(57)【要約】  熱交換器（１Ａ）の製造方法は、伝熱管（２０）と、伝熱管（２０）が溶接された外殻壁（１１）を有する分配器（１０）と、を備える熱交換器（１Ａ）の製造方法である。熱交換器（１Ａ）の製造方法は、外殻壁（１１）の一部の領域に、伝熱管（２０）の外径よりも厚みが小さい肉薄部（１４Ａ）を形成する肉薄部形成工程と、肉薄部（１４Ａ）に伝熱管（２０）が挿入可能な貫通孔（１３Ａ）を形成する貫通孔形成工程と、貫通孔（１３Ａ）に伝熱管（２０）を挿入し、挿入した伝熱管（２０）と貫通孔（１３Ａ）の内壁の間隙と肉薄部（１４Ａ）が形成された一部の領域の内部にろう材料（４０）を充填して、伝熱管（２０）を外殻壁（１１）に溶接する溶接工程と、を備える。
2020217940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱管と、該伝熱管が溶接された外殻壁を有する分配器と、を備える熱交換器の製造方法であって、
前記外殻壁の一部の領域に、前記伝熱管の外径よりも厚みが小さい肉薄部を形成する肉薄部形成工程と、
前記肉薄部に前記伝熱管が挿入可能な貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記貫通孔に前記伝熱管を挿入し、挿入した前記伝熱管と前記貫通孔の内壁の間隙と前記肉薄部が形成された前記一部の領域の内部に溶接材料を充填して、前記伝熱管を前記外殻壁に溶接する溶接工程と、
を備える、熱交換器の製造方法。
【請求項２】
前記肉薄部形成工程では、前記外殻壁の前記一部の領域を、一方の面側とその反対の面側の、少なくとも１つの面の側から凸状の金型を押し込んで、プレス加工することにより、前記肉薄部を形成し、
前記貫通孔形成工程では、前記肉薄部をプレス加工することにより、前記貫通孔を形成する、
請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項３】
前記肉薄部形成工程の前に、前記外殻壁の前記一部の領域を含み前記一部の領域よりも広い領域を、プレス加工して、前記外殻壁の厚みを小さくする肉薄化工程をさらに備える、
請求項１又は２に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項４】
前記肉薄部形成工程では、前記外殻壁の一部の領域にある一部分を、前記外殻壁の一方の壁面側に浮き出させる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項５】
前記貫通孔形成工程では、前記貫通孔を、前記伝熱管の管断面と同じ形状に形成する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項６】
前記伝熱管は、前記外殻壁と同材料で形成され、
前記溶接工程では、溶接材料が前記外殻壁及び前記伝熱管と同材料である、
請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項７】
伝熱管と、
前記伝熱管の外径よりも厚みが小さい肉薄部及び、該肉薄部に配置され、前記伝熱管が挿入された貫通孔が形成された外殻壁を有する分配器と、
を備え、
前記伝熱管と前記貫通孔の内壁の間隙と前記肉薄部が形成された領域内に溶接材料が充填されている、
熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は熱交換器の製造方法及び熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器の製造方法には、冷媒を分配する分配器に複数の伝熱管を接続するため、分配器が有する外殻壁に、伝熱管を挿入するための貫通孔を複数個、形成する工程を備えるものがある。【０００３】
この貫通孔を形成する工程には、様々な手法が用いられる。例えば、この工程にプレス加工が使用されることがある。【０００４】
例えば、熱交換器の製造方法ではないが、特許文献１には、母材をプレス加工して、肉薄部を形成し、その肉薄部をさらにプレス加工して、貫通孔を形成する貫通孔形成工程が開示されている。特許文献１では、この工程によって電子銃のグリッド電極を形成する。そして、肉薄部を形成し、その肉薄部に電子レンズを配置する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３１４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、熱交換器には、伝熱管の表面積をフィンの表面積よりも相対的に小さくして、熱交換効率を上げるために、比較的細い伝熱管が用いられる傾向にある。例えば、熱交換器に、分配器の板厚よりも小さい外径の伝熱管が用いられる傾向にある。【０００７】
伝熱管の外径が分配器の板厚よりも小さくなると、プレス加工によって、伝熱管を挿入する貫通孔を分配器に形成することが難しくなることがある。詳細には、貫通孔形成時に、分配器とプレス金型の接触面に発生する応力がプレス金型の座屈応力よりも大きくなってしまうことがある。その結果、分配器に均一な加工品質の貫通孔を多数形成することが難しくなることがある。その場合、均一な貫通孔を形成するため、放電加工又は、ドリルを用いた切削加工等によって貫通孔を個別に形成することが望ましいが、そのような貫通孔の形成では、生産性が低くなってしまう。【０００８】
この貫通孔の形成に、特許文献１に記載の貫通孔形成工程を適用することが考えられる。しかし、特許文献１に記載の貫通孔形成方法の場合、形成した肉薄部の厚みが伝熱管の外径よりも大きいと、貫通孔を形成するときの、プレス加工で発生する応力が金型の座屈応力よりも大きくなってしまう。この場合、貫通孔の形成が難しくなってしまう。【０００９】
また、特許文献１に記載の貫通孔形成工程を熱交換器の製造方法に適用する場合、肉薄部に形成された貫通孔に伝熱管を挿入して、貫通孔の内壁と伝熱管を接合することになってしまう。その結果、十分な接合強度が得られないおそれがある。【００１０】
本開示は上記の課題を解決するためになされたもので、分配器の板厚よりも細い伝熱管を分配器に容易かつ十分な強度で接合することができる熱交換器の製造方法及び熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本開示に係る熱交換器の製造方法は、伝熱管と、伝熱管が溶接された外殻壁を有する分配器と、を備える熱交換器の製造方法である。熱交換器の製造方法は、外殻壁の一部の領域に、伝熱管の外径よりも厚みが小さい肉薄部を形成する肉薄部形成工程と、肉薄部に伝熱管が挿入可能な貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、貫通孔に伝熱管を挿入し、挿入した伝熱管と貫通孔の内壁の間隙と肉薄部が形成された一部の領域の内部に溶接材料を充填して、伝熱管を外殻壁に溶接する溶接工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の構成によれば、分配器が有する外殻壁の一部の領域に、伝熱管の外径よりも厚みが小さい肉薄部を形成し、その肉薄部に貫通孔を形成する。このため、分配器の板厚よりも細い伝熱管であっても、その伝熱管が挿入可能な貫通孔を容易に形成することができる。また、肉薄部に溶接材料を充填するので、十分な接合強度を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の実施の形態１に係る熱交換器の斜視図
【図２】本開示の実施の形態１に係る熱交換器が備える分配器の外殻壁と伝熱管の接合箇所の拡大斜視図
【図３】図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ切断線に沿って切断したときの断面図
【図４】本開示の実施の形態１に係る熱交換器の製造方法で分配器の外殻壁となる金属板に窪みを形成したときの金属板の断面図
【図５】本開示の実施の形態１に係る熱交換器の製造方法で分配器の外殻壁となる金属板の窪みに貫通孔を形成したときの金属板の断面図
【図６】本開示の実施の形態１に係る熱交換器の製造方法で貫通孔に伝熱管を挿入し、伝熱管にろう材料を置いたときの外殻壁の断面図
【図７】本開示の実施の形態２に係る熱交換器が備える分配器の外殻壁と伝熱管の接合箇所の断面図
【図８】本開示の実施の形態２に係る熱交換器の製造方法で分配器の外殻壁となる金属板に第一窪み部を形成したときの金属板の断面図
【図９】本開示の実施の形態２に係る熱交換器の製造方法で分配器の外殻壁となる金属板の第一窪み部に第二窪み部を形成したときの金属板の断面図
【図１０】本開示の実施の形態２に係る熱交換器の製造方法で分配器の外殻壁となる金属板の第二窪み部に貫通孔を形成したときの金属板の断面図
【図１１】本開示の実施の形態３に係る熱交換器が備える分配器の外殻壁と伝熱管の接合箇所の斜視図
【図１２】図１１に示すＸＩＩ−ＸＩＩ切断線に沿って切断したときの断面図
【図１３】本開示の実施の形態４に係る熱交換器が備える分配器の外殻壁と伝熱管の接合箇所の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示の実施の形態に係る熱交換器の製造方法及び熱交換器について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同一又は同等の部分には同一の符号を付す。図に示す直交座標系ＸＹＺにおいて、伝熱管が延在する方向を左右方向としたときの、その左右方向がＸ軸、上下方向がＺ軸、Ｘ軸とＺ軸とに直交する方向がＹ軸である。以下、適宜、この座標系を引用して説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
実施の形態１に係る熱交換器の製造方法は、外径が小さい伝熱管を分配器に接合するため、分配器が有する外殻壁に肉薄部を形成する工程と、肉薄部を形成した後、肉薄部に伝熱管を挿入するための貫通孔を形成する工程と、を備える。さらに、この製造方法は、形成された貫通孔に伝熱管を挿入して伝熱管を貫通孔の内壁に接合する工程を備える。まず、図１−図３を参照して、製造対象物の熱交換器について説明する。次に、図４−図６を参照して、熱交換器の製造方法について説明する。
【００１６】
図１は、実施の形態１に係る熱交換器１Ａの斜視図である。図２は、熱交換器１Ａが備える分配器の外殻壁１１と伝熱管２０の接合箇所の拡大斜視図である。図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ切断線に沿って切断したときの断面図である。なお、図１では、理解を容易にするため、フィン３０それぞれの形状を示さず、フィン３０全体の形状を示している。また、分配器１０Ｒ、１０Ｌに冷媒を供給、排出するための冷媒管、継手等の部品を省略している。図２では、ろう材料４０を省略している。図３では、伝熱管２０の内部構造を省略している。
【００１７】
図１に示すように、熱交換器１Ａは、外部機器から冷媒が供給され、又は、外部機器へ冷媒を排出する分配器１０Ｒ、１０Ｌと、分配器１０Ｒ、１０Ｌによって分配された冷媒を流通させる複数の伝熱管２０と、冷媒から伝熱管２０に伝わる熱を放熱する複数のフィン３０と、を備えている。
【００１８】
分配器１０Ｒ、１０Ｌは、直方体状の外殻壁１１を有する。その外殻壁１１の内部には、図示しないが、冷媒を流すための流路が形成されている。分配器１０Ｒと１０Ｌは、長手方向を上下方向に向け、互いに離されて配置されている。分配器１０Ｒと１０Ｌは、それらの間で冷媒を流通させるため、複数の伝熱管２０によって接続されている。
【００１９】
なお、分配器１０Ｒ、１０Ｌは、外部機器から供給された冷媒を複数の伝熱管２０に分配するか、あるいは、複数の伝熱管２０の冷媒を集約して外部機器に排出する部品である。本明細書では、このような部品のことを、複数の伝熱管２０に分配する機能に着目して、単に分配器と称する。また、分配器１０Ｒと１０Ｌは、左右対称であることを除いて、共に同じ構成を備える。このため、以下、分配器１０Ｒ、１０Ｌの位置関係を説明する場合は、符号１０Ｒ、１０Ｌを用い、その他の場合は、符号１０を用いる。
【００２０】
伝熱管２０は、伝熱性を高めるため、図２に示すように、管断面扁平状の、いわゆる扁平管によって構成されている。ここで、扁平状とは、平たい長円の形状のことであり、詳細には、扁平状とは、長手方向に細長く、その長手方向の両端の角が丸められた形状のことである。伝熱管２０は、図３に示すように、外殻壁１１が有する窪み１２Ａに形成された貫通孔１３Ａに挿入されている。そして、伝熱管２０の端部は、外殻壁１１の内側にある、図示しない流路に達している。伝熱管２０は、窪み１２Ａに充填されたろう材料４０によって、外殻壁１１に接合されている。これにより、伝熱管２０は、外殻壁１１に固定されている。なお、伝熱管２０は、例えば分配器１０Ｒと１０Ｌを隣接させる場合に途中で変形されても良い。また、伝熱管２０は、管同士を連絡する部品を用いて折り返されても良い。
【００２１】
伝熱管２０は、図１に示すように、左右方向に延在している。そして、伝熱管２０は、上下方向に一定のピッチで配列している。伝熱管２０の端部は、上述したように、外殻壁１１内の図示しない流路に位置している。このため、伝熱管２０は、分配器１０Ｒと１０Ｌが備える図示しない流路どうしをつないでいる。その結果、伝熱管２０には、分配器１０Ｒと１０Ｌの冷媒が流通して、その冷媒の熱が伝えられる。伝熱管２０には、その熱を空気中に放熱するため、複数のフィン３０が接続されている。
【００２２】
フィン３０は、図示しないが、矩形状の板の形状に形成されている。そして、フィン３０は、長手方向を上下方向に向けて、左右方向に一定のピッチで配列している。これにより、フィン３０同士の間に空隙が設けられている。フィン３０は、その空隙の空気と熱交換する。
【００２３】
図２に戻って、伝熱管２０の短径ＳＤは、外殻壁１１の厚みＴよりも小さい。すなわち、伝熱管２０の外径は、外殻壁１１の厚みＴよりも小さい。このような外径が小さい伝熱管２０を外殻壁１１の貫通孔１３Ａに挿入して接合する場合、その貫通孔１３Ａをプレス加工で形成しようとすると、外殻壁１１の厚みＴが伝熱管２０の外径よりも大きいため、プレス加工で外殻壁１１に発生する応力が金型の座屈応力よりも大きくなってしまう。その結果、外殻壁１１に当たった金型が座屈したりたわみが大きくなったりして、外殻壁１１に貫通孔１３Ａが一律に形成できないことがある。そして、プレス加工の生産性が低下してしまうことがある。
【００２４】
そこで、熱交換器１Ａの製造方法では、プレス加工で発生する応力を座屈応力よりも小さくするため、まず、外殻壁１１に窪み１２Ａを形成することにより、外殻壁１１に肉薄部１４Ａを形成する。次に、その肉薄部１４Ａに貫通孔１３Ａを形成する。次に、図４−図６を参照して、熱交換器１Ａの製造方法について説明する。
【００２５】
図４は、実施の形態１に係る熱交換器１Ａの製造方法で分配器１０の外殻壁１１となる金属板１５に窪み１２Ａを形成したときの金属板１５の断面図である。図５は、金属板１５の窪み１２Ａに貫通孔１３Ａを形成したときの金属板１５の断面図である。図６は、貫通孔１３Ａに伝熱管２０を挿入し、伝熱管２０にろう材料４０を置いたときの外殻壁１１の断面図である。なお、図６では、理解を容易にするため、伝熱管２０の内部構造を省略している。
【００２６】
熱交換器１Ａの製造方法では、まず、伝熱性が高い、アルミニウム合金で形成された金属板１５を用意する。金属板１５の厚みは、上述した外殻壁１１と同じであり、例えば、３ｍｍである。
【００２７】
続いて、図４に示すように、金属板１５に窪み１２Ａを形成する。これにより、金属板１５に肉薄部１４Ａが形成される。
【００２８】
詳細には、製造する熱交換器１Ａの伝熱管２０と同数の第一パンチ部を備える、図示しない金型を２つ用意する。それら金型では、第一パンチ部が、伝熱管２０と同ピッチで一方向に並んでいる。それら金型を互いに第一パンチ部が対向した状態に配置し、それら金型の間に金属板１５を差し込む。そして、差し込んだ金属板１５を金型によってプレス加工する。
【００２９】
このとき、金型の第一パンチ部は、図４に示す矢印Ａ方向に、以下に示す式を満たす距離だけ押し込まれる。
ＰＤ＞（Ｔ−ＳＤ）／２・・・（式１）
ここで、ＰＤは、押し込み量、Ｔは、金属板１５の厚み、ＳＤは、伝熱管２０の短径である。
【００３０】
これにより、伝熱管２０と同数かつ上述したピッチに配列する複数の窪み１２Ａが、金属板１５の両面に形成される。その結果、図４に示す上下方向に重なる窪み１２Ａの間に、肉薄部１４Ａが形成される。金型の第一パンチ部が式１の距離だけ押し込まれるので、形成する肉薄部１４Ａの厚みＴ１は、伝熱管２０の短径ＳＤよりも小さくなる。例えば、伝熱管２０の短径ＳＤが２ｍｍである場合に、厚みが１．５−１．９ｍｍの肉薄部１４Ａが形成される。
【００３１】
また、上述した第一パンチ部は、図示しないが、形状が伝熱管２０の管断面形状に概ね相似した矩形であり、面積が伝熱管２０の断面積よりも大きい先端面を有する。これにより、金型によって形成される窪み１２Ａは、図２に示す矩形状の底を有する。その窪み１２Ａの長さＬ、幅Ｗは、伝熱管２０の管断面形状の短径ＳＤ、長径ＬＤよりも大きく、窪み１２Ａに伝熱管２０が差し込まれた場合に、後述する熔解したろう材料４０が表面張力でろうフィレット４１を形成可能な程度に、短径ＳＤ、長径ＬＤよりも大きい。例えば、長さＬは、伝熱管２０の短径ＳＤが２ｍｍである場合に、７−１０ｍｍである。このように、窪み１２Ａｍの底は、伝熱管２０の管断面よりも大きい。
【００３２】
なお、上述した肉薄部１４Ａを形成する工程は、本明細書でいうところの肉薄部形成工程の一例である。以下、本明細書では、この工程を肉薄部形成工程という。また、この工程で窪み１２Ａが形成される外殻壁１１の領域は、本明細書でいうところの外殻壁１１の一部の領域の一例である。この工程で使用される第一パンチ部を有する金型は、本明細書でいうところの凸状の金型の一例である。
【００３３】
次に、図５に示すように、窪み１２Ａに貫通孔１３Ａを形成する。
【００３４】
詳細に説明すると、図示しないが、上述した第一パンチ部と同数の第二パンチ部を備える金型を用意する。その金型では、第二パンチ部が伝熱管２０の管断面形状と相似すると共に、管断面形状よりも一定の程度だけ大きい矩形状の先端面を有する。また、第二パンチ部が上述した第一パンチ部と同ピッチに配列されている。
【００３５】
また、この金型に加えて、平坦面を有するダイを備える金型と用意する。
【００３６】
図示しないが、用意したそれら金型を、第二パンチ部とダイが対向する向きに配置して、それら金型の間に金属板１５を差し込み、窪み１２Ａを第二パンチ部に向け、さらに窪み１２Ａの中心を第二パンチ部の先端面の中心に合わせる。また、窪み１２Ａの長手方向を第二パンチ部の先端面の長手方向に向ける。そして、差し込んだ金属板１５をプレス加工する。これにより、窪み１２Ａそれぞれの中央に、貫通孔１３Ａが形成される。また、複数の貫通孔１３Ａが一括して形成される。形成された貫通孔１３Ａそれぞれは、窪み１２Ａそれぞれの長手方向に長手方向が揃えられる。また、第二パンチ部の先端面が伝熱管２０の管断面形状よりも一定の程度だけ大きいので、貫通孔１３Ａそれぞれの径は、後述する熔解したろう材料４０が浸透可能な大きさ程度に伝熱管２０の外径よりも大きい。
【００３７】
なお、この貫通孔を形成する工程は、本明細書でいうところの貫通孔形成工程の一例である。以下、本明細書では、この工程を貫通孔形成工程という。
【００３８】
続いて、図示しないが、貫通孔１３Ａが形成された金属板１５をプレス加工して、上述した形状の外殻壁１１を有する分配器１０Ｒ、１０Ｌを作製する。
【００３９】
一方で、上述した形状の複数の伝熱管２０と複数のフィン３０を用意する。続いて、用意した伝熱管２０とフィン３０を上述した形状に配置して、伝熱管２０にフィン３０をろう付けする。これにより、伝熱管２０にフィン３０が組み付けられる。
【００４０】
なお、この工程は、本明細書でいうところの組み付け工程の一例である。以下、本明細書では、この工程を組み付け工程という。
【００４１】
次に、図６に示すように、分配器１０の外殻壁１１に形成された貫通孔１３Ａに、フィン３０が組み付けられた伝熱管２０を挿入する。
【００４２】
続いて、伝熱管２０にろう材料４０を置き、その状態で、ろう材料４０を融解させる。
【００４３】
ろう材料４０が融解すると、そのろう材料４０は、伝熱管２０を伝って伝熱管２０と貫通孔１３Ａの内壁の隙間に浸透する。また、ろう材料４０は、窪み１２Ａを充填する。その後、ろう材料４０は、図３に示すように、窪み１２Ａの側壁と外殻壁１１の壁面とが形成する開口の角から伝熱管２０までの間を表面張力によって覆い、ろうフィレット４１を形成する。
【００４４】
ろう材料４０が窪み１２Ａに充填され、かつろうフィレット４１が形成された後、ろう材料４０を冷却する。これにより、伝熱管２０が外殻壁１１に接合される。以上の工程により、熱交換器１Ａが完成する。
【００４５】
なお、ろう付けは、溶接の一種である。このことから明らかなように、上述した、ろう材料４０で伝熱管２０を外殻壁１１に接合する工程は、本明細書でいうところの溶接工程の一例である。以下、本明細書では、この工程を溶接工程という。また、ろう材料４０は、本明細書でいうところの溶接材料の一例である。
【００４６】
以上のように、実施の形態１に係る熱交換器１Ａの製造方法では、外殻壁１１に窪み１２Ａを形成することにより、外殻壁１１に伝熱管２０の短径ＳＤよりも厚みが小さい肉薄部１４Ａを形成する。肉薄部１４Ａが座屈しやすいため、貫通孔１３Ａの形成が容易である。
【００４７】
熱交換器１Ａの製造方法では、肉薄部１４Ａが座屈しやすいので、プレス加工により、複数の貫通孔１３Ａを一括して形成することができる。その結果、熱交換器１Ａの製造方法の生産性が高い。熱交換器１Ａの製造方法によれば、放電加工したりドリルで切削加工したりすることにより、貫通孔１３Ａを個別に形成する必要がない。
【００４８】
熱交換器１Ａの製造方法では、窪み１２Ａをろう材料４０で充填する。このため、窪み１２Ａが形成されているにもかかわらず、外殻壁１１の強度を保つことができる。また、熱交換器１Ａの製造方法によれば、外殻壁１１の強度を、外殻壁１１に窪み１２Ａが形成されていない場合と同程度まで高めることができる。また、窪み１２Ａに充填されたろう材料４０が伝熱管２０を支持するので、伝熱管２０と分配器１０の接合強度が高い。
【００４９】
熱交換器１Ａの製造方法では、窪み１２Ａの内壁を、表面張力でろうフィレット４１を形成可能な程度の距離だけ伝熱管２０から離す。このため、熔解したろう材料４０が供給されたときに、窪み１２Ａの内壁と伝熱管２０との間にろうフィレット４１が形成され、伝熱管２０と分配器１０の接合強度を高めることができる。また、熱交換器１Ａの製造方法によれば、分配器１０の水密性を高めて冷媒に対する耐圧性を高めることができる。
【００５０】
（実施の形態２）
実施の形態１に係る熱交換器１Ａの製造方法では、外殻壁１１の一方の面とその反対側の面の両方に、窪み１２Ａを形成することにより、肉薄部１４Ａを形成する。しかし、熱交換器１Ａの製造方法はこれに限定されない。実施の形態２に係る熱交換器１Ｂの製造方法では、窪み１２Ｂを、外殻壁１１の一方の面だけに形成することにより、肉薄部１４Ｂを形成する。以下、図７−図１０を参照して、実施の形態２に係る熱交換器１Ｂの製造方法について説明する。実施の形態２では、実施の形態１と異なる構成について説明する。
【００５１】
まず、図７を参照して、実施の形態２に係る熱交換器１Ｂの製造方法で製造される熱交換器１Ｂについて説明する。
【００５２】
図７は、実施の形態２に係る熱交換器１Ｂが備える分配器１０の外殻壁１１と伝熱管２０の接合箇所の断面図である。なお、図７では、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ切断線の同じ切断線での接合箇所の断面を示している。また、図７では、理解を容易にするため、伝熱管２０の内部構造を省略している。
【００５３】
図７に示すように、熱交換器１Ｂが備える分配器１０の外殻壁１１には、第一窪み部１２１と、第一窪み部１２１内に配置された第二窪み部１２２と、を有する窪み１２Ｂが形成されている。そして、外殻壁１１には、窪み１２Ｂが形成されることにより、伝熱管２０の短径ＳＤよりも厚みＴ１が小さい肉薄部１４Ｂが形成されている。
【００５４】
肉薄部１４Ｂには、実施の形態１で説明した貫通孔１３Ａと同じ構成の貫通孔１３Ｂが形成されている。その貫通孔１３Ｂには、伝熱管２０が挿入されている。
【００５５】
上述した窪み１２Ｂには、ろう材料４０が充填されている。また、貫通孔１３Ｂの内壁と伝熱管２０の隙間には、ろう材料４０が浸透している。これにより、窪み１２Ｂ及び貫通孔１３Ｂの内壁と伝熱管２０が接合されている。
【００５６】
次に、図８−図１０を参照して、実施の形態２に係る熱交換器１Ｂの製造方法について説明する。
【００５７】
図８は、分配器１０の外殻壁１１となる金属板１５に第一窪み部１２１を形成したときの、その金属板１５の断面図である。図９は、第一窪み部１２１に第二窪み部１２２を形成したときの金属板１５の断面図である。図１０は、第二窪み部１２２に貫通孔１３Ｂを形成したときの金属板１５の断面図である。
【００５８】
まず、実施の形態１と同様の構成の金属板１５を用意する。そして、図８に示すように、用意した金属板１５に第一窪み部１２１を形成する。
【００５９】
この第一窪み部１２１の形成では、図示しないが、実施の形態１の肉薄部形成工程で説明した第一パンチ部の先端面と相似形の先端面を有し、かつ、その先端面の面積が実施の形態１で説明した第一パンチ部よりも大きい第三パンチ部を複数個、備える金型が用いられる。複数の第三パンチ部の配置は、実施の形態１の第一パンチ部と同じである。そして、この金型を、平坦面を有するダイを備えるもう一つの金型と対向させ、これらの金型の間に金属板１５を差し込んで金属板１５をプレス加工する。このとき、金型の押し込み量を調整することにより、金属板１５の厚みＴの半分程度の深さを有する第一窪み部１２１を形成する。例えば、厚みＴの４０％の深さを有する第一窪み部１２１を形成する。このようなプレス加工により、金属板１５に複数の第一窪み部１２１が一括して形成される。
【００６０】
なお、第二窪み部１２２の形成前に、金属板１５の、窪み１２Ｂが形成される領域を肉薄化する工程のことを肉薄化工程というが、この工程は、その肉薄化工程の一例である。
【００６１】
次に、図９に示すように、第一窪み部１２１内に、第二窪み部１２２を形成する。
【００６２】
この第二窪み部１２２の形成では、図示しないが、実施の形態１の肉薄部形成工程で説明した金型が用いられる。そして、その金型と、上述したダイとなる金型を対向させ、これらの金型の間に、第一窪み部１２１が形成された面の側を、金型のパンチ部に向けた状態で金属板１５が差し込まれる。続いて、差し込んだ金属板１５をプレス加工する。これにより、複数の第二窪み部１２２が一括して形成される。また、第一窪み部１２１それぞれ中央に、第二窪み部１２２が形成される。これにより、肉薄部１４Ｂが形成される。
【００６３】
このプレス加工では、金型の押し込み量を調整することにより、肉薄部１４Ｂの厚みＴ１が伝熱管２０の短径ＳＤよりも小さくなる第二窪み部１２２を形成する。なお、この工程は、実施の形態１で説明した肉薄部形成工程に相当する工程である。
【００６４】
次に、図１０に示すように、第二窪み部１２２に貫通孔１３Ｂを形成する。
【００６５】
この貫通孔１３Ｂの形成では、図示しないが、実施の形態１の貫通孔形成工程で説明した第二パンチ部を備える金型を用いて、第二窪み部１２２が形成された金属板１５をプレス加工する。これにより、第二窪み部１２２それぞれに、貫通孔１３Ｂを形成する。
【００６６】
続いて、図示しないが、貫通孔１３Ａが形成された金属板１５をプレス加工して、上述した形状の外殻壁１１を有する分配器１０Ｒ、１０Ｌを作製する。このとき、金属板１５に形成されている第一窪み部１２１及び第二窪み部１２２を分配器１０Ｒ、１０Ｌの内側、換言すると流路側に配置する。
【００６７】
次に、伝熱管２０へのフィン３０の組み付け工程と溶接工程を行う。これにより、熱交換器１Ｂが完成する。なお、伝熱管２０へのフィン３０の組み付け、溶接工程は、実施の形態1と同様である。このため、実施の形態２では、その説明を省略する。
【００６８】
以上のように、実施の形態２に係る熱交換器１Ｂの製造方法では、外殻壁１１となる金属板１５に、第一窪み部１２１に重ねて第二窪み部１２２を形成することにより、窪み１２Ｂを形成する。一般に、プレス加工によって金属板１５に窪みを形成すると、窪みの周縁に金属が盛り上がった隆起部が形成される。しかし、熱交換器１Ｂの製造方法では、窪み１２Ｂを、第一窪み部１２１の形成と第二窪み部１２２の形成に分けて形成する。このため、プレス加工による場合でも、窪み１２Ｂの周縁に隆起部が形成されにくい。
【００６９】
また、熱交換器１Ｂの製造方法では、複数回のプレス加工によって窪み１２Ｂを形成する。このため、熱交換器１Ｂの製造方法によれば、金属板１５の厚みが大きい場合でも、伝熱管２０の外径よりも小さい肉薄部１４Ｂを容易に形成することができる。
【００７０】
熱交換器１Ｂの製造方法では、窪み１２Ｂを分配器１０の内側に配置しているので、窪み１２Ｂが目立たず、分配器１０の意匠性が高い。
【００７１】
なお、窪み１２Ｂは、分配器１０の外側に配置しても良い。この場合、窪み１２Ｂに充填されたろう材料４０が、分配器１０の内部を流通する冷媒の圧力を受けにくい。
【００７２】
（実施の形態３）
実施の形態１に係る熱交換器１Ａの製造方法で用いる伝熱管２０の管断面は、扁平形状である。すなわち、伝熱管２０は扁平管である。しかし、伝熱管２０はこれに限定されない。実施の形態３に係る熱交換器１Ｃの製造方法で用いられる伝熱管２５は、円管である。以下、図１１及び図１２を参照して、実施の形態３に係る熱交換器１Ｃの製造方法について説明する。実施の形態３では、実施の形態１及び２と異なる構成について説明する。
【００７３】
図１１は、実施の形態３に係る熱交換器１Ｃが備える分配器１０の外殻壁１１と伝熱管２５の接合箇所の斜視図である。図１２は、図１１に示すＸＩＩ−ＸＩＩ切断線に沿って切断したときの断面図である。なお、理解を容易にするため、図１１では、ろう材料４０を省略している。また、図１２では、伝熱管２５の内部構造を省略している。
【００７４】
図１１に示すように、熱交換器１Ｃは、円管で形成された伝熱管２５を備えている。
【００７５】
一方、外殻壁１１の、分配器１０の外側の面には、円錐台状の窪み１２Ｃが形成されている。これにより、その窪み１２Ｃの底には、肉薄部１４Ｃが形成されている。
【００７６】
肉薄部１４Ｃの厚みＴ１は、図１２に示すように、伝熱管２５の外径ＯＤよりも小さい。そして、肉薄部１４Ｃには、円筒状の貫通孔１３Ｃが形成され、その貫通孔１３Ｃには、伝熱管２５が挿入されている。伝熱管２５は、窪み１２Ｃに充填されたろう材料４０によって外殻壁１１に接合されている。
【００７７】
熱交換器１Ｃの製造方法は、外殻壁１１の一方の面の側にだけ、円錐台状の窪み１２Ｃを形成し、その窪み１２Ｃに円筒状の貫通孔１３Ｃを形成すること、及び、窪み１２Ｃを流路側に配置して、分配器１０Ｒ、１０Ｌを作製すること、を除き、実施の形態１と同様である。このため、熱交換器１Ｃの製造方法の説明を省略する。
【００７８】
以上のように、実施の形態３に係る熱交換器１Ｃの製造方法では、円管で形成された伝熱管２５が用いられる。そして、実施の形態３でも、実施の形態１と同様に、外殻壁１１に肉薄部１４Ｃが形成されているので、貫通孔１３Ｃを形成しやすい。
【００７９】
（実施の形態４）
実施の形態１−３に係る熱交換器１Ａ−１Ｃの製造方法では、外殻壁１１の内側に肉薄部１４Ａ−１４Ｃを形成する。しかし、熱交換器１Ａ−１Ｃの製造方法はこれに限定されない。実施の形態４に係る熱交換器１Ｄの製造方法では、外殻壁１１の外側に肉薄部１４Ｄを形成する。以下、図１３を参照して、実施の形態４に係る熱交換器１Ｄの製造方法について説明する。実施の形態４では、実施の形態１−３と異なる構成について説明する。
【００８０】
図１３は、実施の形態４に係る熱交換器１Ｄが備える分配器１０の外殻壁１１と伝熱管２０の接合箇所の断面図である。なお、図１３では、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ切断線の同じ切断線での接合箇所の断面を示している。また、図１３では、理解を容易にするため、伝熱管２０の内部構造を省略している。
【００８１】
図１３に示すように、分配器１０は、外殻壁１１に形成され、分配器１０の内側に突出した肉薄部１４Ｄを備える。
【００８２】
肉薄部１４Ｄは、断面視で３つの段差を有する窪み１２Ｄが外殻壁１１の外側の面に形成されることにより、設けられている。
【００８３】
詳細には、窪み１２Ｄは、第一窪み部１２３、第二窪み部１２４及び、第三窪み部１２５を備える。そして、第二窪み部１２４は、第一窪み部１２３の内部に形成され、第一窪み部１２３よりも面積が小さい。また、第三窪み部１２５は、第二窪み部１２４の内部に形成され、第二窪み部１２４よりも面積が小さい。それら第一窪み部１２３、第二窪み部１２４及び、第三窪み部１２５は、外殻壁１１の内側に向かって窪んでいる。
【００８４】
それら第一窪み部１２３、第二窪み部１２４及び、第三窪み部１２５の底のうち、第二窪み部１２４と第三窪み部１２５の底は、外殻壁１１の内壁面よりも内側に突出している。換言すると、第二窪み部１２４と第三窪み部１２５の底は、外殻壁１１の内壁面よりも内側に浮き出している。そして、第三窪み部１２５の底は、最も内側に浮き出している。その第三窪み部１２５の底は、肉薄部１４Ｄを形成している。
【００８５】
肉薄部１４Ｄの厚みＴ１は、実施の形態１、２と同様に、伝熱管２０の外径ＯＤよりも小さい。また、肉薄部１４Ｄには、実施の形態１、２で説明した貫通孔１３Ａ、１３Ｂと同じ構成の貫通孔１３Ｄが形成されている。そして、貫通孔１３Ｄには、伝熱管２０が挿入されている。
【００８６】
上述した第三窪み部１２５には、ろう材料４０が充填されている。また、貫通孔１３Ｄの内壁と伝熱管２０の隙間には、ろう材料４０が浸透している。さらに、第三窪み部１２５の内壁と伝熱管２０との間にろうフィレット４１が形成されている。これにより、伝熱管２０が、第三窪み部１２５と貫通孔１３Ｄの内壁に接合されている。
【００８７】
次に、熱交換器１Ｄの製造方法について説明する。
【００８８】
まず、実施の形態２で説明した肉薄化工程により、金属板１５に第一窪み部１２３を形成する。
【００８９】
次に、図示しないが、第一窪み部１２３内に第二窪み部１２４を形成する。このとき、実施の形態２と異なり、ハーフピアス加工、半抜き加工、ダボ加工、エンボス加工等の名称で呼ばれる加工方法で、第一窪み部１２３内の底の一部を、第一窪み部１２３の窪み方向に押し出す。これにより、その底の一部を、窪み方向に浮き出させる。なお、以下、本明細書では、この工程のことをハーフピアス工程という。
【００９０】
続いて、ハーフピアス工程を再度行い、第二窪み部１２４内に、第二窪み部１２４よりも面積が小さい第三窪み部１２５を形成する。この工程では、金型の押し込み量を調整することにより、第三窪み部１２５の底の厚み、すなわち、肉薄部１４Ｄの厚みＴ１を伝熱管２０の外径ＯＤよりも小さくする。
【００９１】
次に、実施の形態１で説明した貫通孔形成工程を行って、第三窪み部１２５に、貫通孔１３Ｄを形成する。続いて、金属板１５をプレス加工して、実施の形態１で説明した形状の外殻壁１１を有する分配器１０を作製する。さらに、実施の形態１で説明した組み付け工程、溶接工程を行って、熱交換器１Ｄを完成させる。
【００９２】
なお、貫通孔形成工程から溶接工程までは、実施の形態１と同様であるため、実施の形態４では、詳細な説明を省略する。
【００９３】
また、実施の形態４では、窪み１２Ｄが分配器１０の外側へ窪み、肉薄部１４Ｄが分配器１０の内側に突出しているが、窪み１２Ｄは、分配器１０の内側へ窪んでも良い。また、肉薄部１４Ｄは、分配器１０の外側に突出しても良い。
【００９４】
以上のように、実施の形態４に係る熱交換器１Ｄの製造方法では、ハーフピアス加工により、外殻壁１１の一部を窪ませると共に、窪み方向に浮き出させて、肉薄部１４Ｄを形成する。このため、外殻壁１１の一部を浮き出させない加工と比較して、肉薄部１４Ｄが破損しにくく、加工が容易である。
【００９５】
また、肉薄部１４Ｄがある第三窪み部１２５がろう材料４０で充填されるので、外殻壁１１の強度を高めることができる。
【００９６】
また、第一窪み部１２３、第二窪み部１２４及び、第三窪み部１２５のうち、少なくとも第三窪み部１２５をろう材料４０で充填すれば外殻壁１１の強度を高めることができる。このため、熱交換器１Ｄの製造方法によれば、ろう材料４０での使用量を少なくすることができる。また、第三窪み部１２５をろう材料４０で充填すれば良いので、ろう付けが容易である。
【００９７】
以上、本開示の実施の形態に係る熱交換器１Ａ−１Ｄの製造方法について説明したが、熱交換器１Ａ−１Ｄの製造方法はこれに限定されない。例えば、実施の形態１−３では、伝熱管２０、２５を外殻壁１１にろう材料４０によってろう付けしている。しかし、伝熱管２０、２５の接合方法はろう付けに限定されず、伝熱管２０、２５は、外殻壁１１に溶接されると良い。例えば、伝熱管２０、２５は、外殻壁１１に融接されても良い。この場合、溶接材料は、外殻壁１１、すなわち、分配器１０の材料と同じ材料であると良い。これにより、窪み１２Ａ−１２Ｄを分配器１０の材料と同じ材料で充填して、分配器１０の強度を保つことができる。
【００９８】
なお、溶接がろう付けの場合、ろう材料４０は、例えば、分配器１０又は伝熱管２０、２５と同種の材料であっても良い。また、異種の材料であっても良い。
【００９９】
実施の形態１−４では、貫通孔１３Ａ−１３Ｄがプレス加工により形成されている。しかし、本開示はこれに限定されない。熱交換器１Ａ−１Ｄの製造方法では、貫通孔１３Ａ−１３Ｄを、プレス加工以外の塑性加工により形成されても良い。このような形態でも、窪み１２Ａ−１２Ｄが形成され、その厚みが小さいため、貫通孔１３Ａ−１３Ｄの形成が容易である。
【０１００】
また、実施の形態１、２及び４では、伝熱管２０が扁平管であり、実施の形態３では、伝熱管２５が円管である。しかし、伝熱管２０、２５はこれに限定されない。伝熱管２０、２５は、窪み１２Ａ−１２Ｄの厚みよりも外径が大きい限りにおいて、その形状は任意である。例えば、伝熱管２０、２５は、角筒状の管であっても良い。また、断面楕円の円柱状であっても良い。
【０１０１】
実施の形態１−４では、分配器１０が直法体状である。しかし、分配器１０は、外殻壁１１の一部の領域に、伝熱管２０の、２５外径よりも厚みが小さい肉薄部１４Ａ−１４Ｄが形成される限りにおいて、その形状は任意である。例えば、分配器１０を円筒状に作製しても良い。
【０１０２】
また、分配器１０の内部構造も任意である。例えば、分配器１０の内部に隔壁を設け、内部に複数の流路を形成しても良い。
【０１０３】
本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。
【０１０４】
本出願は、２０１９年４月２２日に出願された日本国特許出願特願２０１９−８０６２６号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１９−８０６２６号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
【符号の説明】
【０１０５】
１Ａ−１Ｄ  熱交換器、１０，１０Ｒ、１０Ｌ  分配器、１１  外殻壁、１２Ａ−１２Ｄ  窪み、１３Ａ−１３Ｄ  貫通孔、１４Ａ−１４Ｄ  肉薄部、１５  金属板、２０、２５  伝熱管、３０  フィン、４０  ろう材料、４１  ろうフィレット、１２１，１２３  第一窪み部、１２２，１２４  第二窪み部、１２５  第三窪み部、Ｌ  長さ、ＬＤ  長径、ＯＤ  外径、ＳＤ  短径、Ｔ，Ｔ１  厚み、Ｗ  幅。
【図１】
2020217940.tif 000003
【図２】
2020217940.tif 000004
【図３】
2020217940.tif 000005
【図４】
2020217940.tif 000006
【図５】
2020217940.tif 000007
【図６】
2020217940.tif 000008
【図７】
2020217940.tif 000009
【図８】
2020217940.tif 000010
【図９】
2020217940.tif 000011
【図１０】
2020217940.tif 000012
【図１１】
2020217940.tif 000013
【図１２】
2020217940.tif 000014
【図１３】
2020217940.tif 000015
【国際調査報告】
2020217940.tif 000016
2020217940.tif 000017
2020217940.tif 000018
2020217940.tif 000019