JP2006057475A - Ｅｇｒクーラの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ろう付け工程の終了後にシェルとヘッダとを接合することによって、シェルとヘッダとをろう付け前後に分離した部品として扱えるようにし、ろう付け用加熱炉への部品の収容率を高め、炉内ろう付けにおける加熱炉の稼動率を向上し、ＥＧＲクーラの製造コストを低減することができるようにしたＥＧＲクーラの製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 熱交換用のチューブおよびこのチューブの両端を支持するエンドプレートを内蔵したシェルをろう付けして熱交換器コア部分を一体に形成し、シェルろう付け後にヘッダを前記シェルの両端に取り付けて気密に固着するように構成する。この場合において、前記シェルの端部に前記ヘッダの大径側の端部を嵌合して、前記シェルと前記ヘッダとの嵌合部を溶接することが望ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、炉内収容率を高め、ろう付けと溶接とを効果的に使い分けて、生産性を向上させることができるＥＧＲクーラの製造方法に関する。

従来、ＥＧＲクーラの製造方法は、シェルとヘッダ、シェルとシェル用蓋部材、シェルとパイプ、ヘッダと各種配管等の各部材間（特許文献１乃至４）、さらに前記各部材間に加えてチューブに放熱フィンを挿入するものについては、チューブの内面と放熱フィンとの間（特許文献５，６）をろう付けして一体に形成していた。

特開平 ９−３１０９９５号公報 特開平１１−３５１０７４号公報 特開２０００−１０７８８３公報 特開２００２−１６８５８６公報 特開２０００−１７６５７８公報 特開２００１−２６３９７０公報

〔従来技術の問題点〕
このような従来の技術におけるＥＧＲクーラの製造方法では、炉内ろう付けを行う際に一体製品として完成するように、図３に示すように、黒丸印箇所で示す各部をスポット溶接して組み付けた状態で炉内に配置するため、ＥＧＲクーラの体積が大きくなり、炉内に収容されるろう付け前の組立品に対する収容制限により、一度にろう付けできるＥＧＲクーラの数量が少なくなり、多数個のろう付けには単位数量あたりのコストが高くなっていた。
特に、図３に示すように、車両への搭載を考慮してシェル１の両端に固着するヘッダ２，２と、各ヘッダ２，２に直結されるフランジ付き配管３，３とが、図４に示すように、シェル１の中に組み込まれたエンドプレート５との嵌合部、シェル１と組み合わされたヘッダ２，２との嵌合部、またはヘッダ２，２と配管３，３との嵌合部、配管３，３とその先端部に設けるフランジ４，４との嵌合部等に図示しないろう材を設置して、一体に炉内ろう付けにより形成するＥＧＲクーラ１０の場合には、フランジ４，４を付けた配管３，３を固着したヘッダ２，２の部分は体積が大きくなるから、図５に示すように、真空炉７内への配列に工夫をしたとしても、収容個数が一層少なくなる。
このため真空炉７の稼動効率が低下し、必要個数のろう付けに対してろう付け工程のコストが高くなり、単位個数当りの製造コストに対するろう付けコストの割合が相対的に高くなることから、ろう付け用真空炉７の稼動率の向上およびＥＧＲクーラの製造におけるろう付けコストの低減が要望されていた。

本発明は、従来の技術における前記問題点に鑑みて成されたものであり、これを解決するため具体的に設定した技術的な課題は、ろう付け工程の終了後にシェルとヘッダとを接合することによって、シェルとヘッダとをろう付け前後に分離した部品として扱えるようにし、ろう付け用加熱炉への部品の収容率を高め、炉内ろう付けにおける加熱炉の稼動率を向上し、ＥＧＲクーラの製造コストを低減することができるようにしたＥＧＲクーラの製造方法を提供することにある。

本発明における前記課題が効果的に解決されるＥＧＲクーラの製造方法を特定するために、必要と認める事項の全てが網羅され、具体的に構成された、課題解決手段を以下に示す。
ＥＧＲクーラの製造方法に係る第１の課題解決手段は、シェルに熱交換用のチューブおよびこのチューブの両端を支持するエンドプレートを内蔵し、炉内にて前記チューブと前記エンドプレートおよび前記エンドプレートと前記シェルのそれぞれの間の接合部をろう付けして熱交換器コア部分を一体に形成し、シェルろう付け後に前記シェルの両端にヘッダを取り付けて前記シェルに前記ヘッダを気密に固着したことを特徴とする。

同上ＥＧＲクーラの製造方法に係る第２の課題解決手段は、前記シェルの端部に前記ヘッダの大径側の端部を嵌合して、前記シェルと前記ヘッダとの嵌合部を溶接したことを特徴とする。
また、同上ＥＧＲクーラの製造方法に係る第３の課題解決手段は、前記ヘッダの大径側の端部を、前記シェルの嵌合部に内嵌する嵌合端に形成するとともに、この嵌合端を軸方向外方に向かって突出したＵ字状断面を有する形状に形成したことを特徴とする。
また、同上ＥＧＲクーラの製造方法に係る第４の課題解決手段は、前記ヘッダに配管及び／又はフランジを予め接合していることを特徴とする。

ＥＧＲクーラの製造方法に係る第１の課題解決手段では、チューブとエンドプレートおよびエンドプレートとシェルとの接続部を炉内ろう付けにより一体化して熱交換器コア部分を形成し、その後にシェルの両端にヘッダをそれぞれ気密に固着したことにより、シェルとヘッダとをろう付け前後に分離した部品として扱えるようになり、ろう付け用加熱炉へ収容する部品が小型化されて、加熱炉への収容率を高め、炉内ろう付けにおける加熱炉の稼動率を向上し、ＥＧＲクーラの製造コストを低減することができる。

ＥＧＲクーラの製造方法に係る第２の課題解決手段では、前記シェルの端部に前記ヘッダの大径側の端部を嵌合して、前記シェルと前記ヘッダとの嵌合部を溶接したことにより、シェルとヘッダとの接続時における組合せが容易となり、作業性が向上し、作業能率が高くなってコスト低減に貢献できる。
ＥＧＲクーラの製造方法に係る第３の課題解決手段では、前記ヘッダの大径側の端部を前記シェルの円筒状嵌合部に内嵌する嵌合端に形成するとともにこの嵌合端を軸方向外方に向かって突出したＵ字状断面を有する形状に形成したことにより、シェルとヘッダとの溶接時における組付けを容易にするとともに溶接時の加熱部をＵ字状断面の一端部に局所的に限定して熱影響部を狭い範囲に限定することができて、溶接作業を容易にし、ＥＧＲクーラの品質を低下することなく低コストに製造することができる。
ＥＧＲクーラの製造方法に係る第４の課題解決手段では、シェルに溶接するヘッダには配管及び／又はフランジを予め接合していることにより、溶接前の前工程の計画性が向上し、また後工程が簡略化され、全体として作業効率が向上し、コスト低減に貢献する。

以下、本発明による最良の実施形態を具体的に説明する。
ただし、この実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるため具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、発明内容を限定するものではない。

〔構成〕
実施形態のＥＧＲクーラは、図１に示すように、排気ガスを通過させるチューブ１１ａと、このチューブ１１ａの両端が貫通する孔を多数個穿設した円板状のエンドプレート１１ｂとを内蔵するシェル１１を、チューブ１１ａとエンドプレート１１ｂとシェル１１とのろう付け箇所にろう材を配設し、真空炉の中で加熱することによって、炉内ろう付けして多管式熱交換器のコア部を形成する。
このコア部の外殻を形成しているシェル１１の各端には、円筒状に形成したヘッダ接合部に、鏡板部を形成するヘッダ１２を取り付け、溶接して気密に固着する。

シェル１１に固着するヘッダ１２は、単体、あるいはヘッダ１２側に取り付ける配管やフランジ等の各部を炉内ろう付けによりヘッダ１２に接合して一体化した後、シェル１１の端部にヘッダ１２の大径側の接続部を溶接して気密に固着して一体化する。
シェル１１と各ヘッダ１２とを固着する接続部は、シェル１１の円筒状に形成した嵌合部１１ｃにヘッダ１２の大径側の端部１２ａを嵌合して、この嵌合部を溶接して気密に固着する。

ヘッダ１２の大径側の端部１２ａは、図２に示すように、シェル１１の嵌合部１１ｃに内嵌する嵌合端に形成するとともに外端部を軸方向外方に向かって突出したＵ字状断面に形成する。
シェル１１の嵌合部１１ｃとヘッダ１２の大径側の端部１２ａとの溶接には、ヘッダ１２の端部１２ａのＵ字状断面に形成された箇所の外方に向かって突出した外端部側と、シェル１１の嵌合部１１ｃとを貫通して接合するレーザ溶接によって接合するか、またはヘッダ１２の端部１２ａとシェル１１の嵌合部１１ｃとの双方の軸方向外方に向かって突出した端面１１ｄ，１２ｂをＴＩＧ溶接またはＭＩＧ溶接して気密に固着する。

〔製造方法〕
チューブ１１ａと、エンドプレート１１ｂと、シェル１１とをそれぞれの形状で必要な寸法に成形し、エンドプレート１１ｂの貫通孔にチューブ１１ａの端部を挿入し、ろう材を配置して、チューブ１１ａがシェル１１の横断面中で所定のパターンに配置されているエンドプレート１１ｂを、シェル１１の中に挿入してろう材を配置し、シェル１１の所定の位置にろう材と共に配置する。
真空炉（図示せず）にろう材を組み込んだシェル１１を多数個配置し、所定時間加熱してろう付けする。
冷却後、真空炉からろう付けしたシェル１１を取り出し、熱交換器のコア部が形成されたことを確認する。
ろう付け後のシェル１１の各端部にヘッダ１２を組み付ける。
ヘッダ１２を組付けは、シェル１１の円筒形状に形成された嵌合部１１ｃに、ヘッダ１２の大径側の端部１２ａを内嵌することにより行う。端部１２ａは、外端部を軸方向外方に向かって突出したＵ字状断面に形成されているから、Ｕ字状断面の軸方向外方に向かって突出している外端部が嵌合部１１ｃに内嵌することになる。
そこで、ヘッダ１２の端部１２ａの外端部とシェル１１の嵌合部１１ｃとの間を気密に固着するため、外周側からシェル壁面に垂直にレーザービームを照射して、シェル１１の嵌合部１１ｃを貫通してヘッダ１２の端部１２ａの外端部内面側まで達する溶着部１３を形成し、嵌合部１１ｃと端部１２ａの外端部とを一体に溶着して気密に固着する。

〔作用効果〕
このように構成したＥＧＲクーラの実施形態では、図１及び図２に示すように、シェル１１とヘッダ１２とを一体化するため、シェル１１を炉内ろう付けしたものにヘッダ１２を嵌合し、その嵌合部を溶接して気密に固着したので、ろう付け用加熱炉へ収容する部品が小型化されて、加熱炉への収容率を高め、炉内ろう付けにおける加熱炉の稼動率を向上し、ＥＧＲクーラの製造コストを低減することができる。
シェル１１とヘッダ１２との接続時における組合せが、円筒同士を嵌合する状態となって、作業が容易となり、作業性が向上し、作業能率が高くなって作業コストを低減できる。
シェル１１の円筒形状に形成された嵌合部１１ｃにヘッダ１２のＵ字状断面の軸方向外方に向かって突出している外端部を嵌合して、その嵌合部を溶接することにより、溶接時における組付けを容易にするとともに溶接時の加熱部を局所的に限定して熱影響部を局限し、ろう付け箇所に熱影響を与えることなく溶接することができて、溶接作業を容易にし、ＥＧＲクーラのろう付け品質を低下することなく低コストに製造することができる。
シェル１１の炉内ろう付けには、真空炉への部品の収容量がおよそ1.5〜2.0倍に増加するようになり、炉内ろう付けの効率が大幅に向上し、コストが低減する。
また、組付けには、組み付けるべき部品のモジュール化が図れて大幅なコスト低減が気体できる。

〔別態様〕
このような実施の形態は、発明の趣旨を理解しやすくするため具体的に説明しているが、発明内容を限定するものではないから、特に説明されていない（意匠的な内容も含む）別の態様を制限するものではなく、適宜変更しても良い。このような意味で発明の趣旨に沿ういくつかの別態様を以下に示す。

実施形態では、ヘッダ１２に配管およびフランジが取り付けられていないものをシェル１１と一体化する場合について説明したが、ヘッダ１２に配管およびフランジが取り付けられた場合であっても同様の方法によって製造することができる。
すなわち、シェル１１の炉内ろう付けまでの工程に平行して、ヘッダ１２に配管３およびフランジ４をろう付けまたは溶接によって接合する工程を実施して、ろう付け後のシェル１１に配管およびフランジが取り付けられたヘッダ１２を溶接することにより、図３に示すような形態の配管付きＥＧＲクーラを形成しても良い。
このように、シェル１１とヘッダ１２との接合時に、ヘッダ１２が配管３およびフランジ４を具備した形態に形成されている場合には、溶接前の作業工程がより計画性の高い工程計画を作製することができ、また組付けを含めた後工程が効率良く処理できて、作業効率を向上し、コスト削減に貢献する。

本発明の実施形態によるＥＧＲクーラのシェルとヘッダとの接合状態を示す部分縦断面説明図である。 図１のＡ部の拡大断面説明図である。 従来のヘッダに配管およびフランジを設けたＥＧＲクーラを示す側面図である。 従来のヘッダに配管およびフランジを設けるＥＧＲクーラを示す部分断面側面図である。 従来のヘッダに配管およびフランジを設けたＥＧＲクーラの炉内収容状態を示す側面断面説明図である。

符号の説明

１，１１ シェル
１１ａ チューブ
１１ｂ エンドプレート
１１ｃ 嵌合部
１１ｄ 端面
２，１２ ヘッダ
１２ａ （外）端部
１２ｂ 端面
３ 配管
４ フランジ
１０ ＥＧＲクーラ
１３ レーザ溶接箇所
１４ ＴＩＧ溶接箇所またはＭＩＧ溶接箇所

Claims (4)

1. シェルに熱交換用のチューブおよびこのチューブの両端を支持するエンドプレートを内蔵し、炉内にて前記チューブと前記エンドプレートおよび前記エンドプレートと前記シェルのそれぞれの間の接合部をろう付けして熱交換器コア部分を一体に形成し、シェルろう付け後に前記シェルの両端にヘッダを取り付けて前記シェルに前記ヘッダを気密に固着したことを特徴とするＥＧＲクーラの製造方法。
2. 前記シェルの端部に前記ヘッダの大径側の端部を嵌合して、前記シェルと前記ヘッダとの嵌合部を溶接したことを特徴とする請求項１記載のＥＧＲクーラの製造方法。
3. 前記ヘッダの大径側の端部を、前記シェルの嵌合部に内嵌する嵌合端に形成するとともに、この嵌合端を軸方向外方に向かって突出したＵ字状断面を有する形状に形成したことを特徴とする請求項２記載のＥＧＲクーラの製造方法。
4. 前記ヘッダに配管及び／又はフランジを予め接合していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＥＧＲクーラの製造方法。
   

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