JP2009138992A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】連続蛇行曲げした冷媒チューブを有する熱交換器において、製造工程における冷媒チューブの工程不良を低減する。
【解決手段】第一端板4に設けた第一貫通穴7を、矩形部7Aと、該矩形部7Aの短辺寸法より短い寸法を直径とする半円部7Bが連続する長穴とし、プレートフィン群2を挟んで第一端板と対向する第二端板5に設けた第二貫通穴8を、矩形部8Aと円部8Bが連続する長穴とし、これらの穴7、8により、プレートフィン群2を貫通した冷媒チューブ3の各湾曲部3b、3Bから第一、第二端板4、5を挿入するときの摩擦抵抗を小さくして冷媒チューブ3の反り、曲がりを抑制し、また、第一端板4の第一貫通穴7と並設した加工穴11の密着部12を第一貫通穴7側へ塑性変形することにより、冷媒チューブ3と第一端板4の固定を行うようにした。
【選択図】図1
【解決手段】第一端板4に設けた第一貫通穴7を、矩形部7Aと、該矩形部7Aの短辺寸法より短い寸法を直径とする半円部7Bが連続する長穴とし、プレートフィン群2を挟んで第一端板と対向する第二端板5に設けた第二貫通穴8を、矩形部8Aと円部8Bが連続する長穴とし、これらの穴7、8により、プレートフィン群2を貫通した冷媒チューブ3の各湾曲部3b、3Bから第一、第二端板4、5を挿入するときの摩擦抵抗を小さくして冷媒チューブ3の反り、曲がりを抑制し、また、第一端板4の第一貫通穴7と並設した加工穴11の密着部12を第一貫通穴7側へ塑性変形することにより、冷媒チューブ3と第一端板4の固定を行うようにした。
【選択図】図1
Description
本発明は、冷凍サイクル等に使用される熱交換器に関するものである。
冷凍空調機器に用いられる熱交換器の冷媒漏れは、冷凍空調機器自体の機能を喪失してしまうことから、熱交換器の冷媒漏れの低減が大きな課題である。また、地球温暖化対策として冷媒のノンフロン化が加速する中で、代替冷媒の大きな候補の可燃性であるHC冷媒においては、製品安全の面からも熱交換器の冷媒漏れの防止は必要不可欠である。
かかる構成の熱交換器において、冷媒漏れの発生箇所は主に配管の接合部分であり、かかる点から、冷媒回路を一本の連続した冷媒チューブで構成した接合部を有しない熱交換器が知られている(特許文献1参照)。
図11は、特許文献1に記載された従来の熱交換器の斜視図である。
図11に示すように、熱交換器51は、複数の冷媒チューブ挿入用長穴を設けた一群のプレートフィン52と、直管部および曲管部が連続する蛇行状に折り曲げた一本の連続した冷媒チューブ53と、複数の冷媒チューブ挿入用長穴54aを設けた、冷媒チューブ挿入側の側板54と、曲管部側の側板55とからなる。
そして、熱交換器51は、冷媒チューブ53を挿入する際、冷媒チューブ挿入側の側板54側から、冷媒チューブ53の曲管部(湾曲部)53aを長穴54aより挿入し、冷媒チューブ53が、冷媒チューブ挿入側の側板54、一群のプレートフィン52、曲管部側の側板55を貫通した後、冷媒チューブ53内に液圧等を加える等して冷媒チューブ53の径を拡大(拡管)することにより、冷媒チューブ53と、側板54、側板55、およびプレートフィン52群を、密着固定する工程を経て製造されるものである。
特開平11−333539号公報
しかしながら、上記従来の熱交換器51は、複数の冷媒チューブ挿入用長穴54aを設けた側板54に冷媒チューブ53を挿入する際、まず、冷媒チューブ挿入側の側板54側から、冷媒チューブ53の曲管部53aを挿入し、冷媒チューブ53の曲管部53aが冷媒チューブ挿入側の側板54、一群のプレートフィン52、曲管部側の側板55の順に通過した後に、その状態を維持し、冷媒チューブ53と挿入側の側板54、曲管部側の側板55および一群のプレートフィン52を密着固定するという製作手順となる。
このとき、冷媒チューブ53の直管部は、挿入先から挿入元に亘って連続して冷媒チューブ挿入側(挿入元)の側板54に設けた冷媒チューブ挿入用長穴54aと摩擦接触した状態で挿入が行われるため、特に冷媒チューブ53が側板54(挿入元)を通過する際の摩擦抵抗が大きく、その結果、冷媒チューブ53の挿入工程で冷媒チューブ53の座屈、反り、折れ曲がり等の工程不良が発生し、製造歩留まりが悪化して製造コストが高くなるという課題を有していた。
また、冷媒チューブの工程不良防止のために、冷媒チューブ出入り口側の側板54の冷媒チューブ挿入用穴を、冷媒チューブ53に対して十分なクリアランスを確保した寸法にすると、冷媒チューブ53の挿入性を改善することができるが、冷媒チューブ挿入側の側板54の冷媒チューブ挿入用穴が、冷媒チューブ53に対するクリアランスが大きすぎて、拡管工程後においても、冷媒チューブ挿入側の側板54と冷媒チューブ53が固定されず、品質が悪化するという課題も有していた。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、製造歩留まりがよく、低コスト、かつ高品質な熱交換器が提供できるようにすることを目的とするものである。
上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、一群のプレートフィンを挟んで位置し、かつ冷媒チューブの曲管部が貫通する穴を設けた側板において、前記側板を、前記冷媒チューブの曲げ加工された曲管部が貫通する貫通穴と、前記貫通穴と並設され、かつ前記冷媒チューブの貫通状態においてその一部が前記貫通穴内側へ突出して冷媒チューブの外壁面に密着する密着部を設けた加工穴を具備する構成とし、前記貫通穴を、矩形部と、前記矩形部の短辺寸法より短い寸法を直径とする半円部が、該矩形部両側においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状としたものである。
これにより、熱交換器の冷媒チューブは、端板の貫通状態において、前記加工穴の塑性変形により、端板と強固に密着固定することができるため、前記端板に設けた貫通穴寸法を冷媒チューブの貫通構造(曲管部構造)寸法よりも大きくすることができる。
その結果、熱交換器の組立て時において、冷媒チューブと貫通穴の摩擦接触が抑制され、冷媒チューブの変形、折れ曲がり等の不具合の発生リスクが軽減される。また、冷媒チューブと端板は、加工穴周縁の塑性変形による該周縁と冷媒チューブの密着により、強固に固定することができ、製造歩留まりがよく、また端板と冷媒チューブの密着不良による端板のがたつき、外れが抑制でき、高品質の熱交換器を製造することができる。
特に、前記貫通穴の形状を、矩形部と、前記矩形部の短辺寸法より短い寸法を直径とする半円部が、該矩形部両側においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状とすることにより、冷媒チューブの外形が該半円部に沿って密着するため、熱伝導性の低下が抑制でき、また組立て後における第一端板との固定も確実となり、熱交換器の信頼性を高めることができるものである。
本発明の熱交換器は、熱交換器の製作過程において、冷媒チューブの損傷、反り、あるいは折れ等の不具合の発生を抑制した歩留まりのよいものとし、不要なコストをかけることが少ない熱交換器とすることができる。
また、本発明における熱交換器は、加工穴を塑性変形させることにより、端板の冷媒チューブへの密着固定が行えるため、前記端板と冷媒チューブの密着不良による端板のがたつき、外れが抑制でき、高品質の熱交換器を製造することができる。
さらに、前記貫通穴を、矩形部と、前記矩形部の短辺より短い径の半円部が、該矩形部両側においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状とすることにより、冷媒チューブの外形と該半円部の密着性を高めることができ、組立て後における第一端板との固定も確実となり、熱交換器の信頼性を高めることができる。
請求項1に記載の発明は、直管部および曲管部が連続する如く蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、前記冷媒チューブが貫通する長穴を複数有し、相互に間隔をおいて配置された多数のプレートフィンと、前記冷媒チューブが貫通する穴を複数有し、前記プレートフィンを挟んで配置された一対の端板を有する熱交換器であって、前記端板を、前記冷媒チューブの一方の曲管部が貫通した第一貫通穴と、前記冷媒チューブの少なくとも始端または終端が貫通する端部穴をそれぞれ有する第一端板と、前記一方の曲管部と反対側に位置する他方の曲管部が貫通した第二貫通穴を有する第二端板より構成し、さらに、前記第一貫通穴を、矩形部と、前記矩形部の短辺寸法より短い寸法を直径とする半円部が、該矩形部両側においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状とし、さらに、前記第一貫通穴を有する端板に、前記第一貫通穴と並設され、かつ前記冷媒チューブの貫通状態においてその一部が前記貫通穴内側へ突出して冷媒チューブの外壁面に密着する密着部とその密着部を形成する加工穴を設けたものである。
かかる構成とすることにより、前記第一端板に設けた加工穴の一部を塑性変形して第一端板と冷媒チューブを密着させることができるため、前記端板に設けた貫通穴の寸法を前記冷媒チューブの曲管部寸法にクリアランスを設けた寸法とすることができ、その結果、組立て時における冷媒チューブの前記貫通穴との摩擦接触に起因する損傷、反り等を抑制した熱交換器を得ることができ、不要なコストをかけることが少ない低コストの熱交換器とすることができる。
特に、前記第一貫通穴の形状を、矩形部と、前記矩形部の短辺より短い径の半円部が、該矩形部両側においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状とすることにより、冷媒チューブの外形と該半円部の密着性を高めることができ、組立て後における第一端板との固定も確実となり、熱交換器の信頼性を高めることができる。
また、前記端板に設けた加工穴の一部を塑性変形し、冷媒チューブと密着させることにより、端板と冷媒チューブの密着を強固なものとすることができ、その結果、端板のがたつき、外れといった不具合の少ない高品質の熱交換器とすることができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記加工穴を、前記第一端板における少なくとも最も外側に位置する第一貫通穴の近傍に設けたものである。
かかる構成とすることにより、冷媒チューブの左右両側で端板と冷媒チューブの密着を行った構成となり、端板周縁に撓み等の応力が作用しても加工穴と冷媒チューブの密着の緩みが生じ難く、密着状態を良好に維持することができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記加工穴を、前記第一端板周縁との間に前記第一貫通穴が介在する位置に設けたものである。
かかる構成とすることにより、前記端板と貫通穴の間部分の強度を確保することができ、前記加工穴の一部を冷媒チューブに密着させる場合において、端板の特に周縁部における変形が抑制され、熱交換器の品質を損なうことが抑制できる。
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか一項に記載の発明において、前記第二端板に設けた前記第二貫通穴、および前記プレートフィンに設けた冷媒チューブ挿入穴を、矩形部と、前記冷媒チューブの外径より大径の円形部を具備し、前記円形部が、該矩形部の両側においてそれぞれの短辺に連続することにより両端が膨らんだ略長穴形状とし、さらに、前記プレートフィンに設けた冷媒チューブ挿入穴および前記第一端板に設けた第一貫通穴の長径寸法を、第二端板に設けた第二貫通穴の長径寸法より大きくし、また、前記プレートフィンに設けた冷媒チューブ挿入穴の円形部の径を、前記第二端板に設けた第二貫通穴の円形部の径よりも大きくしたものである。
かかる構成とすることにより、冷媒チューブ挿入時における端板と冷媒チューブのクリアランスが十分得られ、摩擦接触を抑制することができる。その結果、損傷あるいは反りの極めて少ない冷媒チューブの貫通構造が得られ、熱交換器の品質を高めることができる。
また、前記加工穴における密着部の塑性変形および冷媒チューブの拡管によって、前記冷媒チューブと端板の固定を確実なものとすることができる。
請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか一項に記載の発明において、前記冷媒チューブの蛇行を、縦列に蛇行する縦列部分と、該縦列部分から横方向に蛇行する横列部分を有する形状とし、前記第一端板に設けた第一貫通穴における前記横列部分の曲管部が貫通する第一貫通穴の矩形部の短辺を、前記縦列部分の曲管部が貫通する挿入用穴の矩形部の短辺より長くしたものである。
かかる構成とすることにより、冷媒チューブの加工において、寸法形状が安定しない横列部分(ひねり加工部分)においても、前記冷媒チューブと前記第一端板との摩擦抵抗を低減することができるため、前記冷媒チューブを容易に挿入することができる。したがって、横列方向に曲げ加工された冷媒チューブにおいても損傷を少なくすることができる。
請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれか一項に記載の発明において、前記第一端板および第二端板の少なくとも一方の材質を、鋼板としたものである。
かかることにより、安価な鋼板を使用することで、熱交換器の材料費を低減することができる。
請求項7に記載の発明は、請求項1から6のいずれか一項に記載の発明において、前記端板に設ける貫通穴を、プレス成型加工により形成し、前記加工時に形成される貫通穴周縁のバリの延出方向が、前記曲管部が貫通する方向となるように前記端板を配置したものである。
かかることにより、冷媒チューブの端板貫通時において前記バリが冷媒チューブを損傷するリスクが少なくでき、自動化装置による冷媒チューブの挿入とした場合であっても冷媒チューブの損傷を少なくすることができ、熱交換器の品質を損なうことも抑制できるものである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における熱交換器の斜視図である。図2は、同実施の形態1における熱交換器の第一端板側からの平面図である。図3は、同実施の形態1の熱交換器を構成する第一端板の組立て前の平面図である。図4は、同実施の形態1の熱交換器を構成する第二端板の平面図である。図5は、同実施の形態1の熱交換器を構成するプレートフィンの平面図である。図6は、同実施の形態1における熱交換器の冷媒チューブの貫通状態を示す局部断面図である。図7は、同実施の形態1における熱交換器の第一端板に設けられた従列挿入穴(第一貫通穴)部の平面図である。図8は、同実施の形態1における熱交換器の第二端板に設けられた貫通穴(第二貫通穴)部の平面図である。図9は、同実施の形態1における熱交換器の製造工程において冷媒チューブをプレートフィン群へ挿入する前の工程図である。図10は、同実施の形態1における熱交換器の製造工程において端板を取付ける工程図である。
図1は、本発明の実施の形態1における熱交換器の斜視図である。図2は、同実施の形態1における熱交換器の第一端板側からの平面図である。図3は、同実施の形態1の熱交換器を構成する第一端板の組立て前の平面図である。図4は、同実施の形態1の熱交換器を構成する第二端板の平面図である。図5は、同実施の形態1の熱交換器を構成するプレートフィンの平面図である。図6は、同実施の形態1における熱交換器の冷媒チューブの貫通状態を示す局部断面図である。図7は、同実施の形態1における熱交換器の第一端板に設けられた従列挿入穴(第一貫通穴)部の平面図である。図8は、同実施の形態1における熱交換器の第二端板に設けられた貫通穴(第二貫通穴)部の平面図である。図9は、同実施の形態1における熱交換器の製造工程において冷媒チューブをプレートフィン群へ挿入する前の工程図である。図10は、同実施の形態1における熱交換器の製造工程において端板を取付ける工程図である。
図1において、熱交換器1は、直管部3aおよび曲管部3b、3Aが連続し、かつ縦列Aおよび横列Bに複数となるように蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ3と、該冷媒チューブ挿入用の長穴2a(図5)を複数設け、互いに間隔をおいて配置され、冷媒チューブ3が挿入された一群のプレートフィン(以下、プレートフィン群と称す)2と、プレートフィン群2を挟み込むようにプレートフィン群2の両端に位置し、冷媒チューブ3が挿入され、冷媒チューブ3と密着するように固定された第一端板4および第二端板5を具備している。ここで、第一端板4は、冷媒チューブ3の挿入側(挿入元)となり、第二端板5は、冷媒チューブ3の貫通側(挿入先)となる。
冷媒チューブ3には、一般に銅あるいはアルミ材等の材料が用いられ、またプレートフィン群2にはアルミ材が用いられ、さらに第一、第二の各端板4、5には、鋼材が用いられている。
各端板4、5は、前述の如く熱交換器1の組立て工程において、冷媒チューブ3の挿入方向の挿入側(挿入元)における曲管部3b、3Aが貫通する第一端板4と、挿入方向(挿入先)における曲管部3Bが貫通する第二端板5に定義される。
第一端板4には、冷媒チューブ3の直管部3aの始端3cと終端3dが貫通する端部穴6と、冷媒チューブ3の曲管部3bが貫通する縦列挿入穴7、冷媒チューブ3のひねり加工が施された曲管部3Aが貫通する横列挿入穴9が設けられている。
縦列挿入穴7および横列挿入穴9は、それぞれ本発明の第一貫通穴に相当するものである。
さらに、第一端板4には、従列挿入穴7の近傍で、かつ従列挿入穴7の長径と平行方向に延出する矩形の加工穴11が設けられている。この加工穴11は、第一端板4の周縁との間において、最も外側に位置する縦列挿入孔7が位置するように設けられており、本実施の形態1においては、左右それぞれにおいて横2列に亘り縦列挿入穴7に対応して設けられている。かかる加工穴11の形成は、熱交換器1の大きさ、あるいは冷媒チューブ3の縦列数、横列数に応じて任意に設定することができるもので、小型軽量の場合であれば、左右の再外側に位置する貫通穴にのみ対応した加工穴の形成とすることもできる。
そして、加工穴11は、熱交換器1の組立て状態においては、従列挿入穴7と加工穴11で挟まれた部分(以下、密着部と称す)12を、その一部が冷媒チューブ3と密着するようにカシメ加工等によって塑性変形されている。したがって、加工穴11は、図2に示す如く、台形を基調として斜辺が若干湾曲した形状に変形している。
また、第二端板5には、図4に示す如く冷媒チューブ3の挿入方向に位置する曲管部3Bが貫通する貫通穴8が設けられている。この貫通穴8は、本発明の第二貫通穴に相当するものである。
ここで、第一端板4は、始端3cと終端3dを同一面側に設けている関係上、双方の端部穴6を設けているが、始端3c、終端3dのいずれか一方が第二端板5側に延出する場合は、第二端板5に端部穴を設けることになる。
そして、端部穴6は、冷媒チューブ2の外径より大きい直径に形成されている。また、第一端板4に設けた縦列挿入穴7および横列挿入穴9は、図3に示す如く矩形部7A、9Aと、前記矩形部の短辺寸法より短い寸法を直径とする半円部7B、9Bが、該矩形部両側においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状に形成されている。そして、挿入穴7、9は、その矩形部7A、9Aの短辺寸法が、冷媒チューブ3の径よりも若干大きな寸法に設定されている。
すなわち、従列挿入穴7を貫通する曲管部3bは、後述するひねり加工された曲管部3Aと異なり、単に冷媒チューブ3の直管部3aを所定の径に湾曲させたもので、その結果、従列挿入穴7は、冷媒チューブ3の径に近い寸法を幅とする長穴形状に形成されている。具体的には、冷媒チューブ3の貫通において、クリアランスが大きすぎると冷媒チューブ3との密着性が確保できないため、摩擦接触が少なくなる、あるいはほとんどない程度の寸法に設定されている。
換言すると、挿入穴7、9の長径L(図3)は、冷媒チューブ3の蛇行幅l(図1)よりも若干大きく、冷媒チューブ3の縦列A配置と横列B配置に沿って所定の位置に形成されている。また、横列Bに沿った横列挿入穴9は、冷媒チューブ3の横列Bの展開に沿う如く傾斜している。
特に、横列挿入穴9は、縦列挿入穴7よりもさらに若干大きく形成されている。
かかる理由は、冷媒チューブ3の加工において、横列Bの曲管部3Aは、その引き回しにおいて、所定の傾斜角度を持たせるためにひねり加工が施され、その結果、単純に所定の寸法で湾曲した縦列の曲管部3bと異なり、寸法形状が安定しない状態となっているためである。
したがって、横列挿入穴9を、縦列挿入穴7よりもさらに若干大きく形成することにより、熱交換器1の組立て時において、横列部分(ひねり加工部分)においても、冷媒チューブ3と第一端板4との摩擦抵抗を低減することができるため、冷媒チューブ3を比較的容易に挿入することができる。その結果、横列方向に曲げ加工された冷媒チューブにおいても損傷を少なくすることができる。
さらに、第二端板5には、図4に示す如く冷媒チューブ3の曲管部3Bが貫通する貫通穴8がプレス成型加工によって設けられている。
貫通穴8は、矩形部8Aと、矩形部8Aの短辺の寸法よりも大寸法径の円部8Bより形成され、矩形部8Aの短辺に円部8Bを連続させることにより、長手方向両端が膨らんだ長穴形状に形成されている。また、円部8Bは、冷媒チューブ3の管径よりも微小に大きく設定されている。
貫通穴8をかかる形状とする理由は、冷媒チューブ3の曲管部3Bが、プレートフィン群2および第二端板5を貫通する際に、その貫通が円滑となるように該曲管部3Bの円弧部を若干扁平に加工しているためである。また、貫通穴8を冷媒チューブ3の管径より微小に大きく設定する理由は、冷媒チューブ3の貫通が比較的円滑に行えるようにするためである。
したがって、冷媒チューブ3が第二端板5を貫通した状態では、貫通穴8の円部8bと冷媒チューブ3は略密着した状態となっている。
ここで、第一端板4および第二端板5の材料は、それぞれ鋼板であり、それぞれに設けた端部穴6、縦列挿入穴7、横列挿入穴9、貫通穴8および加工穴11は、プレス打ち抜き加工によって形成されている。
したがって、これらの穴の周縁には、打ち抜き方向であって微小に延出するバリが残存しているものである。この様子を、従列挿入穴7、貫通穴8に関し、図6、図7、図8、図10においてバリに符号10a、10bを付して説明する。
また、プレートフィン群(各プレートフィン)2には、アルミ材が用いられ、図5に示す如く、第二端板5に設けられた貫通穴8と略相似形となるように、矩形部2bと円部2cを連続させた、即ち両端が膨らんだ形状の長穴2a(本発明の冷媒チューブ挿入穴に相当)がプレス成型加工によって設けられており、貫通穴8よりも若干大きく形成されている。そして、長穴2aの周囲には、相互のフィン間隔の規制、および冷媒チューブ3との熱伝導を良好とするためのカラー部2d(図6、図9)が設けられている。
次に、以上のように構成された熱交換器1の組立て方法について、図6、図9および図10を参照しながら説明する。
まず、真っ直ぐなパイプを縦列Aおよび横列Bに複数となるよう蛇行状に曲げ加工した冷媒チューブ3を、その曲管部3Bから図9に示す如くプレートフィン群2に設けた長穴2aに挿入する。その方向は、長穴2aに設けたカラー部2bの反延出方向からの挿入とすることが、冷媒チューブ3とカラー部2dの干渉が少なく、好ましい。そして、さらに挿入を続け、所定の挿入を完了する。
前述の挿入に際し、曲管部3Bは、予めその先端部が若干扁平となるように加工されているため、プレートフィン群2への挿入も円滑となり、その挿入時の干渉によって長穴2aおよびカラー部2dが変形することも抑制できる。
そして、冷媒チューブ3のプレートフィン群2への挿入が完了した後に、図10に示す如く曲管部3b側から第一端板4を、その縦列挿入穴7、横列挿入穴9が曲管部3b、3Aを貫通するように挿入し、また、曲管部3B側から第二端板5を、その貫通穴8が曲管部3Bを貫通するように挿入する。
このとき、第一端板4および第二端板5の面は、従列挿入穴7、横列挿入穴9および貫通穴8の周縁に形成されたバリ10a、10bが外側に位置するように配置する。その結果、第一端板4のバリ10aと第二端板5のバリ10bは、相反する方向に延出している。
そして、第一端板4および第二端板5が、それぞれ所定の位置に挿入された状態で冷媒チューブ3内に、高圧に加圧された水、あるいは油等の液体を流す(圧入する)ことにより、その液圧によって冷媒チューブ3が拡管され、冷媒チューブ3とプレートフィン群2、第一端板4、第二端板5の相互を密着固定させる。
この状態は、第一端板4に設けた従列挿入穴7、横列挿入穴9の寸法が、第二端板5に設けた貫通穴8よりも微妙に大きいため、冷媒チューブ3と第一端板4との密着固定が不安定な状態にある。
しかし、かかる状態において、第一端板4に設けた加工穴11の密着部12を治具等(図示せず)にて従列挿入穴7側へ塑性変形させることにより、冷媒チューブ3は、従列挿入穴7の一側と密着部12によって挟持固定され、その結果、第一端板4と安定した固定が行われることとなる。
かかる工程を終えることにより、熱交換器1の組立てが完了する。
なお、冷媒チューブ3の第一端板4、第二端板5貫通状態において、拡管工程後に加工穴11(密着部12)の塑性変形を行うようにしたが、塑性変形工程を先に行い、その後拡管工程とすることも可能である。この場合、密着部12をカシメ加工等によって塑性変形する塑性応力を若干弱める等、その後の拡管によって冷媒チューブ3が変形しないように配慮しておくことが望ましい。
上述の如く組立てられた熱交換器1は、プレートフィン群2に冷媒チューブ3が貫通した状態で第一端板4および第二端板5を取付ける構成であるため、冷媒チューブ3と第一端板4、および冷媒チューブ3と第二端板5が干渉(摩擦接触)する長さが少なく、また第一端板4および第二端板5それぞれに設けた端部穴6、従列挿入穴7、横列挿入穴9および貫通穴8の寸法を、冷媒チューブ3の径および蛇行幅(曲げ幅)lよりも若干大きく設定しているため、冷媒チューブ3と各端板4、5との干渉(擦れ、引っかかり等)が少ない構成となる。
その結果、組立て時における冷媒チューブ3あるいはプレートフィン群2の損傷を少なくすることができ、その結果、熱交換器1としての変形がほとんど生じないもので、例えば、プレートフィンの変形に伴う通風抵抗の増大に起因した熱交換器の性能低下等が抑制でき、品質の向上をはかることができる。
特に、縦列挿入穴7、横列挿入穴9の形状を、矩形部7A、9Aと、前記矩形部の短辺より短い径の半円部7B、9Bが、該矩形部7A、9Aの両側においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状とすることにより、半円部7B、9Bの直径を冷媒チューブ3の外径に近づけることができる。その結果、矩形部7A、9Aでは冷媒チューブ3とのクリアランスを確保し、半円部7B、9Bでは冷媒チューブ3の外形との密着性を高めることができ、組立て後における第一端板7との固定も確実となり、熱交換器の信頼性を高めることができる。
また、冷媒チューブ3の始端3cと終端3dの長さを適宜設定することにより、従来リードパイプと称する流体回路側との接続を容易とするパイプ(短寸法)のロウ付け作業が不要となり、ロウ付け不良に伴う品質低下を抑制することができる。
さらに、前述の如く、冷媒チューブ3等の損傷(座屈、反り、折れ曲がり等)を抑制した組立てが可能なため、歩留まりがよく、生産性を高めることができ、製造コストの低減化が可能となるものである。
また、上述の組立て工程において、冷媒チューブ3のプレートフィン群2への挿入に際し、予めプレートフィン群2における挿入先面側に第二端板5あるいはそれに代わる金属板等を当接し、冷媒チューブ3の挿入を行うようにすれば、冷媒チューブ3の挿入に起因するプレートフィン群2の撓み変形等が抑制でき、熱交換器1の品質低下が抑制できる。
特に前者の場合は、冷媒チューブ3の第二端板5への挿入も並行して行えるため、手作業の場合であれば作業効率が向上し、自動機の場合であれば設備構成の簡略化が期待できる。さらに冷媒チューブ3と第二端板5との干渉(摺動摩擦)時間も短いため、冷媒チューブ3の損傷、品質低下を抑制することもできる。
さらに、冷媒チューブ3の横列B方向への蛇行加工は、縦列A方向への蛇行加工と比較して、管に作用する応力方向にひねりが作用する関係から若干寸法にばらつきが生じやすいが、本実施の形態1の如く横列挿入穴9を若干大きく形成することにより、前述の寸法のばらつきに伴う冷媒チューブ3挿入時の摩擦を最小限に抑制することができる。
また、第一端板4、第二端板5のプレートフィン群2への当接面を、縦列挿入穴7、横列挿入穴9および貫通穴8の周縁に形成されたバリ10a、10bがそれぞれ外側へ延出する方向とすることにより、冷媒チューブ3の挿入工程において、曲管部3A、3b、3Bとの相対的な移動方向がバリ10a、10bの延出方向と同一方向となるため、バリ10a、10bが冷媒チューブ3の表面に食込むことも抑制され、冷媒チューブ3の挿入作業がより円滑に行えるものである。
しかも、各端板4、5に安価な鋼板等を用いることができ、材料コストの高騰化を抑制することができる。
さらに、第一端板4の端部穴6を貫通した始端3cと終端3dは、端部穴6の径が冷媒チューブ3の径よりも大きく設定されていることから、端部穴6周縁と干渉することがなく、冷媒チューブ3内を冷媒が流れることによって生じる振動に起因してその表面が疲労破壊し、生地リークすることを防止することができる。
なお、かかる構成は、冷媒チューブ3の蛇行状加工において縦列A数、横列B数が多少増加した構成であっても支障なく組立てが可能であり、同様の作用効果が期待できるものである。
さらに、必要に応じて第二端板5に設けた貫通穴8の矩形部8Aと円部8Bの接続部分(角部)にR部(面取り)を施すことで、第二端板5を冷媒チューブ3に挿入する際に懸念される、冷媒チューブ3の損傷をさらに低減することができる。
また、同様に冷媒チューブ3の曲管部3A、3bが貫通する第一端板4に設けた縦列挿入穴7、横列挿入穴9および第二端板5に設けた貫通穴8において、冷媒チューブ3が通過する部分にバーリングを設けることによって、冷媒チューブ3の挿入をさらによくすることができ、冷媒チューブ3と第一端板4、第二端板5の固定状態をさらによくすることができる。
本発明にかかる熱交換器は、製造コストを低減した熱交換器であり、また熱交換器の製作過程において、冷媒チューブの工程不良を少なくする歩留まりのよい構成で、製造コストを低減することができ、冷蔵庫、自動販売機等の流体を冷媒とする熱交換機器の他に、ラジエター等の如く水等の液体を流体とする熱交換機器を具備する産業機器分野にわたって広く適用できるものである。
1 熱交換器
2 プレートフィン
2a 長穴(冷媒チューブ挿入穴)
2b 矩形部
2c 円部
3 冷媒チューブ
3A 曲管部
3B 曲管部
3b 曲管部
4 第一端板
5 第二端板
6 端部穴
7 縦列挿入穴(第一貫通穴)
7A 矩形部
7B 半円部
8 貫通穴(第二貫通穴)
8A 矩形部
8B 円部
9 横列挿入穴(第一貫通穴)
9A 矩形部
9B 半円部
10a バリ
10b バリ
11 加工穴
12 密着部
2 プレートフィン
2a 長穴(冷媒チューブ挿入穴)
2b 矩形部
2c 円部
3 冷媒チューブ
3A 曲管部
3B 曲管部
3b 曲管部
4 第一端板
5 第二端板
6 端部穴
7 縦列挿入穴(第一貫通穴)
7A 矩形部
7B 半円部
8 貫通穴(第二貫通穴)
8A 矩形部
8B 円部
9 横列挿入穴(第一貫通穴)
9A 矩形部
9B 半円部
10a バリ
10b バリ
11 加工穴
12 密着部
Claims (7)
- 直管部および曲管部が連続する如く蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、前記冷媒チューブが貫通する長穴を複数有し、相互に間隔をおいて配置された多数のプレートフィンと、前記冷媒チューブが貫通する穴を複数有し、前記プレートフィンを挟んで配置された一対の端板を有する熱交換器であって、前記端板を、前記冷媒チューブの一方の曲管部が貫通した第一貫通穴と、前記冷媒チューブの少なくとも始端または終端が貫通する端部穴をそれぞれ有する第一端板と、前記一方の曲管部と反対側に位置する他方の曲管部が貫通した第二貫通穴を有する第二端板より構成し、さらに、前記第一貫通穴を、矩形部と、前記矩形部の短辺寸法より短い寸法を直径とする半円部が、該矩形部両側においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状とし、さらに、前記第一貫通穴を有する端板に、前記第一貫通穴と並設され、かつ前記冷媒チューブの貫通状態においてその一部が前記貫通穴内側へ突出して冷媒チューブの外壁面に密着する密着部とその密着部を形成する加工穴を設けた熱交換器。
- 前記加工穴を、前記第一端板における少なくとも最も外側に位置する第一貫通穴の近傍に設けた請求項1に記載の熱交換器。
- 前記加工穴を、前記第一端板周縁との間に前記第一貫通穴が介在する位置に設けた請求項1または2に記載の熱交換器。
- 前記第二端板に設けた前記第二貫通穴、および前記プレートフィンに設けた冷媒チューブ挿入穴を、矩形部と、前記冷媒チューブの外径より大径の円形部を具備し、前記円形部が、該矩形部の両側においてそれぞれの短辺に連続することにより両端が膨らんだ略長穴形状とし、さらに、前記プレートフィンに設けた冷媒チューブ挿入穴および前記第一端板に設けた第一貫通穴の長径寸法を、第二端板に設けた第二貫通穴の長径寸法より大きくし、また、前記プレートフィンに設けた冷媒チューブ挿入穴の円形部の径を、前記第二端板に設けた第二貫通穴の円形部の径よりも大きくした請求項1から3のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記冷媒チューブの蛇行を、縦列に蛇行する縦列部分と、該縦列部分から横方向に蛇行する横列部分を有する形状とし、前記第一端板に設けた第一貫通穴における前記横列部分の曲管部が貫通する第一貫通穴の矩形部の短辺を、前記縦列部分の曲管部が貫通する挿入用穴の矩形部の短辺より長くした請求項1から4のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記第一端板および第二端板の少なくとも一方の材質を、鋼板とした請求項1から5のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記端板に設ける貫通穴を、プレス成型加工により形成し、前記加工時に形成される貫通穴周縁のバリの延出方向が、前記曲管部が貫通する方向となるように前記端板を配置した請求項1から6のいずれか一項に記載の熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007314325A JP2009138992A (ja) | 2007-12-05 | 2007-12-05 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007314325A JP2009138992A (ja) | 2007-12-05 | 2007-12-05 | 熱交換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009138992A true JP2009138992A (ja) | 2009-06-25 |
Family
ID=40869776
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007314325A Pending JP2009138992A (ja) | 2007-12-05 | 2007-12-05 | 熱交換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009138992A (ja) |
-
2007
- 2007-12-05 JP JP2007314325A patent/JP2009138992A/ja active Pending
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