JP6102551B2 - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、外部を流れる外部流体と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器の製造方法に関するものである。

従来、熱媒体が流れる複数のチューブおよびフィンを有するコア部と、コア部の端部に接合されてコア部を補強するサイドプレートとを備える熱交換器において、当該熱交換器を車両に取り付けるための接続部品としてのブラケットが設けられたものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の熱交換器では、チューブやフィン等のコア部構成部品とブラケットとを一体にろう付することにより、ブラケットをコア部に接合している。具体的には、ブラケットを、サイドプレートの底面にろう付接合している。

特開２００４−２４３９５３号公報

上述したように、特許文献１に記載の熱交換器では、コア部構成部品とブラケットとを一体ろう付しているので、ろう付用の加熱炉の制約により、ブラケットの設計自由度が低いという問題が生じる。

ところで、異なる部品間でろう付接合を行う場合、部品間での強度や剛性を要求値以上とするために必要なろう材の長さ（以下、必要ろう材長さともいう）が存在する。ここで、上述した特許文献１に記載の熱交換器のように、ブラケットをサイドプレートの底面にろう付接合する場合、ろう付工程後にろう材長さが必要ろう材長さを満たしているかを確認するためには、一度ブラケットとサイドプレートとを分解する必要があり、非常に煩雑である。

本発明は上記点に鑑みて、他の部品との接続部品を備える熱交換器の製造方法において、接続部品の設計自由度を向上させるとともに、接続部品と良好な接合が得られているか否かの確認を容易とすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、熱媒体が流れる複数のチューブ（２）を積層配置することによって構成されるとともに、熱媒体とチューブ（２）の周囲を流れる外部流体とを熱交換させるコア部（４）と、コア部（４）の端部に配置されるとともに、コア部（４）に接合されたサイドプレート（６）とを有する熱交換器本体部（１）と、熱交換器本体部（１）と他の部品とを接続する接続部品（７）とを備える熱交換器であって、サイドプレート（６）は、チューブ（２）の長手方向と略平行に延びるベース部（６１）を有しており、ベース部（６１）の一面に、コア部（４）が接合されており、接続部品（７）は、サイドプレート（６）におけるベース部（６１）よりもコア部（４）から遠い側の部位と接合される平面部（７２ｃ）を有しており、平面部（７２ｃ）には、切り欠き（７３）が設けられている熱交換器の製造方法において、熱交換器本体部（１）を仮組み付けする仮組み付け工程と、仮組み付け工程で仮組み付けされた熱交換器本体部（１）を一体ろう付けする一体ろう付け工程と、一体ろう付け工程で一体ろう付けされた熱交換器本体部（１）のサイドプレート（６）に、接続部品（７）を仮固定する仮固定工程と、仮固定工程の後、接続部品（７）の平面部（７２ｃ）を部分的に加熱することにより、サイドプレート（６）におけるベース部（６１）よりもコア部（４）から遠い側の部位と平面部（７２ｃ）とをろう付けする接続部品ろう付け工程とを備えることを特徴としている。

これによれば、接続部品（７）は、サイドプレート（６）と接合される平面部（７２ｃ）を有しているので、熱交換器本体部（１）の一体ろう付後に、接続部品（７）とサイドプレート（６）とを部分的に加熱することで、接続部品（７）を熱交換器本体部（１）にろう付接合することができる。その際に、接続部品（７）の平面部（７２ｃ）は、サイドプレート（６）におけるベース部（６１）よりもコア部（４）から遠い側の部位と接合されるので、接続部品（７）とサイドプレート（６）とを部分的に加熱しても、コア部（４）に熱的な影響を与え難くすることができる。

したがって、接続部品（７）を熱交換器本体部（１）と一体ろう付する必要がなくなるので、加熱炉のスペースに起因した接続部品（７）の形状の制約がなくなる。このため、接続部品（７）の設計自由度を向上させることが可能となる。

また、平面部（７２ｃ）に切り欠き（７３）が設けられているので、接続部品（７）とサイドプレート（６）との接合部において必要ろう付長さを満たしているか否かを、切り欠き（７３）から目視することにより確認できる。したがって、接続部品（７）とサイドプレート（６）との接合部において、ろう材長さが必要ろう材長さを満たしているかを確認するために、接続部品（７）とサイドプレート（６）とを分解する必要がない。したがって、熱交換器本体部（１）、すなわちサイドプレート（６）が接続部品（７）との間で良好な接合が得られている否かを、容易に確認することが可能となる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態に係る冷媒放熱器を示す正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 第１実施形態におけるブラケットを示す正面図である。 図３のＩＶ部拡大図である。 第２実施形態に係る冷媒放熱器におけるブラケット近傍を示す拡大斜視図である。 第３実施形態におけるブラケットを示す斜視図である。 他の実施形態（１）におけるブラケットの第２固定部を示す拡大斜視図である。 他の実施形態（２）におけるブラケットを示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図４に基づいて説明する。本実施形態は、本発明に係る熱交換器を、冷凍サイクルの圧縮機から吐出された吐出冷媒と送風空気とを熱交換させて吐出冷媒の有する熱を送風空気に放熱させる冷媒放熱器１に適用したものである。なお、本実施形態の冷媒放熱器１が、特許請求の範囲に記載の熱交換器本体部を構成している。

図１中、チューブ２は冷媒が流れる管であり、このチューブ２は、送風空気の流通方向（紙面垂直方向）が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が水平方向に一致するように鉛直方向に複数本平行に配置されている。以下、チューブ２の長手方向（紙面左右方向）をチューブ長手方向といい、チューブ２の積層方向（紙面上下方向）をチューブ積層方向という。

また、チューブ２の両側の扁平面には波状に成形されたフィン３が接合されており、このフィン３により空気との伝熱面積を増大させて冷媒と空気との熱交換を促進している。なお、以下、チューブ２およびフィン３からなる略矩形状の熱交換部をコア部４と呼ぶ。

ヘッダタンク５は、チューブ長手方向端部（本実施形態では、水平方向端部）にてチューブ長手方向と直交する方向（本実施形態では、鉛直方向）に延びて複数のチューブ２と連通するものである。ヘッダタンク５は、チューブ２が挿入接合されたコアプレート５ａと、コアプレート５ａとともにタンク内空間を構成するタンク本体５ｂとを有して構成されている。

コア部４の両端部には、チューブ長手方向と略平行に延びてコア部４を補強するサイドプレート６が設けられている。

図１および図２に示すように、サイドプレート６は、チューブ２の扁平面と略平行な面を有してチューブ２の長手方向と略平行に延びるベース部６１と、ベース部６１の送風空気流れ方向両端部からベース部６１に対して略直交する方向（チューブ積層方向）に突出してチューブ長手方向と略平行に延びる一対の側面リブ６２とを有している。

サイドプレート６には、ブラケット７が取り付けられている。ブラケット７は、冷媒放熱器１を車両ボディ（図示せず）に接続するための接続部品を構成するもので、冷媒放熱器１と別体に構成されている。

以下、ブラケット７の構造について図２〜図４を用いて説明する。なお、図３および図４では、後述する平面部７２ｃに便宜上、斜線ハッチングを施してある。

図２および図３に示すように、ブラケット７は、冷媒放熱器１を車両ボディに固定するための第１固定部７１と、ブラケット７を冷媒放熱器１に固定するための二つの第２固定部７２とを有している。本実施形態では、第１固定部７１におけるチューブ長手方向の両側に、第２固定部７２が一つずつ接続されている。また、第１固定部７１および第２固定部７２は、一体に形成されている。

第１固定部７１は、送風空気の流れ方向に対して直交する平面部７１ａを有している。平面部７１ａの略中央部には、その表裏を貫通する貫通穴７１ｂが形成されている。この貫通穴７１ｂにボルト（図示せず）が挿通されることにより、ブラケット７は車両ボディに固定される。

また、第１固定部７１は、平面部７１ａにおけるチューブ長手方向（図３の左右方向）の両端部から略垂直に折り曲げられて送風空気の流れ方向に延びるリブ７１ｃを有している。

第２固定部７２は、サイドプレート６のベース部６１と略平行に延びる第１壁部７２ａと、第１壁部７２ａの送風空気流れ方向両端部から第１壁部７２ａに対して略直交する方向（チューブ積層方向）に突出してチューブ長手方向と略平行に延びる一対の第２壁部７２ｂとを有している。

第１壁部７２ａは、サイドプレート６のベース部６１におけるコア部４と反対側の面に接触している。一対の第２壁部７２ｂは、サイドプレート６の一対の側面リブ６２の送風空気流れ方向における内側面に、それぞれ接触している。

図３および図４に示すように、第２壁部７２ｂにおける送風空気流れ方向の外側面のうち、コア部４から遠い側の壁面は、サイドプレート６の側面リブ６２とろう付により接合されている。すなわち、本実施形態では、第２壁部７２ｂにおける送風空気流れ方向の外側面うち、コア部４から遠い側の壁面は、サイドプレート６におけるベース部６１よりもコア部４から遠い側の部位と接合される平面部７２ｃを構成している。

第２壁部７２ｂの平面部７２ｃにおける送風空気流れ方向の両端部には、切り欠き７３が形成されている。本実施形態では、切り欠き７３は、第２壁部７２ｂにおけるコア部４と反対側の角部を切り落とすことにより形成されている。

図２に戻り、サイドプレート６の側面リブ６２における切り欠き７３に対応する部位には、送風空気流れ方向の内側（ブラケット７側）に向けて突出する突出部７４が設けられている。

続いて、本実施形態の冷媒放熱器１の製造方法について説明する。

まず、所定間隔毎に整列配置された複数本のチューブ２間、およびチューブ２とサイドプレート６との間にフィン３を装填してコア部４を仮組みした後、ヘッダタンク５のコアプレート５ａに形成された貫通孔（図示せず）内に各チューブ２およびサイドプレート６を挿入する。その後、コアプレート５ａにタンク本体５ｂを組み付ける。これにより、各チューブ２、フィン３、ヘッダタンク５およびサイドプレート６の仮固定（仮組み付け）が完了する。

次に、この仮組み付け体を加熱炉内に搬入し、コア部４（すなわちチューブ２およびフィン３）、ヘッダタンク５およびサイドプレート６をろう付にて一体接合する。より詳細には、上記仮組み付け体を加熱炉内で加熱することで、コアプレート５ａにクラッドされたろう材により、チューブ２、タンク本体５ｂおよびサイドプレート６がコアプレート５ａにろう付接合されるとともに、チューブ２の表面にクラッドされたろう材により、フィン３がチューブ２の外表面にろう付接合される。

次に、このように一体ろう付された冷媒放熱器１に、ブラケット７を接合する。より詳細には、まず、サイドプレート６の一対の側面リブ６２間にブラケット７を配置した後、側面リブ６２における切り欠き７３に対応する部位を、チューブ積層方向におけるコア部４と反対側（図２の上側）から押圧することにより、突出部７４を形成する。これにより、ブラケット７をサイドプレート６に仮固定することができる。

その後、ブラケット７の平面部７２ｃ近傍を部分的に加熱することで、当該平面部７２ｃにクラッドされたろう材により、平面部７２ｃがサイドプレート６の側面リブ６２にろう付接合される。このようにして、図１に示す冷媒放熱器１が完成する。

以上説明したように、本実施形態のブラケット７は、サイドプレート６と接合される平面部７２ｃを有しているので、冷媒放熱器１の構成部品の一体ろう付後に、ブラケット７とサイドプレート６とを部分的に加熱することで、ブラケット７を冷媒放熱器１にろう付接合することができる。その際に、ブラケット７の平面部７２ｃは、サイドプレート６におけるベース部６１よりもコア部４から遠い側の部位と接合されるので、ブラケット７とサイドプレート６とを部分的に加熱しても、コア部４に熱的な影響を与え難くすることができる。

したがって、ブラケット７を冷媒放熱器１と一体ろう付する必要がなくなるので、加熱炉のスペースに起因したブラケット７の形状の制約がなくなる。このため、ブラケット７の設計自由度を向上させることが可能となる。

ところで、異なる部品間でろう付接合を行う場合、部品間での強度や剛性を要求値以上とするために必要なろう材の長さ（以下、必要ろう材長さともいう）が存在する。ここで、上述した特許文献１に記載の熱交換器のように、ブラケットをサイドプレートの底面にろう付接合する場合、ろう付工程後にろう材長さが必要ろう材長さを満たしているかを確認するためには、一度ブラケットとサイドプレートとを分解する必要があり、非常に煩雑である。

これに対し、本実施形態では、ブラケット７を、第２壁部７２ｂの平面部７２ｃ、すなわちチューブ積層方向におけるコア部４と反対側の端部においてサイドプレート６とろう付されるように構成している。このため、ブラケット７とサイドプレート６との接合部においてチューブ長手方向における必要ろう付長さを満たしているか否か、すなわちチューブ長手方向においてろう切れが発生しているか否かを、チューブ積層方向におけるコア部４と反対側から（図４の上側から）目視することにより確認できる。

また、本実施形態では、ブラケット７の第２壁部７２ｂの平面部７２ｃにおける送風空気流れ方向の両端部に、切り欠き７３を設けている。このため、ブラケット７とサイドプレート６との接合部においてチューブ積層方向における必要ろう付長さを満たしているか否か、すなわちチューブ積層方向においてろう切れが発生しているか否かを、チューブ長手方向から（図４の左右方向から）目視することにより確認できる。

したがって、本実施形態の冷媒放熱器１では、ろう付工程後にろう材長さが必要ろう材長さを満たしているかを確認するために、ブラケットとサイドプレートとを分解する必要がない。したがって、ブラケット７の冷媒放熱器１へのろう付が良好に行われているか否かを、容易に確認することが可能となる。

また、本実施形態のように、サイドプレート６の側面リブ６２における切り欠き７３に対応する部位に突出部７４を設けることで、ブラケット７をサイドプレート６にろう付する際に、ブラケット７をサイドプレート６に対して容易に仮固定することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５に基づいて説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態と比較して、ブラケット７の形状が異なるものである。

図５に示すように、本実施形態のブラケット７は、第１固定部７１および第２固定部７２を一つずつ有している。第２固定部７２は、第１固定部７１のチューブ積層方向におけるコア部４に近い側の端部に接続されている。なお、本実施形態の第１固定部７１は、リブ７１ｃを有していない。

第２固定部７２は、第２壁部７２ｂのチューブ積層方向におけるコア部４と反対側の端部から第２壁部７２ｂに対して略直交する方向（送風空気流れ方向）に突出してチューブ長手方向と略平行に延びる第３壁部７２ｄを有している。

第３壁部７２ｄにおけるコア部４に近い側の面は、サイドプレート６の側面リブ６２におけるチューブ積層方向のコア部４と反対側の端面６２ａに接合されている。すなわち、本実施形態では、第３壁部７２ｄにおけるコア部４に近い側の面は、サイドプレート６におけるベース部６１よりもコア部４から遠い側の部位と接合される平面部７２ｃを構成している。

以上説明したように、本実施形態のブラケット７の平面部７２ｃは、サイドプレート６におけるベース部６１よりもコア部４から遠い側の部位と接合されるので、ブラケット７とサイドプレート６とを部分的に加熱しても、コア部４に熱的な影響を与え難くすることができる。したがって、上記第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図６に基づいて説明する。本第３実施形態は、上記第１実施形態と比較して、ブラケット７の第２固定部７２の形状が異なるものである。

図６に示すように、本実施形態のブラケット７の第２固定部７２は、図示しないサイドプレートのベース部と接触する底部７２ｅと、当該ベース部と平行に（チューブ積層方向に対して直交する方向に）延びる平板部７２ｆと、底部７２ｅと平板部７２ｆとを接続する接続部７２ｇとを有している。

本実施形態では、底部７２ｅ、平板部７２ｆおよび接続部７２ｇにおける送風空気流れ方向の両端面は、それぞれ、図示しないサイドプレートの一対の側面リブにおける送風空気流れ方向の内側壁面に接触している。また、底部７２ｅ、平板部７２ｆおよび接続部７２ｇは、一体に形成されている。

平板部７２ｆは、底部７２ｅよりも、チューブ積層方向におけるコア部（図示せず）から遠い側に配置されている。平板部７２ｆにおける送風空気流れ方向の両端面は、サイドプレートの一対の側面リブにおける送風空気流れ方向の内側壁面にろう付により接合されている。すなわち、本実施形態では、平板部７２ｆにおける送風空気流れ方向の両端面が、サイドプレートにおけるベース部よりもコア部から遠い側の部位と接合される平面部７２ｃを構成している。

以上説明したように、本実施形態のブラケット７の平面部７２ｃは、サイドプレート６におけるベース部６１よりもコア部４から遠い側の部位と接合されるので、ブラケット７とサイドプレート６とを部分的に加熱しても、コア部４に熱的な影響を与え難くすることができる。したがって、上記第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上記第１実施形態では、切り欠き７３を、第２壁部７２ｂの平面部７２ｃに形成した例について説明したが、これに限らず、図７に示すように、切り欠き７３を、第２壁部７２ｂにおける第１壁部７２ａに近い側、すなわちコア部４に近い側の端部に形成してもよい。この場合でも、ブラケット７とサイドプレート６との接合部においてチューブ積層方向における必要ろう付長さを満たしているか否かを、チューブ長手方向から目視することにより確認できる。

（２）上記した各実施形態同士は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。例えば、図８に示すように、第１実施形態のブラケット７（第１固定部７１のチューブ長手方向の両側に第２固定部７２が設けられているブラケット７）に、第２実施形態の第２固定部７２の構成を適用してもよい。

（３）上記実施形態では、冷媒放熱器１に本発明の熱交換器を適用した例について説明したが、冷媒蒸発器やラジエータ等の他の熱交換器においても本発明の適用が可能である。

１ 冷媒放熱器（熱交換器本体部）
２ チューブ
４ コア部
６ サイドプレート
７ ブラケット（接続部品）
６１ ベース部
７２ｃ 平面部
７３ 切り欠き

Claims (5)

1. 熱媒体が流れる複数のチューブ（２）を積層配置することによって構成されるとともに、前記熱媒体と前記チューブ（２）の周囲を流れる外部流体とを熱交換させるコア部（４）と、前記コア部（４）の端部に配置されるとともに、前記コア部（４）に接合されたサイドプレート（６）とを有する熱交換器本体部（１）と、
   前記熱交換器本体部（１）と他の部品とを接続する接続部品（７）とを備え、
   前記サイドプレート（６）は、前記チューブ（２）の長手方向と略平行に延びるベース部（６１）を有しており、
   前記ベース部（６１）の一面に、前記コア部（４）が接合されており、
   前記接続部品（７）は、前記サイドプレート（６）における前記ベース部（６１）よりも前記コア部（４）から遠い側の部位と接合される平面部（７２ｃ）を有しており、
   前記平面部（７２ｃ）には、切り欠き（７３）が設けられている熱交換器の製造方法であって、
   前記熱交換器本体部（１）を仮組み付けする仮組み付け工程と、
   前記仮組み付け工程で仮組み付けされた前記熱交換器本体部（１）を一体ろう付けする一体ろう付け工程と、
   前記一体ろう付け工程で一体ろう付けされた前記熱交換器本体部（１）の前記サイドプレート（６）に、前記接続部品（７）を仮固定する仮固定工程と、
   前記仮固定工程の後、前記接続部品（７）の前記平面部（７２ｃ）を部分的に加熱することにより、前記サイドプレート（６）における前記ベース部（６１）よりも前記コア部（４）から遠い側の部位と前記平面部（７２ｃ）とをろう付けする接続部品ろう付け工程とを備えることを特徴とする熱交換器の製造方法。
2. 前記サイドプレート（６）は、前記ベース部（６１）における前記外部流体の流れ方向の両端部から、前記コア部（４）から遠い側に向かって延びる一対のリブ（６２）を有しており、
   前記接続部品（７）は、前記一対のリブ（６２）の間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
3. 前記サイドプレート（６）の前記リブ（６２）における前記外部流体の流れ方向内側の面に、前記接続部品（７）の前記平面部（７２ｃ）が接合されており、
   前記リブ（６２）における前記接続部品（７）の前記切り欠き（７３）と対応する部位には、前記外部流体の流れ方向内側に向かって突出する突出部（７４）が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器の製造方法。
4. 前記接続部品（７）における前記サイドプレート（６）と接合される側の面には、ろう材がクラッドされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱交換器の製造方法。
5. 前記接続部品は、前記熱交換器本体部（１）と車両とを接続するブラケット（７）であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱交換器の製造方法。

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