(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１枚の板材を折り曲げて２つの長辺部と２つの短辺部とを有する略矩形断面形状に形成された扁平チューブを備える熱交換器であって、
前記板材は、該板材の両端部が前記扁平チューブの一方の短辺部に位置するように折り曲げ成形され、
前記チューブの両短辺部は、長辺部の延びる方向に重なる内壁部、中壁部及び外壁部を有するように前記板材を折り畳んで形成され、該板材の３枚分以上の厚みを有しており、
前記扁平チューブの両短辺部の外形は、互いに対称形状とされていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記扁平チューブの両長辺部は、外形が互いに対称形状からなることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記扁平チューブの短辺両端部が直線部を備えることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項４】
前記扁平チューブの長辺部には、複数のディンプルが設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記扁平チューブは、アルミ合金製の芯材とその両側に被覆層を有する３層構造を備え、少なくとも外側層もしくは内側層は亜鉛の含有層で形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱交換器。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の熱交換器用チューブを備え、隣接する熱交換器用チューブの対向する長辺部間にフィンが配設されるように該熱交換器用チューブと該フィンとが交互に積層され、該熱交換器用チューブの両短辺部がそれぞれ風下側と風上側とに位置付けられ、これら熱交換器用チューブの両先端部がヘッダに挿入されてなることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置等の熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、熱交換器のチューブとして、特公平７−４１３３１号公報に開示されるように１枚のアルミ板材を折り曲げて断面略θ状に成形した扁平チューブが良く使用されている。これは、図１０に示すように、一般にフォルデッドチューブと呼ばれるアルミ薄板材Ａの両端部を順次内側に折り曲げて、中央で両端部を合わせて仕切壁２を形成し、この仕切壁２を長辺壁３の内面に当接させて、チューブ断面形状が略θ状となるように成形し、熱交換媒体の流路空間Ｒを形成する扁平チューブ１である。
【０００３】
このような熱交換器用のチューブでは、仕切壁２が２枚の板材からなり、その先端２ａが長辺壁３の内面に突き当てられてロウ付けされているので、熱交換媒体の流路空間Ｒにおいて急激な内圧上昇があったとしても変形することなくθ形状を強固に維持できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この扁平チューブ１を使用した熱交換器では、両短辺部４が単純に折り曲げられているだけであり、強度不足である。例えば、熱交換器に石等が飛んできて当接した場合に、変形したり、極端な場合は破損する恐れがある。
【０００５】
また、実開昭５４−９０７５０号公報に開示されるように、１枚の板材を折り曲げて扁平チューブ１´を形成し、その板材の合せ部２´を扁平チューブの短辺部に配設した場合に、板材を３枚以上に重ね合わせるように合せ部２´を形成して、強度アップを図ることが考えられる（図１１）。
【０００６】
この扁平チューブ１´とフィン５´とを交互に積層して熱交換器を形成した場合、扁平チューブ１´の合せ部２´が風上側になるように組付ければ、風上側の短辺部の強度が強く、石等の飛来に対しても耐えられる強度を備えることとなる。
【０００７】
しかしながら、この場合には、組付け方向が規制されるので、組付け時に作業者が混乱する問題があり、組付け作業に時間がかかる不具合を有する。もしも逆に組立てた場合には、扁平チューブ１´の合せ部２´が風下側に位置する一方、風上側に単純な折り曲げ部４´が位置することになり、飛石等による変形・破損などの損傷を生じる可能性が極めて高くなる。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するために、扁平チューブの両短辺部の強度を向上させ、且つヘッダに対して組付け作業性の良好な扁平チューブを有する熱交換器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、１枚の板材を折り曲げて２つの長辺部と２つの短辺部とを有する略矩形断面形状に形成された扁平チューブを備える熱交換器であって、前記板材は、該板材の両端部が前記扁平チューブの一方の短辺部に位置するように折り曲げ成形され、前記チューブの両短辺部は、長辺部の延びる方向に重なる内壁部、中壁部及び外壁部を有するように前記板材を折り畳んで形成され、該板材の３枚分以上の厚みを有しており、前記扁平チューブの両短辺部の外形は、互いに対称形状とされている構成である。この構成では、短辺部の強度が高いので、飛石等に対する耐損傷性を向上できる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記扁平チューブの両長辺部は、外形が互いに対称形状からなるので、ヘッダの挿入孔に挿入して組付ける際に、組付け方向の規制が無く作業性が良い。
【００１１】
第３の発明は、第１または２のいずれかの発明において、前記扁平チューブの短辺両端部が直線部を備えるので、扁平チューブの成形が容易となる。
【００１２】
第４の発明は、第１ないし３のいずれか１つの発明において、前記扁平チューブの長辺部には、複数のディンプルが設けられているので、高耐圧強度が得られ、信頼性を向上できる。
【００１３】
第５の発明は、第１ないし４のいずれか１つの発明において、前記扁平チューブは、アルミ合金製の芯材とその両側に被覆層を有する３層構造を備え、少なくとも外側層もしくは内側層は亜鉛の含有層で形成されているので、耐食性に優れる。
【００１４】
第６の発明は、１枚の板材を折り曲げて略矩形断面形状に形成した扁平チューブを備える熱交換器であって、前記扁平チューブの両短辺部の少なくとも一方端部は、その板厚が前記板材の３枚分以上の厚みを有するように折畳み形成され、この折畳みによって形成される曲線部間の隙間部に、一方の曲線部を形成する板材がせり出して配設されている構成である。この構成では、隙間部に板材が配設されて、隙間を極めて小さくできるので、ヘッダと扁平チューブとのろう付けを強固にできる。
【００１５】
第７の発明は、１枚の板材を折り曲げて成形した長円形状の扁平チューブを備える熱交換器の製造方法であって、前記扁平チューブの両短辺部の少なくとも一方端部は、その板厚が前記板材の３枚分以上の厚みを有するように折畳み形成されており、この折畳みによって形成される曲線部とこの曲線部と対面する曲線部との一方の曲線部を仕上げ寸法よりも長く成形し、この長く成形した部分を押しつぶして、両折畳み曲線部間の隙間に押し込み成形する熱交換器用の製造方法である。この製造方法では、隙間を小さくするため製造工程が容易なものとなり、隙間を確実に削減でき、ヘッダと扁平チューブとのろう付け性を強固にできる。
【００１６】
第８の発明は、第１ないし７のいずれか１つに記載の熱交換器用チューブを備え、隣接する熱交換器用チューブの対向する長辺部間にフィンが配設されるように該熱交換器用チューブと該フィンとが交互に積層され、該熱交換器用チューブの両短辺部がそれぞれ風下側と風上側とに位置付けられ、これら熱交換器用チューブの両先端部がヘッダに挿入されてなる熱交換器である。この構成では、強度に優れ、組付け性に優れた扁平チューブを使用した熱交換器を得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明を、図１ないし図５に示す第１実施例に基づいて説明する。図１は本発明に係る熱交換器１０を示す。図２は、扁平チューブ１１とフィン１２との積層体をヘッダ１３に組付ける前の状態を示す。図３は、扁平チューブ１１の平面図及び正面図を示す。図４及び図５は扁平チューブ１１の両短辺部の拡大図を示す。
【００１８】
図１及び図２において、扁平チューブ１１とフィン１２とが積層され、扁平チューブ１１の両先端部１１ａが熱交換器の両側に配設されるヘッダ１３の挿入孔１３ａに挿入されて一体ロウ付けされる。扁平チューブ１１は略矩形断面形状に形成された１枚のアルミ製薄板からなる。扁平チューブ１１は、アルミ合金製の芯材とその両側にろう材を被覆した３層のクラッド材である。そのクラッド材の少なくとも外側層もしくは内側層は亜鉛の含有層で形成されている。
【００１９】
扁平チューブ１１の製造方法の１例を説明する。図４に示すように、薄板の両端部の一方端部をＵターンして２枚重ねに形成して短辺部１４の中壁部１４ｂ及び外壁部１４ａを形成する。この短辺部１４の形成は後で説明する。短辺部１４を形成する薄板から更に略直角に折り曲げて長辺部１５を形成する。そして、図５に示すように、他方の短辺部１６は、長辺部１５から略直角に折り曲げて短辺部１６の外壁部１６ａを形成し、外壁部１６ａから略逆向きにＵターンして折り曲げて中壁部１６ｂを形成し、更に元の方向にＵターンして折り曲げて内壁部１６ｃを形成する。このように成形することで、短辺部１６は前記アルミ製薄板を３枚重ねた厚みを有するようになる。
【００２０】
この短辺部１６から略直角に折り曲げて、他方の長辺部１７を形成し、図４に示すように更に直角に折り曲げて前記一方の短辺部１４の内壁部１４ｃを形成する。短辺部１４の内壁部１４ｃの先端を更に直角に折り曲げ、板厚分の折曲げ端部１４ｄを形成する。この折り曲げ端部１４ｃに中壁部１４ｂの先端を突き合わせる。このようにすることで、短辺部１４を前記薄板の３枚分の厚みを有するように成形することが簡単且つ強固に行える。特に、内壁部１４ｃと中壁部１４ｂとが面接触するとともに、中壁部１４ｂの先端が折曲げ端部１４ｄに接触するので、両者を強固にろう付けできる。
【００２１】
尚、折り曲げる板材の寸法誤差をこの短辺部１４で調整する場合、例えば、折曲げ端部１４ｄの寸法で調整することもできる。
【００２２】
また、折曲げ端部１４ｄの長さで寸法誤差を調整する必要が無い場合には、折曲げ部１４ｄの先端を外壁部１４ａの内面に突き当てることができる。この折曲げ端部１４ｄを外壁部１４ａに接触させ、両者をろう付けするようにすれば、高ろう付け強度を確保できる。
【００２３】
第１実施例では、短辺部１４、１６が折り曲げ部を除いて直線部で形成され、更に長辺部１５、１７も折り曲げ部を除いて直線部で形成され、略矩形状に形成されている。従って、ヘッダ１３の挿入孔１３ａを略矩形状に形成して、該挿入孔１３ａの対面部を対称形状に形成すればよいので、ヘッダ１３の成形が容易である。そして、この挿入孔１３ａに略矩形状の扁平チューブ１１を挿入する際に、扁平チューブ１１を長辺部方向（或は短辺部方向）で逆向きであっても挿入でき、挿入する際の扁平チューブ１１の向きが規制されないので組付け作業性が良好である。その上、扁平チューブ１１をどちら向きに挿入しても、扁平チューブ１１とヘッダ１３とのろう付け性も良好に得られる。
【００２４】
また、扁平チューブ１１の短辺部１４及び１６は、板材を折り曲げてその板材の厚みの３枚分以上の厚み有するように成形されているので、高い強度を確保できる。
【００２５】
前記扁平チューブ１１の長辺部１５、１７には、それぞれ複数のディンプル１８が設けられている。このディンプル１８は、長辺部１５、１７の外側からチューブ１１の内方へ膨出するように形成され、長辺部１５、１７のそれぞれのディンプル１８、１８の対向する面同士が当接している。このことで、長辺部１５と１７との剛性を向上でき、耐変形性を向上できる。
【００２６】
第２実施例を図６及び図７により説明する。図６は第１実施例の図３、図７は第１実施例の図５と同様な図を示す。短辺部２６の折曲げ構造を長辺部２５から略直角に折り曲げ内壁部２６ｃを形成し、そこから外側にＵターンさせて中壁部２６ｂを形成し、更に外側にＵターンさせて外壁部２６ａを形成したものである。この第２実施例でも、第１実施例と同様に、短辺部が板材を３枚重ねた厚みを有するように形成できるので、高強度を確保でき、高ろう付け強度を確保できる。
【００２７】
図８に、第１及び第２実施例における短辺部の折り曲げ部について、構造変更した例を示す。図８（ａ）は、第１実施例の図４に示す短辺部に対して、構造変更を行ったものを示す。具体的には、中壁部３４ｂと内壁部３４ｃとの折れ曲がり曲線部に形成される隙間３８を、中壁部３４ｂの板材で極力小さくするようにしたものである。実際には、外壁部３４ａと中壁部３４ｂとを折り曲げた際に、短辺部３４の外壁部３４ａと中壁部３４ｂとを仕上げ寸法よりも長く成形し、この長く成形した部分を押しつぶして、中壁部３４ｂと内壁部３４ｃの間の隙間３８に押し込み成形する。これによって、扁平チューブ１１をヘッダ１３に挿入した際の両者１１、１３間の隙間を極力小さくでき、ろう付け強度を向上できる。尚、第２実施例のものに対しても適用できる。
【００２８】
また、図８（ｂ）は第１実施例の短辺部に、図８（ｃ）は第２実施例の短辺部に、それぞれ図８（ａ）に示す構造を適用した例を示す。具体的な構造は図８（ａ）と同様であり、説明を省略する。
【００２９】
図９は短辺部４４の内壁部４４ｃの板材を隙間４８に押し込んだものを示し、図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）がそれぞれ図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）に対応する。尚、図８及び図９には、中壁部及び内壁部の一方の壁部によって隙間を埋めるように構成したが、両方で隙間を埋めるようにしても良い。
【００３０】
尚、第１実施例及び第２実施例とも、扁平チューブの一方の短辺部は１枚の板材の両端部を合わせることによって板材を３枚重ね合わせるようにした構造であるが、この合せ部分を短辺部に配設せずに、長辺部の途中に配設して一方の短辺部を他方の短辺部（例えば、図４、図８（ａ）、９（ａ）に示す構造）と同様の構造に形成しても良い。また、扁平チューブ１１は、アルミ合金製の芯材とその両側にろう材を被覆した３層のクラッド材であるが、３層に限らず、４層や５層等の多層に形成したものであっても良い。さらに、ディンプル１８は、第１実施例に示す形状に限らず、他の形状であっても良い。また、前記チューブは、前記した従来例のように略長円の断面形状を有するように成形してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、１枚の板材を折り曲げて略矩形断面形状に形成した扁平チューブを備える熱交換器であって、該扁平チューブの短辺両端部は、その板厚が前記板材の３枚分以上の厚みを有するように折畳み形成され、且つ前記扁平チューブの該短辺両端部は、外形が互いに対称形状からなる構成であり、扁平チューブの組み付け性が良く、また、短辺部の強度が高いので十分な耐損傷性が得られる。
【００３２】
前記扁平チューブの長辺部の外形が直線的で互いに対称形状からなるものでは、ヘッダの挿入孔に挿入して組付ける際に、組付け方向の規制が無く作業性が良い。
【００３３】
前記扁平チューブの短辺両端部が直線部からなるものでは、扁平チューブの成形が容易であり、ヘッダの挿入孔に挿入して組付ける際に、組付け方向の規制が無く作業性が良い。
【００３４】
前記扁平チューブの長辺部に、複数のディンプルを設けたものでは、高耐圧強度が得られ、信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例に係わる熱交換器の概略図を示す。
【図２】  図１の熱交換器において、扁平チューブをヘッダに組付ける前の状態を示す。
【図３】  本発明の第１実施例に係わる扁平チューブの平面図及び正面図を示す。
【図４】  本発明の第１実施例に係わる扁平チューブの一方の短辺部の拡大図を示す。
【図５】  本発明の第１実施例に係わる扁平チューブの他方の短辺部の拡大図を示す。
【図６】  本発明の第２実施例に係わる扁平チューブの平面図及び正面図を示す。
【図７】  本発明の第２実施例に係わる扁平チューブの他方の短辺部の拡大図を示す。
【図８】  扁平チューブの短辺部の別の実施例を示す。
【図９】  扁平チューブの短辺部の更に別の実施例を示す。
【図１０】  従来の扁平チューブを示す。
【図１１】  従来の他の扁平チューブを示す。
【符号の説明】
Ａ      薄板材
Ｒ      流路空間
１      扁平チューブ
２      仕切壁
３      長辺壁
４      短辺部
１１      扁平チューブ
１２      フィン
１３      ヘッダ
１４      短辺部
１５      長辺部
１６      短辺部
１７      長辺部
１８      ディンプル
【図１】
0003968253.tif 000002
【図２】
0003968253.tif 000003
【図３】
0003968253.tif 000004
【図４】
0003968253.tif 000005
【図５】
0003968253.tif 000006
【図６】
0003968253.tif 000007
【図７】
0003968253.tif 000008
【図８】
0003968253.tif 000009
【図９】
0003968253.tif 000010
【図１０】
0003968253.tif 000011
【図１１】
0003968253.tif 000012