JP2004125334A - 熱交換器用ヘッダープレートおよびその製造方法ならびに、熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッダープレート２の板厚が偏平チューブ４のそれに比べて著しく厚いものにおいて、偏平チューブ４をヘッダープレート２の偏平孔１に挿通後に、その挿通部を容易に密着することができるヘッダープレートおよびその製造方法ならびに同ヘッダープレートを用いた熱交換器の製造方法の提供。
【解決手段】ヘッダープレート２の偏平孔１の孔縁部３のみが塑性変形容易となるように、他の部分に比べて著しく薄肉に形成する。そしてその偏平孔１に偏平チューブ４の端部を挿通して、その挿通部を塑性変形し、偏平チューブ４の外周と偏平孔１とが密接するように構成する。
【選択図】　　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてアルミニューム製の熱交換器であって、そのヘッダープレートの偏平孔と偏平チューブとの隙間をなくして両者間のろう付けを確実に行うことができるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
偏平チューブが挿通されるアルミニューム製のヘッダープレートは、それに並列された多数の偏平孔の夫々に偏平チューブの端部を挿通し、次いで偏平チューブの開口に拡開治具を挿入することにより、その拡開部を変形し偏平チューブの外周をヘッダープレートの偏平孔に密着するようにし、次いで予め偏平チューブの外面或いはヘッダープレートに被覆されたろう材を高温の炉内で溶融し、それを冷却固化することにより、偏平チューブとヘッダープレートの偏平孔との間を液密にろう付け固定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ヘッダープレートの板厚は、偏平チューブの板厚の通常５〜７倍程度厚く形成されている。そのため、偏平チューブの開口端を拡開治具により拡開変形しても偏平孔の孔縁部は変形しにくい。また、偏平孔と偏平チューブとの隙間は各部によって均一ではない。そのため、拡開治具により偏平チューブを拡開してもヘッダープレートの偏平孔と偏平チューブの外面との隙間が均一になるとは限らない。すると偏平チューブの一部と偏平孔の一部のみが密接し、他の部分に隙間が生じることがしばしば起こり、そこにろう付けを行っても漏れが起こることがある。
【０００４】
また、偏平チューブはその外面側にのみろう材が被覆され、それをその幅方向及び厚み方向に曲折変形し断面略Ｂ字状となるものが提案されている。
このような偏平チューブは、チューブ組立て後にチューブ外面側のろう材を溶融し、次いでそれを冷却固化することにより、偏平チューブの外面とチューブ挿通孔との間を一体にろう付け固定すると共に、その偏平チューブとフィンとの間も同時にろう付けするものである。
【０００５】
このような断面略Ｂ字状の偏平チューブの端部をヘッダープレートの偏平孔に挿通した場合、偏平チューブの内面側からその開口端を拡開すると、その継目部が離れてしまうことになる。従って、このような断面略Ｂ字状の偏平チューブはその端部を拡開することができない。
そこで本発明は、各種偏平チューブとヘッダープレートの偏平孔との隙間を確実になくし、ろう付けの信頼性を向上することができる熱交換器用ヘッダープレートおよびその製造方法ならびにそれを用いた熱交換器の製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、多数の偏平チューブ挿通用の偏平孔（１）　が並列され、その板厚が偏平チューブのそれに比べて著しく厚い熱交換器用ヘッダープレート（２）　において、
その偏平孔（１）　の孔縁部（３）　のみが、塑性変形容易となるように、他の部分に比べて著しく薄肉に形成され、
その偏平孔（１）　に偏平チューブ（４）　の端部を挿通して、その挿通部を塑性変形して偏平チューブ（４）　の外周と偏平孔（１）　とが密接するように構成されることを特徴とする熱交換器用ヘッダープレートである。
【０００７】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のヘッダープレートを製造する方法において、
ヘッダープレート（２）　に多数の偏平孔形成用の偏平凹部（５）　を、その外面側から内面側に形成すると共に、その偏平凹部（５）　の肉厚をその周縁部を含めて薄肉にする工程と、
次いでその薄肉凹部（７）　に偏平孔（１）　を形成する工程とを有する熱交換器用ヘッダープレートの製造方法である。
【０００８】
請求項３に記載の本発明は、板厚が偏平チューブのそれに比べて著しく厚い熱交換器用ヘッダープレート（２）　に並列して形成された多数の偏平孔（１）　の夫々に、偏平チューブ（４）　を挿通して、その挿通部をろう付け固定して熱交換器を製造する方法において、
その偏平孔（１）　の孔縁部（３）　のみを、塑性変形容易となるように、他の部分に比べて著しく薄肉に形成する工程と、
その偏平孔（１）　に偏平チューブ（４）　の端部を挿通して、その偏平孔（１）　の孔縁部（３）　を縮小するように塑性変形して、偏平チューブ（４）　の外周と偏平孔（１）　とを密接させる工程と、
次いで、ヘッダープレート（２）　の偏平孔（１）　と偏平チューブ（４）　との挿通部をろう付け固定する工程と、
を具備することを特徴とす熱交換器の製造方法である。
【０００９】
請求項４に記載の本発明は、請求項１に記載のヘッダープレートを用いて熱交換器を製造する方法において、
前記偏平チューブ（４）　は、外面側にのみろう材（４ｃ）が被覆された帯状金属板を、断面略Ｂ字状になるように、その幅方向および厚み方向に曲折形成してなり、
多数のその略Ｂ字状断面の偏平チューブ（４）　とコルゲートフィン（１２）とを交互に並列すると共に、その並列方向の両側にサイド材（１３）を配置してコア（１４）を構成し、
夫々の偏平チューブ（４）　の端部をヘッダープレート（２）　の前記偏平孔（１）　に挿通し、次いでその組立体を高温の炉内に挿入して、前記偏平チューブ（４）　の外面のろう材を溶融し、次いでそれを冷却固化することにより、偏平チューブ（４）　自体の継目の接合と、偏平チューブ（４）　とコルゲートフィン（１２）との接合と、偏平チューブ（４）　の端部とヘッダープレート（２）　の偏平孔（１）　との間を一体にろう付け固定することとした熱交換器の製造方法である。
【００１０】
請求項５に記載の本発明は、板厚が偏平チューブのそれに比べて著しく厚い熱交換器用ヘッダープレート（２）　に並列された多数の偏平孔（１）　の夫々に、偏平チューブ（４）　を挿通して、その挿通部をろう付け固定して熱交換器を製造する方法において、
その偏平孔（１）　の孔縁部（３）　のみが、塑性変形容易となるように、他の部分に比べて著しく薄肉に形成する工程と、
その偏平孔（１）　に偏平チューブ（４）　の端部を挿通して、その偏平チューブ（４）　の開口端部を拡開変形して、偏平チューブ（４）　の外周と偏平孔（１）　とを密接させる工程と、
次いで、ヘッダープレート（２）　の偏平孔（１）　と偏平チューブ（４）　との挿通部をろう付け固定する工程と、
を具備することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１〜図３は本発明の熱交換器用ヘッダープレートの製造順序を順に示す要部横断面図であり、図３は図７の　ＩＩＩ−　ＩＩＩ矢視断面拡大図である。また、図４〜図６はそのヘッダープレート２の偏平孔１に偏平チューブ４を挿通してその挿通部を密着固定する工程を順に示す。さらに図７は本発明の方法により製造されたヘッダープレート２の全体的平面図、図８は同ヘッダープレート２を用いた熱交換器の要部正面図、図９は同熱交換器に挿入された偏平チューブ４の一例を示す平面図、図１０は図９のＸ部拡大図である。
【００１２】
この熱交換器用ヘッダープレート２は、一例としてアルミニューム製のプレス成形品からなり、図７に示す如く多数の偏平チューブ挿通用の偏平孔１が並列され、その周縁部に環状の立ち上げ部６が形成されたものである。
そのヘッダープレート２に穿設された夫々の偏平孔１は、図３の如く形成されている。即ち、偏平孔１の孔縁部３のみが塑性変形容易となるように他の部分に比べて著しく薄肉に形成されている。
【００１３】
このような偏平孔１及び孔縁部３を形成するには、一例として次のようにすることができる。先ず、図１の如くヘッダープレート２に多数の偏平孔形成用の偏平凹部５をその外面側から内面側に形成し、次いでその偏平凹部５の板厚を周縁部を含めて絞り加工や圧接等の塑性変形により薄肉凹部７に形成する。次いで、その薄肉凹部７に偏平孔１を形成する。
ヘッダープレート２にアルミニューム材を用いた場合、偏平凹部５を絞り加工等で薄肉凹部７に形成する工程は容易である。またその際、この薄肉凹部７が異常に加工硬化する場合には、焼き鈍しする工程をいれることができる。
このとき、孔縁部３及び薄肉凹部７の厚みは他の部分の１／３以下に形成することが好ましい。それにより、その孔縁部３の厚みは後に偏平孔１に挿通される偏平チューブ４の板厚の２倍程度になる。
【００１４】
このようにしてなる多数の薄肉の孔縁部３及び偏平孔１を有するヘッダープレート２を製造し、次いで偏平孔１に偏平チューブ４の端部を挿通する。
なお、この偏平チューブ４の挿通工程ではそれに先立ってコアが組立てられる。即ち、多数の偏平チューブ４とコルゲートフィン１２（図８参照）とが交互に配置されると共に、その並列方向の両端にサイド材１３が位置される。そしてそれらを幅方向に適宜な治具により挟持した状態で、夫々の偏平チューブ４の両端部を一対の孔縁部３の夫々の偏平孔１に挿通する。
【００１５】
次いで、図５に示す如く、孔縁圧縮具８を用い、その孔縁部３を矢印方向に押圧する。この孔縁圧縮具８は先端開口部９が偏平孔１の孔縁部３に略整合し且つ、それより僅かに小に形成されたものである。このような孔縁圧縮具８を用い、それを矢印方向に押圧すと、孔縁部３が中心側に全体に縮小し、偏平チューブ４と偏平孔１との小隙１０をなくして、両者間を図６の如く密着させる。
【００１６】
この例における偏平チューブ４は、図９及び図１０の断面略Ｂ字状のものが用いられている。即ち、偏平チューブ４は外面側にのみろう材４ｃが被覆された帯状金属板を断面略Ｂ字状になるように、その幅方向及び厚み方向に曲折したものである。
また、この例においては帯状金属板の両縁部が内面側に折り返し形成された一対の折り返し縁部４ａと、帯状金属板の幅方向中央に折り返し曲折されて仕切り部を構成する折り返し曲折部４ｂとを有し、折り返し曲折部４ｂの頂部が一対の折り返し縁部４ａの折り返し端に夫々当接するものである。
【００１７】
このようにしてなる偏平チューブ４は、図６の如くその孔縁部３を縮小するように塑性変形した場合、折り返し曲折部４ｂの先端と折り返し縁部４ａの折り返し端とが確実に接触すると共に、折り返し縁部４ａの縁どうしが互いに強固に接触される。
次いで、ヘッダープレート２の周縁にタンク本体１１の開口端を嵌着し、全体を組立てた状態で高温の炉内に挿入する。そして偏平チューブ４の外面側のろう材その他のろう材を溶融し、次いでそれを冷却固化することにより全体を一体的にろう付け固定し、本熱交換器を完成するものである。
【００１８】
次に、図１１は通常の偏平チューブ４を用いたものであり、この偏平チューブ４としては電縫管を使用することができる。この例は、偏平チューブ４の端部をヘッダープレート２の偏平孔１に挿通した後に、拡開具１５により偏平チューブ４の開口端部を拡開する。すると偏平チューブ４の端部が拡開されると共に、偏平孔１の孔縁部３の一部がそれに伴って変形する。その結果、偏平チューブ４の外周と偏平孔１とは全周に渡って密接する。そこで、偏平チューブ４とヘッダープレート２の偏平孔１との間をろう付け固定することにより、両者の液密性を確保することができる。
【００１９】
【発明の作用・効果】
本発明の熱交換器用ヘッダープレートは、その偏平孔１の孔縁部３のみが塑性変形容易となるように他の部分に比べて著しく薄肉に形成され、その偏平孔１に偏平チューブ４の端部を挿通してその挿通部を塑性変形して、偏平チューブ４の外周と偏平孔１とが密接するように構成されるものであるから、両者の接合部の信頼性を向上させ、その挿通部からの液漏れを確実に防止することができる。
【００２０】
請求項２に記載の熱交換器用ヘッダープレートの製造方法によれば、先ず、偏平孔１形成用の偏平凹部５をその外面側から内面側に形成すると共に、偏平凹部５の肉厚をその周縁部を含めて薄肉にする工程を経て、その薄肉凹部７に偏平孔１を形成したものであるから、偏平孔１の孔縁部３の塑性変形が容易となるヘッダープレートを効率良く量産することができる。
【００２１】
請求項３に記載の熱交換器の製造方法は、偏平孔１の孔縁部３のみが塑性変形容易となるように薄肉に形成する工程と、その偏平孔１に偏平チューブ４の端部を挿通して偏平孔１の孔縁部３を縮小するように塑性変形して、偏平チューブ４の外周と偏平孔１とを密接させる工程を経て、ヘッダープレート２の偏平孔１と偏平チューブ４との挿通部をろう付け固定するものであるから、偏平孔１と偏平チューブ４との間に隙間が生じることがなく、そのろう付けの信頼性を向上できる。
【００２２】
請求項４に記載の熱交換器の製造方法によれば、ろう材が外面に被覆された断面略Ｂ字状の偏平チューブ４の継目を確実にろう付けすると共に、その偏平チューブ４の外周とヘッダープレート２の偏平孔１とのろう付けも確実に行なうことができる。
【００２３】
請求項５に記載の熱交換器の製造方法によれば、偏平孔１の孔縁部３のみが薄肉になるように形成しておき、次いで偏平孔１に偏平チューブ４の端部を挿通して、その偏平チューブ４の開口端部を拡開変形することにより、偏平チューブ４の外周と偏平孔１とが密接される。次いで、ヘッダープレート２の偏平孔１と偏平チューブ４との挿通部をろう付け固定するものであるから、その挿通部の隙間をなくしてろう付けの信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱交換器用ヘッダープレートの製造方法の第１工程を示す要部断面図。
【図２】同熱交換器用ヘッダープレートの製造方法の第２工程を示す要部断面図。
【図３】同熱交換器用ヘッダープレートの製造方法の第３工程を示す要部断面図であって、図７の　ＩＩＩ−　ＩＩＩ矢視断面拡大図。
【図４】同方法により製造されたヘッダープレートに偏平チューブ４を挿通する説明図。
【図５】ヘッダープレートの偏平孔１に偏平チューブ４を挿通した後に、その孔縁部３の全体を縮小する工程を示す説明図。
【図６】同製造工程により密着された偏平チューブ４と偏平孔１との説明図。
【図７】本方法により製造されたヘッダープレート２の全体的平面図。
【図８】本方法により製造されたヘッダープレート２を用いた熱交換器の要部正面図。
【図９】同熱交換器に挿通された偏平チューブ４の一例を示す平面図。
【図１０】図９のＸ部拡大図。
【図１１】本発明の第２の形態を示す熱交換器の要部縦断面図。
【符号の説明】
１　偏平孔
２　ヘッダープレート
３　孔縁部
４　偏平チューブ
４ａ　折り返し縁部
４ｂ　折り返し曲折部
４ｃ　ろう材
５　偏平凹部
６　立ち上げ部
７　薄肉凹部
８　孔縁圧縮具
９　先端開口部
１０　小隙
１１　　タンク本体
１２　　コルゲートフィン
１３　　サイド材
１４　　コア
１５　　拡開具

Claims (5)

1. 多数の偏平チューブ挿通用の偏平孔（１）　が並列され、その板厚が偏平チューブのそれに比べて著しく厚い熱交換器用ヘッダープレート（２）　において、
   その偏平孔（１）　の孔縁部（３）　のみが、塑性変形容易となるように、他の部分に比べて著しく薄肉に形成され、
   その偏平孔（１）　に偏平チューブ（４）　の端部を挿通して、その挿通部を塑性変形して偏平チューブ（４）　の外周と偏平孔（１）　とが密接するように構成されることを特徴とする熱交換器用ヘッダープレート。
2. 請求項１に記載のヘッダープレートを製造する方法において、
   ヘッダープレート（２）　に多数の偏平孔形成用の偏平凹部（５）　を、その外面側から内面側に形成すると共に、その偏平凹部（５）　の肉厚をその周縁部を含めて薄肉にする工程と、
   次いでその薄肉凹部（７）　に偏平孔（１）　を形成する工程とを有する熱交換器用ヘッダープレートの製造方法。
3. 板厚が偏平チューブのそれに比べて著しく厚い熱交換器用ヘッダープレート（２）　に並列して形成された多数の偏平孔（１）　の夫々に、偏平チューブ（４）　を挿通して、その挿通部をろう付け固定して熱交換器を製造する方法において、
   その偏平孔（１）　の孔縁部（３）　のみを、塑性変形容易となるように、他の部分に比べて著しく薄肉に形成する工程と、
   その偏平孔（１）　に偏平チューブ（４）　の端部を挿通して、その偏平孔（１）　の孔縁部（３）　を縮小するように塑性変形して、偏平チューブ（４）　の外周と偏平孔（１）　とを密接させる工程と、
   次いで、ヘッダープレート（２）　の偏平孔（１）　と偏平チューブ（４）　との挿通部をろう付け固定する工程と、
   を具備することを特徴とす熱交換器の製造方法。
4. 請求項１に記載のヘッダープレートを用いて熱交換器を製造する方法において、
   前記偏平チューブ（４）　は、外面側にのみろう材（４ｃ）が被覆された帯状金属板を、断面略Ｂ字状になるように、その幅方向および厚み方向に曲折形成してなり、
   多数のその略Ｂ字状断面の偏平チューブ（４）　とコルゲートフィン（１２）とを交互に並列すると共に、その並列方向の両側にサイド材（１３）を配置してコア（１４）を構成し、
   夫々の偏平チューブ（４）　の端部をヘッダープレート（２）　の前記偏平孔（１）　に挿通し、次いでその組立体を高温の炉内に挿入して、前記偏平チューブ（４）　の外面のろう材を溶融し、次いでそれを冷却固化することにより、偏平チューブ（４）　自体の継目の接合と、偏平チューブ（４）　とコルゲートフィン（１２）との接合と、偏平チューブ（４）　の端部とヘッダープレート（２）　の偏平孔（１）　との間を一体にろう付け固定することとした熱交換器の製造方法。
5. 板厚が偏平チューブのそれに比べて著しく厚い熱交換器用ヘッダープレート（２）　に並列された多数の偏平孔（１）　の夫々に、偏平チューブ（４）　を挿通して、その挿通部をろう付け固定して熱交換器を製造する方法において、
   その偏平孔（１）　の孔縁部（３）　のみが、塑性変形容易となるように、他の部分に比べて著しく薄肉に形成する工程と、
   その偏平孔（１）　に偏平チューブ（４）　の端部を挿通して、その偏平チューブ（４）　の開口端部を拡開変形して、偏平チューブ（４）　の外周と偏平孔（１）　とを密接させる工程と、
   次いで、ヘッダープレート（２）　の偏平孔（１）　と偏平チューブ（４）　との挿通部をろう付け固定する工程と、
   を具備することを特徴とする熱交換器の製造方法。

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