JP4866571B2

JP4866571B2 - 熱交換器

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Publication number: JP4866571B2
Application number: JP2005164517A
Authority: JP
Inventors: 博志山口; 吉田　　敬
Original assignee: Japan Climate Systems Corp
Current assignee: Japan Climate Systems Corp
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2025-06-03
Also published as: JP2006336978A

Description

本発明は、熱交換器に関し、特にヘッダタンクの中空空間と流入配管及び流出配管とを接続する接続部の構造に関する。

従来より、車両用空調装置などの冷媒回路に接続されて蒸発器として機能する熱交換器であって、その構成部品同士をろう付け接合して製造されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この熱交換器は、冷媒が通る複数本のチューブと、冷媒と被処理空気との熱交換を促進するフィンとが交互に配列されたコア部を備え、また、このコア部の両端に設けられた第１，第２ヘッダタンクを備えている。第１，第２ヘッダタンクの内部には、中空空間が形成され、この中空空間は、上記チューブの内部流路と連通している。また、第１ヘッダタンクの一端には、冷媒を熱交換器に流入させる流入配管と、この冷媒を熱交換器の外部へ流出させる流出配管とが設けられている。そして、この流入配管及び流出配管は接続部によって、第１ヘッダタンクの中空空間と接続されている。

そして、このような熱交換器は、予めろう材がクラッドされた各部品を組み付けて保持した状態で、金属ワイヤなどの拘束体で第１，第２ヘッダタンクの長手方向に拘束した後、ろう付け用加熱炉で加熱し、各部品の接合部のろう材を溶融させて各部品を一体化させることで製造される。
特開２００４−４４９２８号公報

しかしながら、図１５に示すように、従来の熱交換器１０１のろう付け接合よる製造においては、第１，第２ヘッダタンク１０６，１０７は、組み付け時とろう付け接合後とでは、その長手方向の長さに変化はないが、コア部１０４では、チューブ１０２及びフィン１０３の接合部にクラッドされたろう材が溶融して接合されるので、その溶融したろう材の厚み分だけ、配列方向の長さが減少する。この場合、コア部１０４のろう付け後の配列方向の長さの減少を考慮して組み付けを行うと、コア部１０４における第１，第２ヘッダタンク１０６，１０７の長手方向両端部が盛り上がる。すると、接続部１５０の一部がコア部１０４の側方まで延びた延長部１３２ｅを有する場合、その盛り上がりに合わせて接続部１５０を傾けて接合しなければならない。このような状態で接続部１５０をろう付けすると、ろう付けの過程でコア部１０４の配列方向の長さが減少し、接続部１５０が変位するので、接続部１５０の位置精度が悪く、ろう付け不良に至る場合もあるという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、接続部の設置位置精度を高くし、ろう付け品質の向上を図ることにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、接続部の延長部とコア部の側面との間に所定の間隙を設けるようにした。

具体的には、第１の発明は、チューブ及びフィンが被処理空気の通気方向に対して略垂直な方向に交互に複数段並ぶように配列されたコア部と、該複数のチューブの内部流路と連通する中空空間が形成されるとともに、上記複数のチューブ及びフィンの配列方向に延びて上記コア部の両端部にそれぞれ配置される第１，第２ヘッダタンクとを備え、上記チューブとフィンと第１，第２ヘッダタンクとが組み付けられた後にろう付け接合された熱交換器を対象とする。

そして、上記第１ヘッダタンクの内部には、該第１ヘッダタンクの中空空間を被処理空気の通気方向に仕切るための仕切板が設けられ、該仕切板よりも通気方向一側の空間は冷媒が流入する流入空間とされ、該仕切板よりも通気方向他側の空間は冷媒が流出する流出空間とされ、上記コア部には、上記流入空間に連通するチューブと、上記流出空間に連通するチューブとが設けられ、上記第１ヘッダタンクにおける上記チューブ及びフィンの配列方向の端部には、冷媒が流入する流入配管と上記流入空間とを接続するとともに、冷媒が流出する流出配管と上記流出空間とを接続するための接続部が設けられ、上記接続部は、上記チューブ及びフィンの配列方向内側に位置する内側壁部と、上記チューブ及びフィンの配列方向外側に位置する外側部材とを備え、上記内側壁部は、上記第２ヘッドタンク側へ向かって上記コア部の側方まで延びた延長部を有し、上記接続部には、上記内側壁部と上記外側部材とで上記延長部まで延びる通路部が形成され、上記流入配管と流出配管との一方の配管は、上記接続部の通路部における延長部に対応する部位に接続されて該通路部を介して上記流入空間と流出空間とのうち対応する空間に接続され、他方の配管は、上記接続部における第１ヘッダタンクの端部に対応する部位に接続されて上記流入空間と流出空間とのうち対応する空間に接続され、上記チューブにクラッドされたろう材によって該チューブと上記フィンとがろう付け接合され、上記延長部と上記コア部の側面との間には、上記チューブと上記フィンと上記第１，第２ヘッダタンクとがろう付け接合される前において、上記チューブの板厚及び該チューブにクラッドされたろう材の厚みの総和と該チューブのろう材クラッド率と上記コア部の段数との積以上の間隙が設けられる構成とする。

すなわち、コア部では、チューブとフィンとの接合部にクラッドされたろう材が溶融して接合されるときに、配列方向の長さが減少することを考慮して組み付けが行われるので、組み付け時にコア部が盛り上がる。しかし、上記の構成によると、接続部の延長部とコア部の側面との間に所定の間隙が設けられ、この間隙内でコア部が盛り上がるので、この盛り上がり部分が、接続部の延長部に当接することがない。このため、従来のように、接続部を盛り上がりに合わせて傾けて接合する必要がないので、ろう付けの過程で接続部が変位しない。

また、チューブにろう材をクラッドしてコア部を接合する場合、間隙の幅をチューブの板厚及び該チューブにクラッドされたろう材の厚みの総和とチューブのろう材クラッド率とコア部の段数との積以上に設定することで、組み付け時のコア部の盛り上がり芯材部分以上の間隙が設けられる。ここで、ろう材クラッド率とは、チューブ等の芯材板厚と芯材にクラッドされたろう材の厚みの総和に対する芯材にクラッドされたろう材の厚さの割合をいう。

第２の発明では、チューブ及びフィンが被処理空気の通気方向に対して略垂直な方向に交互に複数段並ぶように配列されたコア部と、該複数のチューブの内部流路と連通する中空空間が形成されるとともに、上記複数のチューブ及びフィンの配列方向に延びて上記コア部の両端部にそれぞれ配置される第１，第２ヘッダタンクとを備え、上記チューブとフィンと第１，第２ヘッダタンクとが組み付けられた後にろう付け接合された熱交換器であって、上記第１ヘッダタンクの内部には、該第１ヘッダタンクの中空空間を被処理空気の通気方向に仕切るための仕切板が設けられ、該仕切板よりも通気方向一側の空間は冷媒が流入する流入空間とされ、該仕切板よりも通気方向他側の空間は冷媒が流出する流出空間とされ、上記コア部には、上記流入空間に連通するチューブと、上記流出空間に連通するチューブとが設けられ、上記第１ヘッダタンクにおける上記チューブ及びフィンの配列方向の端部には、冷媒が流入する流入配管と上記流入空間とを接続するとともに、冷媒が流出する流出配管と上記流出空間とを接続するための接続部が設けられ、上記接続部は、上記チューブ及びフィンの配列方向内側に位置する内側壁部と、上記チューブ及びフィンの配列方向外側に位置する外側部材とを備え、上記内側壁部は、上記第２ヘッダタンク側へ向かって上記コア部の側方まで延びた延長部を有し、上記接続部には、上記内側壁部と上記外側部材とで上記延長部まで延びる通路部が形成され、上記流入配管と流出配管との一方の配管は、上記接続部の通路部における延長部に対応する部位に接続されて該通路部を介して上記流入空間と流出空間とのうち対応する空間に接続され、他方の配管は、上記接続部における第１ヘッダタンクの端部に対応する部位に接続されて上記流入空間と流出空間とのうち対応する空間に接続され、上記フィンにクラッドされたろう材によって該フィンと上記チューブとがろう付け接合され、上記延長部と上記コア部の側面との間には、上記チューブと上記フィンと上記第１，第２ヘッダタンクとがろう付け接合される前において、上記フィンの板厚及び該フィンにクラッドされたろう材の厚みの総和と該フィンのろう材クラッド率と上記コア部の段数との積以上の間隙が設けられている構成とする。

上記の構成によると、フィンにろう材をクラッドしてコア部を接合する場合、間隙の幅をフィンの板厚及び該フィンにクラッドされたろう材の厚みの総和とフィンのろう材クラッド率とコア部の段数との積以上に設定することで、組み付け時のコア部の盛り上がり部分以上の間隙が設けられる。

第３の発明では、上記第１ヘッダタンクにおける上記チューブ及びフィンの配列方向の端部には、中空空間の開口部が設けられ、該開口部の周縁には、上記接続部にかしめて該接続部を上記第１ヘッダタンクに保持するためのタンク側嵌合部が設けられている構成とする。

上記の構成によると、接続部が、タンク側嵌合部により中空開口の接続位置に保持された状態でろう付けされる。

第４の発明では、上記内側壁部と外側部材との少なくとも一方には、接続部側嵌合部が設けられ、上記接続部側嵌合部は、上記内側壁部と外側部材との他方にかしめられている構成とする。

上記の構成によると、接続部の内側壁部と外側部材とが、接続部側嵌合部により保持された仮組み状態でろう付けされる。

上記第１の発明によれば、接続部の延長部とコア部の側面との間に所定の間隙を設け、組み付け時のコア部の盛り上がり部分が接続部の延長部に当接しないようにしている。このため、接続部を盛り上がりに合わせて傾けて接合する必要がないため、ろう付けの過程でコア部の配列方向の長さが減少しても、接続部が変位することなく、接続部の位置精度を高くし、ろう付け品質を向上させることができる。

また、間隙を、チューブの板厚及び該チューブにクラッドされたろう材の厚みの総和とチューブのろう材クラッド率とコア部の段数との積以上としている。また、上記第２の発明によれば、間隙を、フィンの板厚及び該フィンにクラッドされたろう材の厚みの総和とフィンのろう材クラッド率とコア部の段数との積以上としている。これらの発明によると、間隔の幅をこのように設定することで、組み付け時のコア部の盛り上がり部分以上の間隙を設けることができ、間隙の幅を設定するための最適な接続部の設計を容易に行うことができる。

上記第３の発明によれば、第１ヘッダタンクにおける上記チューブ及びフィンの配列方向の端部には、中空空間の開口部が設けられ、該開口部の周縁には、上記接続部にかしめて該接続部を上記第１ヘッダタンクに保持するためのタンク側嵌合部が設けられている。このため、より接続部の位置精度を高くし、ろう付け品質を向上させることができる。

上記第４の発明によれば、内側壁部と外側部材との少なくとも一方には、接続部側嵌合部が設けられ、上記接続部側嵌合部は、上記内側壁部と外側部材との他方にかしめられている。このため、内側壁部と外側部材との接合の位置精度を高くし、ろう付け品質を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

−熱交換器の構成−
本発明の実施形態にかかる熱交換器１は、車両用空調装置などの冷媒回路に接続されて蒸発器として機能するものである。上記熱交換器１は、コア部４と、該コア部４における両端部（図１における上下端部）に配置された第１，第２ヘッダタンク６，７と、該コア部４における両側端部（図１における左右端部）にそれぞれ配置されたエンドプレート８とを備えている。

コア部４は、被処理空気の通気方向（図２に矢印で示す）と略垂直な方向（図１の左右方向）に、複数のチューブ２及びフィン３（コルゲートフィン）が交互に配列されて構成されている。上記チューブ２は、上下方向が長手方向となる平板状に形成されている。そして、第１，第２ヘッダタンク６，７の長手方向より視たチューブ２の平面が、被処理空気の通気方向と略平行となる状態で、その上端が第１ヘッダタンク６に接続される一方、その下端が第２ヘッダタンク７に接続されている。一方、フィン３は、図１に示すように、複数のチューブ２の間に介設されている（図１において１部のみ示す）。このフィン３は、被処理空気の上流側から視て波形状に形成されている。そして、フィン３の波形部分における左端部が左側に隣接するチューブ２に固定される一方、波形部分における右端部が右側に隣接するチューブ２に固定されている。また、コア部４の両端に位置するフィン３は、これらフィン３に隣接する板状のエンドプレート８に固定されている。

図２に示すように、コア部４は、被処理空気の上流側に位置する上流側コア部４ａと、被処理空気の下流側に位置する下流側コア部４ｂとで構成されている。具体的には、上流側コア部４ａは、被処理空気の上流側寄りに配列された複数のチューブ２ａ及びフィン３（図２において図示省略）で構成され、下流側コア部４ｂは、被処理空気の下流側寄りに配列された複数のチューブ２ｂ及びフィン３（図２において図示省略）で構成されている。

第１ヘッダタンク６は、コア部４の上端部全域に亘って上記複数のチューブ２及びフィン３の配列方向に延びて形成された中空の筒状部材である。第１ヘッダタンク６は、図１に示すように、その下部に位置するヘッダ部としての第１ヘッダプレート１０と、その上部に位置するタンク部としての第１タンクプレート１１とを備えている。

第１ヘッダプレート１０は、その長手方向より視た垂直断面（図３参照）が、上方に開口を有する略Ｃ字状をし、その上端部は剛性を上げるために互いに離れる方向へ外側に若干折り曲げられている。また、第１ヘッダプレート１０における下端面には、上記複数のチューブ２の上端部が挿入保持される複数の孔部１０ａが形成されている。第１ヘッダプレート１０における下端面の被処理空気の流れる方向の中央部には、下側に凹んだヘッダ側凹部１０ｂが形成されている。

一方、第１タンクプレート１１は、その長手方向より視た垂直断面が、下方に開口を有し、上端面の被処理空気の流れる方向の中央部がゆるやかに下側に凹んだ略Ｃ字状をしている。この第１タンクプレート１１の上端面の凹みの中央には、上側に凹んだタンク側凹部１１ａが形成されている。上記第１ヘッダプレート１０及び第１タンクプレート１１は、アルミニウム合金製の板材をプレス加工することによって成形される。

第１ヘッダタンク６の内部には、平板状の仕切板２０が設けられている。この仕切板２０は、第１ヘッダタンク６の一端から他端まで上記チューブ２及びフィン３の配列方向に延びて形成されている。

上記ヘッダ側凹部１０ｂとタンク側凹部１１ａとに仕切板２０が嵌った状態で挟み込まれると共に、第１ヘッダプレート１０の開口内壁と第１タンクプレート１１の開口外壁の一部が接するようにして、第１ヘッダプレート１０と第１タンクプレート１１とが固定されている。この状態で、第１ヘッダタンク６の内部には、中空空間が形成され、仕切板２０と第１ヘッダプレート１０の底面とが略垂直となった状態において、この中空空間が、上流側寄りの第１上流側空間４１と下流側寄りの第１下流側空間４２とに分割されている（図３参照）。そして、第１ヘッダタンク６の両端には、中空開口９が形成されている。

図９に示すように、上記第１上流側空間４１は、上記上流側コア部４ａにおける複数のチューブ２ａの流路と連通している。また、この第１上流側空間４１は、第１ヘッダタンク６の長手方向における中間位置に設けられる上流側バッフル板２１によって、２つの空間（図９における左右の空間）に仕切られている。一方、第１下流側空間４２は、上記下流側コア部４ｂにおける複数のチューブ２ｂの流路と連通している。また、この第１下流側空間４２は、第１ヘッダタンク６の長手方向における中間位置に設けられる下流側バッフル板２２によって、２つの空間に仕切られている。さらに、第１上流側空間４１における左側の空間と、第１下流側空間４２における左側の空間との間に位置する上記仕切板２０には、図示しない連通孔が形成されており、第１上流側空間４１における左側の空間と第１下流側空間４２における左側の空間とが、この連通孔を介して連通している。

一方、図４に示すように、第２ヘッダタンク７は、上述した第１ヘッダタンク６が１８０度回転した状態で、コア部４の下端に配置されたものである。この第２ヘッダタンク７は、その上部に位置するヘッダ部としての第２ヘッダプレート１３と、その下部に位置するタンク部としての第２タンクプレート１４とを備えている。そして、第２ヘッダプレート１３における上端面には、複数のチューブ２の下端部が挿入保持される複数の孔部１３ａが形成されている。さらに、第２ヘッダタンク７の内部には、第１ヘッダタンク６と同様にして、仕切板２０が設けられている。そして、第２ヘッダタンク７の内部の中空空間が、上流側寄りの第２上流側空間４３と下流側寄りの第２下流側空間４４とに分割されている。上記第２上流側空間４３は、上記上流側コア部４ａにおける複数のチューブ２ａの流路と通連している。一方、第２下流側空間４４は、上記下流側コア部４ｂにおける複数のチューブ２ｂの流路と連通している。そして、第２ヘッダタンク７の両端にも中空開口９が形成されている。

第１ヘッダタンク６の一端（図１において左端）、及び第２ヘッダタンク７の両端における中空開口９は、第１キャップ３１で覆われ、第１ヘッダタンク６の他端（図１において右端）における中空開口は、第２キャップ３２で覆われている。

具体的には、上記第１キャップ３１は、第１，第２ヘッダタンク６，７を長手方向に視た垂直断面の外縁形状と同様の断面を有し、中空開口９を外側より閉塞する板状の第１キャップ本体３１ａを備えている。この第１キャップ本体３１ａの外周の略全域には、第１キャップ本体３１ａに対して垂直に折り曲げられ、上記中空開口９周縁の第１，第２ヘッダプレート１０，１３に嵌合するヘッダ側嵌合部３１ｂと、第１，第２タンクプレート１１，１４に嵌合するタンク側嵌合部３１ｃとが設けられている。

また、上記第１キャップ本体３１ａには、上記仕切板２０に対応するように被処理空気の流れる方向の中央部に長孔よりなる貫通孔３１ｄが設けられている。この貫通孔３１ｄは、仕切板２０が挿通可能なように仕切板２０の外周よりも若干大きいものとなっている。

そして、上述したように、第１ヘッダタンク６の左端では、中空開口９の外側から第１キャップ３１を嵌め込むことで、第１キャップ３１のヘッダ側嵌合部３１ｂとタンク側嵌合部３１ｃとによって、仕切板２０を組み込んだ第１ヘッダプレート１０と第１タンクプレート１１とが挟み込まれている。そして、第１キャップ３１の貫通孔３１ｄを貫通した仕切板２０の先端部２０ａがかしめられて第１キャップ３１に固定されている。なお、各図においては、仕切板２０の先端部２０ａは、説明の都合上、かしめる前の形状を表している。

図５〜図９に示すように、上記第２キャップ３２は、第１下流側空間４２と冷媒が流入する流入配管３７（図９にのみ示す）とを接続し、第１上流側空間４１と冷媒が流出する流出配管３８（図９にのみ示す）とを接続する接続部５０を備えている。そして、この接続部５０は、その内壁を構成する板状の内側壁部３２ａと、その外壁を構成し、内側壁部３２ａに嵌合して保持される外側部材５１とを備えている。この内側壁部３２ａは、図６に示すように、上側に第１ヘッダタンク６を長手方向に視た垂直断面の外縁形状と同様の形状を有して中空開口９を外側より閉塞する閉塞部３２ｂと、下側に円弧状に延びた延長部３２ｅとを有している。この内側壁部３２ａの閉塞部３２ｂには、被処理空気の上流側に位置し、第１ヘッダタンク６における第１上流側空間４１と連通する貫通孔３６ａと、被処理空気の下流側に位置し、第１ヘッダタンク６における第１下流側空間４２と連通する貫通孔３６ｂとが形成されている。また、内側壁部３２ａには、この内側壁部３２ａに対して垂直に折り曲げられた接続部側嵌合部３２ｃが、間隔を空けて内側壁部３２ａのほぼ全周に設けられている。

上記内側壁部３２ａには、上記接続部側嵌合部３２ｃをかしめることによって上記外側部材５１が密閉状に嵌合している。この外側部材５１は、図７に示すように、内側壁部３２ａの貫通孔３６ａ，３６ｂに対応して同じ内径の貫通孔５１ａ及び通路孔５１ｂが形成され、内側壁部３２ａに当接する当接部５１ｃと、内側壁部３２ａの貫通孔３６ｂを密閉状に覆う容器状の管路部５１ｄとを備え、この管路部５１ｄと内側壁部３２ａとで挟まれた領域で、通路部５２が形成されている（図５参照）。管路部５１ｄの表面の下側には、通路孔５１ｆが開口している。

上記内側壁部３２ａと外側部材５１とが接続部側嵌合部３２ｃによって嵌合された接続部５０の貫通孔３６ａ，５１ａと貫通孔３６ｂ及び通路孔５１ｂとがそれぞれ重なり合った状態で、コネクタ部５３が外側部材５１側から挿入されている。すなわち、コネクタ部５３は、図８に示すように、内側壁部３２ａ側へ延び、貫通孔３６ａ，５１ａに挿入される上流側管部５３ａと、この上流側管部５３ａよりも短く、上記管路部５１ｄの通路孔５１ｆに挿入される下流側管部５３ｂとを備えている。そして、この上流側管部５３ａ及び下流側管部５３ｂの接続部５０側端部の開口周縁には、コネクタ部側嵌合部５３ｃが設けられている。このコネクタ部５３を接続部５０に挿入して、コネクタ部側嵌合部５３ｃをかしめることによってコネクタ部５３が接続部５０に保持される。そして、このコネクタ部５３は、図２に示すように、熱交換器１の被処理空気の流れる方向と垂直な上下の中心線に対して上流側へ傾くように取り付けられ、コネクタ部５３が第１ヘッダタンク６を長手方向に視たときに、その外周が熱交換器１から大きく飛び出さないようになっている。このコネクタ部５３の上流側管部５３ａに熱交換器１を循環した冷媒が流出する流出配管３８が接続され、下流側管部５３ｂに熱交換器１を循環する冷媒が流入する流入配管３７が接続される。

図５（ｂ）に示すように、第１ヘッダタンク６の第１タンクプレート１１の他端には、他端側に突出したタンク側嵌合部６ａが設けられている。そして、第１ヘッダタンク６には、タンク側嵌合部６ａをかしめることによって、接続部５０が保持され、中空開口９が内側壁部３２ａの閉塞部３２ｂで塞がれて第２キャップ３２で覆われている。

接続部５０の内側壁部３２ａの延長部３２ｅと、エンドプレート８との間には、間隙Ｌが設けられている。この間隙Ｌは、Ｌ≧Ｌ１×ｕ１×２×（Ｎ／２）で求められる値に設定されている。ここで、Ｌ１：チューブの板厚及びチューブにクラッドされたろう材の厚みの総和、ｕ１：チューブのろう材クラッド率及びＮ：コア部の段数である。そして、チューブのろう材クラッド率とは、チューブの板厚及びチューブにクラッドされたろう材の厚みの総和に対するろう材の厚みの割合である。

すなわち、図１０に示すように、チューブ２にろう材５をクラッドしてコア部４を接合するとき、Ｌ１×ｕ１がろう材５の厚みを表し、その２倍の値をチューブ２の両側面にクラッドされたろう材５の厚みとし、さらに、これにコア部４の段数の半分をかけることによって、コア部４の片側に影響するろう材５の厚みの総量が算出される。つまり、間隙Ｌは、ろう材５の厚みの総量以上となるように設定されている。

−製造方法−
次に、本実施形態に係る熱交換器１のろう付け接合による製造方法について説明する。

まず、上述した各部品に、予めろう材５をクラッドしておく。このときコア部４においては、図１０に示すように、チューブ２にろう材５をクラッドする。このクラッドされたろう材５の厚みは、Ｌ１×ｕ１である。

次に、接続部５０の内側壁部３２ａに設けられた接続部側嵌合部３２ｃを外側部材５１にかしめて、内側壁部３２ａと外側部材５１とを嵌合して保持する。また、この接続部５０の貫通孔３６ａ，５１ａにコネクタ部５３の上流側管部５３ａを、接続部５０の管路部５１ｄの通路孔５１ｆにコネクタ部５３の下流側管部５３ｂを挿入する。そして、上流側管部５３ａ及び下流側管部５３ｂに設けられたコネクタ部側嵌合部５３ｃをそれぞれかしめて、接続部５０とコネクタ部５３とを嵌合して保持する。さらに、第１タンクプレート１１に設けられたタンク側嵌合部６ａを接続部５０にかしめて、接続部５０を第１タンクプレート１１に保持させる。

そして、図１３に示すように、熱交換器１を組み付ける。コア部４は、その配列方向の長さが、溶融するろう材５の厚みの総量分だけ減少することを考慮して、配列方向の両側がふくらむようにエンドプレート８が撓んだ状態で組み付けられる。このとき、エンドプレート８の上端部と内側壁部３２ａの延長部３２ｅとの間に間隙Ｌが設けられ、この間隙Ｌは、ろう材５の厚みの総量以上となるように設定されているため、延長部３２ｅとエンドプレート８とが当接しない位置に接続部５０が組み付けられる。

組み付けられた熱交換器１を金属ワイヤなどの拘束体によって、第１，第２ヘッダタンク６，７の長手方向に拘束する。そして、この状態の熱交換器１を、ろう付け用加熱炉で加熱し、各部品の接合部のろう材５を溶融させて、図１に示すように、熱交換器１を一体的に製造する。このとき、コア部４は、図１１に示すように、チューブ２とフィン３との接合部のろう材５が溶融して接合し、溶融したろう材５の厚みの総量分だけコア部４の配列方向の長さが減少する。接続部５０は、内側壁部３２ａの延長部３２ｅとエンドプレート８とが当接しない位置に組み付けられているため、ろう付けの過程で変位することはない。

−冷媒の循環動作−
次に、本実施形態に係る熱交換器１における冷媒の循環動作について、図９を参照しながら説明する。なお、熱交換器１には、例えば冷媒回路に接続された膨張弁などによって膨張、冷却された冷媒が流入する。

冷媒は、第２キャップ３２の流入配管３７から通路部５２を通って熱交換器１の内部へ流入する。通路部５２を流通した冷媒は、第２キャップ３２の貫通孔３６ｂを通過した後、第１ヘッダタンク６に形成された第１下流側空間４２における右側の空間へ流入する。そして、この冷媒は、下流側コア部４ｂにおけるチューブ２ｂに分配されて、下方向へ流通する。各チューブ２ｂを流通した冷媒は、第２ヘッダタンク７に形成された第２下流側空間４４における右側寄りの空間で集合し、第２下流側空間４４における左側寄りの空間へ流通する。そして、この冷媒は、下流側コア部４ｂのチューブ２ｂに分配されて、上方向へ流通する。

各チューブ２ｂを流通した冷媒は、第１ヘッダタンク６に形成された第１下流側空間４２における左側の空間で集合し、図示しない連通孔を通過して、第１ヘッダタンク６の第１上流側空間４１における左側の空間へ流通する。そして、この冷媒は、上流側コア部４ａのチューブ２ａに分配されて、下方向へ流通する。各チューブ２ａを流通した冷媒は、第２ヘッダタンク７に形成された第２上流側空間４３における左側寄りの空間で集合し、第２上流側空間４３における右側の空間へ流通する。そして、この冷媒は、上流側コア部４ａのチューブ２ａに分配されて、再び上方向へ流通する。この冷媒は、第１ヘッダタンク６に形成された第１上流側空間４１における右側の空間で集合する。以上のようにして、熱交換器１における上流側、下流側コア部４ａ，４ｂを流通した冷媒は、第２キャップ３２の貫通孔３６ａを通過した後、第２キャップ３２の流出配管３８を介して、熱交換器１の外部へ流出する。

一方、被処理空気は、熱交換器１に対して図９の白矢印方向に流れ、熱交換器１のコア部４を流通する。この被処理空気は、コア部４のチューブ２及びフィン３によって冷却されながら、熱交換器１を通過する。

−実施形態の効果−
したがって、本実施形態の熱交換器１においては、接続部５０の内側壁部３２ａの延長部３２ｅとエンドプレート８との間に間隙Ｌを設け、組み付け時のコア部４の盛り上がり部分が内側壁部３２ａの延長部３２ｅに当接しないようにしている。このため、接続部５０を盛り上がりに合わせて傾けて接合する必要がないため、ろう付け過程で、コア部４の配列方向の長さが減少しても、接続部５０が変位することはなく、接続部５０の位置精度を高くし、ろう付け品質を向上させることができる。

本実施形態によれば、間隙Ｌを、Ｌ≧Ｌ１×ｕ１×２×（Ｎ／２）に設定している。このため、組み付け時のコア部４の盛り上がり部分以上の間隙Ｌを設けることができ、間隙Ｌを設定するための最適な接続部５０の設計を容易に行うことができる。

本実施形態によれば、接続部５０をタンク側嵌合部６ａにより第１タンクプレート１１に保持し、接続部５０を第１ヘッダタンク６の接続位置に保持した状態でろう付けしている。このため、より接続部５０の位置精度を高くし、ろう付け品質を向上させることができる。

本実施形態によれば、接続部５０の内側壁部３２ａと外側部材５１とを、内側壁部３２ａに設けた接続部側嵌合部３２ｃにより嵌合し、内側壁部３２ａと外側部材５１とを、接続部側嵌合部３２ｃにより保持した状態でろう付けしている。このため、内側壁部３２ａと外側部材５１との接合の位置精度を高くし、ろう付け品質を向上させることができる。

本実施形態によれば、コネクタ部５３を、コネクタ部側嵌合部５３ｃにより接続部５０に保持し、コネクタ部５３を接続部５０に接続する工程を省略して、コネクタ部５３を接続部５０のろう付けと共に接合している。このため、熱交換器１の生産工程を簡略化することができると共に、接続部５０にコネクタ部５３を保持した状態でろう付けするため、コネクタ部５３の接続の位置精度を高くし、ろう付けの品質を向上させることができる。

《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、タンク側嵌合部６ａは、第１タンクプレート１１に設けられるものとしたが、図１４に示すように、第１ヘッダプレート１０に設けられてもよい。

また、上記実施形態では、内側壁部３２ａに設けられた接続部側嵌合部３２ｃによって、内側壁部３２ａと外側部材５１とを嵌合するものとしたが、接続部側嵌合部３２ｃを外側部材５１に設けて、両者を嵌合してもよい。

また、上記実施形態では、チューブ２にろう材５をクラッドしてコア部４をろう付けすることとしたが、図１２に示すように、フィン３にろう材５をクラッドしてもよい。このとき、接続部５０の内側壁部３２ａの延長部３２ｅとエンドプレート８との間隙Ｌは、Ｌ≧Ｌ２×ｕ２×２×（Ｎ／２）で求められる値に設定する。ここで、Ｌ２：フィンの板厚及びフィンにクラッドされたろう材の厚みの総和、ｕ２：フィンのろう材クラッド率及びＮ：コア部の段数である。そして、フィンのろう材クラッド率とは、フィンの板厚及びフィンにクラッドされたろう材の厚みの総和に対するろう材の厚みの割合である。すなわち、Ｌ２×ｕ２がろう材５の厚みを表し、その２倍の値をフィン３の両側面にクラッドされたろう材５の厚みとし、さらに、これにコア部４の段数の半分をかけることによって、コア部４の片側に影響するろう材５の厚みの総量が算出される。つまり、間隙Ｌがろう材５の厚みの総量以上となるように設定される。

以上説明したように、本発明は、車両用空調装置などの冷媒回路に接続されて蒸発器として機能する熱交換器について有用である。

本発明の実施形態に係る熱交換器の正面図である。熱交換器の側面図である。図１のIII−III線断面図である。図１のIV−IV線断面図である。（ａ）は、接続部及びその周辺を示す平面図であり、（ｂ）は、その側面図である。（ａ）は、内側壁部を示す側面図であり、（ｂ）は、その正面図である。（ａ）は、外側部材を示す側面図であり、（ｂ）は、その正面図である。（ａ）は、コネクタ部を示す側面図であり、（ｂ）は、その正面図である。熱交換器における冷媒の循環動作を示す説明図である。チューブにろう材をクラッドして組み付けた状態のコア部の詳細図である。ろう付け後のコア部の詳細図である。フィンにろう材をクラッドして組み付けた状態のコア部の詳細図である。組み付け後、ろう付け前の熱交換器の正面図である。その他の実施形態に係る図５（ｂ）相当図である。従来技術に係る熱交換器の概略構成図である。

１熱交換器
２チューブ
２ａチューブ
２ｂチューブ
３フィン
４コア部
４ａ上流側コア部（コア部）
４ｂ下流側コア部（コア部）
５ろう材
６第１ヘッダタンク
６ａタンク側嵌合部
７第２ヘッダタンク
９中空開口
３２ａ内側壁部
３２ｃ接続部側嵌合部
３２ｅ延長部
３７流入配管
３８流出配管
４１第１上流側空間
４２第１下流側空間
４３第２上流側空間
４４第２下流側空間
５０接続部
５３コネクタ部
Ｌ間隙
Ｌ１チューブの板厚
Ｌ２フィンの板厚

Claims

チューブ及びフィンが被処理空気の通気方向に対して略垂直な方向に交互に複数段並ぶように配列されたコア部と、該複数のチューブの内部流路と連通する中空空間が形成されるとともに、上記複数のチューブ及びフィンの配列方向に延びて上記コア部の両端部にそれぞれ配置される第１，第２ヘッダタンクとを備え、上記チューブとフィンと第１，第２ヘッダタンクとが組み付けられた後にろう付け接合された熱交換器であって、
上記第１ヘッダタンクの内部には、該第１ヘッダタンクの中空空間を被処理空気の通気方向に仕切るための仕切板が設けられ、該仕切板よりも通気方向一側の空間は冷媒が流入する流入空間とされ、該仕切板よりも通気方向他側の空間は冷媒が流出する流出空間とされ、
上記コア部には、上記流入空間に連通するチューブと、上記流出空間に連通するチューブとが設けられ、
上記第１ヘッダタンクにおける上記チューブ及びフィンの配列方向の端部には、冷媒が流入する流入配管と上記流入空間とを接続するとともに、冷媒が流出する流出配管と上記流出空間とを接続するための接続部が設けられ、
上記接続部は、上記チューブ及びフィンの配列方向内側に位置する内側壁部と、上記チューブ及びフィンの配列方向外側に位置する外側部材とを備え、
上記内側壁部は、上記第２ヘッダタンク側へ向かって上記コア部の側方まで延びた延長部を有し、
上記接続部には、上記内側壁部と上記外側部材とで上記延長部まで延びる通路部が形成され、
上記流入配管と流出配管との一方の配管は、上記接続部の通路部における延長部に対応する部位に接続されて該通路部を介して上記流入空間と流出空間とのうち対応する空間に接続され、他方の配管は、上記接続部における第１ヘッダタンクの端部に対応する部位に接続されて上記流入空間と流出空間とのうち対応する空間に接続され、
上記チューブにクラッドされたろう材によって該チューブと上記フィンとがろう付け接合され、
上記延長部と上記コア部の側面との間には、上記チューブと上記フィンと上記第１，第２ヘッダタンクとがろう付け接合される前において、上記チューブの板厚及び該チューブにクラッドされたろう材の厚みの総和と該チューブのろう材クラッド率と上記コア部の段数との積以上の間隙が設けられていることを特徴とする熱交換器。
チューブ及びフィンが被処理空気の通気方向に対して略垂直な方向に交互に複数段並ぶように配列されたコア部と、該複数のチューブの内部流路と連通する中空空間が形成されるとともに、上記複数のチューブ及びフィンの配列方向に延びて上記コア部の両端部にそれぞれ配置される第１，第２ヘッダタンクとを備え、上記チューブとフィンと第１，第２ヘッダタンクとが組み付けられた後にろう付け接合された熱交換器であって、
上記第１ヘッダタンクの内部には、該第１ヘッダタンクの中空空間を被処理空気の通気方向に仕切るための仕切板が設けられ、該仕切板よりも通気方向一側の空間は冷媒が流入する流入空間とされ、該仕切板よりも通気方向他側の空間は冷媒が流出する流出空間とされ、
上記コア部には、上記流入空間に連通するチューブと、上記流出空間に連通するチューブとが設けられ、
上記第１ヘッダタンクにおける上記チューブ及びフィンの配列方向の端部には、冷媒が流入する流入配管と上記流入空間とを接続するとともに、冷媒が流出する流出配管と上記流出空間とを接続するための接続部が設けられ、
上記接続部は、上記チューブ及びフィンの配列方向内側に位置する内側壁部と、上記チューブ及びフィンの配列方向外側に位置する外側部材とを備え、
上記内側壁部は、上記第２ヘッダタンク側へ向かって上記コア部の側方まで延びた延長部を有し、
上記接続部には、上記内側壁部と上記外側部材とで上記延長部まで延びる通路部が形成され、
上記流入配管と流出配管との一方の配管は、上記接続部の通路部における延長部に対応する部位に接続されて該通路部を介して上記流入空間と流出空間とのうち対応する空間に接続され、他方の配管は、上記接続部における第１ヘッダタンクの端部に対応する部位に接続されて上記流入空間と流出空間とのうち対応する空間に接続され、
上記フィンにクラッドされたろう材によって該フィンと上記チューブとがろう付け接合され、
上記延長部と上記コア部の側面との間には、上記チューブと上記フィンと上記第１，第２ヘッダタンクとがろう付け接合される前において、上記フィンの板厚及び該フィンにクラッドされたろう材の厚みの総和と該フィンのろう材クラッド率と上記コア部の段数との積以上の間隙が設けられていることを特徴とする熱交換器。
請求項１または２の熱交換器において、
上記第１ヘッダタンクにおける上記チューブ及びフィンの配列方向の端部には、中空空間の開口部が設けられ、該開口部の周縁には、上記接続部にかしめて該接続部を上記第１ヘッダタンクに保持するためのタンク側嵌合部が設けられていることを特徴とする熱交換器。
請求項３の熱交換器において、
上記内側壁部と外側部材との少なくとも一方には、接続部側嵌合部が設けられ、
上記接続部側嵌合部は、上記内側壁部と外側部材との他方にかしめられていることを特徴とする熱交換器。