JP2009008374A - 熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】扁平チューブのろう付け不良や漏れ不良の発生を抑制できる熱交換器を提供する。
【解決手段】互いに対向する一対の平板部１１、１２と外側に凸になるように湾曲する一対の湾曲部１３、１４とをそれぞれ備え、金属板２０を用いて作製された複数の扁平チューブ１０と、扁平チューブ１０に熱的に接続されたコルゲートフィン３０とが扁平チューブ１０の厚み方向に積層されたコア部５０と、扁平チューブ１０の両端部にそれぞれ接続された一対のヘッダ５１、５２とを有する熱交換器であって、扁平チューブ１０は、湾曲部１３で金属板２０の縁部１０ａ、１０ｂ同士が重ね合わされてろう接された重ね合せ領域１５を有し、重ね合せ領域１５は、扁平チューブ１０に厚み方向外側からの圧縮荷重が加えられたときに内周側の縁部１０ａと外周側の縁部１０ｂとの密着度が高まるように配置されるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、扁平チューブを備えた熱交換器及びその製造方法に関する。

特許文献１には、一方の表面にろう材が被覆された帯状金属板により作製される熱交換器用の扁平チューブが開示されている。この扁平チューブは、コルゲートフィンにそれぞれろう付け固定され、厚み方向に対向する一対の平板部と、幅方向の両側に凸に曲折形成された一対の弧状湾曲部とを有している。一方の弧状湾曲部は、帯状金属板の幅方向の一方の縁部が湾曲され、かつその一部が内面側に板厚分だけ凹陥した段付弧状に形成された第１湾曲部と、帯状金属板の他方の縁部が湾曲され、内面が第１湾曲部の凹陥した外面に整合するように重ね合わされた第２湾曲部とを有している。

熱交換器は、複数のコルゲートフィンと上記の形状に成形された複数の扁平チューブとを交互に積層してコア組みした後、ろう材を溶融させて扁平チューブとコルゲートフィンとをろう付け固定する工程を経て作製される。
特開２００５−３０００８２号公報

上記の熱交換器では、扁平チューブの成形工程での寸法管理が十分でないと、帯状金属板の縁部同士が重ね合わされる扁平チューブの重ね合せ領域において縁部間の隙間が大きくなってしまう。このため、重ね合せ領域でのろう付け性が低下し、扁平チューブのろう付け不良や漏れ不良が生じてしまうという問題がある。

本発明の目的は、扁平チューブのろう付け不良や漏れ不良の発生を抑制できる熱交換器及びその製造方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明は、金属板（２０）を一対の平板部（１１、１２）と一対の湾曲部（１３、１４）とを有する扁平管状に折曲げ成形した複数本の扁平チューブ（１０）と、扁平チューブ（１０）の平板部（１１、１２）に熱的に接続されたフィン（３０）とが扁平チューブ（１０）の厚み方向に積層されたコア部（５０）と、扁平チューブ（１０）の両端部にそれぞれ接続された一対のヘッダ（５１、５２）とを有する熱交換器であって、一方の湾曲部（１３）の少なくとも一部は、金属板（２０）の一方の縁部（１０ａ）の外側に、金属板（２０）の他方の縁部（１０ｂ）を重ね合わせることにより構成されており、金属板（２０）の一方の縁部（１０ａ）は湾曲部（１３）のうち扁平チューブ（１０）の厚み方向の中心線（Ｃ１）を超えて伸び、金属板（２０）の他方の縁部（１０ｂ）は、中心線（Ｃ１）を超えない位置であって前記平板部（１１、１２）に垂直でない面を少なくとも一部に含む領域において一方の縁部（１０ａ）に重ね合わせられていることを特徴としている。

これにより、複数の扁平チューブ（１０）及びフィン（３０）を組み付ける際に扁平チューブ（１０）の厚み方向外側から圧縮荷重を加えることによって、縁部（１０ａ、１０ｂ）間の隙間が狭められる。したがって、扁平チューブ（１０）に多少の成形不良が生じていてもろう付け性の低下を抑制でき、ろう付け不良や漏れ不良の発生を抑制できる。

請求項２に記載の発明のように、一方の縁部（１０ａ）の端面（１０ｃ）と、他方の縁部（１０ｂ）の端面（１０ｄ）とのなす角度（θ）が９０°以下であるようにしてもよい。

これにより、一方の縁部（１０ａ）と他方の縁部（１０ｂ）との接合面積を減少させることができるため、ろう材過多によるエロージョンの発生を防止することができる。

請求項３に記載の発明は、一方の縁部（１０ａ）は、中心線（Ｃ１）を超えた部位に、扁平チューブ（１０）の内側に金属板（２０）の板厚分だけ凹陥した段差部（１６）が形成されており、他方の縁部（１０ｂ）は、段差部（１６）に重ね合わせられていることを特徴としている。

これにより、扁平チューブ（１０）の断面形状を長円に近づけることができるため、ヘッダ（５１、５２）に形成される開口部との間の隙間を小さくすることができる。したがって、扁平チューブ（１０）の根付け部でのろう付け性を向上できる。

請求項４に記載の発明は、湾曲部（１３）の一方の縁部（１０ａ）は、扁平チューブ（８０、１００）の厚みの半分よりも小さい曲率半径を有する第１領域（８１、１０１）と、第１領域（８１、１０１）よりも先端側に設けられ、扁平チューブ（８０）の厚みの半分よりも大きい曲率半径を有する第２領域（８２、１０２）とを有し、他方の縁部（１０ｂ）は、第２領域（８２、１０２）又はそれより先端側に重ね合わせられていることを特徴としている。

これにより、扁平チューブ（８０、１００）の断面形状を長円に近づけることができるため、ヘッダ（５１、５２）に形成される開口部との間の隙間を小さくすることができる。したがって、扁平チューブ（８０、１００）の根付け部でのろう付け性を向上できる。請求項５に記載の発明のように、第２領域（８２）の少なくとも一部は平面状であってもよい。

請求項６に記載の発明は、一方の縁部（１０ａ）は、平板部（１１）にまで延在していることを特徴としている。

これにより、一方の縁部（１０ａ）と他方の縁部（１０ｂ）との接合面積を増加させることができるため、ろう付け性を向上できる。

請求項７に記載の発明は、他方の縁部（１０ｂ）の厚みは、先端側に向かって徐々に減少していることを特徴としている。

これにより、扁平チューブ（１０）の断面形状を長円に近づけることができるため、ヘッダ（５１、５２）に形成される開口部との間の隙間を小さくすることができる。したがって、扁平チューブ（１０）の根付け部でのろう付け性を向上できる。

請求項８に記載の発明は、ヘッダ（５１、５２）は、扁平チューブ（７０）の両端部が嵌め込まれる開口部（７５）を備え、開口部（７５）は、他方の縁部（１０ｂ）の端面（１０ｄ）を含む扁平チューブ（７０）の断面形状に倣う開口形状を有していることを特徴としている。

これにより、扁平チューブ（７０）と開口部（７５）との間の隙間を小さくすることができるため、扁平チューブ（７０）の根付け部でのろう付け性を向上できる。

また請求項９に記載の発明のように、金属板（２０）は、マグネシウムを含む合金により形成された芯材層（２２）と芯材層（２２）の少なくとも一方の表面に形成されたろう材層（２１）とを有していてもよい。

請求項１０に記載の発明は、互いに対向する一対の平板部（１１、１２）と外側に凸になるように湾曲する一対の湾曲部（１３、１４）とをそれぞれ備え、金属板（２０）を用いて作製された複数の扁平チューブ（１０）と、扁平チューブ（１０）に熱的に接続されたフィン（３０）とが扁平チューブ（１０）の厚み方向に積層されたコア部（５０）と、扁平チューブ（１０）の両端部にそれぞれ接続された一対のヘッダ（５１、５２）とを有する熱交換器であって、扁平チューブ（１０）は、湾曲部（１３）で金属板（２０）の縁部（１０ａ、１０ｂ）同士が重ね合わされてろう接された重ね合せ領域（１５）を有し、重ね合せ領域（１５）は、扁平チューブ（１０）に厚み方向外側からの圧縮荷重が加えられたときに内周側の縁部（１０ａ）と外周側の縁部（１０ｂ）との密着度が高まるように配置されていることを特徴としている。

これにより、複数の扁平チューブ（１０）及びフィン（３０）を組み付ける際に扁平チューブ（１０）の厚み方向外側から圧縮荷重を加えることによって、重ね合せ領域（１５）において縁部（１０ａ、１０ｂ）間の隙間が狭められる。したがって、扁平チューブ（１０）に多少の成形不良が生じていてもろう付け性の低下を抑制でき、ろう付け不良や漏れ不良の発生を抑制できる。

請求項１１に記載の発明は、芯材層（２２）と芯材層（２２）の少なくとも一方の表面に形成されたろう材層（２１）とを備えた金属板（２０）を一対の平板部（１１、１２）と一対の湾曲部（１３、１４）とを有する扁平管状に折曲げ成形して扁平チューブ（１０）を作製する工程と、扁平チューブ（１０）と平板部（１１、１２）に熱的に接続されたフィン（３０）とを扁平チューブ（１０）の厚み方向に積層してコア部（５０）を作製する工程と、扁平チューブ（１０）の両端部に一対のヘッダ（５１、５２）を接続して熱交換器の組立て体を作製する工程と、組立て体を加熱してろう材層（２１）を溶融させ、組立て体をろう付け固定する工程とを有し、扁平チューブ（１０）は、一方の湾曲部（１３）の少なくとも一部で、金属板（２０）の一方の縁部（１０ａ）の外側に金属板（２０）の他方の縁部（１０ｂ）が重ね合わせられ、一方の縁部（１０ａ）が湾曲部（１３）のうち扁平チューブ（１０）の厚み方向の中心線（Ｃ１）を超えて伸び、他方の縁部（１０ｂ）が、中心線（Ｃ１）を超えない位置であって平板部（１１、１２）に垂直でない面を少なくとも一部に含む領域において一方の縁部（１０ａ）の外側に重ね合わせられるように作製され、組立て体をろう付け固定する工程では、一方の縁部（１０ａ）と他方の縁部（１０ｂ）とが重ね合わせられた湾曲部（１３）が扁平チューブ（１０）の鉛直下方側に位置するように組立て体が配置されることを特徴としている。

これにより、溶融したろう材が一方の縁部（１０ａ）と他方の縁部（１０ｂ）との接合部分に集まり易いため、当該接合部分でのろう付け性を向上できる。

ここで、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係の一例を示している。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１乃至図６を用いて説明する。図１は、本実施形態における熱交換器としてラジエータ１の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、ラジエータ１はコア部５０を有している。コア部５０は、複数の扁平チューブ１０と、扁平チューブ１０に熱的に接続される複数のコルゲートフィン３０とが交互に積層された構造を有している（図１では扁平チューブ１０及びコルゲートフィン３０を一部のみ示している）。またラジエータ１は、複数の扁平チューブ１０の一端側に接続された上部ヘッダ５１と、複数の扁平チューブ１０の他端側に接続され、扁平チューブ１０を介して上部ヘッダ５１に連通された下部ヘッダ５２とを有している。上部ヘッダ５１には、外部からエンジン冷却水が流入する流入口５５が形成されている。下部ヘッダ５２には、エンジン冷却水が外部に流出する流出口５６が形成されている。コア部５０の外側の両端部には、コア部５０の機械的強度を補強する一対のインサート５３、５４が設けられている。

図２は、ラジエータ１における扁平チューブ１０の幅方向端部近傍を管軸に垂直に切断した構成を示す断面図である。図３は扁平チューブ１０の構成を示す正面図であり、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した扁平チューブ１０の断面図である。図２乃至図４に示すように、扁平チューブ１０は３層構造を有する例えば１枚の金属板２０により作製され、外周側から順にろう材層２１、芯材層２２及び犠牲材層２３を有している。ろう材層２１、芯材層２２及び犠牲材層２３は例えばいずれもアルミニウム（Ａｌ）合金で形成されており、このうち芯材層２２は、比較的微量のマグネシウム（Ｍｇ）を含むＡｌ合金で形成されている。Ｍｇを含む合金は溶融したろう材に対する濡れ性が低いため、芯材層２２は溶融したろう材に比較的濡れ難くなっている。

扁平チューブ１０は、全体として扁平な略長円状の断面形状を有している。扁平チューブ１０は、互いに対向する一対の平板部１１、１２と、平板部１１、１２の側端部にそれぞれ接続され、外側に凸の半円筒状に湾曲する一対の湾曲部１３、１４とを備えている。平板部１１、１２は、平面状又は若干外側に凸になるように形成されている。扁平チューブ１０は、厚み方向の中心線Ｃ１で最大幅をとるようになっている。

平板部１１、１２は、隣接するコルゲートフィン３０にそれぞれろう接されている。また、湾曲部１３のうち平板部１１、１２に近接する部分とコルゲートフィン３０との間には、ろう材によりフィレット３１が形成されている。

一方の湾曲部１３には、金属板２０の一方の縁部１０ａと他方の縁部１０ｂとが重ね合わされた重ね合せ領域１５が形成されている。重ね合せ領域１５では、縁部１０ａ、１０ｂがいずれも外側に凸になるように湾曲している。縁部１０ａの平板部１２寄りには、重ね合せ領域１５において縁部１０ａが金属板２０の板厚分だけ縁部１０ｂより内周側に位置するように段差部１６が設けられている。これにより、重ね合せ領域１５では、内周側に位置する縁部１０ａの外側表面と、外周側に位置する縁部１０ｂの内側表面とがろう接されるようになっている。

縁部１０ａの端面１０ｃは、湾曲部１３と平板部１１との間の仮想の境界面１９とほぼ同一平面内に位置している。縁部１０ｂの端面１０ｄは、湾曲部１３の半円筒中心軸に対して境界面１９（端面１０ｃ）となす角度θが９０°以下（例えば５５°）となる位置に配置されている。すなわち重ね合せ領域１５は、湾曲部１３のうち半円筒中心軸に対して９０°以下の角度範囲に形成され、扁平チューブ１０の厚み方向の中心線Ｃ１を跨がないように配置されている。また、内周側の縁部１０ａは中心線Ｃ１を跨ぐように配置され、外周側の縁部１０ｂは中心線Ｃ１を跨がないように配置されている。これにより、縁部１０ｂの内側表面は重ね合せ領域１５の全域で図２中の下方を向き、縁部１０ａの外側表面は重ね合せ領域１５の全域で図２中の上方を向いている。したがって、重ね合せ領域１５では、厚み方向外側からの圧縮荷重が扁平チューブ１０に加えられたとき、縁部１０ａ、１０ｂ間の密着度が全域において高まるようになっている。

次に、本実施形態における熱交換器の製造方法について説明する。まず、ろう材層２１、芯材層２２及び犠牲材層２３の３層構造を有するクラッド材を用い、複数の帯状の金属板２０を作製する。次に、金属板２０のロール成形加工を行い、図２乃至図４に示したように、一対の平板部１１、１２と一対の湾曲部１３、１４とをそれぞれ備えた複数の扁平チューブ１０を形成する（チューブ成形工程）。このとき、一方の湾曲部１３には、金属板２０の一方の縁部１０ａと他方の縁部１０ｂとが重ね合わされた重ね合せ領域１５が形成される。

次に、複数の扁平チューブ１０と、別工程で作製された複数のコルゲートフィン３０とを交互に積層してコア部５０の組立て体を作製する（コア組み工程）。コア組み工程では、扁平チューブ１０及びコルゲートフィン３０に対し、扁平チューブ１０の厚み方向外側から所定の圧縮荷重が加えられる。続いて、コア部５０、上部ヘッダ５１及び下部ヘッダ５２等を組み付けて、ラジエータ１の組立て体を作製する。

ここで、扁平チューブ１０は、図２乃至図４に示したような形状を狙いとして作製される。ところが、チューブ成形工程での成形不良によって、狙いから外れた形状を有する扁平チューブが作製され得る。

図５は、狙いから外れた形状を有する扁平チューブの一例として、縁部４０ｂの内側への曲がりが大きく形成された扁平チューブ４０のコア組み工程での状態を示す模式図である。図５に示すように、扁平チューブ４０では、狙いの形状（図中破線で示している）よりも縁部４０ｂの内側への曲がりが大きくなっている。このため、重ね合せ領域１５での縁部４０ａの外側表面４０ｃと縁部４０ｂの内側表面４０ｄとは面接触せず、縁部４０ｂの内側の角部４０ｅのみが外側表面４０ｃに当接している。これにより、縁部４０ａ、４０ｂ間には比較的大きい隙間１７が形成される。仮にこの状態でろう付けを行ったとすると、隙間１７によって重ね合せ領域１５でのろう付け性が低下するため、ろう付け不良や漏れ不良が生じてしまう場合がある。

ところがコア組み工程では、図中の太矢印で示すように、扁平チューブ４０に対して厚み方向外側から圧縮荷重が加えられる。圧縮荷重が加えられることにより、縁部４０ａ、４０ｂ間には、角部４０ｅを支点として互いに向き合う方向の力が働く。また縁部４０ｂの内側表面４０ｄは重ね合せ領域１５の全域で図中下方を向いており、縁部４０ａの外側表面４０ｃは重ね合せ領域１５の全域で図中上方を向いている。これにより、扁平チューブ４０に対して厚み方向外側からの圧縮荷重が加えられたとき、重ね合せ領域１５の縁部４０ａ、４０ｂには、隙間１７が狭められる方向の力が働くことになる。また、外側表面４０ｃは、縁部４０ｂが変形する際に角部４０ｅを案内する案内面として機能する。したがって扁平チューブ４０は、厚み方向外側からの圧縮荷重によって狙いの形状に近づくように矯正される。このため、縁部４０ａ、４０ｂ間の隙間１７が狭められるので、重ね合せ領域１５でのろう付け性の低下が抑えられる。

図６は、狙いから外れた形状を有する扁平チューブの他の例として、縁部６０ａの内側への曲がりが小さく形成された扁平チューブ６０のコア組み工程での状態を示す模式図である。図６に示すように、扁平チューブ６０では、狙いの形状（図中破線で示している）よりも縁部６０ａの内側への曲がりが小さくなっている。このため、重ね合せ領域１５での縁部６０ａの外側表面６０ｃと縁部６０ｂの内側表面６０ｄとは面接触せず、縁部６０ａの外側の角部６０ｅのみが内側表面６０ｄに当接している。これにより、成形された扁平チューブ６０の縁部６０ａ、６０ｂ間には、比較的大きい隙間１８が形成される。

コア組み工程では、図中の太矢印で示す圧縮荷重が扁平チューブ６０に加えられる。このため縁部６０ａ、６０ｂ間には、角部６０ｅを支点として互いに向き合う方向の力が働く。また縁部６０ｂの内側表面６０ｄは重ね合せ領域１５の全域で図中下方を向いており、縁部６０ａの外側表面６０ｃは重ね合せ領域１５の全域で図中上方を向いている。これにより、扁平チューブ６０に対して厚み方向外側から圧縮荷重が加えられたとき、重ね合せ領域１５の縁部６０ａ、６０ｂには、隙間１８が狭められる方向の力が働くことになる。また、内側表面６０ｄは、縁部６０ａが変形する際に角部６０ｅを案内する案内面として機能する。したがって、扁平チューブ６０は、厚み方向外側からの圧縮荷重によって狙いの形状に近づくように矯正される。このため、縁部６０ａ、６０ｂ間の隙間１８が狭められるので、重ね合せ領域１５でのろう付け性の低下が抑えられる。

その後、ラジエータ１の組立て体を加熱してろう材層２１を溶融させ、構成部品同士をろう付けする（ろう付け工程）。このとき端面１０ｄでは、溶融したろうに対して濡れ難い芯材層２２が露出しているため、縁部１０ａのろう材層２１と縁部１０ｂのろう材層２１とが連続的に繋がり難くなっている。したがって、湾曲部１３とコルゲートフィン３０との間にはフィレット３１が形成されるのに対し、段差部１６近傍にはフィレットが比較的形成され難くなっている。

また本実施形態では、上記のろう付け工程において、重ね合せ領域１５が形成された湾曲部１３が扁平チューブ１０の鉛直下方側に位置するように組立て体を配置する。これにより、他の部位で溶融したろう材が自重により縁部１０ａ、１０ｂの接合部分に集まり易くなるため、接合部分でのろう付け性を向上できる。以上の工程を経て、図１に示したラジエータ１が作製される。

本実施形態では、コア組み工程で扁平チューブ１０、４０、６０に加えられる圧縮荷重は、重ね合せ領域１５のほぼ全域で隙間１７、１８が狭められる方向に働く。このため、図５及び図６に示したように狙いから外れた形状に成形された扁平チューブ４０、６０は、コア組み工程において隙間１７、１８が狭くなるように矯正される。したがって本実施形態によれば、チューブ成形工程で扁平チューブ１０に多少の成形不良が生じていても、重ね合せ領域１５における縁部１０ａ、１０ｂ間のろう付け性の低下を抑制でき、ろう付け不良や漏れ不良の発生を抑制できる。

また本実施形態では、重ね合せ領域１５及び端面１０ｄが、コルゲートフィン３０に接触する平板部１１、１２ではなく湾曲部１３に設けられている。このため、重ね合せ領域１５での縁部１０ａ、１０ｂ間を接合させるべきろう材がコルゲートフィン３０と平板部１１、１２との間に引き寄せられてしまうことを防止できる。したがって、本実施形態によれば、重ね合せ領域１５における縁部１０ａ、１０ｂ間のろう付け性が向上し、ろう付け不良や漏れ不良の発生を抑制できる。

さらに本実施形態では、扁平チューブ１０を構成する金属板２０の芯材層２２がＭｇを含むＡｌ合金により形成されている。また端面１０ｄでは、芯材層２２が露出している。Ｍｇを含む合金は、溶融したろう材に対する濡れ性が低いため、Ｍｇを含むＡｌ合金により形成された芯材層２２はろう材を遮断する効果が高い。これにより、湾曲部１３の段差部１６近傍にはフィレットが比較的形成され難いため、縁部１０ａ外側のろう材層２１と縁部１０ｂ外側のろう材層２１とは、連続的に繋がらないようになっている。したがって、重ね合せ領域１５での縁部１０ａ、１０ｂ間を接合させるべきろう材がコルゲートフィン３０と平板部１１、１２との間に引き寄せられてしまうことを防止できる。

また本実施形態では、内周側の縁部１０ａは金属板２０の板厚分だけ扁平チューブ１０の内側に凹陥した段差部１６を有し、外周側の縁部１０ｂは縁部１０ａの段差部１６に重ね合わされている。これにより、扁平チューブ１０の断面形状が略長円状になるため、扁平チューブ１０と上部ヘッダ５１及び下部ヘッダ５２に設けられる長円状のチューブ用開口部との間の隙間を狭くできる。したがって、扁平チューブ１０と上部ヘッダ５１及び下部ヘッダ５２との間におけるろう付け性を向上でき、ろう付け不良や漏れ不良の発生を抑制できる。

さらに本実施形態では、金属板の端部同士が湾曲部の大部分で重ね合わされる一般的な扁平チューブと比較して重ね合せ領域１５が狭くなっている。したがって、扁平チューブの作製に必要な金属板の幅を狭くすることができるため、扁平チューブ１０及びラジエータ１の材料コストを低減できる。また、重ね合せ領域１５が狭いため、流路断面積が同じであれば一般的な扁平チューブよりも外径を小さくすることができ、外径が同じであれば一般的な扁平チューブよりも流路断面積を大きくすることができる。さらに、縁部１０ａ、１０ｂ間の接合面積を減少させることができるため、ろう材過多により生じ得る、溶融したろう材が芯材層２２を侵食してしまう現象（エロージョン）を防止することができる。したがって、扁平チューブ１０の耐食性を向上でき、漏れ不良を防止できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図７及び図８を用いて説明する。図７は、本実施形態における熱交換器の扁平チューブを管軸に垂直に切断した構成を示す断面図である。図７に示すように、本実施形態の扁平チューブ７０は、第１実施形態の扁平チューブ１０と比較すると、段差部１６が設けられていない点に特徴を有している。すなわち、湾曲部１３を構成する縁部１０ａは、扁平チューブ７０の厚みの半分（正確には扁平チューブ７０の厚みと金属板２０の板厚との差の半分）の曲率半径を有する半円筒状に形成されている。

図８は、扁平チューブ７０の湾曲部１３近傍の構成と、扁平チューブ７０の長手方向端部が嵌め込まれるヘッダ５１（又は５２）の開口部７５の開口形状とを併せて示している。図８に示すように、開口部７５は、縁部１０ｂの端面１０ｄを含む扁平チューブ７０の断面形状に概ね倣う開口形状を有している。これにより、扁平チューブ７０と開口部７５との間の隙間を小さくすることができるため、扁平チューブ７０の根付け部（接続部）でのろう付け性を向上できる。本実施形態では、第１実施形態と比較すると縁部１０ａ、１０ｂの接合部分が外側に開放された構成になるため、開口部７５を扁平チューブ７０の断面形状に倣う開口形状に形成するのが比較的容易である。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られるとともに、段差部１６の形成が不要になるため、扁平チューブ７０の製造工程が簡略化する。

また本実施形態では、第１実施形態と比較すると、縁部１０ａ、１０ｂの接合部分が外側に開放された構成になるため、ろう付け工程前に吹き付けられるフラックスを縁部１０ａ、１０ｂの接合面に進入させ易くできる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図９乃至図１１を用いて説明する。図９は、本実施形態における熱交換器の扁平チューブを管軸に垂直に切断した構成を示す断面図である。図９に示すように、本実施形態の扁平チューブ８０の縁部１０ａは、扁平チューブ８０の厚みの半分（正確には扁平チューブ８０の厚みと金属板２０の板厚との差の半分）よりも小さい曲率半径を有する大湾曲領域（第１領域）８１と、ほぼ平面状の平面領域（第２領域）８２とを備えている。大湾曲領域８１は縁部１０ａのうち中心線Ｃ１を超えない位置に設けられ、平面領域８２は大湾曲領域８１よりも先端側（端面１０ｃ側）に設けられている。縁部１０ｂは、縁部１０ａの平面領域８２又はそれより先端側に重ね合わせられている。

本実施形態によれば、第２実施形態の扁平チューブ７０と比較して扁平チューブ８０の断面形状を長円に近づけることができるため、扁平チューブ８０とヘッダ５１、５２の開口部との間の隙間を小さくするができる。したがって、扁平チューブ８０の根付け部でのろう付け性を向上できる。

図１０は、本実施形態の扁平チューブの構成の変形例を示している。図１０に示すように、本変形例の扁平チューブ９０の縁部１０ａは、平板部１１にまで延在しており、平板部１１と重なり合う平面状の延在領域８３を先端側（端面１０ｃ側）に有している。これにより、縁部１０ａ、１０ｂ間の接合面積を大きくできるため、ろう付け性を向上できる。

図１１は、本実施形態の扁平チューブの構成の他の変形例を示している。図１１に示すように、本変形例の扁平チューブ１００の縁部１０ａは、扁平チューブ１００の厚みの半分（正確には扁平チューブ１００の厚みと金属板２０の板厚との差の半分）よりも小さい曲率半径を有する大湾曲領域（第１領域）１０１と、扁平チューブ１００の厚みの半分よりも大きい曲率半径を有する小湾曲領域（第２領域）１０２とを備えている。大湾曲領域１０１は縁部１０ａのうち中心線Ｃ１近傍に設けられ、小湾曲領域１０２は大湾曲領域１０１よりも先端側（端面１０ｃ側）に設けられている。縁部１０ｂは、縁部１０ａの小湾曲領域１０２又はそれより先端側に重ね合わせられている。また本変形例では、扁平チューブ１００の中心線Ｃ１に対する対称性を高めるため、大湾曲領域１０１より平板部１２側にも小湾曲領域１０３が設けられている。

本変形例によっても、第２実施形態の扁平チューブ７０と比較して扁平チューブ１００の断面形状を長円に近づけることができるため、扁平チューブ１００とヘッダ５１、５２の開口部との間の隙間を小さくすることができる。したがって、扁平チューブ１００の根付け部でのろう付け性を向上できる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図１２を用いて説明する。図１２は、本実施形態における熱交換器の扁平チューブを管軸に垂直に切断した構成を示す断面図である。図１２に示すように、本実施形態では、扁平チューブ１１０の縁部１０ｂの厚みが先端側（端面１０ｄ側）に向かって徐々に減少している。

本実施形態によれば、扁平チューブ１１０の断面形状を長円に近づけることができるため、扁平チューブ１１０とヘッダ５１、５２の開口部との間の隙間を小さくすることができる。したがって、扁平チューブ１１０の根付け部でのろう付け性を向上できる。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、１枚の金属板２０を用いて作製される扁平チューブ１０を例に挙げたが、複数枚の金属板を用いて扁平チューブを作製してもよい。

また上記実施形態では、熱交換器としてラジエータ１を例に挙げたが、ヒータコア等の他の熱交換器にも適用可能である。

第１実施形態における熱交換器の概略構成を示す模式図である。 熱交換器における扁平チューブの幅方向端部近傍を管軸に垂直に切断した構成を示す断面図である。 扁平チューブの構成を示す正面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した扁平チューブの断面図である。 狙いから外れた形状を有する扁平チューブのコア組み工程での状態を示す模式図である。 狙いから外れた形状を有する扁平チューブのコア組み工程での状態を示す模式図である。 第２実施形態における熱交換器の扁平チューブを管軸に垂直に切断した構成を示す断面図である。 扁平チューブの湾曲部とヘッダに形成される開口部の開口形状とを併せて示す図である。 第３実施形態における熱交換器の扁平チューブを管軸に垂直に切断した構成を示す断面図である。 第３実施形態における熱交換器の扁平チューブの変形例を示す断面図である。 第３実施形態における熱交換器の扁平チューブの他の変形例を示す断面図である。 第４実施形態における熱交換器の扁平チューブを管軸に垂直に切断した構成を示す断面図である。

符号の説明

１ ラジエータ（熱交換器）
１０、４０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０ 扁平チューブ
１１、１２ 平板部
１３、１４ 湾曲部
１５ 重ね合せ領域
２０ 金属板
２１ ろう材層
２２ 芯材層
３０ コルゲートフィン
５０ コア部
５１ 上部ヘッダ
５２ 下部ヘッダ
７５ 開口部
８１、１０１ 大湾曲領域
８２ 平面領域
８３ 延在領域
１０２ 小湾曲領域

Claims (11)

1. 金属板（２０）を一対の平板部（１１、１２）と一対の湾曲部（１３、１４）とを有する扁平管状に折曲げ成形した複数本の扁平チューブ（１０）と、前記扁平チューブ（１０）の前記平板部（１１、１２）に熱的に接続されたフィン（３０）とが前記扁平チューブ（１０）の厚み方向に積層されたコア部（５０）と、前記扁平チューブ（１０）の両端部にそれぞれ接続された一対のヘッダ（５１、５２）とを有する熱交換器であって、
   一方の前記湾曲部（１３）の少なくとも一部は、前記金属板（２０）の一方の縁部（１０ａ）の外側に、前記金属板（２０）の他方の縁部（１０ｂ）を重ね合わせることにより構成されており、
   前記金属板（２０）の一方の縁部（１０ａ）は前記湾曲部（１３）のうち前記扁平チューブ（１０）の厚み方向の中心線（Ｃ１）を超えて伸び、
   前記金属板（２０）の他方の縁部（１０ｂ）は、前記中心線（Ｃ１）を超えない位置であって前記平板部（１１、１２）に垂直でない面を少なくとも一部に含む領域において前記一方の縁部（１０ａ）に重ね合わせられていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記一方の縁部（１０ａ）の端面（１０ｃ）と、前記他方の縁部（１０ｂ）の端面（１０ｄ）とのなす角度（θ）は９０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記一方の縁部（１０ａ）は、前記中心線（Ｃ１）を超えた部位に、前記扁平チューブ（１０）の内側に前記金属板（２０）の板厚分だけ凹陥した段差部（１６）が形成されており、
   前記他方の縁部（１０ｂ）は、前記段差部（１６）に重ね合わせられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 前記湾曲部（１３）の前記一方の縁部（１０ａ）は、前記扁平チューブ（８０、１００）の厚みの半分よりも小さい曲率半径を有する第１領域（８１、１０１）と、前記第１領域（８１、１０１）よりも先端側に設けられ、前記扁平チューブ（８０、１００）の厚みの半分よりも大きい曲率半径を有する第２領域（８２、１０２）とを有し、
   前記他方の縁部（１０ｂ）は、前記第２領域（８２、１０２）又はそれより先端側に重ね合わせられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
5. 前記第２領域（８２）の少なくとも一部は平面状であることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
6. 前記一方の縁部（１０ａ）は、前記平板部（１１）にまで延在していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱交換器。
7. 前記他方の縁部（１０ｂ）の厚みは、先端側に向かって徐々に減少していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の熱交換器。
8. 前記ヘッダ（５１、５２）は、前記扁平チューブ（７０）の両端部が嵌め込まれる開口部（７５）を備え、
   前記開口部（７５）は、前記他方の縁部（１０ｂ）の端面（１０ｄ）を含む前記扁平チューブ（７０）の断面形状に倣う開口形状を有していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱交換器。
9. 前記金属板（２０）は、マグネシウムを含む合金により形成された芯材層（２２）と前記芯材層（２２）の少なくとも一方の表面に形成されたろう材層（２１）とを有していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の熱交換器。
10. 互いに対向する一対の平板部（１１、１２）と外側に凸になるように湾曲する一対の湾曲部（１３、１４）とをそれぞれ備え、金属板（２０）を用いて作製された複数の扁平チューブ（１０）と、前記扁平チューブ（１０）に熱的に接続されたフィン（３０）とが前記扁平チューブ（１０）の厚み方向に積層されたコア部（５０）と、
    前記扁平チューブ（１０）の両端部にそれぞれ接続された一対のヘッダ（５１、５２）とを有する熱交換器であって、
    前記扁平チューブ（１０）は、前記湾曲部（１３）で前記金属板（２０）の縁部（１０ａ、１０ｂ）同士が重ね合わされてろう接された重ね合せ領域（１５）を有し、
    前記重ね合せ領域（１５）は、前記扁平チューブ（１０）に厚み方向外側からの圧縮荷重が加えられたときに内周側の前記縁部（１０ａ）と外周側の前記縁部（１０ｂ）との密着度が高まるように配置されていることを特徴とする熱交換器。
11. 芯材層（２２）と前記芯材層（２２）の少なくとも一方の表面に形成されたろう材層（２１）とを備えた金属板（２０）を一対の平板部（１１、１２）と一対の湾曲部（１３、１４）とを有する扁平管状に折曲げ成形して扁平チューブ（１０）を作製する工程と、
    前記扁平チューブ（１０）と前記平板部（１１、１２）に熱的に接続されたフィン（３０）とを前記扁平チューブ（１０）の厚み方向に積層してコア部（５０）を作製する工程と、
    前記扁平チューブ（１０）の両端部に一対のヘッダ（５１、５２）を接続して熱交換器の組立て体を作製する工程と、
    前記組立て体を加熱して前記ろう材層（２１）を溶融させ、前記組立て体をろう付け固定する工程とを有し、
    前記扁平チューブ（１０）は、
    一方の前記湾曲部（１３）の少なくとも一部で、前記金属板（２０）の一方の縁部（１０ａ）の外側に前記金属板（２０）の他方の縁部（１０ｂ）が重ね合わせられ、
    前記一方の縁部（１０ａ）が前記湾曲部（１３）のうち前記扁平チューブ（１０）の厚み方向の中心線（Ｃ１）を超えて伸び、
    前記他方の縁部（１０ｂ）が、前記中心線（Ｃ１）を超えない位置であって前記平板部（１１、１２）に垂直でない面を少なくとも一部に含む領域において前記一方の縁部（１０ａ）の外側に重ね合わせられるように作製され、
    前記組立て体をろう付け固定する工程では、前記一方の縁部（１０ａ）と前記他方の縁部（１０ｂ）とが重ね合わせられた前記湾曲部（１３）が前記扁平チューブ（１０）の鉛直下方側に位置するように前記組立て体が配置されること
    を特徴とする熱交換器の製造方法。

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