JP2766532B2 - アルミニウム製二重管式熱交換器の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は自動車用の水冷オイルクーラー等に用いら
れるアルミニウム製の二重管式熱交換器の製造方法に関
する。

なおこの明細書において、アルミニウムの語はその合
金を含む意味で用いる。

従来の技術 アルミニウム製の二重管式熱交換器は、一般に、同軸
配置されたアルミニウムからなる内管と外管との間に熱
交換媒体流通空間が形成されるとともに、該空間に伝熱
効率向上用のアルミニウム製インナーフィンが内外両管
に接合した態様で装填された構成を有している。従っ
て、かかる二重管式熱交換器の効率向上のためには、イ
ンナーフィンと内外両管との十分な接合が不可欠であ
る。このため、本出願人は内外管またはインナーフィン
の少なくとも一方にアルミニウムブレージングシートを
用い、内外管とインナーフィンをろう付接合する方法を
提案したが（特願平11−131845号）、さらに十分なろう
付を保証すべく、ろう付に先立って内管を長さ方向に亘
って拡管し、内外管とインナーフィンとを密着させる工
程を行っている。

発明が解決しようとする課題 ところで、内管はその構成部材としてアルミニウムシ
ートの筒状成形体の両側縁衝き合わせ部を電縫溶接した
電縫管を用いることができるが、外管はサイズが大きい
ため衝き合わせ部の電縫溶接が困難である。このため、
外管としてその衝き合わせ部を分離状態のままにした筒
状成形体を用いていたが、次のような欠点があった。

即ち、前述した内外管とインナーフィンとを密着させ
るための内管の拡管工程を実施した場合、外管の両側縁
衝き合わせ部が分離状態のままであると拡管により半径
方向の力を受け、該衝き合わせ部が拡開分離してしまう
ため、内外管とインナーフィンとの十分な密着性が得ら
れないという欠点があった。もっとも、これを防止する
ため、第15図に示すように割金型（100）に熱交換器組
立物（110）を嵌め込んで固定することにより外管（11
2）の両側縁衝き合わせ部（112a）を拡開不能にを拘束
し、この状態で拡管用マンドレル（120）を内管（111）
に挿入して拡開することが行われている。しかしこの場
合は、ろう付工程に移行する際、割金型から外したとき
に弾力による外管衝き合わせ部（112a）の拡管を禁じ得
ず、やはり内外管とインナーフィンとの密着性が損われ
るという問題があった。このような状態でろう付を行っ
てもインナーフィンの接合率が90％程度して確保されな
いこととなり、ひいては十分な熱交換効率を得ることが
できなかった。

この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたもの
であって、内外管とインナーフィンとの十分な密着性を
確保した状態でろう付を行うことができ、ひいては優れ
た熱交換効率を有するアルミニウム製二重管式熱交換器
の製作提供を目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、この発明は、アルミニウ
ム製の内管（１）と、アルミニウムシートをその両側縁
部が衝き合わせ状となるように筒状に成形した外管
（２）とを同軸に配置するとともに、内外両管の間の熱
交換媒体流通空間（３）にアルミニウム製のインナーフ
ィンを装填したのち、内管（１）を長さ方向に亘って拡
管し、次いでろう付により内外管（１）（２）とインナ
ーフィン（４）とを接合するアルミニウム製二重管式熱
交換器の製造方法であって、少なくとも前記拡管からろ
う付までの工程を、前記外管（２）にその衝き合わせ部
（24）の離間防止手段を設けた状態で行うことを特徴と
する。

作 用 内管（１）の拡管工程により内外管（１）（２）とイ
ンナーフィン（４）とは密着するが、離間防止手段によ
りこの密着状態がろう付工程の終了まで保持され、この
状態のままインナーフィン（４）と内外管（１）（２）
とがろう付される。その結果、外管（２）の衝き合わせ
部（24）の拡開に起因するインナーフィンと内外管との
接合不良が防止される。

実施例 次に、この発明の実施例を第１図〜第14図に基いて説
明する。なお実施例はこの発明を自動車用水冷オイルク
ーラーの製造方法に適用した場合を示している。

まず、第１図〜第５図に示すように、熱交換器構成部
材としての内管（１）、外管（２）、アルミニウム製の
オフセットインナーフィン（４）を用意する。内管
（１）は心材（11）（第５図に示す）の外面あるいは内
外両面にろう材（12）が被覆されたアルミニウムブレー
ジングシートをその両側縁衝き合わせ部（14）を電縫溶
接した電縫管を用いる。また、内管（１）の両端にはフ
レア加工により外管内径にほぼ等しい外径の拡管部（1
3）（13）を形成しておく。

一方、外管（２）は次のようにして製作する。即ち、
まず第６図及び第７図に示すように、アルミニウムから
なる心材（21）の内面または内外両面にろう材層（22）
を被覆形成した所定の大きさのブレージングシート（2
3）を用意する。ろう材層（22）としては一般的にはSi
含有量約６〜13wt％程度のAl−Si系合金を用いる。次に
上記ブレージングシート（23）の幅方向の両側端部を肉
厚方向にハンマーないしはプレスで打撃する。この打撃
は一方の端部については下面において、他方の端部につ
いては上面において行うことにより、第８図に示すよう
に、一方の側端部については下縁から上縁に向けて漸次
肉薄となる傾斜面（23a）を形成せしめ、また他方の側
端部については上縁から下縁に向けて漸次肉薄となる傾
斜面（23b）を形成せしめる。しかもいずれの傾斜面に
もろう材層（22）が存在するものとなる。ブレージング
シート（23）の両側端部をこのように形成することで、
第５図に示すように、両側縁を衝き合わせ状となした際
に、衝き合わせ部（24）が重なり状に合致してその当接
面にろう材層（22）を介在させることができ、その後の
ろう付により衝き合わせ部（24）の十分な接合を保証す
ることができる。次に、第９図に示すように、ブレージ
ングシート（23）の幅方向の中央部を長さ方向に沿って
プレスにより断面半円弧状に膨出成形して膨出部（25）
を形成する。次に第10図に示すように、膨出部（25）
に、オイル入口管取付孔（５）と同出口管取付孔（６）
を該膨出部（25）の長さ方向の両端部に穿設する。な
お、必要に応じてこれら取付孔の周端部には予めこれを
絞り加工して外方突出状のボスを形成しておく。上記の
孔開けは、膨出部（25）の形状に適合する形状の当て型
を下面側からあてがってプレスにより行ったものであ
る。こうすることにより膨出部（25）の圧潰や変形の発
生を防止でき、適正な位置に寸法精度の高い取付孔を穿
設することができる。もとより孔開けはミーリング加工
等により行っても良い。続いて必要に応じて面打ちを行
った後、ブレージングシート（23）の膨出部（25）を除
く両側水平部（26）を、プレスにより第11図に示すよう
に断面Ｕ字状をなすように成形した後、両側縁が衝き合
わせ状となるようにプレスにより外力を付与しながら丸
パイプ形状に成形する。次いで、第12図に示すように衝
き合わせ部（24）の複数箇所をアルゴン溶接によりスポ
ット溶接し衝き合わせ部（24）の離間防止手段を設けて
所期する外管（２）を得る。なお、第12図の（27）は離
間防止手段としてのスポット溶接部である。

こうして製作した外管（２）と内管（１）とインナー
フィン（４）を用いて熱交換器に組立てる。組立は次の
ようにして行う。即ち、第２図のようにまず上記のイン
ナーフィン（４）を矢印（Ａ）の方向に湾曲するととも
に内管（１）の外周面に添わせて配置したのち、これら
内管（１）とインナーフィン（４）とを外管（２）の内
部に挿入し、熱交換器組立体（20）とする。

次いで、第１図に示すように、拡管用マンドレル（3
0）を内管（１）に挿入することにより内管（１）を長
さ方向に亘って拡管する。拡管時に外管（２）には半径
方向の圧力が加わるが、外管（２）の衝き合わせ部（2
4）にはスポット溶接を施してあるから、衝き合わせ部
が拡開することはない。この拡管によって、熱交換媒体
流通空間（３）が狭められ、インナーフィン（４）は内
管（１）、外管（２）と密着する。

次に、上記の拡管を施した熱交換器組立物を加熱し、
内外管（１）（２）のろう材を溶融して、内外管（１）
（２）を長さ方向両端部においてろう付接合するととも
に、内外管（１）（２）とインナーフィン（４）とをろ
う付接合し、第３図〜第５図に示すように熱交換器完成
品となす。ろう付方法としては真空ろう付を始め任意の
ろう付法を採用すれば良い。外管（２）の衝き合わせ部
（24）は拡管後はもとよりろう付工程においてもスポッ
ト溶接部によりその拡開が防止されているから、インナ
ーフィン（４）は内外管（１）（２）と密着した状態が
保持され、この状態のままろう付される。その結果ほぼ
100％あるいはそれに近い接合率が達成される。また、
外管（２）の衝き合わせ部（24）のスポット溶接部以外
の非溶接部分はこのろう付工程において必然的に接合さ
れるが、外管（２）はその製作段階でブレージングシー
ト（23）の両側端部（23a）（23b）を打撃して漸次肉薄
状態に圧潰してあるから、筒状成形後は衝き合わせ部
（24）が重なり状態に合致し、かつ当接面相互間にろう
材層が存在しているから、衝き合わせ部（24）の接合を
一層確実かつ十分に保証できる。なお、第３図及び第４
図に示す（７）（８）は上記のろう付と同時に接合しあ
るいはろう付後に別途溶接したオイル入口管と同出口管
である。

上記により製作した熱交換器は、自動車用ラジエータ
ーのタンク部等に組込まれて使用される。そして、入口
管（７）からオイル流通空間（３）に流入したオイルは
インナーフィン（４）を含むオイル流通空間（３）を流
通する過程で、外管（２）の周囲及び内管（１）内部を
流通する水と熱交換を行い、冷却されて出口管（８）か
ら器外へと流出する。

以上の実施例では内管の拡管工程から熱交換器組立物
がろう付されるまでの間、外管（２）の衝き合わせ部
（24）の離間を防止する手段として、スポット溶接によ
り衝き合わせ部の数箇所を金属的に接合した場合を示し
たが、離間防止手段はこれに限定されるものではない。
例えば、第13図に示すように、外管（２′）の外周複数
箇所をワイヤー（40）等で締結して機械的に固定してお
き、この状態で内管の拡管とろう付を行い、必要に応じ
てろう付後にワイヤー（40）を外すものとしても良い。
また、第14図に示すように、外管（２″）の衝き合わせ
部両側縁に相互に嵌合可能な楔状突片（41）と切欠き
（42）を交互に設け、これらを互いに嵌合して離間防止
を図っても良く、その他衝き合わせ部の離間を拡管工程
からろう付されるまで防止しうる態様であれば各種の手
段を採用可能である。

発明の効果 以上説明したように、この発明は、アルミニウムシー
トからなる外管にその衝き合わせ部の離間防止手段を設
け、この状態で拡管工程とろう付工程とを実施するもの
である。従って、拡管工程後の内外管とインナーフィン
との密着状態を保持したままろう付を行うことができ、
接合予定部分を離間を生じることなくほぼ完全かつ十分
に接合することができる。この結果、優れた熱交換効率
を有する高性能の熱交換器の製作提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るオイルクーラー用熱
交換器組立体の拡管前の状態を示す一部破断縦断面図、
第２図は内管とインナーフィンを外管に挿入する前の状
態を示す斜視図、第３図は熱交換器完成品の正面図、第
４図はオイル入口管側から見た熱交換器完成品の側面
図、第５図は第３図のIII−III線断面図、第６図は外管
構成用のブレージングシートの斜視図、第７図は第６図
のVII−VII線断面図、第８図はブレージングシートの両
側端部を打撃した後の断面図、第９図はブレージングシ
ートへの膨出部形成後の斜視図、第10図はオイル出入口
管取付孔の穿孔後の斜視図、第11図は断面Ｕ字状に成形
した後の斜視図、第12図は筒状成形後の斜視図、第13図
は外管衝き合わせ部の離間防止手段の変形例を示す斜視
図、第14図は外管衝き合わせ部の離間防止手段の他の変
形例を示す斜視図、第15図は従来の製造方法における拡
管工程を説明するための斜視図である。 （１）……内管、（２）……外管、（３）……熱交換媒
体（オイル）流通空間、（４）……インナーフィン、
（24）（24′）（24″）……衝き合わせ部、（27）……
スポット溶接部、（40）……ワイヤー、（41）……楔状
突片、（42）……楔状切欠き（（27）（40）（41）（4
2）は離間防止手段）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニウム製の内管（１）と、アルミニ
   ウムシートをその両側縁部が衝き合わせ状となるように
   筒状に成形した外管（２）とを同軸に配置するととも
   に、内外両管の間の熱交換媒体流通空間（３）にアルミ
   ニウム製のインナーフィンを装填したのち、内管（１）
   を長さ方向に亘って拡管し、次いでろう付により内外管
   （１）（２）とインナーフィン（４）とを接合するアル
   ミニウム製二重管式熱交換器の製造方法であって、少な
   くとも前記拡管からろう付までの工程を、前記外管
   （２）にその衝き合わせ部（24）の離間防止手段を設け
   た状態で行うことを特徴とするアルミニウム製二重管式
   熱交換器の製造方法。