JP2003065687A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、チューブの断面積
を拡大させるようにチューブを塑性変形させて(以下、
この行為を拡管と呼ぶ。)、チューブとフィンとを機械
的に接合した熱交換器に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is to plastically deform a tube so as to increase its cross-sectional area (hereinafter, referred to as
This act is called expansion. ), And a heat exchanger in which tubes and fins are mechanically joined.
【0002】[0002]
【従来の技術】チューブとフィンと機械的に接合する熱
交換器においては、拡管にてチューブの断面積を拡大さ
せるようにチューブを塑性変形させるので、チューブ材
料の伸びが比較的大きく、かつ、材料の伸びに対する耐
力を必要とする。そこで、従来(例えば特開2000−
74589号公報)は、拡管用チューブとして、継ぎ目
のない引き抜き加工、又は押し出し加工にて製造したシ
ームレス管を採用していた。2. Description of the Related Art In a heat exchanger in which a tube and a fin are mechanically joined, since the tube is plastically deformed so as to expand the cross-sectional area of the tube by expansion, the elongation of the tube material is relatively large, and It requires proof stress against elongation of material. Therefore, in the past (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-
No. 74589) employs a seamless tube manufactured by seamless drawing or extrusion as a tube for expansion.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、シームレス
管は、溶接管(板材を曲げて管状にした後、溶接にて接
合した管)に比べて製造工数(製造原価)が大きいた
め、シームレス管は、溶接管に比べて製造原価が高い。By the way, since the seamless pipe has a larger manufacturing man-hour (manufacturing cost) than a welded pipe (a pipe joined by welding after bending a plate material into a tubular shape), the seamless pipe is The manufacturing cost is higher than that of welded pipe.
【0004】そこで、発明者等は、チューブとプレート
フィンとを機械的に接合する熱交換器において、シーム
レス管に代えて溶接管を採用することを検討したが、溶
接管は、溶接部が溶接時の熱により素材(溶接部以外の
部位)に比べて軟化してしまい、溶接部の耐力(機械的
強度)が低下するので、単純にシームレス管に代えて溶
接管を採用することが難しい。Therefore, the inventors have considered using a welded pipe in place of a seamless pipe in a heat exchanger for mechanically joining a tube and a plate fin. It is difficult to simply adopt a welded pipe in place of a seamless pipe, because it is softened by the heat of time as compared with the material (a part other than the welded part) and the proof stress (mechanical strength) of the welded part is reduced.
【0005】本発明は、上記点に鑑み、溶接管において
も拡管にてチューブとフィンとを機械的に接合すること
を目的とする。In view of the above points, the present invention has an object to mechanically join a tube and a fin by expanding the tube even in a welded tube.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項1に記載の発明では、流体が流通
するチューブ(111)、及びチューブ(111)内を
流通する流体とチューブ(111)外を流通する流体と
の熱交換を促進するフィン(112)を有し、フィン
(112)に設けられた挿入穴(112a)にチューブ
(111)を貫通挿入した状態で、チューブ(111)
の断面積を拡大させるようにチューブ(111)を塑性
変形させてチューブ(111)とフィン(112)とを
機械的に接合した熱交換器であって、チューブ(11
1)は、板材を曲げて扁平管状にした後、溶接にて接合
した溶接管であり、さらに、チューブ(111)の溶接
部(111a)は、長径方向端部に形成された湾曲部
(111b)からずれた部位に設けられていることを特
徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a tube (111) through which a fluid flows, and a fluid flowing through the tube (111) according to the invention of claim 1. The tube (111) has a fin (112) that promotes heat exchange with a fluid flowing outside the tube (111), and the tube (111) is inserted through an insertion hole (112a) provided in the fin (112). (111)
A heat exchanger in which the tube (111) and the fins (112) are mechanically joined by plastically deforming the tube (111) so as to increase the cross-sectional area of the tube (11).
1) is a welded pipe in which a plate material is bent into a flat tubular shape and then joined by welding. Further, a welded portion (111a) of the tube (111) is a curved portion (111b) formed at an end in the major axis direction. ) Is provided in a portion deviated from.
【0007】これにより、応力集中が発生し易い湾曲部
(111b)からずれた部位に溶接部(111a)が設
けられたこととなるので、拡管時に溶接部(111a)
に過大な応力が発生することを抑制できる。As a result, since the welded portion (111a) is provided at a portion deviated from the curved portion (111b) where stress concentration is likely to occur, the welded portion (111a) is expanded during pipe expansion.
It is possible to suppress the occurrence of excessive stress in the.
【0008】したがって、溶接時に溶接部(111a)
が軟化して耐力(機械的強度)が低下しても、拡管時に
溶接部(111a)で発生する応力が溶接部(111
a)の耐力(許容応力)を上回ることを防止できるの
で、拡管にてチューブ(111)とフィン(112)と
を機械的に接合した熱交換器に溶接管を採用することが
できる。延いては、チューブ(111)にシームレス管
を採用する場合に比べて、チューブ111の製造原価低
減を図ることができる。Therefore, during welding, the welded portion (111a)
Even if the strength of the welded part (111a) is reduced when the pipe is softened and the proof stress (mechanical strength) is reduced,
Since it is possible to prevent the yield strength (allowable stress) of a) from being exceeded, a welded tube can be adopted in the heat exchanger in which the tube (111) and the fin (112) are mechanically joined by expanding the tube. In addition, the manufacturing cost of the tube 111 can be reduced as compared with the case where the seamless tube is adopted as the tube (111).
【0009】請求項2に記載の発明では、溶接部(11
1a)は、長径方向略中央部に対応する部位に設けられ
ていることを特徴とする。According to the second aspect of the invention, the welded portion (11
1a) is provided at a portion corresponding to a substantially central portion in the major axis direction.
【0010】これにより、溶接部(111a)で発生す
る応力を確実に小さくすることができるので、チューブ
(111)の信頼性をさらに向上させることができる。As a result, the stress generated in the welded portion (111a) can be reliably reduced, so that the reliability of the tube (111) can be further improved.
【0011】請求項3に記載の発明では、挿入穴(11
2a)の縁部のうち溶接部(111a)に対応する部位
には、溶接部(111a)の肉盛り方向に陥没する凹部
(112d)が設けられていることを特徴とする。In the third aspect of the invention, the insertion hole (11
The edge portion of 2a) is characterized in that a recessed portion (112d) that is depressed in the build-up direction of the welded portion (111a) is provided at a portion corresponding to the welded portion (111a).
【0012】これにより、凹部(112d)が肉盛りと
挿入穴(112a)との干渉を緩和する逃げ手段として
機能するので、肉盛りに近傍においてチューブ(11
1)とフィン(112)との間に発生する隙間が、凹部
(112d)を設けない場合に比べて小さくなる。As a result, the recess (112d) functions as an escape means for alleviating the interference between the build-up and the insertion hole (112a), so that the tube (11) is provided near the build-up.
The gap generated between 1) and the fin 112 is smaller than that in the case where the recess 112d is not provided.
【0013】したがって、チューブ(111)とフィン
(112)との接触面積(熱伝導)が小さくなることを
防止できるので、熱交換器の熱交換能力が低下すること
を防止できる。Therefore, it is possible to prevent the contact area (heat conduction) between the tube (111) and the fins (112) from becoming small, so that it is possible to prevent the heat exchange capacity of the heat exchanger from decreasing.
【0014】請求項4に記載の発明では、流体が流通す
るチューブ(111)、及びチューブ(111)内を流
通する流体とチューブ(111)外を流通する流体との
熱交換を促進するフィン(112)を有し、フィン(1
12)に設けられた挿入穴(112a)にチューブ(1
11)を貫通挿入した状態で、チューブ(111)の断
面積を拡大させるようにチューブ(111)を塑性変形
させてチューブ(111)とフィン(112)とを機械
的に接合した熱交換器であって、チューブ(111)
は、板材を曲げて管状にした後、溶接にて接合した溶接
管であり、挿入穴(112a)の縁部のうち溶接部(1
11a)に対応する部位には、溶接部(111a)の肉
盛り方向に陥没する凹部(112d)が設けられている
ことを特徴とする。According to the fourth aspect of the invention, the tube (111) through which the fluid flows, and the fin (for promoting heat exchange between the fluid flowing inside the tube (111) and the fluid flowing outside the tube (111) 112) with fins (1
12) The tube (1) is inserted into the insertion hole (112a) provided in
11) is a heat exchanger in which the tube (111) and the fins (112) are mechanically joined by plastically deforming the tube (111) so as to enlarge the cross-sectional area of the tube (111). There is a tube (111)
Is a welded pipe obtained by bending a plate material into a tubular shape and then joining them by welding. The welded portion (1) is included in the edge portion of the insertion hole (112a).
11a) is provided with a recess (112d) that is depressed in the buildup direction of the welded portion (111a).
【0015】これにより、凹部(112d)が肉盛りと
挿入穴(112a)との干渉を緩和する逃げ手段として
機能するので、肉盛りに近傍においてチューブ(11
1)とフィン(112)との間に発生する隙間が、凹部
(112d)を設けない場合に比べて小さくなる。As a result, the recess (112d) functions as an escape means for alleviating the interference between the buildup and the insertion hole (112a), so that the tube (11) near the buildup.
The gap generated between 1) and the fin 112 is smaller than that in the case where the recess 112d is not provided.
【0016】したがって、チューブ(111)とフィン
(112)との接触面積(熱伝導)が小さくなることを
防止できるので、熱交換器の熱交換能力が低下すること
を防止できる。Therefore, it is possible to prevent the contact area (heat conduction) between the tube (111) and the fin (112) from becoming small, so that it is possible to prevent the heat exchange capacity of the heat exchanger from decreasing.
【0017】なお、本発明は、扁平状チューブにその適
用が限定されるものではなく、円管等のその他形状に対
しても適用することができる。The present invention is not limited to the flat tube, but can be applied to other shapes such as a circular tube.
【0018】請求項5に記載の発明では、請求項1ない
し4のいずれか1つに記載の熱交換器の製造方法であっ
て、チューブ(111)を拡管する拡管治具(200)
のうち、溶接部(111a)の肉盛りに対応する部位
に、この肉盛りとの干渉を避けるためのスリット(21
0)を設け、かつ、このスリット(210)のスリット
幅(D)を溶接部(111a)の肉盛り幅(d)より大
きくするとともに、拡管治具(200)の外形寸法のう
ちスリット幅(D)と平行な部位の寸法(A)に対する
スリット幅(D)の比(D/A)を0.32以下とし、
さらに、拡管治具(200)によりチューブ(111)
を塑性変形させてチューブ(111)とフィン(11
2)とを機械的に接合することを特徴熱交換器の製造方
法。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the heat exchanger manufacturing method according to any one of the first to fourth aspects, wherein the tube expanding jig (200) expands the tube (111).
Among the above, a slit (21) for avoiding interference with the buildup is provided at a portion of the welded portion (111a) corresponding to the buildup.
0) is provided, the slit width (D) of the slit (210) is made larger than the buildup width (d) of the welded portion (111a), and the slit width (D) of the pipe expanding jig (200) is The ratio (D / A) of the slit width (D) to the dimension (A) of the portion parallel to D) is 0.32 or less,
Furthermore, the tube (111) is expanded by the pipe expanding jig (200).
Plastic deformation of the tube (111) and fin (11
2) A method for manufacturing a heat exchanger characterized by mechanically joining and.
【0019】これにより、後述する図17に示すよう
に、放熱能力を大きく低下させるこことなく、チューブ
(111)とフィン(112)とを機械的に接合するこ
とができる。As a result, as shown in FIG. 17, which will be described later, the tube (111) and the fin (112) can be mechanically joined to each other without significantly reducing the heat dissipation ability.
【0020】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。Incidentally, the reference numerals in the parentheses of the above-mentioned means are examples showing the correspondence with the concrete means described in the embodiments described later.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】(第1実施形態)本実施形態は、
本発明に係る熱交換器を、内燃機関(エンジン)の冷却
水と空気とを熱交換して冷却水を冷却するラジエータに
適用したものであって、図1は本実施形態に係るラジエ
ータ100の正面図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment)
The heat exchanger according to the present invention is applied to a radiator that cools cooling water by exchanging heat between cooling water and air of an internal combustion engine (engine), and FIG. 1 shows a radiator 100 according to the present embodiment. It is a front view.
【0022】図1中、チューブ111は冷却水が流通す
る金属(本実施形態では、アルミニウム)製の管であ
り、このチューブ111の断面形状は、板材を曲げて図
2に示すように扁平(楕円)管状にした後、溶接にて接
合した溶接管(電縫管)である。In FIG. 1, a tube 111 is a metal (aluminum in the present embodiment) tube through which cooling water flows, and the tube 111 has a flat cross section as shown in FIG. It is a welded pipe (electric resistance welded pipe) that is joined by welding after being formed into an oval) tubular shape.
【0023】そして、チューブ111の溶接部111a
は、チューブ断面長径方向W端部に形成された曲率半径
が最も小さい湾曲部111bからずれた部位(2つの湾
曲部111bの間にの部位)に設けられているととも
に、その外周面側(後述する、プレートフィン112と
接触する側)は、外周面側に形成された溶接による肉盛
り(溶接ビード)がグラインダー等の切削(研削)手段
により削り取られて滑らかな曲面となっている。Then, the welded portion 111a of the tube 111
Is provided at a portion (a portion between the two curved portions 111b) that is deviated from the curved portion 111b having the smallest radius of curvature formed at the end portion of the tube cross section in the major axis direction W (the portion between the two curved portions 111b) and its outer peripheral surface side (described later). On the side that comes into contact with the plate fin 112), the build-up (welding bead) by welding formed on the outer peripheral surface side is scraped off by a cutting (grinding) means such as a grinder to form a smooth curved surface.
【0024】また、図1中、フィン112はチューブ1
11の長手方向(図1では、上下方向)と直交する方向
に拡がり、チューブ111の短径方向Tに帯状に延びて
冷却水の熱交換を促進する金属(本実施形態では、アル
ミニウム)製のプレートフィンであり、このフィン11
2には、図3に示すよう、チューブ111が貫通挿入さ
れた挿入穴112a、及びフィン112の一部を鎧窓状
に切り起こしてフィン112周りを流通する空気を転向
させて温度境界層の成長を抑制を有するルーバ112b
がプレス加工やローラ加工により設けられている。Further, in FIG. 1, the fin 112 is a tube 1.
11 is made of a metal (aluminum in the present embodiment) that extends in a direction orthogonal to the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 1) and extends in a strip shape in the minor axis direction T of the tube 111 to promote heat exchange of cooling water. It is a plate fin, and this fin 11
In FIG. 2, as shown in FIG. 3, the insertion hole 112a through which the tube 111 is inserted, and a part of the fin 112 are cut and raised in the shape of an armor window, and the air flowing around the fin 112 is turned to change the temperature boundary layer. Louver 112b with growth suppression
Are provided by press working or roller working.
【0025】なお、本実施形態では、バーリング加工に
て挿入穴112aを形成することにより、図4、5に示
すように、挿入穴112aの外縁部にチューブ111の
外周面に沿うように壁面を有するバーリング部112c
を設けて、チューブ111を拡管してフィン112とチ
ューブ111とを機械的に接合したときのチューブ11
1とフィン112との接触面積を増大させている。In this embodiment, by forming the insertion hole 112a by burring, a wall surface is formed along the outer peripheral surface of the tube 111 at the outer edge of the insertion hole 112a as shown in FIGS. Burring portion 112c having
The tube 11 when the tube 111 is expanded and the fin 112 and the tube 111 are mechanically joined.
The contact area between 1 and the fin 112 is increased.
【0026】そして、チューブ111とフィン112と
冷却水とによって冷却空気と熱交換するコア部110が
構成されているとともに、チューブ111は、その長径
方向Wがチューブ111外を流通する冷却空気の流通方
向に対して略平行となるように配置された状態で、フィ
ン112の長手方向に複数本並んで配設されている。The tube 111, the fins 112, and the cooling water constitute the core portion 110 for exchanging heat with the cooling air, and the tube 111 has a major axis direction W flowing outside the tube 111. A plurality of fins 112 are arranged side by side in the longitudinal direction in a state of being arranged substantially parallel to the direction.
【0027】ところで、チューブ111の長手方向両端
部には、図1に示すように、チューブ111の長手方向
と直交する方向に延びて複数本のチューブ111に連通
するヘッダタンク120が接合されており、このヘッダ
タンク120は、図4、5に示すように、拡管により複
数本のチューブ111が接合された金属(本実施形態で
は、アルミニウム)製のコアプレート121、及びコア
プレート121と共ににタンク内空間を構成する樹脂
(本実施形態では、ナイロン)製のタンク本体122か
ら構成されている。By the way, as shown in FIG. 1, header tanks 120 extending in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the tubes 111 and communicating with a plurality of tubes 111 are joined to both ends of the tubes 111 in the longitudinal direction. As shown in FIGS. 4 and 5, the header tank 120 includes a core plate 121 made of metal (aluminum in the present embodiment) to which a plurality of tubes 111 are joined by expansion, and a core plate 121 inside the tank. The tank main body 122 is made of resin (nylon in this embodiment) that constitutes the space.
【0028】なお、図1上方側のヘッダタンク120は
各チューブ111に冷却水を分配供給するものであり、
紙面下方側のヘッダタンク120は各チューブ111か
ら流出する冷却水を集合回収するもである。The header tank 120 on the upper side of FIG. 1 distributes and supplies cooling water to each tube 111.
The header tank 120 on the lower side of the drawing collectively collects the cooling water flowing out from each tube 111.
【0029】ここで、コアプレート121及びタンク本
体122は、タンク本体122の先端部122aをコア
プレート121の溝部121aに挿入した状態で、コア
プレート121に設けられたカシメ用突起部(ツメ部)
121bの先端側をタンク本体122側に折り曲げるよ
うに塑性変形させることによりカシメ固定されている。Here, the core plate 121 and the tank main body 122 are such that the caulking projections (claws) provided on the core plate 121 with the front end 122a of the tank main body 122 inserted into the groove 121a of the core plate 121.
The front end side of 121b is plastically deformed so as to be bent toward the tank main body 122 side, and thus caulked and fixed.
【0030】なお、溝部121aの底部には、スカート
部122aと接触してタンク本体122とコアプレート
121との隙間を密閉するゴム等の弾性部材からなるパ
ッキン122bが配設されている。A packing 122b made of an elastic material such as rubber is provided at the bottom of the groove 121a to contact the skirt 122a and seal the gap between the tank body 122 and the core plate 121.
【0031】また、チューブ111とコアプレート12
1との隙間から冷却水が漏れ出ることを防止するため
に、本実施形態では、熱硬化性樹脂材からなる接着剤、
又は半田により固着して確実にシールしている。なお、
本実施形態では、接着剤又は半田にてシールしている
が、レーザ溶接等にて溶接してもよい。Further, the tube 111 and the core plate 12
In order to prevent the cooling water from leaking out from the gap with 1, the adhesive made of a thermosetting resin material,
Alternatively, it is firmly fixed by soldering to ensure a reliable seal. In addition,
In this embodiment, the adhesive or solder is used for sealing, but laser welding or the like may be used for welding.
【0032】次に、チューブ111の拡管方法(チュー
ブ111とフィン112との接合方法)について述べ
る。Next, a method of expanding the tube 111 (a method of joining the tube 111 and the fin 112) will be described.
【0033】図6(a)は拡管用治具200の正面図で
あり、図6(b)は図6(a)のA矢視図であり、図7
はチューブ111に拡管用治具200(斜線部分)を挿
入した状態を示す断面図である。FIG. 6 (a) is a front view of the tube expanding jig 200, FIG. 6 (b) is a view taken in the direction of arrow A in FIG. 6 (a), and FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which a tube expanding jig 200 (hatched portion) is inserted into a tube 111.
【0034】そして、拡管用治具200をチューブ11
1内を貫通させることによりチューブ111を拡管して
フィン112とチューブ111とを機械的に接合する。Then, the pipe expanding jig 200 is attached to the tube 11.
The tube 111 is expanded by penetrating the inside of the tube 1 to mechanically join the fin 112 and the tube 111.
【0035】なお、拡管用治具200のうち溶接部11
1aの肉盛り(溶接ビード)に対応する部位には、肉盛
り(溶接ビード)との干渉を避けるための溝状のスリッ
ト210が設けられており、このスリット210のスリ
ット幅D(図7参照)は、肉盛り(溶接ビード)幅dと
なるべく等しくなるように、スリット210に対応する
弧の長さLに対するスリット幅D(弦長)の比(D/
L)を略1(0.9≦D/L)としている。The welded portion 11 of the pipe expanding jig 200
A groove-like slit 210 for avoiding interference with the build-up (welding bead) is provided in a portion corresponding to the build-up (welding bead) of 1a, and a slit width D of this slit 210 (see FIG. 7). ) Is the ratio of the slit width D (chord length) to the arc length L corresponding to the slit 210 (D /
L) is approximately 1 (0.9 ≦ D / L).
【0036】次に、本実施形態の作用効果を述べる。Next, the function and effect of this embodiment will be described.
【0037】本実施形態では、応力集中が発生し易い湾
曲部111bからずれた部位に溶接部111aが設けら
れているので、拡管時に溶接部111aに過大な応力が
発生することを抑制できる。したがって、溶接時に溶接
部111aが軟化して耐力(機械的強度)が低下して
も、拡管時に溶接部111aで発生する応力が溶接部1
11aの耐力(許容応力)を上回ることを防止できるの
で、拡管にてチューブ111とフィン112とを機械的
に接合した熱交換器(本実施形態では、ラジエータ10
0)に溶接管を採用することができる。延いては、チュ
ーブ111にシームレス管を採用する場合に比べて、チ
ューブ111の製造原価低減を図ることができる。In the present embodiment, since the welded portion 111a is provided at a portion deviated from the curved portion 111b where stress concentration is likely to occur, it is possible to prevent excessive stress from being generated in the welded portion 111a during pipe expansion. Therefore, even if the welded portion 111a is softened at the time of welding and the proof stress (mechanical strength) is reduced, the stress generated in the welded portion 111a at the time of expanding the pipe is
Since it is possible to prevent the yield strength (allowable stress) of 11a from being exceeded, the heat exchanger in which the tube 111 and the fin 112 are mechanically joined by expansion (in the present embodiment, the radiator 10
A welded pipe can be adopted for 0). In addition, the manufacturing cost of the tube 111 can be reduced as compared with the case where the seamless tube is adopted as the tube 111.
【0038】なお、図8(a)は拡管時に発生する応力
を数値シミレーションあって、図8(b)は応力の発生
位置を示す説明図である。そして、図8からも明らかな
ように、湾曲部111bにおいて大きな応力が発生し、
湾曲部111bからずれた部位においては、湾曲部11
1bより応力が小さくなっていることが分かる。Note that FIG. 8A is a numerical simulation of the stress generated at the time of pipe expansion, and FIG. 8B is an explanatory diagram showing the stress generation position. Then, as is clear from FIG. 8, a large stress is generated in the curved portion 111b,
In the portion deviated from the bending portion 111b, the bending portion 11
It can be seen that the stress is smaller than 1b.
【0039】(第2実施形態)上述の実施形態では、チ
ューブ111の外周面側に形成された肉盛り(溶接ビー
ド)を削り取ったが、本実施形態では、チューブ111
の外周面側に形成された肉盛り(溶接ビード)を削り取
る切削工程を廃止するとともに、図9に示すように、挿
入穴112aの縁部のうち溶接部111aに対応する部
位に溶接部111aの肉盛り方向に陥没する凹部112
dを設けたものである。(Second Embodiment) In the above-described embodiment, the build-up (welding bead) formed on the outer peripheral surface side of the tube 111 is scraped off, but in this embodiment, the tube 111 is removed.
The cutting process for scraping off the build-up (welding bead) formed on the outer peripheral surface side of the welding part is abolished, and as shown in FIG. 9, the welding part 111a is formed at a portion corresponding to the welding part 111a in the edge part of the insertion hole 112a. Recess 112 that is depressed in the buildup direction
d is provided.
【0040】次に、本実施形態の作用効果を述べる。Next, the function and effect of this embodiment will be described.
【0041】図10(a)は図9(b)のA矢視図であ
り、図10(b)は図9(b)のB−B断面図であり、
図11はチューブ111の外周面側に形成された肉盛り
(溶接ビード)を残存させたまま凹部112dを設けな
いでチューブ111を拡管した場合を示すもので、図1
2(a)は図11(b)のA矢視図であり、図12
(b)は図11(b)のB−B断面図である。FIG. 10A is a view taken in the direction of arrow A in FIG. 9B, FIG. 10B is a sectional view taken along line BB in FIG. 9B,
FIG. 11 shows a case where the tube 111 is expanded without forming the recess 112d while leaving the buildup (welding bead) formed on the outer peripheral surface side of the tube 111.
2 (a) is a view on arrow A in FIG. 11 (b), and FIG.
11B is a sectional view taken along line BB of FIG. 11B.
【0042】これら図11、12に示されるように、凹
部112dを設けないでチューブ111を拡管すると、
挿入穴112a(バーリング部112c)のうち肉盛り
(溶接ビード)に対応する部位が膨らむように塑性変形
するので、肉盛り(溶接ビード)に近傍において、チュ
ーブ111とフィン112との間に比較的大きな隙間が
発生してしまう。As shown in FIGS. 11 and 12, when the tube 111 is expanded without forming the recess 112d,
Since the portion of the insertion hole 112a (burring portion 112c) corresponding to the build-up (welding bead) is plastically deformed so as to bulge, in the vicinity of the build-up (welding bead), the tube 111 and the fins 112 are relatively closed. A large gap will occur.
【0043】これに対して本実施形態では、挿入穴11
2aのうち溶接部111aに対応する部位に溶接部11
1aの肉盛り方向に陥没する凹部112dを設けている
ので、凹部112dが溶接ビードと挿入穴112a(バ
ーリング部112c)との干渉を緩和する逃げ手段とし
て機能する。したがって、肉盛り(溶接ビード)に近傍
においてチューブ111とフィン112との間に発生す
る隙間が、凹部112dを設けない場合に比べて小さく
なる。On the other hand, in this embodiment, the insertion hole 11
The welded portion 11 is attached to a portion of 2a corresponding to the welded portion 111a.
Since the concave portion 112d that is recessed in the build-up direction of 1a is provided, the concave portion 112d functions as an escape means that reduces interference between the welding bead and the insertion hole 112a (burring portion 112c). Therefore, the gap generated between the tube 111 and the fin 112 in the vicinity of the build-up (welding bead) is smaller than in the case where the recess 112d is not provided.
【0044】延いては、チューブ111とフィン112
との接触面積(熱伝導)が小さくなることを防止できる
ので、熱交換器(ラジエータ)の熱交換能力が低下する
ことを防止できる。By extension, the tube 111 and the fin 112
Since it is possible to prevent the contact area (heat conduction) with the heat exchanger from decreasing, it is possible to prevent the heat exchange capacity of the heat exchanger (radiator) from decreasing.
【0045】なお、本実施形態では、凹部112dの形
状を菱形状(三角錐状)としたが、本実施形態はこれに
限定されるものではなく、例えばドーム状(球状)であ
ってもよい。In the present embodiment, the shape of the recess 112d is a rhombus (triangular pyramid), but the present embodiment is not limited to this and may be, for example, a dome shape (spherical shape). .
【0046】(第3実施形態)上述の本実施形態では、
拡管用治具200をチューブ111内に押し込むように
してチューブ111を拡管したが、本実施形態は、拡管
用治具200を引き抜くようにしてチューブ11内を貫
通させるものである。なお、図13は引き抜き用の拡管
用治具200を示す図である。(Third Embodiment) In the above-described present embodiment,
The tube 111 was expanded by pushing the tube expansion jig 200 into the tube 111, but in the present embodiment, the tube expansion jig 200 is pulled out to penetrate the tube 11. Note that FIG. 13 is a view showing the pipe expanding jig 200 for pulling out.
【0047】(第4実施形態)上述の実施形態では、溶
接部111aは、チューブ断面の長径方向W略中央部に
対応する部位からずれた部位に設けたが、本実施形態
は、図14、15に示すように、溶接部111aをチュ
ーブ断面の長径方向W略中央部に対応する部位に設けた
ものである。(Fourth Embodiment) In the above-described embodiment, the welded portion 111a is provided at a portion deviated from the portion corresponding to the substantially central portion of the tube cross section in the major axis direction W. As shown in FIG. 15, the welded portion 111a is provided in a portion corresponding to the center of the cross section of the tube in the major axis direction W.
【0048】因みに、図14は第1実施形態に対して本
実施形態を適用した例であり、図15は第2実施形態に
対して本実施形態を適用した例である。Incidentally, FIG. 14 shows an example in which this embodiment is applied to the first embodiment, and FIG. 15 shows an example in which this embodiment is applied to the second embodiment.
【0049】そして、溶接部111aをチューブ断面の
長径方向W略中央部に対応する部位に設ければ、図8
(a)から明らかなように、溶接部111aで発生する
応力を最も小さくすることができるので、チューブ11
1(溶接管)の信頼性をさらに向上させることができ
る。If the welded portion 111a is provided at a portion substantially corresponding to the central portion of the cross section of the tube in the major axis direction W, as shown in FIG.
As is clear from (a), since the stress generated in the welded portion 111a can be minimized, the tube 11
The reliability of No. 1 (welded pipe) can be further improved.
【0050】(第5実施形態)本実施形態は、拡管治具
200の変形例であり、具体的には、図16に示すよう
に、拡管治具200のうち、溶接部111aの肉盛りに
対応する部位に設けたスリット210のスリット幅Dを
溶接部111aの肉盛り幅d(図7参照)より大きくす
るとともに(D>d)、拡管治具200の外形寸法のう
ちスリット幅Dと平行な部位の寸法、つまり拡管治具2
00の断面寸法のうち長径寸法Aに対するスリット幅D
の比(=D/A)を0.32以下としたものである。(Fifth Embodiment) This embodiment is a modification of the pipe expanding jig 200. Specifically, as shown in FIG. The slit width D of the slit 210 provided at the corresponding portion is made larger than the buildup width d (see FIG. 7) of the welded portion 111a (D> d), and is parallel to the slit width D of the external dimensions of the tube expanding jig 200. Dimensions of various parts, that is, tube expansion jig 2
The slit width D for the major axis dimension A of the cross-sectional dimension of 00
Ratio (= D / A) of 0.32 or less.
【0051】そして、スリット210を有する拡管治具
200を用いてチューブ111を拡管する場合、スリッ
ト210に対応するチューブ111の部位は拡管されな
い。ここで、長径寸法Aに対するスリット幅Dの比(=
D/A)が大きくなると、チューブ111のうち拡管さ
れない部位と挿入穴112aの開口縁との隙間が大きく
なるので、チューブ111とフィン112との接触面積
が低下する。When the tube 111 is expanded using the tube expanding jig 200 having the slit 210, the portion of the tube 111 corresponding to the slit 210 is not expanded. Here, the ratio of the slit width D to the major axis dimension A (=
When D / A) increases, the gap between the unexpanded portion of the tube 111 and the opening edge of the insertion hole 112a increases, so that the contact area between the tube 111 and the fin 112 decreases.
【0052】図17は、長径寸法Aに対するスリット幅
Dの比(=D/A)とラジエータ100の熱交換能力
(放熱能力)Qwとの関係を示す試験結果であり、放熱
能力Qw=100とは溶接部111aが無いシームレス
管に拡管にてフィン112を接合した場合の放熱能力を
意味している。FIG. 17 shows the test results showing the relationship between the ratio of the slit width D to the major axis dimension A (= D / A) and the heat exchange capacity (heat dissipation capacity) Qw of the radiator 100. Heat dissipation capacity Qw = 100. Indicates the heat dissipation capability when the fin 112 is joined to the seamless pipe without the welded portion 111a by expanding the pipe.
【0053】図17から明らかなように、長径寸法Aに
対するスリット幅Dの比を0.32以下とすれば、チュ
ーブ111とフィン112との接触面積が大きく低下す
ることを防止できるので、シームレス管の放熱能力と略
同等とすることができる。As is clear from FIG. 17, if the ratio of the slit width D to the major axis dimension A is 0.32 or less, it is possible to prevent the contact area between the tube 111 and the fin 112 from being greatly reduced. It can be made to be substantially equivalent to the heat dissipation capability of.
【0054】(その他の実施形態)上述の実施形態で
は、ラジエータに本発明を適用したが、本発明はこれに
限定されるものでなく、その他の熱交換器にも適用する
ことができる。(Other Embodiments) In the above-described embodiments, the present invention is applied to the radiator, but the present invention is not limited to this and can be applied to other heat exchangers.
【図1】本発明の実施形態に係る熱交換器の正面図であ
る。FIG. 1 is a front view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1実施形態に係るチューブの断面図
である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the tube according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1実施形態に係るチューブとフィン
との接合関係を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing a joint relationship between a tube and fins according to the first embodiment of the present invention.
【図4】図1のA−A断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
【図5】図4のB−B断面図である。5 is a sectional view taken along line BB of FIG.
【図6】(a)は本発明の第1実施形態に係る拡管用治
具の正面図であり、(b)は(a)のA矢視図である。FIG. 6A is a front view of the tube expanding jig according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a view taken along arrow A of FIG.
【図7】(a)は本発明の第1実施形態に係るチューブ
に拡管用治具を挿入した状態を示す断面図であり、
(b)はスリットの拡大図である。FIG. 7A is a cross-sectional view showing a state in which a tube expanding jig is inserted into the tube according to the first embodiment of the present invention,
(B) is an enlarged view of the slit.
【図8】(a)は拡管時に発生する応力を示すグラフで
あり、(b)は応力の発生位置を示す説明図である。FIG. 8A is a graph showing a stress generated at the time of pipe expansion, and FIG. 8B is an explanatory diagram showing a stress generation position.
【図9】(a)は本発明の第2実施形態に係るチューブ
の断面図であり、(b)は(a)のA部拡大図である。9A is a cross-sectional view of a tube according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 9B is an enlarged view of part A of FIG. 9A.
【図10】(a)は図9(b)のA矢視図であり、
(b)は図9(b)のB−B断面図である。10 (a) is a view on arrow A of FIG. 9 (b),
9B is a sectional view taken along line BB of FIG. 9B.
【図11】(a)は比較例に係るチューブの断面図であ
り、(b)は(a)のA部拡大図である。11A is a cross-sectional view of a tube according to a comparative example, and FIG. 11B is an enlarged view of part A of FIG.
【図12】(a)は図11(b)のA矢視図であり、
(b)は図11(b)のB−B断面図である。12 (a) is a view on arrow A of FIG. 11 (b),
11B is a sectional view taken along line BB of FIG. 11B.
【図13】(a)は本発明の第3実施形態に係る拡管用
治具の正面図であり、(b)は(a)のA矢視図であ
る。13A is a front view of a tube expanding jig according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 13B is a view taken in the direction of arrow A in FIG. 13A.
【図14】本発明の第4実施形態に係るチューブとフィ
ンとの接合関係を示す正面図である。FIG. 14 is a front view showing a joint relationship between tubes and fins according to a fourth embodiment of the present invention.
【図15】本発明の第4実施形態に係るチューブとフィ
ンとの接合関係を示す正面図である。FIG. 15 is a front view showing a joint relationship between tubes and fins according to a fourth embodiment of the present invention.
【図16】本発明の第5実施形態に係る拡管治具の断面
図である。FIG. 16 is a sectional view of a pipe expanding jig according to a fifth embodiment of the present invention.
【図17】長径寸法Aに対するスリット幅Dの比(=D
/A)とラジエータ100の熱交換能力(放熱能力)Q
wとの関係を示すグラフである。FIG. 17: Ratio of slit width D to major axis dimension A (= D
/ A) and the heat exchange capacity (heat dissipation capacity) Q of the radiator 100
It is a graph which shows the relationship with w.
111…チューブ、111a…溶接部。 111 ... Tube, 111a ... Welded portion.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3L103 AA01 AA11 BB14 BB16 BB33 BB39 BB42 BB43 CC02 CC09 CC22 DD08 DD32 DD33 DD52 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F term (reference) 3L103 AA01 AA11 BB14 BB16 BB33 BB39 BB42 BB43 CC02 CC09 CC22 DD08 DD32 DD33 DD52
Claims (5)
び前記チューブ(111)内を流通する流体と前記チュ
ーブ(111)外を流通する流体との熱交換を促進する
フィン(112)を有し、 前記フィン(112)に設けられた挿入穴(112a)
に前記チューブ(111)を貫通挿入した状態で、前記
チューブ(111)の断面積を拡大させるように前記チ
ューブ(111)を塑性変形させて前記チューブ(11
1)と前記フィン(112)とを機械的に接合した熱交
換器であって、 前記チューブ(111)は、板材を曲げて扁平管状にし
た後、溶接にて接合した溶接管であり、 さらに、前記チューブ(111)の溶接部(111a)
は、長径方向端部に形成された湾曲部(111b)から
ずれた部位に設けられていることを特徴とする熱交換
器。1. A tube (111) in which a fluid flows, and fins (112) for promoting heat exchange between the fluid flowing in the tube (111) and the fluid flowing outside the tube (111). The insertion hole (112a) provided in the fin (112)
With the tube (111) inserted through the tube (111), the tube (111) is plastically deformed so as to increase the cross-sectional area of the tube (111).
1) is a heat exchanger in which the fins (112) are mechanically joined, and the tube (111) is a welded tube in which a plate material is bent into a flat tube and then joined by welding, , A welded portion (111a) of the tube (111)
Is provided at a portion deviated from the curved portion (111b) formed at the end in the major axis direction.
中央部に対応する部位に設けられていることを特徴とす
る請求項1に記載の熱交換器。2. The heat exchanger according to claim 1, wherein the welded portion (111a) is provided at a portion corresponding to a substantially central portion in the major axis direction.
記溶接部(111a)に対応する部位には、前記溶接部
(111a)の肉盛り方向に陥没する凹部(112d)
が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記
載の熱交換器。3. A recess (112d) that is depressed in the build-up direction of the weld (111a) at a portion of the edge of the insertion hole (112a) that corresponds to the weld (111a).
The heat exchanger according to claim 1, wherein the heat exchanger is provided.
び前記チューブ(111)内を流通する流体と前記チュ
ーブ(111)外を流通する流体との熱交換を促進する
フィン(112)を有し、 前記フィン(112)に設けられた挿入穴(112a)
に前記チューブ(111)を貫通挿入した状態で、前記
チューブ(111)の断面積を拡大させるように前記チ
ューブ(111)を塑性変形させて前記チューブ(11
1)と前記フィン(112)とを機械的に接合した熱交
換器であって、 前記チューブ(111)は、板材を曲げて管状にした
後、溶接にて接合した溶接管であり、 前記挿入穴(112a)の縁部のうち前記溶接部(11
1a)に対応する部位には、前記溶接部(111a)の
肉盛り方向に陥没する凹部(112d)が設けられてい
ることを特徴とする熱交換器。4. A tube (111) in which a fluid flows, and fins (112) for promoting heat exchange between the fluid flowing in the tube (111) and the fluid flowing outside the tube (111). The insertion hole (112a) provided in the fin (112)
With the tube (111) inserted through the tube (111), the tube (111) is plastically deformed so as to increase the cross-sectional area of the tube (111).
1) is a heat exchanger in which the fins (112) are mechanically joined, and the tube (111) is a welded tube in which a plate material is bent into a tubular shape and then joined by welding, Of the edges of the hole (112a), the welded portion (11
1a) is provided with a recessed portion (112d) that is depressed in the buildup direction of the welded portion (111a), the heat exchanger.
の熱交換器の製造方法であって、 前記チューブ(111)を拡管する拡管治具(200)
のうち、前記溶接部(111a)の肉盛りに対応する部
位に、この肉盛りとの干渉を避けるためのスリット(2
10)を設け、かつ、このスリット(210)のスリッ
ト幅(D)を前記溶接部(111a)の肉盛り幅(d)
より大きくするとともに、前記拡管治具(200)の外
形寸法のうち前記スリット幅(D)と平行な部位の寸法
(A)に対する前記スリット幅(D)の比(D/A)を
0.32以下とし、 さらに、前記拡管治具(200)により前記チューブ
(111)を塑性変形させて前記チューブ(111)と
前記フィン(112)とを機械的に接合することを特徴
熱交換器の製造方法。5. The method for manufacturing a heat exchanger according to claim 1, wherein the tube expanding jig (200) expands the tube (111).
Of the above, a slit (2) for avoiding interference with the buildup is provided at a portion of the welded portion (111a) corresponding to the buildup.
10) is provided, and the slit width (D) of the slit (210) is set to the build-up width (d) of the welded portion (111a).
The ratio (D / A) of the slit width (D) to the dimension (A) of the outer dimension of the tube expanding jig (200) parallel to the slit width (D) is 0.32. The method is as follows, and further, the tube (111) is plastically deformed by the tube expanding jig (200) to mechanically join the tube (111) and the fins (112). .
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Cited By (2)
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JP2007533532A (en) * | 2004-04-23 | 2007-11-22 | バイエリッシェ モートーレン ウエルケ アクチエンゲゼルシャフト | Heat exchanger for motor vehicle and manufacturing method thereof |
-
2002
- 2002-05-27 JP JP2002152808A patent/JP2003065687A/en active Pending
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