JP7386789B2 - 熱交換器コア - Google Patents

Description

この発明は、偏平チューブとコルゲートフィンからなる熱交換器コアのろう付構造に関する。

下記特許文献１に記載の発明には、多数の偏平チューブとコルゲートフィンとを交互に配置してコアを構成し、その両端部にタンクを設けた熱交換器が記載されている。各偏平チューブは一対の開口端部を有し、その偏平チューブの表面には、その表面側から内面側に多数のディンプルが、偏平チューブの開口端を結ぶ軸方向及びその軸方向に直交する方向に千鳥状に配置されている。そして、偏平チューブ内に第１の熱媒体を流通させ、偏平チューブ及びコルゲートフィンの外面側に第２の流通媒体を流通させて、熱交換を行うものである。
この偏平チューブの外面に設けた多数のディンプルは、偏平チューブ内の熱媒体を撹拌し、外面側の流通媒体との間の熱交換を促進させている。
このように、千鳥状にチューブの表面にディンプルを設けた偏平チューブは、その基本構造が図４に示すものとなる。
即ち、図４において、偏平チューブ３は表面側と裏面側とに一対の平面部１が形成され、その平面部１の両側間が端面部２で接続されてなる。平面部１の各表面には、偏平チューブ３の軸方向及びその軸方向に直交する方向に互いに離間して多数のディンプル６が、千鳥状に配置される。そのような多数の偏平チューブ３が互いに平面部１が平行になるように配置され、各偏平チューブ３間にコルゲートフィンが配置されている。
このとき、コルゲートフィンの波の頂部が偏平チューブ３の幅方向に平行に位置する。そして、コルゲートフィンの頂部と偏平チューブ３の平面部１との間が一体にろう付固定される。

米国特許第８２６７１６３号明細書

従来技術の図４（Ａ）は、偏平チューブ３の平面部１の表面のディンプル６の配列を示す。また、同図（Ｂ）は、その偏平チューブとコルゲートフィンとのろう付部のろうフィレット７の状態を示したものである。即ち、ろうフィレット７は、波形に形成されたコルゲートフィンの各頂部と偏平チューブ外面との接合部を示し、その接合部は偏平チューブの軸方向に直交する方向に平行に直線上に形成される。同図（Ｂ）において、軸方向に直交する方向に複数のディンプル６が存在する部位とコルゲートフィンの頂部とが重なった場合は、それらのディンプル６の中間のろうフィレット７に部分的な、ろう切れ部８が生じることがある。
図５（Ａ）は複数のディンプル６が存在する部位とコルゲートフィンの頂部とが重なった箇所における、その偏平チューブ３とコルゲートフィン４との接触状態を示したものである。
図５（Ｂ）は、図５（Ａ）において一点鎖線で囲った部分の拡大図であり、偏平チューブ３とコルゲートフィン４とのろう付部の状態を示したものであり、２つのディンプル６の中間の部分に生じたろう切れ部８が示されている。
このろう切れ部８の発生は、炉中ろう付の際、偏平チューブ３とコルゲートフィン４の頂部との間の溶融ろう材がその２つのディンプル６内に引き込まれ、その結果、偏平チューブ３とコルゲートフィン４との接触部のろう材が不足したことに起因する。このようにして、ろう切れ部８が生じると偏平チューブ３とコルゲートフィン４との間の熱抵抗が増加し熱交換性能が低下する。
そこで本発明は、ディンプルを有するチューブとコルゲートフィンから構成される熱交換器コアにおいて、ろう切れ部の生じない、熱交換性能の高い構造の熱交換器コアを提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、一対の対向する方形の平面部１および両平面部１の端部間を接続する一対の端面部２を有する細長い多数の偏平チューブ３と、前記平面部１が互いに平行に整列された各偏平チューブ間に、それぞれ介装されるコルゲートフィン４と、を具備し、
各コルゲートフィン４は、波形に曲折され、その折返しの各頂部４ａが、偏平チューブ３の平面部１の表面の幅方向に直線的に接合されてなる各熱交換器コア５において、
偏平チューブ３の平面部１には、表面側から内面側に向かって膨出された多数のディンプル６を有して、
各ディンプル６が存在する位置では、平面部１において偏平チューブ３の軸方向に直交する方向にはそれが一つのみ存在し、他のディンプル６が存在しないようにしたことを特徴とする熱交換器コアである。

本発明は、各ディンプル６が存在する位置では、平面部１において偏平チューブ３の軸方向に直交する方向にはそれが一つのみ存在し、他のディンプルが存在しないようにしたものである。そのため、コルゲートフィン４の波の頂部４ａに、複数のディンプル６の凹みが位置することがなくなり、偏平チューブ３とコルゲートフィン４との接合不良が生じるおそれが無くなる。
即ち、コルゲートフィン４の波の頂部４ａが、偏平チューブ３の軸方向に直交する方向に直線的に位置し、そこの位置には、ディンプル６が形成する凹みが一つしかないので、複数の凹部が存在する場合のように、二つの凹部がその間のろう材を引張り合うことによる、凹部間の部分的ろう切れを生じることがない。そのため、コルゲートフィン４と偏平チューブ３との接合部に切目のないろうフィレットが形成され、熱交換性能が向上する。

図１は本発明の熱交換器コアに用いられる偏平チューブ３の平面図（Ａ）、及び偏平チューブ３とコルゲートフィン４との接続状態を示す斜視図（Ｂ）。
図２は同コアの部分的斜視図。
図３は同偏平チューブ３の平面図（Ａ）、及びＢ－Ｂ断面図（Ｂ）。
図４は従来型偏平チューブ３の平面図（Ａ）、及びそのろう付部の平面図（Ｂ）。
図５は従来型偏平チューブ３とコルゲートフィン４との接触状態を示す説明図（Ａ）、そのろう付後におけるろうフィレットの状態を示す説明図（Ｂ）。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１～図３は本発明の実施の形態を示し、この熱交換器コアは一例として自動車用エンジン冷却水冷却用熱交換器やオイルクーラに適用できるものである。
図１（Ａ）は、そのコアを構成する偏平チューブ３の平面図であり、（Ｂ）は同コアの偏平チューブ３とコルゲートフィン４との接合状態を示す斜視説明図である。また、図２はその熱交換器コア１０の斜視図である。
熱交換器コア１０は、図１及び図２に示す如く、偏平チューブ３とコルゲートフィン４とを交互に並列して、その接触部を互いに一体にろう付したものである。
偏平チューブ３は、図１（Ａ）（Ｂ）に示す如く、対向する一対の平面部１と両平面部１間を接続する一対の端面部２とを有する。そして、その両端が開口している（図２において一方の開口端のみ記載、他端開口は省略している）。
図１（Ｂ）に示すように、一方の端面部２がろう付又は溶接により接合されてチューブの接合部９を形成することができる。
次に、コルゲートフィン４は金属板を波形に曲折したものであり、その波の頂部４ａが偏平チューブ３の平面部１に接触して、その接触部がろう付される。コルゲートフィン４の頂部４ａは、偏平チューブ３の両開口端を結ぶ軸方向Ｓに直交する方向に一直線上に配置されている。
（本発明の特徴）
ここにおいて本発明の特徴は、偏平チューブ３の平面部１には、多数のディンプル６がその表面側から内面側に凹陥されている。それと共に、図３に示す如く、各ディンプル６が存在する位置では、平面部１において偏平チューブ３の軸方向Ｓに直交する方向にはそれが一つのみ存在し、他のディンプル６が存在しないようにしたものである。
そして一例として、偏平チューブ３の平面部１と、コルゲートフィン４の頂部４ａとは、図１（Ａ）に示すろうフィレット７が偏平チューブ３の軸方向Ｓに直交する方向に配置される。
（作用）
図１（Ａ）に示す如く、ろうフィレット７が配置されている線上には、ディンプル６が１つのみ存在する。その結果、そこに二つ存在した図５に示すような、溶融したろうフィレット７の引っ張り合いは生じない。
即ち、図５においては溶融したろう材が各ディンプル６に流入し、それらの間に位置するろうフィレット７を互いに各ディンプル６内に引っ張り込もうとする作用が働いたが、本発明ではディンプル６が一つのみしか存在しないので、ろう材の引っ張り合いが起こらない。そのため、図１（Ａ）に示すように、ろうフィレット７上にディンプル６が存在しても、図４（Ｂ）のようなろう切れ部８が生じることがない。
その結果、偏平チューブ３とコルゲートフィン４とのろう付が各部位おいて確実に行われ、熱交換が促進される。

偏平チューブとコルゲートフィンとのろう付部を有する熱交換器コアであって、自動車用ラジエータ、空調用熱交換器、オイルクーラその他に利用できる。

１ 平面部
２ 端面部
３ 偏平チューブ
４ コルゲートフィン
４ａ 頂部
５ 熱交換器コア
６ ディンプル
７ ろうフィレット
８ ろう切れ部
９ 接合部
１０ 熱交換器コア
Ｓ 軸方向

Claims (1)

1. 一対の対向する方形の平面部（１）および両平面部（１）の端部間を接続する一対の端面部（２）を有する細長い多数の偏平チューブ（３）と、前記平面部（１）が互いに平行に整列された各偏平チューブ間に、それぞれ介装されるコルゲートフィン（４）と、を具備し、
   扁平チューブ（３）の開口端を結ぶ方向が軸方向（Ｓ）であり、前記平面部（１）において前記軸方向（Ｓ）と直交する方向が幅方向であり、
   各コルゲートフィン（４）は、波形に曲折され、その折返しの各頂部（４ａ）は、偏平チューブ（３）の平面部（１）の表面の前記幅方向に直線上に延在しており、
   各頂部（４ａ）と平面部（１）とは重ねられ、平面部（１）の表面の前記幅方向に直線上に延在するろう付接合部によりそれぞれ固定され、
   偏平チューブ（３）の平面部（１）には、表面側から内面側に向かって膨出された多数のディンプル（６）が前記軸方向（Ｓ）及び前記幅方向に互いに離間して千鳥状に配置された各熱交換器コア（５）において、
   各ディンプル（６）が存在する位置では、平面部（１）において前記幅方向にはそれが一つのみ存在し、他のディンプル（６）が存在しないようにし、前記各ろう付接合部には二つ以上のディンプル（６）が存在していないことを特徴とする熱交換器コア。

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