JP2007144502A

JP2007144502A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2007144502A
Application number: JP2005346165A
Authority: JP
Inventors: Soichi Kato; 宗一加藤
Original assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-06-14

Abstract

【課題】コネクタをより合理的に設けることができる熱交換器の製造方法を提供すること。
【解決手段】熱交換器の製造方法において、当該熱交換器は、ジグを用いてチューブ、タンク４００、及びコネクタ４４０を構成する部材を組付けて、その組付け体を炉中ろう付けしてなり、タンクは、コネクタを連通する孔部を有し、コネクタは、その構成部材としてブロック体を備え、ブロック体は、媒体を流通する流路と、タンクにろう付けされる着座面４４３とを備え、ブロック体の流路は、他の流路と連通される第１開口部４４１ｂ,４４２ａと、タンクの孔部と連通される第２開口部とを備え、第２開口部は、着座面に位置し、炉中ろう付け時には、組み付け体を所定の姿勢に設置し、ジグには、ブロック体を支える支持体７２０を設けた。また、ブロック体には、支持体に対する位置決め手段となる凹部４４７ａを設けた。
【選択図】図１１

Description

本発明は、媒体を流通するチューブと、前記チューブの端部を接続したタンクと、前記タンクに装着されたコネクタとを備えた熱交換器の製造方法に関する。

冷凍サイクルに用いられる放熱器やエバポレータ等の熱交換器としては、複数の偏平型のチューブと波型のフィンとを交互に積層してコアをなすとともに、チューブの端部をタンクに接続してなるものが知られている。冷媒は、タンクに設けられたコネクタから内部に取り入れられて、コアに伝わる熱にて熱交換をしつつチューブを流通した後、タンクから外部に排出される。この種の熱交換器は、各構成部材を組付けて、その組付け体を炉中ろう付けして製造される。コネクタとしては、所定の流路が設けられたブロック体をタンクにろう付けしてなるものが知られており、その構成は、例えば特許文献１乃至３にも開示されている。
特開２００２−２１３８９７号公報特開２００４−３０９０９１号公報国際公開第０３／２７５９４号パンフレット

さて近年、熱交換器は、媒体の熱交換効率の向上、小型化、軽量化、製造の容易化、及び設置スペースの節約等が重要な課題とされており、コネクタについても、これらの課題を踏まえつつ、より優れた構成が求められている。また、炉中ろう付けは、チューブの長手方向が水平となるように組付け体を横倒しにし、組付け体をその状態で加熱するのが一般的である。ここで、コネクタは、タンクに対して組付けられているものの、その取付け角度によっては、自重を支えるという点で不安定となり、位置ずれを生じてしまう場合がある。かかる位置ずれは、ろう付け不良の原因となるため、熱交換器の製造現場においては、これを確実に防止する構成が望まれている。とりわけ、従来においては、ろう付け前にコネクタをスポット溶接などにて仮止めする工程が必要とされているが、このような工程は非常に手間のかかる作業となっており、一層の合理化が求められている。本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コネクタをより合理的に設けることができる熱交換器の製造方法を提供することである。

本願第１請求項に記載した発明は、媒体を流通するチューブと、前記チューブの端部を接続したタンクと、前記タンクに装着されたコネクタとを備えた熱交換器の製造方法において、当該熱交換器は、ジグを用いて前記チューブ、前記タンク、及び前記コネクタを構成する部材を組付けて、その組付け体を炉中ろう付けしてなり、前記タンクは、前記コネクタを連通する孔部を有し、前記コネクタは、その構成部材としてブロック体を備え、前記ブロック体は、前記媒体を流通する流路と、前記タンクにろう付けされる着座面とを備え、前記ブロック体の流路は、他の流路と連通される第１開口部と、前記タンクの孔部と連通される第２開口部とを備え、前記第２開口部は、前記着座面に位置し、前記炉中ろう付け時には、前記組み付け体を所定の姿勢に設置し、前記ジグには、前記ブロック体を支える支持体を設けた構成の熱交換器の製造方法である。

本願第２請求項に記載した発明は、請求項１において、前記ブロック体には、前記支持体に対する位置決め手段となる凹部を設けた構成の熱交換器の製造方法である。

本発明の熱交換器の製造方法によれば、コネクタをより合理的に設けることができる。

以下に、本発明の第１実施例を図１乃至図７に基づいて説明する。図１は、熱交換器を示す正面図である。図２は、タンク及び気液分離器を示す断面図である。図３は、熱交換器の要部を示す上面断面図である。図４は、熱交換器の要部を示す分解斜視図である。図５及び図６は、気液分離機用コネクタを示す斜視図である。図７は、熱交換器の炉中ろう付けにおける状態を示す説明図である。

本例の熱交換器１００は、自動車に搭載される車内空調用冷凍サイクルのコンデンサであり、フィン３００を介して積層された複数のチューブ２００と、各チューブ２００の両端部をそれぞれ接続した一対のタンク４００とを備え、チューブ２００及びフィン３００に伝わる熱にて媒体（つまり冷媒）が冷却されて凝縮するように構成されている。すなわち、チューブ２００の積層部が、媒体の熱交換を行うコアとなっている。

一対のタンク４００には、媒体を流入する入口部となる第１コネクタ４１０、及び媒体を流出する出口部となる第２コネクタ４２０が設けられてお、媒体は、第１コネクタ４１０を流通してタンク４００の内部に取り入れられて、熱交換をしつつチューブ２００を流通した後、第２コネクタ４２０から外部に排出される。第１コネクタ４１０には、コンプレッサから熱交換器１００に媒体を送る他の流路が接続される。また、第２コネクタ４２０には、熱交換器１００から膨張弁に媒体を送る他の流路が接続される。

タンク４００は、筒体の内部を仕切部材４３０にて所定の間隔に区画してなるものであり、媒体は、各タンク４００の間を往復する構成となっている。

また、チューブ２００及びフィン３００からなる層の上下側部には、補強部材たるサイドプレート５００をそれぞれ設けている。各サイドプレート５００の端部は、タンク４００に支持されている。

更に、一方のタンクには、気液分離器６００を装着する気液分離器用コネクタ４４０を設けている。気液分離器６００は、媒体を気層と液層に分離するものであり、タンク４００に設けられた気液分離器用コネクタ４４０に対し、ねじ止めにより着脱可能に装着されている。

媒体は、第１コネクタ４１０から第２コネクタ４２０へ流通する過程において、タンク４００から気液分離器６００に一旦送られ、液層のみが第２コネクタ４２０へ向かう。すなわち、本熱交換器１００の下部は、気液分離器６００で分離された液層の媒体を冷却するサブクール部１００ａとなっている。

本例のタンク４００は、それぞれ半円筒状を呈するの第１タンク部材４５０及び第２タンク部材４６０を結合して筒体をなすとともに、第１タンク部材４５０及び第２タンク部材４６０の間に仕切部材４３０を配置して構成される。第１タンク部材４５０は、長手方向に亘ってチューブ接続孔４５１を一定のピッチで列設した板材である。チューブ２００は、チューブ接続孔４５１に挿入して接続される。

第２タンク部材４６０は、長手方向に亘る両縁部にそれぞれ一定のピッチでカシメ片４６１を列設した板材であり、両縁部の間に第１タンク部材４５０を嵌め入れるともに、所要のカシメ片４６１を変形して第１タンク部材４５０を保持する構成となっている。

仕切部材４３０は、筒体の内周面に縁部をろう付けされる板材であり、第２タンク部材４６０に設けられた孔部４６２から筒体の外部に突出する凸部４３１と、第１タンク部材４５０の縁部が突き当てられる段部４３２とを有する。筒体に対する仕切部材４３０の位置決めは、凸部を孔部４６２に挿入してなされる。また、第２タンク部材４６０には、第１コネクタ４１０及び第２コネクタ４２０が設けられる。

本例の気液分離器用コネクタ４４０は、ブロック体４４７をその構成部材とするものである。ブロック体４４７は、鍛造部材又は押出し部材に加工を施して作成された部材であり、媒体をタンク４００から気液分離器６００へ流通する第１流路４４１と、媒体を気液分離器６００からタンク４００へ流通する第２流路４４２と、タンク４００の外面にろう付けにより接合される着座面４４３と、気液分離器６００をねじ止めするためのボルト挿通部４４４とを備えている。第１流路４４１の出口開口部４４１ｂ及び第２流路４４２の入口開口部４４２ａ（特許請求の範囲における第１開口部）は、他の流路たる気液分離器６００の流路に接続される。また、第１流路４４１の入口開口部４４１ａ及び第２流路４４２の出口開口部４４２ｂ（特許請求の範囲における第２開口部）は、着座面４４３に位置しており、第２タンク部材４６０の要所に設けられた各孔部４６３にそれぞれ接続される。尚、図例した第１流路４４１の入口開口部４４１ａ及び第２流路４４２の出口開口部４４２ｂは、着座面４４３からタンク４００の内部に突出するボス状の部位となっている。着座面４４３は、筒体の外面に沿った板状のフランジ部４４５によって拡張され、比較的大きなろう付け面積を確保する構成となっている。

着座面４４３には、仕切部材４３０の凸部４３１を嵌合する嵌合部４４６を設けており、ブロック体４４７は、仕切部材４３０の凸部４３１を利用して位置決めされる。

具体的には、第２タンク部材４６０に仕切部材４３０を配置し、孔部４６２から突出した仕切部材４３０の凸部４３１に孔状又は窪み状の嵌合部４４６を嵌合し、仕切部材４３０、第２タンク部材４６０、ブロック体４４７を組付ける。ここで、凸部４３１をカシメれば、それらの組付け強度を向上することも可能である。第２タンク部材４６０は、このように気液分離器用コネクタ４４０を組み付けた後に、第１タンク部材４５０と組み付けられる。凸部４３１を気液分離器用コネクタ４４０の位置決めに利用する仕切部材４３０は、筒体の内部において、気液分離器用コネクタ４４０における第１流路４４１の入口開口部４４１ａと、第２流路４４２の出口部４４２ｂとの間を遮断するものである。

気液分離器６００は、気液分離器用コネクタ４４０における第１流路４４１の出口開口部４４１ｂに接続される導入管６１０と、気液分離器用コネクタ４４０における第２流路４４２の開口部４４２ａに接続される流出口６２０とを備えている。媒体は、タンク４００から気液分離器用コネクタ４４０を流通して、気液分離器６００の導入管６１０に送り込まれ、導入管６１０を上昇して気液分離器６００内部に噴出される。噴出された媒体は、気液分離器６００の内部の下方に液層が溜まることにより、気層と液層に分離される。気液分離器６００内部の下方に溜まった液層の媒体は、流出口６２０からコネクタを流通してタンク４００に送り返され、更に熱交換をしつつチューブ２００を流通して第２コネクタ４２０へと向かう。気液分離器６００の内部には、乾燥剤層６３０及びフィルタ６４０を配置しており、媒体に含まれた水分及び不純物は、媒体がこれらを通過することによって取り除かれる。

チューブ２００、フィン３００、タンク４００、サイドプレート５００、第１コネクタ４１０、第２コネクタ４２０、及び気液分離器用コネクタ４４０を構成する各部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金を成形してなり、熱交換器１００は、各部材を一体に組み付けて、その組み付け体を炉中で加熱処理してろう付けし、製造される。炉中ろう付けの際、各部材の要所には、予めろう材及びフラックスが設けられる。
尚、気液分離機６００は、気液分離機用コネクタ４４０に対し、着脱可能に装着される。

熱交換器１００の炉中ろう付け時には、組み付け体を所定の姿勢に設置する。具体的には、チューブ２００の長手方向が水平となるように組付け体を横倒しにし、組付け体をその状態で加熱する。図７に示すように、熱交換器１００の構成部材を組付けるジグは、ベースジグ７００にコアジグ７１０を設置してなるものであり、コアジグ７１０には、チューブ２００を積層してなるコアが載置される。

本例の場合、ベースジグ７００には、ブロック体４４７を支えるピン状又はプレート状の支持体７２０が設けられている。ブロック体４４７は、着座面４４３がタンク４００に対して位置決めされるとともに、その自重を支持体７２０に支えられることによって、所定の取付け角度に固定され、ろう付けされる。このような構成によると、ろう付け時におけるブロック体４４７の位置ずれを確実に防止することができ、気液分離機用コネクタ４４０を正確に設けることができる。特に、ブロック体４４７は、スポット溶接などにて仮止めする必要もない。尚、図８に示すように、ブロック体４４７の姿勢や取付け角度は、必要に応じて任意に設定することが可能である。

以上説明したように、本例の熱交換器の製造方法は、気液分離器用コネクタを正確に設けるという点で優れた効果を奏するものである。尚、本例の構成は、特許請求の範囲に記載した技術的範囲において適宜に設計変更が可能であり、図例説明したものに限定されないことは勿論である。例えば、第１コネクタや第２コネクタのろう付けに応用することも可能である。特に、本例の構成は、比較的大型のブロック体をろう付けする場合や、ろう付け時にその重心がタンクの上部から食み出るブロック体をろう付けする場合に極めて有効である。

次に、本発明の第２実施例を図９及び図１０に基づいて説明する。本例の場合、ブロック体４４７には、支持体７２０に対する位置決め手段となる凹部４４７ａを設けている。その他の基本構成は、前述した具体例と同じである。

ブロック体４４７にこのような凹部４４７ａを設けることによれば、ブロック体４４７の位置ずれをより確実に防止することができ、ろう付けの信頼性を一層向上することができる。尚、図１１に示すように、凹部４４７ａの位置や形状は、必要に応じて任意に設定することが可能である。尚、図例したブロック体４４７は、押出し部材を加工してなるものであり、凹部４４７ａは、押出し成形と同時に設けられた溝となっている。このような構成によると、凹部４４７ａの加工工程を省略することができるという利点がある。

本発明は、冷凍サイクルの放熱器、エバポレータ、内部熱交換器、自動車のラジエータ、ヒータコア等の熱交換器の製造方法として好適に利用することが可能である。

本発明の実施例に係り、熱交換器を示す正面図である。本発明の実施例に係り、タンク及び気液分離器を示す断面図である。本発明の実施例に係り、熱交換器の要部を示す上面断面図である。本発明の実施例に係り、熱交換器の要部を示す分解斜視図である。本発明の実施例に係り、気液分離機用コネクタを示す斜視図である。本発明の実施例に係り、気液分離機用コネクタを示す斜視図である。本発明の実施例に係り、熱交換器の炉中ろう付けにおける状態を示す説明図である。本発明の実施例に係り、熱交換器の炉中ろう付けにおける状態を示す説明図である。本発明の実施例に係り、熱交換器の炉中ろう付けにおける状態を示す説明図である。本発明の実施例に係り、気液分離機用コネクタを示す斜視図である。本発明の実施例に係り、熱交換器の炉中ろう付けにおける状態を示す説明図である。

符号の説明

１００熱交換器
１００ａサブクール部
２００チューブ
３００フィン
４００タンク
４１０第１コネクタ
４２０第２コネクタ
４３０仕切部材
４３１凸部
４３２段部
４４０気液分離器用コネクタ
４４１第１流路
４４１ａ第１流路の入口開口部
４４１ｂ第１流路の出口開口部
４４２第２流路
４４２ａ第２流路の出口開口部
４４２ｂ第２流路の入口開口部
４４３着座面
４４４ボルト挿通部
４４５フランジ部
４４６嵌合部
４４７ブロック体
４４７ａ凹部
４５０第１タンク部材
４５１チューブ接続孔
４６０第２タンク部材
４６１カシメ片
４６２孔部
４６３孔部
４６４孔部
５００サイドプレート
６００気液分離器
６１０導入管
６２０流出口
６３０乾燥剤層
６４０フィルタ
７００ベースジグ
７１０コアジグ
７２０支持体

Claims

媒体を流通するチューブと、前記チューブの端部を接続したタンクと、前記タンクに装着されたコネクタとを備えた熱交換器の製造方法において、
当該熱交換器は、ジグを用いて前記チューブ、前記タンク、及び前記コネクタを構成する部材を組付けて、その組付け体を炉中ろう付けしてなり、
前記タンクは、前記コネクタを連通する孔部を有し、
前記コネクタは、その構成部材としてブロック体を備え、
前記ブロック体は、前記媒体を流通する流路と、前記タンクにろう付けされる着座面とを備え、
前記ブロック体の流路は、他の流路と連通される第１開口部と、前記タンクの孔部と連通される第２開口部とを備え、前記第２開口部は、前記着座面に位置し、
前記炉中ろう付け時には、前記組み付け体を所定の姿勢に設置し、
前記ジグには、前記ブロック体を支える支持体を設けたことを特徴とする熱交換器の製造方法。
前記ブロック体には、前記支持体に対する位置決め手段となる凹部を設けたことを特徴とする請求項１記載の熱交換器の製造方法。