(57)【要約】【課題】２つに分割されたヘッダ部品をかしめ結合によることなく、十分な結合力をもって両ヘッダ部品の結合を低コストで行うことが可能なヘッダ構造を備える積層型熱交換器を提供する。【解決手段】ヘッダ３が２分割されたプレートヘッダ３１とタンクヘッダ３２との組合せからなり、タンクヘッダの断面略半円形状の周方向の両端部には、プレートヘッダの端部を包み込む段差部３２ａが形成されると共に、該段差部には、その長手方向に間隔をあけて多数の凸部３２ｂが形成され、一方プレートヘッダの断面略半円形状の周方向の両端部には、タンクヘッダの凸部に対応して多数の凹部３１ｂが形成され、これらの凸部と凹部とを凹凸結合させることで、ヘッダを形成している。【選択図】　　　図１
2004108613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路を成すチューブと放熱用のフィンとが交互に積層されると共に、前記各チューブの両端部にヘッダを備えていて、前記ヘッダが、２分割された、前記チューブに接続されるプレートヘッダと前記チューブに接続されないタンクヘッダとを組み合わせることによって形成されている積層型熱交換器において、
前記タンクヘッダは、断面略半円形状をしていて、その周方向の両端部には、前記プレートヘッダの端部を包み込む段差部が形成されていると共に、前記段差部には、その長手方向に所定の間隔をあけて内方に突出する多数の凸部が形成されており、
前記プレートヘッダの断面略半円形状の周方向の両端部には、前記タンクヘッダの前記凸部に対応して多数の凹部が形成され、
前記タンクヘッダと前記プレートヘッダとが、前記凸部と前記凹部との凹凸結合により組み合わされることにより前記ヘッダが形成されていることを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項２】
前記タンクヘッダの前記凸部、及び前期プレートヘッダの前記凹部が形成されたそれぞれの両端部の先端には、それぞれの端部を案内するためのテーパ面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型熱交換器。
【請求項３】
前記タンクヘッダの前記凸部及び前記プレートヘッダの前記凹部とが、抜け止め機能を備えた鉤型状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層型熱交換器。
【請求項４】
前記タンクヘッダが前記凸部に代えて凹部が、前記プレートヘッダが前記凹部に代えて凸部がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体通路を成すチューブと放熱用のフィンとを交互に積層して成る積層型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層型熱交換器においては、加工が容易で生産性の向上を図ることができる分割タイプのヘッダを使用する場合がある。この分割タイプのヘッダ３００は、図４（ａ）に示すように、チューブ１００に結合する側のプレートヘッダ３１０とチューブ１００に結合しない側のタンクヘッダ３２０とを組み合わせて略筒状に形成される。この場合、タンクヘッダ３２０は、略断面半円形状をしており、図４（ｂ）に拡大して示すように、その周方向の両端部には、プレートヘッダ３１０の端部を包み込む段差部３２１が形成されると共に、その両端部から延出するようにして、ヘッダ３００の軸線方向に適宜の間隔をあけて多数の爪部３２２が設けられている。この段差部３３１の内側にプレートヘッダ２１０の端部が組み合わされてヘッダ３００が形成され、爪部３２２をかしめることでタンクヘッダ３２０とプレートヘッダ３１０とを結合している。なお、ヘッダ３００の両端の開口部には、図示しないキャップが設けられている。また、符号２００は、各チューブ１００間に介在するフィンである。
【０００３】
しかしながら、近年の製造コスト低減の要望から、かしめ爪部を短くするなどの材料の歩留まりの向上を図ってきた。また更なるコストダウンとして、完全にかしめ爪部を無くし、材料の歩留まりの一層向上やかしめ専用機を無くして設備を低減する等のコスト低減を試みたが、ヘッダ部品であるタンクヘッダとプレートヘッダの結合力が弱くなり、これら部品が分離してしまうという問題があった。
【０００４】
また、かしめ爪部を無くしたタンクヘッダとプレートヘッダの結合方法として、図５に示すように、タンクヘッダ３２０とプレートヘッダ３１０の夫々の開口縁の全長には、一方側に凸条３２３，３１３が形成され、他方側にその凸条に整合する嵌着溝３２４，３１４が一体的に形成され、タンクヘッダ３２０とプレートヘッダ３１０とをその長手方向から凸条３２３，３１３を嵌着溝３２４，３１４にそれぞれ嵌着することによって、両者を結合する方法が、従来より知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１３２４８７号公報（第３頁、図１〜図３）
【０００６】
しかしながら、上記した従来公知の方法では、凸条２２３，２１３及び嵌着溝２２４，２１４が開口縁の全長に渡って延設されているいるので、タンクヘッダ２２０とプレートヘッダ２１０を上下（図５の上下方向）に合わせて組み付けることができず、端面からスライドさせて組み付ける必要があり、組付け作業が難しい。また、これらのタンクヘッダとプレートヘッダの形状は押出し材でないと加工できない形状のため、材料上の制約がかかり、かつコストが高くなるという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、２つに分割されたヘッダ部品をかしめ結合によることなく、十分な結合力をもって両ヘッダ部品の結合を低コストで行うことのできるヘッダ構造を備える積層型熱交換器を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の積層型熱交換器を提供する。
請求項１に記載の積層型熱交換器は、ヘッダが２分割されたプレートヘッダとタンクヘッダとの組み合わせから構成されていて、タンクヘッダの断面略半円形状の周方向の両端部には、プレートヘッダの端部を包み込む段差部が形成されていると共に、この段差部には、その長手方向に所定の間隔をあけて内方に突出する多数の凸部が形成され、一方、プレートヘッダの断面略半円形状の周方向の両端部には、タンクヘッダの凸部に対応して多数の凹部が形成され、これらの凸部と凹部とを凹凸結合することによってタンクヘッダとプレートヘッダとを組み合わせてヘッダを形成するようにしたものである。これにより、かしめ結合によらずに両者をしっかりと結合することができるので、作業が容易でかつ製造コストの低減を図ることができる。
【０００９】
請求項２の積層型熱交換器は、タンクヘッダの凸部とプレートヘッダの凹部が形成されたそれぞれの両端部の先端にテーパ面を設けたものであり、これにより、両者の組み付け時に、両端部が容易に弾性変形してそれぞれの端部を案内するので、組み付け作業が容易に行える。
請求項３の積層型熱交換器は、凸部と凹部の形状を鉤型状にしたものであり、これにより、タンクヘッダとプレートヘッダとを組み付けた後は、両者は離れることがなく、しっかりと固着される。
【００１０】
請求項４の積層型熱交換器は、タンクヘッダに凸部に代えて凹部を、プレートヘッダに凹部に代えて凸部を形成するようにしたものであり、これにおいても、タンクヘッダとプレートヘッダとは凹凸結合によってしっかりと結合される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態の積層型熱交換器について説明する。図１は、本発明の積層型熱交換器におけるヘッダ構造を示す斜視図であり、図２は、タンクヘッダとプレートヘッダとからなるヘッダ構造における第１実施例の結合構成を示しており、（ａ）〜（ｃ）はその結合手順を説明する図である。本発明の積層型熱交換器は、流体通路を成すチューブ１と、放熱用のコルゲートフィン２とを交互に積層すると共に、各チューブ１の両端部にヘッダ３を配置して一体ろう付けにより製造される。
【００１２】
チューブ１は、アルミニウム材を押出成形したものや、インナーフィンをチューブ１内に挿入して、各々を一体ろう付けしたものが使用され、いずれも内部に複数の流体通路が形成されている。コルゲートフィン２は、薄いアルミニウム板を波状に加工したローラ成型品であり、その表面には、例えば熱交換効率を高めるためのルーバ（図示せず）が形成されている。
【００１３】
ヘッダ３は、その長手方向に２分割され、その内側を成すプレートヘッダ３１と外側を成すタンクヘッダ３２とから構成される。なお、ヘッダ３の両端開口部は、通常、図示されないキャップによって封鎖されている。これらのプレートヘッダ３１とタンクヘッダ３２とは、一般にはろう材がクラッドされたアルミニウムのプレス成型品である。
【００１４】
プレートヘッダ３１は、断面略半円形状又は断面略コ字状に形成され、その長手方向に間隔にあけて各チューブ１の端部が挿入されて、接続される長孔３１ａがバーリング加工により形成されている。また、図２に示すようにプレートヘッダ３１のその周方向の両端部には、後述するタンクヘッダ３２の多数の凸部に対応して、長手方向に間隔をあけて多数の凹部３１ｂが形成されると共に、この凹部３１ｂが形成されている端部の先端には、テーパ面３１ｃが形成されている。凹部３１ｂは、断面略Ｖ字状に形成されていて、外方に向けて開放されている。
【００１５】
タンクヘッダ３２は、断面略半円形状又は断面略コ字状に形成され、その周方向の両端部には、プレートヘッダ３１の端部を包み込む段差部３２ａが形成されている。この場合、タンクヘッダ３２の内面とプレートヘッダ３１の内面とが、段差のない滑らかな曲面を形成するように、段差部３２ａの高さは、プレートヘッダ３１の厚さに略等しい。タンクヘッダ３２の段差部３２ａには、その長手方向に所定の間隔をあけて、内方に突出する多数の凸部３２ｂが形成される。この凸部３２ｂが形成されるタンクヘッダ３２の端部外面には、凸部３２ｂが内方に突出するのに対応して窪み部３２ｃが形成されている。凸部３２ｂは、断面が略台形状をしていて、その頂面が平坦なストレート面３２ｂ１　で、その前後がテーパ面３２ｂ２　，３２ｂ３　となっている。
【００１６】
上記のように構成されたプレートヘッダ３１とタンクヘッダ３２とは、それぞれに形成された凹部３１ｂと凸部３２ｂとを図２のように凹凸結合することによって、ヘッダ３が形成される。なお、プレートヘッダ３１とタンクヘッダ３２とは凹凸結合により組み合わされた後に、ろう付結合されるものである。
【００１７】
次に図２の（ａ）〜（ｃ）に示される組み合わせ手順に従って、プレートヘッダ３１とタンクヘッダ３２の組付け作業について説明する。図２（ａ）は結合前を示しており、これに示されるように、タンクヘッダ３２端部の凸部３２ｂのテーパ面３２ｂ２　と、プレートヘッダ３１端部先端のテーパ面３１ｃとを当接させて、組み付け力を加えることで、タンクヘッダ３２の端部が外方に拡がり、同時にプレートヘッダ３１の端部が内方に変形することで、徐々にプレートヘッダ３１がタンクヘッダ３２内に入り込んで行く。この場合、両端部に形成されたテーパ面３１ｃ，３２ｂ２　とが互いの端部の案内面となっていて、大きな組み付け力を必要とすることなく、容易に両者の端部が弾性変形して結合して行く。
【００１８】
図２（ｂ）は、結合途中の状態を示しており、タンクヘッダ３２の凸部３２ｂのストレート面３２ｂ１　が、プレートヘッダ３１のテーパ面３１ｃと凹部３１ｂとの間の平坦な面に当接している。このストレート面３２ｂ１　が形成されていることによって、組み付け力が低減でき、タンクヘッダ３２とプレートヘッダ３１の部材同志が低い面圧で接触し、両者の端部に塑性変形を起こさせることなく結合させることができる。
【００１９】
図２（ｃ）は、結合完了後の状態を示しており、プレートヘッダ３１の端部の元に戻ろうとする（外方へ拡こうとする）弾性力ｆが、プレートヘッダ３１のＶ字状の凹部３１ｂの斜面と、タンクヘッダ３２ｂの凸部３２ｂのテーパ面３２ｂ３　とによる合わせ面へ押し付ける力ｇへ変換されて働き、プレートヘッダ３１の端面３１ｄと段差部３２ａの段差面３２ｃとの間に隙間が生じるのが防止できる。
このようにして、本実施形態では、タンクヘッダ３２とプレートヘッダ３１のそれぞれの端部の弾性変形を利用して凹凸結合しているので、かしめ部を必要とすることなく両者をしっかりと結合することができる。
【００２０】
図３は、本発明の第２実施例であるタンクヘッダとプレートヘッダの組み合わせ構造を示している。この実施例では、タンクヘッダ３２の凸部３２ｂは、その断面が略直角三角形状又はあご状になるように段差部３２ａから内方に突出している。一方、プレートヘッダ３１の凹部３１ｂは、上記タンクヘッダ３２の凸部３２ｂを受け入れるように、その断面が同じ形状の略直角三角形状又はあご状に窪んだ形に形成されている。したがって、両者が組み合わされたとき、鉤状にタンクヘッダ３２の凸部３２ｂがプレートヘッダ３１の凹部３１ｂに引っ掛かり、両者は離れることはない。
【００２１】
なお、上述の実施形態は、プレートヘッダ３１に凹部３１ｂを、タンクヘッダ３２に凸部３２ｂを形成しているが、プレートヘッダ側に凸部を、タンクヘッダ側に凹部を形成するようにしてもよい。
【００２２】
以上説明したように、本発明においては、プレートヘッダとタンクヘッダとを凹凸嵌合を利用して組み合わせているので、プレートヘッダに対してタンクヘッダを長手方向にスライドさせることなく組み付けが可能であるので、組付け作業が容易で、組付け後の長手方向のズレも防止できる。また、結合部の凹部及び凸部の形状をプレス加工により成形できるので、製造コストが低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の積層型熱交換器におけるヘッダ構造を示す斜視図である。
【図２】タンクヘッダとプレートヘッダとからなるヘッダ構造における第１実施例の結合構成を示しており、（ａ）〜（ｃ）はその結合手順を説明する図である。
【図３】第２実施例のタンクヘッダとプレートヘッダとの結合構成を示す図である。
【図４】従来の積層型熱交換器のヘッダ構造を示す斜視図である。
【図５】同じく従来のヘッダ構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…チューブ
２…コルゲートフィン
３…ヘッダ
３１…プレートヘッダ
３１ａ…長孔
３１ｂ…凹部
３２…タンクヘッダ
３２ａ…段差部
３２ｂ…凸部
３２ｃ…窪み部
３１ｃ，３２ｂ２　，３２ｂ３　…テーパ面
【図１】
2004108613.tif 000003
【図２】
2004108613.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004108613.tif 000006
【図５】
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