WO2022172638A1 - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器 Download PDF

Info

Publication number
WO2022172638A1
WO2022172638A1 PCT/JP2021/048806 JP2021048806W WO2022172638A1 WO 2022172638 A1 WO2022172638 A1 WO 2022172638A1 JP 2021048806 W JP2021048806 W JP 2021048806W WO 2022172638 A1 WO2022172638 A1 WO 2022172638A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tank
header
heat exchanger
plate
engaged
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/048806
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
晋作 芳井
孝博 宇野
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Publication of WO2022172638A1 publication Critical patent/WO2022172638A1/ja

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates

Definitions

  • the present disclosure relates to heat exchangers.
  • the heat exchanger described in Patent Literature 1 includes a plurality of tubes and a tank connected to one end of each tube.
  • the tank is composed of a tank header and a plate header each having a U-shaped cross section, which are assembled together to form a tubular shape.
  • One end of each tube is connected to the plate header.
  • Claw portions are formed on both side walls of the plate header so as to extend from the top surface of the plate header along the outer peripheral surface of the tank header.
  • the claw portion is inserted and locked into a locking hole formed in the tank header.
  • the plate header and tank header are assembled together in the longitudinal direction of the tube by the engagement structure between the claw portions of the plate header and the locking holes of the tank header.
  • parts such as tanks and tubes are generally manufactured using a so-called clad material, which is a plate material made of aluminum or the like coated with a brazing material layer.
  • the tank is manufactured through a molding process, an assembly process, a heating process, a cooling process, and the like.
  • the clad material is processed to form the tank header and the plate header.
  • the assembly process the molded tank header and plate header are assembled together.
  • the heating step the assembly of the tank header and the plate header is placed in a furnace and heated to melt the brazing material layers of each member.
  • the cooling step cools the tank header and plate header assembly. Through these steps, the tank header and the plate header are joined by brazing to complete the manufacture of the tank.
  • An object of the present disclosure is to provide a heat exchanger that can prevent the tank header from falling off from the plate header.
  • a heat exchanger includes a plurality of tubes arranged side by side in a predetermined direction and a tank connected to one end of each of the plurality of tubes, and a first fluid flowing inside the tubes and , a heat exchanger that exchanges heat with a second fluid flowing outside the tube.
  • the tank includes: a plate header to which one end of each of the plurality of tubes is connected; a tank header assembled to the plate header in the longitudinal direction of the tubes to form an internal space of the tank through which the first fluid flows; have.
  • Either the plate header or the tank header is formed with an engaging portion having a bare surface on which no brazing material layer is provided.
  • Either the plate header or the tank header is formed with an engaged portion having a bare surface on which no brazing material layer is provided.
  • the plate header and the tank header are assembled together by engaging the bare surfaces of the engaging portion and the engaged portion with each other in the longitudinal direction of the tube.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the perspective structure of the heat exchanger of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the tube of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the central portion of the tank of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the perspective structure of the end portion of the tank of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the end portion of the tank of the first embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged view showing the structure of the engaging portion of the plate header and the first tank header of the first embodiment.
  • FIG. 7 is an enlarged view showing the structure of the engaging portion of the first plate header and the second plate header of the first embodiment.
  • FIG. 8 is an enlarged view showing the structure of the engagement portion between the plate header and the first tank header in a modified example of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the perspective structure of the end of the tank of the second embodiment.
  • FIG. 10 is an end view showing the end face structure of the end portion of the tank of the second embodiment.
  • the heat exchanger 10 is mounted, for example, on a vehicle. As shown in FIG. 1, the heat exchanger 10 is configured as a composite heat exchanger in which a radiator 20 and an evaporator 30 are integrated.
  • cooling water for cooling the vehicle's internal combustion engine, inverter device, etc. circulates.
  • the radiator 20 cools the cooling water by exchanging heat between the cooling water flowing inside and the air flowing outside.
  • cooling water corresponds to the first fluid
  • air corresponds to the second fluid.
  • the radiator 20 has tanks 21 and 22 and a plurality of tubes 23 .
  • the tanks 21, 22 and the tube 23 are made of aluminum or the like, and are joined and assembled together by brazing.
  • a plurality of tubes 23 are arranged at predetermined intervals in the direction indicated by arrow Z in the drawing. Air flows in the direction indicated by the arrow Y in the drawing through the gaps formed between the plurality of tubes 23 .
  • Each tube 23 consists of a tubular member formed so as to extend in the direction indicated by the arrow X. As shown in FIG. Inside each tube 23, a flow path through which cooling water flows is formed so as to extend in the direction indicated by the arrow X. As shown in FIG.
  • the tube 23 is formed in a flat shape so that the width in the direction indicated by the arrow Z is thin and the width in the direction indicated by the arrow Y is thick.
  • inner fins 24 are arranged inside each tube 23 .
  • the inner fins 24 are so-called corrugated fins formed by bending thin plate-like aluminum or the like into a wavy shape.
  • the tip of the bent portion of the inner fin 24 is joined to the inner surface of the tube 23 by brazing.
  • the inner fins 24 are provided to increase the heat transfer area for cooling water flowing inside the tubes 23 .
  • Outer fins 40 are arranged in gaps formed between adjacent tubes 23 , 23 . Outer fins 40 are arranged to extend from the gap formed between tubes 23 , 23 of radiator 20 to the gap formed between tubes 33 , 33 of evaporator 30 .
  • the outer fins 40 are also corrugated fins like the inner fins 24 .
  • the tip of the bent portion of the outer fin 40 is joined to the outer surface of each tube 23, 33 by brazing.
  • the outer fins 40 are provided to increase the heat transfer area for the air flowing between the adjacent tubes 23,23.
  • tanks 21 and 22 are connected to both ends of a plurality of tubes 23, respectively.
  • the tanks 21 and 22 are cylindrical members formed to extend in the direction indicated by the arrow Z in the drawing.
  • Each tank 21 , 22 functions as a part that distributes cooling water to each tube 23 or as a part that collects the cooling water that has flowed through each tube 23 .
  • the tank longitudinal direction Z corresponds to the predetermined direction.
  • a separator 25 is provided inside the right tank 21 .
  • the internal space of the right tank 21 is divided by the separator 25 into an upper space S11 and a lower space S12 in the longitudinal direction Z of the tank.
  • the right tank 21 is provided with an inlet 50 communicating with the upper space S11 and an inlet 51 communicating with the lower space S12.
  • a separator is provided inside the left tank 22 at a position corresponding to the separator 25 of the right tank 21 .
  • the internal space of the left side tank 22 is also divided into an upper space and a lower space in the longitudinal direction Z of the tank by this separator.
  • the left tank 22 is provided with an outlet 52 communicating with its upper space and an outlet 53 communicating with its lower space.
  • cooling water that has absorbed heat from the internal combustion engine, the inverter device, etc. flows into the inlets 50 and 51, respectively.
  • the cooling water that has flowed into the inlet 50 is distributed from the space S11 above the right tank 21 to the plurality of tubes 23 connected to the space S11. At this time, the cooling water is cooled by heat exchange between the cooling water flowing inside each tube 23 and the air flowing outside each tube 23 .
  • the cooling water cooled by flowing through each tube 23 is collected in the upper space of the left tank 22 and then flows out to the outside through the outlet 52 .
  • the cooling water that has flowed into the inflow port 51 flows through the lower space S12 of the right tank 21, the plurality of tubes 23 connected to the space S12, and the lower space of the left tank 22 in order, and flows from the outflow port 53 to the outside. flow out to This cooling water is also cooled by exchanging heat with the air as it flows through the tubes 23 .
  • the evaporator 30 is arranged downstream in the air flow direction Y with respect to the radiator 20 .
  • Evaporator 30 has a structure similar to radiator 20 . That is, the evaporator 30 includes tanks 31 and 32 shown in FIG. 1 and a plurality of tubes 33 shown in FIG. As shown in FIG. 2, inner fins 34 are arranged inside each tube 33 . Outer fins 40 are arranged between adjacent tubes 33 , 33 .
  • the inside of the right side tank 31 is partitioned by separators 35 and 36 into an upper space S21, an intermediate space S22, and a lower space S23.
  • the right tank 31 is provided with an inlet 54 communicating with the upper space S21 and an outlet 55 communicating with the lower space S23.
  • a separator is provided inside the left tank 32 at a position corresponding to an intermediate position between the separators 35 and 36 of the right tank 31 .
  • the separator divides the internal space of the left tank 32 into two spaces, an upper space and a lower space, in the longitudinal direction Z of the tank.
  • the evaporator 30 is a component of the heat pump cycle of the air conditioner mounted on the vehicle.
  • the heat pump cycle is largely composed of an evaporator 30, a compressor, a condenser, and an expansion valve.
  • the heat medium circulates through the compressor, condenser, expansion valve, and evaporator 30 in this order.
  • the low-temperature and low-pressure liquid-phase heat medium that has passed through the expansion valve flows into the inlet 54 of the evaporator 30 .
  • This heat medium flows through the upper space S21 of the right tank 31, the plurality of tubes 33 connected to the space S21, the upper space S21 of the left tank 32, and the plurality of tubes 33 connected to the lower part of the space. 31 flows above the intermediate space S22.
  • the heat medium that has flowed into the upper portion of the intermediate space S22 of the right tank 31 flows into the plurality of tubes 33 connected thereunder, the space below the left tank 32, the tube 33 connected below the space, and the right tank. 31 in order to flow out of the outflow port 55 to the outside.
  • the heat medium flowing inside the tubes 33 corresponds to the first fluid
  • the air flowing outside corresponds to the second fluid.
  • the structure of the right tank 21 of the radiator 20 is similar to the structure of the left tank 22 thereof, and the structure of the right tank 31 of the evaporator 30 is similar to the structure of the left tank 32 thereof.
  • the structure of the tanks 21 and 31 will now be described as a representative.
  • the right tank 21 of the radiator 20 is hereinafter referred to as the "first tank 21”
  • the right tank 31 of the evaporator 30 is referred to as the "second tank 31”.
  • the air flow direction Y is also called "tank width direction Y.”
  • the first tank 21 includes a plate header 100 and a tank header 210.
  • the second tank 31 has a common plate header 100 and a tank header 310 .
  • the tank header 210 of the first tank 21 is also referred to as "first tank header 210”
  • the tank header 310 of the second tank 31 is also referred to as "second tank header 310”.
  • the plate header 100, the first tank header 210, and the second tank header 310 are made of a plate-shaped clad material made of aluminum or the like.
  • a left side wall portion 101 and a right side wall portion 102 are formed by bending in the tube longitudinal direction X.
  • An intermediate wall portion 103 is formed in the central portion of the plate header 100 in the tank width direction Y by double bending in the tube longitudinal direction X.
  • the left side wall portion 101, the intermediate wall portion 103, and the low wall portion 104 positioned therebetween form the first recess portion 106 having a concave cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction Z of the tank.
  • the right side wall portion 102, the intermediate wall portion 103, and the low wall portion 105 positioned therebetween form a second recess portion 107 having a concave cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction Z of the tank.
  • the first tank header 210 is made of a member having a concave cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction Z of the tank.
  • the tip outer surface of the left side wall portion 211 of the first tank header 210 is joined to the tip inner surface of the left side wall portion 101 of the plate header 100 by brazing.
  • the front end outer surface of the right side wall portion 212 of the first tank header 210 is joined to the side surface 103a of the intermediate wall portion 103 of the plate header 100 by brazing.
  • a space surrounded by the first tank header 210 and the first concave portion 106 of the plate header 100 forms an internal space of the first tank 21 .
  • a plurality of insertion holes 104a are formed in the low wall portion 104 of the plate header 100 at predetermined intervals in the longitudinal direction Z of the tank.
  • One end of the tube 23 of the radiator 20 is inserted and joined to each insertion hole 104a. Thereby, the internal flow path of the tube 23 and the internal space of the first tank 21 are communicated.
  • the second tank header 310 has the same or similar shape as the first tank header 210.
  • the tip outer surface of one right side wall portion 312 of the second tank header 310 is joined to the tip inner surface of the right side wall portion 102 of the plate header 100 by brazing.
  • the tip outer surface of the left side wall portion 311 of the second tank header 310 is joined to the side surface 103b of the intermediate wall portion 103 of the plate header 100 by brazing.
  • a space surrounded by the second tank header 310 and the second concave portion 107 of the plate header 100 forms an internal space of the second tank 31 .
  • a plurality of insertion holes 105a are formed in the low wall portion 105 of the plate header 100 at predetermined intervals in the longitudinal direction Z of the tank.
  • One end of the tube 33 of the evaporator 30 is inserted and joined to each insertion hole 105a. Thereby, the internal flow path of the tube 33 and the internal space of the second tank 31 are communicated.
  • the end opening of the first tank 21 is closed by a plate member 27 .
  • An end portion 110 of the plate header 100 and an end portion 220 of the first tank header 210 that constitute the first tank 21 protrude outside the plate member 27 .
  • a through hole 223 is formed in the left end wall portion 221 of the first tank header 210 .
  • the through hole 223 is formed by penetrating the first tank header 210 in the plate thickness direction. Therefore, since the inner peripheral surface of the through-hole 223 is a sheared surface, it is a bare surface on which no brazing material layer is provided.
  • a bottom surface 223a of the through hole 223 is a curved surface curved in an R shape.
  • a through-hole 114 is also formed in the left end wall portion 111 of the plate header 100 .
  • the through hole 114 is also formed by penetrating the plate header 100 in the plate thickness direction. Therefore, since the inner peripheral surface of the through hole 114 is also a sheared surface, it is a bare surface.
  • the engaging portion 115 is located adjacent to the through hole 114 in the end left side wall portion 111 . Since the inner peripheral surface of the through hole 114 is a bare surface, the bottom surface 115a of the engaging portion 115 is also a bare surface.
  • the engaging portion 115 has a portion positioned outside in the tank width direction Y with respect to the through hole 223 of the first tank header 210 .
  • the engaging portion 115 is crimped to the inner peripheral surface of the through hole 223 by being plastically deformed toward the through hole 223 of the first tank header 210 . More specifically, the bottom surface 115 a of the engaging portion 115 is crimped to the bottom surface 223 a of the through hole 223 of the first tank header 210 .
  • the bottom surface 115a of the engaging portion 115 of the plate header 100 and the bottom surface 223a of the through hole 223 of the first tank header 210 are both bare surfaces, the bare surfaces are caulked.
  • the left end wall portion 111 of the plate header 100 and the left end wall portion 221 of the first tank header 210 are integrally assembled in the longitudinal direction X of the tube.
  • the engaging portion 115 of the plate header 100 corresponds to the first engaging portion
  • the through hole 223 of the first tank header 210 corresponds to the first engaged portion.
  • the end of the second tank 31 also has a similar structure to the end of the first tank 21. That is, the end opening of the second tank 31 is closed by the plate member 37 .
  • the end portion 110 of the plate header 100 and the end portion 320 of the second tank header 310 that constitute the second tank 31 protrude outside the plate member 37 .
  • a through hole 323 is formed in the right end wall portion 322 of the second tank header 310 .
  • a bottom surface 323a of the through hole 323 shown in FIG. 5 is a curved surface.
  • a through hole 116 and an engaging portion 117 are formed in the right end wall portion 112 of the plate header 100 .
  • the bottom surface 117a of the engaging portion 117 of the plate header 100 and the bottom surface 323a of the through hole 323 of the second tank header 310 are crimped, that is, bare surfaces are crimped and engaged. Due to this engagement structure, the right end wall portion 112 of the plate header 100 and the right end wall portion 322 of the second tank header 310 are integrally assembled in the longitudinal direction X of the tube. In this engaging structure, the engaging portion 117 of the plate header 100 corresponds to the first engaging portion, and the through hole 323 of the second tank header 310 corresponds to the first engaged portion.
  • a claw portion 224 is formed on the right end wall portion 222 of the first tank header 210 .
  • two recessed grooves 228 and 229 are formed by cutting or pressing on the end right side wall portion 222 so as to extend in the longitudinal direction Z of the tank from the end face thereof.
  • the claw portion 224 is formed as a portion sandwiched between these groove portions 228 and 229 . Since the grooves 228 and 229 are formed by cutting or pressing, both side surfaces 224a and 224b of the claw portion 224 are sheared surfaces and thus bare surfaces.
  • a recessed groove portion 324 with which the claw portion 224 of the first tank header 210 engages is formed in the end left side wall portion 321 of the second tank header 310 .
  • the groove 324 is formed in a substantially V shape so that the width becomes narrower toward the bottom. Therefore, the inner surface of the groove portion 324 is a tapered surface 324a.
  • the groove portion 324 is formed by cutting or pressing the left end wall portion 321 of the second tank header 310 into a concave shape. Therefore, since the tapered surface 324a of the groove portion 324 is a sheared surface, it is a bare surface.
  • the claws 224 of the first tank header 210 are crimped into the grooves 324 of the second tank header 310 by being plastically deformed toward the second tank header 310 .
  • both side surfaces 224a and 224b of the claw portion 224 are engaged with the tapered surface 324a of the groove portion 324, that is, the bare surfaces are engaged with each other.
  • the right end wall portion 222 of the second tank header 310 and the left end wall portion 321 of the second tank header 310 are integrally assembled in the longitudinal direction X of the tube.
  • the claw portion 224 of the first tank header 210 corresponds to the second engaging portion
  • the groove portion 324 of the second tank header 310 corresponds to the second engaged portion.
  • the engaging portion 115 of the plate header 100 and the through hole 223 of the first tank header 210 are engaged with each other on bare surfaces.
  • the engaging portion 117 of the plate header 100 and the through hole 323 of the second tank header 310 are engaged with each other on bare surfaces. If such an engaging structure is used, no brazing material layer exists in the engaging portions of the engaging portions 115 and 117 and the through holes 223 and 323 . Therefore, when the plate header 100 and the tank headers 210 , 310 are brazed, rattling is less likely to occur between them, so that the tank headers 210 , 310 can be prevented from falling off from the plate header 100 .
  • the engaging portion 115 of the plate header 100 is a claw portion formed by partially cutting the plate header 100 .
  • the through hole 223 of the first tank header 210 is a hole formed by penetrating the first tank header 210 in the plate thickness direction. According to this configuration, it is possible to easily realize a structure in which bare surfaces are engaged with each other. The same applies to the engaging portion 117 and the through hole 323 of the second tank.
  • the bottom surface 223a of the through hole 223 of the first tank header 210 with which the engaging portion 115 of the plate header 100 contacts is formed in an R shape. According to this configuration, even if there is variation in the dimensions of the engaging portion 115 , the engaging portion 115 can be more reliably engaged with the through hole 223 while absorbing the dimensional error. The same applies to the engaging portion 117 and the through hole 323 of the second tank.
  • the engagement structure consisting of the engagement portion 115 of the plate header 100 and the through hole 223 of the first tank header 210 is provided in a portion of the first tank 21 where the cooling water does not flow. formed at the ends. According to this configuration, it is possible to avoid leakage of cooling water due to the engaging structure. The same applies to the engaging portion 117 and the through hole 323 of the second tank.
  • the engaging portion 115 of the plate header 100 has a portion positioned outside in the tank width direction Y with respect to the through hole 223 of the first tank header 210 .
  • the engaging portion 115 and the through hole 223 are engaged with each other by crimping the engaging portion 115 to the through hole 223 from the outside in the tank width direction Y. According to this configuration, the engaging structure of the engaging portion 115 and the through hole 223 can be easily realized. The same applies to the engaging portion 117 and the through hole 323 of the second tank.
  • the claw portion 224 of the first tank header 210 is formed by partially cutting out the first tank header 210 .
  • the groove 324 of the second tank header 310 is a hole formed by penetrating the second tank header 310 in the plate thickness direction. According to this configuration, it is possible to easily realize a structure in which bare surfaces are engaged with each other.
  • the groove portion 324 of the second tank header 310 has a tapered surface with which the claw portion 224 of the first tank header 210 contacts. According to this configuration, it is possible to more reliably engage the claw portion 224 with the groove portion 324 while absorbing the dimensional error of the claw portion 224 .
  • the engagement structure consisting of the claw portion 224 of the first tank header 210 and the groove portion 324 of the second tank header 310 is a portion of the first tank 21 and the second tank 31 where the cooling water and the heat medium do not flow. are formed at the ends of the tanks 21 and 31 respectively. According to this configuration, it is possible to avoid leakage of cooling water or heat medium due to the engagement structure.
  • a through hole 223 is formed in the end left wall portion 221 of the first tank header 210 .
  • a tapered surface 223b is formed on the side surface of the through hole 223 in the longitudinal direction Z of the tank. Since the through hole 223 is formed by penetrating the first tank header 210 in the plate thickness direction, the tapered surface 223b of the through hole 223 is a sheared surface. That is, the tapered surface 223b of the through hole 223 is a bare surface.
  • a claw portion 119 is formed by forming an L-shaped through hole 118 in the left side wall portion 111 of the plate header 100 .
  • the claw portion 119 is formed to extend in the longitudinal direction Z of the tank. Since the inner surface of the through hole 118 is a bare surface, the bottom surface 119a of the claw portion 119 is also a bare surface.
  • the tip of the claw portion 119 is crimped to the inner peripheral surface of the through hole 223 by being plastically deformed toward the through hole 223 of the first tank header 210 . More specifically, the bottom surface 119a of the claw portion 119 is crimped to the tapered surface 223b of the through hole 223, that is, the bare surfaces are crimped and engaged.
  • the left end wall portion 111 of the plate header 100 and the left end wall portion 221 of the first tank header 210 are integrally assembled in the longitudinal direction X of the tube.
  • the claw portion 119 of the plate header 100 corresponds to the first engaging portion
  • the through hole 223 of the first tank header 210 corresponds to the first engaged portion.
  • FIG. 9 shows the respective structures of the plate header 100 and the tank headers 210, 310 before assembly.
  • a right hook portion 122 is formed on the end right wall portion 112 of the plate header 100 of this embodiment.
  • a right groove portion 123 is formed by cutting or pressing in the end right side wall portion 112 so as to extend in the longitudinal direction Z of the tank from the end face thereof.
  • the right claw portion 122 is a portion of the end right side wall portion 112 located above the right groove portion 123 . Since the right groove portion 123 is formed by cutting or pressing, the bottom surface 122a of the right claw portion 122 is a sheared surface. That is, the bottom surface 122a of the right claw portion 122 is a bare surface.
  • a groove portion 326 is formed in the end right side wall portion 322 of the second tank header 310 at a position facing the right claw portion 122 of the plate header 100 .
  • the groove portion 326 is formed by cutting or pressing so as to extend in the longitudinal direction Z of the tank from the end surface of the right end wall portion 322 .
  • a portion of the end right side wall portion 322 located below the groove portion 326 forms a claw portion 325 . Since the groove portion 326 is formed by cutting or pressing, the upper surface 325a of the claw portion 325 is a sheared surface. That is, the upper surface 325a of the claw portion 325 is a bare surface.
  • An upper surface 325a of the claw portion 325 is tapered.
  • the right claw portion 122 of the plate header 100 is plastically deformed inward toward the groove portion 326 of the second tank header 310 . Further, the claw portion 325 of the second tank header 310 is plastically deformed outward toward the right groove portion 123 of the plate header 100 . As a result, the right claw portion 122 of the plate header 100 and the claw portion 325 of the second tank header 310 are crimped and engaged with each other.
  • the bottom surface 122a of the right claw portion 122 of the plate header 100 and the top surface 325a of the claw portion 325 of the second tank header 310 are crimped to each other, that is, the bare surfaces are crimped and engaged. Since the upper surface 325a of the claw portion 325 of the second tank header is a tapered surface, it is possible to absorb the dimensional error of the claw portions 122 and 325 and engage them. With such an engagement structure, the right end wall portion 112 of the plate header 100 and the right end wall portion 322 of the second tank header 310 are integrally assembled in the longitudinal direction X of the tube. In this embodiment, the right claw portion 122 of the plate header 100 corresponds to the first engaging portion and the first claw portion, and the claw portion 325 of the second tank header corresponds to the first engaged portion and the second claw portion. do.
  • the end left wall portion 111 of the plate header 100 is also formed with left claw portions 120 and left groove portions 121 in the same manner as the end right wall portion 112 .
  • the left end wall portion 221 of the first tank header 210 is also formed with a claw portion 225 and a through hole 226 similarly to the right end wall portion 322 of the second tank header 310 .
  • An upper surface 225a of the claw portion 225 is a tapered surface.
  • the left claw portion 120 of the plate header 100 and the claw portion 225 of the first tank header 210 are similar to the right claw portion 122 of the plate header 100 and the claw portion 325 of the second tank header 310. They are crimped and engaged with each other.
  • the left end wall portion 111 of the plate header 100 and the left end wall portion 221 of the first tank header 210 are integrally assembled in the longitudinal direction X of the tube.
  • the left claw portion 120 of the plate header 100 corresponds to the first engaging portion and the first claw portion
  • the claw portion 225 of the first tank header 210 corresponds to the first engaged portion and the second claw portion. Equivalent to.
  • a groove portion 227 is formed in the right end wall portion 222 of the first tank header 210 .
  • a claw portion 327 is formed on the left end wall portion 321 of the second tank header 310 .
  • These claw portions 327 and groove portions 227 are formed on the claw portion 224 formed on the right end wall portion 222 of the first tank header 210 and the left end wall portion 321 of the second tank header 310 of the first embodiment. Since the structure is similar to that of the groove 324, detailed description thereof will be omitted.
  • the tapered surface 327a is formed on the claw portion 327, so that when the claw portion 327 is engaged with the groove portion 227 as shown in FIG. can be absorbed.
  • the following (10) to ( 12) can be obtained.
  • the left claw portion 120 of the plate header 100 and the claw portion 225 of the first tank header 210 are engaged with each other on bare surfaces.
  • the right claw portion 122 of the plate header and the claw portion 325 of the second tank header 310 are engaged with each other on bare surfaces.
  • there is no brazing material layer between the claws 120 and 122 of the plate header 100 and the claws 225 and 325 of the tank headers 210 and 310 are brazed, rattling is less likely to occur between them, so that the tank headers 210 , 310 can be prevented from falling off from the plate header 100 .
  • the claw portions 120 and 122 of the plate header 100 are formed by partially cutting the plate header 100 .
  • Claw portions 225 and 325 of tank headers 210 and 310 are also formed by partially cutting tank headers 210 and 310 . According to this configuration, it is possible to easily realize a structure in which bare surfaces are engaged with each other.
  • the upper surface 225a of the claw portion 225 of the first tank header 210, which engages with the left claw portion 120 of the plate header 100, is tapered. According to this configuration, even if there are variations in the dimensions of the claws 120 and 225, the claws 120 and 225 can be engaged while absorbing the dimensional errors. The same applies to the claw portion 325 of the second tank header 310 and the right claw portion 122 of the plate header 100 .
  • the through holes 223 may be formed in the plate header 100 and the engaging portions 115 may be formed in the first tank header 210 .
  • the through hole 323 may be formed in the plate header 100 and the engaging portion 117 may be formed in the second tank header 310 .
  • the heat exchanger 10 is not limited to having two heat exchangers in the direction Y of air flow, and may have three or more heat exchangers in the direction Y of air flow.
  • the present disclosure is not limited to the above specific examples. Appropriate design changes made by those skilled in the art to the above specific examples are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure.
  • Each element included in each specific example described above, and its arrangement, conditions, shape, etc., are not limited to those illustrated and can be changed as appropriate. As long as there is no technical contradiction, the combination of the elements included in the specific examples described above can be changed as appropriate.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

熱交換器のタンク(21,31)は、プレートヘッダ(100)と、タンクヘッダ(210,310)と、を有している。プレートヘッダ及びタンクヘッダのいずれか一方には、ろう材層が設けられていないベア面を有する係合部(115,117)が形成されている。プレートヘッダ及びタンクヘッダのいずれか他方には、ろう材層が設けられていないベア面を有する被係合部(223,323)が形成されている。係合部及び被係合部のそれぞれのベア面がチューブの長手方向において互いに係合することによりプレートヘッダ及びタンクヘッダが互いに組み付けられている。

Description

熱交換器 関連出願の相互参照
 本出願は、2021年2月9日に出願された日本国特許出願2021-019129号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願の全ての内容が、参照により本明細書に組み込まれる。
 本開示は、熱交換器に関する。
 従来、下記の特許文献1に記載の熱交換器がある。特許文献1に記載の熱交換器は、複数のチューブと、各チューブの一端部に接続されるタンクとを備えている。タンクは、それぞれ断面U字状に形成されたタンクヘッダとプレートヘッダとにより構成されており、それらが互いに組み付けられることにより筒状に形成されている。プレートヘッダには各チューブの一端部が接続されている。プレートヘッダの両側壁には、その頂面からタンクヘッダの外周面に沿って延びるように爪部が形成されている。爪部は、タンクヘッダに形成された係止穴に挿入されて係止されている。プレートヘッダの爪部とタンクヘッダの係止穴との係合構造によりプレートヘッダ及びタンクヘッダがチューブ長手方向において互いに組み付けられている。
特開2010-85024号公報
 熱交換器では、一般的に、アルミニウム等により形成される板材にろう材層を被覆した、いわゆるクラッド材を用いてタンクやチューブ等の各部品が製造される。具体的には、タンクは成形工程、組み付け工程、加熱工程、及び冷却工程等を経て製造される。成形工程では、クラッド材を加工することでタンクヘッダ及びプレートヘッダが成形される。組み付け工程では、成形されたタンクヘッダ及びプレートヘッダが互いに組み付けられる。加熱工程では、タンクヘッダ及びプレートヘッダの組み付け品を炉に入れて加熱することで各部材のろう材層を溶融させる。冷却工程では、タンクヘッダ及びプレートヘッダの組み付け品を冷却する。このような工程を経てタンクヘッダ及びプレートヘッダがろう付け接合されることにより、タンクの製造が完了する。
 一方、クラッド材を用いてタンクヘッダ及びプレートヘッダが成形されるため、タンクヘッダの内周面及び外周面、並びにプレートヘッダの内周面及び外周面にはろう材層が形成されている。したがって、特許文献1に記載の熱交換器では、そのプレートヘッダの爪部の内周面にろう材層が形成されている。特許文献1に記載の熱交換器では、組み付け工程においてプレートヘッダとタンクヘッダとを組み付ける際に、タンクヘッダの係止穴にプレートヘッダの爪部が係止される。このとき、プレートヘッダの爪部に形成されるろう材層により、プレートヘッダの爪部の内周面とタンクヘッダの係止穴の内周面とはろう材層を介して互いに接触することになる。このような構造の場合、加熱工程においてろう材層が溶融した際に、プレートヘッダの爪部とタンクヘッダの係止穴との間にがたつきが生じるおそれがあり、悪くするとプレートヘッダからタンクヘッダが脱落するおそれがある。
 このような脱落を回避するために、タンクヘッダ及びプレートヘッダの組み付け品を適宜の治具により固定して加熱工程を行うという方法も考えられる。しかしながら、このような方法を採用すると、組み付け工程において、タンクヘッダ及びプレートヘッダの組み付け品に治具を装着する工程が新たに発生するため、製造コストが増加するおそれがある。また、新たな治具が必要になるため、それにより製造コストが増加する懸念もある。
 本開示の目的は、プレートヘッダからのタンクヘッダの脱落を抑制することが可能な熱交換器を提供することにある。
 本開示の一態様による熱交換器は、所定方向に並べて配置される複数のチューブと、複数のチューブのそれぞれの一端部に接続されるタンクとを有し、チューブの内部を流れる第1流体と、チューブの外部を流れる第2流体との間で熱交換を行う熱交換器である。タンクは、複数のチューブのそれぞれの一端部が接続されるプレートヘッダと、プレートヘッダに対してチューブの長手方向に組み付けられることにより、第1流体が流れるタンクの内部空間を形成するタンクヘッダと、を有している。プレートヘッダ及びタンクヘッダのいずれか一方には、ろう材層が設けられていないベア面を有する係合部が形成されている。プレートヘッダ及びタンクヘッダのいずれか他方には、ろう材層が設けられていないベア面を有する被係合部が形成されている。係合部及び被係合部のそれぞれのベア面がチューブの長手方向において互いに係合することによりプレートヘッダ及びタンクヘッダが互いに組み付けられている。
 この構成によれば、係合部及び被係合部のそれぞれのベア面が互いに係合しているため、それらの係合部分にろう材層が存在しない。よって、プレートヘッダ及びタンクヘッダをろう付けする際に、それらの間にがたつきが生じ難くなるため、プレートヘッダからのタンクヘッダの脱落を抑制することができる。
図1は、第1実施形態の熱交換器の斜視構造を示す斜視図である。 図2は、第1実施形態のチューブの断面構造を示す断面図である。 図3は、第1実施形態のタンクの中央部分の断面構造を示す断面図である。 図4は、第1実施形態のタンクの端部の斜視構造を示す斜視図である。 図5は、第1実施形態のタンクの端部の断面構造を示す断面図である。 図6は、第1実施形態のプレートヘッダ及び第1タンクヘッダの係合部分の構造を拡大して示す拡大図である。 図7は、第1実施形態の第1プレートヘッダ及び第2プレートヘッダの係合部分の構造を拡大して示す拡大図である。 図8は、第1実施形態の変形例のプレートヘッダ及び第1タンクヘッダの係合部分の構造を拡大して示す拡大図である。 図9は、第2実施形態のタンクの端部の斜視構造を示す斜視図である。 図10は、第2実施形態のタンクの端部の端面構造を示す端面図である。
 以下、熱交換器の一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
 <第1実施形態>
 はじめに、図1に示される第1実施形態の熱交換器10の構成について説明する。熱交換器10は例えば車両に搭載される。図1に示されるように、熱交換器10は、ラジエータ20及び蒸発器30が一体化された複合型の熱交換器として構成されている。
 ラジエータ20の内部には、例えば車両の内燃機関やインバータ装置等を冷却するための冷却水が循環している。ラジエータ20は、その内部を流れる冷却水と、その外部を流れる空気との間で熱交換を行うことにより冷却水を冷却する。ラジエータ20では、冷却水が第1流体に相当し、空気が第2流体に相当する。
 ラジエータ20は、タンク21,22と、複数のチューブ23とを備えている。タンク21,22及びチューブ23はアルミニウム等により形成されるとともに、ろう付けにより互いに接合されて組み付けられている。
 複数のチューブ23は、図中に矢印Zで示される方向に所定の間隔を有して配置されている。複数のチューブ23の間に形成される隙間には、図中に矢印Yで示される方向に空気が流れる。各チューブ23は、矢印Xで示される方向に延びるように形成された管状の部材からなる。各チューブ23の内部には、冷却水の流れる流路が矢印Xで示される方向に延びるように形成されている。チューブ23は、矢印Zで示される方向の幅が薄く、且つ矢印Yで示される方向の幅が厚くなるように扁平状に形成されている。
 以下では、矢印Xで示される方向を「チューブ長手方向X」と称し、矢印Yで示される方向を「空気流れ方向Y」と称する。
 図2に示されるように、各チューブ23の内部にはインナーフィン24が配置されている。インナーフィン24は、薄い板状のアルミニウム等を波状に折り曲げることにより形成される、いわゆるコルゲートフィンである。インナーフィン24の折り曲げ部分の先端部はチューブ23の内面にろう付けにより接合されている。インナーフィン24は、チューブ23の内部を流れる冷却水に対する伝熱面積を増加させるために設けられている。
 隣り合うチューブ23,23の間に形成される隙間にはアウターフィン40が配置されている。アウターフィン40は、ラジエータ20のチューブ23,23間に形成される隙間から、蒸発器30のチューブ33,33の間に形成される隙間まで延びるように配置されている。アウターフィン40もインナーフィン24と同様にコルゲートフィンである。アウターフィン40の折り曲げ部分の先端部は各チューブ23,33の外面にろう付けにより接合されている。アウターフィン40は、隣り合うチューブ23,23の間を流れる空気に対する伝熱面積を増加させるために設けられている。
 図1に示されるように、タンク21,22は複数のチューブ23の両端部にそれぞれ接続されている。タンク21,22は、図中に矢印Zで示される方向に延びるように形成される筒状の部材からなる。各タンク21,22は、各チューブ23に冷却水を分配する部分として、あるいは各チューブ23を流れた冷却水を集合させる部分として機能する。
 以下では、矢印Zで示される方向を「タンク長手方向Z」と称する。本実施形態では、タンク長手方向Zが所定方向に相当する。
 右側タンク21の内部にはセパレータ25が設けられている。セパレータ25により右側タンク21の内部空間はタンク長手方向Zにおいて上方空間S11及び下方空間S12に区画されている。右側タンク21には、上方空間S11に連通される流入口50と、下方空間S12に連通される流入口51とが設けられている。
 左側タンク22の内部には、右側タンク21のセパレータ25に対応する位置にセパレータが設けられている。このセパレータにより左側タンク22の内部空間もタンク長手方向Zにおいて上方空間及び下方空間に区画されている。左側タンク22には、その上方空間に連通される流出口52と、その下方空間に連通される流出口53とが設けられている。
 ラジエータ20では、内燃機関やインバータ装置等の熱を吸収した冷却水が流入口50,51にそれぞれ流入する。流入口50に流入した冷却水は、右側タンク21の上方空間S11から、当該空間S11に接続される複数のチューブ23に分配される。この際、各チューブ23の内部を流れる冷却水と、各チューブ23の外部を流れる空気との間で熱交換が行われることにより冷却水が冷却される。各チューブ23を流れることで冷却された冷却水は左側タンク22の上方空間に集められた後、流出口52を通じて外部に流出する。同様に、流入口51に流入した冷却水は、右側タンク21の下方空間S12、当該空間S12に接続される複数のチューブ23、及び左側タンク22の下方空間を順に流れて、流出口53から外部に流出する。この冷却水もチューブ23を流れる際に空気と熱交換することにより冷却される。
 蒸発器30はラジエータ20に対して空気流れ方向Yの下流側に配置されている。蒸発器30はラジエータ20と類似の構造を有している。すなわち、蒸発器30は、図1に示されるタンク31,32と、図2に示される複数のチューブ33とを備えている。図2に示されるように、各チューブ33の内部にはインナーフィン34が配置されている。また、隣り合うチューブ33,33の間にはアウターフィン40が配置されている。
 なお、図1に示されるように、蒸発器30では、その右側タンク31の内部がセパレータ35,36により上方空間S21、中間空間S22、及び下方空間S23に区画されている。右側タンク31には、上方空間S21に連通される流入口54と、下方空間S23に連通される流出口55とが設けられている。
 左側タンク32の内部には、右側タンク31のセパレータ35とセパレータ36との中間に対応する位置にセパレータが設けられている。このセパレータにより左側タンク32の内部空間はタンク長手方向Zにおいて上方空間及び下方空間の2つの空間に区画されている。
 蒸発器30は、車両に搭載される空調装置のヒートポンプサイクルの構成要素である。ヒートポンプサイクルは、大きくは、蒸発器30の他、圧縮機、凝縮器、及び膨張弁により構成されている。ヒートポンプサイクルでは、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器30の順で熱媒体が循環している。蒸発器30の流入口54には、膨張弁を通過した低温及び低圧の液相熱媒体が流入する。この熱媒体は、右側タンク31の上方空間S21、当該空間S21に接続される複数のチューブ33、左側タンク32の上方空間、当該空間の下方に接続される複数のチューブ33を流れて、右側タンク31の中間空間S22の上方に流入する。また、右側タンク31の中間空間S22の上方に流入した熱媒体は、その下方に接続される複数のチューブ33、左側タンク32の下方空間、当該空間の下方に接続されるチューブ33、及び右側タンク31の下方空間S23を順に流れて流出口55から外部に流出する。
 蒸発器30では、熱媒体がチューブ33を流れる際に、チューブ33の内部を流れる熱媒体と、チューブ33の外部を流れる空気との間で熱交換が行われることにより、空気の熱が熱媒体に吸収されて熱媒体が蒸発する。結果的に、流入口54に流入した液相熱媒体は、蒸発器30を流れている間に低温及び低圧の気相熱媒体に遷移して、流出口55から排出される。蒸発器30から排出される低温及び低圧の気相熱媒体は圧縮機に供給される。蒸発器30では、その内部を流れる熱媒体が第1流体に相当し、その外部を流れる空気が第2流体に相当する。
 次に、タンク21,22,31,32の構造について詳しく説明する。なお、ラジエータ20の右側タンク21の構造は、その左側タンク22の構造に類似しており,且つ蒸発器30の右側タンク31の構造は、その左側タンク32の構造に類似しているため、以下ではタンク21,31の構造について代表して説明する。なお、以下では、便宜上、ラジエータ20の右側タンク21を「第1タンク21」と称し、蒸発器30の右側タンク31を「第2タンク31」と称する。また、空気流れ方向Yを「タンク幅方向Y」とも称する。
 図3に示されるように、第1タンク21は、プレートヘッダ100と、タンクヘッダ210とを備えている。第2タンク31は、共通のプレートヘッダ100と、タンクヘッダ310とを備えている。以下では、第1タンク21のタンクヘッダ210を「第1タンクヘッダ210」とも称し、第2タンク31のタンクヘッダ310を「第2タンクヘッダ310」とも称する。プレートヘッダ100、第1タンクヘッダ210、及び第2タンクヘッダ310は、アルミニウム等からなる板状のクラッド材により形成されている。
 タンク幅方向Yにおけるプレートヘッダ100の両端部には、チューブ長手方向Xに折り曲げ加工されることで左側壁部101及び右側壁部102がそれぞれ形成されている。タンク幅方向Yにおけるプレートヘッダ100の中央部には、チューブ長手方向Xに二重に折り曲げ加工されることで中間壁部103が形成されている。これにより、プレートヘッダ100では、左側壁部101、中間壁部103、及びそれらの間に位置する低壁部104により、タンク長手方向Zに直交する断面形状が凹状に形成された第1凹部106が形成されている。また、右側壁部102、中間壁部103、及びそれらの間に位置する低壁部105により、タンク長手方向Zに直交する断面形状が凹状に形成された第2凹部107が形成されている。
 なお、図3の中間壁部103に付されている符号103aは、タンク幅方向Yにおいて左側壁部101に対向する中間壁部103の側面を示している。また、符号103bは、タンク幅方向Yにおいて右側壁部102に対向する中間壁部103の側面を示している。
 第1タンクヘッダ210は、タンク長手方向Zに直交する断面形状が凹状に形成された部材からなる。第1タンクヘッダ210の左側壁部211の先端部外面は、プレートヘッダ100の左側壁部101の先端部内面にろう付けにより接合されている。第1タンクヘッダ210の右側壁部212の先端部外面は、プレートヘッダ100の中間壁部103の側面103aにろう付けにより接合されている。第1タンクヘッダ210及びプレートヘッダ100の第1凹部106により囲まれる空間は第1タンク21の内部空間を形成している。
 プレートヘッダ100の低壁部104には、複数の挿入孔104aがタンク長手方向Zに所定の間隔を有して形成されている。各挿入孔104aには、ラジエータ20のチューブ23の一端部が挿入されて接合されている。これにより、チューブ23の内部流路と第1タンク21の内部空間とが連通されている。
 第2タンクヘッダ310は第1タンクヘッダ210と同一又は類似の形状を有している。第2タンクヘッダ310の一方の右側壁部312の先端部外面は、プレートヘッダ100の右側壁部102の先端部内面にろう付けにより接合されている。第2タンクヘッダ310の左側壁部311の先端部外面は、プレートヘッダ100の中間壁部103の側面103bにろう付けにより接合されている。第2タンクヘッダ310及びプレートヘッダ100の第2凹部107により囲まれる空間は第2タンク31の内部空間を形成している。
 プレートヘッダ100の低壁部105には、複数の挿入孔105aがタンク長手方向Zに所定の間隔を有して形成されている。各挿入孔105aには、蒸発器30のチューブ33の一端部が挿入されて接合されている。これにより、チューブ33の内部流路と第2タンク31の内部空間とが連通されている。
 図4に示されるように、第1タンク21の端部開口部は板部材27により閉塞されている。第1タンク21を構成するプレートヘッダ100の端部110及び第1タンクヘッダ210の端部220は板部材27よりも外側に突出している。
 第1タンクヘッダ210の端部左側壁部221には貫通孔223が形成されている。貫通孔223は第1タンクヘッダ210を板厚方向に貫通することで形成されている。したがって、貫通孔223の内周面はせん断面であるため、ろう材層が設けられていないベア面である。貫通孔223の底面223aは、R形状に湾曲した湾曲面となっている。
 図5及び図6に示されるように、プレートヘッダ100の端部左側壁部111にも貫通孔114が形成されている。この貫通孔114もプレートヘッダ100を板厚方向に貫通することで形成されている。よって、貫通孔114の内周面もせん断面であるため、ベア面である。
 プレートヘッダ100では、端部左側壁部111において貫通孔114に隣接して位置している部分が係合部115となっている。貫通孔114の内周面がベア面であるため、係合部115の底面115aもベア面である。係合部115は、第1タンクヘッダ210の貫通孔223に対してタンク幅方向Yの外側に位置する部分を有している。係合部115は、第1タンクヘッダ210の貫通孔223に向かって塑性変形させられることで当該貫通孔223の内周面にかしめられている。より詳細には、係合部115の底面115aが第1タンクヘッダ210の貫通孔223の底面223aにかしめられている。上述の通り、プレートヘッダ100の係合部115の底面115a及び第1タンクヘッダ210の貫通孔223の底面223aは共にベア面であるため、ベア面同士がかしめられている。このような係合構造により、プレートヘッダ100の端部左側壁部111と第1タンクヘッダ210の端部左側壁部221とがチューブ長手方向Xにおいて一体的に組み付けられている。本実施形態では、プレートヘッダ100の係合部115が第1係合部に相当し、第1タンクヘッダ210の貫通孔223が第1被係合部に相当する。
 図4に示されるように、第2タンク31の端部も第1タンク21の端部と類似の構造を有している。すなわち、第2タンク31の端部開口部は板部材37により閉塞されている。第2タンク31を構成するプレートヘッダ100の端部110及び第2タンクヘッダ310の端部320は板部材37よりも外側に突出している。第2タンクヘッダ310の端部右側壁部322には貫通孔323が形成されている。図5に示される貫通孔323の底面323aは湾曲面になっている。プレートヘッダ100の端部右側壁部112には貫通孔116及び係合部117が形成されている。プレートヘッダ100の係合部117の底面117a及び第2タンクヘッダ310の貫通孔323の底面323aがかしめられて、すなわちベア面同士がかしめられて係合している。この係合構造により、プレートヘッダ100の端部右側壁部112と第2タンクヘッダ310の端部右側壁部322とがチューブ長手方向Xにおいて一体的に組み付けられている。この係合構造では、プレートヘッダ100の係合部117が第1係合部に相当し、第2タンクヘッダ310の貫通孔323が第1被係合部に相当する。
 図5に示されるように、第1タンクヘッダ210の端部右側壁部222には爪部224が形成されている。詳しくは、端部右側壁部222には、その端面からタンク長手方向Zに延びるように2つの凹状の溝部228,229が切削加工又はプレス加工により形成されている。爪部224は、これらの溝部228,229に挟まれる部分として形成されている。溝部228,229が切削加工又はプレス加工により形成されているため、爪部224の両側面224a,224bはせん断面であるため、ベア面である。
 第2タンクヘッダ310の端部左側壁部321には、第1タンクヘッダ210の爪部224が係合する凹状の溝部324が形成されている。図7に示されるように、溝部324は、その底部に向かうほど幅が狭くなるように略V字状に形成されている。したがって、溝部324の内面はテーパ面324aとなっている。溝部324は、第2タンクヘッダ310の端部左側壁部321を凹状に切削加工又はプレス加工することにより形成されている。よって、溝部324のテーパ面324aはせん断面であるため、ベア面である。
 図5に示されるように、第1タンクヘッダ210の爪部224は、第2タンクヘッダ310に向かって塑性変形させられることで第2タンクヘッダ310の溝部324にかしめられている。この際、図7に示されるように、溝部324のテーパ面324aに爪部224の両側面224a,224bが係合することにより、すなわちベア面同士が係合することにより、第1タンクヘッダ210の端部右側壁部222と第2タンクヘッダ310の端部左側壁部321とがチューブ長手方向Xにおいて一体的に組み付けられている。この係合構造では、第1タンクヘッダ210の爪部224が第2係合部に相当し、第2タンクヘッダ310の溝部324が第2被係合部に相当する。
 以上説明した本実施形態の熱交換器10によれば、以下の(1)~(9)に示される作用及び効果を得ることができる。
 (1)プレートヘッダ100の係合部115と第1タンクヘッダ210の貫通孔223とがベア面同士で係合している。また、プレートヘッダ100の係合部117と第2タンクヘッダ310の貫通孔323とがベア面同士で係合している。このような係合構造を用いれば、係合部115,117及び貫通孔223,323の係合部分にろう材層が存在しない。そのため、プレートヘッダ100及びタンクヘッダ210,310をろう付けする際に、それらの間にがたつきが生じ難くなるため、プレートヘッダ100からのタンクヘッダ210,310の脱落を抑制することができる。
 (2)プレートヘッダ100の係合部115は、プレートヘッダ100を部分的に切り欠くことで形成される爪部からなる。また、第1タンクヘッダ210の貫通孔223は、第1タンクヘッダ210を板厚方向に貫通することで形成される孔部からなる。この構成によれば、ベア面同士で係合する構造を容易に実現することができる。第2タンクの係合部117及び貫通孔323に関しても同様である。
 (3)第1タンクヘッダ210の貫通孔223においてプレートヘッダ100の係合部115が接触する底面223aはR形状に形成されている。この構成によれば、係合部115の寸法にばらつきが存在する場合であっても、その寸法誤差を吸収しつつ、より確実に係合部115を貫通孔223に係合させることができる。第2タンクの係合部117及び貫通孔323に関しても同様である。
 (4)プレートヘッダ100の係合部115及び第1タンクヘッダ210の貫通孔223からなる係合構造は、第1タンク21において冷却水が流れない部分に、具体的には第1タンク21の端部に形成されている。この構成によれば、係合構造が要因で冷却水の漏れが発生することを回避できる。第2タンクの係合部117及び貫通孔323に関しても同様である。
 (5)プレートヘッダ100の係合部115は、第1タンクヘッダ210の貫通孔223に対してタンク幅方向Yの外側に位置する部分を有している。係合部115が貫通孔223に対してタンク幅方向Yの外側からかしめられることにより、係合部115及び貫通孔223が互いに係合している。この構成によれば、係合部115及び貫通孔223の係合構造を容易に実現することができる。第2タンクの係合部117及び貫通孔323に関しても同様である。
 (6)第1タンクヘッダ210の爪部224と第2タンクヘッダ310の溝部324とがベア面同士で係合することで第1タンクヘッダ210及び第2タンクヘッダ310がチューブ長手方向Xにおいて互いに組み付けられている。これにより、図5に示されるように第1タンク21の中心軸を軸線m11とするとき、第1タンクヘッダ210の端部右側壁部222において軸線m11を中心として回転するような変形、すなわち矢印C11で示されるような変形が生じ難くなる。同様に、第2タンク31の中心軸を軸線m12とするとき、第2タンクヘッダ310の端部左側壁部321において軸線m12を中心として回転するような変形,すなわち矢印C12で示されるような変形が生じ難くなる。これらの変形が抑制されることで、ろう付け工程の際に、第1タンクヘッダ210の端部右側壁部222がプレートヘッダ100の中間壁部103から離間し難くなるとともに、第2タンクヘッダ310の端部左側壁部321がプレートヘッダ100の中間壁部103から離間し難くなる。結果的に、プレートヘッダ100からのタンクヘッダ210,310の脱落を抑制することができる。
 (7)第1タンクヘッダ210の爪部224は、第1タンクヘッダ210を部分的に切り欠くことで形成されている。第2タンクヘッダ310の溝部324は、第2タンクヘッダ310を板厚方向に貫通することで形成された孔部からなる。この構成によれば、ベア面同士で係合する構造を容易に実現することができる。
 (8)第2タンクヘッダ310の溝部324において第1タンクヘッダ210の爪部224が接触する面はテーパ状に形成されている。この構成によれば、爪部224の寸法誤差を吸収しつつ、より確実に爪部224を溝部324に係合させることができる。
 (9)第1タンクヘッダ210の爪部224及び第2タンクヘッダ310の溝部324からなる係合構造は、第1タンク21及び第2タンク31において冷却水及び熱媒体が流れない部分、具体的には各タンク21,31の端部に形成されている。この構成によれば、係合構造が要因で冷却水や熱媒体の漏れが発生することを回避できる。
 (変形例)
 次に、第1実施形態の熱交換器10の変形例について説明する。
 本実施形態の熱交換器10では、図8に示されるように、第1タンクヘッダ210の端部左側壁部221に貫通孔223が形成されている。タンク長手方向Zにおける貫通孔223の側面にはテーパ面223bが形成されている。貫通孔223は第1タンクヘッダ210を板厚方向に貫通することで形成されているため、貫通孔223のテーパ面223bはせん断面である。すなわち、貫通孔223のテーパ面223bはベア面である。
 プレートヘッダ100の端部左側壁部111には、L字状の貫通孔118が形成されることにより、爪部119が形成されている。爪部119はタンク長手方向Zに延びるように形成されている。貫通孔118の内面がベア面であるため、爪部119の底面119aもベア面である。爪部119の先端部は、第1タンクヘッダ210の貫通孔223に向かって塑性変形させられることで当該貫通孔223の内周面にかしめられている。より詳細には、爪部119の底面119aが貫通孔223のテーパ面223bにかしめられて、すなわちベア面同士がかしめられて係合している。このような係合構造により、プレートヘッダ100の端部左側壁部111と第1タンクヘッダ210の端部左側壁部221とがチューブ長手方向Xにおいて一体的に組み付けられている。本実施形態では、プレートヘッダ100の爪部119が第1係合部に相当し、第1タンクヘッダ210の貫通孔223が第1被係合部に相当する。
 なお、図示は省略するが、プレートヘッダ100の端部右側壁部112及び第2タンクヘッダ310の右側壁部312にも同様の係合構造が形成されている。
 このような構造であっても、第1実施形態の熱交換器10と同一又は類似の作用及び効果を得ることができる。
 <第2実施形態>
 次に、第2実施形態の熱交換器10について説明する。以下、第1実施形態の熱交換器10との相違点を中心に説明する。
 図9は、組み付け前のプレートヘッダ100及びタンクヘッダ210,310のそれぞれの構造を示したものである。図9に示されるように、本実施形態のプレートヘッダ100の端部右側壁部112には右側爪部122が形成されている。詳しくは、端部右側壁部112には、その端面からタンク長手方向Zに延びるように右側溝部123が切削加工又はプレス加工により形成されている。右側爪部122は、端部右側壁部112において右側溝部123の上方に位置する部分である。右側溝部123が切削加工又はプレス加工により形成されているため、右側爪部122の底面122aはせん断面である。すなわち、右側爪部122の底面122aはベア面である。
 第2タンクヘッダ310の端部右側壁部322において、プレートヘッダ100の右側爪部122に対向する位置には溝部326が形成されている。溝部326は、端部右側壁部322の端面からタンク長手方向Zに延びるように切削加工又はプレス加工により形成されている。端部右側壁部322において溝部326の下方に位置する部分は爪部325を形成している。溝部326が切削加工又はプレス加工により形成されているため、爪部325の上面325aはせん断面である。すなわち、爪部325の上面325aはベア面である。爪部325の上面325aはテーパ状に形成されている。
 図10に示されるように、本実施形態の熱交換器10では、プレートヘッダ100の右側爪部122が第2タンクヘッダ310の溝部326に向かって内側に塑性変形させられている。また、第2タンクヘッダ310の爪部325がプレートヘッダ100の右側溝部123に向かって外側に塑性変形させられている。これにより、プレートヘッダ100の右側爪部122と第2タンクヘッダ310の爪部325とが互いにかしめられて係合している。
 より詳細には、プレートヘッダ100の右側爪部122の底面122aと第2タンクヘッダ310の爪部325の上面325aとが互いにかしめられて、すなわちベア面同士がかしめられて係合している。第2タンクヘッダの爪部325の上面325aはテーパ面であるため、各爪部122,325の寸法誤差を吸収しつつ、それらを係合させることが可能となっている。このような係合構造により、プレートヘッダ100の端部右側壁部112と第2タンクヘッダ310の端部右側壁部322とがチューブ長手方向Xにおいて一体的に組み付けられている。本実施形態では、プレートヘッダ100の右側爪部122が第1係合部及び第1爪部に相当し、第2タンクヘッダの爪部325が第1被係合部及び第2爪部に相当する。
 図9に示されるように、プレートヘッダ100の端部左側壁部111にも、端部右側壁部112と同様に、左側爪部120及び左側溝部121が形成されている。また、第1タンクヘッダ210の端部左側壁部221にも、第2タンクヘッダ310の端部右側壁部322と同様に、爪部225及び貫通孔226が形成されている。爪部225の上面225aはテーパ面である。図10に示されるように、プレートヘッダ100の左側爪部120及び第1タンクヘッダ210の爪部225は、プレートヘッダ100の右側爪部122及び第2タンクヘッダ310の爪部325と同様に、互いにかしめられて係合している。この係合構造により、プレートヘッダ100の端部左側壁部111と第1タンクヘッダ210の端部左側壁部221とがチューブ長手方向Xにおいて一体的に組み付けられている。本実施形態では、プレートヘッダ100の左側爪部120が第1係合部及び第1爪部に相当し、第1タンクヘッダ210の爪部225が第1被係合部及び第2爪部に相当する。
 第1タンクヘッダ210の端部右側壁部222には溝部227が形成されている。第2タンクヘッダ310の端部左側壁部321には爪部327が形成されている。これらの爪部327及び溝部227は、第1実施形態の第1タンクヘッダ210の端部右側壁部222に形成される爪部224、及び第2タンクヘッダ310の端部左側壁部321に形成される溝部324と類似の構造であるため、それらの詳細な説明は割愛する。なお、本実施形態の熱交換器10では、爪部327にテーパ面327aが形成されることにより、図10に示されるように爪部327を溝部227に係合させる際に、それらの寸法誤差を吸収することが可能となっている。
 以上説明した本実施形態の熱交換器10によれば、上記の(4),(6)~(9)に示される作用及び効果と類似の作用及び効果に加え、以下の(10)~(12)に示される作用及び効果を得ることができる。
 (10)プレートヘッダ100の左側爪部120と第1タンクヘッダ210の爪部225とがベア面同士で係合している。また、プレートヘッダの右側爪部122と第2タンクヘッダ310の爪部325とがベア面同士で係合している。このような係合構造を用いれば、プレートヘッダ100の各爪部120,122と各タンクヘッダ210,310の爪部225,325の間にはろう材層が存在しない。そのため、プレートヘッダ100及びタンクヘッダ210,310をろう付けする際に、それらの間にがたつきが生じ難くなるため、プレートヘッダ100からのタンクヘッダ210,310の脱落を抑制することができる。
 (11)プレートヘッダ100の各爪部120,122は、プレートヘッダ100を部分的に切り欠くことで形成されている。タンクヘッダ210,310の爪部225,325も、タンクヘッダ210,310を部分的に切り欠くことで形成されている。この構成によれば、ベア面同士で係合する構造を容易に実現することができる。
 (12)第1タンクヘッダ210の爪部225においてプレートヘッダ100の左側爪部120に係合する上面225aはテーパ状に形成されている。この構成によれば、各爪部120,225の寸法にばらつきが存在する場合であっても、それらの寸法誤差を吸収しつつ、各爪部120,225を係合させることができる。第2タンクヘッダ310の爪部325及びプレートヘッダ100の右側爪部122に関しても同様である。
 <他の実施形態>
 なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
 ・第1実施形態の熱交換器10では、プレートヘッダ100に貫通孔223が形成され、且つ第1タンクヘッダ210に係合部115が形成されていてもよい。同様に、プレートヘッダ100に貫通孔323が形成され、且つ第2タンクヘッダ310に係合部117が形成されていてもよい。
 ・熱交換器10は、空気流れ方向Yに2つの熱交換器を有するものに限らず、空気流れ方向Yに3つ以上の熱交換器を有するものであってもよい。
 ・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

Claims (15)

  1.  所定方向に並べて配置される複数のチューブ(23,33)と、複数の前記チューブのそれぞれの一端部に接続されるタンク(21,31)とを有し、前記チューブの内部を流れる第1流体と、前記チューブの外部を流れる第2流体との間で熱交換を行う熱交換器(10)であって、
     前記タンクは、
     複数の前記チューブのそれぞれの一端部が接続されるプレートヘッダ(100)と、
     前記プレートヘッダに対して前記チューブの長手方向に組み付けられることにより、前記第1流体が流れる前記タンクの内部空間を形成するタンクヘッダ(210,310)と、を有し、
     前記プレートヘッダ及び前記タンクヘッダのいずれか一方には、ろう材層が設けられていないベア面を有する係合部(115,117,119,120,122)が形成され、
     前記プレートヘッダ及び前記タンクヘッダのいずれか他方には、ろう材層が設けられていないベア面を有する被係合部(223,323,225,325)が形成され、
     前記係合部及び前記被係合部のそれぞれのベア面が前記チューブの長手方向において互いに係合することにより前記プレートヘッダ及び前記タンクヘッダが互いに組み付けられている
     熱交換器。
  2.  前記係合部は、前記プレートヘッダ及び前記タンクヘッダのいずれか一方を部分的に切り欠くことで形成される爪部(115,117,119)からなり、
     前記被係合部は、前記プレートヘッダ及び前記タンクヘッダのいずれか他方を板厚方向に貫通することで形成される孔部(223,323)からなる
     請求項1に記載の熱交換器。
  3.  前記係合部は、前記プレートヘッダ及び前記タンクヘッダのいずれか一方を部分的に切り欠くことで形成される第1爪部(120,122)からなり、
     前記係合部は、前記プレートヘッダ及び前記タンクヘッダのいずれか一方を部分的に切り欠くことで形成される第2爪部(225,325)からなる
     請求項1に記載の熱交換器。
  4.  前記被係合部において前記係合部が接触する面はR形状又はテーパ状に形成されている
     請求項1~3のいずれか一項に記載の熱交換器。
  5.  前記係合部及び前記被係合部の係合構造は、前記タンクにおいて前記第1流体が流れない部分に形成されている
     請求項1~4のいずれか一項に記載の熱交換器。
  6.  前記タンクにおいて前記第1流体が流れない部分は、前記タンクの端部である
     請求項5に記載の熱交換器。
  7.  前記係合部及び前記被係合部は、前記ベア面として、せん断面をそれぞれ有するものであり、
     前記係合部のせん断面と前記被係合部のせん断面とが互いに係合している
     請求項1~6のいずれか一項に記載の熱交換器。
  8.  前記係合部は、前記被係合部に対して前記タンクの幅方向の外側に位置する部分を有しており、
     前記係合部が前記被係合部に対して前記タンクの幅方向の外側からかしめられることにより、前記係合部及び前記被係合部が互いに係合している
     請求項1~7のいずれか一項に記載の熱交換器。
  9.  前記タンクを複数備え、
     複数の前記タンクのうち、互いに隣り合って配置される2つのタンクを第1タンク及び第2タンクとするとともに、
     前記第1タンクの前記タンクヘッダを第1タンクヘッダとし、前記第2タンクの前記タンクヘッダを第2タンクヘッダとし、前記係合部を第1係合部とし、前記被係合部を第1被係合部とするとき、
     前記第1タンクヘッダにおいて前記第2タンクヘッダに対向する側壁部、及び前記第2タンクヘッダにおいて前記第1タンクヘッダに対向する側壁部のいずれか一方には、ろう材層が設けられていないベア面を有する第2係合部(224,327)が形成され、
     前記第1タンクヘッダにおいて前記第2タンクヘッダに対向する側壁部、及び前記第2タンクヘッダにおいて前記第1タンクヘッダに対向する側壁部のいずれか他方には、ろう材層が設けられていないベア面を有する第2被係合部(227,324)が形成され、
     前記第2係合部及び前記第2被係合部のそれぞれのベア面が前記チューブの長手方向において互いに係合することにより前記第1タンクヘッダ及び前記第2タンクヘッダが互いに組み付けられている
     請求項1~8のいずれか一項に記載の熱交換器。
  10.  前記第2係合部は、前記第1タンクヘッダ及び前記第2タンクヘッダのいずれか一方を部分的に切り欠くことで形成される爪部からなり、
     前記第2被係合部は、前記第1タンクヘッダ及び前記第2タンクヘッダのいずれか他方を板厚方向に貫通することで形成される孔部からなる
     請求項9に記載の熱交換器。
  11.  前記第2被係合部において前記第2係合部が接触する面はテーパ状に形成されている
     請求項9又は10に記載の熱交換器。
  12.  前記第2係合部及び前記第2被係合部からなる係合構造は、前記第1タンク及び前記第2タンクにおいて前記第1流体が流れない部分に形成されている
     請求項9~11のいずれか一項に記載の熱交換器。
  13.  前記第1タンク及び前記第2タンクにおいて前記第1流体が流れない部分は、前記第1タンク及び前記第2タンクのそれぞれの端部である
     請求項12に記載の熱交換器。
  14.  前記係合部及び前記被係合部は、前記ベア面として、せん断面をそれぞれ有するものであり、
     前記係合部のせん断面と前記被係合部のせん断面とが互いに係合している
     請求項9~13のいずれか一項に記載の熱交換器。
  15.  前記タンクを2つ備える
     請求項9~14のいずれか一項に記載の熱交換器。
PCT/JP2021/048806 2021-02-09 2021-12-28 熱交換器 WO2022172638A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-019129 2021-02-09
JP2021019129A JP2022122062A (ja) 2021-02-09 2021-02-09 熱交換器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022172638A1 true WO2022172638A1 (ja) 2022-08-18

Family

ID=82837594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/048806 WO2022172638A1 (ja) 2021-02-09 2021-12-28 熱交換器

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2022122062A (ja)
WO (1) WO2022172638A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4931482B1 (ja) * 1967-11-20 1974-08-22
JPS629341U (ja) * 1985-07-02 1987-01-20
JP2001050686A (ja) * 1999-08-05 2001-02-23 Denso Corp 蒸発器
JP2010085025A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Calsonic Kansei Corp 熱交換器
JP2019123013A (ja) * 2018-01-18 2019-07-25 株式会社デンソー 仮固定構造およびそれを備える熱交換器、並びに仮固定方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4931482B1 (ja) * 1967-11-20 1974-08-22
JPS629341U (ja) * 1985-07-02 1987-01-20
JP2001050686A (ja) * 1999-08-05 2001-02-23 Denso Corp 蒸発器
JP2010085025A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Calsonic Kansei Corp 熱交換器
JP2019123013A (ja) * 2018-01-18 2019-07-25 株式会社デンソー 仮固定構造およびそれを備える熱交換器、並びに仮固定方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022122062A (ja) 2022-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7775067B2 (en) Heat exchanger header tank and heat exchanger comprising same
WO2017064940A1 (ja) 熱交換器
US20110168364A1 (en) Heat exchanger
JPH11311497A (ja) 複式熱交換器
JP2007147172A (ja) 熱交換器
US6173765B1 (en) Heat exchange having header tank
WO2007069672A1 (ja) レシーバタンク付き熱交換器
JPH09126685A (ja) 熱交換器
US20030192681A1 (en) Heat exchanger having projecting fluid passage
CN110741220B (zh) 热交换器
US5373895A (en) Heat exchanger
US20060113069A1 (en) Heat exchanger
JP2007113895A (ja) 熱交換器および熱交換器の製造方法
JP4682494B2 (ja) 熱交換器
WO2022172638A1 (ja) 熱交換器
JPH11192833A (ja) 熱交換器組み合わせ構造及び一体型熱交換器
JPH10281693A (ja) 複式一体型熱交換器
JP2007278557A (ja) 熱交換器
JP5225001B2 (ja) 熱交換器
KR102538967B1 (ko) 열교환기 및 이의 브라켓 결합 방법
JPH11223477A (ja) 自動車用複合型熱交換器およびその製造方法
WO2021161825A1 (ja) 熱交換器
JP2005127676A (ja) 熱交換器および熱交換の製造方法
WO2021210428A1 (ja) 熱交換器
JP2002250596A (ja) 積層型熱交換器の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21925880

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21925880

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1