JPH11281288A - 熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒出入口ユニオン等の継手部材をズレや脱
落を生じさせることなくヘッダーにしっかりとした組付
け状態に仮止めすることができ、しかも、仮止め作業が
容易で、一括ろう付け後の後工程も簡素化でき、熱交換
器の生産性を向上でき、そのコストダウンを実現するこ
とができる熱交換器を提供すること。 【解決手段】 継手部材としてのユニオン５が基端管部
５ａを有し、該基端管部５ａは、中空ヘッダー３に設け
られた挿入孔３ａを通じてヘッダー３内に突出状態に挿
入配置される。そして、基端管部５ａのヘッダー内突出
部が拡開変形されることによってユニオン５がヘッダー
３に抜止め状態に係合保持されている。ユニオン５とヘ
ッダー３とは一括ろう付けにより接合一体化されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばカークーラ
ー用凝縮器などに用いられるアルミニウム等の金属製の
熱交換器及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばカークーラー用凝縮器として、い
わゆるマルチフロータイプと称されるアルミニウム製の
熱交換器が好んで使用される傾向にある。この熱交換器
は、図７に示されるように、複数本の熱交換用の偏平チ
ューブ（１）…が所定間隔おきに並列状態に配置される
と共に、偏平チューブ（１）…間にフィン（２）…が配
置され、かつ、チューブ（１）…の両端部が一対の中空
ヘッダー（３）（３）に連通状態に接続された基本構造
を有する。なお、（４）は仕切りで、冷媒がチューブ
（１）…群を蛇行状に流通されるようにするものであ
る。この熱交換器は、チューブ（１）…、フィン（２）
…、ヘッダー（３）等の熱交換器構成部材を相互仮組し
たのち、炉中にて一括ろう付けして製造される。

【０００３】上記の熱交換器において、ヘッダー（３）
には、外部の配管とヘッダー（３）とを連通接続するた
めの冷媒入口用ユニオン（５５）及び同出口用ユニオン
（５６）等の継手部材が備えられている。

【０００４】このユニオン（５５）は、従来、次のよう
にしてヘッダー（３）に一括ろう付けにより取り付けら
れていた。即ち、図８（イ）に示すように、ユニオン
（５５）にはヘッダー接続用の基端管部（５５ａ）が備
えられている。この基端管部（５５ａ）を、その外周部
にろう材リング（７）を嵌めた状態で、ヘッダー（３）
の周壁に設けられた挿入孔（３ａ）に挿入する。そし
て、ユニオン（５５）がヘッダー（３）から不本意に外
れてしまわないよう、クリップ状の押さえ治具にてユニ
オン（５５）をヘッダー（３）に対し位置決め保持状態
に仮止めする。そして、この仮止め状態において、熱交
換器全体の一括ろう付けの際に併せて、ユニオン（５
５）とヘッダーとを一括ろう付けする。

【０００５】あるいは、図８（ロ）に示すように、基端
管部（５５ａ）の外周部に嵌めたろう材リング（７）を
予めユニオン（５５）にかしめる等の方法で仮固定した
上で、基端管部（５５ａ）を、ヘッダー（３）周壁の挿
入孔（３ａ）に挿入する。そして、その挿入状態で、ク
リップ状の押さえ治具にてユニオン（５５）をヘッダー
（３）に位置決め保持状態に仮止めする。あるいは、仮
止めのため、ろう材リング（７）をヘッダー（３）にア
ルゴン点溶接する。そして、この仮止め状態において、
同様に、熱交換器全体の一括ろう付けの際に併せて、ユ
ニオン（５５）とヘッダーとを一括ろう付けする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ユニオ
ン（５５）を治具にてヘッダー（３）に仮止めする方法
では、治具の取付けが非常に厄介であるのみならず、一
括ろう付け後に治具外しを行わなければならず、熱交換
器の生産性を低下させる。また、点溶接では高価な溶接
設備を要し、生産コストを増大させるのみならず、熱影
響による品質面での配慮も必要となる。

【０００７】本発明は、上記のような従来の問題点に鑑
み、熱交換媒体出入口用として用いられるユニオン等の
継手部材をズレや脱落を生じさせることなくヘッダーに
しっかりとした組付け状態に仮止めすることができ、し
かも、仮止め作業が容易で、一括ろう付け後の後工程も
簡素化でき、熱交換器の生産性を向上でき、そのコスト
ダウンを実現することができる熱交換器及びその製造方
法を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、複数本の熱
交換用チューブの端部を連通状態に接続した１つ又は複
数の中空ヘッダーが備えられ、該中空ヘッダーに、熱交
換媒体入口用継手部材と同出口用継手部材とが連通状態
に接続された熱交換器において、前記入口用継手部材と
出口用継手部材の少なくともいずれか一方は、管部を有
し、該管部は、中空ヘッダーに設けられた挿入孔を通じ
てヘッダー内に突出状態に挿入配置されると共に、該管
部のヘッダー内突出部が拡開変形されて継手部材がヘッ
ダーに抜止め状態に係合保持され、かつ、継手部材とヘ
ッダーとが一括ろう付けにより接合一体化されてなるこ
とを特徴とする熱交換器によって解決される。

【０００９】即ち、この熱交換器構造では、継手部材に
備えられた管部のヘッダー内突出部が拡開変形されて継
手部材がヘッダーに抜止め状態に係合保持されて仮止め
されたものであるから、この係合保持作用により、継手
部材は、ズレや脱落を生じさせることなくヘッダーにし
っかりとした組付け状態に仮止めされる。しかも、継手
部材の管部のヘッダー内突出部を拡開変形させるだけで
よいから、継手部材の仮止め作業も容易であり、治具外
しも不要で一括ろう付け後の後工程も簡素化され、点溶
接の場合のような熱影響による品質面での配慮も不要で
ある。従って、熱交換器の生産性が向上され、そのコス
トダウンも実現される。

【００１０】また、前記管部のヘッダー内突出端が、そ
の周方向において局部的に拡開変形されているものとす
ることにより、管部のヘッダー内突出端に小さな力で局
部集中的な大きな力を加えることができて、拡開変形加
工を容易に行うことができる。なおこの構成において
も、しっかりとした組付け状態に仮止めされることにか
わりはない。

【００１１】また、上記のような熱交換器の製造方法に
おいて、前記継手部材の管部として、そのヘッダー内突
出部における内周面が管軸に向けて突出されたものを用
い、中空ヘッダーの挿入孔を通じて挿入したこの管部に
対し、拡開マンドレルを継手部材内に強制挿入すること
によって、前記内周突出部を外方に塑性変位させ、管部
のヘッダー内突出端を拡開変形させるものとすることに
より、拡開マンドレルの挿入操作のみで、継手部材がヘ
ッダーに仮止めされ、仮止め作業を非常に容易にかつ能
率的に遂行することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を、図７
に示すカークーラー用凝縮器におけるヘッダー（３）
と、継手部材としてのユニオン（５）との接合に適用し
た場合について図面に基づいて説明する。なお、ユニオ
ン（６）についても同様である。

【００１３】図１に示す第１実施形態において、（３）
はヘッダー、（５）はユニオン、（７）はろう材リング
である。ユニオン（５）は、ヘッダー接続用の基端管部
（５ａ）が備えられており、ヘッダー（３）にはその周
壁に、この基端管部（５ａ）を周囲略適合状態に挿入さ
せる挿入孔（３ａ）が形成されている。ユニオン（５）
の基端管部（５ａ）は、図１（イ）に示すように、その
先端部内周面が先端側に向けて内方に傾斜する傾斜面
（８）に形成され、この部分の内径が基端管部（５ａ）
の先端に向けて次第に小さくなるように形成されてい
る。

【００１４】このユニオン（５）は次のようにしてヘッ
ダー（３）に仮止めされる。即ち、ユニオン（５）の基
端管部（５ａ）の外周部にろう材リング（７）を嵌め、
この基端管部（５ａ）をヘッダー（３）の挿入孔（３
ａ）に挿入する。しかる後、拡開マンドレル（９）を用
い、これをユニオン（５）の外部配管接続側の端部から
挿入していき、図１（ロ）に示すように、これを基端管
部（５ａ）の先端部ないしは先端部を越える範囲まで挿
入する。拡開マンドレル（９）は、その外径がユニオン
（５）内に外周略適合状態に挿入されるサイズを有して
おり、そのため、この挿入により、拡開マンドレル
（９）がユニオン（５）の基端管部（５ａ）の先端内周
部の傾斜面（８）を外方に押し拡げ、それにより、基端
管部（５ａ）のヘッダー内突出端の周壁が外方に拡開変
形される。この拡開変形により、ユニオン（５）は、図
１（ハ）に示すように、ヘッダー（３）に抜止め状態に
しっかりと仮止めされる。この仮止め後、ユニオン
（５）は、熱交換器全体の一括ろう付けの際に併せて一
括ろう付け避け、ヘッダー（３）と接合一体化されて熱
交換器に製造される。

【００１５】図２に示す第２実施形態では、ユニオン
（５）の基端管部（５ａ）の先端外周部が先端側に向け
て内方に傾斜する面取り状の傾斜面（１０）に形成さ
れ、これにより基端管部（５ａ）の先端部が第１実施形
態の場合に比べ肉薄に形成されている。外周側の傾斜面
（１０）の加工は、旋盤等により容易に行うことができ
る。その他は上記実施形態と同様である。本実施形態で
は、図２（イ）（ロ）に示すように、拡開マンドレル
（９）を挿入して、基端管部（５ａ）のヘッダー内突出
端の周壁を外方に拡開変形させる際の操作力を小さくす
ることができて、拡開を容易に行うことができる。

【００１６】この第２実施形態において、拡開マンドレ
ル（９）の挿入により、図３に示すように、基端管部
（５ａ）のヘッダー内突出端の周壁に割れ（１１）を生
じさせるように、傾斜面（８）（１０）の形成を行うよ
うにするのが、かしめ向上効果を得られる点から好まし
い。管の先端部を拡開させやすくする一般的方法は、管
の先端部周壁に予めスリットを入れておくことである
が、上記のように割れ（１１）を生じさせる態様とする
ことにより、スリット加工を省略し得て、部品コストを
低く押さえることができる利点を得られる。

【００１７】図４に示す第３実施形態では、同図（イ−
１）（イ−２）に示すように、使用する拡開マンドレル
（９）を異にする。即ち、拡開マンドレル（９）は、そ
の先端部に複数の切欠き部が周方向に間隔的に設けら
れ、切欠き部に挟まれるように複数の拡開作用部（９
ａ）…が周方向に間隔的に形成されているものである。
このマンドレル（９）を用いて同図（ロ）に示すように
拡開を行うことにより、ユニオン基端管部（５ａ）の先
端部周壁は周方向に間隔的に拡開部が形成され、即ち局
部的に拡開されて、小さな操作力で局部集中的な大きな
拡開力を作用させることができて、拡開変形加工を容易
に行うことができる。

【００１８】図５に示す第４実施形態では、ユニオン基
端管部（５ａ）の先端内周側の傾斜面が省略されてい
る。したがって、上記のように拡開マンドレル（９）を
使用して拡開することはできない。そのため、拡開治具
（１２）を用いる。拡開治具（１２）は、その先端部を
操作により外方に拡大させることができるものである。
各種タイプのものが使用可能である。この拡開治具（１
２）をユニオン（５）に挿入し、拡開治具（１２）の先
端部を拡大操作することにより、ユニオン基端管部（５
ａ）の先端を拡開変形させて仮止めを行う。この場合
も、ユニオン基端管部（５ａ）の先端外周部は先端側に
向けて内方に傾斜する面取り状の傾斜面（１０）に形成
しておくことにより、拡開治具（１２）による拡開操作
を容易に行うことができて有利である。なお、傾斜面
（１０）の形成が任意であることはいうまでもない。

【００１９】図６に示す第５実施形態では、拡開治具
（１２）が、その先端部に、複数の拡開作用部（１２
ａ）…を周方向に間隔的に備えたものであり、この拡開
治具（１２）を用いることにより、ユニオン基端管部
（５ａ）の先端部周壁は周方向に間隔的に拡開部が形成
され、即ち局部的に拡開されて、小さな操作力で局部集
中的な大きな拡開力を作用させることができて、拡開変
形加工を容易に行うことができる。

【００２０】なお上記各実施形態においては、継手部材
として、ユニオン継手部材を使用する場合について説明
しているが、本発明はそれだけに限られず、継手部材と
してフランジ結合式継手部材等の他の継手部材を使用す
ることも可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上の次第で、本発明の熱交換器は、継
手部材に備えられた管部のヘッダー内突出部が拡開変形
されて継手部材がヘッダーに抜止め状態に係合保持され
て仮止めされたものであるから、この係合保持作用によ
り、継手部材を、ズレや脱落を生じさせることなくヘッ
ダーにしっかりとした組付け状態に仮止めすることがで
きる。しかも、継手部材の管部のヘッダー内突出部を拡
開変形させるだけでよいから、継手部材の仮止め作業も
容易であり、治具外しも不要で一括ろう付け後の後工程
も簡素化され、点溶接の場合のような熱影響による品質
面での配慮も不要であり、熱交換器の生産性を向上でき
て、そのコストダウンを実現することができる。

【００２２】また、前記管部のヘッダー内突出端が、そ
の周方向において局部的に拡開変形されているものとす
ることにより、管部のヘッダー内突出端に小さな力で局
部集中的な大きな力を加えることができて、拡開変形加
工を容易に行うことができる。

【００２３】更に、上記のような熱交換器の製造方法に
おいて、前記継手部材の管部として、そのヘッダー内突
出部における内周面が管軸に向けて突出されたものを用
い、中空ヘッダーの挿入孔を通じて挿入したこの管部に
対し、拡開マンドレルを継手部材内に強制挿入すること
によって、前記内周突出部を外方に塑性変位させ、管部
のヘッダー内突出端を拡開変形させるものとすることに
より、拡開マンドレルの挿入操作のみで、継手部材がヘ
ッダーに仮止めされ、仮止め作業を非常に容易にかつ能
率的に遂行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態を示すもので、図（イ）〜図
（ハ）はユニオンの仮止め方法を順次的に示す断面図で
ある。

【図２】第２実施形態を示すもので、図（イ）〜図
（ハ）はユニオンの仮止め方法を順次的に示す断面図で
ある。

【図３】第２実施形態の変形例を示す一部断面平面図で
ある。

【図４】第３実施形態を示すもので、図（イ−１）はマ
ンドレルの斜視図、図（イ−２）、図（ロ）及び図
（ハ）はそれぞれユニオンの仮止め方法を順次的に示す
断面図である。

【図５】第４実施形態を示すもので、図（イ）〜図
（ハ）はユニオンの仮止め方法を順次的に示す断面図で
ある。

【図６】第５実施形態を示すもので、ヘッダー内からユ
ニオン基端管部を見た拡開時の断面側面図である。

【図７】熱交換器の全体構成を示すもので、図（イ）は
正面図、図（ロ）は平面図である。

【図８】図（イ）は従来例を示す断面平面図、図（ロ）
は他の従来例を示す断面平面図である。

【符号の説明】

１…チューブ ３…ヘッダー ５…入口ユニオン（入口継手部材） ５ａ…基端管部 ８…傾斜面 ９…マンドレル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の熱交換用チューブの端部を連通
   状態に接続した１つ又は複数の中空ヘッダーが備えら
   れ、該中空ヘッダーに、熱交換媒体入口用継手部材と同
   出口用継手部材とが連通状態に接続された熱交換器にお
   いて、 前記入口用継手部材と出口用継手部材の少なくともいず
   れか一方は、管部を有し、該管部は、中空ヘッダーに設
   けられた挿入孔を通じてヘッダー内に突出状態に挿入配
   置されると共に、該管部のヘッダー内突出部が拡開変形
   されて継手部材がヘッダーに抜止め状態に係合保持さ
   れ、かつ、継手部材とヘッダーとが一括ろう付けにより
   接合一体化されてなることを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 前記管部のヘッダー内突出端が、その周
   方向において局部的に拡開変形されている請求項１に記
   載の熱交換器。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２の熱交換器の製造
   方法であって、前記継手部材の管部として、そのヘッダ
   ー内突出部における内周面が管軸に向けて突出されたも
   のを用い、中空ヘッダーの挿入孔を通じて挿入したこの
   管部に対し、拡開マンドレルを継手部材内に強制挿入す
   ることによって、前記内周突出部を外方に塑性変位さ
   せ、管部のヘッダー内突出端を拡開変形させることを特
   徴とする熱交換器の製造方法。