JPS60501349A - 熱交換器における管寄せに管を結合する方法ならびに管、管寄せおよびひれからなる熱交換器構成体 - 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】 熱交換器における管寄せに管を結合する方法ならびに管、管寄せおよびひれから なる熱交換器構成体〔技術分野〕 本発明は、熱交換器に関し、さらに詳しく言えば、自動車用熱交換器および放熱 器ならびにそれらの製造方法に関するものである。

〔背景技術〕

頂部および底部管寄せからなシ、管がそれらに取り付けられ、まだ、ひれが管に 取り付けられている自動車用放熱器のような熱交換器においては、管寄せや管が つくられる材料の欠陥が出る以前に、管と管をせとの結合の欠陥がしばしば起る 。これは、管をｆｉせに力によって通常起きていた。

この欠陥に影響を及ぼす因子は、このような熱交換器における大部分の管が長円 ｄ面形状につくられていて、長円断面形状管の端部を管寄せの壁に開けた長円断 面形状のつば付き開口に挿入することによって管寄せに接伏されているというこ とである。これらの長円断面形状管おｔび長円断面形状の開口は特に密接な嵌合 を許さず、また良好な溶接を困難にしている。それ（２） らはまた不均等な応力分布のために結合材料の欠陥にも影響を及ぼしている。

結合材料の欠陥に及ぼす別の因子は、エンジン冷却従来技術にお′いては、米国 特許第４３７３３６９号におけるようなフランジまたはつば付き開口の成形方法 を示唆している。

〔発明の開示〕

本発明にもとづく方法は、熱交換器の管寄せの壁が液体側内面と空気側外面とを 有していて、非円形断面管を前記壁に結合する方法であって、前記管寄せの壁に はソ円形断面のつば付き開口を開けること、前記管の端部をはｙ円形断面に成形 すること、前記管の端部を前記つげ付き開口に挿入すること、前記つげ付き開口 と前記管の端部とが密着嵌合するように鎖管の端部の少なくとも一部分を膨張さ せること、および前記管を前記省寄せに接着させること、からなっている。

前記つげ付き開口を成形する工程は、前記管寄せの壁の外面から内面に同かつて 内仰＋に突出するつばを前記管寄せの壁の材料から成形するように該管寄せの壁 に穴を開けることからなっている。前記結合工程は、前記管寄せの壁の内面にお いて前記管の端部を前記つばに溶接すること、及び／又は接着材料を前記管をせ の壁の外面と前記管との接合部に塗布することからなっている。前記接着材料は 、はんだもしくはろう付は材料または塑性構造接着剤でもよい。この接着材料は 、それを前記管寄せの壁の外面と前記管との接合部に隣接して定置させること、 前記接着材料を前記接合部に流し込むこと、および前記接着材料を凝固させて前 記管寄せの壁と前記管との間を結合することによって塗布されうる。

本発明にもとづく熱交換器は、液体側内面と空気側外面とを有する壁によって画 定されていて、膣壁の少なくとも１つがはソ円形断面の複数筒のつげ付き開口を 有している少なくとも１箇の管寄せと、はソ円形断面の端部を有し、該端部が前 記の各つば付き開口内に受けられて前記管寄せに連通した状態で装着される非円 形断面の複数本の管と、前記管の端部を前記管寄せの壁の内面で前記つげに結合 する浴接部と、前記管寄せの壁の外面と前記管の端部との接合部において該営を 該管寄せに結合する接着材料と、および前記管に取り付けられた熱伝達ひれとか らできている。

〔図面の簡単な説明〕

第１図は熱交換器の正面図である。

第２図は、第１図の２−２線からみた断面図であつ（４） て、従来技術にもとづく管寄せ壁を示す。

第５図は、第２図と同様な部分断面図であって、本発明の実施例にもとづく管を せ壁を示す。

第４図は、第５図の４−４線からみた断面図であって、つば付き開口を示す。

第５図は丸い端部を有する長円断面形状管の端面図である。

第６図は管寄せ壁に開けたつば付き開口内に挿入された円形断面端を有する長円 断面形状管の横断面図である。

第７図は第６図と同様な横断面図であって、定位置にある結合材料を示す。

第８図は溶接および結合材料の定置後管をせ壁に明けだつば付き円形開口内に挿 入されだ円形断面端を有する長円断面形状管の横断面図である。

第９図は、はんだ箔が管のまわりでかつ外部管寄せ壁に隣接して配置されそして 熱伝達ひれが管に定置された状態で管寄せ壁に開けたつば付き円形開口内にある 円形断面端を有する長円断面形状管の横断面図である。

第１０図は、第９図と同様な横断面図であって、はんだ箔の環状はんだを示す。

〔発明を実施するだめの最良の形態９ 図面を８照すれば、第１図は管寄せ１１、看１２、ひれ１６を有する自動車用放 熱器等のような慈父換器を示す。使用のざいには、管寄せ１１は液状冷却剤を収 容し、しだがって、管寄せの壁は液体側内面と空気側外面を有する。管１２は、 空気抵抗を最小にしかつ熱伝達を最小にするように、長円の断面形状になってい る。第２−図は、長円形断面のつば付き開口１５を有する代表的な従来の管寄せ の壁１４の液体側内面を示す。従来技術によれば、管１２がその全長にそって長 円形状断面であることを除いて管１２に類似している長円形状断面管が長円形開 口１５内に挿入されかつ溶接及び／又ははんだ付は又はその他の接着材料によっ て取り付けられた長円形状断面端部を有する。このことは、長円形状断面の管端 部と長円形状のつば付き開口との間に成形される嵌合が緊密ではなく、また良好 な浴接、はんだ付けまたはその池の接着に影＃を受けないという問題を引き起す 。本発明が示唆するような円形状つげ付き開口は、より均質で強力な密着した溶 接を許す管の密着嵌合および表面整合を与える。はんだ付けまたはその他の接合 に生じる応力はより均等に分布され、疲労寿命を延長する。

第６図において、本発明の管寄せの壁１６は、本発明の一実施例によれば、はぼ 円形状のつげ付き開口１７からなっているように示されている。第４図に明らか に示されているように、本発明の最適実施例によれば、つげ１８を有するつば付 き開口１７は管寄せの液体側内面１９内に突出している。本発明の別の実施例に よれば、つば付き開口１７はつばが第４図に示すものと逆向きに延びるように成 形されてもよい。つばが管寄せの壁の材料からつくられかつそれと一体に成形さ れるように、適当なダイスによって管寄せの壁に穴を開けてつばを成形するよう な当該技術に公知な種々の方法で、つばが成形されてもよい。

第５図により明らかに示すように、長円形状断面管１２の端部２０は、つば付き 開口１７の断面に対応したはソ円形状断面に成形される。第６図において、管端 部２０はつば付き開口１７内に挿入されかつつば１８と密接な嵌合を形成するよ うに端部が好ましくは膨張されている。

第７図に示すように、管１２けそれと管寄せの壁との接合部２２において、管寄 せの壁２１の空気側外面に接合される。この接合は、エポキシ、熱溶融ナイロン 等のような塑註購造接着剤、はんだまたはろう付は材料のような接着材料２６を 接合部２２に流し込むことによって行われる。管２０の端部は、溶接部２４を示 す第８図により明確に示されているように、つば（力 １８を管端部２０に溶接することによって接合されてもよい。管は浴接のみによ っても管寄せの壁に接合されうる。しかし、本発明の最適実施例によれば、管１ ２はまずつば１８に溶接され、次いで接着材料２６が管と管寄せの壁２１との接 合部に塗布される。管は管端部をつばに溶接せずに、接着材料のみを塗布するこ とによっても接合されうる。接合が接着材料の塗布および溶接からなる場合には 、まず溶接が行われなければならない。その理由は、溶接のだめの温度は上述し た接着材料を塗布するだめの温度よりも相当に高いからである。

第９図において、はんだ付けまたはろう付けは、管端部をほぼ円形状断面に成形 し、次いではんだまたはろう付は材料箔２５を管２０の端部のまわりに定置する ことによって、本発明の一実施例にもとづいて行われる。管端部は次につば付き 開口に挿入されて膨張される。このようにしてできだ組立体は、はんだまだはろ う付は材料が加熱されて接合部２２に流れ込んだ後に、箔が管と一開口との接合 部上にくるように定置される。これは、フラックスを管寄せに雀布（噴霧または 浸ａ）し、開放火炎赤外ガス、電気ヘッド、または個々の管の間に向けられた焦 点を個々に合せられるーく−すの熱源上に金管ｌせを置くことによって達成され る。

はんだまたはろう付は材料は、箔の代替品として、第１０図に示すように、リン グ２６の形体になっていてもよい。熱伝達ひれ１６は、使用されるひれの種類に もとづいて組立の異なる段階で取り付けられてもよい。例えば、管用の開口を有 するひれのシートが使用される場合には、シートは管端部が円形状断面に成形さ れる以前に、管に組み付けられなければならない。第９図において、ひれ１６は はんだの溶融前に、はんだ箔２５とともに管に組み付けられるように示されてい る。管と管寄７せとの組立体が完成された後に、いくつかのひれがそれらを管の 間に滑り込ませることによって取り付けられる。このようなひれ組立方法は、本 発明の範囲内で考えられうろことである。

以上の記載は長円形状断面管に焦点を絞ってなされてきたが、管は任意の非円形 断面形状であってもよい。したがって、管および管寄せのこの組立方法は、熱交 換器の他の構造にかかわらず用いられうる。例えば、ひれは用いていないが管の 形状に依序している熱交換器を構成することが望ましいこともある。本発明は、 管寄せおよび管を用いた任意の熱交換器についても等し〈実施しうる。

本発明は、最適実施例のこの記載に示された工程に限定されるものではなく、本 発明の精神および請求の範囲内の変更および修正が可能である。

［請求の範囲］ （１）　熱交換器の管寄せの壁が液体対向側内面と空気対向側外面とを有してい て、非円形断面管を前記壁に結合する方法であって、次の工程からなる方法。

（α）前記管寄せの壁に複数歯のつばを成形し、該つばの各々にはｙ円形断面の 開口を設けること、（Ａ）　前記管の各々の端部を前記つばの開口の直径よりも 若干小さい直径に対応するはｙ円形断面に成形すること、 （Ｃ）前記容管の端部分と前記各つばとがはｙ同−向になるように前記管端部を 前記つばの開口に挿入すること、 （ｄ）＠配管端部の最外端部分を膨張させて、前記つげ内で該つばの本体と前記 管の円形部分の残部との間に環状開口′接合部を残して、前記つばの開口の端部 と前記管の端部とを密接に嵌合させること、および （ｇ）　前記管と前記つばの本体との間にある前記環状開口接合部に接着材料を 流し込むことによって、前記管を前記管寄せに結合すること。

（２）前記工程（−）は、 （ａ）前記接着材料を前記つげと管との環状開口接合部に隣接して定置させるこ と、 （ｂ）　前記接着材料を前記接合部に流し込むように該接着材料を加熱すること 、および （Ｃ）前記接着材料を凝固させて前記つげと前記管との間に柱状の結合部を成形 すること、からなっている請求の範囲第１項に記載の方法。

（３）前記接着材料がはんだであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の 方法。

（４）前記接着材料が接着剤であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の 方法。

（５）前記結合工程（−）が前記管を前記管寄せの壁にろう付けをすることによ って実施されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。

（６）前記膨張管端部分を前記つばの端部分に溶接することを式らに備えた請求 の範囲第１項に記載の方法。

（７）　前記結合工程（４）が完了する前に前記の膨張管端部分が前記つばの端 部分に溶接されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。

（８）　前記工程（りは、 （α）　前記接着材料を前記つげと管との環状開口接合部に隣接して定置させる こと、 （ｂ）　前記接着材料を前記接合部に流し込むように該接着材料を加熱すること 、および （Ｃ）　前記接着材料を凝固させて前記つげと前記管との間に柱状の結合部を成 形すること、からなっている請求の範囲第７項に記載の方法。

（９）熱交換器の管をせの壁が液１体幻向側内面と空気対向側外面とを有してい て、非円形断面管を前記壁に結合する方法であって、次の工程からなる方法。

（α）前記管寄せの壁に複数歯のつばを成形し、該つばの各々にはＹ円形断面の 開口を設けること、（Ａ）　熱伝達ひれを前記管に組み付けること、（Ｃ）前記 管の各々の端部を前記つばの開口の直径よりも若干小さい直径に対応するはｙ円 形断面に成形すること、 （ｄ）　前記容管の端部分と前記各つばとがはソ同−面になるように前記管端部 を前記つばの開口に挿入すること、 （−）　前記管端部の最外端部分を膨張させて、前記つげ内で該つばの本体と前 記管の円形部分の残部との間に環状開口接合部を残して、前記つばの開口の端部 と前記管端部の膨張部分とを密接に嵌合させること、 （イ）・　前記の膨張管端部分を前記つばの端部分に溶接すること、および （ｙ）　前記管と前記つばの本体との間にある前記環状開口接合部に接着材料を 流し込むことによって、前記管を前記管寄せに結合すること。

ａＱ　熱交換器の管寄せの壁が液体対向側内面と空気対向側外面とを有していて 、非円形断面管を前記壁に結合する方法であって、次の工程からなる方法。

（α）前記管寄せの壁に複数歯のつばを成形し、該つばの各々にはソ円形断面の 開口を設け、前記各つばを前記液体対向側内面に向けて内方に突出させること、 （ｈ）　熱伝達ひれを前記管に組み付けること、（Ｃ）前記管の各々の端部を前 記つばの開口の直径よりも若干小さい直径に対応するはソ円形断面に成形するこ と、 （ｄ）　ろう付はリング、はんだ付はリング、ろう付は箔、またははんだ付は箔 からなる群から選ばれた接着材料を前記管、の端部のまわりに定置すること、 （−）　前記容管の端部分と＠記載つばとがはｙ同一面になるように前記管端部 を前記つばの開口に挿入すること、 （ｆ）＠配管端部の最外端部分を膨張させて、前記つげ内で該つばの本体と前記 管の円形部分の残部との間に環状開口接合部を残して、前記つばの開口の端部と 前記管端部の膨張部分とを密接に嵌合させること、および （１）前記管と前記つばの本体との間にある前記環状開口接合部に接着材料を流 し込むことによって、前記管を前記管寄せに結合すること。

特表昭ＧＯ−５０１３４９（７） ０℃　前記結合工程ω）が完了する前に、前記膨張管端部分を前記つばの端部分 に溶接することをさらに備えた請求の範囲第１０項に記載の方法。

＠　熱交換器の管寄せの壁が液体対向側内面と突気対向側外面とを有していて、 非円形断面管を前記壁に結合する方法であって、次の工程からなる方法。

（α）前記管をせの壁に複数筒のつばを成形し、該つばの各々にはｙ円形断面の 開口を設けること、（７５）熱伝達ひれを前記管に組み付けること、（Ｃ）＠配 管の各々の端部を前記つばの開口の直径よりも若干小さい直径に対応するはソ円 形断面に成形すること、 （ｄ）＠記容管の端部分と前記各つばとが＋ｔ”同一面になるように前記管端部 を前記つばの開口に挿入すること、 （ｇ）＠配管端部の最外端部分を膨張させて、前記つげ内で該つばの本体と前記 管の円形部分の残部との間に環状開口接合部を残して、前記つばの開口の端部と 前記管端部の膨張部分とを密接に嵌合させること、 （イ）前記の膨張管端部分を前記つばの端部分に溶接すること、 （１）前記接着材料を前記つげと管との環状開口接合部に隣接して定＃させるこ と、 （Ａ）　前記接着材料を前記接合部に流し込むように該接着材料を加熱すること 、および （ｉ）前記接着材料を凝固させて前記つげと前記管との間に柱状の結合部を成形 すること。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．−熱父換器の管寄せの壁が液体側内面と空気側外面とを有していて、非円形 所面管を前記壁に結合する方法であって、次の工程からなる方法。 （ｈ）前記管の端部をほぼ同形断面に成形すること、（Ｃ）前記管の端部を前記 つげ付き開口に挿入すること（ｄ）　前記つげ付き開口と前記管の端部とが密着 嵌合するように該管の端部の少なくとも一部分を膨張させること、および （−）　前記管を前記管寄せに接着させること。 ２、　前記接着工程（りは、接着材料を前記管寄せの壁の外面と前記管との接合 部に塗布することからなる請求の範囲第１項に記載の方法。 五　前記工程（ｇ）は、 （１）前記接着材料を前記管寄せの壁の外面と前記管との接合部に隣接して定置 させること、 （１１）前記接着材料を前記接合部に流し込むこと、および （１１Ｄ　前記接着材料を凝固させて前記管寄せの壁と前記管との間を結合する こと、 からなっている請求の範囲第２項に記載の方法。 ４、前記工程（−）は、前記管寄せの壁の外面と前記管との接合部において、前 記管と前記管寄せ壁とをはんだ付けすることによって実施される請求の範囲第２ 項に記載の方法。 ５、前記工程（−）は、前記管寄せの壁の外面と前記管との接合部において、前 記管と前記管をせの壁とをろう付けすることによって実施される請求の範囲第２ 項に記載の方法。 ６、＠記工程（−）は、前記管寄せの壁の外面と前記管との接合部に可塑性構造 接着剤を塗布することによって実施される請求の範囲第２項に記載の方法。 Ｚ　前記工程（α）は、前記管寄せの壁の外面から内面に向かって内側に突出す るつばを前記管寄せの壁の材料から成形するように該管寄せの壁に穴を開けるこ とからなる請求の範囲第１項に記載の方法。 ａ　前記工程（−）は、前記管寄せの壁の内面において前記管の端部を前記つげ に溶接することからなる請求の範囲第２項に記載の方法。 ９　前記接着工程（ｇ）は、さらに接着材料を前記管寄せの壁の外面と前記管と の接合部に塗布することからなる請求の範囲第７項に記載の方法。 １０　前記工程（ｅ）は、 （６） （１）前記接着材料を前記管寄せの壁の外面と前記管との接合部に隣接して定置 させること、 （１１）前記接着材料を前記接合部に流し込むこと、および （１１０前記接着材料を凝固させて前記管をせの壁と前記管よ。６オ結、す、員 、　′・ からなっている請求の範囲第７項に記載の方法。 １１、＠記工程（−）は、前記管の端部を前記つげに溶接することおよび前記管 寄せの壁の外面と前記管との接合部をはんだ付けすることからなっている請求の 範囲第７項に記載の方法。 １２、前記工程（−）は、前記管の端部を前記つげに浴接することおよび前記管 寄せの壁の外面と前記管との接合部をろう付けすることからなっている請求の範 囲第７項に記載の方法。 １６、前記工程（つけ、前記管の端部を前記つげに浴接することおよび前記管寄 せの壁の外面と前記管との接合部に可塑註購造接着剤を塗布することからなって いる請求の範囲第７項に記載の方法。 １４、非円形断面管と、液体側内面と空気側外面とを有する壁によって画定され る少なくとも１つの管寄せと、熱伝達ひれとからなる熱交換器を製造する方法で あって、矢の工程からなる方法。 （α）前記管寄せの壁の１つにはｙ円形断面のつば付き開口を開けること、 （ｈ）前記熱伝達ひれを前記管に組み付けること、（Ｃ）＠配管の端部をはソ円 形断面に成形すること、（ｄ）前記管の端部を前記つげ付き開口に挿入すること 、（ｇ）　前記つげ付き開口と前記管の端部とが密着嵌合するように鎖管の端部 の少なくとも一部分を膨張させること、および Ｖ′）＠配管と前記管寄せに接着させること。 １５、非円形断面管と、液体側内面と空気側外面とを有する壁によって画定され る少なくとも１つの管寄せと、熱伝達ひれとからなる熱交換器を製造する方法で あって、次の工程からなる方法。 （α）前記管寄せの壁の外面から内面に向かって内側に突出するつばを前記管寄 せの壁の材料から成形するように該管寄せの壁の１つに穴を開けること、＜ｈ＞ 　前記熱伝達ひれを前記管に組み付けること、（Ｃ）前記管の端部をはソ円形断 面に成形すること、（ｄ）　ろう付はリング、はんだ付はリング、ろう付は箔、 またははんだ付は箔からなる群から選ばれた接層材（イ）前記つば付き開口と前 記管の端部とが密着嵌合するように鎖管の端部の少なくとも一部分を膨張させる こと、 （１）　前記管の端部を前記つげに浴接すること、（Ａ）　前記接着材料を溶融 させて前記管寄せの外面と前記管との接合部に該材料を流し込むこと、および（ 乙）＠記接着材料を凝固させて前記管をせの壁と前記管との間を結合すること。 １６、次のものからなる熱交換器。 （α）液体側内面と空気側外面とを有する壁によって画定されていて、膣壁の少 なくとも１つがはソ円形断面の複数筒のつげ付き開口を有している少なくとも１ 幅の管寄せ、 （ｈ）　はぼ円形断面の端部を有し、該端部が前記の各つば付き開口内に受けら れて前記管寄せに連通した状態で装着される非円形断面の複数本の管および（Ｃ ）　前記管の端部を前記管寄せの壁の内面で＠記つげに結合する溶接部。 １Ｚ　次のものからなる熱交換器。 （ａ）　液体側内面と空気側外面とを有する壁によって画定されていて、膣壁の 少なくとも１つがはマ円形断面の複数筒のつげ付き開口を有している少なくとも １箇の管寄せ、 （Ａ）　はｙ円形断面の端部を灯し、該端部が前記の各っは付き開口内に受けら れて前記管寄せに連通した状、標で装着される非円形断面の複数本の管および（ Ｃ）前記管寄せの壁の外面と前記管の端部との接合部において鎖管を該管寄せに 結合する接着材料。 １ａ　次のものからなる熱交換器。 （７ｚ）ｇ体側内面と窒気仰ｊ外面とを有する壁によって画定されていて、膣壁 の少なくとも１つがはソ円形断面の複数筒のつば付き開口を有している少なくと も１箇の管寄せ、 （Ａ）　はｙ円形断面の端部を有し、該端部が前記の各つば付き開口内に受けら れて前記管寄せに連通した状、蝶で装着される非円形断面の複数本の管、（Ｃ） 前記管の端部を前記管寄せの壁の内向で前記つげに結合する溶接部、および （ｄ）　前記管寄せの壁の外面と前記管の端部との接合部において鎖管を該管寄 せに結合する接着材料。 １９、前記管に取り付けられた熱臥達ひれを特徴とする請求の範囲第１６項の熱 交換器。 ２０、前記管に取り付けられた熱伝達ひれを特徴とする請求の範囲第１７項の熱 交換器。 ２１、前記管に取シ付けられた熱伝達ひれを特徴とする請求の範囲第１８項の熱 交換器っ ２２、熱交換器の管寄せの壁が液体側内面と空気側外面とを有していて、非円形 断面管を前記壁に結合する方法であって、次の工程からなる方法。 （α）前記管寄せの壁にはソ円形断面のつば付き開口を開けること、 （５）　前記管の端部をはｙ円形断面に成形すること、（Ｃ）前記管の端部を前 記つげ付き開口に挿入すること、および （、＜）　前記管を前記管寄せに接着させること。