JP2004003855A

JP2004003855A - 熱交換器用偏平チューブ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004003855A
Application number: JP2003206194A
Authority: JP
Inventors: Soichi Kato; 加藤　宗一
Original assignee: Zexel Valeo Climate Control Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】プレート同士をその全面に亘って確実に係合させ、その状態で熱交換効率のよくなる熱交換器用偏平チューブとその製造方法を提供すること。
【解決手段】１枚のプレートを折り曲げて、或いは、２枚のプレートを重ね合わせてなる熱交換器用偏平チューブにおいて、前記プレートに複数列の長ビード（１６）を形成するものであって、この長ビードは、頂部が略平坦に設けられ、前記各長ビードの頂部と平面部（１５）とが接合して、前記長ビードと前記平面部とで複数の流路（１７）を形成し、更に、前記プレートの長手方向に亘って形成された長ビードの適位箇所に、隣りの流路に連通する通路部（１８）を複数箇所形成し、この通路部は長ビードの長さよりも短く形成されており、更に前記通路部の長手方向の寸法を１０ｍｍ以下とした。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、１枚のプレートを折り曲げて、或いは、２枚のプレートを重ね合わせてなる熱交換器用偏平チューブとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の偏平チューブが積層されて、各々の偏平チューブの両端部がヘッダタンクに接続され、ヘッダタンクに設けられた出入口継手間で熱交換媒体が複数回蛇行して通流される積層型熱交換器が知られている。
【０００３】
この種の積層型熱交換器の偏平チューブとしては、例えば、図７に示すように、所定の大きさのブレージングシートからなる２枚のプレート２１，２１に、先端面が互いに当接する多数の長ビード２２，２２が形成され、両縁の接合部２３，２３がろう付けにより接合されて偏平チューブ２０が形成されるものが知られている。更に、ビードを個々独立させた所謂丸ビードのものも多用されている。また、１枚のプレートを折り曲げて形成するものも知られている。
【０００４】
このような偏平チューブを用いた積層型熱交換器をろう付けする際には、複数の偏平チューブの間にフィンを介装して、偏平チューブの両端部をヘッダタンクのチューブ挿入孔内に挿入して組み付けて治具により組立てた後、炉内で一体ろう付けが行われ、偏平チューブのチューブ挿入孔と偏平チューブや、偏平チューブのビードの先端面同士が接合されて製造される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の熱交換器用の偏平チューブにおいて、図７に示すような長ビードのものは、これらの長ビードによって囲まれる部位が独立した流路を構成することとなる。そして、各流路は他から独立しているので、チューブ幅方向における熱媒体の交換がなく、熱効率に片寄りを生じる不都合があった。
【０００６】
この点、ビードを個々独立させた丸ビードのものの場合は、チューブ幅方向における熱媒体の交換がなされて、熱効率に片寄りを生じる不都合は回避されるが、それぞれのビードが独立して多数存在するので、これらビードの高さ寸法を一様に管理することは甚だ困難である。
【０００７】
因に、チューブ長さ６００ｍｍに４列のビードが３ｍｍのピッチで形成されている通常タイプの偏平チューブの場合、ビードは８００個／１本であり、３０段のチューブを有する熱交換器ではビード数が全部で２４，０００個存在する。これら２４，０００個のビードは、２枚のプレートが接合して一組のものが形成されるので、ビードそれ自体に着目してみると個々のものでは４８，０００個のビードが存在している。これら全てのビードがろう付けされないと耐圧性を満足しないので、特にビードの高さ管理が必要とされるが、一つの熱交換器で４８，０００個のビードの高さ管理を行うことは、量産性を考えると極めて困難である。
【０００８】
そこで本発明は、偏平チューブを改良して、熱交換効率を向上することができ、しかもプレート同士をその全面に亘って確実に係合した状態にもたらすことができ、その結果、ろう付け性が向上して耐圧性も向上する熱交換器用偏平チューブ及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、１枚のプレートを折り曲げて、或いは、２枚のプレートを重ね合わせてなる熱交換器用偏平チューブにおいて、
前記プレートに複数列の長ビードを該プレートの長手方向に亘って形成するものであって、この長ビードは、頂部が略平坦に設けられ、
前記各長ビードが対向するプレートの当該対向部位を平面に形成し、且つ前記各長ビードの頂部と前記平面部とが接合して、前記長ビードと前記平面部とで複数の流路を形成し、
更に、前記プレートの長手方向に亘って形成された長ビードの適位箇所に、隣りの流路に連通する通路部を複数箇所形成し、この通路部は長ビードの長さよりも短く形成されており、更に前記通路部の長手方向の寸法を１０ｍｍ以下とした熱交換器用偏平チューブである。
【００１０】
このように、前記ビードが対向するプレートの当該対向部位を平面に形成するものであるため、ビードはプレートの平面部と対向し、そして、前記ビードは長ビードであり且つ頂部が略平坦に設けられているため、プレート平面部とのろう付けが良好になされ、従来の丸ビードのような不都合は生じない。加えて、これら長ビードと前記平面部とで複数の流路が形成されて、その限りでは各流路は他から独立しているので、一方で、熱媒体は比較的スムーズに流路内を流れることができる。他方で、前記プレートの長手方向に亘って形成された長ビードの適位箇所に、隣りの流路に連通する通路部が複数箇所形成されているので、当該箇所において、チューブ幅方向における熱媒体の交換が適宜なされることとなり、従来の長ビードの場合に生じ得る熱効率の片寄りを回避することが可能となる。また、流路が形成されて、熱媒体がスムーズに流路内を流れる点と、通路部が形成されて、チューブ幅方向における熱媒体の交換が適宜なされる点との調和から、通路部の長手方向の寸法が、１０ｍｍ以下が好ましいものである。
【００１１】
また、本願発明は、１枚のプレートを折り曲げて、或いは、２枚のプレートを重ね合わせてなる熱交換器用偏平チューブにおいて、複数列の長ビードをロール成形により前記プレートの長手方向に沿う中心線に対し非対称に形成し、前記プレートの長手方向に亘って形成された長ビードの適位箇所を、当該ビードを元に戻す方向に塑性変形し、しかる後、前記長ビードが形成された１枚のプレートを折り曲げて、或いは、同一形状のプレートを２枚重ね合わせて偏平チューブ本体を形成し、前記長ビードの頂部と、該長ビードが対向するプレートの平面とが接合して、前記長ビードと前記平面とで複数の流路を形成し、更に、前記塑性変形の箇所が、隣りの流路に連通する通路部を構成する熱交換器用偏平チューブの製造方法である。
【００１２】
このような偏平チューブは、１枚のプレートを折り曲げにより、或いは、同プレートを２枚重ね合わせて、ろう付けして形成される。この場合、長ビードは、プレートの折り曲げや重ね合わせの前に、或いは同時に、ロール成形により形成される。
【００１３】
更に、本願発明の場合は、前記ビードが対向するプレートの当該対向部位を平面に形成するものであるため、ビードはプレートの平面部と対向する。
【００１４】
そして、前記ビードは長ビードであるため、プレート平面部とのろう付けが良好になされ、前述したような丸ビードの場合の不都合は生じない。加えて、これら長ビードと前記平面部とで複数の流路が形成されて、その限りでは各流路は他から独立しているので、一方で、熱媒体は比較的スムーズに流路内を流れ、他方で、チューブ幅方向における熱媒体の交換はない。ところが、前記プレートの長手方向に亘って形成された長ビードの適位箇所に、隣りの流路に連通する通路部が複数箇所形成されているので、当該箇所において、チューブ幅方向における熱媒体の交換が適宜なされることとなり、従来の長ビードの場合に生じ得る熱効率の片寄りを回避することが可能となる。
【００１５】
また、前記偏平チューブを形成するにあたり、複数列の長ビードをロール成形により前記プレートの長手方向に沿う中心線に対し非対称に形成して、長ビードを前記プレートの長手方向に亘って一様に形成し、そして、形成された長ビードの適位箇所を、当該ビードを元に戻す方向に塑性変形し、しかる後、前記長ビードが形成された同一形状のプレートを２枚重ね合わせて偏平チューブ本体を形成し、前記長ビードの頂部と、該長ビードが対向するプレートの平面とが接合して、前記長ビードと前記平面とで複数の流路を形成し、更に、前記塑性変形の箇所が、隣りの流路に連通する通路部を構成する熱交換器用偏平チューブの製造方法であり、従って長ビードはロール成形により画一的に且つ迅速に形成され、その工程後に前記通路部が形成されるので、ロール成形が効率的に行われる。
【００１６】
また、前記プレートの長手方向に亘って形成された長ビードの適位箇所に、隣りの流路に連通する通路部が複数箇所形成されているので、当該箇所において、チューブ幅方向における熱媒体の交換が適宜なされることとなり、従来の長ビードの場合に生じ得る熱効率の片寄りを回避することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施例を図面に基いて説明する。
【００１８】
図１において、本例の偏平チューブ２を用いた積層型熱交換器１は、複数の偏平チューブ２が波状フィン３を介して積層されている。
【００１９】
前記複数の偏平チューブ２の各端部は、図２に示すように、プレートの平面部１５にビードを接合させた状態で、ヘッダタンク４に設けられた挿入孔７に挿入される。
【００２０】
また、各ヘッダタンク４の上下の開口部は盲キャップ８により閉塞され、各ヘッダタンク４の所定箇所には仕切板９が設けられている。
【００２１】
更に、ヘッダタンク４には入口継手１０と出口継手１１が設けられており、これらの出入口継手１０，１１の間で熱交換媒体が複数回蛇行して通流される。
【００２２】
尚、図１中、１２は積層された偏平チューブ２の上下に配設されたサイドプレートを示す。
【００２３】
前記各偏平チューブ２は、図３に示すように、例えば、ろう材を被覆したアルミ製ブレージングシートを連続供給するとともに、ロール成形、プレス成形等により所定の大きさ及び形状に形成された２枚のプレート１３Ａ，１３Ｂを、重ね合わせて形成されている。
【００２４】
これらのプレート１３Ａ，１３Ｂは、周縁部に接合部１４，１４を有し、それぞれの平面部１５，１５が外方へ膨出するように形成される。各平面部１５には内方へ向けて突出する長ビード１６，１６が多数設けられている。尚、この平面部１５は、素材の平坦面をそのまま利用し、ロールやプレス等により接合部１４並びに長ビード１６が形成される。
【００２５】
前記長ビード１６は、偏平チューブ２の幅方向に複数列設けられており、各長ビードが対向するプレートの当該対向部位は平面に形成し、且つ前記各長ビードの頂部と前記平面部１５とが接合して、前記長ビードと前記平面部とで複数の流路１７，１７が形成される。
【００２６】
更に、前記プレートの長手方向に亘って形成された長ビード１６，１６の適位箇所に、隣りの流路に連通する通路部１８を複数箇所形成している。
【００２７】
これら長ビード１６，１６と平面部１５（端縁側では更に接合部１４）とで複数の流路１７，１７が形成され、各流路１７，１７は他から独立しているので、熱媒体は比較的スムーズに流路内を流れる一方、チューブ幅方向における熱媒体の交換はない。ところが、前述したように、前記プレートの長手方向に亘って形成された長ビードの適位箇所に、隣りの流路に連通する通路部１８が複数箇所形成されているので、当該箇所において、チューブ幅方向における熱媒体の交換が適宜なされることとなり、従来の長ビードの場合に生じ得る熱効率の片寄りを回避することが可能となる。
【００２８】
尚、流路１７，１７が形成されて、熱媒体がスムーズに流路内を流れる点と、通路部１８が形成されて、チューブ幅方向における熱媒体の交換が適宜なされる点との調和から、通路部１８の長手方向の寸法は、１０ｍｍ以下が好ましい。
【００２９】
更に、実施例では、プレート１３Ａ，１３Ｂの端部であって該プレートがヘッダタンクに対しろう付けされる箇所（図３に二点鎖線で示している。）の外面が平面に形成されている。この例では、当該平面は、後述する長ビードの塑性変形により平面に再生された部位である。従って、偏平チューブにビードが多数設けられていても、ヘッダタンクと偏平チューブとのろう付けが、偏平チューブの平面部においてなされるので、当該ろう付けは良好になされる。
【００３０】
尚、前記ろう付け箇所の平面部は、同時に通路部１８を構成することとなり、この場合の通路部１８の長手方向の寸法は、ヘッダタンクの挿入孔７にバーリングが存在するので、これとの関係で５ｍｍ程度が好ましい。
【００３１】
次に、前記構造の偏平チューブを形成する点を説明する。
【００３２】
前記偏平チューブ２を形成するには、ロールに巻取られた所定幅のブレージングシートからなるプレート１３（１３Ａ，１３Ｂ）をロールから順次繰出し、ロール成形により、チューブ幅方向に複数列の長ビード１６，１６を、前記プレートの長手方向に沿う中心線に対し非対称に形成して、長ビードを前記プレートの長手方向に亘って一様に形成する。従って、この時点では、長ビード１６，１６はプレート１３の長手方向に亘って連続して形成され、前記通路部１８は存在していない。
【００３３】
そして、形成された長ビードの適位箇所を、図４に示すように、プレス型１９Ａ，１９Ｂにより当該ビードを元に戻す方向に塑性変形する。この例では、長ビードの塑性変形により再び平面に形成される。
【００３４】
尚、上側のプレス型１９Ａは、底面の型形状を、ヘッダタンク４の挿入孔７の湾曲形状に適合するものとしている。また、偏平チューブ２は左右端部が左右のヘッダタンク４に挿入されるので、上側のプレス型１９Ａには前記湾曲形状の対称的なものを別途用意している。
【００３５】
しかる後、前記長ビードが形成された同一形状のプレートを２枚重ね合わせて偏平チューブ本体を形成する。図５に示すように、プレート１３Ａとプレート１３Ｂは同一形状であって、一方が他方に対しチューブ長手方向において１８０度引っ繰り返しているに過ぎないものである。
【００３６】
また、実施例では、チューブ幅方向に複数列の長ビード１６，１６を、ロール成形により、プレートの長手方向に沿う中心線（図示を省略）に対し非対称に形成している。従って、同一形状のプレート１３のうち一方を１８０度引っ繰り返すと、長ビード１６は平面部１５と当接する形態を実施することができる。つまり、異形状のプレートを２種類用いることなく、１種類のプレートで偏平チューブを形成することができる。
【００３７】
このようにして形成された偏平チューブ２は、図６に示すように、長ビード１６，１６と平面部１５（前述したように端縁側では更に接合部１４）とで複数の流路１７，１７が形成され、各流路１７，１７は他から独立しているので、熱媒体は比較的スムーズに流路内を流れる。そして、前記プレートの長手方向に亘って形成された長ビードの適位箇所に、隣りの流路に連通する通路部１８が複数箇所形成されているので、当該箇所において、チューブ幅方向における熱媒体の交換が適宜なされることとなり、従来の長ビードの場合に生じ得る熱効率の片寄りを回避することが可能となるものである。
【００３８】
前記実施例は、ロール成形で長ビード１６を形成し、通路部１８はプレス成形で形成したが、偏平チューブを形成するにあたり、複数列の長ビードと、前記プレートの長手方向に亘る前記長ビードの適位箇所に設けられる平面部（通路部１８を含む。）とを、プレスにより形成することもできる。この場合、複数のプレスで複数工程とすることもできるが、これらを一つプレスを用いて一つの工程で行うことができるので、偏平チューブを迅速に製造することが可能となる。
【００３９】
次に、上述したようにして形成された２枚のプレート１３Ａ，１３Ｂを重ね合わせ、長ビード１６の先端部を平面部１５に当接して偏平チューブ２を組立てる。
【００４０】
その後、複数の偏平チューブ２の間にフィン３を介装して偏平チューブ２の両端部をヘッダタンク４のチューブ挿入孔７内に挿入する。そして、治具により組立てた後、炉内で一体ろう付けが行われ、チューブ挿入孔７と偏平チューブ２、偏平チューブ２の接合部１４，１４及び、長ビード１６と平面部１５が接合される。
【００４１】
従って、２枚のプレートを重合わせて構成される偏平チューブであっても、互いに当接するプレート１３Ａ，１３Ｂに、互いに当接する長ビード１６と平面部１５が形成されているので、偏平チューブ２を組み付けた際にも、偏平チューブ接合間に隙間が生ずることを防止でき、これらのろう付けを確実に行うことが可能となる。
【００４２】
尚、プレート１３Ａ，１３Ｂは、同一のものを対称にして用いたが、本実施例はこれに限られずに、別形状のものを用いてもよい。
【００４３】また、前記実施例では、偏平チューブ２としては、２枚のプレートを重合わせて形成されるものについて説明したが、これに限らず、従来より使われている１枚のプレートを折り曲げて重ね合わせることに形成されるものにも同様に適用することができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、１枚のプレートを折り曲げて、或いは、２枚のプレートを重ね合わせてなる熱交換器用偏平チューブにおいて、前記プレートに複数列の長ビードを該プレートの長手方向に亘って形成するものであって、この長ビードは、頂部が略平坦に設けられ、前記各長ビードが対向するプレートの当該対向部位を平面に形成し、且つ前記各長ビードの頂部と前記平面部とが接合して、前記長ビードと前記平面部とで複数の流路を形成し、更に、前記プレートの長手方向に亘って形成された長ビードの適位箇所に、隣りの流路に連通する通路部を複数箇所形成し、この通路部は長ビードの長さよりも短く形成されており、更に前記通路部の長手方向の寸法を１０ｍｍ以下とした熱交換器用偏平チューブである。
【００４５】
このように、前記ビードが対向するプレートの当該対向部位を平面に形成するものであるため、ビードはプレートの平面部と対向し、そして、前記ビードは長ビードであり且つ頂部が略平坦に設けられているため、プレート平面部とのろう付けが良好になされ、従来の丸ビードのような不都合は生じない。加えて、これら長ビードと前記平面部とで複数の流路が形成されて、その限りでは各流路は他から独立しているので、一方で、熱媒体は比較的スムーズに流路内を流れることができる。他方で、前記プレートの長手方向に亘って形成された長ビードの適位箇所に、隣りの流路に連通する通路部が複数箇所形成されているので、当該箇所において、チューブ幅方向における熱媒体の交換が適宜なされることとなり、従来の長ビードの場合に生じ得る熱効率の片寄りを回避することが可能となる。また、流路が形成されて、熱媒体がスムーズに流路内を流れる点と、通路部が形成されて、チューブ幅方向における熱媒体の交換が適宜なされる点との調和から、通路部の長手方向の寸法が、１０ｍｍ以下が好ましいものである。
【００４６】
また、本願発明は、１枚のプレートを折り曲げて、或いは、２枚のプレートを重ね合わせてなる熱交換器用偏平チューブにおいて、複数列の長ビードをロール成形により前記プレートの長手方向に沿う中心線に対し非対称に形成し、前記プレートの長手方向に亘って形成された長ビードの適位箇所を、当該ビードを元に戻す方向に塑性変形し、しかる後、前記長ビードが形成された１枚のプレートを折り曲げて、或いは、同一形状のプレートを２枚重ね合わせて偏平チューブ本体を形成し、前記長ビードの頂部と、該長ビードが対向するプレートの平面とが接合して、前記長ビードと前記平面とで複数の流路を形成し、更に、前記塑性変形の箇所が、隣りの流路に連通する通路部を構成する熱交換器用偏平チューブの製造方法である。
【００４７】
このように、本願発明は、偏平チューブを形成するにあたり、複数列の長ビードをロール成形により前記プレートの長手方向に沿う中心線に対し非対称に形成して、長ビードを前記プレートの長手方向に亘って一様に形成し、そして、形成された長ビードの適位箇所を、当該ビードを元に戻す方向に塑性変形し、しかる後、前記長ビードが形成された同一形状のプレートを２枚重ね合わせて偏平チューブ本体を形成し、前記長ビードの頂部と、該長ビードが対向するプレートの平面とが接合して、前記長ビードと前記平面とで複数の流路を形成し、更に、前記塑性変形の箇所が、隣りの流路に連通する通路部を構成する熱交換器用偏平チューブの製造方法であるため、長ビードはロール成形により画一的に且つ迅速に形成され、その工程後に前記通路部が形成されるので、ロール成形が効率的に行われる。
【００４８】
また、前記プレートの長手方向に亘って形成された長ビードの適位箇所に、隣りの流路に連通する通路部が複数箇所形成されているので、当該箇所において、チューブ幅方向における熱媒体の交換が適宜なされることとなり、従来の長ビードの場合に生じ得る熱効率の片寄りを回避することが可能となる。
【００４９】
このように、本発明によれば、プレート同士をその全面に亘って確実に係合させ、その状態で熱交換効率のよくなる熱交換器用偏平チューブとその製造方法を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係り、積層型熱交換器の正面図である。
【図２】ヘッダタンクの挿入孔に挿入された偏平チューブの端部を示す縦断面図である。
【図３】偏平チューブを示す斜視図である。
【図４】偏平チューブを構成するプレートを示す斜視図である。
【図５】偏平チューブを組み立てる際の斜視図である。
【図６】偏平チューブの一部の平面図である。
【図７】従来例に係り、偏平チューブの縦断面図である。
【符号の説明】
１　　積層型熱交換器
２　　偏平チューブ
４　　ヘッダタンク
７　　挿入孔
１３Ａ　　プレート
１３Ｂ　　プレート
１５　　平面部
１６　　長ビード
１７　　流路
１８　　通路部

Claims

１枚のプレートを折り曲げて、或いは、２枚のプレートを重ね合わせてなる熱交換器用偏平チューブにおいて、
前記プレートに複数列の長ビードを該プレートの長手方向に亘って形成するものであって、この長ビードは、頂部が略平坦に設けられ、
前記各長ビードが対向するプレートの当該対向部位を平面に形成し、且つ前記各長ビードの頂部と前記平面部とが接合して、前記長ビードと前記平面部とで複数の流路を形成し、
更に、前記プレートの長手方向に亘って形成された長ビードの適位箇所に、隣りの流路に連通する通路部を複数箇所形成し、この通路部は長ビードの長さよりも短く形成されており、更に前記通路部の長手方向の寸法を１０ｍｍ以下としたことを特徴とする熱交換器用偏平チューブ。
前記複数列の長ビードは、前記プレートの長手方向に沿う中心線に対し非対称に形成され、前記長ビードが形成された同一形状のプレートを２枚重ね合わせて偏平チューブ本体が形成されることを特徴とする請求項１記載の熱交換器用偏平チューブ。
前記プレートの端部であって該プレートがヘッダタンクとろう付けされる箇所の外面が平面であることを特徴とする請求項１記載の熱交換器用偏平チューブ。
１枚のプレートを折り曲げて、或いは、２枚のプレートを重ね合わせてなる熱交換器用偏平チューブにおいて、
複数列の長ビードをロール成形により前記プレートの長手方向に沿う中心線に対し非対称に形成し、
前記プレートの長手方向に亘って形成された長ビードの適位箇所を、当該ビードを元に戻す方向に塑性変形し、
しかる後、前記長ビードが形成された１枚のプレートを折り曲げて、或いは、同一形状のプレートを２枚重ね合わせて偏平チューブ本体を形成し、
前記長ビードの頂部と、該長ビードが対向するプレートの平面とが接合して、前記長ビードと前記平面とで複数の流路を形成し、
更に、前記塑性変形の箇所が、隣りの流路に連通する通路部を構成することを特徴とする熱交換器用偏平チューブの製造方法。