WO2015037687A1 - ヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造 - Google Patents

Abstract

　ヘッダープレートレス熱交換器の両端に配置されるタンクとコアとの隙間を確実に無くして、タンクの気密性及び液密性を確保すること。　タンク４の上嵌入部８及び下嵌入部９を側板部７より突出させて、厚み方向に変形自在とし、その部分を最上段および最下段のチューブの内面に接して嵌入し、その嵌入部を一体的にろう付け固定する。

Description

ヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造

　本発明は、両端が膨出した偏平チューブを積層してなるヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造であって、そのコアとタンクとの気密・液密性を改良したものに関する。

　ヘッダープレートレス熱交換器は、図７、図８に示す如く、両端が厚み方向に膨出した偏平チューブ２をその膨出部で積層することによりコアを形成し、ヘッダープレートを必要としないものである。そして、偏平チューブ２の積層体からなるコア３の外周に、ケーシング１１を被嵌すると共に、コア３の両端にタンク４を被嵌し、互いに各部品間を一体にろう付け固定したものである。
　なお、偏平チューブ２は図１に示す如く、夫々溝形に曲折した一対の上側のプレート２ａと下側のプレート２ｂとを、各溝底を対向させて互いに嵌着したものからなる。また、ケーシング１１は溝形に形成されたケーシング本体１１ａとその両側壁間を閉塞する端蓋１１ｂとからなる。さらに、タンク４はプレス成形により横断面方形の筒型に一体成形されたものである。

特開２０１１−００２１３３号公報 特開２０１１−２３２０２０号公報

　このようなヘッダープレートレス熱交換器とタンク４とは、ろう付けにより隙間なく接合する必要がある。ところが、図８において、タンク４の開口端と偏平チューブ２との間の部分Ａに隙間が生じ、気密性及び液密性が損なわれる場合がある。それはタンク４がプレス成形により一体形成されているため、スプリングバックにより外側に反り返り、偏平チューブ２とタンク４とを密着し難いことにもとづく。さらには、図８のＢ部およびＣ部にも隙間が生じる。そのＢ部の隙間は、上側のプレート２ａと下側のプレート２ｂの嵌着部であり、Ｃ部の隙間は、各プレート２ａ、２ｂのプレス成形の際に生じるＲが原因で、各偏平チューブ２の継目に生じるものである。
　それらの隙間が生じると、ろう付け中にいわゆる、ろう切れが生じ、タンクの気密性及び液密性を損なうことになる。
　そこで本発明は、特にタンク４とコア３とのろう付け部に隙間の生じないタンク構造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、両端部が厚み方向に膨出された膨出部（１）を有する偏平チューブ（２）が、その膨出部（１）で互いに接触固定してコア（３）を形成し、
　そのコア（３）の両端に一対のタンク（４）の開口が接続されたヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造において、
　そのタンク（４）は、偏平チューブ（２）の積層方向の上下両端に位置する上端板部（５）と下端板部（６）と、それらに直交する一対の側板部（７）とで横断面方形に形成され、
　上端板部（５）と下端板部（６）は、前記側板部（７）よりコア（３）側に突出して上嵌入部（８）と下嵌入部（９）とを形成し、その上嵌入部（８）の外面が積層方向の最上段の偏平チューブ（２）の拡開部の上辺部の内面に接すると共に、下嵌入部（９）の外面が最下段の偏平チューブ（２）の下辺部の内面に接して嵌入され、その嵌入部で偏平チューブ（２）とタンク（４）とが、ろう付け固定されたことを特徴とするヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造である。
　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タンク構造おいて、
　前記一対の側板部（７）の端面が各偏平チューブ（２）の端面に当接して、その当接部がろう付け固定されたヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造である。
　請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造おいて、
　前記タンク（４）がプレス成形により断面方形に一体形成され、その一対の側板部（７）と上端板部（５）および下端板部（６）との境は、そのコア側の先端部のみに隙間（１５）が形成されたことを特徴とするヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造。
　請求項４に記載の発明は、請求項１~請求項３のいずれかに記載のヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造において、
　前記コア（３）の外周に整合するケーシング（１１）を有し、そのケーシング（１１）は溝形のケーシング本体（１１ａ）とその両側壁間を閉塞する端蓋（１１ｂ）とからなり、コア（３）の外周およびタンク（４）の端部外周にケーシング（１１）が被嵌され、
　最上段の偏平チューブ（２）の拡開部の上辺部および最下段の偏平チューブ（２）の下辺部がタンク（４）とケーシング（１１）との間に挟持されて圧縮された状態で、各部品間がろう付けされたヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造である。
　請求項５に記載の本発明は、請求項１~請求項４のいずれかに記載のヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造おいて、
　上端板部（５）と下端板部（６）は、偏平チューブ（２）の厚み分内側に段付きに形成されると共に、前記タンク（４）がプレス成形により断面方形に一体形成され、その両嵌入部（８）（９）の幅が偏平チューブ（２）の拡開部の内幅に等しく形成されたヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造である。

　請求項１に記載の発明は、その側板部７よりコア３側に突出したタンク４の上嵌入部８の外面が積層方向の最上段の偏平チューブ２の拡開部の上辺部の内面に接すると共に、同様に突出した下嵌入部９の外面が最下段の偏平チューブ２の下辺部の内面に接して嵌入され、その嵌入部で偏平チューブとタンクとがろう付け固定されたものである。そして、上端板部および下端板部は側板部７より突出しているので、厚み方向への変形が容易となり、偏平チューブ２との接触部を密着することができる。そのため、ろう付け部の液密性、気密性を確保できる。
　上記構成に加えて、請求項２に記載の発明のように、一対の側板部７の端面を各偏平チューブ２の端面に当接して、その当接部をろう付け固定した場合には、従来の図８のＢ部、Ｃ部の隙間を閉塞して、ろう付け部の液密性、気密性を確保できる。
　上記構成に加えて、請求項３に記載の発明のように、一対の側板部７と上端板部５および下端板部６との境の先端部のみに隙間１５が形成された場合には、上端板部および下端板部は側板部７の厚み方向への変形がさらに容易となり、偏平チューブ２との接触部をより密着することができ、ろう付け部の液密性、気密性を確保できる。
　上記構成に加えて、請求項４に記載の発明のように、最上段の偏平チューブ２の拡開部の上辺部および最下段の偏平チューブ２の下辺部がタンク４とケーシング１１との間に挟持されて圧縮された状態で、各部品間がろう付けされた場合には、各部品の接触部間の隙間を確実になくし、そのろう付けを確実に行うことができる。
　上記構成に加えて、請求項５に記載の発明のように、上端板部５と下端板部６を、偏平チューブ２の厚み分内側に段付きに形成すると共に、前記タンク４をプレス成形により断面方形に一体形成し、その両嵌入部８，９の幅を偏平チューブ２の拡開部の内幅に等しく形成した場合には、両者の接触部が大きくなり、ろう付けの信頼性がさらに向上する。

　図１は本発明のヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造の分解斜視図。
　図２は同タンク４と偏平チューブ２との組立て説明図。
　図３は同組立て状態を示す要部斜視図。
　図４は同縦断面図。
　図５は図４のＶ−Ｖ矢視断面略図。
　図６は本発明の他のタンク構造の要部斜視図。
　図７は従来型熱交換器の要部縦断面図。
　図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視断面図。

　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。
　この熱交換器は、図１に示す如く、多数の偏平チューブ２をその両端の膨出部１で積層しコア３を形成する（右側を省略）。その偏平チューブ２は、図２に示す如く、夫々溝形に形成された上側のプレート２ａと下側のプレート２ｂとの嵌着体からなる。そして、下側のプレート２ｂの側壁の上部は、プレート２ａの板厚分内側に曲折した段付きに成形されて、そこに段付き部２ｃを形成する。そして、上側のプレート２ａの内側に下側のプレート２ｂの上端部が嵌着する。それらプレート２ａ，プレート２ｂの長手方向両端部は、厚み方向に膨出された膨出部１を有する。そして、プレート２ａ，２ｂは、同図の如く嵌着されて偏平チューブ２を形成する。この例では、図１に示す如く、各偏平チューブ２内にはインナーフィン１３が介装されている。
　次に、ケーシング１１は、図１に示す如く、溝形に形成されたケーシング本体１１ａとその両側壁間を閉塞する端蓋１１ｂとからなる。端蓋１１ｂは、ケーシング本体１１ａの外周に整合する浅い溝形に形成されている。
　次に、タンク４はプレス機械により一体成形されたものからなり、図１に示す如く、全体が浅い漏斗状に形成され、その一端開口が円形に、他端開口が方形に形成されている。また、そのタンク４の板厚は、図４、図５に示す如く、溝形の各プレート２ａ、２ｂの板厚の和以上であると共に、各偏平チューブ２の接触部のコーナーに生じる隙間Ｃの深さ（偏平チューブの幅方向の深さ）以上である。そして、タンク４は、上下に対向する上端板部５と下端板部６と、その両側に配置された一対の側板部７とにより横断面方形に形成されている。さらに、上端板部５，下端板部６には、偏平チューブ２の板厚分だけ内側に段付きに形成された上嵌入部８及び下嵌入部９が設けられ、それが側板部７よりコア３側に突出する。その上嵌入部８，下嵌入部９の幅は、好ましくは、偏平チューブ２の内幅に整合する。また、タンク４の両側板部７の高さはコア３の高さより僅かに低い。その両側板部７と上嵌入部８，下嵌入部９との境は、先端部で、欠切部１５によって分離され、それにより上嵌入部８，下嵌入部９は、厚み方向に夫々、より弾性変形可能に形成されている。なお、その欠切部１５の位置は、図５に示す如く、各プレート２ａ、２ｂの継目の位置Ｂより上方にある。
　このようにしてなるタンク４は、図２，図３及び図４に示す如く、その上嵌入部８がコア３の積層方向最上段の偏平チューブ２のプレート２ａの内側に嵌入し、下嵌入部９が積層方向最下段の偏平チューブ２のプレート２ｂの内側に接触して嵌入される。それと共に、一対の側板部７の端面は、各偏平チューブ２の端面に当接する。その結果、図５に示す如く、各プレート２ａ、２ｂの継目の隙間Ｂおよび、各偏平チューブ２の接続部のコーナーの隙間Ｃを側板部７の端面が閉塞する。
　そして、図３、図４の如く組立てられる。各部品の接触部間には予め、ろう材が被覆又は塗布される。そして、図４において、ケーシング本体１１ａが上方から、端蓋１１ｂが下方からコア３及びタンク４に被嵌される。そして、最上段の偏平チューブ２の上側のプレート２ａの端部は、タンク４の上嵌入部８とケーシング本体１１ａとに挟持される。また、最下段の偏平チューブ２の下側のプレート２ｂの端部は、タンク４の下嵌入部９と端蓋１１ｂとに挟持される。
　そして、ろう付け時には、それらが互いに密着した状態でろう付けされる。このとき、上嵌入部８及び下嵌入部９は、夫々欠切部１５の存在でより自由に弾性変形し、互いに隣接する部品間が密着状態でろう付けされる。そのためには、ケーシング１１の外周を図示しない治具で、内側に締結してろう付けする。すると、タンク４と各偏平チューブ２との間に隙間が生じることなく、気密性及び液密性を確保できる。そして、従来の熱交換器における図８のＡに生じるの隙間が夫々閉塞され、気密性及び液密性が確保される。
　なお、ケーシング１１は図１に示す如く、そのケーシング本体１１ａの長手方向両端部に冷却水出入口１２が形成され、そこから冷却水が流入して、それが各偏平チューブ２の隙間に供給される。また、一方のタンク４側から一例として高温の排ガスが流入し、各偏平チューブ２内を流通して冷却水との間に熱交換が行われる。
　次に、図６は本発明の第２実施例の要部斜視図であり、この例が第１実施例と異なる点は、タンク４の上端板部５および下端板部６と両側板部７の欠切部１５の位置のみである。この例では、欠切部１５が上端板部５の上面および下端板部６の下面に形成されている。

　１　膨出部
　１ａ　端縁
　２　偏平チューブ
　２ａ　プレート
　２ｂ　プレート
　２ｃ　段付き部
　３　コア
　４　タンク
　５　上端板部
　６　下端板部
　７　側板部
　８　上嵌入部
　９　下嵌入部
　１１　ケーシング
　１１ａ　ケーシング本体
　１１ｂ　端蓋
　１２　冷却水出入口
　１３　インナーフィン
　１５　欠切部

Claims (5)

1. 　両端部が厚み方向に膨出された膨出部（１）を有する偏平チューブ（２）が、その膨出部（１）で互いに接触固定してコア（３）を形成し、
   　そのコア（３）の両端に一対のタンク（４）の開口が接続されたヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造において、
   　そのタンク（４）は、偏平チューブ（２）の積層方向の上下両端に位置する上端板部（５）と下端板部（６）と、それらに直交する一対の側板部（７）とで横断面方形に形成され、
   　上端板部（５）と下端板部（６）は、前記側板部（７）よりコア（３）側に突出して上嵌入部（８）と下嵌入部（９）とを形成し、その上嵌入部（８）の外面が積層方向の最上段の偏平チューブ（２）の拡開部の上辺部の内面に接すると共に、下嵌入部（９）の外面が最下段の偏平チューブ（２）の下辺部の内面に接して嵌入され、その嵌入部で偏平チューブ（２）とタンク（４）とが、ろう付け固定されたことを特徴とするヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造。
2. 　請求項１に記載のヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造おいて、
   　前記一対の側板部（７）の端面が各偏平チューブ（２）の端面に当接して、その当接部がろう付け固定されたヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造。
3. 　請求項１または請求項２に記載のヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造おいて、
   　前記タンク（４）がプレス成形により断面方形に一体形成され、その一対の側板部（７）と上端板部（５）および下端板部（６）との境は、そのコア側の先端部のみに隙間（１５）が形成されたことを特徴とするヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造。
4. 　請求項１~請求項３のいずれかに記載のヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造において、
   　前記コア（３）の外周に整合するケーシング（１１）を有し、そのケーシング（１１）は溝形のケーシング本体（１１ａ）とその両側壁間を閉塞する端蓋（１１ｂ）とからなり、コア（３）の外周およびタンク（４）の端部外周にケーシング（１１）が被嵌され、
   　最上段の偏平チューブ（２）の拡開部の上辺部および最下段の偏平チューブ（２）の下辺部がタンク（４）とケーシング（１１）との間に挟持されて圧縮された状態で、各部品間がろう付けされたヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造。
5. 　請求項１~請求項４のいずれかに記載のヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造おいて、
   　上端板部（５）と下端板部（６）は、偏平チューブ（２）の厚み分内側に段付きに形成されると共に、前記タンク（４）がプレス成形により断面方形に一体形成され、その両嵌入部（８）（９）の幅が偏平チューブ（２）の拡開部の内幅に等しく形成されたヘッダープレートレス熱交換器のタンク構造。

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