JP7154747B2 - 熱交換器および熱交換器の製造方法 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、熱交換器および熱交換器の製造方法に関する。

特許文献１には、熱交換器およびその製造方法が開示されている。この熱交換器は、管と、フィンと、サイドプレートとを有する。この熱交換器を製造するには、まずサイドプレートと複数枚のフィンを所定間隔で並べ、フィンおよびサイドプレートの貫通穴に管を挿し通す。そして、拡管ビレットを先端に有するマンドレルを管口から管内に圧入し、フィンの存在する全長にわたって拡管ビレットで管を拡管する。この拡管によって、管とフィンおよびサイドプレートとが一体化される。

特開２００９－２４８１３８号公報

特許文献１に開示された技術では、サイドプレートとフィンとを１つの拡管ビレットによって拡管する。一般的に、サイドプレートはフィンよりも厚みが大きいため、サイドプレートを通過する拡管ビレットには大きな荷重がかかる。これにより、拡管ビレットと管と間の摩擦抵抗が大きくなり、管内の摩耗により発生する摩耗粉の量が大きくなる。この状態で拡管を続けると、摩耗粉が拡管ビレットの表面に凝着する。これにより摩耗粉が凝着した拡管ビレットで管の内面が削れてしまうという問題がある。また、サイドプレートとフィンとを１つの拡管ビレットによって拡管するので、管に作用する荷重が大きくなり、管が損傷してしまうという問題がある。以上のように、特許文献１の技術では、拡管によって熱交換器に不具合が生じるという課題がある。

開示されるひとつの目的は、拡管によって生じる不具合を抑制可能な熱交換器および熱交換器の製造方法を提供することである。

この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。

開示された熱交換器のひとつは、内周面に溝部（２６ｂ）を有し、アルミニウム材料で形成され拡管された管（２）と、管が挿通されているフィン孔（４２）をそれぞれ有し一方向に並べられた複数のフィン（４）と、複数のフィンのうち一方向における端部に位置するフィンの外側に設けられ、管が挿通されている開口部（３０）が形成されたサイドプレート（３）と、を備える。管は、第１外径（ｄ１）を有し、フィン孔の内周面と密着する第１部分（２１）と、第１外径よりも大きい第２外径（ｄ２）を有し、開口部の内周面と密着する第２部分（２３）と、を有し、第２部分は、サイドプレートからの突出寸法がサイドプレートの厚さ寸法よりも大きくなるように、サイドプレートからフィンとは反対側に突出しており、第２部分における第１部分側の端部が、フィンから離れるように開口部の内部に設けられている。

この開示によれば、熱交換器は、管において拡管によってサイドプレートと密着する第２部分の第２外径が、拡管によりフィンと密着する第１部分の第１外径よりも大きくなるように形成されている。これにより、管を拡管してフィンおよびサイドプレートに対して固定する際に、第１部分の拡管と第２部分の拡管とをそれぞれ別の工程で行うことができる。このため、拡管時に管に作用する荷重を低減できる。また、このため、管とサイドプレートとを拡管により固定する際に発生したアルミ粉が、管とフィンとを拡管により固定する際に拡管子の拡管ビレットに凝着することを抑制できる。以上により、拡管によって生じる不具合を抑制可能な熱交換器を提供できる。

開示された熱交換器の製造方法のひとつは、内周面に溝部（２６ｂ）を有し、アルミニウム材料で形成された管（２）と、管が挿通するフィン孔（４２）をそれぞれ有する複数のフィン（４）と、管が挿通する開口部（３０）を有するサイドプレート（３）と、を備えた熱交換器の製造方法であって、孔内径（ｄｆ）を有するフィン孔がそれぞれ形成された複数のフィンと、孔内径よりも大きい開口内径（ｄｓ）を有する開口部が形成されたサイドプレートと、をサイドプレートが最も外側に配置されるように一方向に並べ、孔内径よりも小さい素管外径（ｄｔ）を有する管をフィン孔および開口部に挿通する配設工程（Ｓ１０）と、配設工程の後に、管の外径を孔内径よりも大きく且つ開口内径よりも小さい第１外径（ｄ１）に拡管可能な第１拡管子（６０）を、管の管口部（２４０）から、複数のフィンに挿通されている部分まで管の内部に挿し込む第１拡管工程（Ｓ２０）と、配設工程の後に、管の内部に、管の外径を開口内径以上の大きさの第２外径（ｄ２）に拡管可能な第２拡管子（６１）を、サイドプレートに挿通されている管の部分の少なくとも一部を拡管するように、且つ管において第２外径を有する部位がサイドプレートからフィンとは反対側に突出した突出寸法がサイドプレートの厚さ寸法よりも大きくなるように、且つ第２外径を有する部位における第１外径を有する部位側の端部がフィンから離れて開口部の内部に設けられるように、管の管口部から管の内部に挿し込む第２拡管工程（Ｓ３０；Ｓ３３０）と、を有する。

この開示によれば、第１拡管子がサイドプレートに挿通された管の部分を通過する際にサイドプレートから荷重を受けることを回避できる。このため、拡管時に管に作用する荷重を低減できるとともに、従来に比べて発生するアルミ粉の量を抑制できる。したがって、第１拡管子がフィンに挿通された管の部分を通過する際に第１拡管子の拡管ビレットにアルミ粉が凝着することを抑制できる。また、サイドプレートから荷重を受ける第２拡管子は、管のフィンに挿通する部分を通過しない。このため、サイドプレートからの荷重によって発生したアルミ粉が付着した第２拡管子が、管のフィンに挿通された部分を通過することを回避することができる。以上により、拡管によって生じる不具合を抑制可能な熱交換器の製造方法を提供できる。

第１実施形態に係る熱交換器の外観図である。 図１のＩＩ方向から見た矢視図である。 サイドプレートおよびフィンと管との関係を示す断面図である。 管の管軸方向に垂直な断面図である。 管の管軸方向に平行な断面図である。 第１実施形態の熱交換器の製造方法を示すフローチャートである。 第１実施形態の熱交換器の製造工程を示す図である。 第１実施形態の熱交換器の製造工程を示す図である。 第１実施形態の熱交換器の製造工程を示す図である。 第１実施形態の熱交換器の製造工程を示す図である。 第１実施形態の熱交換器の製造工程を示す図である。 第１実施形態の熱交換器の製造工程を示す図である。 第１実施形態の変形例１を示す図である。 第１実施形態の変形例２を示す図である。 第１実施形態の変形例３を示す図である。 第２実施形態の熱交換器におけるサイドプレートおよびフィンと管との関係を示す断面図である。 第２実施形態の熱交換器の製造方法を示すフローチャートである。 第２実施形態の熱交換器の製造工程を示す図である。 第２実施形態の熱交換器の製造工程を示す図である。 第２実施形態の熱交換器の製造工程を示す図である。 第２実施形態の熱交換器における図１５とは別の管とサイドプレートおよびフィンとの関係を示す断面図である。 第２実施形態の熱交換器の変形例を示す図である。 第３実施形態の熱交換器の製造方法を示すフローチャートである。 第３実施形態の熱交換器の製造工程を示す図である。 第３実施形態の熱交換器の製造工程を示す図である。 第３実施形態の熱交換器の製造工程を示す図である。 第３実施形態の熱交換器の製造工程を示す図である。

以下に、図面を参照しながら複数の実施形態を説明する。各実施形態において、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。以下において、サイドプレート３が複数のフィン４の外側に位置し、複数のフィン４がサイドプレート３の内側にあるとする。

（第１実施形態）
図１から図１２を参照しながら第１実施形態の熱交換器１について説明する。熱交換器１は、流体と流体との間で熱交換を提供する。図１に示すように、熱交換器１は、複数のフィン４と、サイドプレート３と、フィン４およびサイドプレート３に挿通するアルミニウム製の管２とを有する。熱交換器１は、例えば図２に示すように、フィン４に沿う方向に見て略Ｌ字状をしている。熱交換器１は、フィン４およびサイドプレート３を一方向に並べ、フィン孔４２および開口部３０に管２を挿通し、管２を拡管してフィン孔４２と開口部３０に密着させることで製造される熱交換器である。管２は、複数設けられている。管２は、流体を導入する入口管、隣接する管２同士を接続するＵ字管、管２を流通した出口管にそれぞれ接続され、流体が流通する流路を形成している。

従来の熱交換器では、製造段階において管とフィン孔との密着、および管と開口部との密着を、共通の拡管子を用いた管の拡管により行っている。一般に、拡管子は、管を押し広げるための拡管ビレットと、拡管ビレットが先端に設けられて拡管ビレットを管内部に挿通するためのマンドレルとを有している。この拡管子を管に挿通することで、拡管ビレットによって管が内側から押し広げられるように拡管され、拡管された管がフィン孔および開口部と密着する。この場合、拡管子が管のサイドプレートに挿通した部分を通過する際に、拡管ビレットと管との摩擦による管の摩耗でアルミ粉が発生し、その後さらに拡管子が管の拡管を続けることで、発生したアルミ粉が拡管子における拡管ビレットの表面に凝着する。このようにアルミ粉が拡管ビレットに凝着すると、様々な問題が発生する。すなわち、アルミ粉の凝着が進行すると、拡管子に作用する拡管荷重が増加する。これにより拡管子を前進するために必要な荷重が増加し、拡管を実施する設備においてコスト増の原因となる。さらに、増加した拡管荷重によって管が座屈することで、熱交換器の形状を形成することができなくなるという問題も発生する。

拡管荷重を下げるためには、拡管子に特殊な表面処理、例えばＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）等の拡管子の摩擦抵抗を下げる処理を行うことが考えられる。しかし、特殊な表面処理を施した拡管子を準備するためのコストが増加してしまう。また、拡管油を多量に注入する、あるいは高粘度の拡管油を使用するなどして拡管荷重を下げることも考えられる。しかし、このような方法では拡管後の工程において大規模な脱脂処理が必要となってしまうという問題がある。

以上のように、拡管ビレットにアルミ粉が凝着すると様々な問題が発生することが考えられる。第１実施形態の熱交換器１は、アルミ粉の凝着を抑制可能な構成を有する。まず、以下に熱交換器１の各構成要素について説明する。

フィン４は、板状のベース部４０と、管２が挿通するフィン孔４２を形成するカラー部４１とを有する。フィン４は、例えばアルミニウム材料によって形成されたプレートフィンである。または、フィン４はアルミニウム以外の金属材料によって形成されていてもよい。カラー部４１は、ベース部４０から管軸方向に沿うように屈曲して延びる屈曲部４１ａと、屈曲部４１ａから径外方向に広がるように形成されたフランジ部４１ｂとを有する。カラー部４１はフィン４において管２が挿通されるフィン孔４２を形成する部分である。フィン孔４２の内周面は、管２の外周面と密着している。この密着によって、フィン４は管２に対して固定されている。したがって、フィン孔４２の内径と、管２のフィン孔４２に挿通している部分の外径である第１外径ｄ１は、実質的に同じである。フィン４は、複数枚がその板厚方向に所定の間隔だけ離間して並んでいる。フィン４は、例えばフランジ部４１ｂが隣接するフィン４に接触するように並んでいる。

サイドプレート３は、金属材料によって形成された板状の部材である。サイドプレート３は、例えばフィン４よりも厚い板厚を有するアルミニウム製、銅製あるいはステンレス製のプレートとして形成される。サイドプレート３は、複数のフィン４のうち、並べられた方向における端部に位置するフィン４よりも外側に配置されている。換言すれば、サイドプレート３は、複数のフィン４のうち、並べられた方向における端部に位置するフィン４よりも外側に配置されている。サイドプレート３は、例えば隣接するフィン４のフランジ部４１ｂに接触するように配置されている。すなわち、フランジ部４１ｂは接触部の一例である。サイドプレート３は、隣接するフィン４と平行に配置されている。サイドプレート３は、管２が挿通する開口部３０を有する。開口部３０は、例えばサイドプレート３を板厚方向に貫通する貫通穴である。開口部３０は、外側の開口端３１と、内側の開口端３２と、開口端３１および開口端３２をつなぐ内周面を有する。開口端３１は、外側開口端の一例である。内周面は、管２の第２部分２３と接触する接触面３０ａを有する。サイドプレート３は、開口部３０の管２との密着によって管２を支持する支持部材である。

管２は、アルミニウム材料によって形成されている。管２は、熱交換流体の流路を提供する。管２は、図４および図５に示すように、内周面において径内方向に向かって突出する複数の突起部２６ａを有する。複数の突起部２６ａの間には、溝部２６ｂが形成されている。複数の溝部２６ｂは、周方向において等間隔に形成されている。複数の溝部２６ｂは、管２の軸方向に沿う螺旋となるように形成された螺旋溝である。溝部２６ｂは、管２の内部を流通する熱交換流体に乱流を生じさせることで熱交換流体と管２との間の熱伝達を促進し、熱交換器１の熱交換性能を向上させる。図３および図７から図１２に示した管２の断面図では、簡単のため溝部２６ｂを省略している。管２は、内部を流通する熱交換流体の熱をフィン４に伝達する。

図３に示すように、管２は、第１外径ｄ１に形成された第１部分２１と、第１外径よりも大きい第２外径ｄ２に形成された第２部分２３と、第１部分２１と第２部分２３とをつなぐテーパ部２２とを有する。第１部分２１は、複数のフィン４に挿通している管２の部分である。すなわち、第１部分２１の外周面は、フィン孔４２の内周面と圧着されている。したがって、第１外径ｄ１は、フィン孔４２の内径と実質的に同じ大きさである。フィン孔４２の内径は内径ｄ１と表記することもできる。第１部分２１のテーパ部２２側の端部は、開口部３０の開口端と、管軸方向においてほぼ同じ位置に位置している。したがって、隣接するフィン４のフィン孔４２が、内径ｄ１よりも拡径されないようになっている。第２部分２３は、サイドプレート３の開口部３０と圧着する部分を有する。すなわち、第２部分２３の外周面は、接触面３０ａに圧着する部分を有する。第２部分２３のテーパ部２２側の端部は、開口部３０の開口端３１よりもフィン４側に位置している。

第２部分２３のテーパ部２２側の端部は、サイドプレート３に隣接するフィン４のフィン孔４２よりも、外側に位置している。図３に示す例では、第２部分２３のテーパ部２２側の端部は、開口端３１と開口端３２との間に位置している。換言すれば、管２は、開口部３０に挿通された部分からフレア部２４の基端までの部分が、第２外径ｄ２になるように拡管されている。

管口部２４０は管２の開口端を形成する部分である。フレア部２４は、管口部２４０に向けて第２部分２３よりも拡径されたフレア形状に形成されている部分である。管口部２４０は、Ｕ字管と接続されている。フレア部２４は、管口部２４０とＵ字管とを接続する際の接続作業性を向上する機能を有する。Ｕ字管は、隣接する管２と管２とを接続する。または、管口部２４０は、熱交換流体が導入される入口管と接続されている。または、管口部２４０は、管２を流通した熱交換流体が流出する出口管と接続されている。管口部２４０と、Ｕ字管、入口管および出口管とは、例えばろう付け接合によって接続される。

第１実施形態の熱交換器１は、後述の第２実施形態の熱交換器１と比較して、管２とサイドプレート３における開口部３０の内周面と接触している面積が大きい。したがって、管２とサイドプレート３とをより安定して固定することができる。このため、第１実施形態の熱交換器１は、車両などの振動が比較的大きい搭載環境下での使用に適している。

第１実施形態の熱交換器１の製造方法について、図６から図１１を参照して説明する。熱交換器１は、図６のフローチャートに示すように、配設工程Ｓ１０と、第１拡管工程Ｓ２０と、第２拡管工程Ｓ３０を経て製造される。熱交換器１は、フィン４およびサイドプレート３に挿通する素管外径ｄｔを有する管２を拡管し、フィン４と管２、およびサイドプレート３と管２を圧着させることで製造される。熱交換器１を製造する際には、製造装置として第１拡管子６０と第２拡管子６１とが用いられる。

配設工程Ｓ１０では、孔内径ｄｆを有するフィン孔４２が形成された複数のフィン４と、孔内径ｄｆよりも大きい開口内径ｄｓを有する開口部３０が形成されたサイドプレート３とを板厚方向に並べる。このとき、複数のフィン４を、各フィン４のフランジ部４１ｂが、隣接するフィン４に接触するように並べる。複数のフィン４は、カラー部４１の突出方向が同じ方向になるように並べる。サイドプレート３は、サイドプレート３に隣接するフィン４のフランジ部４１ｂが接触するようにして、並べられた方向の端部に配置される。このとき、複数のフィン４のフィン孔４２およびサイドプレート３の開口部３０は同軸上になるように配置される。

次に、並べられた複数のフィン４のフィン孔４２およびサイドプレート３の開口部３０に、孔内径ｄｆよりも小さい素管外径ｄｔを有する管を挿通する。したがって、このときフィン孔４２および開口部３０の内周面と管２の外周面とは密着していない。管２を挿通した後は、第１拡管工程Ｓ２０へと進む。

第１拡管工程Ｓ２０では、管口部２４０から管２の内部に第１拡管子６０を挿入する。図７は、配設工程Ｓ１０で配置された管２に第１拡管子６０を挿入する直前の様子を示す図である。第１拡管子６０は、例えば、素管状態の管２の内径よりも大きい外径を有する拡管ビレットと、拡管ビレットを管２の内部に挿通するためのマンドレルとを有している。第１拡管子６０は、素管状態の管２の内部に挿通することで管２を拡管可能な拡管子である。第１拡管子６０は、管２を拡管することで、管２の外径を素管外径ｄｔから第１外径ｄ１に拡径することができる。

管口部２４０から管２の内部に挿入された第１拡管子６０は、管２を拡管しながら前進する。図８は、管２を拡管しながら前進する第１拡管子の様子を示す図である。第１拡管子６０は、フィン孔を第１拡管子６０が管２のサイドプレート３に挿通された部分を通過する際、開口部３０の開口内径ｄｓは第１外径ｄ１よりも大きく形成されているため、管２とサイドプレート３とは圧着されず、管２はサイドプレート３から拡管荷重を受けることがない。

第１拡管子６０の拡管ビレットは、図９に示すように管２の並べられたフィン４に挿通している部分まで挿し込まれる。拡管ビレットは、管２のフィン４に挿通している部分全体にわたって挿通される。フィン孔４２の孔内径ｄｆは、第１外径ｄ１よりも小さく形成されているため、フィン孔４２は、拡管された管２の外周面と圧着される。このときフィン孔４２の内径は、孔内径ｄｆから第１外径ｄ１と実質的に同じ内径まで拡径される。第１拡管子６０の拡管ビレットが管２のフィン４に挿通する部分全体にわたって挿通されると、第１拡管子６０を管２から引き抜き、第１拡管工程Ｓ２０を終了する。

第１拡管工程Ｓ２０の後に第２拡管工程Ｓ３０へと進む。第２拡管工程Ｓ３０では、管２に第２拡管子６１を挿入する。図１０は、管２に第２拡管子６１を挿入する直前の様子を示す図である。第２拡管子６１は、管２の外径を第２外径ｄ２まで拡管可能な外径を有する拡径部６１ｂと、拡径部６１ｂの端部から第２拡管子６１の挿入方向に向かって徐々に縮径するテーパ形状を有する先端部６１ａとを有する。第２拡管子６１は、拡径部６１ｂの先端部６１ａ側と反対側の端部から挿入方向と反対の方向に向かって徐々に拡径するテーパ形状のフレア形成部６１ｃを有する。第２拡管子６１は、管口部２４０に対して先端部６１ａから挿入することで、管２を拡管可能な拡管子である。

第２拡管子６１は、第１拡管子６０によって拡管された管２をさらに拡管しながら管２の内部を挿通する。第２拡管子６１は、開口端３１よりも内側における管２の部分が第２外径ｄ２に拡管されるまで挿通される。これにより、第２外径ｄ２に拡径された管２の外周面と、開口部３０の内周面とが圧着される。したがって、開口内径ｄｓと第２外径ｄ２は同等の大きさとなる。また、第２外径ｄ２に拡径された管２と接触する開口部３０の内周面は、拡管によって開口内径ｄｓよりも拡径されてもよい。この場合は、開口部３０における拡管によって拡径された部分の内径、すなわち管２の第２部分２３と接触する部分の内径の大きさが第２外径ｄ２と同等になる。

図１１に示すように、第２拡管子６１は、管２において第２外径ｄ２に拡径された部分の端部が、開口端３２と、管軸方向においてほぼ同じ位置に位置するまで挿通される。第２拡管子６１の挿通は、管２においてフィン孔４２に挿通している部分の手前まで行われる。このように第２拡管子１６１は、サイドプレート３に挿通されている管２の部分の少なくとも一部を拡管する。このとき、管口部２４０は、第２拡管子６１のフレア形成部６１ｃによってフレア形状に拡管されている。したがって、第２拡管子６１は、管口部２４０に向かってフレア形状に拡管される位置まで挿通される、と換言することもできる。このようにして、第２拡管子６１は、管口部２４０に向けて第２部分２３よりもフレア形状に拡径されたフレア部２４を形成する。その後、図１２に示すように、第２拡管子６１を後進して管２の内部から引き抜き、第２拡管工程Ｓ３０を終了する。これにより、図３に示すように、管２がフィン４およびサイドプレート３と一体化した熱交換器１を製造することができる。

第２拡管工程Ｓ３０において、第２拡管子６１を、管２においてフィン孔４２に挿通している部分よりも手前側まで挿し込むとした。これに代えて、熱交換器１の性能に問題が生じない程度に、第２拡管子６１が管２のフィン孔４２に挿通している部分を第２外径ｄ２まで拡管してもよい。例えば、第２拡管子６１を、サイドプレート３に隣接する１枚のフィン４におけるフィン孔４２に挿通している管２の部分を第２外径ｄ２に拡管するまで挿入してもよい。または、サイドプレート３に隣接する１枚のフィン４を含む複数枚のフィン４のフィン孔４２に挿通されている管２の部分を第２外径ｄ２に拡管するまで第２拡管子６１を挿入してもよい。このような構成の場合、例えばフィン孔４２が第２拡管子６１による拡径に耐えられず破損すること等が考えられるが、製造された熱交換器１が使用上問題を生じなければこうした構成を許容することができる。

次に第１実施形態の熱交換器１および熱交換器１の製造方法がもたらす作用効果について説明する。第１実施形態の熱交換器１は、アルミニウム材料で形成され拡管された管２と、管２が挿通されているフィン孔４２をそれぞれ有し一方向に並べられた複数のフィン４とを備える。熱交換器１は、複数のフィン４のうち一方向における端部に位置するフィン４の外側に設けられ、管２が挿通されている開口部３０が形成されたサイドプレート３を備える。管２は、第１外径ｄ１を有し、フィン孔４２の内周面と密着する第１部分２１と、第１外径ｄ１よりも大きい第２外径ｄ２を有し、開口部３０の内周面と密着する第２部分２３とを有する。

これによれば、熱交換器１は、サイドプレート３と拡管により密着する管２における第２部分２３の第２外径ｄ２が、フィン４と拡管により密着する管２における第１部分２１の第１外径ｄ１よりも大きくなるように形成されている。したがって、管２を拡管してフィン４およびサイドプレート３に対して固定する際に、第１部分２１の拡管と第２部分２３の拡管とをそれぞれ別の工程で行うことができる。このため、拡管時に管に作用する荷重を低減できる。また、このため、管２とサイドプレート３とを拡管により固定する際に発生したアルミ粉が、第１拡管子６０の拡管ビレットに凝着することを抑制できる。したがって、管２とフィン４とを拡管により固定する際にアルミ粉の凝着した第１拡管子６０によって管２の内面が削れてしまうことを抑制できる。また、第２拡管子６１は、管２のサイドプレート３に挿通された部分までを拡管するため、このときにアルミ粉が凝着した第２拡管子６１によって管２のフィン４に挿通された部分が拡管されることを抑制することができる。以上により、拡管によって生じる不具合を抑制可能な熱交換器を提供することができる。

管２は、第２部分２３から管口部２４０にかけて裾広がりに拡管されているフレア部２４をさらに有する。この構成によれば、管２に対して別個の管を内嵌めして接続する接続作業性を向上する機能を持たすことができ、製造性や製品の拡張性を高めることができる熱交換器１が得られる。

第１実施形態の熱交換器１の製造方法では、配設工程Ｓ１０で、孔内径ｄｆを有するフィン孔４２がそれぞれ形成された複数のフィン４と、孔内径ｄｆよりも大きい開口内径ｄｓを有する開口部３０が形成されたサイドプレート３とを並べる。このときサイドプレート３が最も外側に配置されるようにサイドプレート３とフィン４とを一方向に並べる。そして孔内径ｄｆよりも小さい素管外径ｄｔを有する管２をフィン孔４２および開口部３０に挿通する。配設工程Ｓ１０の後に、第１拡管工程Ｓ２０に移る。第１拡管工程Ｓ２０では、管２の外径を孔内径ｄｆよりも大きく且つ開口内径ｄｓよりも小さい第１外径ｄ１に拡管可能な第１拡管子６０を、管口部２４０から、管２の複数のフィン４に挿通されている部分まで管２の内部に挿し込む。配設工程Ｓ１０の後に、第２拡管工程Ｓ３０に移る。第２拡管工程Ｓ３０では、管２の外径を開口内径ｄｓ以上の大きさの第２外径ｄ２に拡管可能な第２拡管子６１を、サイドプレート３に挿通されている管２の部分の少なくとも一部を拡管するように管２の内部に挿し込む。

これによれば、第１拡管子６０がサイドプレート３に挿通された管２の部分を挿通する際にサイドプレート３から荷重を受けることを回避できる。このため、拡管時に管２に作用する荷重を低減できる。また、このため、従来に比べて発生するアルミ粉の量を抑制できる。したがって、第１拡管子６０がフィン４に挿通された管２の部分を挿通する際に拡管ビレットにアルミ粉が凝着することを抑制できる。また、サイドプレート３から荷重を受ける第２拡管子６１は、管２のフィン４に挿通する部分を通過しない。このため、サイドプレート３からの荷重によって発生したアルミ粉が付着した第２拡管子６１が、管２のフィン４に挿通された部分を挿通することを回避することができる。したがって、アルミ粉が凝着した第２拡管子６１によって管２のフィン４に挿通された部分が拡管されることを抑制することができる。以上により、拡管によって生じる不具合を抑制可能な熱交換器の製造方法を提供できる。

管２は、内周面に溝部２６ｂを有する。従来の熱交換器では、拡管時に管の内周面に作用する荷重によって溝部を形成する部分が潰れてしまい、溝部による熱交換性能の向上効果が低減してしまうという問題があった。第１実施形態の熱交換器１では、拡管時に管２に作用する荷重が抑制されるため、溝部２６ｂを形成する突起部２６ａの潰れが抑制され、熱交換性能の向上効果を得ることができる。

（第１実施形態の変形例１）
第１実施形態の熱交換器１の変形例１について図１３を参照して説明する。この変形例では、第２拡管工程Ｓ３０において、管２を管軸方向において開口端３２の位置まで拡管する。第２部分２３のテーパ部２２側の端部は、開口端３２と管軸方向においてほぼ同じ位置に位置している。したがって、管２は、開口部３０の内周面全体と圧着している。テーパ部２２は、サイドプレート３に隣接するフィン４のフィン孔４２に挿通している。

変形例１の熱交換器１では、管２とサイドプレート３とが開口部３０の内周面全体で圧着している。したがって、管２とサイドプレート３とをより安定して固定することができる。

（第１実施形態の変形例２）
第１実施形態の熱交換器１の変形例２について図１４を参照して説明する。変形例２では、配設工程Ｓ１０において、複数のフィン４を、フランジ部４１ｂと隣接するフィン４との間に間隙を有するように並べる。サイドプレート３に隣接するフィン４は、フランジ部４１ｂとサイドプレート３との間に間隙を有するように配置される。変形例２における第２拡管工程Ｓ３０では、管２を管軸方向において開口端３２よりも内側の部分まで拡管するように第２拡管子６１が挿通される。第２拡管子６１は、サイドプレート３に隣接するフィン孔４２の手前まで管２を第２外径ｄ２に拡管する。

変形例２の熱交換器１において、第２部分２３のテーパ部２２側の端部は、開口端３２とフィン孔４２のサイドプレート３側の端部との間に位置している。したがって、管２は、開口部３０の内周面全体と圧着している。テーパ部２２は、サイドプレート３に隣接するフィン４のフィン孔４２に挿通している。

複数のフィン４は、フランジ部４１ｂと隣接するフィン４との間に間隙を有するように並んでいる。このように、熱交換器１は、隣接するフィン４のフランジ部４１ｂと接触せずに離間しているフィン４を有していてもよい。サイドプレート３に隣接するフィン４は、フランジ部４１ｂとサイドプレート３との間に間隙を有するように配置されている。このように、熱交換器１は、フランジ部４１ｂがサイドプレート３と離間しているサイドプレート３に隣接するフィン４を有していてもよい。

（第１実施形態の変形例３）
第１実施形態の熱交換器１の変形例３について図１５を参照して説明する。サイドプレート３は、開口部３０の開口端３２に面取り部３３を有する。面取り部３３は、開口端３２がフィン４側に向かって拡径するようにテーパ状に面取りされた部分である。したがって、面取り部３３は、開口部３０において、管２の第２部分２３と密着していない部分である。

第２拡管工程Ｓ３０で管２を拡管する際、管２と面取り部３３とは接触しない。したがって、面取り部３３によって、第２拡管工程Ｓ３０において第２拡管子６１がサイドプレート３から受ける荷重を低減することができる。面取り部３３は、開口端３１に形成されていてもよい。すなわち、面取り部３３は、開口端３１が外側に向かって拡径されるようにテーパ状に面取りされた部分でもよい。

図１５において、管２は、管軸方向において開口端３２と同じ位置まで第２外径ｄ２に拡管されているが、開口端３２よりも多少外側で拡管が停止されていてもよく、また開口端３２よりも多少内側まで拡管されていてもよい。換言すれば、第２部分２３のテーパ部２２側の端部は、管軸方向において開口端３２よりも多少外側もしくは内側に位置していてよい。

（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態における熱交換器１の別の実施形態について説明する。図１６から図２０において第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成要素は、同様の構成要素であり、同様の作用効果を奏するものである。

管２は、フィン孔４２に挿通する第１部分２１と、開口部３０の内周面と圧着するテーパ部２２と、サイドプレート３よりも外側に形成された第２部分２３とを有する。テーパ部２２は、少なくとも一部が開口部３０の内周面と圧着している。テーパ部２２は、開口部３０の開口端３１に圧着するように形成されている。テーパ部２２は、管２の外径が第１外径ｄ１から第２外径ｄ２へ変化するように拡径された管２の部分である。テーパ部２２は、中間部分の一例である。第２部分２３は、テーパ部２２側の端部が開口部３０の開口端３１よりも管口部２４０側に位置している。管２は、テーパ部２２の圧着によってサイドプレート３を管２に対して固定している。管２は、テーパ部２２と、サイドプレート３に隣接するフィン４のフランジ部４１ｂとによって、サイドプレート３を挟持している。第２実施形態の熱交換器１は、定置用の熱交換器としての使用に適している。

次に、図１７から図２０を参照して第２実施形態の熱交換器１の製造方法について説明する。熱交換器１は、図１７のフローチャートに示すように、配設工程Ｓ１０と、第１拡管工程Ｓ２０と、第２拡管工程Ｓ２３０を経て製造される。配設工程Ｓ１０および第１拡管工程Ｓ２０は、第１実施形態において図７から図９を参照して説明した工程と同様であるため省略する。

第１拡管工程Ｓ２０の後に第２拡管工程Ｓ２３０に移る。第２拡管工程Ｓ２３０では、まず第１拡管子６０を挿通して管２とフィン４とを固定した後、図１８に示すように第２拡管子６１を管口部２４０から管２に挿入する。図１９に示すように、第２拡管子６１は、管２を第２外径ｄ２に拡径しながら管２を挿通し、開口端３１の手前まで第２外径ｄ２に拡径したところで停止する。第２拡管子６１は、第２拡管子６１によって形成されるテーパ部２２が開口端３１と接触する位置まで前進される。すなわち開口部３０とテーパ部２２とが密着して接触し、サイドプレート３と管２とが固定される位置まで第２拡管子６１を前進させる。その後図２０に示すように第２拡管子６１を後進させて管２から引き抜き、第２拡管工程Ｓ２３０を終了する。これにより、図１６に示すように、管２がフィン４およびサイドプレート３と一体化した熱交換器１を製造することができる。

複数の管２のうち１つもしくはいくつかの管２が挿通された部分において、サイドプレート３が管２のテーパ部２２とフィン４のフランジ部４１ｂとによって挟持されていなくてもよい。すなわち、図２１に示すように、フィン４のフランジ部４１ｂがサイドプレート３から離間していてもよい。このような場合でも、フランジ部４１ｂがサイドプレート３と離間している部分の管２は、他の管２が挿通された部分においてサイドプレート３が挟持されていれば、サイドプレート３に対して固定することができる。

次に第２実施形態の熱交換器１および熱交換器１の製造方法がもたらす作用効果について説明する。第２実施形態の熱交換器１は、アルミニウム材料で形成され拡管された管２を備える。熱交換器１は、管２が挿通されているフィン孔４２をそれぞれ有し一方向に並べられた複数のフィン４と、複数のフィン４のうち一方向における端部に位置するフィンの外側に設けられ、管が挿通されている開口部３０が形成されたサイドプレート３とを備える。管２は、第１外径ｄ１を有し、フィン孔４２の内周面と密着する第１部分２１と、第１外径ｄ１よりも大きい第２外径ｄ２を有する第２部分２３と、開口部３０の内周面と密着し、第１部分２１と第２部分２３とをつなぐテーパ部２２と、を有する。テーパ部２２は、少なくとも開口部３０の開口端３１と密着している。

これによれば、熱交換器１は、管２の第１部分２１がフィン４と密着し、管２のテーパ部２２がサイドプレート３と密着し、管２の第２部分２３がサイドプレート３よりも外側に位置している。したがって、管２を拡管してフィン４およびサイドプレート３に対して固定する際に、第１部分２１の拡管と第２部分２３の拡管とをそれぞれ別の工程で行うことができる。このため、拡管時に管２に作用する荷重を低減できる。また、このため、管２とサイドプレート３とを拡管により固定する際に発生したアルミ粉が、管２とフィン４とを拡管により固定する際に第１拡管子６０の拡管ビレットに凝着することを回避できる。以上により、拡管によって生じる不具合を抑制可能な熱交換器を提供できる。

第２実施形態の熱交換器１の製造方法では、第２拡管工程Ｓ２３０において、管２の内部に、管２の外径を開口内径ｄｓよりも大きい第２外径ｄ２に拡管可能な第２拡管子６１を、管２の外径が第１外径ｄ１から第２外径ｄ２へと拡径される部分であるテーパ部２２が開口部３０の開口端３１に密着する位置まで挿通する。

この開示によれば、第１拡管子６０がサイドプレート３に挿通された管２の部分を挿通する際にサイドプレート３から荷重を受けることを回避できる。このため、拡管時に管に作用する荷重を低減できる。また、このため、従来に比べて発生するアルミ粉の量を抑制できる。したがって、第１拡管子６０がフィン４に挿通された管２の部分を挿通する際に第１拡管子６０の拡管ビレットにアルミ粉が凝着することを抑制できる。また、サイドプレート３から荷重を受ける第２拡管子６１は、管２のフィン４に挿通する部分を通過しない。このため、サイドプレート３からの荷重によって発生したアルミ粉が付着した第２拡管子６１が、管２のフィン４に挿通された部分を挿通することを回避することができる。以上により、拡管によって生じる不具合を抑制可能な熱交換器の製造方法を提供できる。

第２実施形態の熱交換器１は、サイドプレート３に隣接するフィン４のフランジ部４１ｂがサイドプレート３に接触している。これにより、サイドプレート３を、管２のテーパ部２２とフィン４のフランジ部４１ｂとで挟持して固定することができる。したがって、開口部３０の内周面と管２における第２部分２３の外周面とが密着するまで第２拡管子６１を挿入する必要がない。これによって、第２拡管子６１を挿入する際の拡管荷重を抑制することができるため、拡管を実施する設備のコストを低減することが可能となる。

（第２実施形態の変形例）
第２実施形態の変形例について図２２を参照して説明する。変形例では、サイドプレート３の開口端３１に、テーパ状の面取り部３１ａが形成されている。面取り部３１ａは、配設工程Ｓ１０の前にあらかじめサイドプレート３に形成されている。または、第２拡管工程Ｓ２３０の直前までに面取り部３１ａが形成されてもよい。面取り部３１ａは、第２拡管工程Ｓ２３０によって管２に形成されるテーパ部２２と密着する。このような構成においても、管２のテーパ部２２とフィン４のフランジ部４１ｂとによってサイドプレート３が挟持されているため、サイドプレート３と管２とを固定することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態の熱交換器１の製造方法に関して、他の製造方法を開示する。図２３～図２７において第１実施形態の図面中と同一符号を付したステップや構成要素は、同様のステップや構成要素であり、同様の作用効果を奏するものである。

図２３～図２７を参照して第３実施形態の熱交換器１の製造方法について説明する。熱交換器１は、図２３に示すように、配設工程Ｓ１０と、第１拡管工程Ｓ２０と、第２拡管工程Ｓ３３０と、第３拡管工程Ｓ３４０とによって製造される。配設工程Ｓ１０および第１拡管工程Ｓ２０は、第１実施形態において図７～図９を参照して説明した工程と同様である。以下、前述の実施形態と相違する内容について説明する。

第３実施形態の製造方法は、前述の実施形態における第２拡管工程Ｓ３０を、第２部分２３を形成する第２拡管工程Ｓ３３０とフレア部２４を形成する第３拡管工程Ｓ３４０とに分ける方法である。

第３実施形態の製造方法によれば、第１拡管工程Ｓ２０の後に第２拡管工程Ｓ３３０を行う。第２拡管工程Ｓ３３０では、管２に第２拡管子１６１を挿入する。図２４は、管２に第２拡管子１６１を挿入する直前の様子を示す図である。第２拡管子１６１は、管２の外径を第２外径ｄ２まで拡管可能な外径を有する拡径部６１ｂと、拡径部６１ｂの端部から第２拡管子６１の挿入方向に向かって徐々に縮径するテーパ形状を有する先端部６１ａとを有する。第２拡管子１６１は、管口部２４０に対して先端部６１ａから挿入することで、管２を拡管可能な拡管子である。図２５に示すように、第２拡管子１６１は、前述の第１実施形態と同様に、サイドプレート３に挿通されている管２の部分の少なくとも一部を拡管するように管２の内部に管口部２４０から挿し込まれる。第２拡管工程Ｓ３３０では、先端部６１ａによってテーパ部２２が形成され、拡径部６１ｂによって第２部分２３が形成される。

第２拡管工程Ｓ３３０の後に第３拡管工程Ｓ３４０を行う。第３拡管工程Ｓ３４０では、管２に第３拡管子６２を挿入する。図２６は、管２に第３拡管子６２を挿入する直前の様子を示す図である。第３拡管子６２は、円柱状の軸部の端部から第３拡管子６２の挿入方向に向かって徐々に縮径するテーパ形状を有するフレア形成部６２ａを有する。第３拡管子６２は、図２５に示すように、管口部２４０に対して先端部から挿入することで、管口部２４０を裾広がり状に拡管可能な拡管子である。第３拡管工程Ｓ３４０は、第１拡管工程Ｓ２０および第２拡管工程Ｓとは別個の工程として管２の管口部２４０に向かって内径が拡大するフレア部２４を形成する工程である。

第３実施形態の第２拡管工程Ｓ３３０は、第２拡管子６１を、管２の外径が第１外径ｄ１から第２外径ｄ２へ変化するように拡径される管２の部分が開口部３０の外側開口端３１に密着する位置まで管２の内部に挿し込む工程に置き換えるようにしてもよい。

第３実施形態の熱交換器１の製造方法は、第１拡管工程Ｓ２０および第２拡管工程Ｓ３３０とは別個の工程として管２の管口部２４０に向かって内径が拡大するフレア部２４を形成する第３拡管工程Ｓ３４０を有する。この製造方法によれば、管２に拡管部分が形成されている第１部分２１、第２部分２３、フレア部２４を別個の工程によって行えるため、これらのうち２つの拡管部分を同時に形成しないため、管２に係る荷重を抑えることができる。したがって、管２の座屈等の不具合を抑制可能な製造方法を提供できる。

（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

上述の実施形態において、第１拡管子６０を管２から引き抜いた後、第２拡管子６１を挿入するとしたが、第１拡管子６０を引き抜かずに第２拡管子６１を挿入してもよい。この場合には、例えば、第１拡管子６０のマンドレルが挿通可能な、マンドレルと同軸の挿通孔を有する第２拡管子を用いればよい。すなわち、第１拡管子６０が管２に挿入された状態で、第２拡管子を、挿通孔にマンドレルを挿通しながら管２に挿入することで、第１拡管子６０を引き抜くことなく第２拡管工程へと移行することができる。

上述の実施形態において、管２は軸方向に垂直な断面が円形状であるとしたが、断面の形状は円形状に限定されない。例えば、軸方向に垂直な断面が扁平な楕円形状である管２を採用してもよい。

上述の実施形態において、第１拡管子６０および第２拡管子６１は、管２を拡管する前と相似の断面形状である円形状に拡管するとしたが、管２を異なる形状に拡管する拡管子であってもよい。例えば、第１拡管子６０および第２拡管子６１は、管２の断面が円形状から多角形状になるように拡管する拡管子であってもよい。また、第１拡管子６０および第２拡管子６１は、管２の断面形状が拡管前の形状から一部が突出するように拡管する拡管子であってもよい。すなわち、第１拡管子６０および第２拡管子６１は、管２の一部が拡径するように拡管する拡管子であってもよい。

上述の実施形態において、カラー部４１はベース部４０から突出した屈曲部４１ａと、屈曲部４１ａから立ち上がる端部によって形成されるとしたが、カラー部４１の形状はこれに限定されない。例えば、カラー部４１は、フランジ部４１ｂを有さない形状であってもよい。

上述の実施形態において、フィン４はカラー部４１を有するとしたが、カラー部４１を有さない構成であってもよい。すなわち、フィン４のベース部４０に直接打ち抜き加工等でフィン孔４２が形成された構成であってもよい。

上述の実施形態において、第１拡管工程を実施した後に第２拡管工程を実施するとしたが、第２拡管工程を実施した後に第１拡管工程を実施してもよい。

上述の実施形態に開示する製造方法は、第１拡管工程、第２拡管工程、第３拡管工程の順に実施するように説明したが、第１拡管工程、第２拡管工程、第３拡管工程の各工程は、配設工程の後に実施するものであればよい。したがって、第１拡管工程、第２拡管工程および第３拡管工程の実施順番は、上述の実施形態に記載の順番に限定するものではない。

２…管、 ２１…第１部分、 ２２…テーパ部（中間部分）、 ２３…第２部分
２４…フレア部、 ２６ｂ…溝部、３…サイドプレート、 ３０…開口部
３１…開口端（外側開口端）、 ４…フィン、 ４１ｂ…フランジ部（接触部）
４２…フィン孔、 ６０…第１拡管子、 ６１…第２拡管子、 ２４０…管口部
Ｓ１０…配設工程、 Ｓ２０…第１拡管工程、 Ｓ３０、Ｓ２３０…第２拡管工程
ｄ１…第１外径、 ｄ２…第２外径、 ｄｆ…孔内径、 ｄｓ…開口内径
ｄｔ…素管外径

Claims (5)

1. 内周面に溝部（２６ｂ）を有し、アルミニウム材料で形成され拡管された管（２）と、
   前記管が挿通されているフィン孔（４２）をそれぞれ有し一方向に並べられた複数のフィン（４）と、
   前記複数のフィンのうち前記一方向における端部に位置する前記フィンよりも外側に設けられ、前記管が挿通されている開口部（３０）が形成されたサイドプレート（３）と、
   を備え、
   前記管は、第１外径（ｄ１）を有し、前記フィン孔の内周面と密着する第１部分（２１）と、前記第１外径よりも大きい第２外径（ｄ２）を有し、前記開口部の内周面と密着する第２部分（２３）と、を有し、
   前記第２部分は、前記サイドプレートからの突出寸法が前記サイドプレートの厚さ寸法よりも大きくなるように、前記サイドプレートから前記フィンとは反対側に突出しており、
   前記第２部分における前記第１部分側の端部が、前記フィンから離れるように前記開口部の内部に設けられている熱交換器。
2. 前記サイドプレートに隣接する前記フィンは、前記サイドプレートに接触する接触部（４１ｂ）を有する請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記管は、前記第２部分から管口部（２４０）にかけて裾広がりに拡管されているフレア部（２４）をさらに有する請求項１または請求項２に記載の熱交換器。
4. 内周面に溝部（２６ｂ）を有し、アルミニウム材料で形成された管（２）と、複数のフィン（４）と、サイドプレート（３）と、を備えた熱交換器の製造方法であって、
   孔内径（ｄｆ）を有するフィン孔がそれぞれ形成された前記複数のフィンと、前記孔内径よりも大きい開口内径（ｄｓ）を有する開口部（３０）が形成された前記サイドプレートと、を前記サイドプレートを最も外側に配置するように一方向に並べ、前記孔内径よりも小さい素管外径（ｄｔ）を有する前記管を前記フィン孔および前記開口部に挿通する配設工程（Ｓ１０）と、
   前記配設工程の後に、前記管の外径を前記孔内径よりも大きく且つ前記開口内径よりも小さい第１外径（ｄ１）に拡管可能な第１拡管子（６０）を、前記管の管口部（２４０）から、前記複数のフィンに挿通されている部分まで前記管の内部に挿し込む第１拡管工程（Ｓ２０）と、
   前記配設工程の後に、前記管の外径を前記開口内径以上の大きさの第２外径（ｄ２）に拡管可能な第２拡管子（６１）を、前記サイドプレートに挿通されている前記管の部分の少なくとも一部を拡管するように、且つ前記管において前記第２外径を有する部位が前記サイドプレートから前記フィンとは反対側に突出した突出寸法が前記サイドプレートの厚さ寸法よりも大きくなるように、且つ前記第２外径を有する部位における前記第１外径を有する部位側の端部が前記フィンから離れて前記開口部の内部に設けられるように、前記管の前記管口部から前記管の内部に挿し込む第２拡管工程（Ｓ３０；Ｓ３３０）と、を有する熱交換器の製造方法。
5. さらに前記配設工程の後に、前記第１拡管工程および前記第２拡管工程とは別個の工程として前記管の前記管口部に向かって内径が拡大するフレア部（２４）を形成する第３拡管工程（Ｓ３４０）を有する請求項４に記載の熱交換器の製造方法。

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