JP2005106389A

JP2005106389A - 熱交換チューブ

Info

Publication number: JP2005106389A
Application number: JP2003340601A
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: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21
Also published as: US20070119581A1; EP1681528A1; WO2005033606A1; EP1681528A4

Abstract

【課題】より合理的に構成された熱交換チューブを提供すること。
【解決手段】当該チューブに伝わる熱にて媒体が熱交換をする熱交換チューブにおいて、流路区画体たるインナーフィン３００の頂部３１０とチューブ本体部２００の内面とのろう付けに要するろう材は、チューブ本体部を構成する第１素材にはクラッドせずに、インナーフィンを構成する第２素材にクラッドする。また、熱交換チューブは、当該チューブの厚さｔ_ｔｕｂｅが１．２ｍｍ以下、当該チューブの幅ｗ_ｔｕｂｅが１６ｍｍ以下、第１素材の板厚ｔ_１が０．２５ｍｍ以下、第２素材の板厚ｔ_２が０．１０ｍｍ以下、インナーフィンにて区画された前記流路の相当直径が０．５５９ｍｍ以下とする。更に、炉中ろう付けにおいては、流路の内部に設けたろう材が、外部から流路の内部に浸入するろう材よりも早く溶融することにより、流路の目詰まりが防止されるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、その流路を流通する媒体が当該チューブに伝わる熱にて熱交換をする熱交換チューブに関する。

冷凍サイクルに用いられる放熱器やエバポレータ等の熱交換器としては、偏平型の熱交換チューブとコルゲート型の放熱フィンとを交互に積層してコアをなすとともに、チューブの端部をタンクに接続してなるものが知られている。冷媒は、タンクから熱交換器の内部に取り入れられて、コアに伝わる熱にて熱交換をしつつ熱交換チューブを流通した後、タンクから外部に排出される。また、このような熱交換器は、熱交換チューブ、フィン、タンク等の構成部材を一体に組み立てるとともに、その組み立て体を炉中ろう付けして製造されている。

この種の熱交換器に用いられる熱交換チューブは、特許文献１乃至３３にも開示されている。熱交換チューブは、媒体を流通する流路の外郭を構成するチューブ本体部の内部にコルゲート型の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。また、インナーフィンをチューブ本体部の内面にろう付けすれば、チューブの耐圧強度を向上することが可能である。
特開昭６０−１１４６９８号公報実開昭６１−８７８３号公報特開昭６１−６６０９１号公報実開昭６２−８５７６号公報実開昭６２−１４２４４０号公報実開昭６３−１３４２７３号公報実開昭６３−１５０７２１号公報実開昭６３−１５９６６７号公報実開昭６３−１７９４７２号公報実開平１−８０７１号公報特開平４−１９８６９２号公報特開平５−１８９３号公報特開平５−１１３２９７号公報特開平５−１６９２４６号公報特開平６−７４６０７号公報特開平６−１２９７３４号公報特開平７−３２１３３号公報特開平７−２６５９８５号公報特開平８−１７０８８８号公報特開平８−２７１１６７号公報特開平９−２０６９８０号公報特開平１０−１９７１８０号公報特開平１０−３００３８２号公報特開平１１−１０１５８６号公報特開平１１−２４８３８３号公報特開平１１−２５７８８６号公報特開平１１−２６４６７５号公報特開２０００−９７５８９号公報特開２０００−１０５０８９号公報特開２００１−３８４３９号公報特開２００１−１０７０８２号公報特開２００１−２２１５８８号公報特開２００２−３５００８３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且つ精密化される傾向にあり、その性能及び製造性を向上するにあたっては、各部の寸法設定やろう材の配置構成等がますます重要な条件となっている。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、現状の製造技術を踏まえつつより合理的に構成された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の外郭を構成するチューブ本体部と、前記流路を区画するコルゲート型のインナーフィンとを備え、前記インナーフィンの頂部は、前記チューブ本体部の内面にろう付けした偏平型のチューブであって、当該チューブに伝わる熱にて前記媒体が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の頂部と前記チューブ本体部の内面とのろう付けに要するろう材は、前記チューブ本体部を構成する第１素材にはクラッドせずに、前記インナーフィンを構成する第２素材にクラッドした構成の熱交換チューブである。

本願第２請求項に記載した発明は、請求項１において、前記第２素材における前記ろう材のクラッド層の厚さは、前記第２素材の板厚に対し、その割合が５〜１０％である構成の熱交換チューブである。

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、前記第２素材の板厚が０．１ｍｍ以下である構成の熱交換チューブである。

本願第４請求項に記載した発明は、請求項３において、前記第２素材の板厚が０．０５〜０．０７ｍｍである構成の熱交換チューブである。

本願第５請求項に記載した発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記第１素材の板厚が０．２５ｍｍ以下である構成の熱交換チューブである。

本願第６請求項に記載した発明は、請求項５において、前記第１素材の板厚が０．１８〜０．２４ｍｍである構成の熱交換チューブである。

本願第７請求項に記載した発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、当該チューブの厚さが１．２ｍｍ以下である構成の記載の熱交換チューブである。

本願第８請求項に記載した発明は、請求項７において、当該チューブの厚さが０．８〜１．２ｍｍである構成の熱交換チューブである。

本願第９請求項に記載した発明は、請求項１乃至８のいずれかにおいて、当該チューブの幅が１６ｍｍ以下である構成の熱交換チューブである。

本願第１０請求項に記載した発明は、請求項９において、当該チューブの幅が１２〜１６ｍｍである構成の熱交換チューブである。

本願第１１請求項に記載した発明は、請求項１乃至１０のいずれかにおいて、前記インナーフィンにて区画された前記流路の相当直径が０．５５９ｍｍ以下である構成の熱交換チューブである。

本願第１２請求項に記載した発明は、請求項１１において、前記インナーフィンにて区画された前記流路の相当直径が０．２５４ｍｍ〜０．５５９ｍｍである構成の熱交換チューブである。

本願第１３請求項に記載した発明は、請求項１乃至１２のいずれかにおいて、前記インナーフィンの頂部のピッチは、１．０ｍｍ以下である構成の熱交換チューブである。

本願第１４請求項に記載した発明は、請求項１乃至１３のいずれかにおいて、当該チューブの外郭となる前記第１素材の表面には、Ａｌ−Ｚｎ合金層を設けた構成の熱交換チューブである。

本願第１５請求項に記載した発明は、請求項１乃至１４のいずれかにおいて、前記インナーフィンの頂部がフラットである構成の熱交換チューブである。

本願第１６請求項に記載した発明は、請求項１乃至１５のいずれかにおいて、前記第２素材の幅方向の端部は、前記第２素材にクラッドしたろう材にて前記第１素材とろう付けした構成の熱交換チューブである。

本願第１７請求項に記載した発明は、請求項１乃至１６のいずれかにおいて、前記第１素材の幅方向の両端部は、当該チューブの幅方向における一方の端部において前記第２素材の幅方向の端部を挟みつつ互いに離れることがないように係合してろう付けした構成の熱交換チューブである。

本願第１８請求項に記載した発明は、請求項１乃至１７のいずれかにおいて、前記インナーフィンの頂部と頂部との間の部位は、当該チューブの幅方向の中心軸に対して非垂直である構成の熱交換チューブである。

本願第１９請求項に記載した発明は、請求項１乃至１８のいずれかにおいて、当該チューブは、熱交換器の構成部材であり、前記熱交換器は、当該チューブ及びその他の構成部材を一体に組み立てるとともに、その組み立て体を炉中ろう付けして製造され、前記炉中ろう付けにおいては、前記第２素材にクラッドしたろう材が、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも早く溶融することにより、前記流路の目詰まりが防止されるようにした構成の熱交換チューブである。

本願第２０請求項に記載した発明は、請求項１９において、前記第２素材にクラッドしたろう材は、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも融点が低い構成の熱交換チューブである。

本願第２１請求項に記載した発明は、請求項１９において、前記第２素材にクラッドしたろう材は、当該チューブの熱抵抗が前記その他の構成部材よりも小さいことにより、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも早く溶融する構成の熱交換チューブである。

本願第２２請求項に記載した発明は、請求項１９乃至２１のいずれかにおいて、前記インナーフィンにて区画された複数の流路のうち、前記炉中ろう付けにおいて最も下側に位置する流路の相当直径、又は前記炉中ろう付けにおいて最も下側に位置する流路とその近傍に位置する流路との各相当直径は、前記インナーフィンにて区画された複数の流路の相当直径の全体平均よりも大きい構成の熱交換チューブである。

本願第２３請求項に記載した発明は、媒体を流通する流路の外郭を構成するチューブ本体部と、前記流路を区画するコルゲート型のインナーフィンとを備え、前記インナーフィンの頂部は、前記チューブ本体部の内面にろう付けした偏平型のチューブであって、当該チューブに伝わる熱にて前記媒体が熱交換をする熱交換チューブにおいて、当該チューブの厚さが１．２ｍｍ以下、当該チューブの幅が１６ｍｍ以下、前記チューブ本体部を構成する第１素材の板厚が０．２５ｍｍ以下、前記インナーフィンを構成する第２素材の板厚が０．１０ｍｍ以下、前記インナーフィンにて区画された前記流路の相当直径が０．５５９ｍｍ以下である構成の熱交換チューブである。

本願第２４請求項に記載した発明は、請求項２３において、前記第２素材の板厚が０．０５〜０．０７ｍｍである構成の熱交換チューブである。

本願第２５請求項に記載した発明は、請求項２３又は２４において、前記第１素材の板厚が０．１８〜０．２４ｍｍである構成の熱交換チューブである。

本願第２６請求項に記載した発明は、請求項２３乃至２５のいずれかにおいて、当該チューブの厚さが０．８〜１．２ｍｍである構成の熱交換チューブである。

本願第２７請求項に記載した発明は、請求項２３乃至２６のいずれかにおいて、当該チューブの幅が１２〜１６ｍｍである構成の熱交換チューブである。

本願第２８請求項に記載した発明は、請求項２３乃至２７のいずれかにおいて、前記インナーフィンにて区画された前記流路の相当直径が０．２５４ｍｍ〜０．５５９ｍｍである構成の熱交換チューブである。

本願第２９請求項に記載した発明は、請求項２３乃至２８のいずれかにおいて、前記インナーフィンの頂部のピッチは、１．０ｍｍ以下である構成の熱交換チューブである。

本願第３０請求項に記載した発明は、請求項２３乃至２９のいずれかにおいて、当該チューブの外郭となる前記第１素材の表面には、Ａｌ−Ｚｎ合金層を設けた構成の熱交換チューブである。

本願第３１請求項に記載した発明は、請求項２３乃至３０のいずれかにおいて、前記インナーフィンの頂部がフラットである構成の熱交換チューブである。

本願第３２請求項に記載した発明は、請求項２３乃至３１のいずれかにおいて、前記第２素材の幅方向の端部は、前記第１素材とろう付けした構成の熱交換チューブである。

本願第３３請求項に記載した発明は、請求項３２において、前記第１素材の幅方向の両端部は、当該チューブの幅方向における一方の端部において前記第２素材の幅方向の端部を挟みつつ互いに離れることがないように係合してろう付けした構成の熱交換チューブである。

本願第３４請求項に記載した発明は、請求項２３乃至３３のいずれかにおいて、前記インナーフィンの頂部と頂部との間の部位は、当該チューブの幅方向の中心軸に対して非垂直である構成の熱交換チューブである。

本願第３５請求項に記載した発明は、請求項２３乃至２４のいずれかにおいて、当該チューブは、熱交換器の構成部材であり、前記熱交換器は、当該チューブ及びその他の構成部材を一体に組み立てるとともに、その組み立て体を炉中ろう付けして製造され、前記流路の内部には、前記インナーフィンの頂部と前記チューブ本体部の内面とのろう付けに要するろう材を設け、前記炉中ろう付けにおいては、前記流路の内部に設けたろう材が、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも早く溶融することにより、前記流路の目詰まりが防止されるようにした構成の熱交換チューブである。

本願第３６請求項に記載した発明は、請求項３５において、前記流路の内部に設けたろう材は、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも融点が低い構成の熱交換チューブである。

本願第３７請求項に記載した発明は、請求項３５において、前記流路の内部に設けたろう材は、当該チューブの熱抵抗が前記その他の構成部材よりも小さいことにより、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも早く溶融する構成の熱交換チューブである。

本願第３８請求項に記載した発明は、請求項３５乃至３７のいずれかにおいて、前記インナーフィンにて区画された複数の流路のうち、前記炉中ろう付けにおいて最も下側に位置する流路の相当直径、又は前記炉中ろう付けにおいて最も下側に位置する流路とその近傍に位置する流路との各相当直径は、前記インナーフィンにて区画された複数の流路の相当直径の全体平均よりも大きい構成の熱交換チューブである。

本願第３９請求項に記載した発明は、媒体を流通する流路の外郭を構成するチューブ本体部と、前記流路を区画する流路区画体と備え、前記流路区画体は、前記チューブ本体部の内面にろう付けしたチューブであって、当該チューブに伝わる熱にて前記媒体が熱交換をする熱交換チューブにおいて、当該チューブは、熱交換器の構成部材であり、前記熱交換器は、当該チューブ及びその他の構成部材を一体に組み立てるとともに、その組み立て体を炉中ろう付けして製造され、前記流路の内部には、前記流路区画体と前記チューブ本体部の内面とのろう付けに要するろう材を設け、前記炉中ろう付けにおいては、前記流路の内部に設けたろう材が、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも早く溶融することにより、前記流路の目詰まりが防止されるようにした構成の熱交換チューブである。

本願第４０請求項に記載した発明は、請求項３９において、前記流路区画体は、コルゲート型のインナーフィンであり、前記チューブ本体部の内面には、前記インナーフィンの頂部をろう付けした構成の熱交換チューブである。

本願第４１請求項に記載した発明は、請求項３９において、前記流路区画体は、前記チューブ本体部を構成する素材を成形してなるビードであり、前記チューブ本体部の内面には、前記ビードの頂部をろう付けした構成の熱交換チューブである。

本願第４２請求項に記載した発明は、請求項３９乃至４１のいずれかにおいて、前記流路の内部に設けたろう材は、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも融点が低い構成の熱交換チューブである。

本願第４３請求項に記載した発明は、請求項３９乃至４１のいずれかにおいて、前記流路の内部に設けたろう材は、当該チューブの熱抵抗が前記その他の構成部材よりも小さいことにより、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも早く溶融する構成の熱交換チューブである。

本願第４４請求項に記載した発明は、請求項３９乃至４３のいずれかにおいて、前記流路区画体にて区画された前記流路の相当直径が０．５５９ｍｍ以下である構成の熱交換チューブである。

本願第４５請求項に記載した発明は、請求項４４において、前記流路区画体にて区画された前記流路の相当直径が０．２５４ｍｍ〜０．５５９ｍｍである構成の熱交換チューブである。

本願第４６請求項に記載した発明は、請求項３９乃至４５のいずれかにおいて、前記流路区画体にて区画された複数の流路のうち、前記炉中ろう付けにおいて最も下側に位置する流路の相当直径、又は前記炉中ろう付けにおいて最も下側に位置する流路とその近傍に位置する流路との各相当直径は、前記インナーフィンにて区画された複数の流路の相当直径の全体平均よりも大きい構成の熱交換チューブである。

本発明によれば、より合理的に構成された熱交換チューブを得ることができる。

以下に、本発明の第１実施例を図１乃至図３に基づいて説明する。図１に示す熱交換器１は、自動車に搭載される車内空調用冷凍サイクルの放熱器である。この熱交換器１は、熱交換チューブ１００と放熱フィン２０とを交互に積層してなるコア１０と、各熱交換チューブ１００の長手方向両端部をそれぞれ連通接続した一対のタンク３０とを備えたものである。コア１０の上下側部には、補強部材４０を設けており、各補強部材４０の長手方向両端部は、それぞれタンク３０に支持されている。また、タン３０の要所には媒体（つまり冷凍サイクルを循環する冷媒）の入口部３１及び出口部３２が設けられており、入口部３１から流入した媒体は、コア１０に伝わる熱にて熱交換をしつつ熱交換チューブ１００を流通し、出口部３２から流出する構成となっている。

熱交換器１の構成部材たるフィン２０、タンク３０、入口部３１、出口部３２、サイドプレート４０、及び熱交換チューブ１００は、それぞれアルミニウム又はアルミニウム合金製の部材からなり、ジグを用いて一体に組み立てるとともに、その組み立て体を炉中で過熱処理して一体にろう付けしている。また、このような炉中ろう付けをするにあたり、各部材の要所にはろう材及びフラックスが設けられる。

図２に示す本例の熱交換チューブ１は、媒体を流通する流路１０１の外郭を構成するチューブ本体部２００と、流路１０１を区画するコルゲート型のインナーフィン３００とを備え、インナーフィン３００の頂部は、チューブ本体部２００の内面にろう付けした偏平型のものである。この熱交換チューブ１００の厚さｔ_ｔｕｂｅは、１．２ｍｍ以下となっている。熱交換チューブ１００の厚さｔ_ｔｕｂｅのより好ましい値は、０．８〜１．２ｍｍである。また、熱交換チューブ１００の幅ｗ_ｔｕｂｅは、１６ｍｍ以下となっている。熱交換チューブ１００の幅ｗ_ｔｕｂｅのより好ましい値は、１２〜１６ｍｍである。更に、インナーフィン２００にて区画された各流路１０１の相当直径は、０．５５９ｍｍ以下となっている。流路１０１の相当直径のより好ましい値は、０．２５４ｍｍ〜０．５５９ｍｍである。尚、相当直径ｄｅを求める式は、ｄｅ＝４×（流路断面面積）／（流路断面の濡れぶち全長）、である。媒体は、かかる熱交換チューブ１００に伝わる熱にて熱交換をする。

チューブ本体部２００は、アルミ製又はアルミ合金製の帯状の第１素材をロール成形してなるものである。第１素材の幅方向の両端部２０１は、熱交換チューブ１００の幅方向における一方の端部１０２において、互いに離れることがないように係合してろう付けされている。また、熱交換チューブ１００の幅方向における他方の端部１０３は、第１素材の略中央を湾曲した部位となっている。

インナーフィン３００は、アルミ製又はアルミ合金製の帯状の第２素材をロール成形してなるものである。インナーフィンの頂部のピッチＰは、１．０ｍｍ以下となっている。このインナーフィン３００は、チューブ本体部２００のロール成形の適宜段階において第１素材の間に挿入されて、チューブ本体部２００の内部に設けられる。

本例の場合、流路区画体たるインナーフィン３００の頂部３１０とチューブ本体部２００の内面とのろう付けに要するろう材は、チューブ本体部２００を構成する第１素材にはクラッドせずに、インナーフィン３００を構成する第２素材にクラッドしている。

つまり、インナーフィン３００の頂部３１０とチューブ本体部２００の内面とをろう付けする場合は、第１素材及び第２素材の少なくとも一方にろう材をクラッドする必要があり、本例では、第２素材にのみろう材をクラッドする構成を採用した。これは、ろう材を必要最小限に抑えるためである。以下に、その考え方を説明する。

先ず、シリコンを含むろう材は、ろう付けには不可欠ではあるものの、ろう付け後には芯材を侵食する要因となる故に、可能なかぎり少量に抑えることが望ましい。そして、ろう材をクラッドしてなる素材は、芯材とろう材とを所定の割合で重ね合わせ、これを圧延して製造されることから、ろう材のクラッド層の厚さには、その素材の板厚に対して下限が生じる。現在の技術によると、クラッド層の厚さの下限は、素材の板厚に対して約５％となっている。更に、第１素材の板厚ｔ_１と第２素材の板厚ｔ_２とを比較すると、第２素材の板厚ｔ_２は、熱交換チューブ１００の構造上、ある程度薄くすることが可能である。故に結論としては、ろう材を少量に設定するには、第２素材にのみろう材をクラッドするとよい訳である。

一方、第１素材の端部２０１同士のろう付けは、前述した炉中ろう付けにおいて、タンク３０側から毛管現象によって浸透するろう材によってなされる構成となっている。このような構成によると、ろう材の使用量を低減でき、第１素材のシリコン拡散層の深さを浅くすることができるので、第１素材の肉厚を薄くすることが可能である。

また、チューブ本体部２００に対するインナーフィン３００の支持強度やインナーフィン３００の耐久性等を向上するには、第２素材の幅方向の端部３０１は、第２素材にクラッドしたろう材にて第１素材とろう付けするとよい。第２素材の端部３０１を第１素材にろう付けすれば、媒体流による第２素材の端部３０１の動揺を防止して、熱交換チューブ１００の耐久性や媒体流の安定性を確実に向上することが可能となる。

第１素材の板厚ｔ_１は、０．２５ｍｍ以下となっている。第１素材の板厚ｔ_１のより好ましい値は、０．１８〜０．２４ｍｍである。また、熱交換チューブ１００の外郭となる第１素材の表面には、熱交換チューブ１００の耐食性を向上する犠牲層として、Ａｌ−Ｚｎ合金層を設けている。

一方、第２素材は、図３に示すように、芯材３００ａの両面にろう材のクラッド層３００ｂを設けてなるものであり、その板厚ｔ_２は、０．１ｍｍ以下となっている。第２素材の板厚ｔ_２のより好ましい値は、０．０５〜０．０７ｍｍである。また、第２素材におけるろう材のクラッド層３００ｂの厚さは、第２素材の板厚ｔ_２に対し、その割合が５〜１０％となっている。

また本例の場合、インナーフィン３００の頂部３１０がフラットであるため、インナーフィン３００の頂部３１０とチューブ本体部２００の内面とろう付け面積は十分に確保される。つまり、このような構成によると、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、インナーフィン３００の頂部３１０がフラットであれば、チューブ本体部２００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１００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。頂部３１０におけるフラット部位の幅ｗ_ｆｌａｔは、素材の板厚ｔ_２を１とするとき、２．５〜０．５となっている。

更に、インナーフィン３００の頂部３１０と頂部３１０との間の部位は、熱交換チューブ１００の幅方向の中心軸Ｌに対して非垂直となっている。具体的には、インナーフィン３００の頂部３１０と頂部３１０との間の部位と、幅方向の中心軸Ｌとの交差角度θは、６５〜８５°となっている。交差角度θが直角の場合は、ろう付け前において熱交換チューブ１００を所定の長さに切断する場合において、幅方向の中心軸Ｌと平行に切断刃を移動すると、インナーフィン３００の変形が大きくなるところ、本例では、交差角度θを良好な値に設定することにより、そのような不都合を回避している。

また本例では、炉中ろう付けにおいては、第２素材にクラッドしたろう材が、熱交換器１を構成するタンク３０等のその他の構成部材から溶融して流路１０１の内部に浸入するろう材よりも早く溶融することにより、流路１０１の目詰まりが防止されるようにした。これは、流路１０１の内部に外部からろう材が侵入する際に、熱交換チューブ１００の内部が乾いた状態であると、浸入したろう材がその表面張力等の影響で流路１０１の内部に部分的に溜まり、これが目詰まりの原因になるためである。第２素材にクラッドしたろう材は、タンク３０の表面から溶融して流路１０１の内部に浸入するろう材よりも融点が低いものとなっている。又は、第２素材にクラッドしたろう材は、熱交換チューブ１００の熱抵抗がタンク３０よりも小さいことにより、タンク３０の表面から溶融して流路１０１の内部に浸入するろう材よりも早く溶融する構成とする。

更に、流路１０１の目詰まりを防止する点では、インナーフィン３００にて区画された複数の流路１０１のうち、炉中ろう付けにおいて最も下側に位置する流路１０１の相当直径、又は炉中ろう付けにおいて最も下側に位置する流路１０１とその近傍に位置する流路１０１との各相当直径は、インナーフィン３００にて区画された複数の流路１０１の相当直径の全体平均よりも大きく設定するとよい。これは、溶融したろう材が重力方向に移動する傾向にあることから、炉中ろう付けにおいて最も下側に位置する流路１０１やその近傍に位置する流路１０１は、他の流路１０１と比較すると、浸入するろう材の量が多くなり易いためである。本例の場合、熱交換器１は、コア１０を横倒しにした状態で炉中ろう付けすることから、熱交換チューブ１００の幅方向の一方の端部１０２に位置する流路１０１の相当直径を大きく設定し、更に必要があればかかる流路１０１の近傍に位置する流路１０１の相当直径も大きく設定する。又は、熱交換チューブ１００の幅方向の他方の端部１０３に位置する流路１０１の相当直径を大きく設定し、更に必要があればかかる流路１０１の近傍に位置する流路１０１の相当直径も大きく設定する。一方の端部１０２又は他方の端部１０３に位置する流路１０１の近傍に位置する流路１０１の相当直径を大きく設定する場合は、インナーフィン３００の所要の部位においては、頂部のピッチＰを他の部位における頂部のピッチＰよりもある程度大きく設定する。更に、一方の端部１０２側における流路１０１の相当直径、並びに他方の端部１０３側における流路１０１の相当直径を大きく設定すれば、どちらを下側にしてもよいので、ろう付け姿勢について汎用性を確保することも可能である。

以上説明したように、本例の熱交換チューブ１００は、非常に合理的に構成されたものであり、熱交換器１の構成部品として好適に利用することができる。この熱交換チューブ１００における各部の数値設定は、現状の製造技術を踏まえつつより優れた熱交換チューブ１００の性能を追求して得られた値である。尚、本例における構成は、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。

次に、本発明の第２実施例を図４に基づいて説明する。同図に示すように、本例の熱交換チューブ１００の場合、第１素材の幅方向の両端部２０１は、熱交換チューブ１００の幅方向における一方の端部１０２において、互いに離れることがないように係合してろう付けするとともに、第２素材の端部３０１は、その第１素材の端部２０１とろう付けしてなるものである。その他の基本構成は、前述した具体例と同様である。

このように、第２素材の端部３０１は、第１素材の端部２０１とろう付けするようにしてもよい。

次に、本発明の第３実施例を図５乃至図７に基づいて説明する。図５に示すように、本例の熱交換チューブ１００の場合、第１素材の幅方向の両端部２０１は、熱交換チューブ１００の幅方向における一方の端部１０２において第２素材の幅方向の端部３０１を挟みつつ互いに離れることがないように係合してろう付けした。第１素材の端部２０１及び第２素材の端部３０１は、第２素材にクラッドしたろう材及びタンク３０側から浸入するろう材にてろう付けされる。尚、第１素材の端部２０１形状及び第２素材の端部３０１形状は、例えば図６及び図７に示すように、適宜に設定することが可能であり、特に限定はしない。その他の基本構成は、前述した具体例と同様である。

このように、第２素材の端部３０１は、第１素材の端部２０１に挟むように構成してもよい。本例によれば、第１素材の端部２０１同士は、第２素材にクラッドしたろう材にてろう付けすることができる。タンク３０側から浸入するろう材のみにて第１素材の幅方向の端部２０１同士をろう付けすると、熱交換チューブ１００が比較的長い場合は、ろう材が十分に行き渡らずにこれがろう付け不良の原因となる場合が考えられる。この点本例では、そのような不都合を回避し、第１素材の幅方向の端部２０１同士のろう付けについて、その信頼性を確実に向上することが可能である。また、第２素材の幅方向の端部３０１を第１素材の幅方向の両端部２０１の間に挟むことによれ、インナーフィン３００は、熱交換チューブ１００の内部において正確に位置決めすることが可能となる。特に、熱交換チューブ１００の一方の端部１０２及び他方の端部１０３における流路１０１の大きさも正確に規制することが可能となる。そして、インナーフィン３００の位置ズレによる耐圧低下も防止される。

次に、本発明の第４具体例を図８に基づいて説明する。同図に示すように、本例の熱交換チューブ１００の場合、流路１０１を区画する流路区画体としては、第１素材の要所を成形してなるビード２０２を設けている。チューブ本体部２００の内面には、ビード２０２の頂部をろう付けした。チューブ本体部２００とビード２０２の頂部とのろう付けに要するろう材、及び第１素材の両端部２０１のろう付けに要するろう材は、流路の内部となる第１素材の片面にクラッドしている。炉中ろう付けにおいては、第１素材にクラッドしたろう材が、外部から流路１０１の内部に浸入するろう材よりも早く溶融することにより、流路１０１の目詰まりが防止される。その他の基本構成は、前述した具体例と同様である。

このように、流路区画体としてビードを設けることも可能である。かかる場合は、ろう材は第１素材にクラッドし、炉中ろう付けにおいては、そのろう材が、熱交換器を構成する他の構成部材から溶融して流路１０１の内部に侵入するろう材よりも早く溶融するように構成する。

本発明の熱交換チューブは、熱交換器の構成部材として利用することができる。

本発明の実施例に係り、熱交換器を示す説明図である。（第１実施例）本発明の実施例に係り、ろう付け前における熱交換チューブの断面を示す説明図及びその要部拡大図である。（第１実施例）本発明の実施例に係り、第２素材の断面を示す説明図である。（第１実施例）本発明の実施例に係り、ろう付け前における熱交換チューブの断面を示す要部拡大図である。（第２実施例）本発明の実施例に係り、ろう付け前における熱交換チューブの断面を示す要部拡大図である。（第３実施例）本発明の実施例に係り、ろう付け前における熱交換チューブの断面を示す要部拡大図である。（第３実施例）本発明の実施例に係り、ろう付け前における熱交換チューブの断面を示す要部拡大図である。（第３実施例）本発明の実施例に係り、ろう付け前における熱交換チューブの断面を示す説明図である。（第４実施例）

符号の説明

１熱交換器
１０コア
２０放熱フィン
３０タンク
３１入口部
３２出口部
４０補強部材
１００熱交換チューブ
１０１流路
１０２幅方向の一方の端部
１０３幅方向の他方の端部
２００チューブ本体部
２０１第１素材の端部
２０２ビード
３００インナーフィン
３００ａ芯材
３００ｂろう材のクラッド層
３０１第２素材の端部
３１０頂部
ｔ_ｔｕｂｅ熱交換チューブの厚さ
ｗ_ｔｕｂｅ熱交換チューブの幅
ｗ_ｆｌａｔフラット部位の幅
ｔ_１第１素材の板厚
ｔ_２第２素材の板厚
Ｌ幅方向の中心軸
Ｐインナーフィンの頂部のピッチ
θ 角度

Claims

媒体を流通する流路の外郭を構成するチューブ本体部と、前記流路を区画するコルゲート型のインナーフィンとを備え、前記インナーフィンの頂部は、前記チューブ本体部の内面にろう付けした偏平型のチューブであって、当該チューブに伝わる熱にて前記媒体が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の頂部と前記チューブ本体部の内面とのろう付けに要するろう材は、前記チューブ本体部を構成する第１素材にはクラッドせずに、前記インナーフィンを構成する第２素材にクラッドしたことを特徴とする熱交換チューブ。
前記第２素材における前記ろう材のクラッド層の厚さは、前記第２素材の板厚に対し、その割合が５〜１０％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。
前記第２素材の板厚が０．１ｍｍ以下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。
前記第２素材の板厚が０．０５〜０．０７ｍｍであることを特徴とする請求項３記載の熱交換チューブ。
前記第１素材の板厚が０．２５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の熱交換チューブ。
前記第１素材の板厚が０．１８〜０．２４ｍｍであることを特徴とする請求項５記載の熱交換チューブ。
当該チューブの厚さが１．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の熱交換チューブ。
当該チューブの厚さが０．８〜１．２ｍｍであることを特徴とする請求項７記載の熱交換チューブ。
当該チューブの幅が１６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の熱交換チューブ。
当該チューブの幅が１２〜１６ｍｍであることを特徴とする請求項９記載の熱交換チューブ。
前記インナーフィンにて区画された前記流路の相当直径が０．５５９ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか記載の熱交換チューブ。
前記インナーフィンにて区画された前記流路の相当直径が０．２５４ｍｍ〜０．５５９ｍｍであることを特徴とする請求項１１記載の熱交換チューブ。
前記インナーフィンの頂部のピッチは、１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか記載の熱交換チューブ。
当該チューブの外郭となる前記第１素材の表面には、Ａｌ−Ｚｎ合金層を設けたことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか記載の熱交換チューブ。
前記インナーフィンの頂部がフラットであることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか記載の熱交換チューブ。
前記第２素材の幅方向の端部は、前記第２素材にクラッドしたろう材にて前記第１素材とろう付けしたことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか記載の熱交換チューブ。
前記第１素材の幅方向の両端部は、当該チューブの幅方向における一方の端部において前記第２素材の幅方向の端部を挟みつつ互いに離れることがないように係合してろう付けしたことを特徴とする請求項１６記載の熱交換チューブ。
前記インナーフィンの頂部と頂部との間の部位は、当該チューブの幅方向の中心軸に対して非垂直であることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか記載の熱交換チューブ。
当該チューブは、熱交換器の構成部材であり、前記熱交換器は、当該チューブ及びその他の構成部材を一体に組み立てるとともに、その組み立て体を炉中ろう付けして製造され、
前記炉中ろう付けにおいては、前記第２素材にクラッドしたろう材が、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも早く溶融することにより、前記流路の目詰まりが防止されるようにしたことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか記載の熱交換チューブ。
前記第２素材にクラッドしたろう材は、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも融点が低いことを特徴とする請求項１９記載の熱交換チューブ。
前記第２素材にクラッドしたろう材は、当該チューブの熱抵抗が前記その他の構成部材よりも小さいことにより、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも早く溶融することを特徴とする請求項１９記載の熱交換チューブ。
前記インナーフィンにて区画された複数の流路のうち、前記炉中ろう付けにおいて最も下側に位置する流路の相当直径、又は前記炉中ろう付けにおいて最も下側に位置する流路とその近傍に位置する流路との各相当直径は、前記インナーフィンにて区画された複数の流路の相当直径の全体平均よりも大きいことを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれか記載の熱交換チューブ。
媒体を流通する流路の外郭を構成するチューブ本体部と、前記流路を区画するコルゲート型のインナーフィンとを備え、前記インナーフィンの頂部は、前記チューブ本体部の内面にろう付けした偏平型のチューブであって、当該チューブに伝わる熱にて前記媒体が熱交換をする熱交換チューブにおいて、
当該チューブの厚さが１．２ｍｍ以下、
当該チューブの幅が１６ｍｍ以下、
前記チューブ本体部を構成する第１素材の板厚が０．２５ｍｍ以下、
前記インナーフィンを構成する第２素材の板厚が０．１０ｍｍ以下、
前記インナーフィンにて区画された前記流路の相当直径が０．５５９ｍｍ以下であることを特徴とする熱交換チューブ。
前記第２素材の板厚が０．０５〜０．０７ｍｍであることを特徴とする請求項２３記載の熱交換チューブ。
前記第１素材の板厚が０．１８〜０．２４ｍｍであることを特徴とする請求項２３又は２４記載の熱交換チューブ。
当該チューブの厚さが０．８〜１．２ｍｍであることを特徴とする請求項２３乃至２５のいずれか記載の熱交換チューブ。
当該チューブの幅が１２〜１６ｍｍであることを特徴とする請求項２３乃至２６のいずれか記載の熱交換チューブ。
前記インナーフィンにて区画された前記流路の相当直径が０．２５４ｍｍ〜０．５５９ｍｍであることを特徴とする請求項２３乃至２７のいずれか記載の熱交換チューブ。
前記インナーフィンの頂部のピッチは、１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２３乃至２８のいずれか記載の熱交換チューブ。
当該チューブの外郭となる前記第１素材の表面には、Ａｌ−Ｚｎ合金層を設けたことを特徴とする請求項２３乃至２９のいずれか記載の熱交換チューブ。
前記インナーフィンの頂部がフラットであることを特徴とする請求項２３乃至３０のいずれか記載の熱交換チューブ。
前記第２素材の幅方向の端部は、前記第１素材とろう付けしたことを特徴とする請求項２３乃至３１のいずれか記載の熱交換チューブ。
前記第１素材の幅方向の両端部は、当該チューブの幅方向における一方の端部において前記第２素材の幅方向の端部を挟みつつ互いに離れることがないように係合してろう付けしたことを特徴とする請求項３２記載の熱交換チューブ。
前記インナーフィンの頂部と頂部との間の部位は、当該チューブの幅方向の中心軸に対して非垂直であることを特徴とする請求項２３乃至３３のいずれか記載の熱交換チューブ。
当該チューブは、熱交換器の構成部材であり、前記熱交換器は、当該チューブ及びその他の構成部材を一体に組み立てるとともに、その組み立て体を炉中ろう付けして製造され、
前記流路の内部には、前記インナーフィンの頂部と前記チューブ本体部の内面とのろう付けに要するろう材を設け、
前記炉中ろう付けにおいては、前記流路の内部に設けたろう材が、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも早く溶融することにより、前記流路の目詰まりが防止されるようにしたことを特徴とする請求項２３乃至３４のいずれか記載の熱交換チューブ。
前記流路の内部に設けたろう材は、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも融点が低いことを特徴とする請求項３５記載の熱交換チューブ。
前記流路の内部に設けたろう材は、当該チューブの熱抵抗が前記その他の構成部材よりも小さいことにより、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも早く溶融することを特徴とする請求項３５記載の熱交換チューブ。
前記インナーフィンにて区画された複数の流路のうち、前記炉中ろう付けにおいて最も下側に位置する流路の相当直径、又は前記炉中ろう付けにおいて最も下側に位置する流路とその近傍に位置する流路との各相当直径は、前記インナーフィンにて区画された複数の流路の相当直径の全体平均よりも大きいことを特徴とする請求項３５乃至３７のいずれか記載の熱交換チューブ。
媒体を流通する流路の外郭を構成するチューブ本体部と、前記流路を区画する流路区画体と備え、前記流路区画体は、前記チューブ本体部の内面にろう付けしたチューブであって、当該チューブに伝わる熱にて前記媒体が熱交換をする熱交換チューブにおいて、
当該チューブは、熱交換器の構成部材であり、前記熱交換器は、当該チューブ及びその他の構成部材を一体に組み立てるとともに、その組み立て体を炉中ろう付けして製造され、
前記流路の内部には、前記流路区画体と前記チューブ本体部の内面とのろう付けに要するろう材を設け、
前記炉中ろう付けにおいては、前記流路の内部に設けたろう材が、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも早く溶融することにより、前記流路の目詰まりが防止されるようにしたことを特徴とする熱交換チューブ。
前記流路区画体は、コルゲート型のインナーフィンであり、前記チューブ本体部の内面には、前記インナーフィンの頂部をろう付けしたことを特徴とする請求項３９記載の熱交換チューブ。
前記流路区画体は、前記チューブ本体部を構成する素材を成形してなるビードであり、前記チューブ本体部の内面には、前記ビードの頂部をろう付けしたことを特徴とする請求項３９記載の熱交換チューブ。
前記流路の内部に設けたろう材は、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも融点が低いことを特徴とする請求項３９乃至４１のいずれか記載の熱交換チューブ。
前記流路の内部に設けたろう材は、当該チューブの熱抵抗が前記その他の構成部材よりも小さいことにより、前記その他の構成部材から溶融して前記流路の内部に浸入するろう材よりも早く溶融することを特徴とする請求項３９乃至４１のいずれか記載の熱交換チューブ。
前記流路区画体にて区画された前記流路の相当直径が０．５５９ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３９乃至４３のいずれか記載の熱交換チューブ。
前記流路区画体にて区画された前記流路の相当直径が０．２５４ｍｍ〜０．５５９ｍｍであることを特徴とする請求項４４記載の熱交換チューブ。
前記流路区画体にて区画された複数の流路のうち、前記炉中ろう付けにおいて最も下側に位置する流路の相当直径、又は前記炉中ろう付けにおいて最も下側に位置する流路とその近傍に位置する流路との各相当直径は、前記インナーフィンにて区画された複数の流路の相当直径の全体平均よりも大きいことを特徴とする請求項３９乃至４５のいずれか記載の熱交換チューブ。