JP2002213889A - 蛇行フィン式熱交換器に用いる改良された管 - Google Patents
蛇行フィン式熱交換器に用いる改良された管Info
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
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- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
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- F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
- F28D1/05383—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits
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-
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- F28F2265/32—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for limiting movements, e.g. stops, locking means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
- Y10T29/49377—Tube with heat transfer means
-
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- Y10T29/49391—Tube making or reforming
Abstract
(57)【要約】
【課題】 蛇行フィンを並列した各管に十分な接触状態
で鑞付けすることが課題である。 【解決手段】 扁平管（１４）と、それらに差し挟まれ
た蛇行フィン（１６）とを有する熱交換器の製造におけ
るフィンのフォールアウトによって生じる問題が、管
（１４）の外面（２２）、（２４）に長く伸びた比較的
尖ったリッジ（３６）を備えることによって排除され
る。リッジ（３６）はフィン（１６）の峰に変形部（５
２）を形成し、これによって鑞付け工程の間にフィン
（１６）と管（１４）とが一緒にロックされ、フォール
アウトが回避される。
で鑞付けすることが課題である。 【解決手段】 扁平管（１４）と、それらに差し挟まれ
た蛇行フィン（１６）とを有する熱交換器の製造におけ
るフィンのフォールアウトによって生じる問題が、管
（１４）の外面（２２）、（２４）に長く伸びた比較的
尖ったリッジ（３６）を備えることによって排除され
る。リッジ（３６）はフィン（１６）の峰に変形部（５
２）を形成し、これによって鑞付け工程の間にフィン
（１６）と管（１４）とが一緒にロックされ、フォール
アウトが回避される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は熱交換器に関し、よ
り詳しくは、最終組立体に鑞付けされる、蛇行フィン式
熱交換器、特にアルミ熱交換器又は他の熱交換器に用い
ることを企図した改良された管に関する。本発明はさら
に、改良された管を組み込んだ熱交換器並びに熱交換器
を作成する方法に関する。
り詳しくは、最終組立体に鑞付けされる、蛇行フィン式
熱交換器、特にアルミ熱交換器又は他の熱交換器に用い
ることを企図した改良された管に関する。本発明はさら
に、改良された管を組み込んだ熱交換器並びに熱交換器
を作成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】扁平管又は楕円管／蛇行フィン式熱交換
器の製造において、通常、直線状扁平管と蛇行フィンの
切り出し長さを変える段階がある。その結果、末端片に
よって両脇を挟まれる多層サンドイッチが得られる。こ
のサンドイッチは、管、フィン及び末端片を支持するよ
うに平面に作成され、それらを同一平面上に位置させ
る。サンドイッチ状組立体は、鑞付け作業を通じて（こ
れによって全ての熱交換器構成要素が冶金的に結合す
る）構成要素を平面配置に保持することを企図した治具
又は取り付け器具内に位置する。
器の製造において、通常、直線状扁平管と蛇行フィンの
切り出し長さを変える段階がある。その結果、末端片に
よって両脇を挟まれる多層サンドイッチが得られる。こ
のサンドイッチは、管、フィン及び末端片を支持するよ
うに平面に作成され、それらを同一平面上に位置させ
る。サンドイッチ状組立体は、鑞付け作業を通じて（こ
れによって全ての熱交換器構成要素が冶金的に結合す
る）構成要素を平面配置に保持することを企図した治具
又は取り付け器具内に位置する。
【０００３】鑞付け操作の間に全ての構成要素の全ての
部分を平面支持体表面に接触させ続け、それでいて効率
的な鑞付け工程を保持することは実用的でないので、従
来、治具又は取り付け器具は末端においてのみ管及び蛇
行フィンと結合される。構成要素の平面配置への保持
は、末端片、フィン及び管の間の摩擦接触に依存してい
る。
部分を平面支持体表面に接触させ続け、それでいて効率
的な鑞付け工程を保持することは実用的でないので、従
来、治具又は取り付け器具は末端においてのみ管及び蛇
行フィンと結合される。構成要素の平面配置への保持
は、末端片、フィン及び管の間の摩擦接触に依存してい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】残念なことに、この組
み立て方法は、いつも計画通りに行える訳ではない。構
成要素を一体的に鑞付けするとき、特にアルミ又はアル
ミ合金の場合には、構成要素の温度を鑞付け温度に上昇
させるにつれて、全ての構成要素が実質的に軟化するこ
とは当業者に容易に理解さるであろう。これは特に、典
型的な管の壁厚の、半分以下の壁厚を有する蛇行フィン
にあてはまる。従ってフィンが軟化するにつれて、熱交
換器の面に沿った１カ所以上で、摩擦によって管同士を
固定する能力が失われる可能性がある。そのような場合
には、フィンが自らの重みでたるむかあるいは垂れ下が
ってしまい、望ましい平面から部分的に又は全体的に垂
れてしまう。程度が低い場合には、実質的には熱交換器
の外観が損なわれるだけで済む。つまり熱交換器の作業
効率又は意図した環境で使用できるという能力は損なわ
れない。しかし不適当な外観は、熱交換器の売り上げ低
下につながりうるので、製造者が憂慮すべき問題であ
る。
み立て方法は、いつも計画通りに行える訳ではない。構
成要素を一体的に鑞付けするとき、特にアルミ又はアル
ミ合金の場合には、構成要素の温度を鑞付け温度に上昇
させるにつれて、全ての構成要素が実質的に軟化するこ
とは当業者に容易に理解さるであろう。これは特に、典
型的な管の壁厚の、半分以下の壁厚を有する蛇行フィン
にあてはまる。従ってフィンが軟化するにつれて、熱交
換器の面に沿った１カ所以上で、摩擦によって管同士を
固定する能力が失われる可能性がある。そのような場合
には、フィンが自らの重みでたるむかあるいは垂れ下が
ってしまい、望ましい平面から部分的に又は全体的に垂
れてしまう。程度が低い場合には、実質的には熱交換器
の外観が損なわれるだけで済む。つまり熱交換器の作業
効率又は意図した環境で使用できるという能力は損なわ
れない。しかし不適当な外観は、熱交換器の売り上げ低
下につながりうるので、製造者が憂慮すべき問題であ
る。
【０００５】他の場合において、垂れ下がりの程度が著
しく、熱交換器の前方から後方にかけての厚みが増加し
て意図した環境で熱交換器が使用できなくなるというこ
ともあり得る。そのような場合には、垂れ下がりが起こ
っている場所ではフィンの峰の多くが管と接触しなくな
り、フィン脇の熱交換が実質的に低下するので、効率も
損なわれうる。
しく、熱交換器の前方から後方にかけての厚みが増加し
て意図した環境で熱交換器が使用できなくなるというこ
ともあり得る。そのような場合には、垂れ下がりが起こ
っている場所ではフィンの峰の多くが管と接触しなくな
り、フィン脇の熱交換が実質的に低下するので、効率も
損なわれうる。
【０００６】この問題を解決するために様々な試みがな
されており、蛇行フィン式の峰に凹部を設けることに焦
点が置かれている。凹部は従来、管がその大寸法に沿っ
て隔てられるとき、管の半分の形状に合致するように形
成される。その結果フィンの両端において、熱交換器内
で管の先端及び後端の両方を取り囲む凸縁が作られる。
熱交換器構成要素のサンドイッチが作られるとき、熱交
換器内で先端又は後端のいずれかの上に部分的に凸縁が
横たわるので、これらの凸縁は、管の間の望ましい位置
から蛇行フィンが下がるのを防ぐ。意図した目的を果た
すためにこのような方法を実施することができるが、フ
ィンの峰に凹部を適切に形成するのは非常に難しい工程
を必要とし、従って製造に余計な経費がかかることにな
る。その上さらに、１個以上の凹部が形成されない又は
部分的に形成されるだけの場合には、フィンに歪みがあ
ると、美的見地から売り上げの低下につながるような最
終産物が得られる結果になる。本発明は、上記した１個
以上の問題を解決することを企図している。
されており、蛇行フィン式の峰に凹部を設けることに焦
点が置かれている。凹部は従来、管がその大寸法に沿っ
て隔てられるとき、管の半分の形状に合致するように形
成される。その結果フィンの両端において、熱交換器内
で管の先端及び後端の両方を取り囲む凸縁が作られる。
熱交換器構成要素のサンドイッチが作られるとき、熱交
換器内で先端又は後端のいずれかの上に部分的に凸縁が
横たわるので、これらの凸縁は、管の間の望ましい位置
から蛇行フィンが下がるのを防ぐ。意図した目的を果た
すためにこのような方法を実施することができるが、フ
ィンの峰に凹部を適切に形成するのは非常に難しい工程
を必要とし、従って製造に余計な経費がかかることにな
る。その上さらに、１個以上の凹部が形成されない又は
部分的に形成されるだけの場合には、フィンに歪みがあ
ると、美的見地から売り上げの低下につながるような最
終産物が得られる結果になる。本発明は、上記した１個
以上の問題を解決することを企図している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の主要な目的は、
経済的に製造することができ、鑞付け工程において起こ
りうるフィンのフォールアウト又はたるみに関連した問
題点を回避する、扁平管及び蛇行フィンを含む熱交換器
を提供することにある。本発明の更なる目的は、製造工
程中に起こりうるフィンのフォールアウトを最小化又は
回避する、扁平管／蛇行フィン式熱交換器の製造に用い
られる、新規で改良された管を提供することにある。本
発明の更に他の目的は、製造工程中に起こりうるフィン
のたるみ又はフォールアウトを最小化又は回避する、扁
平管／蛇行フィン式熱交換器を製造する方法を提供する
ことにある。
経済的に製造することができ、鑞付け工程において起こ
りうるフィンのフォールアウト又はたるみに関連した問
題点を回避する、扁平管及び蛇行フィンを含む熱交換器
を提供することにある。本発明の更なる目的は、製造工
程中に起こりうるフィンのフォールアウトを最小化又は
回避する、扁平管／蛇行フィン式熱交換器の製造に用い
られる、新規で改良された管を提供することにある。本
発明の更に他の目的は、製造工程中に起こりうるフィン
のたるみ又はフォールアウトを最小化又は回避する、扁
平管／蛇行フィン式熱交換器を製造する方法を提供する
ことにある。
【０００８】上記の第一の目的によると、対向する扁平
側壁；側壁を相互連結する、間隔をおいて対向する末端
壁；及び少なくとも一つの内部通路列を有する、扁平管
の複数の管を含む、鑞付けされた熱交換器が提供され
る。対向する末端壁の距離は対向する側壁の距離より実
質的に大きく、これらの距離はそれぞれ管の大寸法（ma
jor dimension）及び管の小寸法（minor dimension）を
画定する。リッジが各側壁上に位置しており、通路の列
から離れるように外側に向かって比較的短く突出してい
る。蛇行フィンは各管の間に位置し、その峰は隣接する
管の側壁に鑞付けされている。峰はリッジによって僅か
に変形しており、鑞付け工程の間に、リッジがフィンを
管の間にロックする。好ましい態様において、管、リッ
ジ及びフィンはアルミ製である。好ましくは、管は押出
管である。
側壁；側壁を相互連結する、間隔をおいて対向する末端
壁；及び少なくとも一つの内部通路列を有する、扁平管
の複数の管を含む、鑞付けされた熱交換器が提供され
る。対向する末端壁の距離は対向する側壁の距離より実
質的に大きく、これらの距離はそれぞれ管の大寸法（ma
jor dimension）及び管の小寸法（minor dimension）を
画定する。リッジが各側壁上に位置しており、通路の列
から離れるように外側に向かって比較的短く突出してい
る。蛇行フィンは各管の間に位置し、その峰は隣接する
管の側壁に鑞付けされている。峰はリッジによって僅か
に変形しており、鑞付け工程の間に、リッジがフィンを
管の間にロックする。好ましい態様において、管、リッ
ジ及びフィンはアルミ製である。好ましくは、管は押出
管である。
【０００９】本発明の別の態様によると、列状に配置さ
れた平行する管と、それらの間に位置する蛇行フィンと
を有する型の熱交換器に用いられる管が提供される。管
は、対向する末端壁によって相互連結される、対向する
扁平で間隔をおいた側壁を有する扁平管又は楕円管であ
る。対向する側壁の距離は対向する末端壁の距離より小
さい（それぞれ管の小寸法及び管の大寸法を画定す
る）。対向する末端壁の間に伸長し、側壁の内側に位置
する少なくとも一つの通路列が提供される。各側壁の外
側には、通路の列から離れるようにそこから外側に向か
って突出した、長く伸びたリッジが備わっている。リッ
ジは、隣接する蛇行フィンの峰に噛み合って峰を僅かに
変形させるようになっており、関連する側壁の外面から
峰を引き離すのには不十分だが、峰の実質的な全長に沿
ってフィンと側壁との間の鑞付け結合の形成を回避する
のに充分な高さを有する。繰り返すが、好ましい態様に
おいて、管は押出アルミ管である。一つの態様におい
て、各リッジは三角柱の形状をしている。好ましい態様
において、各リッジは頂点でぶつかる２面を含み、非常
に好ましい態様において、リッジは関連する側壁から頂
点に向かって約０．００５〜０．０５インチ離れるよう
に突出する。好ましい態様においては、頂点のリッジ先
角度が約９０°であることを企図する。一つの態様にお
いて、リッジは、管の対向する末端壁の間の、実質的中
央に位置する。
れた平行する管と、それらの間に位置する蛇行フィンと
を有する型の熱交換器に用いられる管が提供される。管
は、対向する末端壁によって相互連結される、対向する
扁平で間隔をおいた側壁を有する扁平管又は楕円管であ
る。対向する側壁の距離は対向する末端壁の距離より小
さい（それぞれ管の小寸法及び管の大寸法を画定す
る）。対向する末端壁の間に伸長し、側壁の内側に位置
する少なくとも一つの通路列が提供される。各側壁の外
側には、通路の列から離れるようにそこから外側に向か
って突出した、長く伸びたリッジが備わっている。リッ
ジは、隣接する蛇行フィンの峰に噛み合って峰を僅かに
変形させるようになっており、関連する側壁の外面から
峰を引き離すのには不十分だが、峰の実質的な全長に沿
ってフィンと側壁との間の鑞付け結合の形成を回避する
のに充分な高さを有する。繰り返すが、好ましい態様に
おいて、管は押出アルミ管である。一つの態様におい
て、各リッジは三角柱の形状をしている。好ましい態様
において、各リッジは頂点でぶつかる２面を含み、非常
に好ましい態様において、リッジは関連する側壁から頂
点に向かって約０．００５〜０．０５インチ離れるよう
に突出する。好ましい態様においては、頂点のリッジ先
角度が約９０°であることを企図する。一つの態様にお
いて、リッジは、管の対向する末端壁の間の、実質的中
央に位置する。
【００１０】上記した本発明の第三の主要な目的による
と、 ａ）複数の間隔をおいた管にして、隣接する管に面する
扁平の側面と、管の長さにわたって突出し、扁平の側面
から外側に突出したリッジとを有する所与の関係にある
管を含む管配列体を用意し； ｂ）蛇行フィンの峰がリッジに実質的に噛み合うよう
に、隣接しあう管の間にフィンを配置し； ｃ）ｃ−１）リッジを峰に食い込ませて、管とフィンを
摩擦によって一緒にロックし、 ｃ−２）峰を扁平の側面に実質的に接触させるように管
の間隔を縮める段階を含む、熱交換器を鑞付けする方法
が提供される。本方法は、ｄ）段階ｃ−１）及びｃ−
２）で得られた組立体を、管とフィンとを一緒に鑞付け
するのに充分な期間、鑞付け温度にさらす段階をさらに
含む。
と、 ａ）複数の間隔をおいた管にして、隣接する管に面する
扁平の側面と、管の長さにわたって突出し、扁平の側面
から外側に突出したリッジとを有する所与の関係にある
管を含む管配列体を用意し； ｂ）蛇行フィンの峰がリッジに実質的に噛み合うよう
に、隣接しあう管の間にフィンを配置し； ｃ）ｃ−１）リッジを峰に食い込ませて、管とフィンを
摩擦によって一緒にロックし、 ｃ−２）峰を扁平の側面に実質的に接触させるように管
の間隔を縮める段階を含む、熱交換器を鑞付けする方法
が提供される。本方法は、ｄ）段階ｃ−１）及びｃ−
２）で得られた組立体を、管とフィンとを一緒に鑞付け
するのに充分な期間、鑞付け温度にさらす段階をさらに
含む。
【００１１】好ましい態様において、段階ａ）は、押出
アルミ管を用意する段階を含む。
アルミ管を用意する段階を含む。
【００１２】好ましい態様によると、段階ａ）は、複数
の直線状管として管配列体を用意する段階をさらに含
む。
の直線状管として管配列体を用意する段階をさらに含
む。
【００１３】更により好ましい本発明の態様において、
段階ａ）は、独立した別個の管として直線状管を用意す
る段階を含む。
段階ａ）は、独立した別個の管として直線状管を用意す
る段階を含む。
【００１４】本発明の好ましい態様は、リッジが、フィ
ンに噛み合う頂点を有する三角柱の形状をしていること
を企図する。
ンに噛み合う頂点を有する三角柱の形状をしていること
を企図する。
【００１５】非常に好ましい本発明の態様は、頂点が、
扁平の側面から約０．００５〜０．０５インチ突出する
ことを企図する。
扁平の側面から約０．００５〜０．０５インチ突出する
ことを企図する。
【００１６】非常に好ましい態様において、頂点は約９
０°のリッジ先角度を有する。本発明のその他の目的及
び利点は付属の図を参照にして以下の説明によって明ら
かになるであろう。
０°のリッジ先角度を有する。本発明のその他の目的及
び利点は付属の図を参照にして以下の説明によって明ら
かになるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明に従って作成した熱交換器
の例示的な態様を、図１にパラレルフロー熱交換器の形
状で示す。しかし、蛇行熱交換器、パラレルフロー／蛇
行熱交換器のハイブリッド、並びに熱交換流体を運ぶ管
が同心ループ状に巻かれて蛇行フィンによって隔てられ
ている交換器において、本発明を等しい効率で用いるこ
とができるということは、理解されよう。図１に例示す
る熱交換器は、概して互いに平行であり且つ距離をおい
ている、第一及び第二のヘッダー・タンク複合組立体１
０及び１２を包含する。ヘッダー・タンク複合組立体が
用いられる場合、しばしばこれらは、ヘッダー・タンク
組立体１０と１２との間に伸長し内部と流体連絡してい
る一列の管１４を受容するための、整列した溝孔を有す
る管で形成されている。しかし、ヘッダー・タンク複合
組立体１０、１２の代わりに、タンクにはまる別のヘッ
ダープレートを用いることもできる。
の例示的な態様を、図１にパラレルフロー熱交換器の形
状で示す。しかし、蛇行熱交換器、パラレルフロー／蛇
行熱交換器のハイブリッド、並びに熱交換流体を運ぶ管
が同心ループ状に巻かれて蛇行フィンによって隔てられ
ている交換器において、本発明を等しい効率で用いるこ
とができるということは、理解されよう。図１に例示す
る熱交換器は、概して互いに平行であり且つ距離をおい
ている、第一及び第二のヘッダー・タンク複合組立体１
０及び１２を包含する。ヘッダー・タンク複合組立体が
用いられる場合、しばしばこれらは、ヘッダー・タンク
組立体１０と１２との間に伸長し内部と流体連絡してい
る一列の管１４を受容するための、整列した溝孔を有す
る管で形成されている。しかし、ヘッダー・タンク複合
組立体１０、１２の代わりに、タンクにはまる別のヘッ
ダープレートを用いることもできる。
【００１８】パラレルフロー型の態様において、管１４
はそれぞれが独立し、互いに距離をおき平行な管であ
る。隣接し合う管の間の空間には、従来型の蛇行フィン
１６が用いられており、１個のヘッダー・タンク組立体
１０から他方の１２に従来通り伸長している。
はそれぞれが独立し、互いに距離をおき平行な管であ
る。隣接し合う管の間の空間には、従来型の蛇行フィン
１６が用いられており、１個のヘッダー・タンク組立体
１０から他方の１２に従来通り伸長している。
【００１９】図１には示していないが、通常は、管１４
のうち最も端に位置する一本のわきにある蛇行フィン１
６を挟み、ヘッダー・タンク組立体１０、１２の間に伸
長する末端片が備わっている。
のうち最も端に位置する一本のわきにある蛇行フィン１
６を挟み、ヘッダー・タンク組立体１０、１２の間に伸
長する末端片が備わっている。
【００２０】図２は、管１４のうちの一本の、断面図を
拡大したものである。この管は、互いに距離をおいてお
り、それぞれ外面２２、２４を備えた、対向する側壁１
８、２０を有する、いわゆる扁平管又は楕円管である。
外面２２と２４との距離は、従来「管の小寸法」と称さ
れる。
拡大したものである。この管は、互いに距離をおいてお
り、それぞれ外面２２、２４を備えた、対向する側壁１
８、２０を有する、いわゆる扁平管又は楕円管である。
外面２２と２４との距離は、従来「管の小寸法」と称さ
れる。
【００２１】管１４は更に、側壁１８、２０を連結する
弧状末端壁２６、２８を含む。末端壁２６と２８、及び
特に、それらの外面上の最も距離をおいた２点は、従来
「管の大寸法」と称される。
弧状末端壁２６、２８を含む。末端壁２６と２８、及び
特に、それらの外面上の最も距離をおいた２点は、従来
「管の大寸法」と称される。
【００２２】末端壁２６と２８との間に伸長しており、
側壁１８と２０との間に位置するのが、複数の通路３０
である。通路３０の内面は、管１４の内部で熱交換表面
を提供し、通路３０内を流れる流体の内圧に抵抗する強
度を管１４に提供する、内部ウェブ３２によって隔てら
れている。例示した構造において、ウェブ３２の壁は側
壁１８及び２０の内側に約９０°で融合しており、これ
によって比較的小さな水力学的直径（水力学的直径）の
ものについて、伝熱を更に促進する、長く伸びた間隙が
画定される。
側壁１８と２０との間に位置するのが、複数の通路３０
である。通路３０の内面は、管１４の内部で熱交換表面
を提供し、通路３０内を流れる流体の内圧に抵抗する強
度を管１４に提供する、内部ウェブ３２によって隔てら
れている。例示した構造において、ウェブ３２の壁は側
壁１８及び２０の内側に約９０°で融合しており、これ
によって比較的小さな水力学的直径（水力学的直径）の
ものについて、伝熱を更に促進する、長く伸びた間隙が
画定される。
【００２３】水力学的直径に関して、通路３０それぞれ
の水力学的直径は、効率を最大化させるために、０．０
７インチ以下であることが好ましい。効率を最大に改良
するためには好ましくは、通路の水力学的直径は０．０
４０インチ以下である。しかし、伝熱効率が重視されな
い場合には、大きな水力学的直径を用いてもよい。
の水力学的直径は、効率を最大化させるために、０．０
７インチ以下であることが好ましい。効率を最大に改良
するためには好ましくは、通路の水力学的直径は０．０
４０インチ以下である。しかし、伝熱効率が重視されな
い場合には、大きな水力学的直径を用いてもよい。
【００２４】管１４の最後の構成要素は、管１４の伸長
方向に長く伸びたリッジ３６である。リッジ３６は、側
壁１８、２０の外面２２、２４それぞれに１個づつ位置
している。一般に、リッジ３６は管の大寸法の中央部に
位置している。例えば３個のウェブ３２が用いられてい
る図２に示す構造において、リッジは、下に述べるよう
にフィン１６がリッジ３６に押しつけられたときに側壁
１８、２０の支持体を提供する、中央の又は第二のウェ
ブに整列しており、互いに対向するように位置してい
る。
方向に長く伸びたリッジ３６である。リッジ３６は、側
壁１８、２０の外面２２、２４それぞれに１個づつ位置
している。一般に、リッジ３６は管の大寸法の中央部に
位置している。例えば３個のウェブ３２が用いられてい
る図２に示す構造において、リッジは、下に述べるよう
にフィン１６がリッジ３６に押しつけられたときに側壁
１８、２０の支持体を提供する、中央の又は第二のウェ
ブに整列しており、互いに対向するように位置してい
る。
【００２５】図３は、典型的なリッジ３６を拡大したも
のである。リッジはほぼ三角柱状に見える。すなわちリ
ッジは、２個の平面４０、４２の頂点４４における収束
によって画定される。頂点４４は従って比較的尖ってい
る。好ましくは、面４０、４２は外面２２、２４に対し
て約４５°をなしており、頂点４４は９０°の角度にな
っている。
のである。リッジはほぼ三角柱状に見える。すなわちリ
ッジは、２個の平面４０、４２の頂点４４における収束
によって画定される。頂点４４は従って比較的尖ってい
る。好ましくは、面４０、４２は外面２２、２４に対し
て約４５°をなしており、頂点４４は９０°の角度にな
っている。
【００２６】一般的に、各リッジ３６の高さは約０．０
０５〜０．０５０インチである。
０５〜０．０５０インチである。
【００２７】図４〜６は、本発明の目的を達成するため
の、リッジ３６と蛇行フィン１６との相互作用を説明す
る。図４及び５を特に参照する。管１４の外面２２、２
４は、それぞれ蛇行フィン１６と接触している（「隣接
する蛇行フィン」と称する）。図４を参照する。外面２
２、２４は蛇行フィン１６の峰５０に接触している。同
時にリッジ３６は、峰５０の内部へ押されている。図４
の領域５２に例示するように、外面２２、２４が元の形
状を保持している一方で、峰は多少変形している。図５
は拡大断面図であり、各峰５０の変形を示している（参
照番号５４についても同様）。峰は、鑞付けなどによっ
て、外面２２、２４の両方に接着されている。５６は鑞
付け材料のフィレットを示す。図６は、管の側壁２０、
特にその外面２４と、フィン１６の峰５０との接触面の
一つ、並びにフィン１６の峰５０とリッジ３６の一つと
の接触面の拡大断面図を示す。図から分かるように、鑞
付け合金５８の薄層が、峰５０と外面２４との接触面に
沿って広がっている。加えて、鑞付け材料６０は、峰５
０の変形部５２におけるリッジ３６の面４０、４２の隙
間を満たし、それぞれの蛇行フィン１６のそれぞれの峰
５０と隣接する管１４との、密で、一様で、良好な電熱
効果の結合が提供される。
の、リッジ３６と蛇行フィン１６との相互作用を説明す
る。図４及び５を特に参照する。管１４の外面２２、２
４は、それぞれ蛇行フィン１６と接触している（「隣接
する蛇行フィン」と称する）。図４を参照する。外面２
２、２４は蛇行フィン１６の峰５０に接触している。同
時にリッジ３６は、峰５０の内部へ押されている。図４
の領域５２に例示するように、外面２２、２４が元の形
状を保持している一方で、峰は多少変形している。図５
は拡大断面図であり、各峰５０の変形を示している（参
照番号５４についても同様）。峰は、鑞付けなどによっ
て、外面２２、２４の両方に接着されている。５６は鑞
付け材料のフィレットを示す。図６は、管の側壁２０、
特にその外面２４と、フィン１６の峰５０との接触面の
一つ、並びにフィン１６の峰５０とリッジ３６の一つと
の接触面の拡大断面図を示す。図から分かるように、鑞
付け合金５８の薄層が、峰５０と外面２４との接触面に
沿って広がっている。加えて、鑞付け材料６０は、峰５
０の変形部５２におけるリッジ３６の面４０、４２の隙
間を満たし、それぞれの蛇行フィン１６のそれぞれの峰
５０と隣接する管１４との、密で、一様で、良好な電熱
効果の結合が提供される。
【００２８】上で言及したようにリッジ３６の目的は、
蛇行フィン１６の峰５０をごく僅かに変形し、管１４と
フィン１６との相対的な動きを、鑞付け温度にてフィン
が軟化した場合においても、ロックすることである。よ
り具体的には、側板が用いられる場合には、管１４及び
フィン１６を側板に沿って挟み込む通常の組み立て工程
に引き続いて行う。あるいは管１４と、図７の６２に示
すように、ルーバーを有するフィン１６を用いてもよ
い。得られる管１４及びフィン１６の多層サンドイッチ
は、複数の側板６４の間に位置してもよいし、望ましい
場合には、側板を省略してもよい。少なくとも、図７で
例示される態様において側板に対する矢印６６によって
例示される、圧縮力を組立体に適用する。圧縮力は管１
４同士の空間を減少させ、その結果リッジ３６が峰５０
内に食い込み、上記した変形及び管１４とフィン１６と
の摩擦ロックが得られる。望ましい場合には、リッジ３
６が側板６４に備わっていてもよい。圧縮力により空間
が減少すると、峰５０は側壁１８，２０の扁平の外面２
２、２４に実質的に接触する。これは、従来用いられて
いる治具又は鑞付け器具を用いて、鑞付けオーブン内で
組み立て部品を鑞付けし、図４、５及び６に例示する部
品配置にすることで達成することができる。これによっ
て、扁平の外面２２、２４の両方において及びリッジ３
６の面４０、４２の両方において、峰５０それぞれの全
長に沿って、良好な鑞付け結合が得られる。その結果、
優れた伝熱が、フィン１６と管１４との間に得られる。
蛇行フィン１６の峰５０をごく僅かに変形し、管１４と
フィン１６との相対的な動きを、鑞付け温度にてフィン
が軟化した場合においても、ロックすることである。よ
り具体的には、側板が用いられる場合には、管１４及び
フィン１６を側板に沿って挟み込む通常の組み立て工程
に引き続いて行う。あるいは管１４と、図７の６２に示
すように、ルーバーを有するフィン１６を用いてもよ
い。得られる管１４及びフィン１６の多層サンドイッチ
は、複数の側板６４の間に位置してもよいし、望ましい
場合には、側板を省略してもよい。少なくとも、図７で
例示される態様において側板に対する矢印６６によって
例示される、圧縮力を組立体に適用する。圧縮力は管１
４同士の空間を減少させ、その結果リッジ３６が峰５０
内に食い込み、上記した変形及び管１４とフィン１６と
の摩擦ロックが得られる。望ましい場合には、リッジ３
６が側板６４に備わっていてもよい。圧縮力により空間
が減少すると、峰５０は側壁１８，２０の扁平の外面２
２、２４に実質的に接触する。これは、従来用いられて
いる治具又は鑞付け器具を用いて、鑞付けオーブン内で
組み立て部品を鑞付けし、図４、５及び６に例示する部
品配置にすることで達成することができる。これによっ
て、扁平の外面２２、２４の両方において及びリッジ３
６の面４０、４２の両方において、峰５０それぞれの全
長に沿って、良好な鑞付け結合が得られる。その結果、
優れた伝熱が、フィン１６と管１４との間に得られる。
【００２９】最も重要なことに、鑞付け工程の間にフィ
ン１６が軟化して、管１４、フィン１６（及び側板６
４）の組立体の面からたるむ傾向にあるときでさえ、リ
ッジ３６、及びフィン５０の峰において得られる変形部
５２が存在するので、たるむことはない。すなわち、リ
ッジ３６及び変形部５２が、その接触面において締まり
嵌めを形成する。その結果、いわゆる「フィンのフォー
ルアウト」が最小化又は排除される。従って、フィンの
フォールアウトによって使用できなくなる熱交換器の数
を実質的に減少させて、より経済的な製造工程を提供
し、より効率のよい及び／又は見た目のよい熱交換器を
提供することができる。
ン１６が軟化して、管１４、フィン１６（及び側板６
４）の組立体の面からたるむ傾向にあるときでさえ、リ
ッジ３６、及びフィン５０の峰において得られる変形部
５２が存在するので、たるむことはない。すなわち、リ
ッジ３６及び変形部５２が、その接触面において締まり
嵌めを形成する。その結果、いわゆる「フィンのフォー
ルアウト」が最小化又は排除される。従って、フィンの
フォールアウトによって使用できなくなる熱交換器の数
を実質的に減少させて、より経済的な製造工程を提供
し、より効率のよい及び／又は見た目のよい熱交換器を
提供することができる。
【００３０】好ましい態様において、管１４は押出管で
あり、より好ましくは押出アルミ管である。一般的な場
合、フィン１６は両面を鑞付け合金で被覆されており、
フィレット５６（図５）及び鑞付け合金層５６、６０
（図６）が設けられるが、ある場合においては、鑞付け
合金は代わりに管１４の外側壁２２、２４に設けられて
もよい。しかし本発明は、鑞付けで一体化された非アル
ミ金属を用いる系、並びに非押出管に適用することもで
きる。例えば、細長い金属片をロール形成して作成した
加工管について、細長い金属片を作成する際に及び／又
は管に加工する前に、リッジ３６を備えることもでき
る。
あり、より好ましくは押出アルミ管である。一般的な場
合、フィン１６は両面を鑞付け合金で被覆されており、
フィレット５６（図５）及び鑞付け合金層５６、６０
（図６）が設けられるが、ある場合においては、鑞付け
合金は代わりに管１４の外側壁２２、２４に設けられて
もよい。しかし本発明は、鑞付けで一体化された非アル
ミ金属を用いる系、並びに非押出管に適用することもで
きる。例えば、細長い金属片をロール形成して作成した
加工管について、細長い金属片を作成する際に及び／又
は管に加工する前に、リッジ３６を備えることもでき
る。
【００３１】望ましくは、頂点における面４０と４２と
の間のリッジ先角度は、比較的大きなもの（例えば例示
的な態様に示した約９０°）で、折れによって壊れるこ
とのないリッジ３６を提供することができる（一方、リ
ッジ先角度がかなり小さい場合には壊れうる）。
の間のリッジ先角度は、比較的大きなもの（例えば例示
的な態様に示した約９０°）で、折れによって壊れるこ
とのないリッジ３６を提供することができる（一方、リ
ッジ先角度がかなり小さい場合には壊れうる）。
【００３２】各リッジの高さ、すなわち各頂点５２とそ
れに対応する外面２２、２４との間の、外面２２、２４
の垂直方向への距離が、上記した０．００５〜０．０５
０インチの範囲にあることが望ましい。リッジの高さが
低すぎると、フィン峰５０における変形部５２の形成が
充分ではなく、望ましい摩擦ロックを得られない可能性
がある。逆に、リッジ３６の高さが高すぎると、変形が
大きすぎて峰５０の部分とリッジ３６とがかみ合う点で
峰５０が外面２２、２４から離れてしまい、その離れが
原因で良好な伝熱効果が得られない可能性がある。その
上さらに、リッジの高さが大き過ぎるとフィン脇の自由
に流動する領域が減少し、その結果フィン脇圧力降下が
高くなる及び／又はフィン脇熱交換効率が減少する。
れに対応する外面２２、２４との間の、外面２２、２４
の垂直方向への距離が、上記した０．００５〜０．０５
０インチの範囲にあることが望ましい。リッジの高さが
低すぎると、フィン峰５０における変形部５２の形成が
充分ではなく、望ましい摩擦ロックを得られない可能性
がある。逆に、リッジ３６の高さが高すぎると、変形が
大きすぎて峰５０の部分とリッジ３６とがかみ合う点で
峰５０が外面２２、２４から離れてしまい、その離れが
原因で良好な伝熱効果が得られない可能性がある。その
上さらに、リッジの高さが大き過ぎるとフィン脇の自由
に流動する領域が減少し、その結果フィン脇圧力降下が
高くなる及び／又はフィン脇熱交換効率が減少する。
【００３３】以上から、本発明により作成した管及びそ
のような管を用いた熱交換器は、凹部分がフィンの頂点
に形成され、管の一面全体を受容する大きさであるよう
な場合も含め、上記した問題を解決するということが容
易に理解されるであろう。従って本発明は、フィンのフ
ォールアウトを起こすことなく同一の物が製造できると
いう観点から改良された熱交換器を提供するのみなら
ず、そのような熱交換器の作成に用いることのできる、
新規で改良された管、並びに熱交換器を作成する改良さ
れた方法を提供する。
のような管を用いた熱交換器は、凹部分がフィンの頂点
に形成され、管の一面全体を受容する大きさであるよう
な場合も含め、上記した問題を解決するということが容
易に理解されるであろう。従って本発明は、フィンのフ
ォールアウトを起こすことなく同一の物が製造できると
いう観点から改良された熱交換器を提供するのみなら
ず、そのような熱交換器の作成に用いることのできる、
新規で改良された管、並びに熱交換器を作成する改良さ
れた方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって作成した扁平管／蛇行フィン式
熱交換器の側面図である。
熱交換器の側面図である。
【図２】本発明による管の断面図である。
【図３】管の部分の断面拡大図である。
【図４】図５の線４−４におおまかに沿った断面図であ
る。
る。
【図５】図４の線５−５におおまかに沿った断面図であ
る。
る。
【図６】図５の線６−６におおまかに沿った、断片断面
拡大図である。
拡大図である。
【図７】本発明の一部を形成する方法の一段階を概略的
に例示する図である。
に例示する図である。
１０、１２ ヘッダー・タンク組立体 １４ 管 １６ 蛇行フィン １８、２０ 側壁 ２２、２４ 外面 ２６、２８ 弧状末端壁 ３０ 通路 ３２ 内部ウェブ ３６ リッジ ４０、４２ 平面 ４４ 頂点 ５０ 峰 ５２ 変形部 ５６ フィレット ６０ 鑞付け材料 ６４ 側板 ５６、６０ 鑞付け合金層またはフィレット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 103:10 Ｂ２３Ｋ 103:10 (72)発明者 アンドルー・ジェイ・デローシア アメリカ合衆国ウィスコンシン州ラシー ン、フォレスト・ヒルズ・ロード10415
Claims (24)
- 【請求項１】 列状に配置された平行する管と、それら
の間に位置する蛇行フィンとを有する型の熱交換器に用
いられる管であって：対向する末端壁によって相互連結
された、対向する扁平で間隔をおいた側壁を有する扁平
管であって、該対向する側壁の距離が該対向する末端壁
の距離より小さく、それぞれが管の小寸法と管の大寸法
とを画定している扁平管；前記対向する末端壁の間で管
軸方向に伸長し、前記対向する側壁の内側に位置する、
前記管内に設けた少なくとも一つの通路列；及び各側壁
の外面上に位置する、通路の列から離れて外側に向かっ
て突出した、長く伸びたリッジであって、隣接する蛇行
フィンの峰に噛み合って峰を僅かに変形させるようにな
っており、峰の実質的な全長に沿って、関連する側壁の
外面から峰を引き離すのには不十分だが、フィンと側壁
との間の鑞付け結合の形成を回避するのに充分な高さを
有する該リッジ、を包含する熱交換器用の管。 - 【請求項２】 管が押出アルミ管であることを特徴とす
る、請求項１に記載の管。 - 【請求項３】 該リッジそれぞれが三角柱の形状をして
いることを特徴とする、請求項２に記載の管。 - 【請求項４】 該リッジそれぞれが、頂点で会合する２
面を含むことを特徴とする、請求項２に記載の管。 - 【請求項５】 該リッジそれぞれが、関連する側壁から
離れるように約０．１２７ｍｍ〜１．２７ｍｍ（０．０
０５〜０．０５インチ）突出することを特徴とする、請
求項１に記載の管。 - 【請求項６】 該リッジそれぞれが、頂点で会合する２
面を含むことを特徴とする、請求項５に記載の管。 - 【請求項７】 該頂点におけるリッジ先角度が、約９０
°であることを特徴とする、請求項６に記載の管。 - 【請求項８】 該リッジが、該対向する末端壁の間のほ
ぼ中央に位置することを特徴とする、請求項１に記載の
管。 - 【請求項９】 対向する扁平側壁と、側壁を相互連結す
る、間隔をおいて対向する末端壁と、少なくとも一つの
内部通路列とを有する、扁平管の複数の管であって、該
対向する末端壁の距離は該対向する側壁の距離より実質
的に大きく、それぞれが管の大寸法と管の小寸法とを画
定する扁平管；各側壁上に位置し、通路の列から比較的
短い距離だけ離れるように外側に向かって突出したリッ
ジ；及び該管の間に位置し、隣接する管の側壁に鑞付け
された峰を有する蛇行フィンであって、該リッジによっ
て該峰は僅かに変形し、それにより鑞付け工程の間に該
リッジは該フィンを該管の間にロックするように作用す
る蛇行フィンを包含する、鑞付けされた熱交換器。 - 【請求項１０】 該管、該リッジ及び該フィンがアルミ
製であることを特徴とする、請求項９に記載の熱交換
器。 - 【請求項１１】 該管が押出管であることを特徴とす
る、請求項１０に記載の熱交換器。 - 【請求項１２】 該リッジそれぞれが、関連する側壁か
ら離れるように約０．１２７〜１．２７ｍｍ（０．００
５〜０．０５インチ）突出することを特徴とする、請求
項１１に記載の熱交換器。 - 【請求項１３】 該リッジそれぞれが、頂点で会合する
２面を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の熱交
換器。 - 【請求項１４】 該頂点におけるリッジ先角度が、約９
０°であることを特徴とする、請求項１３に記載の熱交
換器。 - 【請求項１５】 該リッジが、該対向する末端壁の間の
ほぼ中央に位置することを特徴とする、請求項９に記載
の熱交換器。 - 【請求項１６】 該管が、独立した別個の該管で形成さ
れることを特徴とする、請求項１５に記載の熱交換器。 - 【請求項１７】 ａ）複数の間隔をおいた管にして、隣
接する管に面する扁平の側面と、管の長さにわたって突
出し、扁平の側面から外側に突出したリッジとを有する
複数の管を含む管配列体を用意し； ｂ）蛇行フィンの峰がリッジに実質的に噛み合うよう
に、隣接しあう管の間に前記蛇行フィンを配置し； ｃ）ｃ−１）前記リッジを前記峰に食い込ませて、管と
フィンを摩擦によって一緒にロックし、 ｃ−２）前記峰を該扁平の側面に実質的に接触させるよ
うに管の間隔を縮め；そして ｄ）段階ｃ−１）及びｃ−２）で得られた組立体を、該
管と該フィンとを一緒に鑞付けするのに充分な時間、鑞
付け温度にさらす段階を包含する、熱交換器を鑞付けす
る方法。 - 【請求項１８】 段階ａ）が、押出アルミ管を用意する
段階を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方
法。 - 【請求項１９】 段階ａ）が、複数の直線状管として該
管配列体を用意することを包含する、請求項１８に記載
の方法。 - 【請求項２０】 段階ａ）が、独立した別個の管として
該直線状管を用意することを包含する、請求項１９に記
載の方法。 - 【請求項２１】 段階ａ）が、フィンに噛み合う頂点を
有する三角柱の形状をしたリッジとして、該リッジを用
意することを包含する、請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２２】 段階ａ）が、該扁平の側面から約０．
００５〜０．０５インチ突出する頂点を用意することを
包含する、請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２３】 段階ａ）が、頂点に、約９０°のリッ
ジ先角度を用意することを含むことを特徴とする、請求
項２２に記載の方法。 - 【請求項２４】 段階ａ）が、頂点に、約９０°のリッ
ジ先角度を用意することを含むことを特徴とする、請求
項２１に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/737,253 US6397939B1 (en) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | Tube for use in serpentine fin heat exchangers |
| US09/737253 | 2000-12-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002213889A true JP2002213889A (ja) | 2002-07-31 |
Family
ID=24963183
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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