(57)【要約】【課題】二酸化炭素を冷却媒体とする高耐圧の熱交換器ヘッダタンクを低コストなものとする。【解決手段】単一板材からなる一体構造のヘッダタンク本体１１として、所定位置に複数の第１エンボス部２１を有する第１平面部１１Ａと、同一所定位置に複数の第２エンボス部２２を有する第２平面部１１Ｂとを備え、複数の第１エンボス部２１と複数の第２エンボス部２２とを対向して接合することにより、各第１エンボス部２１と各第２エンボス部２２とで仕切られた空間に冷媒流路１３、１６が形成される構造とした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一板材からなる一体構造のヘッダタンク本体（１１）であって、所定位置に複数の第１エンボス部（２１）を有する第１平面部（１１Ａ）と、同一所定位置に複数の第２エンボス部（２２）を有する第２平面部（１１Ｂ）とを備え、前記複数の第１エンボス部（２１）と前記複数の第２エンボス部（２２）とを対向して接合することにより、前記各第１エンボス部（２１）と前記各第２エンボス部（２２）とで仕切られた空間に冷媒流路（１３、１６）を形成したことを特徴とする熱交換器のヘッダタンク（３、４）。
【請求項２】
前記各第１エンボス部（２１）と前記各第２エンボス部（２２）を、ヘッダタンク本体（１１）の長手方向と幅方向にそれぞれ所定間隔で配置し、前記複数の第１エンボス部（２１）と前記複数の第２エンボス部（２２）とを対向して接合することにより、ヘッダタンク本体の長手方向と幅方向にそれぞれ直線的に貫通する複数の冷媒流路（１３、１６）を形成したことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器のヘッダタンク（３、４）。
【請求項３】
少なくとも、パイプ部材（１００）を断面扁平形状のヘッダタンク本体（１１）に形成する工程と、前記ヘッダタンク本体（１１）の第１平面部（１１Ａ）となる平面の所定位置に複数の第１エンボス部（２１）を形成するとともに、第２平面部（１１Ｂ）となる平面の同一所定位置に複数の第２エンボス部（２２）を形成する工程とを含むヘッダタンクの製造方法であって、
前記複数の第１エンボス部（２１）と前記複数の第２エンボス部（２２）とを形成する際に、前記複数の第１エンボス部（２１）と前記複数の第２エンボス部（２２）とを対向して接合することにより、前記各第１エンボス部（２１）と前記各第２エンボス部（２２）とで仕切られた空間に冷媒流路（１３、１６）を形成することを特徴とするヘッダタンク（３、４）の製造方法。
【請求項４】
前記複数の第１エンボス部（２１）と前記複数の第２エンボス部（２２）をバルジ加工により形成することを特徴とする請求項３に記載のヘッダタンク（３、４）の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば車両等に用いられる熱交換器に関するもので、とくに熱交換器コアの内部に冷却媒体を流通させるためのヘッダタンクおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二酸化炭素を冷却媒体とする熱交換器のヘッダタンクは、高耐圧性能を満たすために押出し材により構成されている。従来例として、圧延材のコアプレートと押出し材のキャップセルとから扁平状のヘッダタンクを構成するとともに、ヘッダタンク内に形成された、第１チューブに連通する第１タンク空間および第２チューブに連通する第２タンク空間を仕切る仕切壁に、両タンク空間を連通させる連通部を形成したものが知られている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−８１２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来例のヘッダタンクは押出し材で製作されているため、一般的な熱交換器のヘッダタンクのような板材に比べて材料コストが高くなっていた。また、タンク間の連通溝を形成するための機械加工等が必要となるため、加工コストも高くなっていた。このように、従来の押出し材を使用したヘッダタンクでは、加工工数や原材料等の影響によりコスト増になるという課題があった。
【０００４】
この発明の目的は、低コストで製作することができる熱交換器のヘッダタンクと、その製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、単一板材からなる一体構造のヘッダタンク本体であって、所定位置に複数の第１エンボス部を有する第１平面部と、同一所定位置に複数の第２エンボス部を有する第２平面部とを備え、前記複数の第１エンボス部と前記複数の第２エンボス部とを対向して接合することにより、前記各第１エンボス部と前記各第２エンボス部とで仕切られた空間に冷媒流路を形成したことを特徴とする熱交換器のヘッダタンクである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１において、前記各第１エンボス部と前記各第２エンボス部を、ヘッダタンク本体の長手方向と幅方向にそれぞれ所定間隔で配置し、前記複数の第１エンボス部と前記複数の第２エンボス部とを対向して接合することにより、ヘッダタンク本体の長手方向と幅方向にそれぞれ直線的に貫通する複数の冷媒流路を形成したことを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、少なくとも、パイプ部材を断面扁平形状のヘッダタンク本体に形成する工程と、前記ヘッダタンク本体の第１平面部となる平面の所定位置に複数の第１エンボス部を形成するとともに、第２平面部となる平面の同一所定位置に複数の第２エンボス部を形成する工程とを含むヘッダタンクの製造方法であって、前記複数の第１エンボス部と前記複数の第２エンボス部とを形成する際に、前記複数の第１エンボス部と前記複数の第２エンボス部とを対向して接合することにより、前記各第１エンボス部と前記各第２エンボス部とで仕切られた空間に冷媒流路を形成することを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項３において、前記複数の第１エンボス部と前記複数の第２エンボス部をバルジ加工により形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１および請求項３の発明によれば、ヘッダタンク本体を単一板材からなる一体構造の成型品とすることができるため、ヘッダタンクを押出し材で製作する場合に比べて安い材料で製造することができるようになり、材料コストを削減することができる。また、複数の部材を組み合わせたものに比べて組み付け工数が少なく、タンク間の連通溝を形成するための機械加工等が不要となることから、加工コストを削減することができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、ヘッダタンク内を流通する冷却媒体の流路抵抗を最小限に抑えることができる。
【００１１】
請求項４の発明によれば、バルジ加工することにより材料が均一に伸ばされるため、局部の板厚減少が発生することがなく、耐圧強度が高くなる。さらに、加工後における材料内部での残留応力が少なく、形状凍結性が良くなるため、部品精度を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】
【００１２】
以下、本発明に係わる熱交換器のヘッダタンクを実施するための最良の形態を図面を参照しながら説明する。なお、説明に用いる各図においては、構造を分かり易くするために、適宜にハッチングや輪郭線、境界線等を省略する。
【実施例１】
【００１３】
図４は、本実施例に係わる熱交換器の全体構成を示す斜視図である。熱交換器１は大別すると、熱交換器コア２と、第１ヘッダタンク３と、第２ヘッダタンク４（以下、ヘッダタンクと略称する）とから構成されている。熱交換器コア２は、冷却媒体が流通する複数本の扁平のチューブ５と、隣接するチューブ５の間に配置されたフィン６とで構成されている。この熱交換器コア２の長手方向の一端にはヘッダタンク３が配置され、各チューブ５の一端と連通されている。また熱交換器コア２の長手方向の他端にはヘッダタンク４が配置され、各チューブ５の他端と連通されている。なお、図４には図示していないが、チューブ５の内部には冷却媒体が流通する複数のチューブ穴が形成されている。
【００１４】
ヘッダタンク３、４は、長手方向に沿って互いに等しい間隔となるように並列に配置されている。また、ヘッダタンク３の一方の端部には、冷却媒体を供給するための図示しない供給部材が接合されている。このヘッダタンク３に供給された冷却媒体は、ヘッダタンク３から所定のチューブ５（または所定のチューブ穴、以下同様）に分配されてヘッダタンク４に流入する。そして、冷却媒体はヘッダタンク４から、さらに所定のチューブ５を流通してヘッダタンク３に流入し、外部に取り出される。この間、熱交換器コア２の各チューブ５およびフィン６の間を、空気などの図示しない熱交換媒体が流通することにより、各チューブ５を流通する冷却媒体との間で熱交換が行われる。なお、冷却媒体の流通経路には種々の組み合わせがあり、上記流通経路の説明はその一例であることを補足する。
【００１５】
次に、ヘッダタンク３、４の構造について説明する。図１は、図４のＡ−Ａ線断面に相当する部分断面図。図２は、図１のＢ−Ｂ線断面に相当する部分断面図。図３は、図１のＣ−Ｃ線断面に相当する部分断面図である。ここでは、ヘッダタンク３について説明するが、ヘッダタンク４についても基本的な構成は同じである。
【００１６】
図１に示すように、ヘッダタンク３の主要部となるヘッダタンク本体１１は、１つのパイプ部材からなる一体構造のタンクであり、内部には冷媒流路を構成するエンボス部が形成されている。エンボス部の配置を図２に示す。図２は、ヘッダタンク本体１１の下側平面部１１Ｂの形状を示している。この下側平面部１１Ｂには、エンボス部２２ａ、２２ｂ（以下、適宜に２２と略称する）がヘッダタンクの長手方向（列）に等間隔で２列に配置され、また幅方向（行）にも等間隔で複数行に亘って配置されるように形成されている。本実施例におけるエンボス部２２は、断面が略凸形状であり、平面は略長四角形状となっている。また、幅方向に並んだ２つのエンボス部２２ａ、２２ｂからなる各行の間には、チューブ５を接続するためのチューブ接続穴１４が等間隔で形成されている。なお、チューブ５の内部には、図示しない冷却媒体が流通するチューブ穴１５が等間隔で複数形成されている。
【００１７】
同様に、ヘッダタンク本体１１の上側平面部１１Ａについても、下側平面部１１Ｂと同一配列、同一形状でエンボス部２１ａ、２１ｂ（以下、適宜に２１と略称する）が形成されている。ただし、上側平面部１１Ａには、チューブ５を接続するためのチューブ接続穴１４は形成されていない。
【００１８】
次に、ヘッダタンク３、４の加工工程について説明する。図５（ａ）〜（ｄ）はヘッダタンク３、４の加工工程を示す断面図であり、図１と同じく図４のＡ−Ａ線断面に相当する。また図６（ａ）、（ｂ）は図５のＤ−Ｄ線断面、およびＥ−Ｅ線断面にそれぞれ相当する断面図である。
【００１９】
まず、図５（ａ）に示すように、板材からロール成形等により丸形のパイプ１００を成形する。板材としては、例えばアルミ、ステンレスなどを用いることができる。次に、図５（ｂ）に示すように、パイプ１００をプレスにて楕円形状に成形する。次に、図５（ｃ）に示すように、液圧バルジ加工によりパイプ１００をさらに押圧し、扁平形状とすることによりヘッダタンク本体１１を形作り、同時に本体表面にラフなビード部１０１、１０２を成形する。さらに、図５（ｄ）に示すように、再度、液圧バルジ加工によりビード部１０１、１０２を正規形状に成形してエンボス部２１、２２を形成する。また、ピアス加工により、ヘッダタンク本体１１の下側にチューブ接続穴１４を形成する。
【００２０】
ここで、液圧バルジ加工について説明する。図７は、液圧バルジによる加工装置の概略構成図である。図７には示していないが、上型３２、下型３１には、それぞれエンボス部２１、２２を形成するための凹凸が形成されている。
【００２１】
まず、図５（ｂ）に示すような楕円形状に成形されたパイプ１００を下型３１の上に載せる。次に、上型３２を降下させ、パイプ１００を下型３１とで挟み込み押圧する。ここで、パイプ１００を挟む直前にパイプ１００の長手方向の両側からマニホールド３５を油圧シリンダ３６により水平移動させてパイプ１００の両端部に挿入する。マニホールド３５にはホース３７が接続され、外部から供給された水をマニホールド３５内に注入するとともに、パイプ１００の両端部から水が漏れないようにシールする役割を果たしている。マニホールド３５から水を注入し、パイプ１００の内部を高圧にすることにより、パイプ１００は内部から押し広げられ、上型３２、下型３１に形成された凹凸に応じて所定の形状に成形されてヘッダタンク本体１１となる。次に、下型３１に内蔵されたピアスポンチ３３を油圧シリンダ３４により上昇させて、ヘッダタンク本体１１の下側にチューブ接続穴１４を形成する。加工後にピアスポンチ３３を降下させると、穴開けにより生じたスクラップはピアスポンチ３３の先端に付いたまま外部に取り出される。この後、ヘッダタンク本体１１から水を排出し、マニホールド３５を後退させ、さらに上型３２を定位置まで上昇させることにより液圧バルジ加工が完了する。
【００２２】
以上のような加工工程を経ることにより、ヘッダタンク３、４のヘッダタンク本体１１が完成する。このヘッダタンク本体１１の両端（または一端）に、図４に示すような遮蔽部材７を取り付けることでヘッダタンク３、４が完成する。このヘッダタンク３、４の内部には、図１または図２に示すように、長手方向に並列に３つの冷媒流路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、（以下、適宜に１３と略称する）が形成される。また、図３に示すように、幅方向にも並列に複数の冷媒流路１６ａ、１６ｂ、１６ｃ（以下、適宜に１６と略称する）…が形成される。これらの冷媒流路１３、１６は、図１および図３に示すように、ヘッダタンク本体の長手方向と幅方向にそれぞれ直線的に貫通するように形成されている。
【００２３】
上記のように構成されたヘッダタンク３と４との間に熱交換器コア２を配置して、熱交換器コア２の各チューブ５を各ヘッダタンクのチューブ接続穴１４に挿入することにより熱交換器１が仮組みされる。さらに、ヘッダタンク３（または４）に冷却媒体の図示しない供給部材等を取り付け、これらを一体のまま炉中で加熱してロウ付け接合することにより熱交換器１が完成する。
【００２４】
本実施例によれば、ヘッダタンク３、４を板材から加工した一体構造のパイプ成形品とすることができるため、ヘッダタンクを押出し材で製作する場合に比べて安い材料で製造することができ、材料コストを削減することができる。また、一体構造であるため、複数の部材を組み合わせたものに比べて組み付け工数が少なく、またタンク間の連通溝を形成するための機械加工等が不要となることから、加工コストを削減することができる。また、バルジ加工することにより材料が均一に伸ばされるため、局部の板厚減少が発生することがなく、耐圧強度が高くなる。さらに、加工後における材料内部での残留応力が少なく、形状凍結性が良くなるため、部品精度を向上させることができる。
【００２５】
したがって、本発明によれば、従来の押出し材を使用したヘッダタンクに比べて、加工工数や原材料等のコストを削減することができ、二酸化炭素を冷却媒体とするような高耐圧の熱交換器ヘッダタンクを低コストで製作することが可能となる。
【００２６】
また、本実施例では、冷媒流路１３、１６がヘッダタンク本体１１の長手方向と幅方向にそれぞれ直線的に貫通するように形成されているため、内部を流通する図示しない冷却媒体の流路抵抗を最小限に抑えることができる。
【００２７】
なお、図中に示した各エンボス部の配列、形状等は本実施例の形態に限定されるものではなく、ヘッダタンクの仕様に応じて適切な配置、形状等に設計されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図４のＡ−Ａ線断面に相当する部分断面図。
【図２】図１のＢ−Ｂ線断面に相当する部分断面図。
【図３】図１のＣ−Ｃ線断面に相当する部分断面図。
【図４】実施例に係わる熱交換器の全体構成を示す斜視図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）はヘッダタンクの加工工程を示す断面図。
【図６】（ａ）は図５のＤ−Ｄ線断面に相当する断面図。（ｂ）は図５のＥ−Ｅ線断面に相当する断面図。
【図７】液圧バルジによる加工装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００２９】
１…熱交換器
２…熱交換器コア
３…第１ヘッダタンク
４…第２ヘッダタンク
５…チューブ
６…フィン
７…遮蔽部材
１１…ヘッダタンク本体
１１Ａ…上側平面部
１１Ｂ…下側平面部
１３ａ〜１３ｄ、１６ａ〜１６ｃ…冷媒流路
１４…チューブ接続穴
１５…チューブ穴
２１ａ〜２１ｃ、２２ａ、２２ｂ…エンボス部
２２、２２…エンボス部
３１…下型
３２…上型
３３…ピアスポンチ
３４…油圧シリンダ
３５…マニホールド
３６…油圧シリンダ
３７…ホース
１００…パイプ
１０１、１０２…ビード部
【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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