(57)【要約】【課題】安価にタンク部のロー付接合性を向上させることができる熱交換器を提供する。【解決手段】本発明の熱交換器（Ｃ）は、チューブ（１）とこのチューブに接合されたフィン（２）とからなるコア部（Ｋ）と、このコア部の両側に設けられ、エンドプレート（５）とタンクプレート（６）とによって形成されたタンク部（Ｔ）とを備え、前記エンドプレートまたはタンクプレートは、両者を機械的に係合させる係合片と共に両者のロー付接合を補強するロー付補強片とを端部に備えることを特徴とする。【選択図】図１
2004150643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体が内部を流通するチューブと該チューブの延設方向に沿って該チューブの外表面に接合されるフィンとを交互に積層してなるコア部と、
該チューブの開口端部が挿入されるチューブ挿入孔を有するエンドプレートと該エンドプレートに接合されて筒状をなすタンクプレートとからなるタンク部とを備え、
該チューブの開口端部が該エンドプレートのチューブ挿入孔に挿入された状態で該コア部および該タンク部がロー付されて該チューブと該タンク部の内部とが液密状態に一体接合されてなる熱交換器において、
前記エンドプレートまたは前記タンクプレートは、
該エンドプレートと該タンクプレートとがロー付接合される接合部近傍に少なくともクラッドされたロー材を有し、
該エンドプレートと該タンクプレートとを機械的に係合させる係合片と共に該エンドプレートと該タンクプレートとのロー付接合を補強するロー付補強片とを端部に備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記係合片は、かしめられて前記エンドプレートと前記タンクプレートとを仮組み状態とする複数配設されたかしめ爪であり、
前記ロー付補強片は、該かしめ爪の間に複数配設された袴である請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記かしめ爪と前記袴とは、該かしめ爪の両脇を切り欠いて形成されたものである請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記チューブは断面が偏平状の偏平チューブであり、
前記フィンは蛇行状のコルゲートフィンである請求項１に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置等に用いられる熱交換器に関するものであり、詳しくはコア部とタンク部とを備えたパラレルフロータイプの熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱交換器は種々の設備や装置で用いられるが、チューブ内部を流れる作動流体とこのチューブに接合されたフィンの周囲を流れる外部流体との間で熱交換がなされる点はいずれの熱交換器でも同様である。この熱交換器の一例を挙げると、空調装置で用いられる凝縮器（コンデンサ）、蒸発器（エバポレータ）およびヒートコアや、車両用ラジエタ、ターボエンジン用のインタークーラ等がある。特に、最近の小型高性能化の要請から、タンク部を介してそこに連通接続された複数のチューブへ作動流体を平行に流すパラレルフロータイプの熱交換器が多用されつつある。このパラレルフロータイプの熱交換器の場合、タンク部とチューブの開口端部との接続は、バーリング加工等によって形成されたタンク部のチューブ挿入孔へチューブの開口端部を挿入した後、両者をロー付接合等して行われる。
【０００３】
ところが、このバーリング加工等を筒状部材に直接施すことは容易ではないので、タンク部はエンドプレートとタンクプレートとの分割構造とされている。つまり、先ず、板状のエンドプレートにバーリング加工等を施し、その後、加工したエンドプレートとタンクプレートとをロー付接合してタンク部が形成される。こうして、タンク部の加工性や熱交換器の生産性の便宜が図られている。
ところで、従来のエンドプレートおよびタンクプレートは、図３に示すようにして接合されていた。すなわち、タンクプレート２６０の両端部から突出した爪２６１をかしめてタンクプレート２６０およびエンドプレート２５０を仮組した後、それらとチューブ２１０およびフィン２２０とが一体にロー付接合される。このような接合形態は、下記公報等にも示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１９４００４号公報
【特許文献２】
特開平８−２９０８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、かしめる爪をタンクプレートの端部に設ける場合、その爪の前後にあったタンクプレートの板状素材は切断廃棄されることとなり、その分材料が無駄になる。
また、熱交換器やそれを伴う装置等の高性能化により、熱交換器の作動流体に加わる圧力も高圧化しつつあるため、熱交換器にもそれに応じた十分な耐圧性能が求めらる。そこで、上記エンドプレートとタンクプレートとのロー付接合部分も、十分なロー材によって確実に接合されていることが望ましい。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、材料歩留りが良く、耐圧性能に優れる熱交換器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、エンドプレートとタンクプレートとの接合部に、前述した爪等の係合片以外に、ロー付を補強するロー付補強片を設けることを思いつき、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の熱交換器は、作動流体が内部を流通するチューブと該チューブの延設方向に沿って該チューブの外表面に接合されるフィンとを交互に積層してなるコア部と、該チューブの開口端部が挿入されるチューブ挿入孔を有するエンドプレートと該エンドプレートに接合されて筒状をなすタンクプレートとからなるタンク部とを備え、該チューブの開口端部が該エンドプレートのチューブ挿入孔に挿入された状態で該コア部および該タンク部がロー付されて該チューブと該タンク部の内部とが液密状態に一体接合されてなる熱交換器において、
前記エンドプレートまたは前記タンクプレートは、該エンドプレートと該タンクプレートとがロー付接合される接合部近傍に少なくともクラッドされたロー材を有し、該エンドプレートと該タンクプレートとを機械的に係合させる係合片と共に該エンドプレートと該タンクプレートとのロー付接合を補強するロー付補強片とを端部に備えることを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
先ず、本発明に係る熱交換器は、その作動流体が、タンク部から、そのタンク部と液密状に連通接続されている各チューブへ平行して流れるパラレルフロータイプである。これにより、チューブ内を流通する作動流体と、積層されたチューブおよびフィンの周囲を流通する外部流体との間で、高効率な熱交換がなされる。
次に、そのタンク部はエンドプレートとタンクプレートとによって構成され、両者は係合片によって機械的に接合されると共にロー付接合によって液密状に確実に接合される。
【０００８】
本発明の熱交換器の場合、そのロー付接合に際して、エンドプレートまたはタンクプレートの端部にロー付補強片を有する。このロー付補強片の存在により、その周囲にあるロー材は表面張力によってエンドプレートとタンクプレートとの接合部に従来よりも供給され易くなる。このため、両者のロー付接合性はより確実になり、熱交換器の耐圧性能等の向上が図られる。しかも、このロー付補強片は、従来からある係合片と共に、エンドプレートまたはタンクプレートの端部に設けたものであるため、その形成が容易であり、また、素材の有効活用もなされる（つまり、材料の歩留りが良い）。従って、熱交換器のロー付品質や耐圧性能の向上が低コストで達成される。
ここで、エンドプレートとタンクプレートとの接合部にロー材が十分に供給される限り、ロー材をどの面に設けるかは限定されない。もっとも、ロー付補強片が設けられる側（特にその内側）にロー材があると、その部分のロー材が前記接合部に供給され易いので一層好ましい。例えば、係合片およびロー付補強片をタンクプレートの端部に設ける場合を考えると、その内側にロー材をクラッドしておくと良い。
【０００９】
ここでロー材を内側に設けるのが好ましいのは、その接合部において、係合片およびロー付補強片のある側（例えば、タンクプレート側）が他方（例えば、エンドプレート側）の端部を外側から覆う形となるため、その接合部にロー材がより流れ込み易くなるからである。このようにロー付補強片の内側にロー材がある場合には、従来のように、他方（例えば、エンドプレート）の外側にはロー材を敢て設けなくても、エンドプレートとタンクプレートとの接合部に十分なロー材が供給され、その接合性が確保される。従って、その分ロー材が節減されて、低コスト化を図ることもできる。勿論、ロー付補強片を有するタンクプレートの内側にロー材を設けた場合でも、エンドプレートの内側または外側にロー材をクラッドしておいても良い。これにより、両者のロー付接合性のみならず、チューブとエンドプレートとのロー付接合性もより確実になるからである。
また、本発明でいう係合片およびロー付補強片は、エンドプレートまたはタンクプレートのいずれに設けられても良い。もっとも、それらを外側に位置するタンクプレート側に設けて、係合片等が熱交換器の内側を向くようにすると、それらによるひっかかり等がなくなり好ましい。
【００１０】
係合片とロー付補強片との高さは異なっていても良いが、同じであれば素材を無駄にすることなく、プレス成形等でそれらは容易に形成される。係合片およびロー付補強片を具体的にいうなら、前記係合片は、かしめられて前記エンドプレートと前記タンクプレートとを仮組み状態とする複数配設されたかしめ爪であり、前記ロー付補強片は、このかしめ爪の間に複数配設された袴である（請求項２）。このようなかしめ爪と袴は、例えば、かしめ爪の両脇をプレス等で切り欠くのみで、容易に形成される（請求項３）。
かしめ爪と袴との長さは自由に設定できるが、かしめ爪を短く、袴を長くする方が良い。かしめ爪によるかしめ工程が容易になると共にエンドプレートとタンクプレートとのロー付接合性が増すからである。なお、袴をかしめる必要はないが、爪と共にかしめても良い。
【００１１】
本発明の熱交換器は、パラレルフロータイプのものであれば、タンク部が一つのシングルタンク方式でも、タンク部が二つのダブルタンク方式でも良い。また、タンク部を備えるパラレルフロータイプである限り、チューブ形状やフィン形状までは問わない。もっとも、そのチューブが、断面偏平状の偏平チューブであり、フィンが蛇行状のコルゲートフィンであると小型で高性能な熱交換器が得られる。偏平チューブはプレス成形したプレートをロー付接合したものでも、アルミニウム材等を押出し成形した多孔式のものでも良い。コルゲートフィンは、通風抵抗の低下等のために、適宜、ルーバやスリット等の切り起しを備えると好ましい。
【００１２】
本発明の熱交換器は、その用途等を問わず、コンデンサ、エバポレータ、ヒートコア、ラジエタ、インタークーラ等、いずれにも適用される。もっとも、本発明の熱交換器は、前述のロー付補強片を備えることで優れた耐圧性能を発揮するため、高圧のガス冷媒がコンプレッサから供給されるコンデンサ等により好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
本発明の熱交換器の一例として、車両の空調装置（エアコン）に用いられる冷媒のコンデンサ（凝縮器）Ｃの要部正面図を図１に示す。また、図１中のＡ−Ａ断面図を図２に示す。
【００１４】
コンデンサＣは、エンジン冷却水用のラジエタと共に車両前方に併設される。コンデンサＣは、エアコンのコンプレッサおよびレシーバタンクに接続されており、走行風等を受けて、そのコンプレッサから圧送される高温高圧のガス冷媒を冷却して液化する。液化した液冷媒はレシーバタンクおよびエキスパッションバルブを介してエバポレータに送られる。そして、その冷媒の気化熱によってエバポレータ周囲の空気は冷却される。
ところで、コンデンサＣは、コア部Ｋとその両側に設けられるタンク部Ｔとから主になる。
【００１５】
コア部Ｋは、アルミニウム材を押出し成形した、断面が偏平状で内部に複数の細孔からなる冷媒通路を有する偏平チューブ１と、その偏平チューブ１に接合される蛇行状の薄板からなるコルゲートフィン２とからなる。なお、コア部Ｋは、その上下両側に設けられた補強板（図示せず）により補強、保護されており、補強板を介して車両に取付けされている。
【００１６】
タンク部Ｔ（両側でほぼ同様形状）は、偏平チューブ１の開口端部１１が挿入されるチューブ挿入孔５１を等間隔で多数備えた断面略コの字状のエンドプレート５と、このエンドプレート５に接合される樋状のタンクプレート６と、エンドプレート５およびタンクプレート６とによって形成された筒状空間の両端を塞ぐキャップ（図示せず）とからなる。なお、チューブ挿入孔５１はバーリング加工により形成される。
【００１７】
本実施形態のコンデンサＣの場合、タンクプレート６は、コア部Ｋ側の端部に突起状のかしめ爪（係合片）６１と帯状の袴（ロー付補強片）６２とを交互に有する。逆にいえば、これらは、タンクプレート６の両端部に略Ｗ字状の半円弧状である一対の切欠き６３を適宜配置することで簡易に形成される。この一対の切欠き６３の間に形成されるのが、かしめ爪６１であり、ある切欠き６３と別の切欠き６３との間に形成されるのが袴６２である。
なお、図示していないが、冷媒の入口となる入口パイプと、冷媒の出口となる出口パイプがタンク部Ｔには取付けられている。
【００１８】
次に、このコンデンサＣの組付け、接合方法を説明する。
先ず、コア部Ｋは、多数の偏平チューブ１およびコルゲートフィン２を接触させつつ交互に積層し、両側に前記補強板を取付けるて仮組みする。タンク部Ｔは、タンクプレート６の端部をエンドプレート５の端部に被せて配置し、筒状となった両端部にキャップを配置して、かしめ爪６１等のかしめにより仮組みする。この仮組みしたコア部Ｋの偏平チューブ１の開口端部１１を、下部タンク部Ｔのエンドプレート５のチューブ挿入孔５１へ確実に挿入する。
【００１９】
この状態を維持したまま、全体を加熱炉にいれて、ロー付による一体接合をする。本実施形態の場合、偏平チューブ１またはコルゲートフィン２等の表面の他、エンドプレート５の内側表面５ａおよびタンクプレート６の内側表面６ａにロー材を予めクラッドしておいた。但し、エンドプレート５の外側（コア部Ｋ側）表面５ｂはロー材をクラッドしないベア面とした。
本実施形態の場合、内側表面にロー材がクラッドされた袴６２がタンクプレート６の端部に備えられているため、袴６２のロー材が積極的にエンドプレート５とタンクプレート６との接合部Ｓに流れ込む。このため、両者のロー付接合がより確実に行われるようになる。
【００２０】
こうして完成されたコンデンサＣは、タンク部Ｔとコア部Ｋの偏平チューブ１の冷媒通路とが液密に連通した状態となっている。そして、入口パイプの取付けられたタンク部Ｔから入ったガス冷媒は、各偏平チューブ１の冷媒通路を通って他方のタンク部Ｔへ入る。ここで、タンク部Ｔには仕切り（図示せず）が適当に設けてあり、ガス冷媒はタンク部Ｔとコア部Ｋとの間でＵターンまたはＳターン等をしながら、出口パイプより主に液冷媒としてレシーバタンクに出ていく。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すコンデンサの要部を示す正面図である。
【図２】そのＡ−Ａ断面図である。
【図３】従来のコンデンサの要部を示す正面図である。
【符号の説明】
Ｃ    コンデンサ
Ｋ    コア部
Ｔ    タンク部
Ｓ    接合部
１    偏平チューブ
２    コルゲートフィン
５    エンドプレート
６    タンクプレート
６１  かしめ爪（係合片）
６２  袴（ロー付補強片）
【図１】
2004150643.tif 000003
【図２】
2004150643.tif 000004
【図３】
2004150643.tif 000005