(57)【要約】【課題】組み立てが容易に行われる熱交換器を提供すること。【解決手段】熱交換器１は、プレート１０に接続されて流路によって導かれる流体が流通する複数のチューブ４と、チューブ４の積層方向について外側に配置されてチューブ４を押圧するレインフォース２０と、を備える。プレート１０は、チューブ４を囲むように膨出してタンク本体６が取り付けられる膨出枠部１４を有する。レインフォース２０は、チューブ４と膨出枠部１４との間に差し込まれる差し込み片２３を有する。差し込み片２３は、膨出枠部１４の内側面１４Ａに当接する当接部２３Ａを有する。【選択図】図２
2018017416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を流体が流通して外部を流通する他の流体との間で熱交換を行う熱交換器であって、
流体を導くタンクと、
前記タンクに連通する複数のチューブと、
前記タンクに連結されて前記チューブの積層方向外側に配置されるレインフォースと、を備え、
前記タンクは、
前記チューブが接続されるプレートと、
前記チューブに流体を導く流路を前記プレートとの間に形成するタンク本体と、を備え、
前記プレートは、前記チューブを囲むように膨出して前記タンク本体が取り付けられる膨出枠部を有し、
前記レインフォースは、前記チューブと前記膨出枠部との間に差し込まれる差し込み片を有し、
前記差し込み片は、前記膨出枠部の内側面に当接する当接部を有することを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器であって、
前記差し込み片は、前記当接部から曲折して前記膨出枠部に当接する曲折部を有することを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱交換器であって、
前記レインフォースは、前記膨出枠部の外側面に係合する係合片を有することを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項３に記載の熱交換器であって、
前記係合片は、
前記膨出枠部の外側面に対峙する対峙部と、
前記当接部から曲折して前記膨出枠部に対峙する曲折部と、
を有することを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
請求項３または４に記載の熱交換器であって、
前記差し込み片は、前記レインフォースの幅方向に間隔をもって延設され、
前記係合片は、前記差し込み片の前記間隔から延設されることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のチューブが積層されて、レインフォース（補強材）によって補強される熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、積層される複数のチューブを有するヒータコアと、ヒータコアに流体を導くタンクと、を備える熱交換器が開示されている。
【０００３】
上記ヒータコアは、チューブの積層方向外側に配置される補強材を備える。補強材は、その上下端部に挿入片が形成され、挿入片を介してタンクに結合される。
【０００４】
上記タンクは、チューブが接合される座板を備える。座板の外周には、挿入片に係合するかしめ部が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１５７４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記熱交換器では、座板に補強材を組み付ける際に、挿入片を座板にかしめ固定する必要がある。このため、熱交換器の組み立てが難しいという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、組み立てが容易に行われる熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様によれば、内部を流体が流通して外部を流通する他の流体との間で熱交換を行う熱交換器であって、流体を導くタンクと、前記タンクに連通する複数のチューブと、前記タンクに連結されて前記チューブの積層方向外側に配置されるレインフォースと、を備え、前記タンクは、前記チューブが接続されるプレートと、前記チューブに流体を導く流路を前記プレートとの間に形成するタンク本体と、を備え、前記プレートは、前記チューブを囲むように膨出して前記タンク本体が取り付けられる膨出枠部を有し、前記レインフォースは、前記チューブと前記膨出枠部との間に差し込まれる差し込み片を有し、前記差し込み片は、前記膨出枠部の内側面に当接する当接部を有する熱交換器が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
上記態様によれば、熱交換器の組み立て時に、レインフォースの差し込み片をチューブと膨出枠部との間に差し込むことにより、押圧されるチューブからの反力によって差し込み片の当接部が膨出枠部の内側面に当接する。こうして、熱交換器は、プレートにレインフォースを結合させるかしめ部や挿入孔などを設けることなくレインフォースが組み付けられる。よって、熱交換器の組み立てが容易に行われる。
【００１０】
更に、上記態様によれば、プレートにはレインフォースを結合させるかしめ部を設ける必要がないため、タンクの小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る熱交換器の概略正面図である。
【図２】図２は、熱交換器の一部を示す断面図である。
【図３】図３は、レインフォース及びプレートの一部を示す側面図である。
【図４】図４は、レインフォース及びプレートの一部を示す斜視図である。
【図５】図５は、レインフォースの一部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１に示すように、熱交換器１は、中央部に設けられるコア２と、コア２の両端に設けられる２つのタンク５と、を備える。
【００１４】
コア２は、流体が流通する複数のチューブ４と、チューブ４と交互に並ぶように積層される複数のフィン３と、フィン３より積層方向外側に設けられる２つのレインフォース２０（補強材）と、各チューブ４及び各レインフォース２０の両端部がそれぞれ結合される２つのプレート１０と、を備える。コア２を構成するこれらの部材は、アルミニウムなどの金属によって形成される。コア２は、これらの各部材が互いに接合されて一体化したものである。
【００１５】
チューブ４は、扁平な筒状の流路部材である。チューブ４では、その内部を流通する流体と、その外部を流通する流体と、が熱交換する。
【００１６】
フィン３は、コルゲート状の伝熱部材である。コア２は、フィン３を備えることで伝熱面積が確保される。
【００１７】
なお、コア２は、フィンを備えずに、チューブ４が空間を介して積層される構成としてもよい。この場合に、コア２は、チューブ４の積層方向外側に組み付けられるレインフォース２０によって剛性が確保され、熱交換器１の剛性を高められる。
【００１８】
図２に示すように、タンク５は、金属製のプレート１０と、樹脂製のタンク本体６と、を備える。タンク本体６とプレート１０との間には、各チューブ４に流体を導く流路９が形成される。タンク本体６には、流路９に流体を導く配管（図示省略）が接続される。
【００１９】
タンク本体６は、チューブ４に接続される側が開口した箱状に形成される。タンク本体６の開口端部には、枠状のフランジ部６Ａが形成される。
【００２０】
プレート１０は、タンク５の底部を形成してチューブ４が接続される底板部１５と、タンク本体６が結合される膨出枠部１４と、を有する。
【００２１】
底板部１５には、複数の孔１１が並んで開口する。チューブ４は、その先端部４Ａが孔１１に挿入されることで、底板部１５に接続される。
【００２２】
膨出枠部１４には、底板部１５のまわりに延在する溝１２と、溝１２のまわりに間隔を持って突出する複数のかしめ爪１３と、が形成される。
【００２３】
溝１２には、環状のシールパッキン８と、タンク本体６のフランジ部６Ａとが収容される。シールパッキン８は、ゴム材などの弾性材によって形成される。シールパッキン８は、膨出枠部１４とフランジ部６Ａとの間に挟持され、両者の間を密封する。
【００２４】
タンク５の組み立て時に、かしめ爪１３が折り曲げられることで、かしめ爪１３がフランジ部６Ａに押し付けられる。これにより、プレート１０とタンク本体６とは、互いに結合される。
【００２５】
一方、コア２では、２つのレインフォース２０が２つのプレート１０の間に架けわたされる。２つのレインフォース２０は、互いに略平行に延在するように配置され、両者の間に積層されたチューブ４及びフィン３を挟持するようになっている。
【００２６】
次に、レインフォース２０がプレート１０に結合される構成について説明する。
【００２７】
プレート１０の膨出枠部１４は、略四角形の枠状に形成され、各チューブ４の先端部４Ａを囲むように設けられる。膨出枠部１４は、その内側を向く内側面１４Ａ（内周）と、その外側を向く外側面１４Ｂ（外周）と、内側面１４Ａから外側面１４Ｂへと湾曲する湾曲面１４Ｃと、を有する。内側面１４Ａは、各チューブ４の先端部４Ａに対峙する。
【００２８】
ここで、図２に矢印で示すように、レインフォース２０が２つのタンク５の間に延びる方向をレインフォース２０の長手方向とする。各チューブ４が積層される方向をチューブ４の積層方向とする。レインフォース２０の長手方向に直交し、かつチューブ４の積層方向に直交する方向をレインフォース２０の幅方向とする。
【００２９】
レインフォース２０は、その長手方向に直線状に延びてチューブ４及びフィン３を積層方向に押圧する押圧部２１と、押圧部２１の両端から延設されて各プレート１０に連結される一対の連結部２２と、を有する。
【００３０】
押圧部２１は、チューブ４に対向するように延びる押圧面２１Ｃを有する。押圧面２１Ｃには、フィン３に当接する。押圧部２１は、レインフォース２０の長手方向及び幅方向に延在する平板部２１Ａと、平板部２１Ａの両端から曲折して長手方向に延設される曲折部２１Ｂと、を有する。なお、押圧部２１の断面形状は、このようなＵ字形に限らず、他の形状であってもよい。
【００３１】
連結部２２は、膨出枠部１４の内側面１４Ａに差し込まれる２つの差し込み片２３と、膨出枠部１４の外側面１４Ｂに係合する１つの係合片２４と、を有する。こうして、連結部２２は、差し込み片２３と係合片２４との間に膨出枠部１４を挟持するようになっている。
【００３２】
２つの差し込み片２３は、押圧部２１から曲折して湾曲面１４Ｃに対峙する曲折部２３Ｂと、曲折部２３Ｂから曲折して膨出枠部１４の内側面１４Ａに当接する当接部２３Ａと、を有する。
【００３３】
係合片２４は、押圧部２１から曲折して湾曲面１４Ｃに対峙する曲折部２４Ｂと、曲折部２４Ｂから曲折して膨出枠部１４の外側面１４Ｂに対峙する対峙部２４Ａと、を有する。
【００３４】
レインフォース２０は、平板状の板材をプレス成形することによって、押圧部２１及び連結部２２が一体に形成される。
【００３５】
次に、コア２の製造方法について説明する。
【００３６】
まず、金属板を成形してチューブ４、フィン３、プレート１０、及びレインフォース２０をそれぞれ形成する。
【００３７】
続いて、治具（図示省略）を用いてチューブ４、フィン３、及びレインフォース２０を積層する。
【００３８】
続いて、治具を用いて各レインフォース２０を積層方向に押圧してチューブ４及びフィン３を圧縮した状態で、チューブ４の両先端部４Ａを各プレート１０の孔１１に挿入するとともに、レインフォース２０の両連結部２２を各プレート１０の膨出枠部１４に係合させる。これにより、コア２の組立体が形成される。治具を用いて各レインフォース２０を積層方向に押圧するときに、係合片２４の対峙部２４Ａが膨出枠部１４の外側面１４Ｂに当接することにより、レインフォース２０の変位が規制される。
【００３９】
コア２の組立体では、圧縮されるチューブ４及びフィン３の反力によってレインフォース２０の差し込み片２３が膨出枠部１４の内側面１４Ａに押し付けられる。このため、コア２の組立体では、治具を外しても、各レインフォース２０が脱落することがなく、各レインフォース２０を介してチューブ４及びフィン３の積層状態が維持される。
【００４０】
続いて、コア２の組立体を加熱炉（図示省略）に搬入して加熱処理を行う。これにより、コア２は、チューブ４、フィン３、プレート１０、及びレインフォース２０が、溶融するロウ材を介して接合される。レインフォース２０の連結部２２は、プレート１０の膨出枠部１４に接合される。こうして各部材が接合されたコア２は、加熱炉から搬出される。
【００４１】
こうして製造されたコア２の各プレート１０には、タンク本体６が組み付けられる。タンク本体６は、かしめ爪１３を折り曲げることで、プレート１０に結合される。
【００４２】
こうして製造された熱交換器１では、レインフォース２０の押圧部２１がフィン３を介してチューブ４を押圧することで、チューブ４の内圧に対する強度が高められる。レインフォース２０は、差し込み片２３の当接部２３Ａが膨出枠部１４の内側面１４Ａに当接することによって、押圧部２１がチューブ４から受ける反力を支持する。
【００４３】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００４４】
本実施形態によれば、流体を導くタンク５と、タンク５に連通して互いに積層される複数のチューブ４と、タンク５に連結されてチューブ４の積層方向外側に配置されるレインフォース２０と、を備え、タンク５は、チューブ４が接続されるプレート１０と、プレート１０との間に流体を導く流路９を形成するタンク本体６と、を備え、プレート１０は、チューブ４を囲むように膨出してタンク本体６が取り付けられる膨出枠部１４を有し、レインフォース２０は、チューブ４と膨出枠部１４との間に差し込まれる差し込み片２３を有し、差し込み片２３は、膨出枠部１４の内側面１４Ａに当接する当接部２３Ａを有する熱交換器１が提供される。
【００４５】
上記構成に基づき、熱交換器１の組み立て時に、レインフォース２０の差し込み片２３をチューブ４と膨出枠部１４との間に差し込むことにより、押圧されるチューブ４の反力によって差し込み片２３の当接部２３Ａが膨出枠部１４の内側面１４Ａに当接する。こうして、熱交換器１は、プレート１０にレインフォース２０を結合させるかしめ部や挿入孔などを設けることなく、レインフォース２０が組み付けられるため、その組み立てが容易に行われる。
【００４６】
タンク５では、膨出枠部１４の外側にレインフォース２０を固定するかしめ部を設ける必要がない。このため、チューブ４の積層方向において、タンク５（プレート１０）の小型化が図れる。更に、タンク５は、タンク本体６を固定するかしめ爪１３の配置に係る形状の設定自由度が高められる。これにより、例えば、限られた設置スペースによってプレート１０の幅が小さくなる場合にも、かしめ爪１３の幅を十分に設定することが可能になり、タンク５の剛性を確保することができる。
【００４７】
このように、熱交換器１では、タンク５の形状を複雑にすることなく、レインフォース２０をタンク５に結合することができる。
【００４８】
また、差し込み片２３は、当接部２３Ａから曲折して膨出枠部１４に当接する曲折部２３Ｂを有する構成とした。
【００４９】
上記構成に基づき、熱交換器１の組み立て時に、曲折部２３Ｂが膨出枠部１４に当接することで、レインフォース２０の長手方向についてプレート１０の位置決めが行われる。これにより、熱交換器１では、コア２の組み立て精度が高められる。
【００５０】
また、レインフォース２０は、膨出枠部１４の外側面１４Ｂに係合する係合片２４を有する構成とした。
【００５１】
上記構成に基づき、熱交換器１の組み立て時に、治具を用いて各レインフォース２０を積層方向に押圧する際に、係合片２４の対峙部２４Ａが膨出枠部１４の外側面１４Ｂに当接することにより、レインフォース２０の変位が規制される。これにより、チューブ４及びフィン３の圧縮量が大きくなり過ぎることが防止され、チューブ４及びフィン３の変形を招くことが回避される。よって、熱交換器１では、コア２の形状にバラツキが生じることが抑えられ、品質の向上が図れる。
【００５２】
また、係合片２４は、膨出枠部１４の外側面１４Ｂに対峙する対峙部２４Ａと、対峙部２４Ａから曲折して膨出枠部１４に対峙する曲折部２４Ｂと、を有する構成とした。
【００５３】
上記構成に基づき、熱交換器１の組み立て時に、曲折部２４Ｂが膨出枠部１４に当接することで、レインフォース２０の長手方向についてプレート１０の位置決めが行われる。      
【００５４】
そして、レインフォース２０は、膨出枠部１４に沿って曲折する曲折部２４Ｂを有することで、レインフォース２０の長手方向について押圧部２１がタンク５の膨出枠部１４及びフランジ部６Ａと並ぶように配置される。これにより、レインフォース２０は、これに生じる曲げ応力が抑えられ、タンク５を支持する剛性が高められる。更に、熱交換器１は、レインフォース２０がタンク５より外側に突出しないように設けられ、小型化が図れる。
【００５５】
また、レインフォース２０は、差し込み片２３がレインフォース２０の幅方向に間隔をもって延設され、係合片２４が差し込み片２３の間隔から延設される構成とした。
【００５６】
上記構成に基づき、熱交換器１の組み立て時に、レインフォース２０は、図３に示すように、２つ差し込み片２３が１つの係合片２４を挟むように幅方向に離れて配置される。このため、熱交換器１では、レインフォース２０が正規の組み付け位置に対して傾くことが抑えられ、レインフォース２０の組み付け精度が高められる。
【００５７】
本発明は、車両に搭載されるラジエータ、ヒータコア、コンデンサ、オイルクーラ、インタクーラなどの熱交換器に適用できる。また、車両以外に使用される熱交換器にも適用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１    熱交換器
４    チューブ
５    タンク
６    タンク本体
９    流路
１０    プレート
１４    膨出枠部
１４Ａ    内側面
１４Ｂ    外側面
２０    レインフォース
２３    差し込み片
２３Ａ    当接部
２３Ｂ    曲折部
２４    係合片
２４Ａ    対峙部
２４Ｂ    曲折部
【図１】
2018017416.tif 000003
【図２】
2018017416.tif 000004
【図３】
2018017416.tif 000005
【図４】
2018017416.tif 000006
【図５】
2018017416.tif 000007