JP5633083B1 - 熱交換器用のヘッダー、該ヘッダーを備えた熱交換器および当該ヘッダーの製作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一括してチューブをスリット孔に挿入することが簡便容易確実に行うことが出来て、チューブに位置決め部材のような外付けの部材を設けることなく、原価を安価に製造することの出来るようにする。【解決手段】スリット孔が、円筒管に、長手方向に対して直角方向であって、厚肉の円筒管の一部が打抜かれて細長に開口されて、形成された開口部が円筒管内方に向かって塑性変形されることで開口表面部が形成され、開口表面部の幅方向に対向する開口入口面に円筒管内方に向かって形成された曲面、一定幅の対向する両壁面部、および開口表面部の両端部にパンチ両端形状に対応して円筒管外方に向かって突出するフレアが形成された形状に形成された。【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器用のヘッダー、該ヘッダーを備えた熱交換器および当該ヘッダーの製作方法ならびに組立方法に関する。

従来、熱交換器のヘッダー(ヘッダーパイプともいう)は、平板状の素材を長手方向に所定ピッチで送給し、送給しながらこの素材にチューブ挿入孔であるスリット孔を順次形成し、次に徐々に丸めて鉛管状のヘッダーを形成していた。特許文献１には、このようにして形成した熱交換器用ヘッダーパイプが記載されている。

炭酸ガス冷凍サイクル用熱交換器の採用されようになってきた。炭酸ガス冷凍サイクル用熱交換器の採用に伴って高温高圧の冷媒の圧力に耐え得る構造とするために厚肉のアルミニューム材で出来た円筒管が用いられるようになってきた。

特許文献２には、冷媒として炭酸ガスを採用し、熱交換器が、扁平状のチューブとルーバーを設けた波型のフインとを交互に積層してなるコアと、チューブの端部を挿入する多数の孔(チューブスリット)を設けたタンクとを備え、チューブを流通する冷媒がコアに伝わる熱にて熱交換を行う構成が記載されている。

特許文献３には、製造時のチューブの組み付け性を良好にするために、複数のチューブのそれぞれに対して開口されているヘッダーの取り付け孔に、複数のチューブを一括して挿入出来るようにする位置決め部材をチューブに設けることが記載されている。

特開平１０−８９８８３号公報 特開２００３−１１２２２２号公報 特開２０００−４６４４１号公報

近年、特許文献２に示すように、フロンガスの自然環境に与える影響が問題になり、フロンガスに代わる冷媒として炭酸ガスを用いることが注目され、使用されるようになってきた。炭酸ガスは、不燃性で毒性が少ないという長所を有するものの、圧力が非常に高く、例えば３０°Ｃ低圧側で３５Ｋｇ/cm^２程度、高圧側で８０乃至１１０Ｋｇ/cm^２程度であり、装置が停止状態にあっても配管内圧は１００Ｋｇ/cmにも達する。このために厚肉の円筒管が採用される。

このような厚肉の円筒管に多数のチューブ取り付け孔であるスリット孔が形成される構造が提案されている。この場合に、ヘッダーに設けたスリット孔にチューブを一括して挿入することになるが、細孔であるスリット孔への挿入操作が極めて困難で、手間を要するものとなっている。特許文献３には、この場合の対策として位置決め部材をチューブに設けるなどの工夫がなされたことが記載されている。しかしながら、このような構造のものは、一括してチューブをスリット孔に挿入することが困難である。一括してチューブをスリット孔に挿入するには，Ｘ軸方向ばかりでなく、Ｙ軸方向への調整が求められる。従来の構造ではこのような要求に応えられない。

本発明は、かかる点に鑑み一括してチューブ先端部を細孔であるスリット孔に挿入することが簡便容易確実に行うことが出来て、チューブその他の部材に位置決め部材のような外付けの部材を設けることなく、加工量を少なくして原価を安価に製造することの出来るようにすることを目的とする。

本発明は、加工前素材として厚肉材の円筒管が用いられ、この円筒管の状態で、形成された開口表面部の幅方向に対向する開口入口面に円筒管内方に向かって形成された曲面であって、水平方向断面上の長さが０．５±０．３ｍｍの曲面、望ましくは０．５±０．１ｍｍの曲面、および円筒管外方に向かって突出するフレアが形成された細長形状のスリット孔が並行して多数形成されたことを特徴とする。この曲面およびフレアは、チューブを一括挿入する時の案内部となり、案内機能を果たして一括挿入操作を円滑にする。

本発明は、具体的には厚肉の、例えばアルミニューム材の円筒管が用いられ、該円筒管に、例えば長手方向に対して直角方向に、並行をなす多数のスリット孔が設けられた、熱交換器のヘッダーであって、
該スリット孔は、
該円筒管に、長手方向に対して直角方向であって、厚肉の円筒管の一部が打抜かれて細長に開口されて、形成された開口部が円筒管内方に向かって塑性変形されることで開口表面部が形成され、開口表面部の幅方向に対向する開口入口面に円筒管内方に向かって形成された曲面、対面構成の壁面部、および開口表面部の端部に円筒管外方に向かって突出するフレアが形成された細長形状に形成されたこと
を特徴とする熱交換器のヘッダーを提供する。
本発明は、厚肉の円筒管が用いられ、該円筒管に、例えば長手方向に対して直角方向に、並行をなす多数のスリット孔が設けられた、熱交換器のヘッダーであって、
該スリット孔は、
該円筒管内に平面部を備えたダイスが予め配設され、該円筒管に、長手方向に対して直角方向であって、ダイスの平面部に向かってパンチが圧入されることで、厚肉の円筒管の一部が打抜かれて細長に開口されて、形成された開口部が円筒管内方に向かって塑性変形されることで開口表面部が形成され、開口表面部の幅方向に対向する開口入口面に円筒管内方に向かって曲面が形成され、開口出口面に、曲面反対側先端がダイスの平面部に当接する突起が形成され、曲面と当該突起間に対面構成の壁面部が形成され、開口表面部の両端部に円筒管外方に向かって突出するフレアが形成された細長形状に形成されたこと
を特徴とする熱交換器のヘッダーと提供する。

本発明は、上述された熱交換機のヘッダーにおいて、円筒管内方に向かって形成された曲面が長手方向に実質的に同一幅を持つ形状に形成されたことを特徴とする熱交換器のヘッダーを提供する。

本発明は、上述された熱交換機のヘッダーにおいて、円筒管内方に向かって形成された曲面が長手方向に円弧状の形状に形成されたことを特徴とする熱交換器のヘッダーを提供する。

本発明は、上述された熱交換器のヘッダーにおいて、
外円筒管に、長手方向に対して直角方向にスリット孔の対面側に一つ形成された仕切り用切り込み孔を備え、
該仕切り用切り込み孔が、他のパンチが挿入されることで、厚肉の円筒管の一部が打抜かれて開口され、開口表面部が形成され、開口表面部の両端部に円筒管外方に向かって突出する他のフレアが形成された細長形状に形成されたことを特徴とする熱交換器のヘッダーを提供する。

本発明は、上述された熱交換器のヘッダーにおいて、
円筒管内方に向かって形成された曲面形状に起因して曲面の上側に形成された空隙に、組立時ろう材が注入された接着部が形成されることを特徴とする熱交換器のヘッダーを提供する。

本発明は、上述されたヘッダーに熱交換器を構成するチューブが挿入され、両者がろう付けされたことを特徴とする熱交換器を提供する。
本発明は、厚肉の円筒管が用いられ、該円筒管に、例えば長手方向に対して直角方向に、並行をなす多数のスリット孔が設けられた、熱交換機のヘッダーの形成方法であって、
該円筒管内に、平面部および打抜かれ片収納部屋が形成されたダイスが予め配設され、
次いで該円筒管に、長手方向に対して直角方向であって、ダイスの平面部に向かってパンチが圧入されることで、厚肉の円筒管の一部が打抜かれて細長く開口され、開口表面部が形成され、形成された開口表面部が円筒管内方に向かって塑性変形されることで開口表面部の幅方向に対向する開口入口面に円筒管内方に向かって曲面が形成され、開口出口面に、曲面反対側先端がダイスの平面部に当接する突起が形成され、曲面と当該突起間に対面構成の壁面部が形成され、 開口表面部の両端部に円筒管外方に向かって突出する第一のフレアが形成された細長の第一のスリット孔が形成され、
ダイスの平面部に向かって形成された開口表面部内を他のパンチが圧入され、開口表面部の両端部に円筒管外方に向かって突出する第二のフレアが形成されて細長の第二のスリット孔が形成され、
ダイスが、打抜かれ片を伴って円筒管から引き抜かれること
を特徴とする熱交換器のヘッダーの製作方法を提供する。

本発明は、上述された熱交換器のヘッダーに、熱交換器のチューブがヘッダーに形成された曲面および第一のフレアを案内として一括して挿入され、円筒管内を二つに分離する切り込み板が第二のフレアを案内として組み立てられることを特徴とする熱交換器チューブのヘッダーへの組立方法を提供する。

本発明によれば、上述したように、円筒管になるヘッダーに、加工用のパンチを挿入することで、直接的に、開口入口面に円筒管内方に向かって曲面、および円筒管外方に向かって突出するフレアが形成されたスリット孔が形成され、円筒管になるヘッダーにスリット孔を形成する時にチューブ挿入用の案内構造が形成されることになって、ヘッダー自体がこのチューブ挿入用案内構造を持つことになる。これによって、一括してチューブをスリット孔に挿入することが簡便容易確実に行うことが出来て、チューブに位置決め部材のような外付けの部材を設けることなく、加工工数、加工量少なくして原価を安価にしたチューブ挿入用案内構造を提供することが出来る。

本発明実施例の形態を示す上面図。 本発明実施例の形態を示す側面図。 本発明実施例の形態を示す裏面図。 図２の示す形態の長手方向からの側面図。 スリット孔の形態を示す図。 図５のＡ−Ａ断面図。 図５のＡ−Ａ断面図および図２のＣ−Ｃ断面図。 図２のＤ−Ｄ断面図。 図３のＥ−Ｅ断面図。 ダイスの形態を示す図。 仕切り用切り込み孔１２の形成方法を示す加工前の図。 仕切り用切り込み孔１２の形成方法を示す加工後の図。 図１８ＢのＡ部拡大図。 抜き片の収納状態を説明する図。 スリット孔を加工する前の状態を示すデバイド孔抜き図。 スリット孔を加工した後の状態を示すデバイド孔抜き図。 フロアを加工する前の状態を示すデバイド孔抜き図。 フロアを加工した後の状態を示すデバイド孔抜き図。 ヘッダーにチューブを組み立てる状態を示す図。 本発明の他の実施例の形態を示し、図１に対応する図。

以下、本発明の形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明実施例になる熱交換器のヘッダー１００の上面図、図２は、その側面図、そして図３は裏面図である。図４は、図２に示す状態を長手方向の側方から見た図である。図５は、Ｂ部拡大図、図６は、Ａ−Ａ断面図、図７は、Ａ−Ａ断面図およびＣ−Ｃ断面図、図８は、Ｄ−Ｄ断面図、図９は、Ｅ−Ｅ断面図を示す。

図１、図２および図４−図８に示すように、本発明実施例になる熱交換器のヘッダー１００は、厚肉のアルミニューム材の円筒管１が用いられ、この円筒管１に、長手方向に対して直角方向に、並行をなす多数のスリット孔２が設けられた、熱交換器のヘッダーである。材料は、アルミニューム材でなくて他の材料であってもよいが、アルミニューム材が加工性の観点から好んで用いられる。この実施例で、厚肉とは、炭酸ガス冷凍サイクル用熱交換器の採用に伴って高温高圧の冷媒の圧力に耐え得る構造を持つようにするために厚肉であるということである。図１に示すように、この例ではスリット孔２は、２３カ所形成される。各スリット孔間の間隔長さは等しく、スリット孔の細長長さ,形状もそれぞれ等しい。すなわち、スリット孔の形状、幅、深さも等しく製作される。スリット孔２は、面状に並んで同様に配設され、同一形状同一配置をなしている。スリット孔間は、開口表面部に形成された形成された曲面４および周方向に曲状の面部からなる。曲面４は、この周方向に曲状の面部に沿ったものとなる。この実施例で、曲面とは、形成された開口に向かって傾斜した面であるということであり、上面から深さ方向に傾いた形状の曲面、複合された平面の組み合わせで形成された曲状面を含む。通常の塑性流動による塑性変形では曲面になるが、この曲面をさらに加工して複合された平面の組み合せとすることができる。

スリット孔２は、円筒管１に、長手方向に対して直角方向であって、厚肉の円筒管の一部が打抜かれて細長に開口されて、形成された開口部が円筒管内方に向かって塑性変形されることで開口表面部が形成され、開口表面部３の幅方向に対向する開口入口面に円筒管内方に向かって形成された曲面４、一定幅の対向し対向面構成の壁面部、および開口表面部の両端部にパンチ両端形状に対応して形成され、円筒管外方に向かって突出するフレア６が形成された細長形状に形成される。すなわちスリット孔２は、開口表面部３に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向にそれぞれ曲面４およびフレア６を備える。

隣接するスリット孔の間の曲状面部は、それぞれスリット孔幅の２倍以上の幅を持つ
ように製作できる。この構造によって、円筒管内面に部材を接触で配置したときに接触面積を大きく確保することで出来る。

図６において、開口表面部３は、例えば円筒管の長さ２３０．５ｍｍ、外半径１７．７ｍｍ、管肉厚２．５５ｍｍ、スリット長さ１１．４ｍｍ、幅１．３８ｍｍ、曲面の曲率Ｒ２，曲面の幅および深さ０．５ｍｍ、内方への突起７の大きさ０．５ｍｍ、フレアの向き：外方に４５°、フレア６曲率Ｒ１、フレア間最小間隙９ｍｍなる寸法で構成される。スリット孔２は、円筒管内方に向かって形成された曲面が長手方向に実質的に同一幅を持つ細長形状に形成される。実質的に同一幅を持つ形状とは、同一の操作条件によって生じる塑性変形で形成される形状が実質的に同一であるということである。細長方向がスリット孔長手方向となる。ただし、スリット孔２形状、開口表面部３の形状は、これらの数値に限定されないが、曲面の幅および深さは、最大で０．５±０．２ｍｍ、望ましくは０．５±０．１ｍｍのような狭小なものでよい。このようにスリット孔２をな狭小形状とすることで加工がわずかで簡便化され、狭小形状で十分にチューブ先端を幅方向に案内することができる。また、このように曲面を形成することで曲面上側に組み立てた時に空隙が形成されるが、この空隙は曲面とチューブとを結合させるろう材収納空隙とすることができる。このろう材収納空隙を図６で数字６０で示す。フレア６も同様に、形状を狭小にして形成されるが、十分にチューブ先端を長手方向に案内することが出来る。

このように、管肉厚２．５５ｍｍに対して曲面の深さ、水平方向幅は０．５ｍｍと小さく、曲率はＲ２と小さい。また、フレア６は、１ｍｍｍ程度に外方にわずかに突出する。本実施例は、小さな曲面４および小さなフレア６を円筒管１に簡便に形成しながら、チューブ(後述)を容易に案内挿入するに十分な案内を形成するようにしている。なお、スリット孔幅は、挿入されるチューブ幅に対応して決められる。

隣接するスリット孔の間の曲状面部は、それぞれスリット孔幅の２倍以上の幅を持つ。
スリット孔２の対面側の双方端部には、冷媒(炭酸ガス)の導出入孔９Ａ，9Bが設けられる。

図３および図９において、仕切り用切り込み孔１２が、長手方向に対して直角方向にスリット孔２の対面側に一つ形成され、他のパンチが圧入されることで、厚肉の円筒管の一部が打抜かれて開口され、形成された開口部が円筒管内方に向かって塑性変形されることで開口表面部が形成され、開口表面部３の幅方向に対向する開口入口面に円筒管内方に向かって形成された曲面４、一定幅で対面構成の壁面部５、および開口表面部の端部にパンチ両端形状に対応して円筒管外方に向かって突出するフレア６が形成された細長形状に形成される。フレア１４は、起立形状あるいは円形形状であってもよく、本例のように円形形状とした場合には、例えばＲ７．６が採用可能である。本実施例では、前者フレア６を第一のフレア、後者フレア１４を第二のフレアと呼ぶことがある。

次に上述した形状を持つスリット孔２および仕切り用切り込み孔１２の製作方法について説明する。

まず、本実施例で採用されるダイスについて説明する。ダイス１０の構成が図１０に示される。ダイス１０は、全体的に断面円状に製作され、円筒管１の内面に密着する。外面の一部が平面状とされる。

図１０に示すように、これらの孔の製作に先立って予め、円筒管１(点線は、円筒管内面を示す)内にダイス１５は配置され、円筒管内部底面部に設置される。このようにダイス１５は、外面形状は円筒管内面に密着する形状とされ、上端部は、平面形状平面部１６とされる。この形状によって、円筒管内面との間に間隙１７が形成される。

ダイス１５の平面部１６には、加工するスリット孔２の位置に対応して、パンチ先端部が挿入可能とされた切り溝１８が規則正しく並列して形成してある。したがって、切り溝１８の溝深さは挿入されるパンチ先端が届かない深さとされる。

切り溝１８の下端には、真下方向に膨らみのある抜き片６１の抜き片収納部屋１９が形成される。

図１１、図１２は、スリット孔２の形成方法を示す。図１１は、加工前の図であり、図１２は、加工後の図を示す。図１１Ａは、加工前断面を示し、図１１Ｂは、加工前断面を示す。図１２Ａは、加工後断面を示し、図１２Ｂは、加工後側面を示す。
図１３は、図１２ＢのＡ拡大図である。

図１１Ａに示すように、パンチ２１は、加工機２２によってパンチ孔内を上下方向に制御され、駆動される。パンチ２１は、加工機２２によって制御状態で下方に移動される。この時に、円筒管内に平面部１６を備えたダイス１５が予め配設され、円筒管１に、長手方向に対して直角方向であって、ダイス１５の平面部１６に設けた切り溝１８に向かってパンチ２１が圧入される。
パンチ２１は、薄板形状をなし、先端に、中央突出状で、垂直線に対して対称の円弧状刃部２２が形成される。この円弧状刃部２２の幅は、円筒管１の内筒径とされる。その上方に円筒管外表面に当接する接触部２３が形成され、接触部２３は、円弧状刃部２２に比べて厚さが厚い平板状(図１１Ｂ)をなし、左右端部が上方４５°方向に跳ね上がった形状をなす。円弧状刃部２２との間の領域は、塑性流動による塑性変形をさせる押圧部２４となる。

円弧状刃部２２の刃面と接触部２３との間隔は、円筒管の肉厚厚さとされる。加工に際して、円筒管１には、図１１Ｂに示すように、予め図１０に示すダイス１５が円筒管１内に収納してある。ダイス１５には、図１０で説明したように切り溝１８および先端部分が膨らんだ抜き片収納部屋１９が形成してあり、パンチ２１に移動方向は、切り溝１８方向とされる。

パンチ２１を加工機２２によって加工移動させると、図１２Ａ、図１２Ｂに示す状態になる。

図１２Ａにおいて、パンチ２１の円弧状刃部２２は、円筒管１切り込み、細長片を抜き取り、スリット孔２を形成する。細長片が抜き片６１となり、円弧状刃部２２に押されて抜き片収納部屋１９に収納、保持される。この状態では、図１２Ｂに示すように、円弧状刃部２２は円筒管１に円筒管内部に挿入された状態となる。図１３にその状態を拡大して示す。

図１３は、この時の状態を示す。円弧状刃部２３によって、厚肉の円筒管の一部が打抜かれて孔抜きによる抜き片６１を生じさせつつ、開口されて、開口表面部３が形成され、押圧部２４で押圧されることで形成された開口表面部３が円筒管内方に向かって塑性変形され、開口表面部の対向する双方の開口入口面に円筒管内方に向かって曲面４、および開口出口面に円筒管内方に向かって突出する先端突起の突起形状２７が形成される。この時に、開口表面部３の先端突起２７がダイス１５の平面部１６に当接することで、長手方向に丸まろうとする開口表面部３が制御され、固定され、開口表面部３が押圧部２４によって下方に塑性変形され、先端突起２７となる。当然のことながら、曲面４、突起形状２７は、両側に作られる。この狭小の曲面４は、スリット孔２の長手方向に一定幅一定の曲率で形成され、後述するようにチューブをスリット孔２に挿入する時にスリット孔幅方向で、確実にチューブ先端をスリット孔２に案内することが出来る。

中央突出状の垂直線に対して対称の円弧状刃部４２は、円筒管１を切り込んだ時に、円孤状形状に起因してスリット孔２の長手方向端部を上方に押し曲げ、この部分をフレア（先端尖がり）を形成する。この部分が第一のフレアとなる。

このようにして図１、図２、図５、図６に示されたスリット孔２が形成され、図６に示す曲面４および図８に示すフレア６を形成することが出来る。

図１３において、曲面４の上方部には、パンチ２０を抜いた時に押圧部２４に沿って空隙６０が形成されるが、この空隙６０は、ろう付けの時のろう材収納としてのろう溜まりとして機能し、接合部を形成し、曲面４とチューブ先端部とのろう付けによる接合によるヘッダー１００とチューブ５１との組立を確実なものとさせる。

フレア６は、先端部は内方に向いた鋭い突起形状となる。先端部が内方に向いた鋭い突起形状２７(図１３)を呈することで、後述するチューブ先端部挿入時にスリット孔２に、スリット孔２の長手方向で、確実にチューブを案内することが出来る。

このようにして、該円筒管内に平面部を備えたダイスが予め配設され、該円筒管に、長手方向に対して直角方向であって、ダイスの平面部に向かってパンチが圧入されることで、厚肉の円筒管の一部が打抜かれて細長に開口されて、形成された開口部が円筒管内方に向かって塑性変形されることで開口表面部が形成され、開口表面部の幅方向に対向する開口入口面に円筒管内方に向かって曲面が形成され、開口表面部の対向する壁面部の曲面反対側先端がダイスの平面部に当接し、この状態で突起形状２７が形成される。

ダイスの平面部１６に向かって開口表面部内をパンチ２１が挿入された時に、開口表面部の両端部にパンチ両端形状に対応して円筒管外方に向かって突出するフレアが形成される。このようにしてスリット孔２を形成する方法が実施される。

壁面の両側面は、並行して鉛直方向に延在するように形成するのがチューブ挿入の上で望ましい。

このスリット孔２を形成する時に、孔抜きによる抜き片６１が生じることになる。この抜き片は、ダイス１５を円筒管１から引き抜く時の邪魔になり、極端な場合には円筒管内面に固着してダイス１５を引抜くができない。本実施例では、このような事態を避けるために図１０に示したように円筒管内にダイス１５を配設して使用する。このダイス１５の使用によって、丸め形状になりがちな孔抜きによる抜き片６１は、図１４に示すように抜き片６１を収納する収納部屋１９に押しだされ、収納、保持される。

上述したように曲面４およびフレア６の形成されたスリット孔２が形成され、ダイス１５が円筒管１から引き抜かれる時に、抜き片１９は、切り片収納部屋１９に保持されていて、円筒管内面に固着するなどがないためにダイス１５は、円滑に円筒管１から引き抜くことが出来、形成したスリット孔２形状への悪影響がない。

仕切り用切り込み孔形成をここでは以下、デバイド孔抜き加工、デバイドフレア加工と称して説明する。

図１５は、デバイド孔抜き加工前の円筒管１に対するパンチ設置状態を示し、図１６は、加工後の円筒管形状を示す。図１５Ａは、加工前断面、図１５Ｂは、加工前側面を示す。同様に、図１６(a）Aは、加工後断面を示し、図１６(ａ)Ｂは、加工後側面を示す。

図１５において、パンチ３０は、加工機３１に取り付けられる。加工機３１は、パンチ案内孔３２を備え、パンチ案内孔内に位置するようにしてパンチ３１が設置され、パンチ３１の先端が円筒管１の外面に接触する。パンチ３１は、薄板形状をなし、先端は、突起３６とされ、先端部は、対称の二つの円弧状刃部３３と先端に向かって漸次縮小する幅とされ、両幅間の長さは円筒管１の内面に達する長さとされ、円筒管肉厚を打抜き、スリット状片として切断出来る。これによってスリット孔が形成される。円弧状刃部３３によってフレア１４が形成される。形成されたフレア１４を図１６（ｂ）に拡大して示す。

これらの構造からなる先端部はパンチ本体３５に一体構成とされる。

図１７において、デバイドフレアとなるフレア１４の最終形成のために他のパンチであるフレア形成パンチ４０が用いられる。フレア形成パンチ４０は、図１７に示すように、先端外面部４１が断面下方向に半円弧形状４３を有する。

図１７Ａに示すように、加工前にフレア形成パンチ４０の半円弧形状部４１の先端外面部４２は、予め形成されたスリット孔４３に挿入される。半円弧状面の途中の位置で円筒管１に接触し、フレア形成パンチ４０の半円弧形状部４１の先端外面部４２は円筒管を押し広げる。加工前側面は、図１７Ｂに示すようである。このような状態でフレア形成パンチ４０を下方に移動させると、先端外面部４２に案内される半円弧形状部４１は、スリット孔２の両端側肉部を外方に押し広げて外方に突出した形状のフレア１４を形成する。

作成されたフレア１４を図９に示す。図９において、上述したように、仕切り用切り込み孔１２が、長手方向に対して直角方向にスリット孔２の対面側に一つ形成され、パンチ４０が圧入されることで、厚肉の円筒管の一部が打抜かれて開口され、開口表面部１３が形成され、開口表面部１３の両端部にパンチ端形状に対応して円筒管外方に向かって突出するフレア１４が形成された形状に形成される。フレア１４は、開口表面部１３の外方の円筒管外面から広く開口した形状とされる。フレア１４は、仕切り用切り込み孔１２を挟んで垂直方向に起立した形状とされる。この時に、フレア１４は、外方に向かって開放された起立形状とされる。この形状によって切り込み板が仕切り用切り込み孔１２の挿入された時に、その先端を確実に仕切り用切り込み孔１２から円筒管内部へと案内することが出来る。

また、図２に示すように、フレア１４は、スリット孔２付近から加工形成され、フレア１４の形態は、フレア６よりも大きい形態なる。

このように、仕切り用切り込み孔１２が、円筒管１に、長手方向に対して直角方向にスリット孔２の対面側に一つ形成され、パンチ４２が挿入されることで、厚肉の円筒管の一部が打抜かれて開口され、開口表面部１３が形成され、開口表面部１３の両端部にパンチ両端形状に対応して円筒管外方に向かって突出するフレア１４が形成された形状に形成される。

図１９は、以上のように形成されたヘッダー１００のスリット孔２に熱交換器５０の多数のチューブ５１が一括して挿入操作される状態を示す。熱交換器５０はよく知られているように、多数のチューブ５１を備え、チューブ５１間に熱放射板５２を備えた構造をなす。

図１９に示すように、ヘッダー１００は、スリット孔２の開口表面部３にその幅方向に曲面４およびフレア６を備えている。熱交換器５０のチューブ５１を一括してヘッダ−１００に近づけ、形成したスリット孔２に挿入する。その時に、狭小の曲面４およびフレア６が形成されているために、チューブ５１は、幅方向（Ｘ軸方向）および長手方向（Ｙ軸方向）に案内され、確実簡便にスリット孔２に挿入され、挿入操作が極めて簡便となる。フレア１４に切り込み板を挿入する時も同様である。

チューブ５１がスリット孔２に挿入されると両者はろう付けによってしっかりと固定される。

図２０は、図１の変形例を示す。図２１に示すヘッダー１は、図１に示すヘッダー１００と実質的に同一の構造をなすが、曲面４の形態が異なっている。したがって、図２１に示すヘッダー１００の構成については上述した説明を援用する。この例の場合、曲面４の大きさは、円弧最大幅で０．５±０．３ｍｍとなる。

図２０に示される曲面４は、図１１、図１２に示すようにして曲面を形成して、更に図２０に示される曲率の曲面になるように加工を加えることになる。

このように、熱交換器のチューブがヘッダー１００に形成された曲面４およびフレア６を案内として一括して挿入され、組み立てられることを特徴とする熱交換器チューブのヘッダーへの組立方法が構成される。

該円筒管内に、平面部および打抜かれ片収納部屋が形成されたダイス１５が予め配設される。

次いで該円筒管に、長手方向に対して直角方向であって、ダイスの平面部に向かってパンチが圧入されることで、厚肉の円筒管の一部が打抜かれて細長く開口され、開口表面部が形成され、形成された開口表面部が円筒管内方に向かって塑性変形されることで開口表面部の幅方向に対向する開口入口面に円筒管内方に向かって曲面が形成され、開口出口面に、曲面反対側先端がダイスの平面部に当接する突起が形成され、曲面と当該突起間に対面構成の壁面部が形成され、 開口表面部の両端部に円筒管外方に向かって突出する第一のフレアが形成された細長の第一のスリット孔が形成される。

ダイスの平面部に向かって形成された開口表面部内を他のパンチが圧入され、開口表面部の両端部に円筒管外方に向かって突出する第二のフレアが形成されて細長の第二のスリット孔が形成される。

円筒管になるヘッダーにスリット孔を形成する時にチューブ挿入用の案内構造が形成されることになって、ヘッダー自体がこのチューブ挿入用案内構造を持つことになる。
このことによって、一括してチューブをスリット孔に挿入することが簡便容易確実に行うことが出来、チューブに位置決め部材のような外付けの部材を設けることなく、原価を安価に製造することの出来るようになる。

１…円筒管、２…スリット孔、３…開口表面部、４…曲面、６…フレア(第一のフレア)、１２…切り込み用切り込む孔、１３…開口表面部、１４…フレア(第二のフレア)、１５…ダイス、１６…平面部、１７…空隙、１８切り込み溝、１９…抜き片収納部屋、２０…パンチ、２７…突起形状、５０…熱交換器、５１…チューブ、６０…空隙(接合部)、６１…抜き片、１００…ヘッダー。

Claims (10)

1. 円筒管に、円筒管軸方向に対する直角方向に多数の細長形状のスリット孔が並行して形成された、熱交換器のヘッダーであって、
   加工前素材としての円筒管に、先端部に刃部および押圧部を備えたパンチが予め形成された切り溝に圧入されることで、スリット孔が形成され、またスリット孔に、塑性加工された開口入口部および開口出口部が形成され、開口出口部に、塑性加工に伴って予め配設されたダイスに向かって突出する先端突起が形成され、該先端突起がダイスに当接して固定され、開口入口部に、当接固定状態で、スリット孔の長手方向両側部に、水平方向断面上で０．５±０．３ｍｍの狭小な長さの、押圧部によって塑性加工された案内曲面が、円筒管内方に向かって形成され、円筒管との間に狭小なろう溜まりが形成され、およびスリット孔の長手方向両端部に、円筒管外方に向かって突出するフレアが形成されたことを特徴とする熱交換器のヘッダー。
2. 円筒管に、円筒管軸方向の長手方向に並行に直線状に多数のスリット孔が形成された、熱交換器のヘッダーであって、
   加工前素材としての円筒管に、先端部に刃部および押圧部を備えたパンチが予め形成された切り溝に圧入されることで、スリット孔が形成され、またスリット孔に、塑性加工された開口入口部および開口出口部が形成され、開口出口部に、塑性加工に伴って予め配設されたダイスに向かって突出する先端突起が形成され、該先端突起がダイスに当接して固定され、開口入口部に、当接固定状態で、スリット孔の長手方向両側部に、水平方向断面上で０．５±０．３ｍｍの狭小な長さの、押圧部によって塑性加工された案内曲面が、円筒管内方に向かって形成され、円筒管との間に狭小なろう溜まりが形成され、およびスリット孔の長手方向両端部に、円筒管外方に向かって突出するフレアが形成されたこと
   を特徴とする熱交換器のヘッダー。
3. 円筒管に、円筒管軸長手方向に対する直角方向、もしくは長手方向に並行に直線状に多数のスリット孔が形成された、熱交換器のヘッダーであって、
   加工前素材としての円筒管に、先端部に刃部および押圧部を備えたパンチが予め形成された切り溝に圧入されることで、スリット孔が形成され、またスリット孔に、塑性加工された開口入口部および開口出口部が形成され、開口出口部に、塑性加工に伴って予め配設されたダイスに向かって突出する先端突起が形成され、該先端突起がダイスに当接して固定され、開口入口部に、当接固定状態で、スリット孔の長手方向両側部に、水平方向断面上で０．５±０．３ｍｍの狭小な長さの、押圧部によって塑性加工された案内曲面が、円筒管内方に向かって形成され、円筒管との間に狭小なろう溜まりが形成され、およびスリット孔の長手方向両端部に、先端部に押圧部を備えたパンチが形成されたスリット孔に圧入されることで、スリット孔の両端側部が外方に押し広げられて円筒管外方に向かって突出するフレアが形成されたこと
   を特徴とする熱交換器のヘッダー。
4. 請求項１から３のいずれかに記載された熱交換機のヘッダーにおいて、円筒管内方に向かって形成された案内曲面がスリット孔の長手方向に実質的に同一幅を持つ形状に形成されたことを特徴とする熱交換器のヘッダー。
5. 請求項１から３のいずれかに記載された熱交換機のヘッダーにおいて、案内曲面が円筒管内方に向かって円弧状の形状に形成されたことを特徴とする熱交換器のヘッダー。
6. 請求項１に記載された熱交換器のヘッダーにおいて、
   外円筒管に、円筒管軸方向の長手方向に対して直角方向にスリット孔の対面側に一つ形成された仕切り用切り込み孔を備え、
   該仕切り用切り込み孔が、他のパンチが挿入されることで、円筒管の一部が打抜かれて開口され、開口表面部が形成され、開口表面部の長手方向両端部に円筒管外方に向かって突出する他のフレアが形成された細長形状に形成されたこと
   を特徴とする熱交換器のヘッダー。
7. 請求項１から３のいずれかに記載された熱交換器のヘッダーにおいて、
   ろう溜まりに、組立時ろう材が注入されて接着部が形成されることを特徴とする熱交換器のヘッダー。
8. 請求項１から７のいずれかに記載されたヘッダーが、熱交換器を構成するチューブの端部がヘッダーに設けたスリット孔にそれぞれ挿入されることでチューブ両側に取り付けられ、チューブにろう付けされたことを特徴とする熱交換器。
9. 円筒管に、円筒管軸長手方向に対する直角方向、もしくは長手方向に並行に直線状に多数のスリット孔が形成された、熱交換器のヘッダーの形成方法であって、
   円筒管内に、平面部および打抜かれ片収納部屋が形成されたダイスを予め配設し、
   該円筒管に予め形成された切り溝に、長手方向に対して直角方向であって、ダイスの平面部に向かって先端部に刃部および押圧部を備えたパンチを圧入することで、円筒管の一部を打抜いて細長く開口して開口表面部を備え、スリット孔を形成し、スリット孔の形成に伴って生じた打抜かれ片を打ち抜かれ片収容部屋に収納し、また開口表面部に、塑性加工された開口入口部および開口出口部、および開口入口部と開口出口部との間に対面構成の壁面部を形成し、開口出口部に、塑性加工に伴って予め配設されたダイスに向かって突出する先端突起を形成し、該先端突起をダイスに当接させて固定し、開口入口部に、当接固定状態で、スリット孔の長手方向両側部に、水平方向断面上で０．５±０．３ｍｍの狭小な長さの、押圧部によって塑性加工された案内曲面を、円筒管内方に向かって形成し、円筒管との間に狭小なろう溜まりを形成し、
   および形成されたスリット孔の長手方向両端部に、先端部に押圧部を備えたパンチを圧入することで、スリット孔の両端側部を外方に押し広げて円筒管外方に向かって突出する第一のフレアが形成された細長の第一のスリット孔を形成し、
   ダイスの平面部に向かって形成された開口表面部に形成されたスリット孔に、他のパンチを圧入し、押し広げられたスリット孔の長手方向両端部に円筒管外方に向かって突出する第二のフレアが形成された細長の第二のスリット孔を形成し、
   ダイスを、打抜かれ片を片収容部屋に収納した状態で円筒管から引き抜くこと
   を特徴とする熱交換器のヘッダーの作成方法。
10. 請求項１に記載された熱交換器のヘッダーに、熱交換器のチューブをヘッダーに形成された案内曲面および第一のフレアを案内として一括して挿入し、円筒管内を二つに分離する切り込み板を第二のフレアを案内として組み立てることを特徴とする熱交換器チューブのヘッダーへの組立方法。

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