JPH10339593A - 熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 板状フィンと偏平状熱交換管とを簡単に接触
交差させ、かつ板状フィンと偏平状熱交換管との接触面
積を増大させて熱交換効率の向上を図ること。 【解決手段】 適宜間隔をおいて配列される複数の板状
フィン１と、これら板状フィン１と接触交差すると共
に、適宜間隔をおいて配列される複数の偏平状熱交換管
４とを具備する熱交換器において、板状フィン１に設け
られた挿通孔２と、偏平状熱交換管４の平坦面４ａとの
間に、シート部材７を介在させることにより、板状フィ
ン１と偏平状熱交換管４とを簡単に接触交差させること
ができ、かつ板状フィン１と偏平状熱交換管４との接触
面積を増大させることができる。

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、熱交換器及びそ
の製造方法に関するもので、更に詳細には、例えば自動
車用空気調和機や家屋用空気調和機等に使用され、適宜
間隔をおいて配列される複数の板状フィンとこれら板状
フィンに接触交差する複数の偏平状熱交換管とを具備す
る熱交換器及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱交換器の熱交換面積の増大を
図るために板状フィンを構成部材として有する熱交換器
においては、板状フィンと熱交換管を接触させるため
に、板状フィンの熱交換管挿通用孔を熱交換管の外径よ
り大きくしておき、熱交換管を挿通孔に挿入した後、熱
交換管を拡管する方法が行われている。拡管する方法と
しては、機械的に拡管する方法、内圧を与えて拡管する
方法等が行われているが、いずれの方法においても熱交
換管の断面形状は円形であることが必要であった。

【０００３】しかしながら、熱交換管としては断面円形
状のものよりも偏平状の熱交換管の方が熱交換用流体例
えば空気側の抵抗を少なくすることから、適宜間隔をお
いて配列される複数の板状フィンと、これら板状フィン
と接触交差すると共に適宜間隔をおいて配列される偏平
状熱交換管とを具備する熱交換器が使用されている。こ
のような偏平状熱交換管を使用する熱交換器の製造方法
としては、 例えば図７及び図８に示すように、板状フィン１に偏
平状熱交換管４の厚さに近い孔幅の偏平状熱交換管挿入
用の挿通孔２を穿設し、板状フィン１を複数列配列した
状態で、挿通孔２内に偏平状熱交換管４を挿入する方法
が知られている。また、図９に示すように、板状フィ
ン１に偏平状熱交換管４の厚さより僅かに狭い孔幅の挿
通孔２を穿設し、偏平状熱交換管４を適宜間隔をおいて
整列した後、板状フィン１を一枚一枚挿入する方法が知
られている。なお、挿通孔２の対向する長辺側縁部には
偏平状熱交換管４との接触面積を増大させて熱交換効率
を向上させるための起立片３が設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数
列配列された板状フィン１の挿通孔２内に偏平状熱交換
管４を挿入する方法においては、挿通孔２の孔幅が僅か
でも偏平状熱交換管４の厚さより狭い場合、偏平状熱交
換管４の挿入の際に大きな摩擦抵抗が生じて、板状フィ
ン１の起立片３を潰す力が働き、起立片３の強度が保た
れなくなった時点でフィンピッチが狭くなるという問題
が生じる。また、図７に示すように起立片３が倒れるこ
とにより挿通孔２の孔幅が狭くなると共に、フィンピッ
チが狭くなる。この状態で図８に示すように偏平状熱交
換管４を挿入すると、更に接触抵抗が大きくなり、偏平
状熱交換管４の挿入が不可能になるという問題があっ
た。また、挿通孔２の孔幅が僅かでも偏平状熱交換管の
厚さよりも広い場合、偏平状熱交換管４と板状フィン１
との接触熱抵抗が大きくなり、熱交換器としての機能が
低下するという問題があった。

【０００５】また、複数列配列された板状フィン１の挿
通孔２内に偏平状熱交換管４を挿入する方法では、板状
フィン１の配列に際し、フィンピッチをスペーサで決
め、偏平状熱交換管挿入後、スペーサを外す必要がある
ため、フィンピッチが狭く、フィン枚数が多い場合に
は、板状フィン１の一枚一枚の間にスペーサを挿入する
には多大な工数が生じ、また偏平状熱交換管４の挿入
後、板状フィン１が圧縮された状態となるため、スペー
サを外す抵抗が大きくなり、薄板である板状フィン１を
傷め易いという問題がある。また、板状フィンに凹凸形
状がある場合にはスペーサの使用が不可能となるため、
板状フィン１を整列させた状態で偏平状熱交換管４を挿
入することが難しくなり、上述したように偏平状熱交換
管４の挿入の際に大きな摩擦抵抗が生じるという問題が
あった。

【０００６】一方、偏平状熱交換管４に板状フィン１
を一枚一枚挿入する方法においては、フィンの厚みが薄
いことからフィン形状が損なわれる虞れがある。また、
フィン枚数が多い場合、フィンピッチに精度が要求され
るため多大な工数を要すると共に、高価な設備が必要と
なるなどの問題がある。

【０００７】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、板状フィンと偏平状熱交換管とを簡単に接触交差さ
せることができ、かつ板状フィンと偏平状熱交換管との
接触面積を増大させて熱交換効率の向上を図れるように
した熱交換器及びその製造方法を提供することを目的と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の熱交換器は、適宜間隔をおいて配列
される複数の板状フィンと、これら板状フィンと接触交
差すると共に、適宜間隔をおいて配列される複数の偏平
状熱交換管とを具備する熱交換器において、上記板状フ
ィンに設けられた挿通孔と、上記偏平状熱交換管の平坦
面との間に、シート部材を介在してなることを特徴とす
る。この場合、上記シート部材の幅を上記偏平状熱交換
管の平坦面と略同幅とする方が好ましい（請求項２）。

【０００９】上記のように構成することにより、シート
部材を介して板状フィンと偏平状熱交換管とを密着させ
ることができるので、熱伝達面積を増大させることがで
きると共に、熱交換効率の向上が図れる。また、板状フ
ィンと偏平状熱交換管との間にシート部材が介在される
ので、熱交換器全体の強度を向上させることができる。

【００１０】請求項３記載の熱交換器は、請求項１記載
の熱交換器において、上記板状フィンの挿通孔の対向す
る長辺側縁部に、シート部材と接触すべく挿通孔内方に
向かって傾斜する起立片を具備することを特徴とする。

【００１１】上記のように構成することにより、起立片
とシート部材とを密着させることができる。したがっ
て、更に熱交換効率の向上が図れ、また起立片の変形を
防止することができる。

【００１２】請求項４記載の熱交換器の製造方法は、適
宜間隔をおいて配列される複数の板状フィンと、これら
板状フィンと接触交差すると共に、適宜間隔をおいて配
列される複数の偏平状熱交換管とを具備する熱交換器の
製造方法において、 上記板状フィンに設けられる上記
偏平状熱交換管用挿通孔内の対向する長辺側に、シート
部材を挿入する工程と、 上記挿入孔内の２枚のシート
部材間に上記偏平状熱交換管を挿入すると共にシート部
材を介して挿通孔を拡開する工程と、を具備することを
特徴とする。

【００１３】請求項４記載の発明によれば、適宜間隔を
おいて整列された板状フィンの挿通孔内の対向する長辺
側に２枚のシート部材を挿入した後、シート部材間に偏
平状熱交換管を挿入すると共に、挿通孔を拡開すること
により、複数の板状フィンと偏平状熱交換管とをシート
部材を介して接触交差状に組み付けることができる。し
たがって、板状フィンの熱交換管挿入方向の力がシート
部材によって吸収されるため、板状フィンの変形が防止
され、板状フィンの変形による熱交換管の挿入に対する
抵抗の急激な増大を防ぐことができる。

【００１４】請求項５記載の熱交換器の製造方法は、適
宜間隔をおいて配列される複数の板状フィンと、これら
板状フィンと接触交差すると共に、適宜間隔をおいて配
列される複数の偏平状熱交換管とを具備する熱交換器の
製造方法において、 上記板状フィンに設けられる上記
偏平状熱交換管用挿通孔内の対向する長辺側に、シート
部材を挿入する工程と、 上記挿入孔内の２枚のシート
部材間に上記偏平状熱交換管を挿入すると共にシート部
材を介して挿通孔を拡開する工程と、 上記板状フィ
ン、シート部材及び偏平状熱交換管とを一体接合する工
程と、を有することを特徴とする。

【００１５】請求項５記載の発明によれば、適宜間隔を
おいて整列された板状フィンの挿通孔内の対向する長辺
側に２枚のシート部材を挿入し、シート部材間に偏平状
熱交換管を挿入すると共に、挿通孔を拡開した後、板状
フィン、シート部材及び偏平状熱交換管を一体接合する
ことにより、複数の板状フィンと偏平状熱交換管とをシ
ート部材を介して接触交差状に密着固定することができ
る。

【００１６】請求項６記載の熱交換器の製造方法は、請
求項４又は５記載の熱交換器の製造方法において、 上
記板状フィンの挿通孔の対向する長辺側縁部に、シート
部材と接触し得る起立片を設けると共に、この起立片の
先端側を挿通孔側に向かって傾斜させ、挿通孔内に挿入
された２枚のシート部材間に偏平状熱交換管を挿入する
際、上記起立片を広げながら挿入することを特徴とす
る。

【００１７】請求項６記載の発明によれば、偏平状熱交
換管の挿入の際の挿入方向及び挿入方向に直交する方向
の力はシート部材を介して起立片に伝達されるので、起
立片を拡開変位させながら偏平状熱交換管を挿入するこ
とができる。したがって、板状フィン、シート部材及び
偏平状熱交換管は密着した状態で組み付けられる。ま
た、板状フィンの起立片以外は変形することがない。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を添
付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、図８ない
し図１０に示した従来の熱交換器と同じ部分には同一の
符号を付して説明する。

【００１９】上記熱交換器は、図１に示すように、略垂
直方向に対峙する一対のアルミニウム合金製ヘッダーパ
イプ５，６と、これらヘッダーパイプ５，６間に互いに
平行に連結する複数のアルミニウム合金製押出偏平管か
らなる熱交換管４と、これら熱交換管４と直交する方向
に互いに平行に配設される複数のアルミニウム合金製板
状フィン１と、板状フィン１の挿通孔２内において熱交
換管４との間に介在されるアルミニウム合金製のシート
部材７とを例えば一体ろう付により接合してなる。な
お、一方のヘッダーパイプ５の上端部に熱媒体供給管８
が連結され、他方のヘッダーパイプ６の下端部には排出
管９が連結されている。

【００２０】この場合、板状フィン１の挿通孔２の対向
する長辺側縁部には、同一方向に向かって起立する起立
片３が設けられており、これら起立片３がシート部材７
に密着されている（図１（ｂ）参照）。また、シート部
材７は偏平状熱交換管４の平坦部４ａと同幅に形成され
て起立片３に密着されている（図１（ｃ）及び図５参
照）。なおこの場合、シート部材７にろう材が皮膜され
たブレージングシートを用いることにより、板状フィン
１と熱交換管４をブレージングシートを介して金属接合
することができ、ろう付の信頼性を向上させることがで
きる。なお、シート部材７をろう材（例えばＡ４０４７
合金等）の単一材としてもよい。

【００２１】次に、上記熱交換器の製造方法について図
２ないし図４を参照して説明する。まず、複数の板状フ
ィン１を適宜間隔をおいて配列し、図示しない保持治具
によって固定する。この際、板状フィン１の挿通孔２の
長辺側縁部に設けられる起立片３は先端側は挿通孔内側
に向かって傾斜されている（図３参照）。複数の板状フ
ィン１を整列状態にセットした後、端部側の板状フィン
１の挿通孔２の外方に比較的長く湾曲された波形状のシ
ート部材７を配設する。

【００２２】次に、波形状に形成されたシート部材７の
突出部の裏面側に挿入ロッド１０を挿入し、図示しない
シリンダ装置等の駆動手段によって挿入ロッド１０を板
状フィン１の挿通孔２内に押し込む。これにより、シー
ト部材７が挿通孔２の長辺側に沿って挿入される（図２
参照）。この場合、板状フィン１の挿通孔２の孔幅は偏
平状熱交換管４の厚さとシート部材２枚の厚さの和より
も小さく、２枚のシート部材７の厚さよりも大きく形成
されている。したがって、２枚のシート部材７間に隙間
が形成される。

【００２３】次に、２枚のシート部材７間に偏平状熱交
換管４を挿通すると、偏平状熱交換管４の挿入方向（Ｘ
方向）と、これに直交する方向（Ｙ方向，Ｙ′方向）の
力が２枚のシート部材７にかかり、シート部材７によっ
てＸ方向の力が吸収され、Ｙ方向，Ｙ′方向の力のみが
シート部材７を介して伝達される。したがって、偏平状
熱交換管４の挿入に伴なって起立片３を拡開しながら板
状フィン１、シート部材７及び熱交換管４を一体接合す
ることができる。この際、シート部材７の端部側をスト
ッパ１１によって固定することにより、偏平状熱交換管
４の挿入時にシート部材７が偏平状熱交換管４に引きず
られて動くのを防止している。 上記のようにして、板
状フィン１の挿通孔２内に挿入された２枚のシート部材
７間に偏平状熱交換管４を挿入することにより、起立片
３を拡開変位すると共に挿入孔２を拡開して板状フィン
１とシート部材７と偏平状熱交換管４とを密着させるこ
とができる（図４及び図５参照）。その後、シート部材
７の突出部を切断した後、図示しない炉に搬送して所定
温度で加熱して板状フィン１、シート部材７及び偏平状
熱交換管４とを一体ろう付する。なお、ここでは、ろう
付により一体接合する場合について説明したが、ろう付
に代えて接着剤を用いて一体接合してもよい。

【００２４】なお、図６に示すように、偏平状熱交換管
４の平坦面４ａの一部に例えば凹溝条４ｂを設け、シー
ト部材７には凹溝条４ｂに係合する凸条７ａを設けるこ
とにより、板状フィン１の挿通孔２内に挿入されたシー
ト部材７の凸条７ａに凹溝条４ｂを係合させて偏平状熱
交換管４を挿入することができる。したがって、更に容
易に偏平状熱交換管４の挿入を容易にすることができ
る。なお、ここでは、偏平状熱交換管４の平坦面４ａに
凹溝条４ｂを設け、シート部材７に凸条７ａを設けてい
るが逆にしてもよい。すなわち、偏平状熱交換管４の平
坦面に凸条を設け、シート部材７に凹溝条を設けるよう
にしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば以下のような優れた効果が得られる。

【００２６】１）請求項１記載の熱交換器によれば、シ
ート部材を介して板状フィンと偏平状熱交換管とを密着
させることができるので、熱伝達面積を増大させること
ができると共に、熱交換効率の向上が図れる。また、板
状フィンと偏平状熱交換管との間にシート部材が介在さ
れるので、熱交換器全体の強度を向上させることができ
る。また、シート部材の幅を偏平状熱交換管の平坦面と
略同一幅とすることにより、更に熱伝達面積を増大させ
ることができると共に、熱交換効率の向上が図れる（請
求項２）。

【００２７】２）請求項３記載裏の熱交換器によれば、
起立片とシート部材とを密着させることができるので、
上記１）に加えて更に熱交換効率の向上が図れる。ま
た、起立片の変形を防止することができる。

【００２８】３）請求項４記載の熱交換器の製造方法に
よれば、適宜間隔をおいて整列された板状フィンの挿通
孔内の対向する長辺側に２枚のシート部材を挿入した
後、シート部材間に偏平状熱交換管を挿入すると共に、
挿通孔を拡開するので、複数の板状フィンと偏平状熱交
換管とをシート部材を介して接触交差状に組み付けるこ
とができる。したがって、板状フィンの熱交換管挿入方
向の力がシート部材によって吸収されるため、板状フィ
ンの変形が防止され、板状フィンの変形による熱交換管
の挿入に対する抵抗の急激な増大を防ぐことができる。
よって、偏平状熱交換管の挿入を容易にすることができ
る。

【００２９】４）請求項５記載の熱交換器の製造方法に
よれば、適宜間隔をおいて整列された板状フィンの挿通
孔内の対向する長辺側に２枚のシート部材を挿入し、シ
ート部材間に偏平状熱交換管を挿入すると共に、挿通孔
を拡開した後、板状フィン、シート部材及び偏平状熱交
換管を一体接合することにより、複数の板状フィンと偏
平状熱交換管とをシート部材を介して接触交差状に密着
固定することができる。

【００３０】５）請求項６記載の熱交換器の製造方法に
よれば、偏平状熱交換管の挿入の際の挿入方向及び挿入
方向に直交する方向の力はシート部材を介して起立片に
伝達されるので、起立片を拡開変位させながら偏平状熱
交換管を挿入することができる。したがって、板状フィ
ン、シート部材及び偏平状熱交換管を密着した状態で組
み付けることができる。また、板状フィンの起立片以外
は変形することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の熱交換器の一例を示す側面図
（ａ）、（ａ）のＡ部拡大側面図（ｂ）及び（ｂ）のＢ
−Ｂ線に沿う断面図（ｃ）である。

【図２】この発明の熱交換器の製造方法の一例を示す概
略断面図である。

【図３】この発明における板状フィンの挿通孔内にシー
ト部材を挿入した状態を示す概略断面図である。

【図４】上記シート部材間に偏平状熱交換管を挿入した
状態を示す概略断面図である。

【図５】この発明における板状フィン、シート部材及び
偏平状熱交換管の接合状態を示す断面斜視図である。

【図６】この発明の別の実施形態におけるシート部材及
び偏平状熱交換管を示す分解斜視図である。

【図７】従来の熱交換器の製造方法における偏平状熱交
換管の挿入前の状態を示す概略断面ある。

【図８】上記偏平状熱交換管の挿入状態を示す概略断面
図である。

【図９】従来の熱交換器の製造方法の別の形態を示す概
略断面図である。

【符号の説明】

１ 板状フィン ２ 挿通孔 ３ 起立片 ４ 偏平状熱交換管 ７ シート部材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 適宜間隔をおいて配列される複数の板状
   フィンと、これら板状フィンと接触交差すると共に、適
   宜間隔をおいて配列される複数の偏平状熱交換管とを具
   備する熱交換器において、 上記板状フィンに設けられた挿通孔と、上記偏平状熱交
   換管の平坦面との間に、シート部材を介在してなること
   を特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の熱交換器において、 上記シート部材の幅を、偏平状熱交換管の平坦面と略同
   幅に形成してなることを特徴とする熱交換器。
3. 【請求項３】 請求項１記載の熱交換器において、 上記板状フィンの挿通孔の対向する長辺側縁部に、シー
   ト部材と接触すべく挿通孔内方に向かって傾斜する起立
   片を具備することを特徴とする熱交換器。
4. 【請求項４】 適宜間隔をおいて配列される複数の板状
   フィンと、これら板状フィンと接触交差すると共に、適
   宜間隔をおいて配列される複数の偏平状熱交換管とを具
   備する熱交換器の製造方法において、 上記板状フィンに設けられる上記偏平状熱交換管用挿通
   孔内の対向する長辺側に、シート部材を挿入する工程
   と、 上記挿入孔内の２枚のシート部材間に上記偏平状熱交換
   管を挿入すると共にシート部材を介して挿通孔を拡開す
   る工程と、を具備することを特徴とする熱交換器の製造
   方法。
5. 【請求項５】 適宜間隔をおいて配列される複数の板状
   フィンと、これら板状フィンと接触交差すると共に、適
   宜間隔をおいて配列される複数の偏平状熱交換管とを具
   備する熱交換器の製造方法において、 上記板状フィンに設けられる上記偏平状熱交換管用挿通
   孔内の対向する長辺側に、シート部材を挿入する工程
   と、 上記挿入孔内の２枚のシート部材間に上記偏平状熱交換
   管を挿入すると共にシート部材を介して挿通孔を拡開す
   る工程と、 上記板状フィン、シート部材及び偏平状熱交換管とを一
   体接合する工程と、を有することを特徴とする熱交換器
   の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項４又は５記載の熱交換器の製造方
   法において、 上記板状フィンの挿通孔の対向する長辺側縁部に、シー
   ト部材と接触し得る起立片を設けると共に、この起立片
   の先端側を挿通孔側に向かって傾斜させ、挿通孔内に挿
   入された２枚のシート部材間に偏平状熱交換管を挿入す
   る際、上記起立片を広げながら挿入することを特徴とす
   る熱交換器の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項４ないし６のいずれかに記載の熱
   交換器の製造方法において、 上記偏平状熱交換管を２枚のシート部材間に挿入する
   際、シート部材の端部側を固定することを特徴とする熱
   交換器の製造方法。