(57)【要約】【課題】熱交換器本体および導入出パイプ部を炉中において一括して確実にろう付けでき、組み立て工数を低減できる積層型熱交換器およびその製造方法を提供する。【解決手段】チューブとフィンとが交互に積層された熱交換コアと、前記チューブの長手方向の両端に形成されるタンクとを有する熱交換器本体と、前記タンクの長手方向の一端の導入パイプ接続部に接続されタンク内へ熱交換媒体を導入する導入パイプと、タンクの長手方向の他端の導出パイプ接続部に接続されタンクから熱交換媒体が導出される導出パイプと、前記導入パイプと導出パイプとを支持するフランジとを有する積層型熱交換器において、前記導入パイプおよび/または導出パイプを、前記積層方向に対して分割構造に形成するとともに、一方の端部を他方の端部に挿入して前記熱交換器本体とともに一括してろう付けしたことを特徴とする積層型熱交換器およびその製造方法。【選択図】図２
2007003093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブとフィンとが交互に積層された熱交換コアと、前記チューブの長手方向の両端に形成されるタンクとを有する熱交換器本体と、前記タンクの長手方向の一端の導入パイプ接続部に接続されタンク内へ熱交換媒体を導入する導入パイプと、タンクの長手方向の他端の導出パイプ接続部に接続されタンクから熱交換媒体が導出される導出パイプと、前記導入パイプと導出パイプとを支持するフランジとを有する積層型熱交換器において、前記導入パイプおよび/または導出パイプを、前記積層方向に対して分割構造に形成するとともに、一方の端部を他方の端部に挿入して前記熱交換器本体とともに一括してろう付けしたことを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項２】
前記一方の端部と他方の端部との間に環状のろう材が介装されてろう付けされている、請求項１の積層型熱交換器。
【請求項３】
チューブとフィンとが交互に積層された熱交換コアと、前記チューブの長手方向の両端に形成されるタンクとを有する熱交換器本体と、前記タンクの長手方向の一端の導入パイプ接続部に接続されタンク内へ熱交換媒体を導入する導入パイプと、タンクの長手方向の他端の導出パイプ接続部に接続されタンクから熱交換媒体が導出される導出パイプと、前記導入パイプと導出パイプとを支持するフランジとを有する積層型熱交換器を製造するに際して、前記導入パイプおよび/または導出パイプを、前記積層方向に対して分割構造に形成し、一方の端部を他方の端部に一定の遊び量を持って挿入した後に、一方の端部と他方の端部および熱交換器本体とを一括してろう付けすることを特徴とする積層型熱交換器の製造方法。
【請求項４】
前記一方の端部と他方の端部との間に環状のろう材を介装してろう付けする、請求項３の積層型熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブとフィンとが交互に積層された積層型熱交換器に関し、とくに車両用空調装置の蒸発器に好適な積層型熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、チューブとフィンとが交互に積層された積層型熱交換器はよく知られている。図７ないし図１１は従来の積層型熱交換器を示している。図において１００は、熱交換器本体を示している。熱交換器本体１００は、内部にインナーフィン（図示略）が設けられた流体通路が形成されるチューブ１０１とフィン１０２が交互に積層された熱交換コア１０３を有しており、コア１０３の積層方向の両端にはサイドプレート１０４、１０５が設けられている。また、コア１０３のチューブ長手方向の両端にはタンク１０６、１０７が設けられている。タンク１０６の長手方向の一端には、該タンク１０６内に熱交換媒体（冷媒）を導入する導入パイプ１０８が接続されている。また、タンク１０６の長手方向の他端には、該タンク１０６から熱交換媒体が導出される導出パイプ１０９が接続されている。パイプ１０８、１０９はフランジ１１０により支持されている。図９に示すように導入パイプ１０８はチューブ１０１とフィン１０２の積層方向に沿って延びている。
【０００３】
上記のような熱交換器本体１００を構成する各部材はアルミニウム（アルミニウムおよびアルミニウム合金を含む）から構成されており、上記各部材をろう付けすることにより積層型熱交換器が製造されるようになっている。具体的には、熱交換器本体１００を仮組み（アセンブリ状態）にし、さらにタンク１０６の導入パイプ接続部１１４にろう材１１７を介して導入パイプ１０８を挿入するとともに、タンク１０６の導出パイプ接続部１１５にろう材１１８を介して導出パイプ１０９を挿入し、該仮組みされた積層型熱交換器を図８に示すような締め治具１１１ａ、１１１ｂおよび横治具１１２、１１３を用いて固定し炉中において一括してろう付けすることにより各部材同士が、液密な状態に接合されるようになっている。締め治具１１１ａ、１１１ｂおよび横治具１１２、１１３は通常ステンレスから構成されている。
【０００４】
ところで、上記仮組された積層型熱交換器は炉中ろう付け時に約６００℃まで加熱される。このとき加熱膨張により、タンク１０６の導入パイプ接続部１１４と導出パイプ接続部１１５のピッチは増大するが、コア１０３の熱膨張はステンレス製の締め治具１１１ａ、１１１ｂの膨張率に依存する。たとえば常温で上記ピッチが２６０ｍｍの場合には約２．２ｍｍ膨張し約２６２．２ｍｍとなる。その後、常温まで冷却される際にはアルミニウムの収縮率に依存するため接続部１１４、１１５のピッチは約３．５ｍｍ収縮し約２５８．７ｍｍとなり、結果的にろう付け前の２６０ｍｍと比べ約１．３ｍｍ小さくなってしまう。一方、パイプ１０６、１０７は締め治具１１１ａ、１１１ｂの影響を受けないため加熱、冷却後も寸法が変わらない。このため、接続部１１４、１１５にはコア加熱時と収縮時の影響により、積層方向にストレスが生じ、結果的に図１１に示すように接続部１１４、１１５が変形し、液密にろう付けできないという問題が生じるおそれがある。このような問題を解決するために、熱交換器本体１００のみをあらかじめ炉中ろう付けした後に、フランジ１１０にパイプ１０８、１０９を挿通して導入出パイプ部１１６を組立てこれをトーチろう付け等により後で接合する方法も考えられるが、これでは組立工数が増大する。
【特許文献１】特開２０００−１０５０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の課題は、熱交換器本体および導入出パイプ部を炉中において一括して確実にろう付けでき、組み立て工数を低減できる積層型熱交換器およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る積層型熱交換器は、チューブとフィンとが交互に積層された熱交換コアと、前記チューブの長手方向の両端に形成されるタンクとを有する熱交換器本体と、前記タンクの長手方向の一端の導入パイプ接続部に接続されタンク内へ熱交換媒体を導入する導入パイプと、タンクの長手方向の他端の導出パイプ接続部に接続されタンクから熱交換媒体が導出される導出パイプと、前記導入パイプと導出パイプとを支持するフランジとを有する積層型熱交換器において、前記導入パイプおよび/または導出パイプを、前記積層方向に対して分割構造に形成するとともに、一方の端部を他方の端部に挿入して前記熱交換器本体とともに一括してろう付けしたことを特徴とするものからなる。このような構成においては、導入パイプおよび/または導出パイプは、熱交換コアの積層方向に対して分割構造に形成されるとともに、一方の端部を他方の端部に挿入して接合されるので、ろう付け時において熱交換器本体が熱交換コアの積層方向に熱膨張、熱収縮し、導入パイプ接続部と導出パイプ接続部のピッチがろう付けの前後において変動した場合でも、上記分割構造の一端部の他端部への挿入代が変動する。したがって、タンクの導入タンク接続部および導出タンク接続部へのストレスが低減されるので、熱交換器本体および導入出パイプを炉中において確実に一括ろう付けすることができる。
【０００７】
上記分割構造の一方の端部と他方の端部との間に環状のろう材を介装すれば、上記一方の端部と他方の端部とを確実にろう付けできる。
【０００８】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る積層型熱交換器の製造方法は、チューブとフィンとが交互に積層された熱交換コアと、前記チューブの長手方向の両端に形成されるタンクとを有する熱交換器本体と、前記タンクの長手方向の一端の導入パイプ接続部に接続されタンク内へ熱交換媒体を導入する導入パイプと、タンクの長手方向の他端の導出パイプ接続部に接続されタンクから熱交換媒体が導出される導出パイプと、前記導入パイプと導出パイプとを支持するフランジとを有する積層型熱交換器を製造するに際して、前記導入パイプおよび/または導出パイプを、前記積層方向に対して分割構造に形成し、一方の端部を他方の端部に一定の遊び量を持って挿入した後に、一方の端部と他方の端部および熱交換器本体とを一括してろう付けすることを特徴とする方法からなる。このような製造方法においては、導入パイプおよび/または導出パイプは、熱交換コアの積層方向に対して分割構造に形成されるとともに、一方の端部を他方の端部に挿入して接合されるので、ろう付け時において熱交換器本体が熱交換コアの積層方向に熱膨張、熱収縮し、導入パイプ接続部と導出パイプ接続部のピッチがろう付けの前後において変動した場合でも、上記分割構造の一端部の他端部への挿入代が変動する。したがって、タンクの導入タンク接続部および導出タンク接続部へのストレスが低減されるので、熱交換器本体および導入出パイプを炉中において確実に一括ろう付けすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る積層型熱交換器およびその製造方法においては、タンクの導入タンク接続部および導出タンク接続部へのストレスが低減されるので、熱交換器本体および導入出パイプを炉中において確実に一括ろう付けすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る積層型熱交換器およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。図１ないし図６は本発明の一実施態様に係る積層型熱交換器を示している。
図において、１は積層型熱交換器を示している。積層型熱交換器１は、熱交換器本体１ａと、導入出パイプ部１８から構成されている。熱交換器本体１ａは内部にインナーフィン（図示略）が設けられた流体通路が形成されるチューブ２とフィン３が交互に積層された熱交換コア４を有しており、コア４の積層方向の両端にはサイドプレート５、６が設けられている。また、コア４のチューブ長手方向の両端にはタンク７、８が設けられている。タンク７の長手方向の一端には、該タンク７内に熱交換媒体（冷媒）を導入する導入パイプ９が接続される導入パイプ接続部１２が設けられている。また、タンク７の長手方向の他端には、該タンク７から熱交換媒体が導出される導出パイプ１０が接続される導出パイプ接続部１３が設けられている。パイプ９、１０はフランジ１１により支持されている。図１、図２に示すように導入パイプ９はチューブ２とフィン３の積層方向に沿って延びている。
【００１１】
導入パイプ９は、熱交換コア４の積層方向に対して分割可能な分割構造に形成されている。具体的には、導入パイプ９は、タンク７の導入パイプ接続部１２に接続されるパイプ１４と、フランジ１１に支持されるパイプ１５とから形成されている。パイプ１４の端部１６にはパイプ１５の端部１７が挿入されており、端部１６の内面と端部１７の外面がろう付けされパイプ１４、１５は液密に接合されている。
【００１２】
次に、上記のような積層型熱交換器１の製造方法について説明する。まず、熱交換器本体１ａを構成する各部品を仮組み（アッセンブリ状態）するとともに、導入出パイプ部１８を構成する各部品を仮組みする。次に、フランジ１１に導入パイプ９の一部を形成するパイプ１５および導出パイプ１０を挿通する。次に、パイプ１５の端部１７をパイプ１４の端部１６に挿入する。図３（ａ）に示すように、パイプ１５の端部１７の外径はパイプ１４の端部１６の内径よりも若干小さく形成されているので、図３（ｂ）に示すように端部１７は端部１６内に一定の遊びを持って挿入されることになる。また、本実施態様においては、パイプ１４、１５の接続部には環状のろう材１９が介装されている
【００１３】
次に、熱交換器本体１ａに導入出パイプ部１８を接続する。つまり、タンク７の導入パイプ接続部１２にろう材２４を介して導入パイプ９の一部を形成するパイプ１４を挿入するとともに、導出タンク接続部１３にろう材２５を介して導出パイプ１０を接続する。そして、熱交換器本体１ａを図５に示すように治具で固定する。治具は、サイドプレート５、６に当接するプレート状の横治具２０、２１と、該横治具２０、２１をサイドプレート５、６側に押圧し熱交換器本体１ａ全体を固定する締め治具２２、２３から構成されている。締め治具２２、２３は図５に示すように略コ字状に形成されている。また、治具２０、２１、２２、２３はステンレスから構成されている。
【００１４】
さらに、導入出パイプ部１８が接続されるとともに、上記各治具で固定された熱交換器本体１ａを炉中においてろう付けする。つまり、熱交換器本体１ａおよび導入パイプ９の分割部は炉中において一括してろう付けされるようになっている。被ろう付け部材はろう付け時には、炉中は約６００℃まで加熱されその後常温まで冷却される。
【００１５】
ところで、熱交換器本体１ａを構成する各部材はアルミニウムから構成されているので、加熱膨張と冷却収縮によりろう付けの前後において熱交換器本体１ａの寸法が変化する。このため、ろう付け前の導入パイプ接続部１２と導出パイプ接続部１３との間の積層方向に対するピッチも変化する。たとえば、図５、図６に示すようにろう付け前の導入パイプ接続部１２と導出パイプ接続部１３との間の積層方向に対するピッチＬ1はろう付け後にはＬ2まで減少する（Ｌ1＞Ｌ2）。なお、アルミニウムの熱膨張率はステンレスより大きいが、上述のように熱交換器本体１ａは締め治具２２、２３に固定されているので、アルミニウムからなる熱交換器本体１ａの積層方向への熱膨張率はステンレスからなる締め治具２２、２３の熱膨張率に依存することになる。
【００１６】
しかし、本実施態様においては導入パイプ９は積層型熱交換器１の積層方向に分割構造に構成され、導入パイプ９を形成するパイプ１５の端部１７はパイプ１４の端部１６に一定の遊びを持って挿入されているので、上記ピッチの変化は端部１７の端部１６内への挿入代の変化により吸収される（図３（ｂ）、図３（ｃ））。したがって、タンク７の導入タンク接続部１２および導出タンク接続部１３へのストレスが低減されるので、熱交換器本体１ａおよび導入出パイプを炉中において確実に一括ろう付けすることができる。また、端部１６と端部１７との間には環状のろう材１９が介装されているので、端部１６と端部１７とを確実にろう付けできる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は、チューブとフィンとが交互に積層された積層型熱交換器であって、熱交換器本体の積層方向に沿って熱交換媒体の導入パイプおよび／または導出パイプが延設される積層型熱交換器に利用可能であり、車両用空調装置の積層型熱交換器として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施態様に係る積層型熱交換器の正面図である。
【図２】図１の積層型熱交換器の平面図である。
【図３】図１の積層型熱交換器の導入パイプの分割構造部のろう付け工程を示す工程図である。
【図４】図１の積層型熱交換器の分解平面図である。
【図５】図１の積層型熱交換器のろう付け前の治具による固定状態を示す正面図である。
【図６】図１の積層型熱交換器のろう付け後の治具による固定状態を示す正面図である。
【図７】従来の積層型熱交換器の正面図である。
【図８】従来の積層型熱交換器のろう付け時における治具による固定状態を示す正面図である。
【図９】従来の積層型熱交換器の平面図である。
【図１０】従来の積層型熱交換器の分解平面図である。
【図１１】従来の積層型熱交換器のろう付け後における収縮状態を示す拡大平面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  積層型熱交換器
１ａ  熱交換器本体
２  チューブ
３  フィン
４  熱交換コア
５、６  サイドプレート
７、８  タンク
９  導入パイプ
１０  導出パイプ
１１  フランジ
１２  導入パイプ接続部
１３  導出パイプ接続部
１４、１５  パイプ
１６、１７  端部
１８  導入出パイプ部
１９、２４、２５  ろう材
２０、２１  横治具
２２、２３  締め治具
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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