JP2007163047A - ヒータコアの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 クラッド材を用いることなく、チューブの幅方向の大きさに関わらずチューブを薄肉化できると共にロー付け性を改善できるヒータコアの製造方法を提供する。
【解決手段】 ベア材の素板を所定形状のチューブ３に成形する成形工程と、この成形工程後に、チューブ３より電位が卑の材料で、且つ、ベア材のインナーフィン１２を使用し、このインナーフィン１２のチューブ３との接合面にロー材層を形成するロー材層形成工程と、このロー材層形成工程後に、チューブ３内にインナーフィン１２を仮組み付け状態としてロー付けを行うロー付け工程とからなる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、チューブ内を流れる温水とチューブの外周を流れる空気等との間で熱交換を行うヒータコアの製造方法に関する。

この種の従来のヒータコアのチューブとして、図１４に示すものがある。図１４に示すように、このチューブ１００は、断面が偏平楕円形状である外壁部１０１と、この外壁部１０１内の流路１０２を２つに仕切る仕切壁１０３とから構成されている。仕切壁１０３は、互いに突き合わされた２枚の仕切片１０３ａ，１０３ｂから構成されている（特許文献１及び特許文献２参照）。

このような構成のチューブ１００は、図１５に示すように、芯材とこの両面にそれぞれ配置された犠材層及びロー材層とからなる３層クラッド材の素板を使用し（特許文献３参照）、細長い素板の幅方向の両端を折り曲げて仕切片１０３ａ，１０３ｂを形成し、次に、素板をその犠材層側を内側として偏平楕円形状に折り曲げ、両端の仕切片１０３ａ，１０３ｂを互いに合わせる。そして、折り曲げによって互いに突き合わされた面同士をろロー付け等によって接合すれば完了する。外側のロー材層は、アウターフィン等との接合に使用される。又、チューブ１００の内面は、犠材層とされ、チューブ内面の腐食が犠材層の犠牲防食効果によって防止される。
特開平６−１２３６７１号公報 特開平１０−３０５３４１号公報 特開２０００−１９００８９号公報

しかしながら、前記した従来例では、チューブ１００の中央の１箇所に仕切壁１０３があるため、チューブ１００を厚み方向に押し潰す外力に対しては仕切壁１０３が補強リブとして機能する。そのため、小さい幅Ｗのチューブについては薄肉化が可能であるが、大きな幅Ｗのチューブ１００については外壁部１０１によって強度を維持する必要があるため、幅方向の大きなチューブ１００では薄肉化できないという問題がある。

又、前記した従来例では、チューブ１００にクラッド材を使用する。クラッド材は、所望厚みのロー材層を形成するのに高度な製造技術が必要であり、ロー材層が所定未満のチューブでは適切なロー付けができない。又、素板を偏平楕円形状に成形する成形工程にあって、チューブ１００のロー材層を損傷する恐れがあり、ロー材層が損傷されると適切なロー付けができない。従って、ロー付け性の改善が望まれている。

そこで、本発明は、クラッド材を用いることなく、チューブの幅方向の大きさに関わらずチューブを薄肉化できると共にロー付け性を改善できるヒータコアの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する請求項１の発明は、ベア材の素板を所定形状のチューブに成形する成形工程と、この成形工程後に、前記チューブより電位が卑の材料で、且つ、ベア材のインナーフィンを使用し、このインナーフィンの前記チューブとの接合面にロー材層を形成するロー材層形成工程と、このロー材層形成工程後に、前記チューブと前記インナーフィンとを仮組み付け状態としてロー付けを行うロー付け工程とからなることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載のヒータコアの製造方法であって、ロー材層形成工程では、ロー材の転写によってロー材層を形成することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載のヒータコアの製造方法であって、前記インナーフィンは、前記チューブとの接合箇所に孔が形成されているものを使用したことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３記載のヒータコアの製造方法であって、前記チューブの外表面にロー材層を形成するチューブ側ロー材層形成工程を有することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４記載のヒータコアの製造方法であって、共に断面コ字形状を有するヘッダプレートとヘッダカバーとからなり、これらヘッダプレートとヘッダカバーの一方が他方に内嵌されることで管形状を有し、該ヘッダプレートの外面とヘッダカバーの外面のそれぞれにロー材層が形成されたヘッダタンク部を備え、該ヘッダプレートには、該ヘッダタンク部内側に向かって突出するバーリング部と、このバーリング部に前記チューブと連通し、該チューブを外面で支持するチューブ挿入口とが形成され、チューブ側ロー材層形成工程では、該チューブの該アウターフィンと接合する平面にのみロー材層を形成し、ロー付け工程では、ヒータコアの全体を仮組み付け状態としてロー付けを行うことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、チューブより電位が卑である材料のインナーフィンを使用し、チューブ内面の腐食をインナーフィンの犠牲防食効果によって防止でき、又、チューブの他部材との接合面には成形工程後のロー材層形成工程によってロー材層を形成するため、チューブ材にはクラッド材ではなくベア材を使用できる。また、チューブの厚み方向の外力に対してインナーフィンが複数箇所で補強リブとして機能する。更に、チューブにクラッド材を使用せずに、チューブの成形工程後のロー材層形成工程によってチューブにロー付け層を形成するため、クラッド材のロー材層が低品質であったり、チューブの成形工程時等にあってロー材層を損傷したりしてロー付け性を悪化させたりする恐れがない。以上より、クラッド材を用いることなく、チューブの幅方向の大きさに関わらずチューブを薄肉化できると共にロー付け性を改善できる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、所望厚みのロー付け層を容易に形成できる。

請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明の効果に加え、チューブ内を通る温水が孔の乱流効果によって熱交換性を促進するため熱交換性能が向上する。

請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３の発明の効果に加え、ロー材層の形成が容易である。特に、ロー材層の形成を転写で行う場合には容易にできる。

請求項５の発明によれば、請求項１〜請求項４の発明の効果に加え、ロウ材の使用量を抑え、ヒータコアの製造コストを削減することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図８は本発明の一実施形態を示し、図１はヒータコア１の正面図、図２はヒータコア１の側面図、図３は図１のＡ−Ａ線断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線断面図、図５はチューブ３の切欠斜視図、図６はチューブの斜視図、図７はインナーフィン１２の斜視図、図８はロー付けを行う転写装置２０の概略構成図である。

図１及び図２に示すように、ヒータコア１は、上下一対のヘッダタンク部２，２と、この一対のヘッダタンク部２，２間に並設された複数のチューブ３と、隣り合うチューブ３間に介在された複数のアウターフィン４とを備えている。

各ヘッダタンク部２は、図３及び図４に詳しく示すように、チューブ挿入孔１５が等間隔に形成されたヘッダプレート５と、このヘッダプレート５に被せられるヘッダカバー６と、ヘッダプレート５とヘッダカバー６の内部スペースの両端を塞ぐ一対の閉鎖プレート７，７とを備えている。

各ヘッダプレート５及びヘッダカバー６は、アルミニウム材にて断面コ字形状に形成され、管状に組合わされている。各ヘッダプレート５のチューブ挿入孔１５の内面全周には、タンク室側に向けてバーリング部１５ａが設けられている。一方のヘッダタンク部２には、ヘッダプレート５とヘッダカバー６の中央に仕切プレート８が設けられている。この仕切プレート８によって内部スペースが入口タンク室９と出口タンク室（図示せず）に区分されている。入口タンク室９には入口パイプ１０が接続され、出口タンク室（図示せず）には出口パイプ１１が接続されている。

ヘッダプレート５とヘッダカバー６との間は、加締めとロー付けによって接合されている。ヘッダプレート５及びヘッダカバー６と閉鎖プレート７との間、ヘッダプレート５及びヘッダカバー６と仕切プレート８との間は、それぞれロー付けによって接合されている。なお、ヘッダタンク部２は、図３及び図４に示すように、ヘッダプレート５及びヘッダカバー６の各外面５ａ，６ａ、閉鎖プレート７及び仕切プレート８の両面７ａ，７ｂ，（図示せず），（図示せず）にロー材層が形成されている。

チューブ３は、図５に示すように、アルミニウム材等のベア材で形成され、略偏平楕円形状を有している。チューブ３の内部にはインナーフィン１２が配置されている。インナーフィン１２は、チューブ３より電位が卑なる材料で、且つ、ベア材にて形成され、矩形波形状を有している。チューブ３の内面とインナーフィン１２との間は、ロー付けで接合されている。

アウターフィン４は、アルミニウム材等のベア材で形成され、波形形状を有している。アウターフィン４とチューブ３との間は、ロー付けで接合されている。

上記構成において、入口パイプ１０より入口タンク室９に流入した温水は、入口タンク室９に連通するチューブ３内を通過して他方のヘッダタンク部２に流入し、その後に、出口タンク室（図示せず）に連通するチューブ３内を通過して出口タンク室（図示せず）に入り、出口パイプ１１より排出する。チューブ３内を通過する温水とチューブ３の外周を通過する空気との間で熱交換を行うことによって空気を加熱する。

次に、ヒータコア１の製造方法を説明する。先ず、各部材のベア材の素板を折曲成形する成形工程を行う。

具体的には、チューブ３は、図６に示すように、ベア材の素板を略偏平楕円形状に折曲成形することによって作成する。折曲した箇所の互いの端面同士を合わせ、この合わせ箇所をシーム溶接等により接合する。インナーフィン１２は、図７に示すように、ベア材の素板を矩形波形状に成形することによって作成する。アウターフィン４も、ベア材の素板を波形状に成形することによって作成する。

次に、ロー材層形成工程を行う。ロー材層形成工程では、各部材の接合面にロー材層を形成する。

具体的には、ヘッダタンク部２は、図３及び図４に示すように、ヘッダプレート５及びヘッダカバー６の各外面５ａ，６ａ、閉鎖プレート７及び仕切プレート８の両面７ａ，７ｂ，（図示せず），（図示せず）にロー材層を形成する。チューブ３は、図６にてハッチングエリアで示すように、平坦な両面３ａ，３ｂにロー材層を形成する。アール面３ｃにはロー材層を形成しない。インナーフィン１２は、図７にてハッチングエリアで示すように、両外側に突出する平坦な外面１２ａ，１２ｂにロー材層を形成する。チューブ３及びインナーフィン１２は、図８に示すように、転写装置２０を用いてロー材を転写することによってロー材層を形成する。

転写装置２０は、上下一対の転写ロール２０ａ，２０ｂと、この各転写ロール２０ａ，２０ｂにロー材を供給するためのロー材供給部２０ｃ，２０ｄとを備えている。ロー材供給部２０ｃ，２０ｄから各転写ロール２０ａ，２０ｂにロー材を供給すると、各転写ロール２０ａ，２０ｂにロー材が染み込む。この染み込んだロー材がチューブ３又はインナーフィン１２に転写される。一対の転写ロール２０ａ，２０ｂへのロー材の染み込み量、及び、チューブ３又はインナーフィン１２との隙間ギャップを一定寸法に管理することによってロー材の転写厚みを容易に所定厚みに設定できる。ヘッダタンク部２、および閉鎖プレート７、および仕切プレート８のロー材層を転写によって形成しても良い。

次に、ロー付け工程を行う。ロー付け工程では、先ず、組み付け治具（図示せず）等を用いて、図１に示す状態にヒータコア１を仮組み付けする。具体的には、各チューブ３内にインナーフィン１２を配置し、インナーフィン１２を内蔵したチューブ３とアウターフィン４を積層してコア部を作成し、作成したコア部を組み付け治具で仮固定する。ヘッダプレート５、ヘッダカバー６、閉鎖プレート７、仕切プレート８、入口パイプ１０及び出口パイプ１１を互いに組み付けて一対のヘッダタンク部２，２を作成し、作成したヘッダタンク部２，２を組み付け治具で仮固定する。そして、一対のヘッダプレート５，５のチューブ挿入孔１５にコア部の各チューブ３の両端を挿入し、一対のヘッダタンク部２，２とコア部を組み付け治具で仮固定する。

次に、このように仮組み付けしたヒータコア１を加熱炉（図示せず）に入れ、ヒータコア１を所定時間、所定温度だけ加熱する。すると、ヒータコア１の各部材のロー材層が溶融し、固化したロー材によって互いの部材の接合面が接合される。ここで、チューブ３のアール面３ｃにはロー材層が存在しないが、ヘッダプレート５のバーリング部１５ａよりチューブ平面３Ａ、および又はヘッダプレート外面５ａのロー材が供給されるため、チューブ３とヘッダプレート５のチューブ挿入孔１５の内面との間は全周に亘ってロー付けされる。以上により、完了する。

本発明では、チューブ３より電位が卑である材料のインナーフィン１２を使用し、チューブ３内面の腐食をインナーフィン１２の犠牲防食効果によって防止でき、又、チューブ３の他部材との接合面には成形工程後のチューブ側ロー材層形成行程によってロー材層を形成するため、前記実施形態のようにチューブ３にはクラッド材ではなくベア材を使用できる。また、チューブ３の厚み方向の外力に対してインナーフィン１２が複数箇所で補強リブとして機能する。更に、チューブ３にクラッド材を使用せずに、チューブ３の成形工程後のチューブ側ロー材層形成行程によってチューブ３にロー材層を形成するため、クラッド材のロー材層が低品質であったり、チューブ３の成形工程時等にあってロー付け層を損傷したりしてロー付け性を悪化させたりする恐れがない。以上より、クラッド材を用いることなく、チューブ３の幅方向の大きさに関わらずチューブ３を薄肉化できると共にロー付け性を改善できる。

この実施形態では、ロー材層形成工程にあっては、ロー材の転写によってロー材層を形成するので、所望厚みのロー付け層を容易に形成できる。従って、ロー付け性の向上になる。尚、ロー材の塗布等によってロー材層を形成しても良い。

この実施形態では、チューブ側ロー材層形成行程では、チューブ３とインナーフィン１２の各平面箇所にロー材層を形成するので、ロー材層の形成が容易である。特に、ロー材層の形成を転写で行う場合には容易にできる。

この実施形態では、ヘッダタンク部２の各部材及びアウターフィン４は、ベア材を使用し、ロー材層形成工程では、ヘッダタンク部２の各部材、チューブ３及びアウターフィン４の接合面にもロー材層を形成し、ロー付け工程では、ヒータコア１の全体を仮組み付け状態としてロー付けを行うので、ヒータコア１の全部品にベア材を使用するため、全ての部品にベア材を用いてヒータコア１を作成できる。尚、ヘッダタンク部２の各部材は、クラッド材を使用しても良い。

図９は第１変形例のインナーフィン１２Ａを用いたチューブ３の斜視図である。この第１変形例のインナーフィン１２Ａは、三角波形状を有している。

図１０は第２変形例のインナーフィン１２Ｂを用いたチューブ３の斜視図である。この第２変形例のインナーフィン１２Ｂは、台形波形状を有している。

図１１は第３変形例のインナーフィン１２Ｃを用いたチューブ３の斜視図である。この第３変形例のインナーフィン１２Ｃは、前記第１実施形態と同様に方形波形状を有しているが、チューブ３との接合箇所の適所には、孔２１が形成されている。

図１２は第４変形例のインナーフィン１２Ｄを用いたチューブ３の斜視図である。この第４変形例のインナーフィン１２Ｄは、前記第１変形例と同様に三角波形状を有しているが、チューブ３との接合箇所の適所には、孔２２が形成されている。

第３及び第４変形例では、インナーフィン１２Ｃ，１２Ｄには、チューブ３との接合箇所に孔２１，２２が形成されているので、チューブ３内を通る温水が孔２１，２２の乱流効果によって熱交換性を促進するため、熱交換性能が向上する。

図１３は第１変形例のチューブ３Ａの斜視図である。この第１変形例のチューブ３Ａは、ベア材の素板を略偏平楕円形状に折曲成形する際に、折曲した端部３ａ，３ａの端面同士を突き合わせるのではなく、端部３ａ，３ｂの内面同士が突き合わされている。そして、この突き合わせた端部３ａ，３ａの内面間が接合されている。又、インナーフィン１２Ｂは、前記第２変形例と同様に、台形波形状のものである。

本発明の一実施形態を示し、ヒータコアの正面図である。 本発明の一実施形態を示し、ヒータコアの側面図である。 本発明の一実施形態を示し、図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の一実施形態を示し、図２のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の一実施形態を示し、チューブの切欠斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、チューブの斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、インナーフィンの斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、ロー付けの転写装置の概略図である。 第１変形例のインナーフィンを用いたチューブの斜視図である。 第２変形例のインナーフィンを用いたチューブの斜視図である。 第３変形例のインナーフィンを用いたチューブの斜視図である。 第４変形例のインナーフィンを用いたチューブの斜視図である。 第２変形例のチューブの斜視図である。 従来例のチューブの上面図である。 図１４のＣ部拡大図である。

符号の説明

１ ヒータコア
２ ヘッダタンク部
３，３Ａ チューブ
４ アウターフィン
５ ヘッダプレート（ヘッダタンク部の部材）
６ ヘッダカバー（ヘッダタンク部の部材）
７ 閉鎖プレート（ヘッダタンク部の部材）
８ 仕切プレート（ヘッダタンク部の部材）
１２，１２Ａ〜１２Ｄ インナーフィン
２１，２２ 孔

Claims (5)

1. ベア材の素板を所定形状のチューブ（３），（３Ａ）に成形する成形工程と、
   この成形工程後に、前記チューブ（３），（３Ａ）より電位が卑の材料で、且つ、ベア材のインナーフィン（１２），（１２Ａ）〜（１２Ｄ）を使用し、このインナーフィン（１２），（１２Ａ）〜（１２Ｄ）の前記チューブ（３），（３Ａ）との接合面にロー材層を形成するロー材層形成工程と、
   このロー材層形成工程後に、前記チューブ（３），（３Ａ）と前記インナーフィン（１２），（１２Ａ）〜（１２Ｄ）とを仮組み付け状態としてロー付けを行うロー付け工程とからなることを特徴とするヒータコア（１）の製造方法。
2. 請求項１記載のヒータコア（１）の製造方法であって、
   ロー材層形成工程では、ロー材の転写によってロー材層を形成することを特徴とするヒータコア（１）の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２記載のヒータコア（１）の製造方法であって、
   前記インナーフィン（１２Ｃ），（１２Ｄ）は、前記チューブ（３）との接合箇所に孔（２１），（２２）が形成されているものを使用したことを特徴とするヒータコア（１）の製造方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項記載のヒータコア（１）の製造方法であって、
   前記チューブ（３），（３Ａ）の外表面にロー材層を形成するチューブ側ロー材層形成工程を有することを特徴とするヒータコア（１）の製造方法。
5. 請求項４記載のヒータコア（１）の製造方法であって、
   共に断面コ字形状を有するヘッダプレート（５）とヘッダカバー（６）とからなり、これらヘッダプレート（５）とヘッダカバー（６）の一方が他方に内嵌されることで管形状を有し、該ヘッダプレート（５）の外面（５ａ）とヘッダカバー（６）の外面（６ａ）のそれぞれにロー材層が形成されたヘッダタンク部（２）を備え、
   該ヘッダプレート（５）には、該ヘッダタンク部（２）内側に向かって突出するバーリング部（１５ａ）と、このバーリング部（１５ａ）に前記チューブ（３），（３Ａ）と連通し、該チューブ（３），（３Ａ）を外面で支持するチューブ挿入口（１５）とが形成され、
   チューブ側ロー材層形成工程では、該チューブ（３），（３Ａ）の該アウターフィン（４）と接合する平面にのみロー材層を形成し、
   ロー付け工程では、ヒータコア（１）の全体を仮組み付け状態としてロー付けを行うことを特徴とするヒータコア（１）の製造方法。
   

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