JP2007007672A

JP2007007672A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2007007672A
Application number: JP2005188863A
Authority: JP
Inventors: Soichi Kato; 宗一加藤
Original assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2007-01-18

Abstract

【課題】より合理的に構成された熱交換器を得ること。
【解決手段】チューブ２０とフィン３０とを交互に積層してなるコア１０と、チューブの端部を接続したタンク体４０と、コアの積層方向の端部に配置された補強部材５０とを備えた熱交換器において、当該熱交換器は、チューブ、フィン、タンク体、及び補強部材を組み付けて、その組み付け体を炉中ろう付けしてなり、炉中ろう付けの際は、補強部材及びコアを積層方向に加圧するワイヤ３００を巻き付けてなるものであり、補強部材は、コアと対向する平坦部５１と、コアの反対側に突出するリブ５２とを備え、ワイヤを巻き付ける部位には、補強部材とは別体の支持体６１，１００を設けた。支持体により、ワイヤの締め付けに伴うリブの変形が防止される。
【選択図】図９

Description

本発明は、扁平型のチューブとコルゲート型のフィンとを交互に積層してなるコアと、チューブの端部を接続したタンク体と、コアの積層方向の端部に配置された補強部材とを備え、チューブを流通する媒体がコアに伝わる熱にて熱交換される熱交換器に関する。

自動車のラジエータや、冷凍サイクルにおけるコンデンサ、エバポレータ等の熱交換器は、扁平型のチューブとコルゲート型のフィンとを交互に積層してコアをなすとともに、チューブの端部が接続されたタンク体とを備え、チューブ及びフィンに伝わる熱によって媒体の熱交換を行うように構成されている。媒体は、タンク体に設けられた入口部から内部に取り入れられて、コアを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、タンク体に設けられた出口部から外部に排出される。また、コアの積層方向の端部には補強部材が配置されている。

このような熱交換器は、チューブ、フィン、タンク体、及び補強部材を組み付けて、その組み付け体を炉中ろう付けして製造される。炉中ろう付けの際は、補強部材及びコアを積層方向に加圧するワイヤを巻き付ける。特許文献１乃至４にも開示されているように、ワイヤを巻き付けることによれば、コアの熱膨張による寸法誤差を低減することができる。

尚、補強部材には、熱交換器を外部に取り付けるためのブラケットが設けられる場合もある。この種のブラケットは、特許文献５にも開示されている。

更に、チューブとしては、ろう材がクラッドされた帯状のアルミ合金素材を所定の形状にロール成形し、これを炉中ろう付けにてろう付けしてなるものもが知られている。この種のチューブは、特許文献６及び７にも開示されている。
特開平６−１２３５８３号公報特開平６−２０１２８８号公報特開平９−１３３４８９号公報特開２０００−２７４９８０号公報特開平１１−３４７６６６号公報特開平１１−２４８３８３号公報特開平１１−２５７８８６号公報

熱交換器は、その性能及び製造性を向上することが課題とされる。特に近年、ロール成形されるチューブは、小型化且つ精密化される傾向にあり、そのろう付け精度の確保がますます重要な条件となっている。この点、熱交換器の製造現場においては、前述したようにろう付けの際に巻き付けるワイヤをより強固に締め付ける工夫が必要とされている。本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より合理的に構成された熱交換器を提供することである。

本願第１請求項に記載した発明は、扁平型のチューブとコルゲート型のフィンとを交互に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体と、前記コアの積層方向の端部に配置された補強部材とを備え、前記チューブを流通する媒体が前記コアに伝わる熱にて熱交換される熱交換器において、当該熱交換器は、前記チューブ、前記フィン、前記タンク体、及び前記補強部材を組み付けて、その組み付け体を炉中ろう付けしてなり、前記炉中ろう付けの際は、前記補強部材及び前記コアを積層方向に加圧するワイヤを巻き付けてなるものであり、前記補強部材は、前記コアと対向する平坦部と、前記コアの反対側に突出するリブとを備え、前記ワイヤを巻き付ける部位には、前記補強部材とは別体の支持体を設けた構成の熱交換器である。

本願第２請求項に記載した発明は、請求項１において、前記コアの積層方向に対する前記支持体の寸法は、前記コアの積層方向に対する前記リブの寸法以上に設定した構成の熱交換器である。

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、前記支持体は、当該熱交換器のブラケットの一部である構成の熱交換器である。

本願第４請求項に記載した発明は、請求項３において、前記支持体は、前記炉中ろう付けにて前記補強部材にろう付けした構成の熱交換器である。

本願第５請求項に記載した発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記補強部材には、前記支持体を位置決めする位置決め手段を設けた構成の熱交換器である。

本願第６請求項に記載した発明は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記補強部材を部分的にカシメることにより、前記支持体を前記補強部材に仮止めした構成の熱交換器である。

本願第７請求項に記載した発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記チューブは、帯状の素材をロール成形し、これを前記炉中ろう付けにてろう付けしてなるものである構成の熱交換器である。

本発明によれば、ワイヤを巻き付ける部位に補強部材とは別体の支持体を設けたので、ワイヤの締め付けに伴うリブの変形を防止することができる。その結果、より合理的に構成された熱交換器を得ることができる。

以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１に示す熱交換器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る。この熱交換器１は、扁平型のチューブ２０とコルゲート型のフィン３０とを交互に積層してなるコア１０と、各チューブ２０の長手方向両端部をそれぞれ接続した一対のタンク体４０とを備えたものである。コア１０の積層方向の両端部には、補強部材５０を設けており、各補強部材５０の長手方向の両端部は、それぞれタンク体４０に支持されている。タンク体４０には、チューブ２０及び補強部材５０の端部を挿入して接続する孔部が設けられている。また、タンク体４０の要所には媒体（つまり冷凍サイクルを循環する冷媒）の入口部４１及び出口部４２が設けられており、入口部４１から流入した媒体は、コア１０に伝わる熱にて熱交換されつつチューブ２０を流通し、出口部４２から流出する構成となっている。また、各補強部材５０の要所には、熱交換器１を外部に取り付けるためのブラケット６０がそれぞれ設けられている。

熱交換器１の構成部材であるチューブ２０、フィン３０、タンク体４０、補強部材５０、及びブラケット６０は、それぞれアルミ合金製の部材からなり、ジグを用いて組み付けて、その組み付け体を炉中で過熱処理して一体にろう付けしている。このような炉中ろう付けをするにあたり、各部材の要所には、ろう材及びフラックスが設けられる。尚、入口部４１及び出口部４２は、炉中ろう付けにてタンク体４０にろう付けしてもよいし、炉中ろう付けの後にタンク体４０に溶接してもよい。

図２は、本例のチューブ２の断面を示す説明図である。このチューブ２０は、ろう材がクラッドされたアルミ合金製の帯状の素材を所定の形状にロール成形し、これを炉中ろう付けにてろう付けしてなるものである。素材の板厚は０．１８〜０．２４ｍｍとなっている。チューブ２０の内部は、その素材を成形してなるビード２１にて区画し、ビード２１の頂部は、チューブ２０の内面にろう付けしている。図例は、対抗するビード２１の頂部同士をろう付けしてなるものである。ロール成形においては、素材の要所にビード２１を設けるとともに、素材の幅方向両端部２２，２３を所定の形状に成形し、素材の要所を屈曲してこれを２つ折りとし、素材の幅方向両端部２２，２３を互いに係合する。つまり、チューブ２０の幅方向の一方の端部には、素材の幅方向両端部２２，２３を互いに係合し且つろう付けしてなる係合部２４が設けられる。また、チューブ２０の幅方向の他方の端部には、素材を折り曲げてなる折り曲げ部２５が設けられる。チューブ２０の内部には、ビード２１にて区画された複数の流路２６が設けられる。チューブ２０の厚さは０．８〜１．２ｍｍ、幅は１２〜１６ｍｍとなっている。

図３乃至図８に基づいて、熱交換器１の炉中ろう付けに係る製造工程を説明する。先ず、補強部材５０にブラケット６０及び補助部材１００を配置する。また、チューブ２０とフィン３０とを交互に積層してコア１０を成し、その積層方向の両端部に補強部材５０を配置する（図３参照）。ブラケット６０及び補助部材１００については、後に詳しく説明する。

次に、加圧装置２００にてコア１０を積層方向に加圧し、コア１０及び補強部材５０を所定の寸法に圧縮する（図４参照）。タンク体４０は、このようにコア１０及び補強部材５０を圧縮したところで組み付ける（図５参照）。

タンク体４０を組み付けた後、その組み付け体には、コア１０及び補強部材５０を束ねるように複数本のワイヤ３００を適宜間隔で巻き付ける（図６参照）。ブラケット６０及び補助部材１００は、ワイヤ３００を巻き付ける部位に設けられている。

組み付け体は、ワイヤ３００を巻き付けた状態で加圧装置２００から外して炉内へ送り、炉中ろう付けする（図７参照）。補助部材１００及びワイヤ３００は、炉中ろう付けの後に除去する（図８参照）。

図９は、ワイヤ３００を巻き付けた状態を示す要部の斜視図である。図１０及び図１１は、補強部材５０及びブラケット６０を示す分解斜視図である。また、図１２は、補強部材５０及び補助部材１００を示す分解斜視図である。タンク体４０には、チューブ２０の端部を挿入する孔部４０ａ及びサイドプレートの端部５３を挿入する孔部４０ｂが設けられている。本例の補強部材５０は、コア１０と対向する平坦部５１と、コア１０の反対側に突出する複数のリブ５２と、タンク４０の孔部４０ｂに挿入される挿入端部５３とを有する断面コ字形状の部材である。このような補強部材５０は、プレート状の素材をロール成形して作成する。又は、押出し部材に加工を施して作成する。

各ブラケット６０は、押出し成形加工、切削加工、金型加工、又はプレス成形加工をして作成された所定の形状の部材である。或は、そのような部材を接合してなるものである。ブラケット６０は、平端部５１に当接するとともにリブ５２とリブ５２の間に嵌め込まれる基部６１と、基部６１に支えられた外部接続部６２とを備えている。熱交換器１は、外部接続部６２を外部に接続することによって支持される。図１０に示すブラケット６０の外部接続部６２は、ピン状のものであって、外部に設けた孔部に挿入する構成となっている。図１１に示すブラケット６０の外部接続部６２は、雄ねじ部品にて外部にねじ止めする構成となっている。また、補助部材１００は、ブラケット６０の基部６１と同型の部材となっている。

ブラケット６０の基部６１及び補助部材１００は、補強部材５０とは別体の支持体であり、ワイヤ３００を巻き付ける部位に設けられている。コア１０の積層方向に対する支持体の寸法ｈ２は、コア１０の積層方向に対するリブ５２の寸法ｈ１と等しく設定されている。

ブラケット６０の基部６１は、炉中ろう付けにて補強部材５０にろう付けされる。補助部材１００は、炉中ろう付けの後に除去する。或は、ブラケット６０の基部６１と同様に補強部材５０にろう付けしてもよい。

本例においては、支持体たる外部接続部６２及び補助部材１００により、ワイヤ３００の締め付けに伴うリブ５２の変形を防止している。すなわち、ワイヤ３００を締め付けることによれば、リブ５２にはこれを変形させる方向に力が加えられるところ、支持体がリブ５２を支えることにより、リブ５２の変形が防止される。尚、ワイヤ３００を締め付ける方法は、特に限定はしないが、本例では、各ワイヤ３００の一部をそれぞれ固定具にて摘み、各固定具を同時に捻ることによって締め付けている。

このような構成によると、ワイヤ３００をより強固に締め付けることが可能となり、ろう付けの信頼性が向上される。一般に、炉中ろう付けにおいては、コアを積層方向に加圧するワイヤが設けられる。そして近年、ロール成形されるチューブは、小型化且つ精密化が進み、熱交換器の製造現場においては、このようなチューブのろう付け性の確保が極めて重要な課題となっている。すなわち本発明は、ワイヤによる締め付け力を向上することにより、ロール成形チューブの小型化・精密化に対処する構成となっている。尚、本例における構成は、特許請求の範囲に記載した技術的範囲において適宜に変更が可能であり、図例説明したものに限定されないことは勿論である。

例えば、図１３及び図１４に示すように、コア１０の積層方向に対する支持体の寸法ｈ２は、コア１０の積層方向に対するリブ５２の寸法ｈ１よりも大きく設定してもよい。

また、本例のチューブ２０は、その内部をビード２１にて区画したものであるが、本例の構成は、インナーフィンチューブを用いた熱交換器に応用することも可能である。インナーフィンチューブは、コルゲート型のインナーフィンを挟み込むように帯状の素材をロール成形してなり、その内部をインナーフィンにて区画したものである。

次に、本発明の第２実施例を図１５に基づいて説明する。本例の場合、補強部材５０には、支持体たるブラケット６０の基部６１を位置決めする位置決め手段を設けた。また、ブラケット６０の基部６１は、補強部材５０を部分的にカシメることにより、補強部材５０に仮止めした。具体的には、リブ５２の要所に目印となる複数のＶ字状の凹部５４を設け、ブラケット６０の基部６１は、その端部を凹部５４と揃えるように配置する。そして、各凹部５４を押し広げるように潰してカシメることにより、ブラケット６０の基部６１をリブ５２とリブ５２の間に保持するように構成している。また、補助部材１００も、ブラケット６０の基部６１と同様に補強部材５０に仮止めする。尚、その他の構成は前述した実施例と同様である。このような構成によると、熱交換器の組立て作業を簡素化することができ、その製造効率が向上するという利点がある。

本発明の熱交換器は、冷凍サイクルの放熱器、エバポレータ、自動車のラジエータ、ヒータコアとして好適に利用することが可能である。

本発明の実施例に係り、熱交換器を示す正面図である。本発明の実施例に係り、チューブを示す断面図である。本発明の実施例に係り、熱交換器の製造工程を示す説明図である。本発明の実施例に係り、熱交換器の製造工程を示す説明図である。本発明の実施例に係り、熱交換器の製造工程を示す説明図である。本発明の実施例に係り、熱交換器の製造工程を示す説明図である。本発明の実施例に係り、熱交換器の製造工程を示す説明図である。本発明の実施例に係り、熱交換器の製造工程を示す説明図である。本発明の実施例に係り、ワイヤを巻き付けた状態を示す要部の斜視図である。本発明の実施例に係り、補強部材及びブラケットを示す分解斜視図である。本発明の実施例に係り、補強部材及びブラケットを示す分解斜視図である。本発明の実施例に係り、補強部材及び補助部材を示す分解斜視図である。本発明の実施例に係り、補強部材及びブラケットを示す分解斜視図である。本発明の実施例に係り、補強部材及びブラケットを示す分解斜視図である。本発明の実施例に係り、補強部材及びブラケットを示す斜視図である。

符号の説明

１熱交換器
１０コア
２０チューブ
２１ビード
２２端部
２３端部
２４係合部
２５折り曲げ部
２６流路
３０フィン
４０タンク体
４０ａ孔部
４０ｂ孔部
４１入口部
４２出口部
５０補強部材
５１平坦部
５２リブ
５３挿入端部
５４凹部
６０ブラケット
６１基部
６２外部接続部
１００補助部材
２００加圧装置
３００ワイヤ

Claims

扁平型のチューブとコルゲート型のフィンとを交互に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体と、前記コアの積層方向の端部に配置された補強部材とを備え、前記チューブを流通する媒体が前記コアに伝わる熱にて熱交換される熱交換器において、
当該熱交換器は、前記チューブ、前記フィン、前記タンク体、及び前記補強部材を組み付けて、その組み付け体を炉中ろう付けしてなり、
前記炉中ろう付けの際は、前記補強部材及び前記コアを積層方向に加圧するワイヤを巻き付けてなるものであり、
前記補強部材は、前記コアと対向する平坦部と、前記コアの反対側に突出するリブとを備え、
前記ワイヤを巻き付ける部位には、前記補強部材とは別体の支持体を設けたことを特徴とする熱交換器。
前記コアの積層方向に対する前記支持体の寸法は、前記コアの積層方向に対する前記リブの寸法以上に設定したことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
前記支持体は、当該熱交換器のブラケットの一部であることを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器。
前記支持体は、前記炉中ろう付けにて前記補強部材にろう付けしたことを特徴とする請求項３記載の熱交換器。
前記補強部材には、前記支持体を位置決めする位置決め手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の熱交換器。
前記補強部材を部分的にカシメることにより、前記支持体を前記補強部材に仮止めしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の熱交換器。
前記チューブは、帯状の素材をロール成形し、これを前記炉中ろう付けにてろう付けしてなるものであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の熱交換器。