JP3451686B2 - 積層型熱交換器 - Google Patents

積層型熱交換器

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JP3451686B2 JP31788893A JP31788893A JP3451686B2 JP 3451686 B2 JP3451686 B2 JP 3451686B2 JP 31788893 A JP31788893 A JP 31788893A JP 31788893 A JP31788893 A JP 31788893A JP 3451686 B2 JP3451686 B2 JP 3451686B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器に関し、特に
車両用のオイルクーラ等に用いて有効である複数個のチ
ューブを有する積層型熱交換器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば自動車用のオイルクーラと
して使用されるアルミ積層型熱交換器は実公昭62−1
8857号公報に示されている。これを図5、6および
図7を用いて説明する。図5は自動車用のオイルクーラ
の構成図である図1におけるA視を示したものであり、
チューブプレート8、9を重ねあわせて油側通路10を
有するチューブ6が形成されている。ここで、図5にお
けるD視を図6に示し、図6におけるE点の拡大図を図
7に示す。
【0003】チューブ6の油側通路10の中には油側フ
ィン11が入れられており、熱交換の性能を向上させて
いる。ところで、図9に示すようにチューブプレート
8、9のプレス成形時にチューブプレート8、9の周端
部17にバリ16が発生することがある。そして、この
チューブプレート8、9を用いて図8に示すように重ね
合わせてチューブ6を形成するときに組付け不良を起こ
し、ろう付け不良に至ることがある。また、これを避け
るためチューブプレート8、9の合わせ面側をプレスだ
れ側としてもプレスだれ量は板厚の10%程度であり、
良好なろう溜りを形成するには、テーパ部が小さくなり
すぎるために所定のろう付品質が確保できない。そのた
め、チューブプレート8、9の周端部17に、チューブ
プレート8、9のろう付けの強度を確保するために、チ
ューブプレート8、9の周囲にある合わせ面(平坦部)
14に対して逆方向に曲げられた曲げ部13がチューブ
プレート8、9の全周にわたって形成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術では
チューブプレート8、9の周囲に曲げ部13を構成する
ため、チューブプレート8、9の合わせ面(平坦部)1
4から曲げ部13の最外端までの距離Pの長さが大きく
なり、チューブプレート8、9の大きさの割には油側通
路面積が広くとれず、無駄なスペースが発生していた。
そのため、積層型熱交換器の体格の割には性能が低いと
いった問題があった。
【0005】これは、チューブプレート8、9の周囲に
構成されている曲げ部13が積層型熱交換器の性能にほ
とんど寄与しないためである。また、図9に示すように
チューブプレート8、9のプレス成形時に発生するバリ
16に対しては、バリ取りや面取りを行うことにより対
応することも考えられるが、この場合チューブプレート
8、9の両面にクラッドされたろう材が剥がされるた
め、良好なろう溜まり部が形成できなくなりろう付け性
が悪くなる。
【0006】そこで、本発明ではチューブプレート8、
9の周囲に構成される曲げ部13を廃止し、チューブプ
レート8、9の形状を変更することにより、油側通路面
積を広く確保し無駄なスペースを減少させるとともに、
ろう付け時に曲げ部13が構成されている場合と同様の
高品質なろう付けが確保できることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、請求項1記載の発明では、積層された複
数個のチューブとフィンを有する積層型熱交換器におい
て、前記チューブの外側にはフィンがろう付けされてお
り、前記チューブは、互いにろう付けされて内部に流体
通路を形成する一対のチューブプレートを有し、前記一
対のチューブプレートはほぼ均一な板厚を有し、各々の
プレート両面にろう材がクラッドされており、前記一対
のチューブプレートの各々の周端部の合わせ面側には、
前記チューブプレートの前記合わせ面となる部位から前
記周端部方向に進むに従って板厚が薄くなるようにプレ
ス加工したテーパ部が形成されており、前記一対のテー
パ部の間の空間が前記チューブプレートの前記合わせ面
から前記周端部方向に進むに従い拡がるように前記テー
パ部が形成されているという技術的手段を採用する。
【0008】また、請求項2記載の発明では、前記チュ
ーブプレートの前記テーパ部は合わせ面方向に対し略4
5°の傾斜を有しており、前記チューブプレートの板厚
と前記合わせ面の長さと前記テーパ部の長さを略同等に
構成するという技術的手段を採用する。
【0009】
【作用及び発明の効果】上記構成よりなる本発明の積層
型熱交換器によれば、チューブプレートのプレス成形時
に周端部にテーパ部を成形することにより、バリが発生
してもチューブプレートの合わせ面には影響を及ぼさな
いため、チューブプレートの組付け不良によるろう付け
不良をなくすことが出来る。
【0010】また、本発明ではバリ取りや面取りにより
形成されたテーパ部に対し、プレス加工により成形され
たテーパ部であるため、製品の加工時間の短縮が図られ
製品コストが低減出来るのみならず、ろう材がクラッド
された一対のテーパ部により、ろう材のろう溜まり部を
形成することが可能でありチューブプレートのろう付け
がより確実に行うことが出来、高品質な製品を提供する
ことが出来る。また、プレスだれを用いたテーパ部に対
し、十分大きなテーパ部を形成する事が可能となるた
め、前記同様にろう付けを確実に行うことが出来、高品
質な製品を提供することが出来る。
【0011】さらに、曲げ部を廃止した構造であるた
め、同一体格の積層型熱交換器において放熱性能の向上
や油側通路の通油抵抗低減を図ることが可能となり、高
性能な製品を提供することが出来る。また請求項2記載
の発明では、チューブプレートの板厚と同等の長さの合
わせ面を有することで合わせ面の平坦さの精度が確保で
き、一対のチューブプレートを組付ける時の良好な組付
け性を維持できる。ここで例えば、合わせ面の長さが短
いと一対のチューブプレートを組付ける時に隙間ができ
る可能性がありろう付け不良を起こす。また、合わせ面
の長さが長いと、曲げ部と同様に熱交換の性能に直接寄
与しない部分が大きくなり好ましくない。そのため、合
わせ面の長さはチューブプレートの板厚と同等とするこ
とで熱交換の性能と良好なろう付け性を確保することが
出来る。
【0012】また、チューブプレートの板厚と同等の長
さのテーパ部を有することで、一対のチューブプレート
において形成される一対のテーパ部により、良好なろう
材のろう溜まり部を形成することが可能である。例え
ば、テーパ部の長さが短いと良好なろう溜まり部が形成
できないためチューブプレート間の接合力が弱くなる。
また、テーパ部の長さが長い場合も熱交換の性能に直接
寄与しない部分が大きくなり好ましくない。そのため、
テーパ部の長さもチューブプレートの板厚と同等とする
ことで熱交換の性能と良好なろう付け性を確保すること
が出来る。
【0013】
【実施例】以下、本発明を示す一実施例について説明す
る。図1は、本発明の積層型熱交換器を自動車用のオイ
ルクーラに用いた構成図である。入口パイプ1および出
口パイプ2を有する上端板3と、取り付け穴5Aがある
ブラケット5を有する下端板4と、これらの上端板3と
下端板4との間には複数の積層されたアルミ製のチュー
ブ6が存在している。
【0014】そして、上側の端板3には入口パイプ1お
よび出口パイプ2に連通して形成され、下側の端板4に
は取り付け穴5Aを有するブラケット5が一体に接合さ
れている。そして、チューブ6は図2、図3および図4
に示すように互いにろう付けされた一対のチューブプレ
ート8、9を有し、これらのチューブプレート8、9の
間には流体通路である油側通路10が形成されており、
油側通路10の中には油側フィン11が挿入されてい
る。
【0015】各チューブプレート8、9の両端部付近に
は、隣接するチューブ6の油側通路10と連通するため
のカップ部8A、9Aがプレス加工により一体に成形さ
れ、そのカップ部8A、9Aには油通路穴12が形成さ
れている。また、これらのカップ部8A、9Aの内側に
は油側通路10が形成されており、その中には油側フィ
ン11が存在している。
【0016】ここで、チューブプレート8、9は、左右
方向の長さが227mmで、上下方向の長さが27mm
のプレートであり、上下・左右方向に対称である。そし
て、図4に示すようにチューブプレート8、9の板厚L
は0.6mmであり、合わせ面である平坦部14の左右
方向の長さMは0.5〜1mm程度であり、平坦部14
と周端部17の間の距離であるテーパ部15の長さNは
0.5mmである。そして、平坦部14の長さMは短く
なるとろう付け不良を引き起こすため最低値0.5mm
が規定されている。
【0017】ここで、請求項2記載の合わせ面は平坦部
14に相当する。また、請求項2記載の合わせ面の長さ
は図4における平坦部14の左右方向の長さMに相当す
る。また、請求項2記載のテーパ部の長さは図4におけ
る平坦部14と周端部17の間の距離であるテーパ部1
5の長さNに相当する。以上の如く構成された複数個の
チューブ6は空気側フィン7と交互に積層されている。
【0018】ここで、チューブプレート8、9は真空ろ
う付けに適した芯材A3003にろう材としての皮材A
4004を両面にクラッドしたアルミ合わせ板を使用
し、これをフープ材として連続加工のプレス機に取り付
けて、両端部のカップ部8A、9A、油通路穴12、突
部13、平坦部14およびテーパ部15を有するチュー
ブプレート8、9を連続的に加工する。
【0019】油側フィン11および空気側フィン7の材
質はアルミニウム合金(A3003)を用い、これもプ
レス加工により連続的に加工される。以上の方法で加工
されたチューブプレート8、9と油側フィン11および
空気側フィン7は有機溶剤、例えばトリクロルエチレン
(一般にトリタレンとよばれる)により洗浄されて、プ
レス加工時に表面に付着した油分が除去される。
【0020】次に、チューブプレート8の突部13、1
3の間に油側フィン11を挿入し、チューブプレート
8、9を合わせることにより油側通路10を形成する。
このようにして形成されたチューブ6と空気側フィン7
を交互に重ね合わせて、最上部の空気側フィン7の上に
は上端板3、そして最下部の空気側フィン7の下には下
端板4が組付けられ、図1に示す如く組付ける。
【0021】ここで、上端板3に取り付けられる入口パ
イプ1および出口パイプ2はアルミニウム合金(A10
50材)を用い、トリクレン洗浄を行った後に上端板3
に組付けてかしめによって仮固定する。これを、温度6
00℃、真空度10-4〜10-5Torrの真空加熱炉に
約10分間入れて加熱する。この間に、ろう材中に添加
されたMgが周囲の雰囲気中の微量の残存酸素および酸
化皮膜の酸素と反応してMgoとなり、アルミニウム母
材の清浄な面を露出させるとともにこの清浄な面を再酸
化させる事を防止する。つまり、上端板3と下端板4お
よびチューブプレート8、9の両面にクラッドされたろ
う材が溶融して表面張力によって各接合個所に集まって
ろう付けが行われる。
【0022】このろう付け性を向上させるためにチュー
ブプレート8、9の合わせ面である平坦部14と周端部
17の間にテーパ部15が大きく貢献している。つま
り、テーパ部15にろう材が集まりろう溜まりを形成
し、これにより、チューブプレート8、9が強力に接合
される。また、図1に示す実施例では、入口パイプ1と
出口パイプ2は実質的に同一機能であり、流体の入口と
出口は反対でも良い。
【0023】また、本実施例では周端部17は平坦部1
4に対し略直角(図4の上下方向)であるが、チューブ
プレート8、9の合わせ面の反対側にもテーパ部15を
設けても良い。また、テーパ部15を長くし、チューブ
プレート8、9の合わせ面側から反対側まで板厚全体に
テーパ部15を設けても良い。尚、本実施例では本発明
を自動車用のオイルクーラに適用したが、本発明は自動
車用のオイルクーラに限定されるものではなく他の積層
型の熱交換器、例えばコンデンサ、エバポレータ、ラジ
エータ、インタークーラ、ヒータ等に適応も可能であ
る。
【0024】また、本実施例では高真空ろう付け法を使
用するものとして説明されているが、真空加熱炉中にア
ルミニウム酸化皮膜の生成を抑制する窒素、ヘリウム等
の不活性ガスを封入して、低真空度、例えば10-1To
rr程度の雰囲気でろう付けを行う低真空ろう付け法は
もちろん、フラックスを使用するフラックスろう付け法
を使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】積層型熱交換器の構成図。
【図2】本発明の積層型熱交換器の部分図(図1のA
視)。
【図3】本発明のチューブ構成図(図2のB視)。
【図4】本発明のチューブ拡大図(図3のC点)。
【図5】従来の積層型熱交換器の部分図(図1のA
視)。
【図6】従来のチューブ構成図(図5のD視)。
【図7】従来のチューブ拡大図(図6のE点)。
【図8】チューブ拡大図。
【図9】チューブ拡大図。
【符号の説明】
6 チューブ 7 空気側フィン 8 チューブプレート 9 チューブプレート 10 油側通路 11 油側フィン 14 平坦部(合わせ面) 15 テーパ部 17 周端部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F28F 3/08 311

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 積層された複数個のチューブとフィンを
    有する積層型熱交換器において、 前記チューブの外側にはフィンがろう付けされており、 前記チューブは、互いにろう付けされて内部に流体通路
    を形成する一対のチューブプレートを有し、 前記一対のチューブプレートはほぼ均一な板厚を有し、
    各々のプレート両面にろう材がクラッドされており、前記一対のチューブプレートの各々の周端部の合わせ面
    側には、前記チューブプレートの前記合わせ面となる部
    位から前記周端部方向に進むに従って板厚が薄くなるよ
    うにプレス加工したテーパ部が形成されており、 前記一対のテーパ部の間の空間が前記チューブプレート
    の前記合わせ面から前記周端部方向に進むに従い拡がる
    ように前記テーパ部が形成されている積層型熱交換器。
  2. 【請求項2】 前記チューブプレートの前記テーパ部は
    合わせ面方向に対し略45°の傾斜を有しており、 前記チューブプレートの板厚と前記合わせ面の長さと前
    記テーパ部の長さを略同等に構成した請求項1記載の積
    層型熱交換器。
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