JP3591569B2 - 熱交換器及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は熱交換器及びその製造方法に関するもので、詳細には、例えば家屋や自動車等の空調等に利用され、使用する場所に設置固定するためのブラケットを具備する熱交換器及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、自動車や家屋の空調機器に利用される熱交換器としては、熱交換管と、これら熱交換管の間に介在される熱交換用フィンとを具備するもの例えばパラレルフロー型やサーペンタイン型等、様々な形状のものが知られている。これらの熱交換器を使用する場所に設置固定するためには、上記熱交換用フィンの外方側端部にろう付接合された取付部材例えばサイドプレートにブラケットを装着して、ろう付接合するのが一般的である。
【0003】
この場合、上記サイドプレートは、予め両側表面にろう材を塗布されたブレージングシートにて形成されており、熱交換用フィンの外方側端部に接合されている。この開口部に上記ブラケットを装着した後、加熱手段例えば炉等の中で約600℃程度に加熱され、上記サイドプレートの表面に塗布されたろう材が溶融することによってろう付接合される。
【0004】
しかし、サイドプレートにブラケットを装着してからろう付接合するまでの間にブラケットの位置がずれてしまい、不良品が発生する虞れがある。したがって、ブラケットを装着した段階で仮止めをする必要があった。この場合、従来の仮止めとしては、サイドプレートとブラケットをねじ止め又はリベット止めするか、あるいはサイドプレートとブラケットの当接面端部に沿って例えばTIG(Tungsten Inert Gas Arc)溶接にて点付けや仮付けする点溶接又はスポット溶接する等の方法が採られていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の仮止めにおいて、上記ねじ止め又はリベット止めの場合は、サイドプレート及びブラケットにねじ又はリベット用の孔を穿設するのが面倒であると共に、上記孔にねじ又はリベットを嵌挿するための位置合わせが面倒であり、また、ろう付時に高温に晒されて寸法誤差を生じるという問題があった。更に、構成部品及び工数が増加するので、製造コストが増大するという問題があった。また、TIG溶接による点溶接又はスポット溶接の場合は、工数が増加すると共に、溶接のためのランニングコストが嵩むので、結果的に製造コストが増大するという問題があった。
【0006】
この発明は上記事情に鑑みなされたもので、取付部材にブラケットを装着した段階で行う仮止めの工数を減らすと共に、仮止め作業を簡略化することにより、組付けが簡単で、かつ製造コストを減らすことができるような熱交換器及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためにこの発明は以下のように構成される。
【0008】
(1)この発明の熱交換器は、熱交換管と、熱交換管の間に介在される熱交換用フィンを具備する熱交換器であって、上記熱交換用フィンの外方側端部に、外方に向かって開口する略チャンネル状の取付部材をろう付接合し、上記取付部材の開口部に、ブラケットをかしめ固定すると共に、ろう付接合してなる熱交換器を前提とし、請求項1記載の発明は、上記ブラケットに凹部を設け、この凹部に上記取付部材の開口部側片をかしめ固定してなることを特徴とする。また、請求項2記載の発明は、上記ブラケットに、上記取付部材の開口部内に挿入されるフランジ部を設け、このフランジ部に取付部材の開口部側片をかしめ固定してなることを特徴とする。また、請求項3記載の発明は、上記ブラケットに、取付部材の開口部より外方へ突出する突片を設け、この突片を上記取付部材の開口部外側面にかしめ固定してなることを特徴とする。
【0009】
(2)請求項4記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の熱交換器の製造方法であって、上記熱交換器を組立てると共に、熱交換用フィンの外方側端部に、外方に向かって開口する略チャンネル状の取付部材を組付ける工程と、上記取付部材の開口部内にブラケットを挿入する工程と、上記取付部材とブラットをかしめ固定する工程と、上記熱交換管、熱交換用フィン、取付部材及びブラケットを加熱により一体にろう付する工程と、を有することを特徴とする。この発明において、上記取付部材とブラケットをかしめ固定する際、かしめ代を上記ブラケットより長くする方が好ましい(請求項5)。
【0010】
請求項1〜4記載の発明によれば、略チャンネル状の取付部材の開口部にブラケットを装着してかしめ固定、すなわち、ブラケットに設けられた凹部やフランジ部あるいは突片を取付部材の開口部側にかしめ固定することにより、ブラケットの仮止めをすることができるので、ろう付時に生じる寸法誤差に関係なく確実に仮止めでき、仮止めの工程を簡略化できると共に、仮止めのための構成部品を削除することができる。この場合、ブラケットに凹部を設けて、この凹部に取付部材の開口部側片をかしめ固定することにより、更に確実に仮止めすることができる(請求項1)。また、ブラケットに、取付部材の開口部に挿入してかしめ固定するためのフランジ部を設けることにより、ブラケットの軽量化及び材料コストの低減を図ることができる(請求項2)。また、かしめ代をブラケットより長くすることにより、ブラケットの仮止めを更に強固にすることができる(請求項5)。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の各実施形態について添付図面に基づいて詳細に説明する。ここではこの発明の熱交換器をパラレルフロー型の熱交換器に適用した場合について説明する。
【0012】
◎第一実施形態
図1はこの発明に係る熱交換器の第一実施形態の一例を示す概略正面図、図2は図1のA部拡大断面斜視図、図3は図1のB部拡大断面斜視図である。
【0013】
この発明に係るパラレルフロー型の熱交換器1は、例えば一対のヘッダーパイプ2と、これらヘッダーパイプ2間に架設される互いに平行な複数のアルミニウム製熱交換管3と、これら熱交換管3の間に介設されると共に、ろう付されるアルミニウム製の熱交換用フィン例えばコルゲートフィン4とを具備しており、ヘッダーパイプ2、熱交換管3及びコルゲートフィン4はろう付にて一体に接合されている。また、このように構成される熱交換器1のヘッダーパイプ2間における上端のコルゲートフィン4及び下端のコルゲートフィン4には、それぞれ取付部材例えばサイドプレート10がろう付接合されて、コルゲートフィン4を保護している。また、上端のサイドプレート10には、上ブラケット20がろう付接合され、下端のサイドプレート10には、下ブラケット30がろう付接合されている。
【0014】
ヘッダーパイプ2は、例えばアルミニウム製の押出形材にて略円筒状に形成されており、その上下端部にはキャップ部材5が被着固定されている。また、一方のヘッダーパイプ2(図1では左側)の例えば外方側上端付近には、熱媒体の流入口6が設けられており、他方のヘッダーパイプ2(図1では右側)の外方側下端付近には、熱媒体の流出口7が設けられている。
【0015】
熱交換管3は、アルミニウム製の押出形材にて例えば偏平な板状に形成されており、その内部には長手方向に向かって貫通する複数に区画された熱媒体の流路3a(図2参照)が形成されている。このように形成される熱交換管3の両端部は、両ヘッダーパイプ2に設けられたスリット(図示せず)に挿入され、ろう付により固着されている。
【0016】
熱交換用フィンすなわちコルゲートフィン4は、アルミニウム製の板材を屈曲することにより連続波形状に形成されており、各熱交換管3の間に介設されてろう付されている。なお、最上段の熱交換管3の上側、及び最下段の熱交換管3の下側にも、それぞれコルゲートフィン4がろう付接合されている。
【0017】
取付部材すなわちサイドプレート10は、例えば、アルミニウム製の板材の少なくとも片面に予めろう材がクラッドされたブレージングシートを折曲することにより、略チャンネル状に形成されており、その長手方向の両端部には、ヘッダーパイプ2の側面に係合するための係合部10aが形成されている(図2参照)。この場合、ろう材がクラッドされた側がチャンネルの内側になるように折曲する。このように形成されるサイドプレート10は、上端部においては上方に向かって開口するように、下端部においては下方に向かって開口するように、それぞれコルゲートフィン4にろう付接合されている。
【0018】
上ブラケット20は、アルミニウム製の押出形材にて断面略逆T字状に成形されており、その上部はクランク状に折曲されると共に、厚さ方向に貫通する取付孔20bを有する取付片20cが形成され、下部に形成されるフランジ部20aは熱交換器1の上端部にろう付されるサイドプレート10に挿入され、ろう付されている(図2参照)。また、下ブラケット30は、アルミニウム製の押出形材にて上端にフランジ部30aを有する断面略T字状の基部と、その下端には延在する略十文字状の取付部30bが一体に形成されている。この下ブラケット30の上部に形成されるフランジ部30aは熱交換器1の下端部にろう付けされるサイドプレート10に挿入され、ろう付されている(図3参照)。このように形成される上ブラケット20の取付片20b及び下ブラケット30の取付部30bを、熱交換器1の設置場所に固定することにより、熱交換器1を取付けることができる。
【0019】
なお、サイドプレート10に用いられるブレージングシートに関して、このブレージングシートに予めクラッドされるろう材には、例えばAl−Si,Al−Cu又はAl−Cu−Si等のろう材を形成する合金の上に、フラックス粉末例えばフッ化物系フラックス等の混合粉末を塗布する。
【0020】
次に、熱交換器1の製造工程について説明する。まず、複数の熱交換管3を、表面に予めろう材がクラッドされた両ヘッダーパイプ2に設けられた上記スリットに挿入すると共に、熱交換管3の間にコルゲートフィン4を介設して、熱交換器1を組立てる。次に、最上段の熱交換管3上にコルゲートフィン4を介してサイドプレート10を上側に開口するように載置すると共に、最下段の熱交換管3の下側にコルゲートフィン4を介してサイドプレート10を下側に開口するように当接し、これらを治具(図示せず)で固定してずれないようにする。
【0021】
その後、上側のサイドプレート10の開口部に上ブラケット20のフランジ部20aを挿入した後、かしめ固定する(図4(a)及び(b)参照)。同様に、下側のサイドプレート10の開口部に下ブラケット30のフランジ部30aを挿入した後、かしめ固定する。
【0022】
この場合、かしめ部10bを、ブラケット20,30のフランジ部20a30aより長くすることにより、サイドプレート10内でのブラケット20,30のガタツキを抑えることができるので、強固にかしめ固定することができる(図2参照)。この状態で、加熱手段例えば炉の中で約600℃程度に加熱することにより、ろう材が溶融してろう付接合される。
【0023】
なお、図5に示すように、上記ブラケット20,30(図5ではブラケット20を示す。)のフランジ部20a(又は30a)の上端(又は下端)隅角部に面取り部20bを設けることにより、この面取り部20bに沿わせてサイドプレート10の両側部をかしめ固定することができる。したがって、より強固にかしめ固定することができる。
【0024】
また、上記説明では、サイドプレート10がブレージングシートにて形成される場合について説明したが、サイドプレート10は必ずしもブレージングシートにて形成する必要はなく、図6に示すように、サイドプレート10は、ろう材がクラッドされていないアルミニウム製チャンネル材にて形成し、このサイドプレート10とブラケット20(又は30)の間に、例えば予め略チャンネル状に折曲したろう材シート8Aを介在させて、ブラケット20(又は30)をサイドプレート10にかしめ固定するようにしてもよい。なお、この場合、ろう材シート8Aの両面あるいはサイドプレート10の上面及びブラケット20(又は30)の下面(又は上面)にフラックスを塗布しておく必要がある。
【0025】
◎第二実施形態
次に、この発明に係る熱交換器の第二実施形態について図7を参照して説明する。第二実施形態は、上ブラケット及び下ブラケットのフランジ部に凹部を設けた場合である。
【0026】
第二実施形態における上ブラケット21のフランジ部21aには、両側部に長手方向に延びる凹条(凹部)21bが設けられており、この凹条21bにサイドプレート11の開口部両側片をかしめ固定している。これにより、かしめ部11aによって、サイドプレート11の開口部両側片の先端が凹条21b内に折曲されるようにして仮止めされる。このように構成することにより、サイドプレート11と上ブラケット21のフランジ部21aとを、第一実施形態の場合よりも確実に固定することができる。
【0027】
なお、下ブラケット(図示せず)のフランジ部の形状は、上ブラケット21のフランジ部21aと同様なので、説明を省略する。また、第二実施形態におけるその他の部分は上記第一実施形態と同様なので、説明を省略する。
【0028】
◎第三実施形態
次に、この発明の第三実施形態について図8を参照して説明する。第三実施形態は、サイドプレートの開口部側片の先端部が、上ブラケット及び下ブラケットのフランジ部における外方側の面に接触するようにかしめ固定した場合である。
【0029】
第三実施形態における上ブラケット22は、第一実施形態における上ブラケット20と同様な形状をしており、サイドプレート12は、その開口部側片が第一実施形態におけるサイドプレート10よりも若干長めに形成されている。このように形成される上ブラケット22のフランジ部22aを、サイドプレート12の開口部に挿入し、開口部両側片の先端部がフランジ部22aの外方側面に接触するように折曲してかしめ固定する。これにより、かしめ部12aによって、上ブラケット22が仮止めされる。このように構成することにより、サイドプレート12と上ブラケット22のフランジ部22aを、第一実施形態の場合よりも確実に固定できる。
【0030】
なお、下側のサイドプレートと下ブラケット(図示せず)のフランジ部の形状は、上ブラケット22のフランジ部22aと同様なので、説明を省略する。また、第三実施形態におけるその他の部分は上記第一実施形態と同様なので、その説明を省略する。
【0031】
◎第四実施形態
次に、この発明の第四実施形態について図9を参照して説明する。第四実施形態は、ブラケットに突片を形成した場合である。
【0032】
第四実施形態における上ブラケット23のフランジ部23aには、外側方に向かって延在する突片23bが設けられている。この突片23bは、フランジ部23aがサイドプレート13に挿入された際、サイドプレート13の開口部より外方へ突出するように形成されている。このように形成される上ブラケット23のフランジ部23aを、サイドプレート13の開口部に挿入して、突片23bがサイドプレート13の側片に接触するように折曲すると共に、かしめ固定し、かしめ部23cによって上ブラケット23が仮止めされる。これにより、突片23bの先端部付近にかしめ部23cが形成される。
【0033】
なお、下側のサイドプレート13及び下ブラケット(図示せず)のフランジ部の形状は、上ブラケット23のフランジ部23aと同様なので、説明を省略する。また、第四実施形態におけるその他の部分は上記第一実施形態と同様なので、説明を省略する。
【0034】
◎その他の実施形態
上記各実施形態では、この発明を、熱交換管及び熱交換用フィンが水平かつ互いに平行に配設されたパラレルフロー型の熱交換器に適用した場合について説明したが、熱交換管及び熱交換用フィンが垂直かつ互いに平行に配設された熱交換器にも適用できるのは勿論である。また、パラレルフロー型以外の熱交換器例えばサーペンタイン型の熱交換器にも適用可能である。
【0035】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明の熱交換器によれば、以下のような優れた効果が得られる。
【0036】
請求項1〜4記載の発明によれば、略チャンネル状の取付部材の開口部にブラケットを装着してかしめ固定することにより、ブラケットの仮止めをすることができるので、ろう付時の寸法誤差に関係なく確実に仮止めでき、仮止めの工程を簡略化できると共に、仮止めのための構成部品を削除することができる。この場合、ブラケットに凹部を設けて、この凹部に取付部材の開口部側片をかしめ固定することにより、更に確実に仮止めすることができる(請求項1)。また、ブラケットに、取付部材の開口部に挿入してかしめ固定するためのフランジ部を設けることにより、ブラケットの軽量化及び材料コストの低減を図ることができる(請求項2)。また、かしめ代をブラケットより長くすることにより、ブラケットの仮止めを更に強固にすることができる(請求項5)。
【0037】
したがって、構成部品及び工数の低減並びに仮止め工程の簡略化を図ることができるので、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る熱交換器の第一実施形態の一例を示す概略正面図である。
【図2】図1のA部拡大断面斜視図である。
【図3】図1のB部拡大断面斜視図である。
【図4】第一実施形態において、サイドプレートにブラケットを挿入する工程(a)及びかしめ固定した状態(b)を示す要部拡大断面図である。
【図5】第一実施形態における別のブラケットをサイドプレートに挿入する工程(a)及びかしめ固定した状態(b)を示す要部拡大断面図である。
【図6】第一実施形態においてろう材シートを用いた場合のサイドプレートにブラケットを挿入する工程(a)及びかしめ固定した状態(b)を示す要部拡大断面図である。
【図7】この発明に係る熱交換器の第二実施形態において、サイドプレートとブラケットをかしめ固定した状態を示す要部拡大断面図である。
【図8】この発明に係る熱交換器の第三実施形態において、サイドプレートとブラケットをかしめ固定した状態を示す要部拡大断面図である。
【図9】この発明に係る熱交換器の第四実施形態において、サイドプレートにブラケットを挿入した状態(a)及びかしめ固定した状態(b)を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
1 熱交換器
3 熱交換管
4 コルゲートフィン(熱交換用フィン)
8 ろう材
8A ろう材シート
10〜13 サイドプレート(取付部材)
10b,11a,12a,23c かしめ部
20〜23 上ブラケット(ブラケット)
20a〜23a フランジ部
21b 凹条(凹部)
23b 突片
30 下ブラケット
30a フランジ部
Claims (5)
- 熱交換管と、熱交換管の間に介在される熱交換用フィンを具備する熱交換器であって、上記熱交換用フィンの外方側端部に、外方に向かって開口する略チャンネル状の取付部材をろう付接合し、上記取付部材の開口部に、ブラケットをかしめ固定すると共に、ろう付接合してなる熱交換器において、
上記ブラケットに凹部を設け、この凹部に上記取付部材の開口部側片をかしめ固定してなる、ことを特徴とする熱交換器。 - 熱交換管と、熱交換管の間に介在される熱交換用フィンを具備する熱交換器であって、上記熱交換用フィンの外方側端部に、外方に向かって開口する略チャンネル状の取付部材をろう付接合し、上記取付部材の開口部に、ブラケットをかしめ固定すると共に、ろう付接合してなる熱交換器において、
上記ブラケットに、上記取付部材の開口部内に挿入されるフランジ部を設け、このフランジ部に取付部材の開口部側片をかしめ固定してなる、ことを特徴とする熱交換器。 - 熱交換管と、熱交換管の間に介在される熱交換用フィンを具備する熱交換器であって、上記熱交換用フィンの外方側端部に、外方に向かって開口する略チャンネル状の取付部材をろう付接合し、上記取付部材の開口部に、ブラケットをかしめ固定すると共に、ろう付接合してなる熱交換器において、
上記ブラケットに、上記取付部材の開口部より外方へ突出する突片を設け、この突片を上記取付部材の開口部外側面にかしめ固定してなる、ことを特徴とする熱交換器。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の熱交換器の製造方法であって、
上記熱交換器を組立てると共に、熱交換用フィンの外方側端部に、外方に向かって開口する略チャンネル状の取付部材を組付ける工程と、
上記取付部材の開口部内にブラケットを挿入する工程と、
上記取付部材とブラケットをかしめ固定する工程と、
上記熱交換管、熱交換用フィン、取付部材及びブラケットを加熱により一体にろう付する工程と、
を有することを特徴とする熱交換器の製造方法。 - 請求項4記載の熱交換器の製造方法において、
上記取付部材とブラケットをかしめ固定する際、かしめ代を上記ブラケットより長くする、ことを特徴とする熱交換器の製造方法。
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