JPH09217995A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器のコアが組付けられたが未だろう付
け前の段階であっても、チューブエレメントと仕切板の
切り欠きとの嵌合だけで、チューブエレメントのタンク
からの仮の抜け止めを図ることができるよにする。 【解決手段】 チューブエレメント２の接続口部５の端
部に、成形プレート４，４の接合部位に沿って溝部７を
形成する。タンクを構成する仕切板１１の切り欠き１７
のチューブエレメント突当部１７ａに前記溝部７に圧入
する突起部１７を設ける。切り欠き１７の側部の形状を
チューブエレメント２の接続口部５の広がり方向に合わ
せて開口端側からチューブエレメント突当部側に徐々に
広がるように形成する。これにより、チューブエレメン
ト２が仕切板１１の切り欠き１５と嵌合する際に、切り
欠き１１の突起部１７がチューブエレメント２の接続口
部５の溝部７に成形プレート接合部位にて割り入って押
し広げることにより、チューブエレメント２の接続口部
５が広がって切り欠き１５の側面に圧接される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばチューブ
エレメントとタンクとが別体に構成されて組み立て工程
において組付けられる熱交換器に関し、特にチューブエ
レメントの抜け止めが図られたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】タンクとチューブエレメントとが別体に
構成され、熱交換器の組立て工程において組付けられる
タイプの熱交換器としては、タンクを構成する仕切板に
切り欠きを形成してこの切り欠きにチューブエレメント
のタンク挿入側端部を嵌合する型ではないが、例えば特
開昭６２−１５３６８５号公報に示されるようなものが
既に公知となっている。かかる熱交換器のタンクとチュ
ーブエレメントとの組付構造について上記公報に基づい
て概説する。

【０００３】この熱交換器は、積層方向に長い直方体状
のタンク（ヘッダタンク１１）と、上端部がタンクに連
通される複数の垂直並列状のチューブエレメント（熱交
換管）と、タンク内を前後２つの空間１３，１４に仕切
っている平板状の仕切板１５と、前後２つの空間１３，
１４のうち後の空間１４に連通するようにタンクに設け
られている出入口パイプ（入口管１６）及び前の空間１
３に連通するようにタンクに設けられている出入口パイ
プ（出口管１７）とを備えたものとなっている。

【０００４】そして、タンクは、横断面が逆Ｕ字状の深
絞りタンク部材（タンク本体１８）と、該深絞りタンク
部材の下縁部に設けられているエンドプレート（ヘッダ
プレート１９）から成り、このうちエンドプレートには
前後方向に長い楕円状の接続孔（貫通孔２０）が左右方
向に間隔をおいて複数個設けられている。

【０００５】また、チューブエレメントは、接続孔に丁
度嵌まり合う大きさの偏平状の周壁２１とこの内部を左
右方向に横断している隔壁２２とを有し、これによりＵ
字状の熱交換媒体用通路を備えている。そして、チュー
ブエレメントの上端部２３には、隔壁２２の中央をチュ
ーブエレメントの長手方向に切り欠かいて成る切り欠き
２４を有している。この切り欠き２４は、第１図によれ
ば、仕切板１５と略同じ幅でチューブエレメントの長手
方向に延びる２つの平面状の側面と仕切板１５の下端面
が当接する平面状の底面とで形成されている。これによ
り、切り欠き２４にて前記タンクの仕切板１５を挟持で
きるようになっている。

【０００６】以上の構成に基づき、上記公報に係るチュ
ーブエレメントとタンクとを組付けて熱交換器のコアを
構成する工程について説明すると、まずエンドプレート
に接続孔を、チューブエレメントに切り欠き２４をそれ
ぞれ予め形成しておいて、各接続孔にチューブエレメン
トを挿入してその上端部２３を突出させ、ついで上端部
２３の切り欠き２４に仕切板１５の下縁部を挿入して、
しかる後にその上から深絞りタンク部材をエンドプレー
トに被せることにより行われる。

【０００７】そして、上記公報では特に説明されていな
いが、更にその後組付けられた熱交換器のコアを例えば
炉に入れることにより、熱交換器のろう付けが行われ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開昭６２−１５３６８５号公報に示される熱交換器の
構成では、熱交換器のコアが組付けられたが未だろう付
け前の段階では、チューブエレメントの切り欠きの平面
状の側面により仕切板を単純に両側から挟持しているだ
けなので、チューブエレメントに対しその挿入方向と反
対方向に力が加わった場合には、チューブエレメントが
タンクから抜けるおそれがある。このため、熱交換器の
ろう付けが行われるまでは、ジグ等の保持部材でチュー
ブエレメントがタンクから抜けないように熱交換器のコ
アを保持しなければならないという不具合があった。

【０００９】一方で、本願出願人は、図９に示される様
に、仕切板１０１の切り欠き１０２とエンドプレート１
０３の挿入孔１０４との位置を整合した後、エンドプレ
ート１０３の挿入孔１０４にチューブエレメント１０５
の挿入側端部１０６を挿入して切り欠き１０２と嵌合さ
せることで、チューブエレメント１０５とタンク１００
との仮組付けを行う型の熱交換器について開発してい
る。

【００１０】しかしながら、かかる構造の熱交換器にお
いても、チューブエレメント１０５の挿入側端部１０６
を仕切板１０１の切り欠き１０２に接触しているだけな
ので、チューブエレメント１０５に対しその挿入方向と
反対方向に力が加わった場合には、同様の不具合が生ず
ることが考えられる。

【００１１】そこで、この発明は、熱交換器のコアが組
付けられたが未だろう付け前の段階であっても、チュー
ブエレメントと仕切板の切り欠きとの嵌合だけで、チュ
ーブエレメントのタンクからの抜け止めを図ることがで
きる熱交換器を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明に係
る熱交換器は、積層方向に延びる仕切板によって内部が
入口側と出口側とに区画されたタンクと、前記タンクの
エンドプレートに形成された接続孔から挿入されて前記
仕切板の切り欠きと嵌合することにより前記タンクの入
口側と出口側とを連通すると共にフィンを介して複数段
積層された２枚の成形プレートを接合して成るチューブ
エレメントとを少なくとも備えた熱交換器において、前
記仕切板の切り欠きのチューブエレメントが突当する端
部に楔形の突起部を設け、前記チューブエレメントが前
記仕切板の切り欠きと嵌合する際に、前記切り欠きの突
起部が、前記チューブエレメントのタンク挿入側の端部
を成形プレート接合部位にて割り入って押し広げること
により、前記チューブエレメントのタンク挿入側の端部
が広がって塑性変形し、切り欠きの側面に圧接されるよ
うになっている（請求項１）。

【００１３】これにより、仕切板の切り欠きのチューブ
エレメントが突当する端部に設けられた楔形の突起部に
より、チューブエレメントが仕切板の切り欠きと嵌合す
る際に、前記切り欠きの突起部が前記チューブエレメン
トのタンク挿入側の端部に成形プレート接合部位にて割
り入り、チューブエレメントのタンク挿入側の端部を押
し広げることにより、チューブエレメントのタンク挿入
側の端部が広がって塑性変形し、切り欠きの側面に圧接
されるので、チューブエレメントに対しその挿入方向と
反対方向に力が加わった場合でも、チューブエレメント
がタンクから抜けることがない。

【００１４】尚、チューブエレメントのタンク挿入側の
端部に、成形プレート接合部位に沿って、仕切板の突起
部が圧入される溝部を形成することが望まれる（請求項
２）。

【００１５】これにより、仕切板の切り欠きに設けられ
た楔形の突起部の形成部位に多少の寸法誤差が生じて
も、突起部が溝部に導かれて、チューブエレメントのタ
ンク挿入側の端部に形成された溝部を押し広げるので、
成形プレート接合部位にて、チューブエレメントのタン
ク挿入側の端部を広げて塑性変形させることができる。

【００１６】また、タンクの仕切板の切り欠きは、その
チューブエレメントが突当する端部近傍の幅を、チュー
ブエレメントの広がり方向に合わせて、開口端側からチ
ューブエレメントの突当する端部に向かうにつれて広が
るようにしても良い（請求項３）。

【００１７】これにより、チューブエレメントのタンク
挿入側の端部が積層方向に広がって塑性変形するのをス
ムーズに行わせることができると共に、チューブエレメ
ントに対しその挿入方向と反対方向に力が加わった場合
に、広がったチューブエレメントのタンク挿入側の端部
が切り欠きの開口端側との段差により確実に引き掛かる
こととなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面により説明する。

【００１９】図１乃至図６において、この発明に係る熱
交換器１の実施の形態の一例が示されている。

【００２０】この熱交換器１は、例えば車両用空調装置
においてヒータコア等として用いられる片側タンク型の
もので、図１及び図２に示される様に、チューブエレメ
ント２とコルゲート状のフィン３とを交互に複数段に積
層すると共に、積層されたチューブエレメント２の一端
側に出入口パイプ１２，１２を備えたタンク８を接合す
ることにより、基本的に構成されていれる。

【００２１】このうち、チューブエレメント２は、略矩
形状のもので、図３に示される様に、ろう材がクラッド
されたアルミニウムを主原料とするアルミニウム合金で
成形された２枚の成形プレート４，４を最中合わせに接
合して構成されている。

【００２２】そして、各チューブエレメント２は、図１
及び図３で示される様に、中央の隔壁２ｂによってＵ字
状に形成された熱交換媒体通路を内部に備えた楕円状の
管部２ａを有すると共に、成形プレート４，４を最中合
わせに接合する際にろう付けがなされるろう付け代部２
ｃを周縁に備えている。また、チューブエレメント２の
下側には、フィン３の抜け止めを図る突板２ｄが積層方
向両側に延出されると共に、先端側には、下記する接続
孔１５に挿入される接続口部５を有し、この接続口部５
にはタンク７内に開口する流出入口６，６が形成されて
いる。

【００２３】更に、チューブエレメント２は、従来例と
同じ構造であっても良いが、接続口部５と５との間の隔
壁部２ｂのたンク挿入側端面において、図４に示される
様に、成形プレート４，４の接合部位に沿ってＶ字状の
鋭角的な溝部７を有するのが望ましい。このチューブエ
レメント２の溝部７は、成形プレート４の接合側角部を
予めプレス等で面取りすることにより、成形プレート
４，４同士を接合すると形成されるようになっている。

【００２４】タンク８は、図１乃至図３に示される様
に、縁部に係止片９ａが複数立設された略平板状のエン
ドプレート９と、かかるエンドプレート９に嵌め込まれ
る深絞りタンク部材１０と、タンク８の内部を入口側と
出口側とに区画する仕切板１１とで基本的に構成されて
いる。尚、前記タンクの入口側と出口側とには、図１に
示される様に、各々出入口パイプ１２が接続されてい
る。

【００２５】このうち、エンドプレート９は、その表面
にろう材がクラッドされたアルミニウムで形成されたも
ので、図３に示される様に、チューブエレメント２の接
続口部５を挿嵌する接続孔１３が積層方向に並列的に複
数設けられている。かかる接続孔１３は、中央部分と両
端部分とがチューブエレメントの隔壁２ｂとろう付け代
部２ｃとの形状に合わせて狭まった形をなしている。そ
して、かかる接続孔１３には、その縁部全周にわたって
タンクの内方向にチューブエレメント２の外周面と当接
するバーリング部１４が立設されている。

【００２６】深絞りタンク部材１０は、その表面にろう
材がクラッドされたアルミニウムで形成されたもので、
エンドプレート９側に開口した箱状に形成されており、
出入口パイプ側からエンドプレート側にその側面が広が
った形状をなしている。

【００２７】仕切板１１は、タンク８のチューブエレメ
ントの積層方向中央に沿って深絞りタンク部材１０の内
側と接する様に配置された例えばアルミニウム等で成る
プレート状のもので、これによりタンク８を入口側と出
口側とに略均等な大きさに区画することができるように
なっている。

【００２８】そして、この仕切板１１のチューブエレメ
ント側には、図２、図３及び図５に示される様に、切り
欠き１５が形成されている。この切り欠き１５は、チュ
ーブエレメントの隔壁２ｂと嵌合できるように基本的に
チューブエレメントの隔壁２ｂの厚みと略同じ幅に形成
されているが、その開口端側は、エンドプレート９のバ
ーリング部１４とも嵌合できる様に、チューブエレメン
トの隔壁２ｂを挿入するバーリング部１４，１４の幅と
略同じ幅に広げられている。

【００２９】また、図５に示される様に、切り欠き１５
のチューブエレメント突当部１５ａには、楔形の突起部
１６が設けられている。この突起部１６の少なくとも基
部側の幅は、チューブエレメント２の溝部７を積層方向
の両側に押し広げることができる様に、チューブエレメ
ント２の溝部７の開口部側の幅より幾分大きな寸法が採
られている。

【００３０】次に、上記構成の熱交換器の組み立て工程
の一例について、図３乃至図６に基づいて簡単に説明す
る。

【００３１】まず、仕切板１１の切り欠き１５をエンド
プレート２のバーリング部１４と嵌合した後、エンドプ
レート９に深絞りタンク部材１０を嵌め込む。尚、仕切
板１０の切り欠き１５をエンドプレート２のバーリング
部１４に嵌合することにより、仕切板１１の切り欠き１
５とチューブエレメント２の隔壁部２ｂとの嵌合部位も
自然に位置決めされる。

【００３２】次に、チューブエレメント２をフィン３を
介在させつつ複数段に積層して、かかるチューブエレメ
ント２の接続口部５を前記エンドプレート９の接続孔１
３に挿入し、前記仕切板１１の切り欠き１５と隔壁２ｂ
とを嵌合させる。

【００３３】この際、切り欠き１５の突起部１６が前記
チューブエレメント２の溝部７に圧入し、この溝部２を
押し広げることにより、チューブエレメント２の接続口
部５が、成形プレート４，４の接合部位にて積層方向の
両側に広がって塑性変形し、切り欠き１５の側面に圧接
される（更には、図６に示される様に仕切板１１の切り
欠き１７の面にその端部が食い込むことも考えられ
る）。

【００３４】これにより、熱交換器コアの組付けた状態
で未だろう付け前の段階において、チューブエレメント
２に対し、タンク８への挿入方向と反対方向に力が加わ
っても、チューブエレメント２が抜けることがなく、仮
止めをすることができる。

【００３５】そして、図示しないが、上記手順により組
付けられた熱交換器を炉中に入れ、いわゆる加熱ろう付
け法にてろう付け処理して、図１に示される熱交換器１
が完成する。

【００３６】ところで、仕切板１１の切り欠き１７の形
状は、図５に示される様なものに限定されるものではな
く、例えば図７に示される様に、チューブエレメント突
当端部１７ａ近傍の幅が、チューブエレメント２の広が
り方向に合わせて、その開口部側からチューブエレメン
ト突当端部１７ａ側に向かうにつれて広がるようにして
も良い。

【００３７】これにより、図８に示される様に、チュー
ブエレメント２は、突起部１６が圧入した際にスムーズ
にその接続口部５部位の隔壁２ｂが広がって塑性変形す
ると共に、かかる広がったチューブエレメント２の接続
口部５は、チューブエレメント２の挿入方向と反対方向
に力が加わっても、仕切板１１の切り欠き１７の開口端
側との段差に引き掛かるので、確実に抜け止めを図るこ
とができる。

【００３８】尚、この切り欠き１７が形成された仕切板
１１を用いる熱交換器１は、その他のチューブエレメン
ト２（特に隔壁２ｂの溝部７の形状）、タンク８の構成
等については、これまで説明してきたものと同様なの
で、同一の符号を付してその説明を省略する。

【００３９】

【発明の効果】以上の様に、請求項１に記載の熱交換器
によれば、チューブエレメントが仕切板の切り欠きと嵌
合する際に、仕切板の切り欠きのチューブエレメントと
突当する端部に設けられた楔形の突起部がチューブエレ
メントのタンク挿入側の端部に、成形プレート接合部位
にて割り入り、押し広げることにより、チューブエレメ
ントのタンク挿入側の端部が広がって塑性変形し、切り
欠きの側面に圧接されて仮止めされて仮止めされる。こ
れにより、炉中ろう付前にチューブエレメントに対しそ
の挿入方向と反対方向に力が加わった場合でも、チュー
ブエレメントがタンクから抜けることがない。

【００４０】また、請求項２に記載の熱交換器によれ
ば、仕切板の切り欠きに設けられた楔形の突起部の形成
部位に多少の寸法誤差が生じても、突起部が溝部に導か
れて、チューブエレメントのタンク挿入側の端部を押し
広げることが可能なので、突起部を設ける際に厳密な寸
法精度を不要とすることができる。

【００４１】更に、請求項３に記載の熱交換器によれ
ば、チューブエレメントのタンク挿入側の端部が広がっ
て塑性変形するのをスムーズに行わせることができると
共に、チューブエレメントに対しその挿入方向と反対方
向に力が加わった場合に、広がったチューブエレメント
のタンク挿入側の端部が切り欠きの開口端側との段差に
より確実に引き掛かるので、より一層チューブエレメン
トの抜け止めを確実にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明に係る熱交換器の全体構成を
示す斜視図である。

【図２】図２は、同上の熱交換器のタンク近傍における
内部構成を示す要部拡大図である。

【図３】図３は、同上の熱交換器のタンク部分における
組み立て工程の一部を示す斜視図である。

【図４】図４は、同上の熱交換器に用いられるチューブ
エレメントの挿入側端部の構成を示す端面図である。

【図５】図５は、同上の熱交換器に用いられる仕切板の
切り欠きの形状を示す要部拡大図である。

【図６】図６は、仕切板の切り欠きにチューブエレメン
トの挿入側端部が嵌合した状態を示す端面図である。

【図７】図７は、図５に示される仕切板の切り欠きとは
異なる形態の仕切板の切り欠きを示す要部拡大図であ
る。

【図８】図８は、上記図５に示される仕切板の切り欠き
にチューブエレメントの挿入側端部が勘合した状態を示
す端面図である。

【図９】図９は、本願出願が既に開発した熱交換器のタ
ンクのエンドプレート、仕切板とチューブエレメントの
構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ２ チューブエレメント ３ フィン ４ 成形プレート ７ 溝部 ８ タンク ９ エンドプレート １１ 仕切板 １３ 接続孔 １５ 切り欠き １５ａ チューブエレメント突当部 １６ 楔形の突起部 １７ 切り欠き １７ａ チューブエレメント突当部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積層方向に延びる仕切板によって内部が
   入口側と出口側とに区画されたタンクと、前記タンクの
   エンドプレートに形成された接続孔から挿入されて前記
   仕切板の切り欠きと嵌合することにより前記タンクの入
   口側と出口側とを連通すると共にフィンを介して複数段
   積層された２枚の成形プレートを接合して成るチューブ
   エレメントとを少なくとも備えた熱交換器において、 前記仕切板の切り欠きのチューブエレメントが突当する
   端部に楔形の突起部を設け、前記チューブエレメントが
   前記仕切板の切り欠きと嵌合する際に、前記切り欠きの
   突起部が、前記チューブエレメントのタンク挿入側の端
   部を成形プレート接合部位にて割り入って押し広げるこ
   とにより、前記チューブエレメントのタンク挿入側の端
   部が広がって塑性変形し、切り欠きの側面に圧接される
   ようにしたことを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 チューブエレメントのタンク挿入側の端
   部に、成形プレート接合部位に沿って、仕切板の突起部
   が圧入される溝部を形成したことを特徴とする請求項１
   に記載の熱交換器。
3. 【請求項３】 仕切板の切り欠きのチューブエレメント
   が突当する端部近傍の幅が、チューブエレメントの広が
   り方向に合わせて、開口端側から前記チューブエレメン
   ト突当端部に向かうにつれて広がるようにしたことを特
   徴とする請求項１に記載の熱交換器。