JP2006010102A - 積層型熱交換器およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】チューブを形成するチューブ成形プレートの種類を減じ、しかもチューブ成形プレートを固定する際の組み付け作業性を大幅に向上可能な積層型熱交換器およびその製造方法を提供する。
【解決手段】一対のチューブ成形プレートを互いに接合して形成されるチューブとアウターフィンとが交互に積層された積層型熱交換器において、前記一対のチューブ成形プレート同士が両者の孔合せ位置にて実質的に同時にバーリング加工されたバーリング部により固定されていることを特徴とする積層型熱交換器およびその製造方法。
【選択図】図１５

Description

本発明は、一対の成形プレートを互いに接合して形成されるチューブと、アウターフィンとが交互に積層される積層型熱交換器およびその製造方法に関する。
近年、自動車用空調装置の分野においては、車室内における設置スペースの狭小化等により空調装置の小型化の要請が高まっている。とくに、蒸発器の分野においては、奥行き寸法（通風方向）の短縮の要請が高まっている。このため、蒸発器により高性能な熱交換性能が要求される。このような要請に対応すべく、チューブを２枚の成形プレートから構成し、内部に形成される流路にはインナーフィンを設けるタイプの蒸発器がよく見られる。
このような、蒸発器としては、図１ないし図７に示すような、チューブとフィンとが交互に積層された積層型熱交換器がよく知られている。図１おいて１は積層型熱交換器を示している。積層型熱交換器１はチューブ２とアウターフィン３とが交互に積層されたコア部４を有している。コア部４の最外層にはエンドプレート５、６が設けられている。また、コア部４の両端部には後述のチューブ成形プレートに形成されたカップ部によりタンク
７、８が構成されている。
タンク７のタンク部７ａには流体（たとえば、冷媒）を熱交換器１内に導入する入口パイプ９が接続されている。一方、タンク７のタンク部７ｂには熱交換器１から流体を導出するための出口パイプ１０が接続されている。このような熱交換器１において流体は、熱交換器１内において所定の流体流路が形成され、該流路を流通する過程において外部を通過する空気との間で熱交換されるようになっている。
チューブ成形プレート１１の外観は略図３に示すように示すようになっており、チューブ成形プレート１１の長手方向端部には外側に凸となるカップ部１２、１３、１４、１５が構成されている。なお、カップ部１２、１３、１４、１５には各チューブ成形プレートの機能に応じて適宜、流通孔１６、１７、１８、１９が設けられている。また、チューブ成形プレート１１の長手方向にチューブ２内部に流体通路を構成するための凸部２０、２１が形成されている。そして、このようなチューブ成形プレート１１を互いに固定した後接合（たとえば、ろう付け）することにより、チューブ２が形成されるようになっている。
上記のようなチューブ成形プレートは内部にフラックスを塗布した後、たとえば波形のインナーフィン（図示略）を凸部２０、２１の内側に挿入し、一方のチューブ成形プレートの内側に向けて立設されたバール部２７を他方のチューブ成形プレートの孔２８に挿入した後（図８（ａ））、パンチ２９によりバール部２７の先端を拡管することにより両チューブ成形プレートが固定されるようになっている（図８（ｂ））。
このような固定方法を用いる場合、熱交換器１内に所定の流路を形成するためには、図４ないし図７に示すようなチューブ成形プレートが必要になる。つまり、図４に示すチューブ成形プレート２２のようにカップ部１２、１４を連通し、該連通部側にバール部２７を形成したもの（連通プレート）、図５に示すチューブ成形プレート２３のようにカップ部１２、１４を連通し、該連通部側に孔２８を形成したもの（連通プレート）、図６に示すチューブ成形プレート２４のように一部のカップ部に流通孔が形成されていないもの（仕切りプレート）、図７に示すチューブ成形プレート２６のように各カップ部が互いに独立しているものの合計４種類のチューブ成形プレートが必要になる。そして、これらチューブ成形プレート２２、２３、２４、２６を適宜組み合わせることにより、積層型熱交換器１内に所定の流路が形成されるようになっている。
この場合、同一部材であるチューブ成形プレート２６同士を固定するためにはプレス加工されたチューブ成形プレートを順次１８０度回転させながら組み合わせバール部２７を孔２８に挿入し、さらにバール部２７の先端を拡管する煩雑な作業が必要になる。また、連通プレートとしてはバール部と孔との位置が反対の２種類のチューブ成形プレート２２、２３が必要になる。
なお、このような問題を解決すべく、チューブ成形プレート同士を組み合わせ一の工程で両チューブ成形プレートに同時にバール部を形成し、該バール部によりチューブ成形プレートを固定しようとする提案もなされているが（特許文献１）、バール部と該バール部の中央に形成される孔はそもそも径が異なるため、これらを一つの工程で同時に精度よく加工するのは極めて困難である。
実開昭５５−１２６５８０号公報
そこで本発明の課題は、チューブを形成するチューブ成形プレートの種類を減じ、しかもチューブ成形プレートを固定する際の組み付け作業性を大幅に向上可能な積層型熱交換器およびその製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る積層型熱交換器は、一対のチューブ成形プレートを互いに接合して形成されるチューブとアウターフィンとが交互に積層された積層型熱交換器において、前記一対のチューブ成形プレート同士が両者の孔合せ位置にて実質的に同時にバーリング加工されたバーリング部により固定されていることを特徴とするものからなる。
上記バーリング部の先端には拡管部が設けられることが好ましい。このような、拡管部を構成すれば、チューブ成形プレート同士をより強固に固定できる。
また、上記課題を解決するために、本発明に係る積層型熱交換器の製造方法は、一対のチューブ成形プレートを互いに接合して形成されるチューブとアウターフィンとが交互に積層される積層型熱交換器を製造するに際し、各チューブ成形プレートにそれぞれ孔を穿設し、両チューブ成形プレートを組み合わせて前記孔同士を位置合せし、該一合せ部にバーリング加工を施してチューブ成形プレート同士を固定することを特徴とする方法からなる。
上記のような積層型熱交換器および積層型熱交換器の製造方法においては、予め孔が穿設されたチューブ成形プレート同士を孔合せ位置にて組み合わせた後、該孔に、たとえばパンチ等を圧入しバーリング加工を施せば、孔合せ位置に両チューブ成形プレートの一部からなるバール部が同時に一体的に形成される。したがって、バール部を孔に挿入するような煩雑な作業を廃止できる。また、バール部および孔の位置を反対にした２種類のチューブ成形プレート（連通プレート）を準備する必要はなくなるので、チューブを形成するチューブ成形プレートの種類を減じ、しかもチューブ成形プレートを固定する際の組み付け作業性を大幅に向上することができる。
以下に、本発明の積層型熱交換器およびその製造方法の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明に係る積層型熱交換器は、車両用空調装置に用いられるエバポレータとして好適なものであり、その外観は図１と略同様に形成されている。
本発明においては、チューブ成形プレートは図９ないし図１１に示すようなものから構成できる。なお、図９ないし図１１に示すチューブ成形プレートの表裏には予めろう材がクラッドされており、チューブ成形プレートの表裏面にはろう付けに必要なフラックスが均一に塗布された状態になっている。したがって、積層型熱交換器１の各構成部材を仮組みし、炉中においてろう付けすればチューブ成形プレート同士、ひいてはその他の各構成部材同士が一括してろう付けされるようになっている。
図９に示すチューブ成形プレート（連通プレート）３０の長手方向端部には外側に凸となるカップ部３１、３２、３３、３４が構成されている。なお、カップ部３１、３２、３３、３４には流通孔３５、３６、３７、３８がもうけられている。カップ部３１とカップ部３３との間には連通路５５が設けられており、両カップ部３１、３３は互いに連通されている。また、チューブ成形プレート３０の長手方向にはチューブ２内部に流体通路を構成するための凸部３９、４０が形成されている。そして、このようなチューブ成形プレート３０を互いに固定した後接合（たとえば、ろう付け）することにより、チューブ２が形成されるようになっている。
具体的には、チューブ成形プレート３０同士の接合は以下のようにしてなされる。チューブ成形プレート３０の両端に孔４１を穿設し、孔４１同士を位置合せするようにチューブ成形プレート３０同士を組み合わせる（図１２（ａ））。なお、このような孔４１はチューブ成形プレート３０をプレス加工する際に同時に穿設することも可能である。また、両チューブ成形プレート３０同士を組み合わせる際には凸部３９、４０に、たとえば、波形インナーフィン（図示略）が挿入されている。この状態におけるチューブ２の端部を図１４に示してある。次に、孔４１同士の位置が合致していることを確認しながらダイス４３で固定し、パンチ４４を孔４１に圧入し（図１２（ｂ））、両チューブ成形プレート３０の孔合せ位置５６に両チューブ成形プレート３０の一部からなるバーリング部４５、４６が同時に一体的に形成される（図１２（ｃ））。
さらに、拡管用パンチ４７を圧入し（図１３（ａ）、（ｂ））、バール部４５、４６に拡管部４８、４９を形成（図１３（ｃ））すれば両チューブ成形プレート３０同士をより強固に固定することができる。なお、この状態におけるチューブ２の端部を図１５に示してある。また、図１０および図１１に示すチューブ成形プレート５０（仕切りプレート）、チューブ成形プレート５２の固定も上記と同様に行われる。
本実施態様のような積層型熱交換器およびその製造方法によるときは、予め孔が穿設されたチューブ成形プレート同士を孔合せ位置にて組み合わせた後、該孔に、たとえばパンチ等を圧入しバーリング加工を施せば、孔の周縁に両チューブ成形プレートの一部からなるバール部が同時に一体的に形成される。したがって、バール部を孔に挿入するような煩雑な作業を廃止できる。また、バール部および孔の位置を反対にした２種類のチューブ成形プレート（連通プレート）を準備する必要はなくなるので、チューブを形成するチューブ成形プレートの種類を減じ、しかもチューブ成形プレートを固定する際の組み付け作業性を大幅に向上することができる。
本発明に係る積層型熱交換器およびその製造方法は、一対のチューブ成形プレートを互いに接合して形成されるチューブと、アウターフィンとが交互に積層される積層型熱交換器において広く適用できる。また、このような積層型熱交換器は車両用空調装置に用いられるエバポレータとして好適なものである。
本発明の一実施態様に係る積層型熱交換器の基本構成を示す正面図である。（従来例の説明にも利用） 図１の積層型熱交換器のＩＩ−ＩＩ線に沿う矢視図である。 従来のチューブ成形プレートの斜視図である。 従来の積層型熱交換器の連通部を形成するチューブ成形プレートの正面図である。 図４とは別の連通部を形成するチューブ成形プレートの正面図である。 従来の積層型熱交換器の仕切りプレートとして機能するチューブ成形プレートの正面図である。 従来の積層型熱交換器の各カップ部が独立したチューブ成形プレートの正面図である。 従来の積層型熱交換器のチューブ成形プレート同士を固定する際の工程図である。 本発明の一実施態様に係る積層型熱交換器の連通部を形成するチューブ成形プレートの正面図である。 本発明の一実施態様に係る積層型熱交換器の仕切りプレートとして機能するするチューブ成形プレートの正面図である。 本発明の一実施態様に係る積層型熱交換器の各カップ部が独立したチューブ成形プレートの正面図である。 本発明の一実施態様に係る積層型熱交換器のチューブ成形プレート同士を固定する際の工程図である。 本発明の一実施態様に係る積層型熱交換器のチューブ成形プレート同士を固定した後、さらにバール部の先端に拡管部を形成する際の工程図である。 図１２（ａ）の状態におけるチューブの部分拡大断面図である。 図１３（ｃ）の状態におけるチューブの部分拡大断面図である。
符号の説明
１ 積層型熱交換器
２ チューブ
３ アウターフィン
４ コア部
５、６ エンドプレート
７、８ タンク
９ 入口パイプ
１０ 出口パイプ
１１、２２、２３、２４、２５、３０、５０、５２ チューブ成形プレート
１２、１３、１４、１５、３１、３２、３３、３４ カップ部
１６、１７、１８、１９、３５、３６、３７、３８ 流通孔
２０、２１、３９、４０ 凸部
２７、４５、４６ バール部
２８、４１ 孔
２９、４４ パンチ
４３ ダイス
４７ 拡管用パンチ
４８、４９ 拡管部
５５ 連通路
５６ 孔合せ位置

Claims (6)

  1. 一対のチューブ成形プレートを互いに接合して形成されるチューブとアウターフィンとが交互に積層された積層型熱交換器において、前記一対のチューブ成形プレート同士が両者の孔合せ位置にて実質的に同時にバーリング加工されたバーリング部により固定されていることを特徴とする積層型熱交換器。
  2. 前記バーリング部の先端に拡管部が設けられている、請求項１の積層型熱交換器。
  3. 前記チューブの長手方向に延びる流体通路内にインナーフィンが設けられている、請求項１または２の積層型熱交換器。
  4. 前記インナーフィンが波形インナーフィンである、請求項３の積層型熱交換器。
  5. 一対のチューブ成形プレートを互いに接合して形成されるチューブとアウターフィンとが交互に積層される積層型熱交換器を製造するに際し、各チューブ成形プレートにそれぞれ孔を穿設し、両チューブ成形プレートを組み合わせて前記孔同士を位置合せし、該位置合せ部にバーリング加工を施してチューブ成形プレート同士を固定することを特徴とする積層型熱交換器の製造方法。
  6. 前記バーリング加工により形成されたバール部の先端をさらに拡管する、請求項５の積層型熱交換器の製造方法。
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