JP6197338B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、車両のエンジンルーム内前方に配置され、多孔管としてインナーフィンチューブを備えたパラレルフロー形の熱交換器に関する。

自動車用空調装置の冷媒凝縮器に適用される熱交換器においては、押し出し成型により製作された複数の多孔管の両側を、ヘッダタンクのヘッダプレートに所定間隔を開けて挿入し、多孔管と多孔管の間には放熱用のアウターフィンを設ける構造が採用されてきた。しかし近年、熱交換器のコストダウンにより、最もコストのかかる多孔管を、押し出し成型に代えて帯状板材を折り曲げてチューブを形成し、内部にインナーフィンを設ける板成型により、製造方法を簡素化し、軽量化してコストダウンを図ることが行われている。

帯状板材を折り曲げてチューブを形成し、内部にインナーフィンを設ける板成型による多孔管はインナーフィンチューブと呼ばれ、このようなインナーフィンチューブを採用した熱交換器が特許文献１に開示されている。帯状板材の板成型によるインナーフィンチューブ製造の最大の利点は、板厚の設定次第で軽量化が容易なこと、および成型自由度が押し出し成型工法より大きいため、伝熱面積の拡大等により熱交換器の熱交換性能が向上可能なことである。

特許文献１等に示されるインナーフィンチューブを使用した熱交換器は車両用空調装置に用いられるものであり、その構成を簡略化して図１に示す。熱交換器１は、コア部２、入口側ヘッダタンク３および出口側ヘッダタンク４を備えており、各構成部材間が相互にろう付接合されている。コア部２には、複数のインナーフィンチューブ１０と複数のアウターフィン２０とが交互に積層され、その積層方向（図の上下方向）の両側の端部に補強部材であるサイドプレート２５が配設されている。熱交換器１では、コア部２を通過する送風空気によってインナーフィンチューブ１０の内部を流れる冷媒が冷却される。

入口側ヘッダタンク３と出口側ヘッダタンク４の内部には、この例ではそれぞれセパレータ２６が設けられており、両端部にはヘッダタンクの開口部を閉塞するキャップ２３、２４がそれぞれろう付けされて設けられている。入口側ヘッダタンク３と出口側ヘッダタンク４の内部は、セパレータ２６によって複数の空間に仕切られている。また、入口側ヘッダタンク３には冷媒の流入口２１があり、出口側ヘッダタンク４には冷媒の流出口２２がある。そして流入口２１から熱交換器１内に流入した冷媒は、セパレータ２６によって仕切られた入口側ヘッダタンク３と出口側ヘッダタンク４の内部およびインナーフィンチューブ１０の内部を、破線で示すように流通して流出口２２から排出される。なお、図１に示すインナーフィンチューブ１０の数およびセパレータ２６の数は一例であり、実際の熱交換器１における数および冷媒の流路を示すものではない。

図２は図１に示した熱交換器１のインナーフィンチューブ１０の内部の構成と、内部を流れる冷媒の流路を説明するものである。インナーフィンチューブ１０は、チューブ１１内に断面が波状のインナーフィン１２が挿入されて形成されている。チューブ１１は、薄肉（例えば厚さ０．２ｍｍ）のアルミニウム製帯状板材を折り曲げ加工することによって長手方向（冷媒の流路方向）に直交する横断面が偏平状（長円形状に近い形状）に形成された管部材である。

具体的には、チューブ１１は帯状板材の中央部が円弧状に湾曲されて湾曲端部１１ａが形成され、この湾曲端部１１ａから平行部１１ｐが延伸して設けられ、平行部１１ｐの湾曲端部１１ａと反対側の端部にカシメ部１１ｂが設けられている。この時、帯状板材の両端部は、湾曲端部１１ａからの長さが、カシメ部１１ｂにおいてかしめるために異ならせてある。インナーフィン１２は、チューブ１１と同様に薄肉（例えば厚さ０．１ｍｍ）のアルミニウム製帯状板をローラ加工することによって波状に形成され、両端部に平板部１５，１６が設けられている。インナーフィン１２の波状部の折り返し部１４はチューブ１１の内壁面１３にろう付けされ、平板部１６の端部も湾曲端部１１ａの内壁面１３にろう付けされる。一方、インナーフィン１２のもう一方の平板部１５の端部はカシメ部１１ｂにおいてかしめられてチューブ１１と結合される。

図３は、図１に示した熱交換器１のヘッダタンク、例えば出口側ヘッダタンク４に、図２に示したインナーフィンチューブ１０が接続された状態を示すものである。出口側ヘッダタンク４は、インナーフィンチューブ１０が挿通されるヘッダプレート４１とタンクプレート４２が接合されて形成される。インナーフィンチューブ１０の先端部は、ヘッダプレート４１を挿通して出口側ヘッダタンク４内の空間に突出している。図４は、図３に示した出口側ヘッダタンク４を矢印Ｌ方向から見たものである。ヘッダプレート４１とタンクプレート４２にはろう材が配置されており、ヘッダプレート４１に挿入されたインナーフィンチューブ１０の先端部は、ヘッダプレート４１とタンクプレート４２に配置されたろう材によってヘッダプレート４１にろう付けされる。

特開２００７−１２５５９０号公報

しかし、インナーフィンチューブ１０の先端部をヘッダプレート４１とタンクプレート４２に配置されたろう材でヘッダプレート４１にろう付けすると、ヘッダプレート４１のろう材がインナーフィンチューブ１０に流入し、チューブ溶けが発生する課題があった。また、図５に示すように、ヘッダタンク（ここでは入口側ヘッダタンク３）にセパレータ２６がある部位では、ろう材がセパレータ２６を介してヘッダプレート３１に流れ、インナーフィンチューブ１０内に流入してチューブ溶けが発生する課題があった。

ここで、チューブ溶けについて詳しく説明する。図６は、正常にろう付けが行われたインナーフィンチューブ１０のカシメ部１１ｂの近傍を示すものである。チューブ１１には平行部１１ｐがあり、帯状板材は図示しない湾曲端部から同じ長さの点で山折りされて傾斜部１１ｃが形成されている。傾斜部１１ｃは帯状板材がぶつかり合う部分で谷折りされ、帯状板材の長い方の端部１１ｅと短い方の端部１１ｆの間に、インナーフィン１２の平板部１５が挟み込まれた状態で、帯状板材の端部１１ｅが端部１１ｆ側に折り返されてカシメ部１１ｂが形成される。この例では、平板部１５の端部１５ａは、帯状板材の短い方の端部１１ｆよりも突出しており、折り返された帯状板材の長い方の端部１１ｅによって帯状板材の短い方の端部１１ｆ側に折り曲げられている。

そして、帯状板材の長い方の端部１１ｅと傾斜部１１ｃの間がろう材５１でろう付けされ、インナーフィン１２の平板部１５と傾斜部１１ｃの内面がろう材５２でろう付けされている。また、インナーフィン１２の折り返し部１４とチューブ１１の内壁面１３がろう材５３でろう付けされている。図７は図６に示したインナーフィンチューブ１０のカシメ部１１ｂにおいて、チューブ溶け５が発生した状態を示すものである。チューブ溶け５が発生すると、チューブ１１の肉厚が薄くなり、チューブ１１にチューブ溶け５の部分で孔があき、冷媒が漏れる不具合が発生する。

図８は、インナーフィンチューブ１０の別の例を示すものである。インナーフィンチューブ１０には内部にインナーフィン１２があり、カシメ部１２でチューブ１１がかしめられて閉じられているものとする。図９は、図８に示したインナーフィンチューブ１０のカシメ部１１ｂにおいて、チューブ溶け６，７が発生した状態を示す図である。このように、インナーフィンチューブの形状が異なっても、ヘッダタンク側にろう材が配置されていると、インナーフィンチューブのろう付け時にろう材がヘッダプレートを通じてインナーフィンチューブに流入し、チューブ溶けが発生する課題があった。

ろう材のインナーフィンチューブ内への流入は、板曲げ成形したチューブのカシメ部にある段差によって発生するため、カシメ部に対して溶接接合を行ったり、カシメ部の段差を小さくする対策がこれまでなされてきた。しかしながら、何れの対策もコストアップにつながり、また、ろう付け温度管理を厳しくする特別な工程が必要であり、ろう材のインナーフィンチューブ内への流入防止対策としては十分ではなかった。

本発明は、上記課題に鑑み、チューブがヘッダタンクに挿入されて組付けられた後、ろう付けされる熱交換器において、チューブのヘッダタンクへの取付時におけるチューブ溶けを防止し、生産性を向上させることができる熱交換器を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明は、内部に冷媒通路を備える複数本のチューブ（１１）と、チューブ（１１）の端部がろう付けされる一対のヘッダタンク（３、４）とを有する熱交換器（１）において、チューブ（１１）の外周面には、ヘッダタンク（３、４）に対するろう付けに使用されるろう材（８）が配置されており、ヘッダタンク（３、４）の内周面および外周面には、ヘッダタンク（３，４）を形成する金属板材の生地が露出していることを特徴とするものである。

本発明の熱交換器によれば、チューブとヘッダタンクとのろう付けに必要なろう材がチューブの外周面から供給されるので、ろう付け時におけるチューブ溶けが防止され、熱交換器の生産性が向上する。

尚、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。

比較技術の熱交換器の簡素化した構成を示す正面図である。 図１に示した熱交換器に使用されるインナーフィンチューブを示す斜視図である。 図１に示した熱交換器のヘッダタンクのヘッダプレートに、図２に示したインナーフィンチューブが接続された状態を示す熱交換器の部分斜視図である。 図３に示したヘッダタンクを矢印Ｌ方向から見た断面図である。 タンクプレートのろう材がセパレータを介してヘッダプレートに流れ、ろう材がインナーフィンチューブに流入する様子を示す部分斜視図である。 正常にろう付けが行われたインナーフィンチューブのカシメ部を示す部分拡大断面図である。 図６に示したインナーフィンチューブのカシメ部にチューブ溶けが発生した状態を示す部分拡大断面図である。 インナーフィンチューブの別の例を示す断面図である。 図８に示したインナーフィンチューブのカシメ部にチューブ溶けが発生した状態を示す部分拡大断面図である。 本発明の第１の実施例のインナーフィンチューブの断面図である。 図１０のインナーフィンチューブのカシメ部の部分を示す部分拡大断面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施例のインナーフィンチューブと共に熱交換器に使用するろう材レスのヘッダプレートとタンクプレートの断面図、（ｂ）は（ａ）に示したろう材レスのヘッダプレートとタンクプレートのヘッダプレートの外側に犠材がある第１の実施例の変形例の断面図、（ｃ）はろう材レスのヘッダプレートとタンクプレートを備える入口側および出口側ヘッダタンクのセパレータの一方の面にろう材を設けた実施例を示す熱交換器の部分斜視図、（ｄ）は入口側および出口側ヘッダタンクが一体型で、断面が円形である実施例の断面図、（ｅ）は入口側および出口側ヘッダタンクが一体型で、断面が楕円形である実施例の断面図、（ｆ）は入口側および出口側ヘッダタンクが一体型で、断面が異型である実施例の断面図、（ｇ）は（ｂ）の要部Ｘの拡大図である。 本発明の第２の実施例を示す、ヘッダプレートとこれに使用されるろう材レスのセパレータの組立斜視図である。 本発明の第２の実施例の変形例を示す、ヘッダプレートとこれに使用されるろう材レスのセパレータの組立斜視図である。 本発明の第３の実施例のセパレータの第１の具体例を示す側断面図および正面図である。 本発明の第３の実施例のセパレータの第２の具体例を示す側断面図および正面図である。 本発明の第３の実施例のセパレータの第３の具体例を示す側断面図および正面図である。 本発明の第３の実施例のセパレータの第４の具体例を示す正面図である。 本発明の第３の実施例のセパレータの第５の具体例を示す正面図である。 本発明の第３の実施例のセパレータの第６の具体例を示す正面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。本発明の各実施形態が、本発明の基礎となった比較技術に対しても同一構成の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

図１０は、本発明の第１の実施例のインナーフィンチューブ１０を示すものである。また、図１１は図１０のＸ部を拡大して示すものである。インナーフィンチューブ１０は、帯状板材を折り曲げ加工し、内部にインナーフィン１２を収容している。帯状板材は、薄肉（例えば厚さ０．２ｍｍ）のアルミニウムで形成されており、両端部からの距離が僅かに異なる部位で、円弧状に折り曲げられて湾曲端部１１ａが形成される。帯状板材は平行になるまで折り曲げられて平行部１１ｐが形成される。帯状板材の両方の端部は、湾曲端部１１ａからの距離が同じ部位で山折りされ、所定長さの傾斜部１１ｃが形成された後に谷折りされて両端部が平行になる。

帯状板材は前述のように折り曲げられて偏平なチューブ１１に形成され、内部にインナーフィン１２が収容されて偏平形状の媒体流路が形成される。インナーフィン１２は、チューブ１１と同様に薄肉（例えば厚さ０．１ｍｍ）のアルミニウム製帯状板をローラ加工することによって波状に形成され、両端部に平板部１５，１６が設けられている。インナーフィン１２の波状部の折り返し部１４はチューブ１１の内壁面１３にろう付けされ、平板部１６の端部も湾曲端部１１ａの内壁面１３にろう付けされる。一方、インナーフィン１２のもう一方の平板部１５の端部は、谷折りされて平行になった２つの端部の間に挟み込まれる。

インナーフィン１２の平板部１５を挟み込んだ帯状板材の２つの端部１１ｅ、１１ｆは、第１の実施例では端部１１ｅの方が、端部１１ｆよりも長くなっている。よって、端部１１ｅは、平板部１５と端部１１ｆとを挟み込んだ状態で端部１１ｆ側に折り曲げられ、かしめられて結合され、カシメ部１１ｂが形成される。第１の実施例では、以上のように形成されたインナーフィンチューブ１０の外表面全体にろう材８を配置（クラッド）している。このろう材８の量は、インナーフィンチューブ１０の両端部を図３に示したように、入口側と出口側ヘッダタンク３、４に差し込んでろう付けする場合に、インナーフィンチューブ１０を入口側と出口側ヘッダタンク３、４にろう付けするのに必要な量とする。

この場合、入口側ヘッダタンク３と出口側ヘッダタンク４を構成するヘッダプレート３１，４１の内周面Ｎおよび外周面Ｓは、図１２（ａ）に示すように、ろう材レスとする。即ち、ヘッダプレート３１，４１を形成する金属板材は、生地（母材）を露出させたままの板材（ベア材）とし、ろう材は配置しない１層材とすることができる。この構成により、インナーフィンチューブ１０を入口側と出口側ヘッダタンク３、４に接合する際に用いるろう材が、インナーフィンチューブ１０の外表面にクラッドされた十分な量のろう材８（図１０、図１１参照）から供給される。ろう材はタンクプレート３２，４２にはないので、ろう材がタンクプレート３２，４２からインナーフィンチューブ１０に流れることがなくなり、インナーフィンチューブ１０のチューブ溶けが発生しなくなる。この結果、インナーフィンチューブ１０のろう付け時の安定性が向上し、ろう付け温度適用範囲の拡大が可能となる。

前述のように、インナーフィンチューブ１０の内部に流れ込むろう材は、インナーフィンチューブ１０の外表面全体にクラッドされた十分な量のろう材８である。このため、インナーフィンチューブ１０のろう付け部に供給されるろう材の量が十分になり、インナーフィンチューブ１０のろう付けフィレットを大きくすることが可能である。そして、部品そのもののろう材量に見合ったフィレットが形成され、インナーフィンチューブ１０以外の部品のろう付け性も向上する。

ここで、入口側と出口側ヘッダタンク３、４にあるろう材がインナーフィンチューブ１０に流れ込み、入口側と出口側ヘッダタンク３、４にあるろう材とインナーフィンチューブ１０のろうがつながっている比較技術の場合について考える。この場合は、インナーフィン１２に形成されるフィレットのフィレット半径の大きさと、タンクプレート３２とヘッダプレート３１に形成されるフィレット半径の大きさはほぼ等しくなる。しかし、この場合は、入口側と出口側ヘッダタンク３、４にあるろう材の量が少ないため、タンクプレート３２とヘッダプレート３１のフィレット半径の大きさは、インナーフィン１２に形成されるフィレットのフィレット半径と同じ０．１ｍｍ程度となってしまう。即ち、タンクプレート３２とヘッダプレート３１に形成されるフィレット半径の大きさが非常に小さくなり、ろう付け必要部分の隙間を埋めきれず洩れにつながる場合がある。

これに対して、ヘッダプレート３１、４１の内周面Ｎおよび外周面Ｓをろう材レスにすると、タンクプレート３２とヘッダプレート３１の間にできるフィレットのろう材と、インナーフィン１２にできるフィレット５２や５３のろう材とのつながりを遮断できる。この結果、タンクプレート３２とヘッダプレート３１の接合部やタンクプレート３２とキャップ２４との接合部に大きなフィレットを形成することができる。即ち、タンクプレート３２とヘッダプレート３１の接合部やタンクプレート３２とキャップ２４との接合部に、本来でき得るフィレット半径０．３ｍｍ〜０．６ｍｍ程度の大きなフィレットを形成でき、隙間を埋めやすく、ろう付け性が向上する。なお、ここで言うフィレット半径の大きさは、一般的に広く使われているＳｉ量が１０重量％のろう材を使った場合を想定している。

また、インナーフィンチューブ１０の表面には、ろう材層が重ねられた防食層または犠牲ろう材が配置される場合があるが、ヘッダプレート３１、４１をろう材レスにすることにより、入口側や出口側ヘッダタンク３、４からのろう材の流入を防止できることから、インナーフィンチューブ１０の表面へのろう材の流入も防げる。ろう材は防食層の働きを阻害してしまうため、インナーフィンチューブ１０の表面へのろう材の流入を防ぐことにより、インナーフィンチューブ１０の耐食性を向上させることができる。

また、ヘッダプレート３１、４１の材料として、ろう材を含まない金属材料を用いてヘッダプレート３１、４１をろう材レスにすると共に、ヘッダプレート３１、４１の内周面Ｎ又は外周面Ｓに電位の低い防食層である犠材を設けることができる。図１２（ｂ）は、ヘッダプレート３１、４１の外周面Ｓに犠材（防食層）９を設けた実施例を示している。この場合、図１２（ｇ）に示すように、ヘッダプレート３１，４１として、内周面Ｎ側における金属板材（例えばアルミニウム合金などからなる）の表面を母材３１１，４１１が露出した状態とし、ヘッダプレート３１，４１の外周面Ｓ側における金属板材の表面を、母材３１１，４１１の表面に犠材９がクラッドされた状態としても良い。更に、図１２（ｃ）に示すように、ヘッダプレート３１、４１はろう材レスにするが、セパレータ２６の片面または両面にろう材８を設けても良い。図１２（ｃ）ではろう材８には網点を付して示している。

更にまた、入口側と出口側ヘッダタンク３，４の内周面Ｎと外周面Ｓのろう材レス化は、入口側や出口側ヘッダタンク３、４がヘッダプレート３１，４１とタンクプレート３２，４２に分割されない一体型のパイプ３０の場合にも適用することができる。そして、入口側や出口側ヘッダタンク３、４に使用される一体型のパイプ３０の断面形状は、図１２（ｄ）に示す円形、図１２（ｃ）に示す楕円形および図１２（ｆ）に示す異型のように、断面形状に関わりなく効果がある。そして、入口側と出口側ヘッダタンク３、４が一体型のパイプ３０で形成される場合でも、タンクを形成する材用は金属が露出する１層型でも良く、パイプ３０の内周面Ｎと外周面Ｓの少なくとも一方に電位の低い犠材（防食層）９が設けられていても良い。図１２（ｄ）から図１２（ｆ）に示す入口側と出口側ヘッダタンク３、４では、図１２（ｅ）に示すパイプ３０の内周面Ｎに犠材９が設けられており、図１２（ｆ）に示すパイプ３０の外周面Ｓに犠材９が設けられている。

なお、図１２（ｄ）から図１２（ｆ）に示す入口側と出口側ヘッダタンク３，４であっても、図１２（ｅ）に示すパイプ３０の外周面Ｓに犠材９が設けられていても良く、図１２（ｆ）に示すパイプ３０の内周面Ｎに犠材９が設けられていても良いことは言うまでもない。犠材９が、パイプ３０の内周面Ｎに設けられるのか、外周面Ｓに設けられるのかは、パイプ３０の形状、構造によるものではない。また、パイプ３０の内周面Ｎ、外周面Ｓの両面に犠材９を設けても良い。

図１３は、本発明の熱交換器の第２の実施例を示すものである。第２の実施例では、入口側ヘッダプレート３１や出口側ヘッダプレート４１をろう材レスとすると共に、入口側ヘッダタンク３や出口側ヘッダタンク４の内部に仕切り壁として取り付けられるセパレータ２６をろう材レスとしたものである。第２の実施例のセパレータ２６は、ヘッダプレート３１，４１に孔３３，４３（入口側ヘッダタンク３に孔３３、出口側ヘッダタンク４に孔４３がある）がある構造の場合に使用されるものである。即ち、セパレータ２６を形成する金属板材を、生地を露出させたままの板材（ベア材）とし、ろう材は配置しない。

この配置の場合、ヘッダプレート３１や４１、およびセパレータ２６にろう材がないが、タンクプレート３２および４２に配置されているろう材が供給されることにより、ヘッダプレート３１、４１とセパレータ２６のろう付けが可能である。セパレータ２６とヘッダプレート３１，４１にできる微少な隙間をタンクろうが流れ、ろう付けされる。この場合、タンクプレート３２、４２のろう材は、Ｓｉ量が６重量％以上のろう材が適している。

図１４は、図１３に示した本発明の第２の実施例のセパレータ２６の変形例を示すものである。変形例のセパレータ２６は、ヘッダプレート３１，４１の両側に溝３４，４４（入口側ヘッダタンク３に溝３４、出口側ヘッダタンク４に溝４４がある）がある構造の場合に使用されるものである。第２の実施例の変形例においても、セパレータ２６を形成する金属板材を、生地を露出させたままの板材（ベア材）とし、ろう材は配置しない。また、第２の実施例の変形例では、ヘッダプレート３１，４１のインナーフィンチューブの接合側にある孔を廃止し、ヘッダプレート３１，４１の両側にセパレータ２６を取り付けるための溝３４，４４を設けている。このため、ヘッダプレート３１，４１の外側からのろう材の流入経路が遮断される。

このように、セパレータ２６を形成する金属板材を、生地を露出させたままの板材としてろう材を配置しないろう材レスにすると、ヘッダプレート３１，４１へのろう材の経路を遮断することができ、チューブ溶けの発生が更に少なくなる。

図１５から図１７は、本発明の熱交換器の第３の実施例のセパレータ２６の構成を示すものであり、各図にはセパレータ２６の断面図と正面図を記載してある。第３の実施例は、入口側ヘッダタンク３や出口側ヘッダタンク４の両面にろう材が配置されている場合に、セパレータ２６の両面にろう材溜め込み構造を設け、インナーフィンチューブ１０へのろう材の流入を防止するものである。

図１５はセパレータ２６の第１の具体例を示すものであり、図１３で説明したセパレータ２６と同じタイプのセパレータ２６が示されている。セパレータ２６の第１の具体例では、セパレータ２６の両面に、平行な複数の溝２７を設けている。図１６はセパレータ２６の第２の具体例を示すものであり、図１３で説明したセパレータ２６と同じタイプのセパレータ２６が示されている。セパレータ２６の第２の具体例では、セパレータ２６の両面に、上下左右に規則正しく並ぶ複数の円形の窪み２８を設けており、この窪み２８は溶融したろうが溜まるろう溜まりとなっている。窪み２８は不規則に並べて設けても良い。図１７はセパレータ２６の第３の具体例を示すものであり、図１３で説明したセパレータ２６と同じタイプのセパレータ２６が示されている。セパレータ２６の第３の具体例では、セパレータ２６の両面に、上下左右に規則正しく並ぶ複数の長円形の窪み２９を設けている。長穴２９は不規則に並べて設けても良い。

このように、セパレータ２６の両面に溝や孔を設けておくと、入口側ヘッダタンク３や出口側ヘッダタンク４の両面にろう材が配置されている場合でも、余分なろう材を溝や孔に溜め込むことができ、ヘッダプレート側に余分なろう材が流れるのを防止できる。この結果、余分なろう材がインナーフィンチューブに流れ込むことがなくなり、チューブ溶けを防止することができる。

図１８から図２０は、本発明の熱交換器の第３の実施例のセパレータ２６の第４から第６の具体例を示すものである。図１８に示す第４の具体例では、セパレータ２６の両面に斜めにろう材流路を分離する溝３５が設けられている。溝３５はセパレータ２６に非対称に設けられている。この溝３５はリブでも良い。図１９に示す第５の具体例では、セパレータ２６の両面に、セパレータ２６の中心線に対して対称に斜めにろう材流路を分離する溝３６が設けられている。この溝３６はリブでも良い。図２０に示す第６の具体例では、セパレータ２６の両面に、第５の実施例で説明した溝３６に加えて、セパレータ２６の中心線に対して対称に斜めにろう材流路を分離するリブ３７が設けられている。このリブ３７は溝でも良い。

チューブ溶けを引き起こすろう材は、セパレータ２６とタンク内部のろう付け部を介してインナーフィンチューブに流入している。そこで、第１から第６の具体例に示すように、セパレータ２６の両面に溝３６又はリブ３７を設けることにより、タンク内部からセパレータ２６を伝わってインナーフィンチューブに流入するろう材量を減少或いは遅延させることができる。即ち、セパレータ２６の両面に設けた溝３６又はリブ３７により、タンク内部からインナーフィンチューブまでの流路を延長することができ、ろう材の大きな流動抵抗によって、ろう材がインナーフィンチューブに届く時間を遅延させることができる。この結果、ろう材がインナーフィンチューブに届く前にコア部との温度差を縮小でき、チューブ溶けが減少する。

以上説明した実施例において、実際に使用に適しているろう材の種類や膜厚は、４重量％−５重量％のＳｉ量を持つろう材で、クラッド率は２０％（板厚ｔ０．２ｍｍなので膜厚は４０μｍ）とすることができる。但し、本発明においてチューブ表面にクラッドするろう材としては、通常よく用いられている１０重量％のろう材でも良く、クラッド゛率が１０％（膜厚２０μｍ）程度のろう材が配置されたチューブでも効果を発揮する。即ち、チューブ表面のろう材８のＳｉ量が、３．５重量％〜１０重量％のチューブでも効果がある。しかし、チューブ表面のろう材８のＳｉ量は、３．５重量％〜７．５重量％であることが好ましい。

以上説明したように、本発明では、板曲げ成形によって製造されたチューブを採用する熱交換器において、チューブのろう付け時に必要なろう材がチューブの外周面から供給されるので、チューブのヘッダタンクへのろう付時におけるチューブ溶けが防止され、熱交換器の生産性が向上する。また、ヘッダタンクの内部に設けるセパレータをろう材レス化、或いはセパレータにろう材溜め込み構造を設けることにより、チューブのヘッダタンクへのろう付時におけるチューブ溶けが防止される。また、上述した第１から第３の実施例を組み合わせることにより、チューブのヘッダタンクへのろう付時におけるチューブ溶けを更に低減することができる。

なお、上述した実施例では、ヘッダプレートにろう付けされるチューブとして内部にインナーフィンを配したチューブを用いた実施例について述べたが、インナーフィンが配されていないチューブを用いてもよい。特に、ヘッダプレートにろう付けするチューブとして、板材を折り曲げ成形し、端部同士を張り合わせた構造のチューブであると、毛細管現象によって張り合わせ部にろう材に吸引されるため、張り合わせ部近傍にろう材が溜まりやすいが、本発明を適用することによってチューブ溶けを防止できる。

また、上述した実施例では、インナーフィンチューブおよびインナーフィンの材料としてアルミニウムを用いた例について述べたが、上述した全ての実施例において、インナーフィンチューブおよびインナーフィンの材料として、アルミニウム合金を用いることができる。

１ 熱交換器
２ コア部
３ 入口側ヘッダタンク
４ 出口側ヘッダタンク
８ ろう材
１０ インナーフィンチューブ
１１ チューブ
１１ｂ カシメ部
１２ インナーフィン
２０ アウターフィン
２６ セパレータ
２７ 溝
２８、２９ 穴
３５，３６ 溝
３７ リブ

Claims (11)

1. 内部に冷媒通路を備える複数本のチューブ（１１）と、前記チューブ（１１）の端部がろう付けされる一対のヘッダタンク（３、４）とを有する熱交換器（１）において、
   前記チューブ（１１）は、帯状板材がその両端部からの距離が異なる部位で折り曲げられて形成された湾曲端部（１１a）と、長い方の端部が短い方の端部側に貼り合わされて接合された接合部（１１ｂ）を有し、
   前記チューブ（１１）の外周面には、前記接合部（１１ｂ）のろう付け及び前記ヘッダタンク（３、４）に対するろう付けに使用されるろう材（８）が配置されており、
   前記ヘッダタンク（３、４）の内周面および外周面には、前記ヘッダタンク（３，４）を形成する金属板材の生地が露出しており、
   前記ヘッダタンク（３，４）は、前記チューブ（１１）がろう付けされるヘッダプレート（３１，４１）と前記ヘッダプレート（３１、４１）に組み付けられるタンクプレート（３２、４２）とを有し、前記ヘッダプレート（３１、４１）を形成する金属板材の生地が露出していることを特徴とする熱交換器。
2. 内部に冷媒通路を備える複数本のチューブ（１１）と、前記チューブ（１１）の端部がろう付けされる一対のヘッダタンク（３、４）とを有する熱交換器（１）において、
   前記チューブ（１１）は、帯状板材がその両端部からの距離が異なる部位で折り曲げられて形成された湾曲端部（１１a）と、長い方の端部が短い方の端部側に貼り合わされて接合された接合部（１１ｂ）を有し、
   前記チューブ（１１）の外周面には、前記接合部（１１ｂ）のろう付け及び前記ヘッダタンク（３、４）に対するろう付けに使用されるろう材（８）が配置されており、
   前記ヘッダタンク（３、４）の内周面および外周面には、前記ヘッダタンク（３，４）を形成する金属板材の生地が露出しており、
   前記ヘッダタンク（３、４）は、冷媒が流入する入口側ヘッダタンク（３）と冷媒が流出する出口側ヘッダタンク（４）とを有し、少なくとも前記入口側ヘッダタンク（３）または前記出口側ヘッダタンク（４）のどちらか一方の内部に取り付けられる仕切り板であるセパレータ（２６）の両面は、前記セパレータ（２６）を形成する金属板材の生地が露出していることを特徴とする熱交換器。
3. 前記ヘッダタンク（３、４）は、冷媒が流入する入口側ヘッダタンク（３）と冷媒が流出する出口側ヘッダタンク（４）とを有し、少なくとも前記入口側ヘッダタンク（３）または前記出口側ヘッダタンク（４）のどちらか一方の内部に取り付けられる仕切り板であるセパレータ（２６）の両面は、前記セパレータ（２６）を形成する金属板材の生地が露出していることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
4. 前記チューブ（１１）には、内部に波形状を有するインナーフィン（１２）が配されており、
   前記チューブ（１１）は、前記折り曲げられた板材に平行部（１１ｐ）が形成され、前記帯状板材の両端部の長い方の端部（１１ｅ）が短い方の端部（１１ｆ）側に折り返された後に接合された接合部（１１ｂ）によって結合されて偏平形状に形成されたものであり、
   前記インナーフィン（１２）の波状部の折り返し部（１４）は、前記チューブ（１１）の内壁面（１３）にろう付けされ、他端には平板部（１５）が形成されて前記接合部（１１ｂ）において前記帯状板材の間に挟み込まれることによって前記チューブ（１１）と結合されることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の熱交換器。
5. 前記複数のチューブ（１１）の外側には、放熱用のアウターフィン（２０）が配置されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の熱交換器。
6. 前記チューブ（１１）の外周面に配置されたろう材（８）のＳｉ量が３．５重量％〜１０重量％であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の熱交換器。
7. 前記チューブ（１１）の外周面に配置されたろう材（８）のＳｉ量が３．５重量％〜７．５重量％であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の熱交換器。
8. 内部に冷媒通路を備える複数本のチューブ（１１）と、前記チューブ（１１）の端部がろう付けされる一対のヘッダタンク（３、４）とを有する熱交換器（１）において、
   前記チューブ（１１）は、帯状板材がその両端部からの距離が異なる部位で折り曲げられて形成された湾曲端部（１１a）と、長い方の端部が短い方の端部側に貼り合わされて接合された接合部（１１ｂ）を有し、
   前記チューブ（１１）の外周面には、前記接合部（１１ｂ）のろう付け及び前記ヘッダタンク（３、４）に対するろう付けに使用されるろう材（８）が配置されており、
   前記ヘッダタンク（３、４）の内周面および外周面には、前記ヘッダタンク（３，４）を形成する金属板材の生地が露出しており、
   前記ヘッダタンク（３，４）は、前記チューブ（１１）がろう付けされるヘッダプレートと前記ヘッダプレートに組み付けられるタンクプレートとが一体化されたパイプ（３０）を備えており、前記パイプ（３０）を形成する金属板材の内周面（Ｎ）と外周面（Ｓ）の少なくとも一方に電位の低い防食層である犠材（９）が設けられていることを特徴とする熱交換器。
9. 内部に冷媒通路を備える複数本のチューブ（１１）と、前記チューブ（１１）の端部がろう付けされる一対のヘッダタンク（３、４）とを有する熱交換器（１）において、
   前記チューブ（１１）は、帯状板材がその両端部からの距離が異なる部位で折り曲げられて形成された湾曲端部（１１a）と、長い方の端部が短い方の端部側に貼り合わされて接合された接合部（１１ｂ）を有し、
   前記チューブ（１１）の外周面には、前記接合部（１１ｂ）のろう付け及び前記ヘッダタンク（３、４）に対するろう付けに使用されるろう材（８）が配置されており、
   前記ヘッダタンク（３、４）の内周面および外周面には、前記ヘッダタンク（３，４）を形成する金属板材の生地が露出しており、
   前記ヘッダタンク（３、４）は、冷媒が流入する入口側ヘッダタンク（３）と冷媒が流出する出口側ヘッダタンク（４）とを有し、少なくとも前記入口側ヘッダタンク（３）または前記出口側ヘッダタンク（４）のどちらか一方の内部に取り付けられる仕切り板であるセパレータ（２６）の少なくとも一方の面には、ろう材（８）が設けられていることを特徴とする熱交換器。
10. 前記ヘッダタンク（３、４）は、冷媒が流入する入口側ヘッダタンク（３）と冷媒が流出する出口側ヘッダタンク（４）とを有し、少なくとも前記入口側ヘッダタンク（３）または前記出口側ヘッダタンク（４）のどちらか一方の内部に取り付けられる仕切り板であるセパレータ（２６）の少なくとも一方の面には、ろう材（８）が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の熱交換器。
11. 前記パイプ（３０）の断面形状が、円形、楕円形、および異形のいずれかであることを特徴とする請求項８に記載の熱交換器。

Images