(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が流通する冷媒通路を内部に有するとともに、外部を流れる流体の流れ方向に細長い扁平状のチューブ（１１１）と、前記チューブへの冷媒の分配あるいは前記チューブからの冷媒の集合を行うタンク（１２１、１２２）とを備え、
前記タンクの穴部（１２１ｇ、１２２ｇ）に前記チューブの挿入部（１１１ｂ）を挿入した後、前記穴部および前記挿入部の部位で前記タンクと前記チューブとをろう付け接合する熱交換器であって、
前記チューブは、前記挿入部の外周面のうち外部を流れる流体の流れ方向（Ｃ）に対して直交方向に位置する外周面が平坦であるとともに、外部を流れる流体の流れ方向（Ｃ）に対して直交方向の寸法であるチューブ幅（Ｗ１）が一定であり、
前記穴部は、外部を流れる流体の流れ方向に対して直交方向に突出した突起部（１２１ｈ、１２２ｈ）を備え、
前記突起部を形成した後に前記穴部に前記挿入部を挿入し、前記穴部と前記挿入部とを前記突起部を介して接触させることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記タンク（１２１、１２２）および前記チューブ（１１１）の少なくとも一方は、ろう材を被覆したクラッド材であることを特徴とする請求項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、タンクとチューブがろう付けにて接合される熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調装置においては、圧縮機から吐出した冷媒を空気により冷却して気相冷媒を凝縮させる凝縮器や、冷媒を蒸発させて空気を冷却する蒸発器等の、熱交換器が用いられている。その熱交換器は、冷媒通路を有するチューブや、冷媒の集合、分配を行うタンク等から構成され、それらの構成部品を仮組みして炉中一体ろう付けするようにしている。しかしながら、各構成部品の熱容量が違ったり、ろう付け炉の温度調整等の条件出しが難しく、ろう回り不充分等のろう付け不良が発生していた。
【０００３】
そこで従来は、上記のろう付け不良対策として、下記の▲１▼または▲２▼の方法を採用していた。
【０００４】
▲１▼  チューブおよびタンクの少なくとも一方にろう材を被覆し、チューブをタンクの穴部に挿入後チューブを変形させることにより、ろう材被覆層を相手部品に接触させる。
【０００５】
▲２▼  チューブおよびタンクの少なくとも一方にろう材を被覆し、チューブとタンクの嵌合部の隙間を小さく設定することにより、チューブをタンクに挿入した際にろう材被覆層を相手部品に接触させる。
【０００６】
上記▲１▼または▲２▼の方法によれば、ろう付けの際、接触部のろう材が最初に溶融し、その後ろう材はそこを起点にチューブとタンクの嵌合部（接合部）全周に回り、上記のろう付け不良が防止される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記▲１▼の方法においては、チューブをタンクに挿入後チューブを変形させる工程を必要とする。また、内柱を有するチューブ（多穴チューブ）においては、チューブを変形させる（内柱を伸ばす）と耐圧強度が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
一方、上記▲２▼の方法においては、チューブをタンクに挿入する際チューブはタンクの穴部に接触して摺動し、しかもその接触面が大きいため、摺動抵抗が大きくなってしまう。特にマルチフロータイプの凝縮器のように、チューブの数が極めて多い場合には、全体の摺動抵抗が極めて大きくなって組み付け困難になるという問題がある。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、ろう付け不良を防止可能で、かつ、上記▲１▼の方法におけるタンクに挿入後チューブを変形させる工程を不要にし、上記▲２▼の方法における摺動抵抗を低減可能にすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷媒が流通する冷媒通路を内部に有するとともに、外部を流れる流体の流れ方向に細長い扁平状のチューブ（１１１）と、チューブへの冷媒の分配あるいはチューブからの冷媒の集合を行うタンク（１２１、１２２）とを備え、タンクの穴部（１２１ｇ、１２２ｇ）にチューブの挿入部（１１１ｂ）を挿入した後、穴部および挿入部の部位でタンクとチューブとをろう付け接合する熱交換器であって、チューブは、挿入部の外周面のうち外部を流れる流体の流れ方向（Ｃ）に対して直交方向に位置する外周面が平坦であるとともに、外部を流れる流体の流れ方向（Ｃ）に対して直交方向の寸法であるチューブ幅（Ｗ１）が一定であり、穴部は、外部を流れる流体の流れ方向に対して直交方向に突出した突起部（１２１ｈ、１２２ｈ）を備え、突起部を形成した後に穴部に挿入部を挿入し、穴部と挿入部とを突起部を介して接触させることを特徴とする。
【００１１】
これにより、穴部と挿入部とが突起部を介して接触するため、ろう付けの際、接触部のろう材が最初に溶融し、その後ろう材はそこを起点に接合部全域に回り、ろう付け不良が防止される。
【００１２】
また、穴部に挿入部を挿入する前に突起部を形成しているため、タンクにチューブを挿入した後にタンクまたはチューブを変形させる工程が不要である。
【００１３】
さらに、穴部に挿入部を挿入する際の接触面（摺動面）が小さいため、摺動抵抗が小さくなり、組み付けが容易になる。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、タンク（１２１、１２２）およびチューブ（１１１）の少なくとも一方は、ろう材を被覆したクラッド材であることを特徴とする。
【００１７】
これにより、ろう付け接合部にろう材を配置する工程が不要になる。
【００１８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１〜図５は、車両用空調装置の冷凍サイクルを構成する冷媒凝縮器に本発明を適用した例を示すものであって、図１は車両用冷凍サイクルの模式図である。
【００２０】
図１中、１は走行用のエンジン（図示せず）から駆動力を得て冷媒を吸入圧縮する圧縮機であり、２は圧縮機１から吐出した冷媒を冷却して気相冷媒を凝縮（液化）する凝縮器である。３は凝縮器２から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して、冷凍サイクル中の余剰冷媒を液相冷媒として蓄えるとともに、液相冷媒を流出する受液器であり、４は受液器３から流出する液相冷媒を冷却して冷媒の過冷却度を高める過冷却器である。また、受液器３は冷媒中の水分を吸着する乾燥剤を内部に有する。
【００２１】
そして、本実施形態では、凝縮器２、受液器３および過冷却器４を一体化することにより、受液器一体型凝縮器１００（一点鎖線で囲まれた部分）を構成している。なお、受液器一体型凝縮器１００の詳細については後述する。
【００２２】
５は過冷却器４（受液器一体型凝縮器１００）から流出した冷媒を減圧する減圧器であり、６は減圧器５にて減圧された冷媒を蒸発させて冷凍能力を発揮する蒸発器である。なお、減圧器５は、蒸発器６の出口側の冷媒温度が所定値となるように、その絞り開度を調節する温度式膨張弁である。
【００２３】
次に、受液器一体型凝縮器１００について説明する。図２は受液器一体型凝縮器１００の正面図であり、冷媒が流通する多数の冷媒通路１１１ａ（図４参照）を有する扁平状の多穴チューブ１１１が複数本配設され、これら複数本のチューブ１１１間には、波状（コルゲート状）にローラ成形されたフィン１１２が配設されており、このフィン１１２及びチューブ１１１により冷媒を凝縮する凝縮コア１１０が構成されている。ここで、多穴チューブ１１１は押し出し加工によって成形される
チューブ１１１の長手方向両端には、チューブ１１１の長手方向と直交する方向（上下方向）に延びるとともに、各チューブ１１１に連通する第１、２ヘッダタンク１２１、１２２が設けられている。これらのヘッダタンク１２１、１２２は、各チューブ１１１への冷媒の分配、あるいは、各チューブ１１１からの冷媒の集合を行う。
【００２４】
なお、第１ヘッダタンク１２１は、断面形状が略Ｕ字状の第１、２プレート１２１ａ、１２１ｂを接合して、上下方向に延びる空間を形成しており、また両プレート１２１ａ、１２１ｂの上下端部に第１、２キャップ１２１ｃ、１２１ｄを接合して上下端部を閉塞している。また、第２ヘッダタンク１２２は、断面形状が略Ｕ字状の第１、２プレート１２２ａ、１２２ｂを接合して、上下方向に延びる空間を形成しており、また両プレート１２２ａ、１２２ｂの上下端部に第１、２キャップ１２２ｃ、１２２ｄを接合して上下端部を閉塞している。
【００２５】
第１ヘッダタンク１２１内は、第１セパレータ１２４により、その長手方向に２つの空間（上方から順に１２１ｅ、１２１ｆ）に区画されており、一方、第２ヘッダタンク１２２は、第２セパレータ１２５により、その長手方向に２つの空間（上方から順に１２２ｅ、１２２ｆ）に区画されている。そして、第１ヘッダタンク１２１の空間１２１ｅ、第２ヘッダタンク１２２の空間１２２ｅ及び凝縮コア１１０により凝縮器２が構成されている。因みに、圧縮機１から吐出した冷媒は、流入口１２６から第２ヘッダタンク１２２の空間１２２ｅに流入した後、チューブ１１１内の冷媒通路１１１ａを介して第１ヘッダタンク１２１の空間１２１ｅに向けて流通する。そして、第１ヘッダタンク１２１の第１プレート１２１ａおよび後述する第１ケーシング１３０ａに形成された第１開口部１２７から、受液器３内に流入する。
【００２６】
１３０は円筒状に形成されて第１ヘッダタンク１２１と平行な方向に延びる受液器ケーシングであり、第１、第２ケーシング１３０ａ、１３０ｂにて構成されている。１３１、１３２は受液器ケーシング１３０の長手方向両端を閉塞する第１、２キャップであり、これら両キャップ１３１、１３２及び受液器ケーシング１３０により受液器３が構成されている。
【００２７】
受液器３（受液器ケーシング１３０）内の上下方向中間部には、樹脂製のフィルタ１３８が設置されており、このフィルタ１３８により受液器３内の空間が第１、２室１３４、１３５に区画されている。
【００２８】
受液器３のうち第１開口部１２７よりも下方側には、第２室１３５と第１ヘッダタンク１２１の空間１２１ｆとを連通させる第２開口部１３６が、第１ヘッダタンク１２１の第１プレート１２１ａおよび第２ケーシング１３０ｂに形成されており、第２室１３５内の冷媒は第２開口部１３６より空間１２１ｆに流入する。第１室１３４には冷媒中の水分を吸着する乾燥剤（デシカント）１３７が収納されている。フィルタ１３８は、乾燥剤１３７の破損片や摩耗粉が第２室１３５へ流出するのを防止する。
【００２９】
ところで、本実施形態では、空間１２１ｆ、１２２ｆ、並びに第１、２セパレータ１２４、１２５より下方側に位置するチューブ１１１及びフィン１１２により過冷却器４が形成されているため、第２開口部１３６より空間１２１ｆに流入した冷媒は、過冷却器４にてさらに冷却された後、第２ヘッダタンク１２２に形成された流出口１２８より受液器一体型凝縮器１００から流出して減圧器５に向けて流通する。
【００３０】
次に、チューブ１１１と両ヘッダタンク１２１、１２２とのろう付け接合部の構造について説明する。図３はチューブ１１１を第２ヘッダタンク１２２に挿入する前の状態を示す斜視図、図４はチューブ１１１を第２ヘッダタンク１２２に挿入後で、かつろう付け前の状態を示す図（図２のＡ−Ａ断面図）、図５は図４のＢ−Ｂ断面図である。なお、図３〜図５は第２ヘッダタンク１２２側のろう付け接合部を示しているが、チューブ１１１と第１ヘッダタンク１２１とのろう付け接合部の構造は、チューブ１１１と第２ヘッダタンク１２２とのろう付け接合部の構造と同じである。
【００３１】
図３〜図５において、ヘッダタンク１２１、１２２には、チューブ１１１が挿入される貫通した穴部１２１ｇ、１２２ｇが、チューブ１１１と同数形成されている。この穴部１２１ｇ、１２２ｇは、空気流れ方向Ｃに細長く概ね矩形状に形成され、空気流れ方向Ｃの中央部には、空気流れ方向Ｃと直交する方向に突出した突起部１２１ｈ、１２２ｈが形成されている。
【００３２】
ここで、突起部１２１ｈ、１２２ｈにおける空気流れ方向Ｃと直交方向の幅Ｗ２（以下、突起部幅という）は、チューブ１１１における空気流れ方向Ｃと直交方向の幅Ｗ１（以下、チューブ幅という）よりも広く、また、穴部１２１ｇ、１２２ｇにおいて突起部１２１ｈ、１２２ｈを除いた部分の空気流れ方向Ｃと直交方向の幅Ｗ３（以下、穴部幅という）よりも、突起部幅Ｗ２は狭くなっている。また、穴部１２１ｇ、１２２ｇにおける空気流れ方向Ｃの長さＬ３（以下、穴部長さという）は、チューブ１１１における空気流れ方向Ｃの長さＬ１（以下、チューブ長さという）よりも長くなっている。
【００３３】
なお、本実施形態では、Ｗ２−Ｗ１＝０．０２ｍｍ、Ｗ３−Ｗ１＝０．０８ｍｍ、Ｌ３−Ｌ１＝０．０５ｍｍに設定している。ただし、製造時の寸法公差の関係で、Ｗ２＜Ｗ１となってもよい。また、突起部１２１ｈ、１２２ｈにおける空気流れ方向Ｃの長さＬ２（以下、突起部長さという）は、Ｌ２＝Ｌ３×０．１３（＝２０ｍｍ）に設定している。
【００３４】
なお、チューブ１１１、フィン１１２、両ヘッダタンク１２１、１２２及び受液器ケーシング１３０等の受液器一体型凝縮器１００を構成する部品は、乾燥剤１３７とフィルタ１３８とＯリング１３２ａを除き全てアルミニウム製であり、後述するようにこれら部品はろう付けにて一体接合される。そして、アルミニウム製部品のうちの一部は、ろう材を被覆したクラッド材が用いられる。
【００３５】
また、アルミニウム製部品の具体的な材質について説明すると、押し出し加工によって成形されるチューブ１１１は、例えばＡ３００３を使用する。プレス成形される他のアルミニウム製部品のうち、ベア材部品は例えばＡ３１０３を使用し、クラッド材部品は例えばＡ４０４５を使用する。
【００３６】
本実施形態では、両ヘッダタンク１２１、１２２の第２プレート１２１ｂ、１２２ｂは、芯材層１２１ｉ、１２２ｉと、被覆層１２１ｊ、１２２ｊとからなる両面クラッド材を用いている。
【００３７】
次に、上記受液器一体型凝縮器１００の製造方法について説明する。まず、図２に示す状態に仮組付けを行う。その際、チューブ１１１の両端部（挿入部）１１１ｂが、第１ヘッダタンク１２１の穴部１２１ｇおよび第２ヘッダタンク１２２の穴部１２２ｇに挿入される。そして、仮組付け完了後、適宜の治具にて締めつけ力を加えて仮組付け状態を保持する。
【００３８】
次に、この仮組付け状態を保持したままろう付け炉内に仮組付け体を搬入し、窒素（不活性）ガス雰囲気下のろう付け炉内にて、仮組付け体をアルミニウムクラッド材のろう材の融点（約６００℃）まで加熱して、仮組付け体各部の接合箇所を一体ろう付けする。このろう付け後に、乾燥剤１３７とフィルタ１３８と第２キャップ１３２（Ｏリング１３２ａ組み付け後）を組み付けて、受液器一体型凝縮器１００全体の組付けを完了する。
【００３９】
なお、このろう付け工程では、チューブ１１１の長手方向および第１、２ヘッダタンク１２１、１２２の長手方向がともに水平になる姿勢で仮組付け体のろう付けが行われる。また、車両搭載状態では、受液器３の第１室１３４が上方に位置し、第２室１３５が下方に位置する姿勢となる。
【００４０】
上記本実施形態によれば、チューブ１１１の両端部（挿入部）１１１ｂを、第１ヘッダタンク１２１の穴部１２１ｇおよび第２ヘッダタンク１２２の穴部１２２ｇに挿入する際、チューブ１１１は穴部幅Ｗ３の部位とは接触しないため、チューブ１１１を挿入する際の摺動抵抗が小さくなり、組み付けが容易になる。
【００４１】
また、チューブ１１１の両端部１１１ｂとヘッダタンク１２１、１２２の突起部１２１ｈ、１２２ｈとの隙間を小さくしているため、チューブ１１１挿入後はチューブ１１１と突起部１２１ｈ、１２２ｈとが接触した状態になる。従って、チューブ１１１挿入後にチューブ１１１を変形させる工程が不要であり、しかも、変形（内柱を伸ばす）に伴う耐圧強度の低下を防止できる点で、特に多穴チューブの場合に有効である。
【００４２】
さらに、ろう付け炉内で加熱すると、一般的には熱容量の差で両ヘッダタンク１２１、１２２よりもチューブ１１１の方が早く温度上昇するが、チューブ１１１と突起部１２１ｈ、１２２ｈとが接触しているため、穴部１２１ｇ、１２２ｇの被覆層１２１ｊ、１２２ｊのうち、チューブ１１１と接触した突起部１２１ｈ、１２２ｈの被覆層１２１ｊ、１２２ｊのろう材が溶融する。その後ろう材はそこを起点に突起部１２１ｈ、１２２ｈに隣接する部位の隙間に流れ、それにより、突起部１２１ｈ、１２２ｈを除いた部分の穴部１２１ｇ、１２２ｇの被覆層１２１ｊ、１２２ｊも順次溶融し、結局穴部１２１ｇ、１２２ｇの全周にろう材が回り、チューブ１１１と両ヘッダタンク１２１、１２２のろう付け接合が確実に行われる。
【００４３】
（他の実施形態）
上記実施形態では、穴部１２１ｇ、１２２ｇの空気流れ方向Ｃの中央部に、２つの突起部１２１ｈ、１２２ｈを形成したが、突起部１２１ｈ、１２２ｈの位置や数については、ろう付け接合部の形状やろう付け時の姿勢等を考慮して適宜変更することができる。例えば、ろう材が回りにくい箇所に突起部１２１ｈ、１２２ｈを配置することにより、ろう付け接合部全域にろう材がより均一にかつ確実に回りやすくなり、ろう付け不良を一層少なくすることができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、穴部１２１ｇ、１２２ｇに突起部１２１ｈ、１２２ｈを形成したが、チューブ１１１側に突起部を設けることにより、チューブ１１１と穴部１２１ｇ、１２２ｇとを部分的に接触させるようにしてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、両ヘッダタンク１２１、１２２の第２プレート１２１ｂ、１２２ｂはクラッド材を用いたが、それらをアルミニウムベア材とし、チューブ１１１との接合部に線状のろう材を巻き付けてろう付けを行うようにしてもよい。
【００４６】
さらに、上記実施形態では、チューブ１１１と両ヘッダタンク１２１、１２２のろう付け接合部に本発明を適用した例を示したが、受液器一体型凝縮器１００の他の部位（例えば、第１プレート１２２ａと流入口１２６のパイプ）のろう付け接合部にも本発明は適用可能である。
【００４７】
さらにまた、本発明は、蒸発器６や、その他のろう付け製品に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用冷凍サイクルの模式図である。
【図２】一実施形態に係る受液器一体型凝縮器の正面図である。
【図３】図２の凝縮器の仮組み付け前の状態を示す斜視図である。
【図４】図２の凝縮器のろう付け前の状態を示す、図２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１１１…チューブ（第２金属部品）、１１１ｂ…挿入部、
１２１ｂ、１２２ｂ…ヘッダタンク（第１金属部品）、
１２１ｈ、１２２ｈ…突起部、１２１ｇ、１２２ｇ…穴部。
【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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