JP3880352B2 - 熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

熱交換器及びその製造方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、媒体を流通するチューブと、前記チューブの端部を接続したタンクとを備え、媒体がチューブに伝わる熱にて熱交換を行う熱交換器とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、自動車のラジエータ、ヒータコア、冷凍サイクルの放熱器、エバポレータ等の熱交換器は、媒体を流通するチューブと、チューブに装着されたフィンと、チューブの端部が接続されたタンクとを備え、チューブ及びフィンに伝わる熱によって媒体の熱交換がなされるように構成されている。
【0003】
この種の熱交換器は、複数のアルミニウム部材を組み付けて、これらを炉中で加熱して一体にろう付けし、製造されている。
【0004】
また、アルミニウム部材としては、プレス装置を用いてプレートを立体的に塑性変形してなるプレス成形部材等が用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、熱交換器を構成するアルミニウム部材の形状は、熱交換器の製品開発や改良に伴い、ますます多様化、複雑化される傾向にある。そして、前述したプレス成形部材についても、複雑な形状を呈するとともに、寸法精度が極めて高いものが必要とされている。
【0006】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、合理的に製造された熱交換器及びその製造方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願第1請求項に記載した発明は、媒体を流通するチューブと、前記チューブの端部を接続したタンクとを備え、前記媒体が前記チューブに伝わる熱にて熱交換を行う熱交換器において、当該熱交換器は、複数のアルミニウム部材をろう付けして製造され、前記アルミニウム部材のうち少なくとも一つは、前記タンクを構成する部材であり且つプレス装置を用いてプレートを立体的に塑性変形してなるプレス成形部材であり、前記プレス成形部材は、プレートの縁部にテーパと、プレートを曲げてなるR部とを備え、更に前記R部の外側には、前記塑性変形の際生じる余肉からなる曲げごろし部を備えた構成の熱交換器である。
また、本願第2請求項に記載した発明は、媒体を流通するチューブと、前記チューブの端部を接続したタンクとを備え、前記媒体が前記チューブに伝わる熱にて熱交換を行う熱交換器の製造方法において、当該熱交換器は、複数のアルミニウム部材をろう付けして製造され、前記アルミニウム部材のうち少なくとも一つは、前記タンクを構成する部材であり且つプレス装置を用いてプレートを立体的に塑性変形してなるプレス成形部材であり、前記プレス装置の金型は、一対の上金型及び下金型で構成され、前記上金型は、前記プレートの縁部にテーパを形成する面押し部を備え、また、下金型は、前記プレートを加圧した際に当該プレートに曲げ部を形成するための部位と、プレートを加圧した際に生じる余肉を、前記プレート曲げ部の外側の位置に逃がすための凹部とを備え、
前記金型で前記プレートを加圧して、前記テーパと、外側に余肉を設けた曲げ部とを共に備えたプレス成形部材を形成する熱交換器の製造方法である
【0008】
すなわち、プレートをプレス装置にて立体的に塑性変形する場合、プレートの変形箇所においては、プレス装置、金型、及びプレート等の微妙な特性により、多少の余肉が発生する場合がある。通常のプレス装置では、そのような余肉は、所定の形状の範囲内に強制的に散らす結果となるため、これが微妙な寸法誤差の原因となる。この点本発明では、金型に余肉を逃がすための凹部を設けたので、余肉による微妙な寸法誤差が確実に回避され、寸法精度が極めて高いプレス成形部材が得られる。
【0009】
、R部とは、つまりプレートを曲げてなる部位であり、曲げごろし部とは、余肉を逃がしてなる余肉部である。
【0010】
また、プレートをプレス装置にて立体的に塑性変形する場合、プレートの変形箇所においては、プレス装置、金型、及びプレート等の微妙な特性により、多少の余肉が発生する場合がある。通常のプレス装置では、そのような余肉は、所定の形状の範囲内に強制的に散らす結果となるため、これが微妙な寸法誤差の原因となる。この点本発明では、プレス成形部材のR部には、余肉からなる曲げごろし部を設けたので、余肉による微妙な寸法誤差が確実に回避され、寸法精度が極めて高いプレス成形部材が得られる。
【0012】
本発明において、プレートの余肉は、曲げごろし部をR部の外側に設けることにより、効率よく逃がすことが可能となる。
【0014】
また、本発明において、プレートの縁部にテーパを設ければ、そのプレス成形部材と他のアルミニウム部材と組み付け精度の向上が達成され、熱交換器を製造するうえで非常に有利である。この点、本発明では、プレス装置の金型に面押し部を設けたので、かかるテーパは、プレートを立体的に塑性変形するとともに形成することが可能であり、加工の省力化も達成される。
【0016】
また、本発明において、プレートの縁部を押え付けることによって、金型に対するプレートの微妙な位置ずれが回避され、より厳密な寸法管理が可能となる。従って、プレス成形部材の寸法精度確実に向上することができる
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の具体例を図面に基づいて詳細に説明する。
【0019】
図1乃至図3に示す本例の熱交換器100は、自動車に搭載される車内空調用冷凍サイクルの放熱器であり、フィン300を介して積層された複数のチューブ200と、各チューブ200の両端部をそれぞれ接続した一対のタンク400とを備え、チューブ200及びフィン300に伝わる熱にて媒体(つまり冷媒)が冷却されて凝縮するように構成されている。
【0020】
一対のタンク400には、媒体を流入する入口コネクタ410、及び媒体を流出する出口コネクタ420を設けており、媒体は、入口コネクタ410を流通してタンク400の内部に取り入れられて、熱交換をしつつチューブ200を流通した後、出口コネクタ420から外部に排出される。
【0021】
タンク400は、筒体の内部を仕切部材430にて所定の間隔に区画してなるものであり、媒体は、各タンク400の間を数回往復する構成となっている。
【0022】
また、チューブ200及びフィン300からなる層の上下側部には、補強部材たるサイドプレート500をそれぞれ設けている。各サイドプレート500の両端部は、各タンク400にそれぞれ支持されている。
【0023】
更に、サイドプレート500の要所には、当該熱交換器100を外部に支持するためのブラケット700を設けている。
【0024】
また、一方のタンクには、受液器600を装着する受液器用コネクタ440を設けている。受液器600は、媒体を気層と液層に分離するものであり、タンク400に設けられた受液器用コネクタ440に対し、ねじ止めにより着脱可能に装着されている。
【0025】
媒体は、入口コネクタ410から出口コネクタ420へ流通する過程において、タンク400から受液器600に一旦送られ、液層のみが出口コネクタ420へ向かう。すなわち、本熱交換器100の下部は、受液器600で分離された液層の冷媒を冷却するサブクール部100aとなっている。
【0026】
そして、チューブ200、フィン300、タンク400、及びサイドプレート500を構成する各部材は、アルミニウム又はその合金を成形してなるアルミニウム部材であり、熱交換器100は、複数のアルミニウム部材を一体に組み付け、その組み付け体を炉中で加熱処理してろう付けし、製造される。また、このような炉中ろう付けに際して、各部材の要所には、予めろう材及びフラックスが設けられる。
【0027】
本例のタンク400は、それぞれ半円筒状を呈するの第1タンク部材450及び第2タンク部材460を結合して筒体をなすとともに、第1タンク部材450及び第2タンク部材460の間に仕切部材430を配置して構成される。
【0028】
第1タンク部材450は、長手方向に亘って同型のスリッド451を一定のピッチで列設したアルミニウム部材である。チューブ200の端部及びサイドプレート500の端部は、これらのスリッド451にそれぞれ挿入して接続される。また、本例の第1タンク部材450の要所には、長手方向に亘り、後に詳述する曲げごろし部450aが形成されている。
【0029】
第2タンク部材460は、長手方向に亘る両縁部にそれぞれ一定のピッチでカシメ片461を列設したアルミニウム部材であり、両縁部の間に第1タンク部材450を嵌め入れるともに、所要のカシメ片461を変形して第1タンク部材450を保持する構成となっている。また、各第2タンク部材460の要所には、入口コネクタ410、出口コネクタ420、及び受液器用コネクタ440をそれぞれ接続するための開口部が設けられている。
【0030】
仕切部材430は、筒体の内周面に縁部をろう付けされる板状のアルミニウム部材であり、第2タンク部材460に設けられた孔部462から筒体の外部に露出する凸部431と、第1タンク部材450の縁部が突き当てられる段部432とを有する。筒体に対する仕切部材430の位置決めは、凸部431を孔部462に挿入してなされる。
【0031】
図4は、第1タンク部材450を作成するためのプレス装置10の説明図である。つまり、第1タンク部材450は、プレス装置10を用いてプレートPを立体的に塑性変形してなるプレス成形部材である。
【0032】
同図に示すプレス装置10は、上金型20及び下金型30にてプレートPを加圧し、これを所定の形状に成形する構成となっている。
【0033】
更に、図5に示すように、上金型20は、プレートPの縁部にテーパ450bを形成する面押し部21を備えている。プレートPの縁部にテーパ450bを設ければ、第1タンク部材450と仕切部材430との組み付け精度の向上が達成される。
【0034】
つまり、プレートPは、所定の大きさに剪断してなるものであり、その縁部には、多少のバリ(burr)が存在するところ、本例によれば、テーパ450bを形成してそのようなバリを解消し、第1タンク部材450の縁部と仕切部材430の段部432との嵌合性を正確に確保する構成となっている。
【0035】
更に、本例のように、上金型20がプレートPの縁部を押え付ける構成であれば、第1タンク部材450における寸法のばらつきをより確実に解消することができる。従って、第1タンク部材450と仕切部材430との間に隙間が形成される心配はない。故に、ろう付けの信頼性も向上される。
【0036】
一方、下金型30は、プレートPの余肉を逃がすための凹部31を備えている。凹部31によれば、プレス装置、金型、及びプレート等の微妙な特性により、プレートPに多少の余肉が発生しても、その余肉を効率よく逃がすことができ、余肉による第1タンク部材450の微妙な寸法誤差を確実に回避することができる。
【0037】
そして、余肉は、前述した曲げごろし部450aとなる。この曲げごろし部450aは、プレートのR部の外側に設けられ、タンク400の外周面に位置する構成となっている。故に、第1タンク部材450と仕切部材430とを組み付ける際に、曲げごろし部450aが邪魔になることはない。
【0038】
尚、曲げごろし部450aは、通常は極めて微細な大きさである。但し、その大きさは、余肉の発生具合によって異なる。或いは、曲げごろし部450aは形成されない場合もある。
【0039】
以上説明したように、本例は、極めて合理的に製造することができる熱交換器であり、冷凍サイクルの放熱器として好適に利用することができる。また、冷凍サイクルの放熱器を製造する本例の構成は、エバポレータ、ラジエータ、ヒータコア等、他の熱交換器を製造する場合にも応用することが可能である。
【0040】
【発明の効果】
本願第1請求項に記載した発明は、媒体を流通するチューブと、前記チューブの端部を接続したタンクとを備え、前記媒体が前記チューブに伝わる熱にて熱交換を行う熱交換器において、当該熱交換器は、複数のアルミニウム部材をろう付けして製造され、前記アルミニウム部材のうち少なくとも一つは、前記タンクを構成する部材であり且つプレス装置を用いてプレートを立体的に塑性変形してなるプレス成形部材であり、前記プレス成形部材は、プレートの縁部にテーパと、プレートを曲げてなるR部を備え、更に前記R部の外側には、前記塑性変形の際生じる余肉からなる曲げごろし部を備えた構成の熱交換器である。
また、本願第2請求項に記載した発明は、媒体を流通するチューブと、前記チューブの端部を接続したタンクとを備え、前記媒体が前記チューブに伝わる熱にて熱交換を行う熱交換器の製造方法において、当該熱交換器は、複数のアルミニウム部材をろう付けして製造され、前記アルミニウム部材のうち少なくとも一つは、前記タンクを構成する部材であり且つプレス装置を用いてプレートを立体的に塑性変形してなるプレス成形部材であり、前記プレス装置の金型は、一対の上金型及び下金型で構成され、前記上金型は、前記プレートの縁部にテーパを形成する面押し部を備え、また、下金型は、前記プレートを加圧した際に当該プレートに曲げ部を形成するための部位と、プレートを加圧した際に生じる余肉を、前記プレート曲げ部の外側の位置に逃がすための凹部とを備え、
前記金型で前記プレートを加圧して、前記テーパと、外側に余肉を設けた曲げ部とを共に備えたプレス成形部材を形成する熱交換器の製造方法である
このような構成によると、当該熱交換器は合理的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の具体例に係り、熱交換器を示す正面図である。
【図2】 本発明の具体例に係り、熱交換器の要部を示す斜視図である。
【図3】 本発明の具体例に係り、熱交換器の要部を示す分解斜視図である。
【図4】 本発明の具体例に係り、プレス装置の説明図である。
【図5】 本発明の具体例に係り、プレス装置の金型の説明図である。
【符号の説明】
10 プレス装置
20 上金型
21 面押し部
30 下金型
31 凹部
P プレート
100 熱交換器
200 チューブ
300 フィン
400 タンク
410 入口コネクタ
420 出口コネクタ
430 仕切部材
431 凸部
432 段部
440 受液器用コネクタ
450 第1タンク部材
450a 曲げごろし部
450b テーパ
451 スリッド
460 第2タンク部材
461 カシメ片
462 孔部
500 サイドプレート
600 受液器
700 ブラケット

Claims (2)

  1. 媒体を流通するチューブと、前記チューブの端部を接続したタンクとを備え、前記媒体が前記チューブに伝わる熱にて熱交換を行う熱交換器において、
    当該熱交換器は、複数のアルミニウム部材をろう付けして製造され、
    前記アルミニウム部材のうち少なくとも一つは、前記タンクを構成する部材であり且つプレス装置を用いてプレートを立体的に塑性変形してなるプレス成形部材であり、
    前記プレス成形部材は、プレートの縁部にテーパと、プレートを曲げてなるR部とを備え、
    更に前記R部の外側には、前記塑性変形の際生じる余肉からなる曲げごろし部を備えたことを特徴とする熱交換器。
  2. 媒体を流通するチューブと、前記チューブの端部を接続したタンクとを備え、前記媒体が前記チューブに伝わる熱にて熱交換を行う熱交換器の製造方法において、
    当該熱交換器は、複数のアルミニウム部材をろう付けして製造され、
    前記アルミニウム部材のうち少なくとも一つは、前記タンクを構成する部材であり且つプレス装置を用いてプレートを立体的に塑性変形してなるプレス成形部材であり、
    前記プレス装置の金型は、一対の上金型及び下金型で構成され、
    前記上金型は、前記プレートの縁部にテーパを形成する面押し部を備え、また、下金型は、前記プレートを加圧した際に当該プレートに曲げ部を形成するための部位と、プレートを加圧した際に生じる余肉を、前記プレート曲げ部の外側の位置に逃がすための凹部とを備え、
    前記金型で前記プレートを加圧して、前記テーパと、外側に余肉を設けた曲げ部とを共に備えたプレス成形部材を形成することを特徴とする熱交換器の製造方法
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