(57)【要約】【課題】チューブの拡管時における加工度を抑制して、好適な拡管を可能とするプレートフィン型熱交換器の製造方法を提供する。【解決手段】プレートフィン型熱交換器の製造方法において、長径方向端部における曲げ部１３１ａのＲ寸法が、長径方向中央部における平行壁部１３１ｂの幅寸法の１／２よりも大きくなるようにチューブ１３１を形成する第１工程と、チューブ孔１３２ａの全体形状が、チューブ１３１の断面形状よりも大きく、且つ長円形状と成るようにプレートフィン１３２を形成し、複数枚、積層する第２工程と、チューブ孔１３２ａにチューブ１３１を挿通する第３工程と、断面形状が長円形状を成す拡管子２００によって、チューブ１３１との間に非接触部１４０を形成して拡管を開始し、最終的にチューブ１３１をチューブ孔１３２ａに沿わせるように拡管を完了して圧着させる第４工程とを設ける。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状が長円状を成して内部流体が流通するチューブ（１３１）を、帯状のプレートフィン（１３２）に形成されたチューブ孔（１３２ａ）に挿通させた後に、拡管して、前記チューブ孔（１３２ａ）に圧着させるプレートフィン型熱交換器の製造方法であって、
前記長円状を成す断面形状の長径方向端部における曲げ部（１３１ａ）のＲ寸法が、長径方向中央部における平行壁部（１３１ｂ）の幅寸法の１／２よりも大きくなるように、前記チューブ（１３１）を形成する第１工程と、
前記チューブ孔（１３２ａ）の全体形状が、前記チューブ（１３１）の断面形状よりも大きく、且つ長円形状と成るように前記プレートフィン（１３２）を形成し、このプレートフィン（１３２）を複数枚、積層する第２工程と、
複数積層した前記プレートフィン（１３２）の前記チューブ孔（１３２ａ）に、前記チューブ（１３１）を挿通する第３工程と、
断面形状が長円形状を成すと共に、先端部から後端側に向けて相似状に拡大する拡管子（２００）によって、初期段階において前記チューブ（１３１）の前記Ｒ寸法を備える部位との間に非接触部（１４０）を形成して前記拡管を開始し、最終的に前記チューブ（１３１）を前記チューブ孔（１３２ａ）に沿わせるように前記拡管を完了して前記圧着させる第４工程とを備えることを特徴とするプレートフィン型熱交換器の製造方法。
【請求項２】
前記チューブ孔（１３２ａ）は、このチューブ孔（１３２ａ）の周囲に縁立て成形によって形成されるバーリング部（１３２ｂ）を備えることを特徴とする請求項１に記載のプレートフィン型熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状のプレートフィンおよびチューブ等から成るプレートフィン型熱交換器に関するもので、水冷エンジン等の液冷式内燃機関の冷却液を冷却するラジエータに適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
従来のプレートフィン型熱交換器として、例えば特許文献１に示されるものが知られている。即ち、このプレートフィン型熱交換器は、帯状に形成されて複数のチューブ孔を備えるプレートフィンが、所定間隔を有して厚み方向に複数積層された後に、プレートフィンのチューブ孔に複数のチューブが挿通されて形成されている。
【０００３】
チューブの長手方向に直交する断面形状は、扁平形状（例えば楕円形状）を成しており、チューブはプレートフィンに挿通された後に、チューブと同様の扁平断面形状を有する拡管子によって拡管されることで、プレートフィンのチューブ孔に圧着固定されるようになっている。
【特許文献１】特開２０００−７４５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、拡管子はチューブ内壁の全周に当接するため、チューブは全周に渡って伸ばされることになり、チューブの加工度（歪）が増大していた。よって、その分、チューブのスプリングバックも大きくなり、加工後にプレートフィン（チューブ孔）との間に隙間が生じて、接触熱抵抗が増大するという問題があった。特に、チューブの扁平断面形状の長手方向に対して短径方向の拡管率が大きくなり、短径方向のスプリングバックが顕著であった。あるいは、加工度が大きいことから発生応力も大きくなって、拡管の加工時にチューブが破断してしまうという場合もあった。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、チューブの拡管時における加工度を抑制して、好適な拡管を可能とするプレートフィン型熱交換器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】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、断面形状が長円状を成して内部流体が流通するチューブ（１３１）を、帯状のプレートフィン（１３２）に形成されたチューブ孔（１３２ａ）に挿通させた後に、拡管して、チューブ孔（１３２ａ）に圧着させるプレートフィン型熱交換器の製造方法であって、
長円状を成す断面形状の長径方向端部における曲げ部（１３１ａ）のＲ寸法が、長径方向中央部における平行壁部（１３１ｂ）の幅寸法の１／２よりも大きくなるように、チューブ（１３１）を形成する第１工程と、
チューブ孔（１３２ａ）の全体形状が、チューブ（１３１）の断面形状よりも大きく、且つ長円形状と成るようにプレートフィン（１３２）を形成し、このプレートフィン（１３２）を複数枚、積層する第２工程と、
複数積層したプレートフィン（１３２）のチューブ孔（１３２ａ）に、チューブ（１３１）を挿通する第３工程と、
断面形状が長円形状を成すと共に、先端部から後端側に向けて相似状に拡大する拡管子（２００）によって、初期段階においてチューブ（１３１）のＲ寸法を備える部位との間に非接触部（１４０）を形成して拡管を開始し、最終的にチューブ（１３１）をチューブ孔（１３２ａ）に沿わせるように拡管を完了して圧着させる第４工程とを備えることを特徴としている。
【０００８】
これにより、チューブ（１３１）と拡管子（２００）との初期段階における非接触部（１４０）が、チューブ（１３１）拡管時の材料の余裕代となって、チューブ（１３１）の全周が同時に伸ばされることを抑制できるので、チューブ（１３１）の加工度（歪）を小さくすることができる。よって、拡管加工後のチューブ（１３１）のスプリングバック、あるいは拡管加工時のチューブ（１３１）の破断を抑制することができる。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、請求項２に記載の発明のように、チューブ孔（１３２ａ）の周囲に縁立て成形によって形成されるバーリング部（１３２ｂ）を備えるものに適用して好適である。
【００１０】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１実施形態）
図１〜図７に本発明の第１実施形態を示す。第１実施形態は、プレスフィン型熱交換器を自動車用のラジエータ１００に適用したものであり、以下、その詳細構成、および製造方法について順に説明する。
【００１２】
詳細構成説明に係る図面は、図１〜図３である。図１はラジエータ１００を示す正面図、図２はチューブ１３１、プレートフィン１３２を示す拡大図、図３は図１におけるＡ−Ａ部を示す断面図である。
【００１３】
ラジエータ１００は、大別して、冷却水と冷却空気（外気）との間で熱交換を行うコア部１３０、冷却水の流入部となる上タンク１１０、および冷却水の流出部となる下タンク１２０を備えている。
【００１４】
コア部１３０は、図１〜図３に示すように、チューブ１３１、プレートフィン１３２、および上下のコアプレート１３３を備えている。ここで、コア部１３０のこれらの部材１３１〜１３３はいずれも、熱伝導率、耐食性等に優れた金属、具体的にはアルミニウム合金で成形されている。
【００１５】
チューブ１３１は、例えば押出し成形によって、長手方向に直交する断面形状が長円状（詳細後述）となるように形成された所定長さの管部材である。尚、チューブ１３１は、上記押出し成形に限らず、引抜き成形、あるいはローラ成形等によっても形成可能である。
【００１６】
また、プレートフィン（以下、フィン）１３２は、薄肉の帯板材からプレス加工により外形が横長の長方形を成すように一枚ずつ成形された放熱部材である。フィン１３２は、図１の上下方向（チューブ長手方向）に複数枚、所定間隔（所謂、フィンピッチ）で積層されている。このフィン１３２の相互間の間隔は、フィン１３２自身に一体成形された突出片（図示せず）にて設定され保持されている。また、フィン１３２には、長円形状を成して周縁部に縁立て成形されたバーリング部１３２ｂを備えるチューブ孔１３２ａが、複数形成されている。チューブ孔１３２ａは、長円形状となる長径方向がフィン１３２の幅方向（短辺方向）を向き、且つ、フィン１３２の長手方向（長辺方向）に所定ピッチで複数並ぶように形成されている。
【００１７】
複数のチューブ１３１は、積層されたフィン１３２の複数のチューブ孔１３２ａにそれぞれ挿通された後に、後述する拡管子２００（図５、６）によって拡管されることで、バーリング部１３２ｂ（チューブ孔１３２ａ）に圧着固定されている。尚、フィン１３２には、熱伝達促進のための鎧戸状のルーバ１３２ｃが斜めに切り起こし成形されている。
【００１８】
上下のコアプレート１３３は、板材からプレス加工によって全体形状が横長の長方形を成すように形成されると共に、外縁全周にシール部材（パッキン）を挿入するための溝部が形成された板部材である。溝部の外周側には、タンクかしめ用の爪片が複数個形成されている。そして、コアプレート１３３の溝部よりも内側（中央側）となるプレート面には、上記フィン１３２と同様に、バーリング部を備える複数のチューブ孔が形成されている。
【００１９】
チューブ１３１の長手方向の両端部は、コアプレート１３３のチューブ孔に挿入され、口拡によってバーリング部（チューブ孔）に圧着固定されている。そして、チューブ１３１とコアプレート１３３のチューブ孔との間には、フィン１３２のある側から接着剤が塗布されて、両者の間がシールされている。
【００２０】
上タンク１１０、下タンク１２０は、図１に示すように、例えばガラス繊維を含有するポリアミド（登録商標ナイロン）材のような耐熱性、耐強度性に優れる樹脂材より形成されている。両タンク１１０、１２０は長手方向に直交する断面形状が略Ｕ字状を成し、上記コア部１３０のコアプレート１３３に対向する側に開口部を有する容器体を成している。そして、この両タンク１１０、１２０の開口部の外周部と上記コアプレート１３３の外周部（溝部）との間には、図示しないシール部材（パッキン）が介在されている。両タンク１１０、１２０はコアプレート１３３の爪片によってかしめられて、コア部１３０に機械的に接合されている。よって、コア部１３０のチューブ１３１の両端部は、上タンク１１０と下タンク１２０の内部空間に液密となるようにそれぞれ連通している。
【００２１】
尚、上タンク１１０にはエンジンからの冷却水を流入させる入口パイプ１１１、冷却水補給用の注水口１１２、および車両搭載用の取付け部１１３等が一体で形成されており、注水口１１２には、圧力キャップ１１４が脱着可能に装着されている。また、下タンク１２０には冷却水を外部に流出させる出口パイプ１２１、車両搭載用の取付け部１２２等が一体で成形されており、下タンク１２０内部にはオイルクーラ１２３が装着されている。
【００２２】
本ラジエータ１００は上記のように構成されており、各タンク１１０、１２０の各パイプ１１１、１２１は、図示しないエンジンホースが接続される。また、オイルクーラ１２３には、オートマチックトランスミッション用のＡＴＦ流通用ホースが接続される。車両エンジンから流出されるエンジン冷却水は、入口パイプ１１１から上タンク１１０、コア部１３０のチューブ１３１に流入し、コア部１３０において外部空気との熱交換により冷却される。その後、エンジン冷却水は下タンク１２０の出口パイプ１２１から外部に流出し、再びエンジンにもどる。また、オートマチックトランスミッションから流出されるＡＴＦは、オイルクーラ１２３内を流通し、下タンク１２０内のエンジン冷却水によって冷却される。
【００２３】
次に、上記ラジエータ１００の製造方法について、図４〜図７を用いて説明する。図４は単品状態のチューブ１３１を示す断面図、図５は拡管子２００を示す正面図および側面図、図６は図５におけるＢ−Ｂ部を示す断面図、図７は拡管子２００によるチューブ１３１の拡管状態を示す１／４領域図である。
【００２４】
１．チューブ成形工程
まず、押出し加工によってチューブ１３１を成形する。この段階（チューブ１３１の単品状態）におけるチューブ１３１の断面形状は、長円状のダンベル形状を成すようにしている。ここでのダンベル形状とは、図４に示すように、長円状の長径方向端部における曲げ部１３１ａのＲ寸法が、長径方向中央部における２つの平行壁部１３１ｂの幅寸法Ｄの１／２よりも僅かに大きくなるように設定し、曲げ部１３１ａが平行壁部１３１ｂに対して外側に膨らむようにした形状である。例えば、平行壁部１３１ｂの幅寸法Ｄを１．８ｍｍとした時に、曲げ部１３１ａのＲ寸法を１．０ｍｍとして、曲げ部１３１ａと平行壁部１３１ｂとを滑らかな曲面で接続することでダンベル形状を形成できる。尚、このチューブ成形工程は本発明の第１工程に対応する。
【００２５】
２．フィン成形および積層工程
次に、プレス加工によりフィン１３２を成形する。ここでのフィン１３２のチューブ孔１３２ａの形状は、図７（ａ）に示すように、全周に渡って上記チューブ１３１のダンベル形状に対して僅かに大きくなるように、且つ、完全な長円形状となるものとしている。そして、１枚ずつ成形されたフィン１３２を図１の上下方向に複数枚（所定枚数）だけ、所定間隔で積層する。尚、このフィン成形および積層工程は本発明の第２工程に対応する。
【００２６】
３．チューブ挿通工程
次に、積層されたフィン１３２の各チューブ孔１３２ａにチューブ１３１を挿通する。尚、このチューブ挿通工程は、本発明の第３工程に対応する。
【００２７】
４．チューブ拡管工程
次に、拡管子２００を用いて、チューブ１３１の拡管を行う。拡管子２００は、図５、図６に示すように、全長がチューブ１３１の長手方向寸法よりも長くなるように設定された本体部２１０と、本体部２１０の先端側で所定長さに設定された先端部２２０とを備えている。本体部２１０の長手方向に直交する断面形状は、拡管後のチューブ１３１の内部断面形状（チューブ孔１３２ａに対して、チューブ１３１の板厚分だけ小さい長円形状）に略等しく設定されている。また、先端部２２０の断面形状は、先端側から後端側（本体部２１０側）に向けて長円形状が相似状に拡大していき、上記本体部２１０との接続部において同一となるように設定されている。逆に言うと、先端部２２０は、本体部２１０から所定長さ分だけ先端側に向けて長円形状の断面が順次（テーパ状に）小さくなるように形成された部位となっている。
【００２８】
この拡管子２００をチューブ１３１の長手方向の一端側から他端側に向けて挿通させることで、チューブ１３１の拡管を行う。以下、図７（ｂ）〜図７（ｄ）を用いてチューブ１３１が拡管されていく状態を説明する。
【００２９】
図７（ｂ）に示すように、拡管子２００の先端部２２０をチューブ１３１に挿入した初期段階では、チューブ１３１における曲げ部１３１ａの平行壁部１３１ｂ側と、拡管子２００との間には、チューブ１３１のダンベル形状によって、拡管子２００がチューブ１３１の内壁に対して直接接触しない非接触部１４０が形成される。
【００３０】
この非接触部１４０の形成された状態で、テーパ状に拡大していく先端部２２０を更に挿入していくと、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、主に曲げ部１３１ａの端部側、および平行壁部１３１ｂが直接的に先端部２２０によって伸ばされ、且つ、非接触部１４０に対応するチューブ１３１部位は、直接的な伸びが抑えられた状態で、全体の断面形状が順次ダンベル形状から長円形状に沿うように変形していく。そして、拡管子２００の本体部２１０がチューブ１３１内に挿入されると、図７（ｄ）に示すように、チューブ１３１の断面形状は本体部２１０の最終長円形状となる。このような拡管状態が拡管子２００の挿通によって、チューブ１３１の一端側から他端側に向けて連続的に行われ、チューブ１３１の拡管が完了する。その結果、チューブ１３１の外周面は、フィン１３２のバーリング部１３２ｂの内壁面に圧着され、チューブ１３１はフィン１３２に固定される。尚、本チューブ拡管工程は、本発明の第４工程に対応する。
【００３１】
５．コアプレート組付け工程
次に、チューブ１３１の両端部を、それぞれ上下のコアプレート１３３のチューブ孔に嵌入させ、両端部にそれぞれ口拡用の治具（図示せず）を挿通して、口拡することにより、チューブ１３１の両端部をコアプレート１３３のチューブ孔のバーリング部内壁面に圧着して、コアプレート１３３に固定する。
【００３２】
６．洗浄、乾燥、脱脂工程
次に、接着剤の接着強度を充分に引き出すために、コアプレート１３３に対するチューブ１３１の嵌入部、およびコアプレート１３３のフィン側の面を所定の洗浄液で洗浄し表面を清浄した後、この洗浄液および前工程でのプレス加工油や拡管、口拡用加工油等を取り除くために、加熱炉内で乾燥、脱脂を行なう。
【００３３】
７．接着剤塗布工程
次に、コアプレート１３３のフィン側の面に、接着剤を注入し、加熱炉に投入し、接着剤を硬化させる。
【００３４】
８．タンク組付け工程
次に、上下のコアプレート１３３の溝部内にシール部材（パッキン）を挿入し、上タンク１１０、およびオイルクーラ１２３が組付けされた下タンク１２０の開口端面がこのパッキン上に位置するようにセットする。最後に、コアプレート１３３の爪片をプレス加工によって折り曲げることで、両タンク１１０、１２０をコアプレート１３３にかしめ固定する。これにより、パッキンを弾性的に圧縮変形させて、上下のタンク１１０、１２０と上下のコアプレート１３３とを一体に結合する。以上により、ラジエータ１００の組立てを完了する。
【００３５】
本実施形態では、上記の１〜４の工程で説明したように、断面がダンベル形状を成すチューブ１３１と、そのダンベル形状よりも大きな長円形状を成すチューブ孔１３２ａを備えるフィン１３２とを準備して、フィン１３２にチューブ１３１を挿通させた後に、断面が長円形状で本体部２１０側に向けて順次拡大する拡管子２００でチューブ１３１を拡管するようにしている。
【００３６】
これにより、チューブ１３１に拡管子２００が挿入された初期段階にチューブ１３１と拡管子２００との間に非接触部１４０を形成することができ、この非接触部１４０がチューブ１３１拡管時の材料の余裕代となって、チューブ１３１の全周が同時に伸ばされることを抑制できるので、チューブ１３１の加工度（歪）を小さくすることができる。よって、拡管加工後のチューブ１３１のスプリングバック、あるいは拡管加工時のチューブ１３１の破断を抑制することができる。
【００３７】
即ち、チューブ１３１の外周壁がフィン１３２のチューブ孔１３２ａ（バーリング部１３２ｂ）に確実に圧着された状態のラジエータ１００を製造することができるので、チューブ１３１とフィン１３２との不充分な接触による接触熱抵抗を増大させることなく、上記で説明したエンジン冷却水の良好な冷却が可能となる。
【００３８】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、フィン１３２のチューブ孔１３２ａは、バーリング部１３２ｂを有するものとしたが、バーリング部１３２ｂのない単なる打ち抜き孔としても良い。
【００３９】
また、上記実施形態では自動車エンジンの冷却用ラジエータ１００として説明したが、他の用途の熱交換器にも広く適用可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ラジエータを示す正面図である。
【図２】チューブ、プレートフィンを示す拡大図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ部を示す断面図である。
【図４】単品状態のチューブを示す断面図である。
【図５】拡管子を示す正面図および側面図である。
【図６】図５におけるＢ−Ｂ部を示す断面図である。
【図７】拡管子２００によるチューブ１３１の拡管状態を示す１／４領域図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００  ラジエータ（プレスフィン型熱交換器）
１３１  チューブ
１３１ａ  曲げ部
１３１ｂ  平行壁部
１３２  プレートフィン
１３２ａ  チューブ孔
１３２ｂ  バーリング部
１４０  非接触部
【図１】
2009115401.tif 000003
【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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