JPS6273095A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車の空調装置用エバポレータなどとして使
用するのに適した積層型熱交換器に関する。

［従来の技術１ 積層型と称される構造を備えた熱交換器の代表例として
、自動小用空調装置に組込まれる冷風発生用エバポレー
タの一般的な構造を第４図・〜第６図に示した。第４図
はその外観図、第５図は偏平管構成部材としてのコアプ
レートの正面図、第６図は第５図の（ハ）−＜ハ）断面
図、そして第７図はエバポレータの部分縦断面図であっ
て、エバポレータは伝熱媒体としての冷媒の入口１６と
出口１７を備えた熱交換用冷媒流路としての偏平管Ａ群
を、第７図の様に各Ｖ４接管の冷媒入口と出口とが接続
される様に積層合体して構成されている。第４図におい
て６と７はそれぞれ冷媒の供給用と排出用の配管であっ
て、車載冷凍機の冷凍リイクルに接続されている。隣接
偏平管の相互間には被冷却空気の熱交換用通風路Ｃ／’
）＜設けられており、この間隙にはめ込む様にして伝熱
面積増大用のコルゲートフィン２が嵌着されている。

そして偏平管Ａは第５図〜第７図に明ら゛かな様にアル
ミニウムその他の熱伝導性にすぐれた金属の表裏両面に
あらかじめろう材をクラッドさせたうえプレス加工を施
して浅い盆状に成形した、同一形状同一寸法の２枚のコ
アプレート１００を、凹入側を内向きにしてろう着は接
合することによって作成されている。偏平管への役割は
、霧化状態で入口１７から流入した液相冷媒が管内をめ
ぐって出口１６に到達するまでに管壁および管壁にろう
着は接合されているコルゲートフィン２に触れている温
かい空気から気化の潜熱を奪うことによってみずからは
気化すると共に間隙Ｃ内を送風機の圧送力によって強制
通過させられる被空調空気を冷却させることにある。従
って偏平管へは気化した冷媒が里する蒸気圧に耐えうる
強度を求められるので、薄い金属板からなるコアプレー
ト１００にはプレート自体の強度と、２枚のコアプレー
ト１００のろう付け貼り合わせ強度を高めるために多数
の突条状のリブ１１１が一定方向に配向させた状態のも
とに打出し成形されている１、このリブ１１１は冷媒の
流れに乱れを生じさせて伝熱効率を高めるのにも役立っ
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のごとき構成を備えた積層型熱交換器の組立方法と
しては、既述のごとく、あらかじめ両表面にろう材をク
ラッドさせであるコアプレー１−１００を２枚重ね合わ
せて偏平管Ａを形作らせた後、その一方の側面にコルゲ
ートフィン２を当てかい更にその隣に第２の仮組立偏平
管Ａを当てがうと吉う具合にして第７図に示された様イ
ｆ積層（？４構造を形成させたうえ、冶具を用いてこの
形状を固定させた状態の６とにろう材の融点にまで加熱
されているろう付け炉内に通入させることによって各接
合部分を一挙にろう着は接着ざぜる方法が採られている
。

従って１個の熱交換器を構成する十数枚ないしは数十枚
にも及ぶコアプレート１００を相互に正確な位置関係を
保たせてずれなく重ね合わせると言う甚だわずられしく
且つ注意力を必要とする作業が、組立工程の中型な部分
を占めると共に生産性向上のうえでの一つのネックをな
していた。

本発明は偏平管構成部材としてのコアプレートの重ね合
わせによる仮組立作業がローＵ「且つ効率的に行えると
共に、組立強度を向上させることのできる構造を備えた
積層型熱交換器を提供することを目的とする。

Ｌ問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明の積層型熱交換器は
、金属板の周縁部を盆の縁状に立ち上がらせると共に、
その内側面に突条状のりブ群を任意の方向に配向状態に
突設してなる一対の偏平管構成部材を、これら両部材の
りブ群の頂面が相互に衝接されるようにして重ね合わせ
ると共に伝熱媒体の出入口を設けて形成させた偏平管群
を、その偏平方向に放熱用フィンを介在させながら積層
したうえ、これら積層体の各接触面をろう付け法によっ
て接合合体させたＶｉ層型熱交換器において、前記リブ
の高さを、前記周縁部立ち上がり高さよりも幾分高く設
定すると共に、該リブの頂面に前記偏平管構成部材の重
ね合わせ位置決めおよび貼り合わせ強度の向上等の殿能
を外しさせるための凹凸形状を設ける構成を採用した。

［作用］ 上記のごときｔ？４成を備えた積層型熱交換器は、盆状
をなす一対の偏平管構成部材を、各部材に設けたりブ群
の頂面が相互に衝接される様にして重ね合せる際に、相
対向する位置関係にあって衝接される一組のリブの各々
の頂面に設けた重ね合わせ位置決め用凹凸形状がおのず
からかみ合わされることによって、特別な位置決め用治
具を用いたり格別の注意力を払うことを要せずに簡単迅
速Ｈつ正確に重ね合わせ作業が行なわれる。

また、衝接される一組のリブのろう付け接合個所として
のリブの頂面に凹凸形状を設けたことによって、この接
合面積が増大しろう付け強度が高められる。

［実施例］ 以下に付図に示す本発明の一実施例としての第１図〜第
４図および第７図に基づいて、発明の具体的な構成を説
明する。

第４図は自動車用空調装置に組込まれる冷風発生のため
の積層型熱交換器としてのエバポレータの外観図である
が、その仝体構成は［従来の技術］の項で説明したもの
と木質的に異なるところはない。図中のＡは偏平管群、
Ｂは各偏平管Ａに設けられた伝熱媒体としての冷媒の入
口１７と出口１６（第１図および第２図参照）を包囲す
る様にして形成させた冷媒の分散または集合用の、それ
ぞれ冷媒入口ボートまたは冷媒出口ポートであり、Ｃは
隣接する偏平管Ａを幾分隔てる様にして形成させた熱交
換用通風路である。この熱交換用通風路Ｃには薄いアル
ミニウム板などで作られており、必要に応じて表面にろ
う材をクラッドさせたコルゲートフィン２が嵌着ろう付
けされる。

各偏平管Ａは各々の冷媒出口１６と入口１７とが重なり
合う様にして隣接偏平管の冷媒人口ボートおよび出口ポ
ートＢを当接さぜろう付けすることによって全体として
積層構造が与えられている１、そして両端部に位置する
偏平管Ａは外側の偏平管構成部材１を欠き、その代りに
平板状のエンドプレート２２が第７図にみられる様に貼
り合わされている。このエンドプレート２２に設けた冷
媒人口１９を包囲する様にして冷媒の供給用配管６を取
付けるための配管取付けポートとしての金属製中空ブロ
ック休４がエンドプレート−２２１，：ろう付けされて
いる。冷媒排出用配管７は、上記と同様な方法によって
エンドプレート２４に取付けた配管取付け用ボー１〜５
に接続されている。２３と２５は外壁板とじてのサイド
プレート、３０と３１は配管継手である。

部平管Ａの構成部材としてのコアプレート１は、その平
面図である第１図、第１図の（イ）〜（イ）断面図とし
ての第２図、同じく（ロ）〜く口）断面図としての第３
図にみられる様に、長方形の金１ぶ板の周縁部をＳ１７
！２図にみられるねｉに偏平管への厚さの１／２に相当
する高さ１」だけ立ち上がらせる様にプレス加工するこ
とによって全体として薄い盆状体に形作られている。コ
アプレー１〜１の上端部分には前述のごとき冷媒の分散
または集合用の冷媒入口または出口ポートＢがプ１ノス
１ノ［１王により、またこの出口ボートＢには冷媒人口
１７よたは出口１６が打抜き加工により形成されている
。、　ＩＧａは冷媒比ロ１６０口縁部をフランジ状に突
出させた継手部であって隣接偏平管△の冷媒人口１７に
嵌合される。

コアプレート１の周縁立ち上がり部分の上端は外側方向
に水平に折り曲げられて周縁フランジ１２が形成させて
あり、−組のコアプレート１を偏平’ＪＡに組立てるた
めの貼り合わせろう付Ｕ面をなしている。またコアプレ
ート・１の下端部（図中の）は偏平管Ａの外側方向に水
平に折り曲げられて隣接偏平管Ａとの間に熱交換用通風
路Ｃを形成させるためのスペーサ１４として機能させて
いる。スペーサ１４部分の先端部は更に下向ぎに折り曲
げて隣接スペーサ１４とのろう付け貼り合わせ面１４ａ
を形成させている。

またコアプレート１の中央部には１９乎管Ａ内にＵ字型
の冷媒流路を形成させるための仕切用突条１３がコアプ
レート１の下端に）ヱしない長さをもって設けられてい
る。このＵ字型冷媒流路に乱流を生じさせる様にして、
多数の突条状のリブ１１が一定の斜め方向を保って配向
された状態のちとに適宜の相互間隔を保たせながら、プ
レス打出し法によって形成されている。そしてこのリブ
１１群の各々の高さは、第３図にみられる様にコアプレ
ート１の周縁部立ら上がり高さ、つまり偏平管Ａの厚み
の１７２の高さＨより幾分高いＨ−１−ｈに設定されて
いる。

コアプレート１の片面に形成させたり７１１群の各々の
頂面には第３図にみられる様にその長手方向と直交方向
に凹み１１ａを設けることによって凹凸形状が与えられ
ている。偏平管Ａは同一形状、同一寸法のコアプレート
１を例えて言えば菓子の最中の皮状に２枚貼り合わせる
ことによって形成されるので、それぞれのコアプレート
１に管の内側向きに設けられている各リブ群は、相対向
する位置関係にある。例えば第１図に描かれている一対
のリブ１１と１１°の様にＸ字形に交叉状態をもって衝
接された時、各々のリブ１１と１１°はそれぞれ偏平管
の厚さの１７２よりｈ分だけ高さが高いために、両コア
プレート１はこれらのリブの存在にじゃまされてそのろ
う付け貼り合わせ面としての相対向する一対の周縁フラ
ンジ１２を当接させることができなくなってしまう。リ
ブ１１の頂面の凹み１１ａは、一対のリブ１１と１１゛
の各々が偏平管Ａの厚みより高さｈだけ高い部分を互い
にその頂面部に埋没させるための役目を果すことになる
。

コアプレート１の材質としては熱伝導性と耐蝕性が良好
なアルミニウムまたはアルミニウム合金などが適してお
り、プレス成形加工に先立って、または必要に応じてプ
レス成形後に、表裏両表面にろう何けＩ専用のろう材を
クラッドさせる。

次に上記実施例に示された積層型熱交換器を備えたエバ
ポレータの組立方法および組立て方の特長について説明
する。

すでに概略的に記述しＩこ様に、両表面にろう拐がクラ
ッドされている金属板からなるコアプレート１および金
属板製のコルゲートフィン２とを多数枚用意し、第７図
に示された組立構造をもって、第４図に描かれたごとき
完成形状かえられる様に、コアプレート１とコルゲート
フィン２とを交互に重ね合わせていく。この時、隣接偏
平管Ａの相互の重ね合わせ位置決めは、既述の様に冷媒
出口１６に形成さぜた継手部１６ａを隣接管の冷媒人口
１７に嵌合させることによって、少なくともコアプレー
ト１の上半部分に限っては容易且つ正確に行なわれるが
、従来のこの種のエバポレータでは偏平管Ａを構成する
２枚のコアプレート１の相互の重ね合わせ位置決め手段
が欠除または不完全であったので、−組のコアプレート
１を全体的に正しい歪ね合わせ状態に保たけるためには
少なからぬ余分の時間と労力を要しあるいは専用の治具
などを用意しなければならなかった。多数個の偏平管Ａ
を仮組立のために次々に積み重ねて行くに従って作業の
困難さは更に増すことになる。

−力木発明による偏平管構成部材としてのコアプレート
１は、その貼り合わせ側面に突設されているリブ１１群
の各々の頂面には、相対向して衝接される一組のリブ１
１および１１°を相互にかみ合わせ係合させられる凹凸
形状を与えるための凹み１１ａが設けられているので、
コアプレート１のほぼその全面に亘って一組のコアプレ
ート１を正しく重ね合わせるための位置決め手段を備え
ることになる。一つの偏平管Ａを形作らせるための一組
のコアプレート１を正しく重ね合わせるための操作は、
２枚のコアプレート１を目視によりそれぞれの周縁部が
正しく重なり合う様にしながらずらし合わせればこの状
態のもとて各々のコアプレート１に設けられているリブ
１１および１１゛群のうち相対向する位置関係にある一
組のリブの頂面に形成させである凹凸形状部がおのずか
ら相互にかみ合わされるので、以後はこの仮組立状態に
対して余程強い外力を及ぼさない限り、２枚のコアプレ
ー１・１の重ね合わけがづれることは起り得なくなる。

従って複数個の仮組立偏平管Ａの積み市ね作業は従来の
組立方法とは異なって、コアブレー１〜１群相互のづれ
動さに気をくばることを要せづ゛に、極めて無造作に敏
速に行うことができる。

必要個数の偏平管への積層板組立を終えたら、積層体の
両端面にエンドプレート２２ど２４、配管取付ポート４
と５および片面にろう材がクラッドされている勺イドプ
レート２３．２５を当てかったうえ）ｈ貝を用いてこの
仮組立状態に保持しながら公知のごとき方法によってろ
う付け炉内で加熱することによって、第７図中に符号ａ
によって例示的に示された個所のすべてが一挙にろう付
け接合されて一連の組立工稈がすこぶる能率的に完了す
る。

コアプレート１に形成させたリブ１１群の役割は、既述
のごとく偏平管Ａ内を冷媒が第１図中に破線矢印（ニ）
−１（ホ）で示された様に通り扱ける間に極力流路を延
長さＵ゛ると共に乱流を生じさけて冷媒の伝熱効率を高
めると共に偏平管の構造強度を向上させる点にある。リ
ブ１１の高さをコアプレート１の周縁部立ち上がり高さ
ｌ−１より幾分高く設定すると共にその頂面に凹み１１
ａを設けたことは、単に熱交換器の組立作業の能率を高
めるのに役立つにとどまらず、熱交換性能の向上の面に
おいても、また構造強度を高めさせる点においても少な
からぬ効果を奏する。つまり、相対向する一組のリブ１
１と１１°の衝接面は、従来の熱交換器が極く狭小な平
坦面であったのに対して本発明によるそれは立体的な凹
凸面に及ぶので、ろう付け接合面積は少なくと（：）従
来に較べて５０％以上広くさせることができて偏平管Ａ
の冷媒蒸気圧に耐える強さが大巾に向上される。またリ
ブ１１が部分的に高さｈだけ従来の熱交換器のリブより
高く打ち出されているので、偏平管Ａ内を流れる冷媒に
対して乱流を生じざぜる効果がその分だけ高められ熱交
換性能の向上に寄与させることができる。

上記実施例では、一つのリブ１１の長さが比較的短いの
でリブの頂面には一つだけの凹み１１ａが設けられてい
るが、リブ１１の長さがより長い場合には、複数個のリ
ブが一つのリブに面接される状態となって凹み１１ａの
個数も増すことになる。またリブ１１の形状寸法や配向
方向あるいは分布状態は、偏平管を構成する２枚の盆状
部材が貼り合わされた時、これら両部材にそれぞれ設け
たリブ群のうち相対向する位置関係に置かれた一組のリ
ブが互いにその長手方向を交叉させる状態をもって配置
されるという条件が満たされる限り、適宜に設計変更し
ても本発明の目的は達成される。

また、本発明による積層型熱交換器は、冷房装置用エバ
ポレータの他に、内燃機関用ラジェーター、オイルクー
ラー、ターボチャージャー用のインタークーラーその他
の様々なｙ１式の熱交換器として構成させることができ
る。なお、付図に示された積層型熱交換器はいづれも冷
媒の分散用入口ポートおよび集合用出口ポートＢが偏平
管△の上端側に並列状態に形成されているが、これら両
ポートＢを偏平管Ａの上端部と下端部とに分離させて設
けるタイプであってももちろん本発明による技術思想の
適用が可能である１゜ ［発明の効果］ 上記のごとき構成を備えた積層型熱交換器は、一対の盆
状をなす偏平管構成部材を、例えていえば菓子の最中の
皮状に重ね合わせて一個の偏平管を仮組立し、且つこの
様な仮組立偏平管を幾個も積層状に積み重ねて行く際に
、一対の偏平管構成部材のそれぞれに突設されているリ
ブ群の頂面に形成させた凹凸形状が、画構成部材を小ね
合わせた時に互いに食い込む様にかみ合わされるので、
この積みΦね伯業工程における各偏平管構成部材の重ね
合わせ位置決めが容易迅速且つ確実に行なわれると共に
、仮組立の途中でこの重ね合わせ状態が何等かの外力に
よってずれ動くことが完全に防止される。

また、対向衝接される一対のリブのろう付け接合面とし
てのリアの頂面に係合用凹凸形状が与えられていること
によって、ろう付け面積が増大し偏平管の構造強度が目
立って向上される。

ざらに各リブ群の突設高さは、従来の積層型熱交換器の
リブが偏平管の厚さの１７２であったのに対して本発明
ではそれより幾分高く設定されているので、偏平管内を
流れる伝熱媒体の流れをリブの存在によって撹乱させる
効果が増大することによって、伝熱媒体側における熱交
換性能が高められる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明による積層型熱交換器の−実施
例図であって、第１図は偏平管構成部材の正面図、第２
図と第３図はそれぞれ第１図の（イ）〜（イ）断面図と
（ロ）〜（ロ）断面図、第４図は外観図である。 第５図〜第７図は従来の積層型熱交換器に関するもので
あって、第５図は偏平管構成部材の平面図、第６図は第
５図の（ハ）〜（ハ）断面図、第７図は熱交換器の部分
側断面図である。 図中　１・・・偏平管構成部材（コアプレート）２・・
・コルゲートフィン　６．１・・・伝熱媒体の供給およ
び排出用配管　１１．１１゛・・・リブ　１１ａ・・・
リブの頂面の凹凸形状（凹み）１６．１７・・・伝熱媒
体の出入口　Ａ・・・偏平管　Ｂ・・・伝熱媒体の出入
口ポート　Ｃ・・・熱交換用通風路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）金属板の周縁部を盆の縁状に立ち上がらせると共に
   、その内側面に突条状のリブ群を任意の方向に配向状態
   に突設してなる一対の偏平管構成部材を、これら両部材
   のリブ群の頂面が相互に衝接されるようにして重ね合わ
   せると共に伝熱媒体の出入口を設けて形成させた偏平管
   群を、その偏平方向に放熱用フィンを介在させながら積
   層したうえ、これら積層体の各接触面をろう付け法によ
   って接合合体させた積層型熱交換器において、前記リブ
   の高さを、前記周縁部立ち上がり高さよりも幾分高く設
   定すると共に、該リブの頂面に前記偏平管構成部材の重
   ね合わせ位置決めおよび貼り合わせ強度の向上等の機能
   を生じさせるための凹凸形状が設けられていることを特
   徴とする積層型熱交換器。