JP3674189B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車用空調装置における暖房用ヒーターコア等に用いて好適な熱交換器に関するもので、特にキャプセルに接合されるシートメタルの形状に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の熱交換器として、本願発明者らは先の出願(特願平7−273011)において、材料費を節約しかつ組み付け工数の低減を図ることができる熱交換器を提案した。このものは図1に示す熱交換器を構成するキャプセル1およびシートメタル2を、図2に示すような箱型形状を展開した展開金属板を折り曲げて、その折り曲げ部を接合することによりキャプセル1およびシートメタル2を構成するようにしたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この様にキャプセル1およびシートメタル2を折り曲げ形成することによって構成される熱交換器にあっては、キャプセル1の折り曲げ部同士を接合するに際してこの接合部におけるろう付け面の面積を確保すべく図2の13dに示すような合わせ面をキャプセル1の折り曲げ部に形成することによって接合するようにしている。従って、図3に示す様にキャプセル1の開口端部にシートメタル2を接合した場合、図11に示す接合部Aにおいて隙間部51が生じてしまう。また、シートメタル2の短辺部における折り曲げ部には、複数のチューブおよびコルゲートフィンによって構成される熱交換器のコア部の両端を保持するインサートが挿入されるための爪部3が形成されており、この爪部3によって前記インサートが保持される構成となっている。そして、ろう付前にあってはチューブやコルゲートフィンにクラッドされたろう材の厚さの分だけ前記インサートがシートメタル2の長手方向に広がろうとし、シートメタル2の爪部3はインサートによってその長手方向に引っ張られることになる。これにより、シートメタル2の短辺方向の折り曲げ部はその長手方向に引っ張られることになり、上述した隙間51はさらに広がることになる。そして、これらの隙間51およびこの隙間51が広げられるという要因によりキャプセルとシートメタルのろう付不良が発生しやすいという不具合が生じてしまう。本発明はこれらの点に鑑みてなされたもので、キャプセル1とシートメタル2をろう付接合するに際して、これらの間のろう付性を良好に保つことのできる熱交換器を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、請求項1ないし7記載の技術的手段を採用する。
すなわち請求項1ないし7記載の発明においては、シートメタル2の内側のキャプセル1の折り曲げ部同士の接合部に対向する部位に突起部15を設けている。特に、キャプセルの折り曲げ部同士の接合部の外側における折り曲げ部の間の境界に対向する部位に、突起部が設けられており、キャプセルの外側には、境界に沿って溝が形成されており、当該溝内に突起部が入り込んでいるため、キャプセル1の折り曲げ部の外側とシートメタル2の内側に生じる隙間51を極力低減させることができ、これらの間のろう付不良を低減させることができる。
【0005】
また、請求項6記載の発明によれば、シートメタル2の長手方向の剛性を高めるためのリブ16をシートメタル2の折り曲げ部に形成しているため、ろう付前にインサート7からその長手方向に広がる方向の力を受けたとしてもシートメタル2の折り曲げ部が曲げられることがなくなり上述した隙間51が広がることがなくなるため両者の間のろう付性を良好に保つことができる。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
図1は本発明を自動車用空調装置の暖房用ヒーターコア(熱交換器)に適用した場合の第1実施形態を示しており、1は断面コの字形状に成形されたキャプセル、2はこのキャプセル1の開口端部が接合されるシートメタルで、やはり断面コの字形状に成形されている。このシートメタル2には、偏平状のチューブ挿入穴4が多数開けられており、このチューブ挿入穴4の長手方向は、シートメタル2の短辺方向と平行になっている。
【0007】
5は断面形状が偏平状に形成された偏平チューブで、その両端部は前記シートメタル2のチューブ挿入穴4に挿入され接合されている。6は波形状に成形されたコルゲートフィンで、偏平チューブ5の間に配設され、偏平チューブ5に接合されている。
7はこの偏平チューブ5とコルゲートフィン6とを有するコア部(熱交換部)の両側部に配設されたインサートで、シートメタル2およびコルゲートフィン6に接合されている。
【0008】
8は温水(エンジン冷却水)の入口パイプで、キャプセル1に設けられた穴(図示しない)に挿入され接合される。9は温水(エンジン冷却水)の出口パイプでキャプセル1に設けられた穴(図示しない)に挿入され接合される。ここで、図1において熱交換器構造は左右対象構造であるため、温水の入口、出口は左右逆の位置としてもよい。
【0009】
本実施の形態においては、図1に示すヒーターコアはろう付により一体接合されるアルミニウム熱交換器として構成されており、コルゲートフィン6および入口パイプ8、出口パイプ9はろう材をクラッドしていないアルミニウム材で形成されているが、他の具材はアルミニウムしん材の両面にろう材をクラッドしたアルミニウムクラッド材から構成されている。
【0010】
図2はキャプセル1を形成する金属板の展開状態を示す図であって、展開金属板13は、長方形状の本体部分13aを有し、この本体部分13aにはその長辺部に沿って第1の折り曲げ部13fが形成されている。また、この本体部分13aの短辺部から第2の折り曲げ部13bが形成されている。
そして、本体部分13aの第1の折り曲げ部13fの上下の端部近傍には半球面状の突起13cが複数個ずつ形成されている。
【0011】
また、第2の折り曲げ部13bの上下の両外縁部には、ろう付による接合面積を増大して、ろう付を確実にするための合わせ面13dが形成されている。
キャプセル用展開金属板13は平板状の金属板を図2に示す展開形状にプレス加工にて切り出した後、図2の破線で示す両線13eの位置で、第1および第2の折り曲げ部13f、13b、さらに合わせ面13dを折り曲げることにより、図3に示すタンク形状、すなわち一端側が開口し他端側が閉塞した、断面コの字形状のタンク形状(箱型形状)を形成する。
【0012】
ここで、第2の折り曲げ部13bの合わせ面13dは第1の折り曲げ部13fの内側面に当接してろう付面積を増大する。この様に、合わせ面13dを第1の折り曲げ部13fの内側面に当接させるために、合わせ面13dの稜線13eの位置より、第1の折り曲げ部13fの稜線13eの位置の方を、展開金属板13の板厚分だけ外側へオフセットさせてある。
【0013】
図4はシートメタル2を形成する金属板の展開状態を示す図であって、シートメタル用の展開金属板14は、上記キャプセル用展開金属板13と同様の形状であって、長方形状の本体部分14aを有し、この本体部分14aにはその長辺部に沿って第1の折り曲げ部14bが形成されている。また、この本体部分14aの短辺部から突出する第2の折り曲げ部14cが形成されている。
【0014】
そして、本体部分14aの第1の折り曲げ部14bには半球面状の凹部14dが前記半球面状の突起13cと対応する位置に複数個ずつ形成されている。破線14eは第1および第2の折り曲げ部14b、14cの折り曲げ位置となる稜線を示す。
ここで、第2の折り曲げ部14cの長手方向端部は、第1の折り曲げ部14bの折り曲げ位置14eより外側に、展開金属板14の板厚分だけオフセットして位置している。これにより、第1および第2の折り曲げ部14b、14cを折り曲げる際、第2の折り曲げ部14cが第1の折り曲げ部14bの端面状に折れ曲がる様になり、この第2の折り曲げ部14cを第1の折り曲げ部14bの端面状に確実にろう付できる。
【0015】
シートメタル用展開金属板14は、金属板を図4に示す展開形状にプレス加工にて切り出した後、稜線14eの位置にて第1および第2の折り曲げ部14b、14cを折り曲げることにより、図3に示す形状、すなわち一端側が開口した、断面コの字形状の箱型形状を形成する。ここで、第2の折り曲げ部14cは第1の折り曲げ部14bの端面上に折れ曲がることにより、この両者14b、14cのろう付面積を確保する。
【0016】
図3は上記した展開金属板13、14から形成されたキャプセル1とシートメタル2との組み付け構造を示す斜視図で、シートメタル2の第1、第2の折り曲げ部14b、14cの内周側にキャプセル1の第1、第2の折り曲げ部13f、13bが挿入されるようにこの両者を組み付ける。
このとき、キャプセル1の半球面状の突起13cがシートメタル2の半球面状の凹部14c内に嵌合することにより、キャプセル1とシートメタル2との組み付け状態が維持されるので、組み付け後における両者の脱離を防止できる。
【0017】
次に、本発明熱交換器の要部について図5ないし図9を用いて説明する。図5は、キャプセル1とシートメタル2の接合部の構造を示す斜視図であり、図6はその嵌合状態を示す断面図である。図7はキャプセル1を内側から見た斜視図であり、図8はシートメタル2の端部を下側から見た図である。また、図9は同じくシートメタル2の端部を側面から見た図である。
【0018】
シートメタル2の第2の折り曲げ部14cの内側には突起部15が形成されており、この突起部15はキャプセル1の第1の折り曲げ部および第2の折り曲げ部が接合する部位に対向するように突出している。なお、この突起部15はシートメタル2を折り曲げ成形するときの曲げ工程と同時にしごき加工によって形成される。そして、この突起部15により先に述べたキャプセル1の第1の折り曲げ部と第2の折り曲げ部の接合部に生ずる隙間51を埋めることができ、キャプセル1とシートメタル2との間のろう付性を良好に保つことができるようになる。
【0019】
また、シートメタル2の第2の折り曲げ部14cには凹みによるリブ16が4か所形成されており、シートメタル2の長辺方向における剛性を高めるべく作用をしている。これにより爪部3にインサート7が挿入され、ろう付前においてこのインサート7がキャプセル1の長辺方向に広がろうとしても、シートメタル2の第2の折り曲げ部14cが外側に引っ張られて曲がることがなくなり、上述した隙間51がこれ以上広がることがなくなる。従って、この部位におけるキャプセル1とシートメタル2との間のろう付性の不良をさらに生じさせることがなくなる。なお、この凹みによるリブ16は、シートメタル2を折り曲げ加工する際の展開金属板の状態でコイニングもしくはプレス等によって加工される。
【0020】
また、第2の折り曲げ部14cに形成されたインサート7を受けるための爪部3には、凹み部18が形成されており、この凹み部18により上記爪部3の剛性が高まるとともに、爪部3にインサート7が挿入される際の、このインサート7の位置決めおよびこのインサート7がキャプセル1の短辺方向へ横ずれするのを防止することが出来るようになっている。なお、この場合においてインサート7の端部にはこの凹み部18と嵌合するための***が形成されている。
〔他の実施形態〕
なお、前述した第1の実施形態では、キャプセル1とシートメタル2との接合面において、キャプセル1の第2の折り曲げ部13bに合わせ面を設け、シートメタル2の第2の折り曲げ部14bの内側に突起部15を設ける構成としたが、キャプセル1の第1の折り曲げ部13aの側に合わせ面を設け、シートメタル2の第1の折り曲げ部14aのこの接合部に対向する位置に突起部15を設ける構成としてもよい。また、この場合においてシートメタル2の第2の折り曲げ部14bに形成した凹みによるリブ16を、シートメタル2の第1の折り曲げ部14aの側に形成することとしてもよい。
【0021】
また、本発明は暖房用ヒーターコアに限らず、自動車用ラジエーター等他の用途の熱交換器にも広く適用可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示す熱交換器の斜視図である。
【図2】図1のキャプセルを形成する展開金属板の展開平面図である。
【図3】図1のキャプセルとシートメタルの組み付けを説明する部分の分解斜視図である。
【図4】図1のシートメタルを形成する展開金属板の展開平面図である。
【図5】図1のキャプセルとシートメタルの接合状態の腰部を説明するための図である。
【図6】図5におけるX−X断面図である。
【図7】図1のキャプセルを内側から見た場合の斜視図である。
【図8】図5のシートメタルを下側から見た図である。
【図9】図5におけるシートメタルを側面から見た図である。
【図10】従来技術の問題点を説明するための図である。
【図11】図10におけるY−Y断面図である。
【符号の説明】
1 キャプセル
2 シートメタル
3 爪部
4 チューブ挿入穴
5 偏平チューブ
6 コルゲートフィン
7 インサート
13a 本体部
13b 第2の折り曲げ部
14 シートメタル用展開金属板
14a 本体部
14b 第1の折り曲げ部
14c 第2の折り曲げ部
15 突起部
16 凹みによりるリブ
Claims (7)
- 箱型形状を展開した展開金属板を折り曲げて、その折り曲げ部に備えた合わせ面を隣接する折り曲げ部の内側面に接合することにより形成される一端が開口した断面コの字形状の箱形状のキャプセルと、
同じく箱型形状を展開した展開金属板を折り曲げて接合することにより形成され、前記キャプセルの開口側端部に、この開口側端部を閉塞するように接合される断面コの字形状の箱状のシートメタルと、
このシートメタルに設けられた穴に挿通され、このシートメタルに支持固定されるとともに、前記キャプセル内に連通する複数のチューブを備える熱交換器であって、
前記シートメタル内側には、前記キャプセルの前記折り曲げ部同士の接合部の外側における前記折り曲げ部の間の境界に対向する部位に、突起部が設けられており、
前記キャプセルの外側には、前記境界に沿って溝が形成されており、当該溝内に前記突起部が入り込んでいることを特徴とする熱交換器。 - 前記箱型形状を展開した展開金属板には、
長方形に形成された本体部分と、
この本体部分の長辺部に沿って形成された第1の折り曲げ部と、
前記本体部分の短辺部に形成された第2の折り曲げ部とを備え、
前記第1および第2の折り曲げ部を折り曲げて接合することにより前記キャプセルおよび前記シートメタルが構成されていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。 - 前記合わせ面が前記キャプセルを構成する展開金属板の第2の折り曲げ部に備えられていることを特徴とする請求項2に記載の熱交換器。
- 前記突起部は前記シートメタルの第2の折り曲げ部の内側に形成されていることを特徴とする請求項2または3記載の熱交換器。
- 前記シートメタルの前記第2の折り曲げ部には、前記複数のチューブを両端から保持するインサートが挿入されるための爪部が設けられていることを特徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載の熱交換器。
- 前記シートメタルの第2の折り曲げ部には、前記シートメタルの長辺方向の剛性を高めるためのリブが設けられていることを特徴とする請求項2ないし5のいずれかに記載の熱交換器。
- 一端が開口した断面コの字形状の箱状のキャプセルと、
このキャプセルの開口側端部に、この開口側端部を閉塞するように接合されている断面逆コの字形状の箱状のシートメタルと、
このシートメタルに設けられた穴に挿通され、このシートメタルに支持固定されるとともに、前記キャプセル内に連通するチューブを備え、
前記キャプセルおよび前記シートメタルは、箱型形状を展開した展開金属板を折り曲げて、その折り曲げ部を接合することにより構成されている熱交換器であって、
前記シートメタル内側には、前記キャプセルの前記折り曲げ部同士の接合部の外側における前記折り曲げ部の間の境界に対向する部位に、突起部が設けられており、
前記キャプセルの外側には、前記境界に沿って溝が形成されており、当該溝内に前記突起部が入り込んでいることを特徴とする熱交換器。
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