JP3912836B2

JP3912836B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP3912836B2
Application number: JP05394097A
Authority: JP
Inventors: 浩隆門
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Holdings Corp
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2017-02-21
Also published as: US5975197A; EP0860676A3; JPH10238991A; EP0860676A2; DE69805354D1; EP0860676B1; DE69805354T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用熱交換器等に好適な熱交換器の構造に関し、とくに、いわゆるマルチフロータイプの熱交換器のヘッダパイプ端部のヘッダキャップ部およびその近傍の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチフロータイプの熱交換器、たとえば車両用空調装置における凝縮器や蒸発器等においては、一対のヘッダパイプと、ヘッダパイプ間に配設される複数の熱交換媒体流通用のチューブと、各チューブ間に配設されたフィン等が仮組みされ、たとえば炉中で一体ろう付けされることによって形成される。
【０００３】
このようなマルチフロータイプの熱交換器のろう付けにおいては、ろう付け加熱中に、たとえば図６に示すように、ヘッダパイプ１０１が重力や振動によって回転してずれることがある。この場合、ヘッダパイプ１０１に結合された出入口パイプ１０２や取付金具１０３が位置ずれを起こし、図７に示すようになって目的とする形状の熱交換器に構成できないことがある。また、チューブ１０４とヘッダパイプ１０１との接合部に位置ずれが生じ、最悪の場合洩れに対する不良箇所を生じるおそれがある。
【０００４】
また、ろう付け時にはコア部は治具１０５で固定されるものの、治具による過大な締め付け力や、コア部と治具１０５との熱膨張率の差等によって、フィンやチューブに変形や位置ずれを生じることもある。とくに、図８に示すように（たとえば実開昭６４−４６６８０号公報に述べられているように）、ヘッダパイプ１１１に接続された複数のチューブ１１２のうちの最外層のチューブ１１２の外側に設けられたサイドフィン１１３の端部側において、該サイドフィン１１３の位置ずれや変形、接合不良が生じることがある。図示例では、とくにサイドフィン１１３の端部とサイドプレート１１４との間に位置ずれが生じている。
【０００５】
上記のような各位置ずれに対処するために、先に本出願人により、サイドメンバー（本願発明におけるサイドプレートに相当する部材）とヘッダキャップに平板状部を設け、両平板状部を互いに突き合わせろう付けする構造が提案されている（特願平５−２８９７７９号［特開平７−１２０１９０号公報］）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の提案構造により、ヘッダパイプとサイドプレート間の位置ずれはある程度防止されるものの、未だ不十分であり、とくにサイドフィンの位置ずれ防止については未だ不十分であった。
【０００７】
そこで本発明の課題は、ろう付け加熱時におけるヘッダパイプ側の回転による位置ずれおよびサイドフィン側の位置ずれの両方を確実に防止できる熱交換器の構造を提供することにある。
【０００８】
また、加えて、望ましくは、同時に簡素で強度に優れた取付金具や補強部材（サイドサポート）の固定構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の熱交換器は、各端部がヘッダキャップにより閉塞された一対のヘッダパイプと、ヘッダパイプ間に配設された複数の熱交換媒体流通用のチューブと、各チューブ間に配設されたフィンと、両最外層のチューブの外側に配設されたサイドフィンと、サイドフィンの外側に配設されたサイドプレートとを有する熱交換器において、前記サイドプレートの長手方向端部をサイドフィン側に折り曲げ、該折り曲げ部の内側をサイドフィンの長手方向端部に当接させるとともに、前記ヘッダキャップの側部を前記サイドフィンおよびサイドプレート側に延設し、延設部にサイドフィンの端部およびサイドプレートの端部を幅方向両側から挟み込む部分と、前記折り曲げ部の外側に当接する部分とを有する凹部を設けたことを特徴とするものからなる。
【００１０】
上記ヘッダキャップはヘッダパイプを閉塞するようにミグ溶接の点付け等により仮固定された後、該ヘッダキャップと、サイドフィンおよびサイドプレートとが、熱交換器全体とともに炉内で一体ろう付けされる。
【００１１】
上記ヘッダキャップの延設部には、熱交換器を車体等に固定するためのブラケットや他の機器や配管を取り付けるためのブラケット等からなる取付金具を固定するため係着部を設けることもできる。係着部は、たとえば、上記取付金具を締結により固定するための締結用ねじ孔からなる。
【００１２】
また、熱交換器が、上記サイドプレートの外側にさらに補強部材としてのサイドサポートを有する場合、上記ヘッダキャップの延設部に、該サイドサポート固定用の係着部を設けることもできる。この係着部は、たとえば、サイドサポートを固定する固定用部材（たとえば、ボルトやねじ）に係合する横断面半円形の溝から形成することができる。
【００１３】
このような熱交換器においては、ヘッダキャップの凹部は、サイドフィンおよびサイドプレートを幅方向両側から挟み込む部分を有しているので、サイドフィンの端部およびサイドプレートの端部が両側から挟まれるように嵌合固定される。また、ヘッダキャップの凹部は、サイドプレートの折り曲げ部の外側に当接する部分を有しているので、サイドフィンの端部およびサイドプレートの端部の長手方向への位置ずれが防止される。そして、ヘッダキャップはヘッダパイプに仮固定されているので、ヘッダパイプはヘッダキャップを介してサイドフィンおよびサイドプレート側に固定あるいは位置規制されることになる。このサイドフィンおよびサイドプレートは、ろう付け治具を介してチューブ群およびフィン群と固定されている。したがって、ヘッダパイプは熱交換器のコア部側に位置規制されることになり、ろう付け加熱中にヘッダパイプが回転ずれを起こすことが確実に防止される。
【００１４】
一方、サイドフィンの端部は、サイドプレートとともにヘッダキャップの凹部に係合、固定されており、ヘッダキャップはヘッダパイプに仮固定されているので、サイドプレートの位置ずれも確実に防止できることになる。
【００１５】
その結果、単にヘッダキャップの構造を改良するだけの簡素な構造でありながら、ヘッダパイプ側の回転ずれとサイドフィン側の位置ずれの双方を効果的に防止でき、所望形状、所望寸法精度の、洩れ等のおそれのない高品質の熱交換器を製造できる。
【００１６】
また、ヘッダキャップには延設部を設けてあるので、この延設部の上記凹部以外の部分を活用して、容易に取付金具固定用の係着部やサイドサポート固定用の係着部を設けておくことができる。これら係着部を設けることにより、ブラケット等の取付金具やサイドサポートを容易に取り付けることができ、簡素で強度に優れた構造を実現できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の熱交換器の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１ないし図３は、本発明の第１実施例に係る熱交換器の構造を示しており、とくに蒸発器に本発明を適用した場合を示している。図１に示すように、本実施例に係る熱交換器１は、所定間隔をあけて平行に配置された一対のヘッダパイプ２と、一対のヘッダパイプ２間に所定間隔をもって並行に配置された熱交換媒体流通用のチューブ３と、各チューブ３間に配設されたコルゲートタイプのフィン４と、該フィン４と実質的に同形状で、かつ、両最外層のチューブ３の外側に設けられたサイドフィン５、該サイドフィン５の外側に設けられたサイドプレート６とを有している。サイドプレート６の長手方向端部はサイドフィン側に折り曲げられており、該折り曲げ部６ａの内側はサイドフィンの長手方向端部に当接されている。各ヘッダパイプ２の両端部はヘッダキャップ７によって閉塞されている。入口パイプ８より導入された熱交換媒体（冷媒）は、仕切板９、１０を内設した各ヘッダパイプ２および該ヘッダパイプ２に連通された各チューブ３によって形成された所定の流路を経た後、出口パイプ１１から排出されるようになっている。
【００１８】
上記ヘッダキャップ７部の構造は、図２および図３に示すように構成されている。図２および図３は、一方のヘッダパイプ２の下端側を示しているが、他のヘッダキャップ７設置部も同じ構造を有している。
【００１９】
ヘッダキャップ７には、ヘッダパイプ２の端部が嵌合される横断面円形の凹部１２が設けられるとともに、ヘッダキャップ７の端部には、サイドフィン５およびサイドプレート６の端部側に延びる延設部１３が設けられている。この延設部１３に、サイドフィン５の端部およびサイドプレート６の端部を幅方向両側から挟み込む部分１４ａ、１４ｂと、前記折り曲げ部６ａの外側に当接する部分１４ｃとを有する凹部１４が形成されている。そして、本実施例では、凹部１４内にサイドフィン５の端部およびサイドプレート６の端部が、図３にも示すように嵌合固定されている。
【００２０】
ヘッダキャップ７は、図２に示すように、鍛造等によって容易に製造できるプレス成形し易い簡素な形状に形成されている。したがって、このヘッダキャップ７は安価に製造できる。
【００２１】
組立時には、各チューブ３、フィン４、サイドフィン５、ヘッダパイプ２を組み付けた後、ヘッダキャップ７が組み付けられる。このとき、ヘッダキャップ７は、たとえばミグ溶接による点付け等により、ヘッダパイプ２に仮固定される。この仮組み状態のアセンブリが、コア部をろう付け治具で固定しながら、炉内において一体ろう付けされる。
【００２２】
このような熱交換器１においては、ヘッダパイプ２に仮固定されたヘッダキャップ７の凹部にサイドフィン５とサイドプレート６の端部が嵌着されるので、ヘッダパイプ２は、ヘッダキャップ７を介してサイドフィン５およびサイドプレート６に連結され、サイドフィン５およびサイドプレート６側に固定あるいは回転方向の位置が規制されることになる。また、サイドフィン５およびサイドプレート６は、ろう付け治具を介して他のフィン４群およびチューブ３群に固定される。したがって結局、ヘッダパイプ２は、とくにその回転方向について、熱交換器のコア側に確実に位置規制されることになり、ろう付け加熱中にヘッダパイプ２が回転ずれを起こすことが確実に防止される。
【００２３】
また、サイドフィン５側についてみれば、その端部がサイドプレート６とともにヘッダキャップ７の凹部１４内に嵌着され、ヘッダキャップ７に固定される。ヘッダキャップ７はヘッダパイプ２に仮固定されているから、サイドフィン５の端部はヘッダパイプ２側、より正確にはヘッダパイプ２に仮固定されたヘッダキャップ７に確実に固定されることになり、ろう付け中のサイドフィン５の位置ずれも確実に防止されることになる。
【００２４】
このように、ヘッダパイプ２の回転ずれと、サイドフィン５の位置ずれの両方が、簡素な形状のヘッダキャップ７によってともに確実に防止される。そして、この簡素な形状のヘッダキャップ７は、鍛造等によって容易に形成でき、所望形状、所望寸法精度の熱交換器１が安価に製造される。
【００２５】
図４は、本発明の第２実施例に係る熱交換器のヘッダキャップ部の構造を示している。本実施例では、ヘッダキャップ２１には、第１実施例同様ヘッダパイプ２の端部嵌合用の凹部１２と、延設部１３に形成された、サイドフィン５およびサイドプレート６の端部が係合する凹部１４とが設けられているが、さらに、延設部１３の凹部１２と凹部１４との間の部分に、取付金具２２固定用の係着部２３が設けられている。本実施例では、係着部２３はねじ孔からなり、取付金具２２固定用のねじ２４がねじ孔２３にねじ込まれ、取付金具２２が延設部１３に締結固定されるようになっている。
【００２６】
このように、延設部１３には取付金具固定用の係着部２３を形成しておくこともできる。このように構成すれば、簡素な構造のヘッダキャップ２１でありながら、該ヘッダキャップ２１を利用して強固な取付金具取付構造を実現できる。
【００２７】
図５は、本発明の第３実施例に係る熱交換器のヘッダキャップ部の構造を示している。本実施例は、熱交換器のサイドプレート６の外側にさらに補強用のサイドサポート３１が設けられる場合を示している。ヘッダキャップ３２には、第１実施例同様ヘッダパイプ２の端部嵌合用の凹部１２と、延設部１３に形成された、サイドフィン５およびサイドプレート６の端部が係合する凹部１４とが設けられているが、さらに、延設部１３の凹部１２と凹部１４との間の部分に、サイドサポート３１固定用の係着部３３が形成されている。本実施例では、係着部３３は横断面半円形の溝に形成されており、この溝３３に、サイドサポート３１固定用の部材３４（たとえば、ボルトやねじ）が嵌合されるようになっている。本実施例では、ボルト３４が、サイドサポート３１の幅方向両側に立設されたフランジ部３１ａに設けられた孔３１ｂに挿通されるとともに、挿通されたボルト３４が上記半円形の溝３３内に嵌着され、該ボルト３４を介してサイドサポート３１がヘッダキャップ３２の延設部１３に固定できるようになっている。
【００２８】
このように、延設部１３にはサイドサポート固定用の係着部３３を形成しておくこともできる。このように構成すれば、簡素な構造のヘッダキャップ３２でありながら、該ヘッダキャップ３２を利用して強固なサイドサポート取付構造を実現できる。
【００２９】
なお、本発明は、図１に示したような構造の熱交換器１に限らず、いわゆるマルチフロータイプの熱交換器で、ヘッダパイプ端部にヘッダキャップを有するものであれば、あらゆるタイプの熱交換器に適用でき、とくに、車両用熱交換器、たとえばラジエータや空調装置用のヒータ、凝縮器、蒸発器等に好適である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の熱交換器によれば、ヘッダキャップの簡単な改良により、ろう付け加熱時のヘッダパイプの回転ずれやサイドフィンの位置ずれを確実に防止でき、所望形状でかつ洩れ不安等のない高品質、高精度の熱交換器を得ることができる。また、ヘッダキャップは簡素な構造でよいので、本発明を安価に実施できる。
【００３１】
また、ヘッダキャップの延設部に取付金具固定用あるいはサイドサポート固定用の係着部を設けておけば、簡素な構造でありながらこれら部材の取付固定強度に優れた熱交換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る熱交換器の正面図である。
【図２】図１の熱交換器の拡大部分分解斜視図である。
【図３】図２の熱交換器部位の組立またはろう付け後の正面図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る熱交換器の部分分解斜視図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る熱交換器の部分分解斜視図である。
【図６】従来の熱交換器のろう付け時の仮組状態における平面図である。
【図７】図６の熱交換器のヘッダパイプの回転ずれが生じた場合の平面図である。
【図８】従来の熱交換器の別の問題点を示す部分正面図である。
【符号の説明】
１熱交換器
２ヘッダパイプ
３チューブ
４フィン
５サイドフィン
６サイドプレート
７ヘッダキャップ
８入口パイプ
９、１０仕切板
１１出口パイプ
１２ヘッダパイプ嵌合用凹部
１３延設部
１４サイドフィンおよびサイドプレート係合用凹部
２１、３２ヘッダキャップ
２２取付金具
２３係着部
２４ねじ
３１サイドサポート
３１ａフランジ部
３１ｂ孔
３３係着部
３４ボルト

Claims

各端部がヘッダキャップにより閉塞された一対のヘッダパイプと、ヘッダパイプ間に配設された複数の熱交換媒体流通用のチューブと、各チューブ間に配設されたフィンと、両最外層のチューブの外側に配設されたサイドフィンと、サイドフィンの外側に配設されたサイドプレートとを有する熱交換器において、前記サイドプレートの長手方向端部をサイドフィン側に折り曲げ、該折り曲げ部の内側をサイドフィンの長手方向端部に当接させるとともに、前記ヘッダキャップの側部を前記サイドフィンおよびサイドプレート側に延設し、延設部にサイドフィンの端部およびサイドプレートの端部を幅方向両側から挟み込む部分と、前記折り曲げ部の外側に当接する部分とを有する凹部を設けたことを特徴とする熱交換器。
前記ヘッダキャップと、サイドフィンおよびサイドプレートとが一体ろう付けされている、請求項１の熱交換器。
前記延設部に取付金具固定用の係着部が設けられている、請求項１または２の熱交換器。
前記係着部が締結用ねじ孔に形成されている、請求項３の熱交換器。
前記熱交換器が、前記サイドプレートの外側にさらにサイドサポートを有しており、前記延設部に該サイドサポート固定用の係着部が設けられている、請求項１または２の熱交換器。
前記係着部が、サイドサポートを固定する固定用部材に係合する横断面半円形の溝に形成されている、請求項５の熱交換器。