JP2015139811A - 熱交換器の製造方法及び拡径治具 - Google Patents
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Abstract
【課題】管状体の拡径に必要とされる荷重を小さくできる熱交換器の製造方法を提供すること。
【解決手段】熱交換器の製造方法が、金属板３１をロール状に巻いて伝熱管３０を形成する形成工程と、金属製のフィン４０に形成された貫通孔４２に伝熱管３０を挿入し、ロール状に巻かれた金属板３１を弛めて伝熱管３０を拡径させて、伝熱管３０の管外面３０Ａと貫通孔４２の孔壁４２Ａとを接触させる拡径工程と、拡径工程の後でロール状に巻かれた金属板３１の巻き重ねられた部分を接合する接合工程と、を備えること。
【選択図】図１
【解決手段】熱交換器の製造方法が、金属板３１をロール状に巻いて伝熱管３０を形成する形成工程と、金属製のフィン４０に形成された貫通孔４２に伝熱管３０を挿入し、ロール状に巻かれた金属板３１を弛めて伝熱管３０を拡径させて、伝熱管３０の管外面３０Ａと貫通孔４２の孔壁４２Ａとを接触させる拡径工程と、拡径工程の後でロール状に巻かれた金属板３１の巻き重ねられた部分を接合する接合工程と、を備えること。
【選択図】図１
Description
本発明は、熱交換器の製造方法及び拡径治具に関する。
特許文献１には、アルミニウムを管状に押し出して形成された管状体（伝熱管）をフィンに形成された挿入孔に挿入した後、管状体の内部に拡径治具（拡管治具）を挿入して該管状体の外径を拡げる方法について開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示の方法では、拡径治具で管状体を周方向に延ばして（周長を延ばして）外径を広げるため、管状体の拡径に大きな荷重を必要とする。
本発明は、上記事実を考慮して、管状体の拡径に必要とされる荷重を小さくできる熱交換器の製造方法及び拡径治具を提供することを課題とする。
本発明の請求項１に記載の熱交換器の製造方法は、金属板をロール状に巻いて管状体を形成する形成工程と、金属製のフィンに形成された貫通孔に前記管状体を挿入し、ロール状に巻かれた前記金属板を弛めて前記管状体を拡径させて、前記管状体の外周面と前記貫通孔の孔壁とを接触させる拡径工程と、拡径工程の後でロール状に巻かれた前記金属板の巻き重ねられた部分を接合する接合工程と、を備えている。
請求項１に記載の熱交換器の製造方法では、金属板をロール状に巻いて管状体を形成し、このロール状に巻かれた金属板を弛めて管状体を拡径させるため、例えば、押し出しで形成された管状体を周方向に延ばして（周長を延ばして）拡径させる構成と比べて、管状体の拡径に必要とされる荷重を小さくできる。
本発明の請求項２に記載の熱交換器の製造方法は、請求項１に記載の熱交換器の製造方法において、前記拡径工程では、拡径前の前記管状体の内径よりも外径が大きい拡径治具を拡径前の前記管状体の内部に挿入してロール状に巻かれた前記金属板を強制的に弛めて前記管状体を拡径させる。
請求項２に記載の熱交換器の製造方法では、拡径工程において、拡径前の管状体の内径よりも外径が大きい拡径治具を拡径前の管状体の内部に挿入するため、ロール状に巻かれた金属板が強制的に弛められて管状体が拡径される。すなわち、拡径前の管状体の内径よりも外径が大きい拡径治具を用いることで簡単に管状体を拡径することができる。
本発明の請求項３に記載の熱交換器の製造方法は、請求項２に記載の熱交換器の製造方法において、前記形成工程では、一方の板面に凹凸部が形成された前記金属板を、前記凹凸部を内側にしてロール状に巻いて前記管状体を形成する。
請求項３に記載の熱交換器の製造方法では、一方の板面に形成された凹凸部を内側にして金属板をロール状に巻くため、内周面に凹凸部が形成された管状体が形成される。このように、凹凸部を形成することで、管状体の内周面の表面積が増えて、管状体と管状体の内部を通る流体との間の熱伝達効率が向上する。
ここで、上記熱交換器の製造方法では、前述のように管状体の拡径に必要とされる荷重を小さくできるため、拡径治具で管状体を拡径させるときに、管状体の内周面に形成された凹凸部の変形（潰れ変形）を抑制できる。これにより、管状体と管状体の内部を通る流体との間の熱伝達効率を確保することができる。
ここで、上記熱交換器の製造方法では、前述のように管状体の拡径に必要とされる荷重を小さくできるため、拡径治具で管状体を拡径させるときに、管状体の内周面に形成された凹凸部の変形（潰れ変形）を抑制できる。これにより、管状体と管状体の内部を通る流体との間の熱伝達効率を確保することができる。
本発明の請求項４に記載の熱交換器の製造方法は、請求項２又は請求項３に記載の熱交換器の製造方法において、前記金属板は、アルミニウムで構成されている。
請求項４に記載の熱交換器の製造方法では、アルミニウムで構成された金属板をロール状に巻いて管状体を形成するため、管状体と管状体の内部を通る流体との間の熱伝達効率を確保しつつ、重量を軽減し且つコストを削減することができる。また、金属板をアルミニウムで構成するため、例えば、金属板を鉄板などの変形しにくい材料で構成したものと比べて、管状体の拡径に必要とされる荷重を小さくできる。また、拡径治具で管状体を拡径させるときの、管状体の内周面に形成された凹凸部の変形（潰れ変形）をさらに抑制できる。
本発明の請求項５に記載の熱交換器の製造方法は、請求項２〜４のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法において、前記拡径治具は、前記管状体の内部に挿入される円柱状の本体部と、前記本体部の外周面に周方向に間隔をあけて設けられ、前記本体部の外周面から突出すると共に前記本体部の挿入方向に延び、前記管状体の内周面に接触するリブと、前記リブの前記挿入方向の先端部に形成され、前記挿入方向と反対側に向かって前記本体部の外周面からの突出高さが次第に高くなる傾斜部と、を含んで構成されている。
請求項５に記載の熱交換器の製造方法では、拡径治具を構成するリブが管状体の内周面に接触することから、拡径治具と管状体の内周面との接触面積を小さくできるため、拡径治具を管状体に挿入するときの管状体の変形による抵抗を軽減できる。これにより、拡径治具を管状体に挿入するのに必要とされる荷重を小さくできる。
また、リブの挿入方向の先端部に、挿入方向と反対側に向かって本体部の外周面からの突出高さが次第に高くなる傾斜部を形成していることから、例えば、傾斜部を有さないリブ構成と比べて、拡径前の管状体に拡径治具を挿入するときに傾斜部が管状体を拡径させるためのガイドとなり、拡径治具を管状体にスムーズに挿入することができる。
本発明の請求項６に記載の熱交換器の製造方法は、請求項５に記載の熱交換器の製造方法において、前記リブは、前記本体部の前記挿入方向と反対側に向かって螺旋状に延び且つ螺旋の向きがロール状に巻かれた前記金属板の巻き方向と逆向きとされている。
請求項６に記載の熱交換器の製造方法では、リブを本体部の挿入方向と反対側に向かって、螺旋の向きがロール状に巻かれた金属板の巻き方向と逆向きとなるように螺旋状に延ばしていることから、管状体に拡径治具を挿入していくと、リブによってロール状に巻かれた金属板が巻き方向と逆向きの力を受けて弛められる。これにより、管状体の拡径に必要とされる荷重をより小さくできる。
本発明の請求項７に記載の熱交換器の製造方法は、請求項５に記載の熱交換器の製造方法において、前記リブは、前記本体部の前記挿入方向と反対側に向かって直線状に延び、ロール状に巻かれた前記金属板の内周側の端部を挟んで両側に配置される２本のリブは、前記管状体の内周面と接触するそれぞれの接触部分間の間隔が前記挿入方向と反対側に向かって広がっている。
請求項７に記載の熱交換器の製造方法では、ロール状に巻かれた金属板の内周側の端部を挟んで両側に配置される２本のリブの管状体の内周面と接触するそれぞれの接触部分間の間隔を、挿入方向と反対側に向かって広げていることから、管状体に拡径治具を挿入していくと、２本のリブによって、ロール状に巻かれた金属板の内周側の端部が巻き方向と逆向きの力を受けて管状体の周方向に移動し、ロール状に巻かれた金属板が弛められる。これにより、管状体の拡径に必要とされる荷重をより小さくできる。
本発明の請求項８に記載の拡径治具は、金属板をロール状に巻いて形成された管状体を拡径させるための拡径治具であって、前記管状体の内部に挿入される円柱状の本体部と、前記本体部の外周面に周方向に間隔をあけて設けられ、前記本体部の外周面から突出すると共に前記本体部の挿入方向に延び、前記管状体の内周面に接触するリブと、前記リブの前記挿入方向の先端部に形成され、前記挿入方向と反対側に向かって前記本体部の外周面からの突出高さが次第に高くなる傾斜部と、を備え、前記管状体の内径よりも外径が大きくされている。
請求項８に記載の拡径治具では、管状体の内径よりも外径を大きくしているため、管状体の内部に挿入することでロール状に巻かれた金属板が強制的に弛められて管状体が拡径する。ここで、拡径治具の挿入時には、リブが管状体の内周面に接触することから、拡径治具と管状体の内周面との接触面積を小さくできる。このため、拡径治具を管状体に挿入するときの管状体の変形による抵抗を軽減できる。これにより、拡径治具を管状体に挿入するのに必要とされる荷重を小さくできる。結果、管状体の拡径に必要とされる荷重を小さくできる。
以上説明したように、本発明の熱交換器の製造方法及び拡径治具は、管状体の拡径に必要とされる荷重を小さくできる。
本発明に係る熱交換器の製造方法及び拡径治具の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
図５には、第１実施形態の熱交換器の製造方法によって製造される熱交換器２０を示している。本実施形態の熱交換器２０は、空調機器に搭載され、該空調機器の熱交換部で使用する流体の熱交換に用いられる。なお、本発明は上記構成に限定されず、熱交換器２０は、冷蔵庫などに搭載されて冷蔵庫の冷却部で使用する冷媒（流体の一例）の冷却に用いられてもよく、自動車に搭載されてエンジン冷却装置の冷却水（流体の一例）の冷却に用いられてもよい。つまり、本実施形態の熱交換器２０は、流体を熱交換する用途であれば、いずれの機器に適用してもよい。
図５には、第１実施形態の熱交換器の製造方法によって製造される熱交換器２０を示している。本実施形態の熱交換器２０は、空調機器に搭載され、該空調機器の熱交換部で使用する流体の熱交換に用いられる。なお、本発明は上記構成に限定されず、熱交換器２０は、冷蔵庫などに搭載されて冷蔵庫の冷却部で使用する冷媒（流体の一例）の冷却に用いられてもよく、自動車に搭載されてエンジン冷却装置の冷却水（流体の一例）の冷却に用いられてもよい。つまり、本実施形態の熱交換器２０は、流体を熱交換する用途であれば、いずれの機器に適用してもよい。
図５に示されるように、本実施形態の熱交換器２０は、伝熱管３０とフィン４０とを備えている。なお、本実施形態の伝熱管３０は、本発明の管状体の一例である。
図２及び図３に示されるように、伝熱管３０は、一枚の金属板３１を曲げ加工して形成されている。具体的には、伝熱管３０は、金属板３１をロール状に巻き且つ巻き重ねられた部分を接合して形成されている。なお、本実施形態の伝熱管３０は、金属板３１を二重巻きした二重巻管である。この伝熱管３０は、ロール状に巻かれた金属板３１の内面３１Ｂの一部分が管内面３０Ｂとされ、ロール状に巻かれた金属板３１の外面３１Ａの一部分が管外面３０Ａとされている。なお、管外面３０Ａは、伝熱管３０の外周面を示し、管内面３０Ｂは、伝熱管３０の内周面を示している。また、伝熱管３０の軸方向を図中矢印Ａ方向で示している。
ロール状に巻かれた金属板３１の内面３１Ｂには、内周側の端部３１Ｃと外周側の端部３１Ｄとの間に内側段差面３２Ｂが形成されている。この内側段差面３２Ｂには、ロール状に巻かれた金属板３１の端部３１Ｃが接合されている。
一方、ロール状に巻かれた金属板３１の外面３１Ａには、端部３１Ｃと端部３１Ｄとの間に外側段差面３２Ａが形成されている。この外側段差面３２Ａには、ロール状に巻かれた金属板３１の端部３１Ｄが接合されている。
なお、本実施形態では、後述する熱交換器２０の製造方法において、ロール状に巻かれた金属板３１の端部３１Ｃと端部３１Ｄとの中間部分（巻き方向の中間部分）が略クランク状に曲げられて段差部３２が形成される。このように形成された段差部３２の一方の面（内面３１Ｂを構成する面）を内側段差面３２Ｂとし、他方の面（外面３１Ａを構成する面）を外側段差面３２Ａとしている。
伝熱管３０を形成する金属板３１には、金属材料で形成された芯材に、この芯材よりも融点の低い金属材料で形成された被覆材を張り合わせて形成された金属板、すなわち、クラッド板を用いている。本実施形態では、金属板３１をアルミニウムで構成している。具体的には、金属板３１は、純アルミニウムで形成された芯材に、アルミニウム合金（例えば、アルミニウムにシリコンを含有させたもの）で形成された被覆材を張り合わせて形成されている。この被覆材は、ロール状に巻かれた金属板３１の外面３１Ａを形成している。また、被覆材は、ロール状に巻かれた金属板３１の巻き重ねられた部分を接合する接合材（ろう材）として用いられている。一方、芯材は、ロール状に巻かれた金属板３１の内面３１Ｂを形成している。
なお、本実施形態では、金属板３１をアルミニウムで構成しているが、本発明はこの構成に限定されず、金属板３１を銅や鉄などの金属材料で構成してもよい。
図５に示されるように、フィン４０は、金属材料（例えば、アルミニウム）を板状に形成したものである。このフィン４０には、板厚方向に貫通する貫通孔４２が形成されている。具体的には、フィン４０には、バーリング加工によって貫通孔４２が形成されている。この貫通孔４２には、伝熱管３０が挿入されると共に孔壁４２Ａに伝熱管３０の外周面である管外面３０Ａが接合されている。なお、本実施形態では、フィン４０にバーリング加工によって形成された環状の立ち上がり部４４の内壁である孔壁４２Ａに伝熱管３０の管外面３０Ａが接合されている。
次に、熱交換器２０について詳細に説明する。熱交換器２０では、複数本の伝熱管３０が互いに平行に並べられ、隣接する伝熱管３０の端部同士がＵ字状の管継手で連結されている。また、各伝熱管３０は、複数枚のフィン４０の各貫通孔４２にそれぞれ挿入されると共に各孔壁４２Ａに各管外面３０Ａがそれぞれ接合されている。
次に本発明の第１実施形態に係る熱交換器２０の製造方法について説明する。
（形成工程）
まず、芯材に被覆材を張り合わせた平板状の金属板３１を用意し、この金属板３１をロール状に巻いて管状体の一例である伝熱管３０（拡径前の伝熱管）を形成する（図２参照）。具体的には、ロール成形機を用いて金属板３１をロール状に巻く、すなわち、ロール成形（ロールフォーミング）して伝熱管３０を形成する。この形成工程では、伝熱管３０の外径がフィン４０に形成された貫通孔４２の直径よりも小さくなるように金属板３１をロール状に巻いている（図１参照）。
（形成工程）
まず、芯材に被覆材を張り合わせた平板状の金属板３１を用意し、この金属板３１をロール状に巻いて管状体の一例である伝熱管３０（拡径前の伝熱管）を形成する（図２参照）。具体的には、ロール成形機を用いて金属板３１をロール状に巻く、すなわち、ロール成形（ロールフォーミング）して伝熱管３０を形成する。この形成工程では、伝熱管３０の外径がフィン４０に形成された貫通孔４２の直径よりも小さくなるように金属板３１をロール状に巻いている（図１参照）。
（拡径工程）
次に、フィン４０に形成された貫通孔４２にロール状に巻かれた金属板３１を挿入する。その後、ロール状に巻かれた金属板３１を弛めて伝熱管３０を拡径させて、伝熱管３０の管外面３０Ａとフィン４０の貫通孔４２の孔壁４２Ａとを接触させる。具体的には、図１に示されるように、拡径前の伝熱管３０の内径よりも外径が大きい拡径治具５０を拡径前の伝熱管３０の内部に挿入して、ロール状に巻かれた金属板３１を強制的に弛めて伝熱管３０を拡径させている。この拡径治具５０の外径は、管外面３０Ａが孔壁４２Ａに接触するまで伝熱管３０を拡径させられる大きさに設定されている。
次に、フィン４０に形成された貫通孔４２にロール状に巻かれた金属板３１を挿入する。その後、ロール状に巻かれた金属板３１を弛めて伝熱管３０を拡径させて、伝熱管３０の管外面３０Ａとフィン４０の貫通孔４２の孔壁４２Ａとを接触させる。具体的には、図１に示されるように、拡径前の伝熱管３０の内径よりも外径が大きい拡径治具５０を拡径前の伝熱管３０の内部に挿入して、ロール状に巻かれた金属板３１を強制的に弛めて伝熱管３０を拡径させている。この拡径治具５０の外径は、管外面３０Ａが孔壁４２Ａに接触するまで伝熱管３０を拡径させられる大きさに設定されている。
また、伝熱管３０の拡径時には、図３に示されるように、ロール状に巻かれた金属板３１の端部３１Ｃと端部３１Ｄとの間に段差部３２が形成される。このとき、段差部３２の内側段差面３２Ｂには、端部３１Ｃが対向配置され、段差部３２の外側段差面３２Ａには、端部３１Ｄが対向配置される。
（接合工程）
次に、ロール状に巻かれた金属板３１とフィン４０を加熱して被覆材を溶融させ、ロール状に巻かれた金属板３１の巻き重ねられた部分を密着させた状態で被覆材を冷却固化させてロール状に巻かれた金属板３１の巻き重ねられた部分を接合（ろう付け）する。このとき、ロール状に巻かれた金属板３１の外周を形成する被覆材と貫通孔４２の孔壁４２Ａも接合される。これにより、熱交換器２０が形成される。
次に、ロール状に巻かれた金属板３１とフィン４０を加熱して被覆材を溶融させ、ロール状に巻かれた金属板３１の巻き重ねられた部分を密着させた状態で被覆材を冷却固化させてロール状に巻かれた金属板３１の巻き重ねられた部分を接合（ろう付け）する。このとき、ロール状に巻かれた金属板３１の外周を形成する被覆材と貫通孔４２の孔壁４２Ａも接合される。これにより、熱交換器２０が形成される。
次に本実施形態の熱交換器２０の製造方法で用いる拡径治具５０について説明する。
図１及び図４（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、拡径治具５０は、伝熱管３０の内部に挿入される円柱状の本体部５２と、本体部５２の外周面５２Ａに設けられたリブ５４と、リブ５４の挿入方向の先端部に形成された傾斜部５６と、を含んで構成されている。なお、本体部５２の挿入方向と拡径治具５０の挿入方向は同じ方向であり、本体部５２の挿入方向を図中矢印Ｂ方向で示している。
図１及び図４（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、拡径治具５０は、伝熱管３０の内部に挿入される円柱状の本体部５２と、本体部５２の外周面５２Ａに設けられたリブ５４と、リブ５４の挿入方向の先端部に形成された傾斜部５６と、を含んで構成されている。なお、本体部５２の挿入方向と拡径治具５０の挿入方向は同じ方向であり、本体部５２の挿入方向を図中矢印Ｂ方向で示している。
リブ５４は、本体部５２の外周面５２Ａから突出すると共に本体部５２の挿入方向に延びている。また、リブ５４は、本体部５２に円周方向（図中矢印Ｃ方向で示す）に間隔をあけて複数設けられている。このリブ５４は、頂部５４Ａが伝熱管３０の管内面３０Ｂに接触するように構成されている。なお、前述の拡径治具５０の外径は、本体部５２の中心軸から最も離間したリブ５４の部位（頂部５４Ａの一部）を通る円の外径を示している。
また、リブ５４は、本体部５２の挿入方向と反対側に向かって直線状に延びている。また、ロール状に巻かれた金属板３１の端部３１Ｃを挟んで両側に配置される２本のリブ５４は、伝熱管３０の管内面３０Ｂと接触するそれぞれの接触部分間の間隔Ｌが本体部５２の挿入方向と反対側に向かって広がっている。
傾斜部５６は、本体部５２の挿入方向と反対側に向かって、本体部５２の外周面５２Ａからの突出高さが次第に高くなるように構成されている。
また、拡径治具５０には、本体部５２を伝熱管３０の内部に挿入するための駆動装置から延びるロッド５８が連結されている。
次に本実施形態の熱交換器２０の製造方法の作用効果について説明する。
本実施形態の熱交換器２０の製造方法では、金属板３１をロール状に巻いて伝熱管３０を形成し、このロール状に巻かれた金属板３１を弛めて伝熱管３０を拡径させるため、例えば、押し出しで形成された押出伝熱管を周方向に延ばして（周長を延ばして）拡径させる構成と比べて、伝熱管３０の拡径に必要とされる荷重を小さくできる。
本実施形態の熱交換器２０の製造方法では、金属板３１をロール状に巻いて伝熱管３０を形成し、このロール状に巻かれた金属板３１を弛めて伝熱管３０を拡径させるため、例えば、押し出しで形成された押出伝熱管を周方向に延ばして（周長を延ばして）拡径させる構成と比べて、伝熱管３０の拡径に必要とされる荷重を小さくできる。
具体的には、熱交換器２０の製造方法では、拡径工程において、拡径前の伝熱管３０の内径よりも外径が大きい拡径治具５０を拡径前の伝熱管３０の内部に挿入するため、ロール状に巻かれた金属板３１が強制的に弛められて伝熱管３０が拡径される。すなわち、拡径前の伝熱管３０の内径よりも外径が大きい拡径治具５０を用いることで簡単に伝熱管３０を拡径することができる。
また、伝熱管３０の拡径時には、拡径治具５０のリブ５４が伝熱管３０の管内面３０Ｂに接触するため、拡径治具５０と伝熱管３０の管内面３０Ｂとの接触面積を小さくでき、拡径治具５０を伝熱管３０に挿入するときの伝熱管３０の変形による抵抗を軽減できる。これにより、拡径治具５０を伝熱管３０に挿入するのに必要とされる荷重を小さくできる。
また、リブ５４の本体部５２の挿入方向の先端部に、該挿入方向と反対側に向かって本体部５２の外周面５２Ａからの突出高さが次第に高くなる傾斜部５６を形成していることから、拡径前の伝熱管３０に拡径治具５０を挿入するときに傾斜部５６が伝熱管３０を拡径させるためのガイドとなる。これにより、拡径治具５０を伝熱管３０にスムーズに挿入することができる。
またさらに、伝熱管３０の拡径時には、ロール状に巻かれた金属板３１の端部３１Ｃを挟んで両側に配置される２本のリブ５４の伝熱管３０の管内面３０Ｂと接触するそれぞれの接触部分間の間隔Ｌを、本体部５２の挿入方向と反対側に向かって広げていることから、伝熱管３０に拡径治具５０を挿入していくと、２本のリブ５４によってロール状に巻かれた金属板３１の端部３１Ｃが巻き方向と逆向きの力を受けて伝熱管３０の周方向（図中矢印Ｄ方向で示す）に移動し、ロール状に巻かれた金属板３１が弛められる。これにより、伝熱管３０の拡径に必要とされる荷重をより小さくできる。
また、熱交換器２０の製造方法では、アルミニウムで構成された金属板３１をロール状に巻いて伝熱管３０を形成するため、伝熱管３０とこの伝熱管３０の内部を通る流体との間の熱伝達効率を確保しつつ、熱交換器２０の重量を軽減し且つコストを削減することができる。また、金属板３１をアルミニウムで構成するため、例えば、金属板３１を鉄板などの変形しにくい材料で構成したものと比べて、伝熱管３０の拡径に必要とされる荷重を小さくできる。
本実施形態では、金属板３１をロール状に巻いて形成された伝熱管３０を拡径治具５０で拡径する構成としているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、以下に示す拡径治具５０の第１変形例である拡径治具６０、第２変形例である拡径治具７０、第３変形例である拡径治具８０などを用いて伝熱管３０を拡径する構成としてもよい。なお、第１の拡径治具６０、第２変形例の拡径治具７０、及び第３変形例の拡径治具８０は、後述する第２実施形態の熱交換器２２の製造方法に用いてもよい。
図６（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、第１変形例の拡径治具６０は、本体部５２の外周面５２Ａから突出するリブ６４が本体部５２の挿入方向に沿って直線状に延びている。また、リブ６４は、本体部５２に円周方向に一定間隔をあけて複数設けられている。このため、拡径治具６０を拡径前の伝熱管３０に挿入する際に、拡径治具６０のリブ６４の位置に制限を受けずに、拡径治具６０を拡径前の伝熱管３０に挿入することができる。これにより、伝熱管３０の拡径作業の煩雑さを改良することができる。なお、図６中の符号６４Ａは、リブ６４の頂部を示している。
図７（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、第２変形例の拡径治具７０は、本体部５２の外周面５２Ａから突出するリブ７４が本体部５２の挿入方向と反対側に向かって螺旋状に延びている。また、リブ７４の螺旋の向きは、ロール状に巻かれた金属板３１の巻き方向と逆向きとされている。さらに、リブ７４は、本体部５２に円周方向に一定間隔をあけて複数設けられている。ここで、伝熱管３０に拡径治具７０を挿入していくと、螺旋状のリブ７４によってロール状に巻かれた金属板３１が巻き方向と逆向きの力を受けて弛められる。これにより、伝熱管３０の拡径に必要とされる荷重をより小さくできる。なお、図７中の符号７４Ａは、リブ７４の頂部を示している。
図８（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、第３変形例の拡径治具８０は、本体部５２の外周面５２Ａから突出するリブ８４が本体部５２の挿入方向に沿って直線状に延びている。また、リブ８４は、本体部５２の挿入方向の反対側に向かって頂部８４Ａの幅（本体部５２の円周方向に沿った長さ）が次第に広くなっている。ここで、拡径治具８０を拡径前の伝熱管３０に挿入する際には、まず、リブ８４の頂部８４Ａの幅が狭い部分が伝熱管３０の管内面３０Ｂに接触するため、伝熱管３０の変形による抵抗が低く、挿入に必要な荷重を小さくできる。その後、頂部８４Ａの幅が広い部分が伝熱管３０の管外面３０Ａに接触するため、伝熱管３０の管内面３０Ｂを周上略均等に拡径することができる。
（第２実施形態）
図９には、第２実施形態の熱交換器の製造方法によって製造される熱交換器２２の伝熱管９０を示している。なお、本実施形態では、第１実施形態と同一の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
図９には、第２実施形態の熱交換器の製造方法によって製造される熱交換器２２の伝熱管９０を示している。なお、本実施形態では、第１実施形態と同一の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態の熱交換器２２は、伝熱管９０の構成を除いて、第１実施形態の熱交換器２０と同一の構成である。
図９に示されるように、伝熱管９０は、内周面（以下、「管内面９０Ｂ」と記載する）に凹凸部９２が形成されている。この凹凸部９２は、管内面９０Ｂの略全体に形成されている。なお、本実施形態の伝熱管９０は、本発明の管状体の一例である。
また、伝熱管９０は、凹凸部９２が形成された金属板３１をロール状に巻き且つ巻き重ねられた部分を接合して形成されている。なお、本実施形態の伝熱管９０は、金属板３１を二重巻きした二重巻管である。この伝熱管９０は、ロール状に巻かれた金属板３１の内面３１Ｂの一部分が管内面９０Ｂとされ、ロール状に巻かれた金属板３１の外面３１Ａの一部分が管外面９０Ａとされている。なお、金属板３１は、凹凸部９２が形成される構成以外は第１実施形態と同じ構成である。
図９に示されるように、凹凸部９２は、伝熱管９０の周方向に間隔をあけて形成され、伝熱管９０の軸方向に対して交差する方向（本実施形態では、傾斜する方向）に延び、伝熱管９０の半径方向外側へ凹む溝部９２Ａと、隣接する溝部９２Ａ間に形成され、伝熱管９０の半径方向内側へ凸となる突条部９２Ｂとで構成されている。なお、本発明の凹凸部は、上記構成に限定されない。例えば、管内面９０Ｂに複数の凸部又は複数の凹部を形成して凹凸部を構成してもよい。
次に第２実施形態の熱交換器２２の製造方法について説明する。
（形成工程）
まず、芯材に被覆材を張り合わせた平板状の金属板３１を用意し、この金属板３１の一方の板面（芯材によって形成される板面）に凹凸部９２を形成する。なお、凹凸部９２は、金属板３１の一方の板面の管内面９０Ｂに対応する範囲に形成する。
（形成工程）
まず、芯材に被覆材を張り合わせた平板状の金属板３１を用意し、この金属板３１の一方の板面（芯材によって形成される板面）に凹凸部９２を形成する。なお、凹凸部９２は、金属板３１の一方の板面の管内面９０Ｂに対応する範囲に形成する。
次に、一方の板面に凹凸部９２が形成された金属板３１を、凹凸部９２を内側にしてロール状に巻いて管状体の一例である伝熱管９０を形成する（図１０参照）。
次に、図１０及び図１１に示されるように、拡径治具５０を用いて第１実施形態と同様の拡径工程を実施し、伝熱管９０を拡径する。
そして、第１実施形態と同様の接合工程を実施して本実施形態の熱交換器２２を形成する。
そして、第１実施形態と同様の接合工程を実施して本実施形態の熱交換器２２を形成する。
次に本実施形態の熱交換器２２の製造方法の作用効果について説明する。
熱交換器２２の製造方法では、一方の板面に形成された凹凸部９２を内側にして金属板３１をロール状に巻くため、管内面９０Ｂに凹凸部９２が形成された伝熱管９０が形成される。このように、凹凸部９２を形成することで、伝熱管９０の管内面９０Ｂの表面積が増えて、伝熱管９０とこの伝熱管９０の内部を通る流体との間の熱伝達効率が向上する。
ここで、上記熱交換器２２の製造方法では、第１実施形態と同様に伝熱管９０の拡径に必要とされる荷重を小さくできるため、拡径治具５０で伝熱管９０を拡径させるときに、管内面９０Ｂに形成された凹凸部９２の変形（潰れ変形）を抑制できる。これにより、伝熱管９０とこの伝熱管９０の内部を通る流体との間の熱伝達効率を確保することができる。
熱交換器２２の製造方法では、一方の板面に形成された凹凸部９２を内側にして金属板３１をロール状に巻くため、管内面９０Ｂに凹凸部９２が形成された伝熱管９０が形成される。このように、凹凸部９２を形成することで、伝熱管９０の管内面９０Ｂの表面積が増えて、伝熱管９０とこの伝熱管９０の内部を通る流体との間の熱伝達効率が向上する。
ここで、上記熱交換器２２の製造方法では、第１実施形態と同様に伝熱管９０の拡径に必要とされる荷重を小さくできるため、拡径治具５０で伝熱管９０を拡径させるときに、管内面９０Ｂに形成された凹凸部９２の変形（潰れ変形）を抑制できる。これにより、伝熱管９０とこの伝熱管９０の内部を通る流体との間の熱伝達効率を確保することができる。
第１実施形態では、拡径工程で金属板３１に段差部３２が形成されるが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、拡径工程の前に金属板３１に段差部３２をあらかじめ形成する構成としてもよい。なお、拡径工程の前に金属板３１に段差部３２をあらかじめ形成する構成については、第２実施形態に適用してもよい。
また、第１実施形態では、金属板３１を芯材と被覆材で構成されたクラッド板としているが、本発明はこの構成に限定されず、金属板３１を芯材のみの金属板としてもよい。この場合には、拡径後の伝熱管３０の金属板３１を巻き重ねた部分の隙間に溶融した接合材（ろう材）を注入することで上記金属板３１の巻き重ねた部分を接合することができる。また、フィン４０の片面又は両面をアルミニウム合金（ろう材）で形成し、拡径後の伝熱管３０と共に加熱して、溶融したアルミニウム合金で上記金属板３１の巻き重ねた部分を接合してもよい。なお、上記構成については、第２実施形態に適用してもよい。
第１実施形態では、伝熱管３０を、金属板３１を二重巻した二重巻管としているが、本発明は、この構成に限定されず、金属板３１を二重よりも多く巻いた多重巻管としてもよい。なお、上記構成については、第２実施形態の伝熱管９０に適用してもよい。
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。
２０、２２ 熱交換器
３０、９０ 伝熱管（管状体）
３０Ａ、９０Ａ 管外面（管状体の外周面）
３０Ｂ、９０Ｂ 管内面（管状体の内周面）
３１ 金属板
３１Ｃ 端部（内周側の端部）
４０ フィン
４２ 貫通孔
４２Ａ 孔壁
５０ 拡径治具
５２ 本体部
５２Ａ 外周面
５４ リブ
５４Ａ 頂部
５６ 傾斜部
９２ 凹凸部
Ｌ 間隔
３０、９０ 伝熱管（管状体）
３０Ａ、９０Ａ 管外面（管状体の外周面）
３０Ｂ、９０Ｂ 管内面（管状体の内周面）
３１ 金属板
３１Ｃ 端部（内周側の端部）
４０ フィン
４２ 貫通孔
４２Ａ 孔壁
５０ 拡径治具
５２ 本体部
５２Ａ 外周面
５４ リブ
５４Ａ 頂部
５６ 傾斜部
９２ 凹凸部
Ｌ 間隔
Claims (8)
- 金属板をロール状に巻いて管状体を形成する形成工程と、
金属製のフィンに形成された貫通孔に前記管状体を挿入し、ロール状に巻かれた前記金属板を弛めて前記管状体を拡径させて、前記管状体の外周面と前記貫通孔の孔壁とを接触させる拡径工程と、
拡径工程の後でロール状に巻かれた前記金属板の巻き重ねられた部分を接合する接合工程と、
を備える熱交換器の製造方法。 - 前記拡径工程では、拡径前の前記管状体の内径よりも外径が大きい拡径治具を拡径前の前記管状体の内部に挿入してロール状に巻かれた前記金属板を強制的に弛めて前記管状体を拡径させる、請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
- 前記形成工程では、一方の板面に凹凸部が形成された前記金属板を、前記凹凸部を内側にしてロール状に巻いて前記管状体を形成する、請求項２に記載の熱交換器の製造方法。
- 前記金属板は、アルミニウムで構成されている、請求項２又は請求項３に記載の熱交換器の製造方法。
- 前記拡径治具は、前記管状体の内部に挿入される円柱状の本体部と、前記本体部の外周面に周方向に間隔をあけて設けられ、前記本体部の外周面から突出すると共に前記本体部の挿入方向に延び、前記管状体の内周面に接触するリブと、前記リブの前記挿入方向の先端部に形成され、前記挿入方向と反対側に向かって前記本体部の外周面からの突出高さが次第に高くなる傾斜部と、を含んで構成されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
- 前記リブは、前記本体部の前記挿入方向と反対側に向かって螺旋状に延び且つ螺旋の向きがロール状に巻かれた前記金属板の巻き方向と逆向きとされている、請求項５に記載の熱交換器の製造方法。
- 前記リブは、前記本体部の前記挿入方向と反対側に向かって直線状に延び、
ロール状に巻かれた前記金属板の内周側の端部を挟んで両側に配置される２本のリブは、前記管状体の内周面と接触するそれぞれの接触部分間の間隔が前記挿入方向と反対側に向かって広がっている、請求項５に記載の熱交換器の製造方法。 - 金属板をロール状に巻いて形成された管状体を拡径させるための拡径治具であって、
前記管状体の内部に挿入される円柱状の本体部と、
前記本体部の外周面に周方向に間隔をあけて設けられ、前記本体部の外周面から突出すると共に前記本体部の挿入方向に延び、前記管状体の内周面に接触するリブと、
前記リブの前記挿入方向の先端部に形成され、前記挿入方向と反対側に向かって前記本体部の外周面からの突出高さが次第に高くなる傾斜部と、
を備え、前記管状体の内径よりも外径が大きくされた拡径治具。
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