JP2005121296A - ろう付け扁平チューブ - Google Patents

Abstract

【課題】 長尺状板材の中間部を折曲して形成する、インナーフィンが内挿された扁平チューブにおける折曲部近傍のインナーフィンとチューブ内面との未ろう付けの発生を防止し、チューブの耐圧強度の低下を防ぐ。
【解決手段】 長尺状板材１０の上面の片側にインナーフィンを載置して、その略中間部１０Ｃを両側縁部が同一方向を向くようにＵ字状に折曲して、この両側縁部を重ね合わせ、この重ね合わせ部をろう付けして形成するろう付け扁平チューブ１において、該長尺状板材の略中間部に曲げ剛性が小さい弱剛性部１０ｄを設けて、板材の折曲時におけるスプリングバックを防止している。この弱剛性部は、薄肉部又は切り欠き部等からなる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、熱交換流体が流通するろう付け扁平チューブに関するものであり、一般にラジエータ、コンデンサ、エバポレータ、オイルクーラ等の熱交換器に使用するのに好適である。

一般にラジエータ、コンデンサ等の熱交換器においては、コンパクト熱交換器と称する小形、高性能熱交換器が使用されている。このような熱交換器においては、例えば図１に示すようにチューブ１とコルゲート状のアウターフィン２とを交互に積み重ねて熱交換コア部を形成し、この熱交換コア部のチューブに両側からヘッダタンク４を取り付けることで熱交換器を形成しており、このような場合、小型化を図りつつ熱交換能力を確保するために、このチューブとして扁平チューブが使用されている。なお、このような熱交換器は、近年においては通常、アルミニウム材又はアルミニウム合金材で作られることが多い。

従来においては、このような扁平チューブとして、電縫管や押し出し成形管が使用されていたが、何れもコストが嵩むだけでなく、電縫管の場合、伝熱効率向上のためにインナーフィンを管の開口から挿入しなければならず、その挿入作業が面倒になるという問題があった。また押し出し成形管の場合、成形時に管の内部にインナーフィンに代わって熱交換性能を向上させる構造を設けることができるが、そのため肉厚を薄くすることが難しく、肉厚が厚くする分、熱交換性能を向上させることができないという問題があった。

このため、１枚の長尺状の板材の片側にコルゲート状のインナーフィンを置いた状態で、この板材の中間部をＵ字形に折り返し、板材の両側縁の折り曲げ部同志を突き合わせて、この突き合わせ部をろう付けすることにより、インナーフィンが内挿された扁平チューブを形成することが、知られている（特許文献１参照）。
特開平３−３５８３０号公報（第５頁、第７，８図） しかしながら、上記公知の技術の扁平チューブでは、突き合わせ部がチューブから突出するために、その分、熱交換器の厚さを薄くできないという問題がある。

このチューブから突出した突き合わせ部を無くすために、図３に示されるインナーフィンが内挿された扁平チューブが、知られている。即ち、長尺状板材１０の両側縁部を向かい合う方向に曲げて側縁弯曲部１０ａ，１０ｂを形成すると共に、長尺状板材１０の片側にインナーフィン１１を置いて、長尺状板材１０の中間部１０ｃをＵ字形に折り返し、両側縁部の側縁弯曲部１０ａ，１０ｂを重ね合わせ、この重ね合わせ部をろう付けすることにより、インナーフィン１１が内挿された扁平チューブ１が形成される。なお、重ね合わせ部をろう付けするときに、インナーフィン１１とチューブ１内面もろう付けされる。

しかしながら、このような長尺状板材１０の中間部１０ｃをＵ字形に折り返して扁平チューブ１を形成するものでは、Ｕ字形に折り返す折曲部１０ｃのスプリングバックによって、図３のＢ部の拡大図で示すように、折曲部１０ｃの近傍のインナーフィン１１面とチューブ１内面との接触が悪くなりがちで、ろう付け時に折曲部１０ｃ近傍のインナーフィン１１に未ろう付けが発生し易い。このようなインナーフィン１１の未ろう付けは、チューブの耐圧強度の低下につながるという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、長尺状板材の中間部を折り曲げて形成する、インナーフィンが内挿された扁平チューブにおいて、折曲部近傍のインナーフィンとチューブ内面との未ろう付けの発生を防止し、チューブの耐圧強度の低下を防ぐことである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載のろう付け扁平チューブを提供する。
請求項１に記載のろう付け扁平チューブは、長尺状板材の上面の片側にインナーフィンを載置して、その略中間部を両側縁部が同一方向を向くようにＵ字状に折曲して両側縁部を重ね合わせて、ろう付けして形成するろう付け扁平チューブであって、その長尺状板材の略中間部に曲げ剛性が小さい弱剛性部を形成したものである。これにより、長尺状板材の略中間部を折曲してチューブを形成する際の折曲部のスプリングバックによる折曲部近傍でのインナーフィンとチューブ内面との接触不良による未ろう付けの発生を防止でき、チューブの耐圧強度の低下を防止できる。

請求項２のろう付け扁平チューブは、長尺状板材の略中間部に形成した弱剛性部が、薄肉部又は切り欠き部であることを規定したものである。
また請求項３のろう付け扁平チューブは、この弱剛性部がチューブの長手方向全域に渡って設けられることを特徴とする。これにより、扁平チューブを製造するにあたって、折り曲げられた際に略中間部に相当する部位に弱剛性部が連続的に形成された板材を折り曲げ加工し、所望するチューブ長さに切断すればよく、製造時におけるチューブ長さの変更に容易に対応することができる。
請求項４のろう付け扁平チューブは、ヘッダプレートに挿入される部位を除く部位に、弱剛性部が設けられることを特徴とする。これによれば、ヘッダプレートに形成されたチューブ用穴と扁平チューブとの隙間を小さくすることができる。

請求項５のろう付け扁平チューブは、長尺状板材の両側縁部に向かい合う方向に向けて曲げた側縁弯曲部を形成すると共に、この両側縁弯曲部が重ね合わせられたときに、内側にくる側縁弯曲部の先端が、外側の側縁弯曲部の内面に向けて、内側の側縁弯曲部の半径より外方に曲げられているものであり、また請求項６のろう付け扁平チューブはこの先端近傍にも弱剛性部を形成したものである。これにより、内側の側縁弯曲部の半径より外方に容易に曲げられるように、後で容易に内方に曲げ戻すことができ、ろう付け時において、重ね合わせ部が、外側の側縁弯曲部の先端と内側の側縁弯曲部の外面との接触点の他に、内側の側縁弯曲部の先端と外側の側縁弯曲部の内面とも接触することができ、少なくともろう廻りの起点となる２つ以上の接触点が確保でき、かつ両側縁弯曲部の隙間を小さくすることができるので、重ね合わせ部でのろう廻り長さを確保でき、ろう付けの信頼性を向上できる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態のろう付け扁平チューブについて説明する。図１は、本発明のろう付け扁平チューブを使用した熱交換器の全体構成を示す３面（正面、平面、側面）図である。熱交換器のコア部は、扁平チューブ１とコルゲート状のアウターフィン２とを交互に積層することによって形成されている。扁平チューブ１の両端は、それぞれヘッダタンク４Ａ，４Ｂによって覆われたヘッダプレート３Ａ，３Ｂに連結されている。それぞれのヘッダタンク４Ａ，４Ｂは、パイプ５Ａ，５Ｂによって連結され、熱交換流体の出入口となっている。熱交換器のコア部の外側面には、補強材としてサイドプレート６が取り付けられている。図１には示されていないが、扁平チューブ１の内部には、インナーフィンが設けられている。このような熱交換器は、一般には扁平チューブ１の内部を液体の熱交換流体を流し、扁平チューブ１の外部を気体の熱交換流体を流すことで、両者の熱交換を行っている。また一般に、アウターフィン２と扁平チューブ１とは、フィンまたはチューブにクラッドされたろう材によってろう付けされている。

図２は、本発明の実施の形態の扁平チューブの断面図とその要部Ａの拡大断面図である。本発明の扁平チューブ１は、長尺状板材１０の上面の片側にインナーフィン１１を載置し、その略中間部１０ｃをＵ字状に折曲して、インナーフィン１１が載置されていない他方の片側をインナーフィン１１上に載せ、長尺状板材１０の両側縁部を重ね合わせて、この重ね合わせ部をろう付けすることによって形成される。なお、重ね合わせ部をろう付けするとき、インナーフィン１１と扁平チューブ１０内面もろう付けされる。長尺状板材１０の両側縁部には、向かい合う方向に向けて曲げた略半円状の側縁弯曲部１０ａ，１０ｂがそれぞれ形成されていて、両者が重ね合わされる。

図２の要部Ａの拡大図に示すように、長尺状板材１０の略中間部１０ｃをＵ字状に折り曲げて形成される折曲部１０ｃには、本願発明の特徴である、折曲部１０ｃのスプリングバック力を弱くする第１の弱剛性部１０ｄがチューブ長手方向全域に渡って形成されている。この第１の弱剛性部１０ｄは、折曲部１０ｃの肉厚を他の部分の肉厚よりも徐々に薄くした薄肉部としてもよいし、折曲部１０ｃの一部を内面から切り欠いた切り欠き部としてもよい。このように折曲部１０ｃに第１の弱剛性部１０ｄを設けることによって、長尺状板材１０を折曲した際のスプリングバック力を弱くすることができ、折曲部１０ｃ近傍とチューブ内面との密着性を良くすることができ、ろう付けの際のインナーフィン１１とチューブ１内面との未ろう付けの発生を防止することができる。
また、上述した実施例では、第１の弱剛性部１０ｄは、チューブ長手方向全域に渡って設けられており、扁平チューブ１は、第１の弱剛性部１０ｄが連続的に形成された長尺状板材１０を折曲形成した後、所望する長さに切断することによって得ることができる。そのため、製造時のチューブの長さの変更に容易に対応することができる。

上記した折曲部１０ｃの第１の弱剛性部１０ｄは、チューブ長手方向全域に渡って設けることが望ましいが、チューブ長手方向に沿って部分的に設けてもよい。例えば、扁平チューブ１の両端は、図１に示すようにヘッダプレート３Ａ，３Ｂのチューブ用穴（図示せず）に挿入嵌合されて、ろう付け固定されるので、その両端は、スプリングバックの影響を受けることがないので、この部分には弱剛性部１０ｄを設ける必要はない。即ち、チューブ用穴への嵌合部分では、強制的にインナーフィンとチューブ内面とは密着させられるので、弱剛性部１０ｄを設けなくてもよい。このように、チューブ用穴に挿入される部分を除いた部位に弱剛性部１０ｄが設けられたチューブとすると、ヘッダプレート３Ａ，３Ｂのチューブ用穴とチューブ１の壁面との隙間を小さくすることができる。
また、上述した実施例と同様に折曲部１０ｃのスプリングバック力を弱くすることができる程度であれば、ヘッダプレートに挿入される部位以外の部位に弱剛性部１０ｄが設けられていない部位があってもよい。

また、長尺状板材１０の両側縁部を弯曲状に重ね合わせたとき、内側となる側縁弯曲部１０ａの先端１０ｅのみは、外側となる側縁弯曲部１０ｂの内面に接触するように、その内面に向けて、内側の側縁弯曲部１０ａの半径よりも外方に曲げられている。このようにすることによって、ろう付けの際に内側の側縁弯曲部１０ａの先端１０ｅ、外側の側縁弯曲部１０ｂの内面に確実に当接させることができ、外側の側縁弯曲部１０ｂの先端１０ｅの内側の側縁弯曲部１０ａの外面への当接と共に、少なくとも２個所の当接点を確保できてろう廻り起点Ｐとすることができ、ろう廻り長さを長くすることができ、重ね合わせ部のろう付けの信頼性を向上できる。

また、内側の側縁弯曲部１０ａの外方に曲げられた先端１０ｅを後で容易に内方に曲げ戻すことができるように、その先端１０ｅの近傍には、曲げ剛性を小さくした第２の弱剛性部１０ｆが設けられている。この第２の弱剛性部１０ｆも、薄肉部又は切り欠き部にする等により形成される。

更に、重ね合わせ部の外側になる側縁弯曲部１０ｂの先端１０ｇを、断面先細状に形成してもよい。これにより、外側の側縁弯曲部１０ｂの先端１０ｇの曲げ剛性も小さくでき、内側の側縁弯曲部１０ａの弯曲に沿って曲げ易くなり、ろう廻り起点Ｐを生成し易い。また、扁平チューブ１の曲面を滑かにすることができ、扁平チューブ１を取り付けるヘッダプレート３Ａ，３Ｂのチューブ用穴の形成が容易となる。

この長尺状板材１０は、好ましくはアルミニウム又はアルミニウム合金が使用され、この板材１０の内側（チューブ内面側）又は両面には、予めろう材がクラッドされていることが好ましい。このようにして、扁平チューブ１の形成作業とインナーフィンの挿入作業とを一度に同時に行うことができ、１回のろう付け作業でインナーフィンを挿入したろう付け扁平チューブを作成できる。

本発明のろう付け扁平チューブを使用する熱交換器の全体構成を示す３面（正面、平面、側面）図である。 本発明の実施の形態のろう付け扁平チューブを説明する図及びその要部Ａの拡大図である。 従来のろう付け扁平チューブを説明する図及びその要部Ｂの拡大図である。

符号の説明

１…扁平チューブ
１０…長尺状板材
１０ａ…内側の側縁弯曲部
１０ｂ…外側の側縁弯曲部
１０ｃ…折曲部（中間部）
１０ｄ…第１の弱剛性部
１０ｅ…内側の側縁弯曲部の先端
１０ｆ…第２の弱剛性部
１０ｇ…外側の側縁弯曲部の先端
１１…インナーフィン

Claims (6)

1. 長尺状板材の上面の片側にインナーフィンを載置すると共に、その略中間部を、両側縁部が同一方向を向くようにＵ字状に折曲して、この両側縁部を重ね合わせ、この重ね合わせ部をろう付けして形成する、インナーフィンを内挿したろう付け扁平チューブにおいて、
   前記長尺状板材の略中間部に、曲げ剛性が小さい弱剛性部が形成されていることを特徴とするろう付け扁平チューブ。
2. 前記弱剛性部が、薄肉部又は切り欠き部であることを特徴とする請求項１に記載のろう付け扁平チューブ。
3. 前記弱剛性部が、チューブの長手方向全域に渡って設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のろう付け扁平チューブ。
4. 両端部がヘッダプレートに形成されたチューブ用穴に挿入され、前記弱剛性部が、前記ヘッダプレートに挿入される部位を除いた部位に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のろう付け扁平チューブ。
5. 前記長尺状板材の両側縁部に向かい合う方向に向けて曲げた側縁弯曲部が形成されていると共に、前記重ね合わせ部の内側の側縁弯曲部の先端が、外側の側縁弯曲部の内面に向けて、前記内側の側縁弯曲部の半径よりも外方に曲げられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のろう付け扁平チューブ。
6. 前記内側の側縁弯曲部の外方に曲げられた先端近辺に曲げ剛性が小さい弱剛性部が更に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のろう付け扁平チューブ。

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