JP3849492B2

JP3849492B2 - 積層型熱交換器

Info

Publication number: JP3849492B2
Application number: JP2001333028A
Authority: JP
Inventors: 則昌馬場
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2021-10-30
Also published as: JP2003139484A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体流路を成すチューブと放熱用のフィンとが交互に積層されて成る積層型熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の積層型熱交換器として、実開平５−９６７８５号公報に示されるものが知られている。積層型熱交換器は、図７に示すように、複数のチューブ１１１とフィン１１２とが交互に積層され、積層方向の最外部にサイドプレート１１３が配設されて成るコア部１１０を有し、各チューブ１１１の長手方向端部側がヘッダタンク１０内に連通するように接続されるものであり、上記公報のものにおいては、ヘッダタンク１０の長手方向端部の開口部を閉塞するキャップ１４０の側壁に挿入孔１４０ａを設け、サイドプレート１１３の長手方向端部側がこの挿入孔１４０ａに挿入されるようにしている。
【０００３】
これにより、キャップ１４０の位置がサイドプレート１１３の図中、下側端部から飛び出さないように、ヘッダタンク１０の長手方向寸法を短くすることができ、図中、２点鎖線で示すような車両搭載スペースに対して、熱交換器全体をうまく設置できるようにしている。即ち、コア部１１０の正面面積を有効に確保し、且つ、ヘッダタンク１０長手方向端部における干渉を回避できるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、キャップ１４０は一端が開口する円筒状部材としており、その側壁に挿入孔１４０ａを設けるので、この挿入孔１４０ａ加工のための工程を追加する必要がありコストアップとなる。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、コストアップを伴うこと無く、ヘッダタンクの長手方向寸法を極力短縮可能とする積層型熱交換器を提供することにある。
【０００６】
【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に、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、交互に積層された複数のチューブ（１１１）およびフィン（１１２）の積層方向の両最外方に配設されると共に、長手方向端部側を除いてチューブ（１１１）およびフィン（１１２）の積層方向外方に開口するコの字状断面を形成するサイドプレート（１１３）と、チューブ（１１１）の長手方向両端部側に配設され、チューブ（１１１）内と連通すると共に、サイドプレート（１１３）の長手方向端部側を支持する一対のヘッダタンク（１２０）と、ヘッダタンク（１２０）の外周壁（１２１）にかしめられる複数のかしめ爪（１４２）が形成されると共に、ヘッダタンク（１２０）の長手方向端部（１２２）の開口部（１２３）を閉塞するキャップ（１４０）とを有する積層型熱交換器において、ヘッダタンク（１２０）は、チューブ（１１１）の長手方向に２分割されて、反チューブ側のタンクヘッダ（１２０ａ）と、チューブ側のプレートヘッダ（１２０ｂ）とから成り、サイドプレート（１１３）の長手方向端部は、ヘッダタンク（１２０）に設けられた挿入孔（１２５）に挿入されて支持されており、キャップ（１４０）の蓋部（１４１）には、一定の深さでヘッダタンク（１２０）の内部側に突出して、内周形状に相応した外形を有する凸部（１４３）が設けられており、キャップ（１４０）の複数のかしめ爪（１４２）は、凸部（１４３）よりも長く延び出しており、複数のかしめ爪（１４２）の一部は、タンクヘッダ（１２０ａ）にかしめられ、複数のかしめ爪（１４２）の残部は、プレートヘッダ（１２０ｂ）にかしめられており、サイドプレート（１１３）には、かしめ爪（１４２）と対向する位置にかしめ爪（１４２）が貫通する貫通部（１１３ａ）が設けられ、ヘッダタンク（１２０）の長手方向端部（１２２）が、サイドプレート（１１３）のコの字状断面のうち開口側端部（１１３ｂ）と反開口側底部（１１３ｃ）との間に位置するようにし、かしめ爪（１４２）が貫通部（１１３ａ）に貫通され、キャップ（１４０）がヘッダタンク（１２０）の開口部（１２３）を閉塞するようにしたことを特徴としている。
【０００８】
これにより、キャップ（１４０）のかしめ爪（１４２）とサイドプレート（１１３）との干渉が回避されるので、長手方向端部（１２２）位置がサイドプレート（１１３）の開口側端部（１１３ｂ）と反開口側底部（１１３ｃ）との間に設けられたヘッダタンク（１２０）の開口部（１２３）に、キャップ（１４０）を装着することが可能となり、ヘッダタンク（１２０）の長手方向寸法を極力短くすることができる。即ち、ヘッダタンク（１２０）の長手方向端部（１２２）がサイドプレート（１１３）の開口側端部（１１３ｂ）から飛び出さないようにすることができる。
【０００９】
尚、サイドプレート（１１３）に設けられる貫通部（１１３ａ）は、切欠き部（１１３ａ）や貫通孔（１１３ｂ）として形成可能であり、サイドプレート（１１３）を形成するプレス加工の途中工程でその成形の折り込みが可能であるので、コストアップを伴うことはない。
【００１０】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
次に、本発明の積層型熱交換器を空調装置内に配設される冷媒蒸発器（以下、蒸発器）として適用した第１実施形態を、図１〜図４を基に説明する。図１は蒸発器１００の全体構成を示す斜視図、図２は上ヘッダタンク１２０近傍の断面図、図３、図４は本発明の要部（代表部位として図１中のＡ部）を示す正面図および側面図である。尚、以下説明する各部材はアルミニウムあるいはアルミニウム合金より成り、各部材の表面に予めクラッド、あるいは塗布等により設けられたろう材によって蒸発器１００として一体でろう付けされている。
【００１２】
まず、蒸発器１００全体の構成について説明する。蒸発器１００は、主に、コア部１１０、上ヘッダタンク１２０、下ヘッダタンク１３０等より成る。コア部１１０は、複数のチューブ１１１と複数のコルゲートフィン（以下、フィン）１１２とを交互に積層して、その積層方向の両最外方のフィン１１２のさらに外方にサイドプレート１１３を配設したものである。
【００１３】
チューブ１１１は、押出し加工により断面の外形が扁平状に成形されたもので、内部に複数の冷媒流路（図示せず）が形成されている。そして、このチューブ１１１は、図２に示すように、後述する上下ヘッダタンク１２０、１３０の２つの内部空間に対応させ、送風空気の流れ方向に２列並ぶものとしている。
【００１４】
フィン１１２は、薄肉の帯板材を波状に加工したローラ成型品であり、表面に熱交換効率を高めるためのルーバ（図示せず）が形成されている。
【００１５】
サイドプレート１１３は、コア部１１０における補強部材を成すものであり、平板材からプレス加工により成形されている。サイドプレート１１３の長手方向端部側は、平板状に形成され、他の大半の部分はチューブ１１１、フィン１１２の積層方向外方に開口するコの字状断面となるように形成されている。
【００１６】
次に、上ヘッダタンク１２０は、チューブ１１１の長手方向に２分割されて、反チューブ側のタンクヘッダ１２０ａ、チューブ側のプレートヘッダ１２０ｂとから成り（図２）、キャップ１４０およびセパレータ１５０が設けられている。
【００１７】
タンクヘッダ１２０ａおよびプレートヘッダ１２０ｂは、それぞれ２つの半円形状あるいは２つの半矩形形状が接続される断面形状を有し、平板材からプレス加工により成形されている。そして、両ヘッダ１２０ａ、１２０ｂが互いに嵌合され、送風空気の流れ方向に２つの内部空間が並ぶ筒状体としての上ヘッダタンク１２０を形成している。
【００１８】
そして、上ヘッダタンク１２０の長手方向端部１２２の開口部１２３には、キャップ１４０がろう付けされ、この開口部１２３を閉塞するようにしている。キャップ１４０は、平板材からプレス加工により成形され、蓋部１４１とかしめ爪１４２とから成る。平板状の蓋部１４１には一定の深さで上ヘッダタンク１２０の内部側に突出する凸部１４３が設けられ、この凸部１４３が上ヘッダタンク１２０の内周側に嵌合されて、開口部１２３を隙間なく塞ぐように設けられている。従って、凸部１４３は、上ヘッダタンク１２０の内周形状に相応した外形を有している。また、キャップ１４０には、蓋部１４１の外周縁上から屈曲して延設されるかしめ爪１４２が複数設けられている。このかしめ爪１４２は、上ヘッダタンク１２０の外周壁１２１にかしめられて、キャップ１４０の組付け時の仮固定を行なうものである。
【００１９】
更に、上ヘッダタンク１２０の略中央部には２つの内部空間を図１中、左右方向に分割する２つのセパレータ１５０がろう付けされている。また、上ヘッダタンク１２０の図１中、セパレータ１５０よりも右側の領域においては、上ヘッダタンク１２０の２つの内部空間同士が図示しない複数の連通路により互いに連通するようにしている。
【００２０】
下ヘッダタンク１３０は、上記の上ヘッダタンク１２０に準ずるものであり、長手方向両端部の開口部１３３にキャップ１４０が設けられており、上ヘッダタンク１２０の構成として説明した、セパレータ１５０と図示しない連通路は廃止されている。
【００２１】
そして、上下ヘッダタンク１２０、１３０のコア部１１０側の壁面には、チューブ用挿入孔１２４、サイドプレート用挿入孔１２５が長手方向に同一ピッチで連続して設けられており、各チューブ１１１の長手方向端部側およびサイドプレート１１３の長手方向端部側がそれぞれ挿入され、ろう付けされている。これによってチューブ１１１は上下ヘッダタンク１２０、１３０の内部空間に連通し、また、サイドプレート１１３は上下ヘッダタンク１２０、１３０に支持される。
【００２２】
尚、上ヘッダタンク１２０の図１中、左側近傍には、冷媒が流入する流入口１６１および冷媒が流出する流出口１６２が設けられたブロック状のジョイント１６０がろう付けされており、流入口１６１は上ヘッダタンク１２０の内部空間のうち、図１中ａ部内と連通しており、また、流出口１６２は上ヘッダタンク１２０の内部空間のうち、図１中ｂ部内と連通するようにしている。
【００２３】
次に、本発明の要部について図１中のＡ部を代表部位として図３、図４を用いて説明する。サイドプレート１１３の長手方向端部側においてキャップ１４０のかしめ爪１４２に対向する位置には、貫通部としての切欠き部１１３ａが設けられている。この切欠き部１１３ａは、サイドプレート１１３のプレス加工において外形を打ち抜く外形抜き工程に折り込まれて形成される。
【００２４】
そして、上ヘッダタンク１２０の長手方向端部１２２がサイドプレート１１３のコの字状断面のうち、開口側端部１１３ｂと反開口側底部１１３ｃとの間に位置するように形成されて、かしめ爪１４２が切欠き部１１３ａを貫通するようにしている。そして、キャップ１４０が上ヘッダタンク１２０に装着されて開口部１２１、１３１を閉塞している。
【００２５】
尚、上ヘッダタンク１２０の長手方向端部１２２の位置は、具体的には、サイドプレート１１３の長手方向端部側が挿入される挿入孔１２５の成形を可能とし、サイドプレート１１３の長手方向端部側とキャップ１４０に設けられた凸部１４３とが干渉しない状態を維持できる範囲で開口側端部１１３ｂと反開口側底部１１３ｃとの間に設けられるようにしている。
【００２６】
また、上記構造は、上ヘッダタンク１２０の図１中、左側および、下ヘッダタンク１３０の長手方向端部の両側においても同一である。
【００２７】
上記のように形成された蒸発器１００においては、冷媒が流入口１６１から上ヘッダタンク１２０のａ部内に流入した後、送風空気流れ下流側のチューブ１１１群を上下にＵターンして流れ、上ヘッダタンク１２０の図１中、右側において送風空気流れ上流側のチューブ１１１群に移り同様に上下にＵターンして、流出口１６２から流出する。この間に蒸発器１００は、冷媒を蒸発させその蒸発潜熱によって送風空気を冷却する。
【００２８】
ところで、この冷却性能を充分に発揮するには、許容搭載スペース内に効率良く蒸発器１００を配設することが肝要である。即ち、上記従来技術の項で説明したように、上下ヘッダタンク１２０、１３０の長手方向寸法を抑えて、コア部１１０のチューブ１１１積層方向の幅寸法を許容搭載スペース内で可能な限り大きく確保するのが良い。
【００２９】
本発明においては、サイドプレート１１３にはキャップ１４０のかしめ爪１４２に対向する位置に切欠き部１１３ａを設けているので、かしめ爪１４２とサイドプレート１１３との干渉が回避され、長手方向端部１２２位置がサイドプレート１１３の開口側端部１１３ｂと反開口側底部１１３ｃとの間に設けられた上下ヘッダタンク１２０、１３０の開口部１２３、１３３に、キャップ１４０を装着することが可能となり、上下ヘッダタンク１２０、１３０の長手方向寸法を極力短くすることができる。即ち、上下ヘッダタンク１２０、１３０の長手方向端部１２２がサイドプレート１１３の開口側端部１１３ｂから飛び出さないようにすることができる。具体的には、図５に示すように、切欠き部１１３ａを設ける前の上ヘッダタンク１２０の長手方向寸法Ｌ１に対してＬ２と成るように短縮可能となる。そして、許容される搭載スペース内でコア部１１０の有効面積を大きく確保して冷却性能を充分に発揮させることができる。
【００３０】
尚、サイドプレート１１３に設けられる切欠き部１１３ａは、サイドプレート１１３を形成するプレス加工の途中でその成形の折り込みが可能であるので、コストアップを伴うことはない。
【００３１】
（その他の実施形態）
図６に示すように、サイドプレート１１３に設ける貫通部は、上記第１実施形態で説明した切欠き部１１３ａに代えて、貫通孔１１３ｄとしても良く、同様の効果を得ることができる。
【００３２】
また、キャップ１４０の凸部１４３は、上下ヘッダタンク１２０、１３０とのろう付け性、ろう付け強度との兼ね合いを見て廃止しても良く、これによれば、キャップ１４０とサイドプレート１１３長手方向端部側との干渉条件を緩和でき、更に上下ヘッダタンク１２０、１３０の長手方向寸法を短くできる。
【００３３】
また、積層型熱交換器として冷媒蒸発器に適用したものとして説明したが、ヘッダタンクの長手方向の開口部がかしめ爪を有するキャップによって閉塞され、コア部にサイドプレートを有するものであれば、冷媒凝縮器、ラジエータ、あるいはヒータコアなどに適用しても良い。
【００３４】
また、積層型熱交換器を構成する各部材の材質は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金に限らず、銅材等としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における冷媒蒸発器全体を示す斜視図である。
【図２】図１における上ヘッダタンク近傍を示す断面図である。
【図３】図１におけるＡ部の正面図である。
【図４】図３におけるＢ方向からの側面図である。
【図５】ヘッダタンクの長手方向寸法の短縮化を示す正面図である。
【図６】その他の実施形態におけるサイドプレートの貫通部（貫通孔）を示す側面図である。
【図７】従来技術における積層型熱交換器のキャップ近傍を示す正面図である。
【符号の説明】
１００冷媒蒸発器（積層型熱交換器）
１１１チューブ
１１２コルゲートフィン
１１３サイドプレート
１１３ａ切欠き部（貫通部）
１２０上ヘッダタンク
１２１外周壁
１２２長手方向端部
１２３開口部
１４０キャップ
１４２かしめ爪

Claims

交互に積層された複数のチューブ（１１１）およびフィン（１１２）の積層方向の両最外方に配設されると共に、長手方向端部側を除いて前記チューブ（１１１）およびフィン（１１２）の積層方向外方に開口するコの字状断面を形成するサイドプレート（１１３）と、
前記チューブ（１１１）の長手方向両端部側に配設され、前記チューブ（１１１）内と連通すると共に、前記サイドプレート（１１３）の長手方向端部側を支持する一対のヘッダタンク（１２０）と、
前記ヘッダタンク（１２０）の外周壁（１２１）にかしめられる複数のかしめ爪（１４２）が形成されると共に、前記ヘッダタンク（１２０）の長手方向端部（１２２）の開口部（１２３）を閉塞するキャップ（１４０）とを有する積層型熱交換器において、
前記ヘッダタンク（１２０）は、前記チューブ（１１１）の長手方向に２分割されて、反チューブ側のタンクヘッダ（１２０ａ）と、チューブ側のプレートヘッダ（１２０ｂ）とから成り、
前記サイドプレート（１１３）の長手方向端部は、前記ヘッダタンク（１２０）に設けられた挿入孔（１２５）に挿入されて支持されており、
前記キャップ（１４０）の蓋部（１４１）には、一定の深さで前記ヘッダタンク（１２０）の内部側に突出して、内周形状に相応した外形を有する凸部（１４３）が設けられており、
前記キャップ（１４０）の複数のかしめ爪（１４２）は、前記凸部（１４３）よりも長く延び出しており、
複数の前記かしめ爪（１４２）の一部は、前記タンクヘッダ（１２０ａ）にかしめられ、複数の前記かしめ爪（１４２）の残部は、前記プレートヘッダ（１２０ｂ）にかしめられており、
前記サイドプレート（１１３）には、前記かしめ爪（１４２）と対向する位置に前記かしめ爪（１４２）が貫通する貫通部（１１３ａ）が設けられ、
前記ヘッダタンク（１２０）の長手方向端部（１２２）が、前記サイドプレート（１１３）のコの字状断面のうち開口側端部（１１３ｂ）と反開口側底部（１１３ｃ）との間に位置するようにし、
前記かしめ爪（１４２）が前記貫通部（１１３ａ）に貫通され、前記キャップ（１４０）が前記ヘッダタンク（１２０）の開口部（１２３）を閉塞するようにしたことを特徴とする積層型熱交換器。