JP2004003863A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 生産性の向上とコストの低減のためにブレージングシートによってチューブを成形すると共に、ブレージングシートでチューブを成形することによって生じる不具合を解消する。
【解決手段】 ブレージングシートによって形成されるチューブエレメントにおいて、一方のフィン当接側面から他方のフィン当接側面に突出する長手方向に伸びるビードを形成して、チューブエレメントの耐圧性能、熱交換率を向上させると共に、チューブエレメントの両端部をビードを形成しないフラットとして、チューブエレメントの挿着性を向上させる。また、前記ヘッダパイプとビード端部との間の間隔を2mmから10mmの範囲内として、耐圧とろう付け性との間のバランスを図る。
【選択図】 図2
【解決手段】 ブレージングシートによって形成されるチューブエレメントにおいて、一方のフィン当接側面から他方のフィン当接側面に突出する長手方向に伸びるビードを形成して、チューブエレメントの耐圧性能、熱交換率を向上させると共に、チューブエレメントの両端部をビードを形成しないフラットとして、チューブエレメントの挿着性を向上させる。また、前記ヘッダパイプとビード端部との間の間隔を2mmから10mmの範囲内として、耐圧とろう付け性との間のバランスを図る。
【選択図】 図2
Description
この発明は、車両用空調装置等に使用される冷房サイクルの一部を構成する熱交換器に関する。
従来の熱交換器として、特許文献1に開示される熱交換器は、押出成形によって形成されたチューブと、このチューブの間に配されるフィンと、一対のヘッダによって構成されるものである。この熱交換器は、蒸発器として、或いは蒸発器と凝縮器との間で切り換えられる兼用タイプの熱交換器として使用されるもので、蒸発器として使用した場合に、チューブ表面に付着する結露水の排出を効率よく行うためにチューブ表面に凹状の排水部が形成されたものである。また、排水部をチューブの端部には形成しないようにして、チューブをヘッダに挿着し易いようにしているものである。また、チューブの伝熱性能を向上させるためにチューブを薄く形成することが望ましいが、チューブを薄く形成すると耐圧性能が低下する恐れがある。このため、チューブ内に複数の仕切壁を形成し、チューブの耐圧性能を向上させている。
特開平7−190661号公報
しかしながら、最近では生産性の向上とコストの低減を目的として、押出成形ではなく、ブレージングシートによってチューブを成形することが行われており、このため、ブレージングシートにより偏平パイプ状に形成されたチューブの耐圧性能を向上させるためにチューブ内にインナーフィンを挿入してろう付けすることが行われてきた。
このため、本発明は、生産性の向上とコストの低減のためにブレージングシートによってチューブを成形すると共に、ブレージングシートでチューブを成形することによって生じる不具合を解消した熱交換器を提供することを目的とする。
したがって、この発明に係る熱交換器は熱交換媒体の流入口及び流出口が形成される一対のヘッダパイプと、この一対のヘッダパイプの間を連痛する複数のチューブエレメントと、複数のチューブエレメントの間に配されるフィンとによって構成される熱交換器において、前記チューブエレメントは、一枚のブレージングシートの中央を折り曲げることにより形成され、前記チューブエレメントの前記フィンが当接する2つの上下側面には、その各々に、他方の側面に向けて突出するろう付することにより他側と接合される複数の流路を形成する複数のビードがチューブエレメント長手方向に連続して形成されると共に、該ビードの形成によりチューブエレメント外周表面にそのチューブエレメント長手方向に連続したビード溝が形成され、チューブエレメントには、両端から所定の範囲に渡って、外形がヘッダパイプのチューブ挿入孔とほぼ同一形状となるように、フラット形状に形成され、前記チューブエレメントを前記ヘッダパイプに挿着した時に、前記ヘッダパイプとビード溝端部との間の間隔が2mmから10mmの範囲内にあること(請求項1)。またチューブエレメントは、2つの側面の各々の側を形成する2つのブレージングシートにより形成しても良いものである(請求項2)。
よって、この発明によれば、ブレージングシートによって形成されるチューブエレメントの両端部にはフラット部が形成されるために、チューブエレメントの挿着部分の形状が簡易化することができると共に、ヘッダパイプに形成するチューブエレメントの挿着孔の形状を同様に簡易することができるため、ヘッダパイプへの挿着性を向上させることができる。さらに、各々が側面から突出するビードを一体に成形できることによって、チューブエレメントの耐圧性能を向上させることができ、上記課題を達成することができる。
また、ビードを突出形成したことによって、冷媒の当接する表面積、言い換えるとチューブエレメントを介して冷媒と空気が接触する面積を増大させることができるため、冷媒の熱交換率を向上させることができる。さらに、前記ヘッダパイプとビード端部との間の間隔を2mmから10mmの範囲内とすることによって、ビードのないフラット部がチューブエレメント内の流れる冷媒の圧力によって変形することを防止できると共に、ビードが前記ヘッダパイプに近接し過ぎることによるビード溝へロウ流れを防止できるため、チューブエレメントとヘッダパイプとの接合を良好に維持できるものである。尚、実験冷媒圧力60Kg/cm2 Gで熱交換器の積層方向の変形量を0mmとする範囲は、前記間隔が0mmから5mmの範囲であり、誤差範囲として変形量を2mmとする範囲は、前記間隔が10mmまでである。また、ビード端部へのろう流れの許容範囲は2mmである。これによって、前記間隔の最適範囲として2mmから10mmの範囲が設定された。
また、この発明において、前記チューブエレメントは、一枚のブレージングシートにより一体に形成されたことにある。これによって、一枚のブレージングシートにより連続してチューブエレメントを形成できるために、生産性を向上させることができ、さらにチューブエレメントの一方の側面のろう付け部分を不要とすることができることから、チューブエレメントの耐圧性能を向上させることができる。
さらに、請求項2番目の発明では、この場合は、ブレージングシートを曲げる工程が不要となるために、各々の側面の形成が容易となり、これによって製造ラインを短くすることができるという利点が生じる。
以下、この発明の実施例について図面に基づいて説明する。
図1に示す熱交換器1は、例えば車両用空調装置の冷房サイクルの一部を構成するコンデンサとして使用されるもので、一対のヘッダパイプ2,3と、この一対のヘッダパイプ2及び3間を連通する複数のチューブエレメント4と、このチューブエレメント4の間に配されるコルゲートフィン5とによって構成されるものである。また、前記一対のヘッダパイプ2,3には、冷媒入口パイプ6及び冷媒出口パイプ7が設けられる。
この実施例においては、一方のヘッダパイプ2の上部に冷媒入口パイプ6が設けられ、他方のヘッダパイプ3の下部に冷媒出口パイプ7が設けられ、またヘッダパイプ2,3の所定の部分が図示しない仕切りプレートにて仕切られて、複数段(奇数段)の冷媒流路を有する熱交換器1が構成されるものである。尚、図1中において、30で示されるものは、ヘッダパイプ2及び3の端部を閉塞する蓋であり、31及び32は前記チューブエレメント4及びフィン5の積層方向の両端を保持するエンドプレートである。
上記構成の熱交換器1において、第1の実施例に係るチューブエレメント4は、図2及び図3に示すように、ブレージングシートにより偏平パイプ形状に形成されたもので、フィン5と当接する2つの対向する側面8,9には、チューブエレメント4の長手方向に延設されたビード10,11が形成されている。また、前記ビード10は側面8から側面9に向かって突出形成され、その先端が側面9の内側に当接してろう付けされたもので、前記ビード11は側面9から側面8に向かって突出形成され、その先端が側面8の内側に当接してろう付けされたものである。尚、この実施の形態においては、前記ビード10とビード11とは、所定の間隔を有してずれた位置に配されるものである。
これによって、チューブエレメント4内の空間はビード10,11によって分割され、複数の冷媒流路13、この実施の形態においては3本の冷媒流路13が形成されるものである。尚、図2中における14,15は、チューブエレメント4の接合側部を形成するろう付け代である。
さらに、ビード10,11が形成されることによって、その端部が対向する側面にろう付けされて固定されることによってチューブエレメント4の耐圧性能を向上させ、またビー10,11の側面によって冷媒流路13を流れる冷媒とチューブエレメント4との接触面積と大きくとることができると共に、チューブエレメント4の表面と空気との接触面積を大きくとることができるために、冷媒の熱交換効率を向上させることができる。
しかしながら、前記ビード10,11をチューブエレメント4の端部まで形成した場合、ヘッダパイプ2,3に形成されるチューブエレメントの挿着孔の形状が複雑になるため、本発明においては、チューブエレメント4の長手方向両端部に、所定範囲に渡って前記ビード10,11を形成しないフラット部12を設けるようにしたものである。これによって、ヘッダパイプ2,3に形成された挿着孔20を、簡易な形状とすることができると共に、チューブエレメント4の両端部も偏平パイプ形状とすることができるため、チューブエレメント4のヘッダパイプ2,3への挿着作業性を向上させることができるものである。
また、ヘッダパイプ2,3の端部とビード10,11により外周面に形成のビード溝の端部との間の間隔Aと、熱交換器1の変形量Bとの関係は、実験により図4で示す特性が認められた。この特性は、前記熱交換器1に実験圧力60Kg/cm2 Gの冷媒(通常の流れる冷媒の圧力は、15〜20Kg/cm2 G)を供給して、前記間隔と、熱交換器の積層方向の変形量、特にフラット部12の変形量Bとの関係を求めたもので、実験圧力による熱交換器の変形量Bを0mmとする範囲は、前記間隔Aが0mmから5mmの範囲であった。また、許容範囲として誤差範囲の変形量Bを2mmとして設定した場合、前記間隔Aの範囲は10mmまでとなった。
また、前記間隔Aを小さくしすぎると、ビード10,11により外周面に形成のビード溝の端部がヘッダパイプ2,3とチューブエレメント4とのろう付け部分に接近しすぎるため、接合部分のろうがビード10,11により外周面に形成のビード溝に流れ込んで前記接合部分がろう不足となり、接合不良が生じることが懸念される。このため、ろう流れを防止する範囲として間隔Aを2mm以上空けることが望まれる。これによって、前記間隔Aの最適値として2mmから10mmの範囲を設定するものである。
以上の構成のチューブエレメント1を成形する方法として、例えば図5に示す方法がある。ドラム40から該ドラム40に巻回されたブレージングシート41が連続して送りだされ、第1のローラ部100を通過する時に、ブレージングシート41の送り出し方向(長手方向)にろう付け代14,15及びビード10,11が連続して形成される。次に、第2のローラ部110を通過する時に、前記送り出し方向に所定の間隔で前記ビード10,11の打ち戻しが実行され、フラット部12が形成される。
そして、第3のローラ部120から第4のローラ部130にかけて徐々に折り曲げられて偏平パイプ形状に形成され、切断部140にて切断されてチューブエレメント4が形成されるものである。尚、この後、チューブエレメント4は、一対のヘッダパイプ2,3に挿着されると共に、該一対のヘッダパイプ2,3の間でフィン5とともに交互に積層されてエンドプレート31,32と共に治具で挟持された仮組付けされた後、炉中ろう付けされるものである。
これによって、チューブエレメント4においては、図6に示すように、前記ろう付け代14,15が接着されると共に、前記ビード10,11の先端部分と、この先端部分が当接する面との間がろう付けされた複数の冷媒流路13を形成して、チューブエレメント4の形成が完了すると同時に、前記ヘッダパイプ2,3に形成のチューブエレメントの挿着孔20とチューブエレメント4との間もろう付けされて、ヘッダパイプ2,3とチューブ4との挿着も完了し、熱交換器1の形成が完了するものである。
図7に示す第2の実施例に係るチューブエレメント41は、一方の側面を形成する第1のプレート42と、他方の側面を形成する第2のプレート43によって構成される。さらに、前記第1のプレート42には、長手方向に沿った両側面にろう付け代47が形成されると共に、第2のプレート側に突出するビード44が形成され、さらに長手方向両端にはフラット部49が形成される。同様に、前記第2のプレート43には、長手方向に沿った両側面にろう付け代48が形成されると共に、第1のプレート側に突出するビード45が形成され、さらに長手方向両端にはフラット部49が形成される。これによって、チューブエレメント41の内部には、複数の冷媒流路46が形成されるものである。尚、前記ビード44とビード45は、所定の間隔でずれた位置に形成されており、そのビードの頂点は、対向するプレートの内面に当接してろう付けされるものである。この第2の実施の形態に係るチューブエレメント41の場合、第1及び第2のプレート42,43は同一部品として形成するが、対面接合させる場合に部品に方向性が生じる。
以上のように、第2の実施例に係るチューブエレメント41においては、第1及び第2のプレート42,43を、2枚のブレージングシートにより形成したことによって、前記第1の実施例に係るチューブエレメント4に比べて、ろう付け部分が増えるものの、前記図5で示す製造工程においては、第3及び第4のローラ部による工程、いわゆる曲げ加工の固定を削除できるため、チューブエレメントの形成を簡略化することができる。
また、図8に示す第3の実施例に係るチューブエレメント51は、一方の側面を形成する第1のプレート52と、他方の側面を形成する第2のプレート52によって構成される。さらに、前記第1のプレート52には、長手方向に沿った両側面にろう付け代58が形成されると共に、第2のプレート側に突出するビード54,55が形成され、さらに長手方向両端にはフラット部61が形成される。同様に、前記第2のプレート53には、長手方向に沿った両側面にろう付け代59が形成されると共に、第1のプレート側に突出するビード56,57が形成され、さらに長手方向両端にはフラット部61が形成される。尚、前記第1のプレート52のビード54は前記第2のプレート53のビード56と対面接合され、前記第1のプレート52のビード55は前記第2のプレート53のビード57と対面接合されるものである。これによって、チューブエレメント51の内部には、複数の冷媒流路60が形成されるものである。
これによって、この第3の実施例に係るチューブエレメント51においては、同一の部品を対面接合させるだけでよく、特に位置整合による作業性の低下を防止できる。
1 熱交換器
2,3 ヘッダパイプ
4,41,51 チューブエレメント
5 フィン
10,11,44,45,54,55,56,57 ビード
12,49,61 フラット部
2,3 ヘッダパイプ
4,41,51 チューブエレメント
5 フィン
10,11,44,45,54,55,56,57 ビード
12,49,61 フラット部
Claims (2)
- 熱交換媒体の流入口及び流出口が形成される一対のヘッダパイプと、この一対のヘッダパイプの間を連通する複数のチューブエレメントと、複数のチューブエレメントの間に配されるフィンとによって構成される熱交換器において、
前記チューブエレメントは、一枚のブレージングシートの中央を折り曲げることにより形成され、
前記チューブエレメントの前記フィンが当接する2つの上下側面には、その各々に、他方の側面に向けて突出するろう付することにより他側と接合される複数の流路を形成する複数のビードがチューブエレメント長手方向に連続して形成されると共に、該ビードの形成によりチューブエレメント外周表面にそのチューブエレメント長手方向に連続したビード溝が形成され、
チューブエレメントには、両端から所定の範囲に渡って、外形がヘッダパイプのチューブ挿入孔とほぼ同一形状となるように、フラット形状に形成され、前記チューブエレメントを前記ヘッダパイプに挿着した時に、前記ヘッダパイプとビード溝端部との間の間隔が2mmから10mmの範囲内にあることを特徴とする熱交換器。 - 前記チューブエレメントは、一枚のブレージングプレートに一体に形成されたことに代えて、2つの側面の各々の側を形成する2つのブレージングシートより形成されたことを特徴とする請求項1記載の熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003287408A JP2004003863A (ja) | 2003-08-06 | 2003-08-06 | 熱交換器 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003287408A JP2004003863A (ja) | 2003-08-06 | 2003-08-06 | 熱交換器 |
Related Parent Applications (1)
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004003863A true JP2004003863A (ja) | 2004-01-08 |
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JP2003287408A Pending JP2004003863A (ja) | 2003-08-06 | 2003-08-06 | 熱交換器 |
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JP (1) | JP2004003863A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2008141715A2 (de) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Modine Manufacturing Company | Wärmetauscherkern, herstellungsverfahren, walzenstrasse |
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2003
- 2003-08-06 JP JP2003287408A patent/JP2004003863A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008141715A2 (de) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Modine Manufacturing Company | Wärmetauscherkern, herstellungsverfahren, walzenstrasse |
WO2008141715A3 (de) * | 2007-05-18 | 2009-01-22 | Modine Mfg Co | Wärmetauscherkern, herstellungsverfahren, walzenstrasse |
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