JP2005009828A

JP2005009828A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2005009828A
Application number: JP2003176638A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yoshida; 宏行吉田
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】高い位置精度の治具を用いることなく、位置精度良くチューブ体間を連結できる熱交換器を提供する。
【解決手段】第１及び第２チューブシート１１，１２を接合してチューブ体７を形成し、このチューブ体７を積層して形成された熱交換器であって、各チューブ体７の第１チューブシート１１に、表面側に凸部１６ａを形成し、且つ、裏面側に凹部１６ｂを形成するプレス加工の位置決め部１６を設け、隣接するチューブ体７同士を互いの位置決め部１６の凹部１６ｂと凸部１６ａを組み付けることによって連結した。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チューブ体を積層して形成する熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の熱交換器としては、図１４及び図１５に示す特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
この熱交換器１００は、図１４に示すように、積層された複数のチューブ体１０１と、この隣接するチューブ体１０１の間に配置された複数のアウターフィン１０２と、両端に配置されたチューブ体１０１に接続された入口パイプ１０３及び出口パイプ１０４とから主に構成されている。
【０００４】
各チューブ体１０１は、図１５に詳しく示すように、２枚のチューブシート１１０，１１１を接合して形成され、その内部に冷媒流通室１１２が形成されている。各チューブシート１１０，１１１には連通孔１１０ａ，１１１ａがそれぞれ形成され、この連通孔１１０ａ，１１１ａを介して隣接するチューブ体１０１の冷媒流通室１１２間が連通されている。一方のチューブシート１１０の連通孔１１０ａの周縁には加締め部１１３が突設されており、この加締め部１１３が隣接する他方のチューブシート１１１の連通孔１１１ａに挿入された状態で加締められることによってチューブ体１０１間が連結されている。このような加締めによる連結構造は特許文献２にも開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６３−９１４９３号公報
【０００６】
【特許文献２】
実開昭６４−５４６８５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の熱交換器１００では、図１５に示すように、加締め部１１３の外周径Ａと連通孔１１１ａの径Ｂの間で寸法誤差が少なからず存在するため、加締め工程時にはチューブシート１１０，１１１同士を精度良く位置決めした状態で行う必要がある。加締め時の位置決めが良くないと、図１６に示すように複数のチューブ体１０１が傾斜したり、又は、ねじれたりした状態で連結される。このように変形した熱交換器１００は車両への搭載性が悪い。従って、加締め加工時には高い位置精度を保持できる治具を用い、細心の注意を払って作業することが要求される。
【０００８】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、高い位置精度の治具を用いることなく、位置精度良くチューブ体間を連結できる熱交換器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、２枚のチューブシートを接合してチューブ体を形成し、このチューブ体を積層して形成された熱交換器であって、前記各チューブ体の一方の前記チューブシートに、プレス加工によって形成された位置決め部をそれぞれ設け、隣接する前記チューブ体同士を互いの前記位置決め部を組み付けることによって連結したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１記載の熱交換器であって、前記位置決め部は、表面側に凸部を有し、且つ、裏面側に凹部を有し、隣接する前記チューブ体同士を互いの前記位置決め部の凹部と凸部を組み付けることによって連結したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２記載の熱交換器であって、前記各チューブ体の他方の前記チューブシートには貫通孔を設け、この貫通孔に一方の前記チューブシートの凸部を挿入することによって２枚の前記チューブシート間を接合したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２又は請求項３記載の熱交換器であって、前記凸部と凹部のいずれか一方に所定長さの嵌め込み部を設け、この嵌め込み部を嵌め込むことによって組み付けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１〜請求項３記載の熱交換器であって、前記位置決め部は、複数箇所に設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１〜請求項５記載の熱交換器であって、前記位置決め部は、冷媒流通室より外側に配置したことを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１〜請求項５記載の熱交換器であって、前記位置決め部は、冷媒流通室内に配置したことを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項７記載の熱交換器であって、前記位置決め部は、前記冷媒流通室内の流体流れに影響が少ない位置に配置したことを特徴とする。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、各チューブ体の一方のチューブシートは、その位置決め部と共に同一のプレス型で製作されることから、各チューブシートの互いの位置決め部は極めて高い寸法精度のものとなり、これらを組み付けることにより各チューブ体同士が連結される。従って、高い位置精度の治具を用いることなく、位置精度良くチューブ体間を連結できる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、上記の理由より、各チューブシートの互いの凸部と凹部は極めて高い寸法精度のものとなり、これらを組み付けることにより各チューブ体同士が連結される。従って、高い位置精度の治具を用いることなく、位置精度良くチューブ体間を連結できる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明の効果に加え、チューブ体の接合状態においても位置決め部を突出でき、互いの位置決め部を介してチューブ体間を連結できる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、請求項２又は請求項３の発明の効果に加え、チューブ体同士の連結強度が強固にできる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、請求項１〜請求項４の発明の効果に加え、チューブ体同士を位置精度良く組み付けできる。特に、チューブ体同士のねじれ方向の位置精度を向上させることができる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、請求項１〜請求項５の発明の効果に加え、冷媒流通室の気密性を阻害することなくチューブ体間を連結できる。
【００２３】
請求項７の発明によれば、請求項１〜請求項５の発明の効果に加え、チューブシートの寸法を広げることなくチューブ体間を連結できる。
【００２４】
請求項８の発明によれば、請求項７の発明の効果に加え、冷媒流通室の流体流れを極力乱すことなくチューブ体間を連結できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１〜図５は本発明の第１実施形態を示し、図１は熱交換器１の全体斜視図、図２は熱交換器１の分解斜視図、図３は２枚のチューブシート１１，１２の要部斜視図、図４は隣接するチューブ体７間の組み付け前の状態を示す要部断面図、図５は隣接するチューブ体７を組み付けした状態の要部断面図である。
【００２７】
図１及び図２に示すように、熱交換器１は、コア部２と、このコア部２に冷媒を流入する２本の第１及び第２入口パイプ３，４と、コア部２から冷媒を流出する２本の第１及び第２出口パイプ５，６とから構成されている。
【００２８】
コア部２は、積層された複数のチューブ体７、チューブ体７の間及びチューブ体７の内部に配置されたインナーフィン８，（チューブ体７内のものは図示せず）と、積層されたチューブ体７の両端に配置された下サイドプレート９及び上サイドプレート１０とから構成されている。
【００２９】
各チューブ体７は、図３〜図５に示すように、一方のチューブシートである第１チューブシート１１と他方のチューブシートである第２チューブシート１２とから構成されている。第１チューブシート１１の周縁には加締め部１３が設けられ、この加締め部１３を加締めて第２チューブシート１２の周縁をクランプ等することによって第１チューブシート１１と第２チューブシート１２が固定されている。
【００３０】
第１チューブシート１１と第２チューブシート１２の内部には第１冷媒流通室１４が形成され、隣接する第１冷媒流通室１４間は各連通孔１５を介して連通されている。第１チューブシート１１の第１冷媒流通室１４より外側位置で、且つ、第１冷媒流通室１４側の各連通孔１５の近傍には、プレス加工により形成された位置決め部１６，（図示せず）がそれぞれ設けられている。つまり、第１チューブシート１１の四角形状の対角線上の２箇所に位置決め部１６，（図示せず）が設けられている。この位置決め部１６，（図示せず）は、表面側に円筒状の凸部１６ａを有し、且つ、裏面側に凹部１６ｂを有している。凸部１６ａの上部には下部より小さい径で、且つ、高さ寸法Ｃの嵌め込み部１６ｃが設けられている。
【００３１】
第２チューブシート１２には貫通孔１７が設けられており、この貫通孔１７に凸部１６ａが挿入されることによって各凸部１６ａがチューブ体７の上方に突出されている。
【００３２】
このような構成の第１チューブシート１１及び第２チューブシート１２はそれぞれアルミ材、ステンレス材などの平板よりそれぞれ同一のプレス型で製作される。
【００３３】
隣接するチューブ体７同士は、互いの位置決め部１６の凹部１６ｂと凸部１６ａを組み付けることによって連結されている。具体的には、下方のチューブ体７の凸部１６ａが上方の位置決め部１６の凹部１６ｂに嵌め込まれることによって位置決めされ、隣接するチューブ体７の密着適所をろう付けすることによって連結されている。又、連結されたチューブ体７の間には第２冷媒流通室（図示せず）が形成され、隣接する第２冷媒流通室間は各連通孔１８（図２に示す）を介して連通されている。つまり、コア部２には第１冷媒流通室１４と第２冷媒流通室（図示せず）が交互に形成され、第１冷媒流通室１４と第２冷媒流通室（図示せず）には上記したインナーフィン（図示せず），８が配置されている。
【００３４】
上記構成において、第１入口パイプ３から流入した第１冷媒は、各第１冷媒流通室１４を分流し、各第１冷媒流通室１４を流れた後に合流して第１出口パイプ５から流出される。第２入口パイプ４から流入した第２冷媒は、各第２冷媒流通室（図示せず）を分流し、各第２冷媒流通室（図示せず）を流れた後に合流して第２出口パイプ６から流出される。各冷媒流通室１４，（図示せず）間を流通する過程で第１冷媒と第２冷媒間で熱交換が行われる。
【００３５】
以上、上記熱交換器１では、各チューブ体７の第１チューブシート１１は、その位置決め部１６，（図示せず）と共に同一のプレス型で製作されることから、各第１チューブシート１１の互いの位置決め部１６，（図示せず）、具体的には、凸部１６ａと凹部１６ｂは極めて高い寸法精度のものとなり、これらを組み付けることにより各チューブ体７同士が連結される。従って、高い位置精度の治具を用いることなく、位置精度良くチューブ体７間を連結できる。
【００３６】
上記第１実施形態では、各チューブ体７の第２チューブシート１２には貫通孔１７を設け、この貫通孔１７に第１チューブシート１１の凸部１６ａを挿入することによって第１及び第２チューブシート１１，１２間を接合した。従って、チューブ体７の接合状態においてもプラス加工体１６を突出でき、互いのプレス加工体１６を介してチューブ体７間を連結できる。
【００３７】
上記第１実施形態では、凸部１６ａに所定長さＣの嵌め込み部１６ｃを設け、この嵌め込み部１６ｃを凹部１６ｂに嵌め込むことによってチューブ体７間を組み付けた。従って、チューブ体７同士の連結強度が強固にできる。
【００３８】
上記第１実施形態では、位置決め部１６は２箇所に設けたので、チューブ体７同士を位置精度良く組み付けできる。特に、チューブ体７同士のねじれ方向の位置精度を向上させることができる。位置決め部１６は３箇所以上に設けても良い。
【００３９】
上記第１実施形態では、位置決め部１６は、第１冷媒流通室１４及び第２冷媒流通室（図示せず）より外側に配置したので、第１及び第２冷媒流通室１４，（図示せず）の気密性を阻害することなくチューブ体７間を連結できる。
【００４０】
図６は第１実施形態の変形例を示し、隣接するチューブ体７間の組み付け前の状態を示す要部断面図である。
【００４１】
図６に示すように、この変形例では、位置決め部１６には凸部１６ａが形成され、下部箇所の凹部１６ｂに所定長さＤの嵌め込み部１６ｄが形成されている。下方のチューブ体７の凸部１６ａが上方のチューブ体７の凹部１６ｂの嵌め込み部１６ｄに嵌め込まれることによって位置決めされ、隣接するチューブ体７間の密着箇所をろう付けすることによって連結されている。尚、嵌め込み部１６ｃ，１６ｄは凸部１６ａと凹部１６ｂの双方に設けても良い。
【００４２】
上記変形例では、凹部１６ｂに所定長さＤの嵌め込み部１６ｄを設け、この嵌め込み部１６ｄを嵌め込むことによってチューブ体７間を組み付けた。従って、チューブ体７同士の連結強度が強固にできる。
【００４３】
図７及び図８は本発明の第２実施形態を示し、図７は２枚のチューブシート１１，１２の要部斜視図、図４は２枚のチューブシート１１，１２の組み付け前の要部断面図である。
【００４４】
図７及び図８に示すように、第２実施形態を上記第１実施形態と比較するに、位置決め部１６及び貫通孔１７の構成は同一であるがその配置位置が相違する。この第２実施形態は、位置決め部１６は、第１チューブシート１１の第１冷媒流通室１４を貫通する位置で、且つ、第１冷媒流通室１４側の各連通孔１５の近傍に設けられている。
【００４５】
他の構成は、上記第１実施形態と同一であるので、説明を省略する。
【００４６】
この第２実施形態の熱交換器にあっても、各チューブ体７の第１チューブシート１１は、その位置決め部１６，（図示せず）と共に同一のプレス型で製作されることから、各第１チューブシート１１の互いの位置決め部１６，（図示せず）、具体的には、凸部１６ａと凹部１６ｂは極めて高い寸法精度のものとなり、これらを組み付けることにより各チューブ体７同士が連結される。従って、高い位置精度の治具を用いることなく、位置精度良くチューブ体７間を連結できる。
【００４７】
上記第２実施形態では、位置決め部１６は、冷媒流通室１４を貫通する位置に配置したので、第１及び第２チューブシート１１，１２の寸法を広げることなくチューブ体７間を連結できる。
【００４８】
図９は第２実施形態の変形例を示し、２枚のチューブシート１１，１２の組み付け前の状態を示す要部断面図である。
【００４９】
図９に示すように、この変形例では、第１チューブシート１１に他の箇所よりも一段高いエンボス部２０が形成され、このエンボス部２０に位置決め部１６が形成されている。
【００５０】
他の構成は、上記第２実施形態と同一であるので、説明を省略する。
【００５１】
この変形例では、隣接するチューブ体７の間がエンボス部２０によって密着し、この箇所で十分なろう付け面積を確保できるため、コア部２の気密性を向上させることができる。
【００５２】
図１０は、位置決め部１６を第１冷媒流通室１４内に配置する場合の配置位置を説明する第１チューブプレート１１の平面図である。図１０に示すように、第１冷媒流通室１４での第１冷媒の主流経路は、矢印で示すものであり、位置決め部１６を流体流れに影響が少ないエリアＥ（仮想線ハッチング部分）に配置する。第２実施形態もこのエリアＥ内に配置されている。
【００５３】
第２実施形態の場合も含めて、位置決め部１６を第１冷媒流通室１４内の流体流れに影響が少ない位置に配置することにより、第１冷媒流通室１４の流体流れを極力乱すことなくチューブ体７間を連結できる。
【００５４】
図１１〜図１３は位置決め部１６及び貫通孔１７の配置位置をそれぞれ示す。図１１は上記第１及び第２実施形態のように第１冷媒流通室１４の各連通孔１５の近傍であり、計２箇所に位置決め部１６及び貫通孔１７を設けている。図１２は第１冷媒流通室１４及び第２冷媒流通室（図示せず）の各連通孔１５，１８の近傍であり、計４箇所に位置決め部１６及び貫通孔１７を設けている。図１３は第１及び第２チューブシート１１，１２の対角線上に突出部２１をそれぞれ設け、この２箇所の各突出部２１に位置決め部１６及び貫通孔１７を設けている。図１３の場合には、熱交換器のレイアウトに自由度があったり、コア部２の性能劣化が許されない条件などある場合にこのように配置するものである。
【００５５】
尚、上記各実施形態及び変形例では、コア部２に第１冷媒流通室１４と第２冷媒流通室（図示せず）とを交互に密閉状態で設けた熱交換器１に本発明を適用したが、従来例で示した構造の熱交換器にも同様に適用できることがもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、熱交換器の全体斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示し、熱交換器の分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態を示し、２枚のチューブシートの要部斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態を示し、隣接するチューブ体間の組み付け前の状態を示す要部断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態を示し、隣接するチューブ体を組み付けした状態の要部断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態の変形例を示し、隣接するチューブ体間の組み付け前の状態を示す要部断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態を示し、２枚のチューブシートの要部斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態を示し、２枚のチューブシートの組み付け前の要部断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態の変形例を示し、２枚のチューブシートの組み付け前の状態を示す要部断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における位置決め部の配置位置を示す第１チューブシートの概平面図である。
【図１１】本発明の実施形態における位置決め部の第１配置位置例を示すコア部の概略斜視図である。
【図１２】本発明の実施形態における位置決め部の第２配置位置例を示すコア部の概略斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態における位置決め部の第３配置位置例を示すコア部の概略斜視図である。
【図１４】従来例の熱交換器の正面図である。
【図１５】従来例の隣接するチューブ体の組み付け前の要部断面図である。
【図１６】従来例を示し、複数のチューブ体が傾斜して組み付けられた状態を示す要部正面図である。
【符号の説明】
１熱交換器
７チューブ体
１１第１チューブプレート（一方のチューブプレート）
１２第２チューブプレート（他方のチューブプレート）
１４第１冷媒流通室（冷媒流通室）
１６位置決め部
１６ａ凸部
１６ｂ凹部
１６ｃ嵌め込み部
１６ｄ嵌め込み部
１７貫通孔

Claims

２枚のチューブシート（１１），（１２）を接合してチューブ体（７）を形成し、このチューブ体（７）を積層して形成された熱交換器（１）であって、
前記各チューブ体（７）の一方の前記チューブシート（１１）に、プレス加工によって形成された位置決め部（１６）をそれぞれ設け、隣接する前記チューブ体（７）同士を互いの前記位置決め部（１６）を組み付けることによって連結したことを特徴とする熱交換器（１）。
請求項１記載の熱交換器（１）であって、
前記位置決め部（１６）は、表面側に凸部（１６ａ）を有し、且つ、裏面側に凹部（１６ｂ）を有し、隣接する前記チューブ体（７）同士を互いの前記位置決め部（１６）の凹部（１６ｂ）と凸部（１６ａ）を組み付けることによって連結したことを特徴とする熱交換器（１）。
請求項２記載の熱交換器（１）であって、
前記各チューブ体（７）の他方の前記チューブシート（１２）には貫通孔（１７）を設け、この貫通孔（１７）に一方の前記チューブシート（１１）の凸部（１６ａ）を挿入することによって２枚の前記チューブシート（１１），（１２）間を接合したことを特徴とする熱交換器（１）。
請求項２又は請求項３記載の熱交換器（１）であって、
前記凸部（１６ａ）と凹部（１６ｂ）のいずれか一方に所定長さの嵌め込み部（１６ｃ），（１６ｄ）を設け、この嵌め込み部（１６ｃ），（１６ｄ）を嵌め込むことによって組み付けたことを特徴とする熱交換器（１）。
請求項１〜請求項４記載の熱交換器（１）であって、
前記位置決め部（１６）は、複数箇所に設けたことを特徴とする熱交換器（１）。
請求項１〜請求項５記載の熱交換器（１）であって、
前記位置決め部（１６）は、冷媒流通室（１４）より外側に配置したことを特徴とする熱交換器（１）。
請求項１〜請求項５記載の熱交換器（１）であって、
前記位置決め部（１６）は、冷媒流通室（１４）内に配置したことを特徴とする熱交換器（１）。
請求項７記載の熱交換器（１）であって、
前記位置決め部（１６）は、前記冷媒流通室（１４）内の流体流れに影響が少ない位置に配置したことを特徴とする熱交換器（１）。