JP2005090839A

JP2005090839A - 熱交換チューブ

Info

Publication number: JP2005090839A
Application number: JP2003323997A
Authority: JP
Inventors: Soichi Kato; 宗一加藤
Original assignee: Zexel Valeo Climate Control Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】インナーフィンをより合理的に構成してなる熱交換チューブを提供すること。
【解決手段】媒体を流通する流路１１０にインナーフィン２００を設けてなるチューブであって、当該チューブに伝わる熱にて媒体の熱交換をする熱交換チューブにおいて、インナーフィンは、波形が互いに不一致とされ且つ振幅方向の軸Ｌ_１及び波長方向の軸Ｌ_２が互いに平行とされた複数の波状部２１０，２２０を備え、波状部は、振幅方向に対して交互に突出した凸部２０１と、凸部の間を繋ぐ中間部２０２とを有し、複数の波状部は、それらの中間部同士が連結され、凸部と中間部との付根２０３は、中間部同士の交差角度θを減少する方向に屈曲している構成の熱交換チューブである。
【選択図】図１

Description

本発明は、媒体を流通する流路にインナーフィンを設けてなる熱交換チューブに関する。

一般に、媒体を流通するチューブを備え、そのチューブに伝わる熱にて媒体の熱交換をする熱交換器が知られている。このような熱交換チューブは、媒体を流通する流路にインナーフィンを設けることにより、媒体の熱交換効率を向上することが可能である。インナーフィンは、帯状の素材を所定の形状にロール成形して作成されている。また、インナーフィンを媒体流路の内面にろう付けすれば、チューブの耐圧性を向上することが可能である。インナーフィンを備えた熱交換チューブは、特許文献１乃至１８にも開示されている。
特開平４−３３２３９３号公報特開平５−１１３２９７号公報特開平５−２７８２８４５号公報特開平７−２６５９８５号公報特開平８−２７１１６７号公報特開平９−２２９５７８号公報特開平１０−１９７１８０号公報特開平１１−３１６０９５号公報特開平１１−３２０００２号公報特開平１１−３３７２８４号公報特開２０００−５５５８３号公報特開２０００−１０５０８９号公報特開２００１−３８４３９号公報特開２００１−２２１５８８号公報特開２００２−１０７０８２号公報特開２００２−３５００８３号公報特開２００２−３７２３４０号公報特開２００３−４２６７７号公報

さて近年、熱交換チューブは、熱交換器の性能をより向上するべく小型化される傾向にあり、流路の内部に設けるインナーフィンについても、熱交換チューブの小型化に応じて小型化及び薄肉化するとともに一層の構造的工夫が求められている。例えば特許文献１５に記載されたもののように、所定の波形の波状部をオフセットして連続させたインナーフィンは、波状部同士の間が破断し易いという問題がある。かかる問題の対策としては、双方の波状部に、互いにある程度平行に連続する部位を所定のピッチで設ける方法もあるが、流路のスペースを有効に利用する観点からは、その部位が不利益を生じる原因となる。とりわけ、波状部同士の間が破断し易いという問題は、インナーフィンの小型化及び薄肉化に伴いますます顕著となりつつあり、熱交換チューブの製造現場においては、より優れた性能を有するとともに波状部同士の破断が効率よく防止されたインナーフィンを望む要請が高まっている。本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インナーフィンをより合理的に構成してなる熱交換チューブを提供することである。

本願第１請求項に記載した発明は、媒体を流通する流路にインナーフィンを設けてなるチューブであって、当該チューブに伝わる熱にて前記媒体の熱交換をする熱交換チューブにおいて、前記インナーフィンは、波形が互いに不一致とされ且つ振幅方向の軸及び波長方向の軸が互いに平行とされた複数の波状部を備え、前記波状部は、前記振幅方向に対して交互に突出した凸部と、前記凸部の間を繋ぐ中間部とを有し、前記複数の波状部は、それらの中間部同士が連結され、前記凸部と前記中間部との付根は、前記中間部同士の交差角度θを減少する方向に屈曲している構成の熱交換チューブである。すなわち、波形が互いに不一致となる波状部を連結してなるインナーフィンは、波状部同士が破断し易いという問題がある。そこで本発明は、凸部と中間部との付根の屈曲により、互いに連結される中間部同士の交差角度θをを減少し、波状部同士の連結個所における素材の捩じれを低減する構成を採用した。このような構成によると、インナーフィンの波状部同士は比較的破断しにくいものとなる。

本願第２請求項に記載した発明は、請求項１において、前記中間部同士の交差角度θが鋭角である構成の熱交換チューブである。すなわち、波状部同士の連結個所における素材の捩じれを低減するには、中間部同士の交差角度θは鋭角であることが望ましい。

本願第３請求項に記載した発明は、請求項１又は２において、前記インナーフィンの素材の板厚は、０．０３〜０．２０ｍｍの範囲であるとともに、前記波状部の波形のピッチは、０．３〜２．０ｍｍの範囲である構成の熱交換チューブである。すなわち、近年では熱交換チューブの小型化に応じてインナーフィンの小型化及び薄肉化が図られている。そして、波状部同士の間が破断し易いという問題は、インナーフィンの小型化及び薄肉化に伴いますます顕著となりつつあるところ、本発明の構成は、かかる問題に対処する方法として極めて有効に利用することが可能である。本発明における数値範囲は、インナーフィンの性能及び現状の製造技術を踏まえて設定した値である。

本願第４請求項に記載した発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記凸部の頂部は、前記流路の内面にろう付けした構成の熱交換チューブである。すなわち、凸部の頂部を流路の内面にろう付けすることによれば、熱交換チューブの耐圧性が確実に向上される。

本願第５請求項に記載した発明は、請求項４において、前記凸部の頂部をフラットとした構成の熱交換チューブである。すなわち、凸部の頂部をフラットとし、これを流路の内面にろう付けすることによれば、ろう付け面積が十分に確保され、ろう付け強度及びろう付けの信頼性が確実に向上される。

本発明によれば、インナーフィンをより合理的に構成してなる熱交換チューブを得ることができる。

以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１乃至図３に示す本例の熱交換チューブ１は、媒体を流通する流路１１０にインナーフィン２００を設けてなるものである。媒体は、チューブ１に伝わる熱にて熱交換をする。

このチューブ１は、アルミ製又はアルミ合金製の帯状の素材をロール成形し、これをろう付けしてなる偏平型のものである。望ましいチューブ１の寸法は、厚さが１．０〜１．２ｍｍであり、幅が１２〜１６ｍｍである。また、望ましいチューブ１の素材の寸法は、板厚が０．２０〜０．３０ｍｍである。チューブ１の素材の幅方向両端部は、チューブ１の幅方向における一方の端部１０１において、互いに離れることがないように係合されている。インナーフィン２００は、チューブ１のロール成形の適宜段階においてチューブ１の素材の間に挿入されて、流路１１０の内部に設けられる。

また、各部の要所には、ろう付けに要するろう材及びフラックスが設けられる。例えば、チューブ１の素材は、ＪＩＳ規格Ａ３００３等の所定のアルミ合金を芯材とし、その芯材の外側にＪＩＳ規格Ａ７０７２等の犠牲層を設けたクラッド材とする。また、インナーフィン２００の素材は、ＪＩＳ規格Ａ３００３等の所定のアルミ合金の両面にＪＩＳ規格Ａ４０４５等のろう材層を設けたクラッド材とする。前記フラックスは、チューブ１の内面の要所にも塗布される。

本例のインナーフィン２００は、所定の板厚のアルミ製又はアルミ合金製の帯状の素材をロール成形してなるものである。本例におけるインナーフィン２００の素材の板厚は、０．０３〜０．２０ｍｍの範囲となっている。尚、かかる板厚のより望ましい数値範囲は、０．０５〜０．１０ｍｍである。このインナーフィン２００は、流路１１０の流通方向に亘り、第１の波状部２１０と第２の波状部２２０とを交互に備えている。また、流路１１０の幅方向に対するインナーフィン２００の両端部には、第１の波状部２１０と第２の波状部２２０とを連結する帯部２３０がそれぞれ設けられている。

第１の波状部２１０と第２の波状部２２０とは、それらの波形が互いに不一致とされ且つ振幅方向の軸Ｌ_１及び波長方向の軸Ｌ_２が互いに平行とされている。本例の場合、具体的には、同じ振幅及び同じ波長の波形を呈するとともに、その位相が互いに反転したものとなっている。第１波状部２１０及び第２波状部２２０の波形のピッチは、０．３〜２．０ｍｍの範囲となっている。尚、かかるピッチのより望ましい数値範囲は、０．８〜１．２ｍｍである。また、第１の波状部２１０及び第２の波状部２２０はそれぞれ、振幅方向に対して交互に突出した凸部２０１と、凸部２０１の間を繋ぐ中間部２０２とを有する。第１の波状部２１０と第２の波状部２２０とは、それらの中間部２０２同士が連結されている。また、凸部２０１と中間部２０２との付根２０３は、第１の波状部２１０の中間部２０２と第２の波状部２２０の中間部２０２との交差角度θを減少する方向に屈曲している。つまり、凸部２０１と中間部２０２との付根２０３の屈曲により、互いに連結される中間部２０２同士の交差角度θを減少して、第１の波状部２１０と第２の波状部２２０との連結個所における素材の捩じれを低減する構成となっている。特に本例では、交差角度θは鋭角となっている（図例は約６０°）。このような構成によると、第１の波状部２１０と第２の波状部２２０とは比較的破断しにくいものとなる。また仮に、第１の波状部２１０の中間部２０２と第２の波状部２２０の中間部２０２とを互いに平行に連続させると、流路１１０のスペースを有効に利用する観点からは、これが不利益を生じる原因となるが、本例では、中間部２０２同士を交差させているため、そのような不都合を回避することができる。

更に本例の場合、凸部２０１の頂部２０１ａはフラットとなっており、この頂部２０１ａは流路１１０の内面にろう付けされている。このような構成によれば、熱交換チューブ１の耐圧性が確実に向上される。特に、頂部２０１ａがフラットであるため、そのろう付け面積は十分に確保され、ろう付け強度及びろう付けの信頼性が確実に向上される。また、流路１１０の内面とインナーフィン２００との摩擦が増大するので、ろう付け前において熱交換チューブ１を所定の長さに切断する場合において、インナーフィン２００の位置ずれが防止されるという利点もある。

以上説明したように、本例の熱交換チューブ１は、インナーフィン２００をより合理的に構成してなるものであり、冷凍サイクルの放熱器やエバポレータ、及び自動車のラジエータやヒータコア等、各種熱交換器の構成部品として好適に利用することができる。また、本例におけるインナーフィン２００の構成は、特許請求の範囲に記載した技術的範囲において適宜に設計変更が可能であり、図例したものに限定されないことは勿論である。

本発明の熱交換チューブは、冷凍サイクルの放熱器やエバポレータ、及び自動車のラジエータやヒータコア等、各種熱交換器の構成部品として好適に利用することができる。

本発明の実施例に係り、熱交換チューブの断面図及びその要部拡大図である。本発明の実施例に係り、熱交換チューブの斜視図である。本発明の実施例に係り、インナーフィンの斜視図である。

符号の説明

１熱交換チューブ
１０１端部
１１０流路
２００インナーフィン
２０１凸部
２０１ａ頂部
２０２中間部
２０３付根
２１０第１の波状部
２２０第２の波状部
２３０帯部
θ 中間部同士の交差角度
Ｌ_１振幅方向の軸
Ｌ_２波長方向の軸

Claims

媒体を流通する流路にインナーフィンを設けてなるチューブであって、当該チューブに伝わる熱にて前記媒体の熱交換をする熱交換チューブにおいて、
前記インナーフィンは、波形が互いに不一致とされ且つ振幅方向の軸及び波長方向の軸が互いに平行とされた複数の波状部を備え、
前記波状部は、前記振幅方向に対して交互に突出した凸部と、前記凸部の間を繋ぐ中間部とを有し、
前記複数の波状部は、それらの中間部同士が連結され、
前記凸部と前記中間部との付根は、前記中間部同士の交差角度θを減少する方向に屈曲していることを特徴とする熱交換チューブ。
前記中間部同士の交差角度θが鋭角であることを特徴とする請求項１記載の熱交換チューブ。
前記インナーフィンの素材の板厚は、０．０３〜０．２０ｍｍの範囲であるとともに、前記波状部の波形のピッチは、０．３〜２．０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換チューブ。
前記凸部の頂部は、前記流路の内面にろう付けしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の熱交換チューブ。
前記凸部の頂部をフラットとしたことを特徴とする請求項４記載の熱交換チューブ。