JPH09243290A

JPH09243290A - アルミニウム合金製熱交換器

Info

Publication number: JPH09243290A
Application number: JP4921396A
Authority: JP
Inventors: Masatake Niihama; 正剛新濱
Original assignee: Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】ヘッダ１ａの下端部外周面と蓋体９を構成す
る円筒部１１の内周面とのろう付け面積を広くして、こ
の蓋体９の耐圧強度を確保する。【構成】蓋体９を構成する円筒部１１の内周面に複数
の突起１４、１４を形成する。蓋体９をヘッダ１ａの下
端部に外嵌した状態で、上記円筒部１１の内周面とヘッ
ダ１ａの下端部外周面との間には、円筒状の隙間１２が
形成される。ろう付け時、上記ヘッダ１ａの外周面を流
下したろう材は、この隙間１２内に入り込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係るアルミニウム合金
製熱交換器は、例えば自動車用空調機を構成するコンデ
ンサとして利用する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用空調機に組み込み、コンプレッ
サで圧縮されて温度上昇した冷媒を放熱して凝縮液化さ
せる為のコンデンサとして、例えば図８に示す様なアル
ミニウム合金製の熱交換器が広く使用されている。この
熱交換器は、例えば実開平４−９４１５９号公報に記載
されたものである。先ず、この従来構造に就いて説明す
る。

【０００３】１対のヘッダ１ａ、１ｂは、互いに間隔を
あけて平行に配置されている。これら各ヘッダ１ａ、１
ｂは、それぞれアルミニウム合金により円管状に造られ
て、蓋体９、９によりそれぞれの両端部を塞がれてい
る。各ヘッダ１ａ、１ｂの側面で互いに対向する部分に
は、それぞれがスリット状である複数の通孔２、２を形
成しており、各通孔２、２の内側にそれぞれ伝熱管３、
３の両端部を、がたつきなく挿入している。これら各伝
熱管３、３は、それぞれがアルミニウム合金製の板材に
より扁平管状に形成されている。又、隣り合う伝熱管
３、３の間にはフィン４、４を挟持している。このフィ
ン４、４は、それぞれがアルミニウム合金製の薄板を波
形に形成して成るコルゲート型のものである。

【０００４】更に、上記１対のヘッダ１ａ、１ｂのうち
の一方（図８の左方）のヘッダ１ａの上部には、このヘ
ッダ１ａ内に冷媒蒸気を送り込む為の送り込み管５を、
他方（図８の右方）のヘッダ１ｂの下部には、液状冷媒
を取り出す為の取り出し管６を、それぞれ設けている。
尚、上記伝熱管３、３とフィン４、４とから成るコア部
７の両側にはサイドサポート８、８を設け、各サイドサ
ポート８、８の両端部を上記各ヘッダ１ａ、１ｂに接合
して、上記コア部７の補強を図っている。上記フィン
４、４は、両端の伝熱管３、３の外側面と各サイドサポ
ート８、８との間にも設けている。

【０００５】上述の様なアルミニウム合金製熱交換器の
構成各部材は、図８に示す様に組み立てた状態で、やは
りアルミニウム合金製のろう材により互いにろう付け接
合される。この為、隣り合う部材同士の接合部には上記
ろう材を存在させる。実際の場合には、上記各ヘッダ１
ａ、１ｂ及び伝熱管３、３を構成するアルミニウム合金
製の板材として内外両周面にろう材を積層した、所謂ク
ラッド材を使用する。又、サイドサポート８、８も、少
なくともフィン４、４側にろう材を積層した、クラッド
材を使用する。

【０００６】これら各部材１ａ、１ｂ、３、８の表面に
存在するろう材は、ろう付けの為の加熱により溶けて、
上記各ヘッダ１ａ、１ｂの上下両端部周面と蓋体９、９
の周面との間、前記通孔２、２の内周縁と伝熱管３、３
の端部外周面との間、各伝熱管３、３の側面とフィン
４、４との当接部、ヘッダ１ａの上部に形成した通孔の
内周縁と送り込み管５の基端部外周面との間、ヘッダ１
ｂの下部に形成した通孔の内周縁と取り出し管６の基端
部外周面との間に行き渡る。そして、冷却固化後は、こ
れら各部材１ａ、１ｂ、３、４、５、６、８、９同士を
結合固定すると共に、結合部の気密、液密保持を図る。
尚、ろう付け性を向上させる為に、加熱に先立って、ろ
う付けすべき部材の表面にフラックスを付着する。

【０００７】上述の様に構成されるアルミニウム合金製
熱交換器をコンデンサとして使用する場合には、上記送
り込み管５から冷媒蒸気を送り込むと共に、上記コア部
７の表裏方向に冷却用の空気を流通させる。この冷媒蒸
気は、上記一方のヘッダ１ａから他方のヘッダ１ｂに向
けて複数の伝熱管３、３を流れる間に、上記冷却用の空
気との間で熱交換を行なって冷却され、凝縮液化した状
態で、上記取り出し管６から取り出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に構成され作
用する従来のアルミニウム合金製熱交換器の場合、各ヘ
ッダ１ａ、１ｂの下端開口部を塞ぐ蓋体９、９のろう付
け面積を確保する事が難しく、この蓋体９、９装着部分
の耐圧強度が不足する可能性があった。即ち、上記各ヘ
ッダ１ａ（又は１ｂ。以下同じ。）の下端開口部を蓋体
９で塞ぐには、例えば図９に示す様に、ヘッダ１ａの下
端部を有底円筒状の蓋体９に圧入した後、これら両部品
１ａ、９を加熱ろう付けする。ろう付けの為のろう材
は、上記ヘッダ１ａの外周面にクラッドされたろう材が
流下する事により供給される。

【０００９】上記ヘッダ１ａの外周面を流下したろう材
が、このヘッダ１ａの外周面と上記蓋体９の内周面との
間に入り込めば、このヘッダ１ａに対する蓋体９のろう
付け面積を確保できる。ところが、上記両周面同士は圧
入であり、これら両周面同士の間には殆ど隙間が存在し
ない為、フラックスがこれら両周面同士の間に入り込み
にくく、ろう材は図１０に示す様に、上記蓋体９の上端
縁にフィレット１０として溜る。勿論、上記ヘッダ１ａ
の下端部外周面で上記蓋体９の内周面と対向する部分に
もろう材層が存在するが、上述した様にフラックスはこ
れら両周面同士の間に入り込みにくく、場合によっては
十分なろう材が確保されず、上記した様な耐圧強度の不
足が発生する場合もある。

【００１０】又、上記蓋体９内にヘッダ１ａの下端部を
圧入する作業は面倒で、しばしば蓋体９内にヘッダ１ａ
を斜めに挿入しがちである。そして、斜めに挿入したま
まろう付け作業を行なった場合には、十分なろう付け面
積を確保する事ができず、上述の様なろう付け不良に基
づく耐圧強度の不足が発生し易い。本発明のアルミニウ
ム合金製熱交換器は、上述の様な不都合を解消すべく発
明したものである。

【００１１】

【課題を解決する為の手段】本発明のアルミニウム合金
製熱交換器は、前述した従来のアルミニウム合金製熱交
換器と同様に、それぞれがアルミニウム合金により管状
に造られ、互いに間隔をあけて配置された１対のヘッダ
と、各ヘッダの上下両端開口部を塞ぐ蓋体と、上記各ヘ
ッダの側面で互いに対向する部分に形成された、それぞ
れがスリット状である複数の通孔と、それぞれがアルミ
ニウム合金により扁平管状に形成され、各通孔の内側に
それぞれの両端部をがたつきなく挿入された複数本の伝
熱管と、それぞれがアルミニウム合金製の薄板を波形に
形成して成り、隣り合う伝熱管の間に挟持されたフィン
とを備える。そして、上記１対のヘッダの上下両端部と
上記各蓋体との間、上記各通孔の内周縁と上記各伝熱管
の両端部外周面との間、上記各伝熱管の側面と上記フィ
ンとの当接部を、それぞれアルミニウム合金製のろう材
によりろう付けして成る。特に、本発明のアルミニウム
合金製熱交換器に於いては、少なくとも上記各ヘッダの
下端開口部を塞ぐ蓋体若しくはこの蓋体を覆う状態で上
記各ヘッダの下端部に固定されるブラケットは、上記各
ヘッダの下端部と嵌合する円筒部を備える。そして、こ
の円筒部の周面と上記各ヘッダの周面とをろう付けする
事により上記各ヘッダの下端部に固定されている。更
に、互いにろう付けされる上記円筒部の周面と上記各ヘ
ッダの周面とのうちの一方の周面には他方の周面に向け
て突出する小突起が形成されている。

【００１２】

【作用】上述の様に構成される本発明のアルミニウム合
金製熱交換器によれば、各ヘッダの下端開口部を塞ぐ蓋
体若しくはこの蓋体を覆う状態で上記各ヘッダの下端部
に固定されるブラケットを構成する円筒部の周面とヘッ
ダの下端部周面との間には、小突起の高さに見合う隙間
が形成される。そして、この隙間から上記蓋体若しくは
ブラケットの円筒部の周面とヘッダの下端部周面との間
にフラックスを流入させる事が可能となり、この蓋体若
しくはブラケットのろう付け部を、フラックスで完全に
覆う事ができる。更に、ろう付け時にはろう材がこの隙
間に流入する。従って、上記円筒部の周面とヘッダの下
端部周面とが、安定した状態で十分に広い面積でろう付
けされる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１〜４は、本発明の実施の形態
の第１例として、ヘッダ１ａの下端部を有底円筒状の蓋
体９により塞ぐ部分の構造を示している。尚、本例の特
徴は、この蓋体９を構成する円筒部１１の内周面と上記
ヘッダ１ａの下端部外周面との間に、フラックス及び溶
融したろう材が流入し得るだけの厚さＴ₁₂を有する微小
な隙間１２を形成する事により、上記円筒部１１の内周
面と上記ヘッダ１ａの下端部外周面とのろう付け面積を
確保する点にある。その他の部分の構成及び作用は、前
記図８に示した従来構造と同様であるから図示及び説明
を省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。

【００１４】上記蓋体９は、円筒部１１の下端を底板部
１３により塞いで成る、有底円筒状に形成している。上
記円筒部１１の内径Ｒ₁₁は、上記ヘッダ１ａの下端部の
外径Ｄ_1aよりも僅かに（例えば０．６mm以下）大きくし
ている。又、上記円筒部１１の内周面には、特許請求の
範囲に記載された小突起である、複数の突起１４、１４
を設けている。これら各突起１４、１４は、上記円筒部
１１の内周面の３個所以上（図示の例では４個所）に、
円周方向に亙って等間隔に、且つ各部毎に軸方向（図１
〜３の上下方向、図４の表裏方向）に離隔して複数個ず
つ（図示の例では２個ずつ、合計８個）設けている。
又、各部材９、１ａの自由状態で、これら複数個の突起
１４、１４の最大内接円の直径Ｄ₁₄は、上記ヘッダ１ａ
の下端部の外径Ｄ_1aよりも僅かに小さく（Ｒ₁₁＞Ｄ_1a＞
Ｄ₁₄）している。尚、この様な突起１４、１４を形成す
る作業は、上記円筒部１１を形成する以前に行なう。即
ち、上記蓋体９は、円形の平板を絞り加工する事により
造るが、この絞り加工を行なう以前に、上記平板の一部
で上記円筒部１１の内周面に対応する部分に上記突起１
４、１４を、プレスにより突出形成しておく。尚、上記
突起１４、１４を、４個以上形成する場合には、必ずし
も上述した様に、円周方向に亙って等間隔に、且つ各部
毎に軸方向に離隔して設ける必要はない。例えば、突起
１４、１４を円周方向に亙って不均等な間隔で形成して
も良い。

【００１５】上述の様な形状を有する蓋体９により上記
ヘッダ１ａの下端開口部を塞ぐ作業は、次の様にして行
なう。先ず、図１に示す様に、上記蓋体９の上端開口部
と上記ヘッダ１ａの下端開口部とを対向させ、このヘッ
ダ１ａの下端部を上記蓋体９を構成する円筒部１１内
に、図２に示す状態にまで押し込む。この押し込み作業
の結果、上記複数の突起１４、１４の先端が上記ヘッダ
１ａの下端部外周面に弾性的に押し付けられ、この下端
部外周面と上記円筒部１１の内周面との間に、円筒状の
隙間１２が形成される。上記円筒部１１の内径Ｒ₁₁と上
記ヘッダ１ａの下端部の外径Ｄ_1aとの差の２分の１であ
る、この隙間１２の厚さＴ₁₂｛＝（Ｒ₁₁−Ｄ_1a）／２｝
は僅か（例えば０．３mm以下）なものである。尚、上記
複数の突起１４、１４の存在に基づき、挿入作業時に上
記ヘッダ１ａに対して蓋体９が傾斜しにくい。従って、
上記隙間１２の厚さＴ₁₂は、全周に亙ってほぼ均一にな
る。

【００１６】上述の様にヘッダ１ａの下端部に蓋体９を
外嵌した状態で、アルミニウム合金製熱交換器のろう付
け作業を行なえば、後述する様に、隙間１２内に十分な
量のフラックスが流入すると共に、上記ヘッダ１ａの外
周面に積層されたろう材が、上記隙間１２に流入する。
即ち、上述した様にこの隙間１２の厚さＴ₁₂は僅かなも
のであるから、この隙間１２の上端開口部に達したフラ
ックス及び（溶融した液状の）ろう材が、毛細管現象に
よって上記隙間１２内に入り込み、この隙間１２の全体
に亙って広がる。従って、温度低下後、このろう材が固
化した後に於いては、上記円筒部１１の内周面とヘッダ
１ａの下端部外周面とが、十分に広い面積でろう付けさ
れる。

【００１７】尚、本発明は、ヘッダ１ａの表面に積層
し、溶融状態でこのヘッダ１ａの表面を流下するろう材
を、蓋体９とヘッダ１ａとの間のろう付けに有効に利用
すべく考慮している。更に、本例の場合には、上記隙間
１２内にろう材が入り込むのに先立って、上記ヘッダ１
ａの外周面に付着したフラックスが、この隙間１２内に
入り込む。即ち、アルミニウム合金製熱交換器の構成部
材同士をろう付けする際には、この構成部材を図８に示
す様に仮組み付けした後、加熱に先立って表面にフラッ
クスを付着させる。このうち、上記ヘッダ１ａの外周面
に付着したフラックスは、加熱の比較的初期段階に於い
て、上記隙間１２に入り込む。この結果、蓋体９の内周
面とヘッダ１ａの外周面との間に十分な量のフラックス
を供給して、この部分のろう付け性を向上させる事がで
きる。

【００１８】次に、図５は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。本例の場合には、ヘッダ１ａの下端部
に、蓋体９ａに加えて、このヘッダ１ａの下端部を車体
に支持する為のブラケット１７をろう付け固定してい
る。このうちの蓋体９ａは、円筒部１１の上端を天板部
１６により塞ぎ、この円筒部１１の下端縁部に外向フラ
ンジ状の鍔部１５を形成して成る。この様な蓋体９ａ
は、上記円筒部１１を上記ヘッダ１ａの下端部に圧入す
ると共に、上記鍔部１５の上面を上記ヘッダ１ａの下端
縁に対向させ、これら上面と下端縁との間に隙間２２を
介在させた状態で、このヘッダ１ａの下端部に嵌合固定
している。

【００１９】一方、上記ブラケット１７は、円筒部１８
の下端を底板部１９により塞ぎ、更にこの底板部１９の
下面にピン２０を固設して成る。そして、上記円筒部１
８の内周面に、複数の突起１４、１４を設けている。
又、底板部１９の一部には、内部に溜るガスを抜く為の
通孔２１を穿設している。ブラケット１７の各部とヘッ
ダ１ａの下端部との寸法関係は、上述した第１例に於け
る蓋体９の各部とヘッダ１ａの下端部との寸法関係と同
様である。

【００２０】上述の様な蓋体９ａ及びブラケット１７を
ヘッダ１ａの下端部に嵌合した状態でアルミニウム合金
製熱交換器のろう付け作業を行なえば、上記ヘッダ１ａ
の内周面に積層されたろう材が、上記ヘッダ１ａの下端
部内周面と上記蓋体９ａとをろう付けすると同時に、上
記ヘッダ１ａの外周面に積層されたろう材が、上記ヘッ
ダ１ａの下端部外周面と円筒部１８の内周面との間に形
成された隙間１２に流入する。上述した第１例の場合と
同様に、この隙間１２の厚さは僅かなものであるから、
この隙間１２の上端開口部に達した（溶融した液状の）
ろう材が、毛細管現象によって、上記隙間１２内に入り
込み、この隙間１２の全体に亙って広がり、上記円筒部
１８の内周面とヘッダ１ａの下端部外周面とを、十分に
広い面積でろう付けする。従って、上記ヘッダ１ａに対
するブラケット１７のろう付け強度が十分に大きくな
る。

【００２１】更に、本例の場合も上述した第１例の場合
と同様、上記隙間１２内にろう材が入り込むのに先立っ
て、上記ヘッダ１ａの外周面に付着したフラックスが、
この隙間１２内に入り込む。即ち、加熱に先立って上記
ヘッダ１ａの外周面に付着させたフラックスが、加熱の
比較的初期段階に於いて、上記隙間１２を通じてブラケ
ット１７内周面とヘッダ１ａの外周面との間部分、及び
上記蓋体９ａの鍔部１５とヘッダ１ａの下端縁との間の
隙間２２に入り込む。この結果、これら間部分及び隙間
２２部分に十分な量のフラックスを供給して、これら間
部分及び隙間２２部分のろう付け性を向上させる事がで
きる。

【００２２】本例の場合には、蓋体９ａを構成する円筒
部１１の外周面とヘッダ１ａの下端部内周面とのろう付
け面積は、従来構造に比べて広くなる事はない。但し、
本例の場合には、上記蓋体９ａをヘッダ１ａの下端部に
向け抑え付けているブラケット１７の円筒部１８が、こ
のヘッダ１ａに対して十分に広い面積でろう付けされ
る。又、ヘッダ１ａの下端縁と蓋体９ａの蓋部１５の上
面との間に形成される隙間２２内に、ろう材及びフラッ
クスが流入し、上記下端縁と上記上面とをろう付けす
る。従って、上記蓋体９ａの耐圧強度を十分に確保でき
る。

【００２３】次に、図６は、本発明の実施の形態の第３
例を示している。本例の場合には、蓋体９ｂを、上端が
塞がれた円筒状で、下端部外周縁に鍔部１５を有する形
状としている。即ち、上記蓋体９ｂは、円筒部１１の上
端を天板部１６により塞ぎ、この円筒部１１の下端縁部
に外向フランジ状の鍔部１５を形成して成る。本例の場
合には、上記円筒部１１の長さを、上述した第２例の場
合よりも長くしている。そして、上記円筒部１１の外径
Ｄ₁₁は、上記ヘッダ１ａの下端部の内径Ｒ_1aよりも僅か
に（例えば０．６mm以下）小さくしている。又、上記円
筒部１１の外周面には、複数の突起１４、１４を設けて
いる。そして、各部材９ｂ、１ａの自由状態で、これら
複数個の突起１４、１４の最小外接円の直径Ｄ₁₄´を、
上記ヘッダ１ａの下端部の内径Ｒ_1aよりも僅かに大きく
（Ｄ₁₄´＞Ｒ_1a＞Ｄ₁₁）している。

【００２４】上述の様な蓋体９ｂをヘッダ１ａの下端部
に内嵌した状態でアルミニウム合金製熱交換器のろう付
け作業を行なえば、上記ヘッダ１ａの内周面に積層され
たろう材が、上記ヘッダ１ａの下端部内周面と上記円筒
部１１の外周面の間に形成され、その下端部を上記鍔部
１５により塞がれた隙間１２ａに流入する。前述した第
１例の場合と同様に、この隙間１２ａの厚さは僅かのも
のであるから、この隙間１２ａの上端開口部に達した
（溶融した液状の）ろう材が、毛細管現象によって、上
記隙間１２ａ内に入り込み、この隙間１２ａの全体に亙
って広がり、上記円筒部１１の外周面とヘッダ１ａの下
端部内周面とを、十分に広い面積でろう付けする。

【００２５】次に、図７は、本発明の実施の形態の第４
例を示している。本例の場合には、ろう材を流入させる
為の隙間１２ａを形成する為の突起１４、１４を、蓋体
９ｃを構成する円筒部１１の外周面に代えて、ヘッダ１
ａの下端部内周面に形成している。その他の構成及び作
用は、上述した第３例の場合と同様である。

【００２６】

【発明の効果】本発明のアルミニウム合金製熱交換器
は、以上に述べた通り構成され作用するので、アルミニ
ウム合金製熱交換器の耐圧強度を十分に確保して、製品
の歩留を向上させる事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を構成するヘッダ
の下端部と蓋体と示す部分正面図。

【図２】同じく組み合わせた状態で示す断面図。

【図３】蓋体のみを取り出して示す正面図。

【図４】同じく平面図。

【図５】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同
様の図。

【図６】同第３例を示す、図２と同様の図。

【図７】同第４例を示す、図２と同様の図。

【図８】従来から知られたアルミニウム合金製熱交換器
の１例を示す斜視図。

【図９】従来構造を示す、図１と同様の図。

【図１０】従来構造を組み立てた状態で示す部分正面
図。

【符号の説明】

１ａ、１ｂヘッダ２通孔３伝熱管４フィン５送り込み管６取り出し管７コア部８サイドサポート９、９ａ、９ｂ、９ｃ蓋体１０フィレット１１円筒部１２、１２ａ隙間１３底板部１４突起１５鍔部１６天板部１７ブラケット１８円筒部１９底板部２０ピン２１通孔２２隙間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれがアルミニウム合金により管状
に造られ、互いに間隔をあけて配置された１対のヘッダ
と、各ヘッダの上下両端開口部を塞ぐ蓋体と、上記各ヘ
ッダの側面で互いに対向する部分に形成された、それぞ
れがスリット状である複数の通孔と、それぞれがアルミ
ニウム合金により扁平管状に形成され、各通孔の内側に
それぞれの両端部をがたつきなく挿入された複数本の伝
熱管と、それぞれがアルミニウム合金製の薄板を波形に
形成して成り、隣り合う伝熱管の間に挟持されたフィン
とを備え、上記１対のヘッダの上下両端部と上記各蓋体
との間、上記各通孔の内周縁と上記各伝熱管の両端部外
周面との間、上記各伝熱管の側面と上記フィンとの当接
部を、それぞれアルミニウム合金製のろう材によりろう
付けして成るアルミニウム合金製熱交換器に於いて、少
なくとも上記各ヘッダの下端開口部を塞ぐ蓋体若しくは
この蓋体を覆う状態で上記各ヘッダの下端部に固定され
るブラケットは、上記各ヘッダの下端部と嵌合する円筒
部を備え、この円筒部の周面と上記各ヘッダの周面とを
ろう付けする事により上記各ヘッダの下端部に固定され
ており、互いにろう付けされる上記円筒部の周面と上記
各ヘッダの周面とのうちの一方の周面には他方の周面に
向けて突出する小突起が形成されている事を特徴とする
アルミニウム合金製熱交換器。