JPH0221198A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用ラジェータやヒータ等に適用される熱
交換器に関する。

〔従来の技術〕

例えば車両用ヒータにおいては、エンジン冷却水を熱媒
体として使用していることは知られている。すなわち、
エンジンで暖められた高温の冷却水を上記ヒータの熱交
換器に導入し、この熱交換器において車室内の空気に熱
を与えてこの空気を暖めるようになっている。

このような熱交換器は、実公昭６２−２９８３３号公報
にも記載されているように、上記冷却水などのような熱
媒体を流通させる多数の偏平型チューブと、これらチュ
ーブに接合されたコルゲーテッドフィンと、上記多数の
偏平型チューブの端部が連結される入口側ヘッダータン
クおよび出口側ヘッダータンクにより構成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら従来においては、偏平型チューブと、コル
ゲーテッドフィンは半田付けにより接合されており、こ
のような半田付けによる接合は、半田材の比重が大きく
、半田の使用量が多いため製品重量が増大する不具合が
ある。

また、このような半田付けをする場合は、予め偏平型チ
ューブの外周面に半田材をメツキしておき、このチュー
ブにｙルゲーテッドフィンを当接させ、このような当接
ユニットを゛多数段積層した状態で加熱炉に搬入し、該
加熱炉で加熱することにより上記半田を溶融させ、これ
を加熱炉から取出して冷却することにより半田を固相化
させて接合する方法が採用されていた。

しかしながら、このような方法は予め偏平型チューブに
半田材をメツキしなければならないから工程が多くなり
、しかもチューブ全周に半田材がメツキされるので無駄
が多く、かつ上記したように重量の増大を招く原因とな
っている。

一方、このような多数の偏平型チューブを入口側ヘッダ
ータンクおよび出口側ヘッダータンクに接合する場合、
上記公報にも示されている通り、従来では各偏平型チュ
ーブの端部をそれぞれ座板に半田付けし、これら座板に
タンクプレートを半田付けにより接合する構造を採用し
ている。

しかしながら、この場合も比重の大きな半田材を多量に
使用するから、熱交換器全体の重量が大きくなり、かつ
部品点数も多くなる不具合がある。

本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、半
田の使用量を少なくして重量の軽減化が可能となり、ま
た部品点数も少なくなる熱交換器を提供しようとするも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の１番目は、熱媒体を流通させる偏平型チューブ
と、このチューブの偏平側面に接合されたコルゲーテッ
ドフィンを備える熱交換器において、上記コルゲーテッ
ドフィンの谷部を平坦面とし、この平坦面の谷部を上記
偏平型チューブの偏平側面に溶接によって接合したこと
を特徴とする。

また、本発明の２番目は、熱媒体を流通させる偏平型チ
ューブと、この偏平型チューブの偏平側面に接合された
コルゲーテッドフィンと、多数の上記偏平型チューブの
端部が連結された入口および出口パイプとを備える熱交
換器において、偏平型チューブの各端部に挿通孔を形成
するとともに、これら挿通孔に上記入口および出口パイ
プを挿通して溶接し、これらパイプには各偏平型チュー
ブの端部が接合された箇所にパイプ内部と偏平型チュー
ブの内部を導通させる連通孔を形成したことを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明の１番目によると、偏平型チューブとコルゲーテ
ッドフィンとを溶接により接合したので半田が不要とな
り、軽量化が可能となる。しかもコルゲーテッドフィン
の谷部を平坦面とし、この平坦な谷部を上記偏平型チュ
ーブの偏平側面に溶接したので、接合強度が大きくなる
とともに、熱伝導接触面積も大きくなる。

また、本発明の２番目によると、偏平型チューブの各端
部に挿通孔を形成し、これら挿通孔に入口および出口パ
イプを挿通して溶接し、これらパイプの上記各偏平型チ
ューブの端部が接合された箇所に、パイプ内部と偏平型
チューブの内部を導通させる連通孔を形成したので、偏
平型チューブとパイプとの接合が溶接によりなされ、半
田が不要となって軽量化が可能になるとともに、ヘッダ
ーとしてパイプを使用するから部品点数が削減される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、第１図ないし第７図にもと
づき説明する。

第７図は自動車用ヒータとして使用される熱交換器の全
体を示す正面図であり、この熱交換器は、複数個のフィ
ン付チューブト・・と、入口ヘッダーパイプ２および出
ロヘツダーパイブ３とで構成されている。

フィン付チューブト・・は、第１図ないし第４図に示す
ように、熱媒体としての例えばエンジン冷却水を通す偏
平型チューブ５と、この偏平型チューブ５の両部平側面
に接合されたコルゲーテッドフィン６．６とで構成され
ている。

偏平型チューブ５は、特に第３図および第４図にしであ
る通り、板厚０．４Ｍ程度の黄銅製チューブプレー）７
ａ、７ｂを互いに接合して厚みＢとなるように形成した
ものであり、これらチューブプレー）７ａ、７ｂは周縁
部に接合フランジ部８ａ、８ｂを有し、これら接合フラ
ンジ部８　ａ　ｓ８ｂを例えば超音波シーム溶接にて液
密に接合して構成しである。

なお、チューブプレー）７ａ、７ｂの中央部９ａ、９ｂ
も超音波シーム溶接にて液密に接合し、これにより偏平
型チューブ５の機械的強度を向上させである。

このような偏平型チューブ５の両端部には、挿通孔１０
．１１が形成されている。これら挿通孔１０．１１の開
口縁にはバーリング部１０ａ１１１ａが形成されている
。

このように形成された偏平型チューブ５の各偏平側面に
は、上記コルゲーテッドフィン６．６が接合されている
。

コルゲーテッドフィン６．６は、例えば板厚４０、ｃｍ
程度の銅板からなり、山高さＨ１山ピッチｐを有する波
形に形成されている。これらコルゲーテッドフィン６．
６は、上記偏平型チューブ５に接合される側となる谷部
１２が、第１図に示すように幅寸法Ｗの平坦面となって
おり、これら平坦な谷部１２が偏平型チューブ５の偏平
側面に、例えば超音波シーム溶接にて接合されている。

なお、上記平坦な谷部１２の幅寸法Ｗは、コルゲーテッ
ドフィン６．６の山ピッチｐに対し１／２〜１／３の大
きさ（ｗ−１／２〜１／３ｐ）に設定されている。

また、コルゲーテッドフィン６．６には、山部と谷部と
の間の平面部に、第３図に示すように、放熱性能を高め
るための多数のルーバ１３・・・が−体に切り起こし形
成されている。

このように構成された複数個のフィン付チューブト・・
は、前記入口ヘッダーパイプ２および出口ヘッダーパイ
プ３の軸方向に沿って積層されるものであるが、この場
合隣接するフィン付チューブ１．１間では、第１図に示
すように、一方のコルゲーテッドフィン６の山部が他方
のコルゲーテッドフィン６の上記平坦な谷部１２に入り
込み、しかも第１図では図示していないが、第５図およ
び第７図に示す通り、一方のコルゲーテッドフィン６の
山部が他方のコルゲーテッドフィン６の上記平坦な谷部
１２に・当接した状態で積層されている。

このように、隣接するフィン付チューブ１．１間で一方
のコルゲーテッドフィン６の山部が他方のコルゲーテッ
ドフィン６の谷部１２に入り込むために、これらフィン
付チューブ１．１は、第２図に示すように、フィン６の
一端側の山の頂点と挿通孔１１の中心との間の距離をＬ
とし、また他端側の山の頂点と挿通孔１０の中心との間
の距離をＬ＋　（１／２）ｐとしである。そして、隣接
するフィン付チューブ１．１は、第２図の図示の状態が
上下互い違いとなるように配置し、これにより隣接する
フィン付チューブ１．１間で一方のコルゲーテッドフィ
ン６の山部が他方のコルゲーテッドフィン６の谷部１２
に入り込むようになっている。

入口ヘッダーパイプ２および出口ヘッダーパイプ３は、
第５図および第６図に示すように、いづれも肉厚０．８
ＥＲ程度の黄銅から形成されており、一端がパイプと同
質材料の閉塞板１４により液密に閉止されているととも
に、他端開口部の近傍には、ここに接続される図示しな
いホー５スの抜は止めをなす膨径部１５が形成されてい
る。

そして、この入口ヘッダーパイプ２および出口ヘッダー
パイプ３には、軸方向に沿って複数個の連通孔１６・・
・が形成されている。これら連通孔１６・・・はパイプ
の周方向に沿う長円形をなしており、パイプの軸方向に
沿って等ピッチＳをなして形成されている。

なお、このピッチＳは、フィン６の高さＨと、フィン６
の板厚の２倍と、偏平型チューブ５の厚みＢとを加えた
寸法に相当する。

このような構成の入口ヘッダーパイプ２および出口ヘッ
ダーパイプ３は、それぞれ積層された複数個のフィン付
チューブト・・の両端に形成されている挿通孔１０・・
・　１１・・・に挿通し、上記連通孔１６・・・の中心
と偏平型チューブ５・・・の接合中心を一致させ、これ
ら挿通孔１０．１１の開口縁に形成したバーリング部１
０ａ、ｌｌａを入口ヘッダーパイプ２および出口ヘッダ
ーパイプ３の外面に、例えばアーク溶接にて液密に接合
しである。

これにより、第７図に示すヒータが構成されているもの
である。

このような構成のヒータは、エンジンで暖められたエン
ジン冷却水が入口ヘッダーパイプ２に導入サレ、この入
口ヘッダーパイプ２から連通孔１６・・・を通じて各偏
平型チューブ５・・・に、その挿通孔１０・・・を介し
て分配供給される。

各偏平型チューブ５・・・においては、上記暖かいエン
ジン冷却水が入口ヘッダーパイプ２から出口ヘッダーパ
イプ３に向かって流れる。この過程で暖かいエンジン冷
却水の熱が、偏平型チューブ５・・・の側壁からフィン
６・・・に伝えられ、このフィン６・・・を通じて外気
に伝えられる。この場合、フィン６にルーバ１３・・・
を形成しであるから、熱交換性が良い。

各偏平型チューブ５・・・を出口ヘッダーパイプ３に向
かって流れるエンジン冷却水は、挿通孔１１・・・から
出口ヘッダーパイプ３の連通孔１６・・・を経て該出口
ヘッダーパイプ３に集合され、図示に しないホースを介してエンジンラジェータΣ戻される。

上記実施例の構成によれば、各フィン付チューブト・・
は、偏平型チューブ５とコルゲーテッドフィン６とを溶
接により接合したので半田が不要となり、このため軽量
化が可能となる。しかもコルゲーテッドフィン６の谷部
１２は平坦面とし、この平坦な谷部１２を上記偏平型チ
ューブ５の偏平側面に溶接したので、接合強度が大きく
なるとともに、熱伝導接触面積も大きくなる。

また、隣接するフィン付チューブ１．１は、−方のコル
ゲーテッドフィン６の山部が他方のコルゲーテッドフィ
ン６の谷部１２に入り込み、一方の山部が他方の谷部に
当接しているので、パイプ２．３の軸方向に沿って多数
のフィン付チューブト・・を積層配置することができ、
限られた大きさのスペースを熱交換のために有効に利用
でき、かつ隣接するフィン付チューブト・・相互が当接
しているため、互いに補強し合い、変形させることはな
い。

この場合、由および容量性の放熱に有効なフィン６．６
の平面は互いに間隙を有しているので空気の流れを阻害
することはなく、熱交換作用は良好になされる。

一方、フィン付チューブト・・は、それぞれ偏平型チュ
ーブ５・・・の各端部に挿通孔１０．１１を形成し、こ
れら挿通孔１０，１１に入口ヘッダーパイプ２および出
口ヘッダーパイプ３を挿通して溶接したので、偏平型チ
ューブ５・・・とパイプ２．３も溶接により接合され、
この点でも半田が不要となって軽量化が可能になる。

そして、これらパイプ２．３は文字通りパイプ材を使用
するから部品点数が削減され、接合工程も少なくなる。

なお、本発明は上記実施例に制約されるものではない。

すなわち、上記実施例ではフィン付チューブト・・のそ
れぞれ偏平型チューブ５・・・と、入口ヘッダーパイプ
２および出口ヘッダーパイプ３とを互いに　　７−７＝
７溶接により溶接した場合を説明したが、本発明は上記
溶接に代わって、パイプ２．３の外周面に被覆したゴム
被膜により偏平型チューブ５・・・と入口ヘッダーパイ
プ２および出口ヘッダーパイプ３とを互いに接合しても
よい。

すなわち、入口ヘッダーパイプ２および出口ヘッダーパ
イプ３は一端を閉塞板１４により閉止したのち、外面全
周に亘り図示しないがゴム膜を均一に被覆する。この後
パイプおよびゴム膜に連通孔１６・・・を加工する。こ
のようなゴム被覆パイプに多数のフィン付チューブト・
・を嵌合させ、パイプ内部に拡管工具を挿入し、この拡
管工具によりパイプを内側から押し広げる。これにより
パイプの径が拡大され、パイプ外面とバーリング部１０
ａ、ｌｌａとでゴム被膜を挟圧する。ゴム被膜の厚みが
半径方向に２５％程度圧縮変形されると、このゴムの弾
性反力により偏平型チューブ５・・・は大きな摩擦力で
パイプに固定され、しかも液密が保たれる。

このような構造の場合でも、半田が不要であるから軽量
化が可能になる。

また、偏平型チューブは、第８図に示すように、中央部
に接合部９８％　９ｂのないものであってもよく、さら
には第９図に示すように偏平型チューブは、接合フラン
ジ部８　ａ　ｓ　８　ｂがなく、真円形パイプを予めロ
ール加工等により偏平なチューブにしておいたものを用
いてもよい。

さらに、フィン６はルーバ１３を備えることに制約され
るものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の１番目によれば、偏平型チ
ューブとコルゲーテッドフィンとを溶接により接合した
ので半田が不要となり、軽量化が可能となる。しかもコ
ルゲーテッドフィンの谷部を平坦面とし、この平坦な谷
部を上記偏平型チューブの偏平側面に溶接したので、接
合強度が太きくなるとともに、熱伝導接触面積も大きく
なる。

また、本発明の２番目によれば、偏平型チューブの各端
部に挿通孔を形成し、これら挿通孔に入口および出口パ
イプを挿通してこれらチューブとパイプを溶接し、これ
らパイプの上記各偏平型チューブの端部が接合された箇
所に、パイプ内部と偏平型チューブの内部を導通させる
連通孔を形成したので、偏平型チューブとパイプとが溶
接され、半田が不要となって軽量化が可能になるととも
に、ヘッダーとしてパイプを使用するから部品点数が削
減される。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の一実施例を示し、第１図
は自動車用ヒータの主要部を分解して示す正面図、第２
図はフィン付チューブの正面図、第３図はフィン付チュ
ーブの構成を示す主要部の斜視図、第４図はフィン付チ
ューブの横断面図、第５図はパイプとフィン付チューブ
の接合部を示す断面図、第６図はパイプの側面図、第７
図はヒータ全体の正面図、第８図および第９図はそれぞ
れ本発明の他の実施例を示すフィン付チューブの横断面
図である。 １・・・フィン付チューブ、２・・・入口ヘッダーパイ
プ、３・・・出口ヘッダーパイプ、５・・・偏平型チュ
ーブ、６・・・フィン、７ａ、７ｂ・・・チューブプレ
ート、８ａ、８ｂ・・・フランジ部、１０．１１・・・
挿通孔、１２・・・平坦谷部、１３・・・ルーバ、１６
・・・連通孔。 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱媒体を流通させる偏平型チューブと、このチュ
   ーブの偏平側面に接合されたコルゲーテッドフィンを備
   える熱交換器において、 上記コルゲーテッドフィンの谷部を平坦面とし、この谷
   部の平坦面を上記偏平型チューブの偏平側面に溶接によ
   って接合したことを特徴とする熱交換器。
2. （２）熱媒体を流通させる偏平型チューブと、この偏平
   型チューブの偏平側面に接合されたコルゲーテッドフィ
   ンと、多数の上記偏平型チューブの端部が連結された入
   口および出口パイプとを備える熱交換器において、 偏平型チューブの各端部に挿通孔を形成するとともに、
   これら挿通孔に上記入口および出口パイプを挿通して溶
   接し、これらパイプには各偏平型チューブの端部が接合
   された箇所にパイプ内部と偏平型チューブの内部を導通
   させる連通孔を形成したことを特徴とする熱交換器。