JP2004301455A

JP2004301455A - 熱交換器用のヘッダタンク

Info

Publication number: JP2004301455A
Application number: JP2003096899A
Authority: JP
Inventors: Jinichi Hiyama; 仁一桧山; Masatake Niihama; 正剛新濱
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】耐圧性を維持するとともに、パイプの通路断面積を確保しつつも小型化できる熱交換器用のヘッダタンクの提供を図る。
【解決手段】ヘッダタンク３１のパイプ３２を２つの分割体３２Ａ、３２Ｂを組み合わせた構造とする。第１分割体３２Ａを、扁平チューブ３０を差し込むチューブ保持壁部３４と、チューブ保持壁部３４から角Ｒ部３５、３５を介して略直交方向に突設される一対のストレート部３６、３６と、を備えるコ字状形とする。これにより、断面円形のヘッダタンクに比べてチューブ３０の差込深度を浅く設定でき、通路断面積を確保しつつも小型化できる。しかも、チューブ保持壁部３４からパイプ３２内方に突設しチューブ３０を保持する筒状突設部３７を、両角Ｒ部３５、３５に亘って延在させたため、冷媒圧力を受けた際の応力が集中する角Ｒ部３５、３５およびその近傍を補強できる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などのエアコンに使用される凝縮器などの熱交換器用のヘッダタンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エアコンの熱交換器には、特許文献１に開示されるようなものがある。図５、６は特許文献１に記載された熱交換器（この例では凝縮器）を示すものである。図５に示すように、熱交換器としての凝縮器１は、対向する一対のヘッダタンク１１、１２に、複数多段に配置される扁平チューブ１３の両端開口部を連通接続して構成されている。多段に配置される扁平チューブ１３、１３間にはコルゲート状のフィン１４が介在している。
【０００３】
両ヘッダタンク１１、１２は、パイプ１５と、該パイプ１５の両端開口部を閉塞する閉塞部材１６と、パイプ１５内の長手方向に延びる通路を区切る仕切板１７と、をから構成されている。なお、この例では、閉塞部材は、出口配管または入口配管との継手を兼ねている。
【０００４】
このようなヘッダタンク１１、１２を構成するパイプ１５には、図５、６に示すようにチューブ１３を差込むためのチューブ差込み孔１８がプレス加工によって多数形成されており、このチューブ差込み孔１８にチューブ１３を差込んだ後、同チューブ１３と同差込み孔１８の周囲と前記フィン１４とをロー付けにより固定して同差込み孔１８から冷媒が漏れないようにしてある。
【０００５】
このように構成された凝縮器１では、流通する冷媒は、仕切板１７の区画により一方のヘッダタンク１１と他方のヘッダタンク１２との間を蛇行するようにチューブ１３内を流れる。チューブ１３内を流れる冷媒は、チューブ１３、１３間に介在するフィン１４の隙間を通風する空気に熱を放熱し、このとき冷媒自身は冷やされる。そのため、気相状態で凝縮器内に導入された冷媒は、液相状態で凝縮器から導出される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２７４９６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図７は従来のパイプの分解斜視図、図８は従来のパイプの断面図である。図７、８に示すように従来のパイプ１５は、冷媒を流通させる熱交換器用のヘッダタンクとしての耐圧性を確保すべく、半円筒状の２つの分割体１９、２０を組み合わせて構成され、その断面形状は断面円形で形成されている。パイプ１５を構成する一方の分割体１９には、他方の分割体２０の開口周縁部２０ａを、位置決めするための略Ｌ字状の受部１９ａが形成される。
【０００８】
しかしながら、前記従来の熱交換器用のヘッダタンク１１、１２では、パイプ３２が断面円形であるため図９ｂに示すようにチューブ１３の差し込み深度が深く、その分、パイプ１５の通路断面積を確保するためにパイプ１５の直径を大きくする必要がり、ヘッダタンク１１、１２が大型化してしまう傾向にある。
【０００９】
このような従来技術を背景に、本発明者は、図９ａのように第１分割体を略コ字状に形成することでチューブの差し込み深度を浅くしてパイプを小型化できる構造を想到し、且つ、このような構造で耐圧性に優れるヘッダタンクを具現化するに至った。
【００１０】
つまり本発明は、耐圧性を維持するとともに、パイプの通路断面積を確保しつつも小型化できる熱交換器用のヘッダタンクの提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、少なくとも一対のヘッダタンクに複数多段に配置される扁平チューブを連通接続した熱交換器の、ヘッダタンクにおいて、
前記ヘッダタンクは、長手方向に沿って分割された２つの分割体を組み合わせてなるパイプと、該パイプの両端開口部を閉塞する閉塞部材と、を備えて構成され、
前記第１の分割体を、扁平チューブを差し込む差し込み孔を有するチューブ保持壁部と、このチューブ保持壁部から角Ｒ部を介して略直交方向に突設される一対のストレート部と、を備えるコ字状形とし、
前記チューブ差し込み孔の周縁部を、パイプ内方に突設し前記チューブを保持する筒状突設部として構成し、
前記筒状突設部を両角Ｒ部に亘って延在させたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の熱交換器用のヘッダタンクであって、前記角Ｒ部には、チューブ差し込み孔と千鳥状に、パイプ内方に凹ませた凹部を設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、第１の分割体を略コ字状に設定したことで、略断面円形のヘッダタンクに比べてチューブの差込深度を浅く設定でき、同等の通路断面積を確保しつつもチューブの長手方向に小型化できる。しかも、筒状突設部が両角Ｒ部に亘って延在されているため、冷媒圧力を受けた際に応力が集中する角Ｒ部およびその近傍を補強できる。
【００１４】
これにより、耐圧性を維持するとともに、パイプの通路断面積を確保しつつも小型化できる熱交換器用のヘッダタンクの提供できる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、角Ｒ部に、チューブ差し込み孔（筒状突設部）と千鳥状に、パイプ内方に凹ませた凹部を設けたため、角Ｒ部およびその近傍をさらに強く補強でき、より耐圧性に優れた構造となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお熱交換器の全体構造は従来と同様であるため、説明を省略する。
【００１７】
図１は本発明のヘッダタンクのパイプの斜視図、図２は図１中ＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３は図１中ＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図であって分図ａはパイプの分解状態を示す図、図３ｂはパイプのチューブ差し込み状態を示す図である。
【００１８】
この実施形態のヘッダタンク３１は、パイプ３２と、パイプ３２の両端開口部を閉塞する図示せぬ閉塞部材と、パイプ３２内の長手方向に延びる通路を区切る図示せぬ仕切板と、をから構成されている。
【００１９】
以下、パイプ３２を詳しく説明する。
【００２０】
図１〜図３に示すように、パイプ３２は、長手方向に沿って分割された２つの分割体３２Ａ、３２Ｂを組み合わせて筒形状に形成される。
【００２１】
第１の分割体３２Ａは、チューブ保持壁部３４と、このチューブ保持壁部３４の両端から略直交方向に突設された一対のストレート部３６と、を備えて略コ字状に形成されている。
【００２２】
チューブ保持壁部３４は、チューブ３０の長手方向と直交した平板状に形成されていて、扁平チューブ３０を差し込み保持する差し込み孔３４ａ、３４ａ、・・・を備えている。このチューブ差し込み孔３４ａの周縁部は、パイプ３２内方に突設しチューブ３０を保持する筒状突設部３７として構成されている。また、一対のストレート部３６は、角Ｒ部３５を介してチューブ保持壁部３４から略直交方向に突設されていて、チューブ３０（図１中２点鎖線）の幅方向両端部３０ａ、３０ａの延長方向に沿って設けられている。また、ストレート部３６の基端部は、チューブ３０の幅方向両端部３０ａ、３０ａに近接設定されている。
【００２３】
一方、第２の分割体３２Ｂは、第１の分割体３２Ａのコ字状開口部を閉塞する本体部４１を備えている。この本体部４１の両端は第１の分割体３２Ａのストレート部３６の先端面３６ａが突き当てられる突き当て部４２として構成される。また、この本体部４１の内周面４１ａからはストレート部３６の先端部の内周面３６ｂと接合される接合突起４３が突設されている。つまり、第２の分割体３２Ｂには、コ字状の第１分割体３２Ａのストレート部３６の先端部と当接する外側に開のＬ字状の接合面４２ａ，４３ａが形成されている。
【００２４】
第２の分割体３２Ｂの本体部４１は、突き当て部４２、４２同士をほぼ直線状に繋いでチューブ３０の長手方向とほぼ直交するように形成されている。これにより第１分割体３２Ａおよび第２分割体３２Ｂよりなるパイプ３２は、断面四角筒形となる。
【００２５】
第２の分割体３２Ｂの本体部４１の内周面４１ａは、一対の接合突起４３、４３同士を滑らかな面で繋いだ円曲面形状であり、この円曲面４１ａは外側に膨出する曲面である。
【００２６】
このように構成されるパイプ３２は、図示せぬ仕切板を所定部位に挟みこんで第１分割体３２Ａと２分割体３２Ｂとを組み合わせたのち、両ストレート部３６、３６を第２分割体３２Ｂの接合突起４３、４３に向けてカシメることで仮固定し、この状態でロー付けすることにより製造される。より具体的には、仮固定したパイプ３２を、継手ブロック、閉塞部材、チューブ、フィン、サイドプレートなどと組み合わせた状態で、一体的にロー付け固定することにより、熱交換器が製造される。
【００２７】
ここで、第２分割体３２Ｂの接合突起４３、４３の基端部の、カシメ方向に沿う肉厚ｄ２は、図３に示すように第１分割体３２Ａのストレート部３６の肉厚ｄ１よりも、厚く形成されている。そのため、カシメ力を受けても接合突起４３が変形してしまうようなことが防止されている。
【００２８】
この実施形態では、特に以下の２つの特徴点がある。
【００２９】
まず第１に、筒状突設部３７が、両角Ｒ部３５、３５に亘って延在している。
【００３０】
第２に、角Ｒ部３５は、チューブ差し込み孔３４ａと千鳥状に、パイプ内方に凹ませた凹部３８を備えている。
【００３１】
このような実施形態の熱交換器用のヘッダタンク３１によれば、以下のような効果がある。
【００３２】
第１に、第１の分割体３２Ａを略コ字状に設定したことで、従来の断面円形のヘッダタンク１１、１２に比べて、チューブ３０の差込深度を浅く設定できる。これにより、従来の断面円形のヘッダタンク１１、１２と同等の通路断面積を確保しつつも、従来の断面円形のヘッダタンク１１、１２よりもチューブ３０の長手方向に向けて小型化できる（図９参照）。しかも、筒状突設部３７が両角Ｒ部３５、３５に亘って延在されているため、冷媒圧力を受けた際に応力が集中する角Ｒ部３５およびその近傍を補強できる。これにより、耐圧性を維持するとともに、通路断面積を確保しつつも小型化できる熱交換器用のヘッダタンク３１となる。
【００３３】
第２に、角Ｒ部３５に、チューブ差し込み孔３４ａ（筒状突設部３７）と千鳥状に、パイプ内方に凹ませた凹部３８を設けたため、角Ｒ部３５およびその近傍をさらに強く補強でき、より耐圧性に優れた構造となる。
【００３４】
第３に、第１分割体３２Ａのチューブ保持壁部３４は、チューブ３０の長手方向Ｘと直交する平板状であるため、さらにチューブの長手方向Ｘに小型化できる。なお、本発明にあっては、図４に示すように角Ｒ部３５よりも大きな曲率であれば湾曲したチューブ保持壁部７１としてもよい。
【００３５】
第４に、ヘッダタンク３１の第２の分割体３２Ｂは、本体部４１の両端に設けられ第１の分割体３２Ａのストレート部３６の先端面３６ａが突き当てられる突き当て部４２と、本体部４１の内周面４１ａから突設されストレート部３６の先端部の内周面３６ｂと接合される接合突起４３と、を備えるため、第２の分割体３２Ｂの両端部４２、４２を第１の分割体３２Ａのストレート部３６よりもチューブ３０の幅方向Ｙにはみ出させることなく、第１の分割体３２Ａと第２の分割体３２Ｂを組み合わせることができる。そのため、接合突起２１を外側に設けた従来構造に比べ、ヘッダタンク３１（パイプ３２）をチューブ３０の幅方向Ｙに小型化できる。
【００３６】
また、ヘッダタンク３１の断面形状は、接合突起４３、４３の存在によりその内周面が円形に近づくため、さらにヘッダタンク３１の耐久性が向上する。なお、突き当て部４２には、必ずしもストレート部３６の先端面３６ａが当接されていなくてもよい。つまり、パイプ３２の中に介在する仕切板の寸法が大きく設定されている場合には、突き当て部４２とストレート部３６の先端面３６ａとは離間する場合がある。
【００３７】
第５に、第２分割体３２Ｂの本体部４１を直線状に形成したため、さらにヘッダタンク３１（パイプ３２）をチューブ３０の長手方向Ｘに沿って小型化できる。
【００３８】
第６に、第２分割体３２Ｂの本体部４１の内周面４１ａが円曲面であるため、パイプ３２を小型化としつつも、パイプの内周面全体が多角形断面で形成される場合にくらべ、耐圧性に優れる。
【００３９】
第６に、第２分割体３２Ｂのストレート部３６のカシメにより第１分割体３２Ａおよび第２分割体３２Ｂが相互に仮固定されるため、ロー付け時には、第１分割体３２Ａおよび第２分割体３２Ｂの仮保持用の治具が不要となり、無駄な熱容量を浪費することが無くなる。
【００４０】
第７に、第２分割体３２Ｂの接合突起４３、４３の基端部は、カシメ方向（この例ではチューブの幅方向Ｙ）に沿って第１分割体３２Ａのストレート部３６よりも肉厚に形成されているため、第２分割体３２Ｂの接合突起４３、４３がカシメ力により倒れてしまうようなことが無く、第１分割体３２Ａと第２分割体３２Ｂとを確実に仮固定できる。
【００４１】
以上のように本発明によれば、扁平チューブが差し込まれる第１の分割体をコ字状形としたことで、従来の断面円形のヘッダタンクに比べてチューブの差込深度を浅く設定できる。これにより、ヘッダタンクを通路断面積を確保しつつもチューブの長手方向に向けて小型化できる。しかも、チューブ保持壁部からパイプ内方に突設しチューブを保持する筒状突設部を、両角Ｒ部に亘って延在させたため、冷媒圧力を受けた際に応力が集中する角Ｒ部およびその近傍を補強できる。結果、耐圧性を維持するとともに、通路断面積を確保しつつも小型化できる熱交換器用のヘッダタンクとなる。
【００４２】
なお、上述の実施形態では、角Ｒ部に凹部を備える構造であるが、本発明にあっては勿論、凹部を備えない構造でっあってもよい。
【００４３】
また、本発明は、熱交換器であれば放熱器、凝縮器、蒸発器など様々なものに適用できるが、特に、チューブおよびフィンからなる熱交換部（コア部）よりヘッダタンクの幅が大きくなる図５のような凝縮器に適用すると、耐圧性を向上しつつ最大外径寸法を小さくできるため特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のヘッダタンクのパイプの斜視図。
【図２】図２は図１中ＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。
【図３】図３は図１中ＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図であって、分図ａはパイプの分解状態を示す図、図３ｂはパイプのチューブ差し込み状態を示す図。
【図４】パイプの一変形例を示す図。
【図５】図５は従来の熱交換器としての凝縮器を示す斜視図。
【図６】図６は同凝縮器のヘッダタンクの縦断面図。
【図７】図７は同凝縮器用のヘッダタンクのパイプの分解斜視図。
【図８】図８ａは同凝縮器用のヘッダタンクのパイプの分解断面図、図８ｂは同ヘッダタンクのチューブ差し込み状態を示す断面図。
【図９】図９は従来のヘッダタンクとのチューブの長手方向での外径寸法差を示す図であって、分図ａは本発明にかかるヘッダタンクの断面図あり分図ｂは従来のヘッダタンクの断面図。
【符号の説明】
１…熱交換器
３０…チューブ
３１…ヘッダタンク
３２…パイプ
３２Ａ…第１の分割体
３２Ｂ…第２の分割体
３４…チューブ保持壁部
３４ａ…チューブ差し込み孔
３５…角Ｒ部
３６…ストレート部
３７…筒状突設部
３８…凹部
７１…チューブ保持壁部

Claims

少なくとも一対のヘッダタンク（３１、３１）に複数多段に配置される扁平チューブ（３０）を連通接続した熱交換器の、ヘッダタンク（３１）であって、
前記ヘッダタンク（３１）は、長手方向に沿って分割された２つの分割体（３２Ａ、３２Ｂ）を組み合わせてなるパイプ（３２）と、該パイプ（３２）の両端開口部を閉塞する閉塞部材と、を備えて構成され、
前記第１の分割体（３２Ａ）を、扁平チューブ（３０）を差し込むチューブ保持壁部（３４）と、このチューブ保持壁部（３４）から角Ｒ部（３５）を介して略直交方向に突設される一対のストレート部（３６、３６）と、を備えるコ字状形とし、
前記チューブ差し込み孔（３４ａ）の周縁部を、パイプ（３２）内方に突設し前記チューブ（３０）を保持する筒状突設部（３７）として構成し、
前記筒状突設部（３７）を両角Ｒ部（３５、３５）に亘って延在させたことを特徴とする熱交換器用のヘッダタンク（３１）。
請求項１記載の熱交換器用のヘッダタンク（３１）であって、
前記角Ｒ部（３５）には、チューブ差し込み孔（３４ａ）と千鳥状に、パイプ内方に凹ませた凹部（３８）を設けたことを特徴とする熱交換器用のヘッダタンク（３１）。