(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体を流通するチューブ及び前記チューブに装着されたフィンからなるコアと、前記チューブの端部が接続されたタンクとを備え、前記コアに伝わる熱によって前記媒体の熱交換を行うものであり、前記チューブ、前記フィン、及び前記タンクを組み付けて、これを加熱処理して一体にろう付けした熱交換器において、
前記タンクにはろう材をクラッドしたものを用いるとともに、前記チューブの外面及びフィンにはろう材のクラッドが省略されたものを用い、
前記チューブは、外面に溝状の凹部を有するものであり、前記ろう付けの際には、前記タンク側から溶融したろう材が前記チューブの凹部を伝わり、前記チューブと前記フィンとの隙間にもたらされたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記チューブは、プレート状の素材を成形してなるとともに、前記素材の両部位を結合してなる結合部と、前記素材を屈曲してなるビードとを有し、
前記凹部は、前記結合部に応じて形成されたことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記チューブは、プレート状の素材を成形してなるとともに、前記素材の両部位を結合してなる結合部と、前記素材を屈曲してなるビードとを有し、
前記凹部は、前記ビードに応じて形成されたことを特徴とする請求項１又は２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、フィン、及びタンクを組み付けて、これを加熱処理して一体にろう付けした熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車に搭載されるコンデンサ、エバポレータ、ラジエータ、ヒータコア等の熱交換器は、媒体を流通するチューブと、チューブに装着されたフィンと、チューブの端部が接続されたタンクとを備え、チューブ及びフィンに伝わる熱によって媒体の熱交換がなされるように構成されている。
【０００３】
とりわけ近年では、媒体としてＣＯ２を採用し、内部の圧力が冷媒の臨界点を超える熱交換器もある。
【０００４】
また、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チューブ、フィン、及びタンクを組み付けて、これ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。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る。
【０００５】
一方、熱交換器のチューブとしては、プレート状の素材を成形してなるものが知られている。
【０００６】
このようなチューブには、素材の両部位を結合してなる結合部と、素材を屈曲してなるビードとが設けられている。ビードは流路を区画するものであり、チューブの熱交換性及び耐圧性は、ビードによって向上される。
【０００７】
また、チューブの外面には、結合部やビードに応じて、溝状の凹部が形成される。
【０００８】
特に、特開平４−２０７９１号に記載されているように、ビードにおける素材の対向面同士を寄せることによって凹部が解消されたチューブもあるが、実際には、凹部を完全に解消するのは非常に困難であり、このようなチューブについても、僅かながら凹部が残る場合がほとんどである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、熱交換器のろう付けに使用するろう材は、ろう付け後の耐食性を考慮すると、できるだけ少量であることが望ましい。
【００１０】
また近年では、熱交換器のリサイクル化も重視されており、この点でも、Ｓｉを含むろう材の少量化が必要とされている。
【００１１】
通常、チューブとフィンとをろう付けするろう材は、チューブ及びフィンの少なくとも一方にクラッドされるが、このようにチューブやフィンにろう材をクラッドする場合は、ろう材の量が多くなるうえに、チューブやフィンのコストが割高になるという問題がある。
【００１２】
本発明は、こうした事情に鑑み、チューブとフィンとが効率よくろう付けされた熱交換器を提供することを目的としている。
【００１３】
【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、本願第1請求項に記載した発明は、媒体を流通するチューブ及び前記チューブに装着されたフィンからなるコアと、前記チューブの端部が接続されたタンクとを備え、前記コアに伝わる熱によって前記媒体の熱交換を行うものであり、前記チューブ、前記フィン、及び前記タンクを組み付けて、これを加熱処理して一体にろう付けした熱交換器において、前記タンクにはろう材をクラッドしたものを用いるとともに、前記チューブの外面及びフィンにはろう材のクラッドが省略されたものを用い、前記チューブは、外面に溝状の凹部を有するものであり、前記ろう付けの際には、前記タンク側から溶融したろう材が前記チューブの凹部を伝わり、前記チューブと前記フィンとの隙間にもたらされた構成の熱交換器であり、このような構成によると、チューブとフィンとは、タンク側から溶融したろう材により、効率よくろう付けされる。
【００１４】
本願第２請求項に記載した発明は、請求項１において、前記チューブは、プレート状の素材を成形してなるとともに、前記素材の両部位を結合してなる結合部と、前記素材を屈曲してなるビードとを有し、前記凹部は、前記結合部に応じて形成された構成の熱交換器であり、このような構成によると、溝状の凹部は合理的に形成される。
【００１５】
本願第３請求項に記載した発明は、請求項１又は２において、前記チューブは、プレート状の素材を成形してなるとともに、前記素材の両部位を結合してなる結合部と、前記素材を屈曲してなるビードとを有し、前記凹部は、前記ビードに応じて形成された構成の熱交換器であり、このような構成によると、溝状の凹部は合理的に形成される。
【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コンデンサであり、図１乃至図６に示すように、媒体を流通する複数のチューブ２１０及び複数のフィン２２０を交互に積層してなるコア２００と、チューブ２１０の端部が接続された一対のタンク３００とを備え、コア２００に伝わる熱によって媒体の熱交換を行うように構成している。
【００１８】
タンク３００には、媒体を流入する入口部４００、及び媒体を流出する出口部５００をそれぞれ設けている。
【００１９】
また、コア２００と隣接する外部には、コア２００に空気を送るファン（図示は省略）を設けている。
【００２０】
媒体は、入口部４００からタンク３００の内部に流入されて、熱交換をしつつチューブ２１０を流通した後、出口部５００からタンク３００の外部に排出される。
【００２１】
尚、各タンク３００は、内部をそれぞれ所定の間隔で区画されたものであり、媒体は、各タンク３００の間を複数回往復する構成となっている。
【００２２】
更に、一方のタンク３００には、気液分離器６００を設けており、媒体は、入口部４００から出口部５００へ流通する過程において、タンク３００から気液分離器６００に一旦送られ、液層のみが出口部５００に向かう構成となっている。
【００２３】
また、コア２００の上下側部には、補強部材たるサイドプレート７００をそれぞれ設けている。各サイドプレート７００の端部は、タンク３００に支持している。
【００２４】
そして、かかる熱交換器１は、チューブ２１０、フィン２２０、タンク３００、出口部４００、入口部５００、気液分離器６００、及びサイドプレート７００を組み付けて、これを炉中で加熱処理して一体にろう付けし、製造している。
【００２５】
これらのチューブ２１０、フィン２２０、タンク３００、出口部４００、入口部５００、気液分離器６００、及びサイドプレート７００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た部材からなり、各部材の要所には、予め、ろう材のクラッド及びフラックスの塗布等を施している。
【００２６】
本例のタンク３００は、半円筒形状のタンクプレート３１０と、チューブ２１０の端部を挿入して接続する孔部３２１を設けたエンドプレート３２０とを組み付けて構成している。
【００２７】
孔部３２１は、エンドプレート３２０の長手方向に亘り、一定の間隔で複数設けている。
【００２８】
また、タンクプレート３１０とエンドプレート３２０との間には、所定の間隔で仕切プレート３３０を設けている。すなわち、タンク３００の端部及び内部は、仕切プレート３３０にて閉鎖及び区画されている。
【００２９】
更に、タンクプレート３１０の縁部には、エンドプレート３２０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。
【００３０】
つまり、エンドプレート３２０は、タンクプレート３１０に位置決めした後、折り曲げ片３１２を折り曲げることによって固定される。また、壁部３１２によれば、タンク３００とフィン２２０との隙間が覆われる。従って、ファンから送られる空気については、タンク３００とフィンとの隙間によって生じる空気漏れが解消され、熱交換効率は向上される。
【００３１】
そして、エンドプレート３２０の孔部３２１とチューブ２１０の端部とは、エンドプレート３２０にクラッドされたろう材にてろう付けされる。
【００３２】
本例のチューブ２１０は、プレート状の素材をロール成形してなる偏平状のものであり、その内部には、媒体を流通する複数の流路２１１が設けられている。
かかるチューブ２１０は、素材の幅方向端部同士を結んでなる結合部２１２と、素材を内方向に屈曲してなる複数のビード２１３とを設けたものであり、その外面には、結合部２１２及びビード２１３に応じて形成された溝状の凹部２１４を複数有している。
【００３３】
尚、結合部２１２やビード２１３の各部は、ロール成形においてサイジングされており、凹部２１４は極めて小さいものとなっている。
【００３４】
本例のフィン２２０は、ベア材を波型に成形したものである。
【００３５】
ろう付けの際には、タンク３００側から溶融したろう材がチューブ２１０の凹部２１４を伝わり、チューブ２１０とフィン２２０との隙間にもたらされ、チューブ２１０とフィン２２０とは、タンク３００側から溶融したろう材によってろう付けされる。
【００３６】
つまり、エンドプレート３２０にクラッドされたろう材の一部は、加熱処理の際に、チューブの凹部２１４を伝わって移動する。図６中の矢印は、ろう材の移動方向を示す。
【００３７】
そして、チューブ２１０とフィン２２０との隙間に到達したろう材は、その隙間全体に浸透する。
【００３８】
ここで、チューブ２１０とフィン２２０との隙間は、フィン２２０の波ピッチに応じて多数存在するところ、本例では、エンドプレート３２０に対するろう材のクラッド量や、凹部２１４の容積等を考慮し、双方のタンク３００側から全ての隙間にろう材が行き渡るように構成している。
【００３９】
一方、結合部２１２、及びビード２１３の頂部同士は、チューブ２１０の内面にクラッドされたろう材にてろう付けされる。
【００４０】
このように本例の熱交換器１は、チューブ２１０とフィン２２０とをタンク３００側から溶融したろう材にてろう付けしたものであり、チューブ２１０の外面及びフィン２２０に対するろう材のクラッドを省略して、ろう材を少量化するとともに、それらのコスト削減を達成したものである。
【００４１】
尚、チューブ２１０の外面には、犠牲層を設けてもよい。犠牲層によれば、チューブ２１０の耐食性を向上することができる。例えば、Ａｌ−Ｍｎ系合金からなるチューブの芯材に、Ａｌ−Ｚｎ系合金からなる犠牲層を設けることにより、チューブの芯材の電位は、犠牲層に対して貴となる。その結果、チューブの耐食性は、犠牲陽極効果によって向上される。
【００４２】
また、本例では、ビード２１３の頂部同士をろう付けするように構成したが、或いは、ビード２１３の頂部とチューブ２１０の内面の平坦部位とをろう付けするように構成してもよい。
【００４３】
更に、このような熱交換器１については、プレート状の素材を成形してなるチューブ２１０を用いる他に、押出し成形してなるチューブを用いてもよい。その場合、チューブの凹部は、押出し成形用の金型にて設定する。
【００４４】
また、本例の熱交換器１は、冷凍サイクルのコンデンサであるが、タンク３００側から溶融したろう材にてチューブ２１０とフィン２２０とをろう付けする構成は、その他各種の熱交換器にも応用することができる。
【００４５】
以上説明したように、本例の熱交換器によると、チューブは、外面に溝状の凹部を有するものであり、ろう付けの際には、タンク側から溶融したろう材がチューブの凹部を伝わり、チューブとフィンとの隙間にもたらされたので、チューブとフィンとは、タンク側から溶融したろう材により、効率よくろう付けすることができる。
【００４６】
また、チューブは、プレート状の素材を成形してなるとともに、素材の両部位を結合してなる結合部と、素材を屈曲してなるビードとを有し、凹部は、結合部及びビードに応じて形成されたものである。すなわち、溝状の凹部は、別途に形成する必要はなく、合理的に形成することができる。
【００４７】
【発明の効果】
本願第1請求項に記載した発明は、媒体を流通するチューブ及び前記チューブに装着されたフィンからなるコアと、前記チューブの端部が接続されたタンクとを備え、前記コアに伝わる熱によって前記媒体の熱交換を行うものであり、前記チューブ、前記フィン、及び前記タンクを組み付けて、これを加熱処理して一体にろう付けした熱交換器において、前記タンクにはろう材をクラッドしたものを用いるとともに、前記チューブの外面及びフィンにはろう材のクラッドが省略されたものを用い、前記チューブは、外面に溝状の凹部を有するものであり、前記ろう付けの際には、前記タンク側から溶融したろう材が前記チューブの凹部を伝わり、前記チューブと前記フィンとの隙間にもたらされた構成の熱交換器であり、このような構成によると、チューブとフィンとは、タンク側から溶融したろう材により、効率よくろう付けすることができる。
【００４８】
本願第２請求項に記載した発明は、請求項１において、前記チューブは、プレート状の素材を成形してなるとともに、前記素材の両部位を結合してなる結合部と、前記素材を屈曲してなるビードとを有し、前記凹部は、前記結合部に応じて形成された構成の熱交換器であり、このような構成によると、凹部を有するチューブは合理的に構成することができる。
【００４９】
本願第３請求項に記載した発明は、請求項１又は２において、前記チューブは、プレート状の素材を成形してなるとともに、前記素材の両部位を結合してなる結合部と、前記素材を屈曲してなるビードとを有し、前記凹部は、前記ビードに応じて形成された構成の熱交換器であり、このような構成によると、凹部を有するチューブは合理的に構成することができる。
【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、チューブ、フィン、及びタンクを示す斜視図である。
【図３】  本発明の具体例に係り、チューブを示す斜視図である。
【図４】  本発明の具体例に係り、チューブの要部を示す説明図である。
【図５】  本発明の具体例に係り、チューブの要部を示す説明図である。
【図６】  本発明の具体例に係り、チューブ及びタンクを示す説明図である。
【符号の説明】
１      熱交換器
２００      コア
２１０      チューブ
２１１      流路
２１２      結合部
２１３      ビード
２１４      凹部
２２０      フィン
３００      タンク
３１０      タンクプレート
３１１      折り曲げ片
３１２      壁部
３２０      エンドプレート
３３０      仕切プレート
３２１      孔部
４００      入口部
５００      出口部
６００      気液分離器
７００      サイドプレート
【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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