JP2013148318A - 熱交換器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】短辺および長辺からなる方形断面の中央部と、中央部の短辺よりも大きな短辺と長辺からなる方形断面の一端開口部および他端開口部とを有し、短辺で接合される扁平パイプと、積層した複数個の扁平パイプを収容するケースとを備えたEGRクーラの製造方法であって、扁平パイプを積層した状態でケースに組み付ける扁平パイプ組付工程と、各扁平パイプの短辺方向の隙間を弾性変形させて詰めるよう、各扁平パイプに治具を挿入する治具挿入工程と、各扁平パイプの短辺方向の隙間が詰められた状態で、各扁平パイプの長辺同士を仮付する仮付工程とを含み、仮付された状態で各扁平パイプおよびケースをろう付けすることを特徴とする。
【選択図】図9
Description
この熱交換器の製造方法においては、外筒の端面部を、この外筒と周囲形状が同一のエンドプレートの板面に当接させる一方、このエンドプレートの外周部および外筒の端部外周面にヘッダーの筒状端部の内周部を嵌合させている。そして、これら外筒、伝熱管、エンドプレートおよびヘッダーを全て同時かつ一体的なろう付けにより接合するようにしている。
また、この熱交換器の製造方法によれば、ろう付けが強固に行え、さらに外筒とエンドプレートはヘッダーとの間に剪断強度が確保される。また、外筒、伝熱管、エンドプレートおよびヘッダーを含めた一体ろう付けにより、伝熱管等に残留応力が残らないので、耐久性、耐蝕性にも優れ品質も安定するとされている。
すなわち、複数の伝熱管の一方をエンドプレートに挿入する工程と、伝熱管の他方を、もう一つのエンドプレートに挿入する工程と、一方のエンドプレートを外筒に挿入する工程と、他方のエンドプレートを外筒に挿入する工程とを経るので、製造工程が比較的に多くなっていた。
従来の熱交換器の製造方法においては、扁平パイプとケースの内壁面との間の仮付けを行っていたので、ろう付けの際に、炉内の高温および仮付けの接合部分の残留応力により、短辺の接合部分が扁平パイプの内側に変形してしまうという問題があった。短辺の接合部分が扁平パイプの内側に変形すると、この部分はろう付けがなされず隙間ができてしまうので、気密性や機械的強度が損なわれてしまうという問題があった。
また、ケースの内壁面に接する扁平パイプの短辺が仮付けされているので、剛性が高められ、治具挿入工程が行われても、変形することなく適正な寸法を確保することができるので、組み付け後の精度が向上する。
また、本発明に係る熱交換器の製造方法においては、仮付けされていない変形可能な扁平パイプをケース内に組み付けるので、扁平パイプをケースに挿入する際に、扁平パイプをケース内に挿入し易くなり、組み付けの作業性が向上する。
図1ないし図6に示すように、EGRクーラ1は、ケース11と、扁平パイプ12と、ガス流入ガイド13と、ガス排出ガイド14と、冷却水流入ガイド15と、冷却水排出ガイド16と、ケース11に設けられEGRクーラ1を図示しないエンジン本体に装着する一対のブラケットとを含んで構成されている。このEGRクーラ1は、エンジン本体から排気される排気ガスと冷却水との間で熱交換し、排気ガスの温度を低下させて吸入空気内に再循環させるよう構成されている。
ケース本体21は、コの字形状の断面を有し、対向する内壁面21a間の長さがL1で形成され、一方の内壁面21bと開口端21cとの間の長さがL1よりも長いL2で形成されている。このケース本体21には、方形の貫通孔21dが形成されており、この貫通孔21d内を冷却水が流通するようになっている。
ケースカバー22は、長方形の板金で形成されており、ケース本体21の開口端21cにろう付けなどの接合手段により接合されるようになっている。このケースカバー22には、方形の貫通孔22aが形成されており、この貫通孔22a内を冷却水が流通するようになっている。
一方側の短辺31aおよび短辺32aは、長辺31bから対向するように互いに屈曲し、所定の幅で重ね合わされており、いわゆるオーバーラップされた構成となっている。扁平パイプ12は、短辺31aおよび短辺32aのオーバーラップ部分で接合され、扁平なパイプとして形成されるようになっている。
連結部13bがケース11に連結された状態で、連結部13bの内壁面とケース11の外壁面との間の隙間は、連結する際の作業性やろう付けする際のろう付け性が最適になるよう設定されている。
連結部14bがケース11に連結された状態で、連結部14bの内壁面とケース11の外壁面との間の隙間は、連結する際の作業性やろう付けする際のろう付け性が最適になるよう設定されている。
この冷却水流入ガイド15は、連結部15aおよび連結部15bとの間で冷却水を流通させる流通部15cを有しており、各構成要素は一体的に形成されている。
連結部15bは、ケースカバー22にろう付けや溶接などの接合手段により連結されており、流通する冷却水が漏れないようになっている。
この冷却水排出ガイド16は、冷却水流通管104と連結される連結部16aと、ケース11のケース本体21と連結される連結部16bとを有している。
連結部16bは、図7に示すように、方形に形成された開口16dを有しており、流通した冷却水7個の扁平パイプ12により画成される各間隙から均一に排出させるよう、開口を大きくしている。
連結部16bは、ケース本体21にろう付けや溶接などの接合手段により連結されており、流通する冷却水が漏れないようになっている。
EGRクーラ1の製造方法は、次の製造工程によって構成されている。すなわち、EGRクーラ1の製造工程は、図9に示すように、準備工程と、扁平パイプ作製工程と、ケース作製工程と、ろう材内部塗布工程と、組付前仮付工程と、扁平パイプ組付工程と、治具挿入工程と、組付後仮付工程と、ろう材外部塗布工程と、ろう付け工程と、ブラケット類取付工程と、リーク検査工程とを含んで構成されている。
この仮付けは、扁平パイプ12をケース本体21に組み付ける前に行われ、図10(a)に示すように、扁平パイプ12の短辺32aのkで示すオーバーラップ部分を接合するもので、TIG溶接やスポット溶接などの溶接により行われる。この仮付け工程により、扁平パイプ12はパイプとしての剛性が高められる。すなわち、外力が加わった際に変形し難いパイプとなる。
この治具106は、くさびの形に形成されており、扁平パイプ12に挿入することにより、ケース本体21と7個の扁平パイプ12との間の隙間を弾性変形させて詰めることができ、ろう付けに最適な隙間を得ることができる。
長辺31bの仮付けは、組付前仮付工程と同様、TIG溶接やスポット溶接などの溶接により行われ、例えば、2箇所が溶接される。
なお、ろう材外部塗布工程の前には、治具挿入工程により挿入された治具106は取り外される。
このろう付け工程により、塗布されたろう材が溶融して、部品同士が均一に隙間なく接合される。
公知の検査方法としては、例えば、ガス流入ガイド13、ガス排出ガイド14、冷却水流入ガイド15および冷却水排出ガイド16の各開口部分をキャップなどの閉塞部材で閉塞して行われる。そして、閉塞されたEGRクーラ1の内部に空気圧を加える圧力供給部材をEGRクーラ1に接続して、所定の圧力を加えて検査する。EGRクーラ1から空気もれが有るか否かを、例えば、EGRクーラ1全体を水中に浸漬して確認するようにしてもよい。
図示しないエンジンが始動され、運転状態に応じて、EGRクーラ1と図示しない吸気装置との間に設けられたEGRバルブが開状態となる。EGRバルブが開かれると、エンジンから排出された排気ガスは、排気ガス流通管101を通って、図1の矢印aに示すように、ガス流入ガイド13からケース11内に流入する。そして、排気ガスは、扁平パイプ12内を流通して、図1の矢印bに示すように、ガス排出ガイド14から排気ガス流通管102を通って吸気装置に還流される。
すなわち、第1実施形態におけるEGRクーラ1の製造方法は、複数の扁平パイプ12のうち、ケース本体21の内壁面21aに接する扁平パイプ12を仮付けする組付前仮付工程と、扁平パイプ組付工程とを含んで構成されている。
本発明に係る熱交換器の製造方法は、第2の実施形態に係るEGRクーラ1の製造方法によっても製造することができる。
第2の実施形態に係るEGRクーラ1の製造方法は、第1実施形態に係るEGRクーラ1の製造方法と、製造工程が異なっているが、EGRクーラ1自体は同様に構成されている。
この電極治具107は、くさびの形に形成されたくさび型電極111と、一方側の電極112と、他方側の電極113と、交流電源114とを備えている。また、電極治具107は、くさび型電極111、一方側の電極112、他方側の電極113および交流電源114をそれぞれ接続する接続部材115を備えている。
この電極治具107は、くさびの形で形成されているので、扁平パイプ12に挿入することにより、ケース本体21と7個の扁平パイプ12との間の隙間を弾性変形させて詰めることができ、ろう付けに最適な、前述の隙間sを得ることができる。
なお、くさび型電極111への通電時間(sec)や電流密度(A/m2)は、ケース11の構造、大きさ、扁平パイプ12の厚みや材質などの設計諸元に応じて適宜選択される。
すなわち、第2実施形態におけるEGRクーラ1の製造方法は、複数の扁平パイプ12をケース内に組み付ける扁平パイプ組付工程と、電極治具挿入工程と、仮付工程とを含んで構成されている。
すなわち、複数の扁平パイプ12をケース本体21内への容易な組み付け性と、複数の扁平パイプ12およびケース本体21の高い組み付け精度とを両立させることができるという効果が得られる。
本発明に係る熱交換器の製造方法は、第3の実施形態に係るEGRクーラ1の製造方法によっても製造することができる。
第3の実施形態に係るEGRクーラ1の製造方法は、第1実施形態に係るEGRクーラ1の製造方法と、製造工程が異なっているが、EGRクーラ1自体は同様に構成されている。
この治具106は、第1実施形態と同様のくさびの形に形成されており、扁平パイプ12に挿入することにより、ケース本体21と7個の扁平パイプ12との間の隙間を弾性変形させて詰めることができ、ろう付けに最適な隙間を得ることができる。
しかしながら、本発明における熱交換器の製造方法においては、7個以外の他の員数で構成するようにしてもよい。例えば、最小の3個であってもよく、8個ないし15個の員数であってもよく、また、それ以上の員数の扁平パイプで構成するようにしてもよい。
11 ケース
12 扁平パイプ
13 ガス流入ガイド
14 ガス排出ガイド
15 冷却水流入ガイド
16 冷却水排出ガイド
21 ケース本体(ケース)
21a 内壁面
22 ケースカバー
31 中央部
31a、32a、33a 短辺
31b 長辺
32 一端開口部
33 他端開口部
101、102 排気ガス流通管
103、104 冷却水流通管
106 治具
107 電極治具
111 くさび型電極
111a 一端くさび型電極
111b 他端くさび型電極
111c 絶縁体
Claims (5)
- 短辺および長辺からなる方形断面の中央部と、前記短辺よりも大きな短辺と前記長辺からなる方形断面の一端開口部および他端開口部とを有し、前記短辺で接合される扁平パイプと、複数個の前記扁平パイプを短辺方向で積層した状態で収容するケースと、を備えた熱交換器の製造方法において、
前記扁平パイプの前記短辺を接合する前に前記扁平パイプを積層した状態で前記ケースに組み付ける扁平パイプ組付工程と、
前記扁平パイプ組付工程で組み付けられた前記各扁平パイプの前記短辺方向の隙間を詰めるよう、前記各扁平パイプに治具を挿入する治具挿入工程と、
前記治具挿入工程により前記各扁平パイプの前記短辺方向の隙間が詰められた状態で、前記各扁平パイプの前記長辺同士を仮付する仮付工程と、
前記仮付工程により仮付された状態で前記各扁平パイプおよび前記ケースをろう付けするろう付け工程と、を含むことを特徴とする熱交換器の製造方法。 - 前記扁平パイプ組付工程が、前記短辺方向で前記ケースの内壁面と接する前記扁平パイプの前記短辺が仮付けされた状態で前記ケースに組み付ける工程からなり、
前記治具挿入工程が、前記短辺が仮付された状態の前記扁平パイプと前記短辺が仮付されていない状態の前記扁平パイプとを含む全ての扁平パイプに前記治具を挿入する工程からな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。 - 前記扁平パイプ組付工程が、前記短辺方向で前記ケースの内壁面と接する前記扁平パイプの前記短辺が仮付けされた状態で前記ケースに組み付ける工程からなり、
前記治具挿入工程が、前記短辺が仮付された状態の前記扁平パイプを除く他の扁平パイプに前記治具を挿入する工程からな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。 - 前記扁平パイプ組付工程が、前記短辺方向で前記ケースの内壁面と接する前記扁平パイプの前記短辺が仮付けされた状態で前記ケースに組み付ける工程からなり、
前記治具挿入工程が、前記短辺が仮付された状態の前記扁平パイプおよび前記短辺が仮付されていない状態の前記扁平パイプのうち、少なくとも1つの扁平パイプに前記治具を挿入する工程からな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。 - 前記治具挿入工程が、電極で形成された電極治具を前記扁平パイプに挿入する工程からなり、前記電極治具が、前記扁平パイプの短辺方向の一端でくさびの形に形成された一端くさび型電極と、前記扁平パイプの短辺方向の他端でくさびの形に形成された他端くさび型電極と、前記一端くさび型電極と前記他端くさび型電極とを絶縁する絶縁体とを有し、
前記仮付工程が、前記電極治具に通電することにより、前記各扁平パイプの前記長辺同士を抵抗溶接する工程からな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。
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