(57)【要約】【課題】  構造が簡単でチューブ１および出入口パイプ８とのろう付け性の良い熱交換器のヘッダおよびその製造方法の提供。【解決手段】  プレートの幅方向の一方の縁部に係止用凹部４が形成され、他方の縁部に係合用凸部５が形成され、そのプレートを幅方向に順次曲折して管状に形成し、それにより係止用凹部４および係合用凸部５を嵌着してヘッダ本体６が構成される。そして、ヘッダ本体６に多数のチューブ挿通孔11が並列されると共に、出入口パイプ８のパイプ挿通孔12が形成される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列された多数の偏平チューブ(1) と、隣合う偏平チューブ(1) 間に配設された多数のフィン(2) と、により熱交換器コアが構成され、
プレートを管状に曲折してなり、そのコアの端に配置されて、前記偏平チューブ(1) の端部が挿通され、その挿通部および管状の継目がろう付け固定される熱交換器のヘッダ(3) において、
プレートの幅方向の一方の縁部に、幅方向への抜け止め手段(4a)を有する係止用凹部(4) がその縁部切断面直角に切断加工により形成されると共に、他方の縁部にその係止用凹部(4) に整合する係合用凸部(5) が縁部切断面直角に一体に切断加工により突設形成され、その係止用凹部(4) および係合用凸部(5) は、その外周の変曲部が滑らかな曲線に形成され、
そのプレートを幅方向に順次曲折して方形管状に形成すると共に、前記係止用凹部(4) に係合用凸部(5) を嵌着してヘッダ本体(6) が構成され、
そのヘッダ本体(6) 外周に多数のチューブ挿通孔(11)が並列され、
そのヘッダ本体(6) の長手方向の両開口端に端蓋(7) が閉塞されてなる熱交換器のヘッダ。
【請求項２】
請求項１において、
前記ヘッダ本体(6) の断面外周が円形または方形に形成された熱交換器のヘッダ。
【請求項３】
請求項２において、
ヘッダ本体(6) の断面外周が方形に形成され、
プレートの幅方向の一方の縁部に、幅方向への抜け止め手段(4a)を有する係止用凹部(4) が平面的に形成されると共に、他方の縁部にその係止用凹部(4) に整合する係合用凸部(5) が平面的に一体に突設形成され、
そのプレートを幅方向に順次曲折して方形管状に形成すると共に、前記係止用凹部(4) に係合用凸部(5) を嵌着してヘッダ本体(6) が構成され、
そのヘッダ本体(6) の外周の一方の平面に多数のチューブ挿通孔(11)が並列されると共に、他方の平面に出入口パイプ(8) のパイプ挿通孔(12)が形成され、
そのヘッダ本体(6) の長手方向の両開口端に端蓋(7) が閉塞されてなる熱交換器のヘッダ。
【請求項４】
請求項２において、
ヘッダ本体(6) の断面外周が円形に形成され、
プレートの幅方向の一方の縁部に、幅方向への抜け止め手段(4a)を有する係止用凹部(4) が曲面に形成されると共に、他方の縁部にその係止用凹部(4) に整合する係合用凸部(5) が曲面に一体に突設形成され、
そのプレートを幅方向に順次曲折して円形管状に形成すると共に、前記係止用凹部(4) に係合用凸部(5) を嵌着してヘッダ本体(6) が構成され、
そのヘッダ本体(6) の外周に多数のチューブ挿通孔(11)が並列されると共に、出入口パイプ(8) のパイプ挿通孔(12)が形成され、
そのヘッダ本体(6) の長手方向の両開口端に端蓋(7) が閉塞されてなる熱交換器のヘッダ。
【請求項５】
請求項１において、
前記端蓋(7) に、出入口パイプ(8) および／または給水用のフィラネック(9) 或いは、取付用ボス部が突設された熱交換器のヘッダ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５に記載の熱交換器のヘッダを製造する方法において、
前記プレートの幅方向の中央位置に、多数のチューブ挿通孔(11)を並列すると共に、そのチューブ挿通孔(11)の孔縁部を内面側にバーリング形状に突設し、プレートの幅方向の一方の縁部をその部分の最終形状に予め形成し且つ、幅方向の他方の縁部をその部分の最終形状より外側に開いた形状に曲折形成する工程と、
前記バーリング形状の部分が凹陥した芯金(16)を、曲折された前記プレートの内部に挿入して、前記他方の縁部を一方の縁部に巻き締めるように嵌着する工程と、を具備する熱交換器のヘッダの製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記切断加工を、その切断に伴う縁のバリ(17)が内面側に形成されるようにした熱交換器のヘッダの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろう材が被覆されたアルミニューム製ブレージングシートからなる一枚の細長いプレートを、幅方向に曲折して管状に形成し、その両端を閉塞することにより熱交換器のヘッダを構成したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に熱交換器のヘッダは、細長い箱状に形成されたヘッダ本体と、その開口端を閉塞する細長いヘッダプレートとを有する。そのヘッダプレートには、多数のチューブ挿通孔が穿設され、ヘッダ本体にはパイプ挿通孔が形成されている。  次に、より簡易な熱交換器のヘッダとして一枚の細長いアルミニューム製ブレージングシートからなるプレートを円管状に曲折形成し、その一側に多数のチューブ挿通孔を並列すると共に、他側に出入口パイプの挿通孔を形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
さらに、円管状に曲折した突き合わせ縁の一方の縁部に抜け止め用の逆台形状の凸縁部を多数並列すると共に、他方の縁部にその凸縁部に整合する凹縁部を並列形成し、それら両者を嵌め合わせしたものが提案されている。（例えば、特許文献２参照）
この提案は、ろう付けを良好に行うために、互いに嵌着される両縁部の外面側を断面楔状に塑性変形し、その変形部の表面にろう材を配置したものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−８４３９７号公報（第１図，第４図）
【特許文献２】特開平２−１６２８５号公報（第１１図〜第１３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
表面にろう材を有するアルミニューム製ブレージングシートからなる一枚の細長いプレートを円管状に形成してヘッダを構成したものは、部品点数が少なく構造が簡単である特徴を有する。しかし上記公知例のうち、前者はその付き合わせ部に隙間が生じ、ろう付け不良を起こすおそれがある。
また後者は、突き合わせの縁部を断面楔状にする成形およびその嵌着が面倒であると共に、その嵌着の際に嵌着部が変形して隙間が生じるおそれがある。いずれにしても、その部分のろう付けの信頼性に欠ける欠点があった。
そこで本発明は、アルミニューム製ブレージングシートからなる一枚のプレートを管状にし、その継目を正確にろう付けできる熱交換器のヘッダおよびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の本発明は、並列された多数の偏平チューブ(1) と、隣合う偏平チューブ(1) 間に配設された多数のフィン(2) と、により熱交換器コアが構成され、
プレートを管状に曲折してなり、そのコアの端に配置されて、前記偏平チューブ(1) の端部が挿通され、その挿通部および管状の継目がろう付け固定される熱交換器のヘッダ(3) において、
プレートの幅方向の一方の縁部に、幅方向への抜け止め手段(4a)を有する係止用凹部(4) がその縁部切断面直角に切断加工により形成されると共に、他方の縁部にその係止用凹部(4) に整合する係合用凸部(5) が縁部切断面直角に一体に切断加工により突設形成され、その係止用凹部(4) および係合用凸部(5) は、その外周の変曲部が滑らかな曲線に形成され、
そのプレートを幅方向に順次曲折して方形管状に形成すると共に、前記係止用凹部(4) に係合用凸部(5) を嵌着してヘッダ本体(6) が構成され、
そのヘッダ本体(6) 外周に多数のチューブ挿通孔(11)が並列され、
そのヘッダ本体(6) の長手方向の両開口端に端蓋(7) が閉塞されてなる熱交換器のヘッダである。（請求項１）
【０００７】
上記構成において、前記ヘッダ本体(6) の断面外周を円形または方形に形成することができる。（請求項２）
さらに上記構成において、ヘッダ本体(6) の断面外周を方形にした場合、プレートの幅方向の一方の縁部に、幅方向への抜け止め手段(4a)を有する係止用凹部(4) を平面的に形成すると共に、他方の縁部にその係止用凹部(4) に整合する係合用凸部(5) を平面的に一体に突設形成し、
そのプレートを幅方向に順次曲折して方形管状に形成すると共に、前記係止用凹部(4) に係合用凸部(5) を嵌着してヘッダ本体(6) を構成し、
そのヘッダ本体(6) の外周の一方の平面に多数のチューブ挿通孔(11)を並列すると共に、他方の平面に出入口パイプ(8) のパイプ挿通孔(12)を形成し、
そのヘッダ本体(6) の長手方向の両開口端に端蓋(7) を閉塞することができる。（請求項３）
【０００８】
さらには、上記構成において、ヘッダ本体(6) の断面外周を円形に形成した場合には、  プレートの幅方向の一方の縁部に、幅方向への抜け止め手段(4a)を有する係止用凹部(4) を曲面に形成すると共に、他方の縁部にその係止用凹部(4) に整合する係合用凸部(5) を曲面に一体に突設形成し、
そのプレートを幅方向に順次曲折して円形管状に形成すると共に、前記係止用凹部(4) に係合用凸部(5) を嵌着してヘッダ本体(6) を構成し、
そのヘッダ本体(6) の外周に多数のチューブ挿通孔(11)を並列すると共に、出入口パイプ(8) のパイプ挿通孔(12)を形成し、
そのヘッダ本体(6) の長手方向の両開口端に端蓋(7) を閉塞することができる。（請求項４）
また、上記構成において、前記端蓋(7) に、出入口パイプ(8) および／または給水用のフィラネック(9) 或いは、取付用ボス部を突設形成することができる。（請求項５）
【０００９】
次に、上記のいずれかの熱交換器のヘッダを製造する方法において、
前記プレートの幅方向の中央位置に、多数のチューブ挿通孔(11)を並列すると共に、そのチューブ挿通孔(11)の孔縁部を内面側にバーリング形状に突出し、プレートの幅方向の一方の縁部をその部分の最終形状に予め形成し且つ、幅方向の他方の縁部をその部分の最終形状より外側に開いた形状に曲折形成する工程と、
前記バーリング形状の部分が凹陥した芯金(16)を、曲折された前記プレートの内部に挿入して、前記他方の縁部を一方の縁部に巻き締めるように嵌着する工程と、を具備させることがきる。（請求項６）
また、上記製造方法において、
前記切断加工を、その切断に伴う縁のバリ(17)が内面側に形成されるようにすることができる。（請求項７）
【発明の効果】
【００１０】
本発明の熱交換器のヘッダは、プレートの幅方向の一方の縁部に係止用凹部４が形成され、他方の縁部にそれに整合する係合用凸部５が突設形成され、そのプレートを幅方向に順次曲折して管状に形成すると共に、係止用凹部４に係合用凸部５を嵌着して抜け止め手段４ａを有するヘッダ本体６が構成されるものである。そしてその係止用凹部４および係合用凸部５の外周の変曲部が滑らかな曲線で形成されているため、円滑に係止用凹部４に係合用凸部５を嵌着して抜け止め手段４ａを構成できる。しかも、係止用凹部４および係合用凸部５の切断縁部は直角に形成されているため、精度よく迅速に製造でき、両者の嵌着部の隙間を可及的に小さくして、ろう付けの際にろう材の浸入を円滑に行い、信頼性の高いヘッダを提供できる。
【００１１】
上記構成において、ヘッダ本体の断面外周が円形または方形に形成されたものにおいては、金型の形成が容易で、ヘッダを安価に提供できる。
上記構成において、断面外周が方形に形成され、係止用凹部４および係合用凸部５が平面的に形成されたものにおいては、夫々の平面にチューブ挿通孔11とパイプ挿通孔12とを容易に形成し、それらに挿通されるチューブ１の端部外周および出入口パイプ８の端部外周とのろう付けを確実に行うことができる。即ち、チューブ挿通孔11およびパイプ挿通孔12をヘッダ３の各平面に均一に形成することが容易であり、それによってチューブ１および出入口パイプ８とヘッダ本体６とのろう付けを均一に行い得る。
しかも、係止用凹部４と係合用凸部５とは幅方向への抜け止め手段４ａを有するものであるから、プレートの継目を確実に保持し、ろう付けに伴う熱膨張によって接合部が分離するのを防止できる。
【００１２】
上記構成において、ヘッダ本体６の断面外周を円形に形成できる。この場合にも外周が滑らかな曲線に形成された係止用凹部４と係合用凸部５とが幅方向へ抜け止め手段４ａを構成し、両者の嵌着を容易にしてろう付けの信頼性を確保できる。
上記構成において、端蓋７に出入口パイプ８および／または給水用のフィラネック９或いは、取付用ボス部を突設することができる。
この場合には、比較的小さな端蓋７に出入口パイプ８等を取り付ければ足り、その加工および組立てが容易となる。
【００１３】
次に、本発明の製造方法は、上記いずれかの熱交換器のヘッダを製造するものであり、バーリング部15を逃げた凹陥部を有する芯金16が内部に挿入された状態で、他方の縁部を一方の縁部に巻き締めて、係合用凸部５と係止用凹部部４とを嵌着するものであるから、確実に両者の嵌着を行い、その隙間を可及的に少なくして、それらの間をろう付けする際、そのろう付けの信頼性を確保できる。
上記製造方法において、その切断加工の際に、バリ17がプレートの内面側に形成されるようにした場合には、ろう付けの際に溶融したろう材を円滑にヘッダ本体の継目に浸入させ、ろう付けの信頼性をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明の熱交換器の第１のヘッダの要部斜視図であり、図２は同ヘッダを用いた熱交換器の要部横断面図であって、図３のII−II矢視略図である。また、図３は同ヘッダを用いた熱交換器の正面図、図４は同平面図である。さらに図５はそのヘッダ本体の製造工程を示す説明図である。また、図６は本発明の熱交換器の第２のヘッダのヘッダ本体の製造工程を示す説明図である。
【００１５】
先ず、第１の例のヘッダは、図１に示す如くそのヘッダ本体６が一枚の細長いアルミニューム製ブレージングシート材のプレートからなり、そのろう材を外面側にして、プレートを幅方向に曲折し、その両端縁どうしを互いに接続し、方形管状に形成したものである。その幅方向の一方の縁部には係止用凹部４が平面的に形成されると共に、他方の縁部にその係止用凹部４に整合する係合用凸部５が平面的に一体に突設形成されている。そしてこの係止用凹部４および係合用凸部５は、共にその両側部がクビレてそれが抜け止め手段４ａを形成している。
【００１６】
これは、係止用凹部４に係合用凸部５を嵌着することによって、プレートの幅方向への抜け止め機能を有する。その嵌着を容易にするために、図１に示す如く、その係合用凸部５の両側部の変曲部５ａ，５ｂが滑らかな曲線で形成され、それに整合する係止用凹部４もその両側が滑らかな曲線に形成されている。
ヘッダ本体６の一側には多数のチューブ挿通孔11が穿設され、夫々のチューブ挿通孔11の孔縁部には、この例ではバーリング部15を内面側に有する。また、ヘッダ本体６の他側にはパイプ挿通孔12が形成され、その孔縁部にも内面側にバーリング部が形成されている。
なお、これらのバーリング部は省略することもできる。
【００１７】
（ヘッダ本体の製造方法）
このようなヘッダ本体６は、一例として、図５の（Ａ）〜（Ｃ）のようにしてプレス成形により順に製造することができる。この例では、まず外面側にろう材が被覆され内面側に犠牲陽極材が被覆されたアルミニューム製のブレージングシートを用い、外周形状を切断加工して平面状のプレートが形成される。このとき切断刃は外面側（ろう材側）から内面側（犠牲陽極側）に移動し、内面側に僅かのバリが生じる（（Ｇ）のバリ17参照）次いで、その幅方向の一方の縁部19を平面に直角に立ち上げると共に、他方の縁部20を内面側が鈍角になるように立ち上げる（Ａ）。それと同時または、それに次いで、チューブ挿通孔11を多数並列する。そのチューブ挿通孔11の孔縁部はバーリング加工されたバーリング部15を有する。
【００１８】
次いで、（Ｂ）の如く、一部を除き全体の断面が略方形になるように、プレートを幅方向に曲折する。このとき、（Ｄ）の芯金16が用いられる。この芯金16は断面が略方形で、その一辺側には横断面をバーリング部15に整合させた凹陥部18が形成されている。その凹陥部18をバーリング部15に被嵌し、その状態で金型22にプレス成形する。すると（Ｂ）の如く他方の縁部のみ斜めの傾斜辺を有し、他は方形に成形される。そこで、次に、（Ｅ）の如く別の金型23を芯金16に圧着し他方の縁部を押し込んで、図１に示す如く係止用凹部４に係合用凸部５を巻き締めるように嵌着する。すると、それら両者間は隙間なく組み合わされ、断面が完全な方形の筒状に形成される。そこで芯金16を引き抜き、図示しない新たな芯金を入れて、図１のパイプ挿通孔12を形成する。
【００１９】
このようにしてなるヘッダ本体６の夫々のチューブ挿通孔11には、図２および図３に示す如く、チューブ１の端部が挿通され、各チューブ１間に冷却用のフィン２が配置される。
なお、チューブ１の並列方向両端には一対のサポート13が配置される。そしてその両端がヘッダ本体６の偏平な孔に挿通され、或いは接触される。
【００２０】
次に、パイプ挿通孔12には出入口パイプ８の端部が挿通される。また、図３の如くヘッダ本体６の上下両端には一対の端蓋７が配置される。図３において右側のヘッダ本体６の上端の端蓋７には、熱交換器をエンジン冷却水冷却用として用いる場合にはフィラネック９が連通される。オイルクーラやインタークーラとして用いる場合には、それは不要である。また、いずれの熱交換器にも取付用のボス部が突設されることがある。
図３の例では、下端の端蓋７には出入口パイプ８が連通される。
なお、互いに接続される各部品の少なくとも一方の表面には予めろう材が被覆されたブレージングシートが用いられる。
【００２１】
そして図３および図４の如く組み立てた状態で（プレッシャバルブ付きキャップ10を除く）、全体を高温の炉内に挿入し、各部品表面のろう材を溶融し、次いでそれを冷却固化することにより、各部品間を一体的にろう付け固定する。それと共に、図１，図２においてヘッダ本体６の幅方向両縁部どうしを一体に且つ、液密にろう付け固定して熱交換器を完成する。このとき、ヘッダ本体６の幅方向両縁部19，20の突き合わせ面は、ろう材が毛管現象により内部に浸入する程度の極めて僅かの隙間しかない。しかも、ろう材が被覆された外面側の縁は切断加工により（Ｇ）の如く極めて僅かに内面側にダレており、それがろう材を円滑に継目に導き、その継目を確実にろう付け固定する。
【変形例】
【００２２】
次に、図６はヘッダの断面が円形の例であり、この例ではプレートの幅方向の一方の縁部19を最終形状の断面１／４の円形に形成し、他方の縁部20をそれより曲率半径の大なる曲面に形成する。そして、芯金16を介して、（Ｂ）（Ｃ）の如く順に曲折して円形断面を得る。
なお、第１の例はエンジン冷却水冷却用の熱交換器であるが、本熱交換器はそれに限らず空調用のコンデンサやエバポレータ，インタークーラ，オイルクーラその他にも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の熱交換器のヘッダの要部斜視図。
【図２】同ヘッダを用いた熱交換器の要部横断面図であって、図３のII−II矢視断面図。
【図３】同ヘッダを用いた熱交換器一例を示すの正面図。
【００２４】
【図４】同平面図。
【図５】同ヘッダ本体の製造順序の一例を示す説明図。
【図６】同ヘッダ本体の他の例の製造順序の一例を示す説明図。
【符号の説明】
【００２５】
１  チューブ
２  フィン
３  ヘッダ
４  係止用凹部
４ａ  抜け止め手段
５  係合用凸部
５ａ，５ｂ  変曲部
６  ヘッダ本体
７  端蓋
８  出入口パイプ
９  フィラネック
10  プレッシャバルブ付きキャップ
【００２６】
11  チューブ挿通孔
12  パイプ挿通孔
13  サポート
14  取付孔
15  バーリング部
16  芯金
17  バリ
18  凹陥部
19  縁部
20  縁部
21  ろう材
22  金型
23  金型                                                            
【図１】
2005114199.tif 000003
【図２】
2005114199.tif 000004
【図３】
2005114199.tif 000005
【図４】
2005114199.tif 000006
【図５】
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【図６】
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