JPH10281691A - 積層型熱交換器 - Google Patents

積層型熱交換器

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JPH10281691A
JPH10281691A JP9098252A JP9825297A JPH10281691A JP H10281691 A JPH10281691 A JP H10281691A JP 9098252 A JP9098252 A JP 9098252A JP 9825297 A JP9825297 A JP 9825297A JP H10281691 A JPH10281691 A JP H10281691A
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JP
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plate
heat exchanger
inlet
flat plate
passage
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Seiji Inoue
誠二 井上
Kunihiko Nishishita
邦彦 西下
Fumio Okubo
文夫 大久保
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Original Assignee
Zexel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 積層型熱交換器の積層方向の最も外側に設け
られた平プレートや出入口通路プレートの耐食性を向上
させることを目的とする。 【解決手段】 積層型熱交換器１の積層方向の最も外側
にある平プレート１６や出入口通路プレート２４の外側
面に芯材３５より電位の低い犠牲層３６を設けたもの
で、この犠牲層３６の犠牲腐食により芯材３５の腐食が
防がれるものである。

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、チューブエレメ
ントとフィンを交互に積層して製造した積層型熱交換器
に関し、積層方向の両端に配された通路プレートの腐食
の防止を図るものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、積層型熱交換器はアルミを主材料
とする成形プレートを対面接合して構成されたチューブ
エレメントとフィンとを交互に積層して製造されてい
る。例えば、特開平７−２９４１７５号に示すように、
片側に設けられた一対のタンク５とこの一対のタンク５
を連通するＵ字状通路６とを有するチューブエレメント
３をフィン２を介して複数段に積層し、隣接するチュー
ブエレメント３のタンク５を接続して積層方向に延びる
２つのタンク群を形成し、前記タンク群の一方は中程で
仕切られて第１連通領域と第２連通領域に区画され、前
記タンク群の他方は仕切られることなく連通しており、
前記第２連通領域側の積層方向の端部には、熱交換媒体
を流入する入口部２０と流出する出口部２１とが形成さ
れた出入口通路プレート２５が積層方向最も外側のチュ
ーブエレメント３を構成する平板１５に接合されてい
る。
【０００３】そして、前記第１連通領域２２に前記入口
部２０が連通パイプ３１を介して連通され、また、前記
第２連通領域２３は出口部２１に連通されている。
【０００４】このような構成の積層型熱交換器１は、炉
中ろう付にて製造されるが、積層方向最も外側のチュー
ブエレメント３にあっては、平板１５が用いられ、そし
て出入口の位置を変更する通路形成プレート２５がその
外側に接合されて、全体をジグ等に固定し炉中ろう付さ
れる。この炉中ろう付時にあって、ジグが接する部分
は、ろう材がクラッドされていないアルミニウム合金、
例えば、３００３が現れ、積層型熱交換器を支えるジグ
との接着を防いでいる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】積層型熱交換器にあっ
て、炉中ろう付が行われることから、ジグが接する最も
外側にあるチューブエレメントの平板（エンドプレート
とも称する）には、その外側に前記したように、ろう材
がクラッドされておらず、芯材例えばアルミニウム合金
番号３００３が露出しているものである。また前記した
従来例のように、出入口通路プレートにあっても、外側
は同様に芯材（例えばアルミニウム合金番号３００３）
が露出しているものである。
【０００６】このように、芯材であるアルミニウム合金
番号３００３が直接表面に出ると、該芯材に犠牲腐食の
効果が無いので、耐食性に問題が生じていた。そこで、
従来のように、この場合にジグに接着することを承知で
ろう材（アルミニウム合金番号４００４）を表面にクラ
ッドしたのを用いて芯材の腐食を防いだり、また、板厚
を厚くして耐食性を向上させているのが一般的な解決方
法となっていた。しかし、前者のように、ジグと接着が
ある場合には、剥離作業が増加し、また板厚を厚くする
ことは価格の上昇のみならず、積層型熱交換器の重量ア
ップの原因ともなっていた。
【０００７】このため、この発明にあっては、積層型熱
交換器の積層方向の最も外側に設けられた平プレートや
出入口通路プレートに犠牲層を設けて耐食性を向上させ
たものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、この発明の積層型熱交換器は、タンクとタンクとの
間に熱交換媒体が流れる通路を有するチューブエレメン
トをフィンを介在して多数積層して構成され、少なくと
もその積層方向の一方の端部をなすチューブエレメント
が平プレートを持つ積層型熱交換器において、前記平プ
レートにあって、外側面に芯材より電位の低い犠牲層を
設けたことにある（請求項１）。
【０００９】そしてまた、この発明の積層型熱交換器
は、タンクとタンクとの間に熱交換媒体が流れる通路を
有するチューブエレメントをフィンを介在して多数積層
して構成され、少なくともその積層方向の一方の端部を
なすチューブエレメントが平プレートを持ち、更に平プ
レートに熱交換媒体の出入口の位置を変更する出入口通
路プレートを備えた積層型熱交換器において、前記出入
口通路プレートにあって、外側面に芯材より電位の低い
犠牲層を設けたことにある（請求項２）。
【００１０】このたに、積層方向両端をなすチューブエ
レメントの平プレートに電位的に卑なる犠牲層が設けら
れたり、平プレートに接着の出入口通路プレートに電位
的に卑なる犠牲層を設けていることから、芯材の腐食は
防がれ、耐食性の向上が図れるものである。
【００１１】そして、前記犠牲層として、電位的に卑な
るアルミニウム合金番号１０００系が用いられ、又同じ
く電位的に卑なるアルミニウム合金番号７０００系が用
いられるものである。更に、平板ないし出入口通路プレ
ートの内側面にろう材としてアルミニウム合金番号４０
０４がクラッドされても良いものである（請求項３から
５）。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。
【００１３】図１及び図２において、積層型熱交換器と
して、例えば車両用空調装置等に用いられるエバポレー
タ１が示されており、このエバポレータ１は、フィン２
とチューブエレメント３とを交互に複数段に積層してコ
ア本体を形成し、チューブエレメント３の積層方向の一
端側に熱交換媒体の流入口４及び流出口５が設けられて
いる例えば４パス方式のものであり、チューブエレメン
ト３は、コア本体の積層方向両端部のチューブエレメン
ト３ａ，３ｂ、後述する拡大タンクを有するチューブエ
レメント３ｃ，ほぼ中央のチューブエレメント３ｄを除
いて図３に示される成形プレート６を２枚対面接合して
構成されている。
【００１４】成形プレート６は、ろう材が両面にクラッ
ドされたアルミニウムを主原料とするアルミ合金をプレ
ス加工して形成されるもので、一端部に碗状の２つのタ
ンク形成用膨出部８，８が形成されていると共に、これ
に続いて通路形成用膨出部９が形成されており、タンク
形成用膨出部８，８間には後述する連通パイプ２９を取
り付けるためのパイプ取付用凹部１０が形成され、また
２つのタンク形成用膨出部８，８の間から成形プレート
６の他端近傍まで延びる隔壁１１が形成されている。そ
して、通路形成用膨出部９には、所定の規則性をもって
配列されたビード７が複数形成されている。
【００１５】タンク形成用膨出部８，８は、通路形成用
膨出部９より大きく膨出形成され、また隔壁１１は成形
プレート６周縁の接合代１２と同一面上になるように形
成されており、２つの成形プレート６がその周縁で接合
されると互いの隔壁１１も接合され、対向するタンク形
成用膨出部８，８によって一対のタンク１３，１３が形
成されると共に、対向する通路形成用膨出部８によって
タンク１３，１３間を結ぶＵ字状の熱交換媒体通路１４
が形成されるようになっている。
【００１６】積層方向の外側の端部をなすのチューブエ
レメント３ａ，３ｂは、一方のチューブエレメント３ｂ
が図３に示される成形プレート６に凹凸のない両面ろう
材クラッドの平プレート１５を接合して構成されてお
り、他方のチューブエレメント３ａは、図３に示される
成形プレート６に、図４で示される両面クラッドの平プ
レート１６を接合されている。図４に示される平プレー
ト１６は、これに接合する成形プレート６とほぼ同じ大
きさに形成され、成形プレート６の一方のタンク形成用
膨出部８に臨む部分には第１の孔１７が、パイプ取付用
凹部１０に臨む部分には第２の孔１８がそれぞれ形成さ
れている。
【００１７】また、チューブエレメント３ｃは、一方の
タンク形成用膨出部が他方のタンク形成用膨出部に近づ
くように拡大された成形プレート１９，１９を対面接合
して構成され、従って、チューブエレメント３ｃには、
他のチューブエレメント３に形成されるタンク１３と同
じ大きさのタンク１３と、パイプ取付用凹部１０を埋め
るように拡大されたタンク１３ａとが形成されている。
【００１８】そして、エバポレータ１は、図１及び図２
に示される様に、隣合うチューブエレメントがタンク１
３，１３ａで突き合わされ、この突き合わされた一連の
タンク１３，１３ａにより積層方向（通風方向に対して
直交する方向）に延びる第１又は第２の２つのタンク群
２０，２１が構成されており、拡大されたタンク１３ａ
を含む第１のタンク群２０は、積層方向のほぼ中央に位
置するチューブエレメント３ｄを除いてタンク形成用膨
出部８に形成された通孔２２（図３に示す）を介して各
タンク１３が連通されている。
【００１９】即ち、チューブエレメント３ｄは、図２で
示される成形プレート６と、形状を同じくして一方のタ
ンク形成用膨出部８に通孔が形成されていない成形プレ
ート２３とを対面接合して構成された盲タンク１３ｃを
有するもので、このチューブエレメント３ｄによって第
１のタンク群２０は、拡大されたタンク１３ａを含む第
１タンクブロックαと、流出口５と連通する第２タンク
ブロックβとに区画されている。また、第２のタンク群
２１は、仕切られることなく通孔２２を介して全タンク
が連通されており、第３タンクブロックγを構成してい
る。
【００２０】積層方向の一端には、前記平プレート１６
に図５にも示されるように配管接続で流出入口を側面中
程に設ける必要から出入口通路プレート２４が接合され
ている。この出入口通路プレート２４には、第１及び第
２の２つの張出し部２５，２６がプレス加工により並べ
て膨出形成され、第１張出し部２５の一方の端部にバー
リング加工にて環状突部２７ａを形成した流入口４が、
第２張出し部２６の同じ側の端部にはバーリング加工に
て環状突部２７ｂを形成した流出口５がそれぞれ形成さ
れている。そして、この出入口通路プレート２４を平板
１６に接合することで、これら出入口通路プレート２４
と平板１６との間に流入口４に通じる流入通路２８と流
出口５に通じる流出通路２９とが形成され、流入通路２
８は、拡大タンク１３ａに一端が接続された連通パイプ
３０の他端が平板１６の第２の孔１８に接続することに
より第１タンクブロックαと連通し、流出通路２９は、
第２タンクブロックβと平板１７の第２の孔１８を介し
て連通している。そして、流入口４及び流出口５には、
後述する膨張弁を固定するための継手３１が接合されて
いる。この継手３１には、貫通孔３２，３３が形成され
ている。
【００２１】しかして、流入口４から流入した熱交換媒
体は、流入通路２８，連通パイプ３０を通って拡大され
たタンク１３ａに入り、第１タンクブロックα全体に分
散され、この第１タンクブロックαに対応するチューブ
エレメントの熱交換媒体通路１４を隔壁１１に沿って流
れる（第１パス）。そして、隔壁１１の上方をＵターン
して下降し（第２パス）、反対側のタンク群（第３タン
クブロックγ）に至る。その後、第３タンクブロックγ
を構成する残りのチューブエレメントに平行移動し、そ
の残りのチューブエレメントの熱交換媒体通路１４を隔
壁１１に沿って流れる（第３パス）。そして、隔壁１１
の上方をＵターンして下降し（第４パス）、第２タンク
ブロックβを構成するタンク１３に導かれ、しかる後に
流出通路２９を通って流出孔５から流出する。このた
め、熱交換媒体の熱は、第１パスから第４パスを構成す
る熱交換媒体通路１４を流れる過程において、フィン２
に伝達され、フィン２，２間を通過する空気と熱交換さ
れる。
【００２２】ところで、出入口通路プレート２４は、上
述の如くプレス加工により第１の張り出し部２５、第２
の張り出し部２６が膨出形成されるものであるが、この
出入口通路プレート２４は図６に示すように、芯材３５
としてアルミニウム合金番号３００３が、そして外側面
に芯材に対して電位的に卑なるアルミニウム合金番号１
０５０がクラッドされ、更に、内側面にアルミニウム合
金番号４００４（ろう材）がクラッドされている。即
ち、出入口通路プレート２４の外側面に電位の低い犠牲
層３６が設けられ、内側面にろう材３７が設けられるこ
とになる。
【００２３】したがって、出入口通路プレート２４の外
側面に犠牲層３６が設けられていることから、この犠牲
層３６が腐食して芯材３５の腐食が防がれるものであ
る。尚、犠牲層３６は、アルミニウム合金番号１０００
系でも良く、またＺｎの含有量の多いアルミニウム合金
番号７０７２など７０００系でも良く、芯材に対して電
位的に卑なるものである。また、図６において、平プレ
ート１６に対面接合の成形プレート６には、その両側面
にろう材（アルミニウム合金番号４００４）がクラッド
されている。
【００２４】図７，図８において、この発明の他の実施
形態が示され、前記実施の形態と異なり、配管接続のた
め流出入口を側面中程に設ける必要のない場合には、出
入口通路プレート２４は設けられていない。この場合に
は、図の如く、積層型熱交換器１の外側の端部のチュー
ブエレメント３ａは平プレート１６と成形プレート６と
で構成され、この平プレート１６の下端に第２タンクブ
ロックβと連通した出口パイプ４０が設けられると共
に、第１タンクブロックαと連通した連通パイプ３０が
挿通され突出している。
【００２５】この実施の形態における平プレート１６は
図８に示すように、芯材３５としてアルミニウム合金番
号３００３が用いられ、その外側にそれより電位的に卑
なるアルミニウム合金番号１０５０などの１０００系、
又は７０７２などの７０００系がクラッドされている。
したがって、この平プレート１６の外側面に犠牲層３６
が形成されていることから、この犠牲層３６が腐食して
芯材２５の腐食が防がれるものである。尚、図８におい
て、平プレート１６に対面接合の成形プレート６には、
その両側面にろう材（アルミニウム合金番号４００４）
がクラッドされている。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、積層
型熱交換器において積層方向一方側最端に配された出入
口通路プレートを持つもの、又は出入口通路プレートを
持たずに平プレートのままのものにあって、出入口通路
プレート及び平プレートの芯材に対して外側面に電位が
低い犠牲層を設けているから、芯材の腐食が防がれ、耐
久性の向上が図られるものである。このために、板厚を
厚くするなどの対策を施すことなく今まで通り薄いまま
で良いなど効果奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明に係る積層型熱交換器の構成
例を示す正面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１の積層型熱交換器を下方か
ら見た図であり、図２（ｂ）は、図１の積層型熱交換器
を側方から見た図である。
【図３】図３は、チューブエレメントを構成する成形プ
レートの構成図である。
【図４】図４は、平プレートの構成を示し、図４（ａ）
はその正面図、図４（ｂ）はその側面図である。
【図５】図５は、平プレートに接合される出入口通路プ
レートの構成を示し、図５（ａ）はその裏面図、図５
（ｂ）はその側面図である。
【図６】図６は、出入口通路プレートがチューブエレメ
ント３ａに接続されている状態の断面図である。
【図７】図７は、この発明の他の実施の形態を示し、出
入口通路プレートが必要でない例における要部の斜視図
である。
【図８】図８は、同上にあってチューブエレメント３ａ
の要部の断面図である。
【符号の説明】
１ エバポレータ（積層型熱交換器） ２ フィン ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ チューブエレメント ４ 流入口 ５ 流出口 １６ 平プレート ２４ 出入口通路プレート ３１ 継手 ３５ 芯材 ３６ 犠牲層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】積層方向の外側の端部をなすチューブエレ
メント３ａ，３ｂは、一方のチューブエレメント３ｂが
図３に示される成形プレート６に凹凸のない両面ろう材
クラッドの平プレート１５を接合して構成されており、
他方のチューブエレメント３ａは、図３に示される成形
プレート６に、図４で示される両面クラッドの平プレー
ト１６を接合されている。図４に示される平プレート１
６は、これに接合する成形プレート６とほぼ同じ大きさ
に形成され、成形プレート６の一方のタンク形成用膨出
部８に臨む部分には第１の孔１７が、パイプ取付用凹部
１０に臨む部分には第２の孔１８がそれぞれ形成されて
いる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】積層方向の一端には、前記平プレート１６
に図５にも示されるように配管接続で流出入口を側面中
程に設ける必要から出入口通路プレート２４が接合され
ている。この出入口通路プレート２４には、第１及び第
２の２つの張出し部２５，２６がプレス加工により並べ
て膨出形成され、第１張出し部２５の一方の端部にバー
リング加工にて環状突部２７ａを形成した流入口４が、
第２張出し部２６の同じ側の端部にはバーリング加工に
て環状突部２７ｂを形成した流出口５がそれぞれ形成さ
れている。そして、この出入口通路プレート２４を平プ
レート１６に接合することで、これら出入口通路プレー
ト２４と平プレート１６との間に流入口４に通じる流入
通路２８と流出口５に通じる流出通路２９とが形成さ
れ、流入通路２８は、拡大タンク１３ａに一端が接続さ
れた連通パイプ３０の他端が平プレート１６の第２の孔
１８に接続することにより第１タンクブロックαと連通
し、流出通路２９は、第２タンクブロックβと平プレー
ト１６の第１の孔１７を介して連通している。そして、
流入口４及び流出口５には、後述する膨張弁を固定する
ための継手３１が接合されている。この継手３１には、
貫通孔３２，３３が形成されている。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 タンクとタンクとの間に熱交換媒体が流
    れる通路を有するチューブエレメントをフィンを介在し
    て多数積層して構成され、少なくともその積層方向の一
    方の端部をなすチューブエレメントが平プレートを持つ
    積層型熱交換器において、 前記平プレートにあって、外側面に芯材より電位の低い
    犠牲層を設けたことを特徴とする積層型熱交換器。
  2. 【請求項２】 タンクとタンクとの間に熱交換媒体が流
    れる通路を有するチューブエレメントをフィンを介在し
    て多数積層して構成され、少なくともその積層方向の一
    方の端部をなすチューブエレメントが平プレートを持
    ち、更に平プレートに熱交換媒体の出入口の位置を変更
    する出入口通路プレートを備えた積層型熱交換器におい
    て、 前記出入口通路プレートにあって、外側面に芯材より電
    位の低い犠牲層を設けたことを特徴とする積層型熱交換
    器。
  3. 【請求項３】 平プレート及び出入口通路プレートの外
    側面に設けられる犠牲層はアルミニウム合金番号１００
    ０系とすることを特徴とする請求項１及び２記載の積層
    型熱交換器。
  4. 【請求項４】 平プレート及び出入口通路プレートの外
    側面に設けられる犠牲層はアルミニウム合金番号７００
    ０系とすることを特徴とする請求項１及び２記載の積層
    型熱交換器。
  5. 【請求項５】 平プレート及び出入口通路プレートにあ
    って、芯材の内側面ろう材（アルミニウム合金番号４０
    ０４）をクラッドしたことを特徴とする請求項１及び２
    記載の積層型熱交換器。
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