JP2007113895A - 熱交換器および熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インナーフィンを接合したチューブを備えるものであっても、製造工程を簡素化することが可能な熱交換器および熱交換器の製造方法を提供すること。
【解決手段】チューブ１１およびインナーフィン１２は、ろう材が配置されておらず外表面に被接合材が露出したベア材により形成し、ヘッダタンク３に配置したろう材３１２、３２２により、チューブ１１のかしめ部１１１、およびチューブ１１とインナーフィン１２とをろう付接合する。したがって、チューブ１１やインナーフィン１２の成形加工が容易であり、チューブ１１やインナーフィン１２にろう材を配置する必要がない。
【選択図】図５

Description

本発明は、チューブにインナーフィンをろう付接合した熱交換器および熱交換器の製造方法に関する。

従来技術として、下記特許文献１に開示された熱交換器があり、この熱交換器のチューブには内部にインナーフィンがろう付接合されている。

チューブおよびインナーフィンは、いずれも板状部材を成形してなり、チューブとインナーフィンとは、予めインナーフィンにクラッドされたろう材によって接合されている。

チューブをなす板状部材にはろう材はクラッドされておらず、所謂ベア材が用いられている。そして、チューブ状とした板状部材の縁部同士は、チューブ端が接続するタンク部のろう材によって接合されている。
特開２００５−１０６３８９号公報（第１２頁）

上記従来技術の熱交換器では、チューブはベア材からなるものの、インナーフィンにはクラッド材を用いている。熱交換器のコア部（熱交換部）を構成するチューブやインナーフィンは、比較的複雑な形状をしており、加工度の高い微細な成形加工を必要とする。

ところが、ろう材層を有するクラッド材は、予めろう材層を形成する工程を必要とするとともに、ベア材に比較して成形性に劣るため成形工程が複雑となり、製造工程が複雑になるという問題がある。

これに対し、チューブおよびインナーフィンにともにベア材を用い、置きろう材によりチューブとインナーフィンとを接合する製造方法も考えられるが、チューブ内にろう材を配置する工程が必要となり、やはり製造工程が複雑になる。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、インナーフィンを接合したチューブを備えるものであっても、製造工程を簡素化することが可能な熱交換器および熱交換器の製造方法を提供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に記載の発明の熱交換器では、
外表面に被接合材が露出したベア材からなる板状部材が曲折され、板状部材の両縁部（１１２、１１３）が係合する係合部（１１１）が形成されたチューブ（１１）と、
チューブ（１１）の内側に配置されたインナーフィン（１２）と、
チューブ（１１）の端部がチューブ挿設口（３２ａ）内に挿設されてろう付接合されたタンク部（３、４）とを備え、
チューブ（１１）とタンク部（３）とをろう付接合するためにタンク部（３）に配置されたろう材（３１２、３２２）により、チューブ（１１）の係合部（１１１）がろう付接合された熱交換器であって、
インナーフィン（１２）は、外表面に被接合材が露出したベア材からなるとともに、チューブ（１１）の係合部（１１１）に係合され、
タンク部（３）に配置されチューブ（１１）係合部（１１１）を介して供給されたろう材により、チューブ（１１）とインナーフィン（１２）とがろう付接合されていることを特徴としている。

これによると、チューブ（１１）およびインナーフィン（１２）は、ろう材が配置されておらず外表面に被接合材が露出したベア材により形成できるので、成形加工が容易である。

また、タンク部（３）に配置したろう材（３１２、３２２）により、チューブ（１１）の係合部（１１１）、およびチューブ（１１）とインナーフィン（１２）とをろう付接合することができる。したがって、チューブ（１１）やインナーフィン（１２）にろう材を配置する必要がない。

このようにして、インナーフィン（１２）を接合したチューブ（１１）を備える熱交換器（１）であっても、製造工程を簡素化することが可能である。

また、請求項２に記載の発明の熱交換器では、インナーフィン（１２）は、チューブ（１１）の係合部（１１１）を形成するときに、係合部（１１１）に係合されていることを特徴としている。

これによると、係合部（１１１）を形成してチューブ（１１）を成形するときに、インナーフィン（１２）を係合部（１１１）に係合することができる。したがって、製造工程を一層簡素化することができる。

また、請求項３に記載の発明の熱交換器では、チューブ（１１）は、内部断面が扁平形状となるように成形されて、係合部（１１１）を扁平形状の長軸方向（Ｘ）の端部側とされ、インナーフィン（１２）は、端部をチューブ（１１）の係合部（１１１）に係合されていることを特徴としている。

これによると、板状部材から扁平形状のチューブ（１１）を成形することが容易であるとともに、チューブ（１１）を成形するときにインナーフィン（１２）を係合部（１１１）に係合することができる。したがって、製造工程をより一層簡素化することができる。

また、請求項４に記載の発明の熱交換器では、チューブ（１１）とインナーフィン（１２）との接合点における被接合部材間の角度（Ａｆ）は、タンク部（３）の接合点における被接合部材間の角度（Ａｈ）より小さいことを特徴としている。

溶融したろう材は、接合点に形成されるフィレット（９２、９３）の外周面の曲率半径（Ｒｆ、Ｒｈ）が大きいほうから小さいほうへ流れる。

チューブ（１１）とインナーフィン（１２）との接合点における被接合部材間角度（Ａｆ）を、タンク部（３）の接合点における被接合部材間角度（Ａｈ）より小さくすれば、チューブ（１１）とインナーフィン（１２）との接合点に形成されるフィレット（９２）の曲率半径（Ｒｆ）を、タンク部（３）の接合点に形成されるフィレット（９３）の曲率半径（Ｒｈ）より小さくしやすい。

したがって、タンク部（３）で溶融したろう材を、チューブ（１１）とインナーフィン（１２）との接続点に供給し易い。

このようにして、タンク部（３）に配置したろう材（３１２、３２２）により、チューブ（１１）とインナーフィン（１２）とを確実にろう付接合することができる。

また、請求項５に記載の発明の熱交換器の製造方法では、
外表面に被接合材が露出したベア材からなる板状部材を曲折し、板状部材の両縁部（１１２、１１３）が係合する係合部（１１１）を形成して、チューブ（１２）を成形するチューブ成形工程（２１０）と、
チューブ（１１）の内側にインナーフィン（１２）を配置するインナーフィン配置工程（２１０）と、
チューブ成形工程（２１０）およびインナーフィン配置工程（２１０）の後、チューブ（１１）の端部をタンク部（３、４）のチューブ挿設口（３２ａ）内に配置して、チューブ（１１）とタンク部（３）とをタンク部（３）に配置したろう材（３１２、３２２）によりろう付接合しつつ、タンク部（３）からろう材を供給して係合部（１１１）をろう付接合する接合工程（２３０）とを備える熱交換器の製造方法であって、
インナーフィン配置工程（２１０）では、外表面に被接合材が露出したベア材からなるインナーフィン（１２）を配置するとともに、インナーフィン（１２）をチューブ（１１）の係合部（１１１）に係合し、
接合工程（２３０）では、タンク部（３）からチューブ（１１）係合部（１１１）を介して供給したろう材により、チューブ（１１）とインナーフィン（１２）とをろう付接合することを特徴としている。

これによると、請求項１に記載の熱交換器を製造することができる。したがって、インナーフィン（１２）を接合したチューブ（１１）を備える熱交換器（１）であっても、製造工程を簡素化することが可能である。

また、請求項６に記載の発明の製造方法では、チューブ成形工程（２１０）とインナーフィン配置工程（２１０）とを同時に行ない、チューブ（１１）の係合部（１１１）を形成するときに、インナーフィン（１２）をチューブ（１１）係合部（１１１）に係合することを特徴としている。

これによると、請求項２に記載の熱交換器を製造することができる。

また、請求項７に記載の発明の製造方法では、チューブ成形工程（２１０）では、内部断面が扁平形状となるようにチューブ（１１）を成形して、係合部（１１１）を扁平形状の長軸方向（Ｘ）の端部側に形成し、インナーフィン配置工程（２１０）では、インナーフィン（１２）の端部をチューブ（１１）係合部（１１１）に係合することを特徴としている。

これによると、請求項３に記載の熱交換器を製造することができる。

また、請求項８に記載の発明の製造方法では、接合工程（２３０）を行なうときには、チューブ（１１）とインナーフィン（１２）との接合点における被接合部材間の角度（Ａｆ）を、タンク部（３）の接合点における被接合部材間の角度（Ａｈ）より小さくすることを特徴としている。

これによると、請求項４に記載の熱交換器を製造することができる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は、本発明を適用した一実施形態における熱交換器である蒸発器１の全体構成を示す外観斜視図であり、図２は、図１における上ヘッダタンク３近傍を示す断面図で、（ａ）はヘッダタンク３延設方向（チューブ１０積層方向）に直交する断面を、（ｂ）はヘッダタンク３延設方向に沿った断面を示している。また、図３は、蒸発器１のコア部２に使用されるインナーフィンチューブ１０の断面図である。

まず、車両用空調装置に用いられる蒸発器１について説明する。蒸発器１は冷凍サイクル中に配設されるものであって、圧縮機で高温高圧に圧縮され、放熱器で放熱冷却され、減圧装置で低温低圧に減圧された後の冷媒を蒸発させる熱交換器である。

蒸発器１は、図１、図２に示すように、主にコア部２、上ヘッダタンク３、下ヘッダタンク４等よりなり、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とを交互に積層して、その積層方向の両最外方のアウターフィン２０の更に外方にサイドプレート２５を配設したものである。

図３に示すように、インナーフィンチューブ１０は、チューブ１１内にインナーフィン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（本発明の板状部材に相当）を折り曲げ加工することによって、長手方向（内部流体通路方向）に直交する横断面が扁平状に形成された管部材である。

さらに具体的には、帯状板材の幅方向の略中央部を折り曲げることで屈曲部１１ａを形成して、この屈曲部１１ａから対向し合うように延びる２つの平板部１１ｂの反屈曲部側（図３図示下方側、断面扁平形状の長軸方向Ｘの一方の端部側）をかしめてかしめ部（本発明の係合部に相当）１１１とすることで、チューブ１１は形成されている。

インナーフィン１２は、チューブ１１内を流通する内部流体に乱流効果を与えつつ伝熱面積を増大させるとともに、構造強度を向上するためのフィン部材である。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材をローラ加工することによって、帯状板材の幅方向の中間部に波状となる波状部１２ａが形成されたコルゲート型のフィンである。

また、インナーフィン１２の幅方向（チューブ１１断面長軸方向Ｘ）の両端部側は、この幅方向に沿って平板状となる平板部１２ｂ、１２ｃとして形成されている。そして、インナーフィン１２がチューブ１１内に挿入される際に、一方の平板部１２ｂがチューブ１１の屈曲部１１ａ内壁に当接して、他方の平板部１２ｃがチューブ１１のかしめ部１１１にかしめられている。

チューブ１１をなす板状部材およびインナーフィン１２をなす板状部材には、ともに、ろう材をクラッドしておらず外表面に被接合材が露出したベア材を採用している。そして、インナーフィン１２は、チューブ１１内側面にろう付されインナーフィンチューブ１０を構成している。

なお、このチューブ１１とインナーフィン１２とのろう付接合部は本発明を適用した主要部であるので、詳細は後述する。

図１に示すアウターフィン２０は、両面に予めろう材がクラッドされた薄肉のアルミニウム製帯板材を波状にローラ加工したコルゲート型のフィンであり、表面に熱交換効率を高めるためのルーバ（図示せず）が形成されている。アウターフィン２０は、インナーフィンチューブ１０（チューブ１１平板部１１ｂの外側面１２０、図３参照）にろう付けされている。

サイドプレート２５は、コア部２における補強部材を成すものであり、ろう材がクラッドされていないベア材からなるアルミニウム製平板材をプレス加工することにより成形されている。

サイドプレート２５の長手方向端部側は、平板状に形成され、他の大半の部分はインナーフィンチューブ１０、アウターフィン２０の積層方向外方に開口するコの字状断面となるように形成されており、アウターフィン２０にろう付けされている。

上ヘッダタンク３は、インナーフィンチューブ１０の長手方向（延設方向、内部流体通路方向）に２分割された反チューブ側のタンクヘッダ３１とチューブ側のプレートヘッダ３２とから成り、キャップ３３が設けられている。

タンクヘッダ３１およびプレートヘッダ３２は、図２（ａ）にも示すように、それぞれ２つの半円形状あるいは２つの半矩形形状が接続される断面形状を有し、アルミニウム製平板材（例えば板厚１．０ｍｍの平板材）をプレス加工して成形されている。タンクヘッダ３１には予め両面にろう材がクラッドされ、プレートヘッダ３２には予め内側面にろう材がクラッドされている。

そして、両ヘッダ３１、３２が互いに嵌合、ろう付けされ、送風空気の流れ方向に２つの内部空間が並ぶ筒状体を形成している。

そして、図２（ｂ）にも示すように、上ヘッダタンク３の長手方向端部の開口部には、アルミニウム製平板材をプレス加工により成形したキャップ３３がろう付けされ、この開口部を閉塞するようにしている。

さらに、上ヘッダタンク３の略中央部には２つの内部空間を図１図示左右方向に分割する２つのセパレータ３４がろう付けされている。また、上ヘッダタンク３の図１図示セパレータ３４よりも右側の領域においては、上ヘッダタンク３の２つの内部空間同士が図示しない複数の連通路により互いに連通するようにしている。

なお、図２（ｂ）では、フィン１２、２０、サイドプレート２５の図示を省略している。

下ヘッダタンク４は、上記の上ヘッダタンク３に準ずるものであり、タンクヘッダ４１とプレートヘッダ４２とにより構成された筒状体の長手方向両端部の開口部にキャップ４３が設けられている。ただし、上ヘッダタンク３の構成として説明したセパレータ３４と連通路は設けられていない。

そして、上下ヘッダタンク３、４のコア部２側の壁面には、チューブ挿設口３２ａ、図示しないサイドプレート用挿入口が長手方向に同一ピッチで設けられており、各インナーフィンチューブ１０の長手方向端部側およびサイドプレート２５の長手方向端部側がそれぞれ挿入され、ろう付けされている。これによってインナーフィンチューブ１０は上下ヘッダタンク３、４の内部空間に連通し、また、サイドプレート２５の長手方向端部側は上下ヘッダタンク３、４に支持されている。

なお、上ヘッダタンク３の図１図示左側近傍には、冷媒が流入する流入口５１および冷媒が流出する流出口５２が設けられたブロック状のジョイント５がろう付けされている。流入口５１は上ヘッダタンク３の内部空間のうち、図１図示ａ部内と連通しており、流出口５２は上ヘッダタンク３の内部空間のうち、図１図示ｂ部内と連通している。

インナーフィンチューブ１０は、上下ヘッダタンク３、４の２つの内部空間に対応して、外部流体である送風空気流れの上流側と下流側に２列に並ぶものとしている。

上記のように形成された蒸発器１においては、冷媒が流入口５１から上ヘッダタンク３のａ部内に流入した後、送風空気流れ下流側のインナーフィンチューブ１０群を上下にＵターンして流れ、上ヘッダタンク３の図１中、右側において送風空気流れ上流側のインナーフィンチューブ１０群に移り同様に上下にＵターンして、流出口５２から流出する。この間に蒸発器１は、冷媒を蒸発させその蒸発潜熱によって送風空気を冷却する。

次に、本実施形態の熱交換器の製造方法について説明する。

本実施形態における熱交換器の製造装置においては、図４に概略工程順序を示すように、蒸発器１のコア部２を構成する扁平インナーフィンチューブ１０の連続体を形成して所定長さに切断する工程（ステップ２１０チューブ体成形工程）、ステップ２１０で切断したインナーフィンチューブ１０をフィン２０やタンク部３、４を構成する部材等とともに仮組みする工程（ステップ２２０仮組み工程）、仮組み体（仮固定体）を加熱して構成部材の表面に適宜形成しておいたろう材層により各構成部材間を一体ろう付接合する工程（ステップ２３０ろう付工程）、およびろう付後の蒸発器１の漏れ検査を行なう工程（ステップ２５０）を順次実行することにより蒸発器１は製造される。

図５および図６は、工程別の要部断面図である。

図５は、仮組み工程２３０完了時の状態を示しており、図５（ａ）は、図２（ａ）におけるＣ部拡大図、図５（ｂ）は、図３におけるＤ部拡大図である。また、図６は、ろう付工程２４０完了時の状態を示しており、図６（ａ）は、図２（ａ）におけるＣ部拡大図、図６（ｂ）は、図３におけるＤ部拡大図である。

蒸発器１を構成する各部材を仮組み（仮固定）したときには、図５（ａ）に示すように、両面にろう材層３１２が形成されたタンクヘッダ３１と、内側面にろう材層３２２が形成されたプレートヘッダ３２とが、相互に当接して仮固定される。

このヘッダタンク３のろう材層３１２、３２２は、後述するチューブ１１内におけるろう付接合に必要なろう材量も考慮して形成されている。

また、図５（ｂ）に示すように、インナーフィン１２平板部１２ｃの図示下方端部がかしめ部１１１に共かしめされるとともに、チューブ１１平板部１１ｂの内側面１１ｃにインナーフィン１２波状部１２ａの頂部１２ｄが当接して仮固定される。また、図３に示すように、インナーフィン１２平板部１２ｂの図示上方端部がチューブ１１屈曲部１１ａの内側面に当接して仮固定される。

具体的には、図３に示すように、インナーフィンチューブ１０の外皮状のチューブ１１は、断面扁平形状の長軸方向Ｘの一端部（図示下方側端部）において、同一の板状部材の両縁部１１２、１１３（図５（ｂ）参照）同士を、チューブ１１断面扁平形状の短軸方向Ｙの幅（扁平チューブ１１の厚さ）Ｗ１より狭い幅Ｗ２内で係合するようにかしめ、かしめ部１１１を形成している。

チューブ１１の板材は、２つの平行な平板部１１ｂ、１１ｂを、２つの主平面として有する。これら平板部１１ｂ、１１ｂは、一方では、屈曲部１１ａによって連結されており、他方では、かしめ部１１１によって係合している。

屈曲部１１ａにおいては、平板部１１ｂ、１１ｂに連続する板材が曲面を呈するように曲げられている。かしめ部１１１においては、一方の平板部１１ｂから所定角度をなして連続する斜面部１１ｄと、他方の平板部１１ｂから所定角度をなして連続する斜面部１１ｅとが形成されている。これら斜面部１１ｄ、１１ｅは、平板部１１ｂから互いに接近するように形成されている。

これら斜面部１１ｄ、１１ｅの先端にかしめ部１１１が形成されている。図５（ｂ）に示すように、斜面部１１ｄの先端には、長軸方向Ｘに広がる板状の縁部１１２が形成されている。斜面部１１ｅの先端には、縁部１１３が形成されている。

チューブ１１を構成する板状部材は、一方の縁部１１２の内側面１１２ａと他方の縁部１１３の内側面１１３ａとによりインナーフィン１２の平板部１２ｃを挟持している。

他方の縁部１１３は、一方の縁部１１２の先端部（端部）１１４を包み込むようにＵ字状に曲折されている。縁部１１３は、縁部１１２の一方の側方（内側面１１２ａ側）に平行に位置する根元部１１ｆと、先端部１１４を包み込んでいる曲げ部１１ｇと、縁部１１２の他方の側方（外側面１１２ｂ側）に平行に位置づけられた押さえ板部１１ｈとを有する。

このようにして、チューブ１１短軸方向Ｙの幅Ｗ１に対して狭い幅Ｗ２の係合部であるかしめ部１１１を構成している。

すなわち、チューブ１１は、かしめ部１１１の幅Ｗ２をチューブ１１の短軸方向Ｙの幅Ｗ１より小さくしているので、かしめ部（係合部）１１１に隣接した部位は、かしめ部１１１から離れるほど断面扁平形状の短軸方向Ｙの幅が大きくなるように傾斜した斜面部１１ｄ、１１ｅとしている。

縁部１１３の先端部１１５には、斜面部１１ｄに対応して面取り部１１６形成しており、かしめ部１１１では、面取り部１１６が斜面部１１ｄに沿うように配置される。

かしめ部１１１をかしめるときには、板状部材の両縁部１１２、１１３を両側から押圧して、かしめ部１１１の幅Ｗ２を、構成する板材の重ね代以下となるようにしている。すなわち、かしめ部１１１の幅Ｗ２は、縁部１１２、縁部１１３の根元部１１ｆ、縁部１１３の押さえ板部１１ｈ、およびインナーフィン１２の平板部１２ｃのかしめ加工前の板厚の総和より小さくなっている。

このように、仮組み工程２２０までを実行して、蒸発器１を構成する各部材を仮組み（仮固定）したら、次に、ろう付工程２３０を実行して、仮固定体を加熱して仮固定体の各部材間をろう付接合する。

予めヘッダタンク３に配置されたろう材、すなわちヘッダタンク３を構成する各部材に予めクラッドされたろう材層３１２、３２２等のろう材は、図６（ａ）に示すように、フィレット９３を形成してタンクヘッダ３１やプレートヘッダ３２等のヘッダタンク３構成部材相互をろう付接合するとともに、プレートヘッダ３２とインナーフィンチューブ１０（実質的にはチューブ１１）とをろう付接合する。

このとき、ヘッダタンク３で溶融したろう材の一部は、プレートヘッダ３２の挿設口３２ａからインナーフィンチューブ１０のかしめ部１１１を介してチューブ１１内に吸入される。かしめ部１１１は、ヘッダタンク３のろう材を吸着する入口部の役割をし、毛細管現象によりろう材を吸入して、インナーチューブ１０内へ流入させる。

ろう材の流入は、縁部１１３の先端部１１５と斜面部１１ｄとの間の僅かな空間や、縁部１１２の先端部１１４と縁部１１３の曲げ部１１ｇとの間の僅かな空間にフィレットを形成しながら行なわれるとともに、かしめ部１１１を構成する各板材間の僅かな隙間を介して行なわれる。

前述したように、かしめ部１１１は、その幅Ｗ２を構成する板材の重ね代以下となるようにしている。したがって、かしめ部１１１を接合するために必要なろう材料を大幅に低減することができるとともに、毛細管現象の効果を大きく発揮してチューブ１１内へのろう材流入を促進することができる。

かしめ部１１１を介してチューブ１１内へ流入したろう材は、チューブ１１の内面もしくはインナーフィン１２の表面を進行して、チューブ１１内のチューブ１１とインナーフィン１２との各接合点に到達し、各接合点においてフィレット９２を形成する。チューブ１１とインナーフィン１２との接合点は、チューブ１１内へのろう材流入の起点となるインナーフィン１２の平板部１２ｃを挟持したかしめ部１１１の他に、チューブ１１平板部１１ｂ内側面１１ｃとインナーフィン１２波状部１２ａ頂部１２ｄとの当接点、チューブ１１屈曲部１１ａ内側面とインナーフィン１２平板部１２ｂ端部との当接点である。

チューブ１１内に形成されたろう材フィレット９２は、形成当初は比較的小さなものであるが、ヘッダタンク３側からのろう材の流入により徐々に大きくなっていく。

ここで、図７に示すモデル図を用いて、タンク部３のろう材がインナーフィンチューブ１０内へ流入する原理について説明する。

チューブ１１内におけるフィレット９２形成当初、フィレット９２の外周面の曲率半径Ｒｆが、タンク部３に形成するフィレット９３の外周面の曲率半径Ｒｈより小さくなるようにしている。

図５（ａ）、（ｂ）にも示すように、タンク部３側の被接合部材間角度（継ぎ手角度）Ａｈ（図示例では約９０度）に対し、チューブ１０側の被接合部材間角度（継ぎ手角度）Ａｆ（図示例では約４０〜６０度）を小さく設定している。これに伴ない、チューブ１０側の被接合部材間に形成されるフィレット９２曲率半径Ｒｆをタンク部３側の被接合部材間に形成されるフィレット９３曲率半径Ｒｈに対し、安定して小さくすることができる。

チューブ１０内に形成されるフィレット９２曲率半径Ｒｆがタンク部３側のフィレット９３曲率半径Ｒｈより小さければ、ラプラスの原理により、タンク部３側からインナーフィンチューブ１０側にろう材が流動する。

タンク部３フィレット９３とインナーフィンチューブ１０フィレット９２とでは、下記数式１、２に示す表面張力に関するラプラスの式が成立する。
（数１）
Ｐｈ＝−γ／Ｒｈ
（数２）
Ｐｆ＝−γ／Ｒｆ
ここで、Ｐｈはフィレット９３の内圧、Ｐｆはフィレット９２の内圧、γは表面張力である。

したがって、上記数式１、２より下記数式３が成立する。
（数３）
Ｐｈ−Ｐｆ＝−γ（１／Ｒｈ−１／Ｒｆ）
上記数式３より、フィレット９３の曲率半径Ｒｈがフィレット９２の曲率半径Ｒｆより大きいときには、Ｐｈ−Ｐｆの値すなわちフィレット９３とフィレット９２との内圧差は正値となる。

これにより、内圧が高いフィレット９３から内圧が低いフィレット９２に向かって（大気圧に対し負圧が小さいフィレット９３から負圧が大きいフィレット９２に向かって）ろう材が流動する。このようにして、タンク部３のろう材はチューブ１０内へ流入する。

上述のメカニズムによりインナーフィンチューブ１０内に流入したろう材は、チューブ１１とインナーフィン１２との接合点においてフィレット９２を拡大形成した後、冷却固化され、チューブ１１とインナーフィン１２とを接合する。

ここで、インナーフィンチューブ１０を成形するチューブ体成形工程２１０が、本発明におけるチューブ成形工程およびインナーフィン配置工程に相当し、ろう付工程２３０が本発明における接合工程に相当する。

上述の構成および製造方法によれば、チューブ１１およびインナーフィン１２は、ろう材が配置されておらず外表面に被接合材が露出したベア材により形成しているので、成形加工が容易であり、寸法精度を向上することができる。また、加工度の高い成形を行なうことができる。さらに、ヘッダタンク３に配置したろう材３１２、３２２により、チューブ１１のかしめ部１１１、およびチューブ１１とインナーフィン１２とをろう付接合することができる。

したがって、チューブ１１やインナーフィン１２にろう材を配置する必要がない。したがって、インナーフィン１２を接合したチューブ１１を備える蒸発器１の製造工程を簡素化することができる。

また、チューブ１１やインナーフィン１２にベア材を用い、蒸発器１におけるクラッド材比率を低下させることができる。したがって、比較的コストを抑制することが可能である。

また、ベア材を採用すると、同一厚さのクラッド材を採用した場合に対し、母材厚さを厚くできるので、構造強度を向上することができる。さらに、クラッド材のようにろう材が溶融した際に生じるクリアランスがなくなり、ろう付接合性を向上することができる。

また、チューブ１１は、内部断面が扁平形状となるように成形されて、かしめ部１１１を扁平形状の長軸方向Ｘの端部側とされ、インナーフィン１２は、端部をチューブ１１のかしめ部１１１に共かしめされている。したがって、板状部材から扁平形状のチューブ１１を成形することが容易であるとともに、チューブ１１を成形するときにインナーフィン１２をかしめ部１１１に係合することができる。これにより、製造工程を一層簡素化することができる。

また、チューブ１１とインナーフィン１２との接合点における被接合部材間の角度Ａｆを、ヘッダタンク３の接合点における被接合部材間の角度Ａｈより小さくすることにより、曲率半径Ｒｈが大きいヘッダタンク３側のフィレット９３から曲率半径Ｒｆが小さいインナーフィンチューブ１０側のフィレット９２へ向かってろう材を流入させている。

このように、チューブ１１とインナーフィン１２との接続点における角度をタンク部側より小さくなるように設定することで、ヘッダタンク３からインナーフィンチューブ１０内へのろう材の流入を安定して行なうことができる。

本実施形態の要部構成および製造方法の説明では、ヘッダタンク３とインナーフィンチューブ１０との関係について説明したが、ヘッダタンク４とインナーフィンチューブ１０との関係においても同様に本発明を適用し、同様な効果を得ている。

（他の実施形態）
上記一実施形態では、チューブ１１、インナーフィン１２を構成する材料を全てベア材としたが、加工度合いの高い部分や高い寸法精度が要求される部分のみにベア材を用いるものであってもよい。

また、上記一実施形態では、タンク部の構成部材はろう材クラッド材を用いていたが、タンク部もベア材で構成し、置きろう材を配置するものであってもかまわない。

また、上記一実施形態では、チューブ１１とインナーフィン１２とを接合するろう材は、タンク部の接合部に配置したろう材により行なったが、タンク部の接合部に配置したろう材に加えて、タンク部の接合部位以外に配置したろう材やチューブ１１のインナーフィン１２接合部以外に配置したろう材により、ろう材を補うものであってもかまわない。

また、上記一実施形態では、インナーフィン１２をチューブ１１のかしめ部１１１に共かしめしていたが、別工程でかしめるものであってもよい。また、チューブ１１の縁部同士はかしめ以外の手段で係合するものであってもかまわない。また、チューブ１１係合部とインナーフィン１２とも、かしめ以外の手段で係合するものであってもかまわない。

上記一実施形態では、チューブ１１は断面扁平形状のチューブであったが、インナーフィン１２を接合するものであれば、扁平チューブに限定されるものではない。

また、上記一実施形態では、ヘッダタンクはタンクヘッダとプレートヘッダ等を組み合わせて構成していたが、タンク構成はこれに限定されるものではない。例えば、一体筒状のタンク本体部にキャップ等を組み合わせるものであってもよい。また、ヘッダタンクの配置は、コア部２の上下に限定されるものではない。

また、上記一実施形態では、チューブ１１は１枚の板状部材により形成されていたが、複数の部材により構成するものであってもよい。例えば、２枚の板状部材を組み合わせてチューブとし、断面長軸方向の両端部に係合部を形成したものであってもよい
また、上記一実施形態では、熱交換器は蒸発器１であったが、これに限定されるものではない。例えば、車載用の凝縮器、ヒータコア、ラジエータ等の熱交換器であってもよいし、定置式の熱交換器であっても、本発明は広く適用することが可能である。

本発明を適用した一実施形態における熱交換器である蒸発器１の全体構成を示す外観斜視図である。 図１における上ヘッダタンク３近傍を示す断面図であり、（ａ）はヘッダタンク３延設方向（チューブ１０積層方向）に直交する断面を、（ｂ）はヘッダタンク３延設方向に沿った断面を示している。 蒸発器１のコア部２に使用されるインナーフィンチューブ１０の断面図である。 蒸発器１の概略製造工程を示す図である。 工程別要部断面図で、仮組み工程の状態を示しており、（ａ）は、図２（ａ）におけるＣ部拡大図、（ｂ）は、図３におけるＤ部拡大図である。 工程別要部断面図で、ろう付工程の状態を示しており、（ａ）は、図２（ａ）におけるＣ部拡大図、（ｂ）は、図３におけるＤ部拡大図である。 タンク部３のろう材がインナーフィンチューブ１０内へ流入する原理を説明するモデル図である。

符号の説明

１ 蒸発器（熱交換器）
２ コア部（熱交換部）
３、４ ヘッダタンク（タンク部）
１０ インナーフィンチューブ
１１ チューブ
１２ インナーフィン
３２ａ チューブ挿設口
１１１ かしめ部（係合部）
１１２、１１３ 縁部
２１０ チューブ体成形工程（チューブ成形工程、インナーフィン配置工程）
２３０ ろう付工程（接合工程）
３１２、３２２ ろう材層
Ａｆ チューブとインナーフィンとの接合点における角度
Ａｈ ヘッダタンクの接合点における被接合部材間角度

Claims (8)

1. 外表面に被接合材が露出したベア材からなる板状部材が曲折され、前記板状部材の両縁部（１１２、１１３）が係合する係合部（１１１）が形成されたチューブ（１１）と、
   前記チューブ（１１）の内側に配置されたインナーフィン（１２）と、
   前記チューブ（１１）の端部がチューブ挿設口（３２ａ）内に挿設されてろう付接合されたタンク部（３、４）とを備え、
   前記チューブ（１１）と前記タンク部（３）とをろう付接合するために前記タンク部（３）に配置されたろう材（３１２、３２２）により、前記係合部（１１１）がろう付接合された熱交換器であって、
   前記インナーフィン（１２）は、外表面に被接合材が露出したベア材からなるとともに、前記係合部（１１１）に係合され、
   前記タンク部（３）に配置され前記係合部（１１１）を介して供給されたろう材により、前記チューブ（１１）と前記インナーフィン（１２）とがろう付接合されていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記インナーフィン（１２）は、前記係合部（１１１）を形成するときに、前記係合部（１１１）に係合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。
3. 前記チューブ（１１）は、内部断面が扁平形状となるように成形されて、前記係合部（１１１）を前記扁平形状の長軸方向（Ｘ）の端部側とされ、
   前記インナーフィン（１２）は、端部を前記係合部（１１１）に係合されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記チューブ（１１）と前記インナーフィン（１２）との接合点における被接合部材間の角度（Ａｆ）は、前記タンク部（３）の接合点における被接合部材間の角度（Ａｈ）より小さいことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の熱交換器。
5. 外表面に被接合材が露出したベア材からなる板状部材を曲折し、前記板状部材の両縁部（１１２、１１３）が係合する係合部（１１１）を形成して、チューブ（１２）を成形するチューブ成形工程（２１０）と、
   前記チューブ（１１）の内側にインナーフィン（１２）を配置するインナーフィン配置工程（２１０）と、
   前記チューブ成形工程（２１０）および前記インナーフィン配置工程（２１０）の後、前記チューブ（１１）の端部をタンク部（３、４）のチューブ挿設口（３２ａ）内に配置して、前記チューブ（１１）と前記タンク部（３）とを前記タンク部（３）に配置したろう材（３１２、３２２）によりろう付接合しつつ、前記タンク部（３）からろう材を供給して前記係合部（１１１）をろう付接合する接合工程（２３０）とを備える熱交換器の製造方法であって、
   前記インナーフィン配置工程（２１０）では、外表面に被接合材が露出したベア材からなる前記インナーフィン（１２）を配置するとともに、前記インナーフィン（１２）を前記係合部（１１１）に係合し、
   前記接合工程（２３０）では、前記タンク部（３）から前記係合部（１１１）を介して供給したろう材により、前記チューブ（１１）と前記インナーフィン（１２）とをろう付接合することを特徴とする熱交換器の製造方法。
6. 前記チューブ成形工程（２１０）と前記インナーフィン配置工程（２１０）とを同時に行ない、前記係合部（１１１）を形成するときに、前記インナーフィン（１２）を前記係合部（１１１）に係合することを特徴とする請求項５に記載の熱交換器の製造方法。
7. 前記チューブ成形工程（２１０）では、内部断面が扁平形状となるように前記チューブ（１１）を成形して、前記係合部（１１１）を前記扁平形状の長軸方向（Ｘ）の端部側に形成し、
   前記インナーフィン配置工程（２１０）では、前記インナーフィン（１２）の端部を前記係合部（１１１）に係合することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の熱交換器の製造方法。
8. 前記接合工程（２３０）を行なうときには、前記チューブ（１１）と前記インナーフィン（１２）との接合点における被接合部材間の角度（Ａｆ）を、前記タンク部（３）の接合点における被接合部材間の角度（Ａｈ）より小さくすることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１つに記載の熱交換器の製造方法。

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