JPH0462394A - 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 この発明は、例えばカーエアコン用のアルミニウム（そ
の合金を含む）製凝縮器等に用いられる熱交換器、特に
マルチフロー型と称される熱交換器に関する。

従来の技術 上記のマルチフロー型熱交換器は、平行状に配設された
１対の中空ヘッダー間に複数本のチューブが並列状に渡
されて該ヘッダーに連通接続され、かつ隣接チューブ間
にフィンが配置された構成となされている。

而して、かかる熱交換器の製作は、ヘッダーの長さ方向
に予め列設されたチューブ挿入孔にチューブの両端を挿
入してヘッダーとチューブとを連通状態にするとともに
、隣接チューブ間にフィンを配置して−括ろう付等の方
法でヘッダー、チューブ、フィンを接合固定することに
より行われている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような熱交換器の製作工程におい
ては、チューブをヘッダーのチューブ挿入孔に挿入する
際に概して挿入しにくく、またチューブ挿入孔に挿入し
た状態ではチューブがしっかりとそのヘッダーに固定さ
れずぐらつくため、接合までの間の取扱い上不便であり
、組立作業性に劣る欠点があった。しかも、チューブと
ヘッダーとのぐらつきによってヘッダーとチューブとが
位置ずれした状態で接合されることもあり、製品品質に
問題を生じる場合もあった。さらに、ろう付等の接合段
階でチューブとヘッダーとの連結部分へのろう回りが不
十分となり易く、このため両者の連結強度を十分に確保
できず甚しくは液洩れ等の原因となることも往々にして
あった。

この発明はかかる欠点を解消し、組立作業性に優れかつ
チューブとヘッダーとの接合強度にも優れた熱交換器の
提供を目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的は、図面の符号を参照して示すと、平行状に配
設された１対の中空ヘッダー（３）（４）と、両ヘッダ
ー（３）（４）間に架渡して並列状に配置され、両端が
前記ヘッダーのチューブ挿入孔（５）に挿入されること
によりヘッダー（３）（４）に連通接続された複数の偏
平状チューブ（１）と、隣接チューブ間に配置されたフ
ィン（２）とを備えた熱交換器において、前記チューブ
挿入孔（５）の孔幅方向の開口縁部（６）の外側縁（６
ａ）に、内方に向かって縮径状となるテーパ部（７）が
形成される一方、内側縁（６ｂ）に内方突状のチューブ
支持用ガイド片（９）が延設されてなることを特徴とす
る熱交換器によって達成される。

作用 熱交換器の製作に際して、ヘッダー（３）（４）のチュ
ーブ挿入孔（５）にチューブ（１）の両端を挿入するが
、チューブ挿入孔（５）の幅方向の開口縁部（６）の外
側縁（６ａ）には内方に向かって縮径状となるテーパ部
（７）が形成されているから、挿入に際してチューブ（
１）の差込み位置が挿入孔（５）に対してずれてもチュ
ーブ（１）の先端がチューブ挿入孔（５）へとスムーズ
に案内される。また、チューブ（１）をチューブ挿入孔
（５）に差し込んな状態では、ヘッダー（３）（４）の
チューブ支持用ガイド片（９）かチューブ（１）に幅広
く当接するためチューブは挿入状態にしっかりと固定支
持される。また、チューブ（１）とヘッダー（３）（４
）をろう付により接合する場合には、該テーパ部（７）
に沿ってチューブ（１）とテーパ部（７）との間に形成
された断面楔状の隙間（８）にろう材が流れ込み、かつ
十分なフィレットを形成して接合面積の増大をもたらし
、チューブ（１）とヘッダー（３）（４）とが強固に接
合される。

実施例 次に、この発明をカークーラー用のアルミニウム（その
合金を含む）製凝縮器に適用した実施例について説明す
る。

第４図〜第６図において、（１）は水平状態で上下方向
に配置された複数のチューブ、（２）はその隣接するチ
ューブ（１）（１）間及び最外側のチューブの外側に配
置されたコルゲートフィンである。

前記チューブ（１）はアルミニウム材による偏平状の押
出形材からなるものである。このチューブ（１）はいわ
ゆるハモニカチューブと称されるような多孔形のものを
用いても良い。また押出形材によらず電縫管を用いても
良い。この場合、チューブ内に伝熱効率の向上と補強を
目的としてインナーフィンを装填した構成としても良い
。

前記コルゲートフィン（２）は心材の片面または両面に
ろう材が被覆されたアルミニウムプレージングシートか
らなるもので、チューブ（１）とほぼ同じ幅を有し、ろ
う付によりチューブに接合されている。コルゲートフィ
ン（２）は、その壁面にルーバーを切起こし形成したも
のが用いられている。

（３）（４）は左右のヘッダーである。これらのヘッダ
ー〇）（４）は心材の外面または内外両面にろう材が被
覆されたアルミニウムプレージングシートからなる断面
円形の電縫管をもって形成されている。なお、電縫管に
よらずアルミニウム押出形材をもって構成しても良い。

また、プレージングシートのパイプ成形体をその衝き合
わせ部を電縫溶接することなく用い、チューブ（１）と
ヘッダー（３）（４）とのろう付と同時に衝き合わせ部
をろう付しても良い。

各ヘッダー（３）（４）には長さ方向に沿って間隔的に
チューブ外周形状に等しい孔形状のチューブ挿入孔（５
）が穿設されている。かつ、第１図〜第３図に示すよう
に、このチューブ挿入孔（５）の幅方向つまり径小方向
の上下開口縁部（６）のいずれにも、その外側縁（６ａ
）に内方に向かって縮径状となるテーパ部（７）が形成
されている。このテーパ部（７）はチューブ（１）を挿
入孔（５）に挿入する際の該挿入孔（５）への導入の役
割と、熱交換器組立後のろう付接合時において、溶融し
たろう材をチューブ（１）とヘッダー（３）（４）との
連接部へと導いて両者の確実な接合を保証する役割を果
たす。ここに、ろう材をテーパ部（７）とチューブ（１
）との隙間（８）に導いて十分なフィレットを形成する
には、ヘッダーの長さ方向に対するテーパ部（７）のな
す鋭角（θ）（第１図に示す）を１５〜４５°の範囲に
設定するのが良い。１５″′未満では隙間（８）が狭す
ぎて却ってろう流れが悪くなりひいてはろう切れを生じ
る虞れがある。逆に４５″を超えるとテーパ部（７）を
設けない状態に近くなり、テーパ部を設ける意義が没却
される虞れがある。特に好ましい角度（θ）は２５〜３
５°であり、殊に３０°程度が最も好ましい。かかるテ
ーパ部（７）はチューブ挿入孔（５）の外側縁を円弧状
ないし傾斜状にプレス加工することにより形成されたも
のである。一方、チューブ挿入孔（５）の幅方向の上下
開口縁部（６）における内側縁（６ｂ）には、開口縁部
（６）から平坦状に連続する態様で内方突状の支持用ガ
イド片（９）が延設されている。この支持ガイド片（９
）はチューブ挿入孔（５）に挿入されたチューブ（１）
の上下周面を上下のガイド片（９）で支持することによ
りチューブのぐらつきを抑制する役割を果たす。かかる
ガイド片（９）もプレス加工により形成されたものであ
る。即ち、チューブ挿入孔（５）をヘッダー（３）（４
）に穿設する際に、ガイド片（９）をヘッダーの長さ方
向に立設状態に残した状態で孔穿けを行ったのち、この
ガイド片（９）をプレスによりヘッダーの内部方向に押
圧して倒し、さらにチューブ挿入孔（５）の開口縁部（
６）と同一面位置となるまでガイド片（９）を押圧する
ことにより形成されたものである。従って、本実施例の
場合、ヘッダー（３）（４）として外面または内外両面
にろう材が被覆されたプレージングシートを用いている
から、第７図のようにチューブ挿入孔（５）の上下開口
縁部（６）及びガイド片（９）の表面にろう材（３ａ）
が存在することになり、チューブ（１）とヘッダー（３
）（４）との接合面積を広く確保しえて益々接合強度の
増大を図り得る効果もある。

また、左ヘッダー（３）の上端部には冷媒入口管（ｌＯ
）が連結される一方、右ヘッダー（４）の下端部には同
出口管（１１）か連結されている。

また、左ヘッダー（３）には該ヘッダーを上下２室に分
割する仕切板（１２）が設けられる一方、右ヘッダー（
４）にも該ヘッダーを上下２室に分割する仕切板（１３
）が設けられ、もって冷媒入口管（ｌＯ）から左ヘッダ
ー（３）に流入した冷媒は、チューブ群によって形成さ
れる全冷媒通路を巡って蛇行状に流通して冷媒出口管（
１１）から流出するものとなされている。そして、冷媒
が各チューブ（１）を流通する間に、チューブ（１）（
１）間に形成されたコルゲートフィン（２）を含む空気
流通間隙を流通する空気と熱交換を行い、凝縮するもの
となされている。

なお、（１４）　　（１４）は最外側のコルゲートフィ
ンの外側に配置された上下のサイドプレートであり、（
１５）及び（１６）はヘッダー（３）の下端、ヘッダー
（４）の上端をそれぞれ閉塞する上下の蓋片である。

図示実施例の熱交換器を製作するに際しては、まずヘッ
ダー（３）（４）のチューブ挿入孔（５）にチューブ（
１）の両端を挿入するか、チューブ（１）の挿入位置が
挿入孔（５）に対して僅かにずれても、挿入孔（５）の
上下テーパ部（７）によりチューブ（１）が挿入孔（５
）へと導かれてスムーズに挿入される。そして、チュー
ブ（１）の両側を両ヘッダー（３）（４）のチューブ挿
入孔（５）に挿入した後は、チューブの端部上下面は支
持ガイド片（９）（９）により当接ないし挟圧状態に支
持され、これによりチューブ（１）はヘッダー（３）（
４）に対して直角状をなして固定されそのぐらつきが解
消されるとともに、適性配置関係が確保される。次いで
、隣接チューブ間にコルゲートフィン（２）を介在状態
に配置するとともに、最外側のチューブの外側にもコル
ゲートフィンを配置し、さらにサイドプレート（１４）
及び蓋片（１５）　　（１Ｂ）を所定配置にセットして
熱交換器組立物に製作したのち、−括ろう付により各構
成部材を接合する。加熱ろう付時に溶融したへラダー外
表面のろう材の一部は、第７図に示すように、ヘッダー
（３）（４）のテーパ部（７）に沿って該テーパ部（７
）とチューブ（１）との間に形成された隙間（８）へと
流れ込んで溜まり、そこに十分なフィレット（１７）を
形成する。これによりチューブ（１）とヘッダー（３）
（４）との十分な接合が確保される。かかる隙間（８）
へのろう材の流入とフィレットの形成作用は、テーパ部
（７）とヘッダー（３）（４）の長さ方向とのなす鋭角
（θ）を１５〜４５゜に設定した場合に最も効果的に発
揮されるのは前述のとおりであるが、これを確認するた
めに以下のような試験を行った。

即ち、第８図（イ）〜（ハ）に示すように、ヘッダーの
テーパ部（７）相当部位を形成するための試験片（２１
）とチューブ（１）に相当する試験片（２０）を用意し
た。なお、ヘッダー相当試験片（２１）はＡ３００３Ａ
Ω合金からなる心材の両面にＡ、Ｑ−Ｓｉ系ろう材が被
覆されたアルミニウムプレージングシートを用い、チュ
ーブ相当試験片（２０）はＡ１１００１２板を用いた。

次いで、ヘッダー相当試験片（２１）とチューブ相当試
験片（２０）とを一定角度θをなして傾斜状に配置せし
めるとともに、θを各種に変えてろう付を行った。ろう
付は第８図（イ）（ロ）（ハ）に示すように、３種類の
姿勢により行った。そして、各試験片につき第９図に示
すように、長さ方向の中央部で切断するとともに、フィ
レット（２２）の長さ（ρ）を測定した。そして各溶接
姿勢においてθ−９０°のフィレット長さをそれぞれ１
００としてθを変化させたときのフィレット長さの相対
比較値を第１０図のグラフに示す。

第１０図の結果から、各溶接姿勢について総合的に判断
すると、ヘッダー相当試験片（２１）とチューブ相当試
験片（２０）との角度θが小さくなる方がろう付性が良
く、特に４５″以下が好ましいことがわかる。また、実
際の熱交換器においてのろう付性を調べるために、θを
１０．２０°、３０°、５０’に設定した両面ブレージ
ングヘッダーをそれぞれ５本ずつ成形し、各ヘッダーの
チューブ挿入孔に偏平チューブを挿入してろう付した。

その結果、θを１０’に設定したものは５本のうち３本
にろう切れが発生した。これに対し、θを２０＠、３０
°、５０°に設定したものはろう切れが全く発生しなか
った。このように、実際の熱交換器の場合、ヘッダー、
チューブの形状が前記試験片とは異なるため、θが１５
°未満ではろう切れが発生するおそれがある。

以上の試験結果から、ヘッダーのテーパ部（７）とヘッ
ダーの長さ方向のなす鋭角θが、３０″を中心として１
５〜４５″程度の範囲で良好なフィレットが形成されて
チューブ（１）とヘッダー（３）（４）との良好な接合
が得られることを確認しえた。

発明の効果 この発明は上述の次第で、まずヘッダーのチューブ挿入
孔の孔幅方向の開口縁部の外側縁に、内方に向って縮径
状となるテーノく部が形成されているから、熱交換器の
組立時に挿入されるチューブの端部を挿入孔へとスムー
ズに導くことができ、チューブ挿入作業の簡素化を図り
うる。

さラニ、ヘッダーのチューブ挿入孔の幅方向の開口縁部
の内側縁には内方突状のチューブ支持用ガイド片が延設
されてなるから、仮組段階でチューブ挿入孔に挿入した
チューブを前記ガイド片によって広範囲に支持すること
ができる。

従って、挿入したチューブのヘッダーに対するぐらつき
をなくしえて適性配置に固定することができるとともに
その後の取扱いも便利となしえ、上記チューブ挿入時の
簡素化とも相俟って組立作業の一段の簡素化、効率化を
図りうる。

しかもヘッダーとチューブとの適性配置関係が確保され
ることにより、両部材の配置ずれのない外観品質に優れ
た熱交換器となしうる。さらにまた、チューブをヘッダ
ーの挿入孔に挿入した状態でチューブとテーパ部との間
には断面楔状の隙間が形成されるから、チューブとヘッ
ダーとをろう付により接合する場合には、テーパ部を介
して該隙間にろう材が流れ込み易くなり、かつ流れ込ん
だろう材が十分なフッレットを形成してチューブとヘッ
ダーとの接合面積を拡大できるから、両者の接合強度を
十分に確保することができる。従って、液洩れのない耐
久性にも優れた熱交換器となしうる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る熱交換器のヘッダー
の要部縦断面図、第２図は同じくヘッダーの要部正面図
、第３図は第１図の■−■線断面図、第４図は熱交換器
の全体正面図、第５図は第４図に示す熱交換器の平面図
、第６図はヘッダーとチューブとフィンとを分離状態で
示す斜視図、第７図はヘッダーとチューブとの連結状態
を示す要部断面図、第８図は試験片のろう付姿勢図、第
９図はろう付試験片の断面図、第１０図は第８図及び第
９図のろう付試験片を用いたろう付試験結果を示すグラ
フである。 （１）・・・チューブ、（２）・・フィン、（３）（４
）・・・ヘッダー　（５）・・・チューブ挿入孔、（６
）・・・開口縁部、（６ａ）・・・外側縁、（Ｂｂ）・
・・内側縁、（７）・・・テーパ部、（９）・・・ガイ
ド片。 以上 第１図 ）９〇− 第６ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　平行状に配設された１対の中空ヘッダー（３）（４）
   と、両ヘッダー（３）（４）間に架渡して並列状に配置
   され、両端が前記ヘッダーのチューブ挿入孔（５）に挿
   入されることによりヘッダー（３）（４）に連通接続さ
   れた複数の偏平状チューブ（１）と、隣接チューブ間に
   配置されたフィン（２）とを備えた熱交換器において、
   前記チューブ挿入孔（５）の孔幅方向の開口縁部（６）
   の外側縁（６ａ）に、内方に向かって縮径状となるテー
   パ部（７）が形成される一方、内側縁（６ｂ）に内方突
   状のチューブ支持用ガイド片（９）が延設されてなるこ
   とを特徴とする熱交換器。