熱交換器の製造方法
【課題】熱交換器の熱交換性能の低下を抑制する熱交換器の製造方法を提供する。
【解決手段】各突起部２４間において各チューブ２０の外壁面２０ａに各コルゲートフィン３４の第二の山部３６ａを接触させてなる熱交換器の製造方法において、突起部２４間において各チューブ２０の外壁面２２ａと各コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａとが対向するように、各チューブ２０と各コルゲートフィン３４とを交互に整列させる整列工程と、整列工程の後、各チューブ２０を互いに近づけながら、各チューブ２０の内部を流れるエンジン冷却水の流通方向に各チューブ２０を振動させる加振工程とを含んでいる。
【解決手段】各突起部２４間において各チューブ２０の外壁面２０ａに各コルゲートフィン３４の第二の山部３６ａを接触させてなる熱交換器の製造方法において、突起部２４間において各チューブ２０の外壁面２２ａと各コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａとが対向するように、各チューブ２０と各コルゲートフィン３４とを交互に整列させる整列工程と、整列工程の後、各チューブ２０を互いに近づけながら、各チューブ２０の内部を流れるエンジン冷却水の流通方向に各チューブ２０を振動させる加振工程とを含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数のチューブと複数の波形フィンとを交互に積層させることにより製造される熱交換器が知られている（特許文献１を参照）。この熱交換器の各チューブの外壁面上に、内部を流れる熱交換媒体の流通方向に沿って複数の突起部が並んでいる。各波形フィンは、当該流通方向に沿って並ぶ複数の山部を有している。この熱交換器では、これら各チューブと各波形フィンとを交互に積層することで、突起部間において各チューブの外壁面に波形フィンの山部を接触させている。このような構造の熱交換器によれば、当該フィンを空気などの流体が通過する際に、当該流体が撹拌されて、熱交換器の熱伝達効率が向上する。
【０００３】
特許文献１に開示されている熱交換器とは別に、複数のチューブと複数の波形フィンとが交互に積層されてなる熱交換器の製造方法として、各波形フィンの山部が各チューブの外壁面に対向するように各チューブと各波形フィンとを交互に整列させた後、各波形フィンの山部を各チューブの外壁面に接触させるべく、各チューブを互いに近づけることで熱交換器を製造する熱交換器の製造方法が知られている。（特許文献２を参照）。この製造方法によれば、各チューブの外壁面と各波形フィンの山部の接触を確実なものとすることができる。これにより、熱交換器の熱交換性能が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３４０６８６号公報
【特許文献２】特開平７−５５３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の熱交換器を特許文献２に記載されているような製造方法によって製造すると、各チューブと各波形フィンとを交互に整列させてから、各チューブを互いに近づけるときに、波形フィンやチューブの寸法ばらつきにより、突起部間においてチューブの外壁面に波形フィンの山部が接触せずに、チューブの突起部に乗り上げられることがある。この状態のまま、各チューブ同士を近づけると、突起部に乗り上げた波形フィンの谷部の周囲にチューブから過度の荷重が作用して、波形フィンが変形したり、当該山部に隣接する谷部がチューブの外壁面から浮き上がった状態となったりする。波形フィンが変形したり、波形フィンの山部がチューブの外壁面から離間していると、波形フィンを介した熱交換率が低下し、熱交換器の熱交換性能が低下するという問題が発生する。
【０００６】
本発明は、熱交換器の熱交換性能の低下を抑制する熱交換器の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、内部を流れる熱交換媒体の流通方向に沿って複数の突起部が外壁面上に並ぶチューブと、流通方向に沿って複数の山部並ぶ波形フィンとを交互に積層することで、突起部間において各チューブの外壁面に波形フィンの山部を接触させてなる熱交換器の製造方法において、
突起部間において各チューブの外壁面と波形フィンの山部とが対向するように、各チューブと各波形フィンとを交互に整列させる整列工程と、
整列工程の後、各チューブを互いに近づけながら、流通方向に各チューブを振動させる加振工程と、を含むことを特徴としている。
【０００８】
この発明では、複数のチューブと複数の波形フィンとを交互に整列させた後、各波形フィンの山部を各チューブの外壁面に接触させるように各チューブを互いに近づけることで、チューブの外壁面への波形フィンの山部の接触を確実なものとしている。なお、この発明では、各チューブを近づける際に突起部間において各チューブの外壁面に波形フィンの山部が接触するように、整列工程において、予め突起部間における当該外壁面と波形フィンの各谷部とが対向するように複数のチューブと複数の波形フィンとを交互に整列させている。
【０００９】
しかし、突起部間において各チューブの外壁面と波形フィンの山部とが対向するように、各チューブと各波形フィンとを交互に整列させたとしても、上述したようにチューブや波形フィンとに寸法ばらつきが発生していると、突起部間において当該外壁面に波形フィンの山部が接触せずに、当該谷部が突起部に乗り上がってしまうという現象が発生することがある。
【００１０】
本願出願人が、この波形フィンの山部の突起部への乗り上げ現象を詳細に観察したところ、突起部には、山部との接触により発生する摩擦力により山部をその場に留める固定領域と、山部を突起部から滑落させて、突起部間においてチューブの外壁面に山部を自動的に移動させる滑落領域とがあるという知見を得た。固定領域に谷部が接触すると当該山部は突起部に乗り上がった状態となり、滑落領域に山部が接触すると、当該山部は、突起部から滑落して、突起部間に自動的に移動することとなる。つまり、突起部に波形フィンの山部が接触する場合であっても、突起部の滑落領域に当該山部を接触させるようにすれば、突起部への波形フィンの山部の乗り上げが抑制されることとなる。
【００１１】
そこで、請求項１記載の発明は、特に、整列工程によって各チューブと各波形フィンとを交互に整列させた後、各チューブを互いに近づけながら、熱交換媒体の流通方向に各チューブを振動させる加振工程を有している。この発明では、このように各チューブを振動させているため、波形フィンの山部と、チューブの突起部との相対位置を変化させることができ、突起部における滑落領域への当該山部の接触機会を極力多くすることができる。このように突起部における滑落領域への当該山部の接触機会の増加によれば、たとえチューブや波形フィンに寸法ばらつきが発生していたとしても、当該山部を突起部から滑落させることができ、その結果、当該山部の突起部への乗り上げを低減させることが可能となる。
【００１２】
また、仮に波形フィンの山部が突起部の固定領域に接触してしまった場合であっても、波形フィンの山部と、チューブの突起部との相対位置の変化により、当該山部を固定領域から滑落領域にずらすことができ、当該谷部の突起部への乗り上げを低減させることが可能となる。
【００１３】
以上説明した加振工程によれば、波形フィンにおける谷部の突起部への乗り上げを低減させることができ、波形フィンの変形や、チューブの外壁面への波形フィンの非接触状態の発生による熱交換器の熱交換性能の低下を極力抑制することができる。
【００１４】
ここで、各チューブを近づければ近づけるほど、波形フィンの谷部とチューブの外壁面との接触部に発生する摩擦力は大きくなる。接触部に発生する摩擦力が所定の値を上回ると、たとえ加振工程において各チューブを振動させたとしても波形フィンとチューブとの相対位置の変化を起こすことが不能となることがある。さらに、製品毎にチューブを近づける際の各チューブの接近速度を変更するものにおいて、各チューブ同士の接近速度が大きくなると、上記摩擦力の増大する速度も大きくなる。摩擦力の増大速度が大きくなると、相対位置の変化が不能となるまでの時間が短くなるため、波形フィンの山部とチューブとの相対位置変化可能な時間が短くなる。たとえ、加振工程において、各チューブを振動させたとしても、その振動の振動数が小さいと、両者の相対位置を変化させる機会が少なくなり、波形フィンにおける山部の突起部への乗り上げの低減効果を十分に発揮させることができない可能性がある。
【００１５】
このことに対し、請求項２記載の発明では、製品毎に各チューブを近づける際の各チューブの接近速度を変更する加振工程において、各チューブを互いに近づける際の各チューブの接近速度が大きいほど、より大きな振動数で各チューブを振動させる。これによれば、各チューブの接近速度を大きくすることにより、両者の相対位置変化可能な時間が短くなったとしても、両者の相対位置を変化させる機会をより多くすることができる。したがって、波形フィンにおける山部の突起部への乗り上げ低減効果をより確実に発揮させることができる。
【００１６】
熱交換媒体の流通方向に各チューブを振動させる場合、当該振動の振幅が各突起部のピッチの長さ以上となっていると、チューブと、波形フィンとの相対位置の変化量が、各突起部のピッチの長さ以上となる可能性がある。当該相対位置の変化量が各突起部のピッチの長さ以上となると、波形フィンの山部が隣の突起部に再び乗り上がってしまうなどの問題が発生する可能性がある。
【００１７】
このことに対し、請求項３記載の発明では、加振工程において、突起部のピッチよりも短い振幅で各チューブを振動させる。このことによれば、両者の相対位置の変化量を各突起部のピッチの長さ以内とすることが可能となるため、波形フィンの山部が隣の突起部に再び乗り上がってしまうことを抑制することができる。
【００１８】
請求項４や５に記載の発明のように、各チューブと各フィンとを交互に整列させた後に、加振工程において各チューブを振動させる際、各チューブの振動が同位相となるように各チューブを振動させてもよいし、波形フィンを挟んで隣り合うチューブの振動が逆位相となるように各チューブを振動させてもよい。
【００１９】
特に、請求項６に記載されているように、各チューブにおける各突起部の表面形状が球面状となっており、各チューブの外壁面において波形フィンを挟んで隣り合うチューブの突起部間と対向するとともに、波形フィンの山部が接触する部位の表面形状が平坦となっている熱交換器の場合、特に、加振工程において、波形フィンを挟んで隣り合うチューブの振動が逆位相となるように各チューブを振動させると、突起部に乗り上がった波形フィンの山部を積極的に突起部間に移動させることができる。
【００２０】
突起部に波形フィンの山部が接触し、外壁面において平坦となっている部位に波形フィンの山部が接触する状態では、突起部の表面形状が球面状であり、当該部位の表面形状が平坦であることから、突起部と山部とが接触する接触部の面積は、当該平坦な面と山部とが接触する接触部の面積よりも小さくなる。
【００２１】
この状態で、波形フィンを挟んで隣り合うチューブの振動が逆位相となるように各チューブを振動させると、当該平坦な面と山部とが接触する接触部に発生する摩擦力が突起部と山部とが接触する接触部に発生する摩擦力より上回ることとなる。
【００２２】
このため、波形フィンは、平坦な面と山部とが接触する接触部を有するチューブに引きずられて、そのチューブとともに移動することとなる。このように当該チューブの移動に引きずられて移動する波形フィンにより、突起部の固定領域に乗り上がっていた当該波形フィンの山部は当該突起部の滑落領域に移動することとなる。このような過程を経て滑落領域に移動した当該山部は、突起部から滑落して、突起部間に自動的に移動することとなる。
【００２３】
以上説明したように、上述したような構成を有する熱交換器によれば、加振工程において、波形フィンを挟んで隣り合うチューブの振動が逆位相となるように各チューブを振動させることによれば、固定領域に乗り上がった波形フィンの山部を積極的に突起部間に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態による製造方法によって製造された熱交換器の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す熱交換器のコア部を拡大した拡大図である。
【図３】図１に示す熱交換器のコア部における分解斜視図である。
【図４】（ａ）はコア部を組立てるコア部組立工程のうち、整列工程の一部を説明する説明図であり、（ｂ）はコア部組立工程のうち、整列工程の一部を説明する説明図であり、（ｃ）はコア部組立工程のうち、加振工程を説明する説明図であり、（ｄ）はコア部組立工程のうち、固定工程を説明する説明図である。
【図５】各チューブに振動を加えたときの作用を説明する説明図である。
【図６】チューブの突起部とコルゲートフィンの折曲部との関係を説明するための説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態による製造方法において、各チューブに振動を加えたときの作用を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００２６】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１から図６を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態による製造方法によって製造された熱交換器の概略構成図である。図２は、熱交換器のコア部を拡大した拡大図である。図３は、熱交換器のコア部における分解斜視図である。本実施形態では、図１に示す熱交換器１０は、自動車に搭載される空調装置のヒータとして用いられる。
【００２７】
熱交換器１０は、空気との熱交換により、熱交換媒体としてのエンジン冷却水を冷却する金属製のコア部１２、コア部１２に取り付けられた例えば樹脂製の一対のタンク１４ａ、１４ｂから構成されている。タンク１４ａには、外部からエンジン冷却水を流入させる流入口１６が設けられ、タンク１４ｂにはコア部１２を介してタンク１４ｂに流入したエンジン冷却水を外部に流出させる流出口１８が設けられている。
【００２８】
コア部１２は、両タンク１４ａ、１４ｂの間に配置されている。コア部１２は、内部をエンジン冷却水が流通するようになっており、一方のタンク１４ａに流入したエンジン冷却水を他方のタンク１４ｂに導く。自動車の走行風がコア部１２を通過することにより、コア部１２の内部を流通するエンジン冷却水が空気と熱交換され冷却される。
【００２９】
コア部１２は、複数のチューブ２０、複数のコルゲートフィン３４および一対のコアプレート３０ａ、３０ｂから構成されている。本実施形態では、４０個のチューブ２０と３６個のコルゲートフィン３４と一対のコアプレート３０ａ、３０ｂからコア部１２が構成されている。各チューブ２０と各コルゲートフィン３４とは、交互に積層される。各チューブ２０は、偏平形状を呈しており、内部をエンジン冷却水が流通する。図１に示すように、各チューブ２０は、所定のピッチで所定の方向に並んで配置される。エンジン冷却水は、各チューブ２０の積層方向と交差する方向に流通する。
【００３０】
図２、図３に示すように、各チューブ２０は、積層方向の一方の外壁面２２ａに、積層方向に向かって突出する複数の突起部２４を有する。突起部２４の表面形状は球面状となっている。表面形状が球面状である突起部２４は、エンジン冷却水の流通方向に沿って複数並べられ、かつ当該流通方向と交差する方向に沿って複数並べられている。突起部２４は、各チューブ２０の外壁面２２ａの一部をプレスなどで突出させるようにして形成されていてもよいし、平坦な外壁面２２ａ上に別部材の突起部２４を溶接などで固定させることにより形成されていてもよい。また、流通方向に沿って並ぶ突起部２４のピッチは、後述するコルゲートフィン３４の第一の山部３６ａと隣接する第一の山部３６ａとのピッチとほぼ一致するように設定されている。なお、本実施形態では、この突起部２４のピッチは、約１．７ｍｍとなっており、コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａのピッチも約１．７ｍｍとなっている。
【００３１】
各チューブ２０の積層方向の他方の外壁面２２ｂは、突起部２４などを有しておらず、平坦な面となっている。他方の外壁面２２ｂは、コルゲートフィン３４を挟んで隣り合うチューブ２０の突起部２４と対向している。
【００３２】
図１に示すように、一対のコアプレート３０ａ、３０ｂは、各チューブ２０のエンジン冷却水流通方向の両端部２６ａ、２６ｂに設けられる。コアプレート３０ａは、各チューブ２０の一方の端部２６ａが嵌められる嵌入孔３２を有する。また、コアプレート３０ｂも、コアプレート３０ａと同様に、各チューブ２０の他方の端部２６ｂが嵌められる嵌入孔３２を有する。各嵌入孔３２は、各チューブ２０の積層方向に沿い、かつ所定のピッチで設けられる。各嵌入孔３２のピッチは、各チューブ２０のピッチとほぼ同じとなるように設定されている。コアプレート３０ａは、タンク１４ａに形成されている開口部を覆うようにタンク１４ａに取り付けられ、コアプレート３０ｂは、タンク１４ｂに形成されている開口部を覆うようにタンク１４ｂに取り付けられる。
【００３３】
図１および図２に示すように、コルゲートフィン３４は、波形状を呈しており、一枚の金属製の板部材を折り曲げることによりなっている。コルゲートフィン３４は、エンジン冷却水の流通方向に沿って交互に並ぶ第一の山部３６ａと第二の山部３６ｂとを有する。第二の山部３６ｂは、積層方向の一方側（図中上方）に突出するように形成され、第一の山部３６ａは積層方向の他方側（図中下方）に突出するように形成される。コルゲートフィン３４を積層方向およびエンジン冷却水流通方向と交差する方向から見たとき、本実施形態のコルゲートフィン３４は、第二の山部３６ｂから第一の山部３６ａを経て次の第二の山部３６ｂまでの形状が略三角形状となっている。コルゲートフィン３４が各チューブ２０間に配置されることにより、各チューブ２０の第二の山部３６ｂは、各チューブ２０の他方の外壁面２２ｂに接触し、各チューブ２０の第一の山部３６ａは、突起部２４間において各チューブ２０の一方の外壁面２２ａに接触する。それぞれの第一の山部３６ａ、第二の山部３６ｂがチューブ２０と接触することにより、チューブ２０とコルゲートフィン３４とが熱的に接続される。図１、図２には示していないが、コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａと第二の谷部３６ｂとの間の平坦部３８には、平坦部３８の一部を切り起こすことによりなるルーバーが形成されている。
【００３４】
このように構成される熱交換器１０では、エンジンが駆動することにより加熱されたエンジン冷却水が、図示しない配管を通って流入口１６よりタンク１４ａに流入する。するとタンク１４ａに流入したエンジン冷却水は、各チューブ２０の内部に流入する。各チューブ２０に流入したエンジン冷却水は、タンク１４ｂに向ってチューブ２０内を流れる。この際、エンジン冷却水の熱は、チューブ２０に接触しているコルゲートフィン３４に伝達する。そのコルゲートフィン３４に伝達した熱は、コルゲートフィン３４からコア部１２を通過する空気中に放熱される。空気中に放熱され冷却されたエンジン冷却水は、タンク１４ｂに流入して、流出口１８より再びエンジンに向かって排出される。
【００３５】
以上、熱交換器１０の構造について説明した。次に、この熱交換器１０を製造する過程について説明する。
【００３６】
熱交換器１０は、コア部組立工程、コアプレート嵌め込み工程、ロウ付工程、および最終組立工程を経て製造される。
【００３７】
（コア部組立工程）
コア部組立工程は、各チューブ２０と各コルゲートフィンとを適正な位置関係となるようにして、コア部１２を組立てる工程である。コア部組立工程では、各チューブ２０と各コルゲートフィン３４とを交互に積層させることによりコア部１２が組み立てられる。
【００３８】
（コアプレート嵌め込み工程）
コアプレート嵌め込み工程は、各チューブ２０の端部２６ａ、２６ｂのそれぞれに、コアプレート３０ａ、３０ｂを嵌め込む工程である。コアプレート嵌め込み工程では、所定の治具でコア部１２を固定した状態のまま、各チューブ２０の端部２６ａにコアプレート３０ｂの嵌入孔３２を嵌め込み、各チューブ２０の端部２６ｂにコアプレート３０ｂの嵌入孔３２を嵌め込む。
【００３９】
（ロウ付工程）
ロウ付工程は、コアプレート３０ａ、３０ｂが嵌め込まれたコア部１２に熱を加えて、チューブ２０とコルゲートフィン３４との接触部、チューブ２０とコアプレート３０ａ、３０ｂとの接触部をロウ付して各部材２０、３４、３０ａ、３０ｂを互いに接合する工程である。ここで、チューブ２０、コルゲートフィン３４、コアプレート３０ａ、３０ｂの表面には、母材よりも融点が低く、接触している部材と接合可能な金属材料としてのロウ材が予め塗布されている。ロウ付工程では、各部材２０、３４、３０ａ、３０ｂに塗布されたロウ材のみが溶融するように、コア部１２を加熱する。その後、各部材２０、３４、３０ａ、３０ｂの各接触部分に溶融したロウ材が侵入したら溶融ロウ材を凝固させるためにコア部１２全体を冷却する。これにより、溶融ロウ材が凝固し、各部材２０、３４、３０ａ、３０ｂ同士が接合される。
【００４０】
（最終組立工程）
最終組立工程は、ロウ付されたコア部１２にタンク１４ａ、１４ｂを組付ける工程である。最終組立工程では、一方のタンク１４ａの開口部がコアプレート３０ａによって塞がれるように、タンク１４ａをコアプレート３０ａに取り付け、もう一方のタンク１４ｂの開口部がコアプレート３０ｂによって塞がれるように、タンク１４ｂをコアプレート３０ｂに取り付ける。タンク１４ａとコアプレート３０ａとの接合、タンク１４ｂとコアプレート３０ｂとの接合は、周知の接合方法によってなされる。
【００４１】
以上、熱交換器１０の全体的な製造過程について説明した。次に、本実施形態の特徴であるコア部組立工程について、図４（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は、コア部組立工程における各工程を示している。コア部組立工程は、「整列」、「加振」および「固定」の三つの工程からなっている。図４（ａ）、（ｂ）は「整列」、図４（ｃ）は「加振」、図４（ｄ）は「固定」の各工程に対応している。コア部組立工程は、コア部組立装置４０によって実施される。
【００４２】
各工程を説明する前に、上記四つの工程を実施するコア部組立装置４０を説明する。コア部組立装置４０は、把持装置４２、駆動装置４６、フィンガイド装置４８および固定装置５２などから構成されている。
【００４３】
把持装置４２は、各チューブ２０を把持する装置である。把持装置４２は、各チューブ２０の端部２６ａ、２６ｂのそれぞれを把持する複数の把持部４４を有する。各把持部４４は、各チューブ２０の積層方向、および各チューブ２０のエンジン冷却水流通方向に駆動可能となっている。
【００４４】
駆動装置４６は、各把持部４４を上記積層方向に駆動させるとともに、各把持部４４にエンジン冷却水流通方向の振動を発生させる装置である。
【００４５】
フィンガイド装置４８は、各チューブ２０間に配置されるコルゲートフィン３４の両端部を保持する装置である。フィンガイド装置４８は、複数のガイド部５０を有する。各ガイド部５０は、各コルゲートフィン３４の両端部に対向するように、かつ各把持部４４の間に配置される。各ガイド部５０は、コルゲートフィン３４を両端部から挟み込むことにより、コルゲートフィン３４を保持する。また、各ガイド部５０は、チューブ２０の積層方向にも駆動可能となっている。各ガイド部５０は、図示しない駆動装置によって駆動される。なお、各ガイド部５０は、把持部４４と独立して駆動可能となっている。
【００４６】
固定装置５２は、最終の固定工程で使用される装置であり、規定の寸法に組立てられたコア部１２の寸法を維持する装置である。固定装置５２は、二つの固定部５４を有する。これら二つの固定部５４は、積層方向両端部のチューブ２０のさらに外側に配置される。各固定部５４は、当該チューブ２０に向かって駆動可能となっている。各固定部５４は、図示しない駆動装置によって駆動される。
【００４７】
以上、下記の各工程を実施するコア組立装置４０の構成について説明した。次に、そのコア組立装置４０を用いて実施する四つの工程について説明する。
【００４８】
（整列工程）
整列工程は、各チューブ２０と各コルゲートフィン３４とを所定の位置に整列させる工程である。この整列工程では、図４（ａ）に示すように、各チューブ２０の両端部２６ａ、２６ｂを把持部４４に把持させることにより、各チューブ２０を、所定のピッチで積層方向に整列させる。積層方向に整列された各チューブ２０の外壁面２２ａは、同じ方向を向いている。なお、この工程での各チューブ２０のピッチは、チューブ２０の突起部２４の先端から、その突起部２４に対向して配置されるチューブ２０の外壁面２２ｂまでの距離が、コルゲートフィン３４の積層方向の厚さよりも大きくなるように設定されている。また、この工程での各チューブ２０のピッチは、完成品の規定寸法よりも広くなっている。
【００４９】
各チューブ２０を把持部４４に把持させた後、図示しない搬送装置を用いて、コルゲートフィン３４を各チューブ２０の間に挿入させる。コルゲートフィン３４は、第二の山部３６ｂがチューブ２０の外壁面２２ｂと対向するとともに、第一の山部３６ａがチューブ２０の外壁面２２ａと対向するように挿入される。なお、本実施形態では、この工程での各チューブ２０のピッチは、約９．５ｍｍとなっており、完成品の各チューブ２０のピッチ（規定寸法）は、約５．２ｍｍとなっている。
【００５０】
さらに、この整列工程では、図４（ｂ）に示すように、チューブ２０とコルゲートフィン３４とが整列された後、コルゲートフィン３４の両端部に向かってガイド部５０を駆動装置によって駆動させて、コルゲートフィン３４を両端部から挟むことにより、突起部２４間において各チューブ２０の外壁面２２ａとコルゲートフィン３４の第一の山部３６ａとが対向する位置にコルゲートフィン３４を保持する。
【００５１】
（加振工程）
加振工程は、各チューブ２０のピッチを規定寸法とするとともに、各コルゲートフィン３４を適正な位置に配置させるための工程である。加振工程では、図４（ｃ）に示すように、各チューブ２０のピッチが規定寸法となるように、駆動装置４６が各把持部４４を駆動する。具体的には、駆動装置４６は、積層方向に並んだ各チューブ２０がコア部１２の中央部に向かうように各把持部４４を駆動する。本実施形態では、所定の時間内に各チューブ２０のピッチが規定寸法となるように各把持部４４が駆動される。これにより、各チューブ２０は、互いに近づくこととなる。また、本実施形態では、積層方向両端のチューブ２０は、約２５〜５０ｍｍ／ｓｅｃの駆動速度で駆動される。以下この駆動速度をチューブ２０同士の接近速度という。本実施形態では、各チューブ２０がコア部１２の中央部に向かって駆動されるので、積層方向両端部のチューブ２０の接近速度が最も大きく、コア部１２の中央部にあるチューブ２０ほど接近速度は小さくなっている。この各チューブ２０のピッチの規定寸法は、コルゲートフィン３４の積層方向の厚さよりも短く設定されているので、各チューブ２０のピッチが狭くなることにより、コルゲートフィン３４は、各チューブ２０により圧縮されることとなる。
【００５２】
また、この工程では、図４（ｃ）に示すように、各チューブ２０が積層方向に駆動されている最中に駆動装置４６は、把持部４４を通じて、各チューブ２０にエンジン冷却水流通方向の振動を加える。このことにより、各チューブ２０はエンジン冷却水流通方向に振動する。また、本実施形態では、各チューブ２０を２４０Ｈｚまでの振動数、約０．８ｍｍの振幅で振動させる。なお、振動の振幅は、突起部２４のピッチよりも短い振幅となっている。本実施形態では、各チューブ２０の振動が同位相となるように、各チューブ２０を振動させている。さらに、本実施形態では、積層方向両端のチューブ２０の接近速度に応じて、上記振動の振動数を変更する。具体的には、この接近速度が大きくなるほど、より大きな振動数で各チューブ２０を振動させる。
【００５３】
以下、この工程で実施されるコルゲートフィン３４の圧縮とチューブ２０への加振による作用について図５を用いて説明する。図５は、各チューブに振動を加えたときの作用を説明する説明図である。なお、図５の実線で示すチューブ２０は、チューブ２０に振動が加えられる前の状態を示しており、破線で示すチューブ２０は、振動が加えられた直後の状態を示している。
【００５４】
図５に示すように、積層方向に隣接する把持部４４同士が近づくように駆動すると、各チューブ２０同士が近づき、チューブ２０のピッチは徐々に狭くなる。コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａ同士のピッチ、第二の山部３６ｂ同士のピッチ、および平坦部３８の長さが規定寸法どおり製造されていれば、各チューブ２０のピッチが規定寸法まで各チューブ２０が駆動されたとき、コルゲートフィン３４は正規の位置に配置されることとなる。つまり、コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａの全ては、チューブ２０の外壁面２２ａにおいて突起部２４間に位置する部位に接触し、コルゲートフィン３４の第二の山部３６ｂの全ては、チューブ２０の外壁面２２ｂに接触することとなる。
【００５５】
しかしながら、コルゲートフィン３４が規定寸法どおり製造されておらず、第一、第二の山部３６ａ、３６ｂ同士のピッチがばらついていたり、平坦部３８の長さがばらついていたりすると、図５に示すように、いずれかの第一の山部３６ａが突起部２４に乗り上がった状態のままチューブ２０（図５の実線を参照）により圧縮されることがある。
【００５６】
ここで、突起部２４と第一の山部３６ａとの関係について、図６を用いて説明する。図６は、チューブの突起部とコルゲートフィンの折曲部との関係を説明するための説明図である。
【００５７】
図６に示すように、突起部２４は外壁面２２ａよりコルゲートフィン３４に向かって突出している。本実施形態では、突起部２４の表面形状は、球面状となっている。突起部２４の先端部２４ａの外壁面２２ａに対する傾斜は、突起部２４の先端部２４ａよりも外壁面２２ａ側に位置する周辺部２４ｂに比べなだらかとなっている。このような突起部２４では、図６に示すように、突起部２４の先端部２４ａに第一の山部３６ａが押し付けられると、先端部２４ａと第一の山部３６ａ間に発生する摩擦力が発生する。一方、第一の山部３６ａが先端部２４ａに押し付けられると、先端部２４ａの表面に沿った方向の力が第一の山部３６ａに発生する。しかし、上述したように先端部２４ａの傾斜は比較的なだらかとなっているため、第一の山部３６ａに発生する当該力は上記摩擦力に比べ小さい。このため、第一の山部３６ａは突起部２４の先端部２４ａに留まることとなる。以下、この先端部２４ａの領域を固定領域２４ａと称する。
【００５８】
また、突起部２４の周辺部２４ｂに第一の山部３６ａが押し付けられると、先端部２４ａに押し付けられるのと同様に、周辺部２４ｂと第一の山部３６ａ間に摩擦力が発生する。そして、この場合の第一の山部３６ａにも、周辺部２４ｂの表面に沿った方向の力が発生する。しかし、上述したように周辺部２４ｂの傾斜は先端部２４ａに比べ大きいため、第一の山部３６ａに発生する当該力は上記摩擦力に比べて大きい。このため、第一の山部３６ａは周辺部２４ｂに留まることができず、突起部２４から滑落して、突起部２４と隣接する突起部２４との間に移動することとなる。以下、この周辺部２４ｂの領域を滑落領域２４ｂと称する。なお、上記固定領域２４ａは、滑落領域２４ｂに比べ非常に面積が狭い。
【００５９】
図５に示すように、第一の山部３６ａが突起部２４の固定領域２４ａに押し付けられ、突起部２４に乗り上がった状態のまま、コルゲートフィン３４がチューブ２０により圧縮されると、当該第一の山部３６ａの周囲に過度の応力が作用して、当該第一の山部３６ａの周囲が変形したり、当該第一の山部３６ａに隣接する第一の山部３６ａがチューブ２０の外壁面２２ａから浮き上がったりする。このように、コルゲートフィン３４が変形したり、第一の山部３６ａが外壁面２２ａから浮き上がったりすると、熱交換器１０の熱交換性能が低下するおそれがある。
【００６０】
そこで、本実施形態では、特に、各チューブ２０のピッチを規定の寸法とすべく、各チューブ２０同士を近づけながら、各チューブ２０を振動をさせている。このように各チューブ２０を振動させているため、コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａと、チューブ２０の突起部２４との相対位置を変化させることができ、突起部２４における滑落領域２４ｂへの当該第一の山部３６ａの接触機会を極力多くすることができる。このように突起部２４における滑落領域２４ｂへの当該第一の山部３６ａの接触機会の増加によれば、たとえチューブ２０やコルゲートフィン３４に寸法ばらつきが発生していたとしても、当該第一の山部３６ａを突起部２４から滑落させることができ、その結果、当該第一の山部３６ａの突起部２４への乗り上げを低減させることができる。（図５の破線のチューブ２０と実線のコルゲートフィン３４とを参照）。
【００６１】
また、仮にコルゲートフィン３４の第一の山部３６ａが突起部２４の固定領域２４ａに接触してしまった場合であっても、コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａと、突起部２４との相対位置の変化により、当該第一の山部３６ａを固定領域２４ａから滑落領域２４ｂにずらすことができ、当該第一の山部３６ａの突起部２４への乗り上げを低減させることが可能となる。
【００６２】
以上説明したように、この加振工程によれば、コルゲートフィン３４における第一の山部３６ａのチューブ２０の突起部２４への乗り上げを低減させることができ、コルゲートフィン３４の変形や、チューブ２０の外壁面２２ａ、２２ｂへのコルゲートフィン３４の第一の山部３６ａの非接触状態の発生による熱交換器１０の熱交換性能の低下を極力抑制することができる。
【００６３】
ここで、各チューブ２０の接近速度と、各チューブ２０の振動の振動数との関係について詳細に説明する。各チューブ２０のピッチが規定寸法となるように各チューブ２０を近づければ近づけるほど、当該ピッチは狭くなるため、コルゲートフィン３４の第二の山部３６ｂとチューブ２０の外壁面２２ｂとの接触部に発生する摩擦力は大きくなる。この摩擦力が所定の値を上回ると、たとえ加振工程において各チューブ２０を振動させたとしてもコルゲートフィン３４とチューブ２０との相対位置の変化を起こすことが不能となることがある。さらに、各チューブ２０同士の接近速度が大きくなると、相対位置の変化が不能となるまでの時間が短くなるため、コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａと、チューブ２０との相対位置変化可能な時間が短くなる。たとえ、加振工程において、各チューブ２０を振動させたとしても、その振動の振動数が小さいと、両者３４、２０の相対位置を変化させる機会が少なくなり、コルゲートフィン３４における第一の山部３６ａの突起部２４への乗り上げの低減効果を十分に発揮させることができない可能性がある。
【００６４】
このことに対し、本実施形態では、加振工程において、各チューブ２０を互いに近づける際の各チューブ２０の接近速度が大きいほど、より大きな振動数で各チューブ２０を振動させている。これによれば、各チューブ２０の接近速度を大きくすることにより、両者３４、２０の相対位置変化可能な時間が短くなったとしても、両者３４、２０の相対位置を変化させる機会をより多くすることができる。したがって、コルゲートフィン３４における第一の山部３６ａの突起部２４への乗り上げの低減効果をより確実に発揮させることができる。
【００６５】
また、本実施形態では、各突起部２４のピッチよりも短い振幅で、各チューブ２０を振動させている。このことによれば、コルゲートフィン３４とチューブ２０との相対位置の変化量を当該ピッチの長さ以内とすること可能となるため、第一の山部３６ａが隣接する突起部２４に再び乗り上がるという問題が発生するのを抑制することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、ガイド部５０によってコルゲートフィン３４を保持したまま、各チューブ２０を振動させている。これによれば、コルゲートフィン３４とチューブ２０との動きをそれぞれ独立させることができるため、コルゲートフィン３４とチューブ２０との相対位置を確実に変化させることが可能となる。これにより、こるゲートフィン３４における第一の山部３６ａの突起部２４への乗り上げが低減される。
【００６７】
また、本実施形態では、各チューブ２０を振動させるタイミングを、各チューブ２０のピッチを規定寸法となるように各チューブ２０を積層方向に駆動させる最中としている。このため、各チューブ２０を振動させる動作を追加したとしても熱交換器１０の生産効率が低下することがない。
【００６８】
（固定）
固定工程は、加振工程で規定寸法となったコア部１２の状態を維持するためにコア部１２を固定する工程である。固定工程では、図４（ｄ）に示すように、チューブ２０の積層方向両端よりもさらに外側に配置されている固定部５４のそれぞれをチューブ２０に押し付けて、コア部１２を圧縮する。このことにより、加振工程で組立てられたコア部１２の状態を維持する。その後、固定部５４で固定されたコア部１２は、そのまま、次のロウ付工程に移動される。
【００６９】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。第２実施形態による製造方法は、第１実施形態による製造方法の変形例である。第２実施形態は、図７に示すように、チューブ２０に加えられる振動の方向が第１実施形態と異なっている。この第２実施形態では、チューブ２０に加えられる振動の方向を隣接するチューブ２０の振動の方向が逆位相となっている。以下、異なった点だけを図７を参照しながら説明する。
【００７０】
本実施形態では、図７に示すように、加振工程において、隣り合うチューブ２０の振動が逆位相となるように各チューブ２０を振動させている。図７は、チューブ２０に振動が加えられたときのチューブ２０とコルゲートフィン３４の動きを示している。また、図７中の実線で示すチューブ２０は、チューブ２０に振動が加えられる前の状態を示しており、破線で示すチューブ２０は、振動が加えられた直後の状態を示している。図７においてチューブ２０は、実線における位置と破線における位置の間を往復するように振動する。
【００７１】
隣り合うチューブ２０の振動が逆位相となっていても、コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａと、チューブ２０の突起部２４との相対位置を変化させることができ、当該第一の山部３６ａの突起部２４における滑落領域２４ｂへの接触機会を極力多くすることができる。このように当該第一の山部３６ａの滑落領域２４ｂへの接触機会の増加によれば、当該第一の山部３６ａを突起部２４から滑落させことができ、当該第一の山部３６ａの突起部２４への乗り上げを低減させることができる。
【００７２】
突起部２４の固定領域２４ａにコルゲートフィン３４の第一の山部３６ａが接触し、外壁面２２ｂにおいて平坦となっている部位にコルゲートフィン３４の第二の山部３６ｂが接触する状態では、突起部２４の表面形状が球面状であり、第二の山部３６ｂが接触する部位の表面形状が平坦であることから、当該第一の山部３６ａにおける接触部の面積は当該第二の山部３６ｂにおける接触部の面積よりも小さくなる。この状態で、コルゲートフィン３４を挟んで隣り合うチューブ２０の振動が逆位相となるように各チューブ２０を振動させると、第二の山部３６ｂにおける接触部に発生する摩擦力が第一の山部３６ａにおける接触部に発生する摩擦力より上回ることとなる（図７を参照）。図７において、外壁面２２ｂと第二の山部３６ｂとの間に記載されている矢印は、外壁面２２ｂと第二の山部３６ｂとの接触部における摩擦力の方向と大きさを示しており、突起部２４と第一の山部３６ａとの間に記載されている矢印は、突起部２４と第一の山部３６ａとの接触部における摩擦力の方向と大きさを示している。図７から分かるように、外壁面２２ｂと第二の山部３６ｂとの接触部に発生する摩擦力の方が、突起部２４と第一の山部３６ａとの接触部に発生する摩擦力よりも大きい。
【００７３】
このため、コルゲートフィン３４は、第二の山部３６ｂと接触するチューブ２０に引きずられて、そのチューブ２０とともに移動することとなる。このように当該チューブ２０の移動に引きずられて移動するコルゲートフィン３４により、突起部２４の固定領域２４ａに乗り上がっていた当該コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａは当該突起部２４の滑落領域２４ｂに移動することとなる。このような過程を経て滑落領域２４ｂに移動した当該第一の山部３６ａは、突起部２４から滑落して、突起部２４間に自動的に移動することとなる。
【００７４】
以上説明したように、上述したような構成を有する熱交換器１０によれば、加振工程において、コルゲートフィン３４を挟んで隣り合うチューブ２０の振動が逆位相となるように各チューブ２０を振動させることによれば、固定領域２４ａに乗り上がったコルゲートフィン３４の第一の山部３６ａを積極的に突起部２４間に移動させることができる。
【００７５】
（その他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明した。本発明は、先の二つの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
【００７６】
先の二つの実施形態では、積層方向両端部のチューブ２０の製品毎に設定される接近速度に応じて、各チューブ２０に加える振動の振動数を決定していたが、同じ製品であっても各チューブ２０の接近速度が異なる場合がある。この場合は、そのチューブ２０の接近速度に応じて、各チューブ２０に加える振動の振動数を異ならせてもよい。なお、この場合であっても、接近速度が大きければ大きいほど、チューブ２０に加える振動の振動数を大きくするのは先の実施形態と同じである。
【００７７】
先の二つの実施形態で説明した製造方法は、各チューブ２０の外壁面２２ｂ上にも突起部２４が形成されている熱交換器であっても適用することができる。また、先の二つの実施形態で説明した熱交換器１０を、自動車用空調装置のコンデンサ、自動車に搭載されている内燃機関のラジエータ、または定置式の空調装置のコンデンサとして用いてもよい。
【００７８】
また、各チューブ２０に加える振動の方向は、先の実施形態のようにエンジン冷却水の流通方向に沿った方向とするのが好ましいが、チューブ２０の積層方向であってもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１０ 熱交換器、１２ コア部、１４ａ タンク、１４ｂ タンク、１６ 流入口、１８ 流出口、２０ チューブ、２２ａ 外壁面、２２ｂ 外壁面、２４ 突起部、２４ａ 先端部（固定領域）、２４ｂ 周辺部（滑落領域）、２６ａ 端部、２６ｂ 端部、３０ａ コアプレート、３０ｂ コアプレート、３２ 嵌入孔、３４ コルゲートフィン、３６ａ 第一の山部、３６ｂ 第二の山部、３８ 平坦部、４０ コア部組立装置、４２ 把持装置、４４ 把持部、４６ 駆動装置、４８ フィンガイド装置、５０ ガイド部、５２ 固定装置、５４ 固定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数のチューブと複数の波形フィンとを交互に積層させることにより製造される熱交換器が知られている（特許文献１を参照）。この熱交換器の各チューブの外壁面上に、内部を流れる熱交換媒体の流通方向に沿って複数の突起部が並んでいる。各波形フィンは、当該流通方向に沿って並ぶ複数の山部を有している。この熱交換器では、これら各チューブと各波形フィンとを交互に積層することで、突起部間において各チューブの外壁面に波形フィンの山部を接触させている。このような構造の熱交換器によれば、当該フィンを空気などの流体が通過する際に、当該流体が撹拌されて、熱交換器の熱伝達効率が向上する。
【０００３】
特許文献１に開示されている熱交換器とは別に、複数のチューブと複数の波形フィンとが交互に積層されてなる熱交換器の製造方法として、各波形フィンの山部が各チューブの外壁面に対向するように各チューブと各波形フィンとを交互に整列させた後、各波形フィンの山部を各チューブの外壁面に接触させるべく、各チューブを互いに近づけることで熱交換器を製造する熱交換器の製造方法が知られている。（特許文献２を参照）。この製造方法によれば、各チューブの外壁面と各波形フィンの山部の接触を確実なものとすることができる。これにより、熱交換器の熱交換性能が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３４０６８６号公報
【特許文献２】特開平７−５５３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の熱交換器を特許文献２に記載されているような製造方法によって製造すると、各チューブと各波形フィンとを交互に整列させてから、各チューブを互いに近づけるときに、波形フィンやチューブの寸法ばらつきにより、突起部間においてチューブの外壁面に波形フィンの山部が接触せずに、チューブの突起部に乗り上げられることがある。この状態のまま、各チューブ同士を近づけると、突起部に乗り上げた波形フィンの谷部の周囲にチューブから過度の荷重が作用して、波形フィンが変形したり、当該山部に隣接する谷部がチューブの外壁面から浮き上がった状態となったりする。波形フィンが変形したり、波形フィンの山部がチューブの外壁面から離間していると、波形フィンを介した熱交換率が低下し、熱交換器の熱交換性能が低下するという問題が発生する。
【０００６】
本発明は、熱交換器の熱交換性能の低下を抑制する熱交換器の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、内部を流れる熱交換媒体の流通方向に沿って複数の突起部が外壁面上に並ぶチューブと、流通方向に沿って複数の山部並ぶ波形フィンとを交互に積層することで、突起部間において各チューブの外壁面に波形フィンの山部を接触させてなる熱交換器の製造方法において、
突起部間において各チューブの外壁面と波形フィンの山部とが対向するように、各チューブと各波形フィンとを交互に整列させる整列工程と、
整列工程の後、各チューブを互いに近づけながら、流通方向に各チューブを振動させる加振工程と、を含むことを特徴としている。
【０００８】
この発明では、複数のチューブと複数の波形フィンとを交互に整列させた後、各波形フィンの山部を各チューブの外壁面に接触させるように各チューブを互いに近づけることで、チューブの外壁面への波形フィンの山部の接触を確実なものとしている。なお、この発明では、各チューブを近づける際に突起部間において各チューブの外壁面に波形フィンの山部が接触するように、整列工程において、予め突起部間における当該外壁面と波形フィンの各谷部とが対向するように複数のチューブと複数の波形フィンとを交互に整列させている。
【０００９】
しかし、突起部間において各チューブの外壁面と波形フィンの山部とが対向するように、各チューブと各波形フィンとを交互に整列させたとしても、上述したようにチューブや波形フィンとに寸法ばらつきが発生していると、突起部間において当該外壁面に波形フィンの山部が接触せずに、当該谷部が突起部に乗り上がってしまうという現象が発生することがある。
【００１０】
本願出願人が、この波形フィンの山部の突起部への乗り上げ現象を詳細に観察したところ、突起部には、山部との接触により発生する摩擦力により山部をその場に留める固定領域と、山部を突起部から滑落させて、突起部間においてチューブの外壁面に山部を自動的に移動させる滑落領域とがあるという知見を得た。固定領域に谷部が接触すると当該山部は突起部に乗り上がった状態となり、滑落領域に山部が接触すると、当該山部は、突起部から滑落して、突起部間に自動的に移動することとなる。つまり、突起部に波形フィンの山部が接触する場合であっても、突起部の滑落領域に当該山部を接触させるようにすれば、突起部への波形フィンの山部の乗り上げが抑制されることとなる。
【００１１】
そこで、請求項１記載の発明は、特に、整列工程によって各チューブと各波形フィンとを交互に整列させた後、各チューブを互いに近づけながら、熱交換媒体の流通方向に各チューブを振動させる加振工程を有している。この発明では、このように各チューブを振動させているため、波形フィンの山部と、チューブの突起部との相対位置を変化させることができ、突起部における滑落領域への当該山部の接触機会を極力多くすることができる。このように突起部における滑落領域への当該山部の接触機会の増加によれば、たとえチューブや波形フィンに寸法ばらつきが発生していたとしても、当該山部を突起部から滑落させることができ、その結果、当該山部の突起部への乗り上げを低減させることが可能となる。
【００１２】
また、仮に波形フィンの山部が突起部の固定領域に接触してしまった場合であっても、波形フィンの山部と、チューブの突起部との相対位置の変化により、当該山部を固定領域から滑落領域にずらすことができ、当該谷部の突起部への乗り上げを低減させることが可能となる。
【００１３】
以上説明した加振工程によれば、波形フィンにおける谷部の突起部への乗り上げを低減させることができ、波形フィンの変形や、チューブの外壁面への波形フィンの非接触状態の発生による熱交換器の熱交換性能の低下を極力抑制することができる。
【００１４】
ここで、各チューブを近づければ近づけるほど、波形フィンの谷部とチューブの外壁面との接触部に発生する摩擦力は大きくなる。接触部に発生する摩擦力が所定の値を上回ると、たとえ加振工程において各チューブを振動させたとしても波形フィンとチューブとの相対位置の変化を起こすことが不能となることがある。さらに、製品毎にチューブを近づける際の各チューブの接近速度を変更するものにおいて、各チューブ同士の接近速度が大きくなると、上記摩擦力の増大する速度も大きくなる。摩擦力の増大速度が大きくなると、相対位置の変化が不能となるまでの時間が短くなるため、波形フィンの山部とチューブとの相対位置変化可能な時間が短くなる。たとえ、加振工程において、各チューブを振動させたとしても、その振動の振動数が小さいと、両者の相対位置を変化させる機会が少なくなり、波形フィンにおける山部の突起部への乗り上げの低減効果を十分に発揮させることができない可能性がある。
【００１５】
このことに対し、請求項２記載の発明では、製品毎に各チューブを近づける際の各チューブの接近速度を変更する加振工程において、各チューブを互いに近づける際の各チューブの接近速度が大きいほど、より大きな振動数で各チューブを振動させる。これによれば、各チューブの接近速度を大きくすることにより、両者の相対位置変化可能な時間が短くなったとしても、両者の相対位置を変化させる機会をより多くすることができる。したがって、波形フィンにおける山部の突起部への乗り上げ低減効果をより確実に発揮させることができる。
【００１６】
熱交換媒体の流通方向に各チューブを振動させる場合、当該振動の振幅が各突起部のピッチの長さ以上となっていると、チューブと、波形フィンとの相対位置の変化量が、各突起部のピッチの長さ以上となる可能性がある。当該相対位置の変化量が各突起部のピッチの長さ以上となると、波形フィンの山部が隣の突起部に再び乗り上がってしまうなどの問題が発生する可能性がある。
【００１７】
このことに対し、請求項３記載の発明では、加振工程において、突起部のピッチよりも短い振幅で各チューブを振動させる。このことによれば、両者の相対位置の変化量を各突起部のピッチの長さ以内とすることが可能となるため、波形フィンの山部が隣の突起部に再び乗り上がってしまうことを抑制することができる。
【００１８】
請求項４や５に記載の発明のように、各チューブと各フィンとを交互に整列させた後に、加振工程において各チューブを振動させる際、各チューブの振動が同位相となるように各チューブを振動させてもよいし、波形フィンを挟んで隣り合うチューブの振動が逆位相となるように各チューブを振動させてもよい。
【００１９】
特に、請求項６に記載されているように、各チューブにおける各突起部の表面形状が球面状となっており、各チューブの外壁面において波形フィンを挟んで隣り合うチューブの突起部間と対向するとともに、波形フィンの山部が接触する部位の表面形状が平坦となっている熱交換器の場合、特に、加振工程において、波形フィンを挟んで隣り合うチューブの振動が逆位相となるように各チューブを振動させると、突起部に乗り上がった波形フィンの山部を積極的に突起部間に移動させることができる。
【００２０】
突起部に波形フィンの山部が接触し、外壁面において平坦となっている部位に波形フィンの山部が接触する状態では、突起部の表面形状が球面状であり、当該部位の表面形状が平坦であることから、突起部と山部とが接触する接触部の面積は、当該平坦な面と山部とが接触する接触部の面積よりも小さくなる。
【００２１】
この状態で、波形フィンを挟んで隣り合うチューブの振動が逆位相となるように各チューブを振動させると、当該平坦な面と山部とが接触する接触部に発生する摩擦力が突起部と山部とが接触する接触部に発生する摩擦力より上回ることとなる。
【００２２】
このため、波形フィンは、平坦な面と山部とが接触する接触部を有するチューブに引きずられて、そのチューブとともに移動することとなる。このように当該チューブの移動に引きずられて移動する波形フィンにより、突起部の固定領域に乗り上がっていた当該波形フィンの山部は当該突起部の滑落領域に移動することとなる。このような過程を経て滑落領域に移動した当該山部は、突起部から滑落して、突起部間に自動的に移動することとなる。
【００２３】
以上説明したように、上述したような構成を有する熱交換器によれば、加振工程において、波形フィンを挟んで隣り合うチューブの振動が逆位相となるように各チューブを振動させることによれば、固定領域に乗り上がった波形フィンの山部を積極的に突起部間に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態による製造方法によって製造された熱交換器の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す熱交換器のコア部を拡大した拡大図である。
【図３】図１に示す熱交換器のコア部における分解斜視図である。
【図４】（ａ）はコア部を組立てるコア部組立工程のうち、整列工程の一部を説明する説明図であり、（ｂ）はコア部組立工程のうち、整列工程の一部を説明する説明図であり、（ｃ）はコア部組立工程のうち、加振工程を説明する説明図であり、（ｄ）はコア部組立工程のうち、固定工程を説明する説明図である。
【図５】各チューブに振動を加えたときの作用を説明する説明図である。
【図６】チューブの突起部とコルゲートフィンの折曲部との関係を説明するための説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態による製造方法において、各チューブに振動を加えたときの作用を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００２６】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１から図６を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態による製造方法によって製造された熱交換器の概略構成図である。図２は、熱交換器のコア部を拡大した拡大図である。図３は、熱交換器のコア部における分解斜視図である。本実施形態では、図１に示す熱交換器１０は、自動車に搭載される空調装置のヒータとして用いられる。
【００２７】
熱交換器１０は、空気との熱交換により、熱交換媒体としてのエンジン冷却水を冷却する金属製のコア部１２、コア部１２に取り付けられた例えば樹脂製の一対のタンク１４ａ、１４ｂから構成されている。タンク１４ａには、外部からエンジン冷却水を流入させる流入口１６が設けられ、タンク１４ｂにはコア部１２を介してタンク１４ｂに流入したエンジン冷却水を外部に流出させる流出口１８が設けられている。
【００２８】
コア部１２は、両タンク１４ａ、１４ｂの間に配置されている。コア部１２は、内部をエンジン冷却水が流通するようになっており、一方のタンク１４ａに流入したエンジン冷却水を他方のタンク１４ｂに導く。自動車の走行風がコア部１２を通過することにより、コア部１２の内部を流通するエンジン冷却水が空気と熱交換され冷却される。
【００２９】
コア部１２は、複数のチューブ２０、複数のコルゲートフィン３４および一対のコアプレート３０ａ、３０ｂから構成されている。本実施形態では、４０個のチューブ２０と３６個のコルゲートフィン３４と一対のコアプレート３０ａ、３０ｂからコア部１２が構成されている。各チューブ２０と各コルゲートフィン３４とは、交互に積層される。各チューブ２０は、偏平形状を呈しており、内部をエンジン冷却水が流通する。図１に示すように、各チューブ２０は、所定のピッチで所定の方向に並んで配置される。エンジン冷却水は、各チューブ２０の積層方向と交差する方向に流通する。
【００３０】
図２、図３に示すように、各チューブ２０は、積層方向の一方の外壁面２２ａに、積層方向に向かって突出する複数の突起部２４を有する。突起部２４の表面形状は球面状となっている。表面形状が球面状である突起部２４は、エンジン冷却水の流通方向に沿って複数並べられ、かつ当該流通方向と交差する方向に沿って複数並べられている。突起部２４は、各チューブ２０の外壁面２２ａの一部をプレスなどで突出させるようにして形成されていてもよいし、平坦な外壁面２２ａ上に別部材の突起部２４を溶接などで固定させることにより形成されていてもよい。また、流通方向に沿って並ぶ突起部２４のピッチは、後述するコルゲートフィン３４の第一の山部３６ａと隣接する第一の山部３６ａとのピッチとほぼ一致するように設定されている。なお、本実施形態では、この突起部２４のピッチは、約１．７ｍｍとなっており、コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａのピッチも約１．７ｍｍとなっている。
【００３１】
各チューブ２０の積層方向の他方の外壁面２２ｂは、突起部２４などを有しておらず、平坦な面となっている。他方の外壁面２２ｂは、コルゲートフィン３４を挟んで隣り合うチューブ２０の突起部２４と対向している。
【００３２】
図１に示すように、一対のコアプレート３０ａ、３０ｂは、各チューブ２０のエンジン冷却水流通方向の両端部２６ａ、２６ｂに設けられる。コアプレート３０ａは、各チューブ２０の一方の端部２６ａが嵌められる嵌入孔３２を有する。また、コアプレート３０ｂも、コアプレート３０ａと同様に、各チューブ２０の他方の端部２６ｂが嵌められる嵌入孔３２を有する。各嵌入孔３２は、各チューブ２０の積層方向に沿い、かつ所定のピッチで設けられる。各嵌入孔３２のピッチは、各チューブ２０のピッチとほぼ同じとなるように設定されている。コアプレート３０ａは、タンク１４ａに形成されている開口部を覆うようにタンク１４ａに取り付けられ、コアプレート３０ｂは、タンク１４ｂに形成されている開口部を覆うようにタンク１４ｂに取り付けられる。
【００３３】
図１および図２に示すように、コルゲートフィン３４は、波形状を呈しており、一枚の金属製の板部材を折り曲げることによりなっている。コルゲートフィン３４は、エンジン冷却水の流通方向に沿って交互に並ぶ第一の山部３６ａと第二の山部３６ｂとを有する。第二の山部３６ｂは、積層方向の一方側（図中上方）に突出するように形成され、第一の山部３６ａは積層方向の他方側（図中下方）に突出するように形成される。コルゲートフィン３４を積層方向およびエンジン冷却水流通方向と交差する方向から見たとき、本実施形態のコルゲートフィン３４は、第二の山部３６ｂから第一の山部３６ａを経て次の第二の山部３６ｂまでの形状が略三角形状となっている。コルゲートフィン３４が各チューブ２０間に配置されることにより、各チューブ２０の第二の山部３６ｂは、各チューブ２０の他方の外壁面２２ｂに接触し、各チューブ２０の第一の山部３６ａは、突起部２４間において各チューブ２０の一方の外壁面２２ａに接触する。それぞれの第一の山部３６ａ、第二の山部３６ｂがチューブ２０と接触することにより、チューブ２０とコルゲートフィン３４とが熱的に接続される。図１、図２には示していないが、コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａと第二の谷部３６ｂとの間の平坦部３８には、平坦部３８の一部を切り起こすことによりなるルーバーが形成されている。
【００３４】
このように構成される熱交換器１０では、エンジンが駆動することにより加熱されたエンジン冷却水が、図示しない配管を通って流入口１６よりタンク１４ａに流入する。するとタンク１４ａに流入したエンジン冷却水は、各チューブ２０の内部に流入する。各チューブ２０に流入したエンジン冷却水は、タンク１４ｂに向ってチューブ２０内を流れる。この際、エンジン冷却水の熱は、チューブ２０に接触しているコルゲートフィン３４に伝達する。そのコルゲートフィン３４に伝達した熱は、コルゲートフィン３４からコア部１２を通過する空気中に放熱される。空気中に放熱され冷却されたエンジン冷却水は、タンク１４ｂに流入して、流出口１８より再びエンジンに向かって排出される。
【００３５】
以上、熱交換器１０の構造について説明した。次に、この熱交換器１０を製造する過程について説明する。
【００３６】
熱交換器１０は、コア部組立工程、コアプレート嵌め込み工程、ロウ付工程、および最終組立工程を経て製造される。
【００３７】
（コア部組立工程）
コア部組立工程は、各チューブ２０と各コルゲートフィンとを適正な位置関係となるようにして、コア部１２を組立てる工程である。コア部組立工程では、各チューブ２０と各コルゲートフィン３４とを交互に積層させることによりコア部１２が組み立てられる。
【００３８】
（コアプレート嵌め込み工程）
コアプレート嵌め込み工程は、各チューブ２０の端部２６ａ、２６ｂのそれぞれに、コアプレート３０ａ、３０ｂを嵌め込む工程である。コアプレート嵌め込み工程では、所定の治具でコア部１２を固定した状態のまま、各チューブ２０の端部２６ａにコアプレート３０ｂの嵌入孔３２を嵌め込み、各チューブ２０の端部２６ｂにコアプレート３０ｂの嵌入孔３２を嵌め込む。
【００３９】
（ロウ付工程）
ロウ付工程は、コアプレート３０ａ、３０ｂが嵌め込まれたコア部１２に熱を加えて、チューブ２０とコルゲートフィン３４との接触部、チューブ２０とコアプレート３０ａ、３０ｂとの接触部をロウ付して各部材２０、３４、３０ａ、３０ｂを互いに接合する工程である。ここで、チューブ２０、コルゲートフィン３４、コアプレート３０ａ、３０ｂの表面には、母材よりも融点が低く、接触している部材と接合可能な金属材料としてのロウ材が予め塗布されている。ロウ付工程では、各部材２０、３４、３０ａ、３０ｂに塗布されたロウ材のみが溶融するように、コア部１２を加熱する。その後、各部材２０、３４、３０ａ、３０ｂの各接触部分に溶融したロウ材が侵入したら溶融ロウ材を凝固させるためにコア部１２全体を冷却する。これにより、溶融ロウ材が凝固し、各部材２０、３４、３０ａ、３０ｂ同士が接合される。
【００４０】
（最終組立工程）
最終組立工程は、ロウ付されたコア部１２にタンク１４ａ、１４ｂを組付ける工程である。最終組立工程では、一方のタンク１４ａの開口部がコアプレート３０ａによって塞がれるように、タンク１４ａをコアプレート３０ａに取り付け、もう一方のタンク１４ｂの開口部がコアプレート３０ｂによって塞がれるように、タンク１４ｂをコアプレート３０ｂに取り付ける。タンク１４ａとコアプレート３０ａとの接合、タンク１４ｂとコアプレート３０ｂとの接合は、周知の接合方法によってなされる。
【００４１】
以上、熱交換器１０の全体的な製造過程について説明した。次に、本実施形態の特徴であるコア部組立工程について、図４（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は、コア部組立工程における各工程を示している。コア部組立工程は、「整列」、「加振」および「固定」の三つの工程からなっている。図４（ａ）、（ｂ）は「整列」、図４（ｃ）は「加振」、図４（ｄ）は「固定」の各工程に対応している。コア部組立工程は、コア部組立装置４０によって実施される。
【００４２】
各工程を説明する前に、上記四つの工程を実施するコア部組立装置４０を説明する。コア部組立装置４０は、把持装置４２、駆動装置４６、フィンガイド装置４８および固定装置５２などから構成されている。
【００４３】
把持装置４２は、各チューブ２０を把持する装置である。把持装置４２は、各チューブ２０の端部２６ａ、２６ｂのそれぞれを把持する複数の把持部４４を有する。各把持部４４は、各チューブ２０の積層方向、および各チューブ２０のエンジン冷却水流通方向に駆動可能となっている。
【００４４】
駆動装置４６は、各把持部４４を上記積層方向に駆動させるとともに、各把持部４４にエンジン冷却水流通方向の振動を発生させる装置である。
【００４５】
フィンガイド装置４８は、各チューブ２０間に配置されるコルゲートフィン３４の両端部を保持する装置である。フィンガイド装置４８は、複数のガイド部５０を有する。各ガイド部５０は、各コルゲートフィン３４の両端部に対向するように、かつ各把持部４４の間に配置される。各ガイド部５０は、コルゲートフィン３４を両端部から挟み込むことにより、コルゲートフィン３４を保持する。また、各ガイド部５０は、チューブ２０の積層方向にも駆動可能となっている。各ガイド部５０は、図示しない駆動装置によって駆動される。なお、各ガイド部５０は、把持部４４と独立して駆動可能となっている。
【００４６】
固定装置５２は、最終の固定工程で使用される装置であり、規定の寸法に組立てられたコア部１２の寸法を維持する装置である。固定装置５２は、二つの固定部５４を有する。これら二つの固定部５４は、積層方向両端部のチューブ２０のさらに外側に配置される。各固定部５４は、当該チューブ２０に向かって駆動可能となっている。各固定部５４は、図示しない駆動装置によって駆動される。
【００４７】
以上、下記の各工程を実施するコア組立装置４０の構成について説明した。次に、そのコア組立装置４０を用いて実施する四つの工程について説明する。
【００４８】
（整列工程）
整列工程は、各チューブ２０と各コルゲートフィン３４とを所定の位置に整列させる工程である。この整列工程では、図４（ａ）に示すように、各チューブ２０の両端部２６ａ、２６ｂを把持部４４に把持させることにより、各チューブ２０を、所定のピッチで積層方向に整列させる。積層方向に整列された各チューブ２０の外壁面２２ａは、同じ方向を向いている。なお、この工程での各チューブ２０のピッチは、チューブ２０の突起部２４の先端から、その突起部２４に対向して配置されるチューブ２０の外壁面２２ｂまでの距離が、コルゲートフィン３４の積層方向の厚さよりも大きくなるように設定されている。また、この工程での各チューブ２０のピッチは、完成品の規定寸法よりも広くなっている。
【００４９】
各チューブ２０を把持部４４に把持させた後、図示しない搬送装置を用いて、コルゲートフィン３４を各チューブ２０の間に挿入させる。コルゲートフィン３４は、第二の山部３６ｂがチューブ２０の外壁面２２ｂと対向するとともに、第一の山部３６ａがチューブ２０の外壁面２２ａと対向するように挿入される。なお、本実施形態では、この工程での各チューブ２０のピッチは、約９．５ｍｍとなっており、完成品の各チューブ２０のピッチ（規定寸法）は、約５．２ｍｍとなっている。
【００５０】
さらに、この整列工程では、図４（ｂ）に示すように、チューブ２０とコルゲートフィン３４とが整列された後、コルゲートフィン３４の両端部に向かってガイド部５０を駆動装置によって駆動させて、コルゲートフィン３４を両端部から挟むことにより、突起部２４間において各チューブ２０の外壁面２２ａとコルゲートフィン３４の第一の山部３６ａとが対向する位置にコルゲートフィン３４を保持する。
【００５１】
（加振工程）
加振工程は、各チューブ２０のピッチを規定寸法とするとともに、各コルゲートフィン３４を適正な位置に配置させるための工程である。加振工程では、図４（ｃ）に示すように、各チューブ２０のピッチが規定寸法となるように、駆動装置４６が各把持部４４を駆動する。具体的には、駆動装置４６は、積層方向に並んだ各チューブ２０がコア部１２の中央部に向かうように各把持部４４を駆動する。本実施形態では、所定の時間内に各チューブ２０のピッチが規定寸法となるように各把持部４４が駆動される。これにより、各チューブ２０は、互いに近づくこととなる。また、本実施形態では、積層方向両端のチューブ２０は、約２５〜５０ｍｍ／ｓｅｃの駆動速度で駆動される。以下この駆動速度をチューブ２０同士の接近速度という。本実施形態では、各チューブ２０がコア部１２の中央部に向かって駆動されるので、積層方向両端部のチューブ２０の接近速度が最も大きく、コア部１２の中央部にあるチューブ２０ほど接近速度は小さくなっている。この各チューブ２０のピッチの規定寸法は、コルゲートフィン３４の積層方向の厚さよりも短く設定されているので、各チューブ２０のピッチが狭くなることにより、コルゲートフィン３４は、各チューブ２０により圧縮されることとなる。
【００５２】
また、この工程では、図４（ｃ）に示すように、各チューブ２０が積層方向に駆動されている最中に駆動装置４６は、把持部４４を通じて、各チューブ２０にエンジン冷却水流通方向の振動を加える。このことにより、各チューブ２０はエンジン冷却水流通方向に振動する。また、本実施形態では、各チューブ２０を２４０Ｈｚまでの振動数、約０．８ｍｍの振幅で振動させる。なお、振動の振幅は、突起部２４のピッチよりも短い振幅となっている。本実施形態では、各チューブ２０の振動が同位相となるように、各チューブ２０を振動させている。さらに、本実施形態では、積層方向両端のチューブ２０の接近速度に応じて、上記振動の振動数を変更する。具体的には、この接近速度が大きくなるほど、より大きな振動数で各チューブ２０を振動させる。
【００５３】
以下、この工程で実施されるコルゲートフィン３４の圧縮とチューブ２０への加振による作用について図５を用いて説明する。図５は、各チューブに振動を加えたときの作用を説明する説明図である。なお、図５の実線で示すチューブ２０は、チューブ２０に振動が加えられる前の状態を示しており、破線で示すチューブ２０は、振動が加えられた直後の状態を示している。
【００５４】
図５に示すように、積層方向に隣接する把持部４４同士が近づくように駆動すると、各チューブ２０同士が近づき、チューブ２０のピッチは徐々に狭くなる。コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａ同士のピッチ、第二の山部３６ｂ同士のピッチ、および平坦部３８の長さが規定寸法どおり製造されていれば、各チューブ２０のピッチが規定寸法まで各チューブ２０が駆動されたとき、コルゲートフィン３４は正規の位置に配置されることとなる。つまり、コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａの全ては、チューブ２０の外壁面２２ａにおいて突起部２４間に位置する部位に接触し、コルゲートフィン３４の第二の山部３６ｂの全ては、チューブ２０の外壁面２２ｂに接触することとなる。
【００５５】
しかしながら、コルゲートフィン３４が規定寸法どおり製造されておらず、第一、第二の山部３６ａ、３６ｂ同士のピッチがばらついていたり、平坦部３８の長さがばらついていたりすると、図５に示すように、いずれかの第一の山部３６ａが突起部２４に乗り上がった状態のままチューブ２０（図５の実線を参照）により圧縮されることがある。
【００５６】
ここで、突起部２４と第一の山部３６ａとの関係について、図６を用いて説明する。図６は、チューブの突起部とコルゲートフィンの折曲部との関係を説明するための説明図である。
【００５７】
図６に示すように、突起部２４は外壁面２２ａよりコルゲートフィン３４に向かって突出している。本実施形態では、突起部２４の表面形状は、球面状となっている。突起部２４の先端部２４ａの外壁面２２ａに対する傾斜は、突起部２４の先端部２４ａよりも外壁面２２ａ側に位置する周辺部２４ｂに比べなだらかとなっている。このような突起部２４では、図６に示すように、突起部２４の先端部２４ａに第一の山部３６ａが押し付けられると、先端部２４ａと第一の山部３６ａ間に発生する摩擦力が発生する。一方、第一の山部３６ａが先端部２４ａに押し付けられると、先端部２４ａの表面に沿った方向の力が第一の山部３６ａに発生する。しかし、上述したように先端部２４ａの傾斜は比較的なだらかとなっているため、第一の山部３６ａに発生する当該力は上記摩擦力に比べ小さい。このため、第一の山部３６ａは突起部２４の先端部２４ａに留まることとなる。以下、この先端部２４ａの領域を固定領域２４ａと称する。
【００５８】
また、突起部２４の周辺部２４ｂに第一の山部３６ａが押し付けられると、先端部２４ａに押し付けられるのと同様に、周辺部２４ｂと第一の山部３６ａ間に摩擦力が発生する。そして、この場合の第一の山部３６ａにも、周辺部２４ｂの表面に沿った方向の力が発生する。しかし、上述したように周辺部２４ｂの傾斜は先端部２４ａに比べ大きいため、第一の山部３６ａに発生する当該力は上記摩擦力に比べて大きい。このため、第一の山部３６ａは周辺部２４ｂに留まることができず、突起部２４から滑落して、突起部２４と隣接する突起部２４との間に移動することとなる。以下、この周辺部２４ｂの領域を滑落領域２４ｂと称する。なお、上記固定領域２４ａは、滑落領域２４ｂに比べ非常に面積が狭い。
【００５９】
図５に示すように、第一の山部３６ａが突起部２４の固定領域２４ａに押し付けられ、突起部２４に乗り上がった状態のまま、コルゲートフィン３４がチューブ２０により圧縮されると、当該第一の山部３６ａの周囲に過度の応力が作用して、当該第一の山部３６ａの周囲が変形したり、当該第一の山部３６ａに隣接する第一の山部３６ａがチューブ２０の外壁面２２ａから浮き上がったりする。このように、コルゲートフィン３４が変形したり、第一の山部３６ａが外壁面２２ａから浮き上がったりすると、熱交換器１０の熱交換性能が低下するおそれがある。
【００６０】
そこで、本実施形態では、特に、各チューブ２０のピッチを規定の寸法とすべく、各チューブ２０同士を近づけながら、各チューブ２０を振動をさせている。このように各チューブ２０を振動させているため、コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａと、チューブ２０の突起部２４との相対位置を変化させることができ、突起部２４における滑落領域２４ｂへの当該第一の山部３６ａの接触機会を極力多くすることができる。このように突起部２４における滑落領域２４ｂへの当該第一の山部３６ａの接触機会の増加によれば、たとえチューブ２０やコルゲートフィン３４に寸法ばらつきが発生していたとしても、当該第一の山部３６ａを突起部２４から滑落させることができ、その結果、当該第一の山部３６ａの突起部２４への乗り上げを低減させることができる。（図５の破線のチューブ２０と実線のコルゲートフィン３４とを参照）。
【００６１】
また、仮にコルゲートフィン３４の第一の山部３６ａが突起部２４の固定領域２４ａに接触してしまった場合であっても、コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａと、突起部２４との相対位置の変化により、当該第一の山部３６ａを固定領域２４ａから滑落領域２４ｂにずらすことができ、当該第一の山部３６ａの突起部２４への乗り上げを低減させることが可能となる。
【００６２】
以上説明したように、この加振工程によれば、コルゲートフィン３４における第一の山部３６ａのチューブ２０の突起部２４への乗り上げを低減させることができ、コルゲートフィン３４の変形や、チューブ２０の外壁面２２ａ、２２ｂへのコルゲートフィン３４の第一の山部３６ａの非接触状態の発生による熱交換器１０の熱交換性能の低下を極力抑制することができる。
【００６３】
ここで、各チューブ２０の接近速度と、各チューブ２０の振動の振動数との関係について詳細に説明する。各チューブ２０のピッチが規定寸法となるように各チューブ２０を近づければ近づけるほど、当該ピッチは狭くなるため、コルゲートフィン３４の第二の山部３６ｂとチューブ２０の外壁面２２ｂとの接触部に発生する摩擦力は大きくなる。この摩擦力が所定の値を上回ると、たとえ加振工程において各チューブ２０を振動させたとしてもコルゲートフィン３４とチューブ２０との相対位置の変化を起こすことが不能となることがある。さらに、各チューブ２０同士の接近速度が大きくなると、相対位置の変化が不能となるまでの時間が短くなるため、コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａと、チューブ２０との相対位置変化可能な時間が短くなる。たとえ、加振工程において、各チューブ２０を振動させたとしても、その振動の振動数が小さいと、両者３４、２０の相対位置を変化させる機会が少なくなり、コルゲートフィン３４における第一の山部３６ａの突起部２４への乗り上げの低減効果を十分に発揮させることができない可能性がある。
【００６４】
このことに対し、本実施形態では、加振工程において、各チューブ２０を互いに近づける際の各チューブ２０の接近速度が大きいほど、より大きな振動数で各チューブ２０を振動させている。これによれば、各チューブ２０の接近速度を大きくすることにより、両者３４、２０の相対位置変化可能な時間が短くなったとしても、両者３４、２０の相対位置を変化させる機会をより多くすることができる。したがって、コルゲートフィン３４における第一の山部３６ａの突起部２４への乗り上げの低減効果をより確実に発揮させることができる。
【００６５】
また、本実施形態では、各突起部２４のピッチよりも短い振幅で、各チューブ２０を振動させている。このことによれば、コルゲートフィン３４とチューブ２０との相対位置の変化量を当該ピッチの長さ以内とすること可能となるため、第一の山部３６ａが隣接する突起部２４に再び乗り上がるという問題が発生するのを抑制することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、ガイド部５０によってコルゲートフィン３４を保持したまま、各チューブ２０を振動させている。これによれば、コルゲートフィン３４とチューブ２０との動きをそれぞれ独立させることができるため、コルゲートフィン３４とチューブ２０との相対位置を確実に変化させることが可能となる。これにより、こるゲートフィン３４における第一の山部３６ａの突起部２４への乗り上げが低減される。
【００６７】
また、本実施形態では、各チューブ２０を振動させるタイミングを、各チューブ２０のピッチを規定寸法となるように各チューブ２０を積層方向に駆動させる最中としている。このため、各チューブ２０を振動させる動作を追加したとしても熱交換器１０の生産効率が低下することがない。
【００６８】
（固定）
固定工程は、加振工程で規定寸法となったコア部１２の状態を維持するためにコア部１２を固定する工程である。固定工程では、図４（ｄ）に示すように、チューブ２０の積層方向両端よりもさらに外側に配置されている固定部５４のそれぞれをチューブ２０に押し付けて、コア部１２を圧縮する。このことにより、加振工程で組立てられたコア部１２の状態を維持する。その後、固定部５４で固定されたコア部１２は、そのまま、次のロウ付工程に移動される。
【００６９】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。第２実施形態による製造方法は、第１実施形態による製造方法の変形例である。第２実施形態は、図７に示すように、チューブ２０に加えられる振動の方向が第１実施形態と異なっている。この第２実施形態では、チューブ２０に加えられる振動の方向を隣接するチューブ２０の振動の方向が逆位相となっている。以下、異なった点だけを図７を参照しながら説明する。
【００７０】
本実施形態では、図７に示すように、加振工程において、隣り合うチューブ２０の振動が逆位相となるように各チューブ２０を振動させている。図７は、チューブ２０に振動が加えられたときのチューブ２０とコルゲートフィン３４の動きを示している。また、図７中の実線で示すチューブ２０は、チューブ２０に振動が加えられる前の状態を示しており、破線で示すチューブ２０は、振動が加えられた直後の状態を示している。図７においてチューブ２０は、実線における位置と破線における位置の間を往復するように振動する。
【００７１】
隣り合うチューブ２０の振動が逆位相となっていても、コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａと、チューブ２０の突起部２４との相対位置を変化させることができ、当該第一の山部３６ａの突起部２４における滑落領域２４ｂへの接触機会を極力多くすることができる。このように当該第一の山部３６ａの滑落領域２４ｂへの接触機会の増加によれば、当該第一の山部３６ａを突起部２４から滑落させことができ、当該第一の山部３６ａの突起部２４への乗り上げを低減させることができる。
【００７２】
突起部２４の固定領域２４ａにコルゲートフィン３４の第一の山部３６ａが接触し、外壁面２２ｂにおいて平坦となっている部位にコルゲートフィン３４の第二の山部３６ｂが接触する状態では、突起部２４の表面形状が球面状であり、第二の山部３６ｂが接触する部位の表面形状が平坦であることから、当該第一の山部３６ａにおける接触部の面積は当該第二の山部３６ｂにおける接触部の面積よりも小さくなる。この状態で、コルゲートフィン３４を挟んで隣り合うチューブ２０の振動が逆位相となるように各チューブ２０を振動させると、第二の山部３６ｂにおける接触部に発生する摩擦力が第一の山部３６ａにおける接触部に発生する摩擦力より上回ることとなる（図７を参照）。図７において、外壁面２２ｂと第二の山部３６ｂとの間に記載されている矢印は、外壁面２２ｂと第二の山部３６ｂとの接触部における摩擦力の方向と大きさを示しており、突起部２４と第一の山部３６ａとの間に記載されている矢印は、突起部２４と第一の山部３６ａとの接触部における摩擦力の方向と大きさを示している。図７から分かるように、外壁面２２ｂと第二の山部３６ｂとの接触部に発生する摩擦力の方が、突起部２４と第一の山部３６ａとの接触部に発生する摩擦力よりも大きい。
【００７３】
このため、コルゲートフィン３４は、第二の山部３６ｂと接触するチューブ２０に引きずられて、そのチューブ２０とともに移動することとなる。このように当該チューブ２０の移動に引きずられて移動するコルゲートフィン３４により、突起部２４の固定領域２４ａに乗り上がっていた当該コルゲートフィン３４の第一の山部３６ａは当該突起部２４の滑落領域２４ｂに移動することとなる。このような過程を経て滑落領域２４ｂに移動した当該第一の山部３６ａは、突起部２４から滑落して、突起部２４間に自動的に移動することとなる。
【００７４】
以上説明したように、上述したような構成を有する熱交換器１０によれば、加振工程において、コルゲートフィン３４を挟んで隣り合うチューブ２０の振動が逆位相となるように各チューブ２０を振動させることによれば、固定領域２４ａに乗り上がったコルゲートフィン３４の第一の山部３６ａを積極的に突起部２４間に移動させることができる。
【００７５】
（その他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明した。本発明は、先の二つの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
【００７６】
先の二つの実施形態では、積層方向両端部のチューブ２０の製品毎に設定される接近速度に応じて、各チューブ２０に加える振動の振動数を決定していたが、同じ製品であっても各チューブ２０の接近速度が異なる場合がある。この場合は、そのチューブ２０の接近速度に応じて、各チューブ２０に加える振動の振動数を異ならせてもよい。なお、この場合であっても、接近速度が大きければ大きいほど、チューブ２０に加える振動の振動数を大きくするのは先の実施形態と同じである。
【００７７】
先の二つの実施形態で説明した製造方法は、各チューブ２０の外壁面２２ｂ上にも突起部２４が形成されている熱交換器であっても適用することができる。また、先の二つの実施形態で説明した熱交換器１０を、自動車用空調装置のコンデンサ、自動車に搭載されている内燃機関のラジエータ、または定置式の空調装置のコンデンサとして用いてもよい。
【００７８】
また、各チューブ２０に加える振動の方向は、先の実施形態のようにエンジン冷却水の流通方向に沿った方向とするのが好ましいが、チューブ２０の積層方向であってもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１０ 熱交換器、１２ コア部、１４ａ タンク、１４ｂ タンク、１６ 流入口、１８ 流出口、２０ チューブ、２２ａ 外壁面、２２ｂ 外壁面、２４ 突起部、２４ａ 先端部（固定領域）、２４ｂ 周辺部（滑落領域）、２６ａ 端部、２６ｂ 端部、３０ａ コアプレート、３０ｂ コアプレート、３２ 嵌入孔、３４ コルゲートフィン、３６ａ 第一の山部、３６ｂ 第二の山部、３８ 平坦部、４０ コア部組立装置、４２ 把持装置、４４ 把持部、４６ 駆動装置、４８ フィンガイド装置、５０ ガイド部、５２ 固定装置、５４ 固定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を流れる熱交換媒体の流通方向に沿って複数の突起部が外壁面上に並ぶチューブと、前記流通方向に沿って複数の山部が並ぶ波形フィンとを交互に積層することで、前記突起部間において前記各チューブの前記外壁面に前記波形フィンの前記山部を接触させてなる熱交換器の製造方法において、
前記突起部間において前記各チューブの前記外壁面と前記波形フィンの前記山部とが対向するように、前記各チューブと前記各波形フィンとを交互に整列させる整列工程と、
前記整列工程の後、前記各チューブを互いに近づけながら、前記流通方向に前記各チューブを振動させる加振工程と、を含むことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項２】
前記加振工程では、製品毎に前記各チューブを近づける際の前記各チューブの接近速度を変更しており、前記各チューブの接近速度が大きいほど、より大きな振動数で前記各チューブを振動させることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項３】
前記加振工程では、前記突起部のピッチよりも短い振幅で前記各チューブを振動させることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項４】
前記加振工程では、前記各チューブの振動が同位相となるように前記各チューブを振動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項５】
前記加振工程では、前記波形フィンを挟んで隣り合う前記チューブの振動が逆位相となるように前記各チューブを振動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項６】
前記各チューブにおける前記各突起部の表面形状は球面状となっており、前記各チューブの前記外壁面において前記波形フィンを挟んで隣り合う前記チューブの前記突起部間と対向するとともに、前記波形フィンの前記山部が接触する部位の表面形状は平坦となっており、
前記加振工程では、前記波形フィンを挟んで隣り合う前記チューブの振動が逆位相となるように前記各チューブを振動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１】
内部を流れる熱交換媒体の流通方向に沿って複数の突起部が外壁面上に並ぶチューブと、前記流通方向に沿って複数の山部が並ぶ波形フィンとを交互に積層することで、前記突起部間において前記各チューブの前記外壁面に前記波形フィンの前記山部を接触させてなる熱交換器の製造方法において、
前記突起部間において前記各チューブの前記外壁面と前記波形フィンの前記山部とが対向するように、前記各チューブと前記各波形フィンとを交互に整列させる整列工程と、
前記整列工程の後、前記各チューブを互いに近づけながら、前記流通方向に前記各チューブを振動させる加振工程と、を含むことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項２】
前記加振工程では、製品毎に前記各チューブを近づける際の前記各チューブの接近速度を変更しており、前記各チューブの接近速度が大きいほど、より大きな振動数で前記各チューブを振動させることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項３】
前記加振工程では、前記突起部のピッチよりも短い振幅で前記各チューブを振動させることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項４】
前記加振工程では、前記各チューブの振動が同位相となるように前記各チューブを振動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項５】
前記加振工程では、前記波形フィンを挟んで隣り合う前記チューブの振動が逆位相となるように前記各チューブを振動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項６】
前記各チューブにおける前記各突起部の表面形状は球面状となっており、前記各チューブの前記外壁面において前記波形フィンを挟んで隣り合う前記チューブの前記突起部間と対向するとともに、前記波形フィンの前記山部が接触する部位の表面形状は平坦となっており、
前記加振工程では、前記波形フィンを挟んで隣り合う前記チューブの振動が逆位相となるように前記各チューブを振動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４（ａ）】
【図４（ｂ）】
【図４（ｃ）】
【図４（ｄ）】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４（ａ）】
【図４（ｂ）】
【図４（ｃ）】
【図４（ｄ）】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１０２９５２（Ｐ２０１２−１０２９５２Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５３０７０（Ｐ２０１０−２５３０７０）
【出願日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
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