JP4985234B2 - 熱交換器およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクル等に使用される熱交換器およびその製造方法に関するものである。

冷凍空調機器に用いられる熱交換器の冷媒漏れは、冷凍空調機器自体の機能を喪失してしまうことから、熱交換器の冷媒漏れの低減が大きな課題である。また、地球温暖化対策として冷媒のノンフロン化が加速する中で、代替冷媒の大きな候補の可燃性であるＨＣ冷媒においては、製品安全の面からも熱交換器の冷媒漏れの防止は必要不可欠である。

かかる構成の熱交換器において、冷媒漏れの発生箇所は主に配管の接合部分であり、かかる点から、冷媒回路を一本の連続した冷媒チューブで構成した接合部を有しない熱交換器が知られている（特許文献１参照）。

図１０は、特許文献１に記載された従来の熱交換器の斜視図である。

図１０に示すように、熱交換器５１は、複数の冷媒チューブ挿入用長穴を設けた一群のプレートフィン５２と、直管部および曲管部が連続する蛇行状に折り曲げた一本の連続した冷媒チューブ５３と、複数の冷媒チューブ挿入用長穴５４ａを設けた冷媒チューブ挿入側の側板５４と、曲管部側の側板５５とからなる。

そして、熱交換器５１は、冷媒チューブ５３を挿入する際、冷媒チューブ挿入側の側板５４側から、冷媒チューブ５３の曲管部（湾曲部）５３ａを長穴５４ａより挿入し、冷媒チューブ５３が、冷媒チューブ挿入側の側板５４、一群のプレートフィン５２、曲管部側の側板５５を貫通した後、冷媒チューブ５３の内部に液体を圧入し、その圧力によって冷媒チューブ５３の径を大きく（拡管）することにより、冷媒チューブ５３と、側板５４、側板５５、およびプレートフィン５２群を密着固定する工程を経て製造されるものである。
特開平１１−３３３５３９号公報

しかしながら、上記従来の熱交換器５１は、複数の冷媒チューブ挿入用長穴５４ａを設けた側板５４に冷媒チューブ５３を挿入する際、まず、冷媒チューブ挿入側の側板５４側から、冷媒チューブ５３の曲管部５３ａを挿入し、冷媒チューブ５３の曲管部５３ａが冷媒チューブ挿入側の側板５４、一群のプレートフィン５２、曲管部側の側板５５の順に通過した後に、その状態を維持し、冷媒チューブ５３と挿入側の側板５４、曲管部側の側板５５および一群のプレートフィン５２を密着固定するという製作手順となる。

このとき、冷媒チューブ５３の直管部は、挿入先から挿入元に亘って連続して冷媒チューブ挿入側（挿入元）の側板５４に設けた冷媒チューブ挿入用長穴５４ａと摩擦接触した状態で挿入が行われるため、特に冷媒チューブ５３が側板５４（挿入元）を通過する際の摩擦抵抗が大きく、その結果、冷媒チューブ５３の挿入工程で冷媒チューブ５３の座屈、反り、折れ曲がり等の工程不良が発生し、製造歩留まりが悪化して製造コストが高くなるという課題を有していた。

また、冷媒チューブの工程不良防止のために、冷媒チューブ出入り口側の側板５４の冷媒チューブ挿入用穴を、冷媒チューブ５３に対して十分なクリアランスを確保した寸法にすると、冷媒チューブ５３の挿入性を改善することはできるが、冷媒チューブ挿入側の側板５４の冷媒チューブ挿入用穴５４ａにおいて、冷媒チューブ５３に対するクリアランスが大きすぎとなり、拡管工程後においても、冷媒チューブ挿入側の側板５４と冷媒チューブ５３が十分に固定されず、品質が悪化するという課題も有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、製造歩留まりがよく、低コスト、かつ高品質な熱交換器が提供できるようにすることを目的とするものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、一群のプレートフィンを挟んで位置し、かつ冷媒チューブの曲管部が貫通する貫通穴を設けた端板において、一方の端板を、前記冷媒チューブが貫通した状態において前記プレートフィンに設けた長穴と重合する位置に前記貫通穴を設けた構成とし、また、他方の端板を、前記長穴および貫通穴を貫通していない曲管部が貫通する位置に前記貫通穴を設けた構成とし、さらに、前記他方の端板に、前記貫通穴と併設された加工穴と、前記貫通穴と前記加工穴に挟まれて位置し、前記冷媒チューブの貫通状態において前記貫通穴の内側へ突出して前記冷媒チューブの外壁面に密着する密着部を設けた構成としたものである。

また、本発明における熱交換器の製造方法は、一群のプレートフィンを挟んで位置し、かつ冷媒チューブの曲管部が貫通する貫通穴を設けた端板において、一方の端板を、前記冷媒チューブが貫通した状態において前記プレートフィンに設けた長穴と重合する位置に前記貫通穴を設けた構成とし、また、前記他方の端板を、前記長穴および貫通穴を貫通していない曲管部が貫通する位置に前記貫通穴を設けた構成とし、さらに、前記他方の端板に、前記貫通穴と併設された加工穴と、前記貫通穴と前記加工穴に挟まれて位置する密着部を設け、前記冷媒チューブが前記端板、プレートフィンおよび端板を貫通した状態において、前記密着部を、その一部が前記冷媒チューブの管壁に密着するまで前記貫通穴側へ突出するように塑性変形させるものである。

これにより、熱交換器の冷媒チューブは、端板の貫通状態において、前記加工穴の塑性変形により、端板と強固に密着固定することができるため、前記端板に設けた貫通穴における冷媒チューブとのクリアランスを十分に確保することができる。

その結果、熱交換器の組立て時において、冷媒チューブと貫通穴の摩擦接触が抑制され、冷媒チューブの変形、折れ曲がり等の不具合の発生リスクが軽減される。また、冷媒チューブと端板は、加工穴周縁の塑性変形による該周縁と冷媒チューブの密着により、強固に固定することができ、製造歩留まりがよく、また端板と冷媒チューブの密着不良による端板のがたつき、外れが抑制でき、高品質の熱交換器を製造することができる。

本発明の熱交換器は、熱交換器の製作過程において、冷媒チューブの損傷、反り、あるいは折れ等の不具合の発生を抑制した歩留まりのよいものとし、不要なコストをかけることが少ない熱交換器とすることができる。

また、本発明における熱交換器の製造法は、加工穴を塑性変形させることにより、端板の冷媒チューブへの密着固定が行えるため、前記端板と冷媒チューブの密着不良による端板のがたつき、外れが抑制でき、高品質の熱交換器を製造することができる。

請求項１に記載の発明は、直管部および曲管部が交互に連続する如く蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、前記冷媒チューブが貫通する長穴を複数有し、相互に間隔をおいて配置された多数のプレートフィンと、前記冷媒チューブの曲管部が貫通する貫通穴を複数有し、前記プレートフィンを挟んで配置された一対の端板を有する熱交換器であって、前記一方の端板を、前記冷媒チューブが貫通した状態において前記プレートフィンに設けた長穴と重合する位置に前記貫通穴を設けた構成とし、また、前記他方の端板を、前記長穴および貫通穴を貫通していない曲管部が貫通する位置に前記貫通穴を設けた構成とし、さらに、前記他方の端板に、前記貫通穴と併設された加工穴と、前記貫通穴と前記加工穴に挟まれて位置し、前記冷媒チューブの貫通状態において前記貫通穴の内側へ突出して前記冷媒チューブの外壁面に密着する密着部を設け、前記加工穴は、前記貫通穴の矩形部の長さと略同一であり、かつ、前記貫通穴の長径と平行方向に延出する一つのものとし、前記加工穴を、前記端板周縁との間に前記貫通穴が介在しない位置には設けず、前記端板周縁との間に前記貫通穴が介在する位置にのみ設けたものである。

かかる構成とすることにより、前記端板に設けた貫通穴の寸法を前記冷媒チューブの曲管部寸法に微小なクリアランスを設けた寸法とすることができ、その結果、組立て時における冷媒チューブの前記貫通穴との摩擦接触に起因する損傷、反り等を抑制した熱交換器を得ることができ、不要なコストをかけることが少ない低コストの熱交換器とすることができる。

また、前記端板に設けた加工穴の一部の冷媒チューブとの密着により、端板と冷媒チューブの密着を強固なものとすることができ、その結果、端板のがたつき、外れといった不具合の少ない高品質の熱交換器とすることができる。

さらに、前記プレートフィンを挟んで位置する端板における特に他方の端板は、冷媒チューブがフィンプレートおよび一方の端板を貫通した状態で、冷媒チューブの曲管部をそ
の貫通穴より貫通させて取付ける構成であるため、前述の貫通穴寸法のクリアランス確保と合わせて、より一層前記冷媒チューブと摩擦接触するリスクを少なくすることができ、一層損傷が少なく、歩留まりのよい熱交換器を得ることができるものである。
また、かかる構成とすることにより、前記加工穴と端板周縁との間に所定の距離が確保でき、前記端板と貫通穴の間部分の強度を確保することができる。その結果、端板作成、加工時における端板周縁の変形が防止でき、また、前記加工穴の一部を冷媒チューブに密着させる場合において、端板の特に周縁部における変形が抑制でき、自動化装置による密着部の塑性変形加工としても、熱交換器の品質を損なうことが抑制できる。

請求項２に記載の発明は、前記加工穴を、前記端板における少なくとも最も外側に位置する貫通穴の近傍に設けたものである。

かかる構成とすることにより、左右両側で端板と冷媒チューブの密着を行った構成となり、端板周縁に撓み等の応力が作用しても加工穴と冷媒チューブの密着の緩みが生じ難く、密着状態を良好に維持することができる。

請求項３に記載の発明は、前記端板を、前記冷媒チューブの一方の曲管部が貫通した第一貫通穴と、前記冷媒チューブの少なくとも始端または終端が貫通する端部穴をそれぞれ有する第一端板と、前記一方の曲管部と反対側に位置する他方の曲管部が貫通した第二貫通穴を有する第二端板より構成し、さらに、前記第一貫通穴および第二貫通穴を、前記冷媒チューブにおける曲管部の貫通方向における投影面形状と略相似形で、かつ該投影面積と略等しく大きな面積としたものである。

かかる構成とすることにより、冷媒チューブ挿入時における端板と冷媒チューブの摩擦接触を抑制することができ、損傷あるいは反りの極めて少ない冷媒チューブの貫通構造が得られ、熱交換器の品質を高めることができる。

請求項４に記載の発明は、前記第一端板に設けた第一貫通穴を、矩形部と、前記矩形部の短辺と同径の半円部を有し、前記半円部が、該矩形部両端においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状とし、前記第二端板に設けた第二貫通穴を、矩形部と、前記冷媒チューブの外径より大径の円形部を有し、前記円形部が、該矩形部の両側においてそれぞれの短辺に連続した形状としたものである。

かかる構成とすることにより、第一、第二各貫通穴の形状を冷媒チューブが形成する貫通形状と近似させることができ、その結果、前記冷媒チューブと第一、第二各端板の接触面積を可能な限り確保することができ、冷媒チューブの拡管後における冷媒チューブと各端板との密着を良好に維持することができる。その結果、加工穴の一部と冷媒チューブの密着をより良好とすることができ、端板のがたつき、外れ等の不具合の抑制をより確実なものとすることができる。

請求項５に記載の発明は、前記第一端板および第二端板の少なくとも一方の材質を、鋼板としたものである。

かかることにより、安価な鋼板を使用することで、熱交換器の材料費を低減することができる。

請求項６に記載の発明は、前記鋼板製端板の貫通穴を、プレス成型加工により形成し、前記加工時に形成される貫通穴周縁のバリの延出方向が、前記曲管部が貫通する方向となるように前記端板を配置したものである。

かかることにより、冷媒チューブの端板貫通時において前記バリが冷媒チューブを損傷するリスクが少なくでき、自動化装置による冷媒チューブの挿入とした場合であっても冷媒チューブの損傷を少なくすることができ、損傷を少なくして熱交換器の品質を損なうことも抑制できる。

請求項７に記載の発明は、直管部および曲管部が交互に連続する如く蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、前記冷媒チューブが貫通する長穴を複数有し、相互に間隔をおいて配置された多数のプレートフィンと、前記冷媒チューブの曲管部が貫通する貫通穴を複数有し、前記プレートフィンを挟んで配置された一対の端板を有する熱交換器であって、前記一方の端板を、前記冷媒チューブが貫通した状態において前記プレートフィンに設けた長穴と重合する位置に前記貫通穴を設けた構成とし、また、前記他方の端板を、前記長穴および貫通穴を貫通していない曲管部が貫通する位置に前記貫通穴を設けた構成とし、さらに、前記他方の端板に、前記貫通穴と併設された加工穴と、前記貫通穴と前記加工穴に挟まれて位置する密着部を設け、前記冷媒チューブが前記端板、プレートフィンおよび端板を貫通した状態において、前記密着部を、その一部が前記冷媒チューブの管壁に密着するまで前記貫通穴側へ突出するように塑性変形させる熱交換器の製造方法としたものである。

かかる方法により、熱交換器組立て状態において、冷媒チューブと端板の密着状態を強固なものとすることができ、端板のがたつき、あるいは外れなどに伴う品質の低下を抑制することができる。特に、前記加工穴の塑性変形後に前記冷媒チューブの拡管加工を行う場合は、その密着をさらに強固なものとすることができる。

また、前記プレートフィンを挟んで位置する端板における特に他方の端板は、冷媒チューブがフィンプレートおよび一方の端板を貫通した状態で、冷媒チューブの曲管部をその貫通穴より貫通させて取付ける構成であるため、前述の貫通穴寸法におけるクリアランス確保の効果も作用して冷媒チューブの貫通工程における端板との摩擦接触を一層抑制することができ、その結果、冷媒チューブの損傷、反り等が少ない歩留まりのよい製造方法となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱交換器の斜視図である。図２は、同実施の形態１における熱交換器の第一端板側からの平面図である。図３は、同実施の形態１の熱交換器を構成する第一端板の組立て前の平面図である。図４は、同実施の形態１の熱交換器を構成する第二端板の平面図である。図５は、同実施の形態１の熱交換器を構成するプレートフィンの平面図である。図６は、同実施の形態１における熱交換器の冷媒チューブの貫通状態を示す局部断面図である。図７は、同実施の形態１における熱交換器の第一端板に設けられた第一貫通穴部の平面図である。図８は、同実施の形態１における熱交換器の第二端板に設けられた第二貫通穴部の平面図である。図９は、同実施の形態１における熱交換器の製造方法においてプレートフィン群を貫通した冷媒チューブへ第一端板を挿入する前の工程図である。

図１において、熱交換器１は、直管部３ａおよび曲管部３ｂ、３Ａ、３Ｂが連続し、かつ縦列Ａおよび横列Ｂに複数となるように蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ３と、該冷媒チューブ挿入用の長穴２ａ（図５）を複数設け、互いに間隔をおいて配置され、冷媒チューブ３が挿入された一群のプレートフィン（以下、プレートフィン群と称す）２と、プレートフィン群２を挟み込むようにプレートフィン群２の両端に位置し、冷媒チューブ３が挿入され、冷媒チューブ３と密着するように固定された第一端板４および第二端板５を具備している。ここで、第一端板４は、冷媒チューブ３の挿入側となり、第二端板５は、冷媒チューブ３の貫通側となる。

冷媒チューブ３には、一般に銅あるいはアルミ材等の材料が用いられ、またプレートフィン群２にはアルミ材が用いられ、さらに第一、第二の各端板４、５には、鋼材が用いられている。

第一端板４には、熱交換器１の組立て状態において冷媒チューブ３の始端３ｃと終端３ｄがそれぞれ貫通した端部穴６と、冷媒チューブ３における縦列側の曲管部３ｂが貫通する長穴状の縦列挿入穴（第一貫通穴）７と、横列側の曲管部３Ａが貫通する長穴状の横列挿入穴９（第一貫通穴）と、第一端板４における両側側に位置する縦列挿入穴７の近傍で、かつ縦列挿入穴７の長径と平行方向に延出する矩形の加工穴１１を具備している。端部穴６、縦列挿入穴７、横列挿入穴９および加工穴１１は、プレス成型加工によって打ち抜き形成されるものである。

縦列挿入穴７および横列挿入穴９は、矩形部７ａ、９ａと、該矩形部７ａ、９ａの短辺と同寸径の半円部７ｂ、９ｂより形成され、矩形部７ａ、９ａの短辺に半円部７ｂ、９ｂを連続させることにより、それぞれが長穴状に形成されている。

また、加工穴１１は、第一端板４の周縁との間において、最も外側に位置する縦列挿入穴７が位置するように設けられており、本実施の形態１においては、左右それぞれにおいて縦列の２列に亘り縦列挿入穴７に対応して設けられている。かかる加工穴１１の形成は、熱交換器１の大きさ、あるいは冷媒チューブ３の縦列数、横列数に応じて任意に設定するもので、小型軽量の場合であれば、左右の再外側に位置する貫通穴にのみ対応した加工穴の形成とすることができる。

そして、加工穴１１は、熱交換器１の組立て状態においては、縦列挿入穴７の矩形部７ａと加工穴１１で挟まれた部分（以下、密着部と称す）１２を、その一部が冷媒チューブ３と密着するように塑性変形されている。したがって、加工穴１１は、図２に示す如く、台形を基調として斜辺が湾曲した形状に変形している。

さらに、第二端板５には、図４に示す如く冷媒チューブ３の曲管部３Ｂが貫通する第二貫通穴８がプレス成型加工によって設けられている。

第二貫通穴８は、矩形部８ａと、矩形部８ａの短辺の寸法よりも大寸法径の円部８ｂより形成され、矩形部８ａの短辺に円部８ｂを連続させることにより、長手方向両端が膨らんだ形状に形成されている。また、円部８ｂは、冷媒チューブ３の管径よりも微小に大きく設定されている。

第二貫通穴８をかかる形状とする理由は、冷媒チューブ３の曲管部３Ｂが、プレートフィン群２および第二端板５を貫通する際に、その貫通が円滑となるように該曲管部３Ｂの円弧部を若干扁平に加工しているためである。また、第二貫通穴８を冷媒チューブ３の管径より微小に大きく設定する理由は、冷媒チューブ３の貫通が比較的円滑に行えるようにするためである。

したがって、冷媒チューブ３が第二端板５を貫通した状態では、第二貫通穴８の円部８ｂと冷媒チューブ３は略密着した状態となっている。

ここで、縦列挿入穴７（横列挿入穴９）および第二貫通穴８は、前述の如くプレス成型加工にて形成されるため、その周縁には、打ち抜き方向であって微小に延出するバリが残存しているものである。この様子を、図６、図７、図８においてバリに符号１０ａ、１０ｂを付して説明する。

また、第一端板４と第二端板５の間に介在されたプレートフィン群（プレートフィン）２には、図５に示すように、第二端板５に設けられた第二貫通穴８と相似形の長穴２ａがプレス成型加工によって設けられており、第二貫通穴８よりも若干大きく形成されている。そして、長穴２ａの周囲には、相互のフィン間隔の規制、および冷媒チューブ３との熱伝導を良好とするためのカラー部２ｂ（図６）が設けられている。

次に、以上のように構成された熱交換器１の組立て方法について、図６および図９を参照しながら説明する。

まず、図９に示す如く、積層状態にあるプレートフィン群２の貫通側に第二端板５を配置し、第二端板５の第二貫通穴８とプレートフィン群２の長穴２ａが一致するように配置する。このとき、第二端板５は、第二貫通穴８の周縁に残存したバリ１０ｂとプレートフィン群２に設けられたカラー部２ｂの延出方向がそれぞれ同一方向となるように配置している。

次に、真直ぐなパイプを縦列Ａおよび横列Ｂに複数となるように蛇行状に曲げ加工した冷媒チューブ３を、その曲管部３Ｂから図９に示す如く挿入し、プレートフィン群２に設けた長穴２ａ、および第二端板５に設けた第二貫通穴８を順次貫通して、曲管部３Ｂが第二端板５から突出した状態を構成する。

そして、挿入側より第一端板４を、その縦列挿入穴７（横列挿入穴９）が、曲管部３ｂ（曲管部３Ａ）を貫通するように矢印Ｘで示す方向に挿入する。このとき、縦列挿入穴７（横列挿入穴９）の周縁に残存したバリ１０ａの方向は、冷媒チューブ３との相対移動関係において曲管部３ｂ（曲管部３Ａ）の貫通方向に設定されている。

したがって、冷媒チューブ３の挿入工程においては、縦列挿入穴７（横列挿入穴９）、および第二貫通穴８に残存したバリ１０ａ、１０ｂが、冷媒チューブ３の挿入方向と同一方向に延出しているため、冷媒チューブ３の挿入工程において、バリ１０ａ、１０ｂが冷媒チューブ３の表面に食込むことが抑制される。

そして、上述の如く冷媒チューブ３とプレートフィン群２、第一端板４、第二端板５が所定の位置に挿入された状態（図６）において、第一端板４に設けた加工穴１１と縦列挿入穴７に挟まれた密着部１２を、縦列挿入穴７側へ突出するように塑性変形させる。その突出度合いは、冷媒チューブ３の直管部３ａと接触する程度が好ましい。また、密着部１２の塑性変形は、例えば、第一端板４の周縁と加工穴１１の縦列挿入穴７に近い辺を挟み込み、その状態で力を加えて前述の如く塑性変形を形成する治具、あるいは機構を具備した設備機器で行うことができる。

その後、冷媒チューブ３内に、高圧に加圧された水、あるいは油等の液体を流す（圧入する）ことにより、その液圧によって冷媒チューブ３が拡管され、冷媒チューブ３とプレートフィン群２、第一端板４、および第二端板５の相互を密着固定させる。かかる工程を終えることにより、熱交換器１の組立てが完了する。

なお、密着部１２の塑性変形工程と冷媒チューブ３の拡管工程を逆にし、冷媒チューブ３とプレートフィン群２、第一端板４、第二端板５が所定の位置に挿入された状態（図６）で拡管処理を行い、その後密着部１２を塑性変形するようにしてもよい。

上述の如く組立てられた熱交換器１は、第一、第二の各端板４、５に設けた縦列挿入穴７（横列挿入穴９）、第二貫通穴８の形状及び面積が、冷媒チューブ３の貫通方向に見た投影面形状と相似もしくは略相似でかつ面積が微小に大きく設定されているため、第一、第二の各端板４、５と冷媒チューブ３の摩擦接触（擦れ、引っかかり等）が少ない構成となる。

特に、第一端板４においては、冷媒チューブ３が縦列挿入穴７を貫通した後で加工穴１１の密着部７ａを塑性変形させ、冷媒チューブ３との固定を行う構成であるため、縦列挿入穴７の寸法を冷媒チューブ３に対して十分なクリアランスを有する寸法とすることができる。

しかも、第一端板４は、プレートフィン群２、第二端板５を貫通していない挿入側の曲管部３ｂ（曲管部３Ａ）を縦列挿入穴７および横列挿入穴９に貫通させるだけであるため、冷媒チューブ３と擦れるリスクは小さいものとなる。

したがって、組立て時における第一端板４と冷媒チューブ３の摩擦を極力軽減することができ、その結果、冷媒チューブ３における反り、座屈等の損傷を一層少なくすることができ、変形がほとんど生じない熱交換器１を得ることができる。さらに、前述の変形に伴う例えばプレートフィン群２の変形により、通風抵抗が増大し、熱交換器１の性能が低下するといった弊害を抑制することができる。

さらに、前述の如く、冷媒チューブ３等の損傷（坐屈、反り、折れ曲がり等）を抑制した組立てが可能なため、歩留まりがよく、生産性を高めることができ、製造コストの低減化が可能となるものである。

また、冷媒チューブ３の始端３ｃと終端３ｄの長さを適宜設定することにより、従来リードパイプと称する流体回路側との接続を容易とするパイプ（短寸法）のロウ付け作業が不要となり、ロウ付け不良に伴う品質低下を抑制することができる。

さらに、加工穴１１は、第一端板４における最も外側に位置する縦列挿入穴７の近傍に設けた構成であるため、第一端板４の左右の両側で冷媒チューブ３との密着を行う構成となり、その結果、第一端板４の周縁に撓み等の応力が作用しても、加工穴１１と冷媒チューブ３の密着の緩みが生じ難く、効果的な密着固定構造が得られ、密着状態を良好に維持することができる。

特に、第一端板４と冷媒チューブ３の固定は、まず、加工穴１１の密着部１２をカシメ加工等により塑性変形させ、一旦第一端板４と冷媒チューブ３の密着を確保した状態で冷媒チューブ３の拡管を行う構成であるため、強固な固定構造が得られるもので、第一端板４のがたつき、外れがない強固な固定構造が得られるものである。

また、加工穴１１は、全ての縦列挿入穴７の矩形部６Ａ長辺と隣接して配置してもよいが、製造工程短縮のために、例えば、最外側に位置する冷媒チューブ３の列のみに設置する等、冷媒チューブ３と第一端板４を固定することができれば、その位置および数量等は適宜設定することができるものである。

さらに、加工穴１１は、第一端板４の周縁との間に縦列挿入穴７が介在する位置に設けているため、第一端板４と縦列挿入穴７の間部分の強度を確保することができ、加工穴１１の密着部１２を冷媒チューブ３に密着させる、所謂塑性変形加工時において、第一端板４の特に周縁部における変形が抑制され、熱交換器１の品質を損なうことが抑制できるものである。

また、縦列挿入穴７（横列挿入穴９）および第二貫通穴８を、冷媒チューブ３における曲管部３ｂ（曲管部３Ａ）、曲管部３Ｂの貫通方向における投影面形状と略相似形で、かつ該投影面積と略等しく大きな面積としているため、冷媒チューブ３の挿入時における第一、第二の各端板４、５と冷媒チューブ３の摩擦接触を抑制することができ、損傷あるいは反りの極めて少ない冷媒チューブ３の貫通構造が得られ、熱交換器１の品質を高めることができる。

さらに、第一端板４に設けた縦列挿入穴７を長穴形状とし、第二端板５に設けた第二貫通穴８を、矩形部８ａと、冷媒チューブ３の外径より大径の円部８ｂを組み合わせた形状としたものであるため、縦列挿入穴７、第二貫通穴８の形状を冷媒チューブ３が形成する貫通形状と近似させることができる。

したがって、前記冷媒チューブと第一、第二の各端板４、５の接触面積を可能な限り確保することができ、冷媒チューブ３の拡管後における冷媒チューブと各端板４、５との密着を良好に維持することができる。その結果、加工穴１１の一部と冷媒チューブ３の密着をより良好とすることができ、第一端板４のがたつき、外れ等の不具合の抑制をより確実なものとすることができる。

また、第一端板４および第二端板５に鋼板を使用しているため、熱交換器１の材料費を抑制することができ、熱交換器１のコストダウンが可能となるものである。

さらに、第一、第二の各端板４、５に設けた縦列挿入穴７、第二貫通穴８のプレス成型加工時に形成される貫通穴周縁のバリ１０ａ、１０ｂの延出方向を、曲管部３ｂ、３Ａ、３Ｂが貫通する方向となるように第一端板４および第二端板５を配置したことにより、冷媒チューブ３の端板貫通時においてバリ１０ａ、１０ｂが冷媒チューブ３を損傷するリスクが少なくでき、損傷の少ない熱交換器を構成することができる。

また、列数および段数が多く、本数の多い冷媒チューブ３を有する場合においても、比較的容易に熱交換器１を製作することができる。

さらに、第二端板５に設けた第二貫通穴８の矩形部８ａと円部８ｂの接続部分に面取りを施すことで、矩形部８ａと円部８ｂにおける接続部分の角部の尖りを緩和することができ、第二端板５の貫通穴８を冷媒チューブ３が貫通する際に懸念される冷媒チューブ３の損傷をさらに低減することができる。

また、縦列挿入穴７（横列挿入穴９）、第二貫通穴８における冷媒チューブ３の通過部分にバーリングを施すこともできる。それによって、冷媒チューブ３の挿入をよくすることができ、冷媒チューブ３と第一、第二の各端板４、５の固定状態を一層良好にするという効果が得られる。

さらに、プレートフィン群２に設けた冷媒チューブ挿入用の長穴２ａにおける両端円部の直径（幅寸法）を、第一端板４に設けた縦列挿入穴７の半円部７ｂの直径より大きく、また縦列挿入穴７の半円部７ｂの直径（幅寸法）を、第二端板５に設けた第二貫通穴８の円部８ｂより大きくすることで、組立てが容易でかつ、組立て後の冷媒チューブ３と第一、第二の各端板４、５の固定状態を良化することができる。

本発明にかかる熱交換器は、製造コストを低減した熱交換器であり、またその製造方法は、冷媒チューブの工程不良を低減する歩留まりのよい製造方法で、製造コストを低減することができ、冷蔵庫、自動販売機等の如く、流体を冷媒とする熱交換器の他に、ラジエター等の如く水等の液体を流体とする熱交換器を具備した産業機器分野にわたって広く適用できるものである。

本発明の実施の形態１における熱交換器の斜視図 同実施の形態１における熱交換器の第一端板側からの平面図 同実施の形態１における熱交換器を構成する第一端板の組立て前の平面図 同実施の形態１の熱交換器を構成する第二端板の平面図 同実施の形態１の熱交換器を構成するプレートフィンの平面図 同実施の形態１における熱交換器の冷媒チューブの貫通状態を示す局部断面図 同実施の形態１における熱交換器の第一端板に設けられた第一貫通穴部の平面図 同実施の形態１における熱交換器の第二端板に設けられた第二貫通穴部の平面図 同実施の形態１における熱交換器の製造方法においてプレートフィン群を貫通した冷媒チューブへ第一端板を挿入する前の工程図 従来例における熱交換器の斜視図

符号の説明

１ 熱交換器
２ プレートフィン
２ａ 長穴
３ 冷媒チューブ
３ａ 直管部
３Ａ 曲管部
３Ｂ 曲管部
３ｂ 曲管部
４ 第一端板
５ 第二端板
６ 端部穴
７ 縦列挿入穴（第一貫通穴）
７ａ 矩形部
７ｂ 半円部
８ 第二貫通穴
８ａ 矩形部
８ｂ 円部
９ 横列挿入穴（第一貫通穴）
９ａ 矩形部
９ｂ 半円部
１０ａ バリ
１０ｂ バリ
１１ 加工穴
１２ 密着部

Claims (7)

1. 直管部および曲管部が交互に連続する如く蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、前記冷媒チューブが貫通する長穴を複数有し、相互に間隔をおいて配置された多数のプレートフィンと、前記冷媒チューブの曲管部が貫通する貫通穴を複数有し、前記プレートフィンを挟んで配置された一対の端板を有する熱交換器であって、前記一方の端板を、前記冷媒チューブが貫通した状態において前記プレートフィンに設けた長穴と重合する位置に前記貫通穴を設けた構成とし、また、前記他方の端板を、前記長穴および貫通穴を貫通していない曲管部が貫通する位置に前記貫通穴を設けた構成とし、さらに、前記他方の端板に、前記貫通穴と併設された加工穴と、前記貫通穴と前記加工穴に挟まれて位置し、前記冷媒チューブの貫通状態において前記貫通穴の内側へ突出して前記冷媒チューブの外壁面に密着する密着部を設け、前記加工穴は、前記貫通穴の矩形部の長さと略同一であり、かつ、前記貫通穴の長径と平行方向に延出する一つのものとし、前記加工穴を、前記端板周縁との間に前記貫通穴が介在しない位置には設けず、前記端板周縁との間に前記貫通穴が介在する位置にのみ設けた熱交換器。
2. 前記加工穴を、前記端板における少なくとも最も外側に位置する貫通穴の近傍に設けた請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記端板を、前記冷媒チューブの一方の曲管部が貫通した第一貫通穴と、前記冷媒チューブの少なくとも始端または終端が貫通する端部穴をそれぞれ有する第一端板と、前記一方の曲管部と反対側に位置する他方の曲管部が貫通した第二貫通穴を有する第二端板より構成し、さらに、前記第一貫通穴および第二貫通穴を、前記冷媒チューブにおける曲管部の貫通方向における投影面形状と略相似形で、かつ該投影面積と略等しく大きな面積とした請求項１から２のいずれか一項に記載の熱交換器。
4. 前記第一端板に設けた第一貫通穴を、矩形部と、前記矩形部の短辺と同径の半円部を有し、前記半円部が、該矩形部両端においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状とし、前記第二端板に設けた第二貫通穴を、矩形部と、前記冷媒チューブの外径より大径の円形部を有し、前記円形部が、該矩形部の両側においてそれぞれの短辺に連続した形状とした請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記第一端板および第二端板の少なくとも一方の材質を、鋼板とした請求項３または４に記載の熱交換器。
6. 前記鋼板製端板の貫通穴を、プレス成型加工により形成し、前記加工時に形成される貫通穴周縁のバリの延出方向が、前記曲管部が貫通する方向となるように前記端板を配置した請求項５に記載の熱交換器。
7. 直管部および曲管部が交互に連続する如く蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、前記冷媒チューブが貫通する長穴を複数有し、相互に間隔をおいて配置された多数のプレートフィンと、前記冷媒チューブの曲管部が貫通する貫通穴を複数有し、前記プレートフィンを挟んで配置された一対の端板を有する熱交換器であって、前記一方の端板を、前記冷媒チューブが貫通した状態において前記プレートフィンに設けた長穴と重合する位置に前記貫通穴を設けた構成とし、また、前記他方の端板を、前記長穴および貫通穴を貫通していない曲管部が貫通する位置に前記貫通穴を設けた構成とし、さらに、前記他方の端板に、前記貫通穴と併設された加工穴と、前記貫通穴と前記加工穴に挟まれて位置する密着部を設け、前記加工穴は、前記貫通穴の矩形部の長さと略同一であり、かつ、前記貫通穴の長径と平行方向に延出する一つのものとし、前記加工穴を、前記端板周縁との間に前記貫通穴が介在しない位置には設けず、前記端板周縁との間に前記貫通穴が介在する位置にのみ設け、前記冷媒チューブが前記端板、プレートフィンおよび端板を貫通した状態において、前記密着部を、その一部が前記冷媒チューブの管壁に密着するまで前記貫通穴側へ突出すように端板における反周縁側からのみ塑性変形させる工程と、前記冷媒チューブを拡管させる工程と、を備えた熱交換器の製造方法。