(57)【要約】【課題】成形時に管にかかる荷重の抑制が図れる熱交換器および熱交換器の製造方法を提供する。【解決手段】熱交換器１は、管２と、管２が挿通されているフィン孔部４２をそれぞれ有し管２の管軸方向に沿って並ぶ複数のフィン４と、管２が挿通されている貫通口部３０を有し最外側のフィン４よりも外側に設けられているサイドプレート３とを備える。管２は、第１外径ｄ１に拡管されてフィン孔部４２に密着する第１拡管部２１と、第２外径ｄ２に拡管されて貫通口部３０に密着する第２拡管部２３と、第２拡管部２３から管口部２４０にかけて拡管されているフレア部２４とを有する。第２拡管部２３における第１拡管部側の端部２３１と貫通口部３０における第２拡管部２３に接触している部分との管軸方向距離Ｌ１は、フレア部２４の管軸方向長さ寸法Ｌ２よりも大きく設定されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１外径（ｄ１）に拡管されている第１拡管部（２１）、前記第１外径よりも大きい第２外径（ｄ２）に拡管されている第２拡管部（２３）、および前記第２拡管部から管口部（２４０）にかけて裾広がりに拡管されているフレア部（２４）を有する管（２）と、
前記第１拡管部が嵌っているフィン孔部（４２）をそれぞれ有し前記管の管軸方向に沿うように並ぶ複数のフィン（４）と、
前記第２拡管部が嵌っている貫通口部（３０；１３０）を有し複数の前記フィンのうち外側の前記フィンよりも外側に設けられているサイドプレート（３；１０３）と、
を備え、
前記第２拡管部における前記第１拡管部側の端部（２３１）は、前記第２拡管部において前記サイドプレートに接触している部分よりも複数の前記フィン寄りに位置し、
前記第２拡管部における前記第１拡管部側の端部（２３１）と前記貫通口部における前記第２拡管部に接触している部分（３２；１３２）との管軸方向距離（Ｌ１）は、前記フレア部の管軸方向長さ寸法（Ｌ２）よりも大きい熱交換器。
【請求項２】
前記貫通口部は、前記第２拡管部と接触している部分の管軸方向長さが前記サイドプレート（１０３）の板厚寸法よりも小さくなるように形成されている請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
管（２）、複数のフィン（４）およびサイドプレート（３；１０３）を一体に結合する熱交換器の製造方法であって、
フィン孔部（４２）をそれぞれ有する複数の前記フィンと前記フィン孔部の孔内径（ｄｆ）よりも大きい開口内径（ｄｓ）を有する貫通口部（３０；１３０）を有する前記サイドプレートとを前記サイドプレートが最も外側に位置するように並べて、前記孔内径よりも小さい素管外径（ｄｔ）を有する前記管を前記フィン孔部および前記貫通口部に挿通する設置工程（Ｓ１０）と、
前記管において複数の前記フィンに挿通されている部分まで第１拡管子（６０）を前記管の内部に挿し込み、前記管の外径を前記孔内径以上でかつ前記開口内径よりも小さい第１外径（ｄ１）に拡管して第１拡管部（２１）を形成する第１拡管工程（Ｓ２０）と、
前記貫通口部を超えて前記フィン孔部に至らない位置まで第２拡管子（６１）を前記管の内部に挿し込み、前記管の外径を前記開口内径以上の大きさの第２外径（ｄ２）に拡管して前記貫通口部に嵌る第２拡管部（２３）と前記管の管口部（２４０）に向かって内径が拡大するフレア部（２４）とを形成する第２拡管工程（Ｓ３０）とを含み、
前記第２拡管工程では、前記第２拡管子を前記管の内部に挿し込んでいく過程において、前記貫通口部に嵌る部位に前記第２拡管部を形成した後に、前記フレア部を形成する熱交換器の製造方法。
【請求項４】
前記第２拡管工程で使用する前記第２拡管子は、前記第２拡管部を形成する拡径部（６１ｂ）と、前記フレア部を形成するフレア形成部（６１ｃ）とを有しており、
前記第２拡管工程では、前記拡径部における挿入方向端部が前記貫通口部を通過した後に、前記フレア形成部が前記管口部に接触する請求項３に記載の熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、熱交換器および熱交換器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、熱交換器およびその製造方法が開示されている。この熱交換器は、気中に放熱するためのフィン、内部に冷媒を通過させ冷媒の熱をフィンに伝える管、およびサイドプレートから構成されている。
【０００３】
特許文献１の熱交換器の製造は次の順序で行われる。まず、サイドプレートと複数枚のフィンを所定間隔をおいて重ね合わせて並べ、フィンとサイドプレートの貫通穴に管を挿し通す。次に、拡管ビレットを先端に有するマンドレルを管口から管内に圧入し、フィンの存在する全長にわたって拡管ビレットで管を拡管する。この拡管によって、管とフィンおよびサイドプレートとが一体化されて熱交換器が形作られる。次に、フレアポンチを管の管口部に圧入してフレア部を成形する。このフレア部は、隣接する管同士を接合するＵ字状の管継ぎ手を挿入してろう付けするために成形される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４８１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された製造方法では、管の拡管とフレア部の成形を２つの工具を用いて行っている。管の拡管とフレア部の成形を一つの工具や工程で行う場合には成形時に管にかかる荷重を抑えることが求められる。
【０００６】
この明細書における開示の目的は、成形時に管にかかる荷重の抑制が図れる熱交換器および熱交換器の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。
【０００８】
開示された熱交換器の一つは、第１外径（ｄ１）に拡管されている第１拡管部（２１）、第１外径よりも大きい第２外径（ｄ２）に拡管されている第２拡管部（２３）、および第２拡管部から管口部（２４０）にかけて裾広がりに拡管されているフレア部（２４）を有する管（２）と、第１拡管部が嵌っているフィン孔部（４２）をそれぞれ有し管の管軸方向に沿うように並ぶ複数のフィン（４）と、第２拡管部が嵌っている貫通口部（３０；１３０）を有し複数のフィンのうち外側のフィンよりも外側に設けられているサイドプレート（３；１０３；１０３）とを備え、
第２拡管部における第１拡管部側の端部（２３１）は、第２拡管部においてサイドプレートに接触している部分よりも複数のフィン寄りに位置し、
第２拡管部における第１拡管部側の端部（２３１）と貫通口部における第２拡管部に接触している部分（３２；１３２）との管軸方向距離（Ｌ１）は、フレア部の管軸方向長さ寸法（Ｌ２）よりも大きい。
【０００９】
この熱交換器の構成によれば、拡管子を管内に挿入して第２拡管部を形成する場合に、貫通口部に嵌る位置での拡管を終えた後に、フレア部を形成できる拡管工程を実施可能である。この拡管工程が実施可能になることにより、サイドプレートに密着するように拡管するときの荷重とフレア部形成時に作用する荷重とが同時に管に働かない熱交換器を提供できる。したがって、この熱交換器は、成形時に管にかかる荷重の抑制を図ることができる。
【００１０】
開示された熱交換器の製造方法の一つは、管（２）、複数のフィン（４）およびサイドプレート（３；１０３）を一体に結合する熱交換器の製造方法であり、
フィン孔部（４２）をそれぞれ有する複数のフィンとフィン孔部の孔内径（ｄｆ）よりも大きい開口内径（ｄｓ）を有する貫通口部（３０；１３０）を有するサイドプレートとをサイドプレートが最も外側に位置するように並べて、孔内径よりも小さい素管外径（ｄｔ）を有する管をフィン孔部および貫通口部に挿通する設置工程（Ｓ１０）と、
管において複数のフィンに挿通されている部分まで第１拡管子（６０）を管の内部に挿し込み、管の外径を孔内径以上でかつ開口内径よりも小さい第１外径（ｄ１）に拡管して第１拡管部（２１）を形成する第１拡管工程（Ｓ２０）と、
貫通口部を超えてフィン孔部に至らない位置まで第２拡管子（６１）を管の内部に挿し込み、管の外径を開口内径以上の大きさの第２外径（ｄ２）に拡管して貫通口部に嵌る第２拡管部（２３）と管の管口部（２４０）に向かって内径が拡大するフレア部（２４）とを形成する第２拡管工程（Ｓ３０）とを含み、
第２拡管工程では、第２拡管子を管の内部に挿し込んでいく過程において、貫通口部に嵌る部位に第２拡管部を形成した後に、フレア部を形成する。
【００１１】
この熱交換器の製造方法によれば、第２拡管部を形成する第２拡管工程において、貫通口部に嵌る位置での拡管を終えた後に、フレア部を形成する。この第２拡管工程により、サイドプレートに密着させる拡管時に管に作用する荷重とフレア部形成時に管に作用する荷重とが同時にかからない熱交換器の製造方法を提供できる。したがって、この熱交換器の製造方法によれば、成形時に管にかかる荷重の抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の熱交換器を示した外観図である。
【図２】図１の熱交換器をＩＩ方向に見た矢視図である。
【図３】サイドプレート、フィンおよび管の関係を示した断面図である。
【図４】管の横断面図である。
【図５】管の縦断面図である。
【図６】第１実施形態の熱交換器の製造方法を示した工程図である。
【図７】第１実施形態の製造方法における配置工程を示した断面図である。
【図８】第１実施形態の製造方法における第１拡管工程を示した断面図である。
【図９】第１実施形態の製造方法における第１拡管工程を示した断面図である。
【図１０】第１実施形態の製造方法における第２拡管工程を示した断面図である。
【図１１】第１実施形態の製造方法における第２拡管工程を示した断面図である。
【図１２】第１実施形態の製造方法における第２拡管工程を示した断面図である。
【図１３】第１実施形態の第２拡管工程が終了した状態を示した断面図である。
【図１４】比較例としての第２拡管工程を説明するための図である。
【図１５】図１４に示す第２拡管工程を行った場合に管にかかる荷重を示したデータである。
【図１６】第１実施形態で開示した第２拡管工程を行った場合に管にかかる荷重を示したデータである。
【図１７】第２実施形態の製造方法における第２拡管工程を示した断面図である。
【図１８】第２実施形態の製造方法における第２拡管工程を示した断面図である。
【図１９】第２実施形態の製造方法における第２拡管工程を示した断面図である。
【図２０】第２実施形態の第２拡管工程が終了した状態を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１４】
（第１実施形態）
図１〜図１６を参照しながら第１実施形態の熱交換器１およびその製造方法について説明する。熱交換器１は、流体と流体との間で熱交換を提供する装置である。図１に示すように、熱交換器１は、複数のフィン４とサイドプレート３とフィン４およびサイドプレート３に挿通されるアルミニウム製の管２とを有する。管２は、熱伝導性を有する材質で形成されており、例えばアルミニウムで形成することができる。熱交換器１は、図２に示すように、フィン４に沿う方向に見て略Ｌ字状をしている。熱交換器１は、フィン４およびサイドプレート３を管２の管軸方向に沿うように並べ、フィン孔部４２および貫通口部３０に管２を挿通した状態で、管２を拡管してフィン孔部４２と貫通口部３０に密着させることで製造することができる熱交換器である。管２は所定個数設けられている。管２は、流体を導入する入口管、隣接する管２同士を接続するＵ字管、管２を流通した出口管にそれぞれ接続され、流体が流通する流路を形成している。
【００１５】
フィン４は、板状のベース部４０と、管２が挿通するフィン孔部４２を形成するカラー部４１とを有する。フィン４は、熱伝導性を有する材質で形成されており、例えばアルミニウムで形成されたプレートフィンである。カラー部４１は、管２に支持されている部分である。カラー部４１は、ベース部４０から屈曲して管軸方向に沿うように被支持部４１ａと、被支持部４１ａからさらに屈曲して径外方向に広がるように形成されたフランジ部４１ｂとを有する。カラー部４１は、フィン４において管２が挿通されるフィン孔部４２を形成する部分である。フィン孔部４２は管２の外周面と接触している。被支持部４１ａは管２に接触している部分である。この接触によって、フィン４は管２に対して支持されている。したがって、フィン孔部４２の内径と管２のフィン孔部４２に挿通している部分の外径である第１外径ｄ１とは、実質的に同じである。フィン４は、複数枚がベース部４０の板厚方向に所定の間隔だけ離間して並んでいる。フィン４は、図３に示すように、フランジ部４１ｂが隣接するフィン４に接触するように並んでいる。
【００１６】
サイドプレート３は、金属材料によって形成された板状の部材である。サイドプレート３は、例えばフィン４よりも厚い板厚を有するアルミニウム製、銅製あるいはステンレス製のプレートとして提供される。サイドプレート３は、複数のフィン４のうち、並べられた方向における端部に位置するフィン４よりも外側に設置されている。サイドプレート３は、複数のフィン４のうち、管２の管軸方向における端部に位置するフィン４よりも設置されている。サイドプレート３は、端部に位置するフィン４と所定の間隔をあけて設置されている。サイドプレート３は、フィン４と平行となる姿勢で設置されている。
【００１７】
サイドプレート３は、サイドプレート３を板厚方向に貫通した貫通口を形成し、管２が嵌る貫通口部３０を有する。貫通口部３０は、外側の開口端３１と、内側の開口端３２と、開口端３１と開口端３２をつなぐ内周面３０ａとを有する。開口端３２は、貫通口部３０における第１拡管部側の開口端に含まれる。内周面３０ａが管２の第２拡管部２３に接触することにより、サイドプレート３と管２は支持関係にある。サイドプレート３は、貫通口部３０において管２を支持する支持部材である。
【００１８】
管２は、熱交換流体の流路を提供する。管２は、図４および図５に示すように、内周面において径内側に向かって突出する複数の突起部２６ａを有する。複数の突起部２６ａの間には、溝部２６ｂが形成されている。複数の溝部２６ｂは、周方向において等間隔に形成されている。複数の溝部２６ｂは管２の管軸方向に進行する螺旋となるように形成された螺旋溝である。溝部２６ｂは、管２の内部を流通する熱交換流体に乱流を生じさせることで熱交換流体と管２との間の熱伝達を促進し、熱交換器１の熱交換性能を向上させている。内部を流通する熱交換流体の熱は、管２を通じてフィン４に伝達する。
【００１９】
図３に示すように管２は、第１外径ｄ１に形成された第１拡管部２１と、第１外径ｄ１よりも大きい第２外径ｄ２に形成された第２拡管部２３と、第１拡管部２１と第２拡管部２３とをつなぐ円錐状部２２と、第２拡管部２３の外側に位置するフレア部２４とを有する。第１拡管部２１は、管２において複数のフィン４に嵌っている部分である。第１拡管部２１の外周面は、フィン孔部４２においてフィン４に圧接されている。第１外径ｄ１は、フィン孔部４２の内径と実質的に同じ大きさである。フィン孔部４２の内径は、ｄ１と表記することもできる。
【００２０】
円錐状部２２は、第２拡管部２３から第１拡管部２１にかけて徐々に外径寸法が小さく変化している部分である。円錐状部２２は、第２拡管部２３よりも内側であって第１拡管部２１よりも外側に位置している部分である。円錐状部２２は、サイドプレート３よりも内側、つまりフィン４側に位置している。円錐状部２２は、管２の管軸方向についてフィン４と貫通口部３０との間に位置している。したがって、フィン４とサイドプレート３は、管軸方向に所定寸法離れている。
【００２１】
第２拡管部２３は、サイドプレート３の貫通口部３０と圧接する部分を有する。第２拡管部２３の外周面は、内周面３０ａに圧接する部分を有する。第２拡管部２３における第１拡管部側に位置する端部２３１は、第２拡管部２３においてサイドプレート３に接触している部分よりも複数のフィン４寄りに位置している。換言すれば、第２拡管部２３における第１拡管部側の端部２３１は、貫通口部３０における第１拡管部側の開口端３２よりもフィン４寄りに位置している。第２拡管部２３の端部２３１は第２拡管部２３における円錐状部２２側の端部でもある。図３に示すように、第２拡管部２３とサイドプレート３の位置は、第２拡管部２３の端部２３１と貫通口部３０の開口端３２との間の管軸方向長さが寸法Ｌ１になるように設定されている。換言すれば、第２拡管部２３とサイドプレート３の位置は、端部２３１と貫通口部３０における第２拡管部２３に接触している部分との管軸方向距離がＬ１になるように設定されている。
【００２２】
管２は第２拡管部２３から管口部２４０にかけて拡管されているフレア部２４を有している。フレア部２４は、管口部２４０に向かって内径が拡大する裾広がりの部分である。したがって、管２は管口部２４０において最も内径が大きくなっている。フレア部２４は、管軸方向長さが寸法Ｌ２になるように形成されている。図３に示すように、第２拡管部２３の端部２３１と貫通口部３０の開口端３２との間の管軸方向距離Ｌ１は、フレア部２４の管軸方向長さ寸法Ｌ２よりも大きくなるように設定されている。フレア部２４は、隣接する管２と管とを連結するＵ字管に接続されている。またフレア部２４は、熱交換流体が導入される入口管と接続されることもある。またフレア部２４は、熱交換流体が流出する出口管と接続されることもある。フレア部２４とＵ字管、入口管および出口管とは、例えばろう付け接合によって接続される。
【００２３】
第１実施形態の熱交換器１の製造方法について、図６から図１３を参照して説明する。熱交換器１は、図６のフローチャートに示すように、設置工程Ｓ１０、第１拡管工程Ｓ２０、第２拡管工程Ｓ３０を経て製造することができる。熱交換器１は、フィン４およびサイドプレート３に挿通する素管外径ｄｔを有する管２を拡管して、フィン４と管２を圧着しサイドプレート３と管２を圧着する工程を経て製造することができる。熱交換器１の製造には、製造装置として第１拡管子６０、第２拡管子６１等が用いられる。
【００２４】
設置工程Ｓ１０では図７に示すように、孔内径ｄｆを有するフィン孔部４２が形成された複数のフィン４と、孔内径ｄｆよりも大きい開口内径ｄｓを有する貫通口部３０が形成されたサイドプレート３とを板厚方向に並べる。この板厚方向は、管２の管軸方向と同じ方向である。この工程では、複数のフィン４は、各フィン４のフランジ部４１ｂが、隣接するフィン４に接触するように積層して並べられる。複数のフィン４は、フィン孔部４２が管軸方向に重なるように並べられる。サイドプレート３は、サイドプレート３に隣接するフィン４のフランジ部４１ｂとの管軸方向の間隔寸法が、図３に示す寸法Ｌ１と円錐状部２２の管軸方向長さ寸法とを合計した寸法以上になるように設置される。さらに複数のフィン４のフィン孔部４２とサイドプレート３の貫通口部３０は同軸上になるように配置される。
【００２５】
このような位置関係となるように並べられた複数のフィン孔部４２と貫通口部３０とに、孔内径ｄｆよりも小さい素管外径ｄｔを有する、拡管前の管２を挿通する。このときフィン孔部４２および貫通口部３０と管の外周面とは図７に図示するように密着していない。管２を挿通した後は、第１拡管工程Ｓ２０を行う。
【００２６】
第１拡管工程Ｓ２０では、管口部２４０から管２の内部に第１拡管子６０を挿入していって拡管を行う。図７は、設置工程Ｓ１０で配置された管２に第１拡管子を挿入する直前の状態を示している。第１拡管子６０は、例えば、素管状態、すなわち拡管前の管２の内径よりも大きい外径を有する拡管ビレット６０ａと、拡管ビレット６０ａを管２の内部に挿通するためのマンドレルとを備えている。第１拡管子６０は、素管状態の管２の内部に挿通することにより管２を拡管可能な拡管子である。第１拡管子６０は、管２を拡管すると、拡管ビレット６０ａが挿通された範囲の管２の外径を素管外径ｄｔから第１外径ｄ１に拡径することができる。
【００２７】
管口部２４０から管２の内部に挿入された第１拡管子６０は、管２を拡管しながら前進する。図８は、管２を拡管しながら前進する第１拡管子６０の状態を示している。貫通口部３０の開口内径ｄｓは第１外径ｄ１よりも大きく形成されているため、第１拡管子６０がサイドプレート３に挿通された部分の管内を通過する際、管２とサイドプレート３は圧接し合う関係にない。したがって、第１拡管工程Ｓ２０において、管２はサイドプレート３から拡管による荷重を受けることがない。
【００２８】
第１拡管子６０は、図９に示すように積層された複数のフィン４に挿通している管２の範囲にまで挿し込まれる。第１拡管子６０はこの範囲の全体にわたって挿通される。フィン孔部４２の孔内径ｄｆは、第１外径ｄ１よりも小さく形成されているため、フィン孔部４２は拡管された管２に圧接される。このときフィン孔部４２の内径は、第１外径ｄ１と実質的に同じ内径まで拡径される。第１拡管子６０をフィン４に挿通する部分全体にわたって管２の内部に挿通し終わると、第１拡管子６０を管２から引き抜き、第１拡管工程Ｓ２０を終了する。
【００２９】
次の第２拡管工程Ｓ３０では、第２拡管子６１を管口部２４０から管２の内部に所定の位置まで挿入して、円錐状部２２と第２拡管部２３とフレア部２４を形成する。図１０〜図１３に示す状態は、第２拡管工程Ｓ３０に含まれる。図１３に示す状態は、第２拡管工程が終了した状態であり、第２拡管子６１を管２から引き抜き始める状態である。
【００３０】
図１０は、管２に管口部２４０から第２拡管子６１を挿入し始めた状態を示している。第２拡管子６１は、先端側に形成されたテーパ状部６１ａと、テーパ状部６１ａに隣接して形成された拡径部６１ｂと、拡径部６１ｂから軸方向に外径が徐々に増加するように形成されたフレア形成部６１ｃとを備える。テーパ状部６１ａは、拡径部６１ｂの端部から第２拡管子６１の挿入方向に向かって徐々に縮径する先細り状である。テーパ状部６１ａは、管２を拡管して円錐状部２２を成形する。
【００３１】
拡径部６１ｂは、テーパ状部６１ａの最大径である部分から軸方向に延びる、テーパ状部６１ａの最大径と同じ外径を有する部分である。拡径部６１ｂは管２の外径を第２外径ｄ２まで拡管可能な外径を有する。拡径部６１ｂは、管２を拡管して第２拡管部２３を成形する。フレア形成部６１ｃは、軸方向に拡径部６１ｂの端部に向かって徐々に縮径するテーパ状をなしている。フレア形成部６１ｃは、管２を拡管してフレア部２４を成形する。
【００３２】
第２拡管子６１は、第１拡管子６０によって拡管された管２をさらに拡管しながら管２の内部を挿通する。第２拡管子６１は、開口端３１よりも内側における管２の部分が第２外径ｄ２に拡管されるまで挿通される。図１１に示す状態では、拡径部６１ｂによって成形された管２の部分が貫通口部３０に圧接し、管２のサイドプレート３よりもフィン４側位置する管２の部分がテーパ状部６１ａによって拡管されている状態を示している。したがって、図１１に示す状態において管２には、テーパ状部６１ａによる拡管荷重と、拡径部６１ｂによって拡管される部分が貫通口部３０に圧接して固定することによる荷重とが作用している。
【００３３】
第２拡管子６１をさらに挿し通していくと、拡径部６１ｂによって拡管される部分が貫通口部３０を超えた後、フレア形成部６１ｃが管口部２４０を押し広げるようになり始める。第２拡管工程Ｓ３０で第２拡管子６１が進行し続ける間は、図１２に示すように、テーパ状部６１ａによって拡管されて円錐状部２２を形成し続ける。図１２に示す状態において、貫通口部３０に接触する管２の部分は、拡径部６１ｂによってすでに拡管されているため、貫通口部３０と第２拡管部２３とが圧着することによる荷重はかからない。したがって、図１２に示す状態で管２には、テーパ状部６１ａによる拡管荷重と、フレア形成部６１ｃによる拡管荷重とが作用している。
【００３４】
図１３に示す状態は、第２拡管子６１による拡管を終了し第２拡管子６１を管２から引き抜き始める状態であり、管２の形状は、図３に示す拡管完了状態と同じ形状である。この状態でも、管２には、貫通口部３０と第２拡管部２３との圧着による荷重はかからず、テーパ状部６１ａによる拡管荷重とフレア形成部６１ｃによる拡管荷重とが作用している。図１３に示す状態から、第２拡管子６１を後進して管２の内部から引き抜くと、第２拡管工程Ｓ３０を終了する。以上により、図３に示す、管２がフィン４およびサイドプレート３と一体化した熱交換器１を製造することができる。
【００３５】
比較例として熱交換器の製造方法における第２拡管工程を、図１４を参照して説明する。図１４に示す円錐状部１０２２は円錐状部２２に対応し、第２拡管部１０２３は第２拡管部２３に対応する機能を有する。図１４に示すように、第２拡管子１０６１を挿通していく過程において、拡径部１０６１ｂによって拡管される部分が貫通口部３０に圧着している状態でも、フレア形成部１０６１ｃが管口部２４０を押し広げるようになり始める。このため、図１４に示す比較例の熱交換器では、管１００２には、テーパ状部１０６１ａによる拡管荷重と、貫通口部３０と第２拡管部２３との圧着による荷重と、フレア形成部１０６１ｃによる拡管荷重とが作用することになる。この比較例の管１００２にかかる荷重は、図１５に示すようなピーク値を示すようになる。したがって、荷重のピーク値が大きくなり、管の肉厚寸法によっては許容値を超えることがあり、管１００２が座屈してしまうという問題がある。
【００３６】
これに対して、第１実施形態の熱交換器１においては、第２拡管子６１のストロークと管２に作用する荷重との関係は、図１６に示すように変化し、荷重ピークは比較例の場合に対して低下するようになる。熱交換器１における荷重の変移は、第１拡管部２１を形成している図１０の状態から、図１１の状態でピーク値になり、図１２の状態では図１１の状態よりも低い値に抑えることができる。このような荷重の変移は、前述したように図１１の状態では、比較例である図１４の状態に比べて、フレア形成部１０６１ｃによる拡管荷重による荷重が管２に作用していないことに起因している。つまり、図１１の状態において熱交換器１は、テーパ状部６１ａによる拡管荷重と、拡径部６１ｂによって拡管される部分が貫通口部３０に圧着することによる荷重とが作用しているだけである。
【００３７】
次に第１実施形態がもたらす作用効果について説明する。第１実施形態の熱交換器１は、管２と複数のフィン４とサイドプレート３とを備える。管２は、第１外径ｄ１に拡管されている第１拡管部２１、第１外径ｄ１よりも大きい第２外径ｄ２に拡管されている第２拡管部２３、および第２拡管部２３から管口部２４０にかけて拡管されているフレア部２４を有する。複数のフィン４は、第１拡管部２１が嵌っているフィン孔部４２をそれぞれ有し管２の管軸方向に沿うように並んでいる。サイドプレート３は、第２拡管部２３が嵌っている貫通口部３０を有し複数のフィン４のうち外側のフィン４よりも外側に設けられている。第２拡管部２３における第１拡管部側の端部２３１は、第２拡管部２３においてサイドプレート３に接触している部分よりも複数のフィン４寄りに位置している。第２拡管部２３における第１拡管部側の端部２３１と貫通口部３０における第２拡管部２３に接触している部分との管軸方向距離Ｌ１は、フレア部２４の管軸方向長さ寸法Ｌ２よりも大きい。
【００３８】
この構成によれば、拡管子を管２の内部に挿入して第２拡管部２３を形成する場合に、貫通口部３０に嵌る位置での拡管を終えた後に、フレア部２４を形成できる拡管工程を実施することができる。この拡管工程が実施可能になることにより、拡管によってサイドプレート３から受ける反作用による荷重とフレア部形成時の管２に作用する荷重とが同時に管２に働かない熱交換器１を提供できる。したがって、この熱交換器１は、成形時に管２にかかる荷重の抑制を図ることができる。
【００３９】
管２は、内周面に溝部２６ｂを有する。従来の熱交換器では、拡管時に管の内周面に作用する荷重によって溝部を形成する部分が潰れてしまい、溝部による熱交換性能の向上効果が低減してしまうという問題があった。第１実施形態の熱交換器１では、拡管時に管２に作用する荷重が抑制されるため、溝部２６ｂを形成する突起部２６ａの潰れが抑制されて熱交換性能の向上効果が得られる。
【００４０】
熱交換器１の製造方法は、設置工程と第１拡管工程と第２拡管工程とを含み、管２、複数のフィン４およびサイドプレート３を一体に結合する製造方法である。設置工程は、複数のフィン４とサイドプレート３とをサイドプレート３が最も外側に位置するように並べて、孔内径ｄｆよりも小さい素管外径ｄｔを有する管２をフィン孔部４２および貫通口部３０に挿通する工程である。第１拡管工程は、管２において複数のフィン４に挿通されている部分まで第１拡管子６０を管２の内部に挿し込み、管２の外径を孔内径ｄｆ以上でかつ開口内径ｄｓよりも小さい第１外径ｄ１に拡管して第１拡管部２１を形成する工程である。第２拡管工程は、貫通口部３０を超えてフィン孔部４２に至らない位置まで第２拡管子６１を管２の内部に挿し込み、管２の外径を開口内径ｄｓ以上の大きさの第２外径ｄ２に拡管して貫通口部３０に嵌る第２拡管部２３とフレア部２４とを形成する工程である。第２拡管工程では、第２拡管子６１を管２の内部に挿し込んでいく過程において、貫通口部３０に嵌る部位に第２拡管部２３を形成した後に、フレア部２４を形成する。
【００４１】
この熱交換器１の製造方法によれば、第２拡管部２３を形成する第２拡管工程において、貫通口部３０に嵌る位置での拡管を終えた後に、フレア部２４を形成する。このため、拡管時に反作用によるサイドプレート３からの荷重とフレア部形成時に管２に作用する荷重とが同時に管２にかからない熱交換器１の製造方法を提供できる。したがって、成形時に管２にかかる荷重の抑制が図れる熱交換器１の製造方法を提供できる。
【００４２】
第２拡管工程で使用する第２拡管子６１は、第２拡管部２３を形成する拡径部６１ｂと、フレア部２４を形成するフレア形成部６１ｃとを有している。第２拡管工程では、拡径部６１ｂにおける挿入方向端部が貫通口部３０を通過した後に、フレア形成部６１ｃが管口部２４０に接触する。
【００４３】
この製造方法によれば、拡径部６１ｂが貫通口部３０に嵌る位置での拡管を終えた後に、フレア形成部６１ｃがフレア部２４を形成する。このため、第２拡管子６１を使用することにより、拡管時に反作用によるサイドプレート３からの荷重とフレア部形成時に管２に作用する荷重とが同時に管２にかからない熱交換器１の製造方法を提供できる。
【００４４】
（第２実施形態）
第２実施形態について、図１７〜図２０を参照して説明する。第２実施形態の熱交換器は、第１実施形態に対して、サイドプレート１０３の貫通口部１３０の軸方向長さが相違している。第２実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様であり、以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。図２０に示す状態は、第２拡管工程が終了した状態であり、第２拡管子６１を管２から引き抜き始める状態である。
【００４５】
各図に示すように、貫通口部１３０は、第２拡管部２３と接触している管軸方向長さがサイドプレート１０３の板厚寸法よりも小さくなるように形成されている。貫通口部１３０は、外側の開口端３１と、内側の開口端１３２と、開口端３１と開口端１３２をつなぐ内周面３０ａとを有する。開口端１３２は、貫通口部１３０における第１拡管部側の開口端に含まれる。サイドプレート１０３において管２が挿通される貫通孔は、断面形状が段付き状穴となるように形成されている。この構成によれば、図１８、図１９において、拡管によってサイドプレート３から受ける反作用による荷重を抑制できるので、加工荷重を抑える熱交換器１および熱交換器１の製造方法を提供できる。
【００４６】
（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、一つの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【００４７】
前述の実施形態において、第１拡管子６０を管２から引き抜いた後、第２拡管子６１を挿入するとしたが、第１拡管子６０を引き抜かずに第２拡管子６１を挿入してもよい。この場合には、例えば、第１拡管子６０のマンドレルが挿通可能な、マンドレルと同軸の挿通孔を有する第２拡管子を用いればよい。すなわち、第１拡管子６０が管２に挿入された状態で、第２拡管子を、挿通孔にマンドレルを挿通しながら管２に挿入することで、第１拡管子６０を引き抜くことなく第２拡管工程へと移行することができる。
【００４８】
前述の実施形態において、管２は軸方向に垂直な断面が円形状であるとしたが、断面の形状は円形状に限定されない。例えば、軸方向に垂直な断面が扁平な楕円形状である管２を採用してもよい。
【００４９】
前述の実施形態において、第１拡管子６０および第２拡管子６１は、管２を拡管する前と相似の断面形状である円形状に拡管するとしたが、管２を異なる形状に拡管する拡管子であってもよい。例えば、第１拡管子６０および第２拡管子６１は、管２の断面が円形状から多角形状になるように拡管する拡管子であってもよい。また、第１拡管子６０および第２拡管子６１は、管２の断面形状が拡管前の形状から一部が突出するように拡管する拡管子であってもよい。すなわち、第１拡管子６０および第２拡管子６１は、管２の一部が拡径するように拡管する拡管子であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
２…管、  ３，１０３…サイドプレート、  ４…フィン
２１…第１拡管部、  ２３…第２拡管部、  ２４…フレア部
３０，１３０…貫通口部、３２，１３２…開口端、  ４２…フィン孔部
６０…第１拡管子、  ６１…第２拡管子、  ６１ｂ…拡径部、  ６１ｃ…フレア形成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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