JP2008224057A - Heat exchanger, header tank of heat exchanger, and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器および熱交換器のヘッダタンクおよびその製造方法に関し、特に、車載空気調和装置等の冷凍サイクル装置に用いられる熱交換器および熱交換器のヘッダタンクおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger, a header tank of the heat exchanger, and a manufacturing method thereof, and more particularly to a heat exchanger used in a refrigeration cycle apparatus such as an in-vehicle air conditioner, a header tank of the heat exchanger, and a manufacturing method thereof. It is.
従来、図10〜図13に示されているような熱交換器のヘッダタンク100が知られている(例えば、特許文献1)。
Conventionally, a
このヘッダタンク100は、互いにろう付けにより接合されたタンク部101とプレート部102とにより構成され、プレート部102に熱交換器コアの複数個のチューブ120を接続される。
The
タンク部101とプレート部102は、ともにチューブ120の配列方向に長い形状になっている。プレート部102は、平底部103の両側に起立した側壁部104A、104Bを有する凹溝形をなしており、平底部103に複数個のチューブ挿入孔105を開口形成されている。複数個のチューブ挿入孔105は、プレート部103の長手方向に所定間隔をおいて、設けられている。なお、プレート部102は、ろう付け前に、タンク部101を仮り止めするためのかしめ爪片112A、112Bを側壁部104A、104Bに有する。
Both the
タンク部101は、当該タンク部101の長手方向に長く内側に各々プレート部102と共働して熱媒体流通路106A、106Bを画定する二つのアーチ形状の突条部107A、107Bを互いに並列に有している。タンク部101は、プレート部102の側壁部104A、104Bと接合する両側部108A、108Bに加えて、突条部107A、107B間の谷部位109においてもプレート部102の平底部103にろう付けされている。
The
このダブルアーチ構造は、ヘッダタンク100の耐圧性を高め、炭酸ガス冷媒を用いる車載空気調和装置のように、回路圧力が高圧になる冷凍サイクル装置用の熱交換器のヘッダタンクに好適である。
This double arch structure increases the pressure resistance of the
プレート部102のチューブ挿入孔105にはチューブ120の端部121が挿入されており、この挿入部においてチューブ120の端部121がろう付けされている。
The
タンク部101の谷部位109がチューブ挿入孔105と対向する部位には、突条部107A、107Bと同じ側に張り出した張り出し部110が形成されている。張り出し部110は、突条部107Aと107Bとの間にあって、内側部分において熱媒体流通路106Aと106Bとを互いに連通する連通路111を形成している。
A
連通路111は、チューブ120と熱媒体流通路106A、106Bとの間の熱媒体の流れを円滑なものにする共に、熱媒体流通路106Aと106Bとの間に熱媒体が流れるようにして熱媒体流通路106A、106Bの一方に偏って熱媒体が流れることを防止し、熱媒体流通路106Aと106Bとを均圧にする役目を担っている。
しかしながら、上述した従来のものは、以下のような課題がある。 However, the conventional ones described above have the following problems.
(1)チューブ挿入孔105に挿入されたチューブ120とプレート部102とのろう付け代が、図11に符号aにより示されているように、プレート部102の板厚分しか得られない。このため、ろう付け強度の不足が懸念される。特に、回路圧力が高圧になる炭酸ガス冷媒を用いた車載空気調和装置では、ろう付け強度不足が問題になる。
(1) The brazing allowance between the
ろう付け強度を確保するために、プレート部102の板厚を厚くすることが考えられるが、しかし、これは、材料費が高くなる、加工性が悪くなる、重量が増加する等の問題を生じることになる。
In order to ensure brazing strength, it is conceivable to increase the plate thickness of the
(2)タンク部101は、通常、プレス成形品であり、谷部位109に張り出し部110を突条部107A、107Bと同じ側に張り出し形成しなくてはならないため、タンク部101のプレス加工形状が複雑になり、突条部107A、107Bの形状が正しく出難く、プレス歪みを生じ易い。このため、タンク部101に対するコネクタのろう付け性や、タンク部101とプレート部102とのろう付け性が低下し、ろう付け強度にばらつきが生じ、品質が安定しない。
(2) The
本発明は、上述の如き課題を解消するためになされたもので、プレート部の板厚を厚くすることなくプレート部に対するチューブのろう付け強度を充分に確保し、さらには、タンク部のプレス歪みに起因する品質低下を生じることがない熱交換器および熱交換器のヘッダタンクおよびその製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and ensures sufficient brazing strength of the tube to the plate portion without increasing the thickness of the plate portion, and further, press distortion of the tank portion. It is an object of the present invention to provide a heat exchanger, a header tank of the heat exchanger, and a method for manufacturing the same, which do not cause quality deterioration due to the above.
上記目的を達成するために、本発明による熱交換器のヘッダタンクは、互いに接合されたタンク部とプレート部とにより構成されて当該両者間に熱媒体流通路を画定し、前記プレート部に熱交換器コアの複数個のチューブを接続される熱交換器のヘッダタンクであって、
前記プレート部は、前記複数個のチューブの接続部ごとに前記タンク部とは反対側に張り出した張り出し部を有し、当該張り出し部に前記チューブの端部を挿入されるチューブ挿入孔を開口形成され、前記張り出し部の張り出しにより前記チューブ挿入孔のチューブ挿入深さが前記プレート部の板厚以上に拡張されている。
In order to achieve the above object, a header tank of a heat exchanger according to the present invention is composed of a tank part and a plate part joined to each other to define a heat medium flow passage between the two, and heat is applied to the plate part. A heat exchanger header tank to which a plurality of tubes of the exchanger core are connected,
The plate portion has a protruding portion that protrudes to the opposite side of the tank portion for each connection portion of the plurality of tubes, and an opening for inserting a tube insertion hole into which the end portion of the tube is inserted is formed in the protruding portion. In addition, the tube insertion depth of the tube insertion hole is expanded beyond the plate thickness of the plate portion by the overhang of the overhang portion.
また、上記目的を達成するために、本発明による熱交換器は、互いに接合されたタンク部とプレート部とにより構成されて当該両者間に熱媒体流通路を画定するヘッダタンクと、前記プレート部に接続された複数個のチューブとを有する熱交換器であって、前記プレート部は、前記複数個のチューブの接続部ごとに前記タンク部とは反対側に張り出した張り出し部を有し、当該張り出し部に前記チューブの端部を挿入されるチューブ挿入孔を開口形成され、前記張り出し部の張り出しにより前記チューブ挿入孔のチューブ挿入深さが前記プレート部の板厚以上に拡張され、前記チューブは、前記チューブ挿入孔に挿入され、前記チューブ挿入孔のチューブ挿入深さ分をろう付け代として前記プレート部の固着されている。 In order to achieve the above object, a heat exchanger according to the present invention includes a header tank that includes a tank part and a plate part joined to each other and defines a heat medium flow path between the tank part and the plate part. A heat exchanger having a plurality of tubes connected to the plate, wherein the plate portion has a protruding portion protruding to the opposite side of the tank portion for each connecting portion of the plurality of tubes, A tube insertion hole into which the end of the tube is inserted is formed in the overhanging portion, and the tube insertion depth of the tube insertion hole is expanded beyond the plate thickness of the plate portion by overhanging the overhanging portion. The plate portion is fixed to the tube insertion hole by using the tube insertion depth of the tube insertion hole as a brazing allowance.
本発明による熱交換器のヘッダタンクは、特に、前記タンク部および前記プレート部がともに前記チューブの配列方向に長く、前記タンク部は、その長手方向に長く内側に各々前記プレート部と共働して前記熱媒体流通路を画定する複数個の突条部を互いに並列に有し、当該タンク部は両側部に加えて突条部間の谷部位において前記プレート部と固着しているものであり、各突条部毎の前記熱媒体流通路が前記張り出し部の内側空間によって互いに連通している。 In the header tank of the heat exchanger according to the present invention, in particular, both the tank part and the plate part are long in the arrangement direction of the tubes, and the tank part is long in the longitudinal direction and cooperates with the plate part inside. A plurality of ridges defining the heat medium flow passage in parallel with each other, and the tank portion is fixed to the plate portion at a valley portion between the ridge portions in addition to both sides. The heat medium flow passages for the respective protrusions communicate with each other through the inner space of the projecting portion.
また、上記目的を達成するために、本発明による熱交換器のヘッダタンクの製造方法は、互いに接合されたタンク部とプレート部とにより構成されて当該両者間に熱媒体流通路を画定し、前記プレート部に熱交換器コアの複数個のチューブを接続される熱交換器のヘッダタンクの製造方法であって、前記プレート部に、前記複数個のチューブの接続部ごとに前記タンク部とは反対側に張り出した張り出し部をプレス成形し、その後、前記張り出し部に前記チューブの端部を挿入されるチューブ挿入孔を開口形成する。 In order to achieve the above object, a method for manufacturing a header tank of a heat exchanger according to the present invention includes a tank part and a plate part joined to each other, and defines a heat medium flow path between the two. A method of manufacturing a header tank of a heat exchanger in which a plurality of tubes of a heat exchanger core are connected to the plate portion, wherein the tank portion is connected to the plate portion for each connection portion of the plurality of tubes. The projecting portion projecting to the opposite side is press-molded, and then a tube insertion hole into which the end of the tube is inserted is formed in the projecting portion.
本発明によれば、プレート部に形成された張り出し部にチューブ挿入孔が開口形成されているから、チューブ挿入孔のチューブ挿入深さを、張り出し部の張り出し量に応じて、プレート部の板厚以上に拡張することができる。 According to the present invention, since the tube insertion hole is formed in the projecting portion formed in the plate portion, the tube insertion depth of the tube insertion hole is determined according to the projecting amount of the projecting portion. This can be expanded.
これにより、チューブ挿入孔に挿入されたチューブは、プレート部の板厚以上に拡張されたチューブ挿入深さ分をろう付け代としてプレート部に固着でき、プレート部の板厚を厚くすることなくプレート部に対するチューブのろう付け強度を充分に確保することができる。 As a result, the tube inserted into the tube insertion hole can be fixed to the plate portion by using the tube insertion depth expanded beyond the plate thickness of the plate portion as a brazing allowance, and without increasing the plate thickness of the plate portion. Sufficient brazing strength of the tube to the part can be ensured.
また、複数個の突条部を互いに並列に有するダブルアーチ構造のようなタンク部では、張り出し部の内側空間によって、突条部毎の熱媒体流通路を互いに連通させることができるので、タンク部に突条部と同じ側に張り出し部を形成する必要がなくなる。 Further, in a tank portion such as a double arch structure having a plurality of ridge portions in parallel with each other, the heat medium flow path for each ridge portion can be communicated with each other by the inner space of the overhang portion. It is no longer necessary to form an overhanging portion on the same side as the protruding portion.
これにより、タンク部のプレス加工が簡単になり、突条部の形状が正しく出易くなり、タンク部に対するコネクタのろう付け性や、タンク部とプレート部とのろう付け性が向上し、ろう付け強度にばらつきが生じ難くなり、品質が安定するようなる。 This simplifies the press work of the tank part, makes it easy for the shape of the ridge part to come out correctly, improves the brazeability of the connector to the tank part and the brazeability between the tank part and the plate part, and brazes. Variations in strength are less likely to occur and quality is stabilized.
以下、本発明によるおよび熱交換器のヘッダタンクの一つの実施形態を、図を参照して説明する。 Hereinafter, one embodiment of the header tank of the present invention and of a heat exchanger will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係わる熱交換器の全体構成を示している。熱交換器10は、コア部20と、コア部20の両側端に設けられたヘッダタンク30とにより構成されている。
FIG. 1 shows the overall configuration of the heat exchanger according to the present embodiment. The
コア部20は、従来のものと同様に、両端部を各々ヘッダタンク30に接続された複数個の扁平チューブ(以下、チューブと云う)21と、波形に形成された複数個のコルゲートフィン22とを交互に積層配置されたものであり、各チューブ21の両端部を各々ヘッダタンク30に接続されている。最外側のコルゲートフィン22の更に外側には、断面略コ字形状のサイドカバープレート23が取り付けられている。ヘッダタンク30には、熱媒体入口用、あるいは熱媒体出口用のコネクタ部材(管接続部材)50が取り付けられている。
The core portion 20 includes a plurality of flat tubes (hereinafter referred to as tubes) 21 each having both ends connected to the
ヘッダタンク30は、ろう付けにより互いに気密に接合されたタンク部(タンク部材)31とプレート部(プレート部材)32とを有する。タンク部31とプレート部32は、ともにチューブ21の配列方向(コア積層方向)に長い形状になっており、両端にエンド部材33をろう付けされている。
The
本実施形態に係わる熱交換器10のヘッダタンク30およびヘッダタンク30とチューブ21との接続構造の詳細を、図2〜図8を参照して説明する。
Details of the
タンク部31とプレート部32は、共に、心材がアルミニウム系金属で、表裏両面にろう材層を積層された両面ろうクラッド材により構成されたプレス成形品である。
Both the
プレート部32は、平底部34の両側に起立した側壁部35A、35Bを有する凹溝形をなしている。プレート部32は、図5に示されているように、タンク部31のろう付け前に、タンク部31を仮り止めするためのかしめ爪片36A、36Bを側壁部35A、35Bに一体に有する。
The
タンク部31は、当該タンク部31の長手方向(図1で見て上下方向)に長く内側に各々プレート部32と共働して熱媒体流通路37A、37Bを画定する二つのアーチ形状の突条部38A、38Bを互いに並列に有している。タンク部31は、プレート部32の側壁部35A、35Bと接合する両側部39A、39Bと、プレート部32の平底部34に接合する突条部38A、38B間の谷部位40を、各々、プレート部34にろう付けされている。このダブルアーチ構造により、ヘッダタンク30の耐圧性が高められる。
コネクタ部材50は、図6に示されているように、二つのアーチ形状の突条部38A、38Bの外形形状と補形をなす溝部51A、51B(図7参照)を有する接合面(底面)をもって突条部38A、38Bの外周面に密着した状態で、タンク部31の外側に気密にろう付けされている。コネクタ部材50が取り付けられている部位の突条部38A、38Bの頂部には、コネクタ部材50に形成されている二股状の熱媒体通路53のタンク接続ポート54A、54Bに連通する出入ポート46A、46Bが明けられている。
The
As shown in FIG. 6, the
図3、図8に示されているように、プレート部32の平底部34には、複数個のチューブ21の接続部ごとに、タンク部31とは反対側に張り出した張り出し部41が形成されている。張り出し部41にはチューブ21の端部24を挿入されるチューブ挿入孔42が開口形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 8, the
プレート部32は、図9に示されているように、側壁部35A、35Bのプレス成形と同工程で、複数個のチューブ21の接続部ごとにタンク部31とは反対側に張り出した張り出し部41をプレス成形し、その後、カッタラインCをもって張り出し部41の底43を抜くように、ピアス加工等によってチューブ挿入孔42を開口形成する。
As shown in FIG. 9, the
これにより、張り出し部41の張り出し量相当に深さを有するチューブ挿入孔42が得られる。張り出し部41の張り出し量はプレート部32の板厚より大きく、この張り出し部41の張り出しにより、チューブ挿入孔42のチューブ挿入深さがプレート部32の板厚以上に拡張されている。
Thereby, the
チューブ21は、図8に示されているように、端部24をチューブ挿入孔42に挿入され、チューブ挿入孔42のチューブ挿入深さ分をろう付け代bとしてプレート部32に気密にろう付けされている。
8, the
これにより、チューブ挿入孔42に挿入されたチューブ21は、プレート部32の板厚以上に拡張されたチューブ挿入深さ分をろう付け代bとしてプレート部32に固着でき、プレート部32の板厚を厚くすることなくプレート部32に対するチューブ21のろう付け強度を充分に確保することができる。
As a result, the
このことにより、回路圧力が高圧になる炭酸ガス冷媒を用いた車載空気調和装置での使用でも、プレート部32に対するチューブ21のろう付け強度が不足することがない。
Thus, the brazing strength of the
また、チューブ挿入孔42を明けるピアス加工等において、張り出し部41の張り出し先端縁を面取り形状44に加工することができる。これにより、面取り形状44の部分がガイド機能を奏し、チューブ挿入孔42に対するチューブ21の挿入作業性が改善される。
In addition, in the piercing process or the like for opening the
チューブ挿入孔42に対するチューブ21の挿入量は、チューブ先端がタンク部31の谷部位40に当接する手前位置に位置するよう設定されており、張り出し部41の内側空間45は、突条部38A、38Bの熱媒体流通路37A、37Bを互いに連通している。
The insertion amount of the
これにより、タンク部31に、これの突条部38A、38Bと同じ側に張り出し部を形成する必要がなくなり、タンク部31のプレス加工が簡単になり、突条部38A、38Bや谷部位40の形状が正しく出易くなる。
This eliminates the need to form an overhanging portion on the
このことにより、タンク部31に対するエンド部材33のろう付け性や、タンク部31とプレート部32とのろう付け性が向上し、これらのろう付け部のろう付け強度にばらつきが生じ難くなり、ヘッダタンク30の品質が安定するようなる。
As a result, the brazing performance of the
また、タンク部31の突条部38A、38Bの側に張り出し部を形成する必要がないことにより、タンク部31の外形形状が、タンク部31の長手方向の全域に亘って同一形状でなるから、これに倣ってコネクタ部材50のタンク部31との接合面形状(底面形状)もタンク長手方向に一様な形状になる。これにより、コネクタ部材50の製造性がよくなり、押出成形でも製作できるようになる。
In addition, since it is not necessary to form an overhanging portion on the side of the
10…熱交換器
20…コア部
21…チューブ(扁平チューブ)
22…コルゲートフィン
23…サイドカバープレート
24…端部
30…ヘッダタンク
31…タンク部
32…プレート部
33…エンド部材
34…平底部
35A、35B…側壁部
36A、36B…かしめ爪片
37A、37B…熱媒体流通路
38A、38B…突条部
39A、39B…両側部
40…谷部位
41…張り出し部
42…チューブ挿入孔
43…底
44…面取り形状
45…内側空間
46A、46B…出入ポート
50…コネクタ部材
51A、51B…溝部
53…熱媒体通路
54A、54B…タンク接続ポート
DESCRIPTION OF
22 ...
Claims (5)
前記プレート部(32)は、前記複数個のチューブ(21)の接続部ごとに前記タンク部(31)とは反対側に張り出した張り出し部(41)を有し、当該張り出し部(41)に前記チューブ(21)の端部(24)を挿入されるチューブ挿入孔(42)を開口形成され、前記張り出し部(41)の張り出しにより前記チューブ挿入孔(42)のチューブ挿入深さが前記プレート部(32)の板厚以上に拡張されていることを特徴とする熱交換器のヘッダタンク。 The tank part (31) and the plate part (32) joined together define a heat medium flow path (37A, 37B) between the tank part (31) and the plate part (32), and a heat exchanger core (20) is formed in the plate part (32). A header tank (30) of a heat exchanger to which a plurality of tubes (21) are connected,
The plate part (32) has a projecting part (41) projecting to the opposite side of the tank part (31) for each connection part of the plurality of tubes (21), and the projecting part (41) A tube insertion hole (42) into which the end portion (24) of the tube (21) is inserted is formed, and the tube insertion depth of the tube insertion hole (42) is increased by the extension of the extension portion (41). A header tank for a heat exchanger, wherein the header tank is expanded beyond the thickness of the portion (32).
前記プレート部(32)は、前記複数個のチューブ(21)の接続部ごとに前記タンク部(31)とは反対側に張り出した張り出し部(41)を有し、当該張り出し部(41)に前記チューブ(21)の端部(24)を挿入されるチューブ挿入孔(42)を開口形成され、前記張り出し部(41)の張り出しにより前記チューブ挿入孔(42)のチューブ挿入深さが前記プレート部(32)の板厚以上に拡張され、
前記チューブ(21)は、前記チューブ挿入孔(42)に挿入され、前記チューブ挿入孔(42)のチューブ挿入深さ分をろう付け代(b)として前記プレート部の固着されていることを特徴とする熱交換器。 A header tank (30) configured by a tank part (31) and a plate part (32) joined to each other and defining a heat medium flow path (37A, 37B) between the two, and the plate part (32). A heat exchanger having a plurality of connected tubes (21),
The plate part (32) has a projecting part (41) projecting to the opposite side of the tank part (31) for each connection part of the plurality of tubes (21), and the projecting part (41) A tube insertion hole (42) into which the end portion (24) of the tube (21) is inserted is formed, and the tube insertion depth of the tube insertion hole (42) is increased by the extension of the extension portion (41). Expanded beyond the thickness of the part (32),
The tube (21) is inserted into the tube insertion hole (42), and the plate portion is fixed with the tube insertion depth of the tube insertion hole (42) as a brazing allowance (b). Heat exchanger.
前記プレート部(32)に、前記複数個のチューブ(21)の接続部ごとに前記タンク部(31)とは反対側に張り出した張り出し部(41)をプレス成形し、その後、前記張り出し部(41)に前記チューブ(21)の端部(24)を挿入されるチューブ挿入孔(42)を開口形成することを特徴とする熱交換器のヘッダタンクの製造方法。 The tank part (31) and the plate part (32) joined together define a heat medium flow path (37A, 37B) between the tank part (31) and the plate part (32), and a heat exchanger core (20) is formed in the plate part (31). ) A plurality of tubes (21) connected to the heat exchanger header tank (30),
The plate portion (32) is press-molded with an overhang portion (41) overhanging on the opposite side of the tank portion (31) for each connection portion of the plurality of tubes (21), and then the overhang portion ( 41) A method for manufacturing a header tank of a heat exchanger, wherein a tube insertion hole (42) into which an end (24) of the tube (21) is inserted is formed in 41).
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