(57)【要約】【課題】熱交換器本体のポートに配管をスムーズに嵌挿できるようにする。【解決手段】ポート１２における配管８，９との嵌合部１２ａには、該嵌合部１２ａの先端から基端側へ所定長さ離れた位置に突起部３８を設ける。一方、配管８，９におけるポート１２との嵌合部８ａ，９ａには、該嵌合部８ａ，９ａの先端に向かって連続して窪んで突起部３８に係合する溝部３９を形成する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のポートを有する熱交換器本体と、
前記ポートに嵌合して接続され、前記熱交換器本体に出入りする熱媒体が流通する配管とを備えた熱交換器であって、
前記ポート及び配管の一方の嵌合部には、該嵌合部の先端から基端側へ所定長さ離れた位置に突起部が設けられる一方、
他方の嵌合部には、該嵌合部の先端に向かって連続して窪み、前記突起部に係合する溝部が形成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１において、
前記溝部は、プレス加工により形成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記突起部及び前記溝部は、前記嵌合部の周方向に互いに間隔をあけて複数形成されてい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、熱交換器に関し、特に、熱交換器本体と配管との接続構造に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用空調機等に用いられる熱交換器は、熱媒体と空気との間で熱交換を行うための熱交換器本体と、一端が該熱交換器本体に接続されて熱媒体を供給又は排出するための配管とを備えている。前記配管の他端は、エンジンの冷却系などの熱源側機器へ接続される。そして、熱交換器は、前記熱交換器本体を構成する各構成部材と、配管とを予め仮組みした後に、炉内で加熱することにより一括してろう付けされる。
【０００３】
ところが、通常、このような配管は、円管により構成されており、熱交換器本体の円筒状のポートに嵌合して接続されるようになっている。したがって、配管は、熱交換器本体との仮組みの段階で、該熱交換器本体に対して周方向に回動するおそれがある。その結果、ろう付けされた配管の他端が、熱源側機器との本来の接続位置からずれてしまうという問題が生じる。
【０００４】
このような問題を解決するため、特許文献１には、熱交換器本体に形成された円筒状のポートに配管を嵌挿して接続された熱交換器に対し、ポートには径方向内側に突出する突起部を形成する一方、配管には突起部に係合する切り欠き部を形成し、ポートに配管を嵌挿することで、仮組みの段階で配管をポートに係止して該配管の回動を防止するようにした技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２１８８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の熱交換器では、配管の回動を防止するための切り欠き部をパンチによる打ち抜き加工で形成すると、切り欠き部の周縁にバリが発生してしまい、配管をポートに嵌挿する際に切り欠き部のバリが突起部に引っかかることがあり、スムーズに嵌挿することができない。また、切り欠き部のエッジ部分が鋭利な形状であることから、作業者が組み付け作業を行う際に怪我をするおそれがあるため、取り扱いには細心の注意を払うことが必要となる。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換器本体のポートに配管をスムーズに嵌挿できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するため、本発明は、ポート及び配管の一方の嵌合部に、該嵌合部の先端から基端側へ離れた位置に突起部を設ける一方、該突起部に係合する溝部を他方の嵌合部に形成するようにした。
【０００８】
具体的に、本発明は、円筒状のポートを有する熱交換器本体と、
前記ポートに嵌合して接続され、前記熱交換器本体に出入りする熱媒体が流通する配管とを備えた熱交換器を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【０００９】
すなわち、請求項１の発明は、前記ポート及び配管の一方の嵌合部には、該嵌合部の先端から基端側へ所定長さ離れた位置に突起部が設けられる一方、
他方の嵌合部には、該嵌合部の先端に向かって連続して窪み、前記突起部に係合する溝部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、
前記溝部は、プレス加工により形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、
前記突起部及び前記溝部は、前記嵌合部の周方向に互いに間隔をあけて複数形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、熱交換器本体の円筒状のポートと配管との一方の嵌合部に、嵌合部の先端から基端側へ所定長さ離れた位置に突起部を設ける一方、他方の嵌合部に、突起部に係合する溝部を形成することにより、配管をポートに嵌挿させることによって、一方の嵌合部の突起部と他方の嵌合部の溝部とを係合させることができるため、仮組みの段階において、ポートに対する配管の回動を防止することができる。
【００１３】
さらに、嵌合部に形成する溝部を、嵌合部の先端に向かって連続して窪んだ形状としたため、配管とポートとをスムーズに嵌合することができる。すなわち、従来の熱交換器のように、溝部の代わりに先端を切り欠いた切り欠き部を配管又はポートに形成するようにした場合には、切り欠き部をパンチによる打ち抜き加工で行うと、切り欠き部の周縁にバリが発生し、配管をポートに嵌挿する際に切り欠き部のバリが突起部に引っかかることがあり、スムーズに嵌挿することができないが、本発明の熱交換器のように、切り欠き部の代わりに溝部を形成するようにすれば、バリが発生することもなく、配管をポートにスムーズに嵌挿することができる。
【００１４】
また、従来の熱交換器では、切り欠きを形成することで切り欠き部のエッジ部分が鋭利な形状となることから、作業者が組み付け作業を行う際に怪我をするおそれがあるため、取り扱いには細心の注意を払うことが必要となるが、本発明のように溝部を形成すれば、鋭利なエッジ部分は形成されないため、作業者が安全に組み付け作業を行うことができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、溝部をプレス加工で形成することで、配管又はポートに簡単に溝部を形成することができて生産性が向上する。さらに、従来の熱交換器では、切り欠き部を形成する際に発生した切り欠き屑が配管やポートに付着したままの状態でヒータコア等の組立工程に供給され、組立工程において切り欠き屑がヒータコア内に入り込む等、異物混入を引き起こすおそれがあるが、本発明のようにプレス加工で溝部を形成するようにすれば、切り欠き屑の発生がないため異物混入を引き起こすおそれもなく好ましい。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、突起部及び溝部が嵌合部の周方向に互いに間隔をあけて複数形成されているから、突起部及び溝部を嵌合部に１箇所だけ設けた場合に比べて配管の回動をさらに効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００１８】
図１は本発明の実施形態に係る熱交換器の外観構成を示す正面図、図２は平面図である。図１及び図２に示すように、この熱交換器１は、例えば、車両用空調機のヒータユニットに用いられる。熱交換器１は、円筒状のポート１２を有する熱交換器本体１０と、該ポート１２に嵌合して接続され、熱交換器本体１０に出入りする熱媒体が流通する配管８，９とにより構成されている。熱媒体には、エンジンの冷却水が適用される。
【００１９】
前記熱交換器本体１０は、熱媒体と空気との間で熱交換を行うためのコア６と、該コア６の両端に設けられたヘッダタンク２０と、該ヘッダタンク２０に接続され、配管８，９が接続されるポート１２を有する中間部材１８，１９とにより構成されている。
【００２０】
前記コア６は、図１に示すように、一対のエンドプレート５の間で、伝熱フィン４を介して積層された複数のチューブ３により構成されている。そして、熱交換器１は、各チューブ３間の伝熱フィン４を、該チューブ３の積層方向（以下、単に積層方向と略称する）に直交する方向（図１で紙面奥側から紙面手前側へ向かう方向）に空気が通過するように構成されている。
【００２１】
前記チューブ３は、空気の流通方向に垂直な方向（図１で上下方向）に延びる中空の薄板状に形成されている。チューブ３は、空気の流通方向に長い長孔状の断面を有しており、その内部に熱媒体が流通するようになっている。前記伝熱フィン４は、波状フィンに構成されており、チューブ３の側面にろう付け接合されている。また、前記エンドプレート５は、チューブ３と平行に上下に延びる板材であって、コア６の両端部において伝熱フィン４に接合されている。なお、図１では、説明のため、伝熱フィン４の図示を一部省略している。
【００２２】
前記ヘッダタンク２０は、チューブ３の端部にそれぞれ接続されており、コア６の両端に亘って積層方向に延びる略矩形箱状に形成されている。図１及び図３に示すように、ヘッダタンク２０は、チューブ３に接続されるヘッダ２１と、該ヘッダ２１に組み付けられるタンク２２とにより構成されている。一方のヘッダタンク２０には、２本の前記中間部材１８，１９が接続されている。また、中間部材１８，１９が接続されるヘッダタンク２０の内部には、該ヘッダタンク２０内を積層方向両側に仕切るための仕切板３０が設けられている。
【００２３】
前記ヘッダ２１は、図３に示すように、積層方向（図３で紙面に直交する方向）に延びる略矩形板状の底部２１ａと、該底部２１ａの周縁部に形成された側壁２１ｂとにより構成されている。そして、ヘッダ２１の内部には、底部２１ａの内面と、側壁２１ｂの内面とによって、積層方向に延びる凹溝２３が形成されている。また、図１に示すように、ヘッダ２１の積層方向両端部には、該エンドプレート５をコア６へ係止固定するための爪２７が設けられている。
【００２４】
そして、ヘッダ２１は、各チューブ３の先端が底部２１ａの外側から接続されるとともに、爪２７を外側へ折り曲げてエンドプレート５を係止することによって、コア６の端部に組み付けられる。
【００２５】
前記タンク２２は、図３に示すように、積層方向に延びる略矩形板状の底部２２ａと、該底部２２ａの周縁部に形成された側壁２２ｂとにより構成されている。そして、タンク２２の内部には、底部２２ａの内面と、側壁２２ｂの内面とによって、積層方向に延びる凹溝２４が形成されている。
【００２６】
一方のタンク２２には、図２に破線で示すように、各中間部材１８，１９を接続するための開口１１が形成されている。開口１１は、タンク２２の底部２２ａに２つ形成され、仕切板３０の積層方向両側に所定の間隔をおいて設けられている。開口１１は、積層方向に延びる小判状に形成され、後述の挿入口１３の外周形状と略同じ形状になっている。
【００２７】
前記仕切板３０は、図１に破線で示すように、ヘッダタンク２０における積層方向の中央部分に配設され、図３に示すように、周端部がヘッダタンク２０の内面に内接して設けられている。
【００２８】
そして、ヘッダタンク２０は、図３に示すように、ヘッダ２１の凹溝２３内に、タンク２２の側壁２２ｂが嵌着されることにより形成される。さらに、図１に示すように、前記仕切板３０は、前記ヘッダ２１とタンク２２とに挟まれることによって、ヘッダタンク２０内を仕切り、第１室２０ａと第２室２０ｂとの２つの室に分離するようになっている。
【００２９】
前記中間部材１８，１９は、図１及び図２に示すように、ヘッダタンク２０の第１室２０ａに連通する第１中間部材１８と、ヘッダタンク２０の第２室２０ｂに連通する第２中間部材１９とにより構成されている。各中間部材１８，１９は、積層方向に延びる凹溝を有する底部材３５の凹溝内に、積層方向に延びる凹溝を有する蓋部材３６の側壁が嵌着されることにより形成されている。
【００３０】
また、第１中間部材１８及び第２中間部材１９は、図４に示すように、ヘッダタンク２０の開口１１に挿入される筒状の挿入口１３と、配管８，９が接続されるポート１２とを備えている。
【００３１】
前記挿入口１３は、各中間部材１８，１９の底部材３５に形成され、各中間部材１８，１９の内外を連通するようになっている。また、挿入口１３は、小判状の開口断面を有しており、該挿入口１３の基端側から先端へ延びる複数のスリット１５を形成することによって、該各スリット１５間に複数の爪部１６が形成されている。そして、前記複数の爪部１６のうち少なくとも２つ以上の爪部１６は、図５に示すように、挿入口１３が前記開口１１に挿入された状態で外側へ折り曲げることによって、ヘッダタンク２０を係止する係止爪１７に構成されている。一方、前記ポート１２は、図４に示すように、第１中間部材１８及び第２中間部材１９の一端部にそれぞれ設けられ、積層方向に延びる円筒状に形成されている。
【００３２】
前記配管８，９は、図２に示すように、ヘッダタンク２０内へ熱媒体を供給するための供給管８と、ヘッダタンク２０内の熱媒体を排出するための排出管９とにより構成されている。供給管８は、第１中間部材１８に嵌合して接続される一方、排出管９は、第２中間部材１９に嵌合して接続されている。つまり、供給管８は、第１中間部材１８を介してヘッダタンク２０に接続される一方、排出管９は、第２中間部材１９を介してヘッダタンク２０に接続されている。
【００３３】
そして、図６及び図７に拡大して示すように、前記各ポート１２における配管８，９との嵌合部１２ａには、該嵌合部１２ａの先端から基端側へ所定長さ離れた位置に突起部３８が設けられている。突起部３８は、嵌合部１２ａの外壁面に凹部３８ａを設けることにより、内側へ突出するように形成されている。そして、突起部３８は、各中間部材１８，１９の底部材３５と蓋部材３６とにそれぞれ形成されるとともに、嵌合部１２ａの直径方向に対向するように２つ設けられている。
【００３４】
さらに、本発明の特徴として、図８〜図１０に拡大して示すように、供給管８及び排出管９におけるポート１２との嵌合部８ａ，９ａには、前記突起部３８に係合する溝部３９が形成されている。この溝部３９はプレス加工により形成されており、各配管８，９の基端側から先端に向かって連続して窪んだ形状とされ、該嵌合部８ａ，９ａの直径方向に対向するように２つ設けられている。
【００３５】
図６に示すように、前記突起部３８よりも先端側のポート１２の嵌合部１２ａは、ろう付け代４３に構成されている。ろう付け代４３は、嵌合部１２ａの内周面において周方向に連続して設けられている。また、図８に示すように、溝部３９よりも基端側の供給管８及び排出管９の嵌合部８ａ，９ａは、ろう付け代４４に構成されている。ろう付け代４４は、嵌合部８ａ，９ａの外周面において周方向に連続して設けられている。そして、図１０に示すように、供給管８及び排出管９と、ポート１２との嵌合時に、各ろう付け代４３，４４同士が重なって接触するようになっている。
【００３６】
また、図８〜図１０に示すように、前記供給管８及び排出管９には、該供給管８及び排出管９と、ポート１２とが嵌合したときに、ポート１２の先端との間でリング状のろう材３２を挟んで支持する支持部３１が突出して形成されている。支持部３１は、ろう付け代４４の基端側に所定の間隔をおいて設けられ、フランジ状に形成されている。
【００３７】
−配管と熱交換器本体との接合方法−
次に、前記熱交換器１における配管８，９と、熱交換器本体１０との接合方法について説明する。熱交換器１は、供給管８及び排出管９と、各ポート１２とを予め組み付けた後に、炉内で加熱してろう付けを行う。
【００３８】
すなわち、図１に示すように、チューブ３と伝熱フィン４とを交互に積層し、その両端にエンドプレート５を設けてコア６を組み付ける。さらに、第１中間部材１８及び第２中間部材１９が組み付けられたヘッダタンク２０を、前記コア６に組み付ける。こうして、熱交換器本体１０を予め組み付けておく。
【００３９】
続いて、ろう材３２を、供給管８及び排出管９の各支持部３１の先端側に装着させる。その後、供給管８を、第１中間部材１８のポート１２に嵌挿させるとともに、排出管９を第２中間部材１９のポート１２に嵌挿させる。このとき、各ポート１２の突起部３８と、各配管８，９の溝部３９とを係合させる。その結果、各配管８，９は、熱交換器本体１０に対し、所定の向きに固定される。さらに、各ろう材３２は、供給管８又は排出管９の支持部３１と、ポート１２との間で挟まれて支持される。
【００４０】
その後、供給管８及び排出管９と、熱交換器本体１０とを組み付けた状態で、炉内へ導入して加熱する。加熱されて溶解したろう材は、各配管８，９の嵌合部８ａ，９ａの外周面と、ポート１２の嵌合部１２ａの内周面との間に拡がる。こうして、各配管８，９とポート１２とのろう付けが行われる。その結果、ろう付け代４３，４４では、該配管８，９の全周に亘ってろう付けが行われる。
【００４１】
−熱交換器の作用−
次に、図１を参照して、前記熱交換器１の作用について説明する。まず、熱媒体は、供給管８から第１中間部材１８を介してヘッダタンク２０の第１室２０ａへ供給される。第１室２０ａに供給された熱媒体は、図１で左側半分の各チューブ３へ分流する。チューブ３を一端側から他端側へ向かって流通する熱媒体は、伝熱フィン４を介して空気との間で熱交換を行い、温風を生成する。その後、チューブ３を流れた熱媒体は、他端側のヘッダタンク２０で合流する。この他端側のヘッダタンク２０には、仕切板３０が設けられていないため、熱媒体は、図１で右側へ流れる。その後、このヘッダタンク２０の熱媒体は、同図で右側半分の各チューブ３へ分流する。そして、チューブ３を他端側から一端側へ流れる熱媒体は、空気との間で熱交換した後に、一端側のヘッダタンク２０の第２室２０ｂで合流する。第２室２０ｂで合流した熱媒体は、第２中間部材１９を介して排出管９へ排出される。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態に係る熱交換器１によれば、ポート１２の嵌合部１２ａには突起部３８を設ける一方、供給管８及び排出管９には、突起部３８に係合する溝部３９を設けるようにしたので、仮組みの段階において、これら供給管８及び排出管９のポート１２に対する回動を防止することができる。
【００４３】
さらに、嵌合部１２ａに形成する溝部３９を、嵌合部１２ａの先端に向かって連続して窪んだ形状にプレス加工で形成したため、供給管８及び排出管９とポート１２とをスムーズに嵌合することができる。すなわち、溝部３９の代わりに先端を切り欠いた切り欠き部を供給管８及び排出管９に形成するようにした場合には、切り欠き部をパンチによる打ち抜き加工で行うと、切り欠き部の周縁にバリが発生し、供給管８及び排出管９をポート１２に嵌挿する際に切り欠き部のバリが突起部３８に引っかかることがあり、スムーズに嵌挿することができないが、本発明のように、プレス加工で溝部３９を形成するようにすれば、バリが発生することもなく、供給管８及び排出管９をポート１２にスムーズに嵌挿することができる。
【００４４】
また、従来の熱交換器では、切り欠きを形成することで切り欠き部のエッジ部分が鋭利な形状となることから、作業者が組み付け作業を行う際に怪我をするおそれがあるため、取り扱いには細心の注意を払うことが必要となるが、本発明のようにプレス加工で溝部３９を形成すれば、鋭利なエッジ部分は形成されないため、作業者が安全に組み付け作業を行うことができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、ポート１２に突起部３８を設ける一方、供給管８及び排出管９に該突起部３８に係合する溝部３９を設けた構成について説明したが、この形態に限定するものではなく、例えば、供給管８及び排出管９の外周面に突起部３８を設ける一方、ポート１２の内周面に該突起部３８に係合する溝部３９を設けるようにしてもよい。
【００４６】
また、本実施形態では、支持部３１を配管８，９に設けるようにしたが、ポート１２が配管８，９内に嵌挿される構成の場合に、該ポート１２に設けるようにしてもよい。つまり、支持部をポート及び配管の一方に設け、該ポートと配管とが嵌合したときに、ポート及び配管の他方の先端との間でろう材を挟んで支持するように構成すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上説明したように、本発明は、熱交換器本体のポートに配管をスムーズに嵌挿できるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る熱交換器の外観構成を示す正面図である。
【図２】本実施形態に係る熱交換器の外観構成を示す平面図である。
【図３】ヘッダタンクの断面を示す側面図である。
【図４】第１中間部材の断面を示す正面図である。
【図５】第１中間部材又は第２中間部材の断面を示す側面図である。
【図６】第１中間部材又は第２中間部材の要部を拡大して示す平面図である。
【図７】図６におけるVII−VII線断面図である。
【図８】供給管又は排出管の要部を拡大して示す平面図である。
【図９】供給管又は排出管の要部を拡大して示す側面図である。
【図１０】ポートに組み付けられた供給管又は排出管を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  熱交換器
８  供給管（配管）
８ａ，９ａ  嵌合部
９  排出管（配管）
１０  熱交換器本体
１２  ポート
３８  突起部
３９  溝部
【図１】
2008304085.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008304085.tif 000007
【図６】
2008304085.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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