WO2004053417A1 - 熱交換器用タンク - Google Patents

Abstract

通風方向に沿って並列した画室２１、２２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３４・ダイス３５を挿入して穿孔加工を行うにあたり、仕切り部２０の肉厚Ｔ１を，従来の仕切り部よりも相対的に薄肉化し、パンチ３４・ダイス３５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、仕切り部２０の薄肉化も変形防止に必要な強度を担保できる範囲内となるように、０．４ｍｍ以上、１．６５ｍｍ以下の寸法にする。これにより、押出し成形で製造されるタンクの仕切り部に連通路を後工程で形成する場合に、当該連通路を形成するのに最適な仕切り部の肉厚とすることができる。

Description

明 細 書 熱交換器用タンク 技術分野

この発明は、 熱交換チューブとは別体の熱交換器用タンクの構成、 特に仕切り部の構成に関するものである。 背景技術

熱交換チューブと別体の熱交換器用タンクを有し、 この熱交換器用 タンクは、 その内部が少なく とも長手方向に沿って延びる仕切り部によ り仕切られて、 複数の分室が画成されており、 当該仕切り部はタンク部 と一体に構成された冷媒蒸発器に対し、 前記仕切り部にバイパス孔を複 数設けて、 このバイパス孔により通風方向に沿って並列した分室間にお ける冷媒のバイパスを図る構成については、 既に公知である （例えば、 特開平 1 1— 2 8 7 5 8 7号公報〔特に、 段落番号「 0 0 2 1」から 「 0 0 2 4」 及びその図 1、 図 1 3、 図 1 4〕 を参照）。 そして、 この公報 には、 バイパス孔が、 仕切り部を構成する金属 （アルミニウム等） の薄 板に例えばプレス加工で複数、 同時に打ち抜き加工されて矩形状に形成 される旨が開示されている。

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夕 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夕ンクは、 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。 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夕ン 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夕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 . 4 m m以上、 1 . 6 5 m m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か、 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 ·ダイスを揷入して穿孔加工を行うにあたり、 仕切り部の肉厚を 0 . 4 m m以上、 1 . 6 5 m m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 ヅ 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。 図面の簡単な説明

第 1図 （a ) は、 この発明に係る熱交換器用タンクを用いた熱交換器 の全体構成を示す通風方向背面図、 第 1図 （b ) は、 同上の熱交換器の 全体構成を示す熱交換媒体出入口部から見た側面図であり、 第 2図 （ a ) は、 第 1図の A— A線拡大断面図であり、 第 2図 （b ) は、 第 1図の B— B線拡大断面図であり、 第 2図 （ c ) は、 熱交換チューブとフィ ン とを示す説明図であり、 第 3図 （ a ) は、 熱交換チューブとフィ ンとを 示す説明図であり、 第 3図 （b ) は、 タンクの断面図であり、 第 4図 （ a ) から （ g ) は、 熱交換器の製造工程の一部を示す説明図であり、 第 5図は、 タンクの仕切り部及び外周部の肉厚及び金型 （パンチ · ダイス ) の構成の一部を示す斜視図であり、 第 6図は、 タンクの画室にパンチ • ダイスをそれぞれ挿入して連通路を形成した状態を示す断面図であり 、 第 7図は、 金型の繰り返し回数とパンチの許容限界応力との関係を示 す線図であり、 第 8図は、 仕切り部の板厚とパンチに発生する最大応力 との関係を示す線図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 この発明の実施の形態を図面により説明する。

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夕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間に揷入接合されたコルゲ一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 1 0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 1 0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 1 0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、 夕 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 1 4が内部 に形成された扁平管 1 3にイ ンナーフィ ン 1 5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 A 3 0 0 0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、 夕 ンク 2は、 熱交換チューブ 4を挿入させるチューブ揷入孔 1 7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 部はキヤヅプ 1 9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 2. 0が外周部 1 8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 2 1 と画室 2 2 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を揷入させるチューブ揷入孔 1 7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 1 9により閉塞されている点、 熱交換チ ュ一ブ 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 2 0がー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 2 1 と画室 2 2 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 2 1、 画室 2 2は、 タンク 2 とは異なり、 スリ ッ ト 2 9から揷 入された仕切りプレート 2 8により通風方向の途中が仕切られて、 分室 2 1 a、 2 l b又は 2 2 a、 2 2 bに分かれている。 そして、 分室 2 1 bと分室 2 2 bとは、 熱交換媒体のフローを 4パスとするために、 連通 路 1 6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 3 aを有している。 この突出部 3 aは、 外周部 1 8がそのまま延出して構成され、 その内部も仕切り部 2 0がキャップ 1 9の内側面に接するまで延出している。 これに伴い、 突 出部 3 a内は、 夕ンク 3の前述した画室 2 1、 2 2が連続した状態で画 成されている。 突出部 3 aの画室 2 1、 2 2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 1 0の流入側通路 2 5、 流出側通路 2 6と突出部 3 aに 形成された開口部 2 3、 2 4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 5 m ) 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夕ンク素材 Mから任意の夕ンク素材 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 2 0に連通路 1 6 を穿つ た後、 第 4図 （ c ) に示す様に、 タンク素材 Mの面 1 8 Aに対し所定の 範囲にわたってチューブ挿入孔 1 7を形成する。 更に、 第 4図 （d ) に 示す様に、 例えば丸ノコ状のヅ一ル等で、 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 1 8 A、 1 8 B、 1 8 D又は面 1 8 A、 1 8 C (図示しないが面 1 8 Bと対峙して存する）、 1 8 Dに またがるスリ ッ ト 2 9、 2 9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 1 6の形成、 チューブ挿入孔 1 7の形成及びスリ ッ ト 2 9、 2 9の形成 等の工程は、 夕ンク素材 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 ヅ ト 2 9から仕切りプレート 2 8を画室 2 1又は 2 2内に装着する。 最後に、 第 4図 （ f ) に示す様に、 ろう材シート 3 0をタンク 3のチュ —ブ挿入孔形成面 1 8 Aに貼り付けた後、 第 4図 （ g ) に示す様に、 夕 ンク 3の長手方向両側に開口した開口部をキャップ 1 9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 1 6がなく、 スリ ッ ト 2 9、 2 9を形成して当該スリ ッ ト 2 9から仕切りプレート 2 8を画室 2 1又 は 2 2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 3 0を夕 ンク 2のチューブ揷入孔形成面 1 8 A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 1 9で 閉塞するという工程を経る。

最後に、 タンク 2のチューブ揷入孔 1 7とタンク 3のチューブ挿入 孔 1 7 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 1 8が成形されると同時に仕切り部 2 0がこの外周部 1 8 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 2 0は、 その肉厚 T 1が、 1. 0 mmであり、 外周部 1 8の肉厚は、 通風方向に 延びる面の肉厚 T 2が 1. 5 mm、 通風方向と交差する方向に延びる面 の肉厚 T 3が 1. 0 mmとなっている。 即ち、 外周部 1 8の肉厚 T 2、 T 3は、 仕切り部 2 0の肉厚 T 1と等しいかそれ以上の寸法となってい る。 尚、 仕切り部 2 0の肉厚 T 1は、 上記した寸法 1.' 0 mmに限定さ れず、 0. 4 mm以上 1.6 5 mm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 2 0に連通路 1 6を形成 する工程は、 例えば、 第 5図に示される様な、 通孔 34 aが形成された パンチ 34と、 パンチ 34の通孔 3 4 aに揷通可能な外形を有するダイ ス 3 5と、 ダイス 3 5をパンチ 34側に移動するための可動部 3 6とを 備えた金型 3 3を利用して行う。 すなわち、 パンチ 3 4と可動部 3 6と を画室 2 1、 2 2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 2 0の面に沿わせて固定し た状態に置き、 可動部 3 6を動かしてダイス 3 5の先端をパンチ 34側 に当該パンチ 34の通孔 34 a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 2 0に連通路 1 6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 3 5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 2 0の肉厚 T 1を 1.6 5 mm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 3 3に 与える金属疲労は抑制される。

即ち、 金型の寿命は 1 0万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 S K H 5 1 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、 1 0万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 8 5 0 N /IM2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 . 6 5 m m以下であることか ら、 1 0万回の繰り返し使用を満足する板厚の上限を 1 . 6 5 m m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 2 9に仕切りプレート 2 8を装着するにあたり、'仕切りプレート 2 8の先端部が仕切り部 2 0に突当する際の力、 また、 市場での仕様環 境で仕切り部 2 0にかかる力に対しては、 仕切り部 2 0の肉厚の下限を 0 . 4 m mに留めることにより必要な強度が担保され、 仕切り部 2 0が 変形しないことも判明している。 産業上の利用可能性

以上述べたように、 本発明に係る熱交換器用タンクによれば、 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、 仕切り部に連通路を形成することで画室間の連通が可能となり、 また、 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 形成することで、 タンクの強度を相対的に高めることが可能となる。

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 . 4 m m以上、 1 . 6 5 m m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つ 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。

Claims

請求の範囲

1 . 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。

2 . 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。

3 . 前記仕切り部は、 その肉厚が 0 . 4 m m以上、 1 . 6 5 m m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。

4 . 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夕ンク。