けて
   構成されるタンク部とを有し、 前記タンク部の内部を通風方向に対し前後に仕切って、
   前記チューブエレメントの往路及び前記入口側のパイプ
   が臨む入口空間と、前記チューブエレメントの復路及び
   前記出口側のパイプが臨む出口空間とを形成し、 前記入口側のパイプと前記出口側のパイプとを前記コア
   本体の通風端面と垂直となる方向から見てずらした位置
   に設け、 前記チューブエレメントの積層方向に沿って設けられる
   前記タンク部のかしめ部分を、前記入口空間側のかしめ
   部分にあっては前記入口側のパイプと、前記出口空間側
   のかしめ部分にあっては前記出口側のパイプと、それぞ
   れ前記通風端面と垂直となる方向から見てずらした位置
   に設けるようにしたことを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 前記入口空間と出口空間とは、前記タン
   ク部の内部に設けられた仕切プレートによって画成さ
   れ、前記第１のプレートには、前記仕切プレートに設け
   られる突起と嵌合する通孔が形成され、この通孔を前記
   コア本体の通風端面と垂直となる方向から見て前記パイ
   プとずらした位置に形成したことを特徴とする請求項１
   記載の熱交換器。