JPH09264689A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チューブ１とヘッダー２とのろう付け接合部
を洩れのない品質良好なものにし、ヘッダー２のチュー
ブ挿入孔１１へのチューブ端部の挿入を容易かつ確実な
ものにし、冷媒側圧力損失を小さくし、熱交換効率を向
上すること。 【解決手段】 中空ヘッダー２は、一側面が平坦な横断
面半円状の筒状材からなる。この平坦壁部９に、チュー
ブ挿入孔１１が形成されると共に、該チューブ挿入孔１
１の周縁部に、その全周にわたって、内方に突出するバ
ーリング部１２が形成されている。そして、チューブ挿
入孔１１を通じてヘッダー２内にチューブ１の端部が適
合状態に挿入されてろう付けにてチューブ１とヘッダー
２とが接合一体化されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、カーエアコン用
凝縮器、ルームエアコン用室外熱交換器、パッケージ型
エアコン用室外熱交換器、自動販売機用凝縮器、などに
用いられうるアルミニウム等の金属製の熱交換器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えばカークーラー用凝縮器として、複
数本の熱交換用チューブが所定間隔おきに並列状態に配
置されると共に、これらチューブの両端部にそれぞれ中
空ヘッダーが連通状態に接続され、かつ、チューブ間に
コルゲートフィンが配置された構造の、いわゆるマルチ
フロータイプと称されている熱交換器が好んで使用され
る傾向にある。

【０００３】例えばこのタイプの熱交換器において、チ
ューブとヘッダーとの接合部構造は、図６に示されるよ
うな構造がとられていた。即ち、同図において、（51）
…はチューブ、（52）はヘッダーである。チューブ（5
1）は、横断面外周形状が長円状の偏平チューブによる
もので、アルミニウム製の多孔押出材にて構成されてい
る。ヘッダー（52）は、横断面円形のパイプ材によるも
ので、ろう材がクラッドされたアルミニウムブレージン
グシートを両測縁部突き合わせ状態（53）となるように
曲成して構成されている。そして、ヘッダー（52）の周
壁部には周方向に延びるスリット状のチューブ挿入孔
（54）が形成され、このチューブ挿入孔（54）にチュー
ブ（51）の端部が適合状態に挿入されて一括ろう付けに
よりチューブ（51）…とヘッダー（52）とが接合一体化
されている。なお、この一括ろう付けの際同時にヘッダ
ー（52）の突き合わせ部（53）もろう付け接合される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、ヘッダー（52）が横断面円形状であると、ヘッ
ダー（52）へのチューブ（51）…の接続において、チュ
ーブ（51）をヘッダー（52）内に深く挿入しなければな
らず、そのため、ヘッダー（52）がチューブ（51）…の
内方側に突出し、熱交換に寄与するチューブ（51）…の
有効長さを相対的に短くしてしまい、その結果、限られ
た熱交換器配設スペースの中で、熱交換を行うチューブ
（51）…の占める領域範囲がヘッダー（52）の存在によ
って狭められてしまい、熱交換効率を悪くしているとい
う問題があった。

【０００５】この発明は、上記のような従来の問題点に
鑑み、限られた熱交換器配設スペースの中で、熱交換器
において熱交換用チューブの占める相対的領域範囲を拡
大し得て熱交換効率を向上することができる構造の熱交
換器の提供を課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題は、複数本のチ
ューブの端部が中空ヘッダーに連通状態に接続された熱
交換器において、前記中空ヘッダーは、一側面が平坦な
横断面半円状の筒状材からなり、該半円状筒状材の前記
側面平坦壁部に、チューブ挿入孔が形成されると共に、
該チューブ挿入孔の周縁部に、その全周にわたって、内
方に突出するバーリング部が形成され、かつ、該チュー
ブ挿入孔を通じてヘッダー内にチューブの端部が適合状
態に挿入され、ろう付けにてチューブとヘッダーとが接
合一体化されてなることを特徴とする熱交換器によって
解決される。

【０００７】上記構成では、ヘッダーは、一側面が平坦
な横断面半円状の筒状材からなり、該平坦壁部に形成さ
れたチューブ挿入孔にチューブが挿入された構造である
ことにより、ヘッダーにチューブ挿入に必要な幅をもた
せたとしても、ヘッダーが横断面半円状であるがゆえ
に、チューブがチューブ挿入孔を通じてヘッダー内に挿
入された状態における、チューブ側へのヘッダーの突出
量は小さく抑えられて、その結果、限られた熱交換器配
設スペースの中で、熱交換を行うチューブの占める領域
範囲が、ヘッダーに対して相対的に拡大され、そのた
め、効率良く熱交換が行われる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、この発明の熱交換器の実施
の形態を説明する。

【０００９】図５（イ）（ロ）に示される熱交換器は、
カークーラー用凝縮器などとして用いられるマルチフロ
ータイプの熱交換器である。同熱交換器において、
（１）…はチューブ、（２）（２）は中空ヘッダーであ
る。なお、（３）はフィンとしてのコルゲートフィン、
（４）は仕切り、（５）は冷媒入口管、（６）は同出口
管である。仕切り（４）は、ヘッダー（２）内をその長
手方向に複数の室に仕切り、冷媒がチューブ（１）…群
を蛇行状に流通するようにするものである。

【００１０】以上の熱交換器構成部材において、チュー
ブ（１）は、アルミニウム製の押出材によるもので、図
１に示されるように、横断面長円状の偏平チューブに製
作されている。なお、横断面方形状などの偏平チューブ
が用いられることもある。この偏平チューブ（１）は、
耐圧性能等の面から、内部が複数の室に区画されたハー
モニカチューブに成形されている。

【００１１】ヘッダー（２）は、ヘッダーパイプ（2a）
と、その端部を塞ぐ蓋材（2b）とによって構成されてい
る。

【００１２】ヘッダーパイプ（2a）は、片面又は両面に
ろう材層がクラッドされたアルミニウムブレージングシ
ートを、側縁部同士突き合わせ状態（７）に筒状に曲成
して構成されたもので、一側面に平坦壁部（９）を有す
る横断面半円状に成形され、円弧状壁部（10）の周方向
中間部に前記側縁突き合わせ部（７）が存在するように
なされている。

【００１３】このヘッダーパイプ（2a）の平坦壁部
（９）には、その長手方向に間隔的に、チューブ挿入孔
（11）…が列設されている。各チューブ挿入孔（11）
は、ヘッダーパイプ（2a）の平坦壁部（９）の領域範囲
内において周方向にスリット状に延ばされて形成されて
いる。

【００１４】そして、各チューブ挿入孔（11）の周縁部
には、その全周にわたって、ヘッダーパイプ（2a）内に
突出するバーリング部（12）が形成されている。このバ
ーリング部（12）の内方突出量は、チューブ（１）とヘ
ッダー（２）との接合強度等を考慮して適宜決められ
る。

【００１５】上記ヘッダーパイプ（2a）は、図３及び図
４に示されるようにして製作することができる。

【００１６】即ち、図３（イ）に示されるように、平坦
なアルミニウムブレージングシート（13）を用意し、こ
のブレージングシート（13）の幅方向中央部に、図３
（ロ）に示されるように、横断面長円状のチューブ挿入
孔（11）をピアス加工する。次いで、図３（ハ）に示さ
れるように、このチューブ挿入孔（11）の周縁部の全周
に対し、バーリング加工を施し、バーリング部（12）を
形成する。このバーリング部（12）を形成した状態にお
けるチューブ挿入孔（11）の形状・サイズが、チューブ
（１）の外周形状・サイズに適合するようになされてい
る。このように平坦な板部にバーリング部（12）を形成
すればよいから、チューブ挿入孔（11）の周縁全周にわ
たるバーリング部（12）を、加工不良、形状不良等の不
具合を生じさせることなく、確実性高く、かつ、加工上
非常に容易に形成することができる。

【００１７】しかる後、チューブ挿入孔（11）を挟む両
側の板部（13a ）（13a ）に曲げ成形を施す。この曲げ
成形においては、まず、図４（ニ）に示されるように、
チューブ挿入孔（11）のバーリング部（12）よりも幅方
向に所定距離離れた地点を曲げのポイントとして曲げを
開始し、それから、図４（ホ）に示されるように、徐々
に、バーリング部（12）近傍部へと曲げを及ぼしてい
き、その曲率を大きくしていく。そして、図４（ヘ）に
示されるように、両側の板部（13a ）（13a ）を円弧状
に曲成してその側縁部同士を突き合わせ状態（７）にす
る。以上により、横断面半円状のヘッダーパイプ（2a）
が得られる。このように、ヘッダーパイプ（2a）を横断
面半円状とすることにより、これが横断面円形である場
合に比べて全周長さが短縮され、ヘッダーパイプ（2a）
を材料コスト的に有利に製作していくことができる。

【００１８】熱交換器は、チューブ（１）…、ヘッダー
パイプ（2a）、フィン（３）…等を相互仮組状態に組み
立て、しかる後、この熱交換器組立体に一括ろう付けを
施して全体を接合一体化することにより製作される。

【００１９】まず仮組工程では、図１に示されるよう
に、チューブ（１）の端部がヘッダーパイプ（2a）のチ
ューブ挿入孔（11）内に挿入される。この挿入において
は、チューブ挿入孔（11）の周縁部全周に設けられてい
るバーリング部（12）がチューブ（１）の挿入誘導作用
を行う。従って、チューブ（１）は、引っかかりや突っ
張りを起こすことなく、スムーズにチューブ挿入孔（1
1）の内方に挿入されていく。特に、バーリング部（1
2）はチューブ挿入孔（11）の周縁部にその全周にわた
って形成されているから、ヘッダーパイプ（2a）に対す
るチューブ（１）のあらゆる向き・位置における挿入姿
勢不良に対処しえてチューブ（１）の端部は適正にヘッ
ダーパイプ（2a）内に誘導されていく。なお、チューブ
（１）の端部挿入量は、該端部がバーリング部（12）の
先端部よりも若干突出する程度でよいが、深く突出させ
るか、浅く突出させるか、ほとんど突出させないかは、
適宜選択されてよい。

【００２０】一括ろう付け工程では、チューブ（１）と
ヘッダーパイプ（2a）とは、ヘッダーパイプ（2a）を構
成するブレージングシートのろう材により接合される。
この接合において、ヘッダー（２）のチューブ挿入孔
（11）の周縁部に、その全周にわたって、内方に突出す
るバーリング部（12）が形成されているものであるか
ら、一括ろう付け中、ろう材は、図２に示されるよう
に、このバーリング部（12）とチューブ（１）との間へ
の楔状ないしは鋭角な隙間によるろう材の引き込み作
用、十分なろう材フィレット（14）の形成作用、そし
て、これらの作用がチューブ（１）の全周にわたって、
むらなく、かたよらずに、行われることによって、チュ
ーブ（１）とヘッダーパイプ（2a）とは、洩れのない品
質良好な接合状態に確実にろう付け接合され、接合部の
信頼性が飛躍的に向上される。

【００２１】上記構成の熱交換器では、チューブとして
偏平チューブ（１）を採択している。偏平チューブ
（１）では、ヘッダー（２）のチューブ挿入孔（11）も
上記のように周方向にスリットになり、ヘッダーパイプ
が横断面円形であると、円弧状の周壁部分にチューブ挿
入孔が形成することになる。このようなチューブ挿入孔
に全周バーリング部を加工すると、チューブ挿入孔の周
方向両端部のバーリングが適正に形成されない、ないし
は、適正に形成されにくい。また、平坦な素板にチュー
ブ挿入孔と全周バーリング部を成形し、しかる後この素
板を円形パイプ状に曲成する場合には、バーリング部に
不本意な変形・歪みを生じ、適正な形状のバーリング部
が得られない。これに対し、上記熱交換器では、ヘッダ
ーパイプ（2a）を横断面半円状とし、その平坦壁部にチ
ューブ挿入孔（11）が設けられ、その周縁部全周にバー
リング部（12）が加工されていることにより、バーリン
グ部（12）が、チューブ挿入孔（11）の両端部を含め
て、全体として歪み等のない形状良好なものに確実かつ
非常に容易に形成される。

【００２２】また、上記熱交換器では、ヘッダーパイプ
（2a）が、素板（13）をその両側縁部突き合わせ状態
（７）に曲成して横断面半円状のパイプ材に成形して構
成されたものであるから、素板（13）からヘッダーパイ
プ（2a）を加工していく過程で、チューブ挿入孔（11）
の加工及びバーリング部（12）の加工を行って、ヘッダ
ーパイプ（2a）をその周方向において一部品の構成とす
ることができ、ヘッダーパイプ（2a）を、平坦壁部と円
弧状壁部との複数部品の組み合わせ構成とするような場
合に比べて、部品点数を少なくすることができる。

【００２３】しかも、側縁突き合わせ部（７）を円弧状
壁部（10）側に設定し、バーリング加工を継ぎ目のない
平坦壁部（９）側に定めていることにより、バーリング
部（12）を形状精度良好な適正なものに形成することが
できる。

【００２４】また、ヘッダーパイプ（2a）は、これを横
断面円形状に構成すると耐圧性能に優れたものになる
が、上記構成のように、これを横断面半円状に構成した
場合であっても、バーリング部（12）とチューブ（１）
との間の十分なろう材フィレット（14）の形成により、
その部分への応力集中は回避され、遜色のない耐圧性能
が発揮され、なんら支障はない。特に、チューブ（１）
とヘッダーパイプ（2a）との挿入方向の接合部長さは、
ろう材フィレット部（14）を含めてヘッダー（２）の肉
厚と同じかそれよりも大きく設計しておくのが耐圧性能
面で好ましい。

【００２５】上記実施形態に係る熱交換器では、ヘッダ
ーのチューブ挿入孔の周縁部に、その全周にわたって、
内方に突出するバーリング部が形成されているものであ
るから、このバーリング部とチューブとの間へのろう材
の引き込み作用、十分なろう材フィレット形成作用、そ
して、これらの作用がチューブの全周にわたって、むら
なく、かたよらずに、行われることによって、チューブ
とヘッダーとを、洩れのない品質良好な接合状態に確実
にろう付け接合することができ、熱交換器の製造歩留ま
り向上を果たすことができると共に、かかる接合部の信
頼性を飛躍的に向上することができる。

【００２６】しかも、バーリング部によるチューブの挿
入誘導作用により、ヘッダーのチューブ挿入孔へのチュ
ーブ端部の挿入を容易かつ確実に達成することができ
る。特に、バーリング部はヘッダーのチューブ挿入孔の
周縁部にその全周にわたって形成されているから、ヘッ
ダーに対するチューブのあらゆる向き・位置における挿
入姿勢不良に対処しえてチューブを非常に容易かつ確実
にヘッダーに挿入することができ、チューブ・ヘッダー
のろう付け前の組立を不具合の発生なく確実に遂行して
いくことができる。

【００２７】加えて、ヘッダーは、一側面が平坦な横断
面半円状の筒状材からなり、該平坦壁部に形成されたチ
ューブ挿入孔にチューブが挿入された構造である。従っ
て、第１に、ヘッダーにチューブ挿入に必要な幅をもた
せたとしてもヘッダー内の容積は半減され、そのため、
冷媒が、チューブ内からヘッダー内に移行する際、及
び、ヘッダー内からチューブ内に移行する際、に生じう
る冷媒の拡大・縮小の変化が抑制されて、冷媒側の圧力
損失を低減することができる。

【００２８】以上に、この発明の一実施形態を示した
が、この発明は、かかる実施形態に限定されるものでは
なく、各種変形が可能である。例えば、上記実施形態で
は、ヘッダーパイプ（2a）は、素板（13）をその両側縁
部突き合わせ状態に曲成して横断面半円状のパイプ材に
成形して構成されたものであるが、チューブ挿入孔及び
バーリング部の設けられた平坦壁材と、円弧状壁材との
複数部品を組み合わせた構成とされていてもよい。

【００２９】

【発明の効果】上述の次第で、本発明の熱交換器は、ヘ
ッダーにチューブ挿入に必要な幅をもたせたとしても、
ヘッダーが横断面半円状であるがゆえに、チューブがチ
ューブ挿入孔を通じてヘッダー内に挿入された状態にお
ける、チューブ側へのヘッダーの突出量は小さく抑えら
れ、その結果、限られた熱交換器配設スペースの中で、
熱交換を行うチューブの占める領域範囲が、ヘッダーに
対して相対的に拡大され、そのため、熱交換効率を向上
することができる。また、ヘッダーの周囲長を短縮しえ
て、ヘッダーのための材料コストを減少することができ
る。

【００３０】しかもまた、チューブ挿入孔は、ヘッダー
に備えられた平坦壁部において形成され、この平坦壁部
において、チューブ挿入孔全周にわたるバーリング部が
形成されているものであるから、このようにチューブ挿
入孔の周縁全周にわたるバーリング部を、加工不良、形
状不良等の不具合を生じさせることなく、確実性高く、
かつ、加工上非常に容易に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態にかかる熱交換器の一括ろう付け前
の仮組状態を示すもので、図（イ）はヘッダーとチュー
ブの嵌合部を示す横断面図、図（ロ）は図（イ）のＩ−
Ｉ線断面矢視図、図（ハ）は図（イ）のＩＩ−ＩＩ線断
面矢視図である。

【図２】一括ろう付け後のヘッダーとチューブとの接合
部を示すもので、図（イ）は横断面図、図（ロ）は図
（イ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面矢視図である。

【図３】図（イ）〜図（ハ）はヘッダーパイプの製造工
程を順次的に示す横断面図である。

【図４】図（ニ）〜図（ヘ）はヘッダーパイプの製造工
程を順次的に示す横断面図である。

【図５】熱交換器の全体構成を示すもので、図（イ）は
正面図、図（ロ）は平面図である。

【図６】従来例を示すもので、図（イ）はヘッダーとチ
ューブの接合部を示す横断面図、図（ロ）は図（イ）の
ＩＶ−ＩＶ線断面矢視図、図（ハ）は図（イ）のＶ−Ｖ
線断面矢視図である。

【符号の説明】

１…チューブ ２…ヘッダー ９…平坦壁部 １１…チューブ挿入孔 １２…バーリング加工部 １４…ろう材フィレット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本のチューブの端部が中空ヘッダー
   に連通状態に接続された熱交換器において、 前記中空ヘッダーは、一側面が平坦な横断面半円状の筒
   状材からなり、該半円状筒状材の前記側面平坦壁部に、
   チューブ挿入孔が形成されると共に、該チューブ挿入孔
   の周縁部に、その全周にわたって、内方に突出するバー
   リング部が形成され、かつ、該チューブ挿入孔を通じて
   ヘッダー内にチューブの端部が適合状態に挿入され、ろ
   う付けにてチューブとヘッダーとが接合一体化されてな
   ることを特徴とする熱交換器。