JP2007248014A - Flat perforated pipe for heat exchanger - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a copper or copper alloy flat perforated pipe for a heat exchanger with improved pressure resistance, weight reduction, and bendability while maintaining advantages of copper or a copper alloy superior in corrosion resistance and thermal conductivity. <P>SOLUTION: A corrugated sheet 2 comprising copper or a copper alloy is arranged in a flat pipe 1 having a pair of opposing inner faces comprising copper or the copper alloy. The corrugated sheet 2 is bent so as to alternately contact with the pair of opposing faces of the flat pipe 1, and contact surfaces of the inner faces of the flat pipe 1 and the corrugate sheet 2 are joined by brazing 3. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ルームエアコン、パッケージエアコン、冷蔵庫、自動車用エアコン、及び冷凍機器等の熱交換器に適用される銅又は銅合金製の扁平多孔管に関する。   The present invention relates to a flat porous tube made of copper or copper alloy applied to a heat exchanger such as a room air conditioner, a packaged air conditioner, a refrigerator, an air conditioner for automobiles, and a refrigeration apparatus.

従来、カーエアコン用伝熱管として複数の冷媒流路があるアルミニウム製扁平多孔管が使用されている。このような扁平多孔管は押出しにより製造される(特許文献1)。しかしながら、アルミニウム製熱交換器は耐圧強度が低く、CO等の高圧冷媒に使用するためには肉厚を大きくする必要があり、耐食性が低いという問題点がある。特に、温度が高い冷媒を使用する場合、アルミニウムは耐熱性が低いことから材質的に問題になることがある。 Conventionally, an aluminum flat porous tube having a plurality of refrigerant channels has been used as a heat transfer tube for a car air conditioner. Such a flat porous tube is manufactured by extrusion (Patent Document 1). However, the heat exchanger made of aluminum has a low pressure resistance, and it is necessary to increase the wall thickness in order to use it for a high-pressure refrigerant such as CO 2 , so that there is a problem that the corrosion resistance is low. In particular, when a refrigerant having a high temperature is used, aluminum may be problematic in terms of material since heat resistance is low.

このようなアルミニウム製扁平多孔管の欠点を改善するために、複数の管をろう材のシートとろう付け可能な金属板材で包み、折り曲げ部をろう付けして、扁平管の中に複数個の管を並置した構造の銅製扁平多孔管が提案されている(特許文献2)。この扁平多孔管は、アルミニウム製扁平管に比べて熱交換量を大幅に増加させることが可能になるが、内管を包み込む扁平外管の折り曲げ部をろう付けにより接合して、扁平管としているので、外面にろう付け部があるため、耐圧強度に対する信頼性に問題がある。また、扁平管は、複数個の並置された円管を包み込むように、板材を扁平状に湾曲させ、その両端部を折り曲げて折り曲げ部をろう付けすることにより、扁平管に成形されているので、この折り曲げ部のために、扁平多孔管全体の質量が重くなってしまうという欠点がある。   In order to improve the disadvantages of such flat aluminum tubes, wrap a plurality of tubes with a brazing sheet and a brazing metal plate, braze the bent portion, and place a plurality of tubes in the flat tube. A copper flat porous tube having a structure in which tubes are juxtaposed has been proposed (Patent Document 2). This flat porous tube can greatly increase the amount of heat exchange compared to an aluminum flat tube, but the bent portion of the flat outer tube that wraps the inner tube is joined by brazing to form a flat tube Therefore, since there is a brazed portion on the outer surface, there is a problem in reliability with respect to pressure strength. In addition, the flat tube is formed into a flat tube by curving a plate material in a flat shape so as to wrap a plurality of juxtaposed circular tubes, bending both ends thereof and brazing the bent portions. This bent portion has the disadvantage that the mass of the entire flat porous tube becomes heavy.

特公平7−65876号公報Japanese Examined Patent Publication No. 7-65876 実開平7−12771号公報Japanese Utility Model Publication No.7-12771

上述のごとく、従来の特許文献2に開示された銅又は銅合金多孔扁平管は、耐食性及び熱伝導性は優れているものの、耐圧強度が低く、また、質量が重いという問題点がある。また、内部に配置される複数の管と前記管を包む金属シートとの接触部分はろう付けされるが、複数の管どおしの接触部分はろうが回りにくいため、単に接触した状態となっている。このため、このようにして作製した銅製扁平多孔管に曲げ加工を行うと、内部の管と管とがずれ、このずれによる力により、管と金属シートとのろう付け部に剥離又は割れ等が発生し、熱伝達性能の低下及び長時間使用による疲労破壊などの問題が起きてしまう。   As described above, the conventional copper or copper alloy porous flat tube disclosed in Patent Document 2 has a problem that the pressure resistance is low and the mass is heavy although the corrosion resistance and the thermal conductivity are excellent. In addition, the contact portions between the plurality of tubes disposed inside and the metal sheet that wraps the tubes are brazed, but the contact portions between the plurality of tubes are difficult to rotate, so they are simply in contact with each other. ing. For this reason, when bending is performed on the copper flat porous tube produced in this way, the inner tube and the tube are displaced, and due to this displacement, the brazed portion between the tube and the metal sheet is peeled or cracked. This causes problems such as deterioration of heat transfer performance and fatigue failure due to long-term use.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、耐食性及び熱伝導性が優れている銅又は銅合金の優位性を維持しつつ、耐圧強度、軽量化、及び曲げ加工性を向上させた銅又は銅合金製の熱交換器用扁平多孔管を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and improves the pressure strength, weight reduction, and bending workability while maintaining the superiority of copper or copper alloy having excellent corrosion resistance and thermal conductivity. An object of the present invention is to provide a flat porous tube for a heat exchanger made of copper or copper alloy.

本発明に係る熱交換器用扁平多孔管は、銅又は銅合金からなり1対の対向内面を有する扁平管と、この扁平管内に配置され前記1対の対向面に交互に接するように屈曲された銅又は銅合金からなるコルゲートシートと、を有し、前記扁平管の内面と前記コルゲートシートとの接触面は、ろう付けにより接合されていることを特徴とする。   A flat porous tube for a heat exchanger according to the present invention is a flat tube made of copper or a copper alloy and having a pair of opposed inner surfaces, and is bent so as to be in contact with the pair of opposed surfaces disposed in the flat tube. A corrugated sheet made of copper or a copper alloy, and a contact surface between the inner surface of the flat tube and the corrugated sheet is joined by brazing.

本発明においては、扁平管の内面とコルゲートシートにより囲まれた空間が、媒体が通流する流路となる。そして、本発明の扁平多孔管は、銅又は銅合金により製造されているため、耐圧強度、耐食性及び熱伝導性が優れており、外面にろう付け部がないことから高圧冷媒を用いた場合の耐圧強度の信頼性も優れている。また、管内の流路はコルゲートシートにより形成されるため、コルゲートシートは強度を担う必要がないので、薄いものを使用することができ、これにより扁平多孔管の質量を軽くすることができる。   In the present invention, the space surrounded by the inner surface of the flat tube and the corrugated sheet is a flow path through which the medium flows. And since the flat porous tube of this invention is manufactured with copper or a copper alloy, pressure resistance strength, corrosion resistance, and thermal conductivity are excellent, and since there is no brazing part on the outer surface, a high-pressure refrigerant is used. Excellent pressure strength reliability. Further, since the flow path in the tube is formed by a corrugated sheet, the corrugated sheet does not need to bear strength, so that a thin one can be used, and thereby the mass of the flat porous tube can be reduced.

この熱交換器用扁平多孔管において、前記扁平管の肉厚をT、前記コルゲートシートの肉厚をtとするとき、T≧tであることが好ましい。   In this flat porous tube for a heat exchanger, it is preferable that T ≧ t, where T is the thickness of the flat tube and t is the thickness of the corrugated sheet.

扁平管の肉厚は、冷媒の圧力に応じて決定されるが、冷媒流路を構成するコルゲートシートはこのコルゲートシートにより仕切られたシート両側の双方の流路から圧力が負荷される。このため、コルゲートシートに強度はそれほど必要とされない。このため、扁平多孔管の軽量化のために、コルゲートシートの肉厚を薄くすることができる。しかし、ろう付け部の信頼性を確保するためには、コルゲートシートの厚さはある程度必要であり、適正な肉厚にする必要がある。このように、ろう付け部の信頼性を確保するために、扁平管の肉厚T(mm)がコルゲートシートの肉厚t(mm)に対し、T≧tを満たすようにする。これにより、十分な耐圧強度を保持できると共に、扁平多孔管を使用した熱交換器の軽量化を図ることができる。なお、コルゲートシートの肉厚tは扁平多孔管の軽量化のためには薄いほどよいが、ろう材の肉厚、ろう付け条件(加熱温度、加熱時間)によって、コルゲートシートがろうにより食われ、多少減肉することがあるので肉厚tは0.1mm以上あることが望ましい。   The thickness of the flat tube is determined according to the pressure of the refrigerant, but the corrugated sheet constituting the refrigerant flow path is loaded with pressure from both flow paths on both sides of the sheet partitioned by the corrugated sheet. For this reason, the corrugated sheet is not required to be so strong. For this reason, the thickness of the corrugated sheet can be reduced in order to reduce the weight of the flat porous tube. However, in order to ensure the reliability of the brazed portion, the corrugated sheet needs to have a certain thickness and needs to have an appropriate thickness. Thus, in order to ensure the reliability of the brazed portion, the thickness T (mm) of the flat tube satisfies T ≧ t with respect to the thickness t (mm) of the corrugated sheet. Thereby, while being able to hold | maintain sufficient pressure strength, the weight reduction of the heat exchanger using a flat porous tube can be achieved. The thickness t of the corrugated sheet is preferably as thin as possible to reduce the weight of the flat porous tube. However, depending on the thickness of the brazing material and the brazing conditions (heating temperature, heating time), the corrugated sheet is eaten by the brazing, Since the thickness may be somewhat reduced, the wall thickness t is preferably 0.1 mm or more.

また、前記コルゲートシートの屈曲部の曲率半径が、0.01乃至1mmであることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the curvature radius of the bent part of the corrugated sheet is 0.01 to 1 mm.

扁平多孔管の耐圧強度は、扁平管の肉厚と共に、扁平管の内面とコルゲートシートのろう付け強度にも依存する。コルゲートシートは、扁平管が水平に置かれた場合に、上部に開口する部分(扁平管の下内面に接触)と、下部に開口する部分(扁平管の上内面に接触)とが交互に連なるが、屈曲部の曲げ半径が大きいと、コルゲートシートと扁平管内面との接触面が小さくなり、この接触面がろう付けにおける接合面となることから、接合面積が小さく、接合強度が小さくなってしまう。このため、耐圧性能が低下してしまう。従って、コルゲートシートの屈曲部の曲率半径は0.01乃至1mmであることが望ましい。   The pressure resistance of the flat porous tube depends on the brazing strength of the inner surface of the flat tube and the corrugated sheet as well as the thickness of the flat tube. In the corrugated sheet, when the flat tube is placed horizontally, the upper portion (contacting the lower inner surface of the flat tube) and the lower portion (contacting the upper inner surface of the flat tube) are alternately connected. However, if the bending radius of the bent portion is large, the contact surface between the corrugated sheet and the inner surface of the flat tube becomes small, and this contact surface becomes the joint surface in brazing, so the joint area is small and the joint strength is small. End up. For this reason, pressure resistance performance will fall. Therefore, it is desirable that the radius of curvature of the bent portion of the corrugated sheet is 0.01 to 1 mm.

更に、前記扁平管及び前記コルゲートシートの銅又は銅合金素材について、800乃至850℃に1乃至30分間加熱したときの引張強さを夫々σ及びσB2としたとき、σ≧σB2であることが好ましい。 Furthermore, when the tensile strength when the flat tube and the copper or copper alloy material of the corrugated sheet are heated to 800 to 850 ° C. for 1 to 30 minutes is σ B and σ B2 , respectively, σ B ≧ σ B2 Preferably there is.

扁平管とコルゲートシートを800乃至850℃で1乃至30分間加熱してろう付け接合し、扁平多孔管が製作される。ろう付けにより銅又は銅合金は軟化する。コルゲートシートに扁平管よりもより耐熱強度のある耐熱銅基合金を使用すると、扁平多孔管を曲げ加工したときに、コルゲートシートに歪がでてしまうことがある。このため、耐圧性能が低下する場合がある。そこで、800乃至850℃に1乃至30分間加熱したときの扁平管及びコルゲートシートの引張強さを夫々σ、σB2としたとき、σ≧σB2である銅合金を用いることが望ましい。扁平管の耐熱強度(高温引張り強さ)をコルゲートシートの引張り強さよりも小さくしないことにより、扁平多孔管を曲げ加工したときに、コルゲートシートに歪みが生じて扁平管から剥離してしまうような事態を防止できる。 The flat tube and the corrugated sheet are heated and brazed at 800 to 850 ° C. for 1 to 30 minutes to produce a flat porous tube. Copper or copper alloy is softened by brazing. When a heat-resistant copper-based alloy having higher heat resistance than the flat tube is used for the corrugated sheet, the corrugated sheet may be distorted when the flat porous tube is bent. For this reason, the pressure resistance performance may deteriorate. Therefore, it is desirable to use a copper alloy in which σ B ≧ σ B2, where σ B and σ B2 are the tensile strengths of the flat tube and the corrugated sheet when heated to 800 to 850 ° C. for 1 to 30 minutes, respectively. By not making the heat resistance strength (high temperature tensile strength) of the flat tube smaller than the tensile strength of the corrugated sheet, when the flat porous tube is bent, the corrugated sheet is distorted and peels off from the flat tube. The situation can be prevented.

更にまた、前記扁平管の長手方向に沿う断面において、平均結晶粒径が200μm以下であることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the average crystal grain size is 200 μm or less in the cross section along the longitudinal direction of the flat tube.

扁平管とコルゲートシートのろう付けにより、扁平管の結晶粒が粗大化すると、強度低下による耐圧性能低下、及び曲げ加工時の表面の割れが発生しやすくなるため、扁平管の管長手方向断面における平均結晶粒度を200μm以下にすることが望ましい。なお、前記結晶粒径は100μm以下であることがより望ましく、50μm以下であることが更に望ましい。   When the crystal grains of the flat tube become coarse due to brazing of the flat tube and the corrugated sheet, the pressure resistance performance decreases due to strength reduction and the surface cracks during bending work tend to occur. The average grain size is desirably 200 μm or less. The crystal grain size is more preferably 100 μm or less, and further preferably 50 μm or less.

本発明によれば、扁平多孔管の耐食性及び熱伝導性が優れていると共に、扁平多孔管の耐圧強度、軽量化、及び曲げ加工性が向上し、それを使用した熱交換器の性能向上、信頼性の向上、及び小型化に多大の貢献をなす。   According to the present invention, the flat porous tube has excellent corrosion resistance and thermal conductivity, and the flat porous tube has improved pressure resistance, light weight, and bending workability, and improved performance of a heat exchanger using the same, Significant contribution to reliability improvement and miniaturization.

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図1は本発明の実施の形態に係る扁平多孔管を示す断面図(流体通路断面図)である。本実施形態の扁平多孔管は、図2に示すように、横断面が長方形状の扁平管1の内部に、図4に示すように、横断面が水平セグメント2aと垂直セグメント2bと水平セグメント2cとがほぼ垂直に屈曲したコルゲートシート2が配置されている。これらの扁平管1及びコルゲートシート2はその長手方向については同一の横断面形状を有している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view (fluid passage sectional view) showing a flat porous tube according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the flat porous tube of this embodiment has a horizontal section 2a, a vertical segment 2b, and a horizontal segment 2c, as shown in FIG. The corrugated sheet 2 is bent substantially vertically. The flat tube 1 and the corrugated sheet 2 have the same cross-sectional shape in the longitudinal direction.

そして、扁平管1を水平においた状態で、コルゲートシート2を扁平管1内に水平に挿入し、コルゲートシート2の上側水平セグメント2cを扁平管1の上内面に重ね、コルゲートシート2の下側水平セグメント2aを扁平管1の下内面に重ね、このセグメント2aと扁平管1の下内面との間、セグメント2cと扁平管1の上内面との間にろう材3を配置し、これらを加熱して、セグメント2aと扁平管1の下内面との間、及びセグメント2cと扁平管1の上内面との間を、ろう付けする。   Then, with the flat tube 1 placed horizontally, the corrugated sheet 2 is inserted horizontally into the flat tube 1, the upper horizontal segment 2c of the corrugated sheet 2 is overlaid on the upper inner surface of the flat tube 1, and the lower side of the corrugated sheet 2 The horizontal segment 2a is overlaid on the lower inner surface of the flat tube 1, the brazing material 3 is disposed between the segment 2a and the lower inner surface of the flat tube 1, and between the segment 2c and the upper inner surface of the flat tube 1, and these are heated. Then, the segment 2a and the lower inner surface of the flat tube 1 and the segment 2c and the upper inner surface of the flat tube 1 are brazed.

このようにして製造された扁平多孔管は、上側セグメント2c、2個の垂直セグメント2b及び扁平管1内面とで囲まれた空間、下側セグメント2a、2個の垂直セグメント2b及び扁平管1内面との管で囲まれた空間が冷媒が通流する流通路6となる。   The flat perforated pipe thus manufactured is composed of a space surrounded by the upper segment 2c, the two vertical segments 2b, and the inner surface of the flat tube 1, the lower segment 2a, the two vertical segments 2b, and the inner surface of the flat tube 1. The space surrounded by the pipe becomes the flow path 6 through which the refrigerant flows.

アルミニウムの扁平多孔管は押出加工により比較的簡単に製造されるが、銅又は銅合金を押出加工して同様なものを製作することは技術的に難しい。図1に示すように、銅又は銅合金からなる扁平管1とコルゲートシート2とをろう付け一体化することにより、アルミニウム又はアルミニウム合金製の扁平多孔管と同じ形状の銅又は銅合金製扁平多孔管を製造することができる。シームレス扁平管を採用することによって、耐圧性能が向上する。また、扁平管1内の仕切りにコルゲートシート2を採用することによって、仕切り板を薄肉化できて重量を軽くすることができる。コルゲートシート2の垂直セグメント2b間のピッチを小さくすることにより、冷媒流路の断面積を小さくすることができ、耐圧性能及び熱交換器性能を向上させることができる。   An aluminum flat porous tube is manufactured relatively easily by extrusion, but it is technically difficult to produce a similar one by extruding copper or a copper alloy. As shown in FIG. 1, by flattening and integrating a flat tube 1 made of copper or copper alloy and a corrugated sheet 2, a flat porous plate made of copper or copper alloy having the same shape as a flat porous tube made of aluminum or aluminum alloy. Tubes can be manufactured. By adopting a seamless flat tube, pressure resistance is improved. Moreover, by employ | adopting the corrugated sheet | seat 2 for the partition in the flat tube 1, a partition plate can be thinned and a weight can be lightened. By reducing the pitch between the vertical segments 2b of the corrugated sheet 2, the cross-sectional area of the refrigerant flow path can be reduced, and the pressure resistance performance and the heat exchanger performance can be improved.

本発明においては、熱交換器として必要とされる熱伝導率、耐圧強度、耐食性、曲げ加工性に合わせて、銅又は種々の銅合金より適当なものを選択すればよい。耐圧強度がそれほど必要とされない場合は、OFC(無酸素銅)又はりん脱酸銅(JISH3300のC1220)を使用すればよく、炭酸ガス冷媒用等の耐圧強度が重要である場合は、扁平管に、例えば、特開平10−130754号公報に記載されたように、耐熱性があり、熱伝導率にも優れた銅合金を使用すればよい。また、Cu−Ni−Si系、及びCu−Cr系等の析出強化型合金を使用し、ろう付け後の冷却中に添加元素又は金属間化合物を析出させるか、又はろう付け後に前記化合物を析出させる等の方法を使用すると、更に高強度の扁平多孔管を製作することができる。   In this invention, what is necessary is just to select a suitable thing from copper or various copper alloys according to the heat conductivity, pressure strength, corrosion resistance, and bending workability required as a heat exchanger. If pressure strength is not so much required, OFC (oxygen-free copper) or phosphorous deoxidized copper (C1220 of JISH3300) may be used. If pressure strength for carbon dioxide refrigerant or the like is important, a flat tube is used. For example, as described in JP-A-10-130754, a copper alloy having heat resistance and excellent thermal conductivity may be used. Also, precipitation-strengthening alloys such as Cu-Ni-Si and Cu-Cr are used, and additional elements or intermetallic compounds are precipitated during cooling after brazing, or the compounds are precipitated after brazing. If a method such as this is used, a flat porous tube with higher strength can be produced.

扁平管1の断面形状は、図2に示すように、矩形状で、1対の対向面を構成する長辺と、この長辺を結ぶ短辺とも直線であるものに限らない。例えば、図3に示す扁平管4のように、短辺は、1対の長辺(対向面)間の間隔の1/2の曲率半径を有する半円形状にしてもよい。このような扁平管は、適当な外径、肉厚、及び材質の銅又は銅合金管を、引抜き直交断面が長方形のダイス及び引抜き直交断面が長方形のプラグにより、引抜加工することにより製作することができる。   As shown in FIG. 2, the cross-sectional shape of the flat tube 1 is not limited to a rectangular shape, and a long side constituting a pair of opposing surfaces and a short side connecting the long sides are straight. For example, as in the flat tube 4 shown in FIG. 3, the short side may have a semicircular shape having a radius of curvature that is ½ of the interval between a pair of long sides (opposing surfaces). Such a flat tube is manufactured by drawing a copper or copper alloy tube having an appropriate outer diameter, thickness, and material using a die having a rectangular cross section and a plug having a rectangular cross section. Can do.

扁平管1、4の材質は、前述のとおり、種々の銅又は銅合金より適当なものを選択すればよいが、800乃至850℃で1乃至30分加熱後の引張り強さがコルゲートシートの引張り強さ以上であることが望ましい。ろう付け時の加熱により扁平管の結晶粒が粗大化すると、強度が低下してしまい、十分な耐圧強度が得られなくなる。また、扁平多孔管に曲げ加工を行うと、表面に肌荒れを発生させてしまい、熱交換器の曲げ加工時にしわや割れを生じてさせてしまう恐れがある。そこで、扁平管の管長手方向断面における平均結晶粒度を200μm以下にすることが、耐圧性能面で重要である。前記結晶粒径は、100μm以下であることがより望ましく、50μm以下であることが更に望ましい。   As described above, the material of the flat tubes 1 and 4 may be selected from various copper or copper alloys, but the tensile strength after heating at 800 to 850 ° C. for 1 to 30 minutes is the tensile strength of the corrugated sheet. It is desirable to be more than strength. When the crystal grains of the flat tube become coarse due to heating during brazing, the strength is lowered and sufficient pressure strength cannot be obtained. Further, if the flat perforated pipe is bent, the surface may be roughened and wrinkles or cracks may occur during the bending of the heat exchanger. Therefore, it is important in terms of pressure resistance that the average crystal grain size in the cross section in the longitudinal direction of the flat tube is 200 μm or less. The crystal grain size is more desirably 100 μm or less, and further desirably 50 μm or less.

扁平管1、4の寸法は、熱交換器の寸法に合わせて決まるので、その寸法に特に制限はないが、断面の幅が20乃至300mm、高さが5乃至10mm程度のものであれば問題なく製作することができる。また、その肉厚は、必要とされる耐圧強度とろう付け後の引張り強さにより決定される。   Since the dimensions of the flat tubes 1 and 4 are determined according to the dimensions of the heat exchanger, the dimensions are not particularly limited. However, there is a problem if the cross-sectional width is 20 to 300 mm and the height is about 5 to 10 mm. Can be produced without. The thickness is determined by the required pressure resistance and the tensile strength after brazing.

次に、コルゲートシート2について説明する。コルゲートシート2の形状は、図4に示すように、コルゲートシート2を水平に置いた場合に、上部及び下部に開口する多数の「コ」字型形状の断面を有する。前記「コ」字型部は上向きに開口するもの、及び下向きに開口するものが互いに隣接して形成されている。このようなコルゲートシートは、銅又は銅合金薄板を「コ」字型を形成した上型及び下型により「コ」字形状を1個〜数個ずつプレス成形するか、又は「コ」字型を形成した上ロール及び下ロールにより「コ」字形状を1個〜数個ずつ圧延することにより、コルゲートシート形状2を製作することができる。コルゲートシート2をろう材と共に扁平管に挿入した状態で加熱することにより、コルゲートシート2の水平セグメント2a、2cが扁平管1の内面に接合され、コルゲートシート2の垂直セグメント2bが隣接する冷媒流路の隔壁になる。なお、図4のコルゲートシート2は、端部が水平セグメント2aであるが、図5に示すコルゲートシート5のように、端部を垂直セグメント2bとしてもよい。   Next, the corrugated sheet 2 will be described. As shown in FIG. 4, the shape of the corrugated sheet 2 has a large number of “U” -shaped cross sections that open to the upper and lower parts when the corrugated sheet 2 is placed horizontally. The “U” -shaped portion is formed adjacent to each other so as to open upward and open downward. Such a corrugated sheet is formed by pressing one or several pieces of “U” shape with an upper die and a lower die made of copper or a copper alloy thin plate, or “U” shape. The corrugated sheet shape 2 can be produced by rolling one to several “U” shapes with the upper roll and the lower roll on which the film is formed. By heating the corrugated sheet 2 together with the brazing material into the flat tube, the horizontal segments 2a and 2c of the corrugated sheet 2 are joined to the inner surface of the flat tube 1, and the vertical segment 2b of the corrugated sheet 2 is adjacent to the refrigerant flow. It becomes the road partition. The corrugated sheet 2 in FIG. 4 has the horizontal segment 2a at the end, but the end may be the vertical segment 2b as in the corrugated sheet 5 shown in FIG.

コルゲートシート2、5の寸法は、扁平管1に無理なく挿入できるように、その寸法を決めればよい。特に、ろう付けを健全に行う上で、垂直セグメント2bの高さは重要であり、扁平管1内面の間隔より、0.005乃至0.30mm程度小さくすることが望ましい。このように、クリアランスを適正に保持することによって、欠陥がなく、健全なフィレットが形成されたろう付けが可能となり、良好な熱伝導性及び耐圧性を得ることができる。コルゲートシート2の横方向の長さ(水平セグメント2a、2cの総数の長さ)は、扁平管1内面の幅方向の長さ(扁平管1、4の短辺内面の間隔)より、0.01乃至0.3mm程度小さくすれば良い。なお、図5の形状のコルゲートシート5を使用する場合は、端部の垂直セグメント2bと扁平管1の端面とがろう付けされるため、扁平管1内面の幅より0.005〜0.3mm程度小さくすれば良い。   The dimensions of the corrugated sheets 2 and 5 may be determined so that they can be inserted into the flat tube 1 without difficulty. In particular, the height of the vertical segment 2b is important in performing brazing soundly, and it is desirable that the height of the vertical segment 2b be 0.005 to 0.30 mm smaller than the interval between the inner surfaces of the flat tubes 1. As described above, by properly maintaining the clearance, it is possible to perform brazing in which a sound fillet is formed without any defect, and good thermal conductivity and pressure resistance can be obtained. The lateral length of the corrugated sheet 2 (the total length of the horizontal segments 2a and 2c) is less than the length in the width direction of the inner surface of the flat tube 1 (the distance between the inner surfaces of the short sides of the flat tubes 1 and 4). What is necessary is just to make it small about 01 thru | or 0.3 mm. When the corrugated sheet 5 having the shape shown in FIG. 5 is used, the vertical segment 2b at the end and the end surface of the flat tube 1 are brazed, so that the width of the inner surface of the flat tube 1 is 0.005 to 0.3 mm. What is necessary is just to make it small.

コルゲートシート2、5の垂直セグメント2bは冷媒流路の隔壁となり、両側の冷媒流路より同一の圧力が作用するため、強度はそれほど必要でない。従って、扁平多孔管の質量を小さくするにはコルゲートシート2は薄いほうが良く、扁平管1への挿入時に変形せず、ろう付け後に正しい形状が維持できるように適正な値を決めればよい。コルゲートシート2の厚さは、例えば、0.1乃至1mm程度である。なお、十分な耐圧強度を確保し、扁平多孔管の軽量化を図るには、(扁平管1、4の肉厚/コルゲートシート2、5の肉厚)比を1乃至5にすることが望ましい。   The vertical segments 2b of the corrugated sheets 2 and 5 serve as partition walls of the refrigerant flow path, and the same pressure acts from the refrigerant flow paths on both sides, so that the strength is not so necessary. Therefore, in order to reduce the mass of the flat porous tube, the corrugated sheet 2 should be thin, and an appropriate value may be determined so that the correct shape can be maintained after brazing without being deformed when inserted into the flat tube 1. The thickness of the corrugated sheet 2 is, for example, about 0.1 to 1 mm. In order to secure a sufficient pressure resistance and to reduce the weight of the flat porous tube, it is desirable to set the ratio of (thickness of flat tubes 1, 4 / thickness of corrugated sheets 2, 5) to 1 to 5. .

扁平多孔管の伝熱性能を向上させ、耐圧強度を大きくするには、冷媒流路の断面積が小さいほうが有利であり、隣接する垂直セグメント2bの間隔は0.1乃至3mm程度が適当である。但し、前記間隔が小さいほど、扁平多孔管の質量が大きくなるので、質量との兼合いで決定すればよい。   In order to improve the heat transfer performance of the flat porous tube and increase the pressure resistance, it is advantageous that the cross-sectional area of the refrigerant channel is small, and the interval between adjacent vertical segments 2b is suitably about 0.1 to 3 mm. . However, the smaller the interval, the larger the mass of the flat porous tube.

コルゲートシート2、5のコーナー部の曲率半径が大きいと、扁平管1内面との接合面が小さくなり、接合強度が小さくなって、耐圧性能が低下してしまう。コルゲートシート2と扁平管1内面との接合面積を十分に確保するに は前記曲率半径が0.01乃至1mmであることが望ましい。   If the radius of curvature of the corner portions of the corrugated sheets 2 and 5 is large, the joint surface with the inner surface of the flat tube 1 becomes small, the joint strength becomes small, and the pressure resistance performance is lowered. In order to ensure a sufficient bonding area between the corrugated sheet 2 and the inner surface of the flat tube 1, the radius of curvature is preferably 0.01 to 1 mm.

コルゲートシート2、5の材質は、扁平管1の材質よりも加熱後の強度が等しいか、又は小さな銅合金を使用することが好ましい。コルゲートシート2に扁平管1よりも、加熱後の強度が大きい銅合金を使用すると、扁平多孔管を曲げ加工したときに、コルゲートシート2に歪が出てしまうことがある。従って、コルゲートシート2、5は、800乃至850℃で1乃至30分加熱後の引張り強さが扁平管の引張り強さ以下であることが望ましい。   The corrugated sheets 2 and 5 are preferably made of a copper alloy having a strength after heating equal to or smaller than that of the flat tube 1. If the corrugated sheet 2 is made of a copper alloy having a strength higher than that of the flat tube 1 after heating, the corrugated sheet 2 may be distorted when the flat porous tube is bent. Therefore, it is desirable that the corrugated sheets 2 and 5 have a tensile strength after heating at 800 to 850 ° C. for 1 to 30 minutes not more than the tensile strength of the flat tube.

本発明の扁平多孔管を製作するには、りん銅ろう等のろう材を使用することが好ましい。厚さが数十μm乃至0.3mm程度の板条ろう材をコルゲートシート2と扁平管1との間に置き、不活性、還元性又は真空雰囲気中でろう材の融点以上の温度に加熱することにより、コルゲートシート2が扁平管1に接合され、扁平多孔管を製作することができる。ろう材の幅と長さはコルゲートシートの幅と長さに合わせればよい。りん銅ろうを使用してろう付けするには、800℃以上に加熱する必要がある。加熱により、コルゲートシートの水平セグメントと接触するろう材が溶融して扁平管内面との間がろう付けされ、水平セグメントに接触していない部分のろう材は毛細管現象により、水平セグメントの部分に吸い込まれ、水平セグメントのコーナー部にフィレットが形成され、良好なろう付け強度を確保することができる。加熱による強度低下を小さくしたい場合には、例えば、コルゲートシート2に適当な厚さにSnめっきしたものを扁平管1に挿入し、250乃至400℃程度に加熱することによっても、扁平多孔管を製作することが可能である。   In order to manufacture the flat porous tube of the present invention, it is preferable to use a brazing material such as phosphor copper brazing. A sheet brazing material having a thickness of several tens of μm to 0.3 mm is placed between the corrugated sheet 2 and the flat tube 1 and heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the brazing material in an inert, reducing or vacuum atmosphere. By this, the corrugated sheet 2 is joined to the flat tube 1, and a flat porous tube can be manufactured. The width and length of the brazing material may be matched to the width and length of the corrugated sheet. In order to braze using phosphor copper brazing, it is necessary to heat to 800 ° C. or higher. By heating, the brazing material in contact with the horizontal segment of the corrugated sheet is melted and brazed between the inner surface of the flat tube, and the brazing material not in contact with the horizontal segment is sucked into the horizontal segment by capillary action. As a result, fillets are formed at the corners of the horizontal segments, and good brazing strength can be ensured. When it is desired to reduce the strength decrease due to heating, for example, a corrugated sheet 2 with Sn plated to an appropriate thickness is inserted into the flat tube 1 and heated to about 250 to 400 ° C. It is possible to produce.

なお、扁平管1の広い面に圧力を加えた状態でろう付けすると、ろう付け部の接合強度が高くなり、熱交換器としての信頼性がより向上する。   In addition, if it brazes in the state which applied the pressure to the wide surface of the flat tube 1, the joining strength of a brazing part will become high and the reliability as a heat exchanger will improve more.

以下、本発明の実施例及び比較例について具体的に説明し、本発明の効果について説明する。前述の方法により、扁平管及びコルゲートシートを製作した。扁平多孔管の製作に使用した扁平管、コルゲートシート、ろう材、及びろう付け方法を以下に示す。   Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be specifically described, and effects of the present invention will be described. A flat tube and a corrugated sheet were produced by the method described above. The flat tube, corrugated sheet, brazing material, and brazing method used for the production of the flat porous tube are shown below.

扁平管の材質は、下記表2に示すように、JISH3300−C1220、Cu−0.65%Sn−0.03%P、又はAl−0.05%Mn−0.05%Cu−0.03%Tiである。扁平管の寸法は、幅が45.0mm、高さが4.5mm、長さが420mm、肉厚が0.8mmである。   As shown in Table 2 below, the material of the flat tube is JISH3300-C1220, Cu-0.65% Sn-0.03% P, or Al-0.05% Mn-0.05% Cu-0.03. % Ti. The flat tube has a width of 45.0 mm, a height of 4.5 mm, a length of 420 mm, and a wall thickness of 0.8 mm.

コルゲートシートの材質は、下記表1に示すように、C1220(りん脱酸銅)、又はAl−0.8%Mn−0.2%Zrである。コルゲートシートの寸法は、図6に示すように、幅が43.2mm、高さが2.67mm、横方向の長さが400mm、肉厚が0.5〜1.0mmである。コルゲートシートの屈曲部の曲率半径は、0.05〜0.5mm、水平セグメントの長さ3mmである。   The material of the corrugated sheet is C1220 (phosphorus deoxidized copper) or Al-0.8% Mn-0.2% Zr as shown in Table 1 below. As shown in FIG. 6, the corrugated sheet has a width of 43.2 mm, a height of 2.67 mm, a lateral length of 400 mm, and a wall thickness of 0.5 to 1.0 mm. The radius of curvature of the bent portion of the corrugated sheet is 0.05 to 0.5 mm, and the length of the horizontal segment is 3 mm.

Figure 2007248014

また、ろう材は、表1に示すように、厚さが0.1mm、幅43.2mm、長さ400mmの板状BCUP2又はAl−10.2%Si−0.6%Mgである。ろう付け条件は銅系素材については、830℃のRX炉(N:49%、CO:21%、H:29%)中で8分加熱した。アルミニウム系素材については、真空炉中で600℃、5分加熱した
上述の扁平管、コルゲートシート、及びろう材を脱脂し、コルゲートシートの水平セグメント上下にろう材を配置した状態で、ろう材とコルゲートシートを扁平管に挿入後、厚さが5mm、幅が60mm、長さが450mmの鋼板で挟み、長手方向の6箇所を万力で加圧した。この状態のまま加熱してろう付けにより一体化し、実施例及び比較例の扁平多孔管を作製した。このようにして作製した扁平多孔管について、以下の方法でコルゲートシートの接合状況、耐圧試験、及び曲げ加工試験を行った。その結果を下記表2に示す。
Figure 2007248014

Further, as shown in Table 1, the brazing material is plate-like BCUP2 having a thickness of 0.1 mm, a width of 43.2 mm, and a length of 400 mm, or Al-10.2% Si-0.6% Mg. As for the brazing condition, the copper-based material was heated in an RX furnace (N 2 : 49%, CO: 21%, H 2 : 29%) at 830 ° C. for 8 minutes. For aluminum-based materials, the above-mentioned flat tube, corrugated sheet, and brazing material heated at 600 ° C. for 5 minutes in a vacuum furnace are degreased, and brazing material is placed above and below the horizontal segment of the corrugated sheet. After the corrugated sheet was inserted into the flat tube, it was sandwiched between steel plates having a thickness of 5 mm, a width of 60 mm, and a length of 450 mm, and six locations in the longitudinal direction were pressurized with a vise. The flat porous tube of the Example and the comparative example was produced by heating in this state and integrating by brazing. The flat perforated pipe thus produced was subjected to a corrugated sheet joining condition, a pressure resistance test, and a bending work test by the following methods. The results are shown in Table 2 below.

Figure 2007248014

表1に示すコルゲートシートの接合状況は、製作した扁平多孔管の両端より長さ10mmの観察用試料を切断し、その断面を研磨して目視及び実体顕微鏡(倍率20倍)によりコルゲートシートと扁平管の接合状況を観察した。
Figure 2007248014

The bonding state of the corrugated sheet shown in Table 1 is that the observation sample having a length of 10 mm is cut from both ends of the manufactured flat perforated tube, the cross section is polished, and the corrugated sheet and the flat are visually and stereomicroscopically (magnification 20 times). The joining condition of the tube was observed.

表2に示す耐圧試験は、扁平多孔管の両側にヘッダーをろう付けして、片側のヘッダーの開口部を密閉し、残りのヘッダーの一端より所定圧力の水圧を印加した(10〜50MPa)。所定圧力を印加した状体で5分間保持し、そのときの扁平多孔管の膨れ及び破壊の有無を調査した。ろう付けが完全に行われていない部分があると、コルゲートシートの水平セグメントと扁平管の隙間に水が浸入し、その部分に膨れが発生する(膨れ)。また、ろう付けの不良箇所が大きいと、膨れ部に亀裂が生じて、圧力を印加できなくなることがあった(破壊)。     In the pressure test shown in Table 2, headers were brazed to both sides of a flat porous tube, the opening of one header was sealed, and water pressure of a predetermined pressure was applied from one end of the remaining header (10 to 50 MPa). It was held for 5 minutes in a state where a predetermined pressure was applied, and the presence or absence of swelling and destruction of the flat porous tube was investigated. If there is a part that is not completely brazed, water enters the gap between the horizontal segment of the corrugated sheet and the flat tube, and the part is swollen (swelled). In addition, if the location of defective brazing is large, a crack may occur in the swollen portion, and pressure may not be applied (breakage).

曲げ加工試験としては、所定の半径の円柱状金型により扁平多孔管を曲げ加工し、扁平多孔管のそり、肌荒れを観察した。曲げ部では、扁平多孔管の曲げ軸に平行な断面形状が矩形から円弧状になることがある。そりは、曲げ金型に接触した面において、前記湾曲の大きさを測定したもので、その大きさが1mm以上になったものをそりありと判定した。   As a bending test, the flat porous tube was bent with a cylindrical mold having a predetermined radius, and the flat porous tube was warped and roughened. In the bent portion, the cross-sectional shape parallel to the bending axis of the flat porous tube may change from a rectangular shape to an arc shape. The warpage was measured by measuring the size of the curve on the surface in contact with the bending mold, and the warpage was determined to be 1 mm or more.

表1及び表2に示すように、実施例1〜3の試料においては、いずれもろう付けにより完全に接合が行われており、耐圧試験の結果膨れ及び破壊が発生しなかった。また、曲げ加工の結果、結晶粒の小さい実施例1、3の試料は、曲げ半径によらず、そり、肌荒れとも発生せず、その他の本発明例の試料においても曲げ半径を40mmとすると、そり、肌荒れとも発生しなかった。   As shown in Tables 1 and 2, the samples of Examples 1 to 3 were all joined together by brazing, and no blistering or breaking occurred as a result of the pressure resistance test. In addition, as a result of the bending process, the samples of Examples 1 and 3 having small crystal grains do not generate warpage or rough skin regardless of the bending radius, and the bending radius is 40 mm in other samples of the present invention. Neither warpage nor rough skin occurred.

一方、比較例6の試料はチリ部材をろう付けして製作したものであるため、強度が弱く、耐圧試験で破壊が発生し、曲げ加工もできなかった。また、比較例6の試料は、コルゲートシートの端部でろう付けが不良箇所があり、耐圧試験により、この部分で膨れ及び破壊が発生した。   On the other hand, since the sample of Comparative Example 6 was manufactured by brazing a chile member, the strength was weak, breakage occurred in the pressure test, and bending could not be performed. Moreover, the sample of the comparative example 6 had a location where the brazing was poor at the end portion of the corrugated sheet, and bulging and breaking occurred at this portion by the pressure resistance test.

本発明の実施形態の扁平多孔管を示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing a flat porous tube according to an embodiment of the present invention. 扁平管を示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing a flat tube. 他の扁平管を示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing another flat tube. コルゲートシートを示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing a corrugated sheet. 他のコルゲートシートを示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing another corrugated sheet. 実施例のコルゲートシートの寸法を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the dimension of the corrugated sheet | seat of an Example.

符号の説明Explanation of symbols

1、4:扁平管
2、5:コルゲートシート
2a、2c:水平セグメント
2b:垂直セグメント
3:ろう材
6:流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 4: Flat tube 2, 5: Corrugated sheet 2a, 2c: Horizontal segment 2b: Vertical segment 3: Brazing material 6: Flow path

Claims (5)

銅又は銅合金からなり1対の対向内面を有する扁平管と、この扁平管内に配置され前記1対の対向面に交互に接するように屈曲された銅又は銅合金からなるコルゲートシートと、を有し、前記扁平管の内面と前記コルゲートシートとの接触面は、ろう付けにより接合されていることを特徴とする熱交換器用扁平多孔管。 A flat tube made of copper or a copper alloy and having a pair of opposed inner surfaces; and a corrugated sheet made of copper or a copper alloy that is arranged in the flat tube and bent so as to alternately contact the pair of opposed surfaces. A flat porous tube for a heat exchanger, wherein an inner surface of the flat tube and a contact surface of the corrugated sheet are joined by brazing. 前記扁平管の肉厚をT、前記コルゲートシートの肉厚をtとするとき、T≧tであることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器用扁平多孔管。 2. The flat porous tube for a heat exchanger according to claim 1, wherein T ≧ t, where T is a thickness of the flat tube and t is a thickness of the corrugated sheet. 前記コルゲートシートの屈曲部の曲率半径が、0.01乃至1mmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱交換器用扁平多孔管。 The flat porous tube for a heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein a radius of curvature of a bent portion of the corrugated sheet is 0.01 to 1 mm. 前記扁平管及び前記コルゲートシートの銅又は銅合金素材について、800乃至850℃に1乃至30分間加熱したときの引張強さを夫々σ及びσB2としたとき、σ≧σB2であ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扁平多孔管。 When the tensile strength when the flat tube and the copper or copper alloy material of the corrugated sheet are heated to 800 to 850 ° C. for 1 to 30 minutes is σ B and σ B2 , respectively, σ B ≧ σ B2 The flat porous tube for heat exchangers according to any one of claims 1 to 3, wherein: 前記扁平管の長手方向に沿う断面において、平均結晶粒径が200μm以下であ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扁平多孔管。 The flat porous tube for a heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, wherein an average crystal grain size is 200 µm or less in a cross section along the longitudinal direction of the flat tube.
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