JP5359288B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、扁平チューブを備えた熱交換器に関する。

特許文献１には、従来の熱交換器の扁平チューブが開示されている。この扁平チューブは、金属板を細長い溝状に曲折成形して第１及び第２の部材を形成し、第１の部材の幅方向両縁部を第２の部材の幅方向両縁部の外側に嵌着して重ね合わせることにより作製されている。作製された扁平チューブの外周面には、第１の部材の幅方向両縁部の端面が露出することにより段差が形成されている。第２の部材の長手方向の両端部には、上記の段差がなくなるように板厚分だけ膨出変形した膨出部が形成されている。これにより、扁平チューブは、長手方向両端部のみにおいて外周面に段差部のない滑らかな形状を有している。

熱交換器を作製する際には、扁平チューブの長手方向端部がヘッダの嵌入孔に嵌入され、ろう付けにより互いに接合される。扁平チューブの両端が、一対のヘッダに嵌入される場合もある。ろう付けを行う前には、扁平チューブとヘッダとの密着性を高めるために、チューブ挿通孔に挿通された扁平チューブの長手方向端部が口拡される場合がある。

特開２００４−２９３９８８号公報

上記のような扁平チューブにおいて長手方向端部が口拡されると、第１の部材の端面と膨出部との間の隙間が拡大してしまうため、扁平チューブとヘッダとの間のろう付け性が低下し、熱交換器の漏れ不良が生じ易くなってしまうというひとつの問題が生じる。

また、扁平チューブの製造工程において、板の幅が変化したり、板の両端位置がずれることがある。このような場合、扁平チューブの重ね合わせ部がずれる。その結果、扁平チューブとヘッダとの間のろう付け性が低下し、熱交換器の漏れ不良が生じ易くなってしまうという他の問題が生じる。

本発明の目的は、重ね合わせ部のずれに起因する外周形状の変化を抑制した扁平チューブを備えた熱交換器を提供することにある。

本発明の他の目的は、漏れ不良の発生を抑制した熱交換器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に記載の発明では、断面端部の湾曲部（１３）において金属板（２０）の２つの縁部（２１、２２）が重複した扁平チューブ（１０）を有する熱交換器において、扁平チューブ（１０）の管部（１７）は、２つの縁部（２１，２２）のうち内側に位置する内側縁部（２１）と、内側縁部（２１）の外側に位置する外側縁部（２２）と、内側縁部（２１）に設けられた大湾曲領域（１０３）と、内側縁部（２１）に設けられ、大湾曲領域（１０３）より湾曲が小さい小湾曲領域（１０２）と、外側縁部（２２）に設けられ、小湾曲領域（１０２）の外側表面上に位置しており、小湾曲領域（１０２）の外に位置することがない端面（２２ａ）とを備え、大湾曲領域（１０３）と小湾曲領域（１０２）とは、扁平チューブの平板部（１１）から曲げ方向を反転させることなく曲げられていることを特徴とする熱交換器が提供される。

これにより、何らかの原因により重ね合わせ部にずれが生じたとしても、外周形状の変化が抑制される。この構成は、口拡工程を伴う熱交換器においても、口拡工程を伴わない熱交換器においても利点を提供する。ひとつの利点は、ヘッダとのろう付け部における隙間の変動が抑制されることである。この結果、ろう付け部における漏れを防止することができる。内側縁部を双方向に曲げた複雑な形状と比べて、内側縁部は簡単な形状をもつ。この構造は、簡単な製造工程を可能とする。
請求項２に記載の発明では、断面端部の湾曲部（８１３）において金属板（８２０）の２つの縁部（８２１、８２２）が重複した扁平チューブ（８１０）を有する熱交換器において、扁平チューブ（８１０）は、２つの縁部（８２１、８２２）のうち内側に位置する内側縁部（８２１）と、内側縁部（８２１）の外側に位置する外側縁部（８２２）と、内側縁部（８２１）に設けられた大湾曲領域と、内側縁部（８２１）に設けられ、大湾曲領域より湾曲が小さい小湾曲領域（８０２）と、外側縁部（８２２）に設けられ、小湾曲領域（８０２）の外側表面上に位置しており、小湾曲領域（８０２）の外に位置することがない先端（８３０）とを備え、大湾曲領域（１０３）と小湾曲領域（１０２）とは、扁平チューブの平板部（１１）から曲げ方向を反転させることなく曲げられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、扁平チューブ（８１０）は、外殻を構成する筒状部材（８２０）と、筒状部材（８２０）内に設けられた波形のインナーフィン（８２５）とを有し、筒状部材（８２０）とインナーフィン（８２５）とは、連続した帯状材料によって形成されており、筒状部材（８２０）は、その長径方向の一端において、２つの内側縁部と外側縁部とを重ねることによって閉じた筒を形成しており、筒状部材（８２０）とインナーフィン（８２５）との境界領域が、内側縁部（８２１）を提供している。

請求項４に記載の発明では、小湾曲領域（１０２、８０２）は、平面とすることができる。

請求項５に記載の発明は、断面端部の湾曲部（１３）において金属板（２０）の２つの縁部（２１、２２）が重複した扁平チューブ（１０）を有する熱交換器において、扁平チューブ（１０）の管部（１７）は、２つの縁部（２１、２２）のうち内側に位置する内側縁部（２１）と、内側縁部（２１）の外側に位置する外側縁部（２２）と、内側縁部（２１）に設けられた大湾曲領域（１０３）と、内側縁部（２１）に設けられ、大湾曲領域（１０３）より湾曲が小さい小湾曲領域（１０２）と、外側縁部（２２）に設けられ、小湾曲領域（１０２）の外側表面上に位置しており、小湾曲領域（１０２）の外に位置することがない端面（２２ａ）とを備え、大湾曲領域（１０３）が、小湾曲領域（１０２）より内側縁部（２１）の先端側に設けられていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、断面端部の湾曲部（８１３）において金属板（８２０）の２つの縁部（８２１、８２２）が重複した扁平チューブ（８１０）を有する熱交換器において、扁平チューブ（８１０）の管部は、２つの縁部（８２１、８２２）のうち内側に位置する内側縁部（８２１）と、内側縁部（８２１）の外側に位置する外側縁部（８２２）と、内側縁部（８２１）に設けられた大湾曲領域と、内側縁部（８２１）に設けられ、大湾曲領域より湾曲が小さい小湾曲領域（８０２）と、外側縁部（８２２）に設けられ、小湾曲領域（８０２）の外側表面上に位置しており、小湾曲領域（８０２）の外に位置することがない先端（８３０）とを備え、大湾曲領域（１０３）が、小湾曲領域（８０２）より内側縁部（８２１）の先端側に設けられていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明のように、大湾曲領域（１０３）が、小湾曲領域（１０２、８０
２）より内側縁部（２１、８２１）の先端側に設けられてもよい。

請求項８に記載の発明では、内側縁部（２１、８２１）と外側縁部（２２、８２２）とが４５度以上の角度範囲にわたって重複し、小湾曲領域（１０２、８０２）は、扁平チューブ（１０、８１０）の厚み方向の中心線（Ｃ１）を超えない位置に設けられ、外側縁部（２２、８２２）は、中心線（Ｃ１）を超えて延びている熱交換器が提供される。

これにより、何らかの原因により重ね合わせ部にずれが生じたとしても、外周形状の変化が抑制される。この結果、扁平チューブの外周と嵌入孔との隙間の増加を抑制でき、熱交換器の漏れ不良の発生を抑制できる。この構成は、一方の縁部（２１、８２１）及び他方の縁部（２２、８２２）との間に滑りが生じ易くなるため、両縁部（２１、２２、８２１、８２２）が外周側に変形し易い。このため、口拡工程においても有利である。
請求項９に記載の発明のように、内側縁部（２１、８２１）は、中心線（Ｃ１）を超えて延びていてもよい。これにより、複数の扁平チューブ（１０、８１０）を組み付ける際に扁平チューブ（１０、８１０）の厚み方向外側から圧縮荷重を加えることによって、両縁部（２１、２２、８２１、８２２）間の隙間が狭められる方向の力が働く。したがって、両縁部（２１、２２、８２１、８２２）間の密着性が高まるため、扁平チューブ（１０、８１０）のろう付け性を向上できる。

請求項１０に記載の発明では、熱交換器は、扁平チューブ（１０）の長手方向両端部
を嵌入させる嵌入孔（５４）を備えた一対のヘッダ（５０、６０）を有し、扁平チューブ
（１０）は、金属板（２０）が同一方向に折曲げ成形され、一対の平板部（１１、１２）
と一対の湾曲部（１３、１４）とを備え、扁平チューブ（１０）は、嵌入孔（５４）近傍
で拡径された口拡部（１５、１６）を有し、小湾曲領域（１０２）は、平板部（１１）に
対して傾斜し、かつ扁平チューブ（１０）の厚み（ｄ１）の半分と外側縁部（２２）の板
厚との差よりも大きい半径を有する熱交換器が提供される。

これにより、何らかの原因により重ね合わせ部にずれが生じたとしても、外周形状の変化が抑制される。この結果、扁平チューブの外周と嵌入孔との隙間の増加を抑制でき、熱交換器の漏れ不良の発生を抑制できる。この構成は、一方の縁部（２１）及び他方の縁部（２２）との間に滑りが生じ易くなるため、両縁部（２１、２２）が外周側に変形し易い。このため、口拡工程においても有利である。

請求項１１に記載の発明のように、嵌入孔（５４）のうち一方の湾曲部（１３）に対応する部分の開口形状は半円形状としてもよい。これにより、口拡工程において外側縁部（２２）を嵌入孔（５４）の開口端部に沿って滑らかに変形させることができ、扁平チューブ（１０）とヘッダ（５０、６０）との間の密着性を向上できる。
請求項１２に記載の発明では、扁平チューブ（１０）は、長手方向両端部に形成され、それぞれ長手方向先端側ほど拡径されたラッパ状の口拡部（１５、１６）をさらに備え、口拡部（１５、１６）においては端面（２２ａ）は大湾曲領域（１０３）上に位置することを特徴とする。
請求項１３に記載の発明では、扁平チューブ（１０）の長手方向の全体において、端面（２２ａ）は小湾曲領域の外側表面上に位置することを特徴とする。

請求項１４に記載の発明のように、外側縁部（２２）の板厚は、当該外側縁部（２２）の端面（２２ａ）側に向かって徐々に減少していてもよい。これにより、外周形状の変化が抑制される。

請求項１５に記載の発明のように、内側縁部（２１）の板厚は、当該内側縁部（２１）の端面（２１ａ）側に向かって徐々に減少していてもよい。これにより、扁平チューブ（１０）の内面に形成される段差を小さくできるため、口拡が容易になる。また、扁平チューブ（１０）の内断面積を大きくできるため、扁平チューブ（１０）の通水抵抗を低減できる。

請求項１６に記載の発明のように、外側縁部（２２）の端面（２２ａ）と内側縁部（２１）の外側表面（２１ｂ）とのなす対面角度（θ）は鋭角としてもよい。これにより、溶融したろう材やフラックスによるフィレットが端面（２２ａ）と外側表面（２１ｂ）との間に形成され易くなるため、扁平チューブ（１０）とヘッダ（５０、６０）との間のろう付け性をさらに向上できる。

請求項１７に記載の発明のように、金属板（２０）は、少なくとも一方の表面に形成されたろう材層を有するクラッド材を用いて作製されていてもよい。

なお、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実施形態におけるラジエータの全体構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 図１（ｂ）のＩＩ−ＩＩ線で切断したラジエータの構成を示す部分的な断面図である。 コアサブアッセンブリの構成を示す正面図である。 コアプレートの構成を示す上面図である。 扁平チューブを厚み方向に見た構成を示す図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線で切断した扁平チューブの管部の構成を示す断面図である。 図６のＶＩＩ部の構成を示す断面図である。 図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断した扁平チューブの口拡部の構成を示す断面図である。 図８のＩＸ部の構成を示す断面図である。 第２実施形態における扁平チューブの口拡部を示す断面図である。 第３実施形態における扁平チューブの口拡部を示す断面図である。 第４実施形態における扁平チューブを示す断面図である。 図１２のＸＩＩＩ部を示す部分拡大断面図である。 第４実施形態の変形例を示す拡大断面図である。 第４実施形態の変形例を示す拡大断面図である。 第４実施形態の変形例を示す拡大断面図である。 第４実施形態の変形例を示す拡大断面図である。 第４実施形態の変形例を示す拡大断面図である。

（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９を用いて説明する。図１（ａ）は、本実施形態における熱交換器としてラジエータ１の全体構成を示す正面図であり、図１（ｂ）はラジエータ１の側面図である。図２は、ラジエータ１のＡ部を図１（ｂ）のＩＩ−ＩＩ線で切断した構成を示す部分的な断面図である。図３は、ラジエータ１のコアサブアッセンブリ５の構成を示す正面図である。図１（ａ）、図１（ｂ）、図２及び図３の上下方向は、概ね鉛直上下方向を表している。図１（ａ）、図１（ｂ）、図２及び図３に示すように、ラジエータ１は、例えばアルミニウム合金製の複数の構成部品をろう接により一体的に結合して形成されたコアサブアッセンブリ５と、コアサブアッセンブリ５に取り付けられた例えば樹脂製の一対のタンク５２、６２とを有している。タンク５２には外部からエンジン冷却水を流入させる流入口５３が設けられ、タンク６２にはエンジン冷却水を外部に流出させる流出口６３が設けられている。

コアサブアッセンブリ５は、エンジン冷却水と空気との熱交換を行うコア部４０を有している。コア部４０は、概ね鉛直方向に延伸し、エンジン冷却水を流通させる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、空気に対する伝熱面積を増大させ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。コア部４０の積層方向外側の両側端部には、コア部４０の機械的強度を補強する一対のインサート（サイドプレート）４１、４２が設けられている。

またコアサブアッセンブリ５は、コア部４０の上端辺に設けられ、タンク５２と共に上部ヘッダ５０を構成するコアプレート５１と、コア部４０の下端辺に設けられ、タンク６２と共に下部ヘッダ６０を構成するコアプレート６１とを有している。

図４は、コアプレート５１の構成を示す上面図である。図４に示すように、コアプレート５１には、積層された複数の扁平チューブ１０の長手方向先端部がそれぞれ嵌入される複数の嵌入孔５４が形成されている。嵌入孔５４は、互いに平行な一対の直線部分と、両直線部分の端部同士を接続し、外側に凸となる半円弧状に湾曲する一対の半円弧部分とを備え、全体として扁平な略長円状の開口形状を有している。

図５は、扁平チューブ１０を厚み方向に見た構成を示している。図５に示すように、扁平チューブ１０は、ほぼ同径の筒状に形成された管部１７と、管部１７の長手方向両端部に形成され、それぞれ長手方向先端側ほど拡径されたラッパ状の口拡部１５、１６とを有している。口拡部１５、１６は、扁平チューブ１０の長手方向両端部がコアプレート５１、６１の嵌入孔５４にそれぞれ嵌入された後に、口拡用の治具を用いて当該両端部を全周に亘って口拡することにより形成されている。口拡部１５、１６が形成されることによって、扁平チューブ１０と嵌入孔５４の開口端部との間の密着性が高められて隙間が減少するため、扁平チューブ１０とコアプレート５１との間のろう付け性が向上するようになっている。

図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線で切断した扁平チューブ１０の管部１７の構成を示す断面図である。図６に示すように、扁平チューブ１０は、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、例えば３層構造を有する１枚の金属板２０を用いて形成されている。金属板２０は、例えばいずれもアルミニウム合金で形成されたろう材層、芯材層及び犠牲材層を有するクラッド材を用いて作製されている。扁平チューブ１０は、ろう材層、芯材層及び犠牲材層が径方向外側からこの順に配置されるように、金属板２０を同一方向に折曲げ成形することにより形成されている。

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の側端部同士を接続し、外側に凸となる略半円筒状に湾曲する一対の湾曲部１３、１４とを有している。扁平チューブ１０は、厚み方向の中心線Ｃ１近傍で最大幅をとるようになっている。

図７は、図６のＶＩＩ部の構成を示す断面図である。図７では、嵌入孔５４の開口形状を破線で示している。図７に示すように、湾曲部１３は、金属板２０の一方の縁部（内側縁部）２１の外側に他方の縁部（外側縁部）２２が重ね合わせられた重ね合せ領域１００を少なくとも一部に有している。重ね合せ領域１００では、外側縁部２２の内側表面２２ｂと、内側縁部２１の外側表面２１ｂとがろう付けにより接合されている。

外側縁部２２は、内側縁部２１の外側表面２１ｂに沿い、中心線Ｃ１を超えて延びている。外側縁部２２の先端領域１０１では、端面２２ａ側に向かって板厚が徐々に減少している。先端領域１０１以外の領域での板厚ｔ１と端面２２ａ近傍での板厚ｔ２（＜ｔ１）との板厚比は、例えば５０％以上に設定される。ただし、板厚比を小さくすると金属板２０の成形加工が困難になる場合があるため、金属板２０の加工性を考慮して板厚比を６０〜７０％程度に設定するのが好ましい。外側縁部２２のほぼ全域は、扁平チューブ１０の厚み（平板部１１の外側表面と平板部１２の外側表面との間の距離）ｄ１の半分にほぼ等しい半径で湾曲している。

内側縁部２１は、外側縁部２２の内側表面２２ｂに沿い、中心線Ｃ１を超えて延びている。内側縁部２１の端面２１ａは、平板部１２と湾曲部１３との境界近傍に位置している。また内側縁部２１は、平板部１１に連続的かつ滑らかに接続され、平板部１１に対して傾斜するとともに比較的小さい曲率（比較的大きい半径）を有する小湾曲領域１０２を、中心線Ｃ１を超えない位置に備えている。さらに内側縁部２１は、小湾曲領域１０２よりも端面２１ａ側に中心線Ｃ１を跨いで設けられ、小湾曲領域１０２よりも大きい曲率（小湾曲領域１０２よりも小さい半径）を有する大湾曲領域１０３を備えている。大湾曲領域１０３の半径は、扁平チューブ１０の厚みｄ１の半分と外側縁部２２の板厚ｔ１との差にほぼ等しく、小湾曲領域１０２の半径は、それよりも大きくなっている。小湾曲領域１０２には、曲率が０となり半径が無限大となる平面部分が含まれていてもよい。

外側縁部２２の端面２２ａは、小湾曲領域１０２の外側表面２１ｂ上に位置している。端面２２ａと当該端面２２ａに近接する部位の外側表面２１ｂとの間は、ほぼ垂直になっている。

ここで、扁平チューブ１０は、金属板２０を同一方向に折曲げ成形することにより形成されているため、内側に凸となる領域は内側縁部２１及び外側縁部２２のいずれにも形成されていない。この結果、大湾曲領域１０３と小湾曲領域１０２とは、扁平チューブ１０の平板部１１から曲げ方向を反転させることなく曲げられている。

図８は、図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断した扁平チューブ１０の口拡部１５の構成を示す断面図である。図９は、図８のＩＸ部の構成を示す断面図である。図８及び図９に示すように、口拡部１５では、図６及び図７に示した管部１７よりも拡径されている。これにより、扁平チューブ１０の口拡部１５での断面形状は、嵌入孔５４の開口形状に倣って変形している。口拡部１５において、平板部１１、１２、湾曲部１３及び湾曲部１４（図９では図示せず）は、外側縁部２２の端面２２ａ近傍に形成される隙間部２５を除き、嵌入孔５４の開口端部に密着するようになっている。

口拡部１５では、扁平チューブ１０が拡径されることによって、内側縁部２１の端面２１ａと外側縁部２２の端面２２ａとが相対的に近づくため、管部１７に比較して重ね合せ領域１００が狭くなっている。また、先端領域１０１以外の外側縁部２２に密接する部分の内側縁部２１は、嵌入孔５４の開口形状及び外側縁部２２に倣った形状に変形するため、小湾曲領域１０２も狭くなっている。

次に、本実施形態のラジエータ１の製造方法について説明する。まず、ろう材層、芯材層及び犠牲材層の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。このとき、金属板２０の一方の縁部は、端面側に向かって板厚が徐々に減少するように加工される。次に、金属板２０を同一方向に折曲げ成形し、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の内側縁部２１と外側縁部２２とが重ね合わせられた重ね合せ領域１００が形成される。この段階での扁平チューブ１０には口拡部１５、１６が形成されていないため、扁平チューブ１０は、図６及び図７に示した管部１７の断面形状を長手方向の全体において有する筒状に形成される。すなわち、長手方向の全体において、扁平チューブ１０の内側縁部２１は小湾曲領域１０２を備え、外側縁部２２の端面２２ａは小湾曲領域１０２の外側表面２１ｂ上に位置している。

次に、複数の扁平チューブ１０と、別工程で形成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４０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。

次に、コア部４０に対してコアプレート５１、６１を組み付け、コアサブアッセンブリ５の組立て体を作製する（コアプレート組付け工程）。コアプレート組付け工程では、コアプレート５１、６１に形成された複数の嵌入孔５４に、扁平チューブ１０の長手方向両端部をそれぞれ嵌入させる。扁平チューブ１０は、嵌入孔５４よりも小径に形成されているため、扁平チューブ１０の外周面と嵌入孔５４の開口端部との間には隙間が形成される（図７参照）。

次に、嵌入孔５４に嵌入させた扁平チューブ１０の長手方向両端部を口拡用治具を用いてラッパ状に口拡し、口拡部１５、１６を形成する（口拡工程）。口拡部１５、１６の断面形状は、図９に示したように嵌入孔５４の開口形状に倣って変形し、扁平チューブ１０とコアプレート５１、６１との密着性が高められる。一方、扁平チューブ１０の管部１７においては、口拡工程前の断面形状が概ね維持される。ここで、口拡用治具は、扁平チューブ１０の内周面にほぼ相似の断面形状を有している。すなわち、口拡用治具の断面形状は、全体として略長円状であり、内側縁部２１の端面２１ａ近傍に形成される段差に対応した切欠きを有している。

次に、コアサブアッセンブリ５の組立て体を加熱してろう材層を溶融させ、構成部品同士をろう付けする（ろう付け工程）。このとき、扁平チューブ１０とコアプレート５１、６１との間は、口拡部１５、１６により密着性が高められているため、ろう付け不良の発生を抑制できる。

次に、コアサブアッセンブリ５に樹脂製のタンク５２、６２を組み付ける（樹脂タンク組付け工程）。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、口拡工程前において、扁平チューブ１０の内側縁部２１は小湾曲領域１０２を備え、外側縁部２２の端面２２ａは小湾曲領域１０２の外側表面２１ｂ上に位置している。これにより、何らかの原因により重ね合わせ部にずれが生じたとしても、外周形状の変化が抑制される。加えて、外側縁部２２と内側縁部２１との間に滑りが生じ易くなるので、口拡時における外側縁部２２及び内側縁部２１の外側への変形が容易になる。このため、口拡工程において扁平チューブ１０の外周面と嵌入孔５４の開口端部とを確実に密着させることができ、隙間を極小にできる。したがって、扁平チューブ１０とコアプレート５１、６１との間のろう付け性を向上でき、ラジエータ１の漏れ不良の発生を抑制できる。

また本実施形態では、外側縁部２２の先端領域１０１の板厚は、端面２２ａ側に向かって徐々に減少している。このため、内側縁部２１の小湾曲領域１０２において平板部１１に対する傾斜角度を小さくでき、外側縁部２２及び内側縁部２１が口拡時にさらに変形し易くなる。また、端面２２ａでの板厚を薄くできるため、口拡工程後の扁平チューブ１０と嵌入孔５４の開口端部との間に形成される隙間部２５をさらに小さくできる。したがって、扁平チューブ１０とコアプレート５１、６１との間のろう付け性をさらに向上できる。

さらに本実施形態では、外側縁部２２が、扁平チューブ１０の最大幅をとる中心線Ｃ１を超えて延びている。このため、チューブ成形工程において、外側縁部２２は内側縁部２１に対して係合した状態になる。したがって、ろう付け工程において他方の湾曲部１４の残留応力が加熱により除去されても、外側縁部２２と内側縁部２１との間の接合部が開いてしまうことを防止できる。

また本実施形態では、内側縁部２１が中心線Ｃ１を超えて延びている。このため、コア組み工程において扁平チューブ１０に厚み方向外側からの圧縮荷重が加えられたとき、内側縁部２１のうち中心線Ｃ１を超えた部分では、外側縁部２２との間の隙間を狭くする方向の力が働くようになっている。したがって、内側縁部２１と外側縁部２２との間の密着性が高まるため、扁平チューブ１０の湾曲部１３でのろう付け性が向上し、扁平チューブ１０の漏れ不良を防止できる。

さらに本実施形態では、コアプレート５１、６１の嵌入孔５４のうち湾曲部１３に対応する開口端部が半円形状を有している。このため、外側縁部２２を嵌入孔５４の開口端部に沿って滑らかに変形させることができ、外側縁部２２の外側表面と嵌入孔５４の開口端部との密着性を向上できる。したがって、扁平チューブ１０とコアプレート５１、６１との間のろう付け性を向上できる。

ところで、従来の扁平チューブとして、外側縁部の端面近傍に形成される段差を緩和するために、重ね合せ領域の内側縁部を板厚分だけ内側に凹陥させたものがある。この扁平チューブでは、口拡によって段差近傍の隙間が拡大する方向への変形が生じるため、扁平チューブとコアプレートとの間のろう付け性が低下してしまう場合があった。また、上記のような扁平チューブでは、金属板の極小折曲げ加工が必要になるため、チューブ成形工程が複雑化して製造コストが増加してしまうという問題があった。

これに対し、本実施形態の扁平チューブ１０は金属板２０を同一方向に折曲げ成形して形成されているため、凹陥部分が形成されていない。このため、口拡によって隙間が拡大してしまうことがないので、ろう付け性の低下を抑制できる。また本実施形態では、極小折曲げ加工が不要なため、扁平チューブ１０の製造工程を簡略化でき、製造コストを削減できる。

（第２実施形態）
図１０は、扁平チューブ１０の口拡部１５の湾曲部１３近傍の第２実施形態を示す。図１０は、図９に対応する断面を示している。図１０に示すように、外側縁部２２の端面２２ａは、外周側が内周側よりも周方向において突出するように形成されている。これにより、端面２２ａと内側縁部２１の外側表面２１ｂとの間の対面角度θは鋭角になっている（θ＜９０°）。このため、ろう付け工程において、溶融したろう材やフラックスによるフィレットが端面２２ａと外側表面２１ｂとの間に形成され易くなる。したがって、扁平チューブ１０とコアプレート５１、６１との間のろう付け性が向上し、ラジエータ１の漏れ不良を防止できる。

また、フィレットが形成されることにより、溶融したろう材やフラックスは、毛管現象によって外側縁部２２と内側縁部２１との間の接合部に進入し易くなる。したがって、扁平チューブ１０の湾曲部１３でのろう付け性が向上し、扁平チューブ１０の漏れ不良を防止できる。

（第３実施形態）
図１１は、扁平チューブ１０の口拡部１５の湾曲部１３近傍の第３実施形態を示す。図１１は、図９に対応する断面を示す。図１１に示すように、内側縁部２１の先端領域１０４が、端面２１ａ側に向かって板厚が徐々に減少するように形成されている。先端領域１０４以外の領域での板厚ｔ１と端面２１ａ近傍での板厚ｔ３（＜ｔ１）との板厚比は、例えば５０％以上に設定される。ただし、板厚比を小さくすると金属板２０の成形加工が困難になる場合があるため、金属板２０の加工性を考慮して板厚比を６０〜７０％程度に設定するのが好ましい。

この実施形態によると、端面２１ａ近傍に形成される扁平チューブ１０内面の段差が小さくなる。このため、口拡用治具に設けられる切欠きを小型化又は省略でき、口拡が容易になる。したがって、熱交換器の製造工程が簡略化できるとともに製造コストを削減できる。また、扁平チューブ１０の内断面積（流路断面積）を大きくできるため、扁平チューブ１０の通水抵抗を低減できる。

（第４実施形態）
図１２および図１３を参照して第４実施形態を説明する。扁平チューブ８１０は、インナーフィン付チューブである。扁平チューブ８１０は、外殻を構成する筒状部材８２０と、筒状部材８２０内に設けられた波形のインナーフィン８２５とを有する。筒状部材８２０は、長円形の断面をもち、流路を提供する。筒状部材８２０は、短径方向において並行に対向する第１平板部８１１と、第２平板部８１２とを有する。筒状部材８２０は、長径方向においてそれぞれ外側に突出しおおよそ円弧状に形成された第１円弧状湾曲部８１３と、第２円弧状湾曲部８１４とを有する。インナーフィン８２５は、伝熱面積を増大させる。また、インナーフィン８２５の両端部は、第１円弧状湾曲部８１３と第２円弧状湾曲部８１４との内周面に沿って密接している。また、インナーフィン８２５の残部は波状に形成され、第１平板部８１１、第２平板部８１２と接している。筒状部材８２０と、インナーフィン８２５とは、連続した帯状材料によって形成されている。筒状部材８２０は、その長径方向の一端において、２つの縁部を重ねることによって閉じた筒を形成している。この実施形態では、筒状部材８２０とインナーフィン８２５との境界領域が、ひとつの縁部８２１を提供している。

内側縁部８２１の外側に外側縁部８２２が重ねられている。内側縁部８２１の一部は、扁平チューブ８１０の長径方向に対して傾斜した平面領域８０２を有している。平面領域８０２は、小湾曲領域と置換できるが、その形状に起因した利点を提供する。平面領域８０２は、第１平板部８１１の近くに位置している。外側縁部８２２の先端は、平面領域８０２の上に位置づけられている。外側縁部８２２の先端領域は、平面領域８０２に沿って平板状に形成されている。平面領域８０２は、外側縁部８２２の先端の下に位置づけられる。外側縁部８２２の先端領域には、厚さを徐々に減少させた薄板部８３０が設けられている。薄板部８３０は、外側斜面によって形成されている。

平面領域８０２は、外側縁部８２２の先端の外側への突出量を抑制する。さらに、薄板部８３０も、外側縁部８２２の先端の外側への突出量を抑制する。外側縁部８２２の先端の位置は、製造工程における誤差などに起因してずれる。そこで、平面領域８０２の周方向に関する幅は、先端がずれる範囲を考慮して、先端が平面領域８０２の外に位置することがないように定められている。

図１４ないし図１８を参照して第４実施形態の変形例を説明する。図１４ないし図１８は、薄板部８３０の変形例を示している。図１４に図示されるように、外側縁部８２２の先端領域の両面に傾斜面を設けてもよい。この場合、薄板部８３０は、両テーパ状あるいは台形と呼びうる断面形状によって提供される。図１５に図示されるように、三角形の断面形状によって薄板部８３０が提供されてもよい。薄板部８３０は、外側縁部８２２の先端領域に設けられた曲面によっても提供されうる。図１６ないし図１８は、曲面により構成された薄板部８３０を示している。

（他の実施形態）
上記実施形態では、管部１７及び口拡部１５、１６のいずれにおいても外側縁部２２の端面２２ａが内側縁部２１の小湾曲領域１０２上に位置している例を挙げたが、口拡部１５、１６においては外側縁部２２の端面２２ａは内側縁部２１の大湾曲領域１０３上に位置していてもよい。

また上記実施形態では、扁平チューブ１０が鉛直方向に延伸する縦流れ式のラジエータ１に本発明を適用したが、扁平チューブが水平方向に延伸する横流れ式のラジエータや、他の熱交換器に本発明を適用してもよい。

１ ラジエータ
１０ 扁平チューブ
１１、１２ 平板部
１３、１４ 湾曲部
１５、１６ 口拡部
１７ 管部
２０ 金属板
２１ 内周側縁部
２１ａ、２２ａ 端面
２１ｂ 外周側表面
２２ 外周側縁部
２２ｂ 内周側表面
４０ コア部
５０ 上部ヘッダ
５２、６２ タンク
５４ 嵌入孔
６０ 下部ヘッダ
１００ 重ね合せ領域
１０１、１０４ 先端領域
１０２ 小湾曲領域
１０３ 大湾曲領域

Claims (17)

1. 断面端部の湾曲部（１３）において金属板（２０）の２つの縁部（２１、２２）が重複した扁平チューブ（１０）を有する熱交換器において、
   前記扁平チューブ（１０）の管部（１７）は、
   前記２つの縁部（２１、２２）のうち内側に位置する内側縁部（２１）と、
   前記内側縁部（２１）の外側に位置する外側縁部（２２）と、
   前記内側縁部（２１）に設けられた大湾曲領域（１０３）と、
   前記内側縁部（２１）に設けられ、前記大湾曲領域（１０３）より湾曲が小さい小湾曲領域（１０２）と、
   前記外側縁部（２２）に設けられ、前記小湾曲領域（１０２）の外側表面上に位置しており、前記小湾曲領域（１０２）の外に位置することがない端面（２２ａ）とを備え、
   前記大湾曲領域（１０３）と前記小湾曲領域（１０２）とは、前記扁平チューブの平板部（１１）から曲げ方向を反転させることなく曲げられていることを特徴とする熱交換器。
2. 断面端部の湾曲部（８１３）において金属板（８２０）の２つの縁部（８２１、８２２）が重複した扁平チューブ（８１０）を有する熱交換器において、
   前記扁平チューブ（８１０）の管部は、
   前記２つの縁部（８２１、８２２）のうち内側に位置する内側縁部（８２１）と、
   前記内側縁部（８２１）の外側に位置する外側縁部（８２２）と、
   前記内側縁部（８２１）に設けられた大湾曲領域と、
   前記内側縁部（８２１）に設けられ、前記大湾曲領域より湾曲が小さい小湾曲領域（８０２）と、
   前記外側縁部（８２２）に設けられ、前記小湾曲領域（８０２）の外側表面上に位置しており、前記小湾曲領域（８０２）の外に位置することがない先端（８３０）とを備え、
   前記大湾曲領域（１０３）と前記小湾曲領域（８０２）とは、前記扁平チューブの平板部（１１）から曲げ方向を反転させることなく曲げられていることを特徴とする熱交換器。
3. 前記扁平チューブ（８１０）は、外殻を構成する筒状部材（８２０）と、前記筒状部材（８２０）内に設けられた波形のインナーフィン（８２５）とを有し、前記筒状部材（８２０）と前記インナーフィン（８２５）とは、連続した帯状材料によって形成されており、前記筒状部材（８２０）は、その長径方向の一端において、２つの前記内側縁部と前記外側縁部とを重ねることによって閉じた筒を形成しており、前記筒状部材（８２０）と前記インナーフィン（８２５）との境界領域が、前記内側縁部（８２１）を提供していることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記小湾曲領域（１０２、８０２）は、平面であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器。
5. 断面端部の湾曲部（１３）において金属板（２０）の２つの縁部（２１、２２）が重複した扁平チューブ（１０）を有する熱交換器において、
   前記扁平チューブ（１０）の管部（１７）は、
   前記２つの縁部（２１、２２）のうち内側に位置する内側縁部（２１）と、
   前記内側縁部（２１）の外側に位置する外側縁部（２２）と、
   前記内側縁部（２１）に設けられた大湾曲領域（１０３）と、
   前記内側縁部（２１）に設けられ、前記大湾曲領域（１０３）より湾曲が小さい小湾曲領域（１０２）と、
   前記外側縁部（２２）に設けられ、前記小湾曲領域（１０２）の外側表面上に位置しており、前記小湾曲領域（１０２）の外に位置することがない端面（２２ａ）とを備え、
   前記大湾曲領域（１０３）が、前記小湾曲領域（１０２）より前記内側縁部（２１）の先端側に設けられていることを特徴とする熱交換器。
6. 断面端部の湾曲部（８１３）において金属板（８２０）の２つの縁部（８２１、８２２）が重複した扁平チューブ（８１０）を有する熱交換器において、
   前記扁平チューブ（８１０）の管部は、
   前記２つの縁部（８２１、８２２）のうち内側に位置する内側縁部（８２１）と、
   前記内側縁部（８２１）の外側に位置する外側縁部（８２２）と、
   前記内側縁部（８２１）に設けられた大湾曲領域と、
   前記内側縁部（８２１）に設けられ、前記大湾曲領域より湾曲が小さい小湾曲領域（８０２）と、
   前記外側縁部（８２２）に設けられ、前記小湾曲領域（８０２）の外側表面上に位置しており、前記小湾曲領域（８０２）の外に位置することがない先端（８３０）とを備え、
   前記大湾曲領域（１０３）が、前記小湾曲領域（８０２）より前記内側縁部（８２１）の先端側に設けられていることを特徴とする熱交換器。
7. 前記大湾曲領域（１０３）が、前記小湾曲領域（１０２、８０２）より前記内側縁部（２１、８２１）の先端側に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の熱交換器。
8. 前記内側縁部（２１、８２１）と前記外側縁部（２２、８２２）とが４５度以上の角度範囲にわたって重複し、
   前記小湾曲領域（１０２、８０２）は、前記扁平チューブ（１０、８１０）の厚み方向の中心線（Ｃ１）を超えない位置に設けられ、
   前記外側縁部（２２、８２２）は、前記中心線（Ｃ１）を超えて延びていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の熱交換器。
9. 前記内側縁部（２１、８２１）は、前記中心線（Ｃ１）を超えて延びていることを特徴とする請求項８に記載の熱交換器。
10. 前記熱交換器は、前記扁平チューブ（１０）の長手方向両端部を嵌入させる嵌入孔（５４）を備えた一対のヘッダ（５０、６０）を有し、
    前記扁平チューブ（１０）は、前記金属板（２０）が同一方向に折曲げ成形され、一対の平板部（１１、１２）と一対の湾曲部（１３、１４）とを備え、
    前記扁平チューブ（１０）は、前記嵌入孔（５４）近傍で拡径された口拡部（１５、１６）を有し、
    前記小湾曲領域（１０２）は、前記平板部（１１）に対して傾斜し、かつ前記扁平チューブ（１０）の厚み（ｄ１）の半分と前記外側縁部（２２）の板厚との差よりも大きい半径を有することを特徴とする請求項１または請求項５に記載の熱交換器。
11. 前記嵌入孔（５４）のうち前記一方の湾曲部（１３）に対応する部分の開口形状は半円形状であることを特徴とする請求項１０に記載の熱交換器。
12. 前記扁平チューブ（１０）は、長手方向両端部に形成され、それぞれ長手方向先端側ほど拡径されたラッパ状の口拡部（１５、１６）をさらに備え、前記口拡部（１５、１６）においては前記端面（２２ａ）は前記大湾曲領域（１０３）上に位置することを特徴とする請求項１または請求項５に記載の熱交換器。
13. 前記扁平チューブ（１０）の長手方向の全体において、前記端面（２２ａ）は前記小湾曲領域の外側表面上に位置することを特徴とする請求項１または請求項５に記載の熱交換器。
14. 前記外側縁部（２２）の板厚は、当該外側縁部（２２）の前記端面（２２ａ）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、５、１０ないし１３のいずれかに記載の熱交換器。
15. 前記内側縁部（２１）の板厚は、当該内側縁部（２１）の端面（２１ａ）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、５、１０ないし１４のいずれかに記載の熱交換器。
16. 前記外側縁部（２２）の前記端面（２２ａ）と前記内側縁部（２１）の前記外側表面（２１ｂ）とのなす対面角度（θ）は鋭角であることを特徴とする請求項１、５、１０ないし１５のいずれかに記載の熱交換器。
17. 前記金属板（２０）は、少なくとも一方の表面に形成されたろう材層を有していることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の熱交換器。

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