JPWO2004053417A1 - 熱交換器用タンク - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、上記の仕切り部にバイパス孔を形成する製造方法は、1枚の薄板をロールホーミングで複数段折り曲げて熱交換器用タンクを形成することを前提としたものである。すなわち、薄板に対し折り曲げ前の平坦時に所定の間隔をおいて複数の孔を穿つと共に、一方の孔にはその周縁からバーリングを立設させておき、ロールホーミングにより薄板を折り曲げて仕切り部を構成する過程において、一方の孔の周縁に形成されたバーリングを他方の孔に挿入することで、仕切り部を連通するバイパス孔を形成する。このため、押出し成形により熱交換器用タンクを製造する場合には、上記した蒸発器の製造方法をそのまま用いることはできない。
そこで、この発明は、押出し成形で製造される熱交換器用タンクの仕切り部に対し、4パスの熱交換器に用いるために、通風方向で隣り合う画室間における熱交換媒体の移動を可能にし、また、そのために仕切り部を最適な肉厚とした熱交換器用タンクを提供することを目的とする。
ここで、仕切り部に対し一辺が開放された切り欠きを形成し、画室の開口を閉塞するための蓋体部とで連通路を形成することも考えられるが、蓋体の未組み付け時においてタンクの長手方向に沿った側のうち連通路を有する側の部位は、仕切り部の切り欠きにより強度が弱くなるという不具合を生ずることが考えられる。このため、連通路は、後過程で当該仕切り部に対し切り欠き状ではなく孔状の連通路を形成することが好ましい。このような構成においては、タンクの強度を相対的に高めることが可能となる。
また、前記連通路は、タンク内での熱交換媒体の分配を考慮すると、タンクの長手方向の端部から所定寸法離れた内側に孔状の連通路を前記仕切り部に穿孔加工することが好ましい。
ところで、押出し成形により製造されるタンクの仕切り部に連通路を後過程により形成する方法として、通風方向に沿って並列した画室に対し長手方向端に開口した開口部の一方からそれぞれパンチ・ダイスを挿入し、穿孔加工を行うことにより連通路を形成することが考えられるが、パンチ・ダイスの支点・力点はプレスの作動方向同軸上にないので、金型の疲労強度に難があるという不具合を有する。
この不具合は、熱交換器用タンクの仕切り部の薄肉化により解消することが可能であるが、今度は仕切りプレートの組付け時や市場仕様環境での熱交換器用タンク仕切り部の変形が懸念される。
そこで、この発明に係る熱交換器用タンクの仕切り部は、その肉厚を0.4mm以上、1.65mm以下に設定することが望ましい。この場合、タンク外周部の肉厚は、前記仕切り部の肉厚と等しいが、当該仕切り部の肉厚よりも厚くするとよい。
これにより、当該熱交換器用タンクについて、通風方向に沿って並列した画室に対し長手方向端に開口した開口部の一方からそれぞれパンチ・ダイスを挿入して穿孔加工を行うにあたり、仕切り部の肉厚を0.4mm以上、1.65mm以下としたことで、仕切り部が従来の仕切り部よりも相対的に薄肉化して、パンチ・ダイスの支点・力点が作動方向同軸上になくても、予定される金型の使用回数が確保されるように金型の疲労強度を大きくすることが可能になると共に、その薄肉化も仕切り部の変形防止に必要な強度を担保できることから、タンクのスリットに仕切りプレートを挿入し取り付ける際や市場仕様環境において仕切り部が変形してしまうという不具合も回避することができる。
第1図に示される熱交換器1は、例えば車両用空調装置の冷凍サイクルの一部を構成するエバポレータとして用いられている。この熱交換器1は、炉中ろう付け方法により製造されており、対をなすタンク2、3と、このタンク2、3を連通する複数の熱交換チューブ4と、この熱交換チューブ4間に挿入接合されたコルゲート状のアウターフィン5と、熱交換チューブ4の積層方向端に配されるサイドプレート6と、熱交換媒体の出入口部7、8を備えたコネクタ9が取り付けられるサイドタンク10とを有して構成されている。コネクタ9は、図示しない膨張弁と接続される。そして、この熱交換器1は、図示しない膨張弁から送られる熱交換媒体を、サイドタンク10を介して流入させ、熱交換チューブ4によってタンク2、3間を移動させ、その過程においてアウターフィン5間を通過する空気と熱交換させ、最終的にサイドタンク10を介して送出されるようにしている。
このうち、熱交換チューブ4は、第3図(a)に示される様に、タンク2、3に挿入される両端が開口され、熱交換媒体の流路14が内部に形成された扁平管13にインナーフィン15を収納して構成されている。この実施形態では、熱交換チューブ4は、ロールホーミングにより一枚の扁平管素材を折り曲げることで形成されている。
タンク2、3は、前述のごとく、所定の間隔で対向するように配設されているもので、押出し成形により形成されており、そのため、表面にろう材層を有せず、例えばA3000系のアルミニウム合金が用いられている。
このうち、タンク2について第2図(a)を用いて説明すると、タンク2は、熱交換チューブ4を挿入させるチューブ挿入孔17が形成されたもので、その長手方向両端に開口部が形成されているが、この開口部はキャップ19により閉塞されている。そして、タンク2は、熱交換チューブ4の積層方向(タンク2の長手方向)に沿って延びる仕切り部20が外周部18と一体に形成されており、これにより、タンク2内は、第3図(b)に示される様に、通風方向に並列した画室21と画室22とが画成されている。
これに対し、タンク3は、第2図(b)に示すように、熱交換チューブ4を挿入させるチューブ挿入孔17が形成されたもので、その長手方向両端の開口部は、キャップ19により閉塞されている点、熱交換チューブ4の積層方向(タンク3の長手方向)に沿って延びる仕切り部20が一体に形成されており、これにより、タンク3内は、第3図(b)に示される様に、通風方向に並列した画室21と画室22とが画成されている点では、タンク2と略同様の構成をなしている。一方で、タンク3の画室21、画室22は、タンク2とは異なり、スリット29から挿入された仕切りプレート28により通風方向の途中が仕切られて、分室21a、21b又は22a、22bに分かれている。そして、分室21bと分室22bとは、熱交換媒体のフローを4パスとするために、連通路16により連通している。
そして、タンク3は、積層方向の終端に位置する熱交換チューブ4よりも積層方向外側に突出した突出部3aを有している。この突出部3aは、外周部18がそのまま延出して構成され、その内部も仕切り部20がキャップ19の内側面に接するまで延出している。これに伴い、突出部3a内は、タンク3の前述した画室21、22が連続した状態で画成されている。突出部3aの画室21、22は、熱交換媒体の最上流側又は最下流側を構成するもので、第2図(b)に示される様に、下記するサイドタンク10の流入側通路25、流出側通路26と突出部3aに形成された開口部23、24を介して連通している。
次に、熱交換器1の製造方法の一部について、タンク3を代表して、第4図を用いて説明する。まず、第4図(a)に示す様に、例えば長手方向寸法が長尺(例えば5m)となるように押出し成形により形成してストックしておいた複数のタンク素材Mから任意のタンク素材Mを抽出して製造ラインに乗せる。そして、第4図(b)に示す様に、タンク素材Mの一方側の先端部位において仕切り部20に連通路16を穿った後、第4図(c)に示す様に、タンク素材Mの面18Aに対し所定の範囲にわたってチューブ挿入孔17を形成する。更に、第4図(d)に示す様に、例えば丸ノコ状のツール等で、所望の長手方向寸法となるようにタンク素材Mを切断すると共に、面18A、18B、18D又は面18A、18C(図示しないが面18Bと対峙して存する)、18Dにまたがるスリット29、29を形成し、これらの切断部位を洗浄しバリの除去等の処理を行う。これにより、タンク3の形が完成する。連通路16の形成、チューブ挿入孔17の形成及びスリット29、29の形成等の工程は、タンク素材Mが短くなるまで繰り返して行われる。
そして、第4図(e)に示す様に、この完成したタンク3に対しスリット29から仕切りプレート28を画室21又は22内に装着する。最後に、第4図(f)に示す様に、ろう材シート30をタンク3のチューブ挿入孔形成面18Aに貼り付けた後、第4図(g)に示す様に、タンク3の長手方向両側に開口した開口部をキャップ19で閉塞することでタンク3に対する組付け工程も終了する。
タンク2は、前述のように、連通路16がなく、スリット29、29を形成して当該スリット29から仕切りプレート28を画室21又は22内に装着する必要がないことから、第4図(a)、第4図(c)を経て、第4図(d)の代わりにツールでタンク素材Mを切断する工程が入り、しかる後に、第4図(f)に示す様に、ろう材シート30をタンク2のチューブ挿入孔形成面18Aに貼り付けた後、第4図(g)に示す様に、タンク2の長手方向両側に開口した開口部をキャップ19で閉塞するという工程を経る。
最後に、タンク2のチューブ挿入孔17とタンク3のチューブ挿入孔17とに熱交換チューブ4の長手方向両端部位を挿入するなどして熱交換器1を組付けた後、この熱交換器1を炉中ろう付けすることにより、熱交換器1の製造が完了する。尚、熱交換器1の組付け及び炉中ろう付けの方法は公知のものであるから特に図示して説明しない。
ところで、タンク3を押出し成形で製造するにあたって、外周部18が成形されると同時に仕切り部20がこの外周部18と一体成形されるが、第5図に示される様に、この実施形態では、仕切り部20は、その肉厚T1が、1.0mmであり、外周部18の肉厚は、通風方向に延びる面の肉厚T2が1.5mm、通風方向と交差する方向に延びる面の肉厚T3が1.0mmとなっている。即ち、外周部18の肉厚T2、T3は、仕切り部20の肉厚T1と等しいかそれ以上の寸法となっている。尚、仕切り部20の肉厚T1は、上記した寸法1.0mmに限定されず、0.4mm以上1.65mm以下の範囲であれば良い。
そして、第4図(b)で示された仕切り部20に連通路16を形成する工程は、例えば、第5図に示される様な、通孔34aが形成されたパンチ34と、パンチ34の通孔34aに挿通可能な外形を有するダイス35と、ダイス35をパンチ34側に移動するための可動部36とを備えた金型33を利用して行う。すなわち、パンチ34と可動部36とを画室21、22の長手方向端部の開口部からそれぞれ挿入した後、第6図に示される様に、パンチ34を仕切り部20の面に沿わせて固定した状態に置き、可動部36を動かしてダイス35の先端をパンチ34側に当該パンチ34の通孔34aに挿通するまで移動して、プレス加工を行うことによって、仕切り部20に連通路16となる矩形状の貫通孔を穿つ。
この場合に、パンチ34・ダイス35の支点・力点はプレスの作動方向同軸上にないが、仕切り部20の肉厚T1を1.65mm以下として、従来の仕切り部の肉厚より相対的に薄肉化することで、金型33に与える金属疲労は抑制される。
即ち、金型の寿命は10万回ほどの使用に耐え得ることができれば実使用において支障はないので、プレス型やポンチなどで極一般的に用いられるSKH51の金型材質を利用する場合には、第7図に示されるように、10万回の繰り返し使用に耐えうるプレスの許容限界応力が約850N/mm2であること、また、このような応力で加工可能な仕切り部の厚みは、第8図に示されるように、1.65mm以下であることから、10万回の繰り返し使用を満足する板厚の上限を1.65mmとしている。これに対して、前述した第4図(e)に示す様にタンク3のスリット29に仕切りプレート28を装着するにあたり、仕切りプレート28の先端部が仕切り部20に突当する際の力、また、市場での仕様環境で仕切り部20にかかる力に対しては、仕切り部20の肉厚の下限を0.4mmに留めることにより必要な強度が担保され、仕切り部20が変形しないことも判明している。
また、請求の範囲第3項及び第4項に記載の発明によれば、仕切り部は、その肉厚を0.4mm以上、1.65mm以下の範囲としたことにより、従来の仕切り部よりも相対的に薄肉化して、支点・力点が作動方向同軸上にないパンチ・ダイスを用いて連通路を形成する場合であっても、予定される金型の使用回数が確保されるように金型の疲労強度を大きくすることが可能になると共に、その薄肉化も仕切り部の変形防止に必要な強度を保証した範囲内であるので、タンクの外周部に形成されたスリットに仕切りプレートを挿入して取り付ける際や市場仕様環境において変形するという不具合を回避することもできる。
に形成されたバーリングを他方の孔に挿入することで、仕切り部を連通するバイパス孔を形成する。このため、押出し成形により熱交換器用タンクを製造する場合には、上記した蒸発器の製造方法をそのまま用いることはできない。
そこで、この発明は、押出し成形で製造される熱交換器用タンクの仕切り部に対し、4パスの熱交換器に用いるために、通風方向で隣り合う画室間における熱交換媒体の移動を可能にし、また、そのために仕切り部を最適な肉厚とした熱交換器用タンクを提供することを目的とする。
【発明の開示】
この発明に係る熱交換器用タンクは、外周部とこの外周部で囲まれた内部空間を仕切る仕切り部とが押出し成形により一体に形成され、前記仕切り部により前記内部空間が通風方向に並設した複数の画室に画成され、前記仕切り部には、前記画室間を連通する貫通孔の連通路が形成されていることを特徴とする。これにより、押出し成形で仕切り部も外周部と一体的に形成される熱交換器用タンクについても、連通路を介して複数の画室間を熱交換媒体が移動することが可能となる。
ここで、仕切り部に対し一辺が開放された切り欠きを形成し、画室の開口を閉塞するための蓋体部とで連通路を形成することも考えられるが、蓋体の未組み付け時においてタンクの長手方向に沿った側のうち連通路を有する側の部位は、仕切り部の切り欠きにより強度が弱くなるという不具合を生ずることが考えられる。このため、連通路は、後過程で当該仕切り部に対し切り欠き状ではなく孔状の連通路を形成することが好ましい。このような構成においては、タンクの強度を相対的に高めることが可能となる。
Claims (4)
- 押出し成形により製造され、内部空間が熱交換チューブの積層方向に沿って延びる仕切り部により、通風方向に並列した複数の画室に画成され、前記仕切り部には、前記画室間を連通する連通路が形成されていることを特徴とする熱交換器用タンク。
- 前記連通路は、前記仕切り部に穿孔加工を行うことで形成されたことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の熱交換器用タンク。
- 前記仕切り部は、その肉厚が0.4mm以上、1.65mm以下であることを特徴とする請求の範囲第1項又は第2項に記載の熱交換器用タンク。
- タンク外周部の肉厚は、前記仕切り部の肉厚と等しいか、当該仕切り部の肉厚よりも厚いことを特徴とする請求の範囲第1項、第2項又は第3項に記載の熱交換器用タンク。
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