JP2818917B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば自動車のイン
タークーラ等に使用されるアルミニウム製の熱交換器に
関するものである。

【０００２】この明細書において、アルミニウムとは、
純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含んで意味す
るものとする。

【０００３】

【従来の技術】従来、この種アルミニウム製の熱交換器
は、並列状の垂直偏平管および隣り合う垂直偏平管同志
の間に介在されたコルゲート・フィンよりなるコア部
と、上下両ヘッダと、左右両外側に配置されたサイドプ
レートとを備えており、熱交換器の製造のさいには、上
下両ヘッダプレートにあけられた並列状の長孔に、偏平
管の上下両端部を差し込んで偏平管を並列状に配置する
とともに、隣り合う偏平管同志の間にコルゲート・フィ
ンを介在させて、コア部を形成し、これに左右両サイド
プレートを組み合わせるとともに、上下ヘッダプレート
にそれぞれヘッダ本体を被せてセットしたのち、すべて
の熱交換器構成部材を炉中で一括ろう付けしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炉中で
の一括ろう付けのさいには、組み合わせられた熱交換器
構成部材のうち、とくにコア部の並列状の偏平管とコル
ゲート・フィンの部分が左右両外側方に膨らむように膨
脹するため、並列状の偏平管のうち、とりわけ左右両外
側の偏平管が大きく変形して、ヘッダプレートの長孔と
偏平管の上下両端部との間に隙間があき、これによっ
て、ヘッダプレートの長孔周縁部と偏平管とにろう付け
不良が生じ、気密性が損なわれ、流体の漏れが生じやす
いという問題があった。

【０００５】加えて、近年、この種のインタークーラ等
に使用されるアルミニウム製熱交換器は、その軽量化の
ために、各構成部材が薄肉となされているが、コルゲー
ト・フィンやヘッダプレートと共に偏平管が薄肉となさ
れた場合には、上記の問題がより一層深刻なものとなっ
た。

【０００６】この発明の目的は、上記の従来技術の問題
を解決し、各偏平管の端部をインナーフィンにより補強
することができて、炉中での一括ろう付けのさいにも、
左右両外側の偏平管の変形を有効に防止することができ
て、コア部全体としての膨脹も少なく、ヘッダプレート
の長孔周縁部と偏平管とを確実にろう付けすることがで
き、充分な気密性を有していて、流体漏れがないうえ
に、偏平管が薄肉となされた場合にも、充分な強度を有
し、軽量でかつ耐久性にすぐれた熱交換器を提供しよう
とするにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、平面よりみて波形のインナーフィン
が収められた並列状の垂直偏平管および隣り合う垂直偏
平管同志の間に介在されかつ正面よりみて波形のアウタ
ーフィンよりなるコア部と、上下両ヘッダとを備えてお
り、上下両ヘッダのヘッダプレートに並列状の偏平管差
込み用長孔が互いに対向状に設けられ、上部ヘッダプレ
ートの長孔の周縁部に上部ヘッダ内に突出した立上がり
壁部が設けられるとともに、下部ヘッダプレートの長孔
の周縁部に下部ヘッダ内に突出した垂下壁部が設けら
れ、上下両ヘッダプレートの互いに対向する長孔内に偏
平管の両端部が、立上がり壁部および垂下壁部の先端部
を越えてヘッダ内に入り込むように差し込まれ、偏平管
の両端部が長孔周縁の立上がり壁部および垂下壁部に密
着せしめられ、各偏平管内に挿入されたインナーフィン
の長さが、上下両ヘッダプレート同志の間の間隔Ｘより
も長くかつ両ヘッダプレートの長孔周縁の立上がり壁部
の先端および垂下壁部の先端同志の間の間隔Ｙよりも短
いものとなされている、熱交換器を要旨としている。

【０００８】

【作用】上記熱交換器によれば、各偏平管内に挿入され
たインナーフィンの長さが、上下両ヘッダプレート同志
の間の間隔Ｘよりも長くかつ両ヘッダプレートの長孔周
縁の立上がり壁部の先端および垂下壁部の先端同志の間
の間隔Ｙよりも短いものとなされているので、上下両ヘ
ッダの内部において各偏平管の端部内にインナーフィン
の端部が存在せしめられていて、該偏平管の端部がイン
ナーフィンによって補強されている。従って、熱交換器
構成部材のセット後の炉中一括ろう付けのさいにも、偏
平管の変形が少なく、とりわけ左右両外側の偏平管の変
形を有効に阻止することができて、コア部全体としての
膨脹も少なく、ヘッダプレートの長孔周縁部と偏平管と
を確実にろう付けすることができる。ろう付け後に得ら
れた熱交換器は、充分な気密性を有していて、流体の漏
れを生じることがない。

【０００９】

【実施例】つぎに、この発明の実施例を図面を参照して
説明する。

【００１０】図１と図２において、この発明によるアル
ミニウム製熱交換器は、例えば自動車のインタークーラ
(20)として使用されるものであり、これは平面よりみて
波形のインナーフィン(10)が収められた並列状の垂直偏
平管(2) および隣り合う垂直偏平管(2) 同志の間に介在
されかつ正面よりみて波形のアウターフィン(3) よりな
るコア部(1) と、上下両ヘッダ(4)(5)と、左右両外側に
配置されたサイドプレート(13)(13)とによって構成され
ている。

【００１１】上下両ヘッダ(4)(5)は、略箱形の上下ヘッ
ダ本体(4a)(5a)と、これらの一端開口部を塞ぐヘッダプ
レート(6)(7)とにより構成されている。

【００１２】この実施例では、上下両ヘッダ(4)(5)のヘ
ッダ本体(4a)(5a)はそれぞれアルミニウム板製である。
ヘッダプレート(6)(7)は、内外両面にろう材層を有する
アルミニウム・ブレージング・シート製である。また各
偏平管(2) も同様に内外両面にろう材層を有するアルミ
ニウム・ブレージング・シート製の電縫管によりつくら
れ、アウターフィン(3) およびインナーフィン(10)はア
ルミニウム板製である。また各サイドプレート(13)は、
アルミニウム・ブレージング・シート製である。

【００１３】上下両ヘッダ(4)(5)のヘッダプレート(6)
(7)には、バーリング加工により並列状の偏平管差込み
用長孔(8)(9)が上下に互いに対向状に設けられ、上部ヘ
ッダプレート(6) の長孔(8) の周縁部に上部ヘッダ(4)
内に突出した立上がり壁部(11)が設けられるとともに、
下部ヘッダプレート(7) の長孔(9) の周縁部に下部ヘッ
ダ(5) 内に突出した垂下壁部(12)が設けられている。

【００１４】図３に示すように、この実施例では、イン
ナーフィン(10)として、いわゆるマルチエントリー・フ
ィンが用いられており、これは平面よりみて波形の凹凸
部(17)(18)の列(19)がフィン(10)の長さ方向に並列状に
かつ相互に隣り合うもの同志が半ピッチずつずれた状態
に形成せられているものである。

【００１５】そして、図２に詳しく示すように、上下両
ヘッダプレート(6)(7)の互いに対向する長孔(8)(9)内に
偏平管(2) の両端部(2a)(2b)が、立上がり壁部(11)およ
び垂下壁部(12)の先端部を越えてヘッダ(4)(5)内に入り
込むように差し込まれている。また、各偏平管(2) 内に
挿入されたインナーフィン(10)の長さは、上下両ヘッダ
プレート(6)(7)同志の間の間隔Ｘよりも長くかつ両ヘッ
ダプレート(6)(7)の長孔(8)(9)周縁の立上がり壁部(11)
の先端および垂下壁部(12)の先端同志の間の間隔Ｙより
も短いものとなされている。従って、上下両ヘッダ(4)
(5)の内部において各偏平管(2) の端部(2a)(2b)内にイ
ンナーフィン(10)の端部(10a)(10b)が存在せしめられて
いる。

【００１６】なお、図１に示すように、上下両ヘッダ
(4)(5)のヘッダプレート(6)(7)の周縁に立上がり縁部(2
4)(24)が設けられ、各ヘッダプレート(6)(7)の立上がり
縁部(24)(24)の上端部には、所要数のヘッダ本体仮止め
用凸部(25)およびサイドプレート仮止め用凸部(26)が設
けられている。ヘッダ本体(4a)(4b)の開口周縁には、断
面略Ｌ形の外方凸部(27)が設けられている。

【００１７】上記において、インタークーラ(20)を製造
するには、まず上下両ヘッダプレート(6)(7)の互いに対
向する長孔(8)(9)内に偏平管(2) の両端部(2a)(2b)が、
立上がり壁部(11)および垂下壁部(12)の先端部を越えて
ヘッダ(4)(5)内に入り込むように差し込まれる。

【００１８】偏平管(2) の上下両端部は、これらの長孔
(8)(9)への差し込み後に、それぞれ拡管処理を行なうこ
とにより、長孔(8)(9)周縁の立上がり壁部(11)および垂
下壁部(12)に密着せしめられる。

【００１９】図２に示すように、各偏平管(2) 内に挿入
されたインナーフィン(10)の長さは、上下両ヘッダプレ
ート(6)(7)同志の間の間隔Ｘよりも長くかつ両ヘッダプ
レート(6)(7)の長孔(8)(9)周縁の立上がり壁部(11)の先
端および垂下壁部(12)の先端同志の間の間隔Ｙよりも短
いものとなされており、従って、上下両ヘッダ(4)(5)の
内部において各偏平管(2) の端部(2a)(2b)内にインナー
フィン(10)の端部(10a)(10b)が存在せしめられていて、
該偏平管(2) の端部(2a)(2b)がインナーフィン(10)によ
って補強されている。

【００２０】ついで、上下両ヘッダプレート(6)(7)周縁
の立上がり縁部(24)(24)の内側に、ヘッダ本体(4a)(4b)
の開口周縁の外方凸部(27)が嵌め合わせられ、上下両ヘ
ッダプレート(6)(7)のヘッダ本体仮止め用凸部(25)(25)
がそれぞれが内側に折り曲げられて、ヘッダ本体(4a)(4
b)の外方凸部(27)(27)が押さえ止められ、上下両ヘッダ
本体(4a)(4b)とヘッダプレート(6)(7)とが相互に仮止め
されるとともに、サイドプレート仮止め用凸部(26)(26)
が外側に折り返されて係り合わせられることにより、上
下両ヘッダプレート(6)(7)の左右両側縁部と、左右両サ
イドプレート(13)(13)の上下両端部とが相互に仮止めさ
れる。

【００２１】こうして、インタークーラ構成部材のセッ
トを完了したのち、インタークーラ構成部材全体を、例
えば真空ろう付け装置に入れ、炉内を所定温度に保持し
て、真空ブレージング法によりこれらを一括してろう付
けするが、この発明によれば、上下両ヘッダ(4)(5)の内
部において各偏平管(2) の端部(2a)(2b)内にインナーフ
ィン(10)の端部(10a)(10b)が存在せしめられていて、該
偏平管(2) の端部(2a)(2b)がインナーフィン(10)によっ
て補強されているので、炉中一括ろう付けのさいには、
偏平管(2) の変形が少なく、とりわけ左右両外側の偏平
管(2)(2)の変形を有効に阻止することができ、各偏平管
(2) と上下ヘッダプレート(6)(7)の長孔(8)(9)周縁部と
が確実にろう付けされる。従って、ろう付け不良を生じ
ることようなことがなく、得られたインタークーラ(20)
は充分な気密性を有していて、チャージ・エアの漏れを
生じるおそれがないものである。

【００２２】ところで、図１と図４に示すように、上部
ヘッダ(4) の前側壁(14)には、加圧されたチャージ・エ
アよりなる流体の導入管(22)が接続され、下部ヘッダ
(4) の右側壁に同流体排出管(23)が接続されているが、
この実施例では、図４に詳しく示すように、上部ヘッダ
(4) の高さを低くするために、上部ヘッダ(4) の前側壁
(14)に、水平方向に長い長孔（高さｂ）(21)が設けられ
ていて、この長孔(21)の周縁部に、接続端部が同じ長円
形となされた流体導入管(22)が接続されている。ここ
で、流体導入管(22)は、例えばアルミニウム製パイプを
曲げ加工した後、スエージング加工、あるいは型による
プレス加工により接続端部を長円形として、製作する。

【００２３】このような上部ヘッダ前側壁(14)の長孔(2
1)の周縁部に、同じく長円形の接続端部を有する流体導
入管(22)を接続すると、上部ヘッダ(4) の前側壁(14)
に、同図に一点鎖線で示す正面より見て真円形の孔（直
径ａ）(30)があけられた従来の場合に比べて、ａ−ｂの
高さ分だけ、上部ヘッダ(4) の高さが低くなり、上部ヘ
ッダ(4) の容量が少なくなるため、音（いわゆる流音）
の発生量が低下するという利点がある。

【００２４】なお、上部ヘッダ(4) の高さがａ−ｂの高
さ分だけ、低くてすむので、逆に、インタークーラ(20)
の全高さはそのまゝとして、上部ヘッダ(4) の高さが低
くなった分だけ、偏平管(2) 側の長さを長いものとする
と、冷却のための管内流路がそれだけ長くなって、冷却
性能をアップすることができる。

【００２５】上記インタークーラ(20)の流体導入管(22)
から、加圧されたチャージ・エアが、上部ヘッダ(4) 内
に導入されると、チャージ・エアは上部ヘッダ(4) より
多数の偏平管(2) 内に分かれて流れ込み、各偏平管(2)
内を通過する間に、管壁およびインナーフィン(10)と接
触し、さらにアウターフィン(3) を介して外部空気と熱
交換され、冷却される。冷却後のチャージ・エアは下部
ヘッダ(5) を経て流体排出管(23)より排出される。この
場合、偏平管(2) の内側に、マルチエントリー・フィン
よりなるインナーフィン(10)が収められているので、熱
の伝達が非常に速やかであり、従って放熱量が多く、冷
却性能がすぐれている。そのうえ、インタークーラ(20)
は、コンパクトであってその寸法が小さくてすみ、従っ
て自動車の車体等への取付けに広いスペースを要せず、
自動車エンジン部の高性能化およびコンパクト化に寄与
し得るものである。

【００２６】図５と図６は、上記インタークーラ(20)を
自動車のエンジン部分に取り付けた場合を示すものであ
る。同図において、自動車のボンネット(34)とインター
クーラ(20)との間にシール用プレート(31)が介在されて
いる。シール用プレート(31)は、樹脂または金属製であ
り、方形枠(32)の内部にルーバーフィン(33)が設けられ
ている。

【００２７】そしてこの場合、自動車のボンネット(34)
とインタークーラ(20)との間にシール用プレート(31)が
介在されていて、シール用プレート(31)の方形枠(32)の
内部にルーバーフィン(33)が存在しているので、外部空
気（冷却風）をインタークーラ(20)のコア部(1) 全体に
均一に効率良く当てることができ、従って冷却能率が大
幅に増大するという利点がある。

【００２８】

【発明の効果】この発明による熱交換器は、上述のよう
に、平面よりみて波形のインナーフィンが収められた並
列状の垂直偏平管および隣り合う垂直偏平管同志の間に
介在されかつ正面よりみて波形のアウターフィンよりな
るコア部と、上下両ヘッダとを備えており、上下両ヘッ
ダのヘッダプレートに並列状の偏平管差込み用長孔が互
いに対向状に設けられ、上部ヘッダプレートの長孔の周
縁部に上部ヘッダ内に突出した立上がり壁部が設けられ
るとともに、下部ヘッダプレートの長孔の周縁部に下部
ヘッダ内に突出した垂下壁部が設けられ、上下両ヘッダ
プレートの互いに対向する長孔内に偏平管の両端部が、
立上がり壁部および垂下壁部の先端部を越えてヘッダ内
に入り込むように差し込まれ、偏平管の両端部が長孔周
縁の立上がり壁部および垂下壁部に密着せしめられ、各
偏平管内に挿入されたインナーフィンの長さが、上下両
ヘッダプレート同志の間の間隔Ｘよりも長くかつ両ヘッ
ダプレートの長孔周縁の立上がり壁部の先端および垂下
壁部の先端同志の間の間隔Ｙよりも短いものとなされて
いるもので、両ヘッダの内部において各偏平管の端部内
にインナーフィンの端部が存在せしめられているから、
インナーフィンによって各偏平管の強度を大幅に増大す
ることができ、従って炉中での一括ろう付けのさいに、
コア部の膨脹が少なく、とりわけ左右両外側の偏平管の
変形を有効に防止することができて、ヘッダプレートと
偏平管とを確実にろう付けすることができる。これによ
って、充分な気密性を有していて、流体の漏れを生じる
おそれがない品質のすぐれた熱交換器を得ることができ
る。また例えば熱交換器の構成部材とくに偏平管が薄肉
となされた場合にも、インナーフィンにより偏平管の端
部を充分に補強することができ、従って熱交換器は充分
な強度を有していて、軽量化を図ることができるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインタークーラの一部分解斜視図
である。

【図２】同インタークーラの要部拡大断面図である。

【図３】インナーフィン収めた偏平管の一部切欠き要部
拡大斜視図である。

【図４】本発明によるインタークーラの正面図である。

【図５】本発明によるインタークーラを自動車の車体に
取り付けた概略断面図である。

【図６】インタークーラを取り付けるシール用プレート
の概略斜視図である。

【符号の説明】

１ コア部 ２ 垂直偏平管 ３ アウターフィン（コルゲート・フィン） ４ 上部ヘッダ ５ 下部ヘッダ ６ 上部ヘッダプレート ７ 下部ヘッダプレート ８，９ 偏平管差込み用長孔 １０ インナーフィン １１ 立上がり壁部 １２ 垂下壁部 ２０ インタークーラ（熱交換器） Ｘ 上下両ヘッダプレート同志の間の間隔 Ｙ 立上がり壁部の先端と垂下壁部の先端同志の
間の間隔

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面よりみて波形のインナーフィン(10)
   が収められた並列状の垂直偏平管(2) および隣り合う垂
   直偏平管(2) 同志の間に介在されかつ正面よりみて波形
   のアウターフィン(3) よりなるコア部(1) と、上下両ヘ
   ッダ(4)(5)とを備えており、上下両ヘッダ(4)(5)のヘッ
   ダプレート(6)(7)に並列状の偏平管差込み用長孔(8)(9)
   が互いに対向状に設けられ、上部ヘッダプレート(6) の
   長孔(8) の周縁部に上部ヘッダ(4) 内に突出した立上が
   り壁部(11)が設けられるとともに、下部ヘッダプレート
   (7) の長孔(9) の周縁部に下部ヘッダ(5) 内に突出した
   垂下壁部(12)が設けられ、上下両ヘッダプレート(6)(7)
   の互いに対向する長孔(8)(9)内に偏平管(2) の両端部
   が、立上がり壁部(11)および垂下壁部(12)の先端部を越
   えてヘッダ(4)(5)内に入り込むように差し込まれ、偏平
   管(2) の両端部が長孔(8)(9)周縁の立上がり壁部(11)お
   よび垂下壁部(12)に密着せしめられ、各偏平管(2) 内に
   挿入されたインナーフィン(10)の長さが、上下両ヘッダ
   プレート(6)(7)同志の間の間隔Ｘよりも長くかつ両ヘッ
   ダプレート(6)(7)の長孔(8)(9)周縁の立上がり壁部(11)
   の先端および垂下壁部(12)の先端同志の間の間隔Ｙより
   も短いものとなされている、熱交換器。