JP2008304070A - ヘッダタンク用外側プレートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な耐圧性を確保した上で軽量化を図りうるヘッダタンク用外側プレートの製造方法を提供する。
【解決手段】素板に第１のプレス加工を施すことにより、屈曲部45と屈曲部45の両側の傾斜平坦部46とからなる中間加工品40Aをつくる。その後、中間加工品40Aに、凹部48を備えかつ凹部48の両側が水平面47aである第２雌型47と、凸部51を備えかつ凸部51の両側が水平面50aである第２雄型50と、第２雄型50の両側に外側プレート７の幅と同一の間隔をおいて配置された拘束部材52とを使用して、第２のプレス加工を施す。傾斜平坦部46の先端を拘束部材52に当接させた後に、第２雌型47の凹部48と第２雄型50の凸部51とにより中間加工品40Aの屈曲部45を外方屈曲部7aと同一形状にし、第２雌型47の水平面47aと第２雄型50の水平面50aとにより傾斜平坦部46を平坦部7aと同一形状にする。
【選択図】図９

Description

この発明は、熱交換器のヘッダタンクに用いられるヘッダタンク用外側プレートの製造方法に関し、さらに詳しくは、たとえばＣＯ_２（二酸化炭素）などの超臨界冷媒が用いられる超臨界冷凍サイクルのガスクーラやエバポレータに好適に使用される熱交換器のヘッダタンクに用いられるヘッダタンク用外側プレートの製造方法に関する。

この明細書において、「超臨界冷凍サイクル」とは、高圧側において、冷媒が臨界圧力を超えた超臨界状態となる冷凍サイクルを意味するものとし、「超臨界冷媒」とは、超臨界冷凍サイクルに用いられる冷媒を意味するものとする。

超臨界冷凍サイクルに用いられる熱交換器として、互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダタンクに接続された扁平状熱交換管と、隣接する熱交換管間の通風間隙に配置されかつ熱交換管にろう付されたフィンとを備えており、各ヘッダタンクが、外側プレートと、内側プレートと、これら両プレート間に介在させられて外側プレートおよび内側プレートにろう付された中間プレートとを備えており、外側プレートの幅方向の中央部に、中間プレート側に開口する横断面略Ｕ字状の外方屈曲部が全長にわたって形成されているとともに、外方屈曲部の両側部分がそれぞれ同一平面内に位置する平坦部となっており、内側プレートにおける外側プレートの外方屈曲部と対応する部分に、複数の管挿入穴が内側プレートの長さ方向に間隔をおいて貫通状に形成され、中間プレートに、内側プレートの挿入穴よりも一回り大きくかつ各管挿入穴を外側プレートの外方屈曲部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、熱交換管の両端部が、両ヘッダタンクの内側プレートの管挿入穴に挿入されて、内側プレートのろう材層を利用して内側プレートにろう付された熱交換器が知られている（特許文献１参照）。

ところで、超臨界冷凍サイクルに用いられるガスクーラやエバポレータの内圧は、フロン系冷媒が使用される冷凍サイクルに用いられる熱交換器の内圧よりもかなり高くなるので、この種の熱交換器においては、ヘッダタンクの耐圧性を向上させる目的で、外側プレートが、肉厚および強度が比較的大きいアルミニウム板を用いて製造されている。すなわち、横断面形状が形成すべき外方屈曲部の外形の横断面形状に合致した凹部を備えた雌型と、横断面形状が外方屈曲部の内形の横断面形状に合致した横断面形状を有する凸部を備えた雄型とを使用し、アルミニウム板に１度のプレス加工を施すことにより、外側プレートが製造されている。しかしながら、この場合、アルミニウム板の肉厚および強度が比較的大きいために変形が不十分となり、特許文献１記載の熱交換器のように、形成された外方屈曲部の内周面と、外方屈曲部の両側部分の平坦部における中間プレート側を向く面との連接部の曲率半径が、予め決められていた寸法よりも大きくなり、この外側プレートを用いたヘッダタンクの耐圧性が低下する。したがって、外側プレートの肉厚をさらに大きくする必要があり、熱交換器の重量が大きくなるという問題がある。
特開２００５−３５１５２０号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、十分な耐圧性を確保した上で軽量化を図りうるヘッダタンク用外側プレート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以下の態様からなる。

1)幅方向の中央部に、中間プレート側に開口する横断面略Ｕ字状の外方屈曲部が全長にわたって形成されているとともに、外方屈曲部の両側部分がそれぞれ同一平面内に位置する平坦部となっている外側プレートと、内側プレートと、これら両プレート間に介在させられかつ外側プレートおよび内側プレートにろう付された中間プレートとを備えた熱交換器用ヘッダタンクに使用される外側プレートを製造する方法であって、
金属素板に第１の雌型および第１の雄型を用いて第１のプレス加工を施すことによって、幅方向の中央部に、形成すべき外方屈曲部の横断面形状に近似した横断面形状である屈曲部が全長にわたって形成されているとともに、屈曲部の両側部分が、屈曲部から遠ざかる方向に斜めにのびる傾斜平坦部となっている中間加工品をつくること、
ならびに横断面形状が形成すべき外方屈曲部の外形の横断面形状に合致した凹部を備えているとともに凹部の開口の両側が水平面となっており、かつ最終製品の外側プレートと同一の幅を有する第２の雌型と、横断面形状が形成すべき外方屈曲部の内形に合致した凸部を備えているとともに、凸部の両側が水平面となっており、かつ最終製品の外側プレートと同一の幅を有する第２の雄型と、第２雄型の両側に最終製品の外側プレートの幅と同一の間隔をおいて配置された拘束部材とを使用し、第２雌型および第２雄型により中間加工品に第２のプレス加工を施すことによって、傾斜平坦部の先端を拘束部材に当接させた後に、第２雌型の凹部と第２雄型の凸部とにより、中間加工品の屈曲部を最終製品の外方屈曲部と同一形状にするとともに、第２雌型の凹部の両側の水平面と第２雄型の凸部の両側の水平面とにより、傾斜平坦部を同一平面内に位置するように変形させて、最終製品の平坦部と同一形状にすることを特徴とするヘッダタンク用外側プレートの製造方法。

2)第１のプレス加工により得た中間加工品における両傾斜平坦部のなす角度が６０〜１２０度である上記1)記載のヘッダタンク用外側プレートの製造方法。

3)互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、各ヘッダタンクが、請求項１または２記載の方法で製造された外側プレートと、内側プレートと、これら両プレート間に介在させられて外側プレートおよび内側プレートにろう付された中間プレートとを備えており、さらに外側プレートおよび中間プレートの少なくとも両端部に外方屈曲部内の中空部を塞ぐ仕切板が配置されるとともに当該仕切板が外側プレート、中間プレートおよび内側プレートにろう付されることにより、各ヘッダタンクに少なくとも１つのヘッダ部が形成され、内側プレートにおける外方屈曲部と対応する部分に、複数の管挿入穴が内側プレートの長さ方向に間隔をおいて貫通状に形成され、中間プレートに、内側プレートの各管挿入穴を外側プレートの外方屈曲部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、熱交換管の両端部が、両ヘッダタンクの内側プレートの管挿入穴および中間プレートの連通穴に挿入されて、内側プレートのろう材層を利用して内側プレートにろう付された熱交換器。

上記1)の方法によれば、金属素板に第１の雌型および第１の雄型を用いて第１のプレス加工を施すことによって、幅方向の中央部に、形成すべき外方屈曲部の横断面形状に近似した横断面形状である屈曲部が全長にわたって形成されているとともに、屈曲部の両側部分が、屈曲部から遠ざかる方向に斜めにのびる傾斜平坦部となっている中間加工品をつくった後、横断面形状が形成すべき外方屈曲部の外形の横断面形状に合致した凹部を備えているとともに凹部の開口の両側が水平面となっており、かつ最終製品の外側プレートと同一の幅を有する第２の雌型と、横断面形状が形成すべき外方屈曲部の内形に合致した凸部を備えているとともに、凸部の両側が水平面となっており、かつ最終製品の外側プレートと同一の幅を有する第２の雄型と、第２雄型の両側に最終製品の外側プレートの幅と同一の間隔をおいて配置された拘束部材とを使用し、第２雌型および第２雄型により中間加工品に第２のプレス加工を施すことによって、傾斜平坦部の先端を拘束部材に当接させた後に、第２雌型の凹部と第２雄型の凸部とにより、中間加工品の屈曲部を最終製品の外方屈曲部と同一形状にするとともに、第２雌型の凹部の両側の水平面と第２雄型の凸部の両側の水平面とにより、傾斜平坦部を同一平面内に位置するように変形させて、最終製品の平坦部と同一形状にするので、予備外方屈曲部が形成された中間加工品の材料が、第２のプレス加工に用いる第２雌型の凹部内面、第２雌型の凹部の両側の水平面、第２雄型の凸部の外面、および第２雄型の凸部の両側の水平面により形成される空間の隅々に流れ、その結果製造された外側プレートの外方屈曲部の内周面と、平坦部における外方屈曲部の開口側の面との連接部の曲率半径を小さく、たとえば１mm以下とすることができる。したがって、この方法で製造された外側プレートを用いた熱交換器のヘッダタンクの耐圧性が向上し、外側プレートの肉厚を特許文献１記載の熱交換器に比べて薄くすることが可能になり、ヘッダタンクの軽量化、ひいてはこれを用いた熱交換器全体の軽量化を図ることができる。
上記2)の方法によれば、第２のプレス加工の際に、中間加工品の材料を、第２雌型の凹部内面、第２雌型の凹部の両側の水平面、第２雄型の凸部の外面、および第２雄型の凸部の両側の水平面により形成される空間の隅々に効果的に流すことができる。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明によるヘッダタンク用外側プレートの製造方法を、超臨界冷凍サイクルのガスクーラのヘッダタンク用外側プレートの製造に適用したものである。

なお、以下の説明において、隣接する熱交換管どうしの間の通風間隙を流れる空気の下流側（図１に矢印Ｘで示す方向）を前、これと反対側を後というものとし、図１および図２の上下、左右をそれぞれ上下、左右というものとする。また、以下の説明において、前後方向内側、前後方向外側、左右方向内側および左右方向外側などとは異なり、単に「内」、「外」という場合は、熱交換管の長さ方向を基準とするものとする。たとえば、図３〜図６の左側を「内」といい、同じく右側を「外」というものとする。

さらに、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

図１および図２はこの発明による方法で製造された外側プレートを備えたヘッダタンクを有するガスクーラの全体構成を示し、図３〜図７はその要部の構成を示し、図８〜図１１はヘッダタンクの製造方法を示す。

図１および図２において、超臨界冷媒、たとえばＣＯ_２を使用する超臨界冷凍サイクルのガスクーラ(1)は、左右方向に間隔をおいて配置されかつ上下方向にのびる２つのヘッダタンク(2)(3)と、両ヘッダタンク(2)(3)間に、上下方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の扁平状熱交換管(4)と、隣接する熱交換管(4)どうしの間の通風間隙、および上下両端の熱交換管(4)の外側に配置されて熱交換管(4)にろう付されたコルゲートフィン(5)と、上下両端のコルゲートフィン(5)の外側にそれぞれ配置されてコルゲートフィン(5)にろう付されたアルミニウム製サイドプレート(6)とを備えている。なお、この実施形態において、右側のヘッダタンク(2)を第１ヘッダタンク、左側のヘッダタンク(3)を第２ヘッダタンクというものとする。

第１ヘッダタンク(2)は、両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートから形成された外側プレート(7)と、両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートから形成された内側プレート(8)と、金属ベア材、ここではアルミニウムベア材から形成されかつ外側プレート(7)と内側プレート(8)との間に介在させられて外側プレート(7)および内側プレート(8)にろう付された中間プレート(9)とを備えており、内部が冷媒流通空間(10a)となった入口ヘッダ部(10A)および内部が冷媒流通空間(10b)となった出口ヘッダ部(10B)が上下に並んで設けられている。

図２〜図７に示すように、第１ヘッダタンク(2)の外側プレート(7)の前後方向（幅方向）の中央部に、左側（中間プレート(9)側）に開口した横断面略Ｕ字状の外方屈曲部(7a)が全長にわたって形成されている。外側プレート(7)の外方屈曲部(7a)の前後両側部分はそれぞれ同一平面内に位置する平坦部(7b)となっている。外側プレート(7)の外方屈曲部(7a)の左側を向いた開口は中間プレート(9)により塞がれている。外側プレート(7)の上下両端部および上下方向の中央部に、それぞれ前後方向に長くかつ一方の平坦部(7b)から他方の平坦部(7b)に至る貫通穴(25)が形成されている。

外側プレート(7)の外方屈曲部(7a)の頂部における上端部の貫通穴(25)よりも若干下方の位置に冷媒入口(12)が形成されており、外方屈曲部(7a)外面に、冷媒入口(12)に通じる冷媒流入路(14)を有する金属製、ここではアルミニウムベア材製の直方体状入口部材(13)が、外側プレート(7)外面のろう材を利用してろう付されている。また、外方屈曲部(7a)の頂部における下端部の貫通穴(25)よりも若干上方の位置に冷媒出口(15)が形成されており、外方屈曲部(7a)外面に、冷媒出口(15)に通じる冷媒流出路(17)を有する金属製、ここではアルミニウムベア材製の直方体状出口部材(16)が、外側プレート(7)外面のろう材を利用してろう付されている。外側プレート(7)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施することにより形成されている。外側プレート(7)の肉厚は２mm以上となっている。

入口部材(13)および出口部材(16)には、その後面から前方にのびるねじ穴(35)(36)がそれぞれ形成されている。入口部材(13)のねじ穴(35)は、超臨界冷凍サイクルにおいて、圧縮機からのびる配管の先端部に取り付けられたジョイント部材をねじ止めするのに用いられ、出口部材(16)のねじ穴(36)は、中間熱交換器からのびる配管の先端部に取り付けられたジョイント部材をねじ止めするのに用いられる。

第１ヘッダタンク(2)の内側プレート(8)の中間プレート(9)側を向いた面は平坦面である。内側プレート(8)には、前後方向に長い複数の貫通状管挿入穴(18)が、上下方向に間隔をおいて形成されている。上半部の複数の管挿入穴(18)は、入口ヘッダ部(10A)の冷媒流通空間(10a)の上下方向の範囲内に形成され、同じく下半部の複数の管挿入穴(18)は、出口ヘッダ部(10B)の冷媒流通空間(10b)の上下方向の範囲内に形成されている。また、管挿入穴(18)の前後方向の長さは、外方屈曲部(7a)の前後方向の幅よりも若干長く、管挿入穴(18)の前後両端部は外方屈曲部(7a)の前後両側縁よりも外方に突出している。また、内側プレート(8)の前後両側縁部に、それぞれ右方に突出して先端が外側プレート(7)の外面まで至り、かつ外側プレート(7)および中間プレート(9)の前後両側面を覆う側面被覆壁(19)が一体に形成され、外側プレート(7)および中間プレート(9)の前後両側面にろう付されている。各側面被覆壁(19)の突出端の上下両端部および上下方向中央部に、それぞれ前後方向内方に突出しかつ外側プレート(7)の外面に係合する係合爪(21)が一体に形成され、外側プレート(7)にろう付されている。係合爪(21)は、外側プレート(7)の貫通穴(25)の前後両端部を覆っている。内側プレート(8)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより形成されている。

第１ヘッダタンク(2)の中間プレート(9)は全体が平坦状であり、上下両端部および上下方向の中央部に、外側プレート(7)の貫通穴(25)と対応するように、それぞれ前後方向に長くかつ貫通穴(25)と同一の幅および長さを有する貫通穴(26)が形成されている。外側プレート(7)の貫通穴(25)と中間プレート(9)の貫通穴(26)とによって、タンク本体(7)に、貫通状の仕切板挿入穴(27)が、両プレート(7)(9)に跨るように形成されている。仕切板挿入穴(27)の前後両側面は左右方向にのびる直線状となっている。そして、各仕切板挿入穴(27)内に仕切板(11)が挿入されることによって、外側プレート(7)および中間プレート(9)の上下両端部および上下方向の中央部に仕切板(11)が配置され、これにより外側プレート(7)の外方屈曲部(7a)内の中空部(70)の上下両端開口が仕切板(11)により閉鎖されるとともに、中空部(70)が長さ方向の中央部において仕切板(11)により上下両部分(70A)(70B)に区画されている。中空部(70)の上側部分(70A)の上下方向の範囲内に内側プレート(8)の上半部の複数の管挿入穴(18)が形成され、同じく中空部(70)の下側部分(70B)の上下方向の範囲内に下半部の複数の管挿入穴(18)が形成されている。外側プレート(7)における外方屈曲部(7a)内の中空部(70)の上下両部分(70A)(70B)には冷媒が長さ方向に流れるようになっている。

仕切板(11)は両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにより形成されたものであり、各仕切板挿入穴(27)内に外側から挿入されている。仕切板(11)は、左右方向外側から見て、各仕切板挿入穴(27)内に嵌め入れられる横長方形状の第１部分(11a)と、第１部分(11a)の外側縁部における上下両端部を除いた部分に一体に形成され、かつ外方に突出した弓形状の第２部分(11b)とよりなる（図４参照）。仕切板(11)の第１部分(11a)の前後両側縁部および内側縁部は直線状である。なお、前後両側縁部と内側縁部との間の角部は、仕切板挿入穴(27)内への挿入の際の作業性向上のために斜めに切除されている。第１部分(11a)における第２部分(11b)よりも前後両側の部分の外面は、タンク本体(7)の外側プレート(7)の平坦部(7b)の外面と面一となっている。第２部分(11b)の外面は外側プレート(7)の外方屈曲部(7)の外面と面一となっている。そして、仕切板(11)の第１部分(11a)の前後両側縁部がタンク本体(7)における仕切板挿入穴(27)の前後両側面にろう付され、同じく内側縁部が内側プレート(8)の左右方向外側面にろう付されている。また、仕切板(11)の上下両面（ヘッダタンク(2)の長さ方向の両面）が、タンク本体(7)における仕切板挿入穴(27)の上下両面（ヘッダタンク(2)の長さ方向両面）にろう付されている。さらに、内側プレート(8)の係合爪(21)が、外側プレート(7)の貫通穴(25)、すなわち仕切板挿入穴(27)と対応する位置に、貫通穴(25)（仕切板挿入穴(27)）の前後両端部を覆うように形成されていることにより、係合爪(21)は仕切板(11)の第１部分(11a)の前後両端部の外面にも係合し、仕切板(11)にろう付されている。

第１ヘッダタンク(2)の中間プレート(9)における上下の貫通穴(26)と中央部の貫通穴(26)との間の部分には、それぞれ内側プレート(8)の管挿入穴(18)を外側プレート(7)の外方屈曲部(7a)内の中空部(70)の上下両側部分(70A)(70B)に通じさせる貫通状連通穴(22)が形成されている。各連通穴(22)は、内側プレート(8)の各管挿入穴(18)と対応する位置に形成されており、連通穴(22)は管挿入穴(18)よりも一回り大きくなっている。そして、中間プレート(9)における外側プレート(7)の外方屈曲部(7a)内の中空部(70)の上側部分(70A)に通じるすべての連通穴(22)は、それぞれ中間プレート(9)における隣り合う連通穴(22)間の部分の前後方向中央部を切除することにより形成された連通部(23)により連通させられており、上側部分(70A)に通じるすべての連通穴(22)を連通させる連通部(23)、および連通穴(22)の前後方向中央部によって、中間プレート(9)に、冷媒が上下方向に流れる冷媒流通部(28)が形成されている。また、中間プレート(9)における外側プレート(7)の外方屈曲部(7a)内の中空部(70)の下側部分(70B)に通じるすべての連通穴(22)は、それぞれ中間プレート(9)における隣り合う連通穴(22)間の部分の前後方向中央部を切除することにより形成された連通部(23)により連通させられており、下側部分(70B)に通じるすべての連通穴(22)を連通させる連通部(23)、および連通穴(22)の前後方向中央部によって、中間プレート(9)に、冷媒が上下方向に流れる冷媒流通部(29)が形成されている。

そして、第１ヘッダタンク(2)のタ外側プレート(7)、内側プレート(8)および中間プレート(9)における上側部分(70A)および下側部分(70B)と対応する部分により、入口ヘッダ部(10A)および出口ヘッダ部(10B)が形成されており、外側プレート(7)の外方屈曲部(7a)内の中空部(70)の上下両側部分(70A)(70B)と、中間プレート(9)の上下両冷媒流通部(28)(29)とによって、入口ヘッダ部(10A)および出口ヘッダ部(10B)の冷媒流通空間(10a)(10b)が形成されている。

図２に示すように、第２ヘッダタンク(3)は、第１ヘッダタンク(2)とほぼ同様な構成であり、同一物および同一部分に同一符号を付す。両ヘッダタンク(2)(3)は、内側プレート(8)どうしが対向するように配置されている。

第２ヘッダタンク(3)の外側プレート(7)および中間プレート(9)には上下両端部のみに仕切板(11)が配置されており、外側プレート(7)の外方屈曲部(7a)内の中空部(70)は、上下両端開口のみが仕切板(11)により閉鎖されている。これにより、外側プレート(7)の外方屈曲部(7a)内の中空部(70)は上下に区画されていない。その結果、第２ヘッダタンク(3)には、第１ヘッダタンク(2)の入口ヘッダ部(10A)および出口ヘッダ部(10B)に跨るように１つの中間ヘッダ部(20)が形成されている。なお、外側プレート(7)の外方屈曲部(7)に冷媒入口および冷媒出口が形成されていない。

第２ヘッダタンク(3)の内側プレート(8)のすべての管挿入穴(18)は、外側プレート(7)における外方屈曲部(7a)内の中空部(70)の上下方向の範囲内に形成されており、内側プレート(8)のすべての管挿入穴(18)は、中間プレート(9)のすべての連通穴(22)を介して、外側プレート(7)の外方屈曲部(7a)内の中空部(70)に通じさせられている。中間プレート(9)のすべての連通穴(22)は、中間プレート(9)における隣り合う連通穴(22)間の部分の前後方向中央部を切除することにより形成された連通部(23)により連通させられている。その結果、連通部(23)、および連通穴(22)の前後方向中央部によって、中間プレート(9)に、冷媒が上下方向に流れる冷媒流通部(30)が形成されている。

そして、第２ヘッダタンク(3)の外側プレート(7)、内側プレート(8)および中間プレート(9)における中空部(70)と対応する部分により、第１ヘッダタンク(2)の２つのヘッダ部(10A)(10B)よりも１つ少ない数、ここでは１つの中間ヘッダ部(20)が、第１ヘッダタンク(2)の両ヘッダ部(10A)(10B)に跨るように形成されており、外側プレート(7)の外方屈曲部(7a)内の中空部(70)と、中間プレート(9)の冷媒流通部(30)とによって、中間ヘッダ部(20)の冷媒流通空間(20a)が形成されている。

熱交換管(4)は、金属、ここではアルミニウム製押出形材からなり、前後方向に幅広の扁平状で、その内部に長さ方向にのびる複数の冷媒通路(4a)が並列状に形成されている。熱交換管(4)の両端部は、それぞれ両ヘッダタンク(2)(3)の管挿入穴(18)に挿入された状態で、内側プレート(8)のろう材層を利用して内側プレート(8)にろう付されている。なお、熱交換管(4)の両端は中間プレート(9)の厚さ方向の中間部まで連通穴(22)内に入り込んでおり、中間プレート(9)の冷媒流通部(28)(29)(30)内に臨んでいる。すべての熱交換管(4)は、右端部が第１ヘッダタンク(2)の入口ヘッダ部(10A)の冷媒流通空間(10a)に通じるとともに左端部が第２ヘッダタンク(3)の中間ヘッダ部(20)の冷媒流通空間(20a)の上半部に通じる複数の熱交換管(4)からなる熱交換管群と、右端部が第１ヘッダタンク(2)の出口ヘッダ部(10B)の冷媒流通空間(10b)に通じるとともに左端部が第２ヘッダタンク(3)の中間ヘッダ部(20)の冷媒流通空間(20a)の下半部に通じる複数の熱交換管(4)からなる熱交換管群とに分けられることにより、第１および第２の２つのパス(P1)(P2)に区分されており、各パス(P1)(P2)を構成する全ての熱交換管(4)における冷媒の流れ方向が同一となっているとともに、２つのパス(P1)(P2)の熱交換管(4)における冷媒の流れ方向が異なっている。

コルゲートフィン(5)は両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートを用いて波状に形成されたものである。

両ヘッダタンク(2)(3)は、図８〜図１１に示すようにして製造されている。

まず、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなる外側プレート成形用アルミニウム板(40)（金属素板）に第１および第２のプレス加工を施すことにより、外方屈曲部(7a)および平坦部(7b)を有する外側プレート(7)を形成する。

以下、外側プレート(7)の製造方法について、さらに詳しく述べる。なお、外側プレート(7)の製造方法の説明に関しては、図８および図９の上下、左右をそれぞれ上下、左右というものとする。

まず、図８に示すように、アルミニウム板(40)に、凹部(42)を有する第１の雌型(41)と、第１雌型(41)の上方に配置され、かつ凸部(44)を有する第１の雄型(43)とを使用して第１のプレス加工を施すことによって、幅方向の中央部に、形成すべき外方屈曲部(7a)の横断面形状に近似した横断面形状で、かつ外方屈曲部(7a)を形成するための上方に開口した屈曲部(45)が形成されている中間加工品(40A)をつくる。中間加工品(40A)の屈曲部(45)の開口の左右両側部分は、それぞれ上方に向かって左右方向外方に斜め（屈曲部(45)から遠ざかる方向に斜め）にのび、かつ平坦部(7b)を形成する傾斜平坦部(46)となっている（図８(b)参照）。ここで、両傾斜平坦部(46)のなす角度αは６０〜１２０度であることが好ましい。

第１雌型(41)の凹部(42)は、屈曲部(45)の外形の幅よりも若干幅広である横断面方形状の屈曲部形成部(42a)と、屈曲部形成部(42a)の上方に連なりかつ上方に向かって徐々に左右方向外方に拡がった傾斜平坦部形成部(42b)とよりなる。傾斜平坦部形成部(42b)の左右両側面は上方に向かって左右方向外方に傾斜している。第１雄型(43)の凸部(44)は、左右両側面が下方に向かって左右方向内方に傾斜した傾斜平坦部形成部(44a)と傾斜平坦部形成部(44a)の下端に一体に設けられ、かつ横断面形状が中間加工品(40A)の屈曲部(45)の内形の横断面形状に合致した形状である屈曲部形成部(44b)とよりなる。

ついで、図９に示すように、凹部(48)を有するとともに最終製品である外側プレート(7)と同一の幅を有する第２の雌型(47)と、第２雌型(47)の下方に配置され、かつ凸部(51)を有するとともに最終製品である外側プレート(7)と同一の幅を有する第２の雄型(50)と、第２雄型(50)の左右両側に最終製品の外側プレート(7)の幅と同一の間隔をおいて配置された拘束部材(52)とを使用し、中間加工品(40A)を図８(b)に示す状態とは上下逆向きにした状態で（図９(a)参照）、第２のプレス加工を施すことによって、幅方向の中央部に外方屈曲部(7a)が形成されるとともに、外方屈曲部(7a)の両側部分が同一平面内に位置する平坦部(7b)となっている外側プレート(7)をつくる。

第２雌型(47)の凹部(48)は、外方屈曲部(7a)の外形の横断面形状に合致した横断面形状を有し、第２雄型(50)の凸部(51)は、外方屈曲部(7a)の内形の横断面形状に合致した横断面形状を有している。また、第２雌型(47)の下面における凹部(48)の開口の左右両側部分、および第２雄型(50)の上面における凸部(51)の左右両側部分は、それぞれ水平面(47a)(50a)となっている。

なお、第１および第２雌型(41)(47)、第１および第２雄型(43)(50)ならびに拘束部材(52)の長さは、最終製品である外側プレート(7)の長さ以上となっている。

第２のプレス加工の際には、中間加工品(40A)の屈曲部(45)が、第２雌型(47)の凹部(48)の底面に押されることにより、まず屈曲部(45)および傾斜部(46)が左右方向外方に拡がり、傾斜部(46)の先端が拘束部材(42)に当接する（図９(b)参照）。その後、中間加工品(40A)を拘束部材(42)により幅方向の両側から拘束しつつ、さらに第２雌型(47)により中間加工品(40A)を下方に押圧することによって、第２雌型(47)の凹部(48)と第２雄型(50)の凸部(51)とにより、中間加工品(40A)の屈曲部(45)を最終製品の外方屈曲部(7a)と同一形状にするとともに、第２雌型(47)の下面における凹部(48)の左右両側の水平面(47a)、および第２雄型(50)の上面における凸部(51)の左右両側の水平面(50a)により、傾斜部(46)を同一水平面内に位置するように変形させて、最終製品の平坦部(7b)と同一形状にする（図１１(c)参照）。このとき、中間加工品(40A)の材料は、第２雌型(47)の凹部(48)内面、第２雌型(47)の凹部(48)の両側の水平面(47a)、第２雄型(50)の凸部(51)の外面、および第２雄型(50)の凸部(51)の両側の水平面(50a)により形成される空間の隅々に流れ、その結果製造された外側プレート(7)の外方屈曲部(7a)の内周面と、平坦部(7b)における外方屈曲部(7a)の開口側の面との連接部の曲率半径が小さく、たとえば１mm以下となる。こうして、第１および第２ヘッダタンク(2)(3)の外側プレート(7)を製造する。

なお、第１ヘッダタンク(2)の外側プレート(7)を製造する際の第２プレス加工時には、貫通穴(25)、冷媒入口(12)および冷媒出口(15)を同時に形成することが好ましい。また、第２ヘッダタンク(3)の外側プレート(7)を製造する際の第２プレス加工時には、貫通穴(25)を同時に形成することが好ましい。

また、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより、管挿入穴(18)、側面被覆壁(19)、ならびに側面被覆壁(19)に真っ直ぐに連なったプレート係合爪形成用突片(21A)を有する内側プレート(8)を形成する（図１０および図１１参照）。また、アルミニウムベア材にプレス加工を施すことにより、連通穴(22)、連通部(23)および貫通穴(26)を有するタンク本体(7)の中間プレート(9)を形成する。さらに、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより、第１および第２部分(11a)(11b)を有する仕切板(11)を形成する。

ついで、図１０および図１１に示すように、３つのプレート(7)(8)(9)を中間プレート(9)が中間部に来るように積層し、外側プレート(7)および中間プレート(9)の貫通穴(25)(26)により形成された仕切板挿入穴(27)内に外側から仕切板(11)を挿入する。ついで、内側プレート(8)の係合爪形成用突片(21A)を内方に曲げて係合爪(21)を形成するとともに係合爪(21)を外側プレート(7)外面の前後両側縁部および仕切板(11)の前後両端部の外面に係合させることにより、３つのプレート(7)(9)(8)を仮止めするとともに仕切板(11)を仮止めしてして第１および第２ヘッダタンク(2)(3)用の仮止め体をつくる。また、適当な手段により、第１ヘッダタンク(2)を形成する仮止め体に、入口部材(13)および出口部材(16)を仮止めする。その後、仮止め体を所定温度に加熱し、外側プレート(7)のろう材層および内側プレート(8)のろう材層を利用して３つのプレート(7)(8)(9)を相互にろう付するとともに、仕切板(11)のろう材層、外側プレート(7)のろう材層および内側プレート(8)のろう材層を利用して、仕切板(11)の前後両側縁部とタンク本体(7)の仕切板挿入穴(27)の前後両側面、仕切板(11)の内側縁部と内側プレート(8)のタンク本体(7)側を向いた面、仕切板(11)における上下両面とタンク本体(7)における仕切板挿入穴(27)の上下両面、側面被覆壁(19)と外側プレート(7)および中間プレート(9)の前後両側面、ならびに係合爪(21)と外側プレート(7)および仕切板(11)とをそれぞれろう付する。また、第１ヘッダタンク(2)を形成する仮止め体においては、外側プレート(7)のろう材層を利用して外側プレート(7)と入口部材(13)および出口部材(16)とをろう付する。こうして、両ヘッダタンク(2)(3)が製造されている。

ガスクーラ(1)は、次のようにして製造される。すなわち、ヘッダタンク(2)(3)を製造する際の上述した２つの仮止め体を、内側プレート(8)どうしが対向するように間隔をおいて配置するとともに、複数の熱交換管(4)とコルゲートフィン(5)とを交互に配置し、熱交換管(4)の両端部をそれぞれ両仮止め体の内側プレート(8)の管挿入穴(18)および中間プレート(9)の連通穴(22)に挿入するとともに、両端のコルゲートフィン(5)の外側にサイドプレート(6)を配置して適当な治具で固定することにより、全部品の組立体を得る。

その後、組立体を所定のろう付温度に加熱し、上述したようにして両ヘッダタンク(2)(3)を製造すると同時に、内側プレート(8)と熱交換管(4)、熱交換管(4)とコルゲートフィン(5)、およびコルゲートフィン(5)とサイドプレート(6)とを一括してろう付する。こうして、ガスクーラ(1)が製造されている。

ガスクーラ(1)は、圧縮機、エバポレータ、減圧器およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器とともに超臨界冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして車両、たとえば自動車に搭載される。

上述したガスクーラ(1)において、圧縮機を通過したＣＯ_２ が、入口部材(13)の冷媒流入路(14)を通って冷媒入口(12)から第１ヘッダタンク(2)の入口ヘッダ部(10A)内に入り、冷媒流通空間(10a)内を下方に流れながら分流して第１パス(P1)のすべての熱交換管(4)の冷媒通路(4a)内に流入する。冷媒通路(4a)内に流入したＣＯ_２は、冷媒通路(4a)内を左方に流れて第２ヘッダタンク(3)の中間ヘッダ部(20)内の上半部（流入部）に流入する。中間ヘッダ部(20)内の上半部に流入したＣＯ_２は、冷媒流通空間(20a)内を下方に流れ、分流して第２パス(P2)のすべての熱交換管(4)の冷媒通路(4a)内に流入し、流れ方向を変えて冷媒通路(4a)内を右方に流れて第１ヘッダタンク(2)の出口ヘッダ部(10B)の冷媒流通空間(10b)内に入る。その後、ＣＯ_２は、出口ヘッダ部(10B)の冷媒流通空間(10b)内を下方に流れ、冷媒出口(15)および出口部材(16)の冷媒流出路(17)を通って流出する。そして、ＣＯ_２が熱交換管(4)の冷媒通路(4a)内を流れる間に、通風間隙を図１に矢印Ｘで示す方向に流れる空気と熱交換し、冷却される。

上記実施形態においては、ヘッダタンク(2)(3)の中間プレート(9)の数は１枚であるが、中間プレート(9)は複数枚用いられてもよい。

また、上記の実施形態においては、超臨界冷凍サイクルの超臨界冷媒として、ＣＯ_２が使用されているが、これに限定されるものではなく、エチレン、エタン、酸化窒素などが使用可能である。

また、上記の実施形態においては、熱交換管(4)は、アルミニウム押出形材からなるが、これに両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなる管製造用金属板を曲げた折り曲げ体からなるものであってもよい。

さらに、上記の実施形態においては、この発明の方法により製造されたヘッダタンク用外側プレートが超臨界冷凍サイクルのガスクーラのヘッダタンクに用いられているが、これに限定されるものではなく、他の熱交換器に用いることも可能である。

この発明の方法により製造された外側プレートを有するヘッダタンクを用いたガスクーラの全体構成を示す斜視図である。 図１のガスクーラの後方から前方を見た一部省略垂直断面図である。 図２の部分拡大図である。 図３のＡ−Ａ線拡大断面図である。 図２のＢ−Ｂ線拡大断面図である。 図２のＣ−Ｃ線拡大断面図である。 図２のＤ−Ｄ線断面図である。 図１のガスクーラのヘッダタンクの外側プレートを製造する方法における第１のプレス加工を示す概略横断面図である。 図１のガスクーラのヘッダタンクの外側プレートを製造する方法における第２のプレス加工を示す概略横断面図である。 図１のガスクーラを製造するにあたり、第１ヘッダタンクを構成する３つのプレートと入口部材および出口部材を示す分解斜視図である。 図１のガスクーラを製造するにあたり、第２ヘッダタンクを構成する３つのプレートを示す分解斜視図である。

符号の説明

(1)：ガスクーラ（熱交換器）
(2)(3)：ヘッダタンク
(4)：熱交換管
(7)：外側プレート
(7a)：外方屈曲部
(7b)：平坦部
(8)：内側プレート
(9)：中間プレート
(10A)：入口ヘッダ部
(10B)：出口ヘッダ部
(11)：仕切板
(18)：管挿入穴
(22)：連通穴
(40)：外側プレート成形用アルミニウム板（金属素板）
(40A)：中間加工品
(41)：第１雌型
(43)：第１雄型
(45)：屈曲部
(46)：傾斜平坦部
(47)：第２雌型
(47a)：水平面
(48)：凹部
(50)：第２雄型
(50a)：水平面
(51)：凸部
(52)：拘束部材

Claims (3)

1. 幅方向の中央部に、中間プレート側に開口する横断面略Ｕ字状の外方屈曲部が全長にわたって形成されているとともに、外方屈曲部の両側部分がそれぞれ同一平面内に位置する平坦部となっている外側プレートと、内側プレートと、これら両プレート間に介在させられかつ外側プレートおよび内側プレートにろう付された中間プレートとを備えた熱交換器用ヘッダタンクに使用される外側プレートを製造する方法であって、
   金属素板に第１の雌型および第１の雄型を用いて第１のプレス加工を施すことによって、幅方向の中央部に、形成すべき外方屈曲部の横断面形状に近似した横断面形状である屈曲部が全長にわたって形成されているとともに、屈曲部の両側部分が、屈曲部から遠ざかる方向に斜めにのびる傾斜平坦部となっている中間加工品をつくること、
   ならびに横断面形状が形成すべき外方屈曲部の外形の横断面形状に合致した凹部を備えているとともに凹部の開口の両側が水平面となっており、かつ最終製品の外側プレートと同一の幅を有する第２の雌型と、横断面形状が形成すべき外方屈曲部の内形に合致した凸部を備えているとともに、凸部の両側が水平面となっており、かつ最終製品の外側プレートと同一の幅を有する第２の雄型と、第２雄型の両側に最終製品の外側プレートの幅と同一の間隔をおいて配置された拘束部材とを使用し、第２雌型および第２雄型により中間加工品に第２のプレス加工を施すことによって、傾斜平坦部の先端を拘束部材に当接させた後に、第２雌型の凹部と第２雄型の凸部とにより、中間加工品の屈曲部を最終製品の外方屈曲部と同一形状にするとともに、第２雌型の凹部の両側の水平面と第２雄型の凸部の両側の水平面とにより、傾斜平坦部を同一平面内に位置するように変形させて、最終製品の平坦部と同一形状にすることを特徴とするヘッダタンク用外側プレートの製造方法。
2. 第１のプレス加工により得た中間加工品における両傾斜平坦部のなす角度が６０〜１２０度である請求項１記載のヘッダタンク用外側プレートの製造方法。
3. 互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、各ヘッダタンクが、請求項１または２記載の方法で製造された外側プレートと、内側プレートと、これら両プレート間に介在させられて外側プレートおよび内側プレートにろう付された中間プレートとを備えており、さらに外側プレートおよび中間プレートの少なくとも両端部に外方屈曲部内の中空部を塞ぐ仕切板が配置されるとともに当該仕切板が外側プレート、中間プレートおよび内側プレートにろう付されることにより、各ヘッダタンクに少なくとも１つのヘッダ部が形成され、内側プレートにおける外方屈曲部と対応する部分に、複数の管挿入穴が内側プレートの長さ方向に間隔をおいて貫通状に形成され、中間プレートに、内側プレートの各管挿入穴を外側プレートの外方屈曲部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、熱交換管の両端部が、両ヘッダタンクの内側プレートの管挿入穴および中間プレートの連通穴に挿入されて、内側プレートのろう材層を利用して内側プレートにろう付された熱交換器。

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