JP2005525530A - 熱伝達体とその形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 収集パイプが簡単に形成可能であり、形成プロセス後にできるだけ不純物を残さず、かつパイプ分配に関して上述した制限を受けないように改良する。特に収集パイプを経済的に形成する。
【解決手段】 フラットパイプ端部（１０ａ）を収容する少なくとも１つの収集パイプ（１）を有する熱伝達体、特に自動車用ＣＯ２−空調設備のための熱伝導体であって、収集パイプ（１）が、長手方向に延びる、つながった長手スリットを形成する端縁（８、９）を備えた、開放した中空プロフィール（７）から成形されている。かつフラットパイプ端部（１０ａ）が長手スリット内に流体密に収容されており、端縁（８、９）が分離継ぎ目（４）を形成するために領域的に互いに突き合わされて、フラットパイプ端部（１０ａ）のための収容開口部（５）を形成するために領域的に折り返されている。端縁細片（２、３）が、捻られたフラットパイプ端部の差込み深さを制限するものとして形成されている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載された、フラットパイプ端部を収容するための少なくとも１つの収集パイプを有する熱伝達体（特に、自動車用ＣＯ２−空調設備のための、フラットパイプ端部を収容する少なくとも１つの収集パイプを有する熱伝達体であって、収集パイプが、長手方向に延びる、つながった長手スリットを形成する端縁を備えた、開放した中空プロフィールから成形されており、かつフラットパイプ端部が長手スリット内に流体密に収容されている熱伝達体）に関する。さらに、本発明は、請求項７の上位概念に記載された熱伝達体を形成する方法に関する。

本出願人のドイツ公開公報ＤＥ−Ａ１９８４６２６７によって知られている熱伝達体は、長手方向に延びるスリットを備えた収集パイプを有しており、そのスリットが、フラットパイプに対して９０度回動されたフラットパイプ端部を収容する。その場合に、フラットパイプ端部は、スリット内に付き合わされて、従って隙間なく相前後して配置されており、かつ流体密に収集パイプと半田付けされる。この配置によって、この熱伝達体のパイプ分配、すなわち互いに対して平行に配置されたフラットパイプの間隔は、特にフラットパイプの深さ（空気流方向の延び）に、制限されている。それによってまた、フラットパイプの間に配置されているフィンの高さも、決定されている。これは、特に自動車のためのＣＯ２−空調設備用に定められている、この種のフラットパイプ熱伝達体を設計する場合の制限を意味している。既知の熱伝達体のための収集パイプの形成は、切削加工によって、たとえば肉厚のパイプに長手スリットを形成することによって、あるいは平坦な薄板細片を丸めることによって行われる。切削加工する際には常に、削り屑が工作物に残留して、それによって後に不純物として冷却剤循環内へ達する危険が存在するので、切削なしの形成が優先される。ＣＯ２−空調設備においては、冷却剤Ｒ１３４ａを有する従来の空調設備の場合よりも、厚みがずっと大きくなるので、収集パイプの肉厚が比較的大きくなり、それがその加工ないし変形を容易でなくする。
ドイツ公開公報ＤＥ−Ａ１９８４６２６７

本発明の課題は、冒頭で挙げた種類の熱伝達体（すなわち特に自動車用ＣＯ２−空調設備のための、フラットパイプ端部を収容する少なくとも１つの収集パイプを有する熱伝達体であって、収集パイプが、長手方向に延びる、つながった長手スリットを形成する端縁を備えた、開放した中空プロフィールから成形されており、かつフラットパイプ端部が長手スリット内に流体密に収容されている、前記熱伝達体）を、収集パイプが簡単に形成可能であり、形成プロセス後にできるだけ不純物を残さず、かつパイプ分配に関して上述した制限を受けないように、改良することである。本発明の課題は、また、冒頭で挙げた種類の熱伝達体、特に収集パイプを経済的に形成する方法を提供することである。

この課題の解決は、請求項１の特徴（すなわち端縁）が分離継ぎ目を形成するために領域的に互いに突き合わされて、フラットパイプ端部のための収容開口部を形成するために領域的に折り返されていること）と請求項８の特徴（すなわち−初期材料として、比較的大きい厚みｓと直線的な端縁とを有する平坦な薄板細片が使用されるプロセス（ステップ）、−薄板細片が、長手スリットを備えた、開放した中空プロフィールに変形され、中空プロフィールの端縁が長手スリットの領域で接触して、端縁細片が導入斜面として形成されるプロセス（ステップ）、−中空プロフィールが、工具内に収容されて、外側へ向かって支持されるプロセス（ステップ）、−長手スリットの領域において、くさび状の工具を導入することにより材料押退け（可塑変形）によって収容開口部が形成されるプロセス（ステップ）から得られる。従属請求項は、本発明の好ましい形態と展開に関する。

発明の実施の形態

本発明によれば、収集パイプは、長手方向に延びる、つながった長手継ぎ目ないし長手スリットを有しており、そこに予め定められた間隔でフラットパイプ端部のための収容開口部が形成される。従って収集パイプは、長手方向にスリットを有する、開放した中空プロフィールとして形成されており、その中空プロフィールにおいて長手スリットの端縁が、部分的に直接互いに添接されて、この領域において半田付けされ、かつフラットパイプ端部の輪郭に従って収容開口部として部分的に変形される。それによってパイプ分配を、フラットパイプの深さよりも大きく選択することができる、という利点が得られ、それは特に、ＣＯ２−空調設備のためのガスクーラーないし凝縮器を設計する場合に、効果的である。

好ましい展開によれば、パイプ端部のための収容開口部は、切削なしの変形によって、すなわち可塑変形によって形成され、それが、冷却剤循環を汚す削り屑が残らない、という利点を維持する。さらに、この切削なしの変形は、わずかなコストと結びついている。

本発明の好ましい展開によれば、スリットを有する中空プロフィールの端縁は、開いた端縁細片として延長されており−それが収集パイプにより高い強度を与える。というのは、端縁細片が補強ビードとして作用するからである。端縁細片がＶ字状に開いている場合には、導入すべきフラットパイプ端部のための組立てやすい導入斜面が得られる。端縁細片は、それらが共通の平面にあって、従って収集パイプの断面と共にオメガの形状を形成するように、開き、ないしは屈曲させることができる。これが、端縁細片のＶ字状の開きよりもさらに強度を向上させる。さらに、捻ったフラットパイプ端部を使用する場合に開いた端縁細片が、フラットパイプの差込み深さを制限するストッパを形成する。

本発明に基づく方法によれば、フラットパイプ端部のための収容開口部を、簡単なくさび状の工具を用いて可塑変形によって形成することが、可能である。まず、長手方向にスリットを有する中空プロフィールが、丸めることによって形成されるので、端縁が長手スリットの領域内で接触線に沿って接触し、端縁細片が導入斜面としてＶ字状に開かれる。Ｖ字状の開きによって、フラットパイプ端部の輪郭を有する、くさび状に形成された工具のための、効果的な導入斜面が得られる。この工具は、中空プロフィールが同時に工具型によって支持されている場合に、長手スリット内へ挿入され、その結果、中空プロフィールの材料がくさび状の工具の領域で押退けられ、すなわち材料が隣接する領域へ流れる。収集パイプの肉厚は、比較的厚く、十分な肉厚が存在するので、材料弱化が発生することはなく、−むしろ冷間加工によって逆が達成される。工具に複数の雄型（くさび状の工具）を適切に装着することによって、すべての開口部を１つの作業プロセスで、あるいは、作業プロセス当たりの変形度を小さく抑えるために、複数段階で形成することができる。このことがまた、フラットパイプ端部のための収容開口部のより高い表面品質をもたらす。

収容開口部が形成されて校正された後に、フラットパイプが導入され、その場合にＶ字状に開いた端縁細片が組立てやすい導入斜面として作用する。収集パイプは、次に、差し込まれたフラットパイプ端部と半田付けされ、その場合に中空プロフィールの長手スリット全体が、密に半田付けされ−この半田付けは、フィンを含む熱伝達体全体の半田付けと共に、半田炉内で行われる。半田付け温度に達した時に半田が十分に半田間隙内へ流れ込むようにするために、中空プロフィールおよび／またはフラットパイプ端部は少なくとも片側に半田コーティングされているので、密な半田付けのための十分な半田が提供される。通常半田層を持たない、押出成形されたフラットパイプを使用する場合には、特に中空プロフィールが内側に半田コーティングされている場合に、密な半田づけのための十分な半田提供が行われる。

本発明の実施例を図面に示し、以下で詳細に説明する。

図１は、図示されていない自動車用ＣＯ２−空調設備の熱伝達体のための収集パイプ１を、特に下から示している。部分的にだけ示す収集パイプ１は、スリットを有する中空パイプであって、その端縁細片２、３が共通の継ぎ目ないし分離箇所４において互いに突き合わされている。長手方向に延びるこの分離継ぎ目４の領域に、長穴状に形成された収容開口部５が配置されており、それら収容開口部は長手方向の延びｔと互いに対する間隔ａを有している。

図２は、収集パイプ１の断面を、特に図１の切断線II−IIに沿って、すなわち分離継ぎ目４の領域で示している。収集パイプ１は、肉厚ｓの薄板細片６から丸めることにより中空プロフィール７として成形され、その凸状に形成された端縁８、９が添接して、分離継ぎ目４を形成している。薄板細片６ないし中空プロフィール７は、端縁８、９を越えて延長されて、Ｖ字状に開く端縁細片２、３を形成している。破線の表示において、端縁細片２’、３’は直角に屈曲されて、中空プロフィールと共にΩ（オメガ）を形成している。

図３は、図１のIII−IIIの平面に沿って収集パイプ１を、すなわち収容開口部５を断面で示している。この収容開口部５は、図示されていないフラットパイプ端部を収容するために用いられ、フラットパイプの幅に相当する幅ｂを有している。この収容開口部５の形成については、以下で詳細に説明する。

図４は、図１から３に示すフラットパイプ１を示しており、その場合にここではフラットパイプ１０はその間に配置されている波形フィン１１と共に示されている。フラットパイプ１０は、フラットパイプ端部１０ａ（破線で示す）を有しており、それらフラットパイプ端部は−それ自体知られているように−フラットパイプ１０に対して９０度捻られている。これらフラットパイプ端部１０ａは、図１と３に示す収容開口部５内へ挿入されて、次に収集パイプ１と半田付けされる。収集パイプ１は、その内側６ａ（図２を参照）に半田コーティング（図示せず）を有しており、その半田コーティングがフラットパイプ１０ａと収集パイプ１および分離継ぎ目４の領域における端縁８、９の半田付けを保証する。波形フィン１１は、公知のように、フラットパイプ１０と半田付けされる。少なくとも１つの収集パイプ１、フラットパイプ１０および波形フィン１１からなる、熱伝達体全体は、半田炉内の１つの作業プロセスで半田付けされる。フラットパイプ１０の間隔（中心線から中心線まで）すなわちパイプ分配は、ｐで示されている。ここではそれは、フラットパイプ１０ないしフラットパイプ端部１０ａの深さｔよりもずっと大きい。

図５は、収容開口部５を形成するための、２つの工具半体２１、２２からなる工具２０、すなわち本発明に基づく方法を実施するための装置を示している。合体された工具２０内へ、中空プロフィール７が挿入されており、その場合に薄板細片６はその外側輪郭が工具形状にぴったりと合っており、すなわち薄板細片は外側へ向かってすべての側において支持されている。図２に示すように、端縁８、９は、分離継ぎ目４の領域で接触している。挿入された中空プロフィール７の上方において、工具２０はつながったスリット２３を有しており、そのスリット内でくさび状に細くなる工具２５を有する雄型２４が位置決めされている。

図６は、雄型を挿入された位置２４’において示しており、その場合にくさび状の工具２５’が分離継ぎ目４内へ進入しており、その際に薄板細片６の材料が分離継ぎ目４から隣接する領域へ押し出されている。その際に同時に、材料の冷間加工が生じる。互いに対して堅固に締付けられた工具半体２１、２２によって、薄板細片６の外側輪郭が維持され、薄板細片は進入する工具２５’をよけることができない。それによって薄板細片の内側で材料の流動がもたらされる。雄型２４、２５を引き出した後に（図示せず）、図３に示す形状、すなわち収容開口部５を有する形状が生じる。付加的に、工具半体２１、２２上に載置される、雄型支援プレートないし雄型ガイドプレート（図示せず）を設けることができ、その場合に雄型支援プレートないし雄型ガイドプレートが収容開口部５の深さとその形状安定性を保証する。

−ここには図示されていないが−収容開口部５を形成するための２段階またはそれより多い段階の方法、すなわち２段階またはそれより多い段階の工具による方法も可能である。

収集パイプを下から見た図である。 図１に示す収集パイプのII−IIの平面における断面図である。 図１に示す収集パイプのIII−IIIの平面における断面図である。 フラットパイプを有する収集パイプを示している。 収集パイプを形成する装置を示している。 図５に示す装置を、雄型を挿入した状態で示している。

符号の説明

１ 収集パイプ
２、３ 端縁細片
４ 分離継ぎ目
５ 収集開口部
６ 薄板細片
７ 中空プロフィール
８、９ 端縁
１０ フラットパイプ
１０ａ フラットパイプ端部
１１ 波形フィン
２０ 工具
２１、２２ 工具半体
２３ スリット

Claims (11)

1. フラットパイプ端部（１０ａ）を収容する少なくとも１つの収集パイプ（１）を有する熱伝達体、特に自動車用ＣＯ２−空調設備のための熱伝導体であって、収集パイプ（１）が、長手方向に延びる、つながった長手スリットを形成する端縁（８、９）を備えた、開放した中空プロフィール（７）から成形されており、かつフラットパイプ端部（１０ａ）が長手スリット内に流体密に収容されており、
   端縁（８、９）が分離継ぎ目（４）を形成するために領域的に互いに突き合わされて、フラットパイプ端部（１０ａ）のための収容開口部（５）を形成するために領域的に折り返されていることを特徴とする熱伝達体。
2. 収容開口部（５）が、端縁（８、９）の切削なしの変形によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱伝達体。
3. 変形が、材料の押退けによって行われることを特徴とする請求項２に記載の熱伝達体。
4. 端縁（８、９）が、分離継ぎ目（４）を越えて外側へ延長されて、開いた端縁細片（２、３）を形成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の熱伝達体。
5. 端縁細片（２、３）が、Ｖ字状に開かれていることを特徴とする請求項４に記載の熱伝達体。
6. 端縁（８、９）と端縁細片（２’、３’）を有する収集パイプ（１）の断面が、オメガの形状に相当する（共通の平面内の端縁細片（２’、３’）ことを特徴とする請求項４に記載の熱伝達体。
7. 端縁細片（２、３）が、捻られたフラットパイプ端部の差込み深さを制限するものとして形成されていることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の熱伝達体。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の熱伝達体を形成するための方法であって、次の処理ステップを有すること、すなわち：
   −初期材料として、比較的大きい厚みｓと直線的な端縁（８、９）とを有する平坦な薄板細片（６）が使用されるステップ、
   −薄板細片（６）が、長手スリット（４）を備えた、開放した中空プロフィール（７）に変形され、その場合に中空プロフィール（７）の端縁（８、９）が長手スリットの領域で接触して、端縁細片（２、３）が導入斜面として形成されるステップ、
   −中空プロフィール（７）が、工具（２０）内に収容されて、外側へ向かって支持されるステップ、
   −長手スリット（４）の領域において、くさび状の工具（２５）を導入することにより材料押退け（可塑変形）によって収容開口部が形成されるステップ、
   を有することを特徴とする、熱伝達体を形成する方法。
9. フラットパイプ端部（１０ａ）が、収容開口部（５）内へ導入され、その場合に中空プロフィール（７）が柔軟に弾性変位することができ、かつ
   収集パイプ（１）が長手スリット（４）の領域においてフラットパイプ端部（１０ａ）の間およびフラットパイプ端部（１０ａ）の回りで密に半田付けされることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 薄板細片（６）および／またはフラットパイプ端部（１０ａ）が、少なくとも片側に半田コーティングされていることを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
11. 薄板細片（６）および／またはフラットパイプ端部（１０ａ）が、両側に半田コーティングされていることを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
    

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