JP2008116117A - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一つの組立接合体１を切断分離して複数のマルチフロータイプの熱交換器１００Ａ、１００Ｂを製造する。
【解決手段】両ヘッダータンク部１２０、１３０の間にチューブ１１１を配置する第１工程と、ヘッダータンク部１２０、１３０内の空間をタンク長手方向で閉塞する仕切り部材１０３を、両ヘッダータンク部１２０、１３０のタンク長手方向途中の対向する部位に、それぞれ二枚づつ配置する第２工程と、これらの組立体１全体を接合させる第３工程と、二枚づつ配置した仕切り部材１０３の間を、チューブ長手方向に沿って切断することによって複数の熱交換器１００Ａ、１００Ｂに分離する第４工程とを備えている。 これによれば、両ヘッダータンク部１２０、１３０を複数の仕切り部材１０３でタンク長手方向に分割したうえ、その間をチューブ長手方向に沿って切断することにより、マルチフロータイプの熱交換器を複数製造することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器の製造方法に関するものであり、特に、一つの組立接合体を切断分離して複数の熱交換器を製造する方法に関するものである。

一つの組立接合体を切断分離して複数の熱交換器を製造する方法としては、例えば下記の特許文献１、２に示されるものが既に公知となっている。いずれも、通風方向と対向するように熱交換流体が前後方向でＵターンする前後Ｕターンタイプと称されるものであり、流体流路が折り返してゆくUターン側（反タンク側）同士をつき合わせた形の熱交換用のチューブで組立体を構成して、全体を接合した後に両Uターン部の間の部分をチューブ長手方向と直交する方向に切断して分離している。
特開昭６２−２８６６３２号公報 特開平８−９４２８１号公報

流体の流通抵抗低減や薄巾化を狙った熱交換器として、両端のヘッダータンクの間に複数の熱交換用のチューブが配管され、その複数のチューブに熱交換流体が同時に流れるマルチフロー（ＭＦ）タイプの熱交換器がある。しかしながら、上述した熱交換器の製造方法では、チューブをチューブ長手方向と直交する方向に切断するので、マルチフロータイプの熱交換器が成立しないという問題点がある。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、一つの組立接合体を切断分離して複数の熱交換器を製造するにあたり、マルチフロータイプの熱交換器を成立させることのできる熱交換器の製造方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、離間して対峙している一対のヘッダータンク部（１２０、１３０）と、
ヘッダータンク部（１２０、１３０）のタンク長手方向に複数本積層され、それぞれの両端が両ヘッダータンク部（１２０、１３０）に接続されて熱交換流体が流通する熱交換用のチューブ（１１１）とを有する熱交換器の製造方法であり、
両ヘッダータンク部（１２０、１３０）の間に少なくともチューブ（１１１）を配置する第１工程と、
ヘッダータンク部（１２０、１３０）内の空間をタンク長手方向で閉塞する仕切り部材（１０３）を、両ヘッダータンク部（１２０、１３０）のタンク長手方向途中の対向する部位に、それぞれ複数枚配置する第２工程と、
これらの組立体（１）全体を接合させる第３工程と、
複数の仕切り部材（１０３）の間の部分（Ａ−Ａ〜Ｄ−Ｄ）をチューブ（１１１）のチューブ長手方向に沿って切断することによって複数の熱交換器（１００Ａ〜１００Ｅ）に分離する第４工程とを備えることを特徴としている。

この請求項１に記載の発明によれば、一つの組立体（１）を切断分離して複数の熱交換器（１００Ａ〜１００Ｅ）を製造するにあたり、両ヘッダータンク部（１２０、１３０）を複数の仕切り部材（１０３）でタンク長手方向に分割したうえ、その間をチューブ（１１１）のチューブ長手方向に沿って切断することにより、マルチフロータイプの熱交換器を複数製造することが可能となる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の熱交換器の製造方法において、複数の仕切り部材（１０３）は、ヘッダータンク部（１２０、１３０）内で１本のチューブ（１１１）端部のタンク長手方向両側の位置にそれぞれを配置して、その複数の仕切り部材（１０３）の間の部分（Ａ−Ａ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ）として前記１本のチューブ（１１１）をチューブ長手方向に切断することを特徴としている。

この請求項２に記載の発明によれば、ヘッダータンク部（１２０、１３０）内にチューブ間隔と同等の間隔で二枚の仕切り部材（１０３）を（１本のチューブ（１１１）を挟むように）配置すれば良いため、構成するうえで無理がなく、性能向上のためにチューブ（１１１）の間隔が狭くしても構成可能である。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の熱交換器の製造方法において、複数の仕切り部材（１０３）は、ヘッダータンク部（１２０、１３０）内でタンク長手方向に隣り合うチューブ（１１１）端部の間の位置にそれぞれを配置して、その複数の仕切り部材（１０３）の間の部分（Ｂ−Ｂ）を切断することを特徴としている。

この請求項３に記載の発明によれば、隣り合うチューブ（１１１）の間に二枚の仕切り部材（１０３）を配置して、その二枚の仕切り部材（１０３）の間に切断代を確保しなければならないため、成り立つチューブ間隔には限界があるが、チューブ間隔が広い熱交換器においては本構造でも構成可能である。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法において、両ヘッダータンク部（１２０、１３０）のタンク長手方向途中の対向する部位でそれぞれ複数の仕切り部材（１０３）を配置する部位を、タンク長手方向に複数箇所設けたことを特徴としている。

この請求項４に記載の発明によれば、一つの組立接合体を切断分離して３つ以上の熱交換器を製造することができる。なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について添付した図１ないし図４を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態における組立体１の正面図であり、切断前の状態を示し、図２は図１の組立体１の上面図である。図３は、図１中の部分断面Ａ１部の拡大詳細図であり、図４は切断分離後の熱交換器１００の正面図である。

本実施形態は、本発明の熱交換器の製造方法を、図示しない車両用空調装置の空調ユニット内に搭載するにヒータコア（温水式暖房装置）の製造に適用したものである。ヒータコアは、図示しない車両走行用エンジンを熱源とし、その冷却水（温水）を熱交換流体として内部に流通させ、外部を流通する空調用空気と熱交換してこれを加熱して車室内の暖房用空気とするものである。

但し、以後は熱交換器１００として説明を進める。本実施形態の熱交換器１００は、複数本のチューブ１１１に熱交換流体が分配されて流通するマルチフロー（ＭＦ）タイプの熱交換器であり、さらに本実施形態の熱交換器１００は、複数本ある全部のチューブ１１１に熱交換流体が分配されて同一方向に流通する全パスタイプとなっている。

この熱交換器１００は、熱交換流体と空気との熱交換を行うコア部１１０と、このコア部１１０のチューブ長手方向の一端側に接続された略角筒形状の第１ヘッダータンク部１２０と、コア部１１０のチューブ長手方向の他端側に接続された略角筒形状の第２ヘッダータンク部１３０と、両ヘッダータンク部１２０、１３０内に熱交換流体を流入、流出させるための出入口パイプ（流出入配管）１０５とを備えている。

コア部１１０は、熱交換流体が流通するチューブ１１１がタンクの長手方向に多数本積層されているとともに、これらチューブ１１１間に配設されて内部の熱交換流体と外部の空気との熱交換を促進する熱交換用のフィン１１２とから構成されている。なお、チューブ１１１は、金属帯板を順次折り曲げて形成した扁平チューブ、金属を押出成形した多孔扁平チューブ、金属薄板をプレス加工して最中合わせした積層チューブおよび金属パイプなどであっても良い。

またフィン１１２も、本実施形態では金属帯板を波形形状に折り曲げたコルゲートフィンで、表面に熱交換流体と空気との熱交換効率（伝熱効率）を高めるための図示しないルーバやスリットが形成されているが、金属帯板をプレス加工したプレートフィンなどであっても良いし、フィンを構成しないフィンレスタイプの熱交換器であっても良い。

両ヘッダータンク部１２０、１３０は、内側に位置して各チューブ１１１の端部が挿通されるヘッダープレート１０１と、外側に位置して断面形状が略コの字状のタンクプレート１０２とを組み合わせて略角筒形状に形成されている。ヘッダープレート１０１は、多数のチューブ１１１が挿通されてコア部１１０を保持する部材であり、底面に長円形状のチューブ挿通孔１０１ａ（図３参照）が多数、長手方向に等ピッチで穿孔されているとともに、タンクプレート１０２と組み合わせるために幅方向両端を折り立てるようにプレス加工されている（図２参照）。

タンクプレート１０２は、両ヘッダータンク部１２０、１３０のタンク空間を形成する部材であり、後述の仕切り部材１０３、１０４を固定する位置決め用孔１０２ａ（図３参照）が穿孔されているとともに、長手断面が略コの字状にプレス加工されている（図２参照）。そして、ヘッダープレート１０１とタンクプレート１０２との間の開口側の端縁には、かしめることによって両プレート１０１、１０２の開口側端縁の外側面を係止する複数個の図示しない爪状係止部が部分的に形成されている。

両ヘッダータンク部１２０、１３０内には、内部空間をタンク長手方向で閉塞する仕切り部材１０３、１０４が複数枚配置されている。本実施形態では、接合後に組立体１のタンク長手方向中央をチューブ長手方向に沿ったＡ−Ａで切断することによって二つの熱交換器１００Ａ、１００Ｂに分離するため、分離後の両ヘッダータンク部１２０、１３０の一端側の端面部材となる仕切り部材１０３を切断部Ａ−Ａの両側に配置している。

より具体的には、図３の拡大詳細図に示すように、切断部Ａ−Ａとなるチューブ１１１のタンク長手方向両側に仕切り部材１０３を配置している。また、両ヘッダータンク部１２０、１３０の長手方向両端には、図示しないパイプ接合孔の開いた仕切り部材１０４が配置され、このパイプ接合孔に先の出入口パイプ１０５が組み付けされている。

これの仕切り部材１０３、１０４は、金属板の打ち抜き品などであり、タンクプレート１０２の所定の位置に穿孔された先の位置決め用孔１０２ａに嵌め込まれる位置決め用凸部１０３ａが設けられている（図３参照）。そしてこれら熱交換器１００を構成する部材は全てアルミニウム合金などの金属製で構成されており、必要部位にはろう材がクラッドされており、図１の状態に組み立てた後に加熱炉に入れて一体ろう付けにて接合される。

次に、上記構成の組立体１および分割した熱交換器１００の製造方法について説明する。まず、チューブ１１１とフィン１１２とを交互に積層配置してコア部１１０を形成する。次に、その積層したコア部１１０のチューブ長手方向両側から両ヘッダープレート１０１を組み付けて、両ヘッダープレート１０１のチューブ挿通孔１０１ａに各チューブ１１１の両側端部を挿通させる。

一方、仕切り部材１０４のパイプ接合孔に出入口パイプ１０５を組み付けたものを複数（本実施形態では４つ）作っておき、そのパイプ付き仕切り部材１０４とパイプ無しの仕切り部材１０３（本実施形態では４枚）を両側用のタンクプレート１０２内の所定位置にセットする。

そして、この仕切り部材１０３、１０４と出入口パイプ１０５がセットされたタンクプレート１０２を、先のチューブ１１１が挿通された両側のヘッダープレート１０１にそれぞれ組み合わせ、図示しない爪状係止部をかしめることによって図１の組立体１が組み上がる。

次に、かかる組付体１を、図示しない加熱炉内に設置して各部材にクラッドさせたろう材を溶融させることで、炉中一体ろう付けを行った後、冷却して組付体１の接合固定を完了する。最後に、切断部Ａ−Ａとして二枚づつ配置した仕切り部材１０３の間のチューブ１１１をチューブ長手方向に沿って、例えばメタルソー、バンドソーなどの鋸歯、スライド式の分断機、または水の噴射などで切断分離することによって２つの熱交換器１００Ａ、１００Ｂを製造するものである。

次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。まず、両ヘッダータンク部１２０、１３０の間に少なくともチューブ１１１を配置する第１工程と、ヘッダータンク部１２０、１３０内の空間をタンク長手方向で閉塞する仕切り部材１０３を、両ヘッダータンク部１２０、１３０のタンク長手方向途中の対向する部位に、それぞれ二枚づつ配置する第２工程と、これらの組立体１全体を接合させる第３工程と、二枚づつ配置した仕切り部材１０３の間のチューブ１１１を、チューブ長手方向に沿って切断することによって複数の熱交換器１００Ａ、１００Ｂに分離する第４工程とを備えている。

これによれば、一つの組立体１を切断分離して複数の熱交換器１００Ａ、１００Ｂを製造するにあたり、両ヘッダータンク部１２０、１３０を複数の仕切り部材１０３でタンク長手方向に分割したうえ、その間をチューブ長手方向に沿って切断することにより、マルチフロータイプの熱交換器を複数製造することが可能となる。

また、二枚の仕切り部材１０３はヘッダータンク部１２０、１３０内で、１本のチューブ１１１端部のタンク長手方向両側位置にそれぞれを配置して、その二枚の仕切り部材１０３の間の部分（Ａ−Ａ）として１本のチューブ１１１をチューブ長手方向に切断するようにしている。

これによれば、ヘッダータンク部１２０、１３０内にチューブ間隔と同等の間隔で二枚の仕切り部材１０３を（１本のチューブ１１１を挟むように）配置すれば良いため、構成するうえで無理がなく、性能向上のためにチューブ１１１の間隔が狭くしても構成可能である。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態における切断部の部分断面詳細図である。なお、以降の各実施形態では、上述した第１実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付して説明を省略し、上述した実施形態と異なる特徴部分について説明する。本実施形態では、二枚の仕切り部材１０３は、ヘッダータンク部１２０、１３０内でタンク長手方向に隣り合うチューブ１１１端部の間の位置にそれぞれを配置して、その二枚の仕切り部材１０３の間の部分（Ｂ−Ｂ）を切断するようにしている。

これによれば、隣り合うチューブ１１１の間に二枚の仕切り部材１０３を配置して、その二枚の仕切り部材１０３の間に切断代を確保しなければならないため、成り立つチューブ間隔には限界があるが、チューブ間隔が広い熱交換器においては本構造でも構成可能である。

（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態における組立体１の正面図であり、切断前の状態を示す。また、図７は図６中の部分断面Ａ２部の拡大詳細図であり、図８は切断分離後の熱交換器１００Ｃ〜１００Ｅの正面図である。上述した各実施形態と異なる特徴部分を説明する。本実施形態では、両ヘッダータンク部１２０、１３０のタンク長手方向途中の対向する部位でそれぞれ二枚の仕切り部材１０３を配置する部位を、タンク長手方向に複数箇所設けるようにしている。

これによれば、一つの組立接合体を切断分離して３つ以上の熱交換器を製造することができる。なお、出入口パイプ１０５の配置を図４と同様にする場合、図１と同様の組立体１で一体ろう付けして切断分離した後に、中央側から切り出した熱交換器（図８ならば１００Ｄにのみ出入口パイプ１０５をトーチろう付けするようにしても良い。

また、本発明の製造方法では接合後に切断を行うため、熱交換器１００のタンク長手方向のいずれかの端面、もしくは両端面は、凹凸のない一平面となり、端面のヘッダータンク部１２０、１３０およびチューブ１１１、フィン１１２のいずれかには接合後に切断を行った切断面としての痕跡が残ることとなる。

（その他の実施形態）
離間して対峙している一対のヘッダータンク部（１２０、１３０）と、
前記ヘッダータンク部（１２０、１３０）のタンク長手方向に複数本積層され、それぞれの両端が前記両ヘッダータンク部（１２０、１３０）に接続されて熱交換流体が流通する熱交換用のチューブ（１１１）とを有する熱交換器であり、
前記両ヘッダータンク部（１２０、１３０）の間に少なくとも前記チューブ（１１１）が配置され、
前記ヘッダータンク部（１２０、１３０）内の空間を前記タンク長手方向で閉塞する仕切り部材（１０３）を、前記両ヘッダータンク部（１２０、１３０）の前記タンク長手方向途中の対向する部位に、それぞれ複数枚配置され、
これらの組立体（１）全体を接合させた後に前記複数の仕切り部材（１０３）の間の部分（Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ）を前記チューブ（１１１）のチューブ長手方向に沿って切断することによって複数の熱交換器（１００Ａ〜１００Ｃ）に分離された熱交換器であり、
少なくとも前記熱交換器（１００Ａ〜１００Ｃ）の前記タンク長手方向のいずれかの端面に、接合後に切断した痕跡を有することを特徴とする熱交換器。

上述の実施形態では、本発明の製造方法を、車両用空調装置に搭載するヒータコアの製造に適用しているが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、製造する熱交換器としてはコンデンサ、エバポレータ、ラジエータ、オイルクーラ、ガスクーラなど、様々なマルチフロータイプの熱交換器の製造に適用することができ、熱交換流体も水に限らず冷媒、オイル、ガスなどであっても良い。

また、上述の実施形態では、一方のヘッダータンク部から他方のヘッダータンク部へ全部のチューブ１１１で同じ方向に流れる、いわゆる全パスタイプの熱交換器であるが、さらにヘッダータンク部１２０、１３０内の他の部分に仕切り部材を配置することによって流体流路をＵターンやＳターンに構成したものであっても良い。

また、上述の実施形態では、ヘッダータンク部１２０、１３０をヘッダープレート１０１とタンクプレート１０２とで構成しているが、パイプ材で形成してチューブや仕切り部材を挿入するスリットを形成したものであっても良い。また、上述の実施形態では、接合方法をろう付けとしているが、熱硬化性の接着剤を用いた接合方法などであっても良い。

また、上述の実施形態では、コア部を同じ大きさに切り分けて同じ熱交換器を複数製造することを基本としているが、例えば、切断する位置を予め中央からすらした位置に設定しておいて大きさの異なる熱交換器に切り分けることで、能力の異なる大小の熱交換器を一緒に製造したり、異なる用途の熱交換器を一緒に製造したりすることも可能である。

本発明の第１実施形態における組立体１の正面図であり、切断前の状態を示す。 図１の組立体１の上面図である。 図１中の部分断面Ａ１部の拡大詳細図である。 切断分離後の熱交換器１００の正面図である。 本発明の第２実施形態における切断部の部分断面詳細図である。 本発明の第３実施形態における組立体１の正面図であり、切断前の状態を示す。 図６中の部分断面Ａ２部の拡大詳細図である。 （ａ）〜（ｃ）は切断分離後の熱交換器１００Ｃ〜１００Ｅの正面図である。

符号の説明

１…組立体
１００Ａ〜１００Ｅ…熱交換器
１０３…仕切り部材
１１１…チューブ
１２０、１３０…ヘッダータンク部
Ａ−Ａ〜Ｄ−Ｄ…複数の仕切り部材の間の部分

Claims (4)

1. 離間して対峙している一対のヘッダータンク部（１２０、１３０）と、
   前記ヘッダータンク部（１２０、１３０）のタンク長手方向に複数本積層され、それぞれの両端が前記両ヘッダータンク部（１２０、１３０）に接続されて熱交換流体が流通する熱交換用のチューブ（１１１）とを有する熱交換器の製造方法であり、
   前記両ヘッダータンク部（１２０、１３０）の間に少なくとも前記チューブ（１１１）を配置する第１工程と、
   前記ヘッダータンク部（１２０、１３０）内の空間を前記タンク長手方向で閉塞する仕切り部材（１０３）を、前記両ヘッダータンク部（１２０、１３０）の前記タンク長手方向途中の対向する部位に、それぞれ複数枚配置する第２工程と、
   これらの組立体（１）全体を接合させる第３工程と、
   前記複数の仕切り部材（１０３）の間の部分（Ａ−Ａ〜Ｄ−Ｄ）を前記チューブ（１１１）のチューブ長手方向に沿って切断することによって複数の熱交換器（１００Ａ〜１００Ｅ）に分離する第４工程とを備えることを特徴とする熱交換器の製造方法。
2. 前記複数の仕切り部材（１０３）は、前記ヘッダータンク部（１２０、１３０）内で１本の前記チューブ（１１１）端部の前記タンク長手方向両側の位置にそれぞれを配置して、その前記複数の仕切り部材（１０３）の間の部分（Ａ−Ａ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ）として前記１本のチューブ（１１１）を前記チューブ長手方向に切断することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
3. 前記複数の仕切り部材（１０３）は、前記ヘッダータンク部（１２０、１３０）内で前記タンク長手方向に隣り合う前記チューブ（１１１）端部の間の位置にそれぞれを配置して、その前記複数の仕切り部材（１０３）の間の部分（Ｂ−Ｂ）を切断することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
4. 前記両ヘッダータンク部（１２０、１３０）の前記タンク長手方向途中の対向する部位でそれぞれ複数の仕切り部材（１０３）を配置する部位を、前記タンク長手方向に複数箇所設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。

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