JP2001248992A - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

熱交換器の製造方法

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JP2001248992A
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Masaru Yonezawa
勝 米澤
Osamu Aoyanagi
治 青柳
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内面溝付き管を用いた熱交換器を製造する拡
管工程において、内面溝付き管の凸部の変形を極力防止
し、熱交換器の伝達性能の低下を抑える。 【解決手段】 内面溝付き管を拡管する拡管ビレット
に、前記内面溝付き管の凸部先端と接触しない深さを有
する切り欠き部を多数設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、伝熱管の外面に多
数の放熱フィンが取付けられ、しかも、伝熱管が内面に
内部フィンが形成された内面溝付き管である場合の熱交
換器の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、蒸発および凝縮を伴う熱交換器に
おいて、熱伝達率が高く圧力損失が少ない伝熱管として
内面に細かな凹凸を形成した銅材質のものが有用されて
いる(以降内面溝付き管と呼ぶ)。通常、この内面溝付
き管にアルミニウムのフィンを固定して熱交換器を構成
するが、この固定化の方法は、図9に示すように、フィ
ン2に設けられた貫通口に内面溝付き管1を通し、その
後、前記内面溝付き管1の内部に真円に近い最大外径部
をもつ拡管ビレット3を圧入して前記内面溝付き管1を
拡管することにより、両部材を密着させている。
【0003】また特開昭56−66341号公報に記載
のように、表面に凹凸を有する拡管ビレットを回転させ
ながら、伝熱管に挿入することにより、熱交換チューブ
を拡管するとともに、同時に管中心軸に対して傾斜した
溝を内面に形成するようにしたものがある。
【0004】また特開平10−5910号公報に記載の
ように、拡管ビレットに、伝熱管内面の凹凸に対応した
凸凹部を形成し、これらの凹凸をあわせて伝熱管に挿入
し、回動させて拡管するものもある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、拡管ビレットの断面は真円に近い形状で
あり、また図10の断面図に示すように内面溝付き管1
に形成される凸部4は三角形あるいは台形形状を呈して
いる関係で、拡管ビレットの圧入時に凸部4の先端部分
が押し潰されて、その高さhが小さくなる。このような
凸部4の変形は熱伝達性能の低下を招くため、拡管工程
の前後で伝熱性能の減退変動を生じてしまう。
【0006】また、拡管しながら溝を形成する方法で
は、伝熱管を拡管する役割と、溝を形成する2つの役割
をになうため、拡管ビレットを押し推める推力が多大に
なり、装置が大掛かりなものになり、コストアップの要
因になってしまう。
【0007】また、凹凸をあわせて、拡管ビレットを回
動させて拡管する方法では、凹凸に合わせて回動させる
ため、拡管に要する時間(拡管ビレットが前方に進むの
に要する時間)がかかり効率的でなく、また拡管ビレッ
トを凹凸にあわせて押し出すための微妙な調整が必要と
なる。
【0008】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、熱伝達性能の低下を極力おさえながら、容
易でかつ効率的な拡管方法を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、拡管ビレットに切り欠き部を多数設けたも
のである。この構成により、切り欠き部に相当する伝熱
管の凸部の頂上部は拡管のための力をうけず、先端形状
が潰れることがないため、熱伝達性能の低下を最低限に
抑えることができる。また拡管に要する時間は従来とほ
とんど変わらず、容易にかつ効率的に行うことができ
る。
【0010】
【発明実施の形態】請求項1に記載の発明は、所定間隔
に平行に並べられたフィン群に、略直角に伝熱管を挿入
し、前記伝熱管内に拡管ビレットを圧入しフィンと伝熱
管との間の隙間を密着させる熱交換器の製造方法におい
て、前記拡管ビレットの横断面において、伝熱管内面の
凸部の頂上部に接触する部分と、接触しない切り欠き部
分を多数持つもので、この構成にれば、伝熱管内面の凸
部の頂上部に接触する部分は、拡管の力を受けるため、
凸部の頂上部は、先端形状が潰れてしまうが、切り欠き
部分に相当する伝熱管内面の凸部の頂上部は、拡管のた
めの力を受けないので、先端形状が潰れることを防ぐこ
とができる。
【0011】請求項2に記載の発明は、切り欠き部の2
つの側面が平行となる拡管ビレットを用いて熱交換器を
製造するもので、この構成によれば、拡管ビレットの切
り欠き部を、加工する際に、簡単な切削ツール、例えば
エンドミル等で加工することができるため、拡管ビレッ
トの1個あたりの加工費を安価にすることができる。
【0012】請求項3に記載の発明は、前記拡管ビレッ
トの横断面において、切り欠き部を多数持ち、その切り
欠き部における2つの側面の間隔が拡管ビレットの中心
方向へ向かうほど狭くなって行くような拡管ビレットを
用いて熱交換器を製造するもので、この構成によれば、
拡管ビレットの切り欠き部形状に伴う拡管ビレット自体
の強度の低下を抑えることができる。
【0013】請求項4に記載の発明は、拡管ビレットの
横断面において、切り欠き部の底面が直線である拡管ビ
レットを用いて熱交換器を製造するもので、この構成に
よれば、拡管ビレットの切り欠き形状の底面を加工する
際に、例えばエンドミル等によって簡単な切削手順で加
工することができるため、拡管ビレットの1個あたりの
加工費を安価にすることができる。
【0014】請求項5に記載の発明は、拡管ビレットの
横断面において、切り欠き部の底面が、中心と反対側に
凸である拡管ビレットを用いて熱交換器を製造するもの
で、この構成によれば、拡管ビレットの切り欠き部によ
る拡管ビレット自体の強度の低下を抑えることができ
る。
【0015】請求項6に記載の発明は、拡管ビレットの
横断面において、切り欠き部の底面が、中心側に凸であ
る拡管ビレットを用いて熱交換器を製造するもので、こ
の構成によれば、拡管ビレットの切り欠き部底面を加工
する際に、簡単な切削手順で加工することができるた
め、拡管ビレットの1個あたりの加工費を安価にするこ
とができる。
【0016】請求項7に記載の発明は、拡管ビレットの
横断面において、切り欠き部の底面と、2つの側面とが
交わる角部に、例えば底面に対し約45°の角度を有す
る斜辺(面付け部)、または円弧を持つ拡管ビレットを
用いて熱交換器を製造するもので、この構成によれば、
拡管の際に切り欠き部の側面と底面の交わる角部に掛か
る大きな力を分散し、この部分からの亀裂、及び破壊を
軽減することができる。
【0017】請求項8に記載の発明は、拡管ビレットの
横断面において、切り欠き部の側面の外周側角部に面取
り、または円弧形状を持たせた拡管ビレットを用いて熱
交換器を製造するもので、この構成によれば、拡管の際
に、切り欠き部の側面の外周側角部が伝熱管の内部形状
を削る力を分散させることができ、切り粉の発生を抑え
ることができる。
【0018】以下、本発明の熱交換器の製造方法の実施
の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0019】(実施形態1)図1(a)は、本発明の熱
交換器の製造方法に用いる拡管ビレットの斜視図、
(b)は同拡管ビレットの最大外形部での断面図、
(c)は拡管される前の内面溝付き管の断面図である。
【0020】内面溝付き管1は、内面に凹凸を設けた伝
熱管であり、その内部を流れる冷媒等と管路壁面との摩
擦抵抗を大きくして伝熱性能を上げるために、冷媒等の
流れ方向と平行またはらせん状に複数の凸部4が内面に
形成されている。
【0021】拡管ビレット5は、断面形状がほぼ真円
で、伝熱管1の凸部4先端を結んでできる仮想円の直径
D1よりもやや大きな最大外径D2を有し、外周部7に
は複数の切り欠き部6が設けられ、その切り欠き部6の
最深部を結んでできる仮想円の直径D3は、前記伝熱管
1の凸部による直径D1と同じか、またはやや小さくな
っている。
【0022】この拡管ビレット5を内面溝付き管1に圧
入して拡管するわけであるが、外径部7は、内面溝付き
管1の凸部4の先端部と接触し、拡管の力が加わるが、
切り欠き部6は、D1≧D3の関係から内面溝付き管1
の凸部4の先端部と接触しない。そのため、その部分に
対応する内面溝付き管1の凸部4の先端部は、拡管の為
の力を受けずにすむ。つまり拡管ビレット5の切り欠き
部6に対応する内面溝付き管1の凸部4については、拡
管前の形状をそのまま残したまま拡管を終了することが
できるので、伝熱性能の低下を極力抑えながら拡管でき
ることになる。
【0023】しかも内面溝付き管1の拡管に要する時間
も従来とほぼ同じであり、効率の低下やコストアップは
ない。また拡管は拡管ビレット5を押し込むだけの操作
だけで行えるため、容易に加工ができる。
【0024】なお拡管ビレット5自体は、拡管時に内面
溝付き管1の内部で自然に回転できるようにしても良い
し、固定されていても良い。
【0025】(実施形態2)次に図2を用いて実施形態
2について説明する。実施形態1との相違点は、切り欠
き部6の両側面7a、7bが、互いに略平行になるよう
に形成した点である。
【0026】拡管ビレットを製作する際、切り欠き部2
1を切削する加工工程において、2つの略平行の両側面
7a、7bは、例えばエンドミル等で1回の切削で行う
ことができるため、拡管ビレットの製作工程が容易とな
り、加工費を抑えることができる。
【0027】(実施形態3)次に図3を用いて本発明の実
施形態3について説明する。実施形態2との相違点は、
実施形態2では切り欠き部の両側面を略平行に構成した
が、この実施形態3では、図3の破線で示すように、切
り欠き部6の両側面8a、8bは中心に向かうほど、そ
れらの間隔を狭くしたものである。
【0028】この構成により、切り欠き部6の体積(図
面では面積)が少なくなり、拡管ビレットの強度を実施
形態2の場合よりも大きくすることができる。
【0029】好ましくは、図4に示すように、側面8a
と側面8bがなす角度θ1は内面溝付き管1の凸部4の
斜面4a、4bがなす角度θ2より大きくならないよう
にする。これは両側面8a、8bが凸部4の斜面頂部に
あたり変形するのを防止するためである。
【0030】(実施形態4)実施形態4は、図5に示す
ように、実施形態2における切り欠き部6の底面9を断
面直線状としたものである。これにより、実施形態2と
同様にエンドミル等で1回の切削で済むことになり、切
削加工時間を大幅に短縮でき、拡管ビレットの製作費を
安価に抑えることができる。
【0031】(実施形態5)実施形態5は、図6に示すよ
うに実施形態2における底面形状を、その断面が中心と
は反対方向に凸で、その内径D4が内面溝付き管内径D
1とほぼ等しい円弧10で結んだものである。この構成
によれば、実施形態4の拡管ビレットに比べて、中心か
ら切り欠き迄の距離を大きくすることができるため、拡
管の際に大きな力がかかる拡管ビレットの強度を実施形
態4に比べて大きくすることができる。
【0032】(実施形態6)実施形態6は、図7に示すよ
うに実施形態2における底面形状を、その断面が中心側
方向にに凸な円弧11で結んだもので、切り欠き部6の
形状の切削ツールや研磨ツールを専用に作れば、1回の
切削加工で切り欠き部6を加工することができ、加工時
間を大幅に短縮することができる。
【0033】(実施形態7)実施形態4や5の切り欠き
部において、両側面と底面の境目は、拡管の際、拡管ビ
レットに力がかかると応力を受け亀裂が入る可能性が高
くなる。また切り欠き部の両側面の外周側角部は、拡管
の際、内面溝付き管の凸部に接触し、伝熱管の山を削る
力がかかり強度的に弱くなったり、内面溝付き管を削っ
てしまう可能性が有る。これらの対応として本実施形態
7は、図8に示すように両側面と底面がなす角部14、
15を円弧状14あるいは面付け状15(例えば側面に
対して約45°の面)とし、両側面の外周側角部12、
13を円弧状12あるいは面取り13を施したものであ
る。
【0034】この構成により、拡管の際に切り欠き部の
側面と底面の境目に掛かる大きな力を分散し、この部分
からの亀裂、及び破壊を軽減することができ、また拡管
の際に両側面の外周側角部の強度を確保し、さらに内面
溝付き管の内部形状を削る力を分散させることができ、
切り粉の発生を抑えることができる。
【0035】
【発明の効果】上記説明から明らかなように、本発明
は、内面溝付き管凸部の変形を最小限に抑えることによ
り熱交換器の伝熱性能の低下を抑えることができる。
【0036】また、拡管ビレットの切欠き部の形状を種
々変えることにより、拡管ビレット自体の強度を確保で
き、また拡管ビレットの製作加工においては、切欠き部
の加工を簡単な切削ツールなどで行うことにより拡管ビ
レットの1個あたりの加工費を安価にすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の熱交換器の製造方法に用いる拡
管ビレットの斜視図 (b)同拡管ビレットの実施形態1における最大外形部
での断面図 (c)内面溝付き管の断面図
【図2】本発明の熱交換器の製造方法に用いる拡管ビレ
ットの実施形態2における最大外形部での断面図
【図3】同拡管ビレットの実施形態3における最大外形
部での要部断面図
【図4】同拡管ビレットと伝熱管との関係を説明する図
【図5】同拡管ビレットの実施形態4における最大外形
部での要部断面図
【図6】同拡管ビレットの実施形態5における最大外形
部での要部断面図
【図7】同拡管ビレットの実施形態6における最大外形
部での要部断面図
【図8】同拡管ビレットの実施形態7における最大外形
部での要部断面図
【図9】伝熱管の拡管の方法を説明する図
【図10】内面溝付き管の要部断面図
【符号の説明】
1 内面溝付き管 2 フィン 5 拡管ビレット 6 切欠き部 7a、7b 切欠き部の側面 8a、8b 切欠き部の側面 9、10、11 切り欠き部の底面 12、13 外周側角部 14、15 角部

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定間隔に平行に並べられたフィン群の貫
    通口に、略直角方向に伝熱管を挿入し、この伝熱管内に
    拡管ビレットを挿入して前記フィンと前記伝熱管とを密
    着させるようにした熱交換器の製造方法において、前記
    伝熱管は、内面に凹凸部を有する内面溝付き管とし、前
    記拡管ビレットには、少なくとも前記拡管ビレットの最
    大径となる位置に、前記内面溝付き管の凸部先端と接触
    しない深さを有する切り欠き部を備えたことを特徴とす
    る熱交換器の製造方法。
  2. 【請求項2】拡管ビレットの切り欠き部の両側面が互い
    に平行であることを特徴とした請求項1記載の熱交換器
    の製造方法。
  3. 【請求項3】拡管ビレットの切り欠き部の両側面の間隔
    が、前記拡管ビレットの中心方向に近いほど狭くなるよ
    うにしたことを特徴とする請求項1記載の熱交換器の製
    造方法。
  4. 【請求項4】拡管ビレットの切り欠き部の底面は、その
    断面形状が直線となることを特徴とする請求項1から3
    のいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
  5. 【請求項5】拡管ビレットの切り欠き部の底面は、その
    断面形状が中心と反対方向に凸となることを特徴とする
    請求項1から3のいずれかに記載の熱交換器の製造方
    法。
  6. 【請求項6】拡管ビレットの切り欠き部の底面は、その
    断面形状が中心方向に凸となることを特徴とする請求項
    1から3のいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
  7. 【請求項7】拡管ビレットの切り欠き部の両側面と底面
    がつながる角部を、円弧状または面付け状としたことを
    特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の熱交換器
    の製造方法。
  8. 【請求項8】拡管ビレットの切り欠き部の両側面の外縁
    角部を、円弧状または面取り状としたことを特徴とする
    請求項1から7のいずれかに記載の熱交換器の製造方
    法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009090313A (ja) * 2007-10-05 2009-04-30 Showa Denko Kk パイプと被接合部材との接合方法
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