JP6123193B2 - 冷媒熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒熱交換器、特に、流路穴が形成された扁平管の長手方向の端部をヘッダにロウ付け接合することによって構成される冷媒熱交換器に関する。

従来より、特許文献１（特開２０１２−９３０７５号公報）に示すような、流路穴が形成された扁平管の長手方向の端部をヘッダにロウ付け接合することによって構成される冷媒熱交換器がある。この冷媒熱交換器では、複数の部材を積層した積層構造のヘッダを採用している。特許文献１には、積層構造のヘッダの具体例として、保持部材と、固定部材と、第２部材（スペーサ部材）と、第１部材（基礎部材）と、を有するものが記載されている。ここで、保持部材は、扁平管の長手方向の端部を挿入する扁平形状の保持側扁平管挿入孔が形成された部材である。固定部材は、保持部材に挿入された状態の扁平管の長手方向の端部を挿入する扁平形状の固定側扁平管挿入孔が形成された部材である。スペーサ部材は、扁平管の長手方向の端部及び固定側扁平管挿入孔に対向する扁平形状のスペーサ側扁平管対向孔が形成された部材である。基礎部材は、保持部材との間に固定部材及びスペーサを挟むように設けられた部材である。

上記従来の積層構造のヘッダを有する冷媒熱交換器では、扁平管の長手方向の端部をヘッダにロウ付け接合する際に、余剰のロウ材が発生し、この余剰のロウ材が扁平管の流路穴に流入してしまい、ロウ材による流路穴の詰まりが発生するおそれがある。

このような流路穴へのロウ材の流入を抑えるために、扁平管の外周縁と固定部材の固定側扁平管挿入孔との間の隙間が確保された構造を採用することが考えられる。しかし、このような隙間の確保は、固定部材における空洞領域を大きくすることにつながるため、ヘッダ内の冷媒の圧力による応力が保持部材及び固定部材側に集中しやすくなる。そうすると、十分な耐圧強度を確保することができなくなるおそれがある。このように、積層構造のヘッダを有する冷媒熱交換器では、ロウ材による流路穴の詰まりを抑えつつ十分な耐圧強度を確保できるようにすることが要求される。

本発明の課題は、流路穴が形成された扁平管の長手方向の端部をヘッダにロウ付け接合することによって構成される冷媒熱交換器において、積層構造のヘッダを採用するにあたり、ロウ材による流路穴の詰まりを抑えつつ十分な耐圧強度を確保できるようにすることにある。

第１の観点にかかる冷媒熱交換器は、流路穴が形成された扁平管の長手方向の端部をヘッダにロウ付け接合することによって構成される冷媒熱交換器において、保持部材と隙間確保部材とスペーサ部材と基礎部材とを有する積層構造のヘッダが採用されている。ここで、保持部材は、扁平管の長手方向の端部を挿入する扁平形状の保持側扁平管挿入孔が形成された部材である。隙間確保部材は、保持部材に挿入された状態の扁平管の長手方向の端部を挿入する扁平形状の隙間確保側扁平管挿入孔が形成された部材である。スペーサ部材は、扁平管の長手方向の端部及び隙間確保側扁平管挿入孔に対向する扁平形状のスペーサ側扁平管対向孔が形成された部材である。基礎部材は、保持部材との間に隙間確保部材及びスペーサ部材を挟むように設けられた部材である。そして、この冷媒熱交換器では、隙間確保側扁平管挿入孔を扁平管の長手方向に沿って見た際に、扁平管の外周縁との間のどの部分においても隙間が確保されるように、隙間確保側扁平管挿入孔を隙間確保部材に形成している。しかも、この冷媒熱交換器では、隙間確保側扁平管挿入孔の短辺方向の寸法を、スペーサ側扁平管対向孔の短辺方向の寸法以上になる部分を有しないようにしている。

この冷媒熱交換器では、保持部材、隙間確保部材、スペーサ部材及び基礎部材を有する積層構造のヘッダを採用している。そして、扁平管の外周縁との間のどの部分においても隙間が確保されるように隙間確保側扁平管挿入孔を隙間確保部材に形成することによって、隙間確保部材における空洞領域が大きくなるようにしている。このため、扁平管の長手方向の端部をヘッダにロウ付け接合する際に余剰のロウ材が流路穴へ流入することが抑えられる。しかも、隙間確保側扁平管挿入孔の短辺方向の寸法を、スペーサ側扁平管対向孔の短辺方向の寸法以上になる部分を有しないようにすることによって、スペーサ部材における空洞領域が大きくなるようにしている。このため、ヘッダ内の冷媒の圧力による応力がスペーサ部材及び基礎部材側にも分散して、保持部材及び隙間確保部材側への応力集中が抑えられる。

これにより、ここでは、保持部材、隙間確保部材、スペーサ部材及び基礎部材を有する積層構造のヘッダを採用するにあたり、ロウ材による流路穴の詰まりを抑えつつ十分な耐圧強度を確保することができる。

第２の観点にかかる冷媒熱交換器は、第１の観点にかかる冷媒熱交換器において、隙間確保部材には、隙間確保側扁平管挿入孔の長辺方向の一方側の端部に、ロウ材を溜めることが可能な空間からなるロウ溜まり部が形成されている。

この冷媒熱交換器では、隙間確保部材にロウ溜まり部を形成することによって、さらに隙間確保部材における空洞領域が大きくなるようにして、ロウ材による流路穴の詰まりをさらに抑えるようにしている。このため、ヘッダ内の冷媒の圧力による応力が保持部材及び隙間確保部材側に集中しやすい傾向にある。

しかし、ここでは、スペーサ側扁平管対向孔の短辺方向の寸法を隙間確保側扁平管挿入孔の短辺方向の寸法よりも大きくしているため、ロウ溜まり部が隙間確保部材に形成されているにもかかわらず、保持部材及び隙間確保部材側への応力集中を抑えることができる。

第３の観点にかかる冷媒熱交換器は、第２の観点にかかる冷媒熱交換器において、隙間確保側扁平管挿入孔を扁平管の長手方向に沿って見た際に、扁平管の外周縁と隙間確保側扁平管挿入孔の長辺方向の一方側の端部との隙間を、扁平管の外周縁と隙間確保側扁平管挿入孔の長辺方向の他方側の端部との隙間よりも大きくすることによって、隙間確保部材にロウ溜まり部が形成されている。

この冷媒熱交換器では、隙間確保側扁平管挿入孔の長辺方向の一方側の端部をロウ溜まり部として機能させるようにしている。

しかし、ここでは、スペーサ側扁平管対向孔の短辺方向の寸法を隙間確保側扁平管挿入孔の短辺方向の寸法よりも大きくしているため、このようなロウ溜まり部が隙間確保部材に形成されているにもかかわらず、保持部材及び隙間確保部材側への応力集中を抑えることができる。

第４の観点にかかる冷媒熱交換器は、第３の観点にかかる冷媒熱交換器において、隙間確保側扁平管挿入孔の長辺方向の一方側の端部が、長辺と短辺とがＲ部を介して繋がった形状を有している。

この冷媒熱交換器では、隙間確保側扁平管挿入孔の長辺方向の一方側の端部の形状を長辺と短辺とがＲ部を介して繋がった形状にすることによって、隙間確保側扁平管挿入孔の長辺方向の一方側の端部と扁平管の外周縁との間の隙間を大きくすることができる。このため、ロウ材溜まり部を大きくすることができる。

これにより、ここでは、ロウ材による流路穴の詰まりをさらに抑えることができる。

第５の観点にかかる冷媒熱交換器は、第１〜第４の観点のいずれかにかかる冷媒熱交換器において、基礎部材のうちスペーサ側扁平管対向孔に対向する厚肉部における扁平管の長手方向の肉厚が、保持部材のうち隙間確保側扁平管挿入孔に対向する薄肉部における扁平管の長手方向の肉厚よりも大きい。

この冷媒熱交換器では、基礎部材の厚肉部における扁平管の長手方向の肉厚を保持部材の薄肉部における扁平管の長手方向の肉厚よりも大きいため、ヘッダ内の冷媒の圧力による応力を厚肉部のあるスペーサ部材及び基礎部材側で受けることが好ましい。このため、スペーサ側扁平管対向孔の短辺方向の寸法を隙間確保側扁平管挿入孔の短辺方向の寸法よりも大きくすることによって、応力を薄肉部のある保持部材及び隙間確保部材側に集中させずに、応力を厚肉部のあるスペーサ部材及び基礎部材側に集中させることができる。

これにより、ここでは、ヘッダ内の冷媒の圧力による応力を厚肉部のあるスペーサ部材及び基礎部材側で主に受けて、耐圧強度の向上を図ることができる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の観点にかかる冷媒熱交換器では、保持部材、隙間確保部材、スペーサ部材及び基礎部材を有する積層構造のヘッダを採用するにあたり、ロウ材による流路穴の詰まりを抑えつつ十分な耐圧強度を確保することができる。

第２及び第３の観点にかかる冷媒熱交換器では、ロウ溜まり部が隙間確保部材に形成されているにもかかわらず、保持部材及び隙間確保部材側への応力集中を抑えることができる。

第４の観点にかかる冷媒熱交換器では、ロウ材による流路穴の詰まりをさらに抑えることができる。

第５の観点にかかる冷媒熱交換器では、ヘッダ内の冷媒の圧力による応力を厚肉部のあるスペーサ部材及び基礎部材側で主に受けて、耐圧強度の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態にかかる冷媒熱交換器の概略構成図である。 図１の冷媒熱交換器のＡ部を拡大した斜視図である。 図１の冷媒熱交換器をＢ方向から見た矢視図である。 基礎部材の斜視図である。 図１の冷媒熱交換器のＩ−Ｉ断面図（左側の端部付近のみ）である。 図３の冷媒熱交換器のＩＩ−ＩＩ断面図（左側の端部付近のみ）である。 図５の冷媒熱交換器のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 図５の冷媒熱交換器のＩＶ−ＩＶ断面図である。 図５の冷媒熱交換器のＶ−Ｖ断面図である。 図５の冷媒熱交換器のＶＩ−ＶＩ断面図である。 図６の拡大図である。 変形例１の冷媒熱交換器を示す図であって、図９に対応する図である。 変形例１の冷媒熱交換器を示す図であって、図９に対応する図である。 変形例２の冷媒熱交換器を示す図であって、図５に対応する図である。 変形例２の冷媒熱交換器を示す図であって、図１１に対応する図である。

以下、本発明にかかる冷媒熱交換器の実施形態及びその変形例について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる冷媒熱交換器の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

（１）冷媒熱交換器の全体構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる冷媒熱交換器１の概略構成図である。図２は、図１の冷媒熱交換器１のＡ部を拡大した斜視図である。

冷媒熱交換器１は、例えば、スプリットタイプの空気調和装置の室外ユニットに設けられる。この場合において、冷媒熱交換器１は、室外ユニットに設けられた室外ファンによって供給される空気と冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器として機能する。尚、冷媒熱交換器１の用途は、室外熱交換器に限定されるものではなく、他の用途にも使用可能である。

冷媒熱交換器１は、複数の流路穴１１ａ〜１１ｉが形成された扁平管１０の長手方向の端部１２、１３をヘッダ２０、３０にロウ付け接合することによって構成される熱交換器である。

具体的には、冷媒熱交換器１は、主として、複数の扁平管１０と複数の伝熱フィン４０とによって構成された積層型熱交換器である。扁平管１０は、図１及び図２における上下方向（すなわち、ヘッダ２０、３０の長手方向に沿う方向）に間隔を空けて複数段配列されており、扁平管１０の長手方向の端部１２、１３がヘッダ２０、３０にロウ付け接合されている。伝熱フィン４０は、図１及び図２において、上下に隣接する扁平管１０に挟まれた通風空間に配置されている。ヘッダ２０、３０は、図１において、上下方向に延びる筒状部材であり、扁平管１０を支持する機能と、冷媒を扁平管１０の流路穴１１ａ〜１１ｉに導く機能と、流路穴１１ａ〜１１ｉから出てきた冷媒を集合させる機能とを有している。

（２）扁平管
扁平管１０は、ここでは、図２に示すように、扁平した断面形状を有する扁平多穴管であり、複数（ここでは、９個）の流路穴１１ａ〜１１ｉが、扁平管１０の長手方向の端部１２、１３を扁平管１０の長手方向に沿って見た際に、扁平した断面形状の長辺方向（すなわち、図１及び図２における紙面前後方向）に並んで配置されている。

流路穴１１ａ〜１１ｉは、円形又は多角形の穴形状を有しており、扁平管１０の長手方向の端部１２、１３間を貫通している。扁平管１０は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属材料を押し出し成形することによって形成されている。尚、流路穴１１ａ〜１ｉの数は、９個に限定されるものではなく、９個より多くても少なくてもよい。また、扁平管１０は、クラッド材である。具体的には、扁平管１０は、その扁平面にロウ材が張り合わされた部材である。

（３）伝熱フィン
伝熱フィン４０は、ここでは、図１及び図２に示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金等の薄板状の金属材料が長手方向に波形に折り曲げられることによって形成される波形フィンである。伝熱フィン４０は、谷部４１と山部４２と伝熱面４３とを有している。谷部４１及び山部４２は、扁平管１０の扁平面に接触して、ロウ付け接合されている。伝熱面４３には、ここでは、熱交換効率を向上させるためのルーバー状の切り起こし部４４が形成されている。すなわち、ここでは、冷媒熱交換器１として、波形フィンタイプの積層型熱交換器が採用されている。

（４）ヘッダ
＜ヘッダの全体構成＞
ヘッダ２０は、ここでは、図１に示すように、仕切板２１によって、内部空間が２つに仕切られている。そして、冷媒熱交換器１を冷媒の放熱器として機能させる場合には、冷媒がヘッダ２０の上部空間に流入する。ヘッダ２０の上部空間に流入した冷媒は、上方に配置されている扁平管１０の流路穴１１ａ〜１１ｂを通じてヘッダ３０に流入する。ヘッダ３０に流入した冷媒は、折り返されて、下方に設置されている扁平管１０の流路穴１１ａ〜１１ｂを通じてヘッダ２０の下部空間に流入し、その後、冷媒熱交換器１を出る。このとき、冷媒は、扁平管１０の流路穴１１ａ〜１１ｉを通過する際に、冷却源としての空気との熱交換によって冷却される。また、冷媒熱交換器１を冷媒の蒸発器として機能させる場合には、冷媒がヘッダ２０の下部空間に流入する。ヘッダ２０の下部空間に流入した冷媒は、下方に配置されている扁平管１０の流路穴１１ａ〜１１ｂを通じてヘッダ３０に流入する。ヘッダ３０に流入した冷媒は、折り返されて、上方に配置されている扁平管１０の流路穴１１ａ〜１１ｂを通じてヘッダ２０の上部空間に流入し、その後、冷媒熱交換器１を出る。このとき、冷媒は、扁平管１０の流路穴１１ａ〜１１ｉを通過する際に、加熱源としての空気との熱交換によって蒸発する。尚、仕切板の数や配置等を含めた冷媒熱交換器１のパス取りは、図１に示すものに限定されるものではない。

ヘッダ２０、３０は、ここでは、図１及び図３に示すように、主として、基礎部材２２、３２と、連結部２５、３５とを有している。そして、扁平管１０は、連結部２５、３５を介して、ヘッダ２０、３０にロウ付け接合されている。ここで、図３は、図１の冷媒熱交換器１をＢ方向から見た矢視図である。尚、ヘッダ２０の構成は、基本的にヘッダ３０の構成と同じである。このため、以下の説明では、ヘッダ３０の構成だけについて主に説明し、ヘッダ２０の構成については、ヘッダ３０の３０番台の符号を２０番台の符号に読み換えるものとする。

＜基礎部材＞
基礎部材３２は、ここでは、図３及び図４に示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金等の金属材料からなり、主として、円筒部３３と、連通孔形成部３４とを有している。ここで、図４は、基礎部材３２の斜視図である。

円筒部３３は、主流路３３ａが形成された細長い略円柱形状の部分である。主流路３３ａは、基礎部材３２の内部に形成された冷媒流路である。主流路３３ａは、円筒部３３の長手方向に沿う方向から見た断面形状が円形の孔である。主流路３３ａは、ヘッダ３０の長手方向に沿って延びている。主流路３３ａは、連通孔形成部３４に形成された複数の連通孔３４ａに連通している。

連通孔形成部３４は、円筒部３３の側壁と一体的に繋がる略矩形形状の部分である。また、連通孔形成部３４は、ヘッダ３０の長手方向に沿って延びている。連通孔形成部３４には、複数（ここでは、６個）の連通孔３４ａが形成されている。連通孔３４ａは、連通孔形成部３４の長手方向に並んで形成されている。連通孔３４ａは、扁平管１０と同じ配列間隔を空けて扁平管１０の端部１３に対向するように配置されている。また、ここでは、連通孔３４ａは、略円形の孔である。そして、ヘッダ３０と扁平管１０とが接合される際には、連通孔形成部３４に連結部３５が接合されるようになっている。

＜連結部＞
連結部３５は、ここでは、図３、図５及び図６に示すように、ヘッダ本体３０と多穴管１０とを連結する部材の集合体である。ここで、図５は、図１の冷媒熱交換器１のＩ−Ｉ断面図（左側の端部付近のみ）である。図６は、図３の冷媒熱交換器１のＩＩ−ＩＩ断面図（左側の端部付近のみ）である。

連結部３５は、主として、スペーサ部材３６と、隙間確保部材３７と、保持部材３８とを有している。スペーサ部材３６は、連通孔形成部３４の扁平管１０の端部１３側の面（すなわち、円筒部３３から遠い側の面）に接触するように配置されている。隙間確保部材３７は、スペーサ部材３６の扁平管１０の端部１３側の面（すなわち、円筒部３３から遠い側の面）に接触するように配置されている。保持部材３８は、連通孔形成部３４、スペーサ部材３６及び隙間確保部材３７を円筒部３３から遠い側から取り囲むように配置されている。すなわち、連結部３５を構成するスペーサ部材３６、隙間確保部材３７及び保持部材３８は、基礎部材３２側から順に配置されている。

スペーサ部材３６は、図３及び図５〜図８に示すように、ヘッダ３０の長手方向に延びる細長い略矩形形状の部材である。ここで、図７は、図５の冷媒熱交換器１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。図８は、図５の冷媒熱交換器１のＩＶ−ＩＶ断面図である。スペーサ部材３６には、複数（ここでは、６個）の対向孔３６ａ（スペーサ側扁平管対向孔）が形成されている。対向孔３６ａは、スペーサ部材３６の長手方向に並んで形成されている。対向孔３６ａは、連通孔３４ａ及び扁平管１０と同じ配列間隔を空けて、連通孔３４ａ及び扁平管１０の端部１３に対向するように配置されている。そして、対向孔３６ａは、冷媒管１０の長手方向に沿う方向から見た断面形状が連通孔３４ａ及び流路穴１１の全てに連通する扁平形状の孔（より具体的には、略長方形状の孔）である。すなわち、スペーサ部材３６の対向孔３６ａは、基礎部材３２と扁平管１０との間に、基礎部材３２からの冷媒を扁平管１０の流路穴１１ａ〜１１ｉに分配するための流路、又は、扁平管１０の流路穴１１ａ〜１１ｉからの冷媒を合流させるための流路をなしている。また、対向孔３６ａの長辺方向の寸法Ｌｓは、扁平管１０の扁平した断面形状の長辺方向の寸法Ｌｔよりも小さくなっている。このため、スペーサ部材３６は、対向孔３６ａの長辺方向の外周側の両端部３６ｂが、扁平管１０の端部１３を冷媒管１０の長手方向に沿って見た際に、扁平管１０の端部１３の一部（ここでは、長辺方向の端面１３ｂ）に接触するように配置されている。すなわち、スペーサ部材３６の端部３６ｂは、扁平管１３の端部１３をヘッダ３０に差し込む際に、扁平管１３の長手方向の端部１３に当接することによって、扁平管１０の長手方向の端部１３のヘッダ３０への差し込み深さを制限している。また、スペーサ部材３６は、クラッド材である。具体的には、スペーサ部材３６は、基礎部材３２及び扁平管１０と同じアルミニウム又はアルミニウム合金等の金属材料を心材としており、この心材の表面にロウ材が張り合わされた部材である。そして、スペーサ部材３６は、基礎部材３２の連通孔形成部３４及び扁平管１０の長手方向の端部１３にロウ付け接合されている。

隙間確保部材３７は、図３及び図５〜図９に示すように、ヘッダ３０の長手方向に延びる細長い略矩形形状の部材である。ここで、図９は、図５の冷媒熱交換器１のＶ−Ｖ断面図である。隙間確保部材３７には、複数（ここでは、６個）の挿入孔３７ａ（隙間確保側扁平管挿入孔）が形成されている。挿入孔３７ａは、隙間確保部材３７の長手方向に並んで形成されている。挿入孔３７ａは、連通孔３４ａ、対向孔３６ａ及び扁平管１０と同じ配列間隔を空けて、連通孔３４ａ及び対向孔３６ａに対向するように配置されている。そして、挿入孔３７ａは、扁平管１０の長手方向に沿う方向から見た断面形状が扁平管１０の長手方向の端部１３を挿入することが可能な扁平形状の孔（より具体的には、略長円形状の孔）である。このため、隙間確保部材３７は、扁平管１０の長手方向の端部１３を挿入孔３７ａに挿入した状態で支持している。また、隙間確保部材３７は、基礎部材３２及び扁平管１０と同じアルミニウム又はアルミニウム合金等の金属材料からなる。そして、隙間確保部材３７は、扁平管１０の長手方向の端部１３を支持した状態で、スペーサ部材３６及び扁平管１０の長手方向の端部１３にロウ付け接合されている。

保持部材３８は、図３及び図５〜図１０に示すように、ヘッダ３０の長手方向に延びる細長い略矩形形状の部材である。ここで、図１０は、図５の冷媒熱交換器１のＶＩ−ＶＩ断面図である。保持部材３８は、ヘッダ３０の長手方向に沿って見た際に、略Ｕ字形状を有している。保持部材３８には、複数（ここでは、６個）の挿入孔３８ａ（保持側扁平管挿入孔）が形成されている。挿入孔３８ａは、保持部材３８の長手方向に並んで形成されている。挿入孔３８ａは、連通孔３４ａ、対向孔３６ａ、挿入孔３７ａ及び扁平管１０と同じ配列間隔を空けて、連通孔３４ａ、対向孔３６ａ及び挿入孔３７ａに対向するように配置されている。そして、挿入孔３８ａは、扁平管１０の長手方向に沿う方向から見た断面形状が扁平管１０の長手方向の端部１３が挿入可能な扁平形状の孔である。このため、保持部材３８は、隙間確保部材３７と同様に、扁平管１０の長手方向の端部１３を挿入孔３８ａに挿入した状態で支持している。すなわち、隙間確保部材３７は、保持部材３８に挿入された状態の扁平管１０の長手方向の端部１３を挿入した状態で支持していることになる。尚、ここでは、挿入孔３８ａの短辺方向及び長辺方向の寸法は、冷媒管１０の扁平した断面形状の短辺方向及び長辺方向の寸法とほぼ同じになっている。そして、保持部材３８は、スペーサ部材３６、隙間確保部材３７及び扁平管１０を保持し、この保持状態のままで、保持部材３８の基礎部材３２側の先端部３８ｂが基礎部材３２の連通孔形成部３４にカシメ固定されている。すなわち、基礎部材３２は、保持部材３８との間に隙間確保部材３７及びスペーサ部材３６を挟むように設けられ、保持部材３８にカシメ固定されている。また、保持部材３８も、スペーサ部材３６と同様のクラッド材である。そして、保持部材３８は、隙間確保部材３７及び扁平管１０の長手方向の端部１３にロウ付け接合されている。

以上のように、ここでは、ヘッダ２０、３０として、保持部材２８、３８、隙間確保部材２７、３７、スペーサ部材２６、３６及び基礎部材２２、３２を有する積層構造が採用されている。

そして、このようなヘッダ２０、３０を有する冷媒熱交換器１においては、ロウ材による流路穴１１ａ〜１１ｉの詰まりを抑えつつ十分な耐圧強度を確保するための構造が形成されているが、この構造については後述するものとする。

（５）ロウ材による流路穴の詰まりを抑えるための構造がない場合のロウ付け接合
上述の冷媒熱交換器１の基本構成（すなわち、後述のロウ材による流路穴１１ａ〜１１ｉの詰まりを抑えつつ十分な耐圧強度を確保するための構造が形成されていない構成）においては、以下のような手順でロウ付け接合が行われる。

冷媒熱交換器１のロウ付けは、扁平管１０の端部１２、１３をヘッダ２０、３０の所定位置に組み付けるとともに伝熱フィン４０を扁平管１０間に配置したロウ付け接合前の熱交集合体をロウ付け炉内に配置し、加熱することによって行われる。このとき、熱交集合体は、扁平管１０の扁平した断面形状の長辺が上下方向を向く姿勢で炉内に配置される（図２参照）。

すると、スペーサ部材３６や保持部材３８に張り合わされたロウ材が溶融し、溶融したロウ材によって、扁平管１０の長手方向の端部１２、１３がヘッダ２０、３０の所定位置に接合される。ここでは、基礎部材２２の連通孔形成部２４、スペーサ部材２６、隙間確保部材２７及び保持部材２８との間が互いにロウ付け接合されることによって、ヘッダ２０を構成する。また、基礎部材３２の連通孔形成部３４、スペーサ部材３６、隙間確保部材３７及び保持部材３８との間が互いにロウ付け接合されることによって、ヘッダ３０を構成する。そして、ヘッダ２０、３０が構成されるとともに、冷媒管１０の長手方向の端部１２、１３がヘッダ２０、３０にロウ付け接合される。

しかし、このようなロウ付け接合においては、余剰のロウ材が発生し、この余剰のロウ材が扁平管１０の流路穴１１ａ〜１１ｉに流入してしまい、ロウ材による流路穴１１ａ〜１１ｉの詰まりが発生するおそれがある。ここで、ロウ付け接合時にロウ材が扁平管１０の流路穴１１ａ〜１１ｉに流入する原因としては、流路穴１１ａ〜１１ｉの毛管力等が挙げられる。すなわち、ロウ付け接合時に発生した余剰のロウ材が、流路穴１１ａ〜１１ｉの毛管力等によって、扁平管１０の流路穴１１ａ〜１１ｉよりも外周側の部分から流路穴１１ａ〜１１ｉに引き込まれるということである。また、ロウ付け接合時にロウ材が扁平管１０の流路穴１１ａ〜１１ｉに流入する原因としては、ロウ付け接合時における扁平管１０の姿勢の影響も挙げられる。すなわち、ロウ付け接合時において、扁平管１０が扁平した断面形状の長辺が上下方向を向く姿勢で炉内に配置されると、ロウ付け接合時に発生した余剰のロウ材は、扁平管１０の長辺方向の下端（例えば、扁平した断面形状の長辺方向の端部１３ｂ）に溜まりやすくなる。そして、扁平管１０の長辺方向の下端に溜まった余剰のロウ材は、扁平管１０の長辺方向の下端部寄りに配置される流路穴（例えば、流路穴１１ｉ）に流入しやすい。

このように、冷媒熱交換器１では、ロウ材による流路穴１１ａ〜１１ｉの詰まりという技術的な課題があり、これに対して、冷媒熱交換器１では、後述するように、ロウ材による流路穴１１ａ〜１１ｉの詰まりを抑えるための構造を設けるようにしている。

（６）ロウ材による流路穴の詰まりを抑えるための構造
冷媒熱交換器１において、上述のようなロウ材１１ａ〜１１ｉによる流路穴の詰まりを抑えるためには、まず、扁平管１０の外周縁と隙間確保部材２７、３７の挿入孔２７ａ、３７ａ（隙間確保側扁平管挿入孔）との間に隙間が確保された構造を採用することが好ましい。

そこで、ここでは、図５、図６、図９及び図１１に示すように、ヘッダ３０において、挿入孔３７ａを扁平管１０の長手方向に沿って見た際に、扁平管１０の外周縁との間のどの部分においても隙間が確保されるように、挿入孔３７ａを隙間確保部材３７に形成している。ここで、図１１は、図６の拡大図である。具体的には、挿入孔３７ａの長辺方向の寸法Ｌｆを扁平管１０の長辺方向の寸法Ｌｔよりも大きくし、かつ、挿入孔３７ａの短辺方向の寸法Ｗｆを扁平管１０の短辺方向の寸法Ｗｔよりも大きくするようにしている。ここで、扁平管１０の外周縁と挿入孔３７ａとの間に隙間を確保することによって隙間確保部材３７に形成される空間を、隙間確保部材３７における空洞領域Ｓｆとする。尚、ここでは図示しないが、ヘッダ２０においても、ヘッダ３０と同様に、扁平管１０の外周縁との間のどの部分においても隙間が確保されるように挿入孔２７ａを隙間確保部材２７に形成し、この隙間の確保によって空洞領域Ｓｆが形成されている。

そして、このような扁平管１０の外周縁と挿入孔２７ａ、３７ａとの間に隙間を確保すると、隙間確保部材２７、３７における空洞領域Ｓｆが大きくなるため、ロウ付け接合時に発生した余剰のロウ材に対して、流路穴１１ａ〜１１ｉの毛管力等が作用しにくくなる。これにより、ロウ付け接合時に発生した余剰のロウ材が、扁平管１０の流路穴１１ａ〜１１ｉよりも外周側の部分から流路穴１１ａ〜１１ｉに引き込まれにくくなり、ロウ材による流路穴１１ａ〜１１ｉの詰まりを抑えることができる。

また、ここでは、扁平管１０の外周縁と挿入孔２７ａ、３７ａとの間に隙間を確保するだけでなく、図５及び図９に示すように、ヘッダ３０において、隙間確保部材３７にロウ材を溜めることが可能な空間からなるロウ溜まり部３７ｂを設けるようにしている。ここで、ロウ溜まり部３７ｂは、挿入孔３７ａの長辺方向の一方側の端部（ここでは、流路穴１１ｉ寄りの端部）に形成されている。具体的には、挿入孔３７ａを扁平管１０の長手方向に沿って見た際に、扁平管１０の外周縁と挿入孔３７ａの長辺方向の一方側の端部（ここでは、流路穴１１ｉ寄りの端部）との隙間を、扁平管１０の外周縁と挿入孔３７ａの長辺方向の他方側の端部（ここでは、流路穴１１ａ寄りの端部）との隙間よりも大きくすることによって、隙間確保部材３７にロウ溜まり部３７ｂが形成されている。すなわち、ここでは、挿入孔３７ａの長辺方向の一方側の端部（ここでは、流路穴１１ｉ寄りの端部）がロウ溜まり部３７ｂとして機能している。尚、ここでは図示しないが、ヘッダ２０においても、ヘッダ３０と同様に、隙間確保部材２７にロウ溜まり部２７ｂが形成されている。

そして、このようなロウ溜まり部２７ｂ、３７ｂを形成すると、隙間確保部材２７、３７における空洞領域Ｓｆがさらに大きくなるため、ロウ付け接合時に発生した余剰のロウ材をロウ溜まり部２７ｂ、３７ｂに溜めることができるようになる。これにより、扁平管１０の長辺方向の下端に溜まった余剰のロウ材が、扁平管１０の長辺方向の下端部寄りに配置される流路穴（ここでは、流路穴１１ｉ）に流入しにくくなり、ロウ材による流路穴１１ａ〜１１ｉの詰まりを抑えることができる。

しかし、上述のような扁平管１０の外周縁と隙間確保部材２７、３７の挿入孔２７ａ、３７ａとの間の隙間の確保や隙間確保部材２７、３７へのロウ溜まり部２７ｂ、３７ｂの形成によって、隙間確保部材２７、３７における空洞領域Ｓｆが大きくなると、ヘッダ２０、３０内の冷媒の圧力による応力が保持部材２８、３８及び隙間確保部材２７、３７側に集中しやすくなる。そうすると、十分な耐圧強度を確保することができなくなるおそれがある。

このように、冷媒熱交換器１では、上述のようなロウ材による流路穴１１ａ〜１１ｉの詰まりという技術的な課題を解決するための構造の採用に起因する耐圧強度の低下という技術的な課題があり、これに対して、冷媒熱交換器１では、後述するように、十分な耐圧強度を確保するための構造を設けるようにしている。

（７）十分な耐圧強度を確保するための構造
冷媒熱交換器１において、上述のようなロウ材による流路穴の詰まりを抑える構造の採用に起因する耐圧強度の低下を抑えるためには、保持部材２８、３８及び隙間確保部材２７、３７側への応力集中を抑える構造を設けることが好ましい。

そこで、ここでは、図８、図９及び図１１に示すように、ヘッダ３０において、スペーサ部材３６の対向孔３６ａ（スペーサ側扁平管対向孔）の短辺方向の寸法Ｗｓを、隙間確保部材３７の挿入孔３７ａ（隙間確保側扁平管挿入孔）の短辺方向の寸法Ｗｆよりも大きくするようにしている。ここで、対向孔３６ａによってスペーサ部材３６に形成される空間を、スペーサ部材３６における空洞領域Ｓｓとする。尚、ここでは図示しないが、ヘッダ２０においても、ヘッダ３０と同様に、スペーサ部材２６の対向孔２６ａの短辺方向の寸法Ｗｓを、隙間確保部材２７の挿入孔２７ａの短辺方向の寸法Ｗｆよりも大きくするようにしている。

そして、このような対向孔２６ａ、３６ａの短辺方向の寸法Ｗｓと挿入孔２７ａ、３７ａの短辺方向の寸法Ｗｆとの関係を採用すると、スペーサ部材２６、３６における空洞領域Ｓｓが大きくなる。このため、ヘッダ２０、３０内の冷媒の圧力による応力がスペーサ部材２６、３６及び基礎部材２２、３２（ここでは、連通孔形成部２４、３４）側にも分散して、保持部材２８、３８及び隙間確保部材２７、３７側への応力集中が抑えられる。特に、ここでは、ロウ溜まり部２７ｂ、３７ｂが隙間確保部材２７、３７に形成されているにもかかわらず、保持部材２８、３８及び隙間確保部材２７、３７側への応力集中が抑えられている。これにより、ここでは、保持部材２８、３８、隙間確保部材２７、３７、スペーサ部材２６、３６及び基礎部材２２、３２を有する積層構造のヘッダ２０、３０を採用するにあたり、ロウ材による流路穴１１ａ〜１１ｉの詰まりを抑えつつ十分な耐圧強度を確保することができる。

また、ここでは、基礎部材２２、３２のうち対向孔２６ａ、３６ａに対向する連通孔形成部２４、３４（厚肉部）における扁平管１０の長手方向の肉厚ｔｂを、保持部材２８、３８のうち挿入孔２７ａ、３７ａに対向する部分（薄肉部）における扁平管１０の長手方向の肉厚ｔａよりも大きくなっている。このため、ヘッダ２０、３０内の冷媒の圧力による応力を厚肉部（すなわち、連通孔形成部２４、３４）のあるスペーサ部材２６、３６及び基礎部材２２、３２側で受けることが好ましい。このため、上述のように、対向孔２６ａ、３６ａの短辺方向の寸法Ｗｓを挿入孔２７ａ、３７ａの短辺方向の寸法Ｗｆよりも大きくすることによって、応力を薄肉部のある保持部材２８、３８及び隙間確保部材２７、３７側に集中させずに、応力を厚肉部のあるスペーサ部材２６、３６及び基礎部材２２、３２側に集中させることができる。

これにより、ここでは、ヘッダ２０、３０内の冷媒の圧力による応力を厚肉部のあるスペーサ部材２６、３６及び基礎部材２２、３２側で主に受けて、耐圧強度の向上を図ることができる。

（８）変形例１
上記の実施形態では、図９に示すように、隙間確保部材２７、３７に形成された挿入孔２７ａ、３７ａ（隙間確保側扁平管挿入孔）が略長円形状の孔であり、その長辺方向の両端部がいずれも半円形状をなしているが、これに限定されるものではない。

例えば、図１２に示すように、ヘッダ３０において、挿入孔３７ａの長辺方向の一方側（ここでは、流路穴１１ｉ寄り）の端部を長辺と短辺とがＲ部３７ｃを介して繋がった形状にしてもよい。また、図１３に示すように、ヘッダ３０において、挿入孔３７ａの長辺方向の両端部を長辺と短辺とがＲ部３７ｃを介して繋がった形状にしてもよい。尚、ここでは図示しないが、ヘッダ２０においても、挿入孔３７ａの長辺方向の一方側（ここでは、流路穴１１ｉ寄り）の端部又は両端部を長辺と短辺とがＲ部２７ｃを介して繋がった形状にしてもよい。

本変形例においても、上記の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。しかも、本変形例においては、挿入孔２７ａ、３７ａの長辺方向の一方側（ここでは、流路穴１１ｉ寄り）の端部と扁平管１０の外周縁との間の隙間を大きくすることができる。このため、ロウ材溜まり部２７ｂ、３７ｂを大きくすることができる。これにより、ここでは、ロウ材による流路穴１１ａ〜１１ｉの詰まりをさらに抑えることができる。

（９）変形例２
上記の実施形態及び変形例１では、図１〜図１３に示すように、ヘッダ２０、３０の各段に１本ずつ扁平管１０の長手方向の端部１２、１３を挿入した、いわゆるシングルヘッダの構成に対して本発明を適用したが、これに限定されるものではない。

例えば、図１４及び図１５に示すように、ヘッダ３０の各段に２本ずつ扁平管１０の長手方向の端部１３を挿入した、いわゆるリターンヘッダの構成に対して本発明を適用してもよい。本変形例のヘッダ３０では、保持部材３８の各段に２つずつ挿入孔３８ａ（保持側扁平管挿入孔）が形成されている。また、隙間確保部材３７の各段に２つずつ挿入孔３７ａ（隙間確保側扁平管挿入孔）が形成されている。そして、２つの挿入孔３７ａの一方には、ロウ溜まり部３７ｂが形成されている。また、スペーサ部材３６の各段には、２つの扁平管１０の両方に連通する対向孔３６ａ（スペーサ側扁平管対向孔）が形成されている。これにより、２つの扁平管１０が直列に接続されている。また、基礎部材３２は、略矩形形状の部材である。そして、このようなヘッダ３０においても、上記の実施形態及び変形例１と同様に、扁平管１０の外周縁と隙間確保部材３７の挿入孔３７ａとの間に隙間が確保された構造や、隙間確保部材３７にロウ溜まり部３７ｂを設けた構造を採用している。また、スペーサ部材３６の対向孔３６ａの短辺方向の寸法Ｗｓを隙間確保部材２７の挿入孔２７ａの短辺方向の寸法Ｗｆよりも大きくした構造を採用している。さらに、基礎部材３２のうち対向孔３６ａに対向する部分（厚肉部）における扁平管１０の長手方向の肉厚ｔｂを保持部材３８のうち挿入孔３７ａに対向する部分（薄肉部）における扁平管１０の長手方向の肉厚ｔａよりも大きくした構造を採用している。尚、ここでは図示しないが、ヘッダ２０にリターンヘッダの構成を採用する場合には、ヘッダ３０と同様に構成することができる。

本変形例においても、上記の実施形態や変形例１と同様の作用効果を得ることができる。

本発明は、流路穴が形成された扁平管の長手方向の端部をヘッダにロウ付け接合することによって構成される冷媒熱交換器に対して、広く適用可能である。

１ 冷媒熱交換器
１０ 扁平管
１１ａ〜１１ｉ 流路穴
１２、１３ 長手方向の端部
２０、３０ ヘッダ
２２、３２ 基礎部材
２６、３６ スペーサ部材
２６ａ、３６ａ 対向孔（スペーサ側扁平管対向孔）
２７、３７ 隙間確保部材
２７ａ、３７ａ 挿入孔（隙間確保側扁平管挿入孔）
２７ｂ、３７ｂ ロウ溜まり部
２７ｃ、３７ｃ Ｒ部
２８、３８ 保持部材
２８ａ、３８ａ 挿入孔（保持側扁平管挿入孔）

特開２０１２−９３０７５号公報

Claims (5)

1. 流路穴（１１ａ〜１１ｉ）が形成された扁平管（１０）の長手方向の端部（１２、１３）をヘッダ（２０、３０）にロウ付け接合することによって構成される冷媒熱交換器において、
   前記ヘッダを、前記扁平管の長手方向の端部を挿入する扁平形状の保持側扁平管挿入孔（２８ａ、３８ａ）が形成された保持部材（２８、３８）と、前記保持部材に挿入された状態の前記扁平管の長手方向の端部を挿入する扁平形状の隙間確保側扁平管挿入孔（２７ａ、３７ａ）が形成された隙間確保部材（２７、３７）と、前記扁平管の長手方向の端部及び前記隙間確保側扁平管挿入孔に対向する扁平形状のスペーサ側扁平管対向孔（２６ａ、３６ａ）が形成されたスペーサ部材（２６、３６）と、前記保持部材との間に前記隙間確保部材及び前記スペーサ部材を挟むように設けられた基礎部材（２２、３２）と、を有するものとし、
   前記隙間確保側扁平管挿入孔を前記扁平管の長手方向に沿って見た際に、前記扁平管の外周縁との間のどの部分においても隙間が確保されるように、前記隙間確保側扁平管挿入孔が前記隙間確保部材に形成されており、
   前記隙間確保側扁平管挿入孔の短辺方向の寸法（Ｗｆ）が、前記スペーサ側扁平管対向孔の短辺方向の寸法（Ｗｓ）以上になる部分を有していない、
   冷媒熱交換器（１）。
2. 前記隙間確保部材（２７、３７）には、前記隙間確保側扁平管挿入孔（２７ａ、３７ａ）の長辺方向の一方側の端部に、ロウ材を溜めることが可能な空間からなるロウ溜まり部（２７ｂ、３７ｂ）が形成されている、
   請求項１に記載の冷媒熱交換器（１）。
3. 前記隙間確保側扁平管挿入孔（２７ａ、３７ａ）を前記扁平管（１０）の長手方向に沿って見た際に、前記扁平管の外周縁と前記隙間確保側扁平管挿入孔の長辺方向の一方側の端部との隙間を、前記扁平管の外周縁と前記隙間確保側扁平管挿入孔の長辺方向の他方側の端部との隙間よりも大きくすることによって、前記隙間確保部材（２７、３７）に前記ロウ溜まり部（２７ｂ、３７ｂ）が形成されている、
   請求項２に記載の冷媒熱交換器（１）。
4. 前記隙間確保側扁平管挿入孔（２７ａ、３７ａ）の長辺方向の一方側の端部は、長辺と短辺とがＲ部（２７ｃ、３７ｃ）を介して繋がった形状を有している、
   請求項３に記載の冷媒熱交換器（１）。
5. 前記基礎部材（２２、３２）のうち前記スペーサ側扁平管対向孔（２６ａ、３６ａ）に対向する厚肉部における前記扁平管（１０）の長手方向の肉厚（ｔｂ）は、前記保持部材（２８、３８）のうち前記隙間確保側扁平管挿入孔（２７ａ、３７ａ）に対向する薄肉部における前記扁平管の長手方向の肉厚（ｔａ）よりも大きい、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷媒熱交換器（１）。

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