(57)【要約】    【課題】  熱交換器における冷媒流通用の扁平チューブ１０３の構造を改善する。    【解決手段】  扁平チューブ１０３は、板材を中間部でＵ字状に折り返し、板材の端縁部同士を接合することで、中空扁平形状に形成される。扁平チューブ１０３の接合側には、端縁部同士が互いに接近してろう付けされる接合部４０１と、該接合部より外側で互いに離間する拡開部４０２とが形成される。拡開部４０２における扁平チューブ長手方向の一部には、互いに対向する切欠き部４０３と爪部４０４とが形成される。爪部４０４は切欠き部４０３側に折り曲げられて接合部４０１を固定する。【選択図】  図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行でそれぞれ水平方向に配置される上下一対のヘッダタンクと、これら一対のヘッダタンク間を並列に連通する複数の扁平チューブと、を含んで構成され、前記扁平チューブ内を流れる冷媒と前記扁平チューブ間の空隙を流れる空気との間で熱交換を行う、熱交換器であって、
前記扁平チューブは、板材を中間部でＵ字状に折り返し、板材の端縁部同士を接合することで、中空扁平形状に形成され、
前記扁平チューブの接合側には、端縁部同士が互いに接近してろう付けされる接合部と、該接合部より外側で互いに離間する拡開部とが形成され、
前記拡開部における扁平チューブ長手方向の一部には、互いに対向する切欠き部と爪部とが形成され、
前記爪部は前記切欠き部側に折り曲げられて前記接合部を固定する、ことを特徴とする、熱交換器。
【請求項２】
前記爪部は、前記接合部の幅方向の一部を固定し、前記接合部の外面上に扁平チューブ長手方向に連続する凝縮水の排水路が形成されることを特徴とする、請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記扁平チューブは、前記接合部側が空気流れ方向で上流側、前記折り返し部側が下流側に配置されることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下一対のヘッダタンクとこれらのヘッダタンクを連通する複数の扁平チューブとを含んで構成される熱交換器に関するもので、特に扁平チューブの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱交換器として、特許文献１に示されるものがある。これは、互いに平行でそれぞれ水平方向に配置される上下一対のヘッダタンクと、これら一対のヘッダタンクを並列に連通する複数の扁平チューブと、を含んで構成され、扁平チューブ内を流れる冷媒と扁平チューブ間の空隙を流れる空気との間で熱交換を行う。尚、扁平チューブ間の空隙にはコルゲートフィンが配置される。
ここで、扁平チューブは、板材を中間部でＵ字状に折り返し、板材の端縁部同士を接合することで、中空扁平形状に形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２６３９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、熱交換器の構成部品（ヘッダタンク、扁平チューブ及びコルゲートフィン）については、予め接合面側にろう材をコーティングしたり、接合面側にろう材を持たせたクラッド材により形成したりしている。そして、これらの構成部品を組み立てた後、炉中で加熱することで、ろう付けし、一体化している。
【０００５】
しかしながら、扁平チューブを構成する板材の端縁部同士の接合において、合わせ面のクリアランス管理が不十分であると、ろう付け不良による口開きが発生することがある。
また、ろう付けの際、ヘッダタンク側のろう材がリッチなため、扁平チューブの接合部の合わせ面の毛管力で、ヘッダタンク側のろう材が引き寄せられ、合わせ面に沿って流れていく。すると、この流れていく過程で、扁平チューブの母材（アルミ）が溶け、穴が開いてしまうことがある。
【０００６】
一方、熱交換器では、暖かい空気が冷たい扁平チューブに当たることで、空気中の水分が凝縮し、扁平チューブに付着する。凝縮水の付着は熱交換効率を阻害するので、凝縮水が速やかに排水されるようにする必要がある。
【０００７】
本発明は、このような実状に鑑み、扁平チューブの接合部の口開きの抑制、接合部に沿うろう流れによる浸食（エロージョン）の抑制、更には凝縮水の排水性の確保などを図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る熱交換器は、互いに平行でそれぞれ水平方向に配置される上下一対のヘッダタンクと、これら一対のヘッダタンクを並列に連通する複数の扁平チューブと、を含んで構成され、扁平チューブ内を流れる冷媒と扁平チューブ間の空隙を流れる空気との間で熱交換を行う。
ここで、扁平チューブは、板材を中間部でＵ字状に折り返し、板材の端縁部同士を接合することで、中空扁平形状に形成される。
扁平チューブの接合側には、端縁部同士が互いに接近してろう付けされる接合部と、該接合部より外側で互いに離間する拡開部とが形成される。
前記拡開部における扁平チューブ長手方向の一部には、互いに対向する切欠き部と爪部とが形成される。
前記爪部は前記切欠き部側に折り曲げられて前記接合部を固定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、爪部で接合部を固定することで、接合部の口開きを抑制できる。また、爪部が接合部の一部を覆い、ろう流れを遮断することで、浸食を抑制できる。また、接合部と拡開部とで扁平チューブの外面側に凹溝が形成され、これが凝縮水の排水路となるので、排水性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態として示す熱交換器の概略斜視図
【図２】同上の熱交換器の正面図
【図３】同上の熱交換器の側面図（図２のＡ−Ａ矢視図）
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図
【図５】同上の熱交換器の平面図（図２のＣ−Ｃ矢視図）
【図６】図２のＤ−Ｄ断面図
【図７】図２のＥ−Ｅ断面図
【図８】同上の熱交換器のパス構成を示す概略斜視図
【図９】扁平チューブの全体図
【図１０】扁平チューブの要部拡大図（図９のＸ部拡大図）
【図１１】図１０のＹ−Ｙ断面図
【図１２】図１０のＺ−Ｚ断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態として示す熱交換器の概略斜視図、図２は正面図、図３は側面図（図２のＡ−Ａ矢視図）、図４は図２のＢ−Ｂ断面図、図５は平面図（図２のＣ−Ｃ矢視図）、図６は図２のＤ−Ｄ断面図、図７は図２のＥ−Ｅ断面図である。
【００１２】
本実施形態の熱交換器１０は、蒸発器であり、空気（空調用空気）の通流方向（図１中ＡＩＲの矢印方向）において、前後に並べて配置された２つの熱交換ユニット１００、２００を有している。ここで、２つの熱交換ユニット１００、２００のうち、通流方向の上流側に位置する熱交換ユニット１００は、冷媒出口パイプ１１０を有する冷媒出口側の熱交換ユニットであり、通流方向の下流側に位置する熱交換ユニット２００は、冷媒入口パイプ２１０を有する冷媒入口側の熱交換ユニットである。
【００１３】
熱交換ユニット１００は、互いに平行に配置される上下一対の円筒状のヘッダタンク１０１、１０２と、これらのヘッダタンク１０１、１０２を並列に連通する複数の扁平チューブ１０３と、扁平チューブ１０３間に配置されるコルゲートフィン１０４とから構成され、これらはろう付けにより接合される。
【００１４】
扁平チューブ１０３は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金により中空扁平形状に形成され、中空部は冷媒流路をなす。
コルゲートフィン１０４は、隣合う扁平チューブ１０３、１０３の扁平面間に挿入配置され、空気の通流方向に空気流路を形成する。
【００１５】
上側のヘッダタンク１０１は、その下側の円筒面に、複数の扁平チューブ１０３の上端部が連通している。尚、ヘッダタンク１０１には、前記扁平チューブ１０３を嵌合するため、スリットが予め形成されている。そして、上側のヘッダタンク１０１の左右の両端部は閉塞されている。
【００１６】
下側のヘッダタンク１０２は、その上側の円筒面に、複数の扁平チューブ１０３の下端部が連通している。尚、ヘッダタンク１０２にも、前記扁平チューブ１０３を嵌合するため、スリットが予め形成されている。そして、下側のヘッダタンク１０２の左右の両端部のうち、一方（図で右方）は閉塞されるが、他方（図で左方）には冷媒出口パイプ１１０が接続されている。そして、下側のヘッダタンク１０２の長手方向中間部には、タンク内空間を第１及び第２のタンク内空間１０２ａ、１０２ｂに仕切る仕切壁１０５が設けられる。尚、仕切壁１０５は、円板状に形成され、ヘッダタンク１０２に予め形成したスリットを介して挿入し、接合する。
【００１７】
下側のヘッダタンク１０２において、仕切壁１０５により仕切られる一端側のタンク空間（第１のタンク空間）１０２ａは、冷媒の流出側のタンク空間となり、他端側のタンク空間（第２のタンク空間）１０２ｂは、接続部材３００を介して他の熱交換ユニット２００と連通するタンク空間となる。
【００１８】
熱交換ユニット２００は、熱交換ユニット１００と同様、互いに平行に配置される上下一対の円筒状のヘッダタンク２０１、２０２と、これらのヘッダタンク２０１、２０２を並列に連通する複数の扁平チューブ２０３と、扁平チューブ２０３間に配置されるコルゲートフィン２０４とから構成され、これらはろう付けにより接合される。
【００１９】
扁平チューブ２０３は、扁平チューブ１０３と同様、アルミニウムあるいはアルミニウム合金により中空扁平形状に形成され、中空部は冷媒流路をなす。
コルゲートフィン２０４は、コルゲートフィン１０４と同様、隣合う扁平チューブ２０３、２０３の扁平面間に挿入配置され、空気の通流方向に空気流路を形成する。
【００２０】
上側のヘッダタンク２０１は、その下側の円筒面に、複数の扁平チューブ２０３の上端部が連通している。尚、ヘッダタンク２０１には、前記扁平チューブ２０３を嵌合するため、スリットが予め形成されている。そして、上側のヘッダタンク２０１の左右の両端部は閉塞されている。
【００２１】
下側のヘッダタンク２０２は、その上側の円筒面に、複数の扁平チューブ２０３の下端部が連通している。尚、ヘッダタンク２０２にも、前記扁平チューブ２０３を嵌合するため、スリットが予め形成されている。そして、下側のヘッダタンク２０２の左右の両端部のうち、一方（図で右方）は閉塞されるが、他方（図で左方）には冷媒入口パイプ２１０が接続されている。そして、下側のヘッダタンク２０２の長手方向中間部には、タンク内空間を第１及び第２のタンク内空間２０２ａ、２０２ｂに仕切る仕切壁２０５が設けられる。尚、仕切り壁２０５は、円板状に形成され、ヘッダタンクに予め形成したスリットを介して挿入し、接合する。
【００２２】
下側のヘッダタンク２０２において、仕切壁２０５により仕切られる一端側のタンク空間（第１のタンク空間）２０２ａは、冷媒の流入側のタンク空間となり、他端側のタンク空間（第２のタンク空間）２０２ｂは、接続部材３００を介して他の熱交換ユニット１００と連通するタンク空間となる。
【００２３】
尚、熱交換ユニット１００のコルゲートフィン１０４と、熱交換ユニット２００のコルゲートフィン２０４とは、熱交換ユニット１００、２００を連結するように一体構造となっている。
また、熱交換ユニット１００、２００の上側のヘッダタンク１０１、２０１の両端部は、前後一体のキャップ１０６、１０７により閉止されている。熱交換ユニット１００、２００の下側のヘッダタンク１０２、２０２の一方（右側）の端部は、前後一体のキャップ１０８により閉止されている。熱交換ユニット１００、２００の下側のヘッダタンク１０２、２０２の他方（左側）の端部は、前後一体のキャップ１０９を介して、パイプ１１０、２１０が接続されている。
また、熱交換ユニット１００、２００の両側部は補強板１１１、１１２により補強されている（図２参照）。
【００２４】
ここにおいて、熱交換ユニット１００の下側のヘッダタンク１０２の第２のタンク内空間１０２ｂと、熱交換ユニット２００の下側のヘッダタンク２０２の第２のタンク内空間２０２ｂとは、接続部材３００により接続される。
接続部材３００は、ヘッダタンク１０２の円筒面とヘッダタンク２０２の円筒面との間に挿入配置されて一体にろう付けされるもので、第２のタンク内空間１０２ｂと２０２ｂを連通する連通孔を有している。
【００２５】
以上のように構成された熱交換器１０での冷媒の流れは図８の矢印に示すようになる。
冷媒は、後側の熱交換ユニット２００の冷媒入口パイプ２１０から下側のヘッダタンク２０２内の仕切板２０５により仕切られた第１のタンク内空間２０２ａに流入し、第１のタンク内空間２０２ａに連通している扁平チューブ２０３の一群（第１パスＰ１）を上向きに流れ、上側のヘッダタンク２０１内に流入する。
上側のヘッダタンク２０１内に流入した冷媒は、扁平チューブ２０３の他群（第２パスＰ２）を下向きに流れ、下側のヘッダタンク２０２内の仕切板２０５により仕切られた第２のタンク内空間２０２ｂに流入する。
【００２６】
冷媒は、その後、後側の熱交換ユニット２００の下側のヘッダタンク２０２の第２のタンク空間２０２ｂから、接続部材３００を介して、前側の熱交換ユニット１００の下側のヘッダタンク１０２の仕切壁１０５により仕切られた第２のタンク内空間１０２ｂに流入する。
前側の熱交換ユニット１００の下側のヘッダタンク１０２の第２のタンク内空間１０２ｂに流入した冷媒は、第２のタンク内空間１０２ｂに連通している扁平チューブ１０３の一群（第３パスＰ３）を上向きに流れ、上側のヘッダタンク１０１内に流入する。
上側のヘッダタンク１０１内に流入した冷媒は、扁平チューブ１０３の他群（第４パスＰ４）を下向きに流れ、下側のヘッダタンク１０２内の仕切板１０５により仕切られた第１のタンク内空間１０２ａに流入し、冷媒出口パイプ１１０より流出する。
【００２７】
かかる流れ構造では、空気の通流方向に対し、後側の熱交換ユニット２００が冷媒の流れ方向で上流側、前側の熱交換ユニット１００が冷媒の流れ方向で下流側となり、冷媒の流れ方向と空気の通流方向とが対向する、いわゆるカウンターフローとなる。これにより、空気の通流方向での空気と冷媒との温度差を均一化でき、熱交換効率を向上させることができる。
【００２８】
次に本実施形態での扁平チューブ１０３、２０３の詳細構造について図９〜図１２を参照して説明する。図９は扁平チューブの全体図、図１０は扁平チューブの要部拡大図（図９のＸ部拡大図）、図１１は図１０のＹ−Ｙ断面図、図１２は図１０のＺ−Ｚ断面図である。
尚、扁平チューブ１０３と２０３は同一構造であるので、扁平チューブ１０３について代表して説明する。
【００２９】
扁平チューブ１０３は、板材を中間部でＵ字状に折り返し（折り返し部４００）、板材の端縁部同士を接合することで、中空扁平形状に形成される。板材としては、アルミを母材として、一方の面（内面側となる面）にろう材を積層したクラッド材が用いられる。
また、扁平チューブ１０３の接合側（折り返し部４０の反対側）には、端縁部同士が互いに接近してろう付けされる接合部４０１と、該接合部４０１より外側で互いに離間する拡開部４０２とが形成される。拡開部４０２は「ハ」字状に拡開する。
【００３０】
拡開部４０２を設けることにより、この拡開部４０２を介して、接合部４０１の合わせ面の状態を見ることができ、ろう付け状態のチェックが容易となる。
また、接合部４０１と拡開部４０２とで扁平チューブ１０３の外面側に凹溝が形成され、これが凝縮水の排水路４０５となる。
従って、接合部４０１及び拡開部４０２が空気流れ方向で上流側、折り返し部４００が下流側に配置されるようにする。
【００３１】
また、扁平チューブ１０３の拡開部４０２には、扁平チューブ１０３の長手方向（延在方向）に所定の間隔で、互いに対向する切欠き部４０３と爪部４０４とが形成される。すなわち、板材の一方の端縁部に切欠き部４０３が形成され、他方の端縁部に爪部４０４が形成される。
【００３２】
爪部４０４は、切欠き部４０３側に折り曲げられ、接合部４０１をカシメ固定する。
また、爪部４０４は、接合部４０１の幅方向の一部をカシメ固定する。すなわち、接合部４０１の幅Ｗより、接合部４０１上の爪部４０４の長さＬの方が短く、接合部４０１上に爪部４０４が存在しない部位がある。これにより、接合部４０１の外面上の排水路４０５は、爪部４０４の存在にかかわらず、扁平チューブ１０３の長手方向に連続する。従って、扁平チューブ１０３の接合部４０１の外面上に扁平チューブ１０３の長手方向に連続する凝縮水の排水路４０５が形成される。
【００３３】
尚、扁平チューブ１０３（及び２０３）内には波板状のインナーフィンが挿入されるが、図示は省略した。
【００３４】
次にろう付けについて説明する。
熱交換器１０のヘッダタンク１０１、１０２、２０１、２０２、扁平チューブ１０３、２０３、コルゲートフィン１０４、２０４及び接続部材３００を含む構成部品は、予め接合面側にろう材をコーティングしたり、接合面側にろう材を積層してあるクラッド材により形成したりし、組み立て後、加熱炉内で加熱して、ろう材を溶融させることにより接合する。
従って、扁平チューブ１０３（及び２０３）の接合部４０１についても、このときにろう材が溶融して、接合される。
【００３５】
ろう付けの際、扁平チューブ１０３の接合部４０１の合わせ面のクリアランス管理が不十分であると、ろう付け不良により口開きが発生するが、爪部４０４で接合部４０１をカシメ固定しているので、接合部４０１の口開きを防止できる。
また、拡開部４０２を設けているので、この拡開部４０２を介して、接合部４０１の合わせ面の状態を見ることができ、ろう付け状態のチェックも容易となる。
【００３６】
また、ろう付けの際、ヘッダタンク側１０１、１０２のろう材がリッチなため、扁平チューブ１０３の接合部４０１の合わせ面の毛管力で、ヘッダタンク１０１、１０２側のろう材が引き寄せられ、合わせ面に沿って流れていくが、接合部４０１の延在方向の途中に爪部４０４が存在して、ろう流れを遮断する。これにより、ろう流れによる浸食（エロージョン）を防止できる。
【００３７】
次に、製造後、例えば車載空調装置用の熱交換器として使用される場合について説明する。
例えば、暖かい空気が冷たい扁平チューブ１０３に当たることで、空気中の水分が凝縮し、扁平チューブ１０３に付着する。
このとき、扁平チューブ１０３の外面側の両面に接合部４０１と拡開部４０２とによる凹溝が形成され、この凹溝が凝縮水の排水路４０５として機能する。
また、爪部４０４は接合部４０１の幅Ｗの一部をカシメ固定するようになっていて、凝縮水の排水路４０５は爪部４０４の存在にかかわらず扁平チューブ１０３の長手方向に連続する。
従って、凝縮水を速やかに排水でき、凝縮水が熱交換を阻害するのを抑制でき、熱交換効率向上に寄与できる。
【００３８】
尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３９】
１０  熱交換器
１００  熱交換ユニット
１０１  上側のヘッダタンク
１０２  下側のヘッダタンク
１０２ａ、１０２ｂ  第１及び第２タンク内空間
１０２ｃ  孔
１０３  扁平チューブ
１０４  コルゲートフィン
１０５  仕切壁
１０６〜１０９  キャップ
１１０  冷媒出口パイプ
１１１、１１２  補強板
２００  熱交換ユニット
２０１  上側のヘッダタンク
２０２  下側のヘッダタンク
２０２ａ、２０２ｂ  第１及び第２タンク内空間
２０２ｃ  孔
２０３  扁平チューブ
２０４  コルゲートフィン
２０５  仕切壁
２１０  冷媒入口パイプ
３００  接続部材
４００  折り返し部
４０１  接合部
４０２  拡開部
４０３  切欠き部
４０４  爪部
４０５  排水路
【図１】
2015081744.tif 000003
【図２】
2015081744.tif 000004
【図３】
2015081744.tif 000005
【図４】
2015081744.tif 000006
【図５】
2015081744.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015081744.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015081744.tif 000011
【図１０】
2015081744.tif 000012
【図１１】
2015081744.tif 000013
【図１２】
2015081744.tif 000014