(57)【要約】【課題】高熱伝導材を薄肉で使用しつつ、フィンの潰れを防止可能とする熱交換器およびその製造方法を提供する。【解決手段】複数のチューブ１１２と交互に積層されて、互いにろう接されるフィン１１１を有する熱交換器において、フィン１１１の冷却空気流れ方向の一方の端部１１１ａに、フィン１１１の板厚を厚くするようにろう材１４０を施す。具体的な製造方法としては、フィン１１１およびチューブ１１２間のろう接前、あるいはろう接後の状態のコア部１１０を用意して、フィン１１１の端部１１１ａにろう材１４０を塗布し、ろう材１４０を塗布した端部１１１ａが下側となるようにコア部１１０をろう接炉２００に投入して、ろう材１４０を溶融、凝固させる。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチューブ（１１２）と交互に積層されて、互いにろう接されるフィン（１１１）を有する熱交換器において、
前記フィン（１１１）の冷却空気流れ方向の一方の端部（１１１ａ）には、前記フィン（１１１）の板厚を厚くするようにろう材（１４０）が施されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記ろう材（１４０）は、前記フィン（１１１）および前記チューブ（１１２）のろう接に使用されるものと同一材としたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
複数のフィン（１１１）およびチューブ（１１２）が交互に積層されて成るコア部（１１０）を有し、前記フィン（１１１）の冷却空気流れ方向の一方の端部（１１１ａ）に、前記フィン（１１１）の板厚を厚くするようにろう材（１４０）を施す熱交換器の製造方法において、
前記フィン（１１１）および前記チューブ（１１２）間のろう接前、あるいはろう接後の状態の前記コア部（１１０）を用意して、
前記フィン（１１１）の前記端部（１１１ａ）に前記ろう材（１４０）を塗布し、
前記ろう材（１４０）を塗布した前記端部（１１１ａ）が下側となるように前記コア部（１１０）をろう接炉（２００）に投入して、前記ろう材（１４０）を溶融、凝固させるようにしたことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば建設機械用ラジエータとして用いて好適な熱交換器およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱交換器は、複数のチューブと交互に積層されるフィンを有しており、チューブ内を流通する冷却水を外部の冷却空気によって冷却するようにしている。フィンは、薄肉部材から形成され、材質としては熱伝導率の優れる銅材やアルミニウム材がよく使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この熱交換器を建設機械用として砂や小砂利が浮遊する環境で使用するような場合に、冷却空気と共にこの砂や小砂利がフィンに当たり、その衝撃によってフィンの端部に潰れが生じる。そして、フィンの潰れにより通風抵抗が増加し、冷却性能の低下を招く。
【０００４】
これを防止するために、フィンの板厚を上げたり、材質として鉄系の高強度材にしたりすることが考えられるが、コストの増加や性能低下（銅やアルミに対して鉄は熱伝導率が劣る）が避けられない。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、高熱伝導材を薄肉で使用しつつ、フィンの潰れを防止可能とする熱交換器およびその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、複数のチューブ（１１２）と交互に積層されて、互いにろう接されるフィン（１１１）を有する熱交換器において、フィン（１１１）の冷却空気流れ方向の一方の端部（１１１ａ）には、フィン（１１１）の板厚を厚くするようにろう材（１４０）が施されたことを特徴としている。
【０００８】
これにより、フィン（１１１）の板厚および材質が本来の設定仕様のままでも端部（１１１ａ）の剛性を上げることができるので、冷却空気中に含まれる砂や小砂利等の外部衝撃によってフィン（１１１）の端部（１１１ａ）が潰れるのを防止できる。
【０００９】
そして、請求項２に記載の発明では、ろう材（１４０）は、フィン（１１１）およびチューブ（１１２）のろう接に使用されるものと同一材としたことを特徴としている。
【００１０】
これにより、本来のフィン（１１１）およびチューブ（１１２）のろう接と同一の温度条件で同時にフィン（１１１）の端部（１１１ａ）にろう材（１４０）を施すことができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、上記請求項１または請求項２に記載の熱交換器の製造方法に関するものであり、フィン（１１１）およびチューブ（１１２）間のろう接前、あるいはろう接後の状態のコア部（１１０）を用意して、フィン（１１１）の端部（１１１ａ）にろう材（１４０）を塗布し、ろう材（１４０）を塗布した端部（１１１ａ）が下側となるようにコア部（１１０）をろう接炉（２００）に投入して、ろう材（１４０）を溶融、凝固させるようにしたことを特徴としている。
【００１２】
これにより、重力によりろう材（１４０）が下側に垂れるので、フィン（１１１）の端部（１１１ａ）にろう材（１４０）を容易に、且つ確実に施すことができる。また、ろう材（１４０）は雨滴状に形成され凝固するので、フィン（１１１）を流通する冷却空気の乱れを抑えて通風抵抗の増加を小さく抑えることができる。
【００１３】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明における第１実施形態を図１〜図４に示す。第１実施形態は、本発明の熱交換器を建設機械用のエンジン１０を冷却するラジエータ１００に適用したものとしている。
【００１５】
ラジエータ１００は図１に示すように、エンジンルーム１内に配設され、入口パイプ１０２ａおよび出口パイプ１０３ａがそれぞれゴム製のホース２０によってエンジン１０と接続されている。エンジン１０のクランク軸にはエンジンファン３０が設けられており、このエンジンファン３０の回転によって冷却空気がシュラウド４０を介してラジエータ１００のコア部１１０に供給されるようにしている。尚、このラジエータ１００を構成する各部材（以下で詳細説明）は、銅系合金より成り、銅系ろう材を用いるろう付け（ろう接）により互いに接合されるものとしている。
【００１６】
次に、ラジエータ１００の全体構成について、図２を用いて説明する。ラジエータ１００は、複数のラジエータユニット１０１、トップタンク１０２、ボトムタンク１０３から成る。
【００１７】
ラジエータユニット１０１は、ラジエータ１００における基本パーツを成すものであり、コア部１１０、アッパタンク１２０、ロウアタンク１３０から成る。ここではこのラジエータユニット１０１の数を変えることによって、種々のエンジンバリエーションに対応できるようにしている。
【００１８】
コア部１１０は、エンジン１０から流入する冷却水を冷却する熱交換部であり、フィン１１１、チューブ１１２、サイドプレート１１３およびコアプレート１１４から成る。
【００１９】
フィン１１１は、冷却水の熱を効率的に冷却空気側に放熱する放熱部材であり、薄肉の帯板材から波状に成形されている。チューブ１１２は、内部を冷却水が流通する部材であり、薄肉の帯板材から断面が偏平状に成るように折り曲げられ、端部同士が溶接されて形成されている。フィン１１１およびチューブ１１２は交互に積層され（図２中では左右方向に並べられて）、積層されたフィン１１１のうち、積層方向の最外方に位置するフィン１１１の更に外方には、補強部材としてのサイドプレート１１３が配設されている。
【００２０】
また、コアプレート１１４は、アッパタンク１２０、ロウアタンク１３０の開口側が嵌合する縁立て部を有する浅い箱状部材としており、平板材の絞り加工により形成されている。コアプレート１１４のチューブ１１２の長手方向端部に対応する位置には、チューブ孔が複数設けられており、チューブ端部が嵌入され、上記したフィン１１１、チューブ１１２、サイドプレート１１３、コアプレート１１４は互いに当接する部位でろう付けされている。
【００２１】
また、アッパタンク１２０およびロウアタンク１３０は、コアプレート１１４側が開口する箱状の容器であり、この開口側がコアプレート１１４に嵌合されてろう付けされている。尚、反チューブ側の面にはそれぞれこの両タンク１２０、１３０内部と連通する流入パイプ１２１、流出パイプ１３１が設けられ、ろう付けされている。
【００２２】
このように形成されるラジエータユニット１０１は、フィン１１１およびチューブ１１２が積層される方向に複数並べられている。
【００２３】
トップタンク１０２およびボトムタンク１０３は、ラジエータユニット１０１が並べられる方向に延びる直方体の容器であり、側面にはそれぞれそれぞれ両タンク１０２、１０３内部と連通する入口パイプ１０２ａ、出口パイプ１０３ａが設けられ、ろう付けされている。
【００２４】
トップタンク１０２およびボトムタンク１０３のラジエータユニット１０１側の面には、それぞれ嵌入孔１０２ｂ、１０３ｂが複数設けられており、各ラジエータユニット１０１の流入パイプ１２１、流出パイプ１３１が嵌入されている。そして、トップタンク１０２およびボトムタンク１０３は、それぞれアッパタンク１２０、ロウアタンク１３０とろう付けされ、ラジエータ１００が形成される。
【００２５】
本発明の特徴部として、ラジエータユニット１０１のフィン１１１の端部１１１ａにろう材１４０を設けるようにしており、以下その詳細について図３を用いて説明する。
【００２６】
フィン１１１の端部１１１ａは、フィン１１１に対して冷却空気が流れる方向の端部であり、ここでは、冷却空気の流入側としている。そしてこの端部１１１ａには、フィン１１１の板厚を厚くするようにろう材１４０が設けられている。そして、このろう材１４０は、上記ラジエータ１００を構成する各部材をろう付けする際のろう材と同一材としている。
【００２７】
このろう材１４０は、具体的には図４に示す方法でフィン１１１に施されるようにしている。まず、図４（ａ）に示すように、上記各部材を組み付けて、嵌合、かしめ、治具固定等によりラジエータ１００としての組み立て体を形成し、この組み立て体のコア部１１０の表面（フィン１１１の端部１１１ａ）に、ろう材パウダとバインダを配合したペーストろう材（１４０）を塗布する。
【００２８】
そして、図４（ｂ）に示すように、ペーストろう材（１４０）を塗布した端部１１１ａが下側となるように組み立て体（ラジエータ１００）をろう付け炉２００に投入して、各部材の一体ろう付けと同時にペーストろう材（１４０）を溶融、凝固させるようにしている。
【００２９】
次に、上記構成および製造方法に基づくラジエータ１００の作動およびその作用効果について説明する。
【００３０】
入口パイプ１０２ａからトップタンク１０２内に流入するエンジン１０の冷却水は、流入パイプ１２１を通して更に複数のラジエータユニット１０１に流入する。そして、複数のチューブ１１２内を流通する間に冷却空気との熱交換により冷却される。この時フィン１１１によってこの熱交換が促進される。そして、冷却水は流出パイプ１３１を通してボトムタンク１０３に集められ、出口パイプ１０３ａから流出し、エンジン１０に戻る。
【００３１】
ところで、建設機械が使用される環境条件においては、空気中に巻き上げられた砂や小砂利等が冷却空気と共にラジエータ１００に供給されてしまう。本発明においては、冷却空気の流入側となるフィン１１１の端部１１１ａにろう材１４０を設けているので、フィン１１１の板厚および材質が本来の設定仕様のままでも端部１１１ａの剛性を上げることができ、冷却空気中に含まれる砂や小砂利等によってフィン１１１の端部１１１ａが潰れるのを防止できる。よって、コア部１１０における通風抵抗が増加して冷却性能が低下するのを防止できる。
【００３２】
そして、このろう材１４０をフィン１１１の端部１１１ａに施す際には、上記図４で説明したようにしているので、重力によりろう材１４０が下側に垂れことによって、フィン１１１の端部１１１ａにろう材１４０を容易に、且つ確実に施すことができる。また、ろう材１４０は雨滴状に形成され凝固するので、フィン１１１を流通する冷却空気の乱れを抑えて通風抵抗の増加を小さく抑えることができる。
【００３３】
また、ろう材１４０は、ラジエータ１００を構成する各部材（フィン１１１やチューブ１１２等）をろう付けするものと同一材としているので、各部材のろう付けと同一の温度条件で同時にフィン１１１の端部１１１ａにろう材１４０を施すことができる。
【００３４】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態では、ろう材１４０を施す際に、ラジエータ１００の各部材の一体ろう付けと同時に行なうように説明したが、これに限らず、既にろう付けされたラジエータ１００にペーストろう材（１４０）を塗布して、フィン１１１の端部１１１ａに溶融、凝固させるようにしても良い。この場合のろう材１４０は、本来のラジエータ１００用のろう材よりも融点の低いものを選定して、ラジエータ１００側のろう付けの２次溶融を避けるようにするのが良い。
【００３５】
また、ラジエータ１００を構成する各部材の材質は銅系材に限らず、アルミニウムやステンレス等の材料を用いたものでも良い。
【００３６】
また、建設機械用のラジエータに限らず他の４輪車用のラジエータ等に適用しても良い。４輪車においては、使用環境においてゴミや埃等がフィン１１１に付着することがあり、これを取り除く際に、高圧水による洗浄を行なうような場合には、フィン潰れに対する効果を発揮することができる。
【００３７】
更に、ラジエータ１００に代えて、他の熱交換器としてインタークーラやコンデンサ等に適用するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラジエータの建設機械への搭載状態を示す断面図である。
【図２】ラジエータ全体を示す分解斜視図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ部を示す断面図である。
【図４】ラジエータ製造時における（ａ）はろう材塗布行程、（ｂ）はろう付け行程を示す工程図である。
【符号の説明】
１００　ラジエータ（熱交換器）
１０１　ラジエータユニット（熱交換器）
１１０　コア部
１１１　フィン
１１１ａ　端部
１１２　チューブ
１４０　ろう材
２００　ろう付け炉（ろう接炉）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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