JP3968253B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置等の熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、熱交換器のチューブとして、特公平7−41331号公報に開示されるように1枚のアルミ板材を折り曲げて断面略θ状に成形した扁平チューブが良く使用されている。これは、図10に示すように、一般にフォルデッドチューブと呼ばれるアルミ薄板材Aの両端部を順次内側に折り曲げて、中央で両端部を合わせて仕切壁2を形成し、この仕切壁2を長辺壁3の内面に当接させて、チューブ断面形状が略θ状となるように成形し、熱交換媒体の流路空間Rを形成する扁平チューブ1である。
【0003】
このような熱交換器用のチューブでは、仕切壁2が2枚の板材からなり、その先端2aが長辺壁3の内面に突き当てられてロウ付けされているので、熱交換媒体の流路空間Rにおいて急激な内圧上昇があったとしても変形することなくθ形状を強固に維持できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この扁平チューブ1を使用した熱交換器では、両短辺部4が単純に折り曲げられているだけであり、強度不足である。例えば、熱交換器に石等が飛んできて当接した場合に、変形したり、極端な場合は破損する恐れがある。
【0005】
また、実開昭54−90750号公報に開示されるように、1枚の板材を折り曲げて扁平チューブ1´を形成し、その板材の合せ部2´を扁平チューブの短辺部に配設した場合に、板材を3枚以上に重ね合わせるように合せ部2´を形成して、強度アップを図ることが考えられる(図11)。
【0006】
この扁平チューブ1´とフィン5´とを交互に積層して熱交換器を形成した場合、扁平チューブ1´の合せ部2´が風上側になるように組付ければ、風上側の短辺部の強度が強く、石等の飛来に対しても耐えられる強度を備えることとなる。
【0007】
しかしながら、この場合には、組付け方向が規制されるので、組付け時に作業者が混乱する問題があり、組付け作業に時間がかかる不具合を有する。もしも逆に組立てた場合には、扁平チューブ1´の合せ部2´が風下側に位置する一方、風上側に単純な折り曲げ部4´が位置することになり、飛石等による変形・破損などの損傷を生じる可能性が極めて高くなる。
【0008】
本発明はこのような問題を解決するために、扁平チューブの両短辺部の強度を向上させ、且つヘッダに対して組付け作業性の良好な扁平チューブを有する熱交換器を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、1枚の板材を折り曲げて2つの長辺部と2つの短辺部とを有する略矩形断面形状に形成された扁平チューブを備える熱交換器であって、前記板材は、該板材の両端部が前記扁平チューブの一方の短辺部に位置するように折り曲げ成形され、前記チューブの両短辺部は、長辺部の延びる方向に重なる内壁部、中壁部及び外壁部を有するように前記板材を折り畳んで形成され、該板材の3枚分以上の厚みを有しており、前記扁平チューブの両短辺部の外形は、互いに対称形状とされている構成である。この構成では、短辺部の強度が高いので、飛石等に対する耐損傷性を向上できる。
【0010】
第2の発明は、第1の発明において、前記扁平チューブの両長辺部は、外形が互いに対称形状からなるので、ヘッダの挿入孔に挿入して組付ける際に、組付け方向の規制が無く作業性が良い。
【0011】
第3の発明は、第1または2のいずれかの発明において、前記扁平チューブの短辺両端部が直線部を備えるので、扁平チューブの成形が容易となる。
【0012】
第4の発明は、第1ないし3のいずれか1つの発明において、前記扁平チューブの長辺部には、複数のディンプルが設けられているので、高耐圧強度が得られ、信頼性を向上できる。
【0013】
第5の発明は、第1ないし4のいずれか1つの発明において、前記扁平チューブは、アルミ合金製の芯材とその両側に被覆層を有する3層構造を備え、少なくとも外側層もしくは内側層は亜鉛の含有層で形成されているので、耐食性に優れる。
【0014】
第6の発明は、1枚の板材を折り曲げて略矩形断面形状に形成した扁平チューブを備える熱交換器であって、前記扁平チューブの両短辺部の少なくとも一方端部は、その板厚が前記板材の3枚分以上の厚みを有するように折畳み形成され、この折畳みによって形成される曲線部間の隙間部に、一方の曲線部を形成する板材がせり出して配設されている構成である。この構成では、隙間部に板材が配設されて、隙間を極めて小さくできるので、ヘッダと扁平チューブとのろう付けを強固にできる。
【0015】
第7の発明は、1枚の板材を折り曲げて成形した長円形状の扁平チューブを備える熱交換器の製造方法であって、前記扁平チューブの両短辺部の少なくとも一方端部は、その板厚が前記板材の3枚分以上の厚みを有するように折畳み形成されており、この折畳みによって形成される曲線部とこの曲線部と対面する曲線部との一方の曲線部を仕上げ寸法よりも長く成形し、この長く成形した部分を押しつぶして、両折畳み曲線部間の隙間に押し込み成形する熱交換器用の製造方法である。この製造方法では、隙間を小さくするため製造工程が容易なものとなり、隙間を確実に削減でき、ヘッダと扁平チューブとのろう付け性を強固にできる。
【0016】
第8の発明は、第1ないし7のいずれか1つに記載の熱交換器用チューブを備え、隣接する熱交換器用チューブの対向する長辺部間にフィンが配設されるように該熱交換器用チューブと該フィンとが交互に積層され、該熱交換器用チューブの両短辺部がそれぞれ風下側と風上側とに位置付けられ、これら熱交換器用チューブの両先端部がヘッダに挿入されてなる熱交換器である。この構成では、強度に優れ、組付け性に優れた扁平チューブを使用した熱交換器を得られる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明を、図1ないし図5に示す第1実施例に基づいて説明する。図1は本発明に係る熱交換器10を示す。図2は、扁平チューブ11とフィン12との積層体をヘッダ13に組付ける前の状態を示す。図3は、扁平チューブ11の平面図及び正面図を示す。図4及び図5は扁平チューブ11の両短辺部の拡大図を示す。
【0018】
図1及び図2において、扁平チューブ11とフィン12とが積層され、扁平チューブ11の両先端部11aが熱交換器の両側に配設されるヘッダ13の挿入孔13aに挿入されて一体ロウ付けされる。扁平チューブ11は略矩形断面形状に形成された1枚のアルミ製薄板からなる。扁平チューブ11は、アルミ合金製の芯材とその両側にろう材を被覆した3層のクラッド材である。そのクラッド材の少なくとも外側層もしくは内側層は亜鉛の含有層で形成されている。
【0019】
扁平チューブ11の製造方法の1例を説明する。図4に示すように、薄板の両端部の一方端部をUターンして2枚重ねに形成して短辺部14の中壁部14b及び外壁部14aを形成する。この短辺部14の形成は後で説明する。短辺部14を形成する薄板から更に略直角に折り曲げて長辺部15を形成する。そして、図5に示すように、他方の短辺部16は、長辺部15から略直角に折り曲げて短辺部16の外壁部16aを形成し、外壁部16aから略逆向きにUターンして折り曲げて中壁部16bを形成し、更に元の方向にUターンして折り曲げて内壁部16cを形成する。このように成形することで、短辺部16は前記アルミ製薄板を3枚重ねた厚みを有するようになる。
【0020】
この短辺部16から略直角に折り曲げて、他方の長辺部17を形成し、図4に示すように更に直角に折り曲げて前記一方の短辺部14の内壁部14cを形成する。短辺部14の内壁部14cの先端を更に直角に折り曲げ、板厚分の折曲げ端部14dを形成する。この折り曲げ端部14cに中壁部14bの先端を突き合わせる。このようにすることで、短辺部14を前記薄板の3枚分の厚みを有するように成形することが簡単且つ強固に行える。特に、内壁部14cと中壁部14bとが面接触するとともに、中壁部14bの先端が折曲げ端部14dに接触するので、両者を強固にろう付けできる。
【0021】
尚、折り曲げる板材の寸法誤差をこの短辺部14で調整する場合、例えば、折曲げ端部14dの寸法で調整することもできる。
【0022】
また、折曲げ端部14dの長さで寸法誤差を調整する必要が無い場合には、折曲げ部14dの先端を外壁部14aの内面に突き当てることができる。この折曲げ端部14dを外壁部14aに接触させ、両者をろう付けするようにすれば、高ろう付け強度を確保できる。
【0023】
第1実施例では、短辺部14、16が折り曲げ部を除いて直線部で形成され、更に長辺部15、17も折り曲げ部を除いて直線部で形成され、略矩形状に形成されている。従って、ヘッダ13の挿入孔13aを略矩形状に形成して、該挿入孔13aの対面部を対称形状に形成すればよいので、ヘッダ13の成形が容易である。そして、この挿入孔13aに略矩形状の扁平チューブ11を挿入する際に、扁平チューブ11を長辺部方向(或は短辺部方向)で逆向きであっても挿入でき、挿入する際の扁平チューブ11の向きが規制されないので組付け作業性が良好である。その上、扁平チューブ11をどちら向きに挿入しても、扁平チューブ11とヘッダ13とのろう付け性も良好に得られる。
【0024】
また、扁平チューブ11の短辺部14及び16は、板材を折り曲げてその板材の厚みの3枚分以上の厚み有するように成形されているので、高い強度を確保できる。
【0025】
前記扁平チューブ11の長辺部15、17には、それぞれ複数のディンプル18が設けられている。このディンプル18は、長辺部15、17の外側からチューブ11の内方へ膨出するように形成され、長辺部15、17のそれぞれのディンプル18、18の対向する面同士が当接している。このことで、長辺部15と17との剛性を向上でき、耐変形性を向上できる。
【0026】
第2実施例を図6及び図7により説明する。図6は第1実施例の図3、図7は第1実施例の図5と同様な図を示す。短辺部26の折曲げ構造を長辺部25から略直角に折り曲げ内壁部26cを形成し、そこから外側にUターンさせて中壁部26bを形成し、更に外側にUターンさせて外壁部26aを形成したものである。この第2実施例でも、第1実施例と同様に、短辺部が板材を3枚重ねた厚みを有するように形成できるので、高強度を確保でき、高ろう付け強度を確保できる。
【0027】
図8に、第1及び第2実施例における短辺部の折り曲げ部について、構造変更した例を示す。図8(a)は、第1実施例の図4に示す短辺部に対して、構造変更を行ったものを示す。具体的には、中壁部34bと内壁部34cとの折れ曲がり曲線部に形成される隙間38を、中壁部34bの板材で極力小さくするようにしたものである。実際には、外壁部34aと中壁部34bとを折り曲げた際に、短辺部34の外壁部34aと中壁部34bとを仕上げ寸法よりも長く成形し、この長く成形した部分を押しつぶして、中壁部34bと内壁部34cの間の隙間38に押し込み成形する。これによって、扁平チューブ11をヘッダ13に挿入した際の両者11、13間の隙間を極力小さくでき、ろう付け強度を向上できる。尚、第2実施例のものに対しても適用できる。
【0028】
また、図8(b)は第1実施例の短辺部に、図8(c)は第2実施例の短辺部に、それぞれ図8(a)に示す構造を適用した例を示す。具体的な構造は図8(a)と同様であり、説明を省略する。
【0029】
図9は短辺部44の内壁部44cの板材を隙間48に押し込んだものを示し、図9(a)、図9(b)、図9(c)がそれぞれ図8(a)、図8(b)、図8(c)に対応する。尚、図8及び図9には、中壁部及び内壁部の一方の壁部によって隙間を埋めるように構成したが、両方で隙間を埋めるようにしても良い。
【0030】
尚、第1実施例及び第2実施例とも、扁平チューブの一方の短辺部は1枚の板材の両端部を合わせることによって板材を3枚重ね合わせるようにした構造であるが、この合せ部分を短辺部に配設せずに、長辺部の途中に配設して一方の短辺部を他方の短辺部(例えば、図4、図8(a)、9(a)に示す構造)と同様の構造に形成しても良い。また、扁平チューブ11は、アルミ合金製の芯材とその両側にろう材を被覆した3層のクラッド材であるが、3層に限らず、4層や5層等の多層に形成したものであっても良い。さらに、ディンプル18は、第1実施例に示す形状に限らず、他の形状であっても良い。また、前記チューブは、前記した従来例のように略長円の断面形状を有するように成形してもよい。
【0031】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、1枚の板材を折り曲げて略矩形断面形状に形成した扁平チューブを備える熱交換器であって、該扁平チューブの短辺両端部は、その板厚が前記板材の3枚分以上の厚みを有するように折畳み形成され、且つ前記扁平チューブの該短辺両端部は、外形が互いに対称形状からなる構成であり、扁平チューブの組み付け性が良く、また、短辺部の強度が高いので十分な耐損傷性が得られる。
【0032】
前記扁平チューブの長辺部の外形が直線的で互いに対称形状からなるものでは、ヘッダの挿入孔に挿入して組付ける際に、組付け方向の規制が無く作業性が良い。
【0033】
前記扁平チューブの短辺両端部が直線部からなるものでは、扁平チューブの成形が容易であり、ヘッダの挿入孔に挿入して組付ける際に、組付け方向の規制が無く作業性が良い。
【0034】
前記扁平チューブの長辺部に、複数のディンプルを設けたものでは、高耐圧強度が得られ、信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例に係わる熱交換器の概略図を示す。
【図2】 図1の熱交換器において、扁平チューブをヘッダに組付ける前の状態を示す。
【図3】 本発明の第1実施例に係わる扁平チューブの平面図及び正面図を示す。
【図4】 本発明の第1実施例に係わる扁平チューブの一方の短辺部の拡大図を示す。
【図5】 本発明の第1実施例に係わる扁平チューブの他方の短辺部の拡大図を示す。
【図6】 本発明の第2実施例に係わる扁平チューブの平面図及び正面図を示す。
【図7】 本発明の第2実施例に係わる扁平チューブの他方の短辺部の拡大図を示す。
【図8】 扁平チューブの短辺部の別の実施例を示す。
【図9】 扁平チューブの短辺部の更に別の実施例を示す。
【図10】 従来の扁平チューブを示す。
【図11】 従来の他の扁平チューブを示す。
【符号の説明】
A 薄板材
R 流路空間
1 扁平チューブ
2 仕切壁
3 長辺壁
4 短辺部
11 扁平チューブ
12 フィン
13 ヘッダ
14 短辺部
15 長辺部
16 短辺部
17 長辺部
18 ディンプル
Claims (6)
- 1枚の板材を折り曲げて2つの長辺部と2つの短辺部とを有する略矩形断面形状に形成された扁平チューブを備える熱交換器であって、
前記板材は、該板材の両端部が前記扁平チューブの一方の短辺部に位置するように折り曲げ成形され、
前記チューブの両短辺部は、長辺部の延びる方向に重なる内壁部、中壁部及び外壁部を有するように前記板材を折り畳んで形成され、該板材の3枚分以上の厚みを有しており、
前記扁平チューブの両短辺部の外形は、互いに対称形状とされていることを特徴とする熱交換器。 - 前記扁平チューブの両長辺部は、外形が互いに対称形状からなることを特徴とする請求項1記載の熱交換器。
- 前記扁平チューブの短辺両端部が直線部を備えることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の熱交換器。
- 前記扁平チューブの長辺部には、複数のディンプルが設けられていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記扁平チューブは、アルミ合金製の芯材とその両側に被覆層を有する3層構造を備え、少なくとも外側層もしくは内側層は亜鉛の含有層で形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 請求項1ないし5のいずれか1つに記載の熱交換器用チューブを備え、隣接する熱交換器用チューブの対向する長辺部間にフィンが配設されるように該熱交換器用チューブと該フィンとが交互に積層され、該熱交換器用チューブの両短辺部がそれぞれ風下側と風上側とに位置付けられ、これら熱交換器用チューブの両先端部がヘッダに挿入されてなることを特徴とする熱交換器。
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