JP2012026666A - 熱交換器用ヘッダ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】角柱形状のヘッダを製造する際の加工コストを低減することができる熱交換器用ヘッダ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】熱交換器用ヘッダ１３は、角柱形状のヘッダ本体２３と栓材２５とを備えている。ヘッダ本体２３は、長手方向に沿って直線状に貫通する冷媒流路３１と、前記長手方向に交差する交差方向に延びて冷媒流路３１にそれぞれ連通し、複数の金属管１７，１９の各端部をそれぞれ接続するための複数の金属管接続孔３３とを有している。ヘッダ本体２３は、押出成形により形成されている。栓材２５は、冷媒流路３１における前記長手方向の一端に配設され、冷媒流路３１の前記一端を塞ぐ。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱交換器に用いられる熱交換器用ヘッダ及びその製造方法に関するものである。

従来から、ヒートポンプ給湯機、空気調和機などにおいて水又は空気と冷媒との間で熱交換させるための熱交換器が知られている。この熱交換器は、内部を冷媒が流通する複数の金属管と、これらの金属管の各端部が接続されるヘッダとを有している。複数の金属管及びヘッダには高圧の冷媒が流れるので、これらの金属管及びヘッダには耐圧性が要求される。

例えば特許文献１には、パイプ形状のヘッダが開示されている。この特許文献１におけるヘッダは、断面形状が円形ないし楕円形の略円柱形状を有しているが（特許文献１の図２〜図４，図７）、パイプ形状では耐圧強度が不足する場合もある。この場合には、例えばヘッダを四角柱などの角柱形状にすることによって、冷媒流路の内径を同等に保ちつつ冷媒流路の周囲を厚肉化すれば、ヘッダの耐圧強度を向上させることができる。

特開２００３−２６０９２７号公報

ところで、上記したような角柱形状の高耐圧ヘッダを製造する際には、角柱形状の金属塊であるヘッダ基材を成形した後、ヘッダの長手方向に延びる冷媒流路を、ドリル加工などの機械加工によってヘッダ基材の内部に形成する必要がある。具体的には、例えば、冷媒流路は、ヘッダ基材の一端面からその反対側の他端面に向かって他端面を貫通してしまわないようにドリル加工により形成される。

しかしながら、上記のように冷媒流路をドリル加工によって形成すると、加工コストが高くなるという問題がある。しかも、ヘッダ基材の前記他端面を貫通してしまわないように長手方向に沿って精度よくドリル加工する必要があり、この点においてもコストアップの原因となる。

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、角柱形状のヘッダを製造する際の加工コストを低減することができる熱交換器用ヘッダ及びその製造方法を提供することにある。

本発明の熱交換器用ヘッダは、内部を冷媒が流通する複数の金属管（１７，１９）の各端部を接続するためのものであり、角柱形状を有している。前記熱交換器用ヘッダは、ヘッダ本体（２３）と、栓材（２５）とを備えている。前記ヘッダ本体（２３）は、長手方向に沿って直線状に貫通する冷媒流路（３１）と、前記長手方向に交差する交差方向に延びて前記冷媒流路（３１）にそれぞれ連通し、前記複数の金属管（１７，１９）の各端部をそれぞれ接続するための複数の金属管接続孔（３３）とを有している。前記ヘッダ本体（２３）は、押出成形により形成され、角柱形状を有している。前記栓材（２５）は、前記冷媒流路（３１）における前記長手方向の一端に配設され、前記冷媒流路（３１）の前記一端を塞ぐ。

この熱交換器用ヘッダは、ヘッダ本体（２３）の長手方向に貫通する冷媒流路（３１）の一端を、栓材（２５）により塞ぐという構成を採用している。したがって、冷媒流路（３１）を有する角柱形状のヘッダ本体（２３）を押出成形により成形することができるので、従来のように機械加工により冷媒流路（３１）を形成する必要がない。しかも、栓材（２５）を冷媒流路（３１）の前記一端に配設することによって冷媒流路（３１）の前記一端を塞ぐことができるので、従来のドリル加工精度に起因するコストアップを除くことができる。以上により、角柱形状の熱交換器用ヘッダを製造する際の加工コストを低減することができる。

本発明の他の熱交換器用ヘッダは、内部を冷媒が流通する複数の金属管（１７，１９）の各端部を接続するためのものであり、角柱形状を有している。前記熱交換器用ヘッダは、角柱部材（４６）と、板状部材（４５）と、栓材（２５）とを備えている。前記角柱部材（４６）は、長手方向の一端から他端まで直線状に延び、前記長手方向に直交する厚み方向に凹む溝部（４３）を有している。前記角柱部材（４６）は、押出成形により形成され、角柱形状を有している。前記板状部材（４５）は、前記複数の金属管（１７，１９）の各端部をそれぞれ接続するために長手方向に沿って並ぶ複数の金属管接続孔（３３）を有し、前記複数の金属管接続孔（３３）を前記溝部（４３）と連通させた状態で前記角柱部材（４６）と接合され、この接合された面と前記溝部（４３）とにより冷媒流路（３１）を形成する。前記栓材（２５）は、前記冷媒流路（３１）における前記長手方向の一端に配設され、前記冷媒流路（３１）の前記一端を塞ぐ。

この熱交換器用ヘッダは、角柱部材（４６）においてその長手方向の一端から他端まで直線状に延びる溝部（４３）と、角柱部材（４６）と接合される板状部材（４５）の接合面とにより形成された冷媒流路（３１）の一端を、栓材（２５）により塞ぐという構成を採用している。したがって、溝部（４３）を有する角柱部材（４６）を押出成形により成形することができるので、従来のように機械加工により冷媒流路（３１）を形成する必要がない。しかも、栓材（２５）を冷媒流路（３１）の前記一端に配設することによって冷媒流路（３１）の前記一端を塞ぐことができるので、従来のドリル加工精度に起因するコストアップを除くことができる。以上により、角柱形状の熱交換器用ヘッダを製造する際の加工コストを低減することができる。

ところで、例えば栓材（２５）を冷媒流路（３１）の一端に接合する際や、複数の金属管（１７，１９）の各端部を金属管接続孔（３３）に接合する際に、高周波ろう付け（誘導加熱ろう付け）を用いる場合、誘導電流は、外面同士をつなぐ角部などに集中しやすい。誘導電流が角部に集中すると、金属管（１７，１９）の各端部が接続される金属管接続孔（３３）及びその近傍に流れる誘導電流の割合が低くなるので、金属管（１７，１９）の各端部と金属管接続孔（３３）との接合箇所を加熱する効率が低下する。

そこで、前記熱交換器用ヘッダにおいては、隣り合う外面同士をつなぐ角部にＣ面又はＲ面が形成されているのが好ましい。この構成では、前記角部にＣ面又はＲ面が形成されているので、高周波ろう付け（誘導加熱ろう付け）を用いる場合に、前記角部への誘導電流の集中を抑制することができる。

また、前記熱交換器用ヘッダにおいて、前記複数の金属管接続孔（３３）の内面には、凹凸が形成されているのが好ましい。この構成では、複数の金属管接続孔（３３）の内面には凹凸が形成されているので、高周波ろう付け（誘導加熱ろう付け）によって複数の金属管（１７，１９）の各端部を金属管接続孔（３３）に接合する場合、誘導電流を前記凹凸により集中させることができる。これにより、複数の金属管接続孔（３３）及びその近傍が加熱されやすくなり、ろう付け部分の信頼性が向上する。

また、前記熱交換器用ヘッダにおいて、前記冷媒流路（３１）とは離隔した位置に、前記長手方向に貫通する貫通孔（３７）が形成されているのが好ましい。この構成では、前記熱交換器用ヘッダは、前記冷媒流路（３１）とは離隔した位置に、前記長手方向に貫通する貫通孔（３７）を有しているので、前記熱交換器用ヘッダの熱容量を小さくすることができる。これにより、高周波ろう付けなどの加熱手段を用いて前記熱交換器用ヘッダを加熱する際の加熱時間が短縮される。また、熱交換器用ヘッダの使用時には、前記貫通孔（３７）の内部に空気が存在することにより、前記熱交換器用ヘッダの断熱性を高める効果が期待できる。

また、前記熱交換器用ヘッダにおいて、前記冷媒流路（３１）と各金属管接続孔（３３）とが連通する連通部分には、前記金属管（１７，１９）の各端部における前記交差方向の端面（１７１，１９１）が当接する当接面（３９）が形成されているのが好ましい。この構成では、複数の金属管（１７，１９）の各端部を金属管接続孔（３３）に挿入する際に、各端部の端面（１７１，１９１）を前記当接面（３９）に当接させることにより、各金属管の位置決めをすることができる。これにより、複数の金属管（１７，１９）の各端部の配置のばらつきを抑制できるので、複数の金属管（１７，１９）の各端部と金属管接続孔（３３）との接合部分の信頼性が向上する。

本発明の製造方法は、内部を冷媒が流通する複数の金属管（１７，１９）の各端部を接続するための角柱形状の熱交換器用ヘッダを製造するための方法である。この製造方法は、長手方向の一端から他端まで貫通し、かつ、直線状に連続する冷媒流路（３１）を有する角柱形状のヘッダ本体（２３）を、押出成形により成形する押出成形工程と、前記長手方向に交差する交差方向に延びて前記冷媒流路（３１）にそれぞれ連通し、前記複数の金属管（１７，１９）の各端部をそれぞれ接続するための複数の金属管接続孔（３３）を形成する接続孔形成工程と、前記冷媒流路（３１）における前記長手方向の一端を塞ぐための栓材（２５）を、前記一端に配設する栓材配設工程と、を備えている。

この方法では、前記冷媒流路（３１）を有する角柱形状のヘッダ本体（２３）を押出成形により成形するので、従来のように機械加工により冷媒流路（３１）を形成する必要がない。しかも、冷媒流路（３１）の前記一端を塞ぐための前記栓材（２５）を冷媒流路（３１）の前記一端に配設することにより、冷媒流路（３１）の奥行き（長手方向の深さ））が決まるので、従来のドリル加工精度に起因するコストアップを排除することができる。以上により、角柱形状の熱交換器用ヘッダを製造する際の加工コストを低減することができる。

なお、複数の金属管（１７，１９）の各端部をそれぞれ接続するための複数の金属管接続孔（３３）は、機械加工などの種々の方法で形成することができる。各金属管接続孔（３３）は、冷媒流路（３１）にそれぞれ連通しているので、形成時に孔の奥行きなどの位置調整には高い精度を必要とせず、冷媒流路（３１）の形成時に比べて加工コストに与える影響は小さい。

具体例を挙げると、前記製造方法では、前記押出成形工程において、前記冷媒流路（３１）よりも前記交差方向の一方側に位置し、前記長手方向の一端から他端まで直線状に形成され、前記ヘッダ本体（２３）の外部と前記冷媒流路（３１）とを前記交差方向に連通するスリット部（４１）を形成し、前記接続孔形成工程において、前記複数の金属管接続孔（３３）を形成するために、複数の仕切り部材を、互いに間隔をあけた状態で前記長手方向に沿って前記スリット部（４１）内に配設する。

この方法では、押出成形により、前記冷媒流路（３１）と前記スリット部（４１）とを有する角柱形状の押出部材を成形した後、前記複数の金属管接続孔（３３）を形成するために、複数の仕切り部材を、互いに間隔をあけた状態で前記長手方向に沿って前記スリット部（４１）内に配設する。各仕切り部材は、押出成形などの種々の方法により成形できる。

本発明の他の製造方法は、内部を冷媒が流通する複数の金属管（１７，１９）の各端部を接続するための角柱形状の熱交換器用ヘッダを製造する方法である。この製造方法は、長手方向の一端から他端まで直線状に延び、前記長手方向に直交する厚み方向に凹む溝部（４３）を有する角柱形状の角柱部材（４６）を、押出成形により成形する押出成形工程と、前記複数の金属管（１７，１９）の各端部をそれぞれ接続するための複数の金属管接続孔（３３）が互いに間隔をあけた状態で直線状に並ぶように穿孔された板状部材（４５）を形成する板状部材形成工程と、前記複数の金属管接続孔（３３）を前記溝部（４３）に沿うように位置合わせした状態で前記角柱部材（４６）と前記板状部材（４５）を接合することにより、前記複数の金属管接続孔（３３）に連通する冷媒流路（３１）を形成する接合工程と、前記冷媒流路（３１）における前記長手方向の一端を塞ぐための栓材（２５）を、前記一端に配設する栓材配設工程と、を備えている。

この方法では、前記溝部（４３）を有する押出成形により成形される角柱形状の前記角柱部材（４６）と、複数の金属管接続孔（３３）が穿孔された前記板状部材（４５）とを接合することにより熱交換器用ヘッダを製造することができる。前記板状部材（４５）に複数の金属管接続孔（３３）を形成する方法としては、ドリル加工などの機械加工の他、例えば打ち抜き加工などのプレス加工などを用いることができる。特に、プレス加工により複数の金属管接続孔（３３）を形成する場合には、機械加工に比べて生産性がさらに向上する。

しかも、冷媒流路（３１）の前記一端を塞ぐための前記栓材（２５）を冷媒流路（３１）の前記一端に配設することにより、冷媒流路（３１）の奥行き（長手方向の深さ））が決まるので、従来のドリル加工精度に起因するコストアップを排除することができる。以上により、角柱形状の熱交換器用ヘッダを製造する際の加工コストを低減することができる。

以上説明したように、本発明によれば、角柱形状のヘッダを製造する際の加工コストを低減することができる。

（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る熱交換器用ヘッダを備えた熱交換器を示す側面図であり、（Ｂ）はその斜視図である。 （Ａ）は、第１実施形態に係る熱交換器用ヘッダ及びこれに接合された冷媒用金属管の端部を示す断面図であり、（Ｂ）は、前記熱交換器用ヘッダの変形例を示す断面図である。 （Ａ）は、第１実施形態に係る熱交換器用ヘッダを示す斜視図であり、（Ｂ）はその正面図であり、（Ｃ）はその側面図であり、（Ｄ）は（Ｂ）のＩＩＩＤ−ＩＩＩＤ線断面図である。 （Ａ）は、第１実施形態に係る熱交換器用ヘッダのヘッダ本体に、栓材、多穴管及び配管を接合する工程を示す平面図であり、（Ｂ）は、前記ヘッダ本体に栓材、多穴管及び配管が配設された状態を示す斜視図である。 前記ヘッダ本体に栓材、多穴管及び配管を高周波ろう付けにより接合する方法を示す図であり、（Ａ）は、前記ヘッダ本体の周囲に配設される加熱用コイルの配置例を示し、（Ｂ）は、前記加熱用コイルの他の配置例を示している。 （Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の第２実施形態に係る熱交換器用ヘッダを製造する方法を示す図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、第２実施形態に係る熱交換器用ヘッダの変形例１を製造する方法を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第２実施形態に係る熱交換器用ヘッダの変形例２を製造する方法を示す図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、第２実施形態に係る熱交換器用ヘッダの変形例３を製造する方法を示す図である。 （Ａ）は、本発明の第３実施形態に係る熱交換器用ヘッダを示す正面図であり、（Ｂ）はその側面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＩＸＣ−ＩＸＣ線断面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、第３実施形態に係る熱交換器用ヘッダを製造する方法を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第３実施形態に係る熱交換器用ヘッダの変形例１を示す図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、第３実施形態に係る熱交換器用ヘッダの変形例２を示す図である。

以下、本発明の実施形態にかかる熱交換器用ヘッダ及びその製造方法について図面を参照しながら詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る熱交換器用ヘッダ（冷媒用ヘッダ）１１を備えた熱交換器１３を示す側面図であり、図１（Ｂ）はその斜視図である。この熱交換器１３は、例えばヒートポンプ給湯機の熱交換器として使用される。この場合、図略の給湯機では、その冷媒回路を循環する冷媒と、給湯用の水とが、熱交換器１３において熱交換することにより水の温度が調節される。

熱交換器１３は、複数の水用金属管１５と、複数の冷媒用金属管１７，１９と、一対の水用ヘッダ２１，２１と、一対の冷媒用ヘッダ１１，１１とを備えている。金属管１５，１７，１９、水用ヘッダ２１、冷媒用ヘッダ１１及び後述する配管２７は、例えばアルミニウム（又はその合金）などの金属により形成されている。

各水用金属管１５及び各冷媒用金属管１７，１９は、厚みよりも幅の方が大きい扁平な形状を有している。各水用金属管１５は、長手方向に延びる流路（図示略）を有している。各冷媒用金属管１７，１９は、長手方向に延びる複数の流路１８（図４（Ｂ）参照）が幅方向に並ぶ多穴管である。

水用金属管１５及び冷媒用金属管１７，１９は、冷媒用金属管１７、水用金属管１５及び冷媒用金属管１９の順に厚み方向に積層されている。これらの金属管１５，１７，１９は、長手方向の端部近傍を除く大半の部分がろう付け、はんだ付け、溶接などの接合手段によって互いに面接合されている。本実施形態の熱交換器１３では、図１（Ｂ）に示すように、金属管１５，１７，１９により構成される接合体が、接合体の幅方向（冷媒用ヘッダ１１の長手方向）に３つ並設されている。

各水用ヘッダ２１は、円柱形状を有し、その内部には、水用ヘッダ２１の長手方向に沿って水の流路が形成されている。一方の水用ヘッダ２１には、各水用金属管１５における長手方向の一方側の端部がそれぞれ連結されており、他方の水用ヘッダ２１には、各水用金属管１５における長手方向の他方側の端部がそれぞれ連結されている。各水用金属管１５の端部は、ろう付け、はんだ付け、溶接などの接合手段によって各水用ヘッダ２１に接合されている。各水用ヘッダ２１内の前記水の流路は、３つの水用金属管１５の流路と連通している。

図３（Ａ）に示すように、各冷媒用ヘッダ１１は、四角柱形状のヘッダ本体２３と、２つの栓材２５とを備えている。ヘッダ本体２３は、後述するように押出成形により形成される。ヘッダ本体２３は、その長手方向Ｌに沿って直線状に貫通する２つの冷媒流路３１と、６つの冷媒用金属管１７，１９の各端部をそれぞれ接続するための６つの金属管接続孔３３とを有している。２つの栓材２５は、冷媒流路３１における長手方向Ｌの一端に配設され、冷媒流路３１の一端を塞ぐ。

２つの冷媒流路３１は、ヘッダ本体２３の長手方向Ｌに直交する幅方向Ｗに並設されている。これらの冷媒流路３１は、連通しておらず、互いに独立している。これらの冷媒流路３１は、ほぼ同じ内径を有している。各冷媒流路３１は、図３（Ｃ）に示すように、ヘッダ本体２３の長手方向Ｌに直交する厚み方向Ｔの一方側（金属管接続孔３３側）に偏った位置に設けられている。

各冷媒流路３１の長手方向Ｌの一方側の端部には、冷媒流路３１よりも大きな内径を有する栓材挿入孔５１が形成されている。各栓材挿入孔５１には、栓材２５が挿入されて接合される。

図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、各栓材２５は、円柱状の軸部２５ａと、軸部２５ａの端部において半径方向外側に張り出したフランジ部２５ｂとを有している。軸部２５ａの外径は、栓材挿入孔５１の内径と同程度、又は栓材挿入孔５１の内径よりも若干小さい。フランジ部２５ｂは、その径が栓材挿入孔５１の内径よりも大きいので、栓材２５を栓材挿入孔５１に配設する際のストッパーの役割を果たす。すなわち、各栓材２５は、フランジ部２５ｂがヘッダ本体２３の側面に当接した位置でヘッダ本体２３に対して位置決めされる。

各冷媒流路３１の長手方向Ｌの他方側の端部には、冷媒流路３１よりも大きな内径を有する配管挿入孔５３が形成されている。各配管挿入孔５３には、熱交換器１３と、この熱交換器１３の下流側又は上流側に配設される冷媒回路の他の構成部品との間をつなぐ配管２７（図１（Ｂ）参照）の端部が挿入されて接合される。

図３（Ａ）に示すように、各金属管接続孔３３は、冷媒用金属管１７，１９の端部の扁平形状に適合する長手方向Ｌに延びる長孔である。６つの金属管接続孔３３は、幅方向Ｗの一方側（図３（Ａ）の上側）と幅方向Ｗの他方側（図３（Ａ）の下側）にそれぞれ３つずつ形成されている。

上側の３つの金属管接続孔３３は、上側の冷媒流路３１に沿って並んでいる。上側の３つの金属管接続孔３３は、長手方向Ｌに直交する厚み方向Ｔの一端面から厚み方向Ｔに穿孔されており、上側の冷媒流路３１にそれぞれ連通している。下側の３つの金属管接続孔３３は、下側の冷媒流路３１に沿って並んでいる。下側の３つの金属管接続孔３３は、厚み方向Ｔに穿孔されており、下側の冷媒流路３１にそれぞれ連通している。各金属管接続孔３３の正面側の周縁部分は、冷媒用金属管１７，１９を挿入しやすいように面取りされているのが好ましい。

上述したように、ヘッダ本体２３には、６つの冷媒用金属管１７，１９の各端部、２つの栓材２５、及び２つの配管２７が接合される。これらの接合手段としては、例えばろう付け、はんだ付け、溶接などが例示できるが、本実施形態では、高周波ろう付け（誘導加熱ろう付け）により各部材をヘッダ本体２３に接合する場合を例に挙げて説明する。

高周波ろう付けを用いる場合、図２（Ｂ）に示すように、ヘッダ本体２３における周囲の角部がＲ面であるのが好ましい。また、前記角部は、Ｒ面に代えてＣ面であってもよい。これにより、前記角部への誘導電流の集中を抑制することができる。なお、前記Ｒ面（又はＣ面）は、後述する押出成形に用いる図略の金型の形状を調整することにより形成できる。また、ヘッダ本体２３を押出成形した後に、後加工を施して前記Ｒ面（又はＣ面）を形成することもできる。

（製造方法）
以下、第１実施形態に係る冷媒用ヘッダ１１の製造方法について説明する。この製造方法は、押出成形工程と、接続孔形成工程と、栓材成形工程と、配設工程と、接合工程とを備えている。配設工程は、栓材２５を栓材挿入孔５１に配設する工程（栓材配設工程）と、各冷媒用金属管を対応する金属管接続孔３３に配設する工程と、配管２７を配管挿入孔５３に配設する工程とを含む。

まず、前記押出成形工程では、図略の押出成形機を用いて、ヘッダ本体２３を成形する。前記押出成形機の金型の口金は、ヘッダ本体２３の角柱形状、及び冷媒流路３１の形状に対応する形状を有している。口金を通して押出材料を押し出すことにより、図１（Ａ）〜（Ｄ）に示すような長手方向Ｌ（押出方向）の一端から他端まで貫通し、かつ、直線状に連続する冷媒流路３１を有する角柱形状のヘッダ本体２３が成形される。

次に、ヘッダ本体２３には、接続孔形成工程において金属管接続孔３３が形成される。各金属管接続孔３３は、例えばドリル加工などの機械加工により形成することができる。前記機械加工により、長手方向Ｌに直交する厚み方向Ｔに延びて冷媒流路３１にそれぞれ連通する長孔を形成する。

また、本実施形態では、ヘッダ本体２３の冷媒流路３１の一方側の端部に、上述の栓材挿入孔５１を形成し、冷媒流路３１の他方側の端部に、上述の配管挿入孔５３を形成する。各栓材挿入孔５１及び各配管挿入孔５３は、例えばドリル加工などの機械加工により形成することができる。

前記栓材成形工程では、栓材２５を成形する。栓材２５の成形には、プレス加工、押出成形、鋳造などの種々の成形手段を用いることができる。

次に、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、配設工程において、栓材２５の軸部２５ａをヘッダ本体２３の冷媒流路３１の栓材挿入孔５１に挿入して、冷媒流路３１の一端に栓材２５を配設する。また、６つの冷媒用金属管１７，１９の各端部を対応する金属管接続孔３３に挿入する。さらに、配管２７の端部を配管挿入孔５３に挿入する。

栓材２５の軸部２５ａと栓材挿入孔５１との間、冷媒用金属管１７，１９の端部と金属管接続孔３３の間、及び配管２７と配管挿入孔５３との間には、例えばシート状の図略のろう材が予め配置される。具体的には、例えば、シート状のろう材は、冷媒用金属管３３の端部の周囲全体、栓材２５の軸部２５ａの周囲全体、及び配管２７の端部の周囲全体に巻き付けるようにして配設される。なお、シート状のろう材に代えてペースト状などのろう材を接合部分に塗布してもよい。

最後に、接合工程において、ヘッダ本体２３と、栓材２５、冷媒用金属管１７，１９及び配管２７とを接合する。これにより、冷媒流路３１の一端が栓材２５により塞がれる。また、冷媒用金属管１７，１９と冷媒流路３１とが連通した状態で冷媒用金属管１７，１９の各端部が金属管接続孔３３に接合される。また、冷媒流路３１と配管２７とが連通した状態で配管２７の端部が配管挿入孔５３に接合される。

この接合工程では、例えば図５（Ａ）に示すように、ヘッダ本体２３の周囲に加熱用コイル６１を渦巻状（螺旋状）に配置する。この加熱用コイル６１には、図略の電源から高周波電流が流され、ろう付けしようとする上述の各部分が誘導加熱される。これにより、前記ろう材の温度が融点以上に上昇し、各部位がろう付けされる。加熱用コイル６１は、例えば図５（Ｂ）に示すように配置してもよい。

以上説明したように、本実施形態の熱交換器用ヘッダ１１は、ヘッダ本体２３の長手方向Ｌに貫通する冷媒流路３１の一端を、栓材２５により塞ぐという構成を採用している。したがって、冷媒流路３１を有する角柱形状のヘッダ本体２３を押出成形により成形することができるので、従来のように機械加工により冷媒流路３１を形成する必要がない。しかも、栓材２５を冷媒流路３１の前記一端に配設することによって冷媒流路３１の前記一端を塞ぐことができるので、従来のドリル加工精度に起因するコストアップを除くことができる。以上により、角柱形状の熱交換器用ヘッダを製造する際の加工コストを低減することができる。

また、本実施形態では、ヘッダ本体２３の角部にＣ面又はＲ面を有しているので、高周波ろう付け（誘導加熱ろう付け）を用いる場合に、前記角部への誘導電流の集中を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
図６（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の第２実施形態に係る冷媒用ヘッダ１１の製造する方法を示す図である。この製造方法では、前記押出成形工程において、ヘッダ本体２３にスリット部４１を形成し、前記接続孔形成工程において、スリット部４１に複数の仕切り部材６３を配設することにより複数の金属管接続孔３３を形成する点が第１実施形態の製造方法とは異なっている。以下では、主に第１実施形態との相違点について説明し、第１実施形態と同様の構成については第１実施形態の冷媒用ヘッダ１１と同じ符号を付してその説明を省略する。

図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、ヘッダ本体２３は、幅方向Ｗに並ぶ２つのスリット部４１を有している。各スリット部４１は、冷媒流路３１よりも厚み方向Ｔの一方側（図６（Ｂ）における左側）に位置している。各スリット部４１は、長手方向Ｌの一端から他端まで直線状に形成されている。一方（図６（Ａ）の上方）のスリット部４１は、ヘッダ本体２３の外部と上方の冷媒流路３１とを厚み方向Ｔに連通している。他方（図６（Ａ）の下方）のスリット部４１は、ヘッダ本体２３の外部と下方の冷媒流路３１とを厚み方向Ｔに連通している。すなわち、各スリット部４１は、ヘッダ本体２３における厚み方向Ｔの一端面２３ａに開放し、かつ長手方向Ｌ全体にわたり開放している。

各スリット部４１の隙間の寸法（幅方向Ｗの寸法）は、冷媒用金属管３３が挿入可能なように冷媒用金属管３３の厚みと同程度又は冷媒用金属管３３の厚みよりも若干小さい。また、本実施形態では、スリット部４１の隙間の寸法は、冷媒流路３１の内径よりも小さい。

次に、前記接続孔形成工程において、複数の金属管接続孔３３を形成するために、複数の仕切り部材６３を、互いに間隔をあけた状態で長手方向Ｌに沿ってスリット部４１内に配設する。仕切り部材６３同士の間隔は、冷媒用金属管３３の幅と同程度、又は冷媒用金属管３３の幅よりも若干大きくする。各仕切り部材６３は、押出成形などの種々の方法により成形できる。各仕切り部材６３とスリット部４１との間には、例えばシート状の図略のろう材が予め配置される。各仕切り部材６３は、第１実施形態の前記接合工程と同様にしてヘッダ本体２３に接合される。

なお、栓材成形工程、配設工程、接合工程などについては、第１実施形態と同様にして行うことができる。

（変形例１）
図７（Ａ）〜（Ｆ）は、第２実施形態に係る熱交換器用ヘッダの変形例１を製造する方法を示す図である。この変形例１におけるヘッダ本体２３は、図７（Ｂ）に示すように複数の貫通孔３７を有している点が図６の形態と異なっており、その他の構成については図６の形態と同様である。

この変形例１では、ヘッダ本体２３は、冷媒流路３１とは離隔した位置に、長手方向Ｌに貫通する５つの貫通孔３７を有している。すなわち、各貫通孔３７は、冷媒流路３１とは連通していない。また、貫通孔３７同士も連通しておらず、独立した孔である。

５つの貫通孔３７は、前記押出成形工程において、冷媒流路３１及びスリット部４１と同時に成形される。貫通孔３７の個数、形成位置、内径などについては特に限定されず、例えばヘッダ本体２３の強度を考慮に入れて設計される。

この変形例１では、上記のような貫通孔３７を有しているので、ヘッダ本体２３の熱容量を小さくすることができる。これにより、高周波ろう付けなどの加熱手段を用いてヘッダ本体２３を加熱する際の加熱時間が短縮される。また、熱交換器用ヘッダ１３の使用時には、貫通孔３７の内部に空気が存在するので、ヘッダ本体２３の断熱性を高める効果が期待できる。

（変形例２）
図８（Ａ），（Ｂ）は、第２実施形態に係る熱交換器用ヘッダの変形例２を製造する方法を示す図である。

この変形例２では、図８（Ａ）に示すように、ヘッダ本体２３は、各冷媒流路３１とスリット部４１との境界部分、すなわち各冷媒流路３１と金属管接続孔３３とが連通する連通部分に、当接面３９を有している。当接面３９は、ヘッダ本体２３の長手方向Ｌに沿って直線状に形成され、ヘッダ本体２３の厚み方向Ｔにほぼ垂直な面である。当接面３９は、冷媒流路３１とスリット部４１との連通部分を挟むように、この連通部分の幅方向Ｗの両側にそれぞれ形成されている。

連通部分の幅方向Ｗの両側に位置する当接面３９同士の隙間Ｇ１は、スリット４１の幅方向Ｗの隙間Ｇ２よりも小さい。また、隙間Ｇ１は、冷媒流路３１の幅方向Ｗの内径よりも小さい。また、隙間Ｇ１は、冷媒用金属管１７，１９の端部の厚みよりも小さい。したがって、図８（Ｂ）において二点鎖線で示すように、一方の当接面３９には、冷媒用金属管１７の端部における端面１７１が当接し、他方の当接面３９には、冷媒用金属管１９の端部における端面１９１が当接する。

この変形例２では、冷媒用金属管１７，１９の各端部を金属管接続孔３３に挿入する際に、各端部の端面１７１，１９１を当接面３９に当接させることにより、各冷媒用金属管の位置決めをすることができる。これにより、複数の冷媒用金属管１７，１９の各端部の配置のばらつきを抑制できるので、複数の冷媒用金属管１７，１９の各端部と金属管接続孔３３との接合部分の信頼性が向上する。

（変形例３）
図８（Ｃ），（Ｄ）は、第２実施形態に係る熱交換器用ヘッダの変形例３を製造する方法を示す図である。図８（Ｃ）に示すように、この変形例３では、各金属管接続孔３３の内面に凹凸６７が形成されている。

凹凸６７の形状は、特に限定されるものではなく、高周波ろう付け時の誘導電流が集中しやすい突起状のものであればよい。凹凸６７としては、図８（Ａ）に示すような波状のギザギザの形状が例示できる。この図８（Ａ）に示す凹凸６７は、例えば、前記押出成形工程において、冷媒流路３１及びスリット部４１と同時に成形することができる。このように押出成形により形成される凹凸６７は、ヘッダ本体２３の長手方向Ｌに連続的に延びる。変形例３では、図８（Ａ）に示すように、複数の突起が厚み方向Ｔに並んでいる。また、凹凸６７は、例えば、雌ねじのような螺旋形状であってもよい。また、凹凸６７は、長手方向Ｌに連続的に延びる形状でなく、長手方向Ｌに突起が点在するような形状であってもよい。

この変形例３では、各金属管接続孔３３の内面に凹凸６７が形成されているので、高周波ろう付け（誘導加熱ろう付け）によって複数の冷媒用金属管１７，１９の各端部を金属管接続孔３３に接合する場合、誘導電流を凹凸６７により集中させることができる。これにより、複数の金属管接続孔３３及びその近傍が加熱されやすくなり、ろう付け部分の信頼性が向上する。

＜第３実施形態＞
図９（Ａ）は、本発明の第３実施形態に係る冷媒用ヘッダ１３を示す正面図であり、図９（Ｂ）はその側面図であり、図９（Ｃ）は図９（Ａ）のＩＸＣ−ＩＸＣ線断面図である。図１０（Ａ）〜（Ｆ）は、第３実施形態に係る冷媒用ヘッダ１３を製造する方法を示す図である。

図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第３実施形態の冷媒用ヘッダ１１は、角柱部材４６と、板状部材４５と、栓材２５とを含む。この冷媒用ヘッダ１１では、角柱部材４６と板状部材４５とによりヘッダ本体２３が構成されている。ヘッダ本体２３の冷媒流路３１の一端は、栓材２５により塞がれている。以下、具体的に説明する。

図１０（Ａ），（Ｂ）に示すような角柱形状の角柱部材４６は、押出成形により形成する。この角柱部材４６は、２つの溝部４３を有している。各溝部４３は、長手方向Ｌの一端から他端まで直線状に延びている。各溝部４３は、角柱部材４６の正面から厚み方向Ｔに凹んでいる。２つの溝部４３は幅方向Ｗに並設されている。本実施形態では、各溝部４３は、厚み方向Ｔの一方側（正面側）の一部が切り欠かれたほぼ円形に近い円弧形状の断面を有している。すなわち、各溝部４３は、角柱部材４６における厚み方向Ｔの一端面４６ａに開放し、かつ長手方向Ｌ全体にわたり開放している。この一端面４６ａは、板状部材４５の内面４５ａ（図１０（Ｄ）参照）との接合面となる。

図１０（Ｃ），（Ｄ）に示すように、板状部材４５は、６つの金属管接続孔３３が厚み方向Ｔに貫通するように穿孔されている。各金属管接続孔３３は、冷媒用金属管１７，１９の端部の扁平形状に適合する長手方向Ｌに延びる長孔である。６つの金属管接続孔３３は、幅方向Ｗの一方側（図１０（Ｃ）の上側）と幅方向Ｗの他方側（図１０（Ｄ）の下側）にそれぞれ３つずつ形成されている。板状部材４５に金属管接続孔３３を形成する方法としては、ドリル加工などの機械加工の他、例えば打ち抜き加工などのプレス加工などを用いることができる。

次に、上記のようにして得られた角柱部材４６と板状部材４５とを接合する。具体的には、角柱部材４６と板状部材４５との間に例えばシート状のろう材を配置し、複数の金属管接続孔３３を対応する溝部４３に沿うように位置合わせする。この状態で、例えば上述した高周波ろう付けなどの接合手段により互いを接合する。これにより形成される冷媒用ヘッダ１１の冷媒流路３１は、溝部４３と板状部材４５の内面とにより囲まれた領域により構成されており、各金属管接続孔３３と連通している。

なお、栓材成形工程、配設工程などについては、第１実施形態と同様にして行うことができる。

（変形例１）
図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、第３実施形態に係る冷媒用ヘッダ１１の変形例１を示す図である。この第３実施形態の変形例１のヘッダ本体２３は、上述の第２実施形態の変形例２（図８（Ａ），（Ｂ）参照）と同様の当接面３９を有している。

図１１（Ａ）に示す角柱部材４６は、押出成形により形成される。角柱部材４６の各溝部４３は、厚み方向Ｔの一方側（正面側）の一部が切り欠かれたほぼ円形に近い円弧形状の断面を有している。各溝部４３の正面側の隙間Ｇ１は、板状部材４５に形成された金属管接続孔３３の幅方向Ｗの隙間Ｇ２よりも小さい。したがって、図１１（Ｂ）に示すように、角柱部材４６と板状部材４５とを接合した状態では、金属管接続孔３３と冷媒流路３１との連通部分（境界部分）の幅方向Ｗの一方側又は両側に、当接面３９が形成される。

（変形例２）
図１１（Ｃ），（Ｄ）は、第３実施形態に係る冷媒用ヘッダ１１の変形例２を示す図である。図１１（Ａ），（Ｂ）の変形例１では、冷媒流路３１の大半が溝部４３によって構成されているが、この変形例２では、図１１（Ｃ），（Ｄ）に示すように、角柱部材４６に半円弧状の断面を有する溝部４３が形成されており、板状部材４５にも半円弧状の断面を有する溝部６９が形成されている。そして、これらの溝部４３，６９を合わせることによって冷媒流路３１が形成されている。板状部材４５の溝部６９は、板金に機械加工を施して形成してもよい。また、板状部材４５の溝部６９は、板状部材４５を押出成形により成形する場合にはその押出成形と同時に形成してもよい。

なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。

例えば、各実施形態の冷媒用ヘッダ１１は、図２（Ｂ）のように角部にＲ面（又はＣ面）を有していてもよい。

前記実施形態では、栓材２５が軸部２５ａとフランジ部２５ｂとから構成されている場合を例示したが、栓材２５は軸部２５ａのみからなる円柱形状であってもよい。

前記実施形態では、高周波ろう付け（誘導加熱ろう付け）により各部材をヘッダ本体２３に接合する場合を例に挙げて説明したが、例えばはんだ付け、溶接、炉中ろう付けなどの他の接合手段を用いることもできる。

１１ 冷媒用ヘッダ
１３ 熱交換器
１５ 水用金属管
１７，１９ 冷媒用金属管
２１ 水用ヘッダ
２３ ヘッダ本体
２５ 栓材
３１ 冷媒流路
３３ 金属管接続孔
３７ 貫通孔
３９ 当接面
４１ スリット部
４３ 溝部
４５ 板状部材
４５ａ 内面（接合面）
４６ 角柱部材
４６ａ 一端面（接合面）

Claims (9)

1. 内部を冷媒が流通する複数の金属管（１７，１９）の各端部を接続するための角柱形状の熱交換器用ヘッダであって、
   長手方向に沿って直線状に貫通する冷媒流路（３１）と、前記長手方向に交差する交差方向に延びて前記冷媒流路（３１）にそれぞれ連通し、前記複数の金属管（１７，１９）の各端部をそれぞれ接続するための複数の金属管接続孔（３３）とを有し、押出成形により形成された角柱形状のヘッダ本体（２３）と、
   前記冷媒流路（３１）における前記長手方向の一端に配設され、前記冷媒流路（３１）の前記一端を塞ぐ栓材（２５）と、を備えている熱交換器用ヘッダ。
2. 内部を冷媒が流通する複数の金属管（１７，１９）の各端部を接続するための角柱形状の熱交換器用ヘッダであって、
   長手方向の一端から他端まで直線状に延び、前記長手方向に直交する厚み方向に凹む溝部（４３）を有し、押出成形により形成された角柱形状の角柱部材（４６）と、
   前記複数の金属管（１７，１９）の各端部をそれぞれ接続するために長手方向に沿って並ぶ複数の金属管接続孔（３３）を有し、前記複数の金属管接続孔（３３）を前記溝部（４３）と連通させた状態で前記角柱部材（４６）と接合され、この接合された面と前記溝部（４３）とにより冷媒流路（３１）を形成する板状部材（４５）と、
   前記冷媒流路（３１）における前記長手方向の一端に配設され、前記冷媒流路（３１）の前記一端を塞ぐ栓材（２５）と、を備えている熱交換器用ヘッダ。
3. 隣り合う外面同士をつなぐ角部には、Ｃ面又はＲ面が形成されている、請求項１又は２に記載の熱交換器用ヘッダ。
4. 前記複数の金属管接続孔（３３）の内面には、凹凸が形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器用ヘッダ。
5. 前記冷媒流路（３１）とは離隔した位置には、前記長手方向に貫通する貫通孔（３７）が形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器用ヘッダ。
6. 前記冷媒流路（３１）と各金属管接続孔（３３）とが連通する連通部分には、前記金属管（１７，１９）の各端部における前記交差方向の端面（１７１，１９１）が当接する当接面（３９）が形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器用ヘッダ。
7. 内部を冷媒が流通する複数の金属管（１７，１９）の各端部を接続するための角柱形状の熱交換器用ヘッダを製造する方法であって、
   長手方向の一端から他端まで貫通し、かつ、直線状に連続する冷媒流路（３１）を有する角柱形状のヘッダ本体（２３）を、押出成形により成形する押出成形工程と、
   前記長手方向に交差する交差方向に延びて前記冷媒流路（３１）にそれぞれ連通し、前記複数の金属管（１７，１９）の各端部をそれぞれ接続するための複数の金属管接続孔（３３）を形成する接続孔形成工程と、
   前記冷媒流路（３１）における前記長手方向の一端を塞ぐための栓材（２５）を、前記一端に配設する栓材配設工程と、を備えている熱交換器用ヘッダの製造方法。
8. 前記押出成形工程において、前記冷媒流路（３１）よりも前記交差方向の一方側に位置し、前記長手方向の一端から他端まで直線状に形成され、前記ヘッダ本体（２３）の外部と前記冷媒流路（３１）とを前記交差方向に連通するスリット部（４１）を形成し、
   前記接続孔形成工程において、前記複数の金属管接続孔（３３）を形成するために、複数の仕切り部材を、互いに間隔をあけた状態で前記長手方向に沿って前記スリット部（４１）内に配設する、請求項７に記載の熱交換器用ヘッダの製造方法。
9. 内部を冷媒が流通する複数の金属管（１７，１９）の各端部を接続するための角柱形状の熱交換器用ヘッダを製造する方法であって、
   長手方向の一端から他端まで直線状に延び、前記長手方向に直交する厚み方向に凹む溝部（４３）を有する角柱形状の角柱部材（４６）を、押出成形により成形する押出成形工程と、
   前記複数の金属管（１７，１９）の各端部をそれぞれ接続するための複数の金属管接続孔（３３）が互いに間隔をあけた状態で直線状に並ぶように穿孔された板状部材（４５）を形成する板状部材形成工程と、
   前記複数の金属管接続孔（３３）を前記溝部（４３）に沿うように位置合わせした状態で前記角柱部材（４６）と前記板状部材（４５）を接合することにより、前記複数の金属管接続孔（３３）に連通する冷媒流路（３１）を形成する接合工程と、
   前記冷媒流路（３１）における前記長手方向の一端を塞ぐための栓材（２５）を、前記一端に配設する栓材配設工程と、を備えている熱交換器用ヘッダの製造方法。

Images