(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱型形状を展開した展開金属板を折り曲げて、その折り曲げ部に備えた合わせ面を隣接する折り曲げ部の内側面に接合することにより形成される一端が開口した断面コの字形状の箱形状のキャプセルと、
同じく箱型形状を展開した展開金属板を折り曲げて接合することにより形成され、前記キャプセルの開口側端部に、この開口側端部を閉塞するように接合される断面コの字形状の箱状のシートメタルと、
このシートメタルに設けられた穴に挿通され、このシートメタルに支持固定されるとともに、前記キャプセル内に連通する複数のチューブを備える熱交換器であって、
前記シートメタル内側には、前記キャプセルの前記折り曲げ部同士の接合部の外側における前記折り曲げ部の間の境界に対向する部位に、突起部が設けられており、
前記キャプセルの外側には、前記境界に沿って溝が形成されており、当該溝内に前記突起部が入り込んでいることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記箱型形状を展開した展開金属板には、
長方形に形成された本体部分と、
この本体部分の長辺部に沿って形成された第１の折り曲げ部と、
前記本体部分の短辺部に形成された第２の折り曲げ部とを備え、
前記第１および第２の折り曲げ部を折り曲げて接合することにより前記キャプセルおよび前記シートメタルが構成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記合わせ面が前記キャプセルを構成する展開金属板の第２の折り曲げ部に備えられていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記突起部は前記シートメタルの第２の折り曲げ部の内側に形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の熱交換器。
【請求項５】
前記シートメタルの前記第２の折り曲げ部には、前記複数のチューブを両端から保持するインサートが挿入されるための爪部が設けられていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項６】
前記シートメタルの第２の折り曲げ部には、前記シートメタルの長辺方向の剛性を高めるためのリブが設けられていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項７】
一端が開口した断面コの字形状の箱状のキャプセルと、
このキャプセルの開口側端部に、この開口側端部を閉塞するように接合されている断面逆コの字形状の箱状のシートメタルと、
このシートメタルに設けられた穴に挿通され、このシートメタルに支持固定されるとともに、前記キャプセル内に連通するチューブを備え、
前記キャプセルおよび前記シートメタルは、箱型形状を展開した展開金属板を折り曲げて、その折り曲げ部を接合することにより構成されている熱交換器であって、
前記シートメタル内側には、前記キャプセルの前記折り曲げ部同士の接合部の外側における前記折り曲げ部の間の境界に対向する部位に、突起部が設けられており、
前記キャプセルの外側には、前記境界に沿って溝が形成されており、当該溝内に前記突起部が入り込んでいることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車用空調装置における暖房用ヒーターコア等に用いて好適な熱交換器に関するもので、特にキャプセルに接合されるシートメタルの形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の熱交換器として、本願発明者らは先の出願（特願平７−２７３０１１）において、材料費を節約しかつ組み付け工数の低減を図ることができる熱交換器を提案した。このものは図１に示す熱交換器を構成するキャプセル１およびシートメタル２を、図２に示すような箱型形状を展開した展開金属板を折り曲げて、その折り曲げ部を接合することによりキャプセル１およびシートメタル２を構成するようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この様にキャプセル１およびシートメタル２を折り曲げ形成することによって構成される熱交換器にあっては、キャプセル１の折り曲げ部同士を接合するに際してこの接合部におけるろう付け面の面積を確保すべく図２の１３ｄに示すような合わせ面をキャプセル１の折り曲げ部に形成することによって接合するようにしている。従って、図３に示す様にキャプセル１の開口端部にシートメタル２を接合した場合、図１１に示す接合部Ａにおいて隙間部５１が生じてしまう。また、シートメタル２の短辺部における折り曲げ部には、複数のチューブおよびコルゲートフィンによって構成される熱交換器のコア部の両端を保持するインサートが挿入されるための爪部３が形成されており、この爪部３によって前記インサートが保持される構成となっている。そして、ろう付前にあってはチューブやコルゲートフィンにクラッドされたろう材の厚さの分だけ前記インサートがシートメタル２の長手方向に広がろうとし、シートメタル２の爪部３はインサートによってその長手方向に引っ張られることになる。これにより、シートメタル２の短辺方向の折り曲げ部はその長手方向に引っ張られることになり、上述した隙間５１はさらに広がることになる。そして、これらの隙間５１およびこの隙間５１が広げられるという要因によりキャプセルとシートメタルのろう付不良が発生しやすいという不具合が生じてしまう。本発明はこれらの点に鑑みてなされたもので、キャプセル１とシートメタル２をろう付接合するに際して、これらの間のろう付性を良好に保つことのできる熱交換器を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、請求項１ないし７記載の技術的手段を採用する。
すなわち請求項１ないし７記載の発明においては、シートメタル２の内側のキャプセル１の折り曲げ部同士の接合部に対向する部位に突起部１５を設けている。特に、キャプセルの折り曲げ部同士の接合部の外側における折り曲げ部の間の境界に対向する部位に、突起部が設けられており、キャプセルの外側には、境界に沿って溝が形成されており、当該溝内に突起部が入り込んでいるため、キャプセル１の折り曲げ部の外側とシートメタル２の内側に生じる隙間５１を極力低減させることができ、これらの間のろう付不良を低減させることができる。
【０００５】
また、請求項６記載の発明によれば、シートメタル２の長手方向の剛性を高めるためのリブ１６をシートメタル２の折り曲げ部に形成しているため、ろう付前にインサート７からその長手方向に広がる方向の力を受けたとしてもシートメタル２の折り曲げ部が曲げられることがなくなり上述した隙間５１が広がることがなくなるため両者の間のろう付性を良好に保つことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
図１は本発明を自動車用空調装置の暖房用ヒーターコア（熱交換器）に適用した場合の第１実施形態を示しており、１は断面コの字形状に成形されたキャプセル、２はこのキャプセル１の開口端部が接合されるシートメタルで、やはり断面コの字形状に成形されている。このシートメタル２には、偏平状のチューブ挿入穴４が多数開けられており、このチューブ挿入穴４の長手方向は、シートメタル２の短辺方向と平行になっている。
【０００７】
５は断面形状が偏平状に形成された偏平チューブで、その両端部は前記シートメタル２のチューブ挿入穴４に挿入され接合されている。６は波形状に成形されたコルゲートフィンで、偏平チューブ５の間に配設され、偏平チューブ５に接合されている。
７はこの偏平チューブ５とコルゲートフィン６とを有するコア部（熱交換部）の両側部に配設されたインサートで、シートメタル２およびコルゲートフィン６に接合されている。
【０００８】
８は温水（エンジン冷却水）の入口パイプで、キャプセル１に設けられた穴（図示しない）に挿入され接合される。９は温水（エンジン冷却水）の出口パイプでキャプセル１に設けられた穴（図示しない）に挿入され接合される。ここで、図１において熱交換器構造は左右対象構造であるため、温水の入口、出口は左右逆の位置としてもよい。
【０００９】
本実施の形態においては、図１に示すヒーターコアはろう付により一体接合されるアルミニウム熱交換器として構成されており、コルゲートフィン６および入口パイプ８、出口パイプ９はろう材をクラッドしていないアルミニウム材で形成されているが、他の具材はアルミニウムしん材の両面にろう材をクラッドしたアルミニウムクラッド材から構成されている。
【００１０】
図２はキャプセル１を形成する金属板の展開状態を示す図であって、展開金属板１３は、長方形状の本体部分１３ａを有し、この本体部分１３ａにはその長辺部に沿って第１の折り曲げ部１３ｆが形成されている。また、この本体部分１３ａの短辺部から第２の折り曲げ部１３ｂが形成されている。
そして、本体部分１３ａの第１の折り曲げ部１３ｆの上下の端部近傍には半球面状の突起１３ｃが複数個ずつ形成されている。
【００１１】
また、第２の折り曲げ部１３ｂの上下の両外縁部には、ろう付による接合面積を増大して、ろう付を確実にするための合わせ面１３ｄが形成されている。
キャプセル用展開金属板１３は平板状の金属板を図２に示す展開形状にプレス加工にて切り出した後、図２の破線で示す両線１３ｅの位置で、第１および第２の折り曲げ部１３ｆ、１３ｂ、さらに合わせ面１３ｄを折り曲げることにより、図３に示すタンク形状、すなわち一端側が開口し他端側が閉塞した、断面コの字形状のタンク形状（箱型形状）を形成する。
【００１２】
ここで、第２の折り曲げ部１３ｂの合わせ面１３ｄは第１の折り曲げ部１３ｆの内側面に当接してろう付面積を増大する。この様に、合わせ面１３ｄを第１の折り曲げ部１３ｆの内側面に当接させるために、合わせ面１３ｄの稜線１３ｅの位置より、第１の折り曲げ部１３ｆの稜線１３ｅの位置の方を、展開金属板１３の板厚分だけ外側へオフセットさせてある。
【００１３】
図４はシートメタル２を形成する金属板の展開状態を示す図であって、シートメタル用の展開金属板１４は、上記キャプセル用展開金属板１３と同様の形状であって、長方形状の本体部分１４ａを有し、この本体部分１４ａにはその長辺部に沿って第１の折り曲げ部１４ｂが形成されている。また、この本体部分１４ａの短辺部から突出する第２の折り曲げ部１４ｃが形成されている。
【００１４】
そして、本体部分１４ａの第１の折り曲げ部１４ｂには半球面状の凹部１４ｄが前記半球面状の突起１３ｃと対応する位置に複数個ずつ形成されている。破線１４ｅは第１および第２の折り曲げ部１４ｂ、１４ｃの折り曲げ位置となる稜線を示す。
ここで、第２の折り曲げ部１４ｃの長手方向端部は、第１の折り曲げ部１４ｂの折り曲げ位置１４ｅより外側に、展開金属板１４の板厚分だけオフセットして位置している。これにより、第１および第２の折り曲げ部１４ｂ、１４ｃを折り曲げる際、第２の折り曲げ部１４ｃが第１の折り曲げ部１４ｂの端面状に折れ曲がる様になり、この第２の折り曲げ部１４ｃを第１の折り曲げ部１４ｂの端面状に確実にろう付できる。
【００１５】
シートメタル用展開金属板１４は、金属板を図４に示す展開形状にプレス加工にて切り出した後、稜線１４ｅの位置にて第１および第２の折り曲げ部１４ｂ、１４ｃを折り曲げることにより、図３に示す形状、すなわち一端側が開口した、断面コの字形状の箱型形状を形成する。ここで、第２の折り曲げ部１４ｃは第１の折り曲げ部１４ｂの端面上に折れ曲がることにより、この両者１４ｂ、１４ｃのろう付面積を確保する。
【００１６】
図３は上記した展開金属板１３、１４から形成されたキャプセル１とシートメタル２との組み付け構造を示す斜視図で、シートメタル２の第１、第２の折り曲げ部１４ｂ、１４ｃの内周側にキャプセル１の第１、第２の折り曲げ部１３ｆ、１３ｂが挿入されるようにこの両者を組み付ける。
このとき、キャプセル１の半球面状の突起１３ｃがシートメタル２の半球面状の凹部１４ｃ内に嵌合することにより、キャプセル１とシートメタル２との組み付け状態が維持されるので、組み付け後における両者の脱離を防止できる。
【００１７】
次に、本発明熱交換器の要部について図５ないし図９を用いて説明する。図５は、キャプセル１とシートメタル２の接合部の構造を示す斜視図であり、図６はその嵌合状態を示す断面図である。図７はキャプセル１を内側から見た斜視図であり、図８はシートメタル２の端部を下側から見た図である。また、図９は同じくシートメタル２の端部を側面から見た図である。
【００１８】
シートメタル２の第２の折り曲げ部１４ｃの内側には突起部１５が形成されており、この突起部１５はキャプセル１の第１の折り曲げ部および第２の折り曲げ部が接合する部位に対向するように突出している。なお、この突起部１５はシートメタル２を折り曲げ成形するときの曲げ工程と同時にしごき加工によって形成される。そして、この突起部１５により先に述べたキャプセル１の第１の折り曲げ部と第２の折り曲げ部の接合部に生ずる隙間５１を埋めることができ、キャプセル１とシートメタル２との間のろう付性を良好に保つことができるようになる。
【００１９】
また、シートメタル２の第２の折り曲げ部１４ｃには凹みによるリブ１６が４か所形成されており、シートメタル２の長辺方向における剛性を高めるべく作用をしている。これにより爪部３にインサート７が挿入され、ろう付前においてこのインサート７がキャプセル１の長辺方向に広がろうとしても、シートメタル２の第２の折り曲げ部１４ｃが外側に引っ張られて曲がることがなくなり、上述した隙間５１がこれ以上広がることがなくなる。従って、この部位におけるキャプセル１とシートメタル２との間のろう付性の不良をさらに生じさせることがなくなる。なお、この凹みによるリブ１６は、シートメタル２を折り曲げ加工する際の展開金属板の状態でコイニングもしくはプレス等によって加工される。
【００２０】
また、第２の折り曲げ部１４ｃに形成されたインサート７を受けるための爪部３には、凹み部１８が形成されており、この凹み部１８により上記爪部３の剛性が高まるとともに、爪部３にインサート７が挿入される際の、このインサート７の位置決めおよびこのインサート７がキャプセル１の短辺方向へ横ずれするのを防止することが出来るようになっている。なお、この場合においてインサート７の端部にはこの凹み部１８と嵌合するための小穴が形成されている。
〔他の実施形態〕
なお、前述した第１の実施形態では、キャプセル１とシートメタル２との接合面において、キャプセル１の第２の折り曲げ部１３ｂに合わせ面を設け、シートメタル２の第２の折り曲げ部１４ｂの内側に突起部１５を設ける構成としたが、キャプセル１の第１の折り曲げ部１３ａの側に合わせ面を設け、シートメタル２の第１の折り曲げ部１４ａのこの接合部に対向する位置に突起部１５を設ける構成としてもよい。また、この場合においてシートメタル２の第２の折り曲げ部１４ｂに形成した凹みによるリブ１６を、シートメタル２の第１の折り曲げ部１４ａの側に形成することとしてもよい。
【００２１】
また、本発明は暖房用ヒーターコアに限らず、自動車用ラジエーター等他の用途の熱交換器にも広く適用可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す熱交換器の斜視図である。
【図２】図１のキャプセルを形成する展開金属板の展開平面図である。
【図３】図１のキャプセルとシートメタルの組み付けを説明する部分の分解斜視図である。
【図４】図１のシートメタルを形成する展開金属板の展開平面図である。
【図５】図１のキャプセルとシートメタルの接合状態の腰部を説明するための図である。
【図６】図５におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図７】図１のキャプセルを内側から見た場合の斜視図である。
【図８】図５のシートメタルを下側から見た図である。
【図９】図５におけるシートメタルを側面から見た図である。
【図１０】従来技術の問題点を説明するための図である。
【図１１】図１０におけるＹ−Ｙ断面図である。
【符号の説明】
１  キャプセル
２  シートメタル
３  爪部
４  チューブ挿入穴
５  偏平チューブ
６  コルゲートフィン
７  インサート
１３ａ  本体部
１３ｂ  第２の折り曲げ部
１４  シートメタル用展開金属板
１４ａ  本体部
１４ｂ  第１の折り曲げ部
１４ｃ  第２の折り曲げ部
１５  突起部
１６  凹みによりるリブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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