JP2017009191A - 熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段 - Google Patents

Abstract

【課題】 偏平チューブ１とフィン２とを並列し、その並列方向両端にコアサポート４を配置してコア３を形成し、そのコアとヘッダープレート６との仮組立を簡便、確実に行うこと。
【解決手段】 ヘッダープレート６の平面を支持するための座部８をコアサポート４に一体に切り起こし形成し、コアサポート４の挿通用端部７をヘッダープレート６の偏平孔５に挿通して、ヘッダープレート６の長手方向端部を座部８に着座させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は各部品をろう付けにより接合する熱交換器において、ろう付け前にヘッダープレートとコアとを位置決めし、仮固定するための構造およびその方法に関する。

コアの両端に一対のヘッダーが配置されている熱交換器において、コアは、通常、偏平チューブとコルゲートフィンとを交互に並列するとともに、その並列方向の両端位置にコアサポートが配置されている。また、ヘッダーは通常、ヘッダープレートとヘッダー本体との組立て体からなり、そのヘッダープレートに偏平チューブおよびコアサポートを挿通する偏平孔が形成されている。このようなコアとヘッダーとは、各部品間がろう付けにより、一体に接合固定される。
ろう付けに当たって、コアとヘッダーとは適宜な仮固定手段により、両者間が位置決めされる。その位置決め手段としては、従来、先細り加工したチューブをヘッダープレートの偏平孔に挿通してチューブを当て止めした上でＴＩＧ溶接で点付けする方法や、一体ろう付け工程まで専用治具で固定する方法が用いられていた。

特許第３８０８５９３号公報

従来の方法では、チューブ先細り加工および点付け溶接の追加、または専用治具等が必要であり、それにより製造コストが増加していた。
そこで、本発明はヘッダープレートとコアとの仮固定を簡単な工程で、行うことができる熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、偏平チューブ(1)とフィン(2)とが交互に並列されると共に、その並列方向の両端に一対のコアサポート(4)が配置されたコア(3)と、
前記コア(3)の各偏平チューブ(1)の先端部およびコアサポート(4)の先端部が挿通される偏平孔(5)が並列されたヘッダープレート(6)と、
を具備し、
前記コア(3)とヘッダープレート(6)との間が一体にろう付けされる熱交換器であって、そのろう付け前のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段において、
前記コアサポート(4)の長手方向の端部に、前記偏平孔(5)に嵌合する挿通用端部(7)を有すると共に、そのコアサポート(4)の挿通用端部(7)に隣接して、その挿通用端部(7)よりコアサポート(4)の中央寄りに、前記ヘッダープレート(6)の平面を支持するための座部(8)がコアサポート(4)に一体に切り起こし形成され、
各偏平チューブ(1)の端部および、コアサポート(4)の挿通用端部(7)を、ヘッダープレート(6)の前記偏平孔(5)に挿通して、ヘッダープレート(6)を前記座部(8)に着座させたことを特徴とする熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段において、
前記挿通用端部(7)の少なくとも一部を塑性変形させることにより、その塑性変形部(7a)を前記偏平孔(5)に圧着させたことを特徴とする熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段において、
前記偏平孔(5)がコアの幅方向に形成され、
前記挿通用端部(7)に、その先端に向かって拡開するＶ字状欠切部(9)（Ｕ字状欠切部(9a)を含む、以下同じ）を有し、そのＶ字の少なくとも片側に端部変形容易部(10)を形成しておき、その端部変形容易部(10)を塑性変形させることにより、その縁を偏平孔(5)の縁に圧着させたことを特徴とする熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段である。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段において、
前記挿通用端部(7)に、複数の前記Ｖ字状欠切部(9)をその幅方向に並列しておき、その幅方向両端に一対の端部変形容易部(10)を形成しておき、各端部変形容易部(10)を塑性変形させることにより、その縁を偏平孔(5)の両縁に圧着させたことを特徴とする熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段である。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段において、
前記挿通用端部(7)に、複数の前記Ｖ字状欠切部(9)を有し、それらの前記Ｖ字状欠切部(9)の間に少なくとも一つの中央変形容易部(11)を形成しておき、その中央変形容易部(11)をヘッダープレートの長手方向に折り曲げて、その曲げ部を偏平孔(5)の孔縁に圧着させたことを特徴とする熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段である。

本発明は、ヘッダープレート６の平面を支持するための座部８が、コアサポート４に一体に切り起こし形成され、各偏平チューブ１の端部および、コアサポート４の挿通用端部７を、ヘッダープレート６の偏平孔５に挿通して、ヘッダープレート６を前記座部８に着座させるものである。
その着座によりコア３とヘッダープレート６との位置決めを簡素、簡便に行って、ろう付けを円滑に行うことができる。

請求項２に記載の発明は、上記構成において、挿通用端部７の少なくとも一部を塑性変形させることにより、その塑性変形部７ａを前記偏平孔５に圧着させたものである。
それにより、コア３とヘッダープレート６との間を簡素、簡便に仮固定して、ろう付けを円滑に行うことができる。

請求項３に記載の発明は、上記構成において、Ｖ字状欠切部９の少なくとも片側に端部変形容易部１０を形成しておき、その端部変形容易部１０を塑性変形させることにより、その縁を偏平孔５の縁に圧着させたものである。
この場合、端部変形容易部１０が、容易に塑性変形するので、小さな力で、かつそれ以外の部分に過剰な荷重を与えることなく、コア３とヘッダープレート６との間を容易、確実に仮固定して、ろう付けを円滑に行うことができる。

請求項４に記載の発明は、上記構成において、挿通用端部７に、複数の前記Ｖ字状欠切部９を並列し、その幅方向両端に一対の端部変形容易部１０を形成し、各端部変形容易部１０を塑性変形させることにより、その縁を偏平孔５の両縁に圧着させたものである。
この発明によれば、コアサポート４の幅方向の両端が主に塑性変形して偏平孔５に仮固定されるので、コア３とヘッダープレート６との間をより確実に仮固定して、ろう付けを円滑に行うことができる。

請求項５に記載の発明によれば、複数の前記Ｖ字状欠切部９の間に少なくとも一つの中央変形容易部１１を形成しておき、その中央変形容易部１１をヘッダープレートの長手方向に折り曲げて、その曲げ部を偏平な偏平孔５の孔縁に圧着させたものである。
この手段でも、コア３とヘッダープレート６との間を容易、簡便に仮固定して、ろう付けを円滑に行うことができる。

本発明の第１実施例のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段を示す要部分解図（Ａ）、同縦断面図（Ｂ）。 本発明の第２実施例の要部分解図（Ａ）および、その縦断面図（Ｂ）。 本発明の第３実施例の要部分解図（Ａ）および、その縦断面図（Ｂ）。 本発明の第４実施例の要部横断面説明図。 本発明の第５実施例に用いるコアサポート４の斜視図。 第５実施例のコアサポート４の端部における塑性変形の説明図（Ａ）および、その縦断面図（Ｂ）。 本発明の第６実施例の塑性変形の斜視説明図（Ａ）および、その縦断面図（Ｂ）。 本発明が適用される熱交換器の一例を示す分解斜視図。

次に、図面に基づいて、本発明の各実施の形態につき説明する。
この熱交換器は、一例として、図８の分解斜視図に示す空調用の凝縮器に適用することができるものである。（なお、この凝縮器は、実際の使用においては、入口パイプ１６が上側、出口パイプ１７が下側で、各偏平チューブの偏平面が水平になるように配置される。）
この例では、偏平チューブ１とフィン２とを交互に並列し、その並列方向の両端位置に一対のコアサポート４を配置して、コア３を構成する。そして、そのコア３に対し、図の上下方向の両端にヘッダープレート６とヘッダー本体１５とを有するヘッダー２３が配置される。ヘッダープレート６には、各偏平チューブ１およびコアサポート４の両端に嵌合する偏平孔５が定間隔に形成されている。また、ヘッダー２３の両端には、それぞれ一対の端蓋１３が配置されるとともに、その中間部に上側ヘッダー２３では、一つの仕切板１４が配置され、下側ヘッダー２３では２つの仕切板１４がそれぞれ適宜位置に配置されている。
図８の例の熱交換器においては、ヘッダー２３の入口パイプ１６から冷媒１８が流入する。この時、冷媒１８はコンプレッサーにより圧縮されて比較的高温になっている。その冷媒１８は、矢印の如く上下のヘッダー２３を各仕切板１４間で蛇行状に流通し、その間にコア３の幅方向に流通する冷却風と熱交換され、ヘッダー２３の出口パイプ１７から流出する。その間に、冷媒１８は次第に凝縮され、最終的に過冷却の状態で出口パイプ１７から外部に流出するものである。

そして、並列された多数の偏平チューブ１およびフィン２と、その並列方向両端に配置された一対のコアサポート４とにより、コア３を形成し、各偏平チューブ１の両端およびコアサポート４の両端を上下一対のヘッダープレート６の偏平孔５にそれぞれ挿通し、そのヘッダープレート６にヘッダー本体１５を被嵌し、各部品を組み立てるものである。その組立て体は、高温の炉内で各部品間が一体的にろう付けされる。
ここにおいて、本発明の特徴とするところは、そのろう付け前のコア３と上下一対のヘッダープレート６との位置決め仮固定である。

コア３のコアサポート４は、この例では上下両端を除き、溝型に形成されて強度メンバーを構成する。なお、コアサポート４は、必ずしも溝型に形成する必要はなく、平板状のものであってもよい。そして、本発明は、このコア３の両端部と上下一対のヘッダープレート６との位置決め仮固定に関する。

図１は、本発明の第１実施例の説明図であり、（Ａ）はその要部組立て説明図であり、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ横断面図である。なお、この例のコアサポート４はその溝型部分を省略している。また、コアサポート４の上端部と上側のヘッダープレート６との接続状態を部分的に示したものである。そして、コアサポート４の下側においても同様に組立てられる。
ここで、コアサポート４は予め、プレス成形により、その上下両端に挿通用端部７が形成される。挿通用端部７の横断面外周は、ヘッダープレート６の偏平孔５の内周に整合する。そして、その挿通用端部７には、幅方向に離間して一対のＶ字状欠切部９が設けられ、その幅方向両端位置に一対の端部変形容易部１０が形成される。そして、挿通用端部７に隣接して、コアサポート４の端部に舌片がヘッダープレート６の下面に略平行に切り起こされて座部８を形成する。

そして、同図１（Ｂ）の如く、コア３の偏平チューブ１およびコアサポート４を各偏平孔５に挿通し、ヘッダープレート６の端部を座部８に着座させる。これにより、ヘッダープレート６とコア３とが上下方向および左右方向に位置決めされる。
この例では、さらに図４に示す如く、コアサポート４の挿通用端部７の幅方向両端の一対の端部変形容易部１０が幅方向に塑性変形され、偏平孔５の長軸の孔縁部に端部変形容易部１０の塑性変形部７ａが圧着される。それにより、一対の挿通用端部７が偏平孔５の長軸側の両縁部に仮固定される。

この状態で、図８に示す、ヘッダー本体１５がヘッダープレート６に被嵌される。この時、端蓋１３および仕切板１４の凸部２４がヘッダー本体１５の係止孔２０に嵌着する。そして、ヘッダー本体１５の縁部に定間隔に突設されたカシメ爪１９をヘッダープレート６の側壁にカシメ固定して、全体の仮組立てを完成する。
なお、互いに接触する各部品の少なくとも一方には、予め、ろう材が被覆され、又は塗布されている。そして、その仮組立て体を高温の炉内に挿入し、各部品間を一体的にろう付け固定するものである。

次に、図２は本発明の第２実施例の仮組立て手段を示し、この例が図１のそれと異なる点は、座部８の切り起こし方向にある。この例では、舌片がヘッダープレート６の下面に略垂直に切り起こされて座部８が形成され、その座部８の上端面が、ヘッダープレート６の平面に略平行に配置される。そして、その座部８の上端縁に図２（Ｂ）の如く、ヘッダープレート６が着座される。
この例においても、挿通用端部７の幅方向両端に位置する端部変形容易部１０が、図４に示す如く、鎖線の状態から実線の状態に塑性変形され、偏平孔５の長軸の両端縁にその塑性変形部７ａが圧着固定される。

次に、図３は本発明の第３実施例を示し、この例が図２の例と異なる点は、コアサポート４の端部で、挿通用端部７に隣接して、その幅方向の両側に一対の舌片がヘッダープレート６の下面に略垂直に切り起こされて一対の座部８が形成された点である。なお、その上端面はヘッダープレート６の平面に略平行になっており、一対の座部８上にヘッダープレート６の平面が図３（Ｂ）の如く、着座するものである。
この例においても、挿通用端部７の幅方向両端に位置する端部変形容易部１０が偏平孔５の長軸方向に塑性変形されて、その長軸側両縁に塑性変形部７ａが圧着固定される。

次に、図５は、本発明の第５実施例であり、この例が図１のそれと異なる点は、Ｖ字状欠切部９の形状である。図１の例では、Ｖ字状欠切部９がＶ字状に切り欠かれているが、図５の例では、Ｕ字状に切り欠かれたＵ字状欠切部９ａが形成されている。
図６は、その挿通用端部７の塑性変形の他の例である。この例では、コアサポート４の幅方向の両端に位置する一対の端部変形容易部１０が偏平孔の短径方向の一方側に塑性変形されるとともに、その中央に位置する中央変形容易部１１が他方側に塑性変形され、それにより、コアサポート４の端部とヘッダープレート６とが圧着固定される。
次に図７は、図５に記載の挿通用端部７の塑性変形のまた別の例である。この例では、一対のＵ字状欠切部９ａ間に位置する中央変形容易部１１が座部８側に塑性変形されて、それにより、コアサポート４とヘッダープレート６とが圧着固定される。

このようにコア３とヘッダープレート６とを位置決め仮固定した後に、ヘッダープレート６にヘッダ本体１５を組合わせる。そして全体を高温の炉内に挿入し、一体にろう付けして、熱交換器を完成する。炉内では各部品が予め仮固定されているため、各部品が位置決めされた状態で、精度よくろう付けされる。

上記の実施例では、熱交換器の一例として、凝縮器において説明したが、他の各種熱交換器、例えば、エンジン冷却用ラジエータ、インタークーラー、オイルクーラ、その他、に用いることができる。

１ 偏平チューブ
２ フィン
３ コア
４ コアサポート
４ａ 側壁部
５ 偏平孔
６ ヘッダープレート
７ 挿通用端部
７ａ 塑性変形部
８ 座部

９ Ｖ字状欠切部
９ａ Ｕ字状欠切部
１０ 端部変形容易部
１１ 中央変形容易部
１３ 端蓋
１４ 仕切板
１５ ヘッダー本体
１６ 入口パイプ
１７ 出口パイプ

１８ 冷媒
１９ カシメ爪
２０ 係止孔
２１ 窓部
２２ 側部欠切部
２３ ヘッダー
２４ 凸部

Claims (5)

1. 偏平チューブ(1)とフィン(2)とが交互に並列されると共に、その並列方向の両端に一対のコアサポート(4)が配置されたコア(3)と、
   前記コア(3)の各偏平チューブ(1)の先端部およびコアサポート(4)の先端部が挿通される偏平孔(5)が並列されたヘッダープレート(6)と、
   を具備し、
   前記コア(3)とヘッダープレート(6)との間が一体にろう付けされる熱交換器であって、そのろう付け前のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段において、
   前記コアサポート(4)の長手方向の端部に、前記偏平孔(5)に嵌合する挿通用端部(7)を有すると共に、そのコアサポート(4)の挿通用端部(7)に隣接して、その挿通用端部(7)よりコアサポート(4)の中央寄りに、前記ヘッダープレート(6)の平面を支持するための座部(8)がコアサポート(4)に一体に切り起こし形成され、
   各偏平チューブ(1)の端部および、コアサポート(4)の挿通用端部(7)を、ヘッダープレート(6)の前記偏平孔(5)に挿通して、ヘッダープレート(6)を前記座部(8)に着座させたことを特徴とする熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段。
2. 請求項１に記載の熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段において、
   前記挿通用端部(7)の少なくとも一部を塑性変形させることにより、その塑性変形部(7a)を前記偏平孔(5)に圧着させたことを特徴とする熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段。
3. 請求項２に記載の熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段において、
   前記偏平孔(5)がコアの幅方向に形成され、
   前記挿通用端部(7)に、その先端に向かって拡開するＶ字状欠切部(9)（Ｕ字状欠切部(9a)を含む、以下同じ）を有し、そのＶ字の少なくとも片側に端部変形容易部(10)を形成しておき、その端部変形容易部(10)を塑性変形させることにより、その縁を偏平孔(5)の縁に圧着させたことを特徴とする熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段。
4. 請求項３に記載の熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段において、
   前記挿通用端部(7)に、複数の前記Ｖ字状欠切部(9)をその幅方向に並列しておき、その幅方向両端に一対の端部変形容易部(10)を形成しておき、各端部変形容易部(10)を塑性変形させることにより、その縁を偏平孔(5)の両縁に圧着させたことを特徴とする熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段。
5. 請求項１に記載の熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段において、
   前記挿通用端部(7)に、複数の前記Ｖ字状欠切部(9)を有し、それらの前記Ｖ字状欠切部(9)の間に少なくとも一つの中央変形容易部(11)を形成しておき、その中央変形容易部(11)をヘッダープレートの長手方向に折り曲げて、その曲げ部を偏平孔(5)の孔縁に圧着させたことを特徴とする熱交換器のヘッダープレートとコアとの仮組立て手段。

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