(57)【要約】【課題】多面体構造の熱交換器において、急角度で折り曲げる構造をもち、かつコストの削減を可能とする。【解決手段】隣接する熱交換器本体１１，１２の各ヘッダタンク端部間を、チューブ長手方向に延設された断面略Ｕ字形の折り曲げプレート２５で結合し、隣接する各熱交換器本体１１，１２を折り曲げプレート２５を中心に折り曲げることで多面体構造とした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブ（１５）とフィン（１６）とを交互に積層したコア部（１３，１４）と、このコア部（１３，１４）の両端とそれぞれ連通する一対のヘッダタンク（２１〜２４）とを備えた熱交換器本体（１１，１２）を複数組備え、隣接する熱交換器本体（１１，１２）のヘッダタンク（２１，２２）間を配管（１９）により連通接続した多面体構造を有する熱交換器であって、
隣接する熱交換器本体（１１，１２）の各ヘッダタンク端部間を、チューブ長手方向に延設された断面略Ｕ字形の折り曲げプレート（２５）で結合し、隣接する各熱交換器本体（１１，１２）を前記折り曲げプレート（２５）を中心に折り曲げることで多面体構造としたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記折り曲げプレート（２５）は、外側表面にロウ材層が形成された部材で構成され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】
前記折り曲げプレート（２５）を前記ヘッダタンクのチューブピッチ間に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記折り曲げプレート（２５）を前記ヘッダタンクのチューブピッチに合わせて配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記折り曲げプレート（２５）の背面に整流板（５１）を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
隣接する熱交換器本体の各ヘッダタンク端部間に補強部材（５２，５３）を設けたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱交換器に関し、詳しくは、平面視で略Ｌ字形またはコ字形等に配置された複数の熱交換器本体からなる多面体構造の熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラジエータやコンデンサ等の熱交換器は、扁平チューブとフィンとを積層し、その両端にヘッダタンクを設け、冷媒や不凍液等を流通させる構造が一般的である（特許文献１参照）。また、形状としては平面状（パネル状）に構成されたものが主流となっている。しかし、近年においては、省スペースおよび低騒音等の観点から、平面視で略Ｌ字形または略コ字形となるように構成された、いわゆる多面体構造の熱交換器が開発されている。
【特許文献１】特開２００２−８６０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の一般的な熱交換器は曲げられるように作られていないため、曲げることで多面体構造の熱交換器を作ろうとすると、大きな曲げ半径が必要になる。このため、急角度で折り曲げる構造とすることが難しく、例えば略Ｌ字形に折り曲げて狭いスペースに設置することが困難となり、前面面積も大きくとれないという課題があった。また、平面状の熱交換器を複数個組み合わせて連結した場合は、ロウ付けや組み付け工数が増えるためにコスト増になるという課題があった。
【０００４】
この発明の目的は、急角度で折り曲げる構造をもち、かつコストの削減が可能な熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、チューブとフィンとを交互に積層したコア部と、このコア部の両端とそれぞれ連通する一対のヘッダタンクとを備えた熱交換器本体を複数組備え隣接する熱交換器本体のヘッダタンク間を配管により連通接続した多面体構造を有する熱交換器であって、隣接する熱交換器本体の各ヘッダタンク端部間を、チューブ長手方向に延設された断面略Ｕ字形の折り曲げプレートで結合し、隣接する各熱交換器本体を前記折り曲げプレートを中心に折り曲げることで多面体構造としたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１において、前記折り曲げプレートが外側表面にロウ材層が形成された部材で構成されることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または２において、隣接する熱交換器本体の各ヘッダタンク端部間を前記折り曲げプレートで結合したときに、前記折り曲げプレートをチューブピッチ間に配置したことを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１または２において、隣接する熱交換器本体の各ヘッダタンク端部間を前記折り曲げプレートで結合したときに、前記折り曲げプレートをチューブピッチに合わせて配置したことを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか一項において、前記折り曲げプレートの背面に整流板を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれか一項において、隣接する熱交換器本体の各ヘッダタンク端部間に補強部材を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、急角度で折り曲げる構造をもつ熱交換器とすることができるため、例えば略Ｌ字形に折り曲げて狭いスペースに設置することができ、前面面積も大きくとることができる。また、各部材を一体でロウ付けすることにより、平面状の熱交換器を複数個組み合わせて連結する場合に比べ、ロウ付けや組み付け工数を減らすことができるので、コストの削減を図ることが可能となる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、折り曲げプレートを外側表面にロウ材層が形成された部材で構成したため、外部からロウ材を供給する必要がなく、ロウ付け時の作業工数を減らして、コストの削減を図ることができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、折り曲げプレートをチューブピッチ間に配置した構成としたことにより、本来のチューブ数を減らすことなしに熱交換器を製作することができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、折り曲げプレートをチューブピッチに合わせて配置した構成としたことにより、各段に配置されるフィンのフィン高さを同じとすることができるため、共通のフィンで熱交換器本体を製作することができる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、折り曲げプレートの背面に整流板を設けた構成としたことにより、空気の流れを整流して通路抵抗を減少させることができる。
【００１６】
請求項６の発明によれば、隣接するヘッダタンクの端部間に補強金具を設けた構成としたことにより、熱交換器の強度を向上させることができるため、熱交換器本体のサイズを大型化した場合でも構造体としての強度を十分に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係わる熱交換器の実施例を図面を参照しながら説明する。ここでは、２枚の熱交換器本体を平面視で略く字形となるように構成した例について示すものとする。なお、連続する符号を付した同一名称の部分については、例えば「ヘッダタンク」というように適宜に符号を省略する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本実施例に係わる熱交換器の外観を示す斜視図である。この熱交換器１０は、熱交換器本体１１，１２からなり、これら２枚の熱交換器本体が平面視略く字形となるように折り曲げられている。
【００１９】
熱交換器本体１１は、チューブ１５とフィン１６とが交互に積層されたコア部１３と、このコア部１３の両端と連通するように接続されたヘッダタンク２１，２３とから構成されている。同様に、熱交換器本体１２は、チューブ１５とフィン１６とが交互に積層されたコア部１４と、このコア部１４の両端と連通するように接続されたヘッダタンク２２，２４とから構成されている。
【００２０】
各ヘッダタンクには、チューブ１５の端部が挿入されるチューブ挿入穴１８が長手方向に沿って複数箇所に設けられている。また、各ヘッダタンクの端部には、冷媒の漏れを防ぐためのエンドプレート１７が取り付けられている。そして、隣接するヘッダタンクの端部間は、チューブ長手方向に延設された断面略Ｕ字形の折り曲げプレート２５で結合されている。ただし、隣接するヘッダタンクとはヘッダタンク２１と２２、およびヘッダタンク２３と２４をいう。
【００２１】
また、隣接するヘッダタンク２１と２２との間は接続配管１９により連通接続され、ヘッダタンク２１と２２との間を冷媒が流通するように構成されている。なお、各ヘッダタンクの内部には、冷媒の流れを規制するための図示しない仕切りプレートがはめ込まれている。
【００２２】
次に、上記熱交換器１０の製作手順について説明する。
【００２３】
まず、ロウ付け前の仮組みについて説明する。図２（ａ）は熱交換器１０のロウ付け前の配置を示す分解正面図、（ｂ）は側面図である。
【００２４】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、それぞれの熱交換器本体１１，１２を組み立てた後、隣接する熱交換器本体のヘッダタンク間に折り曲げプレート２５を配置して、後述するロウ付け用固定治具にセットすることでロウ付け前の仮組みが完了する。なお、チューブ１５とフィン１６との接合部分、チューブ端と各ヘッダタンクのチューブ挿入穴１８との接合部分、およびヘッダタンク端部とエンドプレート１７との接合部分にはそれぞれロウ材を塗布しておくものとする。
【００２５】
ここで、隣接するヘッダタンクの分割位置について説明する。図３はヘッダタンクの分割位置を示す図であり、（ａ）は折り曲げプレート２５をチューブピッチの中間に配置した場合の正面図、（ｂ）は折り曲げプレート２５をチューブピッチに合わせて配置した場合の正面図を示している。ここでは説明上、素材となる１本のヘッダパイプ２０を２分割して２本のヘッダタンク２１，２２とする例を示すが、実際にはそれぞれ個別のヘッダタンクとして製作される。
【００２６】
折り曲げプレート２５をチューブピッチＰの中間に配置する場合は、図３（ａ）に示すように、ヘッダパイプ２０の長手方向において、隣接するチューブ挿入穴１８の中間となる位置Ａで分割する。この場合、本来のチューブ本数（ここでは２０本）は減らないが、折り曲げプレート２５と接するフィンのフィン高さは、他の位置に配置されるフィンよりも低くなるため、専用のフィンを用意する必要がある。
【００２７】
一方、折り曲げプレート２５をチューブピッチに合わせて配置する場合は、図３（ｂ）に示すように、ヘッダパイプ２０の長手方向において、ほぼ中間に位置するチューブ挿入穴１８の位置Ｂで分割する。ここでは、上側のヘッダタンク２１ではチューブ本数が９本となり、下側のヘッダタンク２２ではチューブ本数が１０本となる。このように、チューブ挿入穴１８の位置で分割した場合には、チューブ挿入穴１８の中間で分割した場合よりもチューブ本数が少なくなるため、チューブ数が同じとなるように段増しする必要がある。しかしながら、本例では各段に配置されるフィンのフィン高さを同じとすることができるため、共通のフィンで熱交換器本体を製作することができる。
【００２８】
なお、１本のヘッダパイプを３分割した場合でも、同様に折り曲げプレート２５をチューブピッチの中間あるいはチューブピッチに合わせて配置する。
【００２９】
次に、折り曲げプレート２５について説明する。図４（ａ）は折り曲げプレート２５の正面図、（ｂ）は側面図である。折り曲げプレート２５は、熱交換器本体の幅寸法（またはチューブ幅寸法）とほぼ同じ幅（Ａ）で、かつ熱交換器本体の奥行き寸法とほぼ同じ高さ（Ｂ）となるように、アルミ等の板材を断面略Ｕ字形となるように折り曲げて成形したものである。この時のプレート厚（Ｃ）は、後述する剥離材２６の厚み＋プレート板厚×２となるように設定する（通常はチューブ厚と同じ厚みとする）。
【００３０】
また、折り曲げプレート２５は、外側表面にロウ材層が形成されたアルミやステンレス等の部材により構成されている。そして、ロウ付けの際には、図４（ｂ）に示すように、折り曲げプレート２５の内側に剥離材２６を挿入する。この剥離材２６は、ロウ付けの際に折り曲げプレート２５の内面同士が接合されないようにするためのもので、例えばグラファイト等で作製することができる。剥離材２６はロウ付け時の加熱により折り曲げプレート２５の内面と接合しないので、折り曲げプレート２５の内面同士の接合を防ぐことができ、ロウ付け後は容易に取り外すことができるので、作業性を向上させることができる。
【００３１】
このように、折り曲げプレート２５を、外側表面にロウ材層を形成した部材で構成することにより、外部からロウ材を供給することなしにロウ付けを行うことができるため、ロウ材塗布の作業工数を省いて、製作コストを削減することができる。
【００３２】
また、隣接するヘッダタンクの折り曲げプレート側となる端部のエンドプレート１７を省略し、折り曲げプレート２５によりエンドプレートの役割を持たせるようにしてもよい。これにより、部品数を減らして、製作コストを削減することができる。
【００３３】
次に、接続配管１９について説明する。図５は熱交換器本体に取り付けられた接続配管１９を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図５に示すように、隣接するヘッダタンク間にはパイプ材を屈曲させた接続配管１９が仮止めにより取り付けられている。本例では、熱交換本体のロウ付けと同時に接続配管１９をロウ付け接合するようにしているが、熱交換器全体をロウ付けした後に接続配管１９を各ヘッダタンクにカシメあるいはロウ付けで取り付けるようにしてもよいし、曲げ加工後に上記手法で取り付けるようにしてもよい。
【００３４】
上記接続配管１９を熱交換器本体と一体でロウ付け接合する場合は、曲げ加工での屈曲に耐えうるように、曲げ応力対して十分な変形度を持つ部材で構成する必要がある。一方、後付けの場合には曲げ加工時の変形度を考慮する必要がないので、変形度の制約を受けることなく、広い範囲で材料を選択することができる。
【００３５】
次に、ロウ付けおよび曲げ加工について説明する。
【００３６】
図６は、熱交換器１０をロウ付け固定治具にセットした状態を示す正面図である。このロウ付け固定治具３０は、仮組みされた熱交換器１０を上下方向（ヘッダタンク長手方向）に固定する固定プレート３１，３２と、左右方向（チューブ長手方向）に固定する固定プレート３３，３４，３５，３６とで構成されている。これらの固定プレートには、両端にネジ部が形成されたロッド３７，３８が貫通しており、このネジ部にナット３９を取り付けて締め付けるにより、上下に配置された固定プレート３１，３２で熱交換器１０を上下方向に固定することができる。またロッドの途中に設けられた固定プレート３３〜３６で各熱交換器本体を挟み込むことで、熱交換器１０の左右方向を固定することができる。
【００３７】
上記のようなロウ付け固定治具３０により熱交換器１０を固定した後、熱交換器１０をロウ付け固定治具とともに炉中に入れ、所定温度で加熱することにより、各接合部分に塗布したロウ材が溶けて、ロウ付け接合がなされる。
【００３８】
なお、熱交換器１０のロウ付け固定治具３０は図６の例に限定されるものではなく、ロウ付け時に加熱による影響を受けることなしに熱交換器１０を固定することができるものであれば、他の構造であってもよい。
【００３９】
図７は、曲げ治具により曲げ加工した熱交換器１０を示す図であり、（ａ）は熱交換器１０を曲げ治具にセットした状態を示す側面図、（ｂ）は曲げ加工を行った状態を示す側面図、（ｃ）は曲げ加工後の熱交換器１０を示す側面図である。
【００４０】
曲げ治具４０は、曲げ角度に合わせて固定された固定部４１と、曲げ方向に回動可能に構成された曲げ押え部４２とから構成されている。固定部４１は、曲げ角度に合わせて断面略く字形に成形された固定板４３と、曲げ加工時に接続配管１９が変形しないように支承する配管固定板４５とを備えている。また、曲げ押え部４２は、下側の熱交換器本体１２と当接する第１押え板４４と、上側の熱交換器本体１１と当接する第２押え板４６と、接続配管１９と当接する配管押え板４８とを備えている。このうち、第２押え板４６と配管押え板４８とは一体に連結され、図中の矢印方向に回動するように構成されている（回動機構等について省略）。
【００４１】
曲げ加工を行う場合は、図７（ａ）に示すように、熱交換器１０を曲げ治具４０の固定部４１と曲げ押え部４２との間に挟み、重ね合わせた状態で固定する。曲げ治具４０と熱交換器１０との固定は、例えばプレート、ロッドおよびナット等からなる固定手段を用いる（図示を省略）。この状態から、第２押え板４６と配管押え板４８とを矢印方向に圧力を加えながら回動させると、図７（ｂ）に示すように、熱交換器１０は折り曲げプレート２５（図示せず）を中心として、固定板４３の傾斜角度まで折れ曲がる。このとき、熱交換器本体間をつなぐ接続配管１９は配管固定板４５と配管押え板４８との間で支承されるため、曲げ加工による変形の影響を最小限に抑えることができる。曲げ加工終了後、第２押え板４６と配管押え板４８とを元の位置に戻し、図示しない固定手段による固定を解除することにより、図７（ｃ）に示すように、平面視略く字形の熱交換器１０を完成することができる。
【００４２】
なお、熱交換器１０の曲げ治具は図７に示した例のように、一方の熱交換器本体を固定して他方を曲げる方式のほか、両方の熱交換器本体を曲げる方式であってもよい。
【００４３】
また、折り曲げプレート２５の高さによっては、曲げ加工時にヘッダタンクの端部同士が干渉することが考えられる。そこで、予めヘッダタンクの長さを短くしたり、あるいはエンドプレート１７の厚みを増やしてヘッダタンク間の隙間を広げておくことにより、ヘッダタンクの端部における干渉を回避することができる。
【００４４】
次に、上記のようにして製作された熱交換器１０に整流板、補強部材を設けた実施例について説明する。
【００４５】
図８は、熱交換器１０に整流板を設けた例を示す側面図である。本実施例の熱交換器１０では、折り曲げプレート２５で空気の通り道をふさぐ構造であるため、折り曲げプレート２５の後方で乱流が発生して通路抵抗が増えるおそれがある。しかしながら、図８に示すように折り曲げプレート２５の背面に整流板５１を設けることにより、空気の流れを整流して通路抵抗を減少させることができる。
【００４６】
図９は、熱交換器１０に補強部材を設けた例を示す側面図である。本実施例の熱交換器１０は、熱交換器本体が折り曲げプレート２５で結合されているが、熱交換器本体のサイズが大きい場合には強度不足になることが考えられる。そこで、図９（ａ）に示すように、隣接するヘッダタンクの端部間において、その両側面に補強金具５２を取り付けることにより強度を向上させることができる。また、図９（ｂ）に示すように、折り曲げプレート２５の開口部分の全面あるいは複数箇所に補強金具５３を取り付けることによっても強度を向上させることができる。
【００４７】
なお、上記実施例では、円筒形状のヘッダタンクを備えた熱交換器の例について説明したが、図１０に示すように、複数のチューブシートを積層してなる積層型の熱交換器にも適用することができる。この積層型の熱交換器では、長手方向の両端にタンク部が形成され、中央部にチューブに相当する冷媒流路が形成されている。図１０（ａ）は折り曲げ前の配置を示す正面図、（ｂ）は折り曲げ加工を行った状態を示す側面図である。本例では、タンク部を２つの接続配管により連通接続している（符号を省略）。
【００４８】
また、上記実施例では、２枚の熱交換器本体を平面視略く字形となるように構成した熱交換器について示したが、本発明の実施例はこれに限定されるものではなく、例えば平面視略Ｌ字形またはＶ字形となるようにしてもよい。また、３枚の熱交換器本体を折り曲げて平面視略コ字形となるように構成してもよい。
【００４９】
以上説明したように、本実施例の熱交換器１０は、隣接する熱交換器本体の各ヘッダタンク端部間を断面略Ｕ字形の折り曲げプレート２５で結合し、隣接する各熱交換器本体を折り曲げプレート２５を中心に折り曲げることで多面体構造としたため、急角度で折り曲げる構造をもつ熱交換器とすることができる。このため、例えば略Ｌ字形に折り曲げて狭いスペースに設置することができ、前面面積も大きくとることができる。また、各部材を一体でロウ付けすることにより、平面状の熱交換器を複数個組み合わせて連結する場合に比べ、ロウ付けや組み付け工数を減らすことができるので、コストの削減を図ることが可能となる（請求項１の効果）。
【００５０】
さらに、曲げ角度の調整が容易にできるため、熱交換器の形状に合わせて広範囲に対応することができる。また、折り曲げプレート２５を設けたことにより、熱交換器本体の分離防止とフィン面の保護を図ることができ、加えて、空気の通り道をふさいで熱交換の効率を向上させるこができる。また、熱交換器本体を折り曲げプレート２５で結合した状態でロウ付けすることにより、隣接するヘッダタンク同士の位置ずれが抑えられるため、ロウ付け後に隣接するヘッダタンク間をつなぐ接続配管１９を容易に取り付けることができる。また、隣接するヘッダタンクの折り曲げプレート側となる端部のエンドプレート１７を省略し、折り曲げプレート２５によりエンドプレートの役割を持たせることにより、部品数を減らして、製作コストを削減することができる（請求項１の効果）。
【００５１】
また、折り曲げプレート２５は、外側表面にロウ材層が形成された部材で構成されているため、外部からロウ材を供給する必要がなく、ロウ付け時の作業工数を減らして、コストの削減を図ることができる（請求項２の効果）。
【００５２】
また、折り曲げプレート２５をチューブピッチの中間に配置した構成では、本来のチューブ数を減らすことなしに熱交換器１０を製作することができる（請求項３の効果）。
【００５３】
また、折り曲げプレート２５をチューブピッチに合わせて配置した構成では、各段に配置されるフィン１６のフィン高さを同じとすることができるため、共通のフィンで熱交換器本体を製作することができる（請求項４の効果）。
【００５４】
また、折り曲げプレート２５の背面に整流板５１を設けた構成では、空気の流れを整流して通路抵抗を減少させることができる（請求項５の効果）。
【００５５】
さらに、隣接するヘッダタンクの端部間に補強金具５２または５３を設けることにより、熱交換器１０の強度を向上させることができるため、熱交換器本体のサイズを大型化した場合でも構造体としての強度を十分に確保することができる（請求項６の効果）。
【００５６】
なお、各図面に示した各部材の配置、形状等は本実施例の形態に限定されるものではなく、熱交換器の仕様に応じて適切な配置、形状等に設計されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例に係わる熱交換器の外観を示す斜視図。
【図２】（ａ）は熱交換器のロウ付け前の配置を示す分解正面図。（ｂ）は（ａ）の側面図。
【図３】（ａ）は折り曲げプレートをチューブピッチの中間に配置した場合の正面図。（ｂ）は折り曲げプレートをチューブピッチに合わせて配置した場合の正面図。
【図４】（ａ）は折り曲げプレートの正面図。（ｂ）は（ａ）の側面図。
【図５】（ａ）は熱交換器本体に取り付けられた接続配管を示す正面図。（ｂ）は（ａ）の側面図。
【図６】熱交換器をロウ付け固定治具にセットした状態を示す正面図。
【図７】（ａ）は熱交換器を曲げ治具にセットした状態を示す側面図。（ｂ）は曲げ加工を行った状態を示す側面図。（ｃ）は曲げ加工後の熱交換器を示す側面図。
【図８】熱交換器に整流板を設けた例を示す側面図。
【図９】（ａ）、（ｂ）は熱交換器に補強部材を設けた例を示す側面図。
【図１０】（ａ）は積層型の熱交換器において折り曲げ前の配置を示す正面図。（ｂ）は折り曲げ加工を行った状態を示す側面図。
【符号の説明】
【００５８】
１０…熱交換器
１１，１２…熱交換器本体
１３，１４…コア部
１５…チューブ
１６…フィン
１７…エンドプレート
１８…チューブ挿入穴
１９…接続配管
２１〜２４…ヘッダタンク
２５…プレート
２６…剥離材
３０…固定治具
３１〜３６…固定プレート
３７，３８…ロッド
３９…ナット
４０…曲げ治具
４１…固定部
４２…曲げ押え部
４３…固定板
４４…第１押え板
４５…配管固定板
４６…第２押え板
４８…配管押え板
５１…整流板
５２，５３…補強金具
【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】
2006322634.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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