JP5034983B2

JP5034983B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP5034983B2
Application number: JP2008017727A
Authority: JP
Inventors: 博之須藤; 貴司平山
Original assignee: Keihin Thermal Technology Corp
Current assignee: Mahle Behr Thermal Systems Japan Ltd
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2028-01-29
Also published as: JP2009180393A

Description

この発明は、たとえば車両のカーエアコンに組み込まれるヒータコアとして好適に用いられる熱交換器に関する。

この明細書において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

高温になったエンジン冷却液を用いて車室内を暖房するカーエアコン用ヒータコアとしては、互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に、幅方向が通風方向を向くようにヘッダタンクの長さ方向に間隔をおいて配置され、かつ両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の扁平状熱交換管と、隣り合う熱交換管どうしの間に配置されたコルゲートフィンとを備えた熱交換器が広く用いられている。

上述した熱交換器に用いられるヘッダタンクの一種として、少なくとも一端が開口した筒状のタンク本体と、タンク本体の開口端部に嵌め被せられてタンク本体の開口を閉鎖するキャップとによって構成され、タンク本体が、長方形のタンク頂壁、およびタンク頂壁の互いに平行な１対の長辺部に連なって熱交換管側に突出した１対の長側壁を有する第１構成部材と、第１構成部材と同一の長さを有しかつ第１構成部材の両長側壁の先端部に跨る長方形の管接続壁、および管接続壁の互いに平行な１対の長辺部に連なりかつ第１構成部材の両長側壁における熱交換管側端部の外面に沿わされて第１構成部材にろう付された１対の長側壁を有する第２構成部材とからなり、キャップが、キャップ頂壁と、キャップ頂壁の周縁部に設けられてタンク本体の開口端部外周面に沿うキャップ周壁とからなり、キャップのキャップ周壁が、タンク本体の第１構成部材の外面に沿わされて第１構成部材にろう付された第１部分と、第２構成部材の外面に沿わされて第２構成部材にろう付された第２部分とよりなるものが知られている。このヘッダタンクにおいては、通常、タンク本体の第１および第２構成部材は外面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにより形成され、キャップはアルミニウムベア材により形成されている。

しかしながら、このようなヘッダタンクのキャップは、通常、プレス成形されるので、図７に示すように、キャップ(40)のキャップ周壁(41)における第１構成部材(42)の外面に沿わされて第１構成部材(42)にろう付された第１部分(41a)と、第２構成部材(43)の外面に沿わされて第２構成部材(43)にろう付された第２部分(41b)との境界部分の内面に丸み(44)が形成されることは避け得ない。このような丸み(44)が形成された場合、第２構成部材(43)の長側壁(43a)の先端面と第１構成部材(42)の長側壁(42a)の外面とが直角をなしていると、第１構成部材(42)および第２構成部材(43)の長側壁(42a)(43a)とキャップ(40)のキャップ周壁(41)との間に隙間(45)が生じ、ろう付不良が発生する。ここで、タンク本体の第１および第２構成部材(42)(43)が外面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにより形成され、キャップ(40)がアルミニウムベア材により形成されているので、第１および第２構成部材(42)(43)の長側壁(42a)(43a)の端面と、キャップ(40)のキャップ頂壁内面とはろう付されていないことになり、その結果ヘッダタンク内の冷却液が第１および第２構成部材(42)(43)の長側壁(42a)(43a)の端面と、キャップ(40)のキャップ頂壁内面との間、および上記隙間(45)を通って外部に洩れるという問題がある。

このような問題を解決するために、第２構成部材の長側壁におけるキャップ内に嵌め入れられる端部の先端面を、外方に向かって管接続壁側に傾斜させることにより、第１構成部材の長側壁とキャップのキャップ周壁との間の隙間を小さくした熱交換器が提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、キャップがプレス成形品であるので、上記丸み(44)の大きさにはばらつきが発生し、特許文献１記載の熱交換器のように、第２構成部材の長側壁の先端面を、外方に向かって管接続壁側に傾斜させたとしても、上記隙間を完全になくすことはできず、洩れの発生を完全に防止することはできない。
特開２００１−２１５０９５号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、ヘッダタンクのタンク本体の第１および第２構成部材とキャップとの間からの洩れの発生を完全に防止しうる熱交換器を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に、幅方向が通風方向を向くようにヘッダタンクの長さ方向に間隔をおいて配置され、かつ両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、ヘッダタンクが、少なくとも一端が開口した筒状のタンク本体と、タンク本体の開口端部に嵌め被せられてタンク本体の開口を閉鎖するキャップとによって構成され、タンク本体が、長方形のタンク頂壁、およびタンク頂壁の互いに平行な１対の長辺部に連なって熱交換管側に突出した１対の長側壁を有する第１構成部材と、第１構成部材と同一の長さを有しかつ第１構成部材の両長側壁の先端部に跨る長方形の管接続壁、および管接続壁の互いに平行な１対の長辺部に連なりかつ第１構成部材の両長側壁における熱交換管側端部の外面に沿わされて第１構成部材にろう付された１対の長側壁を有する第２構成部材とからなり、キャップが、キャップ頂壁と、キャップ頂壁の周縁部に設けられてタンク本体の開口端部外周面に沿うキャップ周壁とからなり、キャップのキャップ周壁が、タンク本体の第１構成部材の外面に沿わされて第１構成部材にろう付された第１部分と、第２構成部材の外面に沿わされて第２構成部材にろう付された第２部分とよりなる熱交換器において、
タンク本体の第１構成部材の両長側壁における開口側端部に、それぞれ長さ方向外方に突出した洩れ防止用突片が、キャップのキャップ周壁の第１部分と第２部分とに跨るように形成され、キャップのキャップ頂壁に、洩れ防止用突片が挿入される貫通穴が形成され、洩れ防止用突片が貫通穴に挿入された状態でキャップのキャップ頂壁にろう付されている熱交換器。

上記1)の熱交換器によれば、タンク本体の第１構成部材の両長側壁における開口側端部に、それぞれ長さ方向外方に突出した洩れ防止用突片が、キャップのキャップ周壁の第１部分と第２部分とに跨るように形成され、キャップのキャップ頂壁に、洩れ防止用突片が挿入される貫通穴が形成され、洩れ防止用突片が貫通穴に挿入された状態でキャップのキャップ頂壁にろう付されているので、第２構成部材の長側壁の先端面が第１構成部材の両長側壁の外面と直角をなすとともに、キャップのキャップ周壁の内面における第１部分と第２部分との境界部分に丸みが形成されることにより、第１構成部材および第２構成部材の長側壁とキャップのキャップ周壁との間に隙間が生じていたとしても、ヘッダタンク内の流体が第１および第２構成部材の長側壁の端面とキャップのキャップ頂壁内面との間を通って上記隙間に至ることが防止される。したがって、流体のヘッダタンク内からの洩れを完全に防止することができる。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明による熱交換器を、カーエアコンのヒータコアに適用したものである。

なお、図１〜図６に関するヒータコアの説明において、図１の上下、左右を上下、左右といものとし、図１の紙面裏側（図２の上側、通風方向下流側）を前、これと反対側を後というものとする。

図１はこの発明による熱交換器を適用したカーエアコン用ヒータコアの全体構成を示し、図２〜図６は要部の構成を示す。

図１において、ヒータコア(1)は、上下方向に間隔をおいて配置されかつ左右方向に長いアルミニウム製上ヘッダタンク(2)および下ヘッダタンク(3)と、上下両ヘッダタンク(2)(3)間に、幅方向を前後方向に向けるとともに左右方向に間隔をおいて配置され、かつ上下両端部が上下両ヘッダタンク(2)(3)に接続された複数のアルミニウム製扁平状熱交換管(4)と、隣り合う熱交換管(4)どうしの間および左右両端の熱交換管(4)の外側に配置されて熱交換管(4)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(5)と、両端のコルゲートフィン(5)の外側に配置されてコルゲートフィン(5)にろう付されるとともに、上下両端が上下両ヘッダタンク(2)(3)にろう付されたアルミニウム製サイドプレート(6)(7)とを備えており、上ヘッダタンク(2)の右端部に出口パイプ（図示略）が、下ヘッダタンク(3)の右端部に入口パイプ（図示略）がそれぞれ接続されている。

図２〜図５に示すように、上ヘッダタンク(2)は、右端が開口するとともに左端が閉鎖されたタンク本体(10)と、タンク本体(10)の右端部（開口端部）に嵌め被せられてタンク本体(10)の開口を閉鎖するキャップ(11)とによって構成されている。タンク本体(10)は、長方形のタンク頂壁(13)、タンク頂壁(13)の互いに平行な１対の長辺部に連なって下側（熱交換管(4)側）に突出した１対の長側壁(14)、およびタンク頂壁(13)の左端の短辺部に連なって下側に突出した短側壁(15)を有する第１構成部材(12)と、第１構成部材(12)と同一の長さを有しかつ第１構成部材(12)の両長側壁(14)の先端部に跨る長方形の管接続壁(17)、管接続壁(17)の互いに平行な１対の長辺部に連なりかつ第１構成部材(12)の両長側壁(14)における下端部（熱交換管(4)側端部）の外面に沿わされて両長側壁(14)にろう付された１対の長側壁(18)、および管接続壁(17)の左端の短辺部に連なりかつ第１構成部材(12)の短側壁(15)の下端部外面に沿わされて短側壁(15)にろう付された短側壁(19)を有する第２構成部材(16)とからなる。第１および第２構成部材(12)(16)は、それぞれ片面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなる金属素板を、ろう材層が外面に来るように折り曲げることにより形成されている。

タンク本体(10)の第１構成部材(12)の両長側壁(14)における右端部（開口側端部）の下側部分に、それぞれ右方に突出した洩れ防止用突片(21)が一体に形成されている。洩れ防止用突片(21)の上縁は第２構成部材(16)の長側壁(18)の上縁よりも上方に位置しているとともに、下縁は第１構成部材(12)の長側壁(14)の下縁に一直線上に連なっている。したがって、洩れ防止用突片(21)は、第２構成部材(12)の両長側壁(18)の上縁（先端縁）を中心として、それよりも上側（タンク頂壁(13)側）から下側（管接続壁(17)側）にかけて形成されている。また、第１構成部材(12)の短側壁(15)の前後両端部に、長側壁(14)の内面に重ね合わされる合わせ部(22)が一体に形成されており、合わせ部(22)が長側壁(14)内面にろう付されている。

タンク本体(10)の第２構成部材(16)の管接続壁(17)に、前後方向に長い複数の管挿通穴(23)が左右方向に間隔をおいて形成されており、熱交換管(4)の上端部が管挿通穴(23)に挿入された状態で管接続壁(17)にろう付されている。また、管接続壁(17)における右端の管挿通穴(23)よりも右側の部分に、２つの貫通穴(24)が前後方向に間隔をおいて形成されており、貫通穴(24)に、右側サイドプレート(6)の上端に形成された上方突出片(25)が挿通された状態で第２構成部材(16)にろう付されている。第２構成部材(16)の短側壁(19)に、２つの下方折り返し部(26)が前後方向に間隔をおいて形成されており、左側サイドプレート(7)の上端部が短側壁(19)と下方折り返し部(26)とにより挟着された状態で第２構成部材(16)にろう付されている。

上ヘッダタンク(2)のキャップ(11)は、キャップ頂壁(27)と、キャップ頂壁(27)の周縁部に設けられてタンク本体(10)の右端部外周面に沿うキャップ周壁(28)とからなり、少なくとも片面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなる金属素板に、ろう材層が外面および／または内面に来るようにプレス加工を施すことにより形成されている。キャップ(11)のキャップ周壁(28)は、タンク本体(10)の第１構成部材(12)の外面に沿わされて第１構成部材(12)にろう付された第１部分(28a)と、第２構成部材(16)の外面に沿わされて第２構成部材(16)にろう付された第２部分(28b)とよりなり、キャップ周壁(28)の内面における第１部分(28a)と第２部分(28b)との境界部分には丸み(31)が形成されている（図６参照）。キャップ(11)のキャップ頂壁(27)における前後両端部の下部には、それぞれ上下方向に長い貫通穴(29)が形成されている。そして、タンク本体(10)の第１構成部材(12)の洩れ防止用突片(21)が貫通穴(29)に挿入された状態でキャップ頂壁(27)にろう付されている。ここで、洩れ防止用突片(21)が、第２構成部材(12)の両長側壁(18)の上縁（先端縁）を中心として、それよりも上側（タンク頂壁(13)側）から下側（管接続壁(17)側）にかけて形成されているので、洩れ防止用突片(21)は、キャップ(11)のキャップ周壁(28)の第１部分(28a)と第２部分(28b)とに跨るように形成されていることになる。

キャップ(11)のキャップ頂壁(27)の前後両端部における貫通穴(29)よりも前後方向内側の部分に、それぞれ左方に突出した上下方向に長い凸条(32)が形成されており、タンク本体(10)の第１構成部材(12)の長側壁(14)の右端部が凸条(32)とキャップ周壁(28)との間に嵌め入れられている。さらに、キャップ頂壁(27)には円形の流体通過穴(33)が貫通状に形成されており、キャップ頂壁(27)の外面における流体通過穴(33)の周囲の部分に右方に突出した筒状フランジ(34)が全周にわたって一体に形成されている。そして、出口パイプの端部がフランジ(34)内に挿入された状態でフランジ(34)のろう付されるようになっている。

下ヘッダタンク(3)は上ヘッダタンク(2)を上下逆向きにしたものであり、同一物および同一部分には同一符号を付す。

ヒータコア(1)において、図６に示すように、第２構成部材(16)の長側壁(18)の先端面が第１構成部材(12)の両長側壁(14)の外面と直角をなすとともに、キャップ(11)のキャップ周壁(28)の内面における第１部分(28a)と第２部分(28b)との境界部分に丸み(31)が形成されていることにより、第１構成部材(12)および第２構成部材(16)の長側壁(14)(18)とキャップ(11)のキャップ周壁(28)との間に隙間(35)が生じていたとしても、洩れ防止用突片(21)の働きによって、ヘッダタンク(2)(3)内の流体が第１および第２構成部材(12)(16)の端面とキャップ(11)のキャップ頂壁(27)内面との間を通って上記隙間(35)に至ることが防止される。したがって、流体のヘッダタンク(2)(3)内からの洩れを完全に防止することができる。

上記実施形態においては、この発明による熱交換器がカーエアコン用ヒータコアに適用されているが、これに限定されるものではなく、他の用途の熱交換器、たとえばインタークーラにも適用可能である。また、上記実施形態においては、ヘッダタンクは、一端が開口したタンク本体とタンク本体の開口端部に嵌め被せられたキャップとからなるが、これに限定されるものではなく、両端が開口したタンク本体とタンク本体の両開口端部に嵌め被せられたキャップとからなるものであってもよい。

この発明による熱交換器を適用したカーエアコン用ヒータコアの全体構成を示す正面図である。図１の一部を省略したＡ−Ａ線拡大断面図である。図２のＢ−Ｂ線断面図である。図２のＣ−Ｃ線断面図である。上側ヘッダタンクを示す一部を省略した分解斜視図である。図３の要部を拡大して示す図である。従来のヒータコアのヘッダタンクの問題点を示す図６に相当する図である。

符号の説明

(1)：ヒータコア（熱交換器）
(2)(3)：ヘッダタンク
(4)：熱交換管
(10)：タンク本体
(11)：キャップ
(12)：第１構成部材
(13)：タンク頂壁
(14)：長側壁
(16)：第２構成部材
(17)：管接続壁
(18)：長側壁
(21)：洩れ防止用突片
(27)：キャップ頂壁
(28)：キャップ周壁
(28a)：第１部分
(28b)：第２部分
(29)：貫通穴

Claims

互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に、幅方向が通風方向を向くようにヘッダタンクの長さ方向に間隔をおいて配置され、かつ両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、ヘッダタンクが、少なくとも一端が開口した筒状のタンク本体と、タンク本体の開口端部に嵌め被せられてタンク本体の開口を閉鎖するキャップとによって構成され、タンク本体が、長方形のタンク頂壁、およびタンク頂壁の互いに平行な１対の長辺部に連なって熱交換管側に突出した１対の長側壁を有する第１構成部材と、第１構成部材と同一の長さを有しかつ第１構成部材の両長側壁の先端部に跨る長方形の管接続壁、および管接続壁の互いに平行な１対の長辺部に連なりかつ第１構成部材の両長側壁における熱交換管側端部の外面に沿わされて第１構成部材にろう付された１対の長側壁を有する第２構成部材とからなり、キャップが、キャップ頂壁と、キャップ頂壁の周縁部に設けられてタンク本体の開口端部外周面に沿うキャップ周壁とからなり、キャップのキャップ周壁が、タンク本体の第１構成部材の外面に沿わされて第１構成部材にろう付された第１部分と、第２構成部材の外面に沿わされて第２構成部材にろう付された第２部分とよりなる熱交換器において、
タンク本体の第１構成部材の両長側壁における開口側端部に、それぞれ長さ方向外方に突出した洩れ防止用突片が、キャップのキャップ周壁の第１部分と第２部分とに跨るように形成され、キャップのキャップ頂壁に、洩れ防止用突片が挿入される貫通穴が形成され、洩れ防止用突片が貫通穴に挿入された状態でキャップのキャップ頂壁にろう付されている熱交換器。