JP3815963B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
【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
Claims (3)
- 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。 - 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。 - 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。
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