JPH1089881A - 積層型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出入口パイプをトーチろう付けする際に、エ
ンドプレートへの熱伝達を抑えるためのプレートを用い
なくても、トーチろう付けの際の加熱により、エンドプ
レートを用いたチューブエレメントを接合するろう材が
溶けるのを防止する。 【解決手段】 熱交換器１のコア本体を炉中ろう付けし
て形成した後、エンドプレート６，７の出入口孔１４，
１５の周縁に立設したバーリング１６に、出入口パイプ
１７を挿入すると共にバーリング１６と出入口パイプ１
７との接続境目にろう材１８を配して、バーナー等でト
ーチろう付けする。この製法によれば、熱がバーリング
１８を介してエンドプレートに伝わるので、熱が拡散さ
れて低下し、またバーリング１６の高さ分バーナーの火
がエンドプレート６，７から遠ざかるので、エンドプレ
ート６，７を用いたチューブエレメント４がろう材の溶
けるほど高温になるのを防止できる。

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、積層型熱交換器
のコア本体を炉中ろう付けにより形成した後に、出入口
パイプをトーチろう付けによりコア本体にろう付けする
製法で形成される積層型熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンドプレートが最端部のチューブエレ
メントの外側に用いられると共にかかるエンドプレート
に出入口パイプが取り付けられる積層型熱交換器の製造
方法としては、まず、チューブエレメントをフィンを介
在させつつ複数段積層してコア本体を形成し、これを炉
中ろう付けした後、出入口パイプをトーチろう付けにて
エンドプレートにろう付けする製法が少なからず用いら
れている。

【０００３】この製法において、出入口孔に出入口パイ
プを直接接続した後、出入口パイプと出入口孔の周縁と
の接続境部にろう材を配して、例えばバーナーで加熱す
ることによりトーチろう付けを行なう場合には、バーナ
ーで出入口パイプとエンドプレートとの接続境部を加熱
する関係上、エンドプレートを用いた最端部のチューブ
エレメントが高温になりやすい。

【０００４】これに対し、トーチろう付けで用いられる
ろう材の融解点は炉中ろう付けで用いられるろう材の融
解点よりも若干高いのが一般的であるので、出入口パイ
プをエンドプレートにトーチろう付けする作業中に、当
該エンドプレートが用いられる最端部のチューブエレメ
ントを接合するろう材が溶ける虞れがある。

【０００５】従って、図９に示される様に、熱交換器の
製造にあたって、エンドプレート３０の出入口孔３１と
略同じ径の貫通孔３３が形成されたプレート３２を、当
該貫通孔３３と前記出入口孔３１とが連通する様に設置
して熱交換器のコア本体を炉中ろう付けした後、出入口
パイプ３４をプレート３２の貫通孔３３及びエンドプレ
ート３０の出入口孔３１に挿入すると共に、出入口パイ
プ３４とプレート３２との接続境部にろう材３５を配し
てトーチろう付けする方法が考えられている。

【０００６】これにより、エンドプレート３０にはプレ
ート３２を介して熱が伝達するので熱が拡散されて低下
し、しかもプレート３２と出入口パイプ３４との接続境
部を加熱するバーナーの火がプレート３２の厚み分エン
ドプレート３０から遠ざけられるので、炉中ろう付けさ
れたろう材が溶けるまでエンドプレート３０を用いた最
端部のチューブエレメント３６が高温になるのを防止す
ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たプレートを用いると、その分部品点数が増加して積層
型熱交換器のコストが高まると共にプレートをエンドプ
レートに配置するための工数も増えるという不具合が新
たに生ずる。また、熱交換器を炉中ろう付けした際に、
エンドプレートとプレートとの間でろう付け不良が生
じ、隙間が形成された場合には、その隙間に水が溜まっ
て凍結し、熱交換器を破損させる事態も危惧される。

【０００８】そこで、この発明は、上記プレートを用い
ることなく、出口又は入口パイプをトーチろう付けする
際に加熱しても、その熱がエンドプレートに伝達される
前に拡散されて低下することにより、またバーナーの火
をエンドプレートから遠ざけることにより、このエンド
プレートを用いた最端部のチューブエレメントを接合す
るろう材が高温により溶けるのを防止することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明に係
る積層型熱交換器は、２枚のプレートを接合して成るチ
ューブエレメントをフインを介在させつつ複数段積層し
てコア本体を形成し、炉中ろう付けした後に出口又は入
口パイプをトーチろう付けにて前記コア本体に接続して
組立てられる積層型熱交換器において、最端部のチュー
ブエレメントを構成する外側のプレートを前記出口又は
入口パイプが接続されるエンドプレートとし、このエン
ドプレートに前記出口又は入口パイプを接続する出入口
孔を穿つと共に、この出入口孔の周縁に、前記出口又は
入口パイプが挿嵌可能な積層方向外方に延びるバーリン
グを形成し、このバーリングと出口又は入口パイプとの
接続境部にろう材を配してトーチろう付けするようにし
たものとなっている（請求項１）。

【００１０】これにより、出口又は入口パイプをバーリ
ングに挿入し、出口又は入口パイプとバーリングとの接
続境部にろう材を配してトーチろう付けするため、エン
ドプレートにはバーリングを介して熱が伝達するので、
熱が拡散されて低下すると共に、バーリングの高さ分バ
ーナーの火が遠ざけられるので、炉中ろう付けされたろ
う材が溶ける程の高温になるまでエンドプレートが加熱
されることがない。

【００１１】尚、前記バーリングは、その開口端側面
を、エンドプレートの積層方向外側面に対し傾斜させた
ものとしても良く（請求項２）、これによりトーチろう
付け用のろう材が傾斜面に沿って流れて出口又は入口パ
イプとバーリングとの接続境部に満遍なく行き渡るの
で、ろう付け不良を抑制することができる。

【００１２】また、前記バーリングは、その開口端近傍
部位にて、その内径を出口又は入口パイプの外径と略同
じ寸法にすることにより、出口又は入口パイプの端部が
当接する段部を形成したものとしても良く（請求項
３）、これにより出口又は入口パイプの挿入位置として
最適な位置に段部を形成すれば、出口又は入口パイプを
該段部に当接させるだけで、出口又は入口パイプの位置
決めをすることができる。

【００１３】更に、前記バーリングは、その開口近傍部
位にて、その内径を出口又は入口パイプの外径よりも大
きく拡張させても良く（請求項４）、これにより、トー
チろ付け用のろう材が出口又は入口パイプとバーリング
との間に満偏なく溜まるので、ろう材が行き渡らずにろ
う付け不良になるのを抑制することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面により説明する。

【００１５】図１乃至図５において、例えば車両用空調
装置のエバポレータとして使用される積層型熱交換器
（以下、熱交換器という）１の実施形態の一例が示され
ている。この熱交換器１は、チューブエレメント２，
３，４と、コルゲート状のフィン５とで構成されてい
る。

【００１６】このうち、チューブエレメント２は、特に
図４及び図５に示される様に、ろう材がクラッドされた
例えば厚さ０，４ｍｍの成形プレート２ａ，２ａを２枚
対面接合して形成するもので、その長手方向の一側端に
形成される１対のタンク８，９と、このタンク８，９を
連通させるＵ字状の熱交換媒体通路１０とにより構成さ
れており、これにより、熱交換媒体は、一方のタンクか
ら熱交換媒体通路１０を通って他方のタンクに流入する
ようになっている。そして、タンク８，９は、チューブ
エレメント２の積層方向の両側に各々連通孔１１を有
し、これにより積層時に隣合うタンクと連通してタンク
群Ａ，Ｂを構成している。

【００１７】また、チューブエレメント３は、前記チュ
ーブエレメント２と略同様の構成であるが、一方のタン
クの連通孔が閉塞されたいわゆる盲タンク１２で、図２
に示される様に、熱交換器１の積層方向端から数えて左
側から９番目及び右側から８番目に配されることによ
り、前記タンク群Ａをタンク群Ａ１，Ａ２に、またタン
ク群Ｂをタンク群Ｂ１，Ｂ２に区画している。

【００１８】更に、チューブエレメント４は、積層され
るチューブエレメント２，３の両側に配されるもので、
前記チューブエレメント２の半分の形状をなしている。
即ち、図４及び図５に示される様に、チューブエレメン
ト２に用いられる成形プレート２ａと平板状のエンドプ
レート６，７とを対面接合して構成されている。

【００１９】このうち、エンドプレート６は、その厚み
が例えば約１，２ｍｍとなっていると共に、図３に示さ
れる様に、下記する入口パイプ１７を挿入可能な入口孔
１４が形成されている。他方のエンドプレート７は、前
記入口孔１４より径の大きい出口孔１５を有する以外、
基本的構成についてはエンドプレート６と同様なので、
その説明を省略すると共に図３等において異なる箇所を
括弧書きにて示すことにより別個図示することも省略す
る。

【００２０】フィン５は、前記チューブエレメント２乃
至４の間に配されるもので、フィン５の一方側端はタン
ク８，９によって、他方側端は図１に示される様に、チ
ューブエレメント２，３，４の端部に屈曲形成された折
曲部１３，１３によって保持されている。

【００２１】以上の構成のチューブエレメント２，３，
４をフィン５を介在させつつ適宜積層することにより、
熱交換器１は６パスの熱交換媒体の流路を有することと
なる。即ち、エンドプレート６の入口孔１４からタンク
群Ｂ１に流入した熱交換媒体は、タンク９の連通孔１１
を介してタンク群Ｂ１を構成するタンク９に隈なく行き
渡ると共に、熱交換媒体通路１０を通ってタンク群Ａ１
のうちタンク群Ｂ１と対峙するタンク群に流れる。次
に、前記タンク群Ａ１のうちタンク群Ｂ１と対峙するタ
ンク群に流れ込んだ熱交換媒体は、残るタンク群Ａ１に
タンク８の連通孔１１を介して流れた後、熱交換媒体通
路１０を通ってタンク群Ｂ２のうちタンク群Ａ１に対峙
するタンク群に流れ込む。更に、このタンク群Ｂ１のう
ちタンク群Ａ１に対峙するタンク群に流れ込んだ熱交換
媒体は、残るタンク群Ｂ２にタンク９の連通孔１１を介
して流れた後、熱交換媒体通路１０を通ってタンク群Ａ
２に流れ込む。最後に、タンク群Ａ２から出口孔１５を
介して熱交換器の外に流出される。

【００２２】ところで、前記エンドプレート６，７は、
図３及び図４で特に示される様に、入口孔１４又は出口
孔１５の周縁に略円筒状のバーリング１６が形成されて
いる。このバーリング１６は、エンドプレート６，７に
入口孔１４，出口孔１５を形成す際に同時にその出入口
孔１４，１５の周縁片を折り曲げながら伸長させること
によりできるもので、エンプレート６，７の積層方向外
側面に対し例えば約３ｍｍの高さを有している。

【００２３】従って、上記構成のエンドプレート６，７
を用いて出入口パイプ１７を取り付ける工程は、以下の
通りになる。まず、チューブエレメント２，３，４を、
フイン５を介在させつつ適宜複数段積層した後、炉中ろ
う付けすることにより、熱交換器１のコア本体を形成し
ておく。次に、図４に示される様に、エンドプレート６
（７）のバーリング１６に出入口パイプ１７を挿入し
て、図５に示される様に熱交換器１のコア本体を横倒し
にし、出入口パイプ１７とバーリング１６との接続境部
に沿ってろう材１８を配置した後、図５の矢印の方向か
らバーナー等でろう材１８を炙る。これにより、ろう材
１８が溶けてバーリング１６と出入口パイプ１７とはト
ーチろう付けされる。

【００２４】以上によれば、出入口パイプ１７とのトー
チろう付けを、バーリング１６の開口端側、すなわちバ
ーリング１６と出入口パイプ１７との接続境部において
行うので、バーナーで炙って生じた熱は、バーリング１
６が熱を拡散させて低下させる役割を果たすため、エン
ドプレート６，７を用いたチューブエレメント４には伝
わり難い。また、バーリング１６は、エンドプレート
６，７の積層方向外側面に対し約３ｍｍの高さを有する
ので、バーナーで炙る際に、バーナーの火がエンドプレ
ート６，７からその高さ分遠ざけられる。よって、エン
ドプレート６，７を用いたチューブエレメント４が、ろ
う材の溶ける程高温になるまで加熱されることがない。

【００２５】尚、前記バーリング１６の構成について
は、前述において円筒状と説明したが、必ずしもこれに
限定されるものではなく、図６乃至図８に示される構成
のものであっても良い。

【００２６】即ち、図６に示されるバーリング１６は、
その開口端側面がエンドプレート６，７の積層方向外側
面に対し傾斜している。これにより、ろう材を上方から
供給しても、ろう材が傾斜した開口端側面を伝って下側
まで流れるため、ろう材が出入口パイプ１７とバーリン
グ１６との接続境部を満偏なく行き渡るので、ろう付け
不良を生ずるのを防止することができる。

【００２７】また、図７に示されるバーリング１６は、
その内径の基本的な寸法を出入口パイプ１７の外径より
も小さくすると共に、開口端側から所定の幅において、
例えば中抜き加工にて出入口パイプ１７の外径と略同じ
寸法とすることにより、出入口パイプ１７の端部が当接
する段部１９が形成されている。これにより、段部１９
を、出入口パイプ１７の挿入寸法として最適な位置に形
成するようにすれば、出入口パイプ１７を段部１９に当
接するまで挿入するだけで位置決めができるので、面倒
な位置決め作業が不要となる。

【００２８】更に、図８に示されるバーリング１６は、
その内径の基本的な寸法を出入口パイプ１７の外径と略
同じ寸法としているが、その開口端部が出入口パイプ１
７の外径よりも拡張されている。これにより、ろう材が
バーリング１６の開口端部と出入口パイプ１７との間に
できた隙間に溜まるので、ろう材が出入口パイプ１７と
バーリング１６との接続境部を満偏なく行き渡り、ろう
付け不良を生ずるのを防止することができる。

【００２９】最後に、これまで、本願発明を、エンドプ
レート６に入口孔１４，エンドプレート７に出口孔１５
が形成されている熱交換器１に用いるもるものとして説
明してきたが、このタイプの熱交換器に限定されるもの
ではない。図示しないが、エンドプレート６又は７に入
口孔１４，出口孔１５の双方が形成された熱交換器、或
いはエンドプレートが熱交換器の一方側にのみ配置され
た熱交換器であって、そのエンドプレートに入口孔１
４，出口孔１５が形成されたものに対しても、本願発明
を用いることができる。更には、成形プレート２ａと平
プレートとで構成されるチューブエレメントの更に積層
方向外側にフィンを介在させつつエンドプレートを配す
る熱交換器であっても、かかるエンドプレートに出入口
孔を形成する場合には、本願発明を用いることができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上の様に、請求項１に記載の発明によ
れば、バーリングを介して熱がエンドプレートに伝わる
ので、熱が拡散されて低下し、またバーリングの高さ分
バーナーの火がエンドプレートから遠ざけられるため、
エンドプレートを用いたチューブエレメントは、炉中ろ
う付けされたろう材が溶けるまでの高温にならないの
で、プレートが不要となる。よって、部品点数の削減に
より熱交換器の製造コストを抑えることができると共
に、プレートを設置するための作業が不要となるので工
数も減少する。

【００３１】また、請求項１に記載の発明によれば、エ
ンドプレートにプレートを炉中ろう付けする必要がない
ので、エンドプレートとプレートとの間にろう付け不良
により隙間が形成され、この隙間に溜まった水が凍結し
て熱交換器を破損させる事態を回避することができる。

【００３２】一方で、請求項２に記載の発明によれば、
トーチろう付け用のろう材がバーリングの傾斜面に沿っ
て流れてバーリングと出口又は入口パイプとの接続境部
に満遍なく行き渡るので、バーリングと出口又は入口パ
イプとをトーチろう付けするにあたって、ろう付け不良
が生ずることを抑制することができる。

【００３３】また、請求項３に記載の発明によれば、バ
ーリングの段部を、出口又は入口パイプの挿入寸法とし
て最適な位置に形成することにより、出口又は入口パイ
プを段部に当接するまで挿入するだけで、出口又は入口
パイプの位置決めを行うことが可能となる。

【００３４】更にまた、請求項４に記載の発明によれ
ば、トーチろ付け用のろう材が出口又は入口パイプとバ
ーリングとの隙間に溜まるので、バーリングと出口又は
入口パイプとをトーチろう付けするにあたって、ろう材
が行き渡らずにろう付け不良になるのを防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明に係るエンドプレートを用い
たチューブエレメントを有する熱交換器を正面から見た
状態を示す正面図である。

【図２】図２は、同上の熱交換器を下方から見た状態を
示す底面図である。

【図３】図３は、この発明に係るバーリングを出入口孔
の周縁に有するエンドプレートの構成を示す斜視図であ
る。

【図４】図４は、炉中ろう付けにより組付けられた熱交
換器のコアのバーリングに出口又は入口パイプを挿入し
た状態を示す斜視図である。

【図５】図５は、バーリングと出入口パイプとの接続境
部にトーチろう付け用のろう材を配した状態を示す断面
図である。

【図６】図６は、上記実施形態とは異なり、開口端側面
が傾斜面となったバーリングを示す断面図である。

【図７】図７は、上述の実施形態とは異なり、開口端側
近傍において内壁に出入口パイプの端部が当接する段部
を有するバーリングを示す断面図である。

【図８】図８は、上述の実施形態とは異なり、開口端近
傍の部位が出入口パイプの外径よりも拡張されたバーリ
ングを示す断面図である。

【図９】図９は、従来のエンドプレートに出入口パイプ
をトーチろう付けする手法が示された断面図である。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ２ チューブエレメント ３ チューブエレメント ４ チューブエレメント ５ フィン ６ エンドプレート ７ エンドプレート ８ タンク ９ タンク １２ 盲タンク １４ 入口孔 １５ 出口孔 １６ バーリング １７ 出入口パイプ １８ ろう材 １９ 段部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚のプレートを接合して成るチューブ
   エレメントをフインを介在させつつ複数段積層してコア
   本体を形成し、炉中ろう付けした後に出口又は入口パイ
   プをトーチろう付けにて前記コア本体に接続して組立て
   られる積層型熱交換器において、 最端部のチューブエレメントを構成する外側のプレート
   を前記出口又は入口パイプが接続されるエンドプレート
   とし、このエンドプレートに前記出口又は入口パイプを
   接続する出入口孔を穿つと共に、この出入口孔の周縁
   に、前記出口又は入口パイプが挿嵌可能な積層方向外方
   に延びるバーリングを形成し、このバーリングと出口又
   は入口パイプとの接続境部にろう材を配してトーチろう
   付けするようにしたことを特徴とする積層型熱交換器。
2. 【請求項２】 バーリングの開口端側面を、エンドプレ
   ートの積層方向外側面に対し傾斜させたことを特徴とす
   る請求項１に記載の積層型熱交換器。
3. 【請求項３】 バーリングの開口端近傍部位にて、その
   内径を出口又は入口パイプの外径と略同じ寸法にするこ
   とにより、出口又は入口パイプの端部が当接する段部を
   形成したことを特徴とする請求項１に記載の積層型熱交
   換器。
4. 【請求項４】 バーリングの開口近傍部位にて、その内
   径を出口又は入口パイプの外径よりも大きく拡張したこ
   とを特徴とする請求項１に記載の積層型熱交換器。