WO2013027624A1 - 熱交換器およびその製造方法 - Google Patents

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WO2013027624A1
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support frame
frame member
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PCT/JP2012/070623
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優一郎 中村
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サンデン株式会社
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    • F28F9/001Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • F28F9/002Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core with fastening means for other structures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/02Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
    • B21D53/04Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers of sheet metal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
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    • F28D1/0535Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
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    • F28D2021/008Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger used for a vehicle air conditioner and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a heat exchanger provided with a support frame member that reinforces a core portion.
  • a heat exchanger connected to a refrigerant circuit of a vehicle air conditioner for example, a condenser or an evaporator is known. Since such a heat exchanger is mounted on a vehicle that is a moving body, even if it receives a strong external force such as when the vehicle suddenly starts or stops, it does not cause damage or the like. It is necessary to form the structure.
  • a structure in which a long reinforcing support frame member (also referred to as a side plate or the like) is conventionally provided on the peripheral edge portion of the core portion serving as the main body portion of the heat exchanger is employed.
  • Patent Document 1 As the above support frame member, for example, there are many types of channel type which are processed into a side wall by bending up the left and right sides of a flat and long member before processing, and have a substantially U-shaped cross section. Adopted (Patent Document 1, Patent Document 2).
  • the end portion in the longitudinal direction is a tongue-like flat plate end portion without a side wall, and is disposed near the side portion of the core portion.
  • the structure of inserting into the receiving hole of the tank to be fixed, and fixing is employ
  • adopted (refer FIG. 1, FIG. 2 of patent document 1, FIG. 2 of patent document 2).
  • an extremely strong external force may act on the flat plate end as the vehicle moves. Therefore, for example, in a simple shape in which rectangular side walls are erected at right angles on both the left and right sides of the rectangular bottom plate portion shown in FIG. There is a concern that stress concentrates on the root part) and breaks.
  • the support frame member disclosed in Patent Document 2 is a triangular side wall inclined between the side wall and the flat plate end, the stress concentration pointed out above is somewhat relaxed. I think that the. However, even in such a shape, the flat plate end portion is narrower than the portion provided with the side wall, and stress is applied to the boundary between the side wall and the flat plate end portion (the root portion of the flat plate end portion). There is a concern about the concentration and breaking.
  • the object of the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and proposes a reliable heat exchanger having a support frame member having excellent durability without worrying about stress concentration, and the like. It is to provide an efficient manufacturing method.
  • the above object is a heat exchanger in which a long reinforcing support frame member is arranged on the peripheral edge of a plate-like and generally rectangular core part, and the support frame member extends from an edge in the longitudinal direction.
  • a tongue-shaped flat plate end inserted into a receiving hole provided in a tank provided in a predetermined length and disposed in the vicinity of the side of the core portion, and the flat plate end in a width direction perpendicular to the central axis
  • Side wall installation parts having left and right side walls formed by bending left and right widened parts that are widened from the left and right side end positions with the same width and extended along the axis, and the flat plate end part and the side wall
  • the above object is to produce a heat exchanger provided with a supporting frame member for reinforcement having a long and substantially U-shaped cross section, which is disposed at the periphery of a core portion that is plate-shaped and generally rectangular.
  • a long receiving jig in which grooves having a certain width and depth are provided in a straight line, and a long and transverse shape of the elongated member, and the long member placed on the receiving jig A head portion that is a portion that pushes one area and is formed to a width that fits just into the groove portion;
  • the support frame member is mounted on the receiving jig.
  • the first area of the long member is pushed by the main body trunk portion.
  • the present invention is characterized in that a support frame member having a constant outer width is formed by bending the second area and the third area so that the outer shape follows the groove and the cross-sectional shape is substantially U-shaped. Can also be achieved.
  • tool is provided with the taper part which changed the width
  • the support frame member is formed with a constant outer width, has a shape that does not easily concentrate stress, has improved durability, and has a stronger structure against external force, The reliability of the heat exchanger that employs the support frame member can be increased.
  • a heat exchanger including a support frame member having a constant outer width and excellent durability.
  • the third area of the long member can be obtained by using the pushing jig provided with the tapered portion whose width is gradually changed based on the width difference between the head portion and the main body trunk portion.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a capacitor 1 as a heat exchanger.
  • the capacitor 1 is incorporated in a refrigerant circuit that forms a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner (not shown), and functions as a radiator that cools the refrigerant when the air conditioner is in operation.
  • the present invention is a heat exchanger characterized in that a support frame member that reinforces a core portion has a novel structure. And the basic composition with which a heat exchanger should be provided may be common in the past.
  • such a support frame member is fixed with a bracket or the like as an attachment member to the vehicle, and functions as a reinforcing structure of the core portion and an attachment structure to the vehicle.
  • the capacitor 1 has a core portion 100 that is formed by alternately laminating tubes 110 that circulate a refrigerant (that is, a medium) and corrugated fins 120 at the center. Since such a core part 100 is provided with a plurality of tubes 110, heat exchange is performed using air flowing between the refrigerant and the tubes.
  • the end of each tube 110 is connected to a first tank 131, a second tank 132, and a third tank 133.
  • the first tank 131 has a refrigerant inlet 134 and a third tank 133. Is provided with a refrigerant outlet 135.
  • Each of the tanks 131 to 133 is a hollow tubular body whose upper and lower ends are closed.
  • Reference numeral 137 denotes a subcool tank.
  • the core portion 100 has a rectangular shape with a rough outer shape, and support frame members 10 serving as reinforcing members are disposed at upper and lower ends (peripheries).
  • the support frame member 10 is supported by the tanks 131 to 133 at both ends of the support frame member 10.
  • This capacitor 1 has a support frame member 10 arranged at the upper and lower ends of the core portion 100 formed in a novel shape.
  • the support frame member 10 will be described.
  • the capacitor 1 shown in FIG. 1 is provided with a support frame member 10 at each of the upper and lower ends (periphery), and a mounting bracket 140 serving as an attachment member to the vehicle side, for example, is fixed to the support frame member 10. It is used for assembly to the vehicle side. Since the structure of the support frame member 10 is the same for both the upper and lower sides, the upper support frame member 10 will be described here.
  • the support frame member 10 is a long member having a substantially U-shaped cross section, and is installed in a posture in which the upper side is released. More specifically, the support frame member 10 is a channel-type member arranged in an upward posture, and the back surface (lower surface) is fixed to the upper end (part of the peripheral edge) side of the core portion 100 to support the frame structure. Is functioning as
  • FIG. 2 is an enlarged view of the left end side of the support frame member 10, FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a side view.
  • the right end portion side of the support frame member 10 has a similar structure. 2A and 2B show a part of the left end side of the support frame member 10, but the whole is long and the cross-sectional shape is a U-shaped channel type.
  • the tip portion is a tongue-like flat plate end portion 11 for insertion into a receiving hole provided in a tank (see 131 to 133 in FIG. 1) disposed in the vicinity of the core portion.
  • the right side (center side) of the support frame member 10 has left and right side walls 14a and 14b through an intermediate part 12 formed with a triangular side wall 15 in which the side wall height gradually changes. It becomes part 13.
  • the flat plate end portion 11 is provided in a range of a predetermined length Lt from the end edge 11e in the longitudinal direction LD, and its planar shape is roughly rectangular (rectangular) for insertion into the receiving hole provided in the tank as described above.
  • the width on the distal end side may be slightly narrower than the width on the proximal end side.
  • the side wall installation part 13 has the width direction WD perpendicular
  • the left and right side walls 14a and 14b are formed by extending and widening the bent portions. 2A and 2B show the widened portion after the left and right side walls 14a and 14b, so that the height of the side wall corresponds to the widened width Wt.
  • the support frame member 10 has a structure in which an intermediate portion 12 is provided between the flat plate end portion 11 and the side wall installation portion 13.
  • the intermediate portion 12 is formed in an isosceles trapezoidal shape in plan view by gradually changing the width based on the width difference between the flat plate end portion 11 and the side wall installation portion 13 before bending the left and right widened portions. It has a shape. Therefore, a triangular side wall 15 connected to the left and right side walls 14a, 14b from the flat plate end portion 11 is deformed and bent partly (specifically, a part where the width gradually changes) after bending. Is formed.
  • middle part 12 are formed uniformly in the external width (length in the width direction WD).
  • the width dimension Lw in the width direction WD is constant.
  • the support frame member 10 is an integral member manufactured by pressing one long member (a long member 20 described later) using a predetermined jig (a pair of molds). A method for manufacturing the support frame member 10 will be described in detail later.
  • the shape of the support frame member 10 having the above shape gradually changes between the tongue-shaped flat plate end portion 11 inserted into the tank and the side wall installation portion 13 having the left and right side walls 14a and 14b. Since the intermediate portion 12 is provided and the outer width (length in the width direction WD) is made constant between the flat plate end portion 11 and the side wall installation portion 13 as a whole, there is no fear of destruction due to stress concentration. It has a shape with improved durability and has a stronger structure against external forces. Therefore, the heat exchanger provided with such a support frame member also becomes a highly reliable device with excellent durability.
  • the manufacturing method of the support frame member 10 prepares the elongate member 20 comprised in the shape which set the 3rd area between the 1st area and the 2nd area, and receives a receiving jig (receiving metal mold
  • the support frame member 10 is obtained by placing the material on the surface 30 and performing a pressing process in which it is pressed from above with a pressing jig (pressing die) 40.
  • FIG. 3A to 3C show the long member 20, the receiving jig 30, and the pushing jig 40
  • FIG. 3A is a plan view showing a state in which the long member 20 is placed at a predetermined position on the receiving jig 30
  • FIG. 3B is a plan view of the pushing jig 40
  • FIG. 3C shows that the long member 20 is placed at a predetermined position on the receiving jig 30, and further the pushing jig 40 is placed at a predetermined position on the long member 20. It is the top view which showed the state.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a series of steps for obtaining a support frame member by pressing the long member 20 as a material using the receiving jig 30 and the pushing jig 40.
  • FIG. 4 also shows the long member 20, the receiving jig 30, and the pushing jig 40.
  • FIG. 4 can confirm the process of obtaining the support frame member from the long member 20. It is the figure shown continuously.
  • FIG. 4A shows a state in which the pushing jig 40 is disposed above the long member 20 at a predetermined position on the receiving jig 30, and FIG. The state immediately before the start is shown.
  • FIG.4 (b) the front view seen from the jig
  • the state shown in FIG. 4B corresponds to the state shown in the plan view of FIG. 3C.
  • FIG. 4C shows a state in which the pressing jig 40 is pressed down to deform the long member 20 into a shape along the jig.
  • FIG. 4D shows the pressing jig 40 after pressing.
  • the state which the target support frame member 10 was completed in the groove part 31 of the receiving jig 30 is shown.
  • FIG. 4D also shows a front view as viewed from the end of the jig in the longitudinal direction in the lower stage.
  • the long member 20 has a first area 21 formed to have a first width, is wider than the first width, and is widened to the same width from the central axis.
  • a second area 22 formed in a second width and a third area 23 having an isosceles trapezoidal shape by gradually changing the width based on the width difference between the first area 21 and the second area 22 are included. It is formed into a shape.
  • the receiving jig 30 is a long shape on which the long member 20 is placed, and the outer shape of the cross section is a square shape, and the central portion thereof is linear with a certain width and depth along the longitudinal direction.
  • the groove part 31 is provided in this.
  • the pushing jig 40 has a rectangular cross-sectional shape and is long, and is a portion that pushes the first area 21 of the long member 20 placed on the receiving jig 30 and just fits into the groove 31.
  • the plate thickness (dimension) of the long member 20 is “t”
  • the left and right sides of the main body 42 correspond to the plate thickness “t” from the width of the head portion 41.
  • the width is narrowed by the size.
  • the first area 21 of the long member 20 placed on the receiving jig 30 is set so as to be pushed by the head portion 41 of the pushing jig 40, and other than the long member 20 by the main body barrel portion 42 of the pushing jig 40.
  • the long member 20 is pressed into an outer shape that follows the groove 31, and the support frame member 10 having a constant outer width can be obtained.
  • the long member 20 including the first area 21, the widened second area 22, and the third area 23 having an isosceles trapezoidal shape by gradually changing the width based on the width difference between the areas is pressed.
  • the support frame member 10 having a U-shaped cross section can be manufactured.
  • the first area 21 corresponds to the flat plate end portion 11
  • the second area 22 corresponds to the side wall installation portion 13
  • the third area 23 corresponds to the intermediate portion 12 having the triangular side wall 15.
  • the head portion 41 of the pushing jig is close to the boundary between the first area 21 and the third area 23 pushed between the portion that changes to a thinner main body barrel portion 42 and the groove portion 31.
  • the portion is twisted and deformed, and the subsequent portion is gradually pushed and bent, so that the widened portion of the third area 23 is formed on the triangular side wall 15.
  • the vicinity of the flat plate end 11 side of the intermediate portion 12 in the support frame member 10 is twisted and deformed as described above, but the subsequent body portion 42 is thinner than the head portion 41 of the pushing jig. Since the remaining portion of the third area 23 and the second area 22 are pushed in, a structure having a U-shaped cross section can be formed along the inner wall of the groove 31.
  • the first area 21 on the front end side is pushed into the plate-like end portion 11 by the head portion 41 that just fits into the groove portion 31.
  • the whole of the second area 22 and most of the third area 23 are pushed by the main body barrel part 42 that is narrower than the width of the groove part 31, and is formed into a U-shape with the same Lw as the plate-like end part 11.
  • the tip portion on the first area 21 side in particular is twisted and deformed in the third area 23, so this portion can be formed in the same manner as the others.
  • the support frame member 10 having the same width as a whole can be reliably formed.
  • a portion formed by twisting deformation is particularly hatched for reference.
  • the pushing jig 40 includes a tapered portion 43 between the head portion 41 and the main body barrel portion 42.
  • the third area 23 is formed longer than the tapered portion 43 in the longitudinal direction, and the pressing step is performed with the tip portion of the third area 23 on the first area 21 side corresponding to the tapered portion.
  • the shape is formed between the tongue-shaped flat plate end portion 11 inserted into the receiving hole provided in the tank and the side wall installation portion 13 having the left and right side walls 14a and 14b.
  • the intermediate portion 12 that gradually changes is provided, and the overall width (length in the width direction WD) is constant between the flat plate end portion 11 and the side wall installation portion 13 as a whole.
  • the heat exchanger employing such a support frame member 10 is excellent in durability and can provide a highly reliable heat exchanger as a result.
  • a heat exchanger including a support frame member having a constant outer width as described above can be easily and efficiently manufactured by press working using a long member and jig having a predetermined shape as described above.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
  • the case of a capacitor having a tank (tanks 131 to 133) on both the left and right sides is illustrated in FIG.
  • the arrangement form of the tank is not limited to this, and the present invention can be similarly applied to a capacitor of a type in which the tank is arranged vertically and the support frame member is located on the left and right.
  • this invention is applicable not only to a capacitor

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Abstract

 コア部の周縁に補強用の支持枠部材を配置する熱交換器で、支持枠部材(10)が、長手方向(LD)での端縁から所定長さ(Lt)に設けられ、コア部の側部近傍に配置されるタンクに設けた受孔に挿入される舌片状の平板端部(11)と、中心軸線(CL)に垂直な幅方向(WD)で平板端部の左右側端位置からそれぞれ同幅(Wt)で拡幅して軸線(CL)に沿って延在させた左・右拡幅部を曲げ起こし形成した左・右側壁(14a,14b)を有する側壁設置部(13)と、平板端部(11)と側壁設置部(13)との間にあって、左・右拡幅部を曲げ加工する前には平面視で平板端部と側壁設置部との幅員差に基づいて幅を徐々に変化させた等脚台形の形状であり、曲げ加工後に一部が変形して曲げ起こされると平板端部から左・右側壁に連なる三角状側壁(15)となる構造をなす中間部(12)とを含み、平板端部(11)、側壁設置部(13)及び中間部(12)は外形幅が一定に形成してある。

Description

熱交換器およびその製造方法
 本発明は、車両用空調装置に用いる熱交換器、その製造方法に関する。より詳細には、コア部を補強する支持枠部材が配備してある熱交換器に関する。
 車両用空調装置の冷媒回路に接続される熱交換器としては例えばコンデンサやエバポレータなどが知られている。このような熱交換器は、移動体である車両に搭載されるものであるので、例えば車両が急発進や急停止したときなどのように強い外力を受けても、破損などを発生せない強い構造体に形成しておく必要がある。そのために、従来から熱交換器の本体部となるコア部の周縁部に長尺な補強用の支持枠部材(サイドプレートなどとも称される)を設けた構造が採用されている。
 上記支持枠部材として、例えば加工前にあって平板状で長尺な部材の左右両側を曲げ起こすなどの加工をして側壁とし、横断面が略コ字状であるチャンネル型としたものが多く採用されている(特許文献1、特許文献2)。
特開平5-248783号公報 特開2003-94135号公報
 また、従来の支持枠部材では、その長手方向での端部(端縁から所定長さの部分)については側壁を設けない舌片状の平板端部としてあり、コア部の側部近傍に配置されるタンクの受孔に挿入して固定する構造が採用されている(特許文献1の図1、図2、特許文献2の図2参照)。
 ところが、車両に実際に搭載された熱交換器を考慮すると、車両の移動に伴って上記平板端部に極めて強い外力が作用する場合がある。そのため、例えば特許文献1の図1で示す長方形状の底板部の左右両側に長方形状の側壁を直角に立設させただけの単純な形状では、側壁と平板端部との境界(平板端部の根本部分)などに応力が集中して破断することが懸念される。
 これに対して、特許文献2で開示する支持枠部材は側壁から平板端部との間に傾斜した三角状の側壁とされているので、上記で指摘した応力集中は多少は緩和されているものと思われる。しかしながら、このような形状であっても、平板端部は側壁を設けた部分よりも部材幅が狭くなっており、やはり側壁と平板端部との境界(平板端部の根本部分)などに応力が集中して破断することが懸念される。
 本発明の目的は、上述した従来の課題を鑑みてなされたもので、応力集中などの心配がなく耐久性にすぐれた支持枠部材を備えて信頼性のある熱交換器を提案すること、また、その効率的な製造方法を提供することである。
 上記目的は、板状で概ね矩形形状であるコア部の周縁に、長尺な補強用の支持枠部材を配置する熱交換器であって、前記支持枠部材が、長手方向での端縁から所定長さに設けられて、前記コア部の側部近傍に配置されるタンクに設けた受孔に挿入される舌片状の平板端部と、中心軸線に垂直な幅方向で前記平板端部の左右側端位置からそれぞれ同幅で拡幅し且つ前記軸線に沿って延在させた左・右拡幅部を曲げ起こし形成した左・右側壁を有する側壁設置部と、前記平板端部と前記側壁設置部との間にあって、左・右拡幅部を曲げ加工する前には平面視で前記平板端部と前記側壁設置部との幅員差に基づいて幅を徐々に変化させた等脚台形の形状であり、前記曲げ加工後に一部が変形して曲げ起こされると前記平板端部から前記左・右側壁に連なる三角状側壁となる構造をなす中間部とを含み、前記平板端部、前記側壁設置部および前記中間部は、外形幅が一定に形成してあることを特徴とする、本発明により達成される。
 また、上記目的は、板状で概ね矩形形状であるコア部の周縁に配置される、長尺で横断面形状が略コ字状である補強用の支持枠部材を備えた熱交換器の製造方法であって、加工前の平面視で、第1幅に形成した第1エリア、前記第1幅より幅広であり且つ中心軸線から同幅で拡幅してある第2幅に形成した第2エリア、および前記第1エリアと前記第2エリアとの間で幅員差に基づき幅を徐々に変化させ等脚台形形状となる第3エリアを含む形状に形成してある長尺部材を準備する工程と、一定の幅および深さの溝部が直線状に設けてある長尺の受け冶具と、横断形状が概ね角形状で長尺であり、前記受け冶具上に載置した前記長尺部材の前記第1エリアを押す部分であって前記溝部にちょうど嵌合する幅に形成してあるヘッド部と、前記ヘッド部よりも左右同様に幅狭に形成した本体胴部とにより構成した押込み治具とを用いて支持枠部材を形成するプレス工程とを含み、該プレス工程では、前記受け冶具上に載置した前記長尺部材を、前記押込み治具で押込む際に、前記ヘッド部で前記長尺部材の前記第1エリアを変形させないで押込みつつ、前記本体胴部で前記長尺部材の前記第2エリア及び前記第3エリアを前記溝部に倣った外形形状で横断面形状が略コ字状となるように折り曲げ、外形幅が一定な支持枠部材を形成することを特徴とする、本発明によっても達成できる。
 そして、前記押込み治具が、前記ヘッド部と前記本体胴部との間に、幅員差に基づき幅を徐々に変化させたテーパ部を備えており、長手方向で、前記第3エリアは前記テーパ部よりも長く形成されており、前記プレス工程では、前記第3エリアの前記第1エリア側の先端部を前記テーパ部に対応させて支持枠部材を形成するのが望ましい。
 本発明によれば、支持枠部材が、外形幅を一定に形成してあり、応力集中し難い形状とされ耐久性が向上しており、外力に対してより強い構造となるっているので、この支持枠部材を採用する熱交換器の信頼性を高めることができる。
 また、本発明によれば、外形幅が一定で耐久性に優れる支持枠部材を備えた熱交換器を簡易に効率よく製造できる。
 また、本発明によれば、ヘッド部と本体胴部との間に、幅員差に基づき幅を徐々に変化させたテーパ部を備えた押込み治具を用いることで、長尺部材の第3エリアを捩じり変形させ平板端部から左・右側壁に連なる側壁を確実に形成できる。
本発明の一実施形態に係る熱交換器としてのコンデンサの外観を示した斜視図である。 熱交換器に採用される支持枠部材の左端部を拡大した平面図である。 熱交換器に採用される支持枠部材の左端部を拡大した側面図である。 受け冶具上に長尺部材を載置した状態を示す平面図である。 押込み治具の平面図である。 受け冶具上に長尺部材を載置し、更にその上に押込み治具を載置した状態を示す平面図である。 受け冶具と押込み治具を用いて、材料となる長尺部材をプレス加工して支持枠部材を得る一連の工程を模式的に示した図である。
 以下、本発明の一実施形態に係る熱交換器について図面を参照して説明する。なお、ここでは熱交換器を車両用空調装置のコンデンサとした場合を一例として説明する。
 図1は、熱交換器としてコンデンサ1の外観を示した斜視図を示している。例えば、コンデンサ1は図示しない車両用空調装置の冷凍サイクルを構成する冷媒回路に組み込まれ、当該空調装置の運転時に冷媒を冷却する放熱器として機能する。
 本発明は、コア部を補強する支持枠部材に新規な構造を備えている点を特徴とする熱交換器である。そして、熱交換器が備えるべき基本構成は従来において一般的なものでよい。よって、以下では、コンデンサ1の構成を簡単に説明して、このコンデンサ1に採用した新規な支持枠部材の構造につき詳細に説明する。なお、このような支持枠部材には、車両への取付け部材となるブラケット等が固定される場合が多く、コア部の補強構造および車両への取付け構造として機能することになる。
 図1で示すように、コンデンサ1は、冷媒(つまり媒体)を流通するチューブ110とコルゲート型などのフィン120とを交互に積層してなるコア部100が中央に広く形成されている。このようなコア部100は複数のチューブ110が配置されているので冷媒とチューブ間を流通する空気を利用して熱交換が行われる。各チューブ110の端部は第1のタンク131、第2のタンク132、及び第3のタンク133に接続されており、第1のタンク131には冷媒の入口部134、第3のタンク133には冷媒の出口部135が設けられている。各タンク131~133は、その上下端部が閉鎖された中空の管状体である。なお、符号137はサブクールタンクである。
 そして、図から明らかなようにコア部100は概略の外形が板状の矩形形状で、その上下の端(周縁)には補強部材となる支持枠部材10が配置してある。支持枠部材10は支持枠部材10の両側端で各タンク131~133に支持されている。
 このコンデンサ1は、コア部100の上下端に配置した支持枠部材10が新規な形状に形成してある。以下、支持枠部材10について説明する。なお、図1で示したコンデンサ1は上下端(周縁)のそれぞれに支持枠部材10が配置され、この支持枠部材10に例えば車両側への取付け部材となる取付けブラケット140が固定され、コンデンサ1の車両側への組付けに活用される。支持枠部材10における構造は、上下いずれも同様であるので、ここでは上側の支持枠部材10について説明する。
 図1で示すように、支持枠部材10は横断面形状が略コ字状で延在している長尺部材で、上方側が解放された姿勢で設置してある。より具体的には、支持枠部材10は上向きの姿勢で配置されているチャンネル型の部材で、背面(下面)がコア部100の上端(周縁の一部)側に固定されて支持フレーム構造体として機能している。
 図2は、上記支持枠部材10の左端部側を拡大した図で、図2Aは平面図、図2Bは側面図である。なお、支持枠部材10の右端部側も同様な構造である。
 図2A、2Bは支持枠部材10の左端側の一部を示しているが、その全体は長尺であり横断面形状はコ字形状のチャンネル型である。先端部はコア部の近傍に配置されるタンク(図1、131~133参照)に設けた受孔に挿入するため、舌片状の平板端部11となっている。そして、側壁の高さが徐々に変化する三角状側壁15が形成してある中間部12を介して、支持枠部材10の右側(中央部側)は左・右側壁14a、14bを有する側壁設置部13となっている。
 上記平板端部11は、長手方向LDでの端縁11eから所定長さLtの範囲に設けられ、その平面形状は前述したようにタンクに設けた受孔に挿入するため大よそ矩形(長方形)の舌片状であるが、必要に応じて、例えば先端部側の幅を基端部側の幅より若干、狭く形成してもよい。
 また、側壁設置部13は、中心軸線CLに垂直な幅方向WDで、上記平板端部11の左右側端位置それぞれから同幅で拡幅された部分を左・右側壁としてある。すなわち幅方向WDでの平板端部11の幅をLwとして、側壁設置部13に該当する領域では平板端部11の幅Lwより左右同様に幅Wtをもって拡幅された拡幅部を中心軸線CLに沿って延在させ、拡幅部を曲げ起こすことで左・右側壁14a、14bとしている。図2A、2Bは、拡幅部を左・右側壁14a、14bとした後を示すので、側壁の高さが大よそ拡幅した幅Wtに対応することになる。
 そして、支持枠部材10は、上記平板端部11と上記側壁設置部13との間に中間部12が設けてある構造である。この中間部12は、左・右拡幅部を曲げ加工する前には上記平板端部11と上記側壁設置部13との幅員差に基づいて幅を徐々に変化させて平面視で等脚台形の形状をなしている。よって、曲げ加工後に一部(具体的には、幅が徐々に変化した部分)が変形して曲げ起こされることで上記平板端部11から上記左・右側壁14a、14bに連なる三角状側壁15が形成されている。
 そして、特徴的な構成として、上記平板端部11、側壁設置部13および中間部12は、外形幅(幅方向WDでの長さ)が一定に形成してある。この点は図2Aから明らかであるが、この支持枠部材10では幅方向WDでの幅寸法Lwが一定となっている。
 なお、前述した説明は、支持枠部材10の形状的な特徴をより明確とするため、平板端部11、側壁設置部13、そして中間部12と各部に分けて説明したものであるが、実際の支持枠部材10は1つの長尺部材(後述する長尺部材20)を所定の治具(一対の金型)を用いプレス加工で製造される一体の部材である。支持枠部材10の製造方法については、後に詳述する。
 上記のような形状の支持枠部材10は、タンクに差し込まれる舌片状の平板端部11と、左・右側壁14a、14bを有する側壁設置部13との間に、形状が徐々に変化する中間部12が設けてあり、全体として平板端部11と側壁設置部13とで外形幅(幅方向WDでの長さ)が一定になるようにしているので、応力集中による破壊の心配がない耐久性を向上させた形状となっており、外力に対してより強い構造となっている。よって、このような支持枠部材を備えた熱交換器も結果として耐久性に優れた信頼性の高い装置となる。
 以下では、図2A、2Bに示した構造の支持枠部材10を製造するのに好適な製造方法を、更に、図3A~3Cおよび図4を参照して説明する。
 なお、以下で説明する支持枠部材の製造方法は、第1エリアと第2エリアとの間に第3エリアを設定した形状に構成した長尺部材20を準備して受け冶具(受け金型)30上に載置し、これを押込み治具(押し金型)40で上から押し込むプレス加工を実行することで支持枠部材10を得るものである。
 図3A~3Cは、上記長尺部材20、受け冶具30、そして押込み治具40について示し、図3Aは受け冶具30上の所定位置に長尺部材20を載置した状態を示した平面図、図3Bは押込み治具40の平面図、そして図3Cは受け冶具30上の所定位置に長尺部材20を載置し、更に長尺部材20上の所定位置に押込み治具40を載置した状態を示した平面図である。
 また図4は、受け冶具30と押込み治具40を用いて、材料となる長尺部材20をプレス加工して支持枠部材を得る一連の工程を模式的に示した図である。すなわち、図3A~3Cと同様に、図4も長尺部材20、受け冶具30、そして押込み治具40について示しており、図4は長尺部材20から支持枠部材を得る工程が確認できるように連続的に示した図となっている。
 図4(a)は受け冶具30上の所定位置にある長尺部材20の上方に押込み治具40を配置している加工前、図4(b)は長尺部材20上に当接してプレスする直前の状態をそれぞれ示している。なお、図4(b)では下段に治具端部から長手方向へ見た正面図を示している。この図4(b)に示す状態は、図3Cの平面図に示す状態に対応している。
 図4(c)は押込み治具40を押下げて長尺部材20を治具に沿った形状に変形させるプレスを実行した様子を示し、図4(d)はプレス後、押込み治具40を引き上げて受け冶具30の溝部31内にて目的の支持枠部材10が完成した状態を示している。なお、図4(d)でも下段に治具端部から長手方向へ見た正面図を示している。
 さて、図3A~3Cを参照して説明すると、長尺部材20は第1幅に形成した第1エリア21、上記第1幅より幅広であり、且つ、中心軸線から同幅に拡幅してある第2幅に形成した第2エリア22、および上記第1エリア21と上記第2エリア22との間で幅員差に基づき幅を徐々に変化させ等脚台形形状となる第3エリア23を含んだ形状に形成してある。
 一方、受け冶具30は、長尺部材20が載置される長尺で、横断面の外形が角形状であり、その中央部には長手方向に沿って、一定の幅および深さで直線状に溝部31が設けてある。
 また、押込み治具40は横断形状が角形状で長尺であり、受け冶具30上に載置した上記長尺部材20の第1エリア21を押す部分であって上記溝部31にちょうど嵌合する幅に形成してあるヘッド部41と、上記ヘッド部41よりも左右同様に幅狭に形成した本体胴部42とを備え、好ましい構造として、上記ヘッド部41と本体胴部42との間にはこれらの幅員差を徐々に変化させたテーパ部43が設けてある。なお、図3Cで示すように、長尺部材20の板厚(寸法)を「t」としたとき、本体胴部42はヘッド部41の幅より左右両側それぞれが板厚「t」に対応する寸法分、幅狭に形成してある。
 よって、受け冶具30上に載置した長尺部材20の第1エリア21を押込み治具40のヘッド部41で押込むようにセットし、押込み治具40の本体胴部42で長尺部材20の他の部分を受け冶具30の溝部31内に上から押込むと、長尺部材20が溝部31に倣った外形形状にプレス加工されて、外形幅が一定である支持枠部材10を得ることができる。
 すなわち、上記第1エリア21、拡幅してある第2エリア22、そしてそのエリア間で幅員差に基づき幅を徐々に変化させ等脚台形形状となる第3エリア23を含む長尺部材20がプレス加工されて断面コ字状の支持枠部材10を製造できる。ここに、第1エリア21は平板端部11、第2エリア22は側壁設置部13、第3エリア23は三角状側壁15を有する中間部12それぞれに対応することになる。
 上述した製造工程では、押込み治具のヘッド部41から、これより細い本体胴部42に変化する部分と溝部31との間に押し込まれた第1エリア21と第3エリア23との境界に近い部分が捻じれ変形し、これに続く部分が徐々に押し曲げられて、第3エリア23の拡幅部分が三角状側壁15に形成される。この際、支持枠部材10における中間部12の平板端部11側の近傍は上記のように捻じれ変形するが、それ以後の部分は押込み治具のヘッド部41よりも細い本体胴部42が第3エリア23の残り部分及び第2エリア22を押し込むので、溝部31の内壁に沿って横断面コ字状の構造体を形成できる。
 上記工程を換言して説明すると、先端側の第1エリア21は溝部31にちょうど嵌合するヘッド部41で押込まれて板状端部11となる。第2エリア22の全体と第3エリア23の大部分は溝部31の幅よりも狭い本体胴部42で押込まれて、外形幅が板状端部11と同じLwのコ字状形状に成形される。
 そして、ヘッド部41から本体胴部42で幅が変化する部分では、第3エリア23で特に第1エリア21側の先端部の部分が捻じれ変形するので、この部分も他と同様に形成でき、全体として同幅の支持枠部材10を確実に形成できる。図2A、2Bでは、捻じれ変形して形成される部分を、参考のため特にハッチHTを付してある。
 また、押込み治具40はヘッド部41と本体胴部42との間にテーパ部43を備えている。そして、長手方向で、第3エリア23がテーパ部43よりも長く形成され、上記第3エリア23の第1エリア21側の先端部をテーパ部に対応させて上記プレス工程を実行している。これにより、前述した捻じれ部を安定、確実に形成して外形が整った支持枠部材10を形成できる。
 以上のように、本発明によれば、タンクに設けた受孔に挿入される舌片状の平板端部11と、左・右側壁14a、14bを有する側壁設置部13との間に形状が徐々に変化する中間部12が設けてあり、全体として平板端部11と側壁設置部13とで外形幅(幅方向WDでの長さ)が一定になるようにしているので、支持枠部材10を応力集中し難い形状として耐久性を向上させ、外力に対してより強い構造にできる。よって、このような支持枠部材10を採用する熱交換器は結果として耐久性に優れ、信頼性の高い熱交換器を提供できる。特に、このように外形幅が一定な支持枠部材を備える熱交換器は、前述したように所定形状の長尺部材および治具を用いたプレス加工で、簡易に効率よく製造できる。
 本発明は、上述の実施形態に制約されるものではなく種々の変形が可能である。
 前述した実施例では左右両サイドにタンク(タンク131~133)のあるタイプのコンデンサの場合を図1で例示した。タンクの配置形態はこれに限らず、タンクが上下に配置され、支持枠部材が左右にあるタイプのコンデンサにも本発明を同様に適用できる。また、本発明はコンデンサに限らず車両用空調装置のエバポレータにも適用できる。
 1          コンデンサ(熱交換器)
 10         支持枠部材
 11         平板端部
 12         中間部
 13         側壁設置部
 14a、14b    左・右側壁
 15         三角状側壁
 20         長尺部材
 21         第1エリア
 22         第2エリア
 23         第3エリア
 30         受け治具
 31         溝部
 40         押込み治具
 41         ヘッド部
 42         本体胴部
 43         テーパ部
 100        コア部
 CL         中心軸線
 LD         長手方向
 WD         幅方向
 Lt         平板端部の長手方向での長さ
 Lw         支持枠部材の幅
 Wt         拡幅した幅

Claims (3)

  1.  板状で概ね矩形形状であるコア部の周縁に、長尺な補強用の支持枠部材を配置する熱交換器であって、
     前記支持枠部材が、
     長手方向での端縁から所定長さに設けられて、前記コア部の側部近傍に配置されるタンクに設けた受孔に挿入される舌片状の平板端部と、
     中心軸線に垂直な幅方向で前記平板端部の左右側端位置からそれぞれ同幅で拡幅し且つ前記軸線に沿って延在させた左・右拡幅部を曲げ起こし形成した左・右側壁を有する側壁設置部と、
     前記平板端部と前記側壁設置部との間にあって、左・右拡幅部を曲げ加工する前には平面視で前記平板端部と前記側壁設置部との幅員差に基づいて幅を徐々に変化させた等脚台形の形状であり、前記曲げ加工後に一部が変形して曲げ起こされると前記平板端部から前記左・右側壁に連なる三角状側壁となる構造をなす中間部とを含み、
     前記平板端部、前記側壁設置部および前記中間部は、外形幅が一定に形成してある、ことを特徴とする熱交換器。
  2.  板状で概ね矩形形状であるコア部の周縁に配置される、長尺で横断面形状が略コ字状である補強用の支持枠部材を備えた熱交換器の製造方法であって、
     加工前の平面視で、第1幅に形成した第1エリア、前記第1幅より幅広であり且つ中心軸線から同幅で拡幅してある第2幅に形成した第2エリア、および前記第1エリアと前記第2エリアとの間で幅員差に基づき幅を徐々に変化させ等脚台形形状となる第3エリアを含む形状に形成してある長尺部材を準備する工程と、
     一定の幅および深さの溝部が直線状に設けてある長尺の受け冶具と、横断形状が概ね角形状で長尺であり、前記受け冶具上に載置した前記長尺部材の前記第1エリアを押す部分であって前記溝部にちょうど嵌合する幅に形成してあるヘッド部と、前記ヘッド部よりも左右同様に幅狭に形成した本体胴部とにより構成した押込み治具とを用いて支持枠部材を形成するプレス工程とを含み、
     該プレス工程では、前記受け冶具上に載置した前記長尺部材を、前記押込み治具で押込む際に、前記ヘッド部で前記長尺部材の前記第1エリアを変形させないで押込みつつ、前記本体胴部で前記長尺部材の前記第2エリア及び前記第3エリアを前記溝部に倣った外形形状で横断面形状が略コ字状となるように折り曲げ、外形幅が一定な支持枠部材を形成することを特徴とする熱交換器の製造方法。
  3.  前記押込み治具が、前記ヘッド部と前記本体胴部との間に、幅員差に基づき幅を徐々に変化させたテーパ部を備えており、
     長手方向で、前記第3エリアは前記テーパ部よりも長く形成されており、
     前記プレス工程では、前記第3エリアの前記第1エリア側の先端部を前記テーパ部に対応させて支持枠部材を形成することを特徴とする請求項2に記載の熱交換器の製造方法。
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