JP3207321B2 - アルミニウム材製熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明に係るアルミニウム材製熱
交換器は、自動車用エンジンの冷却水放熱用のラジエー
タ、或は自動車用空調機の冷媒放熱用のコンデンサとし
て利用できる。

【０００２】

【従来の技術】自動車用空調機のコンデンサとして、例
えば図４に示す様なアルミニウム材（アルミニウム及び
アルミニウム合金を総称する。本明細書全体で同じ。）
製の熱交換器が広く使用されている。この熱交換器は、
多数の伝熱管１、１及びフィン２、２から成るコア部３
の長さ方向（図４の左右方向）両端部にヘッダパイプ
４、４を設け、このヘッダパイプ４、４の内側に、各伝
熱管１、１の端部を連通させている。この様な熱交換器
により、例えば冷媒等の流体と空気との間で熱交換を行
なわせる場合には、上記流体を入口管１２ａを介して入
口側のヘッダパイプ４から送り込み、出口側のヘッダパ
イプ４の出口管１２ｂから取り出す。この間に、上記流
体は、入口側のヘッダパイプ４から出口側のヘッダパイ
プ４に向けて、多数の伝熱管１、１を流れる。そして、
これら多数の伝熱管１、１を流れる間にコア部３の周囲
を流れる空気との間で熱交換を行なう。尚、上記ヘッダ
パイプ４、４のうち、一方のヘッダパイプ４の中間部に
隔壁を設け、このヘッダパイプ４の一半部に入口管１２
ａを、他半部に出口管１２ｂを、それぞれ設けて成る熱
交換器もある。

【０００３】上記伝熱管１、１と１対のヘッダパイプ
４、４とは、後述する図６に示す様に、ヘッダパイプ４
に形成した透孔９、９に伝熱管１、１の端部を挿通し、
更にろう付けする事で、互いの内部同士を連通させる。
上記透孔９、９は、ヘッダパイプ４の軸方向（図４、６
の上下方向）に亙り、等間隔に形成している。又、上記
ヘッダパイプ４の両端にはパッチエンドと称される蓋部
材１３を設け、ヘッダパイプ４の両端を液密に塞いでい
る。

【０００４】上記コア部３の高さ方向（図４の上下方
向）両側には、それぞれコア部３の長さ方向に亙るサイ
ドプレート５、５を設ける。各サイドプレート５、５の
長さ方向（図４の左右方向）両端部はヘッダパイプ４、
４に接合して上記コア部３の強度を向上させる。

【０００５】上記サイドプレート５は、図５（Ａ）に示
す様に、平板状の基板部６と、この基板部６の長さ方向
（同図の矢印ａ方向）両端から突出した接合片７と、上
記基板部６の幅方向（同図の矢印ｂ方向）両端部を同一
方向に直角に折り曲げて成る１対の取付板部８、８とか
ら構成される。この接合片７の幅方向（同図の矢印ｂ方
向）に亙る寸法は、この図５（Ａ）に示す様に基板部６
の幅寸法ｌよりも小さい寸法とする他、上記基板部６の
幅寸法ｌと同一寸法としたものもある。又、図５（Ｂ）
に示す様に、上記取付板部８、８を形成しないサイドプ
レート５ａも存在する。このサイドプレート５ａは、上
記図４の上側に設けるサイドプレート５に代えて使用さ
れる。

【０００６】上記サイドプレート５、５ａと１対のヘッ
ダパイプ４、４との接合部の構造は、例えば、特開平４
−３４００９号公報に記載されている。即ち、図６に示
す様に、上記透孔９、９のうち、最も外側に位置する、
両端の透孔９の外側（ヘッダパイプ４の軸方向端部側）
に、貫通孔１０を形成する。この貫通孔１０に、上記サ
イドプレート５（５ａ）端部の接合片７を挿入し、更に
かしめ（塑性変形させ）る。上記接合片７の先端部をか
しめるのは、この接合片が貫通孔１０から抜け出るのを
防止する為である。この後、ろう付け固定し、コア部３
の強度を向上させる。

【０００７】又、特開平３−２７９７９８号公報には、
図７〜８に示す様に、ヘッダパイプ４、４に形成した嵌
合孔１１内に、上記サイドプレート５（５ａ）端部の接
合片７を嵌合させる構造が記載されている。このうち、
図７に示したものは、図５に示したサイドプレート５、
５ａと同様、接合片７を基板部６の幅寸法ｌよりも小さ
くしたものの嵌合状態を示している。又、図８に示した
ものは、上記接合片７を基板部６の幅寸法ｌと同一寸法
としたものの嵌合状態を示している。この様な構造に於
いても、サイドプレート５ａ（５）と上記嵌合孔１１と
の嵌合部分をろう付けし、コア部３の強度向上を図る。

【０００８】ところで、上述の様なアルミニウム材製熱
交換器を造る場合、以下の様に行なう。先ず、多数の伝
熱管１、１、フィン２、２、１対のヘッダパイプ４、
４、サイドプレート５（５ａ）を仮組み付けする。そし
て、この様に仮組み付けした状態で、この熱交換器を加
熱炉内で加熱する。上記構成各部品同士のうち、接合す
べく互いに当接する２部品のうちの少なくとも一方の部
品は、当接する表面にろう材を積層している。例えば、
上記ヘッダパイプ４、４の表面に上記ろう材を積層する
と共に、サイドプレート５、５ａにろう材層を設けない
構造としたり、或はサイドプレート５、５ａにろう材層
を設けると共に、上記ヘッダパイプ４、４にろう材層を
設けない構造とする。勿論、構成各部品にろう材層を設
けても良い。伝熱管１、１の表面には、ろう材層を持た
ないフィン２、２とのろう付けの必要上、必ずろう材層
を設ける。何れにしても、上記ろう材層を設けている
為、仮組み付けした熱交換器を加熱する事により上記ろ
う材を溶融させ、その後冷却固化すれば、上記構成各部
品同士を互いにろう付けできる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の様に
構成され作用するアルミニウム材製熱交換器を製造する
場合、上記ヘッダパイプ４とサイドプレート５（５ａ）
との接合部に関して、次に述べる様な解決すべき課題が
存在する。即ち、上記従来の第一例の構造の場合、上記
サイドプレート５（５ａ）の接合片７をヘッダパイプ４
に形成した貫通孔１０内に挿入し、ろう付けする。この
際、上記貫通孔１０の内周縁と、この内周縁に対向する
接合片７の外周縁との間に形成される隙間を密に塞ぐ必
要がある。何となれば、上記隙間が形成されたままの場
合、各伝熱管１、１に送り込まれ、或は送り出される冷
媒等の液体が当該隙間から漏れてしまう。この為、この
様な熱交換器は、不良品として廃棄しなければならな
い。又、上記貫通孔１０を形成する為に余分な工程、並
びに製造型が必要になり、製造に手間を要すると共に製
造コストが嵩んでしまう。上記従来の第二例の構造に於
いては、上述の様な貫通孔１０形成に基づく気密、液密
不良が生じる事はないが、この第二例の構造の場合、嵌
合孔１１を形成する為に、上記貫通孔１０形成に増して
手間並びにコストが嵩む。

【００１０】更に、上記従来の第一例、第二例、何れの
構造に於いても、ヘッダパイプ４の両端部を蓋部材１３
（図６参照）により塞いでいる。この蓋部材１３は前記
図６に示す様に有底短筒状の凸部１４の開口端外周部分
に外向フランジ状部１５を形成して成る。この為、蓋部
材１３をヘッダパイプ４の開口に装着した場合、上記凸
部１４は、この凸部１４の高さｈ分だけヘッダパイプ４
の内側に入り込む。従って、この凸部１４と上記接合片
７（図６に示す第一例の構造の場合）、或は嵌合孔１１
を形成する事で形成される、ヘッダパイプ４内部への突
出部分（図７〜８に示す第二例の構造の場合）とが干渉
しない様、貫通孔１０、或は嵌合孔１１形成位置を、ヘ
ッダパイプ４の端縁部から上記高さｈ（例えば、１cm）
以上、中央側に寄った位置に設定しなければならない。
この結果、上記ヘッダパイプ４の長さ方向両端部がコア
部３から突出した形状になってしまう。この様にヘッダ
パイプ４の長さ方向両端部がコア部３より突出している
と、この熱交換器を車体に取り付ける為の自由度が小さ
くなる。本発明のアルミニウム材製熱交換器は、前述の
様な不都合を何れも解消すべく、考えたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のアルミニウム材
製熱交換器は、前述した従来のアルミニウム材製熱交換
器と同様に、それぞれがアルミニウム材により造られ、
間隔をあけて互いに平行に設けられた断面円形の１対の
ヘッダパイプと、両端部をそれぞれ上記１対のヘッダパ
イプに接続すると共に、互いに間隔をあけて配設された
複数の伝熱管と、最も外側の伝熱管の外側に設けられ、
両端部をそれぞれ１対のヘッダパイプに接合した１対の
サイドプレートと、隣り合う伝熱管の間、並びに上記最
も外側の伝熱管とサイドプレートとの間に設けられたフ
ィンとを備える。

【００１２】特に、本発明のアルミニウム材製熱交換器
に於いては、サイドプレートの長さ方向両端部に、上記
ヘッダパイプの中間部に向けて上記サイドプレートの長
さ方向に対し９０度よりも小さい角度に傾斜する状態で
折り曲げられ、且つ、その幅方向中間部に切り欠きを設
けた接合片を形成している。そして、この接合片を上記
ヘッダパイプの周面に当接させ、更にろう付け接合した
事を特徴としている。

【００１３】

【作用】上述の様に構成される本発明のアルミニウム材
製熱交換器を用いて、内部を流れる冷媒等の流体と外部
を流れる空気との間で熱交換を行わせる際の作用自体
は、前述した従来のアルミニウム材製熱交換器と同様で
ある。特に、本発明のアルミニウム材製熱交換器に於い
ては、ヘッダパイプに接合片を接合する為の貫通孔、或
は嵌合孔を設けない。この為、これら貫通孔或は嵌合孔
形成に係る工程、製造型を省略でき、製造コストを低減
できる。又、貫通孔を設ける場合の様に、この貫通孔部
分の気密、液密不良が生じる事がなく、不良品の発生が
減少する。

【００１４】更に、貫通孔に挿通した接合片、或は嵌合
孔を形成する事で形成される突出部分と、ヘッダパイプ
の両端に設けられる蓋部材とが干渉する事もない為、上
記貫通孔或は嵌合孔をヘッダパイプの端縁に近い位置に
設ける事ができる。従って、ヘッダパイプの長さ寸法を
従来と同一とした場合には、上記サイドプレートをヘッ
ダパイプの端縁に近い部分に接合する事で伝熱管の数を
増加でき、熱交換器全体を大型化する事なくコア部を大
型化でき、性能を向上させられる。或は、コア部の寸法
を従来と同一にした場合には、ヘッダパイプの長さ寸法
を短縮できる為、性能を同一としたまま熱交換器の小型
化を図れる。又、組み付け時の各構成部品の寸法誤差等
やコア収縮等に基づく変位を吸収できる。

【００１５】

【実施例】次に、図示の実施例を説明しつつ、本発明を
更に詳しく説明する。尚、本発明のアルミニウム材製熱
交換器は、サイドプレートの接合片とヘッダパイプとの
接合部にその特徴がある。その他の構成、並びに作用に
就いては、前述した従来のアルミニウム材製熱交換器と
同様である為、重複する説明を省略し、以下、本発明の
特徴部分を中心に説明する。

【００１６】本発明のアルミニウム材製熱交換器を構成
するサイドプレート５は、その長さ方向（図１の矢印ａ
方向）両端部に接合片１７を設けている。この接合片１
７は、上記ヘッダパイプ４の中間部に向けて上記サイド
プレート５の長さ方向に対し９０度よりも小さい角度に
傾斜する状態で折り曲げている。これと共に、この接合
片１７は、その幅方向（図１の矢印ｂ方向）中間部に、
台形状の切り欠き１８を設けている。

【００１７】上述の様に、接合片１７を折り曲げるの
は、組み付け時のばらつき、加熱ろう付け時のコア収縮
等の変位を総て吸収させる為である。図示の実施例の場
合、接合片１７の折り曲げ角度θを、ほぼ５０度にして
いるが、この角度θの値は任意である。但し、折り曲げ
角度θが小さ過ぎ（水平に近過ぎ）たり、或は大き過ぎ
（基板６に対して垂直に近過ぎ）たりした場合、サイド
プレート５とヘッダパイプ４との組み付けが面倒になっ
たり、上記変位吸収が十分に行なわれない。従って、こ
の折り曲げ角度θは、コア部３の寸法等を勘案して、ヘ
ッダパイプ４との仮組み付け、及び接合が円滑に行なわ
れる様、決定する。

【００１８】又、上記接合片１７の幅方向中間部に切り
欠き１８を設けるのは、上記ヘッダパイプ４とこの接合
片１７との当接点を増加させる為である。即ち、本発明
に於いては、上記ヘッダパイプ４に貫通孔１０、嵌合孔
１１を設けない為、上記接合片１７に切り欠き１８を設
けない場合には、接合片１７の先端縁の１箇所のみが断
面円形のヘッダパイプ４の周面と当接するだけである。
これに対し、上述の様に切り欠き１８を設けた場合、上
記ヘッダパイプ４の周面に、接合片１７の端縁部分及び
切り欠き１８の端縁部分３個所で当接する。この為ろう
付け長さが長くなり、接合強度が向上する。上記切り欠
き１８としては、図示の様な台形状の他、Ｖ字状、半円
状或は半楕円状等の曲線状とする事ができる。

【００１９】上述の様なサイドプレート５とヘッダパイ
プ４とを接合するには、次の様に行なう。即ち、従来の
熱交換器を製造する場合と同様に、１対のヘッダパイプ
４の間に多数の伝熱管１、１（図４）を挿通する。更
に、１対のサイドプレート５を、図２に示す様にヘッダ
パイプ４に近付け、１対のヘッダパイプ４同士の間に挟
み込む。この際、上記接合片１７は図３に鎖線で示す様
に折り曲げられていたのが、組み付け時の構成各部品の
寸法誤差等を吸収しつつ、同図に実線で示す様に弾性変
形した状態で１対のヘッダパイプ４の間に挟持する。こ
の様にして、構成各部品を仮組み付けしたならば、前述
した従来例と同様、加熱ろう付けし、アルミニウム材製
熱交換器とする。加熱ろう付け時、上記コア部３には、
伝熱管１、１とフィン２、２（図４）との当接面間に存
在するろう材が当接面外に流出する事に伴うコア収縮が
生じ、コア部３の高さ寸法が減少する。また、ヘッダパ
イプ４は加熱時の熱膨張に伴ない、軸方向に伸長する。
これら各変位は、上記ヘッダパイプ４の中央部に向けて
折り曲げられた上記接合片１７が、ヘッダパイプ４の外
周面に対し摺動して吸収する。

【００２０】上述の様に構成される本発明のアルミニウ
ム材製熱交換器により、内部を流通する冷媒等の液体
と、外部を流通する空気との間で熱交換する際の作用
は、前述した従来の熱交換器と同様である。特に、本発
明のアルミニウム材製熱交換器に於いては、上記ヘッダ
パイプ４に、前述した従来の第一、第二例の様な、貫通
孔１０、或は嵌合孔１１を形成しない。従って、これら
貫通孔１０、或は嵌合孔１１を形成する為に要する工
程、製造型を省略でき、製造時の手間並びにコスト低減
を図れる。又、上記貫通孔１０を形成しない事に伴い、
貫通孔１０内周縁と、この内周縁に対向する接合片７
（図５）の外周縁との間に形成される隙間が、当該部分
のろう付け不良等に起因して塞がれず、気密、液密不良
となる恐れがなくなる。従って、不良品の発生を低減で
きる。

【００２１】更に、貫通孔１０に挿通した接合片７、或
はこの接合片７が嵌合する嵌合孔１１形成部分と、ヘッ
ダパイプ４の両端に設けられる蓋部材１３とが干渉する
事もない。この為、上記貫通孔１０或は嵌合孔１１をヘ
ッダパイプ４の端縁に近い位置に設ける事ができる。従
って、ヘッダパイプ４の長さ寸法を従来と同一とした場
合には、上記サイドプレート５（５ａ）をヘッダパイプ
４の端縁に近い部分に接合する事で伝熱管１、１の数を
増加でき、熱交換器全体を大型化する事なくコア部３を
大型化でき、性能を向上させられる。或は、コア部３の
寸法を従来と同一にした場合には、ヘッダパイプ４の長
さ寸法を短縮できる為、性能を同一としたまま熱交換器
の小型化を図れる。

【００２２】

【発明の効果】本発明のアルミニウム材製熱交換器は上
述の様に構成され作用するが、貫通孔、或は嵌合孔を設
ける為の工程数、及び製造型を省略でき、労力並びにコ
ストが低減する。又、ヘッダパイプに貫通孔を設けない
為、この貫通孔の内周縁部分に隙間が形成される事もな
い。従って、上記部分が気密、液密不良となる事がな
い。しかも、ヘッダパイプ両端の蓋部材と、接合片或は
嵌合孔形成に伴って形成される突出部分とが干渉する事
がない。この為、サイドプレートをヘッダパイプの端縁
付近に接合でき、熱交換器の小型化、高性能化を図れ
る。しかも、組み付け時の各構成部品の寸法誤差等やコ
ア収縮等に基づく変位を吸収できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を構成するサイドプレートの接合片を示
す斜視図。

【図２】接合片とヘッダパイプとを組み付ける状態を示
す斜視図。

【図３】組み付けた状態を示す正面図。

【図４】本発明の対象となるアルミニウム材製熱交換器
を示す斜視図。

【図５】従来のサイドプレートの２例を示す、それぞれ
斜視図。

【図６】サイドプレートとヘッダパイプとの従来の接合
状態の第一例を示す縦断面図。

【図７】同第二例を示しており、（Ａ）は横断平面図、
（Ｂ）は縦断側面図である。

【図８】同第二例の別例を示す図７と同様の図。

【符号の説明】

１ 伝熱管 ２ フィン ３ コア部 ４ ヘッダパイプ ５、５ａ サイドプレート ６ 基板部 ７ 接合片 ８ 取付板部 ９ 透孔 １０ 貫通孔 １１ 嵌合孔 １２ａ 入口管 １２ｂ 出口管 １３ 蓋部材 １４ 凸部 １５ 外向フランジ状部 １７ 接合片 １８ 切り欠き

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれがアルミニウム材により造ら
   れ、間隔をあけて互いに平行に設けられた断面円形の１
   対のヘッダパイプと、両端部をそれぞれ上記１対のヘッ
   ダパイプに接続すると共に、互いに間隔をあけて配設さ
   れた複数の伝熱管と、最も外側の伝熱管の外側に設けら
   れ、両端部をそれぞれ１対のヘッダパイプに接合した１
   対のサイドプレートと、隣り合う伝熱管の間、並びに上
   記最も外側の伝熱管とサイドプレートとの間に設けられ
   たフィンとを備えたアルミニウム材製熱交換器に於い
   て、サイドプレートの長さ方向両端部に、上記ヘッダパ
   イプの中間部に向けて上記サイドプレートの長さ方向に
   対し９０度よりも小さい角度に傾斜する状態で折り曲げ
   られ、且つ、その幅方向中間部に切り欠きを設けた接合
   片を形成し、この接合片を上記ヘッダパイプの周面に当
   接させ、更にろう付け接合した事を特徴とするアルミニ
   ウム材製熱交換器。