(57)【要約】【課題】ヘッダを構成する分割部材を板材で形成するとともに、並設した筒状部分の間隔を短縮してヘッダを小型化するようにした熱交換器のヘッダ構造を提供する。【解決手段】ヘッダ１を構成する第１，第２分割部材１Ａ，１Ｂを板材３で形成し、少なくとも第１分割部材１Ａの板材３に、熱交換媒体を流通する複数の筒状部分２の一部を成す複数の円弧部分４と、これら円弧部分４の間に設けて先端面を第２分割部材１Ｂに接合する境界壁５とを形成し、その境界壁５の先端面５ａからの立上り部分５ｂを絞り加工して、この先端面５ａの幅Ｗ１よりも小さい幅Ｗ２に形成することにより、ヘッダ１は筒状部分２を並設した方向の全体寸法を短縮化して、熱交換器を小型化することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向した１対のヘッダ（１）間に平行配置する複数のチューブを連通して熱交換媒体を流通し、各チューブ間に放熱用のフィンを介在した熱交換器であって、前記ヘッダ（１）を第１分割部材（１Ａ）と第２分割部材（１Ｂ）との接合により構成し、これら第１，第２分割部材（１Ａ，１Ｂ）間に熱交換媒体を流通する複数の筒状部分（２）を並設した熱交換器のヘッダ構造において、
前記第１，第２分割部材（１Ａ，１Ｂ）を板材で形成し、これら第１，第２分割部材（１Ａ，１Ｂ）のうち少なくとも一方の板材（３）に、前記筒状部分（２）の一部を成す複数の円弧部分（４）と、これら円弧部分（４）間に設けて先端面（５ａ）を第２分割部材（１Ｂ）に接合する境界壁（５）とを形成し、その境界壁（５）の先端面（５ａ）からの立上り部分（５ｂ）を絞り加工して、その立上り部分（５ｂ）の幅（Ｗ２）を先端面（５ａ）の幅（Ｗ１）以下に形成したことを特徴とする熱交換器のヘッダ構造。
【請求項２】
対向した１対のヘッダ（１）間に平行配置する複数のチューブを連通して熱交換媒体を流通し、各チューブ間に放熱用のフィンを介在した熱交換器であって、前記ヘッダ（１）を第１分割部材（１Ａ）と第２分割部材（１Ｂ）との接合により構成し、これら第１，第２分割部材（１Ａ，１Ｂ）間に熱交換媒体を流通する複数の筒状部分（２）を並設した熱交換器のヘッダの製造方法において、
前記第１，第２分割部材（１Ａ，１Ｂ）を板材（３）のプレス成形品で形成し、これら第１，第２分割部材（１Ａ，１Ｂ）のうち少なくとも一方の板材（３）をプレス成形するにあたって、筒状部分（２）の一部を成す円弧部分（４）間の境界壁（５）に相当する箇所に凹設部（６）を形成する予備成形工程と、
予備成形工程で形成した凹設部（６）の先端（６ａ）に先端面（５ａ）を形成しつつ、その立上り部分（５ｂ）の幅（Ｗ２）を先端面（５ａ）の幅（Ｗ１）以下に絞り加工して境界壁（５）を形成する境界壁成形工程と、
を備えたことを特徴とする熱交換器のヘッダの製造方法。
【請求項３】
予備成形工程および境界壁成形工程は、複数の境界壁（５）のうちの１つをまず加工し、次いで、その完成した境界壁（５）に隣接する境界壁（５）を順次加工していくことを特徴とする請求項２に記載の熱交換器のヘッダの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器のヘッダ構造およびヘッダの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍サイクルやヒートポンプサイクルに用いられる熱交換器は、対向した１対のヘッダ間に平行配置する複数のチューブを連通して熱交換媒体を流通し、各チューブ間に放熱用のフィンを介在した構成となっている。
【０００３】
冷凍サイクルやヒートポンプサイクルの冷媒として超臨界流体である炭酸ガスを用いた場合、内部圧力が高圧化されるためヘッダの耐圧強度を確保する必要があり、押出し材を用いて筒状部分を複数並設した多列穴構造が多く見受けられるが、このようにヘッダを押出し成形した場合は、チューブの差込み穴などの各種穴加工が切削加工にならざるを得ない。
【０００４】
このため、ヘッダを２分割して、一方の分割部材を筒状部分の一部を開放した押出し部材で形成するとともに、他方の分割部材を前記筒状部分の開放部分を閉止する平板で形成し、複数の筒状部分の間に形成した境界壁の先端面を平板に接合するようになったものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３５１７８３号公報（第５頁、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の２分割したヘッダ構造にあっては、２つの分割部材を接合する際のクラッド構造が困難なことから、ロー材を別途供給する必要があり、必然的にコストアップが余儀なくされる。
【０００７】
そのため、コストダウンを図るために板材を用いてそれぞれの分割部材を形成した場合、その板材をプレス加工して筒状部分に相当する円弧部分を複数形成することになるが、それら円弧部分の間には各筒状部分を分離する境界壁が形成される。
【０００８】
そして、各境界壁の先端が相手側の分割部材に接合されて、前記円弧部分と相手側の分割部材との間に筒状部分が構成されるが、このとき、前記境界壁は隣接する円弧部分の終端部に形成されるため、境界壁はその先端から立ち上がる部分は幅が除々に増大することになり、また、その先端にロー付けするための平坦面を形成する必要がある。
【０００９】
このため、ヘッダの分割部材を板材で形成した場合に境界壁の幅が大きくなるため、ヘッダは筒状部分を並設した方向の全体寸法が長くなり、このことは、必然的に熱交換器が大型化して車両搭載上の制約を受けるとともに、材料費が嵩むことになる。
【００１０】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて、ヘッダを構成する分割部材を板材で形成するとともに、並設した筒状部分の間隔を短縮してヘッダを小型化するようにした熱交換器のヘッダ構造およびヘッダの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために本発明にあっては、ヘッダを構成する第１，第２分割部材を板材で形成し、これら第１，第２分割部材のうち少なくとも一方の板材に、熱交換媒体を流通する複数の筒状部分の一部を成す複数の円弧部分と、これら円弧部分の間に設けて先端面を第２分割部材に接合する境界壁とを形成し、その境界壁の先端面からの立上り部分を絞り加工して、その立上り部分の幅を先端面の幅以下に形成したことを特徴としている。
【００１２】
【発明の効果】
かかる構成になる本発明によれば、板材で形成した第１，第２分割部材の少なくとも一方の円弧部分の間に形成した境界壁は、その先端面からの立上り部分の幅をこの先端面の幅以下に形成したので、円弧部分は非円形状となるが、ヘッダは筒状部分を並設した方向の全体寸法を短縮化でき、ひいては、熱交換器を小型化して、車両搭載上のレイアウトの自由度を広げるとともに、材料費を節約してコストダウンを達成できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００１４】
図１〜図４は本発明にかかる熱交換器のヘッダ構造の一実施形態を示し、図１はヘッダの断面図、図２はヘッダの製造工程を（ａ）〜（ｅ）によって順を追って示す断面図、図３は境界壁の成形工程を（ａ），（ｂ）によって順を追って示す要部断面図、図４は境界壁を形成するプレス装置の動作を（ａ），（ｂ）によって順を追って示す断面図である。
【００１５】
この実施形態のヘッダ構造を適用する熱交換器は、一般に知られるように対向した１対のヘッダ間に、平行配置した複数のチューブを連通して熱交換媒体を流通し、各チューブ間に放熱用のフィンを介在した構成となっており、ヘッダとは換言すればタンクのことであり、一方のヘッダに導入した熱交換媒体を、チューブに通過させた後に他方のヘッダに送給するようになっている。
【００１６】
また、この実施形態では前記熱交換器を、炭酸ガスを熱交換媒体としての冷媒とした冷凍サイクルやヒートポンプサイクルに用いた場合で、熱交換器内の内部圧力が著しく高圧化されるため、図１に示すようにヘッダ１は耐圧強度を確保するため、複数（本実施形態では４つ）の筒状部分２を並設した構造となっている。
【００１７】
ここで、この実施形態では前記ヘッダ１を、図１に示すように２分割した第１分割部材１Ａと第２分割部材１Ｂとを接合して構成するようになっており、特に、この実施形態では第１分割部材１Ａに本発明を適用するようになっている。
【００１８】
即ち、この実施形態のヘッダ構造では、前記第１分割部材１Ａを板材３で形成し、この板材３に、前記筒状部分２の一部を成す複数の円弧部分４と、これら円弧部分４間に設けて、先端面５ａを第２分割部材１Ｂに接合する境界壁５とを形成し、その境界壁５の先端面５ａからの立上り部分５ｂを、この先端面５ａの幅Ｗ１よりも小さい幅Ｗ２に形成してある。尚、この実施形態では境界壁５の先端部分は、先端面５ａから立上り方向に向かって縮幅して台形状に形成してある。なお、板材３は、芯材ＪＩＳ３００３が用いられ、芯材の両外面がろう材ＪＩＳ４３４３形成されている。
【００１９】
図２（ａ）〜（ｅ）は前記第１分割部材１Ａの製造方向を示し、前記板材３をプレス成形して前記円弧部分４および境界壁５を形成するようになっており、まず、図２（ａ）に示すように、板材３の中央部、つまり、前記４つの円弧部分２の間にそれぞれ形成される３つの境界壁５のうち、中央の境界壁５に相当する箇所に凹設部６を形成（第１予備成形工程）する。
【００２０】
次いで、図２（ｂ）に示すように、第１予備成形工程で形成した凹設部６の先端６ａ（図２（ａ）参照）に先端面５ａを形成しつつ、その立上り部分５ｂを先端面５ａの幅Ｗ１よりも小さい幅Ｗ２に絞り加工して境界壁５を形成（第１境界壁成形工程）する。
【００２１】
このとき、前記凹設部６から前記境界壁５を形成する際の工程設計を図３に示したが、図３（ａ）に示すように凹設部６の先端部に形成した円弧部分の周方向の長さＬ０は、図３（ｂ）に示すＬ１およびＬ２を用いて、Ｌ０＝２Ｌ１＋Ｌ２＋αとなるように設定してある。このとき、Ｌ１は凹設部６の先端円弧部の半径であり、Ｌ２は境界壁５の立上り部分の両側肉厚部分の中心から中心までの距離である。また、αは境界壁５を形成するに必要な長さ分を表す。
【００２２】
また、図３（ｂ）に示すように、境界壁５の先端面５ａから板材３の一般部分の下面までの高さＨと、境界壁５の先端面５ａから凹設部６の先端までの高さΔｈとの関係は、板材３の材料に応じた絞り加工性によって決定されるものであり、剛性や靱性が高くて成形が困難な材質ではΔｈを大きくとって、凹設部６の曲率Ｒを大きくすることにより加工を成立させるようになっている。
【００２３】
更に、前記第１予備成形工程および前記第１境界壁成形工程は図４に示すプレス金型１０を用いて行うようになっており、図４（ａ）で行う第１予備成形工程では、板材３を１対のカムパンチ１１とパッド１２との間にセットして、スプリング１３の付勢力で板材３を固定し、この状態で１対のカムパンチ１１をベースプレート１４に沿って互いに近接方向に移動させて加工する。
【００２４】
板材３のカムパンチ１１との接触部分は、このカムパンチ１１の近接移動によって板材３には円弧状の凹設部６が形成され、そして、カムパンチ１１の更なる近接移動によって凹設部６が押し縮められるとともに、凹設部６の先端６ａが固定ポンチ１５に突き上げられて平坦化される。
【００２５】
そして、最終的に図４（ｂ）に示すように、板材３がパッド１２の下面形状部１２ａに接触した時点で、凹設部６は先端面５ａを有する境界壁５として形成される。尚、パッド１２はガイドピン１６に沿って昇降する。
【００２６】
次に、図３（ａ）の第１予備成形工程および図３（ｂ）の第１境界壁成形工程によって中央部の１つの境界壁５を形成した後、図３（ｃ）の第２予備成形工程によって、前記境界壁５の両側に円弧部分４を形成しつつ凹設部６を形成し、次いで図３（ｄ）の第２境界壁成形工程によって、第２予備成形工程で形成した凹設部６から境界壁５を形成する。
【００２７】
このとき、前記第２予備成形工程および前記第２境界壁成形工程の工程設計は図３に示した第１予備成形工程および第１境界壁成形工程と同様であり、また、第２予備成形工程で形成する凹設部６および第２境界壁成形工程で形成する境界壁５のプレス金型は、第１予備成形工程および第１境界壁成形工程で用いた図４のプレス金型１０と同様である。
【００２８】
そして、前記第２予備成形工程および前記第２境界壁成形工程を行った後、図２（ｅ）に示す終端処理工程によって、板材３の両側端部４ａの形状加工を行って第１分割部材１Ａのプレス加工を完了する。
【００２９】
また、図２（ａ）〜（ｅ）の一連のプレス工程で完了した第１分割部材１Ａは、図外のトリム加工などの後加工を施した後に最終の製品形状として提供する。
【００３０】
そして、前記第１分割部材１Ａを用いてヘッダ１を構成するには、図１に示すように、境界壁５の先端面５ａおよび両側端部４ａを、第２分割部材１Ｂの境界壁２０の先端面２０ａおよび両側端部２１ａにロー付けにより接合し、第１分割部材１Ａの各円弧部分４と第２分割部材１Ｂの各円弧部分２１との間に筒状部分２を形成することになる。
【００３１】
従って、この実施形態に示した熱交換器のヘッダ構造では、第１分割部材１Ａを形成する板材３に形成した境界壁５は、その先端面５ａからの立上り部分５ｂを絞り加工によって先端面５ａの幅Ｗ１よりも小さい幅Ｗ２に形成したので、筒状部分２を形成する円弧部分４は非円形状となるが、ヘッダ１は筒状部分２を並設した方向、つまり幅方向の全体寸法を短縮化できる。
【００３２】
このため、熱交換器の厚さ方向寸法を減少して小型化を図ることができるため、車両搭載上のレイアウトの自由度を広げるとともに、材料費を節約してコストダウンを達成できる。尚、円弧部分４が非円形状となった場合にも、全体的に円形状若しくは長円形状を保持できるので、耐圧強度の大きな低下を防止して、炭酸ガスを用いた冷媒圧力に対して十分な強度を備える。
【００３３】
また、この実施形態のヘッダの製造方法では、板材３をプレス成形するにあたって、第１，第２予備成形工程では、図２（ａ）に示すように筒状部分２の一部を成す円弧部分４間の境界壁５に相当する箇所に凹設部６を形成した後、第１，第２境界壁成形工程では、図２（ｂ）に示すように前記凹設部６の先端６ａに先端面５ａを形成しつつ、その立上り部分５ｂを先端面５ａの幅Ｗ１よりも小さい幅Ｗ２に絞り加工して境界壁５を形成したので、板材３の平坦部分から境界壁５を形成するにあたって凹設部６を経由したことにより、境界壁５の先端面５ａおよび立上り部分５ｂを所望の形状に精度良く加工することができる。
【００３４】
更に、第１予備成形工程および第１境界壁成形工程によって、複数の境界壁５のうちの１つをまず加工し、次いで、第２予備成形工程および第２境界壁成形工程によって、その完成した境界壁５に隣接する境界壁５を順次加工するようにしたので、隣接する境界壁５の加工に影響を及ぼすこと無く、複数形成される各境界壁５の所望の形状を精度良く形成することができる。
【００３５】
また、この実施形態では、第１，第２分割部材１Ａ，１Ｂを板材３のプレス加工品として提供したので、廉価な材料を採用できるとともに、クラッド材を採用できることからコスト低減を図ることができる。
【００３６】
ところで、前記実施形態では境界壁５の先端部分は、先端面５ａの幅Ｗ１よりも立上り部分５ｂの幅Ｗ２が小さくなる台形状に形成したが、これに限ることなく図５に示す他の実施形態のヘッダ１００に示すように、先端面５ａの幅Ｗ１と立上り部分５ｂの幅Ｗ２とを略等しく形成したものにあっても、前記実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。
【００３７】
また、本発明の熱交換器のヘッダ構造は前記各実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるヘッダの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるヘッダの製造工程を（ａ）〜（ｅ）によって順を追って示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態における境界壁の成形工程を（ａ），（ｂ）によって順を追って示す要部断面図である。
【図４】本発明の一実施形態における境界壁を形成するプレス装置の動作を（ａ），（ｂ）によって順を追って示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態におけるヘッダの断面図である。
【符号の説明】
１，１００  ヘッダ
１Ａ  第１分割部材
１Ｂ  第２分割部材
２  筒状部分
３  板材
４  円弧部分
５  境界壁
５ａ  境界壁の先端面
５ｂ  境界壁の立上り部分
６  凹設部
６ａ  凹設部の先端
【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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