JP2004263938A - Heat exchanger - Google Patents
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- F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
- F28F9/18—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッダと多数のチューブとを有するアルミニューム製熱交換器に関し、特に、横断面略B字状の偏平チューブとそれが挿通されるヘッダのチューブ挿通孔とのろう付け構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、自動車用のラジエータや空調機として使用されるアルミニューム製熱交換器は、一対のヘッダと多数の偏平チューブおよびフィンとを有する。そのヘッダには、ろう付け性を考慮して、偏平チューブとの接合面にろう材がクラッドされたブレージングシートが用いられている。また、近年はヘッダをベア(ろう付けシートなし)とし、チューブとの接合部位のみにろう材を配置する方法も行われている。
【0003】
さらに偏平チューブとヘッダとのろう付け性を向上させるため、ろう材がクラッドされたヘッダの表面またはろう材が配置されるヘッダの表面に、複数の小溝を成形しその小溝を介して、溶融したろう材をチューブ挿通孔に導く提案がなされている(例えば、特許文献1。)。
この小溝はチューブ孔から比較的離れた位置のろう付けをチューブ挿通孔に導くものであり、少ないろう材のクラッド量でも良好なろう付け性を確保しようとするものである。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−277187号公報(特許請求の範囲および第3図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このようにヘッダに複数の小溝をヘッダの長手方向に平行に配置するのは、ろう付けの際、溶融したろう材を毛細管現象を利用して小溝からチューブ挿通孔に導くためである。
ところが、本発明者の実験によれば、偏平チューブとして図1に示すような断面略B字状の管をヘッダのチューブ挿通孔に挿通すると、多数の小溝を設けても、その継目にろう材が集中し、その分だけ他の部分にろう材が充分回らず、ろう付け不良を起こすことが判った。
【0006】
そこで本発明は、横断面略B字状の偏平チューブにおいて、ろう付けの際に継目部にろう材が集中することなく全体にろう材が回り、偏平チューブの端部とヘッダチューブのチューブ挿通孔との間の均一なろう付けが行なわれるようにすることを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、長手方向に互いに離間して、多数の偏平なチューブ挿通孔(1) が並列され、外面側にろう材(2) がクラッドされまたは、ろう材が付着される一対の細長いヘッダ(3) と、
夫々の前記チューブ挿通孔(1) に、両端部が挿通された多数の偏平チューブ(4) と、を具備し、
前記偏平チューブ(4) は、帯状金属板を幅方向に曲折して、その両縁部を重ね合わせた継目(5) が、その中心線に平行に形成されたものからなり、
前記ヘッダ(3) には、チューブ挿通孔(1) 側の外面で、その幅方向に互いに離間して多数のろう材誘導用の微細溝(6) が夫々長手方向に平行に形成されると共に、それらが前記チューブ挿通孔(1) の縁に達するように且つ、その微細溝(6) は前記偏平チューブ(4) の前記継目(5) の位置から外れた位置にのみ形成され、ヘッダ(3) 外面の前記ろう材(2) を溶融して、前記微細溝(6) を介して前記チューブ挿通孔(1) に導くことにより、そのチューブ挿通孔(1) と偏平チューブ(4) 外面との間を液密にろう付けしたことを特徴とする熱交換器である。
【0008】
【発明の実施の形態】
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は本発明の熱交換器の要部横断面拡大図であって、図2のI−I矢視断面拡大図である。また、図2は同熱交換器の正面図、図3は図1の III− III矢視断面の更なる拡大図、図4は図1のIV−IV矢視断面図である。
この熱交換器は、図1に示す如く、左右に一対のヘッダ3が配置され(上下の場合もある。)、夫々のヘッダ3に多数の偏平なチューブ挿通孔が、その長手方向に離間して並列配置されている。そして夫々のチューブ挿通孔に偏平チューブ4の両端が挿通され、隣接する偏平チューブ4間にコルゲートフィン7が配置されている。
【0009】
この偏平チューブ4は図1に示す如く、横断面が略B字状に形成されている。
このような偏平チューブ4は、外面側にろう材がクラッドられた帯状金属板をその幅方向に曲折形成し且つ、その両端縁をL字状に形成し、その折り曲げの立ち上がり部を互いに面接触させると共に、その先端縁をチューブ内面に接触させたものである。
【0010】
次に、ヘッダ3は、筒状に形成され、その上下両端が端蓋9で閉塞されると共に、その一側面に偏平チューブ4の外周に整合するチューブ挿通孔が前述の如く多数穿設されている。ヘッダ3の外面には予めろう材が被覆され或いは配置され、さらには粉末状のろう材をバインダを介して塗布する等の手段により、それが被覆されてている。
ヘッダ3の外面には、チューブ挿通孔側に多数の微細溝6がヘッダ3の幅方向に離間して且つ、その微細溝6がヘッダ3の長手方向に平行に夫々配置されている。その微細溝6は、チューブ挿通孔1の端縁まで達する。
【0011】
しかしながら、チューブ挿通孔1の幅方向の中央位置には微細溝6が存在しないようにする。その中央位置には、偏平チューブ4の継目5が形成されるからである。これは、継目5の位置と微細溝6の位置とが近接すると、微細溝6によって導かれたろう材が継目5に吸い寄せられることになり、それ以外の部分のろう材を減少させて、ろう付け不良部分を起こすおそれがあるからである。
従って、微細溝6は偏平チューブ4の継目5位置から充分離れた位置のみに多数存在する。
【0012】
なお、チューブ挿通孔1はこの例では図4(A)の如く、ピアス孔とする場合と、図5(A)の如く孔縁部を内面側に突出し加工させたバーリング孔とする場合と、図6(A)のようにピアス絞りとする場合とがあり、何れの場合にも本発明は適用される。
また、微細溝6は毛管現象により周囲のろう材をここに導くものであり、その幅は0.3mm以内とすることが好ましい。さらに微細溝6の深さは、被覆されるクラッド層の厚み以内であることが望ましい。
【0013】
なお、微細溝6をV字状に形成した場合、その開き角度は30°〜90°とすることが好ましい。また、断面V字状の代わりにU字状或いは円弧状とすることもできる。
そして図2の如く、ヘッダ3に夫々の偏平チューブ4の端部を挿通すると共に、各偏平チューブ4間にコルゲートフィン7を配置して全体を組立てる。それと共に、ヘッダ3のろう付け部にフラックスを付着させる。このときフラックスは、夫々の微細溝6により多く保持される。この例では、いわゆるノコロックろう付け(ノコロックは商品名)である。
【0014】
そして不活性ガスの雰囲気の高温の炉内に、組み立てられた熱交換器が挿入され、各部品表面のろう材を溶融させる。ろう材が溶融しだすと、ヘッダ3の外表面では、毛管現象によってそれが微細溝6に集められ、その微細溝6に沿ってろう材が流動して、チューブ挿通孔1に導かれる。そして、そのろう材がチューブ挿通孔1の内周と偏平チューブ4の外周との間に保持される。次いで、熱交換器を冷却することにより、偏平チューブ4の外周とチューブ挿通孔1の内周との間を一体に且つ液密にろう付け固定する。それと同時に、偏平チューブ4の継目5自体および偏平チューブ4の外表面とコルゲートフィン7との接触部が一体にろう付け固定される。
【0015】
なお、図4(B)はろう付け後の偏平チューブ4とコルゲートフィン7とのろう付け部およびヘッダ3と偏平チューブ4とのろう付け部を示す横断面略図である。
また、多数の微細溝6間のピッチはチューブ挿通孔1から離れた位置のろう材を充分に微細溝6を介してチューブ挿通孔1に導けるピッチとすることが好ましい。 一例として、微細溝6のピッチは0.3mm〜2mm程度にすることが好ましい。
この微細溝6はヘッダを押出成形体とし、その成形時に同時に形成することが好ましい。また、ヘッダプレートとヘッダ本体でヘッダを構成する場合には、ヘッダプレート成形時にプレス加工等により微細溝6を成形することができる。或いは、その前に予め切削等により微細溝6を形成することも可能である。
【0016】
次に、図7は本発明のさらに他の実施の形態であり、この例が図1のそれと異なる点は、偏平チューブ4の中央の継目5がその厚み方向に両側に形成されていることである。
この偏平チューブ4も断面が略B状に形成されているが、その折り曲げ方法が図1のそれとは全く異なるものである。これは、外面にろう材がクラッドされた帯状のアルミニューム金属板の幅方向中央位置を、折り返し曲折して立ち上げると共に、幅方向両縁を内面側に重ね合わせように折り返し、その折り返し先端どうしを接触すると共に、それらを中心の立ち上げ部材先端に夫々を接触させたものである。
【0017】
このようにしてなる偏平チューブ4は、前記同様にしてヘッダ3のチューブ挿通孔にその両端部が挿通された状態で、前記同様に高温の炉内で一体的ろう付け固定される。このとき、偏平チューブ4の継目どうしも同時にろう付けされる。
【0018】
【発明の作用・効果】
本発明の熱交換器は、ヘッダ3のチューブ挿通孔1側の外面で、その幅方向に互いに離間して多数のろう材誘導用の微細溝6が夫々長手方向に平行に形成されると共に、その微細溝6がチューブ挿通孔1の縁に達するように且つ、微細溝6が偏平チューブ4の継目5の位置から外れた位置にのみ形成されたものである。
従って、偏平チューブ4の継目5に集中的にろう材2を供給させることなく、チューブ挿通孔1の各部に均等に且つ充分にろう材を供給し、偏平チューブ4とヘッダ3とのろう付けを確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱交換器の要部横断面図であって、図2のI−I矢視断面拡大略図。
【図2】本熱交換器の正面図。
【図3】図1の III− III矢視断面拡大略図。
【図4】図1のIV−IV矢視断面略図であって、そのろう付け前とろう付け後の状態を示す。
【図5】図4の他の例のろう付け前およびろう付け後の状態を示す略図。
【図6】同図4のさらに他の例のろう付け前およびろう付け後の状態を示す略図。
【図7】本発明のさらに他の実施の形態を示す要部断面図。
【図8】図7のVIII部拡大図。
【符号の説明】
1 チューブ挿通孔
2 ろう材
3 ヘッダ
4 偏平チューブ
5 継目
6 微細溝
7 コルゲートフィン
9 端蓋[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an aluminum heat exchanger having a header and a number of tubes, and more particularly, to a brazing structure of a flat tube having a substantially B-shaped cross section and a tube insertion hole of the header into which the tube is inserted.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an aluminum heat exchanger used as a radiator or air conditioner for an automobile has a pair of headers, a large number of flat tubes and fins. For the header, a brazing sheet in which a brazing material is clad on a joint surface with the flat tube is used in consideration of brazing properties. In recent years, a method has been used in which a header is bare (no brazing sheet) and a brazing material is arranged only at a joint portion with a tube.
[0003]
In order to further improve the brazing property between the flat tube and the header, a plurality of small grooves were formed on the surface of the header on which the brazing material was clad or on the surface of the header on which the brazing material was placed, and the molten material was melted through the small grooves. A proposal has been made to guide a brazing material into a tube insertion hole (for example, Patent Document 1).
These small grooves guide brazing at a position relatively far from the tube hole to the tube insertion hole, and secure good brazing properties even with a small amount of clad brazing material.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-277187 (Claims and FIG. 3)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The reason why the plurality of small grooves are arranged in the header in parallel with the longitudinal direction of the header is to guide the molten brazing material from the small grooves to the tube insertion hole by utilizing the capillary phenomenon during brazing.
However, according to the experiment of the present inventor, when a tube having a substantially B-shaped cross section as shown in FIG. 1 is inserted into the tube insertion hole of the header as a flat tube, even if a large number of small grooves are provided, the brazing material is used at the joint thereof. It was found that the brazing material did not sufficiently rotate to the other parts, resulting in poor brazing.
[0006]
Accordingly, the present invention provides a flat tube having a substantially B-shaped cross section, in which the brazing material turns around without concentrating at the joint portion during brazing, and the end of the flat tube and the tube insertion hole of the header tube. It is an object of the present invention to ensure that a uniform brazing is performed between the first and second layers.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a plurality of flat tube insertion holes (1) are arranged in parallel with each other in the longitudinal direction, and a brazing material (2) is clad on the outer surface side, or a pair of elongated headers ( 3) and
A plurality of flat tubes (4) having both ends inserted into each of the tube insertion holes (1);
The flat tube (4) is formed by bending a strip-shaped metal plate in the width direction, and forming a seam (5) in which both edges thereof are overlapped with each other, in parallel with the center line thereof,
In the header (3), a large number of micro-grooves (6) for brazing material guide are formed on the outer surface on the tube insertion hole (1) side, which are spaced apart from each other in the width direction and are parallel to the longitudinal direction, respectively. So that they reach the edge of the tube insertion hole (1), and the fine groove (6) is formed only at a position deviating from the position of the seam (5) of the flat tube (4), and the header ( 3) The brazing material (2) on the outer surface is melted and guided to the tube insertion hole (1) through the fine groove (6), so that the tube insertion hole (1) and the flat tube (4) outer surface A heat exchanger characterized by brazing in a liquid-tight manner.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional enlarged view of a main part of the heat exchanger of the present invention, and is a cross-sectional enlarged view taken along the line II of FIG. 2 is a front view of the heat exchanger, FIG. 3 is a further enlarged view of a section taken along the line III-III of FIG. 1, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV of FIG.
In this heat exchanger, as shown in FIG. 1, a pair of
[0009]
As shown in FIG. 1, the
Such a
[0010]
Next, the
On the outer surface of the
[0011]
However, the
Therefore, a large number of the
[0012]
In this example, the tube insertion hole 1 is a piercing hole as shown in FIG. 4A, and a burring hole in which the hole edge is protruded toward the inner surface side as shown in FIG. As shown in FIG. 6A, a piercing aperture may be used, and the present invention is applied to both cases.
The
[0013]
When the
Then, as shown in FIG. 2, the end of each
[0014]
Then, the assembled heat exchanger is inserted into a high-temperature furnace in an inert gas atmosphere to melt the brazing material on the surface of each component. When the brazing material begins to melt, on the outer surface of the
[0015]
FIG. 4B is a schematic cross-sectional view showing a brazed portion between the
Further, it is preferable that the pitch between the many
It is preferable that the
[0016]
Next, FIG. 7 shows still another embodiment of the present invention. This embodiment is different from that of FIG. 1 in that the
The
[0017]
The
[0018]
[Action and Effect of the Invention]
In the heat exchanger of the present invention, on the outer surface of the
Therefore, the
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view of a main part of a heat exchanger according to the present invention, and is an enlarged schematic cross-sectional view taken along a line II of FIG. 2;
FIG. 2 is a front view of the heat exchanger.
FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 1, showing a state before brazing and a state after brazing.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a state before and after brazing of another example of FIG. 4;
FIG. 6 is a schematic view showing a state before brazing and a state after brazing according to still another example of FIG. 4;
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part showing still another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an enlarged view of a portion VIII in FIG. 7;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
夫々の前記チューブ挿通孔(1) に、両端部が挿通された多数の偏平チューブ(4) と、を具備し、
前記偏平チューブ(4) は、帯状金属板を幅方向に曲折して、その両縁部を重ね合わせた継目(5) が、その中心線に平行に形成されたものからなり、
前記ヘッダ(3) には、チューブ挿通孔(1) 側の外面で、その幅方向に互いに離間して多数のろう材誘導用の微細溝(6) が夫々長手方向に平行に形成されると共に、それらが前記チューブ挿通孔(1) の縁に達するように且つ、その微細溝(6) は前記偏平チューブ(4) の前記継目(5) の位置から外れた位置にのみ形成され、ヘッダ(3) 外面の前記ろう材(2) を溶融して、前記微細溝(6) を介して前記チューブ挿通孔(1) に導くことにより、そのチューブ挿通孔(1) と偏平チューブ(4) 外面との間を液密にろう付けしたことを特徴とする熱交換器。A plurality of flat tube insertion holes (1) are arranged in parallel with each other in the longitudinal direction, and a pair of elongated headers (3) on which the brazing material (2) is clad or the brazing material is attached on the outer surface side;
A plurality of flat tubes (4) having both ends inserted into each of the tube insertion holes (1);
The flat tube (4) is formed by bending a strip-shaped metal plate in the width direction, and forming a seam (5) in which both edges thereof are overlapped with each other, in parallel with the center line thereof,
In the header (3), a large number of micro-grooves (6) for brazing material guide are formed on the outer surface on the tube insertion hole (1) side, which are spaced apart from each other in the width direction and are parallel to the longitudinal direction, respectively. So that they reach the edge of the tube insertion hole (1), and the fine groove (6) is formed only at a position deviating from the position of the seam (5) of the flat tube (4), and the header ( 3) The brazing material (2) on the outer surface is melted and guided to the tube insertion hole (1) through the fine groove (6), so that the tube insertion hole (1) and the flat tube (4) outer surface A heat exchanger characterized by being brazed in a liquid-tight manner.
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