JP4030782B2 - 熱交換器用ヘッダー - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両の空気調和用冷凍システムにおける凝縮器や蒸発器等の熱交換器に好適に用いられる熱交換器用ヘッダー、熱交換器及びそれらの製造方法に関する。
【0002】
【発明の背景】
従来、車両用空気調和装置の凝縮器として、一対のヘッダー間に、多数の熱交換チューブが両端を両ヘッダーに連通接続して並列状に配置されたヘッダータイプの熱交換器が多く用いられている。
【0003】
このような熱交換器においては、ヘッダーとして、断面円形のパイプ状のものが主流であるが、近年になって、小型軽量化や高性能化等を目的として、長円形、楕円形、長方形等の扁平な断面形状のヘッダーを採用することが検討されている。
【0004】
この種のヘッダーとして、例えば特開2000−39288号公報に示すような扁平形状の熱交換器用ヘッダーが公知である。このヘッダーの概略構成を図16に示す。このヘッダー(1)は、第1外周壁構成体(2)と、第2外周壁構成体(3)との2つの部材を具備している。第1外周壁構成体(2)は、長さ方向に沿って所定の間隔おきに複数のチューブ挿着孔(2c)が形成されたベース壁(2a)と、ベース壁(2a)の両側縁部に長さ方向に沿って設けられた接合片(2b)(2b)とを有するとともに、第2外周壁構成体(3)は、前記ベース壁(2a)に対し対向配置される対向壁(3a)と、対向壁(3a)の両側縁部に沿って形成された両側壁(3b)(3b)とを有している。
【0005】
そして、第2外周壁構成体(3)により第1外周壁構成体(2)の片面を覆うようにして、両側壁(3b)の先端が接合片(2b)に、加締め処理やろう付け処理等により接合固定されて、熱交換器用ヘッダー(1)が形成されている。
【0006】
このような構成の熱交換器用ヘッダー(1)においては、並列配置された多数の熱交換チューブ(5)が、各チューブ挿着孔(2c)に差し込まれて固定されることにより、ヘッダータイプの熱交換器として組み立てられるものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の熱交換器用ヘッダー(1)は、小型軽量化の要請に伴い、チューブ外周壁の薄肉化が進み、外周壁のみでは所定の耐圧強度を確保することが困難である。このため例えば、ヘッダー内部に、同図想像線に示すように補強用中仕切板(4)を組み込んで、耐圧強度の向上を図るように構成することが考えられる。ところが、このような形状は電縫管を用いて製作できず、ろう付け処理や加締め処理により製作することになり、形状の複雑化を来すばかりか、部品点数の増大をもたらし、組立作業が困難になるとともに、コストの増大を来す恐れがある。特にヘッダー内部に補強用中仕切板(4)を組み込む場合には、熱交換チューブ(5)の挿着を妨げないように、中仕切板(4)に多数の切欠部(4a)を、切削加工等により形成する必要があり、面倒な切削加工の採用に加えて、加工工数も増加して、一段と、コストの増大を来すという問題が発生する。
【0008】
この発明は、上記の実情に鑑みてなされたもので、十分な耐圧強度を得ることができる上、部品点数及びコストの削減を図ることができて、組立作業を容易に行うことができる熱交換器用ヘッダー、熱交換器及びそれらの製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本第1発明は、熱交換器用ヘッダーであって、熱交換チューブ挿着用の複数のチューブ挿着孔が長さ方向に沿って所定間隔おきに形成された帯板状のベース壁と、そのベース壁に対向配置された対向壁と、前記ベース壁及び前記対向壁の両側縁部間に配置され、これら両側縁部をそれぞれ連結する側壁と、前記ベース壁及び前記対向壁間に長さ方向に沿って配置され、前記ベース壁及び前記対向壁を連結する補強壁とを有し、前記ベース壁の両側縁部に、前記両側壁が曲げ加工により一体形成され、前記両側壁のうち一方の側壁の縁部に、前記対向壁の一側半部を構成する対向壁一側半部が曲げ加工により一体形成されるとともに、他方の側壁の縁部に、前記対向壁の他側半部を構成する対向壁他側半部が曲げ加工により一体形成され、前記対向壁一側半部及び他側半部のうち少なくともいずれか一方の縁部に、前記補強壁が曲げ加工により一体形成されてなるものを要旨としている。
【0010】
この第1発明の熱交換器用ヘッダーにおいては、曲げ加工により、ベース壁、両側壁、対向壁及び補強壁を一体に形成するものであるため、部材相互の接合処理、例えば面倒なろう付け処理や加締め処理等を行う必要がなく、更に部品点数も削減することができる。
【0011】
また、ベース壁と対向壁との間に補強壁が介在されるため、十分な耐圧強度を確実に得ることができる。
【0012】
本第1発明において、前記補強壁は、前記対向壁一側半部及び他側半部の双方に設けられてなる構成を採用するのが好ましい。
【0013】
すなわちこの場合、補強壁が2枚となり、より一層耐圧強度を向上させることができる。
【0014】
更に本第1発明において、前記補強壁は、前記ベース壁との対向縁部が前記ベース壁にろう付一体化されてなる構成を採用するのが良い。
【0015】
すなわちこの場合、補強壁の取付強度を十分に確保することができる。
【0016】
更に本第1発明において、前記両補強壁は、互いに沿接配置されかつろう付け一体化されてなる構成を採用するのが望ましい。
【0017】
すなわちこの場合、補強壁の取付強度をより高めることができる。
【0018】
また本第1発明において、前記補強壁は、前記複数のチューブ挿着孔に対応する位置にチューブ係止用切欠部を有し、前記チューブ挿着孔に挿通される熱交換チューブの端部が、前記チューブ係止用切欠部に位置決め状態に係止されるよう構成されていることが好ましい。
【0019】
すなわちこの場合、チューブ挿着用切欠部にチューブ端部を係止させることにより、チューブの位置決めを図ることができるため、チューブ挿入量の調整を精度良く簡単に行うことができ、チューブの挿着作業をスムーズに行うことができる。
【0020】
また本第1発明において、前記補強壁は、前記ベース壁との対向端縁に差込片を有し、前記ベース壁は、前記差込片に対応する位置に差込片係合孔が形成され、前記差込片が前記差込片係合孔に差し込まれて係合されてなる構成を採用するのが、より望ましい。
【0021】
すなわちこの場合、補強壁の差込片がベース壁の係合孔に係合固定されるため、曲げ加工によるスプリングバック等の不具合を防止でき、曲げ加工後、ろう付け固定されるまでの間、安定した形態を維持でき、寸法精度を高度に維持することができる。
【0022】
更に本第1発明において、前記差込片は、前記差込片係合孔に差し込まれた状態で前記ベース壁にろう付一体化されてなる構成を採用するのがより一層望ましい。
【0023】
すなわちこの場合、差込片の取付強度を十分に確保することができる。
【0024】
更に本第1発明において、前記差込片は、ヘッダー長さ方向に所定の間隔おきに断続的に形成されてなる構成を好適に採用することができる。
【0025】
また本第1発明においては、前記差込片が前記差込片係合孔に差し込まれた状態で、その差込片先端が折曲されて、その折曲部が前記ベース壁の外面に係合されてなる構成を採用するのが、より一層好ましい。
【0026】
すなわちこの構成を採用する場合、差込片をベース壁により確実に取り付けることができる。
【0027】
更に本第1発明においては、前記ベース壁における前記チューブ挿着孔の周縁部が、内方に曲成されてなる構成を採用するのが良い。
【0028】
すなわちこの場合、熱交換チューブを挿着孔に差し込む際に、チューブが挿着孔周縁部によってスムーズにガイドされるので、チューブ挿着作業を、より一層簡単に行えるとともに、チューブと挿着孔周縁部との接合面積を十分に大きく確保することができ、ろう付け処理等によって、両者間の接合部における気密を確実に図ることができる。
【0029】
更に本第1発明において、前記補強壁は、前記ベース壁との対向端縁が前記ベース壁の内面に突き付け状態に配置されてなる構成を採用することができる。
【0030】
更に本第1発明において、前記補強壁は、前記ベース壁との対向端縁が前記ベース壁にろう付け一体化されてなる構成を採用することができる。
【0031】
また本第1発明において、前記補強壁の対向端縁が前記ベース壁にヘッダー長さ方向に連続して突き付けられてなる構成を採用することができる。
【0032】
更に本第1発明において、前記補強壁は、前記ベース壁との対向縁部が外側に折曲されて、その折曲部が前記ベース壁の内面に接合配置されてなる構成を採用することができる。
【0033】
また本第1発明において、前記補強壁は、その折曲部が前記ベース壁にろう付け一体化されてなる構成を採用することができる。
【0034】
更に本第1発明において、前記補強壁の折曲部が、ヘッダー長さ方向に連続して形成されてなる構成を採用することができる。
【0035】
更に本第1発明においては、前記補強壁の折曲部が、ヘッダー長さ方向に所定の間隔おきに断続的に形成されてなる構成を採用することができる。
【0036】
更に本第1発明においては、ヘッダー長さ方向に隣り合う前記折曲部間において、前記補強壁は、前記ベースとの対向端縁が前記ベース壁の内面に突き付け状態に配置されてなる構成を採用することができる。
【0037】
更に本第1発明において、ヘッダー長さ方向に隣り合う前記折曲部間において、前記補強壁は、前記ベース壁との対向端縁に差込片を有し、前記ベース壁は、前記差込片に対応する位置に差込片係合孔が形成され、前記差込片が前記差込片係合孔に差し込まれて係合されてなる構成を採用することができる。
【0038】
更に本第1発明において、双方の前記補強壁のうち一方側の補強壁は、前記ベース壁との対向端縁に差込片を有し、前記ベース壁は、前記差込片に対応する位置に差込片係合孔が形成され、前記差込片が前記差込片係合孔に差し込まれて係合されるとともに、他方側の補強壁は、ベース壁との対向端縁が前記ベース壁の内面に突き付け状態に配置されてなる構成を採用することができる。
【0039】
更に本第1発明において、双方の前記補強壁のうち一方側の補強壁は、前記ベース壁との対向端縁に差込片を有し、前記ベース壁は、前記差込片に対応する位置に差込片係合孔が形成され、前記差込片が前記差込片係合孔に差し込まれて係合されるとともに、他方側の補強壁は、前記ベース壁との対向縁部が外側に折曲されて、その折曲部が前記ベース壁の内面に接合配置されてなる構成を採用することができる。
【0040】
更に本第1発明においては、前記一方側の補強壁における差込片が、ヘッダー長さ方向に所定の間隔おきに形成されてなる構成を採用することができる。
【0041】
更に本第1発明においては、前記他方側の補強壁における折曲部が、ヘッダー長さ方向に所定の間隔おきに形成されてなる構成を採用することができる。
【0042】
更に本第1発明においては、双方の前記補強壁のうち一方側の補強壁は、前記ベース壁との対向端縁が前記ベース壁に突き付けた状態に配置されるとともに、他方側の補強壁は、前記ベース壁との対向縁部が外側に折曲されて、その折曲部が前記ベース壁の内面に接合配置されてなる構成を採用することができる。
【0043】
更に本第1発明においては、前記他方側の補強壁における折曲部が、ヘッダー長さ方向に所定の間隔おきに形成されてなる構成を採用することができる。
【0044】
本第2発明は、熱交換器用ヘッダーであって、熱交換チューブ挿着用の複数のチューブ挿着孔が長さ方向に沿って所定間隔おきに形成された帯板状のベース壁と、そのベース壁に対向配置された対向壁と、前記ベース壁及び前記対向壁の両側縁部間に配置され、これら両側縁部をそれぞれ連結する側壁と、前記ベース壁及び前記対向壁間に長さ方向に沿って配置され、前記ベース壁及び前記対向壁を連結する補強壁とを有し、前記ベース壁の両側縁部に、前記両側壁が曲げ加工により一体形成され、前記両側壁のうち一方の側壁の縁部に、前記対向壁の一側半部を構成する対向壁一側半部が曲げ加工により一体形成されるとともに、他方の側壁の縁部に、前記対向壁の他側半部を構成する対向壁他側半部が曲げ加工により一体形成され、前記対向壁一側半部及び他側半部の各縁部の双方に、前記補強壁が曲げ加工により一体形成され、双方の前記補強壁における前記ベース壁との対向端縁に、ヘッダー長さ方向に所定の間隔おきに差込片がそれぞれ形成され、双方の前記補強壁のうち一方側の補強壁の前記差込片と、他方側の補強壁の前記差込片とが、ヘッダー長さ方向に沿って交互に配置され、前記ベース壁に、前記差込片に対応する位置に差込片係合孔が形成され、前記差込片が、それに対応する前記差込片係合孔にそれぞれ差し込まれて係合されてなるものを要旨としている。
【0045】
この第2発明において、前記差込片係合孔は、ヘッダー長さ方向に沿って千鳥配置に形成されてなる構成を採用するのが好ましい。
【0046】
更に本第2発明において、前記差込片は、前記差込片係合孔に差し込まれた状態で、前記差込片の先端が折曲されて、その折曲部が前記ベース壁の外面に係合されてなる構成を採用するのが良い。
【0047】
また本第2発明において、前記折曲部は、前記差込片の先端が加締め処理により折曲されて形成されてなる構成を採用するのが望ましい。
【0048】
一方、本第3発明は、上記発明の熱交換器用ヘッダーを製造するための製造プロセスを特定するものである。
【0049】
すなわち本第3発明は、熱交換チューブ挿着用の複数のチューブ挿着孔が長さ方向に沿って所定間隔おきに形成された帯板状のベース壁と、そのベース壁に対向配置された対向壁と、前記ベース壁及び前記対向壁の両側縁部間に配置されて前記ベース壁および前記対向壁とを連結する両側壁と、前記ベース壁及び前記対向壁間に長さ方向に沿って配置されて前記ベース壁および前記対向壁とを連結する補強壁とを有する熱交換器用ヘッダーの製造方法であって、幅方向中間に、前記チューブ挿着孔を有するベース壁領域が長さ方向に沿って設けられ、前記ベース壁領域の両側縁部にそれぞれ側壁領域が長さ方向に沿って設けられ、前記両側壁領域の各縁部に、対向壁一側半部領域及び他側半部領域が長さ方向に沿って設けられ、前記対向壁一側半部領域及び他側半部領域のうち少なくともいずれか一方の縁部に、補強壁領域が長さ方向に沿って設けられた成形板を準備する成形板準備ステップと、前記成形板における前記補強壁領域を前記対向壁一側半部領域及び/又は他側半部領域に対し曲げ加工を施すステップと、前記成形板における前記対向壁一側半部領域及び他側半部領域を前記両側壁領域に対し曲げ加工を施すステップと、前記成形板における前記両側壁領域を前記ベース壁領域に対し曲げ加工を施すステップとを含み、前記ベース壁領域を前記ベース壁とし、前記両側壁領域を前記両側壁とし、前記対向壁一側半部領域及び他側半部領域を前記対向壁一側半部及び他側半部とし、前記補強壁領域を前記補強壁とする熱交換器用ヘッダーを得るものを要旨としている。
【0050】
この第3発明では、前記成形板準備ステップにおいて、前記対向壁一側半部領域及び他側半部領域の縁部にそれぞれ補強壁領域が長さ方向に沿って設けられた成形板を準備するものを採用するのが好ましい。
【0051】
更に本第3発明では、前記成形板準備ステップにおいて、前記補強壁領域における前記複数のチューブ挿着孔に対応する位置にチューブ係止用切欠部を形成し、前記チューブ挿着孔に挿通される熱交換チューブの端部が、前記チューブ係止用切欠部に位置決め状態に係止されるよう構成されてなるものを採用するのが良い。
【0052】
更に本第3発明では、前記成形板準備ステップにおいて、前記補強壁領域における前記ベース壁との対向端縁に差込片を形成すると共に、前記ベース壁領域における前記差込片に対応する位置に差込片係合孔を形成し、更に、前記差込片を前記差込片係合孔に差し込むステップを有するものを採用するのが望ましい。
【0053】
また本第3発明では、前記成形板準備ステップにおいて、少なくとも片面にろう材がクラッドされたブレージングシートを打ち抜きプレス成形することにより前記成形板を作製するものを採用するのが、より好ましい。
【0054】
更に本第3発明においては、前記各曲げ加工を施したのち、炉中にて一括ろう付けするものを採用するのが、より一層好ましい。
【0055】
本第4発明は、上記第1発明の熱交換器用ヘッダーを用いた熱交換器を特定するものである。
【0056】
すなわち本第4発明は、熱交換器であって、一対の熱交換器用ヘッダーと、前記一対の熱交換器用ヘッダー間に並列に配置され、両端が両ヘッダーに連通接続される複数の熱交換チューブとを備え、前記一対の熱交換器用ヘッダーのうち少なくともいずれか一方の熱交換器用ヘッダーは、前記熱交換チューブの端部を連通接続するための複数のチューブ挿着孔が長さ方向に沿って所定間隔おきに形成された帯板状のベース壁と、そのベース壁に対向配置された対向壁と、前記ベース壁及び前記対向壁の両側縁部間に配置され、これら両側縁部をそれぞれ連結する側壁と、前記ベース壁及び前記対向壁間に長さ方向に沿って配置され、前記ベース壁及び前記対向壁を連結する補強壁とを有し、前記ベース壁の両側縁部に、前記両側壁が曲げ加工により一体形成され、前記両側壁のうち一方の側壁の縁部に、前記対向壁の一側半部を構成する対向壁一側半部が曲げ加工により一体形成されるとともに、他方の側壁の縁部に、前記対向壁の他側半部を構成する対向壁他側半部が曲げ加工により一体形成され、前記対向壁一側半部及び他側半部のうち少なくともいずれか一方の縁部に、前記補強壁が曲げ加工により一体形成されてなるものを要旨としている。
【0057】
この第4発明は、上記第1発明と同様に、同様の作用効果を奏するものである。
【0058】
この第4発明において、前記補強壁は、前記複数のチューブ挿着孔に対応する位置にチューブ係止用切欠部を有し、前記チューブ挿着孔に挿通される熱交換チューブの端部が、前記チューブ係止用切欠部に位置決め状態に係止されてなる構成を採用するのが好ましい。
【0059】
更に本第4発明においては、前記熱交換チューブの端部が、前記熱交換器用ヘッダーにろう付けにより固定されてなる構成を採用するのが良い。
【0060】
また本第5発明は、上記第2発明の熱交換器用ヘッダーを用いた熱交換器を特定するものである。
【0061】
すなわち本第5発明は、熱交換器であって、一対の熱交換器用ヘッダーと、前記一対の熱交換器用ヘッダー間に並列に配置され、両端が両ヘッダーに連通接続される複数の熱交換チューブとを備え、前記一対の熱交換器用ヘッダーのうち少なくともいずれか一方の熱交換器用ヘッダーは、前記熱交換チューブの端部を連通接続するための複数のチューブ挿着孔が長さ方向に沿って所定間隔おきに形成された帯板状のベース壁と、そのベース壁に対向配置された対向壁と、前記ベース壁及び前記対向壁の両側縁部間に配置され、これら両側縁部をそれぞれ連結する側壁と、前記ベース壁及び前記対向壁間に長さ方向に沿って配置され、前記ベース壁及び前記対向壁を連結する補強壁とを有し、前記ベース壁の両側縁部に、前記両側壁が曲げ加工により一体形成され、前記両側壁のうち一方の側壁の縁部に、前記対向壁の一側半部を構成する対向壁一側半部が曲げ加工により一体形成されるとともに、他方の側壁の縁部に、前記対向壁の他側半部を構成する対向壁他側半部が曲げ加工により一体形成され、前記対向壁一側半部及び他側半部の各縁部の双方に、前記補強壁が曲げ加工により一体形成され、双方の前記補強壁における前記ベース壁との対向端縁に、ヘッダー長さ方向に所定の間隔おきに差込片がそれぞれ形成され、双方の前記補強壁のうち一方側の補強壁の前記差込片と、他方側の補強壁の前記差込片とが、ヘッダー長さ方向に沿って交互に配置され、前記ベース壁に、前記差込片に対応する位置に差込片係合孔が形成され、前記差込片が、それに対応する前記差込片係合孔にそれぞれ差し込まれて係合されてなるものを要旨としている。
【0062】
この第5発明においては、上記第1発明と同様に、同様の作用効果を奏するものである。
【0063】
この第5発明において、前記補強壁は、前記複数のチューブ挿着孔に対応する位置にチューブ係止用切欠部を有し、前記チューブ挿着孔に挿通される熱交換チューブの端部が、前記チューブ係止用切欠部に位置決め状態に係止されてなる構成を採用するのが好ましい。
【0064】
更に本第5発明においては、前記熱交換チューブの端部が、前記熱交換器用ヘッダーにろう付けにより固定されてなる構成を採用するのが良い。
【0065】
また本第5発明において、前記差込片係合孔は、ヘッダー長さ方向に沿って千鳥配置に形成されてなる構成を採用するのが望ましい。
【0066】
一方、本第6発明は、上記第1発明の熱交換器用ヘッダーを用いた熱交換器の製造方法を特定するものである。
【0067】
すなわち本第6発明は、熱交換器の製造方法であって、一対の熱交換器用ヘッダーを準備する工程と、複数の熱交換チューブを準備する工程と、前記複数の熱交換チューブを前記一対の熱交換器用ヘッダー間に並列に配置して、各熱交換チューブの両端を両ヘッダーに連通接続する工程とを含み、前記一対の熱交換器用ヘッダーのうち少なくともいずれか一方の熱交換器用ヘッダーとして、前記熱交換チューブの端部を連通接続するための複数のチューブ挿着孔が長さ方向に沿って所定間隔おきに形成された帯板状のベース壁と、そのベース壁に対向配置された対向壁と、前記ベース壁及び前記対向壁の両側縁部間に配置され、これら両側縁部をそれぞれ連結する側壁と、前記ベース壁及び前記対向壁間に長さ方向に沿って配置され、前記ベース壁及び前記対向壁を連結する補強壁とを有し、前記ベース壁の両側縁部に、前記両側壁が曲げ加工により一体形成され、前記両側壁のうち一方の側壁の縁部に、前記対向壁の一側半部を構成する対向壁一側半部が曲げ加工により一体形成されるとともに、他方の側壁の縁部に、前記対向壁の他側半部を構成する対向壁他側半部が曲げ加工により一体形成され、前記対向壁一側半部及び他側半部のうち少なくともいずれか一方の縁部に、前記補強壁が曲げ加工により一体形成されてなるものを準備するものを要旨としている。
【0068】
この第6発明は、上記第1発明と同様に、同様の作用効果を奏するものである。
【0069】
この第6発明において、前記熱交換器用ヘッダーを準備する工程は、幅方向中間に、前記チューブ挿着孔を有するベース壁領域が長さ方向に沿って設けられ、前記ベース壁領域の両側縁部にそれぞれ側壁領域が長さ方向に沿って設けられ、前記両側壁領域の各縁部に、対向壁一側半部領域及び他側半部領域が長さ方向に沿って設けられ、前記対向壁一側半部領域及び他側半部領域のうち少なくともいずれか一方の縁部に、補強壁領域が長さ方向に沿って設けられた成形板を準備する成形板準備ステップと、前記成形板における前記補強壁領域を前記対向壁一側半部領域及び/又は他側半部領域に対し曲げ加工を施すステップと、前記成形板における前記対向壁一側半部領域及び他側半部領域を前記両側壁領域に対し曲げ加工を施すステップと、前記成形板における前記両側壁領域を前記ベース壁領域に対し曲げ加工を施すステップとを含むものを採用するのが好ましい。
【0070】
更に本第6発明においては、前記熱交換チューブの端部を、前記熱交換器用ヘッダーにろう付けにより固定するを採用するのが良い。
【0071】
また本第7発明は、上記第2発明の熱交換器用チューブを用いた熱交換器の製造方法を特定するものである。
【0072】
すなわち本第7発明は、熱交換器の製造方法であって、一対の熱交換器用ヘッダーを準備する工程と、複数の熱交換チューブを準備する工程と、前記複数の熱交換チューブを前記一対の熱交換器用ヘッダー間に並列に配置して、各熱交換チューブの両端を両ヘッダーに連通接続する工程とを含み、前記一対の熱交換器用ヘッダーのうち少なくともいずれか一方の熱交換器用ヘッダーとして、前記熱交換チューブの端部を連通接続するための複数のチューブ挿着孔が長さ方向に沿って所定間隔おきに形成された帯板状のベース壁と、そのベース壁に対向配置された対向壁と、前記ベース壁及び前記対向壁の両側縁部間に配置され、これら両側縁部をそれぞれ連結する側壁と、前記ベース壁及び前記対向壁間に長さ方向に沿って配置され、前記ベース壁及び前記対向壁を連結する補強壁とを有し、前記ベース壁の両側縁部に、前記両側壁が曲げ加工により一体形成され、前記両側壁のうち一方の側壁の縁部に、前記対向壁の一側半部を構成する対向壁一側半部が曲げ加工により一体形成されるとともに、他方の側壁の縁部に、前記対向壁の他側半部を構成する対向壁他側半部が曲げ加工により一体形成され、前記対向壁一側半部及び他側半部の各縁部の双方に、前記補強壁が曲げ加工により一体形成され、双方の前記補強壁における前記ベース壁との対向端縁に、ヘッダー長さ方向に所定の間隔おきに差込片がそれぞれ形成され、双方の前記補強壁のうち一方側の補強壁の前記差込片と、他方側の補強壁の前記差込片とが、ヘッダー長さ方向に沿って交互に配置され、前記ベース壁に、前記差込片に対応する位置に差込片係合孔が形成され、前記差込片が、それに対応する前記差込片係合孔にそれぞれ差し込まれて係合されてなるものを準備するものを要旨としている。
【0073】
この第7発明は、上記第2発明と同様に、同様の作用効果を奏するものである。
【0074】
この第7発明において、前記熱交換器用ヘッダーを準備する工程は、幅方向中間に、前記チューブ挿着孔を有するベース壁領域が長さ方向に沿って設けられ、前記ベース壁領域の両側縁部にそれぞれ側壁領域が長さ方向に沿って設けられ、前記両側壁領域の各縁部に、対向壁一側半部領域及び他側半部領域が長さ方向に沿って設けられ、前記対向壁一側半部領域及び他側半部領域のうち少なくともいずれか一方の縁部に、補強壁領域が長さ方向に沿って設けられた成形板を準備する成形板準備ステップと、前記成形板における前記補強壁領域を前記対向壁一側半部領域及び/又は他側半部領域に対し曲げ加工を施すステップと、前記成形板における前記対向壁一側半部領域及び他側半部領域を前記両側壁領域に対し曲げ加工を施すステップと、前記成形板における前記両側壁領域を前記ベース壁領域に対し曲げ加工を施すステップとを含むものを採用するのが好ましい。
【0075】
更に本第7発明においては、前記熱交換チューブの端部を、前記熱交換器用ヘッダーにろう付けにより固定するものを採用するのが良い。
【0076】
【発明の実施の形態】
<第1実施形態>
図1ないし図6は、この発明の第1実施形態である熱交換器用ヘッダー(10)を示す。これらの図に示すように、この熱交換器用ヘッダー(10)は、帯板状のベース壁(20)と、そのベース壁(20)に対向して配置される対向壁(30)と、ベース壁(20)及び対向壁(30)の両側縁部間に配置される両側壁(40a)(40b)と、ベース壁(20)及び対向壁(30)間の幅方向中間位置に、長さ方向に沿って配置される一対の補強壁(50a)(50b)とを備えている。
【0077】
図7及び図8に示すように、このヘッダー(10)は、打ち抜きプレス成形によって得られた所定形状のプレス成形板(11)を、曲げ加工して得られる一体成形品をもって構成されている。すなわちプレス成形板(11)は、幅広帯板状のものであり、幅方向の中間領域に、ベース壁(20)を構成するためのベース壁領域(21)が長さ方向に沿って一体に形成されるとともに、ベース壁領域(21)の両側縁部には、ベース壁領域(21)に連設し、かつ両側壁(40a)(40b)を構成するための両側壁領域(41a)(41b)が長さ方向に沿って一体に形成されている。更に一方の側壁領域(41a)の縁部には、その側壁領域(41a)に連設し、かつ対向壁(30)の一側半部(30a)を構成するための対向壁一側半部領域(31a)が一体に形成されるとともに、他方の側壁領域(41b)の縁部には、その側壁領域(41b)に連設し、かつ対向壁(30)の他側半部(30b)を構成するための対向壁他側半部領域(31b)が一体に形成されている。更に対向壁一側半部領域(31a)及び他側半部領域(31b)の縁部には、これらの領域(31a)(31b)に連設し、かつ補強壁(50a)(50b)を構成するための補強壁領域(51a)(51b)が一体に形成されている。
【0078】
なお、図8においては、発明の理解を容易にするため、各領域の境界線(折曲線)を破線で示している。
【0079】
このプレス成形板(11)におけるベース壁領域(21)には、幅方向に長い長孔状のチューブ挿着孔(23)が長さ方向に沿って所定間隔おきに複数形成されている。このチューブ挿着孔(23)の周縁部(23a)は、バーリング加工が施されて、一面側、つまりヘッダー組付状態において内側に曲成されている。更にベース壁領域(21)の中心線上におけるチューブ挿着孔(23)の各間には、正方形状の差込片係合孔(25)が所定間隔おきに複数形成されている。
【0080】
また補強壁領域(51a)(51b)の側端縁における上記チューブ挿着孔(23)に対応する位置には、チューブ係止用切欠部(53a)(53b)が長さ方向に所定間隔おきに複数形成されている。更に補強壁領域(51a)(51b)の側端縁におけるチューブ係止用切欠部(53a)(53b)の各間には、上記差込片係合孔(25)に対応して、矩形状の差込片(55a)(55b)が長さ方向に所定の間隔おきに複数形成されている。
【0081】
本実施形態においては、このプレス成形板(11)に対し、図8に示す破線(折曲線)に沿って曲げ加工を施してヘッダー(10)を製作するものである。すなわち、補強壁領域(51a)(51b)を、対向壁一側半部領域(31a)及び他側半部領域(31b)に対し一面側(内面側)に90°折曲するとともに、対向壁一側半部領域(31a)及び他側半部領域(31b)を両側壁領域(41a)(41b)に対し一面側(内面側)に90°折曲する。更に両側壁領域(41a)(41b)をベース壁領域(21)に対し一面側(内面側)に90°折曲して、補強壁領域(51a)(51b)を重ね合わせる。こうして、重ね合わされた補強壁領域(51a)(51b)の差込片(55a)(55b)を、ベース壁領域(21)の差込片係合孔(25)にそれぞれ差し込んで係合状態に固定する。
【0082】
なお、本発明においては、上記各曲げ加工の手順は、特に限定されるものではなく、どのような手順で行っても良い。
【0083】
これにより図2ないし図6に示すように、ベース壁領域(21)をベース壁(20)とし、両側壁領域(41a)(41b)を両側壁(40a)(40b)とし、対向壁一側半部領域(31a)を対向壁(30)の一側半部(30a)とし、対向壁他側半部領域(31b)を対向壁(30)の他側半部(30b)とし、補強壁領域(51a)(51b)を補強壁(50a)(50b)とする熱交換器用ヘッダー(10)が製作される。
【0084】
この組立状態において、補強壁(50a)(50b)の各チューブ係止用切欠部(53a)(53b)は、ベース壁(20)の各チューブ挿着孔(23)にそれぞれ対応して配置される。更に図5に示すように、ベース壁(20)におけるチューブ挿着孔(23)の両側縁部は、上記の曲げ加工に伴って、外側に湾曲形成されることにより、チューブ挿入用ガイド片(23b)として構成される。
【0085】
この熱交換器用ヘッダー(10)を用いて熱交換器を製作する場合、図3に示すように、各間にコルゲートフィン(70)を介して並列状に配置された扁平形状の多数の熱交換チューブ(60)の端部を、熱交換器用ヘッダー(10)の各チューブ挿着孔(23)にそれぞれ挿入して、図3及び図4に示すように、各チューブ(60)の両端をヘッダー(10)内の補強壁(50a)(50b)におけるチューブ係止用切欠部(53a)(53b)に位置決め状態に係止する。このとき、上記したように、ヘッダー(10)におけるチューブ挿着孔(23)の両側縁部に、チューブ挿入用ガイド片(23b)(23b)が形成されるため(図5参照)、チューブ端部がそのガイド片(23b)にガイドされて、スムーズにチューブ挿着孔(23)へと導かれるので、チューブ(60)の挿入作業を容易に行うことができる。更にチューブ端部がチューブ係止用切欠部(53a)(53b)に係止することにより、チューブ(60)の位置決めが図られるため、チューブ(60)の差込量等の調整を自動的に行うことができ、チューブ(60)の挿着作業を、より一層簡単に行うことができる。
【0086】
こうして一対のヘッダー(10)に、複数の熱交換チューブ(60)が両端を連通接続した状態で並列に配置されるとともに、熱交換チューブ(60)の各間にコルゲートフィン(70)が介在された熱交換器を得るものである。
【0087】
なお、本実施形態においては、熱交換器用ヘッダー(10)を構成するプレス成形板(11)や熱交換チューブ(60)が、少なくとも片面にろう材がクラッドされたブレージングシートや、ベア材の少なくとも片面に粉末ろう材等のろう材が付与されたろう材付き板により構成されている。そして上記したように、一対のヘッダー(10)間に、熱交換チューブ(60)及びコルゲートフィン(70)を交互に積層配置して、熱交換器仮組製品を製作し、この仮組製品を炉中にて一括ろう付けすることにより、全体を連結一体して、熱交換器製品を得るものである。
【0088】
以上のように、この熱交換器用ヘッダー(10)によれば、プレス成形板(11)を、曲げプレス加工して組み立てるものであるため、一連のプレス加工のみで効率良く製作することができる。
【0089】
また、本実施形態のヘッダー(10)は、一枚のプレス成形板(11)から得られるものであるため、面倒なろう付け処理や加締め処理等の部材相互の接合処理を行う必要がなく、部品点数も削減できるので、組立作業を簡単に行える上、コストの削減を図ることができる。
【0090】
また本実施形態のヘッダー(10)においては、ベース壁(20)と対向壁(30)との間に補強壁(50a)(50b)が介在されるものであるため、十分な耐圧強度を得ることができる。従って、高耐圧性が強く要求されるCO2 冷媒を用いた冷凍サイクルにも適用することができる。
【0091】
しかも、補強壁(50a)(50b)に形成されるチューブ係止用切欠部(53a)(53b)は、プレス成形板(11)の製作時の打ち抜きプレス成形により形成することができるため、切欠部形成用に、別途、切削加工等の面倒な作業を行う必要がなく、より一層簡単に製作することができる。
【0092】
また本実施形態においては、プレス成形板(11)における補強壁領域(51a)(51b)の側端縁に差込片(55a)(55b)を形成するとともに、ベース壁領域(21)に差込片係合孔(25)を形成しておき、成形板(11)の曲げ加工時に、差込片(55a)(55b)を差込片係合孔(25)に差し込んで位置決め状態に係合させるものであるため、曲げ加工によるスプリングバック等の不具合を防止でき、形態を安定させることができる。このように曲げ加工後からろう付け固定するまでの間、安定した形態を維持できるので、寸法精度を向上させることができ、高い品質を得ることができる。
【0093】
更に、本実施形態においては、図3及び図4に示すように、ヘッダー(10)のチューブ挿着孔(23)の周縁部(23a)をバーリング加工して内側に曲成しているため、チューブ(60)を孔(23)に挿着する際に、孔周縁部(23a)によってスムーズにガイドされるため、チューブ挿入挿着作業を、より一層簡単に行うことができる。しかも、孔周縁部(23a)を内側に曲成することにより、孔周縁部(23a)とチューブ(60)との接合面積を十分に大きく確保でき、両者間の接合部の気密を確実に図ることができ、より一層高い品質を得ることができる。
【0094】
<第2実施形態>
図9ないし図13はこの発明の第2実施形態である熱交換器用ヘッダー(10)を示す。これらの図に示すように、このヘッダー(10)を構成するプレス成形板(11)は、上記第1実施形態と同様に、ベース壁領域(21)、両側壁領域(41a)(41b)、対向壁一側半部領域(31a)、対向壁他側半部領域(31b)及び補強壁領域(51a)(51b)を具備し、ベース壁領域(21)には、チューブ挿着孔(23)が所定間隔おきに複数形成されている。
【0095】
またこのプレス成形板(11)においては、一方側の補強壁領域(51a)と他方側の補強壁領域(51b)の側端縁に、長さ方向に沿って交互に差込片(55a)(55b)が形成されている。更にベース壁領域(21)におけるチューブ挿着孔(23)の各間には、上記差込片(55a)(55b)に対応して、一方側の差込片係合孔(25a)と他方側の差込片係合孔(25b)とが交互に千鳥配置に形成されている。
【0096】
このプレス成形板(11)が、その各領域(31a)(31b)(41a)(41b)(51a)(51b)が適宜曲げ加工されることにより、補強壁領域(51a)(51b)が重ね合わされ、その状態で補強壁領域(51a)(51b)の差込片(55a)(55b)が、対応する差込片係合孔(25a)(25b)に挿入される。更に差込片(55a)(55b)の先端が、加締め処理により外側に折曲されて、この折曲部(80a)(80b)がベース壁(20)の外面側に係合される。これにより、熱交換器用ヘッダー(10)が製作される。
【0097】
その他の構成は、上記第1実施形態と同様であるため、同一又は相当部分に、同一符号を付して、重複説明は省略する。
【0098】
この第2実施形態の熱交換器用ヘッダー(10)においても、上記第1実施形態と同様に、同様の効果を得ることができる。
【0099】
その上更に、第2実施形態の熱交換器用ヘッダー(10)によれば、プレス成形板(11)における補強壁領域(51a)(51a)の両側縁に設けられる差込片(55a)(55b)を、一方側補強壁領域(51a)と他方側補強壁領域(51b)との間で、ヘッダー長さ方向に沿って交互に形成するとともに、差込片係合孔(25a)(25b)を、各差込片(55a)(55b)に対応させて、千鳥配置に交互に形成しているため、曲げ加工時において、一方側補強壁領域(51a)と他方側補強壁領域(51b)との間で、差込片(55a)(55b)が干渉するのを防止することができる。このため、差込片(55a)(55b)の係合孔(25a)(25b)に対する挿入作業を効率良くスムーズに行うことができ、より一層、簡単にヘッダー(10)を製作することができる。
【0100】
しかも、本第2実施形態においては、差込片(55a)(55b)の先端を加締め処理により外側に折曲して、その折曲部(80a)(80b)をベース壁(20)の外面に係合するものであるため、より強固な係合状態を得ることができ、差込片(55a)(55b)の形成数を低減させることができ、使用材料の削減、ひいてはコストの削減を図ることができる。更に差込片先端を加締めて固定することにより、曲げ加工によるスプリングバック等の不具合をより確実に防止でき、形態を安定させることができるので、寸法精度をより一層向上させることができ、より高い品質のヘッダー製品を得ることができる。
【0101】
なお、差込片(55a)(55b)の先端を加締めて、ベース壁(20)の外面に係合するという構成を、上記第1実施形態に適用した場合でも、同様の効果を得ることができる。
【0102】
ところで、上記各実施形態においては、図6(b)及び図11(b)に示すように、補強壁(50a)(50b)の先端をベース壁(20)に突き刺して係合するものであるが、本発明は、それだけに限られるものではない。
【0103】
例えば図14(a)に示すように、補強壁(50a)(50b)の先端を、ベース壁(20)の内面に突き付けた状態で、ろう付け接合するようにしても良い。
【0104】
更に図14(b)に示すように、補強壁(50a)(50b)の先端を、外側に折曲して、その折曲部(81a)(81b)をベース壁(20)の内面に、ろう付け接合するようにしても良い。この構成を採用した場合、補強壁(50a)(50b)の先端におけるベース壁(20)との接合面積を大きく確保することができるため、ろう付け不良等の不具合が生じるのを確実に防止することができる。
【0105】
また本発明においては、2つの補強壁(50a)(50b)の先端を異なる方式で、ベース壁(20)に接合するようにしても良い。
【0106】
例えば図14(c)に示すように、一方側補強壁(50a)の先端を、ベース壁(20)の内面に突き付けるとともに、他方側補強壁(50b)の差込片(55b)をベース壁(20)に突き刺した状態で、ろう付け一体化するよにしていも良い。
【0107】
更に図14(d)に示すように、一方側補強壁(50a)の先端を、ベース壁(20)の内面に突き付けるとともに、他方側補強壁(50b)の先端折曲部(81b)をベース壁(20)の内面に接合した状態で、ろう付け一体化するようにしても良い。
【0108】
更に図14(e)に示すように、一方側補強壁(50a)の先端折曲部(81a)を、ベース壁(20)の内面に接合するとともに、他方側補強壁(50b)の差込片(55b)をベース壁(20)に突き刺した状態で、ろう付け一体化するようにしても良い。
【0109】
また本発明においては、補強壁(50a)(50b)の先端形状を、必ずしも、長さ方向に沿って連続する形状に形成する必要はない。
【0110】
例えば図15(a)に示すように、補強壁(50a)(50b)の先端に、折曲部(81a)を長さ方向に沿って断続的に形成し、各折曲部(81a)をベース壁(20)の内面に接合するとともに、折曲部(81a)の各間をベース壁(20)の内面に突き付けた状態で、ろう付け一体化するようにしても良い。
【0111】
更に図15(b)に示すように、断続形成された折曲部(81a)をベース壁(20)の内面に接合するとともに、折曲部(81a)の各間に形成した差込片(80a)をベース壁(20)に突き刺した状態で、ろう付け一体化するようにシテも良い。
【0112】
また本発明においては、上記した補強壁(50a)(50b)の先端接合方式、すなわち、突き刺し方式、突き刺し加締め方式、突き付け方式、折曲接合方式等を適宜組み合わせることも可能である。
【0113】
また、上記各実施形態においては、補強壁(50a)(50b)が2つ設けられているが、本発明は、それだけに限られず、例えば、対向壁一側半部領域(31a)及び他側半部領域(31b)のいずれか一方のみに補強壁領域を設けることにより、補強壁の数を1つにしても良い。
【0114】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る熱交換器用ヘッダーによれば、曲げ加工により、ベース壁、両側壁、対向壁及び補強壁を一体に形成するものであるため、面倒なろう付け処理や加締め処理等の部材相互の接合処理を行う必要がなく、部品点数も削減できるので、組立作業を簡単に行えるとともに、コストの削減を図ることができる。また、ベース壁と対向壁との間に補強壁が介在されるため、十分な耐圧強度を確実に得ることができるという効果がある。
【0115】
本発明において、補強壁を2枚設ける場合には、より一層耐圧強度を向上させることができるという利点がある。
【0116】
また本発明において、補強壁に、チューブ係止用切欠部を設ける場合には、その切欠部にチューブ端部を係止させて、チューブの位置決めを図ることができるため、チューブの挿着作業をスムーズに行えて、より一層組立作業を簡単に行うことができるという利点がある。
【0117】
更に本発明において、補強壁に設けた差込片を、ベース壁の差込片係合孔に差し込んで係合固定する場合には、曲げ加工によるスプリングバック等の不具合を防止でき、形態を安定させることができるので、寸法精度を向上させることができ、高い品質を得ることができるという利点がある。
【0118】
また本発明において、ベース壁におけるチューブ挿着孔の周縁部を内方に曲成する場合には、チューブを挿着孔に差し込む際に、チューブが孔周縁部にスムーズにガイドされて、チューブの挿入挿着作業を、より一層簡単に行えるとともに、チューブと挿着孔周縁部との接合面積を十分に大きく確保することができ、両者間の接合部における気密を確実に図ることができ、より一層高い品質を得ることができるという利点がある。
【0119】
一方、本発明に係る熱交換器用ヘッダーの製造方法は、上記発明の熱交換器用ヘッダーの製造プロセスの一態様を特定するものであるため、上記と同様の効果を有する熱交換器用ヘッダーを得ることができる。
【0120】
またこの発明に係る熱交換器は、上記熱交換器用ヘッダーを用いるものであるため、上記と同様に、同様の効果を得ることができる。
【0121】
更にこの発明に係る熱交換器の製造方法は、上記熱交換器用ヘッダーを用いるものであるため、上記と同様に、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施形態である熱交換器用ヘッダーが適用された熱交換器のヘッダー周辺を分解して示す斜視図である。
【図2】第1実施形態の熱交換器用ヘッダーを示す図であって、同図(a)は正面図、同図(a)は側面図である。
【図3】実施形態の熱交換器用ヘッダーの側面断面図である。
【図4】実施形態の熱交換器用ヘッダーにおけるチューブ挿着孔周辺を拡大して示す側面断面図である。
【図5】図3の5−5線断面図である。
【図6】図3の6−6線断面図である。
【図7】実施形態におけるヘッダー製作用プレス成形板を示す斜視図である。
【図8】実施形態のプレス成形板を示す平面図である。
【図9】この発明の第2実施形態である熱交換器用ヘッダーを示す側面図である。
【図10】第2実施形態の熱交換器用ヘッダーの断面図である。
【図11】同図(a)は図10の11−11線断面図、同図(b)は同図(a)の一点鎖線で囲まれる部分を拡大して示す断面図である。
【図12】第2実施形態におけるヘッダー製作用プレス成形板を示す斜視図である。
【図13】第2実施形態のプレス成形板を示す平面図である。
【図14】この発明の変形例である熱交換器用ヘッダーにおける補強壁とベース壁との接合部周辺を拡大して示す断面図である。
【図15】この発明の変形例である熱交換器用ヘッダーにおける補強壁とベース壁との接合部周辺を拡大して示す斜視図である。
【図16】従来の矩形状熱交換器用ヘッダーが適用された熱交換器におけるヘッダー周辺を分解して示す斜視図である。
【符号の説明】
10…熱交換器用ヘッダー
11…プレス成形板
20…ベース壁
21…ベース壁領域
23…チューブ挿着孔
23a…周縁部
25…差込片係合孔
30…対向壁
30a…対向壁一側半部
30b…対向壁他側半部
31a…対向壁一側半部領域
31b…対向壁他側半部領域
40a、40b…側壁
41a、41b…側壁領域
50a、50b…補強壁
51a、51b…補強壁領域
53a、53b…チューブ係止用切欠部
55…差込片
60…熱交換チューブ
Claims (4)
- 熱交換器用ヘッダーであって、
熱交換チューブ挿着用の複数のチューブ挿着孔が長さ方向に沿って所定間隔おきに形成された帯板状のベース壁と、
そのベース壁に対向配置された対向壁と、
前記ベース壁及び前記対向壁の両側縁部間に配置され、これら両側縁部をそれぞれ連結する側壁と、
前記ベース壁及び前記対向壁間に長さ方向に沿って配置され、前記ベース壁及び前記対向壁を連結する補強壁とを有し、
前記ベース壁の両側縁部に、前記両側壁が曲げ加工により一体形成され、
前記両側壁のうち一方の側壁の縁部に、前記対向壁の一側半部を構成する対向壁一側半部が曲げ加工により一体形成されるとともに、他方の側壁の縁部に、前記対向壁の他側半部を構成する対向壁他側半部が曲げ加工により一体形成され、
前記対向壁一側半部及び他側半部の各縁部の双方に、前記補強壁が曲げ加工により一体形成され、
双方の前記補強壁における前記ベース壁との対向端縁に、ヘッダー長さ方向に所定の間隔おきに差込片がそれぞれ形成され、
双方の前記補強壁のうち一方側の補強壁の前記差込片と、他方側の補強壁の前記差込片とが、ヘッダー長さ方向に沿って交互に配置され、
前記ベース壁に、前記差込片に対応する位置に差込片係合孔が形成され、
前記差込片が、それに対応する前記差込片係合孔にそれぞれ差し込まれて係合されてなることを特徴とする熱交換器用ヘッダー。 - 前記差込片係合孔は、ヘッダー長さ方向に沿って千鳥配置に形成されてなる請求項1記載の熱交換器用ヘッダー。
- 前記差込片は、前記差込片係合孔に差し込まれた状態で、前記差込片の先端が折曲されて、その折曲部が前記ベース壁の外面に係合されてなる請求項1又は2記載の熱交換器用ヘッダー。
- 前記折曲部は、前記差込片の先端が加締め処理により折曲されて形成されてなる請求項3記載の熱交換器用ヘッダー。
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