JPS62280584A - 積層型熱交換器 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車用空気調和装置の冷媒蒸発器などとして
使用するに適した積層型熱交換器に関する。

［従来の技術］ 上記の積層型冷媒蒸発器の一般的な製法は、表面にあら
かじめろう材、をクラッドさせたアルミニウム板をプレ
ス成形して作成した２枚の“最中の皮″状体を重ね合わ
せることによって、内部にＵ字形の冷媒流路を備えると
共に、この流路の両端にそれぞれ冷媒の入口ポートと出
口ポートが形成された偏平管を形作らせる。そして偏平
管と、偏平管の平坦部分にほぼ等しい平面積を有するコ
ルゲートフィンとを交互に重ね合わせたうえ、圧定用冶
具を用いてこの積層状態を固定さゼながら、５８０〜６
００℃に保たれているろう付は炉内でろう材の溶Ｆ！＆
温度にまで加熱する方法によっていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の如くして積層構造体状に仮組立した熱交換器は、
その素材金属の熱軟化温度近くにまで加熱されることに
よって、圧定用冶具が呈する押圧力により座屈作用力が
及ぼされる。

積層されて相隣る偏平管の各々の伝熱媒体入口と出口の
ポート部分は、直接的に相互に衝接された状態にあるの
で、ポート部分の耐圧形状に由来して座屈変形を起こす
恐れは生じない。

しかし相隣る偏平管のポート部分以外の残余の平坦面は
極く薄い金属板で作られたコルゲートフィンを挾み込ん
で対置した状態にあるので、熱軟化したフィンは両部平
管の間で治具による圧定力を受は座屈変形を起こす可能
性が高い。

本発明はろう付は炉内での加熱工程において、コルゲー
トフィンが熱軟化し座屈変形を起こす恐れが著しく低減
された構造を備える積層型熱交換器を提供することを目
的とする。

し問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明による積層型熱交換器
は、内部にＵ字形の伝熱媒体流路を形成させると共に、
該Ｕ字形流路の末端に伝熱媒体の入口ポートおよび出口
ポートを設けた偏平管群とコルゲートフィン群とを交互
に積層し、ろう付けにより一体化させて作成される積層
型熱交換器において、前記コルゲートフィン群の各々は
、そのフィンピッチが部分的に狭められている構成を採
用した。

［作用および発明の効果］ 上記の構成を備えた積層型熱交換器は、仮組立を終え、
治具による圧定力を受けた状態下にある熱交換器が、そ
の構成材料の熱軟化点に近い温度に保たれているろう付
は炉内に納められると、相隣る偏平管群の各々の出入口
ポート部分はその補強構造に由来して圧迫力による座屈
を来たすことはないので、この圧迫力は各偏平管の出入
口ポートとは反対側の個所に集中的に伝播して行く。そ
のために座屈作用力はこの個所に特に強く及ぼされ、隣
接偏平管の間に挟み込まれている脆弱なコルゲートフィ
ンを圧迫し変形させようとするが、コルゲートフィンの
この部分はフィンピッチが他の部分より狭められている
ので耐圧力が増しており、座屈変形が防がれる。

［実施例］ 以下図に示す実施例に基づいて本発明の構成を具体的に
説明する。

第１図〜第４図はいずれも一実施例熱交換器としての自
動車用空気調和装置に組込まれる冷媒蒸発器〈エバポレ
ータ）を示している。

エバポレータは内部にＵ字形の冷媒流路を形成させると
共に、流路の両末端部に冷媒入口ポートＡおよび出口ポ
ートＢを設けた偏平管１を図示のように隣接偏平管のポ
ート部同志を重ね合わせるようにして多数積層し、隣接
偏平管の藺のポート部が存在しない部分に形成された熱
交換用通風路Ｃに伝熱面積増大用のコルゲートフィン２
を挟み込んで本体部分を構成させている。

偏平管１は、厚さ０．３〜０６８ＩＩＩ１１１材質Ａ　
３００３のアルミニウム板などの表面に、あらかじめＡ
　４００４などのろう材をクラッドさせた素材板をプレ
ス成形して第３図および第４図にそれぞれ平面図および
側断面図として描かれた如きを形状を備えた“菓子の最
中の皮”状の２枚の管プレート１Ａと１Ｂを作成し、凹
入側同志を対向させて重ね合わせることによって形作ら
れている。

管プレートＩＡ　＜　ＩＢ）には長手方向に（図では上
下方向）の中心線に沿ってその下端部が欠如した仕切壁
ａを設けることによって、偏平管１内に矢印（０）で示
した冷媒流路を形成させている。

そしてこのＵ字形流路の一方の端部に当たる個所におい
て、管プレートＩＡ　（ＩＢ）に膨出個所を設けて冷媒
入口ポートＡを形成さぜる共に冷媒入口穴（１ａ）を穿
っている。同様にして流路の他方の端部には、冷媒出口
の穴１ｂを穿った冷媒出口ポート８を形成させている。

また管プレート１Ａおよび１Ｂには多数のリブｂを設け
、両プレートのリブが互いにつぎ合わされた状態のもと
にこれら両プレートをろう伺は接合ざぜる構造を採用す
ることによって、偏平管１の強度を高めると共に熱交換
性能の向上を図っている。

管プレート１Ａと１Ｂの各周縁部には、ろう付は接合面
とじてフランジ状部ｄを設けると共に、その下端部ｅを
管の外側向きに水平に折り曲げ、更にその先端部ｆを下
向きに折り曲げることによつで、この折り曲げ個所に、
隣接する偏平管１群の相互間に形成される熱交換用通風
路Ｃの間隙を所定巾に保つためのスペーサとしての機能
を与えている。

コルゲートフィン２は、Ａ　３００３などの極く薄いア
ルミニウム板をピッチ巾約４．０開の波打ち状に屈曲加
工して作成されており、相隣る偏平管１の間の熱交換用
通風路Ｃの平面積にほぼ等しい広さを有している。そし
てこの実施例のコルゲートフィンでは、偏平管１の高さ
方向の長さは２００〜２５０ｎ前後で、その下端側部分
りは長さ１０１１１１１前後に亘ってフィンのピッチ巾
を約１．５■に狭めである。

このフィンピッチの狭い部分はコルゲートフィン２の全
体を先ず一様に４ｍｍ巾の°ピッチに成形したのち、Ｄ
部分のみを適宜の治具を用いながら圧縮することによっ
て形成されている。あるいはピッチ巾の異なる２つの部
分を同時にそれぞれ異なったビッヂで屈曲させる方法を
採ってもよい。

エバポレータの本体を構成する積層偏平管１群のうち、
最外側位置を占める一対の偏平管は、その構成部材であ
る２枚の管プレートのうちの外側に位置するプレートが
、本体への冷媒の導入用または排出用配管３または４の
組み付は用基盤であるジヨイントプレート９に殴ぎ代え
られている。

そして両配管３および４の基部は角筒状に変形加工した
うえ、筒端面に蓋板をろう付は接合して封鎖することに
よって、それぞれ配管取付は用継手５および６を形成さ
せている。

配管取付は用継手５には、その側壁面に冷媒出口穴５ａ
が設けてあり、この穴５ａをジヨイントプレート９の冷
媒入口ポート形成用膨出部に穿たれている冷媒入口穴９
ａに対向ざゼるようにして、継手５をジヨイントプレー
ト９に当接させる。そして継手５の外側からエバポレー
タの両外側一部の保護板としてのサイドプレート１０を
当てかわせるこにとよって、継手５は両プレート９と１
０の間で挟持された状態となる。他方の配管取付は用継
手６も同様にして冷媒出口穴を設けたジヨイントプレー
ト９に当接され、後述する方法によってこのジヨイント
プレートに固定される。７と８はそれぞれ配管３と４の
先端に取り付けた管継手である。

上述の如き構成を備えたエバポレータの組立方法を、組
立用冶具とその使用状況を示した第５図と第６図を参照
しながら以下に説明する。

冶具は金属製のコの字形をした挟み具２０を適宜の間隔
をへだてて対置させ、各々の挟み具の下方の腕部２０ｂ
に掛は渡すようにして下部圧定盤２２を載せると共に、
挟み具の上方腕部２０ａの下側に接するようにして上部
圧定盤２１を配設し、上方腕部２０ａに設けたねじ孔２
０Ｃに螺着ざぜた押圧ねじ２３をねじ込むことによって
その先端面が上部圧定盤２１を押し下げるように構成さ
れている。

そして第６図に描かれているように、下部圧定盤２２の
上に先ずサイドプレート１０を載せ、次いで配管取付は
用継手５とコルゲートフィン２とをその上に並べて載せ
、更にジヨイントプレート９を載せたうえ、管プレート
１Ａを重ね合わせることによって、冷媒排出用管４を組
み付けた最外側の偏平管１が仮組立させることになる。

つづいてさらにコルゲートフィン２、管プレート１３．
および管プレート１Ａの重ね合わせを反復して行うこと
によって、エバポレータ本体部分の仮組立を終わり、最
後に上記と同様にして冷媒導入用配管の取り付は部分を
組付けることによって仮組立が完了する。

しかる後上部圧定盤２１をその上に載せてねじ２３を締
め付けることによって仮組立体に適宜の圧定力を及ぼし
た状態のもとに、５８０〜６００℃に保たれているろ゛
う付は炉内に納め、エバポレータの素材としてのアルミ
ニウム板の表面にあらかじめクラッドされているろう材
の溶融温度にまで加熱し、次いで冷却させることによっ
てエバポレータの各構成部材のすべてが仮組立構造のも
とに互いに接合されてろう付は組立が一挙に完了する。

仮組立体に対する圧定は当初はねじ２３の締結力によっ
ているが、上部圧定盤２１はねじ２３とは連結されてい
ないので、ろう材が溶融し始め且つコルゲートフィン２
が熱軟化して幾分圧縮されることによって仮組立体全体
としての厚さがわずかに薄くなると、ねじ２３の締結力
は上部圧定盤２１に及ばなくなるが、以後は圧定盤２１
の自重による圧迫力が仮組立体に加えつづけられる。

次に上記のエバポレータの構造上の特長の説明に移る。

組立用治具によって圧定された状態のもとに、その熱軟
化温度近くにまで熱せられた極く薄いアルミニウムシー
ト製のコルゲートフィン２は、隣接偏平管１間の間に挟
み込まれて座屈作用力を受けるが、冷媒の出入口ポート
ＡおよびＢに近い部分は、これらのポートが耐圧構造を
備えているために、圧定力を受は止める役目を果して座
屈をまぬがれることができる。

しかしポートＡおよびＢから最も隔たった側においては
、両隣の偏平管１は熱交換用通風路Ｃの間隙保持用の比
較的脆弱なスペーサ部分ｅの存在にってかろうじて圧定
力を受は止める状態にあるので、従来のエバポレータに
組み込まれていた比較的広く且つ一様なピッチ中をもっ
たコルゲートフィンであれば、ある程度座屈変形を起こ
すことは避けられず、従って完成したエバポレータは下
部の巾が上部より狭められた台形にゆがめられてしまい
熱交換性能が低下するうえに、エバポレータを空調装置
に組み込む際にも支障が生ずる。

しかるに本発明によるエバポレータに組み込まれている
コルゲートフィン２は、耐圧力に富んだポートＡおよび
８部分によって保護を受けことがないこれらポートから
最も隔った下端（図中の）部分のフィンピッチ中を、局
部的に著しく狭めることによってフィンの耐圧強度を向
上させているので、従来のコルゲートフィンとは異なっ
てろう付は中に及ぼされる圧定作用力によって座屈変形
する恐れはほぼ解消させることができる。

上記実施例では、コルゲートフィンのピッチ中を局部的
に狭める個所として、冷媒出入口ポートＡおよびＢから
最も隔たった部分が選ばれているが、ろう付は炉内では
横に寝かされた仮組立体の水平方向の中間部分にも、自
重による中たるみ現象によってフィンの山部の高さが圧
縮される傾向があるので、コルゲートフィン２の他の実
施例図としての第７図にみられるようにフィン２の中間
部Ｅもフィンピッチを狭めるようにしてもよい。

またピッチを狭める部分の長さは、熱交換器の大きざと
か用いる圧定用治具の構造などに対応させて任意に決定
すればよいし、この部分のピッチ中は一様にゼずに冶具
によって及ぼされる圧定力の加わり方に応じて段階的に
変化させるようにしてもよい。なお広いピッチ中をもっ
たコルゲートフィンを押し縮めて狭いピッチ中の部分を
生じさせることによって、この個所のピッチ中の波高が
晶められるが、この高さ増は０．１１単位に過ぎないの
でろう利は組立に際して特に問題を生じることはない。

上記実施例では積層型熱交換器として冷媒蒸発器として
のエバポレータが示されているが、偏平管とコルゲート
フィンとを交互にＴｉ層したうえろう付けによりこれら
を合体させた組立構造を備える他の様々な熱交換器につ
いても、もちろん本発明の技術思想を有効に適用するこ
とかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は積層型熱交換器の一例としての自動車
用空調調和装置に用いられるエバポレータを示しており
、第１図は正面図、第２図は部分斜視図、第３図は偏平
管を構成する管プレートの正面図、第４図は第３図の（
イ）−（イ）ＩＦｉ面図である。 第５図と第６図は積層型熱交換器の仮組立体の圧定用治
具の側ｉ！ｉｌｉ図と、この冶具の使用状況を示した仮
組立体の正面図である。 第７図はコルゲートフィンの他の実施例を示した、積層
型熱交換器の正面部分図である。 図中　　１・・・偏平管　１Ａ、１Ｂ・・・管プレート
２・・・コルゲートフィン　３．４・・・伝熱媒体の導
入用および損出用配管　Ａ、Ｂ・・・伝熱媒体の入口ポ
ートおよび出口ポート　Ｃ・・・熱交換用通風路り、Ｅ
・・・フィンピッチを狭めた個所　２０〜２３・・・圧
定用冶具

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）内部にＵ字形の伝熱媒体流路を形成させると共に、
   該Ｕ字形流路の末端に伝熱媒体の入口ポートおよび出口
   ポートを設けた偏平管群とコルゲートフィン群とを交互
   に積層し、ろう付けにより一体化させて作成される積層
   型熱交換器において、前記コルゲートフィン群の各々は
   、そのフィンピッチが部分的に狭められていることを特
   徴とする積層型熱交換器。 ２）前記コルゲートフィンのフィンピッチが狭められて
   いる部分は、前記入口および出口ポートから最も隔たっ
   た個所であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の積層型熱交換器。