(57)【要約】【課題】  ヘッダーパイプを性能が維持できる最小限の長さにし、軽量，小型化及び気密性の維持を図れるようにした熱交換器を提供すること。【解決手段】  対峙する一対のヘッダーパイプ２ａ，２ｂと、両ヘッダーパイプ間に互いに平行に配列されて一方のヘッダーパイプから他方のヘッダーパイプへ熱媒体を流動させる複数の熱交換チューブ３と、これら熱交換チューブ間と最外側の熱交換チューブの外側に配設される複数の熱交換フィン４と、最外側の熱交換チューブの外側に配設されるサイドプレート５とをろう付けにより結合固定してなる熱交換器１において、サイドプレートの両端部を、両ヘッダーパイプの開口端部にろう付けにより冠着されるキャップ６の相対向側面に設けられた嵌合孔７内にそれぞれ嵌合すると共に、ヘッダーパイプの側面に当接した状態でろう付け固定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対峙する一対のヘッダーパイプと、両ヘッダーパイプ間に互いに平行に配列されて一方のヘッダーパイプから他方のヘッダーパイプへ熱媒体を流動させる複数の熱交換チューブと、これら熱交換チューブ間と最外側の熱交換チューブの外側に配設される複数の熱交換フィンと、最外側の熱交換チューブの外側に配設されるサイドプレートとをろう付けにより結合固定してなる熱交換器であって、
上記サイドプレートの両端部が、上記両ヘッダーパイプの開口端部にろう付けにより冠着されるキャップの相対向側面に設けられた嵌合部にそれぞれ嵌合されると共に、ヘッダーパイプの側面に当接した状態でろう付け固定される、ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１記載の熱交換器において、
上記キャップは、ヘッダーパイプの開口端部を嵌挿する有底筒状に形成され、このキャップの底部でヘッダーパイプの開口端を閉塞し、筒状側部にサイドプレートの嵌合部が設けられている、ことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１記載の熱交換器において、
上記キャップは、ヘッダーパイプの開口端部の内外部を嵌挿する段付き有底筒状に形成され、このキャップの段付き底部でヘッダーパイプの開口端の内外部を閉塞し、筒状側部にサイドプレートの嵌合部が設けられている、ことを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器において、
上記嵌合部が、キャップの側面に設けられる嵌合孔又はキャップの側端に開口する切欠きである、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】
この発明は、例えば自動車用パラレルフロー型熱交換器に関するもので、更に詳細には、最外側の熱交換チューブの外側に配設される熱交換フィンを保護するサイドプレートを具備する熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種のパラレルフロー型熱交換器は、対峙する一対のヘッダーパイプ間に、互いに平行に配列されて一方のヘッダーパイプから他方のヘッダーパイプへ熱媒体を流動させる複数の熱交換チューブを取り付け、更に、これら熱交換チューブ間に、複数の熱交換フィンを組み付けて接合して熱交換領域を形成している。そして、ヘッダーパイプを介して熱媒体を流動して冷房に供される。
【０００３】
上記のように構成される熱交換器において、熱交換チューブの最外側に位置する２本の熱交換チューブでは、更に、その外側に熱交換フィンが配設されている。この最外側の熱交換チューブに取り付けられた熱交換フィンは、そのままでは開放部となり、外力が作用すると容易に変形損傷する可能性がある。そのため、これらの熱交換フィンを保護する目的で、最外側には一対のアルミニウム合金製のサイドプレートが接合されている。
【０００４】
従来、サイドプレートを取り付ける構造として、（１）サイドプレートの両端部を折曲して、その折曲部をヘッダーパイプの外周面に当接した状態でろう付け固定するもの（例えば、特許文献１参照）、（２）ヘッダーパイプの端部を封止するキャップとサイドプレートとを一体加工するもの（例えば、特許文献２参照）、（３）ヘッダーパイプに熱交換チューブを差し込むための嵌合孔を設けると共に、サイドプレートを差し込むための嵌合孔を設け、これら嵌合孔にそれぞれ熱交換チューブ及びサイドプレートの端部を挿入してろう付け固定するもの（例えば、特許文献３参照）、あるいは、（４）ヘッダーパイプ及びキャップの両方にスリットを設け、サイドプレートの端部を両スリットに挿入してろう付け固定するもの（例えば、特許文献４参照）などが知られている。
【０００５】
ところで、この種の熱交換器においては、従来から重量を削減できる部材は極力薄く，短くする軽量化が求められており、なおかつ、製造上の制約はできる限りなくし、設計の自由度を高めることが望まれているのが現状である。
【特許文献１】実公平７−２２６２０号公報（実用新案登録請求の範囲、第１図、第４図、第５図）
【特許文献２】実開平２−１２２９８６号公報（実用新案登録請求の範囲、第１図、第２図）
【特許文献３】特開平３−２７９７９８号公報（特許請求の範囲、第１図、第２図）
【特許文献４】登録実用新案第２５５１９０６号公報（段落番号００２２、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、（１）実公平７−２２６２０号公報に記載の技術は、ろう付け前の状態でサイドプレートとヘッダーパイプは接触しているのみであるため、常温では接触している場合でも、ろう付けにおいて組み付けられた熱交換器コアを６００℃程度まで加温した際に、膨張や歪み等を生じて、接触部に隙間が生じ接合不良が生じるという問題があった。この問題を解決するためには、治具等を使用して隙間が生じないように拘束することも考えられるが、これにおいても組立作業が面倒である上、サイドプレートとヘッダーパイプの接合の確実性に欠けるという問題があった。
【０００７】
また、（２）実開平２−１２２９８６号公報に記載の技術は、キャップとサイドプレートとを一体化するため、ヘッダーパイプ間の寸法が固定されてしまい、仮組立の際の微調整ができず、サイドプレート部の変形に対応し難いという問題がある。また、サイドプレートを作製する金型が複雑になり、サイドプレートの寸法精度もシビアにしなければならない。
【０００８】
また、（３）特開平３−２７９７９８号公報に記載のものおいては、ヘッダーパイプの端部から最外部の嵌合孔までの距離が短いと、ヘッダーパイプの端部が変形し易くなるため、成形が難しいという問題がある。そのため、ヘッダーパイプ端部の最外側に位置するサイドプレートの差し込み用の嵌合孔からヘッダーパイプ端部までの寸法を多く例えば１０ｍｍ以上必要とし、ヘッダーパイプの長さが必要以上に長くなり、材料が無駄であるばかりか、熱交換器の小型、軽量化が図れないという問題がある。また、本来、熱交換器は内部に熱媒体が流動するため、気密性が要求されるヘッダーパイプに必要以上に孔を設けることは好ましいことではなく、ヘッダーパイプに設けられた嵌合孔に差し込まれるサイドプレート端部の加工精度も、接合良否を左右するため、シビアにしなければならない。
【０００９】
また、（４）登録実用新案第２５５１９０６号公報に記載の技術においても、ヘッダーパイプにサイドプレートを差し込むスリットを設けるため、上記（３）特開平３−２７９７９８号公報に記載のものと同様な問題点がある。
【００１０】
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ヘッダーパイプを性能が維持できる最小限の長さにし、軽量，小型化及び気密性の維持を図れるようにした熱交換器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、対峙する一対のヘッダーパイプと、両ヘッダーパイプ間に互いに平行に配列されて一方のヘッダーパイプから他方のヘッダーパイプへ熱媒体を流動させる複数の熱交換チューブと、これら熱交換チューブ間と最外側の熱交換チューブの外側に配設される複数の熱交換フィンと、最外側の熱交換チューブの外側に配設されるサイドプレートとをろう付けにより結合固定してなる熱交換器であって、  上記サイドプレートの両端部が、上記両ヘッダーパイプの開口端部にろう付けにより冠着されるキャップの相対向側面に設けられた嵌合部にそれぞれ嵌合されると共に、ヘッダーパイプの側面に当接した状態でろう付け固定される、ことを特徴とする。
【００１２】
このように構成することにより、最外側の熱交換チューブの外側に配設されるサイドプレートの両端部を、両ヘッダーパイプの開口端部にろう付けにより冠着されるキャップの相対向側面に設けられた嵌合部にそれぞれ嵌合すると共に、ヘッダーパイプの側面に当接した状態でろう付け固定することができるので、ヘッダーパイプには熱交換チューブ用の孔以外に孔明けの必要がなく、ヘッダーパイプは性能が維持できる必要最小限の長さにすることができる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の熱交換器において、上記キャップを、ヘッダーパイプの開口端部を嵌挿する有底筒状に形成し、このキャップの底部でヘッダーパイプの開口端を閉塞し、筒状側部にサイドプレートの嵌合部を設けることを特徴とする。
【００１４】
このように構成することにより、ヘッダーパイプの開口端をキャップの底部で閉塞し、キャップの筒状側部に設けられた嵌合部に嵌合されるサイドプレートの端部先端をヘッダーパイプの側面に当接してろう付けすることができる。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の熱交換器において、上記キャップを、ヘッダーパイプの開口端部の内外部を嵌挿する段付き有底筒状に形成し、このキャップの段付き底部でヘッダーパイプの開口端の内外部を閉塞し、筒状側部にサイドプレートの嵌合部を設けることを特徴とする。
【００１６】
このように構成することにより、ヘッダーパイプの開口端部の内外部をキャップの段付き底部で閉塞し、キャップの筒状側部に設けられた嵌合部に嵌合されるサイドプレートの端部先端をヘッダーパイプの側面に当接してろう付けすることができる。
【００１７】
この発明において、上記嵌合部を、キャップの側面に設けられる嵌合孔又はキャップの側端に開口する切欠きにて形成することができる（請求項４）。
【発明の効果】
【００１８】
（１）請求項１記載の発明によれば、ヘッダーパイプには熱交換チューブ用の孔以外に孔明けの必要がなく、ヘッダーパイプは性能が維持できる必要最小限の長さにすることができるので、熱交換器の小型，軽量化が図れると共に、気密性の維持が図れ、かつ、製造上の制約を減らすことができ、熱交換器の自由度を高めることができる。
【００１９】
（２）請求項２記載の発明によれば、ヘッダーパイプの開口端をキャップの底部で閉塞し、キャップの筒状側部に設けられた嵌合部に嵌合されるサイドプレートの端部先端をヘッダーパイプの側面に当接してろう付けすることができるので、上記（１）に加えて、更に気密性を維持することができると共に、ヘッダーパイプとキャップ及びサイドプレートのろう付けを確実にすることができる。
【００２０】
（３）ヘッダーパイプの開口端部の内外部をキャップの段付き底部で閉塞し、キャップの筒状側部に設けられた嵌合部に嵌合されるサイドプレートの端部先端をヘッダーパイプの側面に当接してろう付けすることができるので、上記（１）に加えて、更に気密性を維持することができると共に、ヘッダーパイプとキャップ及びサイドプレートのろう付けを確実にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明に係る熱交換器の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
図１は、この発明に係る熱交換器の概略斜視図（ａ）及び（ａ）のＩ部の拡大断面図（ｂ）、図２は、上記熱交換器の要部を示す分解斜視図である。
【００２３】
上記熱交換器１は、対峙する一対のヘッダーパイプ２ａ，２ｂと、両ヘッダーパイプ２ａ，２ｂ間に互いに平行に配列されて一方のヘッダーパイプ２ａから他方のヘッダーパイプ２ｂへ熱媒体を流動させる複数の熱交換チューブ３と、これら熱交換チューブ３間と最外側の熱交換チューブ３の外側に配設される複数の熱交換フィン４と、最外側の熱交換チューブ３の外側に配設されるサイドプレート５とで主に構成されている。
【００２４】
上記ヘッダーパイプ２ａ，２ｂは、例えばアルミニウム合金製の押出形材にて略円筒状に形成されている。これらヘッダーパイプ２ａ，２ｂの上下端部には、キャップ６が冠着されると共に、相対向するキャップ６に設けられた嵌合部例えば嵌合孔７内にそれぞれ嵌合するサイドプレート５の端部５ａをヘッダーパイプ２ａ，２ｂの側面に当接した状態で、ヘッダーパイプ２ａ，２ｂとキャップ６とサイドプレート５とがろう付け固定されている。また、一方のヘッダーパイプ２ａ（図１において左側）の上端付近には熱媒体の流入口８が設けられており、他方のヘッダーパイプ２ｂ（図１において右側）の下端付近には、熱媒体の流出口９が設けられている。
【００２５】
この場合、上記キャップ６は、図３に示すように、片面もしくは両面にＡｌ−Ｓｉ系のろう材６ｄををクラッドしたアルミニウム合金製の円板６ｅを、プレス加工によって略有底筒状に形成した後、筒状側部６ｂに、切削又はプレス加工によって嵌合孔７が形成される。
【００２６】
また、サイドプレート５は、例えばＡ１０００系，Ａ３０００系（ＪＩＳ）等のＭｇ含有量が０．８％以下であるアルミニウム合金からなる板材にて形成されており、上記熱交換チューブ３及び熱交換フィン４の幅と略同じ幅を有する帯状基部５ｂの両端角部がカットされて端部５ａが形成されている。
【００２７】
上記のように形成することにより、ヘッダーパイプ２ａ，２ｂの端部に冠着されるキャップ６は、底部６ａでヘッダーパイプ２ａ，２ｂの開口端を閉塞し、筒状側部６ｂに設けられた嵌合孔７内にサイドプレート５の端部５ａが嵌合されると共に、ヘッダーパイプ２ａ，２ｂの側面に当接した状態でろう付け固定される（図１（ｂ）参照）。これにより、気密性を維持することができると共に、ヘッダーパイプ２ａ，２ｂとキャップ６及びサイドプレート５のろう付けを確実にすることができる。
【００２８】
上記熱交換チューブ３は、アルミニウム合金製の押出形材によって形成されており、相反する方向に向いた一対の平坦面を有する扁平管として形成されている。この熱交換チューブ３の内部には上記熱媒体の流路３ａが長手方向に沿って形成されており、ヘッダーパイプ２ａ内の熱媒体が上記流路３ａを通してヘッダーパイプ２ｂへ流通するようになっている。この熱交換チューブ３は、両端部が両ヘッダーパイプ２ａ，２ｂの相対向する位置に設けられた差込み孔２ｃ内に挿入され、ろう付け固定されている。
【００２９】
また、上記熱交換フィン４は、ローラ成形法によってアルミニウム合金製板を波状（コルゲート状）に形成したものであり、互いに隣接する熱交換チューブの間に設けられ、これらの熱交換チューブ３の平坦面に対してろう付けにより固定されている。このようにコルゲート状の熱交換フィン４を熱交換チューブ３の表面に固定することにより、かかる熱交換チューブ３の流路３ａの内部を流動する熱媒体とこれら熱交換チューブ３及び熱交換フィン４を取り巻く外気との間における熱交換が効率的に行われるようになっている。
【００３０】
この熱交換器１を組み立てる際には、まず、ヘッダーパイプ２ａ，２ｂの上下端部にキャップ６を冠着する。次に、上記熱交換チューブ３及び熱交換フィン４を交互に並べ、両端に位置する熱交換チューブ３の外側にも熱交換フィン４を配置すると共に、更にその外側に上記サイドプレート５を配置してコア部を構成する。次に、キャップ６が冠着された一対のヘッダーパイプ２ａ，２ｂをスライドさせて、熱交換チューブ３の端部を対応する差込み孔２ｃ内に挿入すると共に、サイドプレート５の端部５ａをキャップ６に設けられた嵌合孔７内に挿入する。挿入が完了したら、これらが分離しないように治具を用いて拘束し、この状態でヘッダーパイプ２ａ，２ｂ、熱交換チューブ３、熱交換フィン４及びサイドプレート５のろう付けを行う。
【００３１】
これらヘッダーパイプ２ａ，２ｂ、熱交換チューブ３、熱交換フィン４及びサイドプレート５の材質としては、Ａ３０００系，Ａ１０００系（ＪＩＳ）のアルミニウム合金を用いることができ、お互いの接合部にＡｌ−Ｓｉ系のろう材を介在させてろう付けすることができる。もっとも、接合部にろう材を配置する手間を省くという観点からすれば、互いに接合される部材の少なくとも一方にＡｌ−Ｓｉ系のろう材をクラッドしたブレージング材を用いることが好ましい。例えば、ヘッダーパイプ２ａ，２ｂとしてブレージング材を使用するのであれば、外周面にろう材をクラッドした電縫管を用いることができ、このときのサイドプレート５及び熱交換チューブ３としてはＡ１０００系，Ａ３０００系（ＪＩＳ）等のＭｇ含有量が０．８％以下であるアルミニウム合金からなる生地材を使用することができ、また、これら合金にＡｌ−Ｓｉ系ろう材がクラッドされたブレージング材を使用することができる。なお、キャップ６にＡ１０００系，Ａ３０００系（ＪＩＳ）等のアルミニウム合金を使用した場合は、サイドプレート５は、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材をクラッドしたブレージング材を後いる必要がある。
【００３２】
図４は、この発明に係る熱交換器の第２実施形態を示す要部拡大断面図である。
【００３３】
第２実施形態は、上記キャップ６Ａとヘッダーパイプ２ａ，２ｂの上下開口端との密着性及びろう付け性を更に向上させるようにした場合である。この場合、キャップ６Ａは、Ａ１０００系，Ａ３０００系（ＪＩＳ）等のアルミニウム合金製の部材にて形成される段付き有底筒状に形成されており、キャップ６Ａに設けられた段付き底部６ａでヘッダーパイプ２ａ，２ｂの開口端の内外部を閉塞し、筒状側部６ｂにサイドプレート５の端部５ａを嵌挿する嵌合孔７が設けられている。なお、この場合、サイドプレート５は、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材をクラッドしたブレージング材にて形成されている。
【００３４】
上記キャップ６Ａを作製するには、図５に示すように、鍛造加工によって有底筒状のキャップ素材６ｆの底部６ａを屈曲して段付き底部６ｃを形成した後、切削又はプレス加工によって筒状側部６ｂに嵌合孔７を設けることによってキャップ６Ａを作製する。
【００３５】
上記のように構成されるキャップ６Ａを用いることにより、ヘッダーパイプ２ａ，２ｂの開口端部の内外部をキャップ６Ａの段付き底部６ｃで閉塞し、キャップ６Ａの筒状側部６ｂに設けられた嵌合孔７に嵌挿されるサイドプレート５の端部先端をヘッダーパイプ２ａ，２ｂの側面に当接してろう付けすることができる。したがって、気密性を維持することができると共に、ヘッダーパイプ２ａ，２ｂとキャップ６Ａ及びサイドプレート５のろう付けを確実にすることができる。
【００３６】
なお、上記実施形態では、キャップ６，６Ａの側面に設けられる嵌合部が嵌合孔７にて形成される場合について説明したが、図６（ａ），（ｂ）に示すように、嵌合部を例えばキャップ６の側端に開口する切欠き７Ａによって形成し、この切欠き７Ａにサイドプレート５の端部５ａを嵌合させるようにしてもよい。このように、嵌合部を切欠き７Ａによって形成することにより、嵌合孔７を設ける場合に比べてキャップ６の加工を容易にすることができる。なお、嵌合部を切欠き７Ａによって形成した場合、キャップ６とサイドプレート５の嵌合に隙間が生じるが、組立時のろう付け前の拘束状態では、積層された熱交換チューブ３及び熱交換フィン４を若干圧縮状態で拘束しているため、サイドプレート５には外向きの力、すなわち上部のサイドプレート５は上方への力が、また、下部のサイドプレート５には下方への力が加わり、キャップ底面と反対側のガイドは不要にできるので、問題はない。
【００３７】
なお、キャップ６Ａにおいても、同様に嵌合部をキャップ６Ａの側端に開口する切欠き７Ａによって形成することができる（図７（ａ），（ｂ）参照）。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明に係る熱交換器の第１実施形態を示す概略斜視図（ａ）及び（ａ）のＩ部拡大断面図（ｂ）である。
【図２】上記熱交換器の要部を示す分解斜視図である。
【図３】第１実施形態におけるキャップの作製手順を示す概略斜視図（ａ，ｂ，ｃ）及び（ｃ）のII−II線に沿う断面図（ｄ）である。
【図４】この発明に係る熱交換器の第２実施形態の要部を示す拡大断面図である。
【図５】第２実施形態におけるキャップの作製手順を示す概略斜視図（ａ，ｂ，ｃ）及び（ｃ）のIII−III線に沿う断面図（ｄ）である。
【図６】この発明における嵌合部を切欠きによって形成した場合の熱交換器を示す概略斜視図（ａ）及び（ａ）のIV部拡大断面図（ｂ）である。
【図７】第２実施形態におけるキャップに切欠きを形成した状態の斜視図（ａ）及び（ａ）のＶ−Ｖ線に沿う断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００３９】
１  熱交換器
２ａ，２ｂ  ヘッダーパイプ
３  熱交換チューブ
４  熱交換フィン
５  サイドプレート
５ａ  端部
６，６Ａ  キャップ
６ａ  底部
６ｂ  筒状側部
６ｃ  段付き底部
７  嵌合孔（嵌合部）
７Ａ  切欠き（嵌合部）
【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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