JPS63127094A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は例えば自動車用のラジェータやカークーラー
のコンデンサ、あるいはカーヒーター等に用いられる熱
交換器、特に熱交換器コアを構成するヘッダーとチュー
ブとの接続構造の改良に関する。

なおこの明細書において、アルミニウムの語はアルミニ
ウム合金を含む意味において用いる。

従来の技術 上記のような用途に用いられる熱交換器、特に自動車用
ラジェータでは、熱交換媒体流通用の複数本のチューブ
が平行状に配設されるとともに、各チューブの両端が熱
交換媒体貯溜用のタンク部にそれぞれ接続され、チュー
ブを流通する熱交換媒体とチューブ間に形成されたフィ
ンを含む空気流通間隙との間で熱交換を行うようになさ
れている。

而して、かかるラジェータにあっては、従来前記タンク
部として樹脂等の成形品が用いられており、またこのタ
ンク部と各チューブとの接続は従来タンク部とチューブ
との間にヘッダープレートを介在せしめて行われている
のが一般的であった。

ところが上記のような従来のラジェータでは、タンク部
とチューブとの接続のためにヘッダープレートやＯリン
グを必要とするため部品点数が多くなり、部品管理が面
倒でコストも高くつくのみならず、タンク部の取付は前
にチューブの端部をヘッダープレートに挿し込んで拡管
、ろう付、溶接等によって接合しなければならないこと
も相俟って、製造工数が多く製作に時間がかかり、生産
性の点で必ずしも満足すべきものではなかった。

しかもタンク部が比較的形状の複雑な合成樹脂成形品で
あるために、その製作用の金型費が高価につき、ひいて
は製品コストがますます高くなるというような欠点があ
った。

このような問題点に鑑み、ヘッダータンク部の構成を簡
素化をはかるべく本発明者らは先に、特願昭６１−１４
７４８２号、同６１−１４７４８６号等において、アル
ミニウム中空押出型材をもって１対のヘッダータンクを
形成し、その周壁に間隔的に穿設した孔にチューブの端
部を挿し込んでろう付けあるいは接合用樹脂充填等によ
り両者を連通接続するものとしたヘッダー型の熱交換器
を提案した。

発明が解決しようとする問題点 しなしながら、この先の提案に係る熱交換器にあっては
、更に組立上次のような問題点がある。

即ち、押出型材製ヘッダーに、多数本のチューブの端部
を挿し込んで所定ピッチに接合固定する接合方式を採る
ものであるため、隣接チューブ間に予め成形されたコル
ゲートフィンを正しく確実に接合固定するためには、チ
ューブの配列間隔、即ちそのピッチ精度がプラスｏｍｍ
。

マイナス０．０１ｍｍ程度の極めて高精度に保たれなけ
ればならず、ヘッダーへのチューブ挿入孔の穿孔作業が
極めて困難なものとなるという点である。また、たとえ
チューブの配列ピッチ精度力月二記の許容公差範囲に保
たれたとしても、チューブの厚み精度がプラス０．０２
ｍｍ、マイナスＯｍｍ　ｓフィンの高さ精度がプラス０
．０５劇、マイナスＯｍｍの許容公差範囲内に製作され
ていないと、相互にマイナス寸法である場合には両者の
接合不能、プラス寸法の場合にはフィンの潰れが発生す
る。このため、実際の工業的生産の場面においては、上
記のような寸法精度誤差を上記の許容範囲内に保つこと
が極めて困難であることに起因して、生産性が阻害され
、歩留りが極端に低下するというような問題点が認識さ
れた。

この発明は更にこのような問題点の解決をはかるべくヘ
ッダーとチューブの接合構造の改善をはかることを目的
としてなされたものである。

問題点を解決する為の手段 而して、この発明は、チューブの端面をヘッダーのチュ
ーブ接続壁の外面に突き当てた面接触状態にして両者を
連通接続せしめるものとすると共に、ヘッダーにチュー
ブ端部を挾持する１対のフランジを設けて、チューブと
ヘッダーとを強制嵌合方式によって仮着連結し得る如く
構成したものである。

即ち、この発明は、平行状に配置された１対のヘッダー
と、両ヘッダー間に並列状に配置され両端を各ヘッダー
に連通接続された多数のチューブと、隣接チューブ間の
空気流通間隙に配置されたフィンとを備える熱交換器に
おいて、前記ヘッダーが中空押出型材がらなり、がっそ
の周面の一部に多数の連通孔を所定間隔おきに−６＝ 穿設した外面平坦なチューブ接続壁が設けられ、該チュ
ーブ接続壁に前記チューブの端面が前記連通孔に合致し
て当接配置されると共に、ヘッダーの前記チューブ接続
壁の両側縁から１対の挾着フランジが突設され、該フラ
ンジ間に前記チューブの端部が強制嵌合されることによ
り挾着され、かつこの挾着状態でヘッダーとチューブ端
部とが連通状態を保持して接合固定されてなることを特
徴とする熱交換器を要旨とする。

実施例 以下、この発明の構成を更に図示の実施例に基づいて詳
しく説明する。

実施例１ この発明の適用による熱交換器は、アルミニウム合金製
のものであり、第１図及び第２図に示すようにその構成
部材として、１対の平行状に配置されたヘッダー（１）
（２）と、それらの間に渡して並列状に配置され、両端
部がそれぞれ上記ヘッダー（１）（２）に連通接合され
た多数本のチューブ（３）と、この隣接するチューブ聞
及び最外側のチューブ（３）とサイドプレート（４）（
４）との間の空気流通空間内に介在配置されたコルゲー
トフィン（５）とを有する。

ヘッダー（１）（２）はアルミニウム材による中空押出
型材からなるものであり、タンク部として機能する中空
管部の周壁の一部が少なくとも外面を平坦面とするチュ
ーブ接続壁（１ａ）（２ａ）に形成されると共に、該壁
の両側縁から断面コ字状をなすように１対のチューブ挾
着フランジ（６）（７）が突設されている。そして、上
記チューブ接続壁（ｌａ　）　　（２ａ　）には所定間
隔おきに多数個の連通孔（８）が穿設されると共に、チ
ューブ挾着フランジ（６）（７）の対向面には、ヘッダ
ーの長さ方向に沿って断面鋸歯状、ジグザグ状等に複数
条のチューブ保持用凸条（９）が設けられている。

一方、チューブ（３）は、これも扁平状のアルミニウム
中空押出型材からなるものであって、その横断面の幅方
向の中央部に中仕切壁（１ｏ）＝　８− を有し、内部を２つの冷媒通路に区画したものとなされ
ている。該チューブ（３）は電縫管で形成しても良い。

チューブ（３）の両端部は第１図に示すようにヘッダー
（１）（２）の長さ方向に断面を拡大され、いわば縦長
から横長の状態に拡管されて、断面を略方形状とする拡
管端部（３ａ）に形成されている。この端部の拡管は、
第７図（イ）に示すように中仕切壁（１０）の幅方向の
中央部に楔をいれて切り開き、この切開部（１０ａ）を
拡大せしめるようにして同図（ロ）に示すように周壁を
所定断面形状になるように拡管整形するものとしても良
いし、あるいは第８図（イ）に示すように中仕切壁（１
０）の両側縁部を周壁から切離したのち、この切離部（
１０ｂ　）の範囲内で周壁を周囲（ロ）に示すように所
定断面形状に拡管整形するものとしても良い。いずれの
場合も、拡管端部（３ｄ）はヘッダー（１）の前記チュ
ーブ挾着フランジ（６）（７）間に強制的に圧密嵌合し
うるちのとなすことが必要的であり、従ってその高さは
、両挾着フランジ（６）（７）のチューブ保持用凸条（
９）（９）間の寸法より僅かに太き目に設定される。ま
た、該両フランジ（６）（７）に当接する面積は可及的
大きいことが望ましいことに基づき、その両側面は広幅
な平坦面に形成し、全体として断面や一横長な略方形状
に形成することが望ましいものである。

而して、上記チューブ（３）は、その拡管端部（３ａ）
かヘッダー（１）（２）の両フランジ（６）（７）間の
凹所（１Ｂ）内に強制的に圧密嵌合され、その端面の開
口面をヘッダー（１）（２）側の連通孔に合致させてヘ
ッダー接続壁（ｌａ　）　　（２ａ　）の外面に当接配
置される。この状態でチューブ（３）は両挾着フランジ
（６）（７）による挾着力で仮止め状態に保持されるも
のであり、該仮着後、隣接するチューブ（３）（３）間
の位置からヘッダー（１）（２）の上記凹所（１６）内
に接合用樹脂（１１）　、たとえばエポキシ樹脂が注入
充填されかつ硬化せられることによって、ヘッダー（１
）（２）とチューブ（３）は相互に連通状態のちとに一
体的に接合固定されたものとなされている。ここに、連
通孔（８）は、チューブ（３）のヘッダー（１）（２）
に対する接合位置の多少のずれに拘らず、ヘッダー（１
）（２）との連通状態を確実に確保するために、チュー
ブ（３）の端面の開口部の大きさよりも若干小さめにつ
くられている。

また、接合用樹脂（１１）の注入充填は、第９図で示す
ようにヘッダー（１）（２）における挾着フランジ（６
）（７）間の凹所（１Ｂ）の開口面を上向きにして、同
図（イ）に実線矢印で示すように隣接チューブ（３）（
３）間の位置から行われるが、この際樹脂液は同図に斜
線で示すようにチューブの端部嵌合位置においてはチュ
ーブ保持用凸条（９）（９）間の溝部内に下部両側から
順次入り込んでいき、やがて同図（ロ）に示すように上
部に亘るまで全域に充満されるが、この際樹脂に置換さ
れる空気を外部に逃出せしめて樹脂の充填を速やかにか
つ確実に行わせるため、チューブ端部（３ａ）の嵌合位
置でしかもチューブ（３）の中心線上に一致する位置に
おいて前記チューブ保持用凸条（９）が一部切欠かれ、
これによって樹脂置換空気の逃出溝（１２）が形成され
たものとなされている。

なお、フィン（５）は隣接するチューブ（３）（３）間
の間隔に相当する高さを有するルーバー付きコルゲート
フィンからなるもので、チューブ（３）の拡管状両端部
（３ａ　）　　（３ａ　）間の位置に配置され、それぞ
れ一般的なろう付は手段でチューブ（３）及びサイドプ
レート（４）（４）に接合一体化されているものである
。なお第１図中（１３）はヘッダー（１）（２）の両端
の塞ぎ板、（１４）　　（１５）は熱交換器媒体出入口
である。

上記実施例における熱交換器のコア部分の組立製作は、
次の如くして行われる。

即ち、先ずチューブ（３）とフィン（５）とを並列状態
に交互配置に並べてその積層方向に全体を軽く圧縮し、
フィン（５）とチューブ（３）とが接合に最適の密接状
態となった位置で、そのま＼の状態を保持しながら、外
側から各チューブ（３）の端部（３ａ）列にヘッダー（
１）（２）を強制的に圧密嵌合する。これにより、チュ
ーブ（３）はその端部（３ｄ）がヘッダー（１）（２）
の挾着フランジ（６）（７）間に挾着され、保持用凸条
（９）による係止作用と相俟って抜は止め状態に保持さ
れるから、全体が一体化した組立セット状態に形成され
る。

そこで、次いでこの組立物セットを炉中でろう付けして
フィンとチューブとを接合し、更には接合用樹脂（１１
）の注入充填を行って、所期する製品に製作するもので
ある。

発明の効果 この発明は上述のように、ヘッダーに対するチューブの
連通接続を、ヘッダーの周壁の一部に外面平坦なチュー
ブ接続壁を形成し、これに穿設した連通孔に端面開口を
合致させてチューブの端面を上記接合壁の外面に当接せ
しめることによって行うものとしていることにより、各
部材寸法の多少の誤差に拘らず、チューブとフイン、及
びヘッダーとの相互の密接状態を確実に確保し、接合不
良とかフィンの潰れを生じるおそれなく相互の確実な接
合を行うことが可能となる。しかも上記ヘッダーには１
対のチューブ挾着用フランジを設けて、これらの間にチ
ューブの端部を強制嵌合することにより一体的に連結保
持しうるちのとなされているから、前述のようにチュー
ブとフィンとを所定圧力での密接状態に配列したのち、
これにヘッダーを嵌合して三者を一体的な仮組セット状
態に保持せしめることが可能であり、然るのち樹脂の注
入充填を行うことでチューブとヘッダーの強固に一体化
した製品の組立を完了できるので、前記従来品のように
ヘッダーに穿設した孔にチューブ端部を挿し込み、然る
のち隣接チューブ間にフィンを圧入嵌合して組立状態と
するような場合に較べて、組立作業を容易にしかもトラ
ブルなく行い得て生産性の向上、歩留りの向上をはかる
ことができる。

更にまた、チューブのヘッダー接合用端部は、ヘッダー
の長さ方向に断面を拡大されて拡管状に形成されている
から、ヘッダー側の挾着フランジに対する相接面積を増
大して、両者の接合強度を一層強固なものとなしうると
共に、両挾着フランジ間の凹所内に充填する接着用樹脂
の所要量を、チューブの拡管端部の占める体積の増大化
によって相対的に節減することができるので、比較的高
価につく接合用樹脂の節約によりコスト上のメリットを
得ることができる。更には、上記接合用樹脂が、チュー
ブとヘッダーとの接合部のシールを完全にする役目を果
し、気密性を良好に保つと共に、前記の如く継手強度の
高いものとなることも相俟って耐圧強度に優れ、熱交換
器コア内の回路に比較的高い圧力が負荷されるコンデン
サーのような用途においても支障なく使用しうる熱交換
器を提供しうる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示すもので、第１図は要部の
分解状態斜視図、第２図は全体概略斜視図、第３図は要
部の横断面図、第４図は要　１５一 部の一部切欠正面図、第５図および第６図は第４図ｖ−
■線およびＶＩ−ＶＩ線の断面図、第７図（イ）（ロ）
及び第８図（イ）（ロ）はチューブの端部の拡管作業工
程図、第９図（イ）（ロ）は接合用樹脂の注入充填状態
を示す説明図である。 （１）（２）・・・ヘッダー、（３）・・・チューブ、
（５）・・・フィン、（６）（７）・・・挾着フランジ
、（８）・・・連通孔、（９）・・・チューブ保持用凸
条、（１１）・・・接合用樹脂、（１２）・・・樹脂置
換空気逃出溝。 以上 １６一

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）平行状に配置された１対のヘッダーと、両ヘッダ
   ー間に並列状に配置され両端を各ヘッダーに連通接続さ
   れた多数のチューブと、隣接チューブ間の空気流通間隙
   に配置されたフィンとを備える熱交換器において、 前記ヘッダーが中空押出型材からなり、か つその周面の一部に多数の連通孔を所定間隔おきに穿設
   した外面平坦なチューブ接続壁が設けられる一方、チュ
   ーブの端部がヘッダーの長さ方向に断面を拡大されて拡
   管状に形成され、この拡管端部の端面が前記チューブ接
   続壁に前記連通孔に合致して当接配置されると共に、ヘ
   ッダーの前記チューブ接続壁の両側縁から１対の挾着フ
   ランジ部が突設され、該フランジ部間に前記チューブの
   端部が強制嵌合されることにより挾着され、かつこの挾
   着状態においてヘッダーにおける両フランジ部間の凹部
   内に接合用樹脂が充填されかつ硬化されることによりヘ
   ッダーとチューブとが一体的に接合固定されてなること
   を特徴とする熱交換器。
2. （２）チューブの拡管端部がヘッダーのフランジ部に当
   接する対向両側面を広幅平坦面とする断面略方形に形成
   されてなる特許請求の範囲第１項記載の熱交換器。