(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブとフィンとを積層してなるコアと、前記チューブの端部を接続したタンクとを備え、前記チューブを流通する媒体が、前記コアに伝わる熱によって熱交換を行う熱交換器において、
前記タンクは、前記チューブを接続する孔部を当該タンクの長手方向に亘り一定の間隔で設けたエンドプレートと、前記エンドプレートを装着する半円筒形状のタンクプレートとを備え、且つ、このタンクは、両端を閉塞部材にて閉塞されるとともに、内部を仕切りプレートにてそれぞれ所定の間隔に区画された略円筒状のものであって、前記媒体は、各タンクの間を複数回往復する構成であり、
前記エンドプレートは、前記タンクプレートの両縁部の間に挿入されるとともに、当該タンクプレートに装着され、このエンドプレートの挿入量は、前記仕切りプレートよって規制されるものであり、
前記タンクプレートの両縁部には、前記エンドプレートを保持する折り曲げ片を複数設け、
更に、前記エンドプレートは、前記タンクプレートに位置決めした後、前記折り曲げ片を折り曲げることによって固定され、
また、一方で、前記タンクプレートには、両面にろう材をクラッドし、他方で、前記エンドプレートは、片面にのみろう材をクラッドし、
前記タンクプレート及び前記エンドプレートにクラッドされたろう材は、前記タンクプレート及び前記エンドプレートを互いにろう付けするとともに、前記チューブと前記仕切りプレートをろう付けするものであり、
当該熱交換器は、前記チューブ、前記フィン、前記エンドプレート、前記タンクプレートを組み付けて、これを炉中ろう付けしてなり、
前記ろう付け時には、前記フィンの端部と、前記エンドプレートのろう材がクラッドされていない面とを対向したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記フィンの端部と、前記エンドプレートのろう材がクラッドされていない面との最短距離は、２．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記フィンの端部は、前記エンドプレートのろう材がクラッドされていない面に当接していることを特徴とする請求項１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、チューブとフィンとを積層してなるコアと、チューブの端部を接続したタンクとを備え、チューブを流通する媒体が、コアに伝わる熱によって熱交換を行う熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、冷凍サイクルにおける放熱器やエバポレータ等の熱交換器は、複数のチューブと複数のフィンとを交互に積層してコアをなすとともに、チューブの端部をタンクに接続して構成されている。
【０００３】
媒体は、タンクに設けられた入口継手から内部に取り入れられて、コアに伝わる熱によって熱交換をしつつチューブを通過した後、タンクに設けられた出口継手から外部に排出される。また、熱交換器の外部には、コアに空気を送るファンを設けたりもする。
【０００４】
更に、この種の熱交換器は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製の各部材を組み付けて、この組み付け体を炉中で加熱処理して一体にろう付けし、製造されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した熱交換器について、熱交換性能を考慮すると、フィンとタンクとの隙間は、可及的に小さい方がよい。これは、フィンとタンクとの隙間が大きいと、その隙間から空気洩れが生じることにより、熱交換性能が低下するためである。
【０００６】
しかしながら、フィンとエンドプレートとを近接させると、ろう付け時には、タンク側から溶融したろう材がフィンの端部に回り込み、フィンの端部がエロージョンによって溶けてしまうという問題がある。エロージョンとは、溶融したろう材が母材を侵食する現象をいう。
【０００７】
つまり、フィンは板厚が薄いものであり、その端部は、ろう材の影響で不要なエロージョンを引き起こし易いという不都合がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ろう材によるフィンの端部のエロージョンを効率よく回避した熱交換器を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願第１請求項に記載した発明は、具体例で用いた符号を付して記すと、チューブ（２１）とフィン（２２）とを積層してなるコア（２）と、前記チューブ（２１）の端部を接続したタンク（３）とを備え、前記チューブ（２１）を流通する媒体が、前記コア（２）に伝わる熱によって熱交換を行う熱交換器（１）において、
前記タンク（３）は、前記チューブ（２１）を接続する孔部（３２１）を当該タンクの長手方向に亘り一定の間隔で設けたエンドプレート（３２）と、前記エンドプレート（３２）を装着する半円筒形状のタンクプレート（３１）とを備え、且つ、このタンク（３）は、両端を閉塞部材（６）にて閉塞されるとともに、内部を仕切りプレート（７）にてそれぞれ所定の間隔に区画された略円筒状のものであって、前記媒体は、各タンク（３）の間を複数回往復する構成であり、
前記エンドプレート（３２）は、前記タンクプレート（３１）の両縁部の間に挿入されるとともに、当該タンクプレート（３１）に装着され、このエンドプレート（３２）の挿入量は、前記仕切りプレート（７）よって規制されるものであり、
前記タンクプレート（３１）の両縁部には、前記エンドプレート（３２）を保持する折り曲げ片（３１１）を複数設け、
更に、前記エンドプレート（３２）は、前記タンクプレート（３１）に位置決めした後、前記折り曲げ片（３１１）を折り曲げることによって固定され、
また、一方で、前記タンクプレート（３１）には、両面にろう材（Ｆ）をクラッドし、他方で、前記エンドプレート（３２）は、片面にのみろう材（Ｆ）をクラッドし、
前記タンクプレート（３１）及び前記エンドプレート（３２）にクラッドされたろう材（Ｆ）は、前記タンクプレート（３１）及び前記エンドプレート（３２）を互いにろう付けするとともに、前記チューブ（２１）と前記仕切りプレート（７）をろう付けするものであり、
当該熱交換器（１）は、前記チューブ（２１）、前記フィン（２２）、前記エンドプレート（３２）、前記タンクプレート（３１）を組み付けて、これを炉中ろう付けしてなり、
前記ろう付け時には、前記フィン（２２）の端部と、前記エンドプレート（３２）のろう材（Ｆ）がクラッドされていない面とを対向した構成の熱交換器であり、このような構成によると、ろう材によるフィンの端部のエロージョンが効率よく回避される。
【００１０】
つまり、フィンの端部は、ろう材の影響で不要なエロージョンを引き起こし易いという不都合があるところ、本発明によれば、タンク側から溶融したろう材がフィンの端部にもたらされるのを防止することができ、そのような不都合が回避される。また、本発明においては、タンクは、半円筒形状のタンクプレートにエンドプレートを装着して構成されるものであって、エンドプレートはタンクプレートの両縁部の間に挿入されるが、このエンドプレートの挿入量は、仕切りプレートよって規制される。
【００１１】
更に、コアにおける熱交換性能を考慮すると、フィンとタンクとは、可及的に近接させるのが好ましい。特に、コアに空気を送る場合、フィンとタンクとの隙間が大きいと、その隙間からは、空気洩れが生じてしまう。この点、本発明については、フィンとタンクとを近接しても、フィンの端部がエロージョンを引き起こす心配はなく、熱交換器は極めて合理的に構成される。
【００１２】
本願第２請求項に記載した発明は、請求項１において、前記フィンの端部と、前記エンドプレートのろう材がクラッドされていない面との最短距離は、２．０ｍｍ以下である構成の熱交換器であり、このような構成によると、コアにおける熱交換性能が満足に確保される。
【００１３】
つまり、フィンとタンクとの隙間が大きいと、これが熱交換性能を低下する原因となるが、本発明においては、かかる熱交換性能の低下を回避するべく、それらの隙間の上限を２．０ｍｍに設定している。
【００１４】
本願第３請求項に記載した発明は、請求項１において、前記フィンの端部は、前記エンドプレートのろう材がクラッドされていない面に当接している構成の熱交換器であり、このような構成によると、コアにおける熱交換性能が満足に確保される。
【００１５】
つまり、フィンとタンクとの隙間が大きいと、これが熱交換性能を低下する原因となるが、本発明においては、かかる熱交換性能の低下を回避するべく、それらを当接している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の具体例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
本例の熱交換器１は、自動車に搭載される車内空調用冷凍サイクルの放熱器であり、図１乃至図２に示すように、媒体（つまり冷媒）を流通する複数のチューブ２１及び複数のフィン２２を交互に積層してなるコア２と、チューブ２１の両端部がそれぞれ接続された一対のタンク３とを備え、コア２に伝わる熱によって、媒体とコア２に流れる空気との間で熱交換を行うように構成している。
【００１８】
コア２の上下側部には、補強部材たるサイドプレート５をそれぞれ設けている。各サイドプレート５の端部は、タンク３に支持している。
【００１９】
更に、タンク３には、媒体を流入する入口継手４１、及び媒体を流出する出口継手４２をそれぞれ設けており、媒体は、入口継手４１からタンク３の内部に流入されて、熱交換をしつつチューブ２１を流通した後、出口継手４２からタンク３の外部に排出される。
【００２０】
各タンク３は、両端を閉塞部材６にて閉塞されるとともに、内部を仕切りプレート７にてそれぞれ所定の間隔に区画された略円筒状のものであり、媒体は、各タンク３の間を複数回往復する構成となっている。
【００２１】
チューブ２１は、押し出し成形又はプレートをロール成形して作成された偏平状のものである。その内部は、所要の耐圧性能を得るべく複数に区画されている。
【００２２】
本例のフィン２２は、チューブとのろう付けに必要な適量のろう材を表裏にクラッドしたクラッド材からなり、これをコルゲート状にロールフォーミングしてなるものである。その波ピッチは、１．６ｍｍ〜３．０ｍｍ程度である。また、フィン２２の要所には、図示を省略した多数のルーバが設けられている。
【００２３】
更に、本例の各タンク３は、タンクプレート３１にエンドプレート３２を装着して構成している。タンクプレート３１及びエンドプレート３２は、それぞれ、所要の板厚を有するプレートを切断及びプレス成形して作成している。
【００２４】
タンクプレート３１は、半円筒形状の部材であり、エンドプレート３２は、チューブ２１の端部を挿入して接続する孔部３２１を複数設けた部材である。孔部３２１は、タンク３の長手方向に亘り、一定の間隔で列設されている。
【００２５】
エンドプレート３２は、タンクプレート３１の両縁部の間に挿入され、タンクプレート３１に装着される。エンドプレート３２の挿入量は、仕切りプレート７よって規制される。
【００２６】
タンクプレート３１の両縁部には、エンドプレート３２を保持する折り曲げ片３１１と、コア２側に突出する壁部３１２とをそれぞれ複数設けている。これらの折り曲げ片３１１及び壁部３１２は、タンク３の長手方向に亘り、一定の間隔で交互に配設されている。
【００２７】
エンドプレート３２は、タンクプレート３１に位置決めした後、折り曲げ片３１１を折り曲げることによって固定される。折り曲げ片３１１の折り曲げは、カシメ冶具を用いる等して行われる。
【００２８】
そして、熱交換器１を構成するこれらのチューブ２１、フィン２２、タンクプレート３１、エンドプレート３２、入口継手４１、出口継手４２、サイドプレート５、閉塞部材６、及び仕切りプレート７は、それぞれアルミニウム又はアルミニウム合金を成形してなる部材であり、ジグを用いて組み付けられ、この組み付け体を炉中で加熱処理して一体にろう付けしている。ろう付けに必要なろう材及びフラックスは、加熱処理に先だって、各部材の要所に設けられている。
【００２９】
図３に示すように、本例の場合、タンクプレート３１には、両面にろう材Ｆをクラッドしている。また、エンドプレート３２には、片面にのみろう材Ｆをクラッドしており、ろう付け時には、フィン２２の端部と、エンドプレート３２のろう材がクラッドされていない面とが対向する構成となっている。
【００３０】
タンクプレート３１及びエンドプレート３２にクラッドされたろう材Ｆは、タンクプレート３１及びエンドプレート３２を互いにろう付けするとともに、チューブ２１、入口継手４１、出口継手４２、閉塞部材６、及び仕切りプレート７をろう付けするものである。
【００３１】
そして、フィン２２の端部と、エンドプレート３２のろう材がクラッドされていない面とを対向することによれば、タンクプレート３１及びエンドプレート３２にクラッドされたろう材Ｆが溶融しても、そのろう材Ｆがフィン２２の端部に回り込むことはなく、フィン２２の端部における不要なエロージョンは回避することができる
従って、このような構成によると、フィン２２とタンク３との隙間を可及的に小さくすることができ、コア２における熱交換性能を向上することができる。
【００３２】
特に、本例においては、フィン２２の長さを、各タンク３の間隔よりも僅かに小さいものとし、フィン２２の端部と、エンドプレート３２のろう材がクラッドされていない面との最短距離Ｇは、熱交換器１全体における全てのフィン３２の端部について、２．０ｍｍ以下となるように設定している。
【００３３】
但し、この場合、フィン２２の端部のうち数個所は、エンドプレート３２のろう材がクラッドされていない面に当接する場合もある。また、多少の寸法誤差によれば、フィン２２の端部のうち数個所は、最短距離Ｇが２．０ｍｍ以上となる場合も考えられる。
【００３４】
尚、最短距離Ｇとは、それらの隙間が最も狭い個所の距離である。つまり、本例のエンドプレート３２の断面形状は、コア２側に向かって膨出しており、最短距離Ｇは、フィン２２の端部の中央とタンクプレート３２の膨出した頂部との距離となる。
【００３５】
このような構成によると、フィン２２とタンク３との隙間による空気洩れを解消することができ、コアにおける熱交換性能を満足に確保することができる。
【００３６】
また、フィン２２の端部とエンドプレート３２のろう材がクラッドされていない面との最短距離Ｇは、本例では２．０ｍｍ以下に設定したが、空気洩れを解消する点で、より好ましくは、１．０ｍｍ以下である。
【００３７】
或いは、本例に対し、フィン２２の長さを、各タンク３の間隔よりも僅かに大きいものとし、そのフィン２２をやや圧縮して組み付けることにより、熱交換器１全体における全てのフィン３２の端部を、エンドプレート３２のろう材がクラッドされていない面に当接するように構成してもよい。
【００３８】
このような構成によると、フィン２２とタンク３との隙間による空気洩れは、より確実に解消することができる。
【００３９】
以上説明したように、本例の熱交換器は、ろう材によるフィンの端部のエロージョンを効率よく回避したものであり、冷凍サイクルの放熱器として好適に用いることができる。また、本例の構成は、エバポレータや自動車のラジエータ等、その他の熱交換器にも応用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本願第１請求項に記載した発明は、チューブとフィンとを積層してなるコアと、前記チューブの端部を接続したタンクとを備え、前記チューブを流通する媒体が、前記コアに伝わる熱によって熱交換を行う熱交換器において、前記タンクは、前記チューブを接続する孔部を当該タンクの長手方向に亘り一定の間隔で設けたエンドプレートと、前記エンドプレートを装着する半円筒形状のタンクプレートとを備え、且つ、このタンクは、両端を閉塞部材にて閉塞されるとともに、内部を仕切りプレートにてそれぞれ所定の間隔に区画された略円筒状のものであって、前記媒体は、各タンクの間を複数回往復する構成であり、前記エンドプレートは、前記タンクプレートの両縁部の間に挿入されるとともに、当該タンクプレートに装着され、このエンドプレートの挿入量は、前記仕切りプレートよって規制されるものであり、前記タンクプレートの両縁部には、前記エンドプレートを保持する折り曲げ片を複数設け、更に、前記エンドプレートは、前記タンクプレートに位置決めした後、前記折り曲げ片を折り曲げることによって固定され、また、一方で、前記タンクプレートには、両面にろう材をクラッドし、他方で、前記エンドプレートは、片面にのみろう材をクラッドし、前記タンクプレート及び前記エンドプレートにクラッドされたろう材は、前記タンクプレート及び前記エンドプレートを互いにろう付けするとともに、前記チューブと前記仕切りプレートをろう付けするものであり、当該熱交換器は、前記チューブ、前記フィン、前記エンドプレート、前記タンクプレートを組み付けて、これを炉中ろう付けしてなり、前記ろう付け時には、前記フィンの端部と、前記エンドプレートのろう材がクラッドされていない面とを対向した構成の熱交換器であり、このような構成によると、ろう材によるフィンの端部のエロージョンを効率よく回避することができる。
【００４１】
本願第２請求項に記載した発明は、請求項１において、前記フィンの端部と、前記エンドプレートのろう材がクラッドされていない面との最短距離は、２．０ｍｍ以下である構成の熱交換器であり、このような構成によると、コアにおける熱交換性能を満足に確保することができる。
【００４２】
本願第３請求項に記載した発明は、請求項１において、前記フィンの端部は、前記エンドプレートのろう材がクラッドされていない面に当接している構成の熱交換器であり、このような構成によると、コアにおける熱交換性能を満足に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の具体例に係り、熱交換器を示す正面図である。
【図２】  本発明の具体例に係り、熱交換器の要部を示す分解斜視図である。
【図３】  本発明の具体例に係り、タンク及びフィンを示す説明図である。
【符号の説明】
１    熱交換器
２    コア
３    タンク
５    サイドプレート
６    閉塞部材
７    仕切りプレート
２１    チューブ
２２    フィン
３１    タンクプレート
３２    エンドプレート
４１    入口継手
４２    出口継手
３１１    折り曲げ片
３１２    壁部
３２１    孔部
Ｆ    ろう材
Ｇ    最短距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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