JP4105320B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カーエアコン用コンデンサやエバポレータを始めとする各種の冷暖房機、冷凍機等に用いられる熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カーエアコン用のコンデンサやエバポレータ等に使用される熱交換器として、図５に示すように、所要間隔を置いて対峙した一対の丸パイプからなるヘッダー（11Ａ）（11Ｂ）間に、各々両端を両ヘッダー（11Ａ）（11Ｂ）に連通接続した多数本の偏平チューブ（12）…が相互間にコルゲートフィン（13）を介して平行配置してコア部（14）を構成し、両ヘッダー（11Ａ）（11Ｂ）内の仕切り（15）により、導入口（16）から流入する熱交換媒体がチューブ（12）…を通してコア部（14）を蛇行状に流れて導出口（17）に至るように設定されたものが汎用されている。また、上記一対のヘッダーを用いず、一本の偏平チューブを一定長さで折り返す形に曲成した蛇行状のサーペインタインチューブを用い、その多段に配置した直線部間にコルゲートフィンを介在させて同様のコア部を構成したものもある。
【０００３】
ところで、これら熱交換器のコア部に使用されるコルゲートフィンは、空気との接触面積を大きくして熱交換効率を高めるものであるが、蛇行状に折り返した形態であるために熱交換に伴って生じる結露水の排水性が悪く、熱交換器が設置状態で図６（イ）の如く偏平チューブ（12）…を水平とするタイプと、同図（ロ）の如く偏平チューブ（12）…を垂直とするタイプのいずれにおいても、図示するようにフィン（13）の狭間に水滴（ｄ）が溜まり易く、これによって熱交換効率が低下したり、偏平チューブ（12）…の腐食劣化が促進されるという難点があった。
【０００４】
これに対し、図４（イ）（ロ）に示すように、垂直状態で左右方向に所定間隔置きに配列した多数枚の平板状のプレートフィン（１）…と、これらプレートフィン（１）…の一側端より幅方向に凹入する切欠部（２）…に水平状態で嵌入して上下多段に配置した偏平チューブ（３）…とでコア部（10）を構成した熱交換器（例えば特開平６−５０６８８号公報）では、垂直なプレートフィン（１）…の両側部が偏平チューブ（３）…よりも前後に張出した形になるため、この張出した両側部を伝って水滴が落下し易く、結露水の排水性に優れるという利点がある。なお、図４（イ）におけるコア部（10）の中間部分ではプレートフィン（１）及び偏平チューブ（３）の図示を省略してある。また、図４（イ）中の（４Ａ）（４Ｂ）は垂直に配置した丸パイプ状のヘッダー、（５Ａ）は熱交換媒体の導入口、（５Ｂ）は同導出口、図４（ロ）中の（１ａ）はプレートフィン（１）のルーバー加工による凹凸条である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなプレートフィン（１）…と偏平チューブ（３）…とでコア部（10）を構成した熱交換器においても、偏平チューブ（３）…の表面には常時ある程度の結露水が付着した状態となることが避けられず、これによって偏平チューブ（３）…の腐食劣化が進むことになる。また、上記のコア部（10）の構成では、プレートフィン（１）…と偏平チューブ（３）…とを炉中ロウ付けによって一体に接合する必要があるが、この接合のためにプレートフィン（１）…としてブレジングシートを用いた場合、炉中ロウ付け時のロウ材の溶融に伴う肉厚減少によってフィン強度が低下する上、フィンの空気に対する接触性を高める上で一般的に施されるルーバー加工において、使用する金型が磨耗損壊し易くなるという難点もあった。
【０００６】
この発明は、上述の事情に鑑みて、垂直状態で左右方向に配列したプレートフィンと、水平状態で上下多段に配置した偏平チューブとでコア部を構成する熱交換器として、結露水による偏平チューブの耐蝕性を大きく向上でき、しかもプレートフィンと偏平チューブとを炉中ロウ付けにて確実に接合一体化でき、またプレートフィンの強度を確保できると共にそのルーバー加工に支障を生じないものを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の請求項１に係る熱交換器は、垂直状態で左右方向に所定間隔置きに配列した多数枚のプレートフィンと、これらプレートフィンの一側端より幅方向に凹入する切欠部に水平状態で嵌入して上下多段に配置した偏平チューブとでコア部が構成され、このコア部の偏平チューブ内を流れる熱交換媒体と外部の空気との間で熱交換を行う熱交換器において、
前記偏平チューブが、その一側端から上下面主要部を覆う側面視略Ｕ字形のブレジングシート製のカバー材を介して、前記プレートフィンの切欠部に嵌入されて当該プレートフィンと接合一体化してなることを特徴としている。
【０００８】
この請求項１の構成では、偏平チューブはその一側端から上下面主要部をカバー材にて覆われているため、結露水による腐食劣化を生じにくく高い耐久性を発揮する。そして、カバー材がブレジングシートからなるため、炉中ロウ付けの際にカバー材のロウ材によってプレートフィンと偏平チューブとが確実に接合一体化すると共に、プレートフィンはアルミニウム合金等の通常の材質でよいためにロウ付け時の肉厚減少による強度低下がなく、またプレートフィンに対してルーバー加工を支障なく施せる。
【０００９】
請求項２の発明は、前記請求項１の熱交換器において、前記偏平チューブ及びカバー材が共にアルミニウム系合金からなり、且つカバー材が偏平チューブの合金材料よりも電位的に卑な合金材料である構成としている。この場合、炉中ロウ付けの際に偏平チューブよりも腐食性の高いカバー材の成分が類似材質の偏平チューブの表面に拡散し、これが犠牲防食材として機能するから、偏平チューブ自体の耐蝕性、耐久性がより向上することになる。
【００１０】
請求項３の発明は、前記請求項１又は２の熱交換器において、前記カバー材の外周面に、前記プレートフィンの周縁を嵌合させる溝部を有してなる構成としている。この構成では、コア部を組み立てる際、各プレートフィンの切欠部をカバー材の溝部に嵌合させることにより、プレートフィンを簡単に位置決めして正確に配列させることができる上、嵌合状態でロウ付け接合されるため、コア部全体の接合強度が大きく向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る熱交換器の実施例について、図面を参照して具体的に説明する。図１（イ）（ロ）は第一実施例、図２（イ）（ロ）は第二実施例、図３（イ）〜（ハ）は第三実施例を示す。なお、これら実施例では、既述した図４（イ）（ロ）で示す熱交換器と共通の部分については同一符号を付している。
【００１２】
第一実施例を示す図１（イ）（ロ）において、（１）は帯板状のプレートフィン、（３）は内部が仕切り壁（３ａ）によって幅方向複数本の流路（30）に区割された押出型材よりなる偏平チューブ、（６Ａ）は側面視略Ｕ字形に曲成されたブレジングシート製のカバー材である。これらはいずれもアルミニウム合金製であるが、カバー材（６Ａ）の合金材料はＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎ等の元素添加によって偏平チューブの合金材料よりも電位的に卑な材質に設定されている。
【００１３】
プレートフィン（１）は、図４（イ）に示すように、熱交換器のコア部（10）において、多数枚が長手方向を垂直として左右方向に所定間隔置きに配列されるものであり、その一側端より幅方向に凹入する切欠部（２）…が長手方向一定間隔置きに形成されると共に、表面にはルーバー加工によって長手方向に沿う凹凸条（１ａ）…が設けられている。しかして、各切欠部（２）は、長さが偏平チューブ（３）の幅より大きく、且つ上下幅が偏平チューブ（３）にカバー材（６Ａ）を被せた状態での厚さに略一致するように設定されている。
【００１４】
カバー材（６Ａ）は、Ｕ字形の曲成状態での幅が偏平チューブ（３）の幅よりも若干短く、且つＵ字形の内側開き幅が偏平チューブ（３）の厚さと略一致するように設定されている。
【００１５】
熱交換器のコア部（10）〔図４（イ）参照〕の組立ては、所定間隔置きに配列させたプレートフィン（１）…の長手方向各位置における切欠部（２）…間にわたり、各偏平チューブ（３）を嵌合させたのち、この嵌合部分の隙間に入り込むようにカバー材（６Ａ）を嵌め込むか、もしくは各偏平チューブ（３）に予めカバー材（６Ａ）を被せた状態として、この両者（３）（６Ａ）を前記切欠部（２）…間にわたり嵌合させることにより、図１（ロ）で示す組立状態とすればよい。そして、図４（イ）で示すようにヘッダー（４Ａ）（４Ｂ）及び導出入口（５Ａ）（５Ｂ）を含めて熱交換器全体を組み付けた状態で、炉中ロウ付けを行うことにより、全体を接合一体化する。
【００１６】
この炉中ロウ付けの際に、カバー材（６Ａ）…のロウ材が溶解することにより、プレートフィン（１）…と偏平チューブ（３）…とがカバー材（６Ａ）…を介して強固に接合一体化するが、同時にカバー材（６Ａ）の成分が偏平チューブ（３）の表面に拡散する。
【００１７】
従って、得られる熱交換器においては、各プレートフィン（１）の幅方向両側部が偏平チューブ（３）よりも前後に張出した形態であることによって結露水の水滴が伝い落ち易いことに加えて、偏平チューブ（３）がその一側端から上下面主要部をカバー材（６Ａ）にて覆われ、しかも該偏平チューブ（３）の表面に拡散したカバー材（６Ａ）の成分が犠牲防食材として機能するから、該偏平チューブ（３）は結露水による腐食劣化を生じにくく極めて高い耐久性を発揮する。また、プレートフィン（１）は、ロウ材を含まないためにロウ付け時の肉厚減少がなく、充分なフィン強度を確保できる一方、それ自体の製作時にルーバー加工を支障なく施せる。
【００１８】
図２（イ）（ロ）に示す第二実施例では、プレートフィン（１）及び偏平チューブ（３）は前記第一実施例と同様であるが、カバー材（６Ｂ）はＵ字形の曲成状態での幅がプレートフィン（１）の切欠部（２）の長さと略一致するように設定されている。しかして、熱交換器のコア部（10）〔図４（イ）参照〕の組立ては、所定間隔置きに配列させたプレートフィン（１）…の長手方向各位置における切欠部（２）…間にわたり、先にカバー材（６Ｂ）をそのＵ字形の曲がり側を奥側として嵌合させ、この嵌合したカバー材（６Ｂ）の内側に偏平チューブ（３）を挿嵌するか、もしくは各カバー材（６Ｂ）に偏平チューブ（３）を予め嵌め込んだ状態で、やはりカバー材（６Ｂ）の曲がり側を奥側として前記切欠部（２）…間にわたり嵌合させれることにより、図２（ロ）で示す組立状態とすればよい。以降の炉中ロウ付けは前記第一実施例と同様である。
【００１９】
この第二実施例の熱交換器は、空気の流れが図２（ロ）中の矢印ａで示す方向となる設置状態で使用する。この場合、カバー材（６Ｂ）がプレートフィン（１）の切欠部（２）の全体にわたる幅であるため、結露水の水滴は当該カバー材（６Ｂ）より張出した片側を伝い落ることになるが、偏平チューブ（３）は全体がカバー材（６Ｂ）にて覆われた形になり、また該偏平チューブ（３）の表面に拡散したカバー材（６Ｂ）の成分が犠牲防食材として機能するから、前記第一実施例と同様に該偏平チューブ（３）は腐食劣化を生じにくく極めて高い耐久性を発揮する。
【００２０】
第三実施例では、前記第一実施例におけるカバー材（６Ａ）に代えて図３（イ）に示すカバー材（６Ｃ）を、また前記第二実施例におけるカバー材（６Ｂ）に代えて図３（ロ）に示すカバー材（６Ｄ）を使用する。これらカバー材（６Ｃ）（６Ｄ）は、寸法及び形状的にはカバー材（６Ａ）又は（６Ｂ）と同様であるが、外周面には幅方向に沿う多数の溝部（60）…がプレートフィン（１）…の配列間隔に対応する間隔で設けてある。
【００２１】
従って、熱交換器のコア部（10）〔図４（イ）参照〕の組立てに際し、各プレートフィン（１）の切欠部（２）をカバー材（６Ｃ）（６Ｄ）の溝部（60）に嵌合させることにより、プレートフィン（１）…を簡単に位置決めして正確に配列させることができる。また得られる熱交換器は、プレートフィン（１）…とカバー材（６Ｃ）…又は（６Ｄ）…とが上記嵌合状態でロウ付け接合された状態となるから、コア部（60）全体の接合強度が大きく向上する。
【００２２】
なお、上記の第一〜第三実施例の熱交換器は図４（イ）で示すように一対のヘッダー（４Ｂ）（４Ｂ）がコア部（10）の両側に配置したタイプであるが、この発明は、ヘッダー（４Ｂ）（４Ｂ）がなく、一本の偏平チューブを一定長さで折り返す形に曲成した蛇行状のサーペインタインチューブを用いた熱交換器にも同様に適用できる。すなわち、この後者の熱交換器では、図１〜図３で示す偏平チューブ（３）…がサーペインタインチューブの折り返しによる上下多段の直線部に相当することになる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、垂直状態で左右方向に配列したプレートフィンと、水平状態で上下多段に配置した偏平チューブとでコア部を構成する熱交換器として、偏平チューブの耐蝕性及び耐久性に優れ、しかもプレートフィンと偏平チューブとを炉中ロウ付けにて確実に接合一体化でき、またプレートフィンの強度を確保できると共にそのルーバー加工に支障を生じないものが提供される。
【００２４】
請求項２の発明によれば、上記の熱交換器として、偏平チューブの耐蝕性及び耐久性により優れるものが提供される。
【００２５】
請求項３の発明によれば、上記の熱交換器として、コア部の組立てが容易であり、且つ該コア部全体の接合強度に優れるものが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の熱交換器の第一実施例を示し、（イ）図は組立て前のコア部の構成部材の斜視図、（ロ）図は組立て後のコア部における要部の縦断側面図である。
【図２】 同第二実施例を示し、（イ）図は組立て前のコア部の構成部材の斜視図、（ロ）図は組立て後のコア部における要部の縦断側面図である。
【図３】 同第三実施例を示し、（イ）図及び（ロ）図はカバー材の斜視図、（ハ）図は組立て後のコア部における要部の縦断正面図である。
【図４】 コア部にプレートフィンと偏平チューブを用いた熱交換器の構成例を示し、（イ）は熱交換器全体の斜視図、（ロ）図はコア部における要部の縦断側面図である。
【図５】 コア部にコルゲートフィンを用いた従来の熱交換器の一例を示す正面図である。
【図６】 コルゲートフィンを用いたコア部の水滴付着状態を示し、（イ）図は偏平チューブが水平である場合の要部の拡大正面図、（ロ）図は偏平チューブが垂直である場合の要部の拡大正面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・プレートフィン
２・・・・・・・・切欠部
３・・・・・・・・偏平チューブ
６Ａ〜６Ｄ・・・・カバー材
１０・・・・・・・コア部

Claims (6)

1. 垂直状態で左右方向に所定間隔置きに配列した多数枚のプレートフィンと、これらプレートフィンの一側端より幅方向に凹入する切欠部に水平状態で嵌入して上下多段に配置した偏平チューブとでコア部が構成され、このコア部の偏平チューブ内を流れる熱交換媒体と外部の空気との間で熱交換を行う熱交換器において、
   前記偏平チューブが、その一側端から上下面主要部を覆う側面視略Ｕ字形のブレジングシート製のカバー材を介して、前記プレートフィンの切欠部に嵌入されて当該プレートフィンと接合一体化され、各プレートフィンの幅方向両側部が偏平チューブよりも前後に張出した形態に構成されると共に、
   前記偏平チューブ及びカバー材が共にアルミニウム系合金からなり、且つカバー材が偏平チューブの合金材料よりも電位的に卑な合金材料で形成されてなることを特徴とする熱交換器。
2. 前記カバー材の外周面に、前記プレートフィンの周縁を嵌合させる溝部を有してなる請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記カバー材は、Ｕ字形の曲成状態での幅が偏平チューブの幅よりも若干短かく設定されている請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記カバー材は、Ｕ字形の曲成状態での幅がプレートフィンの前記切欠部の長さと略一致するように設定されている請求項１または２に記載の熱交換器。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器を備えた冷暖房機。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器を備えた冷凍機。

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