JP2003148889A - 熱交換器およびその製造方法 - Google Patents
熱交換器およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 扁平多穴管を用いた熱交換効率の良い熱交換
器を低コストで製造可能な製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の製造方法は、扁平管の端部をヘ
ッダに取り付け、扁平管をフィンを貫通するように取り
付けて端部とヘッダとの取り付け部分をシールする第１
の工程３１と、扁平管の内圧を高めて他の部分を拡管し
てフィンと扁平管との接触を図る第２の工程３２とを有
する。これにより、扁平多穴管を加圧式拡管方法で拡管
できるので、断面積の小さな扁平管であってもフィンに
機械的に接合でき、熱交換効率の高い熱交換器を低コス
トで提供できる。
器を低コストで製造可能な製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の製造方法は、扁平管の端部をヘ
ッダに取り付け、扁平管をフィンを貫通するように取り
付けて端部とヘッダとの取り付け部分をシールする第１
の工程３１と、扁平管の内圧を高めて他の部分を拡管し
てフィンと扁平管との接触を図る第２の工程３２とを有
する。これにより、扁平多穴管を加圧式拡管方法で拡管
できるので、断面積の小さな扁平管であってもフィンに
機械的に接合でき、熱交換効率の高い熱交換器を低コス
トで提供できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は冷凍装置などに用い
られる熱交換器およびその製造方法に関するものであ
る。
られる熱交換器およびその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】冷凍装置やラジエータなどに用いられる
熱交換器として、板状に加工されたプレートフィンや、
波状に加工されたコルゲートフィンを用いたものが知ら
れている。図１５に示す熱交換器１００は、一定の間隔
をあけて平行に配置された複数のプレートフィン１１０
と、これらのフィン１１０を貫通するように配置された
複数本の管１２０とを有するプレートフィン型熱交換器
であり、管あるいはチューブ１２０に冷媒などの熱交換
用の流体を流すことにより、外部を流れる空気などの流
体と熱交換が行われる。このプレートフィン型の熱交換
器１００では、フィン１１０に挿入された各々の管１２
０を剛体棒または拡管子を用いて内側から押し広げる製
造方法により、管１２０とフィン１１０とが機械的に接
合される。管１２０の両端はヘッダ１３１および１３２
に接続されており、ヘッダ１３１の供給口１３３から供
給された媒体が、各々の管１２０を通ってヘッダ１３２
の出力口１３４に導かれる。ヘッダ同士の間に複数の管
１２０を配置することも可能であり、また、図１５に示
すように、管１２０の一部をＵ字に曲げてフィン１１０
を横断する方向に繰り返し配置して接触面積を大きくす
る方法もある。この際、Ｕ字型の部分を予めＵ字型に成
形された連結管１２５により製造する方法もある。
熱交換器として、板状に加工されたプレートフィンや、
波状に加工されたコルゲートフィンを用いたものが知ら
れている。図１５に示す熱交換器１００は、一定の間隔
をあけて平行に配置された複数のプレートフィン１１０
と、これらのフィン１１０を貫通するように配置された
複数本の管１２０とを有するプレートフィン型熱交換器
であり、管あるいはチューブ１２０に冷媒などの熱交換
用の流体を流すことにより、外部を流れる空気などの流
体と熱交換が行われる。このプレートフィン型の熱交換
器１００では、フィン１１０に挿入された各々の管１２
０を剛体棒または拡管子を用いて内側から押し広げる製
造方法により、管１２０とフィン１１０とが機械的に接
合される。管１２０の両端はヘッダ１３１および１３２
に接続されており、ヘッダ１３１の供給口１３３から供
給された媒体が、各々の管１２０を通ってヘッダ１３２
の出力口１３４に導かれる。ヘッダ同士の間に複数の管
１２０を配置することも可能であり、また、図１５に示
すように、管１２０の一部をＵ字に曲げてフィン１１０
を横断する方向に繰り返し配置して接触面積を大きくす
る方法もある。この際、Ｕ字型の部分を予めＵ字型に成
形された連結管１２５により製造する方法もある。
【０００３】これに対し、コルゲートフィンタイプの熱
交換器は、図１６に示してあるように、波状に加工され
たコルゲートフィン１４０が用いられ、チューブ１５０
に対してフィン１４０がろう付けなどにより接続され
る。さらに、図１６に示した熱交換器２００は、媒体を
流す管またはチューブ１５０として、断面形状が円形で
はない扁平なものが採用されている。そして、扁平管１
５０の内部に複数の隔壁１５１を設け、扁平管内を複数
の平行流路１５２に分割した多穴管とすることにより熱
交換効率を向上している。
交換器は、図１６に示してあるように、波状に加工され
たコルゲートフィン１４０が用いられ、チューブ１５０
に対してフィン１４０がろう付けなどにより接続され
る。さらに、図１６に示した熱交換器２００は、媒体を
流す管またはチューブ１５０として、断面形状が円形で
はない扁平なものが採用されている。そして、扁平管１
５０の内部に複数の隔壁１５１を設け、扁平管内を複数
の平行流路１５２に分割した多穴管とすることにより熱
交換効率を向上している。
【０００４】このコルゲートフィン型の熱交換器２００
は、たとえば、特開昭和５８−１６４９９５号に開示さ
れているような製造方法により製造できる。すなわち、
チューブ１５０とコルゲートフィン１４０を交互に積層
し、ろう付けにより相互に固定する。次に、チューブ１
５０の両端部１６０がヘッダ１３１の側壁１３８に設け
られた接合穴１３５を貫通するように配置し、その両端
部１６０をペンチなどを用いて拡管してチューブ端部１
６０と接合穴１３５とのクリアランスを最適化する。こ
の後、ろう付けなどによりヘッダ１３１とチューブ１５
０を接合する。
は、たとえば、特開昭和５８−１６４９９５号に開示さ
れているような製造方法により製造できる。すなわち、
チューブ１５０とコルゲートフィン１４０を交互に積層
し、ろう付けにより相互に固定する。次に、チューブ１
５０の両端部１６０がヘッダ１３１の側壁１３８に設け
られた接合穴１３５を貫通するように配置し、その両端
部１６０をペンチなどを用いて拡管してチューブ端部１
６０と接合穴１３５とのクリアランスを最適化する。こ
の後、ろう付けなどによりヘッダ１３１とチューブ１５
０を接合する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この製造方法である
と、図１７（ａ）および（ｂ）に示すように、チューブ
１５０の端部１６０を簡単に拡管することが可能であ
り、確実に堅牢な熱交換器を製造できる。一方、図１７
（ａ）および（ｃ）に示すように、その他の部分は未拡
管の状態のままとなり、拡管する方法は示されていな
い。また、コルゲート型の熱交換器では、ヘッダとの接
合部分以外を拡張する必要もないので、それ自体問題と
はなっていない。
と、図１７（ａ）および（ｂ）に示すように、チューブ
１５０の端部１６０を簡単に拡管することが可能であ
り、確実に堅牢な熱交換器を製造できる。一方、図１７
（ａ）および（ｃ）に示すように、その他の部分は未拡
管の状態のままとなり、拡管する方法は示されていな
い。また、コルゲート型の熱交換器では、ヘッダとの接
合部分以外を拡張する必要もないので、それ自体問題と
はなっていない。
【０００６】これらのコルゲートフィンタイプとプレー
トフィンタイプの熱交換器を比較すると、プレートフィ
ン型熱交換器１００は、フィン１１０と管１２０を拡管
という機械的な接合方法を用いて取り付けるので、ろう
付けのための加熱炉に代表される大型の設備や、それを
稼動させるための過大なエネルギーを必要としない。し
たがって、製造コストを低く抑えることができる。そし
て、プレートフィン型熱交換器１００においても、扁平
多穴管を採用することにより、コルゲートフィンタイプ
と同等あるいはそれ以上の熱交換性能に優れた低コスト
の熱交換器を提供できる。
トフィンタイプの熱交換器を比較すると、プレートフィ
ン型熱交換器１００は、フィン１１０と管１２０を拡管
という機械的な接合方法を用いて取り付けるので、ろう
付けのための加熱炉に代表される大型の設備や、それを
稼動させるための過大なエネルギーを必要としない。し
たがって、製造コストを低く抑えることができる。そし
て、プレートフィン型熱交換器１００においても、扁平
多穴管を採用することにより、コルゲートフィンタイプ
と同等あるいはそれ以上の熱交換性能に優れた低コスト
の熱交換器を提供できる。
【０００７】プレートフィン型熱交換器１００を、扁平
多穴管を用いて組み立てようとすると、扁平多穴管を全
体的に拡張する必要がある。すなわち、コルゲートフィ
ン型の熱交換器２００では、扁平多穴管１５０の端部１
６０の隔壁だけを拡管するだけで、フィンはろう付けさ
れるだけなのでそれ以上の拡管は不要なのに対し、フィ
ンを拡管により接合しようとすると、扁平管の微細に区
切られた多くの平行流路に対しても剛体棒を挿入して端
部以外の部分も拡管することが要求される。しかしなが
ら、微細に区切られた平行流路の断面積は非常に小さい
ので、その流路に沿って剛体棒を挿入することは非常に
困難である。また、平行流路の断面積が非常に小さいの
で、棒をいれても剛体とならず、拡管に必要な強度を持
った拡管子を準備することも難しい。
多穴管を用いて組み立てようとすると、扁平多穴管を全
体的に拡張する必要がある。すなわち、コルゲートフィ
ン型の熱交換器２００では、扁平多穴管１５０の端部１
６０の隔壁だけを拡管するだけで、フィンはろう付けさ
れるだけなのでそれ以上の拡管は不要なのに対し、フィ
ンを拡管により接合しようとすると、扁平管の微細に区
切られた多くの平行流路に対しても剛体棒を挿入して端
部以外の部分も拡管することが要求される。しかしなが
ら、微細に区切られた平行流路の断面積は非常に小さい
ので、その流路に沿って剛体棒を挿入することは非常に
困難である。また、平行流路の断面積が非常に小さいの
で、棒をいれても剛体とならず、拡管に必要な強度を持
った拡管子を準備することも難しい。
【０００８】拡管する代わりに、プレートフィンの側に
扁平多穴管より小さな穴と、この穴に繋がる切れ込みと
を設け、この穴に扁平多穴管を圧入することにより扁平
多穴管を用いてプレートフィンタイプの熱交換器を製造
することも提唱されている。また、断面がテーパー状に
傾いた扁平多穴管と、テーパー状のスリットを設けたフ
ィンを用い、扁平多穴管をスリットに入れた後にスリッ
トの幅の狭い方にスライドさせることにより扁平多穴管
をフィンに取り付ける製造方法も提唱されている。しか
しながら、これらの方法は、取り付け後に、フィンと扁
平管とが外れる可能性が常にあり、取り付け部分をろう
付けや溶接などにより接合しなければならないという手
間とコストがかかる。
扁平多穴管より小さな穴と、この穴に繋がる切れ込みと
を設け、この穴に扁平多穴管を圧入することにより扁平
多穴管を用いてプレートフィンタイプの熱交換器を製造
することも提唱されている。また、断面がテーパー状に
傾いた扁平多穴管と、テーパー状のスリットを設けたフ
ィンを用い、扁平多穴管をスリットに入れた後にスリッ
トの幅の狭い方にスライドさせることにより扁平多穴管
をフィンに取り付ける製造方法も提唱されている。しか
しながら、これらの方法は、取り付け後に、フィンと扁
平管とが外れる可能性が常にあり、取り付け部分をろう
付けや溶接などにより接合しなければならないという手
間とコストがかかる。
【０００９】そこで、本発明においては、扁平多穴管の
フィンと接触する部分を、フィンに取り付けた後に拡張
できる製造方法を新たに提供することにより、扁平多穴
管を用いたプレートフィン型熱交換器を低コストで提供
することを目的としている。
フィンと接触する部分を、フィンに取り付けた後に拡張
できる製造方法を新たに提供することにより、扁平多穴
管を用いたプレートフィン型熱交換器を低コストで提供
することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このため、本発明におい
ては、扁平管とフィンを組み合わせた後に、扁平管の内
部を流体で加圧し、扁平管の内圧を高めて拡管すること
により、フィンと扁平管を接合するようにしている。す
なわち、本発明の熱交換器の製造方法は、扁平管とフィ
ンを取り付ける第１の工程と、扁平管の内圧を高めて他
の部分を拡管し、フィンとの接触を図る第２の工程とを
有する。この製造方法であれば、第１の工程において、
扁平管を、フィンを貫通するように取り付けることによ
りプレートフィンタイプの熱交換器を容易に製造でき
る。
ては、扁平管とフィンを組み合わせた後に、扁平管の内
部を流体で加圧し、扁平管の内圧を高めて拡管すること
により、フィンと扁平管を接合するようにしている。す
なわち、本発明の熱交換器の製造方法は、扁平管とフィ
ンを取り付ける第１の工程と、扁平管の内圧を高めて他
の部分を拡管し、フィンとの接触を図る第２の工程とを
有する。この製造方法であれば、第１の工程において、
扁平管を、フィンを貫通するように取り付けることによ
りプレートフィンタイプの熱交換器を容易に製造でき
る。
【００１１】本発明の熱交換器の製造方法では、扁平管
の内圧を高めることにより拡管する。外圧を下げて拡管
しても良いが、多くのケースでは気体や液体などの流体
を扁平管に注入して内圧を高め、拡管を行なうことがで
きる。したがって、拡管子のような治具は不要であり、
扁平管として、内部が少なくとも１つの隔壁により複数
の平行流路に分割された扁平多穴管を採用したときに、
断面積が小さすぎて十分な剛性の拡管子を挿入できない
という問題が発生することはなく、どのような形状ある
いは断面積の管であっても確実に拡張し、フィンと機械
的に接合することができる。この製造方法は、コルゲー
トフィンタイプの熱交換器であっても、フィンとの接触
をより確実にするために後に拡管する工程を容易に設け
ることができるという点で有用であるが、プレートフィ
ンタイプの熱交換器においては、この製造方法により扁
平多穴管を拡管してフィンと接合することができるとい
う多大な効果をもたらす。したがって、熱交換効率の高
い扁平多穴管を用いて拡管により管とフィンが接合され
た堅牢な構成のプレートフィン型の熱交換器を低コスト
で提供することが可能となる。
の内圧を高めることにより拡管する。外圧を下げて拡管
しても良いが、多くのケースでは気体や液体などの流体
を扁平管に注入して内圧を高め、拡管を行なうことがで
きる。したがって、拡管子のような治具は不要であり、
扁平管として、内部が少なくとも１つの隔壁により複数
の平行流路に分割された扁平多穴管を採用したときに、
断面積が小さすぎて十分な剛性の拡管子を挿入できない
という問題が発生することはなく、どのような形状ある
いは断面積の管であっても確実に拡張し、フィンと機械
的に接合することができる。この製造方法は、コルゲー
トフィンタイプの熱交換器であっても、フィンとの接触
をより確実にするために後に拡管する工程を容易に設け
ることができるという点で有用であるが、プレートフィ
ンタイプの熱交換器においては、この製造方法により扁
平多穴管を拡管してフィンと接合することができるとい
う多大な効果をもたらす。したがって、熱交換効率の高
い扁平多穴管を用いて拡管により管とフィンが接合され
た堅牢な構成のプレートフィン型の熱交換器を低コスト
で提供することが可能となる。
【００１２】実際にプレートフィン型やコルゲートフィ
ン型の熱交換器を本発明の製造方法により製造する場
合、ヘッダを介して流体を扁平管に注入して加圧する方
法が最も簡単である。すなわち、第１の工程において、
扁平管の端部をヘッダに取り付け、扁平管とフィンを組
立て、端部とヘッダとの取り付け部分をシールした後に
流体を注入して扁平管の内圧を高めることができる。こ
の方法であれば、ヘッダとの取り付け部分は拡管する必
要がなく、極めて簡単に扁平管を用いて熱交換器を製造
できる。そして、この方法により製造された熱交換器
は、ヘッダから伸びた扁平管と、その扁平管と接触する
フィンとを有する熱交換器であって、扁平管がヘッダに
取り付けられた端部に対し、扁平管のその他の部分が拡
管されているという特徴を備えている。そして、プレー
トフィン型の熱交換器であれば、扁平管がフィンを貫通
するように取り付けることが可能となる。
ン型の熱交換器を本発明の製造方法により製造する場
合、ヘッダを介して流体を扁平管に注入して加圧する方
法が最も簡単である。すなわち、第１の工程において、
扁平管の端部をヘッダに取り付け、扁平管とフィンを組
立て、端部とヘッダとの取り付け部分をシールした後に
流体を注入して扁平管の内圧を高めることができる。こ
の方法であれば、ヘッダとの取り付け部分は拡管する必
要がなく、極めて簡単に扁平管を用いて熱交換器を製造
できる。そして、この方法により製造された熱交換器
は、ヘッダから伸びた扁平管と、その扁平管と接触する
フィンとを有する熱交換器であって、扁平管がヘッダに
取り付けられた端部に対し、扁平管のその他の部分が拡
管されているという特徴を備えている。そして、プレー
トフィン型の熱交換器であれば、扁平管がフィンを貫通
するように取り付けることが可能となる。
【００１３】上述したように、本発明の製造方法であれ
ば、扁平管内の断面積は拡管処理に影響を与えない。し
たがって、断面積が小さくても確実に拡張できるので、
内部が少なくとも１つの隔壁により複数の平行流路に分
割された扁平多穴管を用いた熱交換器の製造に適したも
のである。さらに、拡管したときに所望の扁平形状が得
られるように、また、拡管したときに隔壁の壁厚が所定
の範囲になるように、扁平多穴管の内部を複数の平行流
路に分割する隔壁は、少なくとも一部が変形して縮んだ
状態としておくことが望ましい。第２の工程で、扁平管
の内圧を高めると、隔壁がその圧力によって所望の形状
に伸ばされ、あるいは復帰することにより所望の形状の
扁平多穴管を備えた熱交換器を製造できる。したがっ
て、製造された熱交換器は、扁平管の端部の隔壁は縮ん
だ状態が保たれ、その他の部分の隔壁だけがほぼ伸ばさ
れた状態になる。
ば、扁平管内の断面積は拡管処理に影響を与えない。し
たがって、断面積が小さくても確実に拡張できるので、
内部が少なくとも１つの隔壁により複数の平行流路に分
割された扁平多穴管を用いた熱交換器の製造に適したも
のである。さらに、拡管したときに所望の扁平形状が得
られるように、また、拡管したときに隔壁の壁厚が所定
の範囲になるように、扁平多穴管の内部を複数の平行流
路に分割する隔壁は、少なくとも一部が変形して縮んだ
状態としておくことが望ましい。第２の工程で、扁平管
の内圧を高めると、隔壁がその圧力によって所望の形状
に伸ばされ、あるいは復帰することにより所望の形状の
扁平多穴管を備えた熱交換器を製造できる。したがっ
て、製造された熱交換器は、扁平管の端部の隔壁は縮ん
だ状態が保たれ、その他の部分の隔壁だけがほぼ伸ばさ
れた状態になる。
【００１４】隔壁の少なくとも一部が変形して縮んだ状
態とは、隔壁を屈曲、湾曲または傾けた状態などが含ま
れる。このような形状の隔壁であると、扁平管の断面の
短軸方向への拡管をスムーズに行なうことができ、フィ
ンと扁平管との接触面圧を一様に確保することが容易に
なる。扁平管の全周にわたって均一な接触面圧が得られ
ることにより、フィンと扁平管との接触面における接触
抵抗の影響が小さくなるので、熱交換効率の優れた熱交
換器を提供できる。
態とは、隔壁を屈曲、湾曲または傾けた状態などが含ま
れる。このような形状の隔壁であると、扁平管の断面の
短軸方向への拡管をスムーズに行なうことができ、フィ
ンと扁平管との接触面圧を一様に確保することが容易に
なる。扁平管の全周にわたって均一な接触面圧が得られ
ることにより、フィンと扁平管との接触面における接触
抵抗の影響が小さくなるので、熱交換効率の優れた熱交
換器を提供できる。
【００１５】また、本発明の製造方法では、拡管するた
めに扁平管の内圧を高めるので、その圧力を気密あるい
は耐圧検査用に設定することにより、扁平管とフィンと
の接合工程と、上記の検査工程とを同時に行なうことが
できる。
めに扁平管の内圧を高めるので、その圧力を気密あるい
は耐圧検査用に設定することにより、扁平管とフィンと
の接合工程と、上記の検査工程とを同時に行なうことが
できる。
【００１６】複数のプレート状のフィンに対し並列に貫
通した状態で複数の扁平管が取り付けられる熱交換器で
は、扁平管を、その断面の長軸方向がフィンの長手方向
に対して直交する方向に取り付け、扁平管を拡管してフ
ィンと扁平管を接合させると扁平管と直交する方向の外
部流体の流れに対する抵抗が小さく、その一方で接触面
積が大きな熱交換器となる。したがって、外部流体の圧
力損失が小さく、熱交換効率の高い熱交換器を提供でき
る。さらに、扁平管を、その断面の長軸方向がフィンの
長手方向に直交する方向から傾くように取り付けると、
フィンおよび扁平管表面に付着した水滴を下方に流下さ
せ易く、水切れが良い。したがって、扁平管上面への水
滴の滞留や着霜による外部流体の圧力損失の増大を防止
できるので、さらに、熱交換効率の高い熱交換器を提供
できる。
通した状態で複数の扁平管が取り付けられる熱交換器で
は、扁平管を、その断面の長軸方向がフィンの長手方向
に対して直交する方向に取り付け、扁平管を拡管してフ
ィンと扁平管を接合させると扁平管と直交する方向の外
部流体の流れに対する抵抗が小さく、その一方で接触面
積が大きな熱交換器となる。したがって、外部流体の圧
力損失が小さく、熱交換効率の高い熱交換器を提供でき
る。さらに、扁平管を、その断面の長軸方向がフィンの
長手方向に直交する方向から傾くように取り付けると、
フィンおよび扁平管表面に付着した水滴を下方に流下さ
せ易く、水切れが良い。したがって、扁平管上面への水
滴の滞留や着霜による外部流体の圧力損失の増大を防止
できるので、さらに、熱交換効率の高い熱交換器を提供
できる。
【００１７】拡管により扁平多穴管とフィンとを接合す
る場合、扁平多穴管をフィンに予め設けられているバー
リング穴やスリットのサイズより大きく拡管することに
なるので、拡管後にフィンのスプリングバックが影響
し、フィンと扁平管との接触面圧が期待通りに得られな
い可能性がある。このスプリングバックの影響は、扁平
管の断面の長軸方向の中央またはその近傍に位置する隔
壁を他の隔壁よりも長くすることで防ぐことができる。
また、フィンにおける扁平管を接合または取り付けるた
めの開口を、扁平管の中央に対峙する部分がその他の部
分よりも狭くなるようにすることでも防ぐことができ
る。
る場合、扁平多穴管をフィンに予め設けられているバー
リング穴やスリットのサイズより大きく拡管することに
なるので、拡管後にフィンのスプリングバックが影響
し、フィンと扁平管との接触面圧が期待通りに得られな
い可能性がある。このスプリングバックの影響は、扁平
管の断面の長軸方向の中央またはその近傍に位置する隔
壁を他の隔壁よりも長くすることで防ぐことができる。
また、フィンにおける扁平管を接合または取り付けるた
めの開口を、扁平管の中央に対峙する部分がその他の部
分よりも狭くなるようにすることでも防ぐことができ
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明をさ
らに詳しく説明する。図１に本発明に係る熱交換器の概
略を示してある。また、図２に、熱交換器１のヘッダと
チューブ（本例では扁平管）とフィンとが組み立てられ
た状態を拡大して示してある。本例の熱交換器１はプレ
ートフィン型熱交換器であり、一定の間隔をあけて平行
に配置された複数のプレート状のフィン２と、これらの
フィン２に対し並列に貫通した状態で取り付けられた複
数本の扁平管３とを有している。これらの扁平管３は、
内部が複数の隔壁により複数の平行流路に分割された扁
平多穴管である。扁平管３の両側の端部４は、左右に位
置するヘッダ６および７の側壁９に形成された接合穴１
９に接続されており、ヘッダ６の供給口１１から導入さ
れた熱媒体（内部流体）Ａがそれぞれの扁平管３を通っ
てヘッダ７の出力口１２に導かれるようになっている。
これにより、熱交換器１に外部流体である空気Ｂを通す
と、各々の扁平管３を介して温度調節されたフィン２に
空気が接触し冷却または加熱される。
らに詳しく説明する。図１に本発明に係る熱交換器の概
略を示してある。また、図２に、熱交換器１のヘッダと
チューブ（本例では扁平管）とフィンとが組み立てられ
た状態を拡大して示してある。本例の熱交換器１はプレ
ートフィン型熱交換器であり、一定の間隔をあけて平行
に配置された複数のプレート状のフィン２と、これらの
フィン２に対し並列に貫通した状態で取り付けられた複
数本の扁平管３とを有している。これらの扁平管３は、
内部が複数の隔壁により複数の平行流路に分割された扁
平多穴管である。扁平管３の両側の端部４は、左右に位
置するヘッダ６および７の側壁９に形成された接合穴１
９に接続されており、ヘッダ６の供給口１１から導入さ
れた熱媒体（内部流体）Ａがそれぞれの扁平管３を通っ
てヘッダ７の出力口１２に導かれるようになっている。
これにより、熱交換器１に外部流体である空気Ｂを通す
と、各々の扁平管３を介して温度調節されたフィン２に
空気が接触し冷却または加熱される。
【００１９】図３は、本発明の製造方法の概略の流れを
示すフローである。本発明の製造方法は、大きく２段階
に分けられる。第１の工程３１は仮組みを行う工程であ
り、第２の工程３２は加圧してフィンとチューブを接合
する工程である。まず、第１の工程３１では、図４に示
すように、フィン２に予め設けられたバーリング穴（開
口）１８に扁平管３を挿入することにより、フィン２と
扁平管３とを仮組する。扁平管３は、図５に断面を拡大
して示すように、上下に対面する管側壁２１および２
２、すなわち、上壁または天壁を構成する壁２１と、下
壁または底壁を構成する壁２２がほぼ平行となるように
断面が扁平なチューブである。この扁平管３の内部に
は、上下方向に延び、断面が「く」の字状になった隔壁
１５が形成され、これらの隔壁１５により複数の平行流
路１４が形成されている。各々の隔壁１５は扁平管３の
断面の長軸方向Ｘに屈曲しており、屈曲した部分のそれ
ぞれの長さｌ１およびｌ２の和、すなわち（ｌ１＋ｌ
２）が扁平管３の断面の短軸方向Ｙの内径Ｌより長くな
っている。
示すフローである。本発明の製造方法は、大きく２段階
に分けられる。第１の工程３１は仮組みを行う工程であ
り、第２の工程３２は加圧してフィンとチューブを接合
する工程である。まず、第１の工程３１では、図４に示
すように、フィン２に予め設けられたバーリング穴（開
口）１８に扁平管３を挿入することにより、フィン２と
扁平管３とを仮組する。扁平管３は、図５に断面を拡大
して示すように、上下に対面する管側壁２１および２
２、すなわち、上壁または天壁を構成する壁２１と、下
壁または底壁を構成する壁２２がほぼ平行となるように
断面が扁平なチューブである。この扁平管３の内部に
は、上下方向に延び、断面が「く」の字状になった隔壁
１５が形成され、これらの隔壁１５により複数の平行流
路１４が形成されている。各々の隔壁１５は扁平管３の
断面の長軸方向Ｘに屈曲しており、屈曲した部分のそれ
ぞれの長さｌ１およびｌ２の和、すなわち（ｌ１＋ｌ
２）が扁平管３の断面の短軸方向Ｙの内径Ｌより長くな
っている。
【００２０】複数のフィン２を貫通するように取り付け
られた扁平管３の端部４は、ヘッダ６および７に設けら
れた接合穴１９に挿入される。これにより、扁平管３の
両端部４がヘッダ６および７に取り付けられ、扁平管４
のその他の部分５がフィン２を貫通するように取り付け
られた状態になる。この状態で、ろう付け、あるいは他
の適当な方法により扁平管３の端部４とヘッダ６および
７を接着し、密封（シール）する。これにより、各々の
扁平管３の平行流路１４がヘッダ６および７により連通
した状態になり、内部流体である熱媒体Ａを通す管内回
路が形成される。
られた扁平管３の端部４は、ヘッダ６および７に設けら
れた接合穴１９に挿入される。これにより、扁平管３の
両端部４がヘッダ６および７に取り付けられ、扁平管４
のその他の部分５がフィン２を貫通するように取り付け
られた状態になる。この状態で、ろう付け、あるいは他
の適当な方法により扁平管３の端部４とヘッダ６および
７を接着し、密封（シール）する。これにより、各々の
扁平管３の平行流路１４がヘッダ６および７により連通
した状態になり、内部流体である熱媒体Ａを通す管内回
路が形成される。
【００２１】次に、ヘッダ６および７を介して圧縮流体
を供給し、第２の工程３２で拡管する。ヘッダ６および
７を介して扁平管３の各々の平行流路１４を気体または
液体で満たして内圧を高めることにより、扁平管３は拡
張・拡管され、図６（ａ）に示すように、扁平管３と各
フィン２とが接合される。なお、単一のヘッダ６および
７により全ての扁平管３を連通させているが、複数のヘ
ッダを用いても良い。また、ヘッダは熱交換用の媒体、
拡管用の気体または液体を各々の扁平管３に分流する機
能を有するものを全て含む。
を供給し、第２の工程３２で拡管する。ヘッダ６および
７を介して扁平管３の各々の平行流路１４を気体または
液体で満たして内圧を高めることにより、扁平管３は拡
張・拡管され、図６（ａ）に示すように、扁平管３と各
フィン２とが接合される。なお、単一のヘッダ６および
７により全ての扁平管３を連通させているが、複数のヘ
ッダを用いても良い。また、ヘッダは熱交換用の媒体、
拡管用の気体または液体を各々の扁平管３に分流する機
能を有するものを全て含む。
【００２２】図７（ａ）に示すように、扁平管３は、内
圧を高くすることにより、変形しやすい部分、すなわ
ち、一部が変形して縮んだ状態となっている隔壁１５が
引っ張られ、直線または直線に近い状態に伸びる。これ
により、扁平管３の内部が拡管され、フィン２に設けら
れたバーリング穴１８に達し、あるいはバーリング穴１
８より大きくなることにより、扁平管３の外周２３がフ
ィン２に接合される。本例では、扁平管３の隔壁１５
は、断面が「く」の字状になって縮んだ状態になってお
り、拡管後は、扁平管３の断面の短軸方向Ｙの外径Ｈが
Ｈ’のように広がり、隔壁１５が拡管の大きな抵抗とな
らず、扁平管全体がほぼ均一に拡管される。特に、上下
の壁２１および２２が不均一に膨張したりすることな
く、滑らかな曲面あるいは平面を維持した状態で拡管で
きるので、扁平管３を全周にわたって均一な接触面圧で
フィン２に接合することができる。
圧を高くすることにより、変形しやすい部分、すなわ
ち、一部が変形して縮んだ状態となっている隔壁１５が
引っ張られ、直線または直線に近い状態に伸びる。これ
により、扁平管３の内部が拡管され、フィン２に設けら
れたバーリング穴１８に達し、あるいはバーリング穴１
８より大きくなることにより、扁平管３の外周２３がフ
ィン２に接合される。本例では、扁平管３の隔壁１５
は、断面が「く」の字状になって縮んだ状態になってお
り、拡管後は、扁平管３の断面の短軸方向Ｙの外径Ｈが
Ｈ’のように広がり、隔壁１５が拡管の大きな抵抗とな
らず、扁平管全体がほぼ均一に拡管される。特に、上下
の壁２１および２２が不均一に膨張したりすることな
く、滑らかな曲面あるいは平面を維持した状態で拡管で
きるので、扁平管３を全周にわたって均一な接触面圧で
フィン２に接合することができる。
【００２３】本発明の製造方法は、図７（ｂ）に示した
ように隔壁１５が真っ直ぐに伸びた扁平多穴管であって
も適用できるが、隔壁１５が短軸方向Ｙに変形しないの
で抵抗となり、天壁２１や底壁２２が不均一に膨らんだ
状態で拡管されやすい。隔壁１５の強度が不足している
状態であると、図７（ｃ）のように、拡管により隔壁１
５の肉厚が局部的に薄くなり、隔壁が破断して熱効率が
低下したり、圧力損失が増大する可能性が生ずる。これ
に対し、隔壁１５を予め変形して、屈曲、湾曲または傾
いた断面形状にしておくと、比較的低い圧力で、ストレ
スを生じさせることなく、所望の形状に扁平管３を拡張
することが可能となり、フィン２と扁平管３との接触面
圧が均一な熱交換器を製造できる。
ように隔壁１５が真っ直ぐに伸びた扁平多穴管であって
も適用できるが、隔壁１５が短軸方向Ｙに変形しないの
で抵抗となり、天壁２１や底壁２２が不均一に膨らんだ
状態で拡管されやすい。隔壁１５の強度が不足している
状態であると、図７（ｃ）のように、拡管により隔壁１
５の肉厚が局部的に薄くなり、隔壁が破断して熱効率が
低下したり、圧力損失が増大する可能性が生ずる。これ
に対し、隔壁１５を予め変形して、屈曲、湾曲または傾
いた断面形状にしておくと、比較的低い圧力で、ストレ
スを生じさせることなく、所望の形状に扁平管３を拡張
することが可能となり、フィン２と扁平管３との接触面
圧が均一な熱交換器を製造できる。
【００２４】一方、ヘッダ６および７の接合穴１９に接
続される部分（端部４）では、予めヘッダ６および７に
接合されるので、内圧が高くなっても殆ど拡張されるこ
とがない。したがって、図６（ａ）に示すように、扁平
管３がヘッダ６および７に取り付けられた端部４に対
し、扁平管３のその他の部分５が拡管されている熱交換
器１が本発明の製造方法により製造される。すなわち、
この熱交換器１では、扁平管３の端部４では、図６
（ｂ）に示すように、隔壁１５が屈曲したままの状態で
あり、その他の部分５では、図６（ｃ）に示すように隔
壁１５がほぼ直線状に伸びた状態となっている。
続される部分（端部４）では、予めヘッダ６および７に
接合されるので、内圧が高くなっても殆ど拡張されるこ
とがない。したがって、図６（ａ）に示すように、扁平
管３がヘッダ６および７に取り付けられた端部４に対
し、扁平管３のその他の部分５が拡管されている熱交換
器１が本発明の製造方法により製造される。すなわち、
この熱交換器１では、扁平管３の端部４では、図６
（ｂ）に示すように、隔壁１５が屈曲したままの状態で
あり、その他の部分５では、図６（ｃ）に示すように隔
壁１５がほぼ直線状に伸びた状態となっている。
【００２５】このように、本例の熱交換器１は、気体ま
たは液体により扁平管３の内圧を高めて拡管する加圧式
拡管方法を採用した本発明の製造方法により、フィン２
と扁平管３とが機械的に接合されている。したがって、
拡管子（または剛体棒）では拡管できない、短軸方法Ｙ
の寸法（内径）が１ｍｍをきるような非常に小さな平行
流路１４が形成された扁平多穴管３をフィン２に固着で
きる。また、確実に拡管できるので、フィンと扁平管３
との固着に際してろう付けや溶接などの手法を採用せず
に済む。このため、本発明の製造方法は、拡管という機
械的な接合をチューブの内径の大小に関わらず確実、そ
して低コストで行うことができる。このため、安い製造
コストで扁平多穴管３を用いた熱交換効率の高いプレー
トフィン型熱交換器１を製造できる。
たは液体により扁平管３の内圧を高めて拡管する加圧式
拡管方法を採用した本発明の製造方法により、フィン２
と扁平管３とが機械的に接合されている。したがって、
拡管子（または剛体棒）では拡管できない、短軸方法Ｙ
の寸法（内径）が１ｍｍをきるような非常に小さな平行
流路１４が形成された扁平多穴管３をフィン２に固着で
きる。また、確実に拡管できるので、フィンと扁平管３
との固着に際してろう付けや溶接などの手法を採用せず
に済む。このため、本発明の製造方法は、拡管という機
械的な接合をチューブの内径の大小に関わらず確実、そ
して低コストで行うことができる。このため、安い製造
コストで扁平多穴管３を用いた熱交換効率の高いプレー
トフィン型熱交換器１を製造できる。
【００２６】さらに、各々の隔壁１５が屈曲して変形し
易い形状になっているので、隔壁１５を伸ばす、または
変形させるのに必要な内圧は比較的小さくすることがで
きる。たとえば、扁平管３の拡管時の内圧を、扁平管３
の気密、耐圧検査を行なう圧力レベルあるいはそれ以下
で行うことが可能となる。したがって、耐圧的に扁平管
３の肉厚を不必要に厚くする必要はなく、それに伴うコ
ストアップや重量増加もない。たとえば、フロン冷媒を
用いて１〜５ＭＰａ程度の圧力で気密・耐圧検査を行な
うことがあるが、この程度の圧力で隔壁１５を伸ばして
扁平管３を拡管しフィン２に接合できる。これにより、
扁平管３の拡管と気密・耐圧検査を同じ工程で行なうこ
とが可能であり、熱交換器の製造コストをいっそう低減
することができる。
易い形状になっているので、隔壁１５を伸ばす、または
変形させるのに必要な内圧は比較的小さくすることがで
きる。たとえば、扁平管３の拡管時の内圧を、扁平管３
の気密、耐圧検査を行なう圧力レベルあるいはそれ以下
で行うことが可能となる。したがって、耐圧的に扁平管
３の肉厚を不必要に厚くする必要はなく、それに伴うコ
ストアップや重量増加もない。たとえば、フロン冷媒を
用いて１〜５ＭＰａ程度の圧力で気密・耐圧検査を行な
うことがあるが、この程度の圧力で隔壁１５を伸ばして
扁平管３を拡管しフィン２に接合できる。これにより、
扁平管３の拡管と気密・耐圧検査を同じ工程で行なうこ
とが可能であり、熱交換器の製造コストをいっそう低減
することができる。
【００２７】また、平行流路１４を形成する扁平管３の
隔壁１５を屈曲させておくことにより、扁平管３の管側
壁２１および２２が均一に広がるようになっている。こ
のため、フィン２と扁平管３の接触面全周にわたり一様
な接触面圧で接合できる。フィン２と扁平管３とを機械
的に接合する場合は、接触面圧が不均一になると、接触
抵抗が発生し、扁平管３とフィン２との熱伝達が悪くな
り、熱交換器の性能が劣化するが、本例の熱交換器１で
は、このような接触面圧の不均一さに起因した熱伝達の
劣化を防止でき、熱交換性能の高い高性能な熱交換器１
を提供できる。
隔壁１５を屈曲させておくことにより、扁平管３の管側
壁２１および２２が均一に広がるようになっている。こ
のため、フィン２と扁平管３の接触面全周にわたり一様
な接触面圧で接合できる。フィン２と扁平管３とを機械
的に接合する場合は、接触面圧が不均一になると、接触
抵抗が発生し、扁平管３とフィン２との熱伝達が悪くな
り、熱交換器の性能が劣化するが、本例の熱交換器１で
は、このような接触面圧の不均一さに起因した熱伝達の
劣化を防止でき、熱交換性能の高い高性能な熱交換器１
を提供できる。
【００２８】基本的に、拡管する量を増すことにより面
圧を増大させれば接触抵抗は減少するが、過度な拡管量
は隔壁１５の座屈やフィン２の割れを引き起こす可能性
がある。隔壁１５の座屈などを防止する拡管率の範囲と
しては、１〜５パーセント程度であることが望ましい。
ここで、拡管率とは、拡管後の扁平管３の外径をＨ’、
拡管前のバーリング穴１８の内径をＡとしたときに、
｛（Ｈ’／Ａ）−１｝×１００で表されるものである。
この拡管率は拡管子（または剛体棒）を扁平管３に挿入
して拡管する場合は、剛体棒の寸法により管理できる
が、扁平管３の内圧を高めて拡管する場合は、隔壁１５
の全長、または内圧の大きさと加圧時間をコントロール
する必要が生じる。このうち、内圧と加圧時間をコント
ロールする方法は、部品の寸法公差、素材の成分公差、
作業工程の環境管理などに大きく影響を受け、熱交換器
１を量産する際には内圧などを精度良く管理するのは困
難である。したがって、隔壁１５の長さにより拡管率を
管理することが最良の方法である。
圧を増大させれば接触抵抗は減少するが、過度な拡管量
は隔壁１５の座屈やフィン２の割れを引き起こす可能性
がある。隔壁１５の座屈などを防止する拡管率の範囲と
しては、１〜５パーセント程度であることが望ましい。
ここで、拡管率とは、拡管後の扁平管３の外径をＨ’、
拡管前のバーリング穴１８の内径をＡとしたときに、
｛（Ｈ’／Ａ）−１｝×１００で表されるものである。
この拡管率は拡管子（または剛体棒）を扁平管３に挿入
して拡管する場合は、剛体棒の寸法により管理できる
が、扁平管３の内圧を高めて拡管する場合は、隔壁１５
の全長、または内圧の大きさと加圧時間をコントロール
する必要が生じる。このうち、内圧と加圧時間をコント
ロールする方法は、部品の寸法公差、素材の成分公差、
作業工程の環境管理などに大きく影響を受け、熱交換器
１を量産する際には内圧などを精度良く管理するのは困
難である。したがって、隔壁１５の長さにより拡管率を
管理することが最良の方法である。
【００２９】隔壁１５のたとえば、拡管前の扁平管３の
短軸方向Ｙの内径をＬ、拡管後の扁平管３の短軸方向Ｙ
の内径をＬ’、扁平管３の外周側壁（天壁２１および底
壁２２）の板厚をｔとしたとき、隔壁１５をほぼ真っ直
ぐに伸ばすように変形させることで短軸方向Ｙの拡管を
行なうこととすると、拡管率を１〜５パーセントに納め
るための隔壁１５の全長Ｌ’は下式（１）により求める
ことができる。なお、扁平管３をバーリング穴１８に入
れるために必要なクリアランスはＢとする。
短軸方向Ｙの内径をＬ、拡管後の扁平管３の短軸方向Ｙ
の内径をＬ’、扁平管３の外周側壁（天壁２１および底
壁２２）の板厚をｔとしたとき、隔壁１５をほぼ真っ直
ぐに伸ばすように変形させることで短軸方向Ｙの拡管を
行なうこととすると、拡管率を１〜５パーセントに納め
るための隔壁１５の全長Ｌ’は下式（１）により求める
ことができる。なお、扁平管３をバーリング穴１８に入
れるために必要なクリアランスはＢとする。
【００３０】
Ｌ’＝（１．０１〜１．０５）×｛（Ｌ＋２ｔ）＋Ｂ｝−２ｔ・・・（１）
このようにして求められた全長Ｌ’を持った隔壁１５を
屈曲、湾曲または傾斜させて内径Ｌの扁平管内に設置す
れば良い。具体的な数値を示せば次の通りである。拡管
前の扁平管３の短軸方向Ｙの外径Ｈを１ｍｍ、側壁板厚
ｔを０．２ｍｍとすると、バーリング穴１８の内径は
１．２ｍｍになる。挿入クリアランスＢを０．２ｍｍ、
フィンの拡管率を３．５パーセントとすると、拡管後の
必要な扁平管３の短軸方向Ｙの外径は１．２４ｍｍにな
り、このときの内径は０．８４ｍｍになる。したがっ
て、全長Ｌ’が０．８４ｍｍとなる隔壁１５を屈曲、湾
曲、もしくは傾斜させ、内径が０．６ｍｍの扁平管内に
設置すれば良い。
屈曲、湾曲または傾斜させて内径Ｌの扁平管内に設置す
れば良い。具体的な数値を示せば次の通りである。拡管
前の扁平管３の短軸方向Ｙの外径Ｈを１ｍｍ、側壁板厚
ｔを０．２ｍｍとすると、バーリング穴１８の内径は
１．２ｍｍになる。挿入クリアランスＢを０．２ｍｍ、
フィンの拡管率を３．５パーセントとすると、拡管後の
必要な扁平管３の短軸方向Ｙの外径は１．２４ｍｍにな
り、このときの内径は０．８４ｍｍになる。したがっ
て、全長Ｌ’が０．８４ｍｍとなる隔壁１５を屈曲、湾
曲、もしくは傾斜させ、内径が０．６ｍｍの扁平管内に
設置すれば良い。
【００３１】扁平管３に求められる拡管量、すなわち、
（拡管後の扁平管３の短軸方向Ｙの外径寸法Ｈ’）−
（拡管前の扁平管３の短軸方向Ｙの外径寸法Ｈ）は、扁
平管３をバーリング穴１８に挿入するときに必要なバー
リング穴１８とのクリアランスと、フィン２と適当な面
圧を確保するために必要な変位量の和になるが、熱交換
効率の更なる向上を狙い外形寸法Ｈを微小にするに従
い、外形寸法Ｈに対する拡管量、つまりは必要な隔壁全
長の比率は大きくなる。したがって、より小さい扁平管
内にいっそう屈曲させた隔壁を設置する必要が生じ、押
出し成形にはより微細で精密な加工が求められる。しか
しながら、型の強度や成形時における材料まわりの条件
から要求される形状の成形は困難になる。このため、ま
ず、図８（ａ）に示すように、押出し成形で容易に加工
できる外形寸法Ｈ’’の扁平管とした後、図８（ｂ）に
示すように、プレス成形などによるサイジングを併用し
て扁平管の外形寸法Ｈを整えるようにすれば良い。この
とき、隔壁１５を変形させ易くするには、押出し成形で
隔壁１５が僅かに屈曲するようにしておくことが望まし
い。これにより、図８（ｃ）に示すように、拡管後には
外径寸法Ｈ’の扁平管３が得られる。
（拡管後の扁平管３の短軸方向Ｙの外径寸法Ｈ’）−
（拡管前の扁平管３の短軸方向Ｙの外径寸法Ｈ）は、扁
平管３をバーリング穴１８に挿入するときに必要なバー
リング穴１８とのクリアランスと、フィン２と適当な面
圧を確保するために必要な変位量の和になるが、熱交換
効率の更なる向上を狙い外形寸法Ｈを微小にするに従
い、外形寸法Ｈに対する拡管量、つまりは必要な隔壁全
長の比率は大きくなる。したがって、より小さい扁平管
内にいっそう屈曲させた隔壁を設置する必要が生じ、押
出し成形にはより微細で精密な加工が求められる。しか
しながら、型の強度や成形時における材料まわりの条件
から要求される形状の成形は困難になる。このため、ま
ず、図８（ａ）に示すように、押出し成形で容易に加工
できる外形寸法Ｈ’’の扁平管とした後、図８（ｂ）に
示すように、プレス成形などによるサイジングを併用し
て扁平管の外形寸法Ｈを整えるようにすれば良い。この
とき、隔壁１５を変形させ易くするには、押出し成形で
隔壁１５が僅かに屈曲するようにしておくことが望まし
い。これにより、図８（ｃ）に示すように、拡管後には
外径寸法Ｈ’の扁平管３が得られる。
【００３２】上記の扁平管３の隔壁１５は、その断面が
「く」の字状になっているが、隔壁１５の断面形状はこ
れに限定されるものではない。図９には扁平多穴管のい
くつかのバリエーションを示してある。まず、図９
（ａ）に示す隔壁１５は、その断面形状がほぼ半円状に
湾曲した形状になったものである。図９（ｂ）に示す隔
壁１５は、その断面形状が図９（ａ）に示した隔壁とは
逆方向に湾曲した形状になったものである。図９（ｃ）
に示す隔壁１５は、その断面形状が「Ｚ」字のように折
れ曲がった形状のものである。図９（ｄ）に示す隔壁１
５は、その断面形状が「Ｗ」字を約９０度右回転させた
形状のものである。図９（ｅ）に示す隔壁１５は、その
断面形状が「Ｓ」字状になったものである。いずれの扁
平管３であっても、扁平管３の内短径（短軸方向Ｙの内
径）より長くなるように扁平管３の長軸方向Ｘに屈曲ま
たは湾曲している。
「く」の字状になっているが、隔壁１５の断面形状はこ
れに限定されるものではない。図９には扁平多穴管のい
くつかのバリエーションを示してある。まず、図９
（ａ）に示す隔壁１５は、その断面形状がほぼ半円状に
湾曲した形状になったものである。図９（ｂ）に示す隔
壁１５は、その断面形状が図９（ａ）に示した隔壁とは
逆方向に湾曲した形状になったものである。図９（ｃ）
に示す隔壁１５は、その断面形状が「Ｚ」字のように折
れ曲がった形状のものである。図９（ｄ）に示す隔壁１
５は、その断面形状が「Ｗ」字を約９０度右回転させた
形状のものである。図９（ｅ）に示す隔壁１５は、その
断面形状が「Ｓ」字状になったものである。いずれの扁
平管３であっても、扁平管３の内短径（短軸方向Ｙの内
径）より長くなるように扁平管３の長軸方向Ｘに屈曲ま
たは湾曲している。
【００３３】また、屈曲または湾曲に限定されずに、断
面形状が斜めになった隔壁１５としても、扁平管３の内
短径より長い全長を有する隔壁１５を形成することが可
能である。図１０にその例を示してある。図１０（ａ）
に示すように、この扁平管３においては、中央から右側
の各隔壁１５が右下がりに傾斜し、左側の各隔壁１５が
左下がりに傾斜している。そして、天壁２１の中央部２
１ａが下方に若干湾曲した断面形状をしている。このた
め、図１０（ｂ）に示すように、扁平管３の内圧を高め
て拡管すると、各々の隔壁１５は底壁２２に対してほぼ
直角に立ち上がり、天壁２１の湾曲部分２１ａが盛り上
がり、天壁２２の外周２３がほぼ水平になり、扁平管３
とフィン２とを均一な接触面圧で接合できる。このよう
に、隔壁１５を斜めに傾けたときには、拡管前後に生ず
る天壁２１および／または底壁２２の長さの差を吸収で
きる構造とすれば良い。
面形状が斜めになった隔壁１５としても、扁平管３の内
短径より長い全長を有する隔壁１５を形成することが可
能である。図１０にその例を示してある。図１０（ａ）
に示すように、この扁平管３においては、中央から右側
の各隔壁１５が右下がりに傾斜し、左側の各隔壁１５が
左下がりに傾斜している。そして、天壁２１の中央部２
１ａが下方に若干湾曲した断面形状をしている。このた
め、図１０（ｂ）に示すように、扁平管３の内圧を高め
て拡管すると、各々の隔壁１５は底壁２２に対してほぼ
直角に立ち上がり、天壁２１の湾曲部分２１ａが盛り上
がり、天壁２２の外周２３がほぼ水平になり、扁平管３
とフィン２とを均一な接触面圧で接合できる。このよう
に、隔壁１５を斜めに傾けたときには、拡管前後に生ず
る天壁２１および／または底壁２２の長さの差を吸収で
きる構造とすれば良い。
【００３４】フィン２と扁平管３との間で均一な接触面
圧を確保し、熱交換器１の性能を上げるためには、扁平
管３の扁平度を上げることが基本的には望ましい。しか
しながら、拡管によりフィン２と扁平管３とを接合する
場合、実際にはフィン２のスプリングバックが影響する
可能性が高い。このスプリングバックにより、扁平管３
には、その断面の長軸方向Ｘの中央付近に短軸方向Ｙに
発生する接触面圧が期待通りに得られなくなる可能性が
ある。このため、この付近の拡管量を多めに設定するこ
とが望ましい。このためには、たとえば、図１１に示す
ように、扁平管３の中央部付近の隔壁１５がその他の隔
壁１５より長くなるようにすれば良い。これにより、扁
平管３を拡管すると、スプリングバックの影響を大きく
受ける天壁２１の中央部２１ａおよび底壁２２の中央部
２２ａの拡管量を増やすことができる。
圧を確保し、熱交換器１の性能を上げるためには、扁平
管３の扁平度を上げることが基本的には望ましい。しか
しながら、拡管によりフィン２と扁平管３とを接合する
場合、実際にはフィン２のスプリングバックが影響する
可能性が高い。このスプリングバックにより、扁平管３
には、その断面の長軸方向Ｘの中央付近に短軸方向Ｙに
発生する接触面圧が期待通りに得られなくなる可能性が
ある。このため、この付近の拡管量を多めに設定するこ
とが望ましい。このためには、たとえば、図１１に示す
ように、扁平管３の中央部付近の隔壁１５がその他の隔
壁１５より長くなるようにすれば良い。これにより、扁
平管３を拡管すると、スプリングバックの影響を大きく
受ける天壁２１の中央部２１ａおよび底壁２２の中央部
２２ａの拡管量を増やすことができる。
【００３５】また、隔壁１５の長さの変わりに、フィン
２のバーリング穴１８の形状からスプリングバックの影
響を防ぐことも可能である。この場合は、図１２に示す
ように、バーリング穴の扁平管３の中央に対峙する部分
１８ａが、その他の部分よりも狭くなったバーリング穴
１８をフィン２に形成しておけば良い。
２のバーリング穴１８の形状からスプリングバックの影
響を防ぐことも可能である。この場合は、図１２に示す
ように、バーリング穴の扁平管３の中央に対峙する部分
１８ａが、その他の部分よりも狭くなったバーリング穴
１８をフィン２に形成しておけば良い。
【００３６】本例の熱交換器１においては、空気などの
外部気体Ｂに対する圧力損失を考慮すると、外部気体３
の流れる方向に扁平管３の長軸方向Ｘを一致させること
が望ましい。この状態で扁平管３を設置すると、多くの
ケースでは長軸方向Ｘが水平方向になり、扁平管３に付
着した水が溜まり、伝熱効率が低下する。そこで、図１
３に示すように、扁平管２を、その断面の長軸方向Ｘが
フィン２の長手方向Ｚに対して直交する方向から傾く姿
勢となるようにフィン２に取り付けることが望ましい。
これにより、扁平管３の外周に付着した水滴、水、また
は凝縮水２８は垂直方向に延びたフィン２を伝って下方
に落ちるので、水切り性に優れており、熱交換効率の低
下を防止できる。
外部気体Ｂに対する圧力損失を考慮すると、外部気体３
の流れる方向に扁平管３の長軸方向Ｘを一致させること
が望ましい。この状態で扁平管３を設置すると、多くの
ケースでは長軸方向Ｘが水平方向になり、扁平管３に付
着した水が溜まり、伝熱効率が低下する。そこで、図１
３に示すように、扁平管２を、その断面の長軸方向Ｘが
フィン２の長手方向Ｚに対して直交する方向から傾く姿
勢となるようにフィン２に取り付けることが望ましい。
これにより、扁平管３の外周に付着した水滴、水、また
は凝縮水２８は垂直方向に延びたフィン２を伝って下方
に落ちるので、水切り性に優れており、熱交換効率の低
下を防止できる。
【００３７】なお、上記では、扁平管３を短軸方向Ｙに
拡管する例を説明したが、短軸方向Ｙに加えて長軸方向
Ｘに拡管することも可能である。この場合は、拡管後に
必要な寸法を考慮して天壁２１および底壁２２を屈曲ま
たは湾曲させておけば良い。図１４に破線で示す扁平管
３はその一例である。この扁平管３であっても、実線で
示すように、拡管後に天壁２１および底壁２２が水平に
なるので、フィン２との接触面圧を均一にできる。
拡管する例を説明したが、短軸方向Ｙに加えて長軸方向
Ｘに拡管することも可能である。この場合は、拡管後に
必要な寸法を考慮して天壁２１および底壁２２を屈曲ま
たは湾曲させておけば良い。図１４に破線で示す扁平管
３はその一例である。この扁平管３であっても、実線で
示すように、拡管後に天壁２１および底壁２２が水平に
なるので、フィン２との接触面圧を均一にできる。
【００３８】また、扁平管３を拡管してフィン２に接合
するので、扁平管３とフィン２を溶接やろう付けする必
要はないが、熱交換器１の用途に応じては溶接などを行
なったほうが良い場合がある。すなわち、フィン２と扁
平管３とを拡管という機械的な接合により固定している
ので、フィン２と扁平管３との接触抵抗の問題は完全に
は解決されず、フィン２と扁平管３を溶接した場合に対
し最大で約１０パーセントの熱交換性能の低下が予想さ
れる。このため、熱交換性能が優先される用途にあって
は、フィン２と扁平管３とを溶接などにより接合するこ
とが求められる。本発明においては、扁平管３の内圧を
高めることにより、扁平管３の全周にわたって均一な拡
管量が得られるので、扁平管３とフィン２と密着させた
状態を作りやすい。このため、溶接、ろう付け、接着な
どに適した状態でフィン２と扁平管３を密着させること
が可能であり、このような場合にも本発明は有効であ
る。
するので、扁平管３とフィン２を溶接やろう付けする必
要はないが、熱交換器１の用途に応じては溶接などを行
なったほうが良い場合がある。すなわち、フィン２と扁
平管３とを拡管という機械的な接合により固定している
ので、フィン２と扁平管３との接触抵抗の問題は完全に
は解決されず、フィン２と扁平管３を溶接した場合に対
し最大で約１０パーセントの熱交換性能の低下が予想さ
れる。このため、熱交換性能が優先される用途にあって
は、フィン２と扁平管３とを溶接などにより接合するこ
とが求められる。本発明においては、扁平管３の内圧を
高めることにより、扁平管３の全周にわたって均一な拡
管量が得られるので、扁平管３とフィン２と密着させた
状態を作りやすい。このため、溶接、ろう付け、接着な
どに適した状態でフィン２と扁平管３を密着させること
が可能であり、このような場合にも本発明は有効であ
る。
【００３９】また、本発明は、フィン２に扁平管３を取
り付けるために形成する開口はスリットでも良い。さら
に、上記では、プレート状のフィン２を持つ熱交換器を
説明したが、フィンの形状はプレート状に限定されな
い。そして、多穴管に限定されずに、扁平管であれば、
本発明は適用可能である。
り付けるために形成する開口はスリットでも良い。さら
に、上記では、プレート状のフィン２を持つ熱交換器を
説明したが、フィンの形状はプレート状に限定されな
い。そして、多穴管に限定されずに、扁平管であれば、
本発明は適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、フィンを貫通するように扁平管を取り付けた状態
で、扁平管の内圧を高めて他の部分を拡管する加圧式拡
管方法を採用することにより、フィンと扁平管との接触
を図るようにしている。したがって、扁平管として、微
細な区画とされた複数の平行流路を備えた扁平多穴管を
採用しても、扁平管の端部以外のその他の部分を確実に
拡管でき、プレート状のフィンと扁平管とを機械的に接
合することが可能になる。このため、低い製造コストで
扁平多穴管が採用されたプレートフィン型熱交換器を製
造でき、熱交換性能に優れた低コストの熱交換器を提供
できる。
は、フィンを貫通するように扁平管を取り付けた状態
で、扁平管の内圧を高めて他の部分を拡管する加圧式拡
管方法を採用することにより、フィンと扁平管との接触
を図るようにしている。したがって、扁平管として、微
細な区画とされた複数の平行流路を備えた扁平多穴管を
採用しても、扁平管の端部以外のその他の部分を確実に
拡管でき、プレート状のフィンと扁平管とを機械的に接
合することが可能になる。このため、低い製造コストで
扁平多穴管が採用されたプレートフィン型熱交換器を製
造でき、熱交換性能に優れた低コストの熱交換器を提供
できる。
【図１】本発明に係る熱交換器の概略を示す図である。
【図２】図１に示す熱交換器の要部を示す斜視図であ
る。
る。
【図３】本発明に係る熱交換器の製造方法を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図４】第１の工程においてフィン、扁平管およびヘッ
ダを仮組した様子を示す図である。
ダを仮組した様子を示す図である。
【図５】拡管前の扁平管の断面図である。
【図６】図６（ａ）は、第２の工程において扁平管を拡
管した状態を示す図であり、図６（ｂ）は扁平管の端部
を拡大して示す図、図６（ｃ）は扁平管の他の部分を拡
大して示す図である。
管した状態を示す図であり、図６（ｂ）は扁平管の端部
を拡大して示す図、図６（ｃ）は扁平管の他の部分を拡
大して示す図である。
【図７】扁平管が拡管される様子を示す図である。
【図８】扁平管を製造する方法を示す図である。
【図９】扁平管の変形例を示す図である。
【図１０】傾いた状態の隔壁を有する扁平管を示す図で
ある。
ある。
【図１１】フィンのスプリングバックの影響を防止でき
る扁平管を示す図である。
る扁平管を示す図である。
【図１２】フィンのスプリングバックの影響を防止でき
るバーリング穴を示す図である。
るバーリング穴を示す図である。
【図１３】水切り性を向上できる熱交換器を示す図であ
る。
る。
【図１４】長軸方向にも拡管できる扁平管を示す図であ
る。
る。
【図１５】従来のプレートフィン型熱交換器を示す図で
ある。
ある。
【図１６】コルゲートフィン型熱交換器を示す図であ
る。
る。
【図１７】図１６のコルゲートフィン型熱交換器の扁平
管の様子を示す断面図である。
管の様子を示す断面図である。
１ 熱交換器
２ フィン
３ 扁平管
４ 端部
５ 他の部分
６ ヘッダ
１４ 平行流路
１５ 隔壁
１８ バーリング穴（開口）
Claims (25)
- 【請求項１】 ヘッダから伸びた扁平管と、その扁平管
と接触するフィンとを有する熱交換器であって、 前記扁平管が前記ヘッダに取り付けられた端部に対し、
前記扁平管のその他の部分が拡管されている熱交換器。 - 【請求項２】 請求項１において、前記扁平管がフィン
を貫通するように取り付けられている熱交換器。 - 【請求項３】 請求項１において、前記扁平管は、内部
が少なくとも１つの隔壁により複数の平行流路に分割さ
れた扁平多穴管である熱交換器。 - 【請求項４】 請求項３において、前記端部では、前記
隔壁は、その少なくとも一部が変形して縮んだ状態であ
り、前記その他の部分では、前記隔壁は、ほぼ伸びた状
態である熱交換器。 - 【請求項５】 請求項４において、前記端部では、前記
隔壁が屈曲、湾曲または傾いた状態である熱交換器。 - 【請求項６】 請求項２において、複数のプレート状の
前記フィンと、これらのフィンに対し並列に貫通した状
態で取り付けられた複数の前記扁平管とを有する熱交換
器。 - 【請求項７】 請求項６において、前記扁平管は、その
断面の長軸方向が前記フィンの長手方向に対して直交す
るように取り付けられている熱交換器。 - 【請求項８】 請求項６において、前記扁平管は、その
断面の長軸方向が前記フィンの長手方向に直交する方向
からさらに傾いて取り付けられている熱交換器。 - 【請求項９】 請求項７において、前記長軸方向の中央
またはその近傍に位置する前記隔壁が、他の前記隔壁よ
りも長くなっている熱交換器。 - 【請求項１０】 請求項７において、前記フィンは前記
扁平管を接合または取り付けるための開口を備えてお
り、この開口は前記扁平管の中央に対峙する部分が、そ
の他の部分よりも狭くなっている熱交換器。 - 【請求項１１】 扁平管とフィンを取り付ける第１の工
程と、 前記扁平管の内圧を高めて前記他の部分を拡管し、前記
フィンとの接触を図る第２の工程とを有する熱交換器の
製造方法。 - 【請求項１２】 請求項１１において、前記第１の工程
では、前記扁平管を、フィンを貫通するように取り付け
る熱交換器の製造方法。 - 【請求項１３】 請求項１１において、前記扁平管は、
内部が少なくとも１つの隔壁により複数の平行流路に分
割され、前記第１の工程では、前記隔壁は、その少なく
とも一部が変形して縮んだ状態である熱交換器の製造方
法。 - 【請求項１４】 扁平管の端部をヘッダに取り付け、前
記扁平管とフィンを組立て、前記端部とヘッダとの取り
付け部分をシールする第１の工程と、 前記扁平管の内圧を高めて前記他の部分を拡管し、前記
フィンとの接触を図る第２の工程とを有する熱交換器の
製造方法。 - 【請求項１５】 請求項１４において、前記第１の工程
では、前記扁平管の他の部分をフィンを貫通するように
取り付ける熱交換器の製造方法。 - 【請求項１６】 請求項１４において、前記第２の工程
では前記ヘッダを通して前記扁平管を流体で満たして加
圧する熱交換器の製造方法。 - 【請求項１７】 請求項１４において、前記扁平管は、
内部が少なくとも１つの隔壁により複数の平行流路に分
割された扁平多穴管である熱交換器の製造方法。 - 【請求項１８】 請求項１７において、前記第１の工程
では、前記隔壁は、その少なくとも一部が変形して縮ん
だ状態であり、 前記第２の工程では、前記端部の前記隔壁は縮んだ状態
であり、前記他の部分の前記隔壁はほぼ伸びた状態にな
る熱交換器の製造方法。 - 【請求項１９】 請求項１４において、前記第２の工程
では、扁平管の内圧を、気密あるいは耐圧検査用の圧力
またはそれ以上にする熱交換器の製造方法。 - 【請求項２０】 請求項１８において、前記第１の工程
では、前記隔壁が屈曲、湾曲または傾いた状態である熱
交換器の製造方法。 - 【請求項２１】 請求項１５において、前記第１の工程
では、複数のプレート状の前記フィンに対し並列に貫通
した状態で複数の前記扁平管を取り付ける熱交換器の製
造方法。 - 【請求項２２】 請求項２１において、前記第１の工程
では、前記扁平管を、その断面の長軸方向を前記フィン
の長手方向に対して直交する方向に取り付ける熱交換器
の製造方法。 - 【請求項２３】 請求項２１において、前記第１の工程
では、前記扁平管を、その断面の長軸方向を前記フィン
の長手方向に直交する方向からさらに傾けて取り付ける
熱交換器の製造方法。 - 【請求項２４】 請求項２２において、前記第１の工程
では、前記長軸方向の中央またはその近傍に位置する前
記隔壁が、他の前記隔壁よりも長くなっている熱交換器
の製造方法。 - 【請求項２５】 請求項２２において、前記フィンは前
記扁平管を接合または取り付けるための開口を備えてお
り、前記第１の工程では、前記開口は前記扁平管の中央
に対峙する部分が、その他の部分よりも狭くなっている
熱交換器の製造方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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