JP4233292B2 - 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、チューブの両端部にヘッダタンクを配設してなる熱交換器に関し、特に、ヘッダタンクの内部を区画する仕切板を設ける構造の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、例えば空調装置の凝縮器等の熱交換器は、チューブ及び放熱用のフィンを交互に積層し、それらチューブの両端部に該チューブと連通して積層方向に延びるヘッダタンクをそれぞれ配設してなり、熱交換媒体はヘッダタンクの流入口から該ヘッダタンク内に流入した後、各チューブに分流するようになっている。この際、ヘッダタンクの流入口から離れたチューブへの熱交換媒体の流入量は相対的に少なくなって、熱交換器の温度状態が部位により大きく相違して効率的な熱交換を行うことが困難となる虞れがあるので、ヘッダタンクの内部をチューブ積層方向一側と他側とに区画する仕切板を設けて、チューブを複数のパスに分けることが行われている。これにより、流入口と該流入孔からの熱交換媒体が流入するチューブとの離間距離を相対的に短くして、熱交換媒体の各チューブへの分流性を向上させることが行われている。
【0003】
また、ヘッダタンクの構造として、ヘッダタンクを、フィンに隣接するフィン側の壁部を備える内側半体と、その反対側のタンク外側の壁部を備える外側半体とから構成するようにした構造が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この場合には、内側半体と外側半体とを組合わせてから炉内でろう付けして一体化するが、このろう付の際には熱による変形や各部材の重み等により両半体が互いにずれることがあり、前述のように仕切板を設けるようにすると、前記仕切板の周縁がヘッダタンクの内面から離れてろう付け不良となることが考えられる。このことに対して、仕切板に、内側半体のフィン側壁部及び外側半体のタンク外側壁部を貫通して各壁部にかしめ固定される突片状の固定部をそれぞれ設けて、ろう付け前に仕切板により内側半体と外側半体とを固定しておき、これにより、ろう付けの際の前記不具合を未然に防止することが考えられる。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−219662号公報(第3頁、図2)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のように仕切板にフィンに隣接するフィン側壁部を貫通する固定部を設けると、該固定部の先端がフィンに接触することとなる。こうなると、ろう付けの際に、仕切板をろう付けするためのろう材が固定部を伝わってフィンの表面に流れ、仕切板のろう付けが不良となる虞れがある。
【0006】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ヘッダタンクをフィン側の内側半体とその反対側の外側半体とからなるものとするとともに内部を区画する仕切板を配設し、ろう付けの際に、その仕切板により内側半体と外側半体とを固定する場合に、仕切板のろう付け不良を未然に防止することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の解決手段では、仕切板に外側半体への固定部と、該外側半体の周壁部を貫通する突出部とを設け、該突出部を内側半体の周壁部に係合させるようにした。
【0008】
具体的には、請求項1の発明では、複数のチューブ及びフィンを交互に積層してなるコアと、該コアの両端部に前記各チューブと連通するように配設されその積層方向に延びる一対の略矩形箱状のヘッダタンクとを備え、少なくとも一方のヘッダタンクがフィン側の内側半体とその反対側の外側半体とで構成され、前記内側半体のフィンに隣接するフィン側の壁部周縁には前記外側半体側へ延びる周壁部が設けられ、前記外側半体の前記フィン側壁部に対向するタンク外側の壁部周縁には前記内側半体側へ延びる周壁部が設けられ、これら内側半体及び外側半体は、該内側半体の周壁部の内側に外側半体の周壁部が嵌合するように形成され、前記内側半体及び外側半体の間にはその内部をチューブ積層方向一側と他側とに区画する仕切板が設けられた熱交換器を対象とする。そして、前記仕切板には、前記外側半体をヘッダタンク外方へ貫通して該外側半体にかしめ固定される固定部と、前記外側半体の周壁部をヘッダタンク外方へ貫通して突出する突出部とを設け、前記内側半体の周壁部には、前記仕切板の突出部に係合して前記外側半体を内側半体に固定する係合部を設ける構成とする。
【0009】
この構成によれば、内側半体、外側半体及び仕切板により、内部がチューブ積層方向の一側と他側とに区画されたヘッダタンクが形成される。この際、仕切板の固定部が外側半体を貫通して該外側半体にかしめ固定されるとともに、その仕切板の突出部が内側壁部の係合部に係合して外側半体が内側半体に固定されるので、ろう付けの際に熱による変形や各部材の重み等により両半体が互いにずれることはなく、仕切板の周囲がヘッダタンクの内面から離れることを防止できる。そして、仕切板の突出部は、外側半体の周壁部を貫通して内側半体の周壁部の係合部に係合していてフィンと接触していないので、ろう付けの際に、仕切板のろう材がフィンの表面に流れるようになることはない。これにより、仕切板のろう付け不良を未然に防止できる。
【0010】
前記内側半体の係合部を、仕切板の突出部が挿入可能に形成された貫通孔とする構成とすれば、仕切板の突出部が内側半体の周壁部の貫通孔を貫通しているので、ろう付けの際の熱による変形等によって仕切板と内側半体とが外れることなく、両者の固定状態を維持できる。
【0011】
請求項2の発明では、複数のチューブ及びフィンを交互に積層してなるコアと、該コアの両端部に前記各チューブと連通するように配設されその積層方向に延びる一対の略矩形箱状のヘッダタンクとを備え、少なくとも一方のヘッダタンクがフィン側の内側半体とその反対側の外側半体とで構成され、前記内側半体のフィンに隣接するフィン側の壁部周縁には前記外側半体側へ延びる周壁部が設けられ、前記外側半体の前記フィン側壁部に対向するタンク外側の壁部周縁には前記内側半体側へ延びる周壁部が設けられ、これら内側半体及び外側半体は、該内側半体の周壁部の内側に外側半体の周壁部が嵌合するように形成され、前記内側半体及び外側半体の間にはその内部をチューブ積層方向一側と他側とに区画する仕切板が設けられた熱交換器を対象とする。そして、前記仕切板には、前記外側半体をヘッダタンク外方へ貫通して該外側半体にかしめ固定される固定部と、前記外側半体の周壁部をヘッダタンク外方へ貫通して突出する突出部とを設け、前記内側半体の周壁部には、前記仕切板の突出部に係合して前記外側半体を内側半体に固定する係合部を設け、前記内側半体をプレス成形し、該内側半体の係合部を前記仕切板の突出部が嵌入するように形成された凹部とし、該凹部を絞り加工により成形する構成とする。
【0012】
この構成によれば、内側半体をプレス成形する工程において凹部を同時に成形することが可能となり、これにより製造工数を削減できる。
【0013】
【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。
【0014】
図2は、本発明の実施形態に係る熱交換器を示し、本例では、熱交換器が車両用空調装置の冷凍サイクルの一要素を構成する凝縮器1である場合を示す。該凝縮器1は、複数のチューブ2,2,…及びフィン3,3,…を交互に積層してなるコア4と、該コア4のチューブ2,2,…の両端部にそれぞれ配置されて該各チューブ2が接続されるヘッダタンク5,5とを備えている。そして、図示しないが、この凝縮器1はチューブ2の積層方向が上下となり、かつ該チューブ2,2,…の延びる方向が車幅方向となるように車体の前端部に搭載され、その車体前方から後方へ走行風が通過するようになっている。
【0015】
前記コア4の各チューブ2は走行風の通風方向(図1における紙面の表裏方向)に長い矩形状断面を有しており、一方、各フィン3はチューブ2の長手方向両端に亘るようにかつ通風方向から見て波状に形成されている。隣り合うチューブ2,2の離間距離はフィン3の上下方向の長さに対応していて、該フィン3の上端がチューブ2の下面にろう付けされる一方、下端がそのチューブ2の下側のチューブ2の上面にろう付けされるようになっている。
【0016】
前記各ヘッダタンク5は、コア4のチューブ2積層方向両端に亘って直線状に延びる略矩形箱状に形成されていて、図1にも示すように、フィン3に隣接するフィン側の壁部50aを備える内側半体50と、そのフィン側壁部50aの反対側に位置するタンク外側の壁部51aを備える外側半体51とからなる。これら内側半体50及び外側半体51は、アルミ合金製の板材をそれぞれプレス成形してなる。
【0017】
前記内側半体50は全体として浅い皿状に成形されていて、フィン側壁部50aはコア4のチューブ2積層方向に延びる側面の形状よりも若干大きい長方形状とされるとともに略平坦に形成され、このフィン側壁部50aの周縁にはそこから該フィン側壁部50aに対して略垂直に前記タンク外側壁部51aへ延びる周壁部50bが設けられている。前記フィン側壁部50aには各チューブ2の端部を挿入する孔部(図示せず)がチューブ2,2,…の間隔に対応して並設され、該フィン側壁部50aにより各チューブ2が保持され、フィン側壁部50aの孔部周縁とチューブ2の対応する外周面とがろう付けされるようになっている。また、フィン側壁部50aにおけるヘッダタンク5外方の面には、フィン3の長手方向の端部が当接しており、互いにろう付けされるようになっている。
【0018】
前記外側半体51のタンク外側壁部51aは、前記フィン側壁部50aと略平行に延びるとともに該フィン側壁部50aよりも若干小さい長方形状に形成され、このタンク外側壁部51aの周縁にはそこから該タンク外側壁部51aに対して略垂直にフィン側壁部50aへ延びる周壁部51bが設けられている。この外側半体51の周壁部51bのタンク外側壁部51aから先端までの高さは、内側半体50の周壁部50bのフィン側壁部50aから先端までの高さよりも長くされており、従って、外側半体51は相対的に深い皿状に形成されている。
【0019】
前記内側半体50及び外側半体51は、内側半体50の周壁部50bの内側に外側半体51の周壁部51bが嵌合するように形成されている。前記外側半体51の周壁部51bの高さ方向先端は、内側半体50のフィン側壁部50aのヘッダタンク5内面に当接しており、この状態で内側半体50の周壁部50bの内周面と外側半体51の周壁部51bの外周面とがろう付けされるようになっている。
【0020】
車幅方向左側のヘッダタンク5の内部は、図2に示すように、その長手方向の略中央部において該長手方向と略直交して延びる仕切板7により2つに区画されており、該仕切板7よりも長手方向一側(上側)の部分が熱交換媒体の流入する流入部8とされ、他側の部分が熱交換媒体を凝縮器1から流出させる流出部9とされている。流入部8の上端近傍には熱交換媒体流入用の流入パイプ10がタンク外側壁部51aを貫通して接続される一方、流出部9の下端近傍には熱交換媒体流出用の流出パイプ11が同様に接続されている。
【0021】
一方、車幅方向右側のヘッダタンク5の内部はその長手方向両端に亘って連通している。従って、前記流入パイプ10から左側のヘッダタンク5の流入部8に流入した熱交換媒体は、該流入部8に連通する上側約半分のチューブ2,2,…から構成される上側パスP1を車幅方向右側へ流通して、右側のヘッダタンク5に流れ込んだ後、その内部を下方へ流れながら、前記左側のヘッダタンク5の流出部9に連通する残りのチューブ2,2,…からなる下側パスP2を車幅方向左側へ流通して流出部9に流れ込み、流出パイプ11により凝縮器1の外部に導出される。このように複数のチューブ2,2,…を2つのパスP1,P2に分けることにより、流入パイプ10と該流入パイプ10からの熱交換媒体が流入するチューブ2との離間距離を比較的短くすることができるので、流入部8に連通する各チューブ2への熱交換媒体の流入量を略均一化することが可能となる。
【0022】
前記仕切板7はヘッダタンク5の横断面の形状に対応した略矩形状とされ、その周縁がヘッダタンク5の内面に当接して両者7,5の全周が互いにろう付けされるようになっている。前記外側半体51のタンク外側壁部51aの仕切板7に対応する部分には、図1に示すように、該タンク外側壁部51aを厚み方向に貫通するとともに仕切板7の周縁に沿うように延びるスリット51cが形成される一方、仕切板7にはスリット51cに挿通される突片状の固定部7aが一体成形されている。該固定部7aは前記スリット51cに嵌合する形状とされ、タンク外側壁部51aからヘッダタンク5外方へ僅かに突出していて、その先端部分がヘッダタンク5外方からタンク外側壁部51aに対してかしめ固定される。そして、仕切板7の固定部7aは外側半体51のスリット51cの内周面にろう付けされるようになっている。
【0023】
また、前記外側半体51の周壁部51bの高さ方向の先端部分には、前記仕切板7の配設位置に対応して一対のコ字状の切欠51d,51dが形成される一方、仕切板7には、その切欠51d,51dを通ることで外側半体51の周壁部51bを貫通する一対の突出部7b,7bが、該切欠51d,51dに嵌合するようにそれぞれ形成されている。さらに、前記内側半体50の周壁部50bには、前記外側半体51の切欠51d,51dと略一致する部位に該切欠51d,51dの形状に対応した矩形状断面を有する貫通孔50c,50cが形成されており、前記仕切板7の突出部7b,7bがその貫通孔50c,50cを通ることで内側半体50の周壁部50bを貫通してヘッダタンク5外方へ突出するようになっている。このように、仕切板7の突出部7b,7bを内側半体50の貫通孔50c,50cに挿入することによって、突出部7b,7bと貫通孔50c,50cとが係合した状態となり、外側半体51が内側半体50に固定される。そして、仕切板7の各突出部7bは外側半体51の切欠51dの周面及び内側半体50の貫通孔50cの内周面にろう付けされるようになっている。
【0024】
前記貫通孔50c,50cは、図3及び図4に示すように、周壁部50bの対応する部分に略コ字状の切欠部分を形成し、その開放側を開放部50eにより閉塞することで形成される。すなわち、前記仕切板7の突出部7b,7bを内側半体50の貫通孔50c,50cに挿入する際には、該貫通孔50c,50cの周壁部50b高さ方向先端側を開放してその開放部分を介して貫通孔50c,50cに挿入するようになっている。周壁部50bには、図3に示すように、各貫通孔50cの内側半体50の長手方向一端からこの周壁部50bの高さ方向先端まで連続する切れ目50dを形成し、この切れ目50dよりも内側半体50の長手方向他側の開放部50eをヘッダタンク5外方へ折り曲げる。これにより、仕切板7の突出部7bを貫通孔50cの周壁部50b高さ方向先端側から貫通孔50cに挿入可能となる。一方、仕切板7の突出部7bを貫通孔50cへ挿入した後は、図4に示すように、開放部50eを元の状態に戻すことで貫通孔50cの周壁部50b高さ方向の先端側が閉塞される。
【0025】
次に、前記ヘッダタンク5の製造手順について説明する。尚、前記コア4及びヘッダタンク5,5を構成する各部材は、基材のろう付け面にろう材がクラッドされたクラッド材とされている。まず、各内側半体50に仕切板7を組み付ける。該内側半体50の周壁部50bの開放部50e,50eを前記の如く折り曲げて仕切板7の突出部7b,7bを貫通孔50c,50cへ挿入した後、開放部50e,50eを元の状態に戻して突出部7b,7bと貫通孔50c,50cとをそれぞれ係合させる。その後、外側半体51の周壁部51bが内側半体50の周壁部50bの内側に位置するように、かつ仕切板7の固定部7aが外側半体51のスリット51cに挿通するように、外側半体51を内側半体50に組み付ける。そして、仕切板7の固定部7aをかしめると、内側半体50と外側半体51とを固定することができる。
【0026】
しかる後、前記コア4の各チューブ2の端部をヘッダタンク5のフィン側壁部50aの孔部に挿入するとともに、フィン3の長手方向の端部をフィン側壁部50aのヘッダタンク5外方の面に当接させてコア4とヘッダタンク5,5とを一体化した後、炉内に搬入して加熱し、各部をろう付けする。この際、ヘッダタンク5の内側半体50と外側半体51とを仕切板7により固定しているので、熱による変形や各部材の重み等によって両半体50,51が互いにずれることはなく、仕切板7の周縁が内側半体50及び外側半体51のヘッダタンク5内面から離れることを防止できる。
【0027】
また、前記仕切板7の突出部7b,7bは外側半体51の周壁部51bを貫通して内側半体50の周壁部50bの貫通孔50c,50cと係合しているので、この突出部7b,7bがフィン3の長手方向端部に接触することはない。これにより、ろう付けの際、仕切板7と内側半体50及び外側半体51との間のろう材が溶融したときに、該ろう材がフィン3の表面を流れるようになることはなく、仕切板7のろう付け不良を未然に防止できる。
【0028】
さらに、仕切板7の突出部7b,7bを貫通孔50c,50cに挿入するとともに、該突出部7b,7bの先端がヘッダタンク5外方へ突出しているので、ろう付けの際に各部材7,50,51が熱により変形しても仕切板7と内側半体50とが外れるようになることはなく、両者7,50の固定状態を維持することができる。
【0029】
尚、この実施形態では、内側半体50に仕切板7を組み付ける際、該内側半体50の開放部50eを貫通孔50cの内側半体50の長手方向一端に対応する部分に切れ目50dを形成して折り曲げるようにしているが、これに限らず、図5及び図6に示すように、各貫通孔50cの内側半体50の長手方向略中央部に対応する位置に切れ目50dを形成して該切れ目50dよりも一側及び他側の部分をそれぞれ開放部50e,50eとし、これら開放部50e,50eをヘッダタンク5外方へ折り曲げるようにしてもよい。
【0030】
また、この実施形態では、仕切板7を車幅方向左側のヘッダタンク5にのみ1枚配設するようにしているが、例えば、左側ヘッダタンク5の長手方向略中央よりも流入パイプ10に近い側及び流出パイプ11に近い側にそれぞれ1枚ずつ配設し、右側ヘッダタンク5には長手方向略中央に配設してパスの数をさらに増加させるようにしてもよい。
【0031】
さらに、本発明は空調装置の蒸発器や自動車のラジエタ等の熱交換器にも適用できる。
【0032】
(他の実施形態)
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他の種々の実施形態を包含するものである。すなわち、前記実施形態では、仕切板7の各突出部7bが係合する係合部を貫通孔50cとしているが、これに限らず、図7(a)に示すように、例えば内側半体50の周壁部50bに突出部7bが嵌入する凹部50f,50fをそれぞれ設けるようにしてもよい。この凹部50f,50fは絞り加工により成形されており、これにより、内側半体50をプレス成形する工程において凹部50f,50fを同時に成形することが可能となり、製造工数を削減できる。また、前記凹部は、前記絞り加工以外の方法により成形してもよい。同図7(b)に示すように、周壁部50bの基端側に薄肉部を形成することで突出部7b,7bが嵌入する凹部50g,50gを得るようにしてもよい。
【0033】
これら内側半体50の係合部を凹部50f,50gとする場合には、仕切板7を組み付ける際、内側半体50の周壁部50bを先端側へ行くほど拡がるように予め形成しておき、仕切板7を配置した後、その内側壁部50の周壁部50bを設定された形状に折り曲げるようにすればよい。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明に係る熱交換器によると、複数のチューブ及びフィンを交互に積層してなるコアと、前記各チューブと連通するように配設されその積層方向に延びる一対の略矩形箱状のヘッダタンクとを備え、少なくとも一方のヘッダタンクが内側半体と外側半体とで構成され、前記内側半体のフィンに隣接するフィン側の壁部周縁には前記外側半体側へ延びる周壁部が設けられ、前記外側半体の前記フィン側壁部に対向するタンク外側の壁部周縁には前記内側半体側へ延びる周壁部が設けられ、これら内側半体及び外側半体は、該内側半体の周壁部の内側に外側半体の周壁部が嵌合するように形成され、前記内側半体及び外側半体の間にはその内部をチューブ積層方向一側と他側とに区画する仕切板が設けられたものであって、前記仕切板には、前記外側半体をヘッダタンク外方へ貫通して該外側半体にかしめ固定される固定部と、外側半体の周壁部をヘッダタンク外方へ貫通して突出する突出部とを設け、前記内側半体の周壁部には、前記仕切板の突出部に係合して外側半体を内側半体に固定する係合部を設けたので、仕切板の周囲がヘッダタンクの内面から離れることを防止できるとともに、ろう付けの際に、仕切板のろう材がフィンの表面に流れるようになることはなく、これにより、仕切板のろう付け不良を未然に防止できる。
【0035】
また、仕切板の突出部が内側半体の周壁部の貫通孔を貫通しているので、ろう付けの際に仕切板と内側半体とが外れることなく、両者の固定状態を維持できる。
【0036】
請求項2記載の発明によると、内側半体をプレス成形する工程において凹部を同時に成形することが可能となり、これにより製造工数を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態を示す図2のA−A線における断面図である。
【図2】 凝縮器を車両搭載状態で車体後側から見た後面図である。
【図3】 仕切板を内側半体へ組み付ける前の状態を示し、(a)は斜視図であり、(b)はタンク外側壁部側から見た平面図である。
【図4】 仕切板を内側半体へ組み付けた状態を示す図3相当図である。
【図5】 変形例に係る図3相当図である。
【図6】 変形例に係る図4相当図である。
【図7】 他の実施形態に係る図1相当図である。
【符号の説明】
1 凝縮器(熱交換器)
2 チューブ
3 フィン
4 コア
5 ヘッダタンク
50 内側半体
50a フィン側壁部
50b 周壁部
50c 貫通孔
50f 凹部
50g 凹部
51 外側半体
51a タンク外側壁部
51b 周壁部
7 仕切板
7a 固定部
7b 突出部
Claims (2)
- 複数のチューブ及びフィンを交互に積層してなるコアと、該コアの両端部に前記各チューブと連通するように配設されその積層方向に延びる一対の略矩形箱状のヘッダタンクとを備え、少なくとも一方のヘッダタンクがフィン側の内側半体とその反対側の外側半体とで構成され、前記内側半体のフィンに隣接するフィン側の壁部周縁には前記外側半体側へ延びる周壁部が設けられ、前記外側半体の前記フィン側壁部に対向するタンク外側の壁部周縁には前記内側半体側へ延びる周壁部が設けられ、これら内側半体及び外側半体は、該内側半体の周壁部の内側に外側半体の周壁部が嵌合するように形成され、前記内側半体及び外側半体の間にはその内部をチューブ積層方向一側と他側とに区画する仕切板が設けられた熱交換器であって、
前記仕切板には、前記外側半体をヘッダタンク外方へ貫通して該外側半体にかしめ固定される固定部と、前記外側半体の周壁部をヘッダタンク外方へ貫通して突出する突出部とが設けられ、
前記内側半体の周壁部には、前記仕切板の突出部に係合して前記外側半体を内側半体に固定する係合部が設けられ、
前記内側半体の係合部は、前記仕切板の突出部が挿入可能に形成された貫通孔であることを特徴とする熱交換器。 - 複数のチューブ及びフィンを交互に積層してなるコアと、該コアの両端部に前記各チューブと連通するように配設されその積層方向に延びる一対の略矩形箱状のヘッダタンクとを備え、少なくとも一方のヘッダタンクがフィン側の内側半体とその反対側の外側半体とで構成され、前記内側半体のフィンに隣接するフィン側の壁部周縁には前記外側半体側へ延びる周壁部が設けられ、前記外側半体の前記フィン側壁部に対向するタンク外側の壁部周縁には前記内側半体側へ延びる周壁部が設けられ、これら内側半体及び外側半体は、該内側半体の周壁部の内側に外側半体の周壁部が嵌合するように形成され、前記内側半体及び外側半体の間にはその内部をチューブ積層方向一側と他側とに区画する仕切板が設けられた熱交換器であって、
前記仕切板には、前記外側半体をヘッダタンク外方へ貫通して該外側半体にかしめ固定される固定部と、前記外側半体の周壁部をヘッダタンク外方へ貫通して突出する突出部とが設けられ、
前記内側半体の周壁部には、前記仕切板の突出部に係合して前記外側半体を内側半体に固定する係合部が設けられ、
前記内側半体はプレス成形され、
前記内側半体の係合部は前記仕切板の突出部が嵌入するように形成された凹部であり、該凹部は絞り加工により成形されていることを特徴とする熱交換器。
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