JP6105393B2 - 熱交換器およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は熱交換器およびその製造方法に関するものである。

従来、熱交換器のレシーバタンクとヘッダータンクとを中間部材を介して接続するものが、特許文献１に開示されている。

特許文献１では、レシーバタンクに設けた側壁によって中間部材をかしめ、中間部材を固定している。

特開２０１０−１０５６５６号公報

レシーバタンクと中間部材とは、ろう付けによって接合されるが、ろう付けを行う時にレシーバタンクと中間部材との隙間が大きい場合には、接合不良が発生するおそれがある。

上記の技術では、側壁によってレシーバタンクの長手方向に沿って連続して中間部材をかしめることで、上記隙間の発生を抑制している。しかし、上記の技術では、かしめている箇所では、熱膨張差によるたわみ量を小さくすることができるが、長手方向に沿って連続してかしめているため、かしめられていない長手方向の端部側における熱膨張差によるたわみ量が大きくなる。そのため、長手方向の端部側において、レシーバタンクと中間部材との間に大きい隙間が生じ、ろう材が行き渡らずに接合不良が発生するおそれがある。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、レシーバタンクと中間部材との間で大きい隙間が生じることを抑制し、接合不良の発生を抑制することを目的とする。

本発明のある態様に係る熱交換器は、レシーバタンクとヘッダータンクとを接続する中間部材と、レシーバタンクとをろう付けする熱交換器であって、中間部材は、レシーバタンクに当接する当接部と、レシーバタンクとヘッダータンクとを連通する連通孔と、レシーバタンクの長手方向の両端に設けられる面取り部と、を備え、レシーバタンクは、当接部をかしめ固定するかしめ部を、１つの中間部材に対して、レシーバタンクの長手方向に沿って複数備え、かしめ部は、面取り部の間であり、かつ連通孔の中心部に対峙する位置を避けたレシーバタンクの壁面に形成される。

本発明の別の態様に係る熱交換器の製造方法は、レシーバタンクとヘッダータンクとを接続する中間部材と、レシーバタンクとをろう付けする熱交換器の製造方法であって、中間部材に、レシーバタンクに当接する当接部と、レシーバタンクとヘッダータンクとを連通する連通孔と、レシーバタンクの長手方向の両端に設けられる面取り部と、を形成し、面取り部の間であり、かつ連通孔の中心部に対峙する位置を避けたレシーバタンクの壁面にて、１つの前記中間部材に対して、レシーバタンクの長手方向に沿った複数箇所で当接部をかしめ固定し、かしめ固定した前記中間部材と前記レシーバタンクとをろう付けする。

これら態様によると、ろう付けを行う際に、レシーバタンクと中間部材との間に大きな隙間が生じることを抑制し、当接部とレシーバタンクとの接合不良を抑制することができる。

本実施形態の熱交換器の概略構成図である。 レシーバタンク付近の平面図である。 図２のIII−III断面図である。 図１のIV−IV断面図である。 第１中間継手の斜視図である。

本発明の実施形態の熱交換器１について図を参照しながら説明する。図１は、熱交換器１の概略構成図である。図１では、鉛直方向を矢印Ａで示す。

熱交換器１は、コア部２と、第１タンク３と、第２タンク４と、レシーバタンク５と、第１中間継手６と、第２中間継手７と、を備えたコンデンサである。

コア部２は、複数のチューブ２０と、隣接するチューブ２０間に設けた波板状のフィン２１とを備える。コア部２は、チューブ２０内を流れる冷媒とコア部２の外を流れる空気との間で熱交換を行い、チューブ２０を流れる冷媒を冷却する。

チューブ２０は第１タンク３の長手方向（鉛直方向）に沿って並列して配置され、チューブ２０の端部は、第１タンク３、または第２タンク４と連通している。

第１タンク３は、複数の仕切板３０によって複数の室が形成される。本実施形態においては、２枚の仕切板３０によって鉛直方向上側から順に３つの室Ｒ１、Ｒ３、Ｒ６が形成される。第１タンク３の室Ｒ１は、流入コネクタ８と連通し、流入コネクタ８を介して温度が高い冷媒が室Ｒ１に流入する。第１タンク３の室Ｒ６は、排出コネクタ９と連通し、コア部２によって冷却されて温度が低くなった冷媒が排出コネクタ９を介して第１タンク３の室Ｒ６から排出される。

第２タンク４は、複数の仕切板４０によって複数の室が形成される。本実施形態では、２枚の仕切板４０によって鉛直方向上側から順に３つの室Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５が形成される。第２タンク４の室Ｒ４は、第１中間継手６を介してレシーバタンク５と連通する。第２タンク４の室Ｒ５は、第２中間継手７を介してレシーバタンク５と連通する。

第２タンク４の室Ｒ２、第１タンク３の室Ｒ３は、流入した冷媒の進行方向を変更し、第１タンク３の室Ｒ１から第２タンク４の室Ｒ４までの間で、冷媒が蛇行して流れるように形成される。第２タンク４の室Ｒ４に流入した冷媒は、第１中間継手６、レシーバタンク５、第２中間継手７、第２タンク４の室Ｒ５の順に流れる。コア部２において、流入コネクタ８を介して第１タンク３の室Ｒ１に流入した冷媒は、第１タンク３の室Ｒ１から第１タンク３の室Ｒ６まで流れる間に冷却されて排出コネクタ９から排出される。

次にレシーバタンク５について図２〜図４を用いて詳しく説明する。図２は、レシーバタンク５付近の平面図である。図３は、図２のIII−III断面図である。図４は、図１のIV−IV断面図である。

レシーバタンク５は、円筒状のタンク本体５０と、タンク本体５０から第２タンク４側に突出する収容部５１と、第１中間継手６、または第２中間継手７をかしめ固定するかしめ部５２とを備える。

タンク本体５０は、蓋部材５３によって両端が閉塞されている。タンク本体５０は、第２タンク４の室Ｒ４と第１中間継手６を介して連通しており、さらに第２タンク４の室Ｒ５と第２中間継手７を介して連通している。第１中間継手６を介してタンク本体５０に流入した冷媒は、タンク本体５０内で気液分離されて、液体の冷媒が第２中間継手７を介して、第２タンク４の室Ｒ５に流入する。図３において、冷媒の流れを破線の矢印で示す。

収容部５１は、図２に示すように略Ｕ字状であり、第１中間継手６、および第２中間継手７を収容する。収容部５１は、第２タンク４側に突出する一対の第１側壁５４と、一対の第１側壁５４の端部間を接続し、第１中間継手６の第１当接部６０、および第２中間継手７の第２当接部７０と当接する第２側壁５５とを備える。

かしめ部５２は、第１側壁５４の一部を内側に変形させて形成され、図４に示すように、詳しくは後述する第１中間継手６の第１当接部６０、および第２中間継手７の第２当接部７０をそれぞれ片側２カ所でかしめ固定する。

第１中間継手６について図３〜図５を用いて詳しく説明する。図５は、第１中間継手６の斜視図である。

第１中間継手６は、平板状の第１当接部６０と、第１当接部６０から第２タンク４側に突出する第１突出部６１と、第２タンク４に設けた孔４１に嵌合する第１嵌合部６２とを備える。第１中間継手６には、第２タンク４の室Ｒ４とタンク本体５０とを連通する第１連通孔６３が形成される。第１当接部６０側の第１連通孔６３には第１凹部６４が形成される。第１中間継手６とタンク本体５０とをろう付けする場合には、第１凹部６４にリング状のろう材１０が配置され、第１中間継手６とタンク本体５０とを加熱炉の中に入れて加熱する。これにより、ろう材１０が溶融し、第１中間継手６とタンク本体５０とがろう付けされる。図３、図５においては、説明のためろう材１０を図示する。

第１当接部６０は、レシーバタンク５の長手方向の両端側に設けた第１曲面６０ａの間で片側２カ所ずつかしめ部５２によってかしめ固定され、収容部５１の第２側壁５５にろう付けされる。第１当接部６０は、第２側壁５５と当接する第１当接面６５に溝６６が形成される。溝６６の第１連通孔６３側の端部は、第１連通孔６３に開口している。溝６６は、レシーバタンク５の長手方向と直交する方向（水平方向）に沿って形成され、図４に示すように２つのかしめ部５２の間に位置する。溝６６は、ろう付けを行う場合に溶融したろう材１０が毛細管現象によって溝６６に浸入するように形成される。

第２中間継手７は、第１中間継手６と同様に第２当接部７０と、第２突出部７１と、第２嵌合部７２とを備え、第２タンク４の室Ｒ５とタンク本体５０とを連通する第２連通孔７３が形成される。第２中間継手７は、第１中間継手６と同様にかしめ部５２によってかしめ固定され、タンク本体５０にろう付けされる。

熱交換器１は、各構成部材を組み上げた後に、加熱炉内で熱処理することで、ろう付け箇所を同時にろう付けする。以下において、第１中間継手６とタンク本体５０との接合方法について詳しく説明する。第２中間継手７とタンク本体５０との接合方法についても同様である。

まず、第１中間継手６の第１凹部６４にリング状のろう材１０を配置し、第１中間継手６を収容部５１の所定の位置に配置する。ここでは、第１中間継手６の溝６６がレシーバタンク５の長手方向に直交するように第１中間継手６を配置する。

次に、第１側壁５４の一部を内側に変形させて、かしめ部５２によって第１中間継手６をかしめて、第１中間継手６をタンク本体５０に対して固定する。ここでは、図３に示すように、第１中間継手６を片側２カ所ずつかしめて、４つのかしめ部５２を形成する。なお、片側のかしめ部５２間に溝６６が位置するようにかしめる。さらに、第１曲面６０ａ部間にかしめ部５２が位置するようにかしめる。

次に、熱交換器１を加熱炉に入れて加熱してろう材１０を溶かし、毛細管現象によって第１中間継手６の第１当接面６５と収容部５１の第２側壁５５との間にろう材１０を浸入させて第１中間継手６とタンク本体５０とを接合する。この時、溶けたろう材１０は、第１中間継手６の溝６６を介して、第１側壁５４側へ浸入し、さらに溝６６から第１当接面６５と第２側壁５５との間に浸入する。このようにしてろう材１０は第１当接面６５全体に行き渡る。

第１中間継手６を片側２カ所ずつかしめて、ろう付けすることで、第１中間継手６と、タンク本体５０との熱膨張差によって生じる応力によって第１当接面６５と第２側壁５５との間に大きな隙間が生じることを抑制する。ろう材１０を第１当接面６５と第２側壁５５との間に浸入させるには、毛細管現象が生じる所定の隙間が必要であるが、隙間が大きい箇所では、ろう材１０が行き渡らず、接合不良が生じる。つまり、加熱炉によって加熱した場合に、ろう材１０が行き渡らない大きな隙間が生じなければ、第１中間継手６とタンク本体５０との熱膨張差は許容できる。本実施形態では、第１中間継手６を片側２カ所ずつかしめることで、第１当接面６５と第２側壁５５との間に大きな隙間が生じることを抑制し、接合不良を抑制することができる。

第１曲面６０ａ間で第１中間継手６をかしめることで、ろう付け時に熱膨張差によって生じる応力をレシーバタンク５の長手方向に逃がすことができ、第１当接面６５と第２側壁５５との間に大きな隙間が生じることを抑制し、接合不良を抑制することができる。

第１当接面６５に溝６６を設けることで、溝６６を介してろう材１０を第１側壁５４側に浸入させて、ろう材１０を第１当接面６５全体に行き渡らせることができ、第１当接面６５全体で、第１中間継手６とタンク本体５０とをろう付けすることができる。

片側に設けたかしめ部５２の間に溝６６が配置されるようにかしめることで、溝６６から第１当接面６５と第２側壁５５との間にろう材１０を浸入させて、第１当接面６５全体で、第１中間継手６とタンク本体５０とをろう付けすることができる。また、溝６６から第１当接部６０の側面にろう材１０が漏れることを抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

なお、上記実施形態では、第２タンク４の室Ｒ４とレシーバタンク５とを連通する第１中間継手６、および第２タンク４の室Ｒ５とレシーバタンク５とを連通する第２中間継手７とレシーバタンク５とを接合する場合について説明したが、第２タンク４とレシーバタンク５とを接合する他の継手においても同様に接合することで、他の継手とレシーバタンク５との接合不良を抑制することができる。特に、熱交換器１の端部側（レシーバタンク５の長手方向における端部側）の継手は、加熱炉において加熱する際に、継手とレシーバタンク５との熱膨張差が大きいことがわかっており、そのような箇所の継手を上記するようにかしめて、ろう付けすることで、接合不良を抑制することができる。

上記実施形態では、第１中間継手６、および第２中間継手７の片側にそれぞれ２つのかしめ部５２を設けたが、これに限られることはなく、複数のかしめ部５２を設けてもよい。

１ 熱交換器
４ 第２タンク（ヘッダータンク）
５ レシーバタンク
６ 第１中間継手（中間部材）
７ 第２中間継手（中間部材）
５２ かしめ部
６０ 第１当接部（当接部）
６０ａ 第１曲面（曲面部）
６３ 第１連通孔（連通孔）
６６ 溝
７０ 第２当接部（当接部）
７３ 第２連通孔（連通孔）

Claims (5)

1. レシーバタンクとヘッダータンクとを接続する中間部材と、前記レシーバタンクとをろう付けする熱交換器であって、
   前記中間部材は、前記レシーバタンクに当接する当接部と、前記レシーバタンクと前記ヘッダータンクとを連通する連通孔と、前記レシーバタンクの長手方向の両端に設けられる面取り部と、を備え、
   前記レシーバタンクは、前記当接部をかしめ固定するかしめ部を、１つの前記中間部材に対して、前記レシーバタンクの長手方向に沿って複数備え、
   前記かしめ部は、前記面取り部の間であり、かつ前記連通孔の中心部に対峙する位置を避けた前記レシーバタンクの壁面に形成されることを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記当接部は、ろう材が浸入する溝が前記レシーバタンクに当接する当接面に形成されることを特徴とする熱交換器。
3. 請求項２に記載の熱交換器であって、
   前記当接面側から前記当接部を見た場合に、前記溝は前記複数のかしめ部の間に位置することを特徴とする熱交換器。
4. 請求項２または３に記載の熱交換器であって、
   前記溝は、前記連通孔に開口することを特徴とする熱交換器。
5. レシーバタンクとヘッダータンクとを接続する中間部材と、前記レシーバタンクとをろう付けする熱交換器の製造方法であって、
   前記中間部材に、前記レシーバタンクに当接する当接部と、前記レシーバタンクと前記ヘッダータンクとを連通する連通孔と、前記レシーバタンクの長手方向の両端に設けられる面取り部と、を形成し、
   前記面取り部の間であり、かつ前記連通孔の中心部に対峙する位置を避けた前記レシーバタンクの壁面にて、１つの前記中間部材に対して、前記レシーバタンクの長手方向に沿った複数箇所で前記当接部をかしめ固定し、
   かしめ固定した前記中間部材と前記レシーバタンクとをろう付けすることを特徴とする熱交換器の製造方法。

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