JP2006023034A - 熱交換器用チューブの製造方法、熱交換器用チューブおよび熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄肉の樹脂製チューブを容易に形成することが可能な製造方法、およびその製造方法により形成される熱交換器用チューブを提供すること。
【解決手段】 （ａ）に示すように第１樹脂フィルム１１０の片面に樹脂スペーサ１３０を形成し、このスペーサ形成面に第２樹脂フィルム１２０を積層する。そして、（ｂ）に示すように金型１５０で樹脂フィルム１１０、１２０、スペーサ１３０を相互に融着しつつ成形して、（ｃ）に示すように樹脂チューブ３１の連結体を得る。この連結体を（ｄ）に示すように裁断して複数の樹脂チューブ３１を得る。
【選択図】 図４

Description

本発明は、樹脂製の熱交換器用チューブの製造方法、その製造方法により形成される熱交換器用チューブ、およびその熱交換器用チューブを用いた熱交換器に関する。

従来から、熱交換部に押し出し成形したアルミニウム製チューブを用いた熱交換器がある。そして、近年、熱交換器の軽量化等を目的として、チューブを樹脂化したいという要望がある。

しかしながら、一般的に、樹脂はアルミニウム等の金属より熱伝導性が劣るため、熱交換器の熱交換効率を向上するためには、チューブを形成する樹脂材料の熱伝導率を向上するとともに、チューブを薄肉化する必要がある。ところが、薄肉の樹脂製チューブを、アルミニウム製チューブと同様に押し出し成形により形成することは、極めて困難であるという問題がある。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、薄肉の樹脂製チューブを容易に形成することが可能な製造方法、その製造方法により形成される熱交換器用チューブ、およびその熱交換器用チューブを用いた熱交換器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明の製造方法では、
外部の熱媒体と熱交換するための熱媒体が内部を流通する熱交換器用チューブ（３１）の製造方法であって、
第１の樹脂フィルム部材（１１０）と第２の樹脂フィルム部材（１２０）とを接合してチューブ体（３１Ａ）を形成する接合工程と、
接合工程の前に、第１の樹脂フィルム部材（１１０）と第２の樹脂フィルム部材（１２０）との間に、接合工程後の第１の樹脂フィルム部材（１１０）と第２の樹脂フィルム部材（１２０）との間隔を規定するためのスペーサ部材（１３０）を形成するスペーサ部材形成工程とを備えることを特徴としている。

これによると、接合工程において、間にスペーサ部材（１３０）が介在する第１の樹脂フィルム部材（１１０）と第２の樹脂フィルム部材（１２０）とを接合して、薄肉の樹脂製熱交換器用チューブ（３１）を容易に形成することができる。

また、請求項２に記載の発明の製造方法では、接合工程では、スペーサ部材（１３０）が、第１の樹脂フィルム部材（１１０）および第２の樹脂フィルム部材（１２０）の対向面間を連結することを特徴としている。

これによると、接合工程において、チューブ体（３１Ａ）の対向する面部（３１ｂ）相互がスペーサ部材（１３０）により支えられる。したがって、薄肉の樹脂製熱交換器用チューブ（３１）の変形を抑制することができる。

また、請求項３に記載の発明の製造方法では、第１の樹脂フィルム部材（１１０）、第２の樹脂フィルム部材（１２０）、およびスペーサ部材（１３０）は、同一の樹脂材料により構成されていることを特徴としている。

これによると、第１の樹脂フィルム部材（１１０）と第２の樹脂フィルム部材（１２０）とを接合し易いとともに、第１の樹脂フィルム部材（１１０）および第２の樹脂フィルム部材（１２０）からなるチューブ体（３１Ａ）とスペーサ部材（１３０）とを接合し易い。

また、請求項４に記載の発明の製造方法では、スペーサ部材形成工程では、チューブ体（３１Ａ）の長手方向に延びる壁状部材（１３０）をスペーサ部材（１３０）として形成し、接合工程では、壁状部材（１３０）が、チューブ体（３１Ａ）内の流通路（３１ｄ）をチューブ体（３１Ａ）の長手方向に仕切ることを特徴としている。

これによると、チューブ（３１）の長手方向に延びる連続する壁状部材（１３０）により、チューブ体（３１Ａ）の対向面部（３１ｂ）間の間隔を、長手方向に渡って安定して規定することができる。また、チューブ（３１）の内部流通路（３１ｄ）側表面積を増大させ、チューブ（３１）の内部熱媒体側の熱伝達率を高めることができる。

また、請求項５に記載の発明の製造方法では、スペーサ部材形成工程では、複数の壁状部材（１３０）を、長手方向の端部において連結部（１３２）により相互に連結して形成し、接合工程の後に、連結部（１３２）を除去する連結部除去工程を備えることを特徴としている。

これによると、チューブ体（３１Ａ）内に複数の壁状部材（１３０）を容易に並設することができる。

また、請求項６に記載の発明の製造方法では、接合工程では、複数本のチューブ（３１）に対応する幅の第１の樹脂フィルム部材（１１０）と第２の樹脂フィルム部材（１２０）とを接合して、複数本のチューブ（３１）の連結体を形成し、接合工程の後に、連結体を各チューブ（３１）毎に裁断分離する裁断工程を備えることを特徴としている。

これによると、接合工程において、複数本分のチューブ（３１）を同時に接合することができる。

また、請求項７に記載の発明の製造方法では、第１の樹脂フィルム部材（１１０）および第２の樹脂フィルム部材（１２０）は、厚さが０．０１〜０．３ｍｍであることを特徴としている。

第１、第２樹脂フィルム部材（１１０、１２０）の厚さが０．０１ｍｍ未満の場合には、樹脂フィルム部材（１１０、１２０）の形成が困難である。また、第１、第２樹脂フィルム部材（１１０、１２０）の厚さが０．３ｍｍを超える場合には、チューブ（３１）の熱交換効率が悪化し好ましくない。したがって、第１、第２樹脂フィルム部材（１１０、１２０）の厚さが０．０１〜０．３ｍｍであれば、比較的形成が容易な樹脂フィルム部材（１１０、１２０）により熱交換効率が良好なチューブ（３１）を製造することができる。

また、請求項８に記載の発明の製造方法では、第１の樹脂フィルム部材（１１０）および第２の樹脂フィルム部材（１２０）は、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴としている。

第１、第２樹脂フィルム部材（１１０、１２０）の熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であれば、同等な体格のアルミニウム製チューブを採用した場合と略同等の熱交換性能を得ることができる。

また、請求項９に記載の発明の製造方法のように、第１の樹脂フィルム部材（１１０）および第２の樹脂フィルム部材（１２０）は、自身を構成する樹脂材料より熱伝導率が高いフィラを含有することによって、第１、第２の樹脂フィルム部材（１１０、１２０）の熱伝導率を容易に向上することができる。

また、請求項１０に記載の発明の製造方法のように、第１の樹脂フィルム部材（１１０）および第２の樹脂フィルム部材（１２０）を構成する樹脂材料は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、およびポリアミドのいずれかを用いることができる。

これによると、耐熱性および高温強度に優れるチューブ（３１）を比較的安価に得ることができる。

また、請求項１１に記載の発明の製造方法では、第１の樹脂フィルム部材（１１０）および第２の樹脂フィルム部材（１２０）は、引張り強度が５０ＭＰａ以上であることを特徴としている。

これによると、製造したチューブ（３１）を、車両用機器冷却水系の熱交換器（１）に採用することが可能である。

また、請求項１２に記載の発明の製造方法では、接合工程後の第１の樹脂フィルム部材（１１０）と第２の樹脂フィルム部材（１２０）との間隔（Ｗ１）は、０．３〜３ｍｍであることを特徴としている。

接合された第１の樹脂フィルム部材（１１０）と第２の樹脂フィルム部材（１２０）との間隔が０．３ｍｍ未満である場合には、チューブ（３１）内の圧力損失が大きくなり好ましくない。また、第１の樹脂フィルム部材（１１０）と第２の樹脂フィルム部材（１２０）との間隔が３ｍｍを超える場合には、チューブ（３１）の内部流通路容積に対する内部流通路側表面積が小さくなり熱交換効率が悪化して好ましくない。したがって、第１の樹脂フィルム部材（１１０）と第２の樹脂フィルム部材（１２０）との間隔が０．３〜３ｍｍであれば、圧力損失が小さく熱交換効率が良好なチューブ（３１）を得ることができる。

また、請求項１３に記載の発明の熱交換器用チューブでは、
外部の熱媒体と熱交換するための熱媒体が内部を流通する熱交換器用チューブ（３１）であって、
樹脂フィルム部材（１１０、１２０）からなるチューブ体（３１Ａ）と、
チューブ体（３１Ａ）内に設けられ、チューブ体（３１Ａ）の相互に対向する面の間隔を規定するスペーサ部材（３１ｃ）とを備えることを特徴としている。

この薄肉の熱交換器用チューブは、請求項１に記載の発明の製造方法により容易に形成することができる。

また、請求項１４に記載の発明の熱交換器用チューブでは、スペーサ部材（３１ｃ）は、チューブ体（３１Ａ）の対向する面の間を連結していることを特徴としている。

この熱交換器用チューブは、請求項２に記載の発明の製造方法により形成することができる。これによると、チューブ体（３１Ａ）の対向する面部（３１ｂ）相互がスペーサ部材（３１ｃ）により支えられる。したがって、薄肉の樹脂製熱交換器用チューブ（３１）の変形を抑制することができる。

また、請求項１５に記載の発明の熱交換器用チューブでは、チューブ体（３１Ａ）およびスペーサ部材（３１ｃ）は、同一の樹脂材料からなることを特徴としている。

この熱交換器用チューブは、請求項３に記載の発明の製造方法により形成することができる。これによると、チューブ体（３１Ａ）とスペーサ部材（１３０）とを接合し易く、チューブ体（３１Ａ）の対向する面部（３１ｂ）相互をスペーサ部材（３１ｃ）により確実に支えることができる。

また、請求項１６に記載の発明の熱交換器用チューブでは、スペーサ部材（３１ｃ）は、チューブ体（３１Ａ）の長手方向に延び、チューブ体（３１Ａ）内の流通路（３１ｄ）を長手方向に仕切る壁状部材（３１ｃ）であることを特徴としている。

この熱交換器用チューブは、請求項４に記載の発明の製造方法により形成することができる。これによると、チューブ（３１）の長手方向に延びる連続する壁状部材（１３０）により、チューブ体（３１Ａ）の対向面部（３１ｂ）間の間隔を、長手方向に渡って安定して規定することができる。また、チューブ（３１）の内部流通路（３１ｄ）側表面積を増大させ、チューブ（３１）の内部熱媒体側の熱伝達率を高めることができる。

また、請求項１７に記載の発明の熱交換器用チューブでは、チューブ体（３１Ａ）を構成する樹脂フィルム部材（１１０、１２０）は、厚さが０．０１〜０．３ｍｍであることを特徴としている。

この熱交換器用チューブは、請求項７に記載の発明の製造方法により形成することができる。これによると、比較的形成が容易な樹脂フィルム部材（１１０、１２０）により熱交換効率が良好なチューブ（３１）とすることができる。

また、請求項１８に記載の発明の熱交換器用チューブでは、チューブ体（３１Ａ）を構成する樹脂フィルム部材（１１０、１２０）は、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴としている。

この熱交換器用チューブは、請求項８に記載の発明の製造方法により形成することができる。これによると、同等な体格のアルミニウム製チューブを採用した場合と略同等の熱交換性能を得ることができる。

また、請求項１９に記載の発明の熱交換器用チューブでは、チューブ体（３１Ａ）を構成する樹脂フィルム部材（１１０、１２０）は、自身を構成する樹脂材料より熱伝導率が高いフィラを含有することを特徴としている。

この熱交換器用チューブは、請求項９に記載の発明の製造方法により形成することができる。これによると、チューブ体（３１Ａ）の熱伝導率を容易に向上することができる。

また、請求項２０に記載の発明の熱交換器用チューブでは、チューブ体（３１Ａ）を構成する樹脂フィルム部材（１１０、１２０）をなす樹脂材料は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、およびポリアミドのいずれかであることを特徴としている。

この熱交換器用チューブは、請求項１０に記載の発明の製造方法により形成することができる。これによると、耐熱性および高温強度に優れ比較的安価なチューブ（３１）とすることができる。

また、請求項２１に記載の発明の熱交換器用チューブでは、チューブ体（３１Ａ）を構成する樹脂フィルム部材（１１０、１２０）は、引張り強度が５０ＭＰａ以上であることを特徴としている。

この熱交換器用チューブは、請求項１１に記載の発明の製造方法により形成することができる。これによると、この熱交換器用チューブ（３１）を、車両用機器冷却水系の熱交換器（１）に採用することが可能である。

また、請求項２２に記載の発明の熱交換器用チューブでは、チューブ体（３１Ａ）の対向する面の間隔（Ｗ１）は、０．３〜３ｍｍであることを特徴としている。

この熱交換器用チューブは、請求項１２に記載の発明の製造方法により形成することができる。これによると、圧力損失が小さく熱交換効率が良好なチューブ（３１）とすることができる。

また、請求項２３に記載の発明の熱交換器では、請求項１３ないし請求項２２のいずれかに記載の熱交換器用チューブ（３１）を熱交換部（３０）に用いたことを特徴としている。

これによると、薄肉の樹脂製チューブ（３１）を備え、熱交換効率が優れる熱交換器（１）とすることができる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は、本実施形態における熱交換器であるラジエータ１の全体構成を示す正面図であり、図２は、ラジエータ１のチューブとタンクとの接合部近傍を示す拡大断面図である。また、図３は、チューブ３１の形状を示す断面図である。

本実施形態の熱交換器は、例えば、図示しない燃料電池内を通る冷却水を冷却するためのラジエータであり、燃料電池を電源として駆動する走行用モータを備える燃料電池車両等に搭載されるものである。

ラジエータ１は、図１、図２に示すように、コア部（熱交換部）３０のチューブ３１内を流れる冷却水（熱媒体）が図中の上から下方向に向かういわゆるバーチカルフロータイプとしており、基本構成としてアッパタンク（タンク）１０、ロウアタンク（タンク）２０、およびコア部３０からなる。

アッパタンク１０、ロウアタンク２０は、樹脂材から成り、主に本体部１１、２１とプレート部１２、２２とから構成されている。なお、樹脂材としては、本例では成形性に優れ、ラジエータ１の構成部材とすることから高温強度剛性が高く、耐熱性に優れ、且つ、燃料電池システムに用いることから、電気絶縁性に優れる比較的安価なポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を選定している。

樹脂材としては、他にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド（ＰＡ）を採用することが可能である。

本体部１１、２１は、断面形状が略Ｕ字状を成し、プレート部１２、２２に対向する側が開口する容器体をなしている。アッパ側の本体部１１にはパイプ部（入口パイプ）１１ａ、冷却水注入用の注水口１１ｂ、車両取付け用の取付け部１１ｃが一体で形成されており、また、ロウア側の本体部２１にはパイプ部（出口パイプ）２１ａ、取付け部２１ｂが一体で成形されている。

プレート部１２、２２は、細長の板状部材であり、内側領域に複数のチューブ孔１２ａが長手方向に並ぶように設けられ、チューブ孔１２ａが並ぶ両端側にはサイドプレート孔１２ｂが設けられている。更に、プレート部１２、２２の外周には、本体部１１、２１の開口側外周部が挿入されるタンク挿入部１２ｃが設けられている。

そして、各本体部１１、２１の開口側外周部と各プレート部１２、２２のタンク挿入部１２ｃとの間にシールパッキン（シール部材）１４が介在されて、本体部１１、２１とプレート部１２、２２とは、金属製のかしめプレート１３、２３によってかしめられて機械的に接合されている。

コア部３０は、複数積層される（図１中の左右方向に並べられる）チューブ３１と、薄肉の帯板材から波形に成形され、チューブ３１の積層方向の外方および各間に配設されるフィン３２と、左右最外方のフィン３２の更に外方に配設され、断面がコの字状に形成された補強部材としてのサイドプレート３３とから構成されている。

そして、チューブ３１、サイドプレート３３の長手方向両端部がプレート部１２、２２のチューブ孔１２ａおよびサイドプレート孔１２ｂにそれぞれ嵌合され、接合されている。

本実施形態では、チューブ３１は樹脂材より形成され、また、フィン３２は金属材より形成されている。

チューブ３１を形成する樹脂材は、上記両タンク１０、２０と同一のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）としている。一方、フィン３２は、熱伝導性に優れるアルミニウム材としている。なお、チューブ３１を形成する樹脂材としては、上記タンクと同様に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド（ＰＡ）を採用することもできる。

また、チューブ３１を形成するポリフェニレンサルファイド樹脂には、熱伝導性の向上を目的として、ポリフェニレンサルファイド樹脂より熱伝導率が高いフィラ（本例では、粒径約５０μｍのアルミナ粒子）を約６０ｗｔ％充填している。

これにより、チューブ３１を形成するポリフェニレンサルファイド樹脂の熱伝導率を１Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることができる。熱伝導率を１Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすれば、樹脂製のチューブ３１を、従来多用されているアルミニウム製チューブに対し、同体格で略同等の熱交換性能（放熱性能）とすることができる。

さらに、本実施形態では、チューブ３１の形状にも特徴を持たせている。すなわち、図３に横断面形状を示すように、外周部をなすチューブ体（筒状体）３１Ａにおいて、扁平状断面の長径方向の端部３１ａの肉厚ｔ１が、長径方向に沿う平面部３１ｂの肉厚ｔ２よりも厚くなるようにしている。具体的には、ここでは強度面を考慮してｔ１を約０．６ｍｍとし、フィン３２に対する放熱性の面からｔ２を約０．３ｍｍとしている。

なお、平面部３１ｂの肉厚ｔ２は、０．０１〜０．３ｍｍであることが好ましい。ｔ２が０．０１ｍｍ未満の場合には、チューブ体３１Ａを形成するための後述する樹脂フィルム１１０、１２０の形成が困難である。また、ｔ２が０．３ｍｍを超える場合には、チューブ３１（平面部３１ｂ）の熱交換効率が悪化し好ましくない。したがって、平面部３１ｂの肉厚ｔ２が０．０１〜０．３ｍｍであれば、樹脂フィルムにより熱交換効率が良好なチューブ３１とすることができる。

また、チューブ体３１Ａを構成する樹脂材料の引張り強度は、５０ＭＰａ以上となっている。構成材料の引張り強度を５０ＭＰａ以上とすることで、ラジエータ１を、燃料電池車ばかりでなく、一般的な水冷式エンジンを搭載した車両の冷却水系熱交換器として適用することが可能である。

また、冷却水が流通するチューブ体３１Ａ内には、平面部３１ｂ間を繋ぐ仕切り壁３１ｃを複数（本例では５つ）設けるようにしている。なお、仕切り壁３１ｃの厚さは、平面部３１ｂの厚さｔ２に略等しい設定としている。

仕切り壁３１ｃは、チューブ３１の長手方向（図１に示す上下方向）に延設された壁状部材であり、チューブ３１内に複数の（本例では６つの）流通路３１ｄを形成するとともに、対向する平面部３１ｂ間を連結して、チューブ３１内外圧力差によりチューブ体３１Ａが変形することを抑制できるようになっている。

このように、仕切り壁３１ｃにより連結されることにより、対向する平面部３１ｂの間隔が規定されており、本例では間隔Ｗ１は約１．２ｍｍとしている。この対向する平面部３１ｂ間の間隔Ｗ１は、０．３〜３ｍｍであることが好ましい。

間隔Ｗ１が０．３ｍｍ未満である場合には、流通路３１ｄ内の圧力損失が大きくなり好ましくない。また、間隔Ｗ１が３ｍｍを超える場合には、流通路３１ｄの容積に対するチューブ３１の流通路３１ｄ側表面積が小さくなり熱交換効率が悪化するため好ましくない。このように、平面部３１ｂの間隔Ｗ１が０．３〜３ｍｍであれば、圧力損失が小さく熱交換効率が良好なチューブ３１とすることができる。

そして、チューブ３１の表面には、例えばエポキシ樹脂系の接着剤を予め塗布（プレコート）しており、この接着剤によってフィン３２はチューブ３１に接着されるようにしている。また、チューブ３１の長手方向両端部は、プレート部１２、２２のチューブ孔１２ａと接着されるようにしている。サイドプレート３３の表面にも上記と同様の接着剤を設けており、サイドプレート３３とフィン３２との接着、サイドプレート３３とプレート部１２、２２との接着がなされるようにしている。

なお、樹脂材からなる構成部材相互の接合は接着に限らず、レーザや超音波等を用いた溶着であってもかまわない。

このように形成されるラジエータ１の各パイプ部１１ａ、２１ａは車両の冷却水流路に接続され、冷却水（内部熱媒体）はパイプ部１１ａからアッパタンク１０に流入し、コア部３０のチューブ３１内を流れ、チューブ３１の外部を流れる空気（外部熱媒体）と熱交換して冷却される。チューブ３１内を流れた冷却水は、ロウアタンク２０で集合されて、パイプ部２１ａから流出するようになっている。

次に、上記構成のチューブ３１の製造方法について説明する。図４は、チューブ３１の製造工程を示す工程別断面図である。

まず、図４（ａ）に示すように、樹脂フィルム１１０の表面にスペーサ１３０を形成し、この樹脂フィルム１１０のスペーサ１３０形成面側に樹脂フィルム１２０を積層する。この樹脂フィルム１１０、１２０およびスペーサ１３０は、チューブ３１を構成するための部材であって、全て前述したフィラを含有したポリフェニレンサルファイド樹脂により形成されている。前述したように、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミドを採用することもできる。ただし、全て同一樹脂としたほうが、後述する相互の接合が容易であり好ましい。

ここで、樹脂フィルム１１０、１２０の厚さは、前述したチューブ３１平面部３１ｂの厚さｔ２を得るために、０．３ｍｍとしており、厚さ０．０１〜０．３ｍｍのフィルムを採用することが好ましい。

また、スペーサ１３０は、チューブ３１の平面部３１ｂ間の間隔Ｗ１を確保するために、積層方向の厚さを１．２ｍｍとしている。

樹脂フィルム１１０上にスペーサ１３０を形成するときには、本例では、図５（ａ）に平面図示すように、スペーサ１３０延設方向（長手方向）端部において連結部１３２によりスペーサ１３０の端部相互を連結した１枚のシートとしている。このシートのスリット部１３１が、チューブ３１形成時に流通路３１ｄに対応することになり、スペーサ１３０の形成位置を安定させ易いという利点がある。

なお、樹脂フィルム１１０上へのスペーサ１３０の形成は、樹脂フィルム１１０の表面に載置するのみであってもよいし、接着や溶着により樹脂フィルム１１０に対し接合するものであってもよい。

スペーサ１３０の形成方法は、上記方法に限定されるものではなく、例えば、スペーサ１３０は、樹脂フィルム１１０上にペースト状樹脂材料をパターン印刷した後、硬化して形成するものであってもよい。また、樹脂フィルム１１０上に金属膜を貼着した後、マスキングしてパターンエッチングして形成するものであってもよい。

このように、樹脂フィルム１１０の表面にスペーサ１３０を形成し、この樹脂フィルム１１０のスペーサ１３０形成面側に樹脂フィルム１２０を積層したら、図４（ｂ）に示すように、積層体の両面からチューブ形状に対応したキャビティを有する金型１５０により加圧しつつ加熱する。このとき、積層体は樹脂材料のガラス転移温度より高く融点より低い温度で加熱される。

これにより、図４（ｃ）に示すように、金型１５０内において、樹脂フィルム１１０、１２０およびスペーサ１３０の相互がそれぞれ融着して、チューブ３１が形成される。

なお、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態では、樹脂フィルム１１０、１２０、およびスペーサ１３０を、複数本のチューブ３１に対応する幅で設定し、複数本分のキャビティを有する金型１５０により型押しているので、図４（ｃ）に示す工程では、複数本のチューブ３１の連結体が形成される。

したがって、このチューブ３１の連結体を金型１５０から離型した後、図４（ｄ）に示すように、各チューブ３１毎に裁断分離して複数のチューブ３１を同時に得ることができる。なお、チューブ３１間の裁断分離時もしくは裁断分離前に、図５（ｂ）に示すように、スペーサ１３０を連結していた連結部１３２を除去する。

図５（ａ）に示すように、連結部１３２は、樹脂フィルム１１０、１２０より外方に設けられ、図５（ｂ）に示すように、連結部１３２のみが除去されていたが、連結部１３２を樹脂フィルム１１０、１２０間に設け、連結部１３２を樹脂フィルム１１０、１２０の縁部とともに除去するものであってもよい。

ここで、樹脂フィルム１１０が本実施形態における第１の樹脂フィルム部材であり、樹脂フィルム１２０が本実施形態における第２の樹脂フィルム部材である。また、スペーサ１３０が本実施形態におけるスペーサ部材であるとともに壁状部材である。

また、図４（ａ）に示す工程が本実施形態におけるスペーサ部材形成工程であり、図４（ｃ）に示す工程が本実施形態における接合工程である。また、図４（ｄ）に示す工程が本実施形態における裁断工程であり、図５（ｂ）に示す工程が本実施形態における連結部除去工程である。

上述の構成および製造方法によれば、樹脂フィルム１１０、１２０を接合してなる薄肉のチューブ体３１Ａの対向する平面部３１ｂ間を、仕切り壁３１ｃで支持する薄肉扁平樹脂チューブ３１が容易に得られ、このチューブ３１をコア部３０に備える熱交換効率に優れる軽量化されたラジエータ１を製造することができる。

薄肉扁平樹脂製チューブを得る方法として、凹凸を形成した２枚の樹脂フィルムのみを貼り合わせたり、波状とした２枚の樹脂フィルムのみを貼り合わせたりして、チューブを形成する方法も考えられるが、薄い樹脂フィルムを用いるとチューブ形状が変形し易いという問題がある。本実施形態のチューブ３１は、対向する平面部３１ｂ間を仕切り壁３１ｃにより支持しており、薄肉化しても変形し難いチューブとなっている。

また、チューブ３１には、複数の仕切り壁３１ｃが、チューブ体３１Ａの長手方向に延びるように形成されるので、チューブ体３１Ａの対向する平面部３１ｂ間の間隔を、長手方向に渡って安定して支持することができる。また、チューブ３１の流通路３１ｄ側表面積を増大させ、チューブ３１の内部熱媒体側の熱伝達率を高めることができる。

ところで、本実施形態のように、ラジエータ１を燃料電池の冷却水系に採用した場合には、燃料電池の発電作用時にラジエータ１内部を流通する冷却水にも高電圧がかかることになるが、本実施形態では、ラジエータ１のチューブ３１および両タンク１０、２０等が樹脂材からなるので、外部に対し絶縁することができる。

（他の実施形態）
上記一実施形態では、第１の樹脂フィルム部材である樹脂フィルム１１０と、第２の樹脂フィルム部材である樹脂フィルム１２０とを別部材とし、２枚の樹脂フィルムを積層して接合しチューブ体３１Ａを形成していたが、２枚の樹脂フィルムに限定されるものではない。

例えば、図６（ａ）に示すように、１枚の樹脂フィルム２１０を折り返して互いに対向する領域を形成し、一方の領域を第１の樹脂フィルム部材とし、他方の領域を第２の樹脂フィルム部材とし、これを成形して図６（ｂ）に示すようなチューブ３１を形成するものであってもよい。また、３枚以上の樹脂フィルムを用いてチューブ体を形成するものであってもよい。

また、上記一実施形態では、第１、第２の樹脂フィルム部材はフィラを含有する樹脂フィルムであったが、樹脂フィルム層を有するものであればかまわない。例えば、樹脂フィルムと金属箔とをラミネートした複合フィルムであってもかまわない。

また、上記一実施形態の熱交換器はラジエータであったが、本発明は他の樹脂製チューブを備える熱交換器にも広く適用可能である。例えば、エバポレータ、コンデンサ、ヒータコア、オイルクーラ、インタークーラ等に適用することもできる。

本発明を適用した一実施形態における熱交換器であるラジエータの全体構成を示す正面図である。 ラジエータのチューブとタンクとの接合部近傍を示す拡大断面図である。 チューブの詳細形状を示す断面図である。 チューブの製造方法を説明するための工程別断面図である。 チューブの製造方法を説明するための工程別平面図である。 他の実施形態におけるチューブの製造方法を説明するための工程別断面図である。

符号の説明

１ ラジエータ（熱交換器）
３０ コア部（熱交換部）
３１ チューブ
３１Ａ チューブ体
３１ａ 端部（チューブ体の一部）
３１ｂ 平面部（対向面部、チューブ体の一部）
３１ｃ 仕切り壁（スペーサ部材、壁状部材）
３１ｄ 流通路
１１０ 樹脂フィルム（第１の樹脂フィルム部材、樹脂フィルム部材）
１２０ 樹脂フィルム（第２の樹脂フィルム部材、樹脂フィルム部材）
１３０ スペーサ（スペーサ部材、壁状部材）
１３２ 連結部
Ｗ１ 平面部の間隔

Claims (23)

1. 外部の熱媒体と熱交換するための熱媒体が内部を流通する熱交換器用チューブ（３１）の製造方法であって、
   第１の樹脂フィルム部材（１１０）と第２の樹脂フィルム部材（１２０）とを接合してチューブ体（３１Ａ）を形成する接合工程と、
   前記接合工程の前に、前記第１の樹脂フィルム部材（１１０）と前記第２の樹脂フィルム部材（１２０）との間に、前記接合工程後の前記第１の樹脂フィルム部材（１１０）と前記第２の樹脂フィルム部材（１２０）との間隔を規定するためのスペーサ部材（１３０）を形成するスペーサ部材形成工程とを備えることを特徴とする熱交換器用チューブの製造方法。
2. 前記接合工程では、前記スペーサ部材（１３０）が、前記第１の樹脂フィルム部材（１１０）および前記第２の樹脂フィルム部材（１２０）の対向面間を連結することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用チューブの製造方法。
3. 前記第１の樹脂フィルム部材（１１０）、前記第２の樹脂フィルム部材（１２０）、および前記スペーサ部材（１３０）は、同一の樹脂材料により構成されていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器用チューブの製造方法。
4. 前記スペーサ部材形成工程では、前記チューブ体（３１Ａ）の長手方向に延びる壁状部材（１３０）を前記スペーサ部材（１３０）として形成し、
   前記接合工程では、前記壁状部材（１３０）が、前記チューブ体（３１Ａ）内の流通路（３１ｄ）を前記長手方向に仕切ることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
5. 前記スペーサ部材形成工程では、複数の前記壁状部材（１３０）を、前記長手方向の端部において連結部（１３２）により相互に連結して形成し、
   前記接合工程の後に、前記連結部（１３２）を除去する連結部除去工程を備えることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器用チューブの製造方法。
6. 前記接合工程では、複数本の前記チューブ（３１）に対応する幅の前記第１の樹脂フィルム部材（１１０）と前記第２の樹脂フィルム部材（１２０）とを接合して、前記複数本のチューブ（３１）の連結体を形成し、
   前記接合工程の後に、前記連結体を各チューブ（３１）毎に裁断分離する裁断工程を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
7. 前記第１の樹脂フィルム部材（１１０）および前記第２の樹脂フィルム部材（１２０）は、厚さが０．０１〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
8. 前記第１の樹脂フィルム部材（１１０）および前記第２の樹脂フィルム部材（１２０）は、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
9. 前記第１の樹脂フィルム部材（１１０）および前記第２の樹脂フィルム部材（１２０）は、自身を構成する樹脂材料より熱伝導率が高いフィラを含有することを特徴とする請求項８に記載の熱交換器用チューブの製造方法。
10. 前記第１の樹脂フィルム部材（１１０）および前記第２の樹脂フィルム部材（１２０）を構成する樹脂材料は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、およびポリアミドのいずれかであることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１つに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
11. 前記第１の樹脂フィルム部材（１１０）および前記第２の樹脂フィルム部材（１２０）は、引張り強度が５０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１つに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
12. 前記接合工程後の前記第１の樹脂フィルム部材（１１０）と前記第２の樹脂フィルム部材（１２０）との間隔（Ｗ１）は、０．３〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１つに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
13. 外部の熱媒体と熱交換するための熱媒体が内部を流通する熱交換器用チューブ（３１）であって、
    樹脂フィルム部材（１１０、１２０）からなるチューブ体（３１Ａ）と、
    前記チューブ体（３１Ａ）内に設けられ、前記チューブ体（３１Ａ）の相互に対向する面の間隔を規定するスペーサ部材（３１ｃ）とを備えることを特徴とする熱交換器用チューブ。
14. 前記スペーサ部材（３１ｃ）は、前記対向する面の間を連結していることを特徴とする請求項１３に記載の熱交換器用チューブ。
15. 前記チューブ体（３１Ａ）および前記スペーサ部材（３１ｃ）は、同一の樹脂材料からなることを特徴とする請求項１４に記載の熱交換器用チューブ。
16. 前記スペーサ部材（３１ｃ）は、前記チューブ体（３１Ａ）の長手方向に延び、前記チューブ体（３１Ａ）内の流通路（３１ｄ）を前記長手方向に仕切る壁状部材（３１ｃ）であることを特徴とする請求項１３ないし請求項１５のいずれか１つに記載の熱交換器用チューブ。
17. 前記樹脂フィルム部材（１１０、１２０）は、厚さが０．０１〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１３ないし請求項１６のいずれか１つに記載の熱交換器用チューブ。
18. 前記樹脂フィルム部材（１１０、１２０）は、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１３ないし請求項１７のいずれか１つに記載の熱交換器用チューブ。
19. 前記樹脂フィルム部材（１１０、１２０）は、自身を構成する樹脂材料より熱伝導率が高いフィラを含有することを特徴とする請求項１８に記載の熱交換器用チューブ。
20. 前記樹脂フィルム部材（１１０、１２０）を構成する樹脂材料は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、およびポリアミドのいずれかであることを特徴とする請求項１３ないし請求項１９のいずれか１つに記載の熱交換器用チューブ。
21. 前記樹脂フィルム部材（１１０、１２０）は、引張り強度が５０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１３ないし請求項２０のいずれか１つに記載の熱交換器用チューブ。
22. 前記対向する面の間隔（Ｗ１）は、０．３〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１３ないし請求項２１のいずれか１つに記載の熱交換器用チューブ。
23. 請求項１３ないし請求項２２のいずれかに記載の前記熱交換器用チューブ（３１）を熱交換部（３０）に用いたことを特徴とする熱交換器。

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