JP2007064515A - 熱交換器用偏平伝熱管およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造的には簡略で加工性が容易であるにも拘らず、各種の熱交換型冷却装置に内装され、各種の排気ガス、とりわけ高温のＥＧＲガスが通流する伝熱管としての機能が、高度に維持される熱交換器用の偏平伝熱管および該偏平伝熱管の製造方法を提供する。
【解決手段】 方形に切断加工された一枚の金属製薄板材における横幅方向の左右両端部を、該両端部の外周が所定の曲面を有しつつ相互に突合せるか若しくは嵌合可能にプレス成形することにより、それぞれの端部に内側に向けた折り曲げ部を形成し、しかる後に前記薄板材の中心部分を、前記左右の両端部と同様の所定の曲面を有するように折り曲げ、前記左右両端部におけるそれぞれの折り曲げ部を突合せるか若しくは嵌合すると共に、該突合せ部若しくは嵌合部の端部並びに重ね合せ部を接合して得られる熱交換器用偏平伝熱管およびその製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器用偏平伝熱管および該偏平伝熱管の製造方法に係り、詳しくはディーゼルエンジン等の排気ガスを冷却するための熱交換型冷却装置に配設され、該排気ガスの流路を形成する偏平チューブからなる伝熱管と、該偏平伝熱管の製造方法に関する。

近年、自動車の排気ガス再循環用のＥＧＲクーラーを初め、排気ガスクーラー、燃料クーラー、オイルクーラー、インタークーラーなどの液−液、液−気体、気体−気体等、様々な形態の流体に対する熱交換器が多用されているが、これらの流体が通流する伝熱管内には、該流体の保有する熱を効率的に放熱したり、或いは吸収したりするために様々な工夫がなされている。例えば、ディーゼルエンジンの排気系から排気ガスの一部を取り出して再びエンジンの吸気系に戻し、混合気に加える方法は、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）と称され、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を抑制し、ポンプ損失の低減や燃焼ガスの温度低下に伴う冷却液への放熱損失の低減、作動ガス量・組成変化による比熱比の増大と、それに伴うサイクル効率の向上など、多くの効果が得られるところから、ディーゼルエンジンの排気ガスの浄化や、熱効率を改善するための有効な方法として広く採り入れられている。

ところが、ＥＧＲガスの温度が上昇し、ＥＧＲガス量が増大すると、その熱作用によってＥＧＲバルブの耐久性が劣化し、早期に破損する虞れが生ずるため、その防止策として冷却系を設けて水冷構造とする必要に迫られたり、吸気温度の上昇に伴い充填効率が低下して燃費が低下するという現象を招来する。このような事態を回避するためにエンジンの冷却液、カーエアコン用冷媒または冷却風などによってＥＧＲガスを冷却する装置が用いられ、とりわけ、気体であるＥＧＲガスをエンジン冷却水で冷却する気−液熱交換タイプのＥＧＲガス冷却装置が多数提案され、その熱交換性能を向上させるため、ＥＧＲガスが通流する伝熱管として偏平チューブを採用し、この偏平伝熱管によって気−液の接触面積の増大を図る試みが数多く提案されると共に、該偏平チューブの製法についても様々な提案がなされている。例えば図７に示すように市販の丸管３０に対して、単一の円弧で形成したカリバーを有する一対の上下成形ロール８０と、管軸方向に関して前記上下成形ロール８０から所定の距離を以って離間した位置に、一対の左右成形ロール９０とを少なくとも一組配置し、上下成形ロール８０で目標とする形状の上下部分を成形し、左右成形ロール９０によって目標とする形状の左右部分を成形して、偏平管を得る方法（例えば、特許文献１参照）が開示されている。また、金属製薄板からなる方形の帯板をその中心部分から曲折し、左右の端縁部を上下から重ね合わせて重ね合せ部を形成するに際し、該重ね合せ部の内側の縁部をその全長に渡って、板厚に対応した深さの内面段付き曲折部とし、形成される偏平チューブの外周曲面部に段差部ができないようにした偏平チューブ（例えば、特許文献２参照）も知られている。さらに、図８に示す偏平チューブによれば、金属製の薄板からなる一対の第一部材１４０と、第二部材１５０とが相互に嵌着して、その重ね合せ部１６０に外面段付き部１７０が形成される偏平チューブ１２０であって、該偏平チューブ１２０の長手方向の端部で、かつ前記重ね合せ部１６０に隣接する境界部で、前記第二部材１５０の長手方向の端部にのみ、その板厚分だけ外方へ膨出部１８０を形成することにより、長手方向の外周の端部においては段差部がない、滑らかな形状の外周面を有する偏平チューブ１２０（例えば、特許文献３参照）が提案されている。
特開平９−２３９４３８号公報（第５図） 特開２００１−２２５１３３号公報（第２図） 特開２００４−２９３９８８号公報（第１図）

上記各従来技術において、特許文献１に開示されている偏平チューブは、丸管にローラ加工を施して偏平に形成するものであるから、接合部分からの漏れなどは未然に防止されると共に、パイプの断面に対して互いに９０度回転した２組の二方ロールを組み合わせて用いることによって、ロールギャップに起因するチューブ側面の疵等の発生が回避されるなど、優れた成果が確認されているが、ローラ成形そのものが予め複数のローラを必要とすることと、寸法形状等の設計変更毎に専用ロールセットの変更を余儀なくされるなど、初期投資におけるコストアップが避け難いものであった。また、特許文献２における偏平チューブは、一枚の金属性薄板からなる帯板を折り曲げて偏平チューブを形成するに際し、左右の端縁部における重ね合せ部の内側に、板厚に相当する内面段付き曲折部を形成して、該偏平チューブの外周面に段差部ができないようにし、熱交換器のヘッダーに形成されるチューブ挿通孔に挿通して溶着する際、段差部よって隙間ができることにより、妨げが生じないようにしたものであり、熱交換器の構造改善にそれなりの成果が期待されているが、重ね合せ部の境目においては隙間が生ずることが懸念されるなど、依然として未解決な課題が残されていた。

さらに前記特許文献３における偏平チューブによれば、互いに嵌着が可能な上下一対の第一部材と第二部材とを重ね合わせ、その重ね合せ部に外面段付き部が形成される偏平チューブにおいて、該偏平チューブの長手方向の端部であって前記重ね合せ部に隣接した境界部で、第二部材の長手方向の端部にのみ、その板厚の分だけ外方への膨出部を形成することにより、形成された偏平チューブの長手方向の両端部においては、その外周に段差部のない滑らかな外周面が形成される。従ってこの偏平チューブを熱交換器における伝熱管として組込む際に、該熱交換器の両端部に設けられるヘッダーに形成される偏平伝熱管挿通孔に対し、殆ど隙間無く挿通することが可能となり、ろう付による接合に際してはその信頼性が確保される旨報告されている。然しながら、高熱のＥＧＲガスの流路を形成する上記伝熱管においては、それを構成する素材としては金属製素材の中でも、耐熱性と耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼鈑が好んで採用されるが、該鋼鈑は極めて剛性が強くその加工性に難があるため、複雑で精度の高い加工はもとより不向きなものであるところから、嵌着して重ね合わせられる左右の端部のみならず、長手方向の端縁部にも所定の精度を持って成形加工を施すことには些かの難があり、結果として加工コストの上昇を招くために、更なる改善が望まれる課題として残されていた。

本発明は、斯かる従来技術に残された課題を解決することを所期の目的とするものであり、構造的には簡略で加工性が容易であるにも拘らず、各種の熱交換型冷却装置に内装され、各種の排気ガス、とりわけ高温のＥＧＲガスが通流する伝熱管としての機能が、高度に維持される熱交換器用の偏平伝熱管および該偏平伝熱管の製造方法を提供しようとするものである。

上記課題を解決するための本発明による熱交換器用偏平伝熱管は、方形の金属製薄板材における横幅方向の左右両端部を、該両端部の外周が所定の曲面を有しつつ相互に突合せるか若しくは嵌合可能にプレス成形することにより、それぞれの端部に内側に向けた折り曲げ部を形成し、しかる後に前記薄板材の中心部分を、前記左右の両端部と同様の所定の曲面を有するように折り曲げ、前記左右両端部におけるそれぞれの折り曲げ部を突合せるか若しくは嵌合すると共に、該突合せ部若しくは嵌合部の端部並びに重ね合せ部を接合して得られることを特徴的構成要件とするものである。

上記課題を解決するための他の発明による熱交換器用偏平伝熱管は、上下一対の方形の金属製薄板材における横幅方向の左右両端部を、該両端部の外周が所定の曲面を有しつつ上下相互に突合せるか若しくは嵌合可能にプレス成形することにより、上下それぞれの端部に内側に向けた折り曲げ部を形成し、しかる後に上下それぞれの折り曲げ部を最中合せに突合せるか若しくは嵌合すると共に、該突合せ部若しくは嵌合部の端部並びに重ね合せ部を接合して得られることを特徴的構成要件とするものである。

また、上記それぞれの発明における熱交換器用偏平伝熱管は、前記偏平伝熱管の一方の折り曲げ部若しくは左右の折り曲げ部が、該偏平伝熱管における一方の端部若しくは左右の両端部において、内周方向への突出部を形成することを特徴とするものである。

さらに、上記それぞれの発明における熱交換器用偏平伝熱管は、前記偏平伝熱管における突合せ部若しくは嵌合部の接合が、ろう付、溶接、接着等の中から適宜に選択され、一体として接合されることを特徴とするものである。

上記それぞれの発明における熱交換器用偏平伝熱管はまた、前記偏平伝熱管の内周面に、各種インナーフィンが内装されることを好ましい態様とするものである。

上記それぞれの発明における熱交換器用偏平伝熱管はさらに、前記金属製薄板がＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト系ステンレススチールからなり、その板厚が０．２〜１．５ｍｍであることを好ましい態様とするものである。

上記課題を解決するための本発明による熱交換器用偏平伝熱管の製造方法は、 予め所定の仕上がり寸法を考慮して切断加工した、方形の金属製薄板材における横幅方向の左右両端部を、該両端部の外周が所定の曲面を有しつつ相互に突合せるか、若しくは嵌合可能なようにプレス成形して、それぞれの端部に内側に向けた折り曲げ部を形成し、しかる後に前記薄板材の中心部分を、前記左右の両端部と同様の所定の曲面を有するようにして折り曲げ、前記左右両端部におけるそれぞれの折り曲げ部を突合せるか、若しくは嵌合すると共に、該突合せ部若しくは嵌合部の端部並びに重ね合わせ部を接合することを特徴的構成要件とするものである。

上記課題を解決するための他の発明による熱交換器用扁平伝熱管の製造方法は、予め所定の仕上がり寸法を考慮して切断加工した、上下一対の方形の金属製薄板材における横幅方向の左右両端部を、該両端部の外周が所定の曲面を有しつつ上下相互に突合せるか、若しくは嵌合可能にプレス成形することにより、上下それぞれの端部に折り曲げ部を形成し、しかる後に上下それぞれの折り曲げ部を最中合せに突合せるか若しくは嵌合すると共に、該突合せ部若しくは嵌合部の端部並びに重ね合せ部を接合することを特徴的構成要件とするものである。

また、上記それぞれの発明における熱交換器用偏平伝熱管の製造方法において、前記偏平伝熱管における一方の折り曲げ部若しくは左右の折り曲げ部が、該偏平伝熱管における一方の端部若しくは左右の両端部において、内周方向への突出部を形成することを特徴とするものである。

さらに、上記それぞれの発明における熱交器起用偏平伝熱管の製造方法において、前記偏平伝熱管における突合せ部若しくは嵌合部の接合が、ろう付、溶接、接着等の中から適宜に選択され、一体として接合することを特徴とするものである。

上記それぞれの発明における熱交換器用偏平伝熱管の製造方法はまた、前記偏平伝熱管の内周面に、各種インナーフィンを内装することを好ましい態様とするものである。

上記それぞれの発明における熱交換器用偏平伝熱管の製造方法はさらに、 前記金属製薄板がＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト系ステンレススチールからなり、その板厚が０．２〜１．５ｍｍであることを特徴とするものである。

本発明に係る上記熱交換器用偏平伝熱管によれば、予め仕上がり寸法を見込んで方形に切断加工した一枚の金属製薄板材の横幅方向における左右両端部を、該両端部の外周が所定の曲面が形成されるようにして相互に突合せるか、或いは相互に嵌合可能にプレス成形することにより、左右それぞれの端部に内側に向けた折り曲げ部を形成し、その後該板材の中心部分を、前記左右の両端部と同様の曲面を有するようにして折り曲げ、前記左右の両端部におけるそれぞれの折り曲げ部を突合せるか、若しくは嵌合すると共に、その突合せ部若しくは嵌合部の端部、若しく重ね合せ部を溶接、ろう接、接着等の手段によって一体として接合することによって、熱交換器用の偏平伝熱管が形成される。一方、関連する他の発明による熱交換器用偏平伝熱管は、予め仕上がり寸法を見込んで切断加工された、上下一対の方形の金属製薄板材における横幅方向の左右両端部を、該両端部の外周が所定の曲面が形成されるようにして相互に突合せるか、或いは相互に嵌合可能にプレス成形することにより、上下それぞれの端部に内側に向けた折り曲げ部を形成し、しかる後に上下それぞれの折り曲げ部を最中合せに突き合わせるか、若しくは嵌合すると共に、該突合せ部若しくは嵌合部を上記の発明と同様の手段によって、一体として接合することによって熱交換器用の偏平伝熱管が形成される。

このようにして形成される本発明による熱交換器用偏平伝熱管は、金属製薄板材に対する所定仕上がり寸法を見込んでの切断加工の他は、横幅方向の左右両端部に対するプレス成形による曲げ加工を施すのみで、その他には通常行われている溶接やろう付によって所望の形状に形成することができるので、加工手段やその工程が極めて単純化され、製造コストが大幅に節減される。また、本発明による上記偏平伝熱管における一方の折り曲げ部若しくは左右の折り曲げ部が、該伝熱管の内周面においてそれぞれ突出部を形成し、同管内を通流する流体に対してフィンとして機能すると共に、該伝熱管内への別体のインナーフィンの内装も容易であるところから、該伝熱管における伝熱性能の向上に大幅に寄与する。さらに本発明による上記偏平伝熱管は、構造的に単純であるが故に溶接やろう付に際しても死角が生ずることがなく、容易な操作によって強固な接合が可能であり、リーク等の障害を未然に防止して伝熱管としての性能が長期間に渡って保証される。本発明の効果についてさらに付言すると、形成される偏平伝熱管そのものの形状、例えばその高さ（Ｈ）や横幅（Ｗ）或いは全長（Ｌ）を自由に変えることや、該伝熱管の壁面に対する凹凸加工などが容易に可能であり、そのために付加されるコストの上昇は至って軽微であるところから、要求される伝熱性能に対して余裕を持って設計変更に応ずることができる。

上記構成の本発明による偏平伝熱管は、ＥＧＲガスの冷却装置は勿論のこと、排気ガスクーラー、燃料用クーラー、オイルクーラー、インタークーラー等、液−液型、液−気体型、気体−気体型など様々な形態の冷却装置に搭載される熱交換器用の偏平伝熱管として好適に採用し得ると同時に、該伝熱管を内装した本発明による上記熱交換器は、２重管式熱交換器、多管式熱交換器のいずれにおいても、その優れた熱交換性能によってそれらの装置の小型軽量化を可能とし、該装置のコンパクト化に貢献して、限られたスペースに容易に設置することができる熱交換型冷却装置を、比較的安価に提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付した図面並びに実施例に基づいて更に詳細に、かつ具体的に説明するが、本発明はこれによって拘束されるものではなく、本発明の主旨の範囲内において自由に設計変更が可能である。
図１は本発明に係る第１実施例による偏平伝熱管の製造工程を説明するための４面図で、（ａ）は切断加工後の金属製薄板材、（ｂ）は該金属製薄板材の左右両端部にプレス成形が施されて折り曲げ部が形成された状態、（ｃ）該金属製薄板の中心部分が折り曲げられる状態、（ｄ）は上記の折り曲げ部が突合わされ、該突合せ部の端部および重ね合せ部が溶着され、本実施例の偏平伝熱管が形成された状態を示すそれぞれ要部正面図、図２は上記第１実施例の応用例による偏平伝熱管と、該偏平伝熱管に内装された波形フィンを説明するための模式的な２面図で、（ａ）はその要部拡大正面図、（ｂ）は波形フィン単体の要部正面図、図３は本発明に係る第２実施例による偏平伝熱管を説明するための模式的な２面図で、（ａ）は金属製薄板材の左右両端部にプレス成形が施されて折り曲げ部が形成された状態、（ｂ）は上記の折り曲げ部が嵌合され、該嵌合部と重ね合せ部が溶着され、本実施例による偏平伝熱管が形成された状態を示すそれぞれの要部正面図、図４は本発明に係る第３実施例による偏平伝熱管を説明するための模式的な２面図で、（ａ）は接合前の要部拡大斜視図、（ｂ）は接合して偏平伝熱管を形成した状態を示す正面図、図５は本発明に係る第４実施例による偏平伝熱管を説明するための模式的な２面図で、（ａ）は接合前の要部拡大斜視図、（ｂ）は接合して偏平伝熱管を形成した状態を示す正面図、図６は本発明に係る第５実施例による偏平伝熱管を説明するための模式的な２面図で、（ａ）は接合前の要部拡大斜視図、（ｂ）は接合して偏平伝熱管を形成した状態を示す正面図である。

図１（ａ）に示すように予め所定の仕上がり寸法を見込んで切断加工された、板厚が０．５ｍｍのＳＵＳ３０４オーステナイト系ステンレス鋼からなる板材１を用意し、同図（ｂ）に示すようにプレスによる成形加工によって、該板材１の左右両端部の外周が所定の曲面を有して相互に突合わさるようにすると同時に、該両端部における一方の端部に略Ｌ字型の第１折り曲げ部１−２を、対応する他方の端部に略Ｓ字型の第２折り曲げ部１−３をそれぞれ形成し、次いで同図（ｃ）に示すように該板材１の中心部分１−１を、その折曲げた外周部分が前記両端部における外周部分と同様の曲面が形成されるようにして折り曲げ、その後同図（ｄ）に示すように前記左右両端部に形成された第１折り曲げ部１−２と、第２折り曲げ部１−３とを突合せ、該突合せ部における突合せ端部１−４と重ね合せ部１−５とを、ろう付によって一体として接合して本実施例による熱交換器用偏平伝熱管２を得た。得られた本実施例による該偏平伝熱管２は、左右両端部の第１折り曲げ部１−２と第２折り曲げ部１−３との突合せ部分１−４の接合は強固に施されており、二つの折り曲げ部１−２および１−３によって形成される突出部２−１は、該伝熱管２の内周面において通流する流体に対するフィンとして機能することが期待され、また外側の重ね合せ部１−５の接合も目視によって容易になされるところから、強固な接合がなされると同時に、該伝熱管２の左右の端部における外周の曲面を滑らかな状態で確保し、熱交換器のヘッダーに取付ける際に全く支障がないことが確認された。
［応用例］

上記実施例１によって得られた偏平伝熱管２の内周面に、図２（ａ）に示すように断面コの字型の波形フィン構造体３を装入して溶着固定して、本応用例によるフィン付きの偏平伝熱管２を得た。なお、本応用例においては同図（ｂ）に示すような波形フィン３を内装したが、該波形フィン３に代えて様々な形態のフィン構造体を内装することが可能であり、上記本実施例によって得られる偏平伝熱管２においては、その構造上斯かるフィン構造体の内装が極めて容易であることが認められた。また、本応用例における偏平伝熱管２は、内装された波形フィン構造体３に加えて、一方の端部に形成された内周面への突出部２−１が、フィン構造体としても作用して、その伝熱性能を一層向上させることも確認された。

実質的に実施例１と同様の金属製薄板材１ａを用意し、図３（ａ）に示すようにプレスによる成形加工によって、該板材１ａの左右両端部の外周が所定の曲面を有して相互に嵌合するようにすると同時に、該両端部における一方の端部に略Ｌ字型の第１折り曲げ部１ａ−２を、対応する他方の端部に略Ｕ字型の第２折り曲げ部１ａ−３をそれぞれ形成し、次いで同図（ｂ）に示すように該板材１の中心部分１ａ−１を、その折曲げた外周部分が前記両端部における外周部分と同様の曲面が形成されるようにして折り曲げ、その後同図（ｂ）に示すように前記左右両端部に形成された第１折り曲げ部１−２と、第２折り曲げ部１−３とを嵌合し、該嵌合部における嵌合端部１ａ−４と重ね合せ部１ａ−５とを、ろう付によって一体として接合して本実施例による熱交換器用偏平伝熱管２ａを得た。得られた本実施例による偏平伝熱管２ａは、上記実施例１の伝熱管に比較して同等以上の優れた性能が確認された。

予め所定の仕上がり寸法を見込んで切断加工された板厚が０．５ｍｍの、ＳＵＳ３０４オーステナイト系ステンレス鋼からなる、上板５と下板６とによる上下一対の板材を用意し、図４（ａ）に示すようにプレスによる成形加工によって、該上下の板材における左右両端部の外周が所定の曲面を有して相互に突合わさるようにすると同時に、上板５の両端部を略Ｓ字型の折り曲げ部５−１に形成し、それを受ける下型６の両端部を略Ｌ字型の折り曲げ部６−１に形成した。次いで該下板６の上に前記上板５を最中あわせに覆い被せると、上下の前記折り曲げ部５−１および６−１は、長手方向にスライド可能に合体した。その後上板５および下板６の長手方向の両端部を整えた後、突合せ部６−２と重ね合せ部６−３とをろう付することによって本実施例による偏平伝熱管２ｂを得た。得られた本実施例による偏平伝熱管２ｂは、左右両端部における内周面の中央に、突出部２ｂ−１および２ｃ−１がそれぞれ形成され、該伝熱管２ｂ内周面の流路を通流する流体に対する伝熱フィンとして、有効に機能することが期待され、また、第1実施例における応用例の如く、その内周面に各種のインナーフィンを配設する場合においても、最中合せにした上板５と下板６とを自由にスライドさせることが可能であるため、複雑な構造のフィン構造体であっても極めて容易に内装作業を進めることができる。さらに上板５と下板６の重ね合せ部６−３の接合も上記実施例１と同様、目視によって確認しながら容易に作業が進められるところから、高い信頼性を以って強固な接合がなされると同時に、該伝熱管２の左右の端部における外周の曲面を滑らかな状態で確保し、熱交換器のヘッダーに取付ける際に全く支障がないことが確認された。

最中合せされる上板５ａと下板６ａとの左右の両端部において、プレスによる成形加工によって、図５に示すように上板５ａにおける一方の端部に、板厚の分だけ外側に折り曲げた段付き部５ａ−２を形成し、他方の端部は上記実施例３と同様にして略Ｓ字型の折り曲げ部５ａ−１を形成した。これに対する下板６ａの一方の端部には半円弧状の折り曲げ部６ａ−２と、他方の端部には略Ｌ字型の折り曲げ部６ａ−１とした以外は、上記実施例３と実質的に同様にして偏平伝熱管２ｃを得た。本実施例によって得られた偏平伝熱管２ｃは、その内周面における一方の端部に形成される突出部２ｄ−１は一つであるが、その他の構造や性能面においては上記実施例３と同様、優れた成果が確認された。

プレスによる成形加工において、図６に示すように上板５ｂにおける左右両端部を、上記実施例３における下板６と同様略Ｌ字状に加工して折り曲げ部５ｂ−１を形成し、これに対応する下板６ｂにおける左右両端部を、上記実施例２における一方の端部と同様略Ｕ字状に加工して折り曲げ部６ｂ−１形成した。形成された下板６ｂのＵ字状の折り曲げ部６ｂ−１に、上板５ｂの折り曲げ部５ｂ−１をスライド可能に差し込んだ以外は、上記実施例３と同様にして偏平伝熱管２ｄを得た。得られた偏平伝熱管２ｄは構造上の利点においても、伝熱管としての性能においても、上記実施例３と同様に優れた成果が確認された。

本発明による上記の偏平伝熱管は、実施例１および２に示すように金属製薄板からなる方形の一枚板を、二つ折りにして重ね合せその端部を接合するか、若しくは上下一対の板材を最中合せにしてその両端部を接合して一体の形成することにより偏平チューブを得、この偏平チューブを熱交換器における被冷却媒体の流路として組込み、偏平伝熱管として用いるものである。茲で前者における端部の結合形態は、実施例１における突合せ結合と、実施例２における嵌合結合に大別されるが、プレス成形される該端部の形態についてはこれに拘束されるものではなく、左右両端部の半円弧状の曲面が偏平チューブとして所定の形状に維持され、長手方向の両端部において、その外周面に極端な段部などが生ずることがなく、滑らかな状態が保たれる範囲においては自由な形状を選択することができる。一方、後者における横幅方向の左右両端部の結合形態においても、実施例３および４における最中合せによる突合せ結合と、実施例５における嵌合結合に大別されるが、上下一対の板材がそれぞれ長手方向にスライド可能で、前記左右両端部における半円弧状の曲面が偏平チューブとして所定の形状に保たれ、長手方向の両端部においては、熱交換器のヘッダーに挿通して配設する際の妨げのならない程度に、滑らかな外周面が維持されている範囲において、自由な結合形態を選択することができる。

本発明における上記偏平伝熱管は、上記のような構成であるところからその横幅（Ｗ）や上下の高さ（Ｈ）或いは全長（Ｌ）は、自由に設計変更が可能であり、管内における流体の流路を任意に変更することができるので、伝熱面積を拡大して伝熱性能の向上を図ることが容易であり、その上、該偏平伝熱管の長手方向両端部を除く管壁に凹凸や溝、或いは障壁などを比較的自由に形成することができるので、流体流路における接触面積の拡大のみならず、流体に対する乱流や渦流を生起せしめるフィン構造体としての機能を、自ら有する伝熱管とすることも可能となる。

上記各実施例からも明らかなように本発明による熱交換器用偏平伝熱管は、金属製薄板材に対する所定仕上がり寸法を見込んでの切断加工の他は、横幅方向の左右両端部に対するプレス成形による曲げ加工を施すのみで、その他には通常行われている溶接やろう付によって所望の形状に形成するものであるところから、加工手段やその工程が極めて単純化され、製造コストが大幅に節減される。また、本発明による上記偏平伝熱管における一方の折り曲げ部若しくは左右の折り曲げ部が、該伝熱管の内周面においてそれぞれ突出部を形成し、同管内を通流する流体に対してフィンとして機能すると共に、該伝熱管内への別体のインナーフィンの内装も容易であるところから、該伝熱管における伝熱性能の向上に大幅に寄与する。さらに本発明による上記偏平伝熱管は、構造的に単純であるが故に溶接やろう付に際しても死角が生ずることがなく、容易な操作によって強固な接合が可能であり、リーク等の障害を未然に防止して伝熱管としての性能が長期間に渡って保証される。本発明の効果についてさらに付言すると、形成される偏平伝熱管そのものの形状、例えばその高さ（Ｈ）や横幅（Ｗ）或いは全長（Ｌ）を自由に変えることや、該伝熱管の壁面に対する凹凸加工などが容易に可能であり、そのために付加されるコストの上昇は至って軽微であるところから、要求される伝熱性能に対して余裕を持って設計変更に応ずることができる。

このように構成された本発明による上記伝熱管は、ＥＧＲガス冷却装置用の２重管式熱交換器や多管式熱交換器は勿論のこと、排気ガスクーラー、燃料用クーラー、オイルクーラー、インタークーラー等の熱交換器用伝熱管として好適に内装し得ると同時に、その優れた熱交換性能によってそれらの装置の小型軽量化を可能とし、該装置のコンパクト化に寄与して、限られたスペースに容易に設置することができる熱交換器を比較的安価に提供することができるため、当業界における幅広い用途が期待できる。

本発明に係る第１実施例による偏平伝熱管の製造工程を説明するための４面図で、（ａ）は切断加工後の金属製薄板材、（ｂ）は該金属製薄板材の左右両端部にプレス成形が施されて折り曲げ部が形成された状態、（ｃ）該金属製薄板の中心部分が折り曲げられる状態、（ｄ）は上記の折り曲げ部が突合わされ、該突合せ部の端部および重ね合せ部が溶着され、本実施例の偏平伝熱管が形成された状態を示すそれぞれ要部正面図である。 上記第１実施例の応用例による偏平伝熱管と、該偏平伝熱管に内装された波形フィンを説明するための模式的な２面図で、（ａ）はその要部拡大正面図、（ｂ）は波形フィン単体の要部正面図である。 本発明に係る第２実施例による偏平伝熱管を説明するための模式的な２面図で、（ａ）は金属製薄板材の左右両端部にプレス成形が施されて折り曲げ部が形成された状態、（ｂ）は上記の折り曲げ部が嵌合され、該嵌合部と重ね合せ部が溶着され、本実施例による偏平伝熱管が形成された状態を示すそれぞれの要部正面図である。 本発明に係る第３実施例による偏平伝熱管を説明するための模式的な２面図で、（ａ）は接合前の要部拡大斜視図、（ｂ）は接合して偏平伝熱管を形成した状態を示す正面図である。 本発明に係る第４実施例による偏平伝熱管を説明するための模式的な２面図で、（ａ）は接合前の要部拡大斜視図、（ｂ）は接合して偏平伝熱管を形成した状態を示す正面図である。 本発明に係る第５実施例による偏平伝熱管を説明するための模式的な２面図で、（ａ）は接合前の要部拡大斜視図、（ｂ）は接合して偏平伝熱管を形成した状態を示す正面図である。 従来のロール成形による偏平チューブの成形装置を示し、（ａ）はその要部側面図、（ｂ）はその要部断面図である。 他の従来例による偏平チューブの製法を示し、（Ａ）はその要部斜視図、（Ｂ）はその要部分解斜視拡大図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ矢視断面図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＤ−Ｄ矢視断面図、（Ｅ）は（Ｃ）のＥ部拡大図、（Ｆ）は（Ａ）におけるＦ−Ｆ矢視断面図である。

符号の説明

１、１ａ 金属製薄板材
１−１、１ａ−１ 中心部
１−２、１ａ−２ 第１折り曲げ部
１−３、１ａ−３ 第２折り曲げ部
１−４ 突合せ端部
１ａ−４ 嵌合端部
１−５、１ａ−５ 重ね合せ部
２、２ａ、２ｃ、２ｄ 偏平伝熱管
２−１、２ａ−１、２ｃ−１、２ｄ−１、２ｅ−１ 突出部
３ 波形フィン
４、４ａ、４ｂ、４ｃ 接合部
５、５ａ、５ｂ 上板
５−１、５ａ−１、５ｂ−１ 折り曲げ部
５−２ 段付き部
６、６ａ、６ｂ 下板
６−１、６ａ−１、６ｂ−１ 折り曲げ部
６ａ−２ 折り曲げ部

Claims (12)

1. 方形の金属製薄板材における横幅方向の左右両端部を、該両端部の外周が所定の曲面を有しつつ相互に突合せるか若しくは嵌合可能にプレス成形することにより、それぞれの端部に内側に向けた折り曲げ部を形成し、しかる後に前記薄板材の中心部分を、前記左右の両端部と同様の所定の曲面を有するように折り曲げ、前記左右両端部におけるそれぞれの折り曲げ部を突合せるか若しくは嵌合すると共に、該突合せ部若しくは嵌合部の端部並びに重ね合せ部を接合して得られることを特徴とする熱交換器用偏平伝熱管。
2. 上下一対の方形の金属製薄板材における横幅方向の左右両端部を、該両端部の外周が所定の曲面を有しつつ上下相互に突合せるか若しくは嵌合可能にプレス成形することにより、上下それぞれの端部に内側に向けた折り曲げ部を形成し、しかる後に上下それぞれの折り曲げ部を最中合せに突合せるか若しくは嵌合すると共に、該突合せ部若しくは嵌合部の端部並びに重ね合せ部を接合して得られることを特徴とする熱交換器用偏平伝熱管。
3. 前記偏平伝熱管における一方の折り曲げ部若しくは左右の折り曲げ部が、該偏平伝熱管における一方の端部若しくは左右の両端部において、内周方向への突出部を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器用伝熱管。
4. 前記偏平伝熱管における突合せ部若しくは嵌合部の接合が、ろう付、溶接、接着等の中から適宜に選択され、一体として接合されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱交換器用伝熱管。
5. 前記偏平伝熱管の内周面に、各種インナーフィンが内装されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱交換器用偏平伝熱管。
6. 前記金属製薄板がＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト系ステンレススチールからなり、その板厚が０．２〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱交換器用伝熱管。
7. 予め所定の仕上がり寸法を考慮して切断加工した、方形の金属製薄板材における横幅方向の左右両端部を、該両端部の外周が所定の曲面を有しつつ相互に突合せるか、若しくは嵌合可能なようにプレス成形して、それぞれの端部に内側に向けた折り曲げ部を形成し、しかる後に前記薄板材の中心部分を、前記左右の両端部と同様の所定の曲面を有するようにして折り曲げ、前記左右両端部におけるそれぞれの折り曲げ部を突合せるか、若しくは嵌合すると共に、該突合せ部若しくは嵌合部の端部並びに重ね合わせ部を接合することを特徴とする熱交換器用偏平伝熱管の製造方法。
8. 予め所定の仕上がり寸法を考慮して切断加工した、上下一対の方形の金属製薄板材における横幅方向の左右両端部を、該両端部の外周が所定の曲面を有しつつ上下相互に突合せるか、若しくは嵌合可能にプレス成形することにより、上下それぞれの端部に折り曲げ部を形成し、しかる後に上下それぞれの折り曲げ部を最中合せに突合せるか若しくは嵌合すると共に、該突合せ部若しくは嵌合部の端部並びに重ね合せ部を接合することを特徴とする熱交換器用偏平伝熱管の製造方法。
9. 前記偏平伝熱管における一方の折り曲げ部若しくは左右の折り曲げ部が、該偏平伝熱管における一方の端部若しくは左右の両端部において、内周方向への突出部を形成することを特徴とする請求項７または８に記載の熱交換器用偏平伝熱管の製造方法。
10. 前記偏平伝熱管における突合せ部若しくは嵌合部の接合が、ろう付、溶接、接着等の中から適宜に選択され、一体として接合することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の熱交換器用伝熱管の製造方法。
11. 前記偏平伝熱管の内周面に、各種インナーフィンが内装することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の熱交換器用偏平伝熱管の製造方法。
12. 前記金属製薄板がＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト系ステンレススチールからなり、その板厚が０．２〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の熱交換器用偏平伝熱管の製造方法。
    
    

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