JP2006064212A - Header pipe for heat exchanger, and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、熱交換器用ヘッダーパイプ及びその製造方法に関するもので、更に詳細には、左右又は上下に配設され、内部に熱媒体が流れるアルミニウム製の熱交換器用ヘッダーパイプ及びその製造方法に関するものである。ここで、アルミニウムとは、アルミニウム又はアルミニウム合金を含む意味である。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a header pipe for a heat exchanger and a method for manufacturing the same, and more particularly to an aluminum heat exchanger header pipe arranged on the left and right or top and bottom and through which a heat medium flows, and a method for manufacturing the same. It is. Here, aluminum is meant to include aluminum or an aluminum alloy.
従来、この種の熱交換器には、それぞれがアルミニウム製の一対の略円筒状のヘッダーパイプと、これらヘッダーパイプ間に架設される互いに平行な複数の熱交換チューブと、隣接する熱交換チューブ間に介在されるフィンとを一体ろう付けする構造のものが一般的に知られている。 Conventionally, this type of heat exchanger has a pair of substantially cylindrical header pipes each made of aluminum, a plurality of parallel heat exchange tubes installed between the header pipes, and between adjacent heat exchange tubes. In general, a structure in which a fin interposed between the two is integrally brazed is known.
ところで、配置される場所に幅の制限がある熱交換器においては、熱交換に有効なフロント面積は、ヘッダーパイプの直径分の幅だけ小さくなる。ここでいう幅とは、ヘッダーパイプが上下に配置される場合には上下幅、ヘッダーパイプが左右に配置される場合には左右幅をいう。 By the way, in a heat exchanger in which the width is limited in the place where it is arranged, the front area effective for heat exchange is reduced by the width corresponding to the diameter of the header pipe. The width here means the vertical width when the header pipe is arranged vertically, and the horizontal width when the header pipe is arranged left and right.
そこで、円筒状のヘッダーパイプに代えて四角筒状のヘッダーパイプが使用されている。この四角筒状のヘッダーパイプを作製する方法として、アルミニウム製押出形材にて形成される四角筒状ヘッダーパイプにろう材層を形成する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, a square tubular header pipe is used instead of the cylindrical header pipe. As a method for producing this square tubular header pipe, a method is known in which a brazing filler metal layer is formed on a square tubular header pipe formed of an aluminum extruded profile (see, for example, Patent Document 1).
また、別の四角筒状ヘッダーパイプとして、ろう材がクラッドされたブレージングシートからなるプレス成形板に曲げ等のプレス加工を施した、チューブ挿着孔が形成されたベース壁と、対向壁とをろう付け処理によって長方形等のヘッダーパイプを作製する方法が知られている(特に、特許文献2参照)
しかしながら、前者すなわち特開2002−277187に記載の技術においては、押出成形された四角筒状ヘッダーパイプにろう材層を形成するため、製造工程が増え、煩雑であるという問題がある。 However, in the former technique, that is, the technique described in JP-A-2002-277187, a brazing filler metal layer is formed on the extruded rectangular tubular header pipe, so that there is a problem that the manufacturing process increases and is complicated.
一方、後者すなわち特開2002−357395に記載の技術においては、精度の高い曲げ加工、プレス加工が必要であり、ヘッダーパイプの作製に多くの工数や手間が掛かる上、曲げやプレスの金型が必要であり、特に長いヘッダーパイプを作製する場合には、大きな金型が必要となる。また、ろう付けによる接合部が長いため、ろう付け不良が生じた場合には、内部の熱媒体の洩れにより熱交換器として機能しないという重大な品質上の問題が発生する。更には、ろう付け部分の重ね代が必要であり、管形成のための余分な材料が必要となり、その分重量が嵩むという問題もある。 On the other hand, in the latter technique, that is, the technique described in JP-A-2002-357395, high-precision bending and pressing are required, and it takes a lot of man-hours and labor to produce a header pipe. This is necessary, especially when a long header pipe is manufactured, a large mold is required. In addition, since the joining portion by brazing is long, when a brazing failure occurs, a serious quality problem that it does not function as a heat exchanger occurs due to leakage of the internal heat medium. Furthermore, an overlap margin for the brazing portion is necessary, and extra material for forming the tube is required, which increases the weight.
この問題を解決する方法として、直接四角筒状の形状に押し出されたクラッド押出管やブレージングシートにより円筒状の電縫管を作製し、この電縫管をプレス加工により角筒状に成形する方法等が考えられる。しかし、直接四角筒状の形状に押し出されたクラッド押出管においては、クラッド層の厚さに偏りが生じやすく、特にコーナ部のクラッド層が厚くなるような偏りが生じる。このようにクラッド層が厚くなるコーナ部においては、ろう付工程においてクラッド層(ろう材)は溶融するため、ろう付け後に管厚さが薄くなる虞があり、耐圧強度等の熱交換器の品質に悪影響を与えるという問題がある。また、円筒状の電縫管をプレス加工により四角筒状に成形する方法においては、プレス成形によりコーナ部に無理な負荷が掛かるため、外面にはクラック(裂け目)が入りやすく、内面にはノッチ(切欠き,凹み)が生じる虞があり、これにおいても耐圧強度等の熱交換器の品質に悪影響を与えるという問題がある。更には、プレス成形するためには、多くの工数や手間が掛かる上、曲げやプレスの金型が必要であり、特に長いヘッダーパイプを作製する場合には、大きな金型が必要となる。 As a method of solving this problem, a cylindrical electric sewing tube is produced by a clad extruded tube or a brazing sheet directly extruded into a rectangular cylindrical shape, and the electric sewing tube is formed into a rectangular tube shape by pressing. Etc. are considered. However, in a clad extrusion tube extruded directly into a rectangular tube shape, the thickness of the clad layer is likely to be biased, and in particular, such a bias is caused that the cladding layer of the corner portion is thickened. At the corner where the cladding layer becomes thick in this way, the cladding layer (brazing material) melts in the brazing process, so the tube thickness may decrease after brazing, and the quality of the heat exchanger such as pressure resistance There is a problem of adversely affecting. In addition, in the method of forming a cylindrical ERW tube into a square cylinder by pressing, an excessive load is applied to the corner by press molding, so that the outer surface is easily cracked and the inner surface is notched. There is a possibility that (notches and dents) may occur, and this also has a problem of adversely affecting the quality of the heat exchanger such as pressure resistance. Furthermore, in order to perform press molding, many man-hours and labor are required, and a mold for bending and pressing is necessary. In particular, when a long header pipe is manufactured, a large mold is necessary.
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、クラッド層の偏り、特にコーナ部に偏るのをなくし、ヘッダーパイプの厚さを均一にでき、クラックやノッチのない耐圧強度の優れた熱交換器用ヘッダーパイプ及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, eliminates the bias of the clad layer, particularly the corner portion, makes the header pipe uniform in thickness, and excels in heat and pressure resistance without cracks and notches. It is an object of the present invention to provide a dexterous header pipe and a manufacturing method thereof.
上記課題を解決するために、この発明の熱交換器用ヘッダーパイプは、それぞれアルミニウム製の部材にて形成される一対のヘッダーパイプと、両ヘッダーパイプ間に互いに平行に架設される複数の熱交換チューブと、熱交換チューブ間に介設されるフィンと、をろう付けにより一体固定してなる熱交換器において、ヘッダーパイプを、内面又は外面の少なくとも一方の面にろう材がクラッドされた円筒状電縫管を抽伸加工により四角筒状に形成してなることを特徴とする(請求項1)。 In order to solve the above-described problems, a header pipe for a heat exchanger according to the present invention includes a pair of header pipes each formed of an aluminum member, and a plurality of heat exchange tubes that are laid in parallel between the header pipes. And a fin interposed between the heat exchange tubes, in a heat exchanger that is integrally fixed by brazing, a header pipe is connected to a cylindrical electric electrode having a brazing material clad on at least one of the inner surface and the outer surface. The sewing tube is formed into a square tube shape by drawing (Claim 1).
また、この発明の熱交換器用ヘッダーパイプの製造方法は、上記ヘッダーパイプを製造する方法であって、 表裏面の少なくとも一方の面にろう材がクラッドされたブレージングシートを電縫加工により円筒管を成形する工程と、 上記円筒管を抽伸加工によりヘッダーパイプ用の四角筒管を成形する工程と、を有することを特徴とする(請求項2)。 A method of manufacturing a header pipe for a heat exchanger according to the present invention is a method of manufacturing the header pipe, wherein a brazing sheet having a brazing material clad on at least one of the front and back surfaces is subjected to electro-sewing processing to form a cylindrical tube. And a step of forming a rectangular pipe for a header pipe by drawing the cylindrical pipe (claim 2).
請求項2記載の熱交換器用ヘッダーパイプの製造方法において、上記抽伸加工は少なくとも1回施せばよいが、複数回施して所定の肉厚のヘッダーパイプ用の四角筒管を成形するようにしてもよい(請求項3)。
In the method of manufacturing a header pipe for a heat exchanger according to
(1)請求項1記載の発明によれば、内面又は外面の少なくとも一方の面にろう材がクラッドされた円筒状電縫管を抽伸加工により四角筒状に形成するので、クラッド層がコーナ部に偏るのをなくし、ヘッダーパイプの厚さを均一にすることができ、クラックやノッチのない耐圧強度の優れた熱交換器用ヘッダーパイプを提供することができる。 (1) According to the first aspect of the present invention, since the cylindrical ERW pipe having the brazing material clad on at least one of the inner surface and the outer surface is formed into a rectangular tube shape by drawing, the clad layer is a corner portion. This makes it possible to provide a header pipe for a heat exchanger that is uniform in the thickness of the header pipe and is excellent in pressure resistance without cracks or notches.
(2)請求項2記載の発明によれば、表裏面の少なくとも一方の面にろう材がクラッドされたブレージングシートを電縫加工により円筒管を成形し、この円筒管を抽伸加工によりヘッダーパイプ用の四角筒管を成形するので、連続して加工することができる。また、四角状のベアリングを有するダイスを用いる抽伸加工により円筒状電縫管を四角筒状クラッド管に成形することができ、プレス成形に比べて金型を大型にすることなく、容易に四角筒状のヘッダーパイプを作製することができる。
(2) According to the invention described in
(3)請求項3記載の発明によれば、抽伸加工を複数回施して所定の肉厚のヘッダーパイプ用の四角筒管を成形するので、寸法精度の高い均一な肉厚のヘッダーパイプを作製することができる。したがって、上記(2)に加えて更に品質の向上を図ることができる。
(3) According to the invention described in
以下に、この発明に係る受液器付き熱交換器の最良の実施形態例について詳細に説明する。 Below, the best embodiment of the heat exchanger with a liquid receiver according to the present invention will be described in detail.
図1は、この発明に係る熱交換器の一例を示す斜視図(a)及び上記熱交換器の要部拡大断面図(b)である。 FIG. 1: is the perspective view (a) which shows an example of the heat exchanger which concerns on this invention, and the principal part expanded sectional view (b) of the said heat exchanger.
上記熱交換器は、図1に示すように、それぞれがアルミニウム製の一対のヘッダーパイプ2a,2bと、これらのへッダーパイプ2a,2b間に互いに平行に架設される複数の熱交換チューブ3と、各熱交換チューブ3の間に介設されると共に、一体に接合される熱交換用フィン例えばコルゲートフィン4とで主に構成されている。
As shown in FIG. 1, the heat exchanger includes a pair of
上記ヘッダーパイプ2a,2bは、内面及び外面にろう材1がクラッドされたアルミニウム製の円筒状電縫管を抽伸加工により断面矩形状の四角筒管にて形成されている。この場合、直径:27.7mm、肉厚:1.2mmの円筒状電縫管を抽伸加工により、幅×奥行き:14.0mm×24.5mm、肉厚:1.0mm、コーナ部の円弧部の半径が1.75mmのヘッダーパイプ2a,2bが成形される。このように、ヘッダーパイプ2a,2bの幅×奥行き×肉厚を14.0mm×24.5mm×1.0mmとすることにより、同じ肉厚、同じ流路断面積を有する円筒状ヘッダーパイプを用いる熱交換器に比べて熱交換器の横幅が同じであれば、フロント有効面積部の横幅は13mm大きくなり、熱交換が行われるフロント有効面積を増加させることができる。
The
なお、ヘッダーパイプ2a,2bは、内面又は外面のうちの少なくとも一方にろう材1がクラッドされたアルミニウム製の円筒状電縫管を抽伸加工により四角筒状に形成されていれば、断面は長方形あるいは正方形のいずれであってもよい。
The
上記ヘッダーパイプ2a,2bの上下端部にはアルミニウム製のエンドキャップ5がろう付けにより被着固定されている。また、一方のヘッダーパイプ2a(図1において左側)の例えば外方側上端付近には高温の熱媒体の流入ロ(図示せず)が設けられており、流入ロにアルミニウム製の流入配管6がろう付けにより接合されている。また、他方のヘッダーパイプ2b(図1において右側)の外方側下端付近には、熱媒体の流出口(図示せず)が設けられており、流出口にアルミニウム製の流出配管7がろう付けにより接合されている。
また、熱交換チューブ3は、図1に示すように、アルミニウム製の押出形材にて例えば偏平な板状に形成されており、その内部には長手方向に向かって貫通する複数に区画された熱媒体の流路3aが形成されている。このように形成される熱交換チューブ3の両端部は、両ヘッダーパイプ2a,2b側面の対向する側に、適宜間隔をおいて互いに平行に配列される複数の挿着孔2cに挿入固着されている。
Further, as shown in FIG. 1, the
上記熱交換用フィンすなわちコルゲートフィン4は、図1(a)に示すように、アルミニウム製の板材を屈曲することにより連続波形状に形成されており、各熱交換チューブ3の間に介設されてろう付されている。この場合、最上段及び最下段に配設された熱交換チューブ3の外方側にもコルゲートフィン4がろう付接合されており、これらの両コルゲートフィン4を保護するために、両コルゲートフィン4の更に外方側にはサイドプレート(図示せず)がろう付接合されている。
As shown in FIG. 1A, the heat exchange fins, that is, the
次に、ヘッダーパイプ2a,2bの製造方法について、図2ないし図4に示すフローチャートを参照して説明する。ここでは、外面側にろう材1がクラッドされたヘッダーパイプ2a,2bを作製する場合について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、外面側にろう材1がクラッドされたアルミニウム製の元材(ブレージングシート)を用意する(ステップ4−1)。次に、このブレージングシートを電縫加工により円筒状電縫管10(以下に丸管10という)を作製する(ステップ4−2)。この場合、丸管10は、電縫加工により、円筒状に曲げられたブレージングシートの突き合わせ部が高周波誘導溶接によって接合されている。なお、この場合、丸管10は、直径:27.7mm、肉厚:2.2mmに成形される。
First, an aluminum original material (brazing sheet) having a brazing
次に、図2及び図3に示すように、丸管10を、抽伸加工によって四角筒状のヘッダーパイプ用の四角筒管20(以下に角管20という)を作製する。この場合、まず、一次抽伸加工を施して、角管20の寸法を、例えば17mm×27.5mm、コーナ部の円弧部の半径を1.75mmに成形する(ステップ4−3)。次いで、二次抽伸加工を施して、角管20の寸法を所定寸法、例えば14.0mm×24.5mm、コーナ部の円弧部の半径を1.75mmに成形する(ステップ4−4)。作製された角管20に熱交換チューブ3の挿着孔2c(図1(b)参照)を設けた後、一対の角管20(ヘッダーパイプ2a,2b)と、互いに平行に積層された熱交換チューブ3及びコルゲートフィン4とを組み付け、図示しない治具で固定した状態で、炉内に搬入して、加熱してろう付処理を施して熱交換器を作製する(ステップ4−5)。
Next, as shown in FIGS. 2 and 3, the
なお、抽伸加工を施す抽伸加工装置は、例えば、図2及び図3に示すように、四角孔のベアリング31を有するダイス30と、ベアリング31の内方にマンドレル32を介して配置される断面四角形状のプラグ33と、ベアリング31とプラグ33とで形成された型孔内を挿通して四角筒状に成形された角管20の先端部を掴持するチャック34を有するキャリッジ35とを具備している。このように構成される抽伸加工装置によれば、ダイス30と管(丸管10,角管20)の間、及びプラグ33と管(丸管10,角管20)の間に加工油を供給すると共に、キャリッジ35を引き抜き側に移動させて丸管10を抽伸加工して角管20を成形することができる。なお、図2においては、一回の抽伸加工を施す装置について説明したが、一次抽伸加工と二次抽伸加工を行う場合は、一次抽伸加工により丸管から角管にし、更に角形状になった管を二次抽伸加工により精度の高い角管にする工程を分けて行うか、あるいは、一次抽伸加工用のダイス及びプラグ(丸→角)と二次抽伸加工用ダイス及びプラグを直列に並べて、一回の抽伸で一次抽伸加工と二次抽伸加工を同時に行う方法を採ることができる。
In addition, as shown in FIG.2 and FIG.3, the drawing processing apparatus which performs a drawing process is the cross section square arrange | positioned through the
上記説明では、抽伸加工を一次抽伸加工と二次抽伸加工の2段階で行う場合について説明したが、要求される寸法精度及び外観が低ければ1回の抽伸加工により角管20を作製してもよい。
In the above description, the case where the drawing process is performed in two stages of the primary drawing process and the secondary drawing process has been described. However, if the required dimensional accuracy and appearance are low, the
すなわち、図5に示すように、まず、外面側にろう材1がクラッドされたアルミニウム製の元材(ブレージングシート)を用意する(ステップ5−1)。次に、このブレージングシートを電縫加工により丸管10(円筒状電縫管)を作製する(ステップ5−2)。次に、丸管10を、抽伸加工によって所定寸法、例えば14.0mm×24.5mm、コーナ部の円弧部の半径が1.75mmの四角筒状のヘッダーパイプ用の角管20を作製する(ステップ5−3)。そして、作製された角管20に熱交換チューブ3の挿着孔2c(図1(b)参照)を設けた後、一対の角管20(ヘッダーパイプ2a,2b)と、互いに平行に積層された熱交換チューブ3及びコルゲートフィン4とを組み付けて、図示しない治具で固定した状態で、炉内に搬入して、加熱してろう付処理を施して熱交換器を作製する(ステップ5−4)。
That is, as shown in FIG. 5, first, an aluminum base material (brazing sheet) having a brazing
次に、ブレージングシートとして、表1に示すJIS−Z3263−2002のBAS171Pを使用して、図4に示す実施例1及び図5に示す実施例2によって作製された角管20(ヘッダーパイプ2a,2b)と、この角管20(ヘッダーパイプ2a,2b)を用いた熱交換器(実施例3)について、外観観察,断面観察を行ったところ、以下のような評価結果が得られた。
外観観察を行った結果、実施例1,実施例2のいずれにおいても、コーナ部にクラックやノッチはなかった。また、断面観察を行った結果、実施例1,実施例2のいずれにおいても、コーナ部を含め全周で元材のクラッド率10%と同じクラッド率であることが確認された。 As a result of the appearance observation, there was no crack or notch in the corner portion in any of Example 1 and Example 2. Further, as a result of cross-sectional observation, it was confirmed that in both Example 1 and Example 2, the clad rate was the same as the clad rate of 10% of the original material on the entire circumference including the corner portion.
実施例1,2において作製されたヘッダーパイプを用いた高さ150mm、幅180mmの熱交換器を、円筒状ヘッダーパイプを用いた高さ150mm、幅180mmの熱交換器と性能を比較した結果、有効フロント面積は9.4%増加し、熱交換性能を測定した結果、有効フロント面積の増加に比例して性能も9%以上向上した。 As a result of comparing the performance of a heat exchanger having a height of 150 mm and a width of 180 mm using the header pipe produced in Examples 1 and 2 with a heat exchanger having a height of 150 mm and a width of 180 mm using a cylindrical header pipe, The effective front area increased by 9.4%, and the heat exchange performance was measured. As a result, the performance improved by 9% or more in proportion to the increase in the effective front area.
よって、実施例1,2により作製された角管20によれば、均一なクラッド率で、ノッチのない耐圧強度の優れた四角筒状ヘッダーパイプを得ることができる。また、角管20を用いた熱交換器によれば、従来の円筒状ヘッダーパイプを用いた熱交換器に比べてフロント有効面積を増加させ、同一スペースでの熱交換器性能を向上させることができる。
Therefore, according to the
1 ろう材
2a,2b ヘッダーパイプ
3 熱交換チューブ
4 コルゲートフィン
10 丸管(円筒状電縫管)
20 角管(四角筒管)
1
20 square tube (square tube)
Claims (3)
内面又は外面の少なくとも一方の面にろう材がクラッドされた円筒状電縫管を抽伸加工により四角筒状に形成してなることを特徴とする熱交換器用ヘッダーパイプ。 By brazing together a pair of header pipes each formed of an aluminum member, a plurality of heat exchange tubes laid in parallel between the header pipes, and a fin interposed between the heat exchange tubes A header pipe used in a heat exchanger that is integrally fixed,
A header pipe for a heat exchanger, characterized in that a cylindrical ERW tube having a brazing material clad on at least one of an inner surface and an outer surface is formed into a rectangular tube shape by drawing.
表裏面の少なくとも一方の面にろう材がクラッドされたブレージングシートを電縫加工により円筒管を成形する工程と、
上記円筒管を抽伸加工によりヘッダーパイプ用の四角筒管を成形する工程と、を有することを特徴とする熱交換器用ヘッダーパイプの製造方法。 By brazing together a pair of header pipes each formed of an aluminum member, a plurality of heat exchange tubes laid in parallel between the header pipes, and a fin interposed between the heat exchange tubes A method of manufacturing a header pipe used in a heat exchanger that is integrally fixed,
Forming a cylindrical tube by electro-sewing a brazing sheet clad with brazing material on at least one of the front and back surfaces;
Forming a rectangular pipe for a header pipe by drawing the cylindrical pipe, and a method for producing a header pipe for a heat exchanger.
上記抽伸加工を複数回施して所定の肉厚のヘッダーパイプ用の四角筒管を成形することを特徴とする熱交換器用ヘッダーパイプの製造方法。
In the manufacturing method of the header pipe for heat exchangers of Claim 2,
A method of manufacturing a header pipe for a heat exchanger, wherein the drawing is performed a plurality of times to form a square tube for a header pipe having a predetermined thickness.
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