热交换器的制作方法

关联申请的相互参照

本申请基于2018年1月19日申请的日本专利申请2018-007093号和2018年8月29日申请的日本专利申请2018-160828号，主张其优先权，并将其专利申请的全部内容作为参照编入本说明书。

本发明涉及一种在热介质与空气之间进行热交换的热交换器。

背景技术：

作为在热介质与空气之间进行热交换的热交换器，例如，能够例举出用于使通过内燃机而成为高温的冷却水的温度降低的散热器、用于在制冷循环中使制冷剂蒸发的蒸发器等。例如，如下述专利文献1所记载的那样，这样的热交换器是将供冷却水等热介质流动的管状的管与通过将金属板弯折而形成的翅片交替排列并层叠而成的结构。

彼此相邻的管与翅片之间通过焊料接合。为了容易进行两者的接合，大多使用预先在表面配置有焊料的板材来形成管及翅片中的至少一方。这样的板材被称作“覆层材料”(日语：クラッド材)。当将多个管及翅片层叠后对整体进行加热时，配置于管等表面的焊料熔解，从而管及翅片双方通过该焊料成为湿润状态。之后，当焊料在加热结束后再次凝固时，多个管及翅片的整体被焊料接合而成为一体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-123571号公报

在翅片大多形成有通过将该翅片的一部分切割并折起而形成的多个百叶片。为了有效地进行翅片与空气之间的热交换，上述的百叶片优选为形成于翅片中尽可能广的范围。具体而言，优选为，使百叶片的端部尽可能延伸至靠近翅片与管的接合部的位置。

但是，在翅片与管的接合部的附近，熔解了的焊料聚集而形成角焊缝。因此，在使百叶片的端部过于接近上述接合部的情况下，百叶片可能会接触到角焊缝。在接合时，当百叶片接触到角焊缝时，熔解后的焊料会因表面张力而侵入百叶片间的间隙并被吸上到该间隙。其结果是，可能会发生翅片的一部分熔解等不良情况。

作为防止该情况的对策，可以考虑使预先配置于管等表面的焊料层变薄，减少焊料的量。但是，在该情况下变得不能确保各部分的接合所需的焊料的量，在一部分发生接合不良的可能性变大。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种能够确保接合所需的焊料的量，并且防止翅片的百叶片接触到焊料的热交换器。

本发明的热交换器在热介质与空气之间进行热交换，具备：管状的管，热介质在该管的内部流动；以及翅片，该翅片是通过将金属板弯折而形成的部件，且焊接于管的表面。在翅片形成有百叶片。在管的表面形成有诱导槽，该诱导槽用于将在焊接时熔解的焊料从管与翅片的接合部朝向其他部分诱导。

在这样的结构的热交换器中，在接合时熔解的焊料的一部分因表面张力而沿着诱导槽移动。具体而言，熔解的焊料的一部分以从管和翅片的接合部朝向其他部分的方式沿着诱导槽被诱导。由此，残留在管和翅片的接合部的焊料的量变少，从而形成于该接合部的角焊缝变小。

因此，即使使百叶片的端部与以往相比接近与管的接合部，百叶片也不会接触到角焊缝，从而也不会发生翅片的一部分熔解等不良情况。另外，由于不需要使预先配置于管等的表面的焊料层变薄，因此能够充分地确保各部分的接合所需的焊料的量。

根据本发明，提供一种既能够确保接合所需的焊料的量，还能够防止翅片的百叶片接触到焊料的热交换器。

附图说明

图1是表示第一实施方式的热交换器的整体结构的图。

图2是表示管的结构的剖面图。

图3是表示接合于管的翅片的结构的立体图。

图4是表示形成于管的表面的诱导槽的配置的图。

图5是表示诱导槽的剖面形状的图。

图6是用于说明形成有诱导槽的结构的效果的图。

图7是用于说明诱导槽的深度的图。

图8是表示第二实施方式的热交换器的形成于管的表面的诱导槽的配置的图。

图9是表示第三实施方式的热交换器的形成于管的表面的诱导槽的配置的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实施方式进行说明。为了便于理解说明，在各附图中对相同的结构要素尽可能标注相同的符号，并省略重复的说明。

本实施方式的热交换器10构成为蒸发器，该蒸发器构成作为车辆的空调系统而构成的未图示的制冷循环的一部分。通过配置于制冷循环的一部分的未图示的压缩机，作为热介质的制冷剂被送入热交换器10。热交换器10通过使送入的制冷剂在内部蒸发，并且使制冷剂与空气进行热交换从而冷却空气。

此外，热交换器10也可以构成为上述那样的蒸发器以外的热交换器。例如，热交换器10也可以构成为散热器，该散热器用于使通过内燃机而成为高温的冷却水与空气进行热交换从而冷却该冷却水。在该情况下，冷却水相当于热介质。

参照图1，对热交换器10的结构进行说明。热交换器10具备上部箱11、下部箱13、管100以及翅片200。

上部箱11是用于暂时储存供给到热交换器10的制冷剂，并将该制冷剂向各个管100供给的容器。上部箱11形成为细长的棒状的容器。上部箱11在其长度方向沿着水平方向的状态下，配置于热交换器10中的上方侧部分。

在上部箱11的长度方向上的一端侧形成有供给部12。供给部12是将从外部供给的制冷剂接收到上部箱11内的部分。在供给部12连接有用于向热交换器10供给制冷剂的未图示的配管。该配管是将制冷循环中的上游侧的膨胀阀与热交换器10之间相连的配管。

下部箱13是与上部箱11大致相同形状的容器。下部箱13接收从上部箱11通过管100而来的制冷剂。下部箱13在与上部箱11相同的长度方向沿着水平方向的状态下，配置于热交换器10中的下方侧部分。

在下部箱13的长度方向上的一端侧形成有排出部14。排出部14是将在热交换器10中供热交换后的制冷剂从下部箱13向外部排出的部分。在排出部14连接有用于从热交换器10排出制冷剂的未图示的配管。该配管是将制冷循环中的下流侧的压缩机与热交换器10之间相连的配管。

在图1中，作为上部箱11的长度方向，将从图1的左侧朝向右侧的方向作为x方向而设定x轴。另外，作为空气通过热交换器10的方向，将从图1的纸面里侧朝向跟前侧的方向作为y方向而设定y轴。进而，将从下部箱13朝向上部箱11的方向作为z方向而设定z轴。在之后的附图中，也同样地设定x轴、y轴、z轴。

管100是具有扁平形状的剖面的细长的管状的部件，在热交换器10具有多个管100。在管100的内部沿着其长度方向形成有供制冷剂流动的流路fp。各管100都使其长度方向沿着铅垂方向，且在彼此的主面相对的状态下层叠配置。层叠的多个管100的排列方向与上部箱11的长度方向相同，即与x方向相同。

各管100的一端与上部箱11连接，且另一端与下部箱13连接。通过这样的结构，上部箱11的内部空间与下部箱13的内部空间由各管100内的流路fp连通。

制冷剂通过管100的内部，即通过流路fp，从上部箱11向下部箱13移动。此时，制冷剂与通过管100的外侧的空气之间进行热交换，由此，制冷剂从液相变化为气相。另外，空气因与制冷剂的热交换被夺走热，空气的温度下降。

此外，也可以是如下方式：在上部箱11的内部空间及下部箱13的内部空间设为被隔板划分为多个部分的结构的基础上，制冷剂在上部箱11与下部箱13之间往复流动。

图2示出了用相对于管100的长度方向，即相对于z轴垂直的面将管100切断的情况的剖面。如同图所示，管100是在将一片金属板弯折而成为管状的基础上，将该金属板的一部分表面彼此重叠并焊接而形成的。

管100中的x方向侧的表面以及-x方向侧的表面都是焊接有翅片200的面，且整体为大致平坦的面。在以下，将该面记作“平坦面101”。平坦面101的法线方向沿着x轴。

在管100中的-x方向侧的平坦面101中，沿着y方向而成为中央的部分朝向x方向突出。在以下，将该突出的部分记作“突出部112”。突出部112的顶端位置的x坐标与x方向侧的平坦面101的x坐标大致相同。

x方向侧的平坦面101在突出部112侧的端部朝向内侧，即朝向-x方向侧弯折，并朝向-x方向延伸。在以下，将像这样弯折的部分记作“弯折部111”。弯折部111通过焊料bd焊接于突出部112。此外，弯折部111是作为构成管100的金属板的端部的部分。

构成管100的金属板是预先在其表面整体形成有焊料bd的层的覆层材料。因此，管100的向外侧露出的表面的整体被焊料bd的层覆盖，但在图2中仅图示了其中一部分。

弯折部111及突出部112都是通过将金属板的一部分弯折而形成的部分。通过它们彼此接合而形成了肋110。肋110是将x方向侧的平坦面101与-x方向侧的平坦面101相连的内柱，通过肋110确保了管100的刚性。

在管100的表面中的肋110的根部，通过将金属板向内侧弯折而形成有凹部120。凹部120是朝向管100的内侧后退地形成的凹状的槽，是通过使管100的表面沿着z轴延伸而形成的。

回到图1继续说明。翅片200是通过将金属板弯折为波状而形成的部件，并配置于各个管100之间。波状的翅片200各自的顶部相对于管100的平坦面101抵接，且被焊接于该平坦面101。因此，通过热交换器10的空气的热不只经由管100传递到制冷剂，而是经由翅片200及管100传递到制冷剂。即，通过翅片200增大了与空气的接触面积，从而有效地进行制冷剂与空气的热交换。

在本实施方式中，如上所述，由于管100由覆层材料形成，因此，通过预先配置于管100的表面的焊料bd来进行管100与翅片200的接合。代替这样的模式，也可以是如下方式：不由覆层材料形成管100而是由覆层材料形成翅片200。

翅片200配置于在彼此相邻的两根管100之间形成的空间的整体，即，翅片200配置于从上部箱11到下部箱13为止的整个范围。这里，在图1中仅图示了其一部分，而省略了其他部分的图示。

在图3中，以立体图示出了与管100接合的状态的翅片200。在图3中，也仅图示了翅片200的一部分。如同图所示，在各翅片200中的沿x轴延伸的部分形成有多个百叶片210。百叶片210是通过将翅片200的一部分切割并折起而形成的。

具体而言，在以沿着y轴排列的方式形成多个沿x轴的直线状的切口的基础上，通过使被各切口分开的长条状的部分绕着沿其长度方向的轴旋转而形成百叶片210。通过形成百叶片210，能够更有效地与通过的空气进行热交换。另外，作为这样的百叶片210的形状能够采用现有的形状，因此省略其详细的图示。

参照图4，对管100的结构进行进一步地说明。在图4中，作为立体图示出了管100中的z方向侧的端部附近的部分。如同图所示，在管100的平坦面101形成有多个诱导槽131、132。此外，在图4中，仅示出了x方向侧的平坦面101，但是在-x方向侧的平坦面101也形成有和x方向侧同样的诱导槽131、132。各平坦面101中的诱导槽131、132的配置彼此相同，因此，在以下仅对x方向侧的平坦面101中的诱导槽131、132的配置进行说明。

诱导槽131是形成为沿z轴直线状地延伸的槽。诱导槽131以沿y方向排列的方式形成有多个。各诱导槽131未延伸到管100的长度方向上的端部，而是仅形成于图1中的虚线dl1和虚线dl2之间的范围dm内。因此，各诱导槽131相对于管100与上部箱11的接合部分以及管100与下部箱13的接合部分都不相连。

各诱导槽131形成为在图1中的范围dm内的整体延伸。因此，诱导槽131相对于管100和翅片200的接合部的大部分相连。

诱导槽132是形成为沿y轴直线状地延伸的槽。诱导槽132以沿z方向排列的方式形成有多个。各诱导槽132形成为在平坦面101的整体延伸。因此，诱导槽132的一方侧的端部与凹部120相连。诱导槽132也和诱导槽131同样的，仅形成于图1中的虚线dl1与虚线dl2之间的范围dm内。诱导槽131及诱导槽132在范围dm内彼此交差。

在图5中，示出了用相对于诱导槽131、132的长度方向垂直的面将诱导槽131、132切断的情况下的剖面形状。在本实施方式中，诱导槽131、132的剖面形状都是如图5的(a)所示的v字型。代替这样的方式，诱导槽131、132的剖面形状也可以是如图5的(b)所示的圆弧状，也可以是如图5的(c)所示的矩形。

对在管100形成有诱导槽131、132的效果进行说明。图6所示的是，用相对于y轴垂直的面将管100与翅片200的接合部切断的情况下的剖面。图6的(a)是未在管100形成有诱导槽131、132的情况下的剖面，图6的(b)是在管100形成有诱导槽131、132的情况，即本实施方式的情况下的剖面。

在管100与翅片200的接合部，由于在焊接时熔解的焊料bd因表面张力而集中，从而形成角焊缝fl。在角焊缝fl中，与其他部分相比焊料bd的高度较高。

在焊接时，假设百叶片210接触到这样的角焊缝fl，则熔解后的焊料bd侵入到百叶片210间的间隙211并被吸上到该间隙211。在这样的状态下，间隙211几乎整体被焊料bd填充，从而百叶片210不能发挥其功能。并且翅片200的一部分也可能会熔解。

因此，在以往的结构中，为了使百叶片210不会接触到角焊缝fl，需要预先使百叶片210中的接合部侧的端部p的位置远离管100。换言之，需要缩短百叶片210的长度。

但是，为了通过百叶片210来提高热交换性能，优选的是尽可能延长百叶片210。作为延长百叶片210并且防止百叶片210接触到角焊缝fl的对策，可以考虑使预先配置于管100的表面的焊料bd的层变薄，从而减少焊料bd的量。但是，在该情况下，不能确保各部分的接合所需的焊料bd的量，在一部分发生接合不良的可能性变高。上述的“一部分”是指，例如，管100与上部箱11的接合部。

因此，在本实施方式的管100中，通过在表面形成诱导槽131、132，从而缩小了角焊缝fl的高度，解决了上述问题。关于这一点，再次参照图4进行说明。

在焊接时熔解的焊料bd沿图4的箭头ar1在平坦面101上一边扩展，焊料bd的一部分一边流入到诱导槽131、132。焊料bd因表面张力而沿着诱导槽131、132被诱导。在图4中，用箭头ar2表示被诱导槽131诱导的焊料bd的流动。另外，用箭头ar3、ar4表示被诱导槽132诱导的焊料bd的流动。

在焊接时，存在于管100与翅片200的接合部的焊料bd，通过沿着诱导槽131被诱导而从该接合部朝向其他部分被诱导。上述的“其他部分”是指，例如凹部120等。其结果是，如图6的(b)所示，在本实施方式的热交换器10中，形成于管100与翅片200的接合部的角焊缝fl与以往的相比变小。

在本实施方式中，百叶片210中的接合部侧的端部p的位置与以往的位置相比更靠近管100。换言之，百叶片210的长度与以往的相比变长。其结果是，翅片200的热交换性能与以往相比提高。即使是这样的结构，由于在本实施方式中角焊缝fl变小，因此百叶片210不会接触到角焊缝fl。另外，由于不需要使预先配置于管100的表面的焊料bd的层变薄，因此能够充分地确保各部分的接合所需的焊料bd的量。

如上所述，在本实施方式的热交换器10中，在管100的表面形成有诱导槽131、132，该诱导槽131、132用于将在焊接时熔解的焊料bd从管100与翅片200的接合部朝向其他部分诱导。上述的“平面”具体而言是指平坦面101。由此，既确保了接合所需的焊料bd的量，还防止了翅片200的百叶片210接触到焊料bd。

诱导槽132与形成于管100的表面的凹部120相连。因此，在焊接时熔解的焊料bd的一部分通过从诱导槽131经过诱导槽132，从而沿着图4的箭头ar2被诱导供给到凹部120。其结果是，成为凹部120的大部分被焊料bd填充的状态。

在上部箱11形成有用于插通管100的未图示的贯通孔，管100在插通到该贯通孔的状态下，相对于上部箱11被焊接。因此，假设，在凹部120维持在形成得比较大的状态下，上部箱11内的空间可能经由凹部120与外部空间连通。其结果是，制冷剂可能会从上部箱11内漏出。在下部箱13与管100的接合部也是相同的。

但是，在本实施方式中，通过诱导槽132形成为与凹部120相连，从而成为凹部120的大部分被焊料bd填充的状态。因此，能够可靠地防止上部箱11内的空间经由凹部120与外部空间连通这样的情况。

在本实施方式中，管100与翅片200的接合部和形成于肋110的根部的凹部120之间被诱导槽131、132相连，由此，来自接合部的焊料bd向凹部120供给。代替这样的方式，也可以是在管100中的肋110的根部以外的部分形成另外的凹部的基础上，管100与翅片200的接合部和该凹部之间被诱导槽131等相连的方式。即使是这样的方式，也能够得到使形成于接合部的角焊缝fl变小的效果。

在本实施方式中，诱导槽131、132都未与管100和箱的接合部分相连。因此，防止了存在于该接合部分的大量的焊料bd沿着诱导槽131、132被诱导，进而到达管100与翅片200的接合部这样的情况。此外，上述的“箱”具体而言是指上部箱11及下部箱13。由此，能够可靠地使形成于管100与翅片200的接合部的角焊缝fl变小。

在本实施方式中，诱导槽131、132的剖面形状在全部的部分都是如图5的(a)所示的v字型。代替这样的方式，也可以是诱导槽131、132的剖面形状根据位置而不同。根据本申请的发明人等通过实验等进行的确认，诱导槽131、132的底部的宽度越窄，就能够越强地诱导熔解的焊料bd。

因此，例如，当使与凹部120直接相连的诱导槽132的剖面形状为v字型，并使与管100和翅片200的接合部直接相连的诱导槽131的剖面形状为圆弧状时，能够更可靠地朝向凹部120诱导焊料bd。像这样，通过使诱导槽131、132的剖面形状根据位置而不同，能够调整被诱导的焊料bd的量。

关于诱导槽131的深度，参照图7进行说明。图7所示的是构成管100的金属板中的形成有诱导槽131的部分的剖面，是进行钎焊之前的时刻的金属板的剖面。此外，在图7所示的例中，与图5的(b)所示的相同，诱导槽131的剖面形状为圆弧状。

如上所示，作为构成管100的金属板使用了覆层材料。因此，在进行钎焊之前的时刻，以覆盖构成管100的金属板的表面整体的方式形成有焊料bd的层。在以下，也将该层记作“焊料层bd1”。

在图7中，用“d1”表示焊料层bd1的厚度。另外，用“d2”表示诱导槽131的深度。并且，用“d3”表示构成管100的金属板的厚度。

在作为诱导槽131的深度的d2比作为金属板的厚度的d3大的情况下，显然会在管100开孔。因此，d2比d3小。

在使作为诱导槽131的深度的d2为与作为焊料层bd1的厚度的d1相同程度的厚度的情况下，在钎焊时诱导焊料的效果变小。因此，优选d2比d1大。根据本申请的发明人等通过实验等进行的确认，d2优选为d3的一半左右。

在以上，对诱导槽131的深度进行了说明，关于诱导槽132的深度也和上述相同。另外，在使诱导槽131、132的形状为图5的(a)、图5的(c)所示的形状的情况下也和上述相同。

参照图8对第二实施方式进行说明。在本实施方式中，仅在形成于平坦面101的诱导槽的配置这点与第一实施方式不同，其他与第一实施方式相同。

如图8所示，在本实施方式中，诱导槽131形成为延伸至管100的长度方向端部。因此，本实施方式中的诱导槽131与管100和箱的接合部分相连。上述的“箱”具体而言是指上部箱11及下部箱13。

在本实施方式中，在焊接时熔解的焊料bd也沿着诱导槽131、132被诱导。此时，一部分的焊料bd以沿着诱导槽131朝向管100的长度方向端部的方式被诱导。在图8中，用箭头ar5表示像这样被诱导的焊料bd的流动。

在本实施方式中，管100和翅片200的接合部与管100和箱的接合部分之间通过诱导槽131被直接相连。上述的“箱”具体而言是指上部箱11及下部箱13。在这样的方式中，由于来自管100和翅片200的接合部的焊料bd以朝向管100和箱的接合部分的方式被诱导，因此能够防止在管100和箱的接合部分发生钎焊不良。这里的“接合部分”是指所谓的“末端部”。在预先配置于末端部的焊料bd的量不足的结构中，本实施方式这样的结构是有效的。

在本实施方式中，也能够通过使诱导槽131、132的剖面形状根据位置而不同，从而调整被诱导的焊料bd的量。例如，当使与上述末端部直接相连的诱导槽131的剖面形状为v字型，并且使与凹部120直接相连的诱导槽132的剖面形状为圆弧状时，能够更可靠地朝向上述末端部诱导焊料bd。

参照图9对第三实施方式进行说明。在本实施方式中，仅在形成于平坦面101的诱导槽的配置这一点与第一实施方式不同，其他与第一实施方式相同。

如图9所示，在本实施方式中，未形成有诱导槽131、132，作为代替而形成有诱导槽133。诱导槽133在相对于y轴及z轴倾斜的方向上延伸，诱导槽133的一端与凹部120相连。

在这样的方式中，管100和翅片200的接合部与凹部120之间被一根诱导槽133直接相连。因此，能够更可靠地从接合部朝向凹部120诱导焊料bd。在图9中，用箭头ar6表示像这样被诱导的焊料bd的流动。

在本实施方式中，作为诱导槽133的剖面形状，也能够采用图5的(a)所示的v字型、图5的(b)所示的圆弧状、图5的(c)所示的矩形等各种形状。

在本实施方式中，与第二实施方式相同的，一部分的诱导槽133与管100和箱的接合部分相连。代替这样的方式，可以是整个诱导槽133仅形成于图1中的范围dm内的方式。上述的“箱”具体而言是指上部箱11及下部箱13。

以上，参照具体例对本实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于这些具体例。本领域技术人员对这些具体例进行适当设计变更的结构，只要具备本发明的特征，就包含于本发明的范围。上述的各具体例所具备的各要素及其配置、条件、形状等不限定于示例而能够适当变更。上述的各具体例所具备的各要素，只要不产生技术上的矛盾就能够适当改变组合。