JP2009174843A - フラットチューブ、フラットチューブ型熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

フラットチューブ、フラットチューブ型熱交換器及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】フラットチューブ、フラットチューブ型熱交換器及びその製造方法を提供することである。
【解決手段】多数のフラットチューブ、熱交換器及びそれらの製造法が説明及び例示される。フラットチューブはシート状の1つ、2つあるいはそれ以上の材料片から構成され得る。フラットチューブと一体の又は他のシート状材料から構成した、輪郭付けされたインサートを使用して、フラットチューブを貫く多数の流れチャンネルが画定され得る。フラットチューブは比較的薄い材料から構成され得、フラットチューブ材料の曲げ部及び又はインサートの曲げ部により、高圧及び熱による応力を受ける領域が補強され得る。比較的薄いフラットチューブ材料は、腐食による故障抵抗性を持たせるようにする腐食層を有し得る。そうしたフラットチューブを収集管に接続した熱交換器及びそうしたフラットチューブにフィンを設ける方法も開示される。
【選択図】図1

Description

本発明は、フラットチューブ、フラットチューブ型熱交換器及びその製造方法に関する。
本件出願は以下のドイツ国特許出願番号の優先権、即ち、2006年1月19日出願のDE10 2006 002 627.6、2006年1月20日出願のDE10 2006 002 789.2、2006年1月21日出願のDE10 2006 002 932.1、2006年2月14日出願のDE10 2006 006 670.7、2006年4月8日出願のDE10 2006 016 711.2、2006年6月27日出願のDE10 2006 029 378.9、2006年7月13日出願のDE10 2006 032 406.4、2006年7月20日出願のDE10 2006 033 568.6、2006年7月29日出願の、DE10 2006 035 210.6、2006年9月2日出願のDE10 2006 041,270.2、2006年9月9日出願のDE10 2006 042 427.1、の優先権を主張するものである。
DE10 2006 002 627.6 DE10 2006 002 789.2 DE10 2006 002 932.1 DE10 2006 006 670.7 DE10 2006 016 711.2 DE10 2006 029 378.9 DE10 2006 032 406.4 DE10 2006 033 568.6 DE10 2006 035 210.6 DE10 2006 041,270.2 DE10 2006 042 427.1
フラットチューブ、フラットチューブ型熱交換器及びその製造方法を提供することである。
本発明によれば、管本体を少なくとも部分的に形成する、厚さが約0.15mm未満であるシート状材料を含む熱交換器管の実施例が提供される。管本体は、内部空間を画定し、弓形の内側側部と、管本体の内部空間を貫いて伸延して分離された第1流路及び第2流路を創出し且つ前記弓形の内側側部内に一部が入れ子されたインサートと、を有する。
本発明によれば、相互に少なくとも部分的に管本体を形成する第1シート状材料及び第2シート状材料を含む熱交換器管も提供される。第1シート状材料及び第2シート状材料は厚さが約0.15mm未満であり、管本体は内部空間を画定し且つ狭幅側部と広幅側部とを有する。熱交換器は、管本体の内部空間内で第1シート状材料と第2シート状材料との間に支持され、その一部が管本体の狭幅側部内に受けられたインサートをも含む。
更には、本発明によれば、熱交換器管の形成方法が提供され、該方法には、厚さが約0.15mm未満であるシート状材料から、内部空間を画定し且つ弓形の側部を有する管本体の少なくとも一部を形成すること、インサートの一部を、該インサートにより分離された第1流路と第2流路とが創出されるように管本体の弓形の内側側部内に入れ子させること、が含まれる。
本明細書中、“含む”、“より成る”、“有する”及びその他変形例は、関連して列挙する項目要素や同等要素及びその追加項目を含むものとし、“取り付けた”、“連結した”、“支持した”、“カップリングした”等の用語及びその他変形例は、特に断わりのない限り広い意味で用いられ、直接及び間接の取り付け、連結、支持、カップリング、を意味するものとし、“連結した”及び“カップリングした”は、物理的又は機械的な連結又はカップリングに限定されないものとする。
以下に詳しく説明するように、本発明の多くの実施例は管の長手方向と直交する平面に沿って見た場合の断面形状が実質的に扁平である管(以下、フラットチューブ)に関連し又はそうしたフラットチューブに基づいたものである。詳しくは、それらのフラットチューブの各々は一次寸法と、この一次寸法と直交し且つ一次寸法より短い二次寸法とを有し得、これらの各寸法は本明細書では“直径”とも称される。“直径”とは、フラットチューブの直径部分が丸形、円形、あるいはそうでなければ任意の特定形状を有するという意味で用いられるのではなく、むしろ、表示した方向及び位置でのフラットチューブの最大寸法部分を参照する意味でのみ、使用される。そうしたフラットチューブは、フラットチューブの各フェース(以下、“フラットチューブの広幅側部”とも称する)を画定する対向する2つの壁と、これらの広幅側部を連結する、もっと短く且つもっと安定した壁(以下、“フラットチューブの狭幅側部”とも称する)と、を有し得る。フラットチューブの拡幅側部及び狭幅側部は相互に、これに限定しないがガス、液体、蒸気及びガス、液体、蒸気の任意の組み合わせを含む任意状態下の流体が任意圧力下又は真空下(圧力又は真空のない場合を含む)に通過するところの内部空間を画定する。
本発明の多くの実施例(以下に詳細を説明する)で使用するフラットチューブは、フラットチューブの壁の少なくとも幾つかを構成するために使用する材料の厚さが比較的薄いこともその特徴の1つである。フラットチューブの壁材料の厚さが約0.20mm(0.007874in)より厚くない実施例があり、同厚さが約0.15mm(0.0059055in)より厚くない実施例もある。壁材料の厚さが比較的薄いので、本発明のフラットチューブは熱特性上優れたものであり得る。また、ここで説明する特徴を有するフラットチューブを1本以上使用することで、様々の用途に適した多様な特性を持つ多数の異なるフラットチューブを、従来のもっと重いフラットチューブにおけるような強度や熱交換特性を維持させつつ、ずっと少ない材料で構成し得ることが分かった。ある実施例ではフラットチューブの壁材料の厚さが約0.050mm(0.0019685in)未満である場合に優れた強度及び耐腐蝕性が得られ、他の実施例では同厚さを約0.030mm(0.00118in)未満とすることができる。
以下に詳しく説明するように、ここで説明する、熱交換器管及び熱交換器のその他構成部分は、多数の製造技法及び製造法により製造可能であり、腐食保護のための特徴構成、例えば、以下に説明し且つ図92〜図95に示すような技法及び方法による特徴構成を含み得る。以下に参照する多数の製造法及び製造技法並びに腐食保護のための特徴構成は、材料厚さが著しく低減された熱交換器管や熱交換器部分に適用する場合に特に有益である。更には、そうした技法、方法及び腐食保護のための特徴構成は、そうした材料で作製したフラットチューブ及び熱交換器の性能全体に関する大きな利益を提供する。
先に説明したような一次寸法(一次直径)及び二次寸法(二次直径)(以下、夫々D及びdとして表示する)を有するフラットチューブを使用する本発明の多くの実施例は、多くの用途で特有の利益を提供する。例えば、先に説明した材料厚と組み合わせること及び、以下の様々の実施例に関して説明するフラットチューブのその他の機能構造的特徴と組み合わせることで多様な用途に適したフラットチューブが製造され得、また、先に説明した比較的薄い壁材料を使用することで、一次直径D及び二次直径dの幾つかを有するフラットチューブを製造し易くなる。
例えば、本発明のある実施例では、一次直径D(即ち、例示した実施例におけるフラットチューブの幅)は約10mm(0.39370in)未満であるが、他の実施例では300mm(約3.9370in)より厚くなく、他の実施例では約200mm(7.87402in)より厚くない。本発明の他の実施例では二次直径d(即ち、例示した実施例におけるフラットチューブの厚さ)は約0.7mm(0.02756in)未満であるが、他の実施例では約10mm(0.39370in)より厚くなく、他の実施例では約7mm(0.2756in)より厚くない。また別の実施例ではdは約7mm(0.2756in)より厚い。そうした一次及び二次の各直径は、ここで説明し且つ例示する任意のフラットチューブ実施例に適用される。
多くの実施例では、一次直径D及び二次直径dは少なくとも部分的にはフラットチューブの用途次第のものである。例えば、凝縮器用途実施例では一次直径Dは約10mm(0.39370in)未満であり、他の凝縮器用途実施例では約20mm(0.78740in)より厚くない。凝縮器用途実施例の場合、フラットチューブの二次直径dは約1.0mm(0.039370in)未満であり、他の凝縮器用途実施例では約2.0mm(0.078740in)より厚くない。ラジエター用途実施例の場合、フラットチューブの一次直径Dは約10mm(0.39370in)未満であり、他の凝縮器用途実施例では約200mm(7.8740in)より厚くない。ラジエター用途実施例の場合、フラットチューブの二次直径dは約0.7mm(0.027559in)未満であり、他のラジエター用途実施例ではフラットチューブの二次直径dは約2.0mm(0.078740in)より厚くない。給気冷却器用途実施例の場合、フラットチューブの一次直径Dは約20mm(0.78740in)未満であり、他の給気冷却器用途実施例ではフラットチューブの一次直径Dは約160mm(6.29921in)より厚くない。給気冷却器用途実施例では二次直径dは約4.0mm(0.15748in)未満であり、他の給気冷却器用途実施例では二次直径dは約10.0mm(0.39370in)より厚くない。
ここで説明する任意の実施例に従うフラットチューブの更に他の用途にはオイルクーラー用途が含まれる。オイルクーラー用途の場合、フラットチューブの一次直径Dは約10mm(0.49470in)であり、他のオイルクーラー用途実施例では一次直径Dは約150mm(5.90551in)より厚くない。他のオイルクーラー用途実施例では二次直径dは約1.5mm(0.59061in)より厚くなく、他のオイルクーラー用途実施例では一次直径Dは約4.0mm(0.15748in)より厚くない。更に他の実施例として、蒸発器用途では一次直径Dは約30mm(1.18110in)未満であり、他の蒸発器用途では一次直径Dは約75mm(2.95276in)より厚くない。ある蒸発器用途実施例では二次直径dは約1.0mm(0.039370in)未満であり、他の蒸発器用途実施例では二次直径dは約2.0mm(0.078740in)より厚くない。本発明の精神及び範囲内で、ここで説明し且つ例示した以外のフラットチューブ用途(例えばガスクーラー)が有り得るものとする。
以下に説明及び又は例示する多くのフラットチューブ用途では、フラットチューブはアルミニュームを含む金属(例えばアルミニューム又はアルミニューム合金)から構成される。然し乍ら、それら金属に代わるその他形式の多くの金属を使用して尚、熱交換器装置で使用するために望ましい強度、伝熱性、製造容易性を提供させ得るものとする。ある実施例では、フラットチューブの金属材料にろう付け材料コーティングが施され得る。ろう付け材料コーティングは多数の異なる厚さを有し得、ある実施例ではフラットチューブの壁材料厚の約10%未満の厚さで良好な性能を奏し得る。他の実施例ではろう付け材料コーティングの厚さはフラットチューブの壁材料厚の約30%より厚くない。フラットチューブをろう付けではなくハンダ付けする実施例では、フラットチューブの金属材料にハンダ材料コーティングが施される。ここで説明及び又は例示した様々のフラットチューブ及び熱交換器アセンブリの任意のものを構成するために多数の異なる固着法(ろう付け、溶接、ハンダ付けその他)を使用することができる。以下の説明ではろう付けのみが参照されるが、その他の固着法(溶接及びハンダ付けを含む)をそれら実施例で同等に適用し得るものとする。
上述した多数の特徴構成は、フラットチューブの、比較的薄いシート状材料を使用する壁構造に関するものである。ある実施例では、安定な狭幅側部の何れか又は両方に、フラットチューブの広幅側部と実質的に直交又は平行する折り曲げ部を設けることで、薄壁厚のフラットチューブの性能が著しく増長される。そうした折り曲げ部は、例えば、シート状材料の長手方向に隣り合う各縁部を相互に巻重ね/折り重ね又は巻き込む/折り込むことで形成され得る。フラットチューブの狭幅側部の何れか又は両方に、広幅側部と実施的に平行な曲げ部を形成した実施例では、それらの曲げ部は相対的に同じ又は異なる長さを有し得る。以下に詳しく説明するように、フラットチューブの狭幅側部位置の曲げ部は、フラットチューブ及び又は当該フラットチューブを用いる熱交換器の製造上有益な、相互にフック係合又は相互係合する特徴構成を有し得る。
以下の実施例の多くでフラットチューブは、曲げ部付きの狭幅側部と、フラットチューブ内に形成した他の曲げ部及び又は変形部をも有し得る。製造プロセスで、狭幅側部に形成した曲げ部はそうしたその他の曲げ部及び又は変形部を形成した後に形成し得るが、その逆の順に形成しても良い。フラットチューブ内に形成する曲げ部は多数の曲げ部であり得、ある実施例では相互に密着する又は相互に接触する状態で配列させ得る。
図1〜図5には本発明に従うフラットチューブ10の第1実施例を示す。フラットチューブ10は、流れチャンネル16を画定するように形状付けした2枚のシート状材料12、14から構成され、各シート状材料部分12、14は無限のストリップ材又はコイルを、材料切断装置(例えば、レーザー、鋸、ウォータージェット、刃その他)を持つ製造ラインに通して2つのストリップに分けた後、以下に説明するように相互に連結することで形成され得る。あるいは各シート状材料部分12、14は、2つの無限のストリップ材又はコイルを製造ラインに通すことで形成され得る。何れの場合でも、製造ラインは、各ストリップを以下に詳しく説明するように形状付けするためのロールセット(以下に例示するような)その他のシート形成要素を装備し得る。ここで“無限の”とは、参照する要素又は製品が、文字通り無限に供給される構成を有することを意味するものではなく、むしろ、上流側のバルク形態の、例えばコイル状材料サプライのような材料の非常に大容量の連続的サプライから材料供給を受けることを意味するに過ぎない。
各シート状材料部分12、14は上述した任意範囲内の厚さを有し得るが、図1〜図5に例示される実施例では約0.10mm(0.0039369in)である。ある実施例では各シート状材料部分12、14はアルミニューム又はアルミニューム合金材料を含むが、他の実施例では当該部分をその他の材料(先に説明した)で代替させ得る。各シート状材料部分12、14はの片面又は両面に、例えば、当該部分の厚さの約10〜30%の厚さにろう付け材層をコーティングし得る。
図2に示すように、例示した実施例のフラットチューブ10は小直径dを画定する。本願発明者は、先に説明した壁厚を用いる場合、小直径dを約0.8mm(0.031496in)とした時に多くの用途で良好な性能が発揮されることを見出した。先に説明した壁厚の場合、小直径dが約2.0mm(0.07874in)未満であれば大抵の用途で良好な性能を得られることも分かったが、ある実施例では小直径dの最大値は約1.5mm(0.059055in)以下とされる。図1に示すように、例示した実施例のフラットチューブ10は大直径Dをも画定する。先に説明した壁厚とした場合、この大直径Dを少なくとも約40mm(1.5748in)とすると大抵の用途で良好な性能が得られることが分かった。やはり前記壁厚を使用する場合、大直径Dを約45mm(1.7717in)以下にすると大抵の用途で良好な性能が得られることも分かったが、フラットチューブをその他の大直径D及び小直径dを画定するような寸法形状とすることが可能であり、そうした寸法形状には、使用する製造プロセス、フラットチューブの目適用途及び又はもっと厚い又は薄い壁材料の使用、に少なくとも部分的に基づいてここで説明する全てのフラットチューブを参照して先に説明したものが含まれる。この目的上、特定幅寸法の各シート状材料部分12、14を作製及び入手可能であり、製造ラインの設備を大直径D及び小直径dに従って調整できる。
図1〜図5に例示したフラットチューブ10は、第1狭幅側部18と、第2狭幅側部20と、第1広幅側部22と、第2広幅側部24とを含み、第1広幅側部22及び第2広幅側部24が各シート状材料部分12及び14に相当する。特に図1を参照するに、第1広幅側部22と第2広幅側部24とは多数の内側曲げ部28を画定する。これらの内側曲げ部28は、第1広幅側部22及び第2広幅側部24とから伸延して4つの流れチャンネル16を画定する。他の実施例では、フラットチューブ10はこれらの内側曲げ部28間に画定される流れチャンネル16数がもっと多い又は少ないものであり得る。内側曲げ部28はフラットチューブ10の長手方向全体に沿って途切れることなく連続して隣り合う流れチャンネル16を相互に隔絶させ得るが、他の実施例ではその長さ方向に沿った1カ所以上で途切れ、かくして流れチャンネル16間の流れが許容され得る。内側曲げ部28は、途切れ部分の有無を問わず、フラットチューブ10の耐圧性を向上させ得、また、曲げ部の遠位端をフラットチューブ10の第2広幅側部24に取り付け(例えばろう付け又はその他の好適な様式で)た実施例における耐膨張性を向上させ得る。内側曲げ部28にはフラットチューブ10の曲げ抵抗性を補強する機能もある。
図1及び図2を参照するに、第1広幅側部22と第2広幅側部24とは多数の突起26をも画定するが、他の実施例では第1広幅側部22及び第2広幅側部24の何れもそうした突起26を画定しない。例示した各突起はフラットチューブ10の流れチャンネル16内に伸延する全体に凸状の隆起部であり、その占有形状即ちフットプリントは、例えば、円形、四角形、三角形その他の多角形、任意の細長形状(例えば、流れチャンネルの任意の所望長さに沿って延びる細長リブ、流れチャンネルを横断して延びる細長リブその他)、不整形、又はその他任意の形状(例えば、蛇行状、ジグザグ状、山形、その他の)であり得る。突起26を使用した場合、フラットチューブ10内に乱流が誘起又は維持されるようになり、これら突起位置での伝熱性が向上する。この内側曲げ部28と同様に、突起26はフラットチューブ10の第1広幅側部22及び第2広幅側部24を補強する上で役立つ剛性作用を奏し得る。突起26は、フラットチューブに任意パターンで又は非パターン状態で位置付けし得、ある実施例では、所望の流れや伝熱性が得られるような特定部分のみにおいて流れチャンネル16内に位置付けられる。
図3には、図1、2、4、5に例示するようなフラットチューブ10を形成するために使用し得る製造ステージ例を略示する。出発材料として幅寸法Wを画定する第1材料部分12と、狭幅寸法wを画定する第2材料部分14とを使用し、流れチャンネル16を画定する上で有用な所望数の内側曲げ部28を形成する。例示した実施例では内側曲げ部28を第1材料部分12及び第2材料部分14の何れにも形成するが、他の実施例では第1材料部分12及び第2材料部分14の何れかにのみ形成する。同様に、例示した実施例では突起26は第1材料部分12及び第2材料部分14の何れにも形成するが、他の実施例では内側曲げ部28と突起26とを、第1材料部分12及び第2材料部分14を画定する材料の長手方向縁部(例えば、第1材料部分12及び第2材料部分14を画定するシート状金属の長手方向縁部)間に位置付ける。
第1材料部分12の幅寸法Wと、第2材料部分14の幅寸法wとは、図1〜図5に例示した実施例では内側曲げ部28や突起26を形成することで短くなる。図3に例示する製造ステージには、フラットチューブ10に所望に応じてその他の特徴構成を生じさせるためのその他の変形操作が含まれ得る。図3の製造ステージ例を引き続き参照するに、必要な内側曲げ部28及び突起26形成に引き続き、第1材料部分12及び第2材料部分14の各長手方向縁部には追加曲げ部30を形成し、フラットチューブ10の第1狭幅側部18及び第2狭幅側部20を画定する。他の実施例では追加曲げ部30の一方又は両方を内側曲げ部28及び突起26と同時に形成するが、図3に例示する方法によれば、製造ラインの設置及び運転に基づく、製造上の著しい利益が提供され得る。図4及び5に最も良く例示されるように、第1材料部分12及び第2材料部分14における追加曲げ部30は相互に係合して、フラットチューブ10の第1狭幅側部18と第2狭幅側部20とを夫々画定する。2本のフラットチューブ10の第1材料部分12及び第2材料部分14の各長手方向縁部間がこのように係合することで、第1材料部分12及び第2材料部分14は、これら第1材料部分12及び第2材料部分14を固定するためのろう付けその他の固定操作以前でさえ、相互に保持され得る。詳しく説明すると、図4及び図5に例示す第2材料部分14の追加曲げ部30は、第1材料部分12の追加曲げ部30よりも長く、かくして第1材料部分12の追加曲げ部30を、図2にも示すように第2材料部分14の追加曲げ部30の周囲に折り曲げ得る。
他の実施例では、図1〜図5に例示したような他の実施例における如く、第1材料部分12が、第2材料部分14の長手方向の周囲に巻付けられ、当該長手方向縁部を受けるに十分な長さ(例えば、第2材料部分14の長手方向縁部を第1材料部分12の折り曲げた長手方向縁部内に入れ子させる)を有する。別の実施例では、そうではなく、第1材料部分12が第2材料部分14の長手方向縁部と重なるに充分なだけの長さを有する。然し乍ら、図1〜図5を参照して先に説明した各実施例によれば、上述したような第1材料部分12及び第2材料部分14の保持、増厚した第1狭幅側部18及び第2狭幅側部20による狭幅側部の強度向上、を含む、フラットチューブ10のアセンブリ及び製造に関わる著しい利益が提供され得る。図1〜図5に例示した実施例では第1狭幅側部18及び第2狭幅側部20には図2〜図5に最も良く示される同じ曲げ構造部が形成されるが、他の実施例ではフラットチューブ10の第1狭幅側部18及び第2狭幅側部20の何れかにのみ、先に説明した任意の曲げ構造部を有する。それらの実施例では、第1狭幅側部18及び第2狭幅側部20の位置に、第1材料部分12及び第2材料部分14の連結部を任意のその他の所望様式で作製し得る。
図6〜図11には、本発明の追加実施例に従うフラットチューブの他の構造例が示される。これらの実施例では、図1〜図5に関連して先に説明したフラットチューブの各実施例のそれと構造及び特性の大部分が同じである。従って、以下の説明は、図1〜図5に関連して説明した実施例とは異なる構造及び特徴構成を中心とするものであるので、図6〜図11に例示するフラットチューブの構造や特徴構成に関する追加的情報及び、構造や特徴の考え得る変更例に関しては図1〜図5に関連する先の説明を参照されたい。図6〜図11に例示するフラットチューブの構造及び特徴構成の内、図1〜図5の各実施例のそれらに相当するものは、今後同じ番号を100番台の数字を順次付記して示すものとする(例えば、112、212、312の如く)。
図6〜図11には、狭幅側部118、218、318、418、518、618及び又は120、220、320、420、520、620が例示される。説明を簡略するために、各フラットチューブ110、210、310、410、510、610の狭幅側部118、218、318、418、518、618のみが参照される。他の狭幅側部120、220、320、420、520、620は所望に応じて同じ又は異なる構造のものであり得る。図6〜図11に示す狭幅側部118、218、318、418、518、618は、図3を参照して先に説明したそれと類似の製造ステージを経て製造され得、更には、壁の材料厚が薄い、即ち約0.050〜0.15mm(0.0019865〜0.0059055in)である、先に説明したような実施例や、同約0.030〜0.15mm(0.00118〜0.0059055in)であるその他の実施例、またここで説明したその他の肉厚のものであっても、従来のフラットチューブのそれと比較し得る強度及び又は安定性を提供する。
図6、7及び図9に示すフラットチューブ110、210、310の各狭幅側部118、218、418は、2つのフラットチューブ状部分112、212、412及び114、214、414の隣り合う各長手方向縁部を相互に折り曲げ又は巻付けし、多数の曲げ部130、230、330、430、530、630を画定することで形成し得る。これらの曲げ部は、巻付け又は折り曲げ作業によるとを問わず、また、その最終形状が丸い形態(例えば図6)、積層形態(例えば図7〜図9)又は角張った形態(例えば図10及び図11)であるとを問わず、明細書及び添付する請求の範囲では“曲げ部”として参照される。引き続き図6、図7及び図9を参照するに、各狭幅側部118、218、418は特有の伝熱性、強度、安定性を提供し、異なる技法を使用して形成し得るものである。折り曲げ又は巻付けられた各長手方向縁部の少なくとも一部分(及び、図7及び図9に例示した狭幅側部218、418の場合では折り曲げ又は巻付けられた各長手方向縁部の大部分)が、フラットチューブ110、210、410の広幅側部122、222、422及び124、224、424と略直交する状態に形成される。
図10及び図11に示すフラットチューブ510、610の狭幅側部518、618を参照するに、第1材料部分512、612及び第2材料部分514、614の各長手方向縁部もまた、これら第1材料部分512、612及び第2材料部分514、614の隣り合う各長手方向縁部を相互に折り曲げ又は巻付けることによって形成され得る。フラットチューブ510、610の各狭幅側部518、618は、やはり特有の伝熱性、強度、安定性をもたらし、また、異なる技法を使用して形成できる。何れの場合でも、第1材料部分512、612及び第2材料部分514、614の各長手方向縁部を当該縁部自体に関して折り曲げることで、フラットチューブ510、610の蛇行縁部を画定させ得る。この蛇行縁部の隣り合う曲げ部530、630は、その間部分に空間を殆ど又は全く残さずに相互に接触し得るが(図10及び図11の実施例を参照)、各曲げ部の隣り合う部分間には空間が存在する。フラットチューブ510、610の伝熱性、堅固性、強度、及び又は寸法は、そうした実施例における曲げ部530、630の方向(例えば、広幅側部522、622,524、624と実質的に直交する方向、又は広幅側部522、622,524、624と90°未満の有意角度を成す方向)、及び各曲げ部530、630の隣り合う各部分間の空間、に基づいて所望に応じて選択し得る。
図8に例示した実施例は、狭幅側部318の曲げ部330の少なくとも一部分(及びある場合には曲げ部330の大部分)をフラットチューブ310の広幅側部322、324と平行又は実質的に平行に形成する方法の一例を提示したものである。曲げ部330の幾つか又は全てが順次重ねられ、かくして各曲げ部間の伝熱性が改良される。ある実施例では、フラットチューブ310の狭幅側部318に隣り合う流れチャンネル形状を特定形状にすることが望ましい場合におけるように、狭幅側部318の曲げ部330が実質的に同じ長さLを有し得る。然し乍ら、他の実施例では(図8に示すような)、狭幅側部の、広幅側部322、324と平行な曲げ部330の少なくとも幾つかが、その他の曲げ部とは異なる長さを有する。寸法の異なる曲げ部は、例えば、狭幅側部318に隣り合う所望の流れチャンネル形状を画定するための如き、隣り合う流れチャンネル316の、全体に凹形側部(図8)又は凸型側部を画定し得る。図8に例示する実施例を参照するに、各曲げ部330の長さ“l”はフラットチューブ310の外側から内側にかけて短くなる(即ち、広幅側部322に接触する最初の曲げ部330の長さLが次の曲げ部330よりも長く、広幅側部324に接触する最後の曲げ部330の長さLが、それよりも前の曲げ部330よりも長い)。これらの実施例では、狭幅側部318のこうした形状が、そうした形状ではない場合に多くの用途例でフラットチューブ破損の原因となるフラットチューブ310を横断する急激な温度変化を回避する上で役立つ。他の例では、異なる寸法の曲げ部が、広幅側部322、324間を横断する非対称の伝熱ブリッジを提供し得る楔形の狭幅側部318を画定する。広幅側部322、324と平行な、異なる寸法の曲げ部330により更に他の形状の狭幅側部318を画定し得、それらも本発明の精神及び範囲内のものとする。
狭幅側部318の曲げ部330が2部材構成のフラットチューブ310の広幅側部322、324と平行又は実質的に平行である実施例では、第1材料部分312から形成した曲げ部330を、第2材料部分314で形成した曲げ部330と相互にフック留め又は相互係合させ得る(例えば図8参照)。その結果、形成されたフラットチューブ310は第1材料部分312及び第2材料部分314をろう付け又はその他操作により固定する以前に相互に保持され得るので、そうしたフラットチューブ310を有するバンク及び又は熱交換器内へのフラットチューブ310の組み付けが、以下に詳しく説明するように容易化され得る。図6、図7、図9〜図11を参照して先に説明した、狭幅側部のその他の実施例でも同様の利益がある。
狭幅側部18、118、218、318、418、518、618、20、120、220、320、420、520、620の一方又は両方が先に説明した如き曲げ部30、130、230、330、430、530、630を有する本発明の各実施例では、一般に曲げ部30、130、230、330、430、530、630は、フラットチューブ10、110、210、310、410、510、610の壁厚が先に説明したように比較的薄いにも拘わらず、狭幅側部18、118、218、318、418、518、618、20、120、220、320、420、520、620の安定性を向上させる。狭幅側部18、118、218、318、418、518、618、20、120、220、320、420、520、620の曲げ部30、130、230、330、430、530、630は、その番号が大きいものほど、フラットチューブ10、110、210、310、410、510、610の、例えば高い内圧、物体への衝突、腐食、による損傷に対する良好な保護をも提供し得る。この点は、そうしたフラットチューブ10、110、210、310、410、510、610を自動車用熱交換器で使用する場合に非常に重要である。
上述したフラットチューブ実施例では不要であるが、フラットチューブ10、110、210、310、410、510、610の第1材料部分12、112、212、312、412、512、612及び第2材料部分14、114、214、314、414、514、614は、第1狭幅側部18、118、218、318、418、518、618と、第2狭幅側部20、120、220、320、420、520、620との間に位置付けた1つ以上の内側曲げ部28を有し得る。この点に関し、図1〜図5に例示した各実施例の内側曲げ部28に関する説明を、上述したその他の各実施例に等しく適用し得るものとする。説明を簡略化するために、図12及び図13に例示する各実施例について、図1〜図5の各実施例で使用した参照番号を用いてこれらの内側曲げ部28を更に説明する。
本願発明者は、ある実施例では、流れチャンネル16の寸法を異ならせるように内側曲げ部28の位置を選択することで、同じフラットチューブ10の異なる位置で流体特性及び又は流れ特性(例えば、流量及び又は流れ方向、圧力、多数の流体形式その他)を異ならせ得ることを見出した。図12に例示する実施例を参照するに、内側曲げ部28間の幅寸法又は距離“a”が、フラットチューブ10の第1広幅側部22と第2広幅側部24と実質的に平行状態に画定され、フラットチューブ10の幅方向に沿った温度変化に対する抵抗性の所望の度合いに応じて変化する。
図12に示すような実施例では、内側曲げ部28間の距離“a”はフラットチューブ10の狭幅側部18及び20の何れか又は両方からフラットチューブ10の中央に向けて徐々に大きくなる。従って、ある実施例では距離“a”は、狭幅側部18、20の一方側からフラットチューブ10の中央部に向う方向で増大し、狭幅側部18、20の他方側からフラットチューブ10の中央部に向う方向では減少し、各流れチャンネル16の、内側曲げ部28により形成される断面積が夫々に対応して増減する。ある実施例では距離“a”は、約0.5mm(0.019685in)の大きさで狭幅側部18、20の何れか又は両方の位置から開始され、徐々に増大して数ミリメーターの長さとなる。
例えば、前記実施例の場合、幅約42mm(約1.6634in)のフラットチューブ10は多数の内側曲げ部28及び流れチャンネル16を含み得る。フラットチューブ10が、狭幅側部18、20の何れか又は両方に実質的に隣り合う部分が比較的広幅で、フラットチューブ10の中央部に接近した部分が狭幅の流れチャンネル16を有することは構成上あり得ることである。多くの実施例で流れチャンネル16は上述したような寸法の幅、即ち距離“a”を有し得るが、そうした幅寸法は別の実施例では少なくとも1cm(0.3937in)の範囲のずっと大きいものであり得る。
ある実施例では、フラットチューブ10は相互に直ぐ隣り合う内側曲げ部28を含み、それらの内側曲げ部は、その形成後直ちに、又は第1材料部分12、第2材料部分14をろう付けその他操作により固定した後に相互に接触又は密着され得る。例えば、多数の内側曲げ部28を相互に密着して配置できる。そうした場合の多くでは、2つ以上の内側曲げ部28が内側曲げ部28のセット32を画定し得る。フラットチューブ10は、図13に示すように、任意数のそうした内側曲げ部セット32を単独でか又は任意数の単独の曲げ部28と組み合わせたものとして有し得る。図13に示す各内側曲げ部セット32は、別に個別の内側曲げ部28を含んでいるが、他の実施例では内側曲げ部セット32は2つの内側曲げ部28から充分に形成され得る。従って、内側曲げ部セット32を形成する内側曲げ部28の数は、フラットチューブ10の用途目的やその他要因に基づいて自由に選択できる。この点に関し、フラットチューブ10の第1材料部分12及び第2材料部分14の何れか又は両方が、任意数の内側曲げ部28を有する内側曲げ部セット32及び、数の異なる内側曲げ部28と任意に組み合わせた内側曲げ部セット32を有し得る。
単一の内側曲げ部28及び又は内側曲げ部セット32は全て、フラットチューブ10の第1材料部分12又は第2材料部分14の一方又は両方に所望の任意の配列下に位置付け得る。例えば、多数の内側曲げ部セット32をフラットチューブ10の中央部の周囲に対称配置(図13に示す内側曲げ部セット32配列の如く)し、前記中央部の各側位置に相当する内側曲げ部セット32が、第1材料部分12及び第2材料部分14の同じ位置から又は異なる位置から伸延(例えば図13)させ得る。また、他の実施例では、フラットチューブ10の第1材料部分12及び第2材料部分14の一方側の単一の内側曲げ部28及び又は1つ以上の内側曲げ部セット32を、第1材料部分12及び第2材料部分14の他方側の内側曲げ部セット32の内側曲げ部28内に入れ子させ得る。
上述した内側曲げ部セット32は、フラットチューブ10の耐圧性及び負荷容量を高め得、また、流れチャンネル16の断面形状を変化させ得る。幅寸法の異なる流れチャンネルを有する種々のフラットチューブ10に関して説明した特徴は、内側曲げ部セット32を使用する各実施例に等しく適用し得るものとする。フラットチューブ10をろう付け法により形成する実施例でも、広幅側部22、24の一方における内側曲げ部28(単独又はセット32であるとを問わず)は、他方の広幅側部とのろう付け部を形成し得、かくしてフラットチューブ10内部の接合状態を改善し得る。
図14及び図15には、本発明の更に他の実施例に従うフラットチューブの2つの別の構成を例示する。これらの実施例では、図1〜図13に関連して先に説明したフラットチューブの各実施例とその構造が殆ど同じであり且つその特性の多くも同じである。従って、以下の説明は、図1〜図13に関連する各実施例のそれとは異なる構造及び特徴構成を中心としたものであるので、図14及び図15に例示され且つ以下に説明するフラットチューブの構造や特徴構成に関する追加情報及び、構造及び特徴構成の考え得る変更例に関しては、図1〜図13に関連する先の説明を参照されたい。図14及び図15に例示するフラットチューブの構造及び特徴構成の内、図1〜図13の各実施例のそれらに相当するものは、今後、同じ番号を700及び800番台の数字を順次付記して示すものとする。
図1〜図13に例示したフラットチューブ10、110、210、310、410、510、610は各々、第1又は第2の各材料部分12、112、212、312、412、512、612、14、114、214、314、414、514、614の内側曲げ部28によって画定される内壁を有している。然し乍ら何れの実施例でも、少なくとも部分的に流れチャンネル16、116、216、316、416、516、616を画定するこれらの内壁は、前記フラットチューブの製造時に前記第1及び第2の各材料部分の何れか又は両方に連結した別個の材料部分によって画定され得、前記フラットチューブ10、110、210、310、410、510、610とは異なるそうした実施例も、図1−図13に関連して説明した任意の構造及び特徴(例えば、外壁や材料の厚さ、フラットチューブの直径、内壁の形状、位置、間隔、内側曲げ部セット32、狭幅側部の構成)を有し得る。
例えば、図14及び図15に示すフラットチューブ710、810は、2つの材料部分712、714及び812、814を用いて夫々構成され、各材料部分間には別の材料部分によって画定される内側インサート(以下、インサート)734、834が位置付けられる。何れの場合もインサート734、834は波形形状を有し、これらの波形がフラットチューブ710、810の流れチャンネル716、816を形成し得る。フラットチューブ710、810の狭幅側部718、720及び818、820の何れか又は両方(図14及び図15には一方のみを示す)が、2つの材料部分712、714及び812、814の各縁部をインサート734、834の各縁部と共曲げすることで、インサート734、834が組み込まれ得る。例えばある実施例では、フラットチューブ710が図14に示すような蛇行状の狭幅側部718、720を有し、インサート734の各縁部が2つの材料部分712、714及び812、814の長手方向の各側部の内側で共曲げされる。別の実施例ではフラットチューブ810の狭幅側部818、820が、図15に示すように相互密着状態に折り重ねられ、インサート834の各縁部が第1及び第2の各材料部分812、814の長手方向の各側部の内側で共曲げされる。更に他の実施例では、インサートの長手方向の各縁部が、図6〜図10に示す任意の狭幅側部構造における第1及び第2の各材料部分内にロール巻き込みされ得る。
上述した本発明の各実施例では、フラットチューブ10、110、210、310、410、510、610、710、810の第1材料部分12、112、212、312、412、512、612、712、812と、第2材料部分14、114、214、314、414、514、614、714、814とを画定する2つの別個の材料片が使用される。そうしたフラットチューブ構成は各部分間での相互係合に関わる幾つかの特徴や製造上の利益を含むが、本発明に従うフラットチューブを、シート状材料の単一ストリップ又は未分割の無限のストリップによるなどの1つの部品から形成することもできる。単一部品を変形させ、この単一部品の長手方向の各自由縁部を相互方向に寄せ合わせ、ろう付け、溶接その他の操作によって固定させ得る。言い換えると、本発明に従うフラットチューブの幾つかの実施例を、1つの部品(例えばシート状の金属ストリップ)から形成し、尚且つ、2つの安定した狭幅側部を画定することができる。以下にそうした1部材型のフラットチューブの色々な実施例を説明する。図1〜図15の2部材型実施例を参照して先に説明したフラットチューブの特徴と一致しない又は互換性のない特徴構成を除き、以下に説明する1部材型のフラットチューブは図1〜図15に関連して先に説明した構造上の任意の特徴(例えば、外壁や材料の厚さ、フラットチューブの直径、内壁の形状、位置、間隔、内側曲げ部セット32、狭幅側部の構成)を有し得る。
以下に説明する1部材型のフラットチューブは、少なくとも部分的には、使用する比較的薄い壁材(先に説明した)に基づき、その熱特性が従来のフラットチューブのそれよりも改善され得る。また、熱交換機内のフラットチューブが簡素化され得る。
上述した2部材型のフラットチューブと同様に、1部材型のフラットチューブの狭幅側部位置に形成した曲げ部は、広幅側部と実質的に直交する又は実質的に平行とされ得る。例えば、フラットチューブは、その第1狭幅側部を単一のシート状金属の連続部分から形成し得、この第1狭幅側部が多数の内側曲げ部セットを含み得る。ある実施例では、これらの内側曲げ部セットが、熱疲労によるクラック発生を回避する上で役立ち得るところの多数の長さ(例えば、図8に関連して先に説明した長さと同様の)を画定し得る。フラットチューブの第2狭幅側部を、単一のシート状金属の長手方向の各自由縁部によって形成し得、この第2狭幅側部も多数の曲げ部を形成し得る。ある実施例ではシート状金属の厚さが0.05〜0.15mm(0.0019685〜0.00591in)、他の実施例では同0.03〜0.15mm(0.00118〜0.00591in)であるにも拘わらず、第2狭幅側部を形成する単一材料片の長手方向の各縁部を、ろう付け、溶接、又はその他操作によって連結することができる。上述した2部材型のフラットチューブと同様に、1部材型のフラットチューブの広幅側部の一方又は両方が、内側曲げ部及びその他の変形部分(例えば、フラットチューブの内側を横断させなくとも良い長さの、内側向きのビード、リブ、その他突起)を含み得る。内側曲げ部は、へん平フラットチューブ内の流れチャンネルを形成し得、2部材型のフラットチューブを参照して先に説明した任意の様式で配列させ得る。例示目的でのみ説明すると、内側曲げ部はセット状態で、また、フラットチューブの幅方向を横断する方向で変化する又は変化しない特定間隔で設け得、フラットチューブの狭幅側部の一方又は両方からフラットチューブの中央部に向かう方向での間隔距離が長くされ得る。内側曲げ部を設け且つ内側曲げ部を前述の如く配置することで、1部材型のフラットチューブの、大きい温度変化負荷に対する抵抗性が著しく改善され得る。
これらの特徴の幾つかを有する1部材型のフラットチューブの例が図16〜図24に例示され、各フラットチューブは、例示形状に折り曲げた共通材料片から形成した第1材料部分912,1012、1112、1212、1312、1412、1512、1612、1712と、第2材料部分914、1014、1114、1214、1314、1414、1514、1614、1714とを有している。2部材型のフラットチューブに関連して先に詳しく説明したように、その他の材料及び材料厚さを使用できるが、例示した前記第1材料部分及び第2材料部分は、シート状金属ストリップの約10〜20%の厚さを有し得るろう付け材のコーティング層を、その何れかの材料部分に有し得る。
本願発明者は、先に説明した壁厚を使用することで、例示したフラットチューブ910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1610、1710の小直径dが少なくとも0.8mm(0.031496in)であり、また、約2.0mm(0.07874in)より厚くなければ、多くの用途で良好な性能が発揮されることを見出した。然し乍らある実施例では、フラットチューブ910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1610、1710の小直径dは約1.5mm(0.059055in)より厚くない値とされる。また、例示した任意のフラットチューブ910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1610、1710の大直径Dは、通常は製造上の特定制限範囲内から自由に選択され得る。ある実施例では大直径Dは約50mm(1.969in)であるが、もっと大きな又は小さい大直径D及び小直径d(ここで説明するフラットチューブ実施例の全てに関して先に説明した値を含む)と、先に説明した壁厚とを有する1部材型のフラットチューブ910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1610、1710をも製造可能であり、その場合は、フラットチューブ910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1610、1710を形成するために使用した、材料の本来の幅寸法W(例えば図16参照)を製造ラインで利用できる。
説明したように図1〜図15に例示した各実施例に関連して説明した狭幅側部の折り曲げ及び内側曲げ部の様々な形式を、ここで説明する1部材型のフラットチューブで使用し得る。1部材型のフラットチューブの、図19〜図24に示すような実施例ではフラットチューブ910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1610、1710の第1狭幅側部1218、1318、1418、1518、1618、1718と、第2狭幅側部1220、1320、1420、1520、1620、1720とは、これらの各狭幅側部を比較的安定化し且つ補強する多数の内側曲げ部1230、1330、1430、1530、1630、1730を含み得る。その結果、比較的安定化されたこれらの第1及び第2の各狭幅側部が、フラットチューブ910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1610、1710を、温度及び又は圧力疲労、物体からの衝撃、腐食、による損傷に対する十分な保護を提供し、かくして、例えば自動車用熱交換器で使用した場合に一段と優れた性能を提供する。
図16を参照するに、1部材型のフラットチューブ910の製造方法の一例が示される。詳しくは、図16には1部材型のフラットチューブ910を形成するための製造方法の少なくとも1部分が例示される。シート状の出発材料に単一及び又は多数の曲げ部を作製して、少なくとも部分的に、フラットチューブ910の内側曲げ部928と、フラットチューブ910内の流れチャンネル916とを画定する。ある実施例では、シート状の出発材料は、曲げ部を作製するために使用する製造要素の上流側のコイル状材料から供給される如き無限のシートである。同時に、又は異なる時間に、フラットチューブ910の第2狭幅側部920位置の内側曲げ部を少なくとも部分的に画定する追加の曲げ部を形成する。例えば、図16に例示する1部材型のフラットチューブ用の金属ストリップの中央部位置又はその付近に、第2狭幅側部920を画定するための多数の曲げ部930からなる内側曲げ部セット932を、この内側曲げ部セット932に実質的に隣り合う矢印によって示す方向でストリップを折り曲げることで形成する。これにより、フラットチューブ910の第1材料部分912及び第2材料部分914が画定される。第1狭幅側部918と、その曲げ部930とは、図19〜図23に示す任意の形態又は、2部材型のフラットチューブ10、110、210、310、410、510、610、710、810の狭幅側部に関連して先に説明及び又は例示したそれらの形態を取り得る。図17及び図18には、使用し得る1部材型のフラットチューブの他の構成(狭幅側部は図示されない)が例示される。詳しくは、図17には1部材型のフラットチューブ1010の内部で第1広幅側部1022及び第2広幅側部1024の何れか又は両方の、多数の内側曲げ部1028の単一の内側曲げ部1028及び内側曲げ部セット1032を使用して、同じ又は異なる寸法の流れチャンネル1016を画定する方法の1例が示される。図18には、1部材型のフラットチューブ1110の幅方向に沿って断面積が漸増するような、可変の断面寸法を有する流れチャンネル1116を画定するための、多数の単一の内側曲げ部1128を第1広幅側部1122及び第2広幅側部1124の何れか又は両方の特定位置に形成する方法の一例が示される。
図19〜図24には、本発明のその他の実施例に従う、更に他の、1部材型のフラットチューブ1210、1310、1410、1510、1610の実施例が示される。図16〜図18に例示した1部材型のフラットチューブの各実施例と同様に、図19〜図24に例示したフラットチューブ1210、1310、1410、1510、1610、1710は、個別に及び又はセット状態で配置されて流れチャンネル1216、1316、1416、1516、1616、1716を画定する内側曲げ部1228、1328、1428、1528、1628、1728を有している。ある場合は、これらの内側曲げ部1228、1328、1428、1528、1628、1728及び又は、内側曲げ部1228、1328、1528の内側曲げ部セット1232、1332、1532の配置は1つ以上の要素(例えば、フラットチューブ1210、1310、1410、1510、1610、1710を通過する単一又は多数の流体、フラットチューブの幅寸法及び又は長さの異なる部分が露呈されるところの予測温度、熱応力、熱サイクル、内部流体圧力その他)によって決定する。
先ず図19を特に参照するに、フラットチューブ1210の中央部付近の多数の内側曲げ部1228が、曲げ部を設けないフラットチューブ材料の材料厚の4倍の材料厚さを画定する(即ち、2つの単一の内側曲げ部1228を相互に密着して、又は、接触する如き直ぐに隣り合う状態で配置する)。図19に例示する1部材型のフラットチューブ1210は、フラットチューブ1210の第1広幅側部1222及び第2広幅側部1224に夫々形成した、内側曲げ部1228から成る2つの内側曲げ部セット1232を有する。図20に示す実施例では、内側曲げ部1328から成る4つの内側曲げ部セット1332の各々が、曲げ部のないフラットチューブ材料のそれの6倍の材料厚を画定する(即ち、3つの単一の内側曲げ部1328を密着状態で、又は接触させる如く、相互に直ぐに隣り合う状態で配置する)。図20の実施例の内側曲げ部1328は、図19の、実質的に同じ寸法の流れチャンネルとは異なり、可変寸法の流れチャンネル1316を画定するように位置決めされる。図19及び図20に例示した1部材型のフラットチューブ1210、1310の、第1広幅側部1222、1322、及び第2広幅側部1224、1324の何れか又は両方に、個別の内側曲げ部1228、1328(即ち、図19及び図20に示すような内側曲げ部セット1232、1332内部のものではない内側曲げ部1228、1328)を追加し又は追加することなく、任意のその他の数の内側曲げ部セット1232、1332を設け得る。
図21、図22、図23に示す各実施例によれば、単一の内側曲げ部1428、1528、1628のみを使用して流れチャンネル1416、1516、1616を形成する1部材型のフラットチューブ1410、1510、1610が例示される。例えば、図21及び図22に例示する1部材型フラットチューブ1410、1510の内側曲げ部1428、1528は、図23の実施例の場合とは異なり、可変寸法(各フラットチューブ1410、1510、1610の中央部に向かう方向で増大する)の流れチャンネル1416、1516を画定するべく位置決めされる。図23の流れチャンネル1616は、第1狭幅側部1618及び第2狭幅側部1620の何れか又は両方に直ぐに隣り合う部分が若干大きい他は実質的に同一寸法を有している。図19〜図24に例示する任意の1部材型のフラットチューブ1210、1310、1410、1510、1610、1710の内側曲げ部1228、1328、1428、1528、1628、1728を、同じ又は異なる寸法の流れチャンネル1216、1316、1416、1516、1616、1716を画定するように位置決めし得、また、流れチャンネル1216、1316、1416、1516、1616、1716の幅寸法を、フラットチューブの幅寸法の大部分又は全てを横断する同じ方向で、又は任意のその他所望の様式で、フラットチューブ1210、1310、1410、1510、1610、1710の中央部に向かう方向で増大又は減少させ得るものとする。また、これらフラットチューブのその他の構成には、異なる数の単一の曲げ部分1228、1328、1428、1528、1628、1728及び多数の内側曲げ部分セット1228、1328、1428、1528、1628、1728を含ませ得るものとする。
引き続き、図19〜図24に例示した1部材型のフラットチューブ実施例を参照するに、各フラットチューブ1210、1310、1410、1510、1610、1710が、これらのフラットチューブを構成するために使用するシート状材料の連続する曲げ部分によって画定される一方の第2狭幅側部1220、1320、1420、1520、1620、1720と、他方の第1狭幅側部1218、1318、1418、1518、1618、1718とを有し、これらシート材料の長手方向の2つの自由縁部が相互方向に寄せ合わされ且つ折り曲げられて、フラットチューブ1210、1310、1410、1510、1610、1710を閉じている。第1狭幅側部1218、1318、1418、1518、1618、1718は、図19〜図24に示す任意の形態、又は2部材型フラットチューブ10、110、210、310、410、510、610、710、810の各狭幅側部に関連して先に説明及び又は例示した形態を取り得る。
連続的な曲げ部分により先に説明したように形成される第2狭幅側部1220、1320、1420、1520、1620、1720は、図19〜図24に示した任意の形態を取り得るが、これらの第2狭幅側部は、2部材型のフラットチューブ10、110、210、310、410、510、610、710、810の各狭幅側部に関連して先に説明及び又は例示した任意の形状をも取り得るが、その場合、フラットチューブ10、110、210、310、410、510、610、710、810の第1狭幅側部18、118、218、318、418、518、618、718の位置の第1材料部分12、112、212、312、412、512、612、712、812、814は、シート状材料の同じ連続的部片の一部として連結され得る。従って、図19〜図24に例示した各実施例の第1狭幅側部1218、1318、1418、1518、1618、1718と、第2狭幅側部1220、1320、1420、1520、1620、1720との何れか又は両方にも、図1〜図11、図14、図15に関連して先に説明した各狭幅側部の形状における特有の利益が存在し得る。
図19に例示した実施例を特に参照するに、例示した1部材型のフラットチューブ1210は、フラットチューブ1210の第1広幅側部1222及び第2広幅側部1224と実質的に直交するように配置した曲げ部1230を形成した第1狭幅側部1218と第2狭幅側部1220とを有する。第1狭幅側部1218と第2狭幅側部1220とを形成する多数の内側曲げ部1230は、第2狭幅側部1220を形成する内側曲げ部1230が、フラットチューブ1210を形成するために使用する材料の1部材ストリップの連続部分から形成され、他方、第1狭幅側部1218を形成する内側曲げ部1230が、材料の1部材ストリップの2つの長手方向縁部から形成される点で相互に異なる。然し乍ら、他の実施例ではフラットチューブ1210はそうではなく、フラットチューブ1210の第1広幅側部1222及び第2広幅側部1224と実質的に平行な内側曲げ部1230を有し得る。
図20に例示する1部材型のフラットチューブ1310もまた、このフラットチューブ1310の第1広幅側部1322及び第2広幅側部1324と実質的に直交する内側曲げ部1330を有する第2狭幅側部1320を有し、他方、第1狭幅側部1318は、フラットチューブ1310の第1広幅側部1322及び第2広幅側部1324と実質的に平行に配置した多数の内側曲げ部1330を有する第1狭幅側部1318を有する。然し乍ら他の実施例では、フラットチューブ1310はそうではなく、第1広幅側部1322及び第2広幅側部1324と実質的に直交する内側曲げ部1330を有する第1狭幅側部1318と、第1広幅側部1322及び第2広幅側部1324と実質的に平行な内側曲げ部1330を有する第2狭幅側部1320とを有し得る。
図21に例示する1部材型のフラットチューブ1410は、フラットチューブ1410の第1広幅側部1422及び第2広幅側部1424と実質的に平行な多数の内側曲げ部1430を有する第1狭幅側部1418及び第2狭幅側部1420を有する。他の実施例では、そうではなく、第1狭幅側部1418及び第2狭幅側部1420の何れか又は両方が、フラットチューブ1410の第1広幅側部1422及び第2広幅側部1424と実質的に直交される。図21に例示する第1狭幅側部1418及び第2狭幅側部1420の多数の各内側曲げ部1430は実質的に長さが同じであるが、第1狭幅側部1418及び第2狭幅側部1420の何れか又は両方のこれらの内側曲げ部1430は、そうではなく、異なる長さL(例えば、図22及び図23参照)であり得る。そうした実施例では、可変長さの第1狭幅側部1518、1618及び第2狭幅側部1520が、図8に示す実施例に関連して先に説明した任意の形態を取り得、従って、ここで同じく説明した任意の利益を生じ得る。図22及び図23の実施例を参照するに、第1狭幅側部1518、1618、第2狭幅側部1520の可変長さの内側曲げ部1530、1630(即ち、長い内側曲げ部1530、1630の側面に短い内側曲げ部1530、1630を配置)は、全体的に、温度変化による負荷に対処する上で有効であり得る。また、この配置構成により、第1狭幅側部1518、1618及び第2狭幅側部1520から第1広幅側部1522、1622及び第2広幅側部1524、1624への圧力の突発的移行が回避され得る。更には、ここで説明したその他の1部材型フラットチューブにおけるように、1つ以上の多数の内側曲げ部1528からなる1つ以上の内側曲げ部セット(図22に示すような単一の内側曲げ部セットのような)及び又は比較的多数の流れチャンネル1616(図23に示すような)を、温度変化負荷に対処させるべく利用し得る。対温度変化負荷抵抗性を改善することを目的とした更に他の実施例では、各内側曲げ部間の距離“a“が、フラットチューブ1510の中心部に向かう方向で徐々に拡幅する流れチャンネル1516を画定するように変化される。
図24には、図6〜図11、図14、図15の各2部材型フラットチューブ実施例で示した任意の狭幅側部構成を先に説明したような連続的なシート状材料を有する1部材型のフラットチューブの狭幅側部に使用し得る様式例を示す。図24に示す第1狭幅側部1718は、重ね合わせた2枚のシート状材料(又は同じシート状材料の重ね合わせた2つの部分)ではなく、むしろ、隣り合う内側曲げ部1730と、この内側曲げ部1730を画定する単一の連続的なシート状材料とを接触させることを除き、先に説明した図11における狭幅側部遠くの点で類似するものである。この特定例では、内側曲げ部1730と第1の内側曲げ部1728との間の距離“a”と、その他の内側曲げ部1728との間の距離とは比較的短く、ある実施例では、0.5mm(0.019685in)〜2mm(0.07874in)又はもっと長い、1cm(2.54in)でさえあり得る。また、ある実施例ではフラットチューブ1610は幅が約42mm(0.16535in)であり、かくして多数の内側曲げ部1728及び流れチャンネル1716が形成され得る。
本発明の幾つかの実施例に従うフラットチューブは、フラットチューブの少なくとも一方の狭幅側部を補強しつつ、1つ以上のその他機能(例えば、フラットチューブの広幅側部の補強、相互に連通する又は連通し内多数の流れチャンネルの画定、乱流装置の画定、等)を奏し得るインサートを含み得る。インサートは、フラットチューブ製造時にフラットチューブの外壁を画定する単数又は複数のシート状材料に連結した別個の材料部分によって画定され、先に多数の実施例に関して説明したような内側曲げ部を補完するものとして、又は内側曲げ部に代替使用され得る。インサートの例は図14及び図15に例示した実施例に関連して示されている。
インサートは、本発明の幾つかの実施例に従う1部材型のフラットチューブ(以下に詳しく説明する)で使用し得るが、2部材型のフラットチューブでこれらインサートを使用して多数の特有の利益を得ることができる。ある実施例では、そうした利益は比較的薄肉のシート状材料から構成した2部材型のフラットチューブでインサートを使用することで得られる。ある実施例では、フラットチューブの壁材料は約0.20mm(0.007874in)より厚くないが、他の実施例では、約0.15mm(0.0059055in)より厚くない肉厚を有するフラットチューブの壁材料を使用した場合に、熱交換器の全体的性能、製造性、もっと厚い壁材料では不可能な壁構造の可能性(ここで説明するような)に関する著しい改善が提供されることが分かった。壁厚が比較的薄いことで、インサートを設けた2部材型のフラットチューブの熱的特性が良好化される。ある実施例では、壁厚が約0.050mm(即ち、約0.0019685in)より薄くない2部材型のフラットチューブが、良好な強度及び耐腐蝕性を提供するが、他の実施例では約0.030mm(約0.00118in)より小さくない壁厚を使用できる。また、説明したインサートを有する2部材型のフラットチューブは、図1〜図15に関連して先に説明した2部材型のフラットチューブと類似する寸法形状を有し得る。
以下に詳しく説明するように、ここで説明する熱交換器の熱交換フラットチューブその他部分は、多数の製造技法及び製造プロセスを使用して製造可能であり、例えば、以下に説明され且つ図92〜図95に例示するような耐腐蝕性を特徴として含み得る。ここで参照する多数の製造法及び製造技法、耐腐蝕性の特徴は、熱交換器管及び、著しく肉厚を減じた熱交換器部分に対して適用した場合に特に有益であり、更には、そうした技法、プロセス、耐腐蝕性の特徴は、こうした材料で製造したフラットチューブや熱交換器の全体的性能に関する著しい利益を提供するものである。
図25〜図34には、その全てが金属ストリップその他材料の如きシート状材料から構成され得る、第1材料部分1812、1812A、1912、2012、2112、2212、2312、2412、2512、2612、2712、2812、2912、3012、3112、3212と、第2材料部分1814、1814A、1914、2014、2114、2214、2314、2414、2514、2614、2714、2814、2914、3014、3114、3214と、インサート1834、1834A、1934、2034、2134、2234、2334、2434、2534、2634、2734、2834、2934、3034、3234とを含む2部材型のフラットチューブ1810、1810A、1910、2010、2110、2210、2310、2410、2510、2610、2710、2810、2910、3010、3110、3210が例示される。説明を簡略化するために、以下の説明は、図25及び図26に例示した実施例のみについての参照がなされるが、図25〜図34に例示する全ての実施例に対しても等しく適用されるものとする(不一致又は互換性のない場合を除く)。
図25及び図26に例示する2部材型のフラットチューブ1810のある実施例では、第1材料部分1812及び第2材料部分1814、更にインサート1834が、比較的薄肉の材料(例えば、アルミニューム、アルミニューム合金その他のここで説明する材料)から構成され得る。例えば、約0.15mm(0.0098425in)より厚くない肉厚を有するフラットチューブの壁材料を使用した場合に多くの用途で良好な性能が発揮されることが分かった。ある実施例では、これら各要素の材料を約0.03mm(約0.0011811in)より小さくない厚さとしても良い。多くの実施例では、インサート1834で使用するシート材料の厚さを、2部材型のフラットチューブ1810の第1材料部分1812及び第2材料部分1814よりも比較的薄くする方が好ましい。シート材料が比較的薄いにも拘わらず、2部材型のフラットチューブ1810の第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820は、以下に説明する2部材型のフラットチューブ1710の特徴構成と関連して使用した場合に特に、その安定性が比較的改善され得る。
図25及び図26に例示する実施例では、フラットチューブ1810の第1広幅側部1822及び第2広幅側部1824は何れも別個の材料部分(別個のストリップのような)から形成される。各材料部分は2つの位置で重ねられて、2つの長手方向シーム部分1844及び1846を画定する。2部材型のフラットチューブ1810のこれらの長手方向シーム部分1844及び1846は、例示するその他の実施例では各長手方向シーム部分がフラットチューブの各狭幅側部からフラットチューブの同じ側の広幅側部に伸延するのとは対照的に(例えば、以下に詳しく説明する、図27に例示する実施例)、フラットチューブ1810の第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820の各々から反対側の第1広幅側部1822及び第2狭幅側部1820に向けて夫々伸延する。図25及び図26に例示する実施例では、長手方向シーム部分1844及び1846は何れも、フラットチューブ1810の第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820から、フラットチューブ1810の第1広幅側部1822及び第2狭幅側部1820内に伸延する。詳しくは、長手方向シーム部分1844及び1846、即ち、フラットチューブ1810のシート状材料が重なり合う位置でのこれら長手方向シーム部分は、第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820の少なくとも一部分(また、ある実施例ではその大部分又は全て)の周囲に伸延され、フラットチューブ1810の対応する第1広幅側部1822及び第2狭幅側部1820と平行である。シーム部分1844、1846の幅寸法は所望の製造法次第で決定され得る。
ある実施例では、フラットチューブ1810の長手方向シーム部分1844及び1846は、フラットチューブ1810における面一の又は実質的に面一の外側表面(例えば、フラットチューブ1810の実質的に平坦な第1広幅側部1822及び第2狭幅側部1824を提供する)を提示する。この目的上、各長手方向シーム部分1844及び1846の、別の長手方向縁部を重ねる長手方向縁部を、重ね合わせた長手方向縁部にオフセット部、即ち凹所1848、1850を形成して後退させ得る。従って、第1材料部分1812及び第2材料部分1814の一方の長手方向縁部の凹所1848、1850内に他のフラットチューブ材料の第2材料部分1814、第1材料部分1812の他方を巻付け且つ受けさせ得る。かくして、これら2つの長手方向シーム部分1844及び1846に関しては、重ね合わされる2つの部分、即ち第1材料部分1812と第2材料部分1814の、下側になる長手方向縁部はフラットチューブ1810の内側部分内で終端し得、且つろう付け、溶接、その他の固定技法を使用する以前は自由状態であり得る。この構造上、組み立て状態での各第1材料部分1812及び第2材料部分1814を、重ね合わせた長手方向シーム部分1844及び1846によって横断方向に相対位置決め可能となるので、フラットチューブ1810の所望の幅寸法を正確に出せる(ある実施例では切断その他の機械的操作なしでさえ)。詳しくは、ある実施例では。各第1材料部分1812第2材料部分1814の終端部の長手方向縁部1854、1856は、各第1材料部分1812及び第2材料部分1814の他方とは接触せず、かくしてそうした調節が可能となる。
図25及び図26に例示した実施例におけるような重ね合わせた長手方向シーム部分を使用することで、フラットチューブ1810の第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820が著しく補強されるが、この点は、従来のフラットチューブでは圧力負荷や砕片衝突による熱応力、温度変化負荷、故障の発生はよくあることなので、多くの用途で非常に重要な特徴であり得る。ある実施例では、第1材料部分1812及び又は第2材料部分1814に、第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820の位置(即ち、第1材料部分1812及び第2材料部分1814の各長手方向縁部位置)で1つ以上の曲げ部を設けることで、これらの第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820が一層補強される。一般に、第1材料部分1812及び又は第2材料部分1814の各長手方向縁部を折り曲げることで、フラットチューブ1810の強度は増大され得、フラットチューブ1810の対破損抵抗性が高まり得る。第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820が、第1材料部分1812及び第2材料部分1814の重なり合う各長手方向縁部によって少なくとも部分的に画定する(一方の長手方向縁部が他方の長手方向縁部の周囲に伸延され且つ受け、又は包囲する)実施例では、重なり合う各長手方向縁部の何れか又は両方(例えば、他方の長手方向縁部により包囲される長手方向縁部及び他方の長手方向を包囲する長手方向縁部)を折り返すことで、第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820位置における長手方向縁部の厚さを増大させ得る。
例えば、第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820の何れか又は両方の、第1材料部分1812及び第2材料部分1814の重なり合う各長手方向縁部の何れか又は両方が、相当する移行部(gradation)1858、1860(以下に詳しく説明される)に隣り合う曲げ部を含み得る場合があり得る。例えば、ある実施例では、第1材料部分1812及び第2材料部分1814の合計厚さは約0.25mm(0.0098425in)又はそれ以下であり得、重なり合う長手方向縁部の何れか又は両方が、第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820を増厚させる材料厚を有し、インサート1834の材料肉厚が約0.10mm(0.003937in)又はそれ以下であり得る。そうした実施例では、第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820は各々が0.05〜0.15mm(0.0019685〜0.0059055in)の範囲であり得るが、他の実施例では0.03〜0.15mm(0.0019685〜0.0059055in)であり得る。
図25及び図26に例示する2部材型のフラットチューブの重なり合う長手方向シーム部分構成を、インサートを設けないフラットチューブ実施例でも採用し得るものとする。例えば、そうした長手方向シーム部分を、図1〜図13及び図16〜図24に関連して先に説明したような各実施例又はその他の2部材型フラットチューブ実施例のような、内側曲げ部を有する2部材型のフラットチューブで使用できる。
必ずしもそうである必要はないが、多くの実施例では、フラットチューブ部分(例えば、図25及び図26における第1材料部分1812及び第2材料部分1814)は、実質的に同じ形状を有し、且つ同一形状でさえあり得る。先に説明したように組み立てた場合、第1材料部分1812及び第2材料部分1814のそれらの各長手方向縁部は相対的に逆向きとなる。例えば、第1材料部分1812及び第2材料部分1814の一方における一方の長手方向縁部は、先に説明したような凹所48、50を画定する移行部1856、1860を含み、この移行部の先には小円弧部1862、1864を画定する部分を含み、一方、第2材料部分1814及び第1材料部分1812の、相当する位置で重なり合う長手方向縁部は、小円弧部1862、1864を受ける大円弧部1866、1868を含む。従って、図25及び図26に例示する実施例では、小円弧部1862、1864の一方と、大円弧部1866、1868の一方とが、2部材型のフラットチューブ1810の製造プロセスの一部で、第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820の一方を形成する。ここで及び添付する請求の範囲における“円弧部”とは、半円形状に限定される物ではなく、四角形、三角形、その他の開放多角形状、波形、その他形態を含み得るものとする。
実質的に同一形状又は同一の管部分を使用することで、2部材型のフラットチューブ1810をずっと少ない部品タイプ(ある場合には単一部品タイプ)の構成とし得、結局、在庫の低減、アセンブリ構成の単純化、大きなコスト削減が得られる。
インサート1834は図25に部分的に例示され、図26に完全に示されるが、
第3の材料片から形成され、全体に、2つの長手方向縁部1838、1840を含み、これら長手方向縁部の何れか又は両方は、フラットチューブ1810の第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820の各々の実質的に内部に配置される。ある実施例では、長手方向縁部1838、1840はこの目的のための形状、例えば、第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820の内が話形状部分内に受けられ得るような形状を有するように形成される。またある実施例では、長手方向縁部1838、1840の何れか又は両方の少なくとも一部分は、第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820の一部分に相当する形状を有する。例えば、長手方向縁部1838、1840の何れか又は両方はループ1842の形状に形成され、このループ1842の少なくとも一部分がフラットチューブ1810の相当する第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820の形状と合致するようにされ得る。ある実施例では、フラットチューブはこのように合致形状化されることで第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820位置で補強される。長手方向縁部1838、1840の何れか又は両方を、ロウ付け、溶接、又はその他好適な様式下に第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820に連結する事により更なる補強がなされ得る。
図26を参照するに、2部材型のフラットチューブ1810の組み立て方法が例示され、インサート1834が、組み立て中に相互方向に寄せ合わせた第1材料部分1812及び第2材料部分1814の小円弧部1862、1864の内部に受けられた状態で示される。詳しくは、インサート1834の長手方向縁部1838、1840が、第1材料部分1812及び第2材料部分1814のの小円弧部1862、1864によって支持され、フラットチューブ1810の、その後に画定される第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820の内側に入り、かくして組み立て後の第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820を補強する。組み立て状態の2部材型のフラットチューブ1810は、第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820を覆って且つ越えて伸延する、重ね合わせた長手方向シーム部分1844及び1846によって厚さが2倍となった第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820を有し、インサート1834の入れ子された各長手方向縁部1838、1840によって画定される更に厚い厚さをも有し得る。ある場合、例えば2部材型のフラットチューブ1810は、腐食又は劣化を防止する及び又は砕片衝突や、圧力及び温度変化による負荷に対する抵抗性上有益な、合計厚さが約0.20mm(0.007874in)である第1材料部分1812及び第2材料部分1814を含む。
以下に詳しく説明するように、ここで説明する、熱交換器管及び熱交換器のその他構成部分は、多数の製造技法及び製造法により製造可能であり、腐食保護のための特徴構成、例えば、以下に説明し且つ図92〜図95に示すような技法及び方法による特徴構成を含み得る。以下に参照する多数の製造法及び製造技法並びに腐食保護のための特徴構成は、材料厚さが著しく低減された熱交換器管や熱交換器部分に適用する場合に特に有益である。更には、そうした技法、方法及び腐食保護のための特徴構成は、そうした材料で作製したフラットチューブ及び熱交換器の性能全体に関する著しい利益を提供する。
図25及び図26に例示する実施例におけるインサート1834は、フラットチューブ1810の幅方向を横断する多数の波形部1852を有する。これらの波形部1852は、第1材料部分1812及び第2材料部分1814のの第1広幅側部1822及び第2狭幅側部1824に連結して、フラットチューブ1810の長手方向に延びる流れチャンネル1816を形成し得る。この配置構成上、流れチャンネル1816がコスト効率的様式下にフラットチューブ1810内に画定され得る他、2部材型のフラットチューブ1810の製造プロセスが簡素化され得る。インサート1834は薄肉であるにもかかわらず(先に説明した第1材料部分1812及び第2材料部分1814の肉厚と同じ又はそれよりも薄い)フラットチューブ1810の内部に形成される流れチャンネル1816の、フラットチューブ1810の内圧に対する安定性は向上され得る。
先に説明した波形部1852の適宜の設計形状によって決定され得、例えばある実施例では、2部材型のフラットチューブ1810の小直径dが約0.8mm(0.031496in)であり得、波形部1852の数が比較的多いことから見れば、流れチャンネル1816の水力直径は比較的小さい。
ある実施例では、波形部1852の少なくとも幾つかが、2部材型のフラットチューブ1810の第1広幅側部1822及び第2狭幅側部1820と直交又は実質的に直交する1つの波形側面と、第1広幅側部1822及び第2狭幅側部1824に関して傾斜された、隣り合う波形側面(例えば、図25に例示した中央の波形部1852参照)を有するように形状付けられる。他の実施例では、波形部1852の少なくとも幾つかが、第1広幅側部1822及び第2狭幅側部1820に関して実施的に傾斜した位置に、前記2つの波形側面を各々有するように形状付けられる。更に他の実施例では、波形部1852の少なくとも幾つかが、2部材型のフラットチューブ1810の第1広幅側部1822及び第2狭幅側部1824と直交する又は実質的に直交する、前記2つの波形側面を各々有するように形状付けられる。
図33にはそうした実施例の1例が示され、インサートの形状を除いて図25及び図26のそれと実質的に同じ2部材型のフラットチューブ2210が例示される。図25及び図26の実施例と同様に、図33に例示するインサート2234は、第1狭幅側部2218及び第2狭幅側部2220の少なくとも一部分をライニングする、インサート2234の各長手方向縁部2238、2240により、第1狭幅側部2218及び第2狭幅側部2220を補強する。他の実施例では、インサート2234の長手方向縁部2238、2240の少なくとも一方のみが、相当する第1狭幅側部2218及び第2狭幅側部2220内に伸延される。図33に示す2部材型のフラットチューブのアセンブリは、図25及び図26の実施例に関連してここで説明したと同じ特徴の任意のものを有し得るものとする。更に他の実施例では、波形部1852の少なくとも幾つかが湾曲波状パターン(例えば正弦曲線)、その他の、2部材型のフラットチューブ1810の幅方向を横断する波形が同一又は異なる任意のその他の輪郭表面を画定し得る。
ある実施例では、インサート1834は、2部材型のフラットチューブ1810の幅方向を横断する形状及び寸法が同じである多数の流れチャンネル1816を画定する。他の実施例では、インサート1834は、流れチャンネル1816の形状及び又は寸法が2部材型のフラットチューブ1810の幅方向を横断する方向で変化するように(例えば、2部材型のフラットチューブ1810のの幅方向を横断する異なる位置での波形部1852の形式が異なるインサート1834を使用することで)形状付けされ得る。この形状の一例が図25に示され、インサート1834で、先に説明した両タイプの波形部が使用されている。他の実施例では、2部材型のフラットチューブ1810のの幅方向を横断する、任意数の形状寸法の異なる波形形状が使用される。フラットチューブ1810の幅方向を横断する方向での流れチャンネルの形状及び又は寸法が変化することで、異なる流れ及び又は異なる環境条件(例えば、同じフラットチューブ1810の異なるセクションを通過する異なる流量又は異なる流れ方向、フラットチューブ1810の幅方向を横断する異なる位置の内外での異なる流量、異なる温度及び又は異なる圧力など)に対してフラットチューブ1810の異なる部分が適用されることで、従来のフラットチューブに勝る大きな利益が提供される。
図25及び図26に例示したインサート1834は、単一材料片から形成されるが、他の実施例ではインサート1834を、そうではなく、1部材以上の材料から形成し得る(その場合、図25及び図26に例示するフラットチューブアセンブリは4つ以上の部材を含み得る)。
図25及び図26を引き続き参照するに、第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820の少なくとも一方の肉厚は、一般に、第1及び第2の各広幅側部1822及び1824(より正確には、第1材料部分1812及び第2材料部分1814の各長手方向縁部)の肉厚と、インサート1834の肉厚とを合計した厚さに相当する。例えば、第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820の重ね合わせた長手方向縁部とインサート1834とを合わせた肉厚は、ある実施例では約0.25mm(0.0098425in)又はそれ未満であり得る。ある場合は、第1材料部分1812及び第2材料部分1814の各長手方向縁部とインサート1834とは、3つの全ての部材を同じシート状材料を使用して構成した場合における如く、実質的に同じ肉厚(先に説明した肉厚範囲の任意の値)を有し得る。その場合、第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820の何れか又は両方が、第1材料部分1812及び第2材料部分1814の何れかの材料肉厚の約3倍の厚さ(即ち、先に説明したように、インサート1834の各長手方向縁部の何れか又は両方におけるループ1842が、相当する第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820の内部に受けられて厚さが増大する)で画定され得る。ある実施例では、インサート1834の何れか又は両方の長手方向縁部が、自身を覆って折り曲げられ、次いでループ1842が設けられあるいはそうでなければ第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820の内側部分に少なくとも部分的に相当するように形状付けされ、かくして、第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820位置で第1材料部分1812及び第2材料部分1814の壁材料を補強する。第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820の所望の肉厚、補強、安定性、を達成するためにインサート1834の長手方向縁部を任意数でそのように折り曲げすることができるものとする。
狭幅側部を補強するインサート1834を有する上述したようなある実施例では、第1材料部分1812及び第2材料部分1814は夫々0.15mm(0.0059055in)未満の肉厚を有し得、インサート1834は約0.10mm(0.003937in)より厚くない肉厚を有し得、かくして、フラットチューブ1810の第1材料部分1812及び第2材料部分1814は夫々約0.12mm(0.0047224in)の肉厚を有し、インサート1834は0.10mm(0.003937in)よりも大きくない肉厚を有する。他の実施例では第1材料部分1812及び第2材料部分1814の各々と、インサート1834とは、伝熱性及び強度特性で優れた、比較的コスト効率的な熱交換器を提供するための、約0.05mm(0.0019685in)より小さくなく且つ0.15mm(0.0059055in)より厚くない肉厚を有し得る。他の実施例では、第1材料部分1812及び第2材料部分1814の各々と、インサート1834とは、約0.03mm(0.00118in)よりは小さくない肉厚を有し得る。
第1材料部分1812及び第2材料部分1814の少なくとも一方と、インサート1834とは、例示したフラットチューブアセンブリのそれら部品をろう付けして連結し得るよう、その何れか又は両方の側部にろう付け材料を有し得る。例えば、図25及び図26に例示した実施例では、フラットチューブ1810の第1材料部分1812及び第2材料部分1814と、インサート1834とは、少なくとも一方の側面にろう付け材料をコーティングした無限のストリップ状態で入手し得るアルミニューム又はアルミニューム合金から形成される。
図25及び図26に示すように、例示した実施例の2部材型のフラットチューブ1810は、小直径dと大直径Dとを画定する。先に説明した壁厚を使用することで、小直径dを約0.7mm(0.027559in)とすることで、例えばラジエータのような多くの用途で良好な性能が発揮されることが分かった。先に説明した壁厚を使用することで、小直径dを約1.5mm(0.059055in)より厚くない値とすることで、例えばラジエータのような多くの用途で良好な性能が発揮されることも分かった。給気冷却器その他用途の場合、小直径dを約1cm(0.3937in)より厚くしても良好な性能を得られることが分かった。そうした小直径値を様々の実施例に使用できるが、ここに開示した全てのフラットチューブ実施例に関して先に説明した任意の小直径値を使用することができるものとする。図25及び図26に例示する2部材型のフラットチューブ1810の大直径Dは、フラットチューブ1810を構成する上で使用した出発材料の幅寸法に少なくとも部分的に基づいて、任意の所望の(ここに開示した全てのフラットチューブに関して先に説明したそれらを含む)値を使用できる。
上述したように、ある実施例では、インサート1834の何れか又は両方の長手方向縁部には、第1狭幅側部1818及び第2狭幅側部1820位置で第1材料部分1812及び第2材料部分1814の補強性及び安定性を向上させるための所望の肉厚を達成するための任意数の曲げ部を設け得る。そうした実施例が図28及び図29に例示される。図28及び図29に示す2部材型のフラットチューブ1910はインサートの形状を除き、図25及び図26に示したそれと実質的に同じである。
図28のフラットチューブ1910は、第1狭幅側部1918の大円弧部1968が完全に作製されていない状態で例示されている。言い換えると、第2材料部分1914の一方の長手方向縁部が、第1材料部分1912の相当する長手方向縁部によって既に形成した小円弧部1962の周囲に巻付けられていない。第2材料部分1914のこの長手方向縁部は、小円弧部1962の周囲に沿って変位又は移動されることで第1狭幅側部1918を完成する。その結果、一方の長手方向シーム部分1944は第1広幅側部1922に配置され、他方の長手方向シーム部分1946は第2広幅側部1924内に配置される。2つの長手方向シーム部分1944及び1946は、先に説明した各実施例におけるように、2部材型のフラットチューブ1910の第1及び第2の各狭幅側部1918、1920の位置に位置付けられる。
図28及び図29に例示する実施例では、インサート1934の各長手方向縁部1938、1940は、図29に最も良く示すように何度か折り曲げられている。これらの曲げ部1970を有する各長手方向縁部1938は、2部材型のフラットチューブ1910の第1及び第2の各狭幅側部1918、1920の内部に受けられ、かくしてこれら第1及び第2の各狭幅側部1918、1920位置で第1材料部分1912及び第2材料部分1914の重なり合う各長手方向縁部に十分な補強性を提供する。他の実施例ではインサート1934の長手方向縁部1938、1940の一方のみにそうした曲げ部1970を設ける。
長手方向縁部1938、1940の曲げ部1970の数はフラットチューブ1910の寸法次第である。例示目的としてのみのある実施例では、2部材型のフラットチューブ1910は、小直径dが約1.0mm(0.03937in)であり、第1材料部分1912及び第2材料部分1914の各々の厚さが約0.15mm(0.0059055in)であり、インサート1934の材料厚が約0.05mm(0.0019685in)であり、インサート1934の各長手方向縁部1938、1940には約10カ所に曲げ部が形成される。これらの多数の曲げ部1970は長さが変化され得るが、ある実施例では最大長さLは約1.0mm(0.03937in)である。また、これらの多数の曲げ部1970は2部材型のフラットチューブ1910の第1広幅側部1922及び第2広幅側部1924と平行又は実質的に平行な方向に配置され得る(図28及び図29参照)が、他の実施例では異なる方向(例えば、第1広幅側部1922及び第2広幅側部1924と直交する方向)に配置され得る。第1材料部分1912及び第2材料部分1914と、インサート1934との壁厚及び、小直径d、最大長さLは、フラットチューブ1910の所望の使用に基づいて変更することができる。
図28及び図29に示す2部材型のフラットチューブのアセンブリは、図25及び図26の実施例に関連してここで説明したそれらと同じ任意の特徴を有し得るものとする。
図27には、本発明の追加的実施例に従う2部材型のフラットチューブが例示される。本実施例では、図25、図26、図28、図29、図33に関連して先に説明したフラットチューブの各実施例におけるそれと同じ構造及び特性の大部分が使用される。従って、以下の説明は、図25、図26、図28、図29、図33に関連して先に説明した各実施例のそれとは異なる構造及び特徴構成を中心としたものであるので、図27に例示した2部材型のフラットチューブの構造及び特徴構成に関する追加的情報及び、構造や特徴構成の考え得る変更例に関しては、図25、図26、図28、図29、図33に関連する先の説明を参照されたい。図27に例示する実施例の構造及び特徴構成の内、図25、図26、図28、図29、図33の各実施例のそれらに相当するものは、今後、1800番台の数字を順次付記して示すものとする。
図25及び図26に関連して説明した本発明の各実施例と同様、図27に例示するフラットチューブアセンブリは、第1材料部分1812A、第2材料部分1814A、インサート1834Aを有し、インサート1834Aの対向する各長手方向縁部1838A及び1840Aは、第1材料部分1812A及び第2材料部分1814Aの重なり合う2対の各長手方向縁部の内面と整列する。
図27に例示する2部材型のフラットチューブ1810Aは、フラットチューブ1810Aの第1材料部分1812A、第2材料部分1814Aを連結する長手方向シーム部分1844A及び1846Aの何れもが、フラットチューブ1810Aの第1広幅側部1822A及び第2広幅側部1824Aの何れかである同じ広幅側部に向けて伸延され得且つ載置される例を示すものである。図27に例示した実施例では、長手方向シーム部分1844A及び1846Aは何れも、フラットチューブ1810Aの第2広幅側部1824Aに向けて伸延され得且つ載置されているが、所望であれば長手方向シーム部分1844A及び1846Aを第1広幅側部1822Aに向けて伸延され得且つ載置させ得る。例示した実施例では、第2広幅側部1824Aは主に第2材料部分1814Aによって画定され、その対向する各長手方向縁部位置での比較的ルーズなトレランスを吸収する(即ち、トレランスイコライゼーションが可能)ことができる。然し乍ら、ある実施例では、主に第1材料部分1812Aにより画定される第1広幅側部1822Aは、各長手方向縁部が第2材料部分1814Aの移行部1858A及び1860Aに接触又は直ぐ隣り合って配置され得るので、そうした能力又はある程度のそうした能力を持たない。
引き続き図27を参照するに、長手方向シーム部分1844A及び1846Aは、第1狭幅側部1818A及び第2狭幅側部1820Aの夫々から、フラットチューブ1810Aの中央部方向に向けて伸延される。然し乍ら、長手方向シーム部分1844A及び1846Aの各々の有意部分(即ち移行部1858A及び1860A)は同じ第2広幅側部1824Aに載置され、各移行部1858A及び1860Aの、第1狭幅側部1818A及び第2狭幅側部1820Aの遠位縁部に対して測定される断面長さeは、第1材料部分1812A、第2材料部分1814Aを形成するために使用する所望の製造法に従って決定され得る。図27に例示する実施例では、2部材型のフラットチューブ1810Aの小直径dは、このフラットチューブ1810Aをラジエターに組み込んだ状態では約0.7〜1.5mm(0.027559〜0.059055in)であるが、同じ用途及び異なる各用途に対し、図25及び図26に関連して先に説明した実施例における小直径dや、ここで開示した本発明の全てのフラットチューブの小直径及び大直径に関連して先に説明した小直径dを含むその他の小直径dとすることができるものとする。例えば、別の構成で、フラットチューブ1810Aの小直径dは1.0cm(約0.3937in)よりも大きい値であり得る。
ここで説明するその他の2部材型のフラットチューブにおけるように、フラットチューブ1910の製造方法には、シート状材料の各ストリップから2つのフラットチューブ材料、即ち第1材料部分1912と、第2材料部分1914とを少なくとも部分的に形成し、形成したこれらの少なくとも部分的なストリップを、製造ラインの終盤で、先に説明したように相互に連結することが含まれる。
図30〜図32には、本発明の追加的実施例に従うフラットチューブの2つの追加的構成例が示され、これらの各実施例では、図25〜図29及び図33に関連して先に説明したフラットチューブの各実施例におけるそれらと同じ構造及び特性の大部分が使用される。従って、以下の説明は、図25〜図29及び図33に関連して先に説明した各実施例のそれとは異なる構造及び特徴構成を中心としたものであるので、図30〜図32に例示した2部材型のフラットチューブの構造及び特徴構成に関する追加的情報及び、構造や特徴構成の考え得る変更例に関しては、図25〜図29及び図33に関連する先の説明を参照されたい。図30〜図32に例示する実施例の構造及び特徴構成の内、図25〜図29及び図33の各実施例のそれらに相当するものは、今後、2000番台及び2100番台の数字を順次付記して示すものとする。
図30及び図31に例示するフラットチューブアセンブリは、インサートの形状を除き、図27に示すそれと実質的に同じである。詳しくは、図30及び図31に例示するフラットチューブアセンブリでは、形状及び寸法の異なる流れチャンネル2016を画定するための異なる形状を取り得るインサート2034の一例が示される。例えば、例示したインサート2034は、2部材型のフラットチューブ2010の第1広幅側部2022及び第2広幅側部2024と実施的に直交する側面を有する波形部2052を含む。波形部の各側面は実質的に平坦なセクションによって相互に連結され得、これらの平坦な各セクションは、第1材料部分2012の第1広幅側部2022及び第2材料部分2014の第2広幅側部2024の各内面に対し、ろう付け、溶接、又は任意のその他の好適な様式下に固定され得る。薄板又はインサート2034のこうした特定構成は、一般に平頂薄板と称する。
引き続き図30及び図31を参照するに、インサート2034の各長手方向縁部2038及び2042は、2部材型のフラットチューブ2010の第1狭幅側部2018及び第2狭幅側部2020の実質的に内部に受けられ且つこれら狭幅側部を補強する、移行部2072及び連結用円弧部2074とを各々含むように形状付けられるが、他の実施例ではこれらの特徴構成は長手方向縁部2038及び2042の一方にのみ設けられる。
ここで説明するインサートの任意の実施例では、各インサートには、これらのインサートによって少なくとも部分的に画定される流れチャンネルの内部の乱流を増大させ又は維持する特徴構成を設け得る。そうした特徴構成は図32A及び図32Bに示される。この実施例では、例示したインサート2134の移行部2152の各側面及び平坦セクションは、流れチャンネル2116内の乱流を増大又は維持するように位置決めした小翼部(図32Aには示されない)を含んでいる。小翼部2176は、任意の配列模様又は配列模様無しでフラットチューブ2110の長手方向に沿って間隔を置いて配置又は分布され得、移行部2152の任意の特徴構成又は特徴構成と組み合わせた状態で位置付け得る。また、小翼部2176は、図32A及び図32Bに示す以外の形状を含み得るものとする。
図32A及び図32Bに例示するフラットチューブアセンブリには、ここで説明する任意の実施例におけるインサートの各長手方向縁部の何れか又は両方が、第1材料部分及び第2材料部分の、相互に重なる各長手方向縁部とを受けるあるいはそうでなければその内部に位置付けられる必要のない、また、フラットチューブの各狭幅側部の一部である必要の無い又はこれら狭幅側部に向けて伸延される必要性の無い例をも示すものである。例えば、図32A及び図32Bに示す特定構成では、インサート2134は第2狭幅側部2120の手前で終端する少なくとも1つの長手方向縁部2140を有し、この長手方向縁部2140は一方の第2広幅側部2124に隣り合って配置される。他の構成のインサート2124には、長手方向縁部2138、2140の何れか又は両方がフラットチューブ2110の他方の広幅側部2122に隣り合って配置され、長手方向縁部2138、2140が、フラットチューブ2110の相当する第1狭幅側部2118及び第2狭幅側部2120の内部に配置されない又は入れ子されない構成が含まれ得る。
図34には、本発明の追加実施例に従うフラットチューブ構成が例示され、これらの各実施例では、図25〜図33に関連して先に説明したフラットチューブの各実施例におけるそれらと同じ構造及び特性の大部分が使用される。従って、以下の説明は、図25〜図33に関連して先に説明した各実施例のそれとは異なる構造及び特徴構成を中心としたものであるので、図34に例示したフラットチューブの構造及び特徴構成に関する追加的情報及び、構造や特徴構成の考え得る変更例に関しては、図25〜図33に関連する先の説明を参照されたい。図34に例示する実施例の構造及び特徴構成の内、図25〜図33の各実施例のそれらに相当するものは、今後、2300番台の数字を順次付記して示すものとする。
図25及び図26に例示した実施例に関連して先に説明したように、フラットチューブの第1狭幅側部及び又は第2狭幅側部の補強性は、第1材料部分及び第2材料部分の各狭幅側部位置(即ち、各材料部分の長手方向縁部位置)の1つ以上の曲げ部によって一層改善され得る。一般に、第1材料部分及び又は第2材料部分の長手方向縁部を折り曲げると、フラットチューブの耐損傷強度が増大され得るが、この特徴は図25〜図33に関連して説明した任意の各実施例に採用することができる。曲げ部を設けた長手方向縁部を有するフラットチューブの例を図34に示す。図34の実施例は、インサートが、全体に矩形の流れチャンネルを画定し、狭幅側部の曲げ部の内部には伸延されず又は折り込まれない状態を、単に例示目的上示すものである。その他の任意形式のインサート(又はインサートの全くない)又は長手方向インサートの、ここで説明した以外の構成及び位置を所望に応じて使用できるものとする。
図34に例示する各フラットチューブ2310、2410、2510、2610、2710、2810、2910、3010、3110、3210は、曲げ部2330、2430、2530、2630、2730、2830、2930、3030、3130、3230を有する第1材料部分2312、2412、2512、2612、2712、2812、2912、3012、3112、3212及び第2材料部分2314、2414、2514、2614、2714、2814、2914、3014、3114、3214の少なくとも一方における少なくとも1つの長手方向縁部を含む。図34に例示する各構成は、少なくとも1つの曲げ部2330〜3230を有する包囲縁部2380、2382〜3280、3282(つまり、他方の材料部分2312、2314〜3212、3214の長手方向縁部2378、2384〜3278、3284によって少なくとも部分的に包囲された長手方向縁部2380、2382〜3280、3282)を例示し、図34の構成の幾つかは、少なくとも1つの曲げ部2930、3030、3130、3230を有する、包囲された長手方向縁部2978、2984、3078、3074、3178、3174、3278、3274(つまり、他方の材料部分2912、2914、3012、3014、3112、3114、3212、3214の長手方向縁部2980、2982、3080、3082、3180、3182、3280、3282を少なくとも部分的に包囲する長手方向縁部2978、2984、3078、3074、3178、3174、3278、3274)を例示する。図34に例示する各2部材型のフラットチューブの対向する狭幅側部の曲げ部構成は同じであるが、別の実施例(インサート付き又は無しの)では2つの狭幅側部の何れかのみがそうした構成を有し、その場合は他方の狭幅側部は、ここで説明した任意のその他の曲げ部構成を有し得、又は曲げ部付きの長手方向縁部を全く持たないものとし得る。他の実施例では、2部材型のフラットチューブ(インサート付き又は無しの)の狭幅側部の少なくとも一方における各長手方向縁部が少なくとも1つの曲げ部を有する。
ある実施例では、図34に例示する任意のフラットチューブの狭幅側部の一方が、ここで説明し及び又は例示した任意の曲げ部付き長手方向縁部構成を有し得、他方の狭幅側部は、図1〜図24に示した任意の各実施例と関連して先に説明し及び又は例示した任意の曲げ部構成を有し得る(インサート付き又は無しの)。その場合、他方の狭幅側部は、図16〜図22の1部材型の各フラットチューブ実施例に関連して先に詳しく説明したような、曲げ部付きの連続的シート材料により画定され得る。
ある実施例で使用し得る比較的薄肉寸法の材料を、ここで説明する第1材料部分及び第2材料部分の、長手方向の曲げ部付きの構成とを組み合わせることで、強度や安定性を犠牲にすることなく重量を著しく低減させたフラットチューブを製造できる。
説明を簡略化するために、図34に例示するフラットチューブ2310〜3210の各構成は、第1材料部分2312〜3212及び第2材料部分2314〜3214の方向に関して、図25及び図26に示したフラットチューブ1810と類似のものであり、また、以下の3つのグループ、即ちB、C、Dに分類され、各グループにはフラットチューブ2310〜3210の別態様の特徴が例示される。先に言及したように、図34に例示した各特徴構成は、インサート付きの又はインサートの無い、ここに説明し及び又は例示した2部材型及び1部材型のその他の各フラットチューブ形態に対しても適用自在である。グループB及びグループCの各フラットチューブ2310、2410、2510、2610、2710、2810は各々、第1材料部分2312〜2812及び第2材料部分2314〜2814の、曲げ部のない、包囲側の長手方向縁部2378、2384、2478、2484、2578、2584、2678、2684、2778、2784、2878、2884を含む。詳しくは、包囲側の長手方向縁部2378、2384、2478、2578、2584、2678、2684、2778、2784、2878、2884は、少なくとも1つの曲げ部2330、2430、2530、2630、2730、2830を有する被包囲側の長手方向縁部2382、2380、2482、2480、2582、2580、2682、2680、2782、2780、2882、2880を少なくとも部分的に包囲する。被包囲側の長手方向縁部2382、2380、2482、2480、2582、2580、2682、2680、2782、2780、2882、2880の曲げ部2330、2430、2530、2630、2730、2830は、第1広幅側部2322、2422、2522、2622、2722、2822及び第2広幅側部2324、2424、2524、2624、2724、2824(例えば、グループB及びグループC)と実質的に平行であり得る。また、曲げ部2330、2430、2530は、包囲側の長手方向縁部2378、2384、2478、2484、2578、2584(例えば、グループB)と部分的に平行な部分を含み得る。
グループDのフラットチューブ2910、3010、3110は第1狭幅側部2918、3018、3118及び第2狭幅側部2920、3020、3120を含み、第1材料部分2912、3012、3112及び第2材料部分2914、3014、3114の包囲側の長手方向縁部2978、2984、3078、3084、3178、3184及び被包囲側の長手方向縁部2982、2980、3082、3080、3182、3180は何れも、曲げ部2930、3030、3130を有する。その結果、グループB及びグループCのフラットチューブ2310、2410、2510、2610、2710、2810の狭幅側部2318、2320、2418、2420、2518、2520、2618、2620、2718、2720、2818、2820に関する第1狭幅側部2918、3018、3118及び第2狭幅側部2920、3020、3120の安定性が向上され得る。更には、グループDでは各フラットチューブ2910、3010、3110の被包囲側の長手方向縁部2982、2980、3082、3080、3182、3180と、包囲側の長手方向縁部2978、2984、3078、3084、3178、3184とは単一の曲げ部2930、3030、3130を画定し(他の実施例ではもっと多数の曲げ部が画定され得る)、グループB及びグループCのフラットチューブ2310、2410、2510、2610、2710、2810の被包囲側の長手方向縁部2382、2380、2482、2480、2582、2580、2682、2680、2782、2780、2882、2880は1つ以上の曲げ部2330、2430、2530、2630、2730、2830を画定する。グループDのフラットチューブ2910、3010、3110でも、各包囲側の長手方向縁部2978、2984、3078、3084、3178、3184の1つの曲げ部2930、3030、3130は、フラットチューブ2910、3010、3110の最外部と実質的に平行であり、各被包囲側の長手方向縁部2982、2980、3082、3080、3182、3180の曲げ部2930、3030、3130の少なくとも一部分は、フラットチューブ2910、3010、3110の第1広幅側部2922、3022、3122及び第2広幅側部2924、3024、3124と実質的に平行である。
引き続き図34種々のフラットチューブ実施例を参照するに、被包囲側の長手方向縁部2382〜3282及び包囲側の長手方向縁部2378〜3284と、曲げ部2330〜3230の設計又は形状は、所望のパラメーターセットに従って調整し得るものとする。また、図34に示したインサート2334〜3234は狭幅側部2318、2320〜3218、3220を補強するためには使用されないが、他の実施例ではインサート2334〜3234の長手方向縁部2338、2340〜3238、3240の何れか又は両方が曲げ加工され、第1及び第2の各材料部分2312,2314〜3212、3214の各長手方向縁部2382、2380〜3282、3280及び2378、2384〜3278、3284の内部に配置される。更に他のフラットチューブ構成には、長手方向縁部に、先に言及したような1部材のストリップによる曲げ部を形成したものが含まれ得る。
図25〜図34に関連して説明した任意の2部材型の各フラットチューブ実施例では、フラットチューブ1710〜3210の全製造プロセスで、長手方向シーム部分1744、1746〜3244、3246又は移行部1716〜3216の幅寸法を、異なるフラットチューブ1710〜3210に対して調整し得るものとする。その結果、広幅側部1722、1724〜3222、3224の肉厚の急激な変化が補償され、低減され、又は回避もされ得る。例示目的上、図31及び図32Bに例示した距離e(長手方向縁部2156、2256の終端部から、相当する狭幅側部2120、2220の遠位端までの距離を表す)は、図31の実施例では図32Aや図32Bの各実施例のそれよりも著しく大きいが、この距離eは、所望に応じて任意の各実施例で変更できる。
図35〜図45には、本発明の色々の実施例に従う、フラットチューブ用の幾つかのインサートが例示され、任意のインサートを、ここで説明及び又は例示した任意のフラットチューブ実施例で使用できる。多くの実施例では、インサートはフラットチューブに沿って流れチャンネルを少なくとも部分的に画定する頂部と谷部とを多数有するものとして説明され得る。
図35〜図45に例示するフラットチューブ3310、3410、3510、3610は、インサート3334、3434、3534、3634を含み、その頂部3388、3488、3588、3688及び又は谷部3390、3490、3590、3690に全体的に画定される多数の細長開口3386、3486、3536、3686を有している。細長開口3386、3486、3586、3686は、インサート3334、3434、3534、3634の長手方向(即ち、インサート3334、3434、3534、3634を組み込むところのフラットチューブ3310、3410、3510、3610の内側部分の、全体的に長手方向に沿った方向)に沿って全体に伸延する。フラットチューブ3310、3410、3510、3610のある構成では、細長開口3386、3486、3536、3686はブリッジ部3392、3492、3592、3692によって断続される。各ブリッジ部3392、3492、3592、3692は、フラットチューブ3310、3410、3510、3610の第1及び第2の各材料部分3312、3314,3412、3414、3512、3514、3612、3614と実施的に平行に配向され得、また、インサート3334、3434、3534、3634の長手方向に沿って任意の所望の規則的又は不規則の間隔を有し得る。
先に説明したように、インサート3334、3434、3534、3634に細長開口3386、3486、3536、3686を設けることで、インサート3334、3434、3534、3634(そして結局は、そうしたインサート3334、3434、3534、3634を有するフラットチューブ3310、3410、3510、3610を備える熱交換器)の重量が、そうした細長開口3386、3486、3586、3686を持たないインサート3334、3434、3534、3634よりもずっと低減され得る。インサート3334、3434、3534、3634の設計形状に基づき、細長開口3386、3486、3586、3686を設けたこれらのインサートの重量を、類似寸法形状のインサート3334、3434、3534、3634と比較して50%まで低減させ得るものとする。
ある実施例では、図35〜図45に例示して先に説明したインサート3334、3434、3534、3634は、シート状材料(例えば、無限長さ又は一定長さのアルミニューム、アルミニューム合金、銅、真鍮その他の金属、又はその他材料)を切断し、切断したシート状材料の一部を本来のシート状材料の平面から外側に曲げ加工することで製造される。例えば、図35〜図45に示すインサート3334、3434、3534、3634の構成では、これらのインサートは約0.03mm(0.0011811in)の比較的薄い厚さのシート状金属から製造され得る。曲げ加工部分には細長スリットが含まれ得、これらの細長スリットは、この細長スリットに隣り合うシート材料部分を本来のシート状材料の平面から外側に曲げ加工することで開放される。曲げ加工は、シート状材料の本来の平面の各側の両方向で、又は一方向でのみなされ得、かくして形状の異なるインサート3334、3434、3534、3634を作製し得る。こうして形成した細長スリットと直交し且つ連結するような追加のスリットを切断加工して曲げ加工を容易化させ得る。ある実施例では、曲げ加工部分は、例えば図35〜図45の各実施例で例示したような円弧状縁部3394、3494、3594、3694を含み、ある実施例では、シート状材料の切断部(曲げ加工に先立つ)と、それによって形成した細長開口部3386、3486、3586、3686と、ブリッジ部3392、3492、3592、3692とが、二重T字形を画定する。
図35〜図45に例示したインサート3334、3434、3534、3634を含むフラットチューブ内で、所望の内圧安定性が実現され得ることが分かった。詳しくは、図35〜図45に例示したインサート3334、3434、3534、3634のろう付け表面(円弧状縁部3394、3494、3594、3694の上方部分により画定される)が、フラットチューブ3310、3410、3510、3610の第1広幅側部3322、3422、3522及び第2広幅側部3324、3424、3524とインサート3334、3434、3534、3634とを強力に接合させるに十分な大きさを有する。円弧状縁部3394、3494、3594、3694の各側面も、これらの円弧状縁部3394、3494、3594、3694を、フラットチューブ3310、3410、3510、3610の相当する第1広幅側部3322、3422、3522、3622及び第2広幅側部3324、3424、3524、3624にろう付けすることで同様に相互に連結され得る。そうした構成の薄板又はインサート3334、3434、3534、3634は平頂薄板とも称する。
図35〜図45に例示したフラットチューブに関連して先に説明したインサート3334、3434、3534、3634は優れた性能を提供する。例えば、前記接合が先に説明した寸法形状の比較的薄いシート状材料から構成した本発明のフラットチューブの強度を一段と向上させる。こうしたインサート3334、3434、3534、3634を使用した場合、圧力損失に関する利益があることも分かった。更には、上述した細長開口部3386、3486、3586、3686と、ブリッジ部3392、3492、3592、3692とを有するインサート3334、3434、3534、3634は、フラットチューブ3310、3410、3510、3610の第1及び第2の各材料部分3312、3314,3412、3414、3512、3514、3612、3614が相互に容易に横断方向に離間するのを防止する上でも役立ち得る。例えば、この構造は、フラットチューブアセンブリを完成させるべく実施する製造プロセス段階で、第1材料部分3312、3412、3512、3612が、第2材料部分3314、3414、3514、3614に関して、フラットチューブ3310、3410、3510、3610の長手方向にずれるのを防止する上で役立ち得る。これは、先に説明した、細長開口部3386、3486、3596、3696を有する頂部3388、3488、3588、3688及び又は谷部3390、3490、3590、3690が、フラットチューブ3310、3410、3510、3610の内側から第1広幅側部3322、3422、3522、3622及び第2広幅側部3324、3424、3524、3624の上部に弾性力を行使し、かくしてこれらの第1及び第2の各広幅側部を引張下に配置してそうしたずれを防止又は低減させるためである。
図35〜図45に例示した各実施例では、インサート3334、3434、3534、3634は2部材型のフラットチューブ3310、3410、3510、3610内に受けられ、このフラットチューブ内で長手方向シーム部分3344、3346、3444、3446、3544、3546、3644、3636が、第1材料部分3312、3412、3512、3612及び第2材料部分3314、3414、3514、3614上に伸延され且つ部分的に位置付けられるところの、フラットチューブ3310、3410、3510、3610の2つの材料部分を連結する。各実施例では、第1材料部分3312、3412、3512、3612及び第2材料部分3314、3414、3514、3614は相互に実質的に同一であるが、他の実施例ではインサート3334、3434、3534、3634は、ここで説明する本発明の任意の他の1部材又は2部材型のフラットチューブで使用され得る。例えば、第1材料部分3312、3412、3512、3612及び第2材料部分3314、3414、3514、3614は、図25及び図26に例示した本発明の実施例におけるように、一方の長手方向シーム部分3344、3444、3544、3644がフラットチューブ3310、3410、3510、3610の第1広幅側部3324、3424、3524、3624内に、他方の長手方向シーム部分3346、3446、3546、3636が第2広幅側部3322、3422、3522、3622内に、夫々配置されるように構成し得る。そうした実施例では、第1材料部分3312、3412、3512、3612及び第2材料部分3314、3414、3514、3614の一方の長手方向縁部3354、3356、3454、3456、3554、3556、3654、3656が、フラットチューブ3310、3410、3510、3610の実質的に内部を自由に伸延し、その結果、前記第1材料部分及び第2材料部分は、図25及び図26に例示した実施例に関連して先に説明したように、その幅寸法の許容誤差が比較的大きくなり得る。別の実施例では、長手方向シーム部分3344、3346、3444、3446、3544、3546、3644、3646は、図27に例示した本発明の実施例におけるように、第2広幅側部3322、3422、3522、3622又は第1広幅側部3324、3424、3524、3624の何れかの同じ広幅側部内に伸延するように位置付けられる。
ある実施例では、インサート3334、3434、3534、3634の長手方向縁部3338、3340、3448、3440、3548、3540、3648、3640の何れか又は両方は、相当する狭幅側部3318、3320、3418、3420、3518、3520、3618、3620の内部に伸延され得、且つ、図25〜図34に例示した各実施例に関連して先に説明した任意の様式で、狭幅側部3318、3320、3418、3420、3518、3520、3618、3620の内側の少なくとも一部分と整列するように形状付けされ得る。例えば、インサート3334、3434、3534、3634の長手方向縁部3338、3340、3448、3440、3548、3540、3648、3640は、狭幅側部3318、3320、3418、3420、3518、3520、3618、3620の何れか又は両方を補強するための、移行部3472、3672(例えば図39〜図42及び図45参照)及び又は円弧形状縁部3374、3474、3574、3674を有し得る。
インサート3334、3434、3534、3634と、フラットチューブ3310、3410、3510、3610との間のそうした関係が、強度及び安定性における先に説明したような著しい利益を提供し得る。そうした実施例では、補強された狭幅側部3318、3320、3418、3420、3518、3520、3618、3620の厚さは、第1材料部分3312、3412、3512、3612及び第2材料部分3314、3414、3514、3614と、インサート3334、3434、3534、3634との肉厚を合計した厚さに相当する。この関係を有するある実施例では、第1材料部分3312、3412、3512、3612及び第2材料部分3314、3414、3514、3614は約0.15mm(0.00591in)よりも大きくない肉厚を有し得、更には、約0.10mm(0.003937in)よりも大きい肉厚を有し得る。同じく、又はあるいは、そうした実施例ではインサート3334、3434、3534、3634は約0.10mm(0.003937in)よりも大きくない肉厚を有し得る。例えば、フラットチューブ3310、3410、3510、3610は肉厚が約0.12mm(0.0047224in)である第1材料部分3312、3412、3512、3612及び第2材料部分3314、3414、3514、3614を有し得、インサート3334、3434、3534、3634は約0.10mm(0.003937in)よりも大きくない肉厚を有し得る。他の実施例では、前記第1材料部分及び第2材料部分と、インサートとは何れも、伝熱性及び強度特性の良好な比較的コスト効率的な熱交換器を提供するべく、厚さは約0.15mm(0.0059055in)より厚くない。同じく他の実施例では、前記第1材料部分及び第2材料部分及び又はインサートは厚さが約0.03mm(0.0011811in)以上である。他の実施例では、インサート3334、3434、3534、3634は図25〜図34に例示した実施例に関連して説明した任意のインサート肉厚を有し得る。
図35、図39、図44及び図45に最も良く示されるように、図35〜図45に例示したインサート3334、3434、3534、3634では、先に説明した頂部3388、3488、3588、3688及び谷部3390、3490、3590、3690が、インサートの長手方向に延びる波形部3352、3452、3552、3652を画定する。これらの波形部の各側面は、フラットチューブ3310、3410、3510の第1広幅側部3324、3424、3524及び第2広幅側部3322、3422、3522と直交する又は実質的に直交し得(図35、図39及び図44参照)、又はフラットチューブ3610の第2広幅側部3622及び第1広幅側部3624に関する傾斜角度を形成し得る。図35〜図45に例示した任意の実施例では、直交する又は角度付けされた波形部分の各側面を所望に応じて使用することができる。また、インサート3334、3434、3534、3634を1つ以上の部品から作製して、形成したフラットチューブアセンブリが幾つかの実施例で4つ以上の部品を含むようになし得る。
ある実施例(インサート3334、3434、3534、3634を先に説明したように単一のシート状材料から構成する実施例を含む)では、インサート3334、3434、3534、3634はこのインサート又はフラットチューブの長手方向に全体にロール巻付けされる。例えば、あるフラットチューブ製造方法実施例では、2つのタイプのローラーを使用してインサート3334、3434、3534、3634をロール巻付けし、細長開口3386、3486、3586、3686と、頂部3388、3488、3588、3688及び谷部3390、3490、3590、3690とを、先に説明した長手方向で生じさせる。第1ローラーは、実質的に平坦なシートにスリットを形成するための切断ローラーであり得、第2ローラーは、図35〜図45に示した、円弧状縁部3394、3494、3594、3694を画定する頂部3388、3488、3588、3688及び谷部3390、3490、3590、3690を形成するための形成ローラーであり得る。先に説明した構成と同様に、フラットチューブ3310、3410、3510、3610を形成するところの第1材料部分3312、3412、3512、3612及び第2材料部分3314、3414、3514、3614の長手方向シーム部分3344、3346、3444、3446、3544、3546、3644、3646は、狭幅側部3318、3320、3418、3420、3518、3520、3618、3620から、フラットチューブの第1広幅側部3324、3424、3524、3624及び第2広幅側部3322、3422、3522、3622の内部に達する。然し乍ら、先に説明した2部材型のフラットチューブ実施例における如く、移行部3316、3416,3516,3616は第1広幅側部3324、3424、3524、3624及び第2広幅側部3322、3422、3522、3622の内部に配置され得る。やはり先の実施例で説明したように、移行部3316、3416,3516,3616の幅寸法(狭幅側部3318、3320、3418、3420、3518、3520、3618、3620の相当する遠位端までの測定値)を、フラットチューブの製造方法及び所望の仕様に基づいて決定することができるものとする。
引き続き、図35〜図45に例示した実施例を参照するに、細長開口3386、3486、3586、3686と、ブリッジ部3390、3490、3590、3690とを備える、ここで説明したようなインサート3334、3434、3534、3634を有するフラットチューブ3310、3410、3510、3610の実施例(先に説明した比較的薄肉のフラットチューブ壁材料を有するものを含む)のある構成で、フラットチューブの小直径dを少なくとも約0.7mm(0.027559in)とした場合に、ラジエターのような多くの用途で良好な性能が提供されることが分かった。また、小直径dを約1.5mm(0.059055in)よりも大きくないようにしても、ラジエターのような多くの用途、特には、先に説明した比較的薄い壁材料を有する本発明のフラットチューブ実施例でで良好な性能が発揮されることも分かった。給気冷却装置その他の用途では小直径dは約10.0mm(0.3937in)より厚くしても尚、良好な性能が発揮されることが分かった。その他の実施例では、ここに開示した全てのフラットチューブ実施例に関連して先に説明した任意の小直径d及び大直径Dを使用し得るものとする。図35、図39、図44、図45に例示したフラットチューブ3310、3410、3510、3610は、これらのフラットチューブを構成するために使用する出発材料の幅寸法に少なくとも部分的に基づいて、所望の寸法(ここに開示した全てのフラットチューブ実施例に関連して先に説明した寸法をも含む)を有し得る。この点に関し、フラットチューブを回転ローラーを使用して製造する場合、そうしたローラー(図示せず)は、もっと幅広の又は狭幅のフラットチューブを製造するように調節され得る。他のフラットチューブ構成に対しては、フラットチューブ製造用の各ローラーをフラットチューブの所望の寸法形状に従って交換し得る。
図35〜図45に例示した実施例のフラットチューブ3310、3410、3510、3610で、第1材料部分3312、3412、3512、3612及び第2材料部分3314、3414、3514、3614及び又はインサート3334、3434、3534、3634は、これら各部品の2つ以上及び又はある場合にはその他の要素(例えば、熱交換器の冷却用グレート)を連結するためのろう付け材料コーティングを含み得る。ある実施例では、前記第1及び第2の各材料部分及びインサートはアルミニューム又はアルミニューム合金から構成されるが、他の実施例ではこれらの各部品をその他の好適な又はろう付け用ではない材料から構成され得る。
特に図35〜図38に例示した実施例を参照するに、ある実施例では、細長開口3386を断続するブリッジ部3390はインサート3334の幅寸法全体に掛け渡されるその他のブリッジ部と連続又は整列されない。そうではなく、細長開口を断続するこれらのブリッジ部3390は、細長開口3386の何れか又は両方の側部に隣り合う各ブリッジ部3390に関してスタガー配列(即ち、インサート3334に沿って異なる長手方向位置に位置付ける)される。図39〜図42に示すような他の実施例では、細長開口3486を断続するブリッジ部3492は、隣り合う細長開口3486を断続する2つ以上のブリッジ部3492が、インサート3444に沿った同じ長手方向位置で整列又は実質的に整列するように整列され得る。別の実施例では、ブリッジ部3390及び3492間での各流れチャンネル3316及び3416に沿った距離は、広幅側部3322、3324、3422、3424が細長開口3386、3486を閉鎖し得ることから、個別のものであり得る(即ち、隣合う流れチャンネル3316、3416と流体連通しない)。図35〜図42に例示した実施例ではブリッジ部の構成が製造上の観点から利益を提供するが、更に他の実施例ではブリッジ部を所望の任意のその他の様式下に配置することができる。
流れチャンネル3316、3416により画定される水力直径は、相当するインサート3334、3434の頂部3388、3488と、谷部3488、3490との設計形状によって画定される。水力直径は、例えば、小直径dが約0.8mm(0.031496in)であり且つインサート3334、3434のの幅寸法を横断する流れチャンネル3316、3416の数が比較的多いことを考慮して、比較的小さくすることができる。
引き続き図35〜図38に示す実施例を参照するに、例示された波形部3352は、インサート3334(もしくはフラットチューブ3310)の概略中間平面の周囲で“揺動”する。言い換えると、インサート3334の各側面及び円弧形状縁部3374は、フラットチューブ3310の各広幅側部3322、3324の間部分に画定され且つこれら広幅縁部と実質的に平行な、このインサート3334の一部分から、第1及び第2の各材料部分3312、3314に向けて反対方向に伸延する。広幅側部3322、3324の間の前記インサートの一部分は、図37に示すようにインサート3334の中間平面位置に位置付け得るが、インサート3334の各端部から本来の平坦なシート平面の何れかの側部までの間の任意の位置に位置付け得るところの頂部3390と谷部3388とが、この一部分から伸延される。また、インサート3334は、図35に示すの構成では例示した波形部3386の頂部3390と谷部3388とに形成した細長開口3386を有しているが、これらの開口3386、3388は他の実施例では必ずしも頂部3390と谷部3388との両方に画定させる必要はない。
図38〜図42に示す実施例では、波形部3452はそうではなく、インサート3434の一方の側部に形成される。詳しくは、インサート3434はフラットチューブ3410の広幅側部3422、3424に関する中央平面内にではなくむしろ、フラットチューブ3410の下側のほぼ広幅側部3424位置にあり、しかも、図39に示す構成では例示した波形部3452の山部3488においてのみ、細長開口部3486を有している。
ある実施例では、ここで説明した任意のインサートを、インサートの幅寸法に沿って2つ以上のセクションに分離し、ある実施例では相互に流体的に隔絶された2つ以上の流れチャンネルを画定させることができる。インサートは、その全体又は一部に画定した長手方向に伸延する1つ以上の区画部分を形成することでそのように分離させ得る。例えば、図44及び図45の実施例では、インサート3534、3634には、所望の任意数の流れチャンネル3516、3616を有する少なくとも2つの流れチャンバを備えるフラットチューブ3510、3610を提供する、少なくとも1つの区画部分3596、3696が形成される。これにより、フラットチューブ3510、3610内を流れる流れ媒体が2つに分離される。図44及び図45に例示した各フラットチューブ3510、3610は、そうした流れチャンバを2つ有し、かくして、(例えば)一方の流れチャンバ内で流体を前方に流し、他方の流れチャンバ内では同じ又は別の流れ媒体を逆方向に戻すように流すことができる。
本発明の種々の実施例に従う多数のフラットチューブは、単一の材料片から形成するものとして説明(例えば、図16〜図23に例示した、フラットチューブ910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1610を形成するために使用したと同じ材料片からなる第1及び第2の各材料部分912、914、1012、1014、1112、1114、1212、1214、1312、1314、1412、1414、1512、1514、1612、1614により画定される多数の内側曲げ部928、1028、1128、1228、1328、1428、1528、1628を各々有するフラットチューブ910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1610)された。以下に詳しく説明するように、内側曲げ部928、1028、1128、1228、1328、1428、1528、1628は、少なくとも部分的に、これらのフラットチューブを貫く流れチャンネル916、1016、1116、1216、1316、1416、1516、1616を画定する。
本発明の他の実施例では、1部材型のフラットチューブには、このフラットチューブの内部に受けられた(ある実施例では内部に固定した)別個の材料片から構成したインサートを設け得る。そうしたフラットチューブの2つの例としての、インサート3734、3834を有するフラットチューブ3710、3810を図46、図47及び図48に例示する。先に説明した1部材型のフラットチューブと同様に、フラットチューブ3710、3810は、広幅側部3722、3724、3822、3824と、補強された2つの狭幅側部3718、3720、3818、3820とを画定する比較的薄肉のシート状材料(例えばストリップ)から構成され得る。ある実施例では、シート材料は厚さ約0.15mm(0.0059055in)未満としても多くの用途で良好な性能を提供することが分かった。また、ある実施例ではシート状材料の厚さを約0.03mm(0.0011811in)より厚くしても多くの用途で良好な性能を提供することが分かった。シート状材料の厚さはここに例示した以外の寸法とすることができる。
図46〜図48を引き続き参照するに、シート状材料の各長手方向縁部3778、3782、3878、3882は、一方の長手方向縁部3778、3878が他方の長手方向縁部3782、3882と突き合わせ状態で接触してフラットチューブ3710、3810の狭幅側部3718、3818を形成するように形状付けされ且つ相互に移動される。狭幅側部3718、3818は、この狭幅側部3718、3818の位置でのシート状材料の少なくとも1つの180°曲げ部によって画定され得、又は、狭幅側部3718、3818を閉鎖するために使用する1つ以上のその他形式の曲げ部(以下に詳しく説明する)によって画定され得る。狭幅側部3720、3820は、シート状材料を少なくとも部分的に折り曲げて、第1及び第2の各長手方向縁部3778、3782、3878、3882を先に説明したように相互方向に寄せ合わせる事により形成される。ある実施例では狭幅側部3720、3820は、シート状材料を2回折り返すことで、これらの狭幅側部の位置にシート状材料の少なくとも3倍の肉厚部分を含み得る。
ある実施例では、フラットチューブ3710、3810を製造するための方法には、先に説明したように、狭幅側部3720、3820の位置に補強用の曲げ部3730、3830(図46〜図48では記号Fで示される)を形成するためにシート状材料を曲げ加工するに先立って、フラットチューブ3710、3810を閉鎖するように相互方向に寄せ合わされる長手方向縁部3778、3782、3878、3882を曲げ加工あるいはそうでなければそのように形成することが含まれ得る。他の実施例ではこうした方法は同時に又は実質的に同時に実行される。
図46及び図47に1部材型のフラットチューブ3710として示すような1部材型のフラットチューブ実施例では、フラットチューブ形成用に使用したシート状材料の一方の長手方向縁部3778が、他方の長手方向縁部3782のそれよりもずっと大きな形状の円弧形状部を画定する。そうした構成上の利益の1つは、大きい円弧形状部を画定する長手方向縁部3778を小さい方の円弧形状部を画定する長手方向縁部3782の周囲に配置することで、完成したフラットチューブ3710は、全体的に口開きを生じない又は口開きに対する抵抗性を有することである。然し乍ら、他の実施例では各長手方向縁部3778及び3782は円弧形以外の形状を有し得る。例えば、図48に例示する長手方向縁部3878及び3882は相互に連結され得且つ、これに限定しないが、図2及び図6〜図11に関連して例示し及び又は先に説明した任意の長手方向縁部形状を含み得る多数の異なる形状を有する。また図48に例示する長手方向縁部3878及び3882は長手方向縁部3738及び3740の何れか又は両方と相互に連結され得、これに限定しないが、図14及び図15に関連して例示し及び又は先に説明した任意の長手方向縁部形状を含み得る多数の異なる形状を有する。
図46〜図48に示す1部材型のフラットチューブ3710、3810の狭幅側部3718、3720、3818、3820は、各々、フラットチューブ3710、3810を形成するために使用するシート状材料の少なくとも2倍の厚さを有する。2つの狭幅側部3720、3820は、これらの狭幅側部3720、3820の部分に形成した追加的な曲げ部3730、3830によって、シート状材料の3倍の厚さを有する。他の実施例では、狭幅側部3718、3720、3818、3820の何れかにおける補強性が、これらの狭幅側部位置に追加的な曲げ部3730、3830を形成することで一層増強される。図1〜図24の任意の実施例に関連して説明した、2つの長手方向縁部を連結することで画定される狭幅側部を補強するための任意形式の曲げ部を、図46〜図48に例示した第1狭幅側部3718、3818を補強するために使用することができる。同様に、図16〜図24に例示した任意の実施例に関連して説明した、連続的なシート状材料により画定される狭幅側部を補強するための任意の形式の曲げ部を、図46〜図48に例示した第2狭幅側部3720、3820を補強するために使用することができる。
図46〜図48に例示した2つの実施例では、インサート3734、3834は、フラットチューブ3710、3810製造時にこれらのフラットチューブの内部に受けられるが、ある実施例ではインサート3734、3834は第2狭幅側部3720、3820(先に説明した補強用の曲げ部3730、3830を画定する)を作製した後、フラットチューブ3710、3810が尚、図46〜図48に示すように部分的に開放している間に挿通させ得る。あるいは、又は更には、フラットチューブ3710、3810の広幅側部3722、3724は、図1〜図13及び図16〜図24(例えば)に例示したようなそれと類似の、少なくとも部分的に流れチャンネルを形成する内側曲げ部を有し得る。
インサート3734を有する1部材型のフラットチューブ3710の形成方法例は、例えば図46に例示される。先ず、曲げ部3730(記号Fで示す)を形成し、同時に各長手方向縁部3778、3782を形成する。あるいは、長手方向縁部3778、3782の一方のみを形成し、その間、他方の長手方向縁部は未形成とする。図46に例示した実施例及び、図46に(a)として例示した製造ステージで、一方の長手方向縁部3782には円弧部3762が既に形成されており、他方の長手方向縁部3778には、前記長手方向縁部3782によって画定される円弧部3762の周囲を少なくとも部分的に伸延する大きい方の円弧部3766として形成されるところの、単一の曲げ部3730が設けられる。
図46に(b)として例示する製造ステージでは、前記ステージ(a)に示した曲げ部3730に更に曲げ部3730を追加することで、2つの補強用の曲げ部3730が完成される。従って、これらの曲げ部3730の位置には、1部材型のフラットチューブ3710を形成するために使用したシート状材料の3倍の厚さの部分が形成される。
図46に(c)として例示する製造ステージでは、各曲げ部3730は、これら曲げ部を曲げることによる、フラットチューブ3710の第2狭幅側部3720の形成が開始される。製造プロセスのこの中間ステージでは、1部材型のフラットチューブ3710の円滑な外面を提供するための移行部3758が、一方の広幅側部3722に形成される。移行部3758は、別構成のフラットチューブ3710の他方の広幅側部3724の、実質的に曲げ部3730に隣り合う位置にも形成され得る。そうした移行部3758及びこれら移行部が曲げ部3730又は長手方向縁部3778を凹所様式で受ける構成により提供されるフラットチューブ3710の円滑な表面は、フラットチューブ3710を他の要素にろう付け、溶接又は接着する必要がある場合に有益であり得る。
図46に(d)として例示する次の製造ステージでは、フラットチューブ3710内にインサート3734が挿通される。インサートは、ここで説明した以外の任意形状のものを使用することができる。波形のインサート3734の一方の長手方向縁部3738が、長手方向縁部3782の小円弧部3762内に最初に配置され得る。あるいは、インサート3734の一方の長手方向縁部3740を、図46及び図47に示すように、小円弧部3762とは反対側の狭幅側部3720の内部に最初に配置させ得る。インサート3734は、図46及び図47に(d)として例示する製造ステージでの挿通時には所定の引長状態とされ得る。詳しくは、インサート3734は、このインサート3734を広幅側部3724から若干離間させるように弓形に変形させる又は、インサート3734をフラットチューブ3710内に配置するために必要な圧縮力に抗してインサート3734を拡張させ、かくして、1部材型のフラットチューブ3710を閉鎖する間に狭幅側部3718、3720内に押し込ませる張力を有する形状とされ得る。図46に(e)で例示する製造ステージでは、長手方向縁部3778に大円弧部3766が形成され且つ他方の長手方向縁部3782の小円弧部3762の周囲に配置され、かくしてフラットチューブ3710を閉鎖する。従って、上述したインサート3734(もし使用する場合)の小円弧部は除去され、インサート3734の形状付けされた長手方向縁部3738、3740は何れも、フラットチューブ3710の狭幅側部3718、3720の内部に組み込まれる。
図48に例示した1部材型のフラットチューブ3810の形成方法は、図46及び47を参照して先に説明した実施例のそれと多くの点で類似するものである。従って、以下に説明する特徴及び先の説明と不一致又は互換性のない部分を除き、フラットチューブ3810に関する詳しい上方についてはフラットチューブ3710の製造に関する先の説明を参照されたい。
図48に(a)として示す製造ステージでは、フラットチューブ3810の製造用に使用した単一のシート状材料は、フラットチューブ3810の第2狭幅側部3820を部分的に画定する曲げ部3830を含む。この単一のシート状材料の同じ場所に、前記曲げ部と重なる別の曲げ部を形成した後、図48の(c)に最も良く例示されるような位置でシート状材料を折り曲げる。補強された第1狭幅側部3818は、対向する長手方向縁部3878、3882を相互方向に持ち来たしてフラットチューブ3810を閉じることで少なくとも部分的に形成される(図48の(d)及び(e)参照)。フラットチューブ3810は、長手方向縁部3878、3882と、インサート3834の長手方向縁部3838とを連結して屈折させる又は曲げることで閉鎖される。詳しくは、インサート3834の長手方向縁部3838を長手方向縁部3878、3882の間の位置に配置する。図48の(f)に例示するフラットチューブ3810は、製造の最終ステージのものである必要はない。長手方向縁部3878、3882、3838によって画定される曲げ部は図14及び図15に示すように相互に接触する状態に配置し得るが、先に説明したように、ここで説明及び又は例示する任意のその他の、狭幅側部の補強された曲げ部構成を使用することができる。一般に、狭幅側部3818を創出させるために形成した曲げ部又は屈折部の数は、狭幅側部3818の安定性を少なくとも部分的に決定する。
所望であれば、図46〜図48に例示したフラットチューブ3710、3810に、広幅側部3722、3724、3822、3824の何れか又は両方の、熱交換が生じると考えられるような位置であるところの所定部分に、補強材を配置し得る。これらの補強材は多数の異なる形態、例えば、フラットチューブ3710、3810を形成するために使用したシート状材料の1つ以上の追加の曲げ部にろう付け、溶接又は任意のその他様式下に取り付けた、フラットチューブ3710、3810を画定するシート状材料とは別個のシート状材料の1つ以上の層形態のもので有り得る。
フラットチューブ3710、3810(補強部を有する又は無しの)を構成する幾つかの実施例では、先に説明した比較的薄肉の材料を使用することで、これらのフラットチューブを使用して形成した熱交換器の重量は著しく低減され得、他方、その熱交換能力が改善される。熱交換器の重量低減と熱交換能力が改善される他の原因は、フラットチューブ3710、3810の各広幅側部3722、3724、3822、3824が、2つ以上のフラットチューブ3710、3810間の熱交換器内に配置され得るところの、フラットチューブのフィン、リブその他の熱交換器要素(図示せず)と良好なろう付けによってフラットチューブ3710、3810が確実に連結されることである。上述した1部材型のフラットチューブ3710、3810の特徴に基づき、フラットチューブ3710、3810はそうした熱交換器要素と連結する実質的に平坦な外面を有する。
更には、図46〜図48に関して説明したフラットチューブ3710、3810の特徴は、本件出願で説明したフラットチューブの任意のその他構成に対しても適用し得るものとする。
フラットチューブ3710、3810の製造方法に関し、ある実施例では、図49に例示するように2つのシート状材料の無限のストリップがローラーコンベヤライン3701に送られ得る。多くの場合、アルミニューム又はアルミニューム合金がフラットチューブ3710、3810の好ましい材料と考えられるが、フラットチューブ3710、3810に対してその他の金属及び材料が好適な場合もある。図46〜図48に示したフラットチューブ3710、3810を参照するに、フラットチューブ3710、3810の第1材料部分3712、3812及び第2材料部分3714、3814を形成するシート状材料は、材料の無限のストリップ(例えばシート状金属)から受けられ、インサート3734、3834は、別の材料の無限のストリップ(例えばシート状金属)から形成され得る。ローラーコンベヤライン3701の開始ステージの1つ(ある実施例では材料ストリップの形状付け以前の)で、材料ストリップの、所望の個別のフラットチューブ長さに相当する距離位置に穿孔がなされる。ある実施例ではシート状材料は、シート状材料の形状付けの最中又は後であり得るそうした穿孔加工後に形状付けされ得る。図49に示されるように、フラットチューブ3710、3810内にインサート3734、3834を挿通するところの挿通部分3703は、ローラーコンベヤライン3701の下流側部分に位置付けられる。先に説明したように穿孔された各孔は、フラットチューブ3710、3810にインサート3734、3834を挿通前に相互に整列(即ち、ある実施例では1部材型のフラットチューブ3710、3810と実質的に直交する共通平面内にその全てが配置される)され、かくして各フラットチューブ3710、3810をその後に分離し得るようにすべきである。
図46〜図48に例示する1部材型のフラットチューブの各実施例は、各フラットチューブ3710、3810から分離され且つ各フラットチューブ3710、3810を受けるインサート3734、3834を各々有するが、他の実施例では、1部材型のフラットチューブを、この1部材型のフラットチューブと一体化したインサートを有する(即ち、フラットチューブ3710、3810を構成するために使用したシート状材料の同じ一体部片から形成した)構成とすることができることが分かった。例えば、図50〜54には5つのそうしたフラットチューブ3910、4010、4110、4210、4310が例示される。図50〜図54を参照して以下に説明する特徴は、不一致又は互換性のない部分を除き、ここで説明する任意の他のフラットチューブ実施例に対しても適用することができるものとする。
図50〜図54に例示する各実施例では、単一のシート状材料片(例えば、シート状金属のストリップ)が、フラットチューブ3910、4010、4110、4210、4310及びインサート3934、4034、4134、4234、4334の何れにも形成される。図50〜図54に例示するフラットチューブ3910、4010、4110、4210、4310には、補強された、対向する各狭幅側部3918、3920、4018、4020、4118、4120、4218、4220、4318、4320を含み且つ壁厚は比較的薄い。ある実施例では、多くの用途で良好な性能を提供するためには、シート状材料は厚さ約0.15mm(0.0059055in)未満で有れば良く、また、ある実施例では0.03mm(約0.0011811in)より厚くしても良いことが分かった。シート状材料の厚さはここに例示した以外の寸法とすることができる。ある実施例で使用できる、そうした比較的薄肉の材料を使用することで、これらのフラットチューブ3910、4010、4110、4210、4310を使用して形成した熱交換器は比較的低重量とされ得、他方、その熱交換性が改善される。1部材型のフラットチューブ3910、4010、4110、4210、4310の各狭幅側部3918、3920、4018、4020、4118、4120、4218、4220、4318、4320が共に、以下に詳しく説明するように補強され得ることから、熱交換器の組み立て中にフラットチューブ3910、4010、4110、4210、4310の配向を確認する必要性が低減され又は排除され得る。
図50〜図54に関連して以下に説明する各フラットチューブは、図1〜図34に例示した任意の実施例に関連して説明した任意の寸法形状を有し得る。例えば、ある実施例では、図50〜図54に例示した任意のフラットチューブ3910、4010、4110、4210、4310は、約0.7mm(0.0027559in)よりも大きい小直径dを有し得、他の実施例では小直径dは約15mm(0.59055in)未満であり得る。他の例として、図50〜図54に例示した任意のフラットチューブ3910、4010、4110、4210、4310は、約8mm(0.31496in)よりも大きい大直径Dを有し得、他の実施例では約300mm(11.811in)未満であり得る。然し乍ら、別の実施例ではここで開示した全てのフラットチューブ実施例に関連して先に説明した任意の小直径d及び大直径Dを使用し得るものとする。
先ず、図50に例示した実施例を特に参照するに、単一のシート状材料片から形成したフラットチューブ3910が示され、完成状態での1部材型のフラットチューブ3910内に流れチャンネル3916を形成する様式下に波形に形状付けされた中央部分3905を有している。この中央部分3905の両側部は、フラットチューブ3910の相当する各狭幅側部3918、3920を補強するために使用する1セットの曲げ部3930による側面から構成される。他の実施例では、中央部分3905の一方の側部のみが、1セットの曲げ部3930による側面から構成(フラットチューブ3910の狭幅側部3918、3920の一方のみをこの様式で補強する必要がある場合の如く)される。中央部分3905は、何れかの側部が任意数の補強用の曲げ部による側面から構成され、対向する各側部におけるそれらの曲げ部は同じ数、形状又は寸法である必要はないものとする。図50に例示した実施例では、シート状材料は、1部材型のフラットチューブ3910の各広幅側部3922、3924を画定する外側部分3907をも有する。外側部分3907は、先に説明した1セットの曲げ部3930から伸延され且つこれらの曲げ部3930と一体化されて曲げ部3930を少なくとも部分的に包囲するように形状付けされるが、外側部分3907は他の実施例では曲げ部3930を包囲又は完全には包囲せず、その場合は1部材型のフラットチューブ3910内で流れチャンネル3916を少なくとも部分的に閉鎖するように屈折される。シート状材料は、中央部分3905の周囲に伸延して流れチャンネル3916を閉鎖し得るところの、一方の外側部分(例えば、中央部分3905の2つの側部の一方のみにおける曲げ部から伸延する)のみを画定するように形成されるものとする。
ある実施例では、図50に例示するフラットチューブ3910は、図50(a)に示すようなシート状金属その他の好適な材料からなる無限のストリップ又は無限ベルト3909の様な無限のシート状材料からなるロールライン(例えば図49に示すロールライン3701のような)で効率的に製造され得る。材料の無限のストリップ3909は、2つの長手方向縁部3938、3940を含む。先ず、図50(b)に示すように、2セットの多数の曲げ部3930を無限のストリップ3909に形成して、後でフラットチューブ3910の狭幅側部3918、3920と成る部分を形成する。例示した多数の曲げ部3930の各セットは無限のストリップ3909の6カ所の180°屈折部分から構成され、隣り合う各曲げ部3930は、これらの曲げ部3930を画定する屈折部分間に空間が殆ど又は全くない状態で相互に接触する。図50に例示される各曲げ部3930間に示される間隙部分は、各曲げ部3930を詳細に示す目的のみのために示されるものである。また、図50には各曲げ部セットには6つの曲げ部3930を示したが、多くの実施例では、フラットチューブ3910の少なくとも部分的に所望の仕様(例えば寸法形状)に基づいて決定される任意のその他の数の曲げ部3930を、先に説明したように中央部分3905に隣り合って設け得るものとする。
次いで、図50(c)に示されるように、多数の曲げ部3930の各セットの間に波状セクション3911を形成する。然し乍ら、他の実施例では波状セクション3911は、そうではなく、曲げ部3930を形成すると同時に又は曲げ部の形成に引き続いて形成され得る。波状セクション3911は任意の所望の形状の多数の波形部を有し得、そうした所望形状には、これに限定しないが、組み立て状態における1部材型のフラットチューブ3910の各広幅側部3922、3924に関して傾斜した側面を有する波形部、四角形の波形を有する波形部、湾曲した波形(例えば正弦波)を有する波形部、ここで説明した任意のその他の形状を有する波形部及びそれら形状の任意の組み合わせ形状を有する波形部、が含まれ得る。
図50(d)に例示するフラットチューブ3910を形成するための製造プロセスが、点線で示す2つの矢印に従い順次実施される。詳しくは、曲げ部3930及び波状セクション3911を形成した後、曲げ部3930の多数のセットに連結したベルトセクション3913を、相当する多数の曲げ部3930の周囲に且つ波状セクション3911を横断して配置し、かくして、1部材型のフラットチューブの長手方向に伸延する流れチャンネル3916を形成する。言い換えると、各ベルトセクション3913が、多数の曲げ部3930を外側から包囲又は少なくとも部分的に包囲し、更に伸延して波状セクション3911を覆う。また、図50の(c)及び(d)に例示するように、一方の長手方向縁部3978を折り曲げて第1狭幅側部3918上に配置し且つこの第1狭幅側部位置の多数の曲げ部3230に向けて伸延させ且つ包囲させ、他方の長手方向縁部3980を折り曲げて第2狭幅側部3920上に配置し且つこの第2狭幅側部3920位置の多数の曲げ部3230に向けて伸延させ且つ包囲させる。フラットチューブ3910のある実施例では、各長手方向縁部3978、3980は、相当する狭幅側部3918、3920を覆わない又は部分的にのみ覆う。なぜなら、これらの狭幅側部3918、3920は、先に説明した多数の曲げ部3930が設けられることで充分に安定化され得るからである。
図50(d)に例示するような完成した状態で、フラットチューブ3910の波状セクション3911の波の頂部及び谷部(又は、流れチャンネル3916を画定する異なる形状を有する、中央部分3905のその他の特徴構成)が、1部材型のフラットチューブ3910の広幅側部3922、3924の何れか又は両方にろう付け、溶接又はその他任意の好適な様式下に固定される。詳しくは、図50(d)に例示する波の頂部及び谷部の各点が、波状セクション3911と、このセクションに隣り合う各広幅側部3922、3924との間に形成し得るろう付け連結部を概略例示する。
図51には、本発明の追加的実施例に従う一体的なインサートを備える1部材型のフラットチューブが例示される。本実施例はその構造上の特性が、図50に関連して先に説明したフラットチューブの実施例のそれと大部分で同じであり、従って、以下の説明は図50に関連して先に説明した各実施例のそれとは異なる構造及び特徴構成を中心としたものであるので、図51に例示したフラットチューブの構造及び特徴構成に関する追加的情報及び、構造や特徴構成の考え得る変更例に関しては、図50に関連する先の説明を参照されたい。図51に例示する実施例の構造及び特徴構成の内、図50の各実施例のそれらに相当するものは、今後、4000番台の数字を順次付記して示すものとする。
図51を参照するに、1部材型のフラットチューブ4010が示され、1枚のシート状材料(例えばシート状金属ストリップ)から形成されている。この特定実施例では、シート状材料の中央部分4005は、フラットチューブ4010の広幅側部4022、4024間に位置付けられた流れチャンネル4016を少なくとも部分的に形成する波状セクションを創出する波形となっている。中央部分4005は、図50を参照して例示した任意の形状を有し得る。
1部材型のフラットチューブ3910(図50参照)の狭幅側部3918、3920を補強するための多数の曲げ部3930の使用の別態様として、又はその追加策として、図51に例示する1部材型のフラットチューブ4010では、狭幅側部4018、4020の位置に輪郭部4015(即ち、コイル状のワイヤ、マンドレル、中空又は中実のインサート、その他)を使用する。輪郭部4015は、狭幅側部4018、4020の何れか又は両方に位置付け得、ある実施例では、これらの狭幅側部4018、4020のの何れか又は両方の位置に形成されるところの、図50に関連して先に説明した曲げ部3030と類似の曲げ部を補強し得る。フラットチューブ4010の製造プロセスで、輪郭部4015はコイル巻解き又はそうでなければシート状材料4009と長手方向で平行に配置され得る。配置したこれらの輪郭部4015間に波状セクション4011を加工した後、シート状材料の、輪郭部4015に隣り合うベルトセクション4013が、輪郭部4015に外側から巻付けられ、波状セクション4011を横断して配置され、図51に点線矢印で示すような広幅側部4022、4024を形成する。ベルトセクション4013は波状セクション4011に連結され、狭幅側部4018、4020の輪郭部4015にも連結され得る。また、シート状材料4009の各長手方向縁部4078、4080は相当する輪郭部4015の周囲に曲げ付けられ狭幅側部4018、4020の上に配置される。
従って、図51の1部材型のフラットチューブ4010の各狭幅側部4018、4020は、これらの狭幅側部4018、4020がシート状材料4009の各長手方向縁部4078、4080の相当する1つによって包囲されるように、輪郭部4015の1つから形成される。
図52〜図54には、本発明の追加的実施例に従う一体的なインサートを備える1部材型のフラットチューブが例示される。これらの実施例は、その構造上の特性が、図50及び図51に関連して先に説明したフラットチューブの実施例のそれと大部分で同じであり、従って、以下の説明は図50及び図51に関連して先に説明した各実施例のそれとは異なる構造及び特徴構成を中心としたものであるので、図52〜図54に例示した、一体的なインサートを備えるフラットチューブの構造及び特徴構成に関する追加的情報及び、そうした構造や特徴構成の考え得る変更例に関しては、図50及び図51に関連する先の説明を参照されたい。図52〜図54に例示する実施例の構造及び特徴構成の内、図50及び図51の各実施例のそれらに相当するものは、今後、4100、4200、4300番台の数字を順次付記して示すものとする。
図52〜図54には、単一のシート状材料4109、4209、4309(例えば、アルミニューム、アルミニューム合金その他の金属又は好適な材料)から形成したフラットチューブ4110、4210、4310の実施例が夫々、完成前の状態で例示されている。これらの特定実施例におけるフラットチューブ4110、4210、4310では、シート状材料4109、4209、4309の一部分4105、4205、4305が波状様式下に形状付けされ、流れチャンネル4116、4216、4316を形成するべく、フラットチューブ4110、4210、4310の広幅側部4122、4222、4322の各間部分を伸延する。また、各狭幅側部4118、4120、4218、4220、4318、4320は、シート状材料4109、4209、4309の連結セクション4117、4119、4217、4219、4317、4319によって少なくとも部分的に形成され、長手方向縁部4178、4180、4278、4280、4378、4380がこれらの連結セクション4117、4119、4217、4219、4317、4319を包囲する。
図52及び図53に例示する各実施例では、相互に重なり合う、長手方向縁部4178、4180、4278、4280及び連結セクション4117、4119、4217、4219が、狭幅側部4118、4120、4218、4220位置の壁厚を2倍化し、一般に、比較的薄い壁材料(先に説明したような)を使用するフラットチューブ4110、4210、4310の多数の用途に対する安定性が提供される。図54に例示するような他の実施例では、連結セクション4317、4319の1つ以上の曲げ部4330を介して、狭幅側部4118、4120、4218、4220が比較的強力に補強される。言い換えると、シート状材料4309の、狭幅側部4318、4320の位置で長手方向縁部4378、4380と重なり合う部分は、1つ以上の曲げ部4330によって更に補強され得る。そうした実施例では、曲げ部4330は、シート状材料4309を曲げてその第1広幅側部4322と第2広幅側部4324とを閉鎖するように相互方向に寄せ合わせると、少なくとも部分的に狭幅側部4318、4320を画定するように形状付け(例えば丸味付け)される。あるいは、又は追加的には、狭幅側部4318、4320位置の長手方向縁部4378、4380に、例えば図34に例示する、グループDのフラットチューブ実施例におけると類似の様式下に、1つ以上のそうした補強用の曲げ部4330を設け得る。そうした補強用の曲げ部4330を使用する実施例では、狭幅側部4318、4320は、波状セクション4311や広幅側部4322、4324のそれよりも比較的厚い肉厚を有する。従って、フラットチューブ4310の、狭幅側部4318、4320の様に応力負荷の比較的大きい部品の補強を十分に行い、比較適応力負荷の軽い、広幅側部4322、4324及び又は波状セクション4311のような部品は壁厚は比較的薄くすることができる。
補強用の曲げ部4330は、図52〜図54に関連して先に説明した任意の実施例で狭幅側部の任意位置に使用し得るが、他の実施例では狭幅側部4118、4120、4218、4220、4318、4320の何れかはそうした補強用の曲げ部を持たないようにもすることができる。また、狭幅側部4138、4238、4318の何れかにおけるそうした補強用の曲げ部4130、4230、4330の数は他方の狭幅側部4120、4220、4320のそれとは異なり得、及び又は、一方の狭幅側部の位置での補強用の曲げ部4130、4230、4330の各位置(例えば、連結セクション4117、4119、4217、4219、4317、4319又はこれらの連結セクションに重なる長手方向縁部4178、4180、4278、4280、4378、4380のみにおける)は、他方の狭幅側部の位置での補強用の曲げ部4130、4230、4330の各位置(例えば、長手方向縁部4178、4180、4278、4280、4378、4380のみにおける又は、これら長手方向縁部に夫々重なる連結セクション4117、4119、4217、4219、4317、4319のみにおける)とは異なり得る。
図52〜図54に例示した1部材型のフラットチューブ4110、4210、4310に関連して説明した多くの実施例では、シート状材料4109、4209、4309の重なり合う各長手方向縁部4178、4180、4278、4280、4378、4380は、壁の移行部4158、4160、4258、4260、4358、4360が、長手方向縁部4178、4180、4278、4280、4378、4380を配置するところの狭幅側部4118、4218に接近して又はそれらの狭幅側部位置に位置付けられるように、これらの移行部内に配置され得る。これにより、長手方向縁部4178、4180、4278、4280、4378、4380を相互に閉鎖する位置に向けて移動させて1部材型のフラットチューブ4110、4210、4310を形成すると(図52〜54の点線矢印に示す)、これらの長手方向縁部4178、4180、4278、4280、4378、4380は壁の移行部4158、4160、4258、4260、4358、4360内に受けられ、かくしてこれらの移行部により包囲され得る。ある実施例では、壁の移行部4158、4160、4258、4260、4358、4360は、1部材型のフラットチューブ4110、4210、4310の広幅側部4122、4124、4222、4224、4322、4324の上に設けられる。
図51に例示した実施例におけるように、図52〜図54に例示した、波状セクション4111、4211、4311の頂部及び谷部(あるいは、流れチャンネル4116、4216、4316を画定する異なる形状を有する中央部分4105、4205、4305のその他の特徴構成)は、1部材型のフラットチューブ4110、4210、4310の広幅側部4122、4124、4222、4224、4322、4324のの何れか又は両方に対して、ろう付け、溶接、又は任意のその他の好適な様式下に固定され得る。
先に言及したように、図52〜図54に例示した各1部材型のフラットチューブ4110、4210、4310は、流れチャンネル4116、4216、4316を画定するための波状セクション4111、4211、4311を有する。これらの波状セクション4111、4211、4311を画定する部分4105、4205、4305は、図50に例示した実施例を参照して先に説明した任意の形状を有し得る。例えば、図52〜図54に例示した実施例では、波状セクション4111、4311は、三角形状を有し且つ全体に同じ断面形状及び寸法(1部材型のフラットチューブ4110、4310の幅方向を横断する断面形状及び寸法の何れか又は両方は可変であり得るが)を有する多数の流れチャンネル4116、4316を画定する。図53には、1つ以上の波形部を設けた波状セクション4211が例示され、この波状セクション4211が、断面寸法の異なる少なくとも2つの流れチャンネル4216を形成している。図53に示す波状セクション4211は、比較的断面積の大きい7つの流れチャンネル4216からなる流れチャンネルグループと、断面積の比較的小さい6つの流れチャンネル4216からなる流れチャンネルグループとを含む。他の実施例では、1部材型のフラットチューブ4210の各セクションに配置する流れチャンネルの形状及び寸法及びその組み合わせ形状及び寸法を有し得る。熱交換器用の、例示したフラットチューブ4210は、熱交換器の特定条件に最良に対処し得るものである。図53ではこれらの流れチャンネル4216の可変寸法の断面形状は全体に矩形であるが、波状セクション4216は、フラットチューブ4210の所望の仕様に少なくとも部分的に応じて、その他の形状の流れチャンネル4216を画定し得るものとする。先に示したように、波状セクションのW字状の設計形状はこれに限定しようとするものではない。
ここで説明した任意のフラットチューブは、多様な異なる様式下に製造できるが、本願発明者によって発見され且つここで詳しく説明したような製造上の改良を使用することで、そうしたフラットチューブを、従来の多くのフラットチューブ製造技法と比較して大幅なコスト削減、効率の改善、より速く及び又は信頼下に且つ再現し得る様式下に製造できる。
本願発明者により発見されたそうした改善点の1つは、本発明に従うフラットチューブがフラットチューブの無限長さ部分(即ち、製造装置を通して送られる連続的な材料サプライ)から分離され得、かくして所望長さの個別のフラットチューブが製造されることである。ここで、“無限フラットチューブ”とは、各材料サプライ(例えばコイル)から送られる1つ以上のシート状材料を形成して製造した、所望長さの個別のフラットチューブに分離する前の、ここで説明した任意の実施例に従うフラットチューブ、従って、先に説明した“無限”の定義を含むフラットチューブに対して参照される。少なくとも部分的に比較的薄い壁から構成される要素を、変形、バリ、鋳バリ、その他の所望されざる特徴が最終製品に残らないように切断あるいはそうでなければ分離させるのは非常に困難である。もっと厚い壁材料で構成される製品にも同様の問題(以下に説明する幾つかの改良点によって同じく解決され得る)はあるが、そうした問題の大半は、受け入れざる程に壁厚の薄い最終製品でより頻繁に生じる。ここで説明する壁材料の薄いフラットチューブ実施例を参照するに、それら実施例の多くのものは壁厚は少なくとも約0.15mm(0.00591in)である。フラットチューブの壁厚はある実施例では少なくとも約0.03mm(約0.0011811in)であり得、ここで説明するインサートを有する状態で組み立てたフラットチューブ実施例の多くでも、インサートの材料厚は0.10mm(0.003937in)より厚くはなく、ある実施例ではインサートの材料厚は少なくとも約0.03mm(約0.00118in)未満であり得る。
本願発明者は、少なくとも1つのシートを穿孔加工することで、製造設備を通して送られる1つ以上のシート材料からなる無限フラットチューブから、独立した(即ち個別の)フラットチューブを製造し得ることを見出した。つまり、フラットチューブの少なくとも一部分に穿孔加工することで、無限フラットチューブからのフラットチューブ分離操作が容易化される。そうした穿孔は、シート材料の上流側での形状付け作業を実施する以前で、シート状材料を連続長さのフラットチューブに形成した後に、又は任意のその他ステージ及びそれらステージの間に実施し得る。また、そうした穿孔位置は、連続的なフラットチューブの異なる部分を製造するために使用した異なるシート状材料間で(又は同じシート状材料の異なる位置で)変化し得る。
フラットチューブ製造用のシート状金属ストリップに穿孔加工することによる利益は、ある実施例では、フラットチューブを実質的に変形、バリ、鋳バリ、その他の所望されざる特徴が最終製品に残らないようにして作製できるようになることである。フラットチューブ分離プロセスにおける孔使用プロセスは、ここで説明する任意のフラットチューブ実施例に対して適用し得るものとする。
1部材型のフラットチューブを製造するために使用する穿孔及び分離プロセスの一例として、図19〜図21、図52及び図53に例示するような1部材型のフラットチューブの分離プロセスを参照するに、これらの分離プロセスでは、1部材型のフラットチューブ1210、1310、1410、4110、4210を、単一の無限のシート材料から形成し得る。図52及び図53では、1部材型のフラットチューブ4110、4210が、完成直前の製造プロセス下におけるものとして示され、既に形成した穿孔位置で分離される以前に、点線で示す矢印の方向に尚、閉鎖されている。従って、各孔は、シート状材料を図52及び図53に示すように曲げる以前に形成され得る。同様の概念を図19〜図21に示すフラットチューブ1210、1310、1410に対しても適用し得るものとする。
2部材型のフラットチューブを製造するために使用する本方法の1例として、図28に例示するような2部材型のフラットチューブの分離方法を参照するに、先に詳しく説明したように、図28に示す2部材型のフラットチューブ1910は、フラットチューブ1910の各広幅側部1922、1924を画定する第1材料部分1912及び第2材料部分1914と、前記広幅側部1922、1924間に受けられるインサート1934とを有する。同じく先に説明したように、第1材料部分1912及び第2材料部分1914は同一又は実質的に同一であり得るが、相対的に逆向きであって、第2材料部分1914の一方の長手方向縁部は、第1材料部分1912の長手方向縁部の小円弧部分1962を少なくとも部分的に包囲する大円弧部分1968を有する。インサート1934の長手方向縁部1938、1940の何れか又は両方の位置の曲げ部1970は、2部材型のフラットチューブ1910の狭幅側部1918、1920を補強するために使用され得る。ここで説明する穿孔及び分離の各プロセスは、図19の実施例に関して先に説明した任意のフラットチューブ部分及びフラットチューブ寸法形状を有する2部材型のフラットチューブに対して適用され得るが、図55〜図58に関連して説明したインサート1934は、例示目的のみにおいてあるが、厚さが約0.03mm(約0.00118in)〜0.09mm(0.0035433in)であり、第1材料部分1912及び第2材料部分1914を形成するシート状材料の厚さは0.03mm(約0.00118in)〜0.15mm(0.0059055in)であり、完成後の2部材型のフラットチューブ1910の小直径dは約1〜10mm(0.03937〜0.3937in)である。図28では、2部材型のフラットチューブ1910は完成直前の状態で示され、第1材料部分1912及び第2材料部分1914及びインサート1934には既に孔が形成され、これらの孔が第1材料部分1912及び第2材料部分1914及びインサート1934が実質的に整列するように一致されている。
図55〜図58には、図49に示す製造ライン3701と類似の製造ライン1900が例示される。この製造ライン1900は、製造ライン3701が2部材型のフラットチューブアセンブリ(即ち、第1材料部分1212、1312、1412、4112、4212及び第2材料部分1214、1314、1414、4114、4214を画定する1部材型のフラットチューブと、インサート1234、1334、1434、4134、4234とを有する1部材型のフラットチューブ)を製造するためのものであるのに対して、3部材型のフラットチューブアセンブリ(即ち、第1材料部分1912及び第2材料部分1914と、インサート1934とをも有する2部材型のフラットチューブ)を形成するためのものである。製造ライン3710、1900はここでは例示目的でのみ、本件出願でも説明する特定のフラットチューブ実施例の製造を参照して説明されるものとする。従って、図49、図55〜図58を参照して説明される各プロセスは、ここで説明する全てのフラットチューブ製造に適用され得るものである。
図55に示すように、製造ライン1900は、3部材型のフラットチューブアセンブリを形成するための、アルミニューム、アルミニューム合金その他の好適な材料の様なコイル巻きした第1シート状材料のコイルR1、第2シート状材料のコイルR2、第3シート状材料のコイルR3を含む。この特定実施例では、第1シート状材料R1は第1材料部分1912又は第2材料部分1914の一方を、第3シート状材料のコイルR3は第1材料部分1912又は第2材料部分1914の他方を、第2シート状材料のコイルR2はインサート1934を、夫々製造するために使用される。各シート状材料の通路、製造ラインに関する各シート状材料の考えられる位置、それによってフラットチューブ1910が製造ラインを通して進む方向、に少なくとも部分的に依存して、第1シート状材料のコイルR1、第2シート状材料のコイルR2、第3シート状材料のコイルR3は、フラットチューブ1910の任意部分を製造するために使用するシート状材料を有し得る。
図55には、第1シート状材料のコイルR1、第2シート状材料のコイルR2、第3シート状材料のコイルR3から提供されるシート状材料をプロセス処理するためのローラーセット1921、1923、1925が例示される。各ローラーセット1921、1923、1925は、図55に略示するような、移動するシート状材料の各ループを画定するように配置し得るが、任意のその他の配列とすることもできる。各ローラーセット1921、1923、1925における任意の1つ以上のローラーをモーター又は原動機によって駆動してコイル状の各シート状材料を引き出すことができる。また、各ローラーセット1921、1923、1925の1つ以上をアイドラローラーとし、このアイドラローラーの相当するシート状材料を自由に移動させるようにもできる。更には、各ローラーセット1921、1923、1925の任意のローラーセットを、クラッチを介して選択的に駆動するあるいはそうでなければ任意のその他の従来様式下に選択的に駆動することによるなどして、2つの機能を果たすようにもできる。第1シート状材料のコイルR1、第2シート状材料のコイルR2、第3シート状材料のコイルR3はそれら自体を好適なモーター又はその他原動機によって駆動し得るものとする。例えば、ある実施例では、第1シート状材料のコイルR1、第2シート状材料のコイルR2、第3シート状材料のコイルR3からの各シート状材料は、毎分約100〜200m(328.08〜656.16ft/分)の直線速度で移動され得るが、他の実施例ではもっと遅い又は速い直線速度とされる。
第1シート状材料のコイルR1、第2シート状材料のコイルR2、第3シート状材料のコイルR3を夫々駆動する単数又は複数のモーターを制御すること及び又はローラーセット1921、1923、1925における任意のローラーを駆動することで、例えば、任意のシート状材料に選択的な制動力を提供して各シート状材料の最大速度を制御することができる。これによりある実施例では、1つ又は2つのシート状材料をほぼ停止させ、その間に他のシート状材料を移動させるようにさえ、各シート状材料の速度を個別に制御することができる。また、ローラーセット1921、1923、1925は、下流側位置に送られるシート状材料の多少のバッファリングを許容させるように機能させる。
図55に例示する製造ライン1900は、第2シート状材料のコイルR2(フラットチューブ1910内にインサート1934を形成するための)から受けたシート状材料に孔1929を穿孔するための第1穿孔ステーション1927を含む。第1穿孔ステーション1927は、図55では製造ライン1900の開始位置に位置付けられるが、別の実施例では、そうではなく、前記開始位置よりも下流側に位置付けられる。インサート1934を形成するシート状材料が、図55では形成用セクション1931として略示されるローラーセットにより形状付けされる。第1シート状材料のコイルR1及び第3シート状材料のコイルR3(フラットチューブ1910の第1材料部分1912及び第2材料部分1914を形成するための)が、形成用セクション1931により画定される距離に沿って移動される。第1シート状材料のコイルR1からのシート状材料が第2穿孔ステーション1933に達し、第3シート状材料のコイルR3からのシート状材料が、第2穿孔ステーション1933に隣り合う第3穿孔ステーション1935に達する。別の実施例では、第1〜第3の各穿孔ステーション1927、1933、1935は相互に異なる位置に配置され得、及び又は製造ライン1900の他の部分に配置され得る。また、他の実施例では、各穿孔ステーションの1つ以上を使用して1つ以上のシート状材料に穿孔加工することができる。
引き続き図55に例示した実施例を参照するに、第2穿孔ステーション1933及び第3穿孔ステーション1935が、フラットチューブ1910の第1材料部分1912及び第2材料部分1914用の第1及び第3の各シート状材料に孔1929を夫々形成し、インサート1934用の第2シート状材料が、これらの第2穿孔ステーション1933と第3穿孔ステーション1935との各位置で第1及び第3の各シート状材料間を通過される。図57には、第2穿孔ステーション及び第3穿孔ステーションで加工した孔の例が示され、第1穿孔ステーション1927で形成した孔と類似している。図57の実施例では、孔1929は各孔1929間の所定距離位置に位置付けたウェブ1937によって分離された比較的微細な開口であるが、別の実施例では、各孔は材料の薄い部分に形成され、材料を貫く開口によって画定される必要は必ずしも無い。何れの場合でも、孔の形状、寸法、その他の特徴に関するここでの説明が等しく適用されるものとする。
ウェブ1937は、フラットチューブ1910の製造プロセスの一部として破除される。ある実施例では、穿孔されたシート状材料の横断方向に伸延する各孔1929の長さ(第1シート状材料のコイルR1、第2シート状材料のコイルR2、又は第3シート状材料のコイルR3からの)は少なくとも1cm(0.3937in)である。また、他の実施例では各ウェブ1937の長さは1mm(0.03937in)未満である。
図57に例示する孔1929の形状(例えば長さ)及び配置は、例示目的のみのものである。もっと長い又は短い孔1929及びもっと長い又は短いウェブ1937を、所望に応じてフラットチューブ1910形成用の任意のシート状材料で使用することができる。例えば、各孔1929は、実質的に丸味付けされ又は所望のその他形状を有し得、シート状材料を横断する方向の数はそれら形状によってもっと少なく又は多くなり得る。同じく例えば、孔1929の長さ又はその他特徴は、シート状材料の長手方向縁部に接近する位置に、シート状材料の中央位置のそれらよりも長い孔及び又はウェブを設けるなどにより、穿孔するシート材料の幅方向に沿って変化させ得る。孔1929の形式や特徴は、穿孔するシート状材料の材料特性に少なくとも部分的に依存する。
先に説明したように、孔の寸法形状や、比較的薄いシート状材料を使用し得ることで、ある実施例では各孔1929間のウェブ1937はその全体は裸眼視できない。製造作業の多くで、穿孔するシート状材料の各長手方向縁部に接近してウェブ1937を位置付けることによる利益が得られ、かくして、シート状材料部分がその後のシート状材料のプロセス処理中にそうした穿孔位置に溜まる機会が低減される。
1つ又は2つのシート状材料(例えばシート状の金属ストリップ)を使用してフラットチューブを形成するフラットチューブ実施例では、シート状材料は各孔の位置での分離のために穿孔され得る。1つ又は2つのシート状材料(例えばシート状の金属ストリップ)を使用してフラットチューブを形成する他のフラットチューブ実施例では、2つ以上のシート状材料が、異なるシート状材料の各孔が整列され(例えば、各シート状材料と実質的に直交する共通平面内の、各シート状材料及び又は各シート状材料によって形成されるフラットチューブの移動方向で)、各フラットチューブが、連続的な長い上流側材料から各孔位置で分離され得る。上述した各孔の整列は、ある実施例では製造プロセスを通してシート状材料の1つ以上を送る1つ以上の駆動装置の速度を制御することで実現され得る。詳しくは、任意の2つ以上のシート状材料の各孔が既に整列されていない場合は、各孔が整列して下流側位置で個別のフラットチューブに分離され得るようになるまで、1つ以上のシート状材料を異なる速度で移動させ得る。この点に関し、この整列プロセスを、フラットチューブ製造用に使用する任意数の穿孔済みシート状材料に対して実施され得るものとする。
引き続き図55〜図58の実施例を参照するに、例えば、第1シート状材料のコイルR1、第2シート状材料のコイルR2、又は第3シート状材料のコイルR3からの3つのシート状材料の各孔1929は、これらの各シート状材料の相対速度を調節するように制御した1つ以上の駆動装置により製造ライン1900の整列セクション1939で整列される。各孔1929を整列させるために1つ以上のシート状材料の速度調節が必要であるという事実から、一般に、図55の整列セクション1939は合体セクション1941の上流側で製造ライン1900内に配置される。合体セクション1941は、フラットチューブ1910の各部品(例えば、例示実施例における第1材料部分1912、第2材料部分1914、インサート1934)を相互に連結してフラットチューブ1910を形成する製造ライン部分であり、フラットチューブ1910の各部品を合体させて無限フラットチューブ1910を形成するためのローラーその他の、シート形成要素を含み得る。1つ以上の上流側位置で、第1材料部分1912及び第2材料部分1914の各長手方向縁部が全く形成されない又は幾つかが形成されるに過ぎない実施例では、合体セクション1941は、第1材料部分1912及び第2材料部分1914の各長手方向縁部への他の形状付け作業を実施するロール及び又はその他のシート形成用要素をも含み得る。
この分離位置の直ぐ上流側の連続する長い材料は、完成された、連続する長いフラットチューブであり、あるいは任意のそうした形成ステージ位置でフラットチューブを形成するために使用した単数あるいは複数のシート状材料であり得る。例えば、ある実施例では、シート状材料の各孔を整列させた後、部分的に形成されたシート状材料は、分離後に完成されたフラットチューブを入手し得るように、完成された、連続する長いフラットチューブ状体に組み合わされ得る。その結果、フラットチューブの各端部に型孔あるいは窪みの無い個別のフラットチューブが創出され得る。
製造ラインのある構成で、孔は一般に1つ以上のローラーにより形成される。例えば、製造ラインは少なくとも一対の穿孔ローラーを含み得る。一対のローラーの一方は、フラットチューブの少なくとも一部を形成するために使用する1つ以上の無限のシート状材料と共に回転させ、他方のローラーは、単数あるいは複数のシート状材料に穿孔するための工具(例えば、1つ以上の穿孔用の刃又はスタンプ)を備え得る。図56及び図57には、本発明の実施例に従う穿孔プロセスが略示される。説明を簡略化するために、以下の説明は先に説明した第1穿孔ステーション1927を参照して成される。然し乍らこの説明は、1つ以上の穿孔ステーションが他の実施例のそれとは異なる(例えば、異なる刃を有し得ること、ローラーが2つではなく1つのみにおいてあり得ること等)が、図55〜図58に例示した実施例の他の穿孔ステーション1933、1935に対しても等しく適用し得るものとする。先に説明したように、孔の数や形式、穿孔ステーションの位置、は変更できる。これらの特徴に関する変更は、製造ライン1900で形成するフラットチューブ1910の所望の仕様に少なくとも部分的に基づくものである。
図56及び図57の実施例を参照するに、穿孔ステーション1927は第1穿孔ローラー1943と、第2穿孔ローラー1945とを有する一対の穿孔ローラーを含む。ある実施例では、これらの第1穿孔ローラー1943と、第2穿孔ローラー1945とは、これら一対のローラーによるシート状材料に形成する孔の方向及び製造ライン1900の隣り合う部分とに少なくとも部分的に依存してその他の任意の所望の方向に配置できる。第1穿孔ローラー1943は、このローラーを通過する1つ以上のシート状材料(第1、第2、第3の各シート状材料のコイルR1、R2、R3からの)と平行に回転動作してこれらのシート状材料を案内し、第2穿孔ローラー1945は、穿孔用の凸状スタンプ1947を有する。
穿孔作業時にシート状材料が堆積するのを防止するために、本発明のある実施例では、スタンバイ位置を有する1つ以上の穿孔用刃又はスタンプを備える穿孔用ローラーを使用する。スタンバイ位置では、少なくとも一方の穿孔用ローラーが回転され又は、単数あるいは複数のシート状材料がこれらの穿孔用ローラーを自由に通過する位置に移行される。
例えば、図56に例示される第2穿孔ローラー1945は、穿孔用スタンプ1947がこの第2穿孔ローラー1945によってスタンバイ位置に保持され得、かくして穿孔用スタンプ1947が、第2穿孔ローラー1945を通過する第1、第2、第3の各シート状材料のコイルR1、R2、R3と係合しないようにするための、図示されない駆動機構を有する。第2穿孔ローラー1945がスタンバイ位置にあるときは穿孔用スタンプ1947は、そうした係合を回避するべく、図56に示す位置から第2穿孔ローラー1945上の実質的に水平方向位置から約90°回転するような距離で回転され得る。他の実施例では、第1穿孔ローラー1943及び第2穿孔ローラー1945の何れか又は両方を、通過するシート状材料に関して移動する各軸上に取り付け、かくして、第1穿孔ローラー1943及び第2穿孔ローラー1945の何れか又は両方が、通過するシート状材料に関して移動され且つスタンバイ位置と、穿孔一又は動作位置とを画定し得る。
第2のシート状材料のコイルR2から供給されるシート状材料(例えば図55〜図58に例示した実施例を再度参照されたい)に穿孔するために、第2穿孔ローラー1945は、図56及び図57に示す上方の且つ実質的に垂直方向の位置のような穿孔位置又は動作位置に作動され得る。この動作は、第2穿孔ローラー1945に連結され、このローラーをスタンバイ位置から穿孔位置又は動作位置に有る回転速度下に回転させるモーター、アクチュエーターその他の駆動体によって実行され得る。第1穿孔ローラー1943及び第2穿孔ローラー1945が穿孔位置にある時は、穿孔用スタンプ1947は第2のシート状材料のコイルR2から供給されるシート状材料と係合してこのシート状材料に孔1929を形成する。ある実施例では、第2穿孔ローラー1945の回転速度(従って円融方向速度)は、シート状材料が穿孔作業中に堆積しないことを保証するべく、シート状材料の移動速度よりも速いが、他の実施例では第1穿孔ローラー1943及び第2穿孔ローラー1945の何れの回転速度もそうした目的上、シート状材料の移動速度よりも高速化される。ここで、また、添付する請求の範囲における“動作位置”又は“穿孔位置”とは、何れか又は両方の穿孔ローラーが静止状態にあることを指示又は意味するだけでなく、何れか又は両方のローラーの穿孔作業時の位置を示すものとする。
ある実施例では、穿孔ステーション1927での第1穿孔ローラー1943及び第2穿孔ローラー1945の何れか又は両方の回転速度はローラーを通過するシート状材料の速度よりも速い。第1穿孔ローラー1943及び第2穿孔ローラー1945の何れか又は両方は、穿孔位置で孔を形成した後、次の穿孔プロセスで再度作動するべくスタンバイ位置に復帰され得るが、ある実施例ではこの復帰動作は、第1穿孔ローラー1943及び第2穿孔ローラー1945の何れか又は両方を移動させるために使用したと同じ方向で穿孔位置に向けて回転させることにより(各ローラーの回転方向を切り換えることによってではなく)行う。従って、説明したように第1穿孔ローラー1943及び第2穿孔ローラー1945を駆動させることで、これらのローラーを通過するシート状材料の堆積防止が助長され得る。
完成したフラットチューブが、上述した穿孔作業に少なくとも部分的に依存して、製造プロセスの最終位置で分離され得ることも本発明の範囲に含まれるものとする。ある実施例では、フラットチューブは製造ラインの最終位置又は最終位置付近で、形成した各孔の位置で分離される。各フラットチューブは、ある実施例では一対又は単独の破断ローラーを使用して分離され得る。例えば図58に示す実施例では、破断ローラー1949と破断バー1951とを使用して、これらの破断ローラー1949と破断バー1951との間を送られる無限のフラットチューブを分離する。破断ローラー1949は、突出する破断用ナイフ1951又は、先に説明した、ウェブ1937を各孔1929の位置で破断するために使用するその他工具を備える。
破断ローラー1949及び又は破断バー1951とは、フラットチューブの通過速度が低下しない、あるいはそうでなければフラットチューブへの作業が実施されないスタンバイ位置と、破断ローラー1949及び又は破断バー1951とが移動して、通過するフラットチューブと係合し且つ孔1929の位置で分離させる破断位置とを含むように制御され得る。例えば、図58に例示する実施例では、破断ローラー1949は、この破断ローラー1949の破断用ナイフ1951がフラットチューブと係合し、破断バー1951を通過して、破断ローラー1949と破断バー1951との間を通過するフラットチューブを各孔1929の位置で破断(ある実施例では切断も)する破断位置に関して前後方向に回転自在である。他の実施例では、破断ローラー1949及び又は破断バー1951とは、フラットチューブに関して、破断ステーションの破断位置とスタンバイ位置とを画定するべく移動される。
フラットチューブは先に説明したように破断ローラー1949と破断バー1951とを使用することで破断され得るが、他の実施例では、フラットチューブの各孔1929により画定されるウェブ1937は、刃その他の類似工具により破断又は切断されるのではなく、無限のフラットチューブの全体に長手方向でフラットチューブに力を発生させることにより裂開され、かくして個別のフラットチューブ1910を形成する。そうした力は、例えば、無限のフラットチューブを、このフラットチューブと係合し且つフラットチューブよりも高速動作するローラーにより送ることで発生され得る。実験によれば、この分離方法により、先に説明したような所望のフラットチューブ端部を生じさせ得ることが分かった。
ある実施例では、製造ラインの、フラットチューブ破断用に使用する部分の1つ以上の破断ローラー1949が、製造ラインに沿ってのフラットチューブの前進を助成させるために使用され得る。この点は、ここで説明する任意の穿孔ステーション1927、1933、1935に対しても同じである。ここで説明する任意の実施例では、任意の穿孔ステーション1927、1933、1935のロールにおけるスタンプ、刃、その他の工具は、ローラーを、その他の動作無しでフラットチューブを前進させるために駆動させ得るよう、引込み自在とし得る。その場合、工具はその引込み位置で、ここで説明するスタンバイ位置をも画定し得る。
ここで説明するフラットチューブ製造上の追加的様相でも、そうしたフラットチューブを、従来の多くのフラットチューブ製造技法と比較してコストを大幅に削減し、より高い効率及び速度下に及び又は高い信頼性及び再現性の下に製造できる。以下に説明するように、これらの追加的様相のあるものは、フラットチューブの各部品の形成様式及び又は、それら部品を相互方向に寄せ合わせてフラットチューブを製造する様式において関連する。これらの方法は、2部材型のフラットチューブの製造を参照して、詳しくは図55に例示され先にも説明した製造ライン1900を使用して製造した、図28及び先に説明した2部材型のフラットチューブの製造に対し、例示目的のみにおいて以下に説明及び例示される。以下の説明及び付随する図面は任意のその他の2部材型フラットチューブ(インサート付きの又はインサート無しの)の製造に対して等しく適用されるものとする。また、以下の説明及び付随する図面は、不一致又は互換性のない部分を除き、ここで説明する任意の他の1部材型のフラットチューブ(インサート付きの又はインサート無しの)の製造に対しても等しく適用することができるものとする。
特定様式下に第1材料部分1912、第2材料部分1914と、インサート1934とをフラットチューブ1910に組み立てることで著しい利益が得られることが分かった。例えば、ある実施例では内側インサート1934は、製造ライン1900の長手方向に波形にロール巻付けした状態で、フラットチューブ1910を形成する第1材料部分1912と第2材料部分1914との間に挿通される。平坦なこれら2つの材料部分であるところの第1材料部分1912と第2材料部分1914との各長手方向縁部を、長手方向に円弧状縁部を具備するようにロール巻付けあるいはそうでなければそのように形成し、次いで、円弧状縁部を相互方向に寄せ合わさて係合させ、図28に示すようなフラットチューブ1910を形成する。この方法は図55、図59、図60に略示され、以下に詳しく説明される。
先に説明したように、図55にはフラットチューブ1910を製造するために使用するシート状材料を供給する第1、第2、第3の各シート状材料のコイルR1、R2、R3が示される。同じく先に説明したように、これらの各シート状材料のコイルR1、R2、R3は、第1材料部分1912、インサート1934(ある実施例では最も広幅のシート状材料を使用する)、第2材料部分1914、を製造するために使用される。これらの各部品を形成するために使用するこれらのシート状材料は、例示した製造ライン1900を通して相対的に全体に平行な方向で送られる。
その他の製造ライン構成を使用できるが、図55に例示する製造ライン1900によるフラットチューブ1910の製造は、製造ライン1900の第1セクションでインサート1934を形成することから一般に開始される。ある実施例では、第1材料部分1912と第2材料部分1914とを形成するために使用するシート状材料は、変形を生じることなく案内され得る。そうした実施例では、インサート1934の形成プロセスが完了した時点で、第1材料部分1912、第2材料部分1914の形成プロセスが一般に開始される。あるいは、製造ライン1900に沿った1つ以上のある位置でインサート1934を形成する間、第1及び第2の各材料部分のシート状材料の何れか又は両方に対する1つ以上の形成作業が実行され得る。第1材料部分1912及び第2材料部分1914の製造プロセスは大抵、これら各材料形成に使用する材料の相対変形量が比較的小さいものであり得ることから(例えば図28に示すフラットチューブアセンブリを参照されたい)、インサート1934の製造プロセスよりもずっと短くなり得る。
図28に例示する2部材型のフラットチューブ1910は、同一又は実質的に同一である第1材料部分1912及び第2材料部分1914を有する。図55に例示する製造ライン1900は、これらの第1材料部分1912及び第2材料部分1914を製造するように適合されている。第1材料部分1912及び第2材料部分1914が同一又は実質的に同一であることから、両材料部分1912、1914を相互に連結する前に、第1材料部分1912と第2材料部分1914とを相互に入れ替えることができる。先に説明したように、図55に例示した製造ライン1900は、両材料部分1912、1914に円弧状縁部を形成するための形成ローラーその他の好適な形成装置を有する。
ある場合は、両材料部分1912、1914に同じ形式の長手方向縁部を形成するために使用する形成ローラーその他の好適な形成装置のセット(例えば、フラットチューブ用のシート状材料の平面内で相互に隣り合って位置付けられるところの、両材料部分1912、1914の大円弧状縁部を形成するために使用する形成装置セット)が、製造ライン1900の同じ横断方向側部に位置付けられる。これら及びその他の実施例では、形成ローラーその他の好適な形成装置のセットは、長手方向縁部の幾つか又は全てを形成した後、両材料部分1912、1914が同じ方向を向くように配置され得る。ある実施例では、製造ライン1900には、両材料部分1912、1914が製造ライン1900の合体セクション1941で連結され得るよう、両材料部分1912、1914の一方を長手方向軸線を中心として反転させるために好適なローラーを設け得る。他の実施例では、形成ローラーその他の好適な形成装置のセットは、円弧状縁部の幾つか又は全てを形成した後、両材料部分1912、1914が相対的に逆向きに(即ち、各長手方向側部が逆転された状態)なっているように配置され得る。そうした実施例では、両材料部分1912、1914は相互に平行であり得、製造ライン1900の合体セクション1941で連結され得る。
図28に関連して先に詳しく説明したように、第1材料部分1912の一方の長手方向縁部は第2材料部分1914の相当する長手方向縁部を包囲し、他方、第1フラットチューブ状材料の反対側の長手方向縁部が、第2材料部分の相当する反対側の長手方向縁部を包囲し、かくして両材料部分1912、1914が相互に連結される。製造ライン1900で同じく製造され得る、ここで説明したこれら及び他の実施例では、第1材料部分1912及び第2材料部分1914は同一ではなく、各材料部分が、2つの小円弧状部分又は2つの大円弧状部分を含んでいる。
図28に例示するフラットチューブアセンブリに関連して図55〜図60の実施例を引き続き参照するに、フラットチューブアセンブリの内側インサート1934は、2部材型のフラットチューブ1910の第1材料部分1912及び第2材料部分1914間に介装させる第3のローラーセットで製造され得る。本プロセスは図59に略示され、第1材料部分1912及び第2材料部分1914が形成され又は実質的に全体が形成され(図59の実施例の如く)た後に実施され得る。この実施例では、第1材料部分1912及び第2材料部分1914は1つの平面内には無く、相互に離間した2つの平面内にあって、インサート1934を製造する形成ローラーその他の好適な形成装置のセットは、第1材料部分1912及び第2材料部分1914を形成する各シート状材料間にインサート1934形成用のシート状材料が位置付けられるように位置決めされる。これにより、インサート1934は第1材料部分1912及び第2材料部分1914の内側間に“嵌め込まれ(threaded)”る。言い換えると、図55に例示する製造ライン1900の配置構成は、インサート1934形成用のシート状材料が、両材料部分1912、1914形成用の各シート状材料間に位置付けられる。
図59を参照するに、製造ライン1900で第1材料部分1912及び第2材料部分1914の長手方向セクションに沿って相互に実質的に平行状態で送られるこれらの第1材料部分1912及び第2材料部分1914間に、内側インサート1934が上述したように挿通される状況が示される。然し乍ら、他の実施例では第1材料部分1912及び第2材料部分1914の第1広幅側部1922と第2広幅側部1924とが配置される各平面は、製造ライン1900の合体セクション1941の直ぐ上流側以外の任意の位置では相互に平行である必要は必ずしも無い。
例示した実施例(図59(a)及びその他の実施例では、インサート1934形成用のシート状材料は、第1材料部分1912及び第2材料部分1914間にインサート1934を挿通するプロセス以前では、第1材料部分1912及び第2材料部分1914形成用の各シート状材料の何れか又は両方と実質的に平行とされる。他の実施例では、第1材料部分1912及び第2材料部分1914間にインサート1934を挿通するプロセスの上流側でのこれらの3つの各シート状材料を別の方向とすることができる。然し乍ら、ある実施例では、第1材料部分1912及び第2材料部分1914間にインサート1934を挿通するプロセスは、第1材料部分1912及び第2材料部分1914間でインサート1934を第1広幅側部1922及び第2広幅側部1924の各平面の少なくとも一方に関して傾斜させることから開始される。例えば、図59に例示する実施例では、内側インサート1934は、第1広幅側部1922及び第2広幅側部1924の各平面の両方に関して傾斜させた状態で第1材料部分1912及び第2材料部分1914間に挿通される。
ここで及び付随する請求の範囲で使用する“傾斜され”とは、その種々の表現で、第1材料部分1912及び第2材料部分1914の第1広幅側部1922と第2広幅側部1924と(ある実施例では相互に平行であり得る)に関するインサート1934の位置を表すものとする。この点に関し、第1広幅側部1922と第2広幅側部1924との何れか又は両方が夫々水平ではない平面内に配置される場合、インサート1934はそうした非水平方向に関して傾斜され得るものとする。
傾斜状態でのインサート挿通は、製造ライン1900の合体セクション1941の上流側の広汎な位置で生じ得、ある実施例では製造ライン1900のほぼ開始ステージ位置で生じる。ある実施例では、インサート1934の角度(第1材料部分1912及び第2材料部分1914の少なくとも一方の第1広幅側部1922と、第2広幅側部1924とにおける平面に関する)は、第1材料部分1912及び第2材料部分1914の製造に使用する各シート状材料間での、挿通プロセスの開始時点におけるような少なくとも1つのインサート1934の位置では少なくとも約25°であり得る。他の実施例では、良好な性能を得るためのそうした角度は少なくとも約30°である。また、ある実施例では、先に説明したようなインサート1934の、第1材料部分1912及び第2材料部分1914の製造に使用する各シート状材料間での角度は、挿通プロセスの開始時点におけるような少なくとも1つのインサート1934の位置で、少なくとも約45°より大きくない角度であり得る。他の実施例では、良好な性能を得るためのそうした角度は少なくとも約40°である。
次いで、インサート1934は第1材料部分1912及び第2材料部分1914の第1広幅側部1922と第2広幅側部1924と平行又は実質的に平行となる方向に持ち来たされる。図59(b)〜(e)には、インサートの傾斜位置の変化又は傾斜の減少のみならず、第1材料部分1912及び第2材料部分1914が、その間部分にインサート1934を保持するべく徐々に収斂される状況が例示される。
インサート1934の長手方向縁部1938、1940の何れか又は両方が、フラットチューブ1910の各狭幅側部1918、1920の内部に受けられるような実施例(図28のそれの如き)では、長手方向縁部1938、1940はその形状により、各狭幅側部1918、1920位置の第1材料部分1912及び第2材料部分1914の内面に接触する状態でぴったりと嵌合し得る。例えば、インサート1934の長手方向縁部1938、1940の何れか又は両方が円弧形状又は一連の曲げ部1970をその特徴構成として有する実施例では、その特徴構成は第1材料部分1912及び第2材料部分1914の円弧状の長手方向縁部内に受けられ得る。インサート1934のこれら及びその他の実施例では、インサート1934の一方の長手方向縁部1938は第1材料部分1912の長手方向の円弧状縁部内に配置され得、その時点で又はその後に、インサート1934を第1材料部分1912及び第2材料部分1914の第1広幅側部1922と第2広幅側部1924に関して傾斜させ得る。
先に説明したように、インサート1934の傾斜度は、0°に減少させ得る(即ち、インサート1934を第1材料部分1912及び第2材料部分1914の第1広幅側部1922と第2広幅側部1924と平行又は実質的に平行となる位置に移動させ得る)。このように、インサート1934の反対側の長手方向縁部1940は、第2材料部分1914の長手方向の円弧状縁部で定性的に正しい位置を取り得る。両材料部分1912、1914は、このプロセスの任意部分の間で相互方向に寄せ合わされ得、その後、内側インサート1934を取り巻く第1材料部分1912及び第2材料部分1914の各長手方向縁部を図59(e)に略示するように閉鎖する。ここで説明するようにフラットチューブ1910を閉鎖することで、ある実施例ではインサート1934が変形される。閉鎖されたフラットチューブ1910の内部ではインサート1934は、特にインサート1934がフラットチューブに挿通するために変形されるような実施例(例えば図55〜図60のような)の場合、フラットチューブ1910の任意の広幅又は狭幅の各側部1922、1924、1918、1920に押圧する状況下に維持され得る。
例示される実施例では、第1材料部分1912及び第2材料部分1914は、これら両材料部分の隣り合う各長手方向縁部を図25、図26、図28の各実施例に関連して先に詳しく説明及び図示したように折り曲げる(即ち、長手方向縁部の大円弧状部分を、第1材料部分1912及び第2材料部分1914の各長手方向縁部に隣り合う小円弧状部分の周囲に折り曲げる)ことで、閉鎖される。従って、図55に例示する製造ライン1900は、インサート1934の何れか又は両方の長手方向縁部が、フラットチューブ1910の第1狭幅側部1918、第2狭幅側部1920の位置で第1材料部分1912及び第2材料部分1914の、相当する折り曲げた各縁部内に受けられたフラットチューブ1910を製造するために使用し得る。
製造ライン1900でフラットチューブ1910を閉鎖した後、完成したフラットチューブ1910を1つ以上のフィンセットその他要素(図示せず)に取り付け得、また、同じく図示されない熱交換器の1つ以上のヘッダに取り付け得る。多くの実施例では、熱交換器のヘッダはろう付け炉内でろう付けされ、同様にして、フィンその他の熱交換器要素がフラットチューブ1910に、フラットチューブ1910が当該フラットチューブのインサートにろう付けされる。
インサート1934は、フラットチューブ挿通に関する、ここで説明する任意の形状及び特徴を有し得る。多くのこれらの実施例では、インサート1934は平坦なシート状の出発材料から形成される。従って、インサート1934にフラットチューブ1910を通る流れチャンネル1916を少なくとも部分的に画定する波形部その他の特徴を形成するに従い、インサート1934の幅寸法は減少され得る。このプロセスは図60に略示される。図60には、シート状材料が製造ライン1900を通して長手方向(図60で直線矢印で示される)に送られるに従い、形成ローラー1955が波形部1952を連続形成する状況が例示される。図60では形成ローラー1955は3つ示されるが、製造ライン1900には所望数の波形部1952又はその他のここで示される種々のインサート実施例に関して説明したインサート特徴部を創出させるための任意数の形成ローラー1955を有し得るものとする。壁材料の波形部の形式や位置は、製造ライン1900で必要とされる形成ローラー1955の数を少なくとも部分的に決定する。例えば、インサート1934が連続的な波形部1952を含む、図25〜図34に例示するようなある実施例では、波形部1952をここで説明するように連続的に形成するためには、対応数の形成ローラーセット(例えば、シート状材料の各側に1つを配置した一対のローラーにより画定される各ローラーセット)が必要となり得る。従って、ある実施例では製造ライン1900は約20m(65.62ft)あるいはそれ以上の長さに渡り伸延され得る。
製造ライン1900は、インサート1934形成用の1つ以上の形式の形成ローラー1955をも含み得る。例えば、異なる形成ローラー1955を使用して、インサート1934の幅方向を横断する方向に形式の異なる波形部1952を形成することができる。他の実施例では、1つ以上の形成ローラー1955は、シート状材料に波形部を創出させるスリットを形成する(この場合、波形部は、図35〜図45の任意の実施例に関連して先に説明したように、例えばスリットに隣り合う部分でシート状材料を折り曲げることで創出される)ために使用した切断ローラーであり得る。ここで説明する任意形式のインサートを形成するために、任意数のそうした形成ローラー1955を任意数のその他形式のローラー(例えば、シート状材料の一部を曲げるための)使用できる。
図60に示すようなある実施例では、インサート1934の製造プロセスには、先ず、シート状材料の中央に1つ以上の央波形部1952を形成し、引き続き、インサート1934の長手方向縁部に接近する更に他の波形部1952を形成することが含まれる。詳しくは、且つ例えば図60の実施例を参照するに、形成ローラー1955の第1セット(即ち、図60で最も左側のセット)が、送られるシート状材料に相当数の波形部1952を形成するための2つの溝1957を含み、他方の形成ローラー1955のセットは、送られるシート状材料に相当数の波形部1952を形成するための4つの溝1957を含む。このプロセスは、シート状材料に所望数の波形部を形成するべく継続され得る。そうした波形部の形成過程又は形成後の任意の時点で、インサート1934の長手方向縁部1938、1940の何れか又は両方を、ここで説明及び又は例示する人形状を含む任意の形状を撮るように形成し得る。例えば、図55〜図60の実施例で形成した長手方向縁部1938、1940の両方に、図28に最も良く示されるような全ての波形部1952を形成した後、円弧形状が形成される。
ある実施例では、インサート1934形成用に使用したシート状材料の幅寸法が、第1材料部分1912及び第2材料部分1914形成用に使用したシート状材料の幅寸法よりも大幅に低減される。これは、例えば、第1材料部分1912及び第2材料部分1914形成用に使用したシート状材料が、図28に例示する2部材型のフラットチューブ実施例の場合におけるように、対向する各長手方向縁部位置でのみ(又は主に)変形される場合が該当する。そうしたフラットチューブ構成上の1つの利点は、フラットチューブ1910の円滑な第1広幅側部1922と第2広幅側部1924とが、これらの各広幅側部とインサート1934との間の連結部及び又は、各広幅側部とフィンその他の、フラットチューブ1910に取り付けた要素(図示せず)との間の連結部をろう付けするための比較的良好な表面を提供し得ることである。
インサート1934を第1材料部分1912と第2材料部分1914との間に嵌め込む(また、恐らくは傾斜位置から平行又は実質的に平行な位置まで、先に説明したように移動もする)ような実施例では、インサート1934製造用の形成ローラーその他の好適な形成装置は、第1材料部分1912及び第2材料部分1914を相互方向に寄せ合わせてフラットチューブ1910を閉鎖するところの位置よりも上流側に位置付け得る。従って、インサート1934の特徴の幾つか又は全てはこの位置以前で形成され得る。然し乍ら、他の実施例ではインサート形成装置の幾つか又は全てを、第1材料部分1912及び第2材料部分1914を相互方向に寄せ合わせてフラットチューブ1910を閉鎖するところの、製造ラインの同じ位置部分に位置付け得る。従って、インサート1934形成装置は、第1材料部分1912及び第2材料部分1914を相互方向に寄せ合わせてフラットチューブ1910を閉鎖する際、及び又はインサート1934が、先に説明したように第1材料部分1912及び第2材料部分1914の第1広幅側部1922と第2広幅側部1924とに対する傾斜位置から平行又は実質的に平行な位置まで変化する際にも尚、形成プロセス過程にある。
製造ラインのある実施例では、フラットチューブ1910及びインサート1934の様々な部品の任意の1つ以上を形成するために使用するローラーセットは、断面寸法形状及び特徴の異なるフラットチューブ1910及び又はインサート1934を形成するように調節自在とされ得る。あるいは、又は更には、製造ライン1900の幾つかの実施例の利益は、任意のフラットチューブアセンブリ部品形成用の1つ以上のローラーセット(ローラーバンクとも称する)が、寸法形状や特徴の異なるフラットチューブ1910及びインサート1934を形成するための他のローラーセットと完全に交換され得る点である。比較的高いコスト効率下に且つ効率的様式下に、個別に調節自在ではないローラーセットが構成され得るものとする。
製造ライン1900の、製造上の著しい利益を確定し得る他の特徴は、本発明の各実施例に従うフラットチューブを製造するために使用するシート状材料の幅寸法上の融通性に関連するものである。ある実施例では、シート状材料の幅寸法全体を使用するための必要性に応じて、1つ以上のシート状材料に追加的な曲げ部を形成し得、及び又は、追加的な流れチャンネルを画定し得る。例えば(図55〜図60に例示する製造ライン実施例を引き続き参照するに)、インサート1934形成用に使用するシート状材料の幅寸法は、第1材料部分1912及び第2材料部分1914形成用に使用したシート状材料の幅寸法よりも一般に大きい。これにより、インサート1934は波形部1952と、変形された長手方向縁部1938、1942とを有するものとなり、他方、第1材料部分1912及び第2材料部分1914は変形された長手方向縁部のみを有するものとなり、あるいはそうでなければ、ある実施例では第1材料部分1912及び第2材料部分1914を形成するために必要な材料の幅寸法が小さくなる。インサート1934を形成するために使用するシート状材料の幅寸法を追加して、フラットチューブ1910の狭幅側部1918、1920の位置の1つ以上の追加的な曲げ部及び又はフラットチューブ1910を貫く流れチャンネル1916を画定する1つ以上の追加的な曲げ部のような、インサート1934の更に他の特徴構成を形成するために使用し得る。
本発明の更に他の特徴構成もまた、ここで説明するフラットチューブの製造様式、フラットチューブ及びフィンのアセンブリ及びその製造様式、及び又は、熱交換器に組み込むフラットチューブ及びフィンアセンブリに関わるものである。本発明のこれらの各様相を2部材型のフラットチューブ製造を参照して、また詳しくは図28に例示され且つ先に説明した2部材型のフラットチューブ1910を参照して、例示目的のみにおいて以下に説明及び例示する。以下の説明及び付随する図面は、ここで説明する任意の他の2部材型のフラットチューブ(インサート付き又は無しの)の製造に対して等しく適用されるものとする。また、以下の説明及び付随する図面は、不一致又は互換性のない部分を除き、ここで説明する任意の他の1部材型のフラットチューブ(インサート付きの又はインサート無しの)の製造に対しても等しく適用することができるものとする。
本発明に従うフィン付きのフラットチューブの製造上のある利益には、異なる形式の熱交換器を製造するためのそうしたアセンブリの製造方法が比較的簡易化されることが含まれる。本発明のある実施例では、図61、図64、図65に例示した無限フラットチューブ1910の如き無限フラットチューブ1910(即ち、上流側の1つ以上の位置からシート状材料のサプライを連続的に供給し、このシート状材料を連続的なフラットチューブ1910に形成することで形成した)が、この無限フラットチューブ1910(以下、単にフラットチューブ1910とも称する)に少なくとも1セットのフィン1959を取り付けるために製造ラインに沿って移動され得る。フラットチューブ又は無限のフラットチューブへのフィン1959の連結プロセスへの参照を、本発明の範囲を限定することなくここで互換自在に使用し得る(矛盾を生じる場合を除き)ものとする。ある実施例では、フラットチューブ1910の第1広幅側部1922と第2広幅側部1924の一方のみに、このような1セットのフィン1959を設ける。フィン1959を一方の側面のみに設けたフラットチューブ1910を、例えば、熱交換器のコア1965の縁部位置で使用し得、その場合は、フィン付きのフラットチューブ1910を内側向き又は外向きに位置決めして、隣り合うフラットチューブ1910の1セットのフィン1959と隣り合うようにし得る。図61〜図66に示すような他の実施例では、無限のフラットチューブ1910の第1広幅側部1922と第2広幅側部1924とにこのようにして1セットのフィン1959が設けられる。何れの場合でも、フィン1959のセットは、フラットチューブ1910の第1広幅側部1922と第2広幅側部1924との2次元的なインターフェース部分を画定し得る。
以下に説明及び例示するフィン実施例の多くは、アルミニューム(例えば、アルミニューム又はアルミニューム合金)を含むシート状金属から構成されるが、他の実施例では別の金属及び非金属のシート状材料を代用し得る。ある実施例では、フラットチューブ1910製造用に使用したシート状材料にはその片面にのみ、ろう付け層(図示せず)が設けられ、他方、フィン1959形成用のシート状材料にはろう付け層はコーティングされないが、他の実施例では、別の位置にろう付け層をコーティングし得るものとする。
ここで説明するフィン付きフラットチューブの製造及びフィン付きフラットチューブの特徴の種々の様相は任意の寸法形状のフラットチューブに対して適用し得るものであるが、同様にここで説明する比較的薄肉の材料から形成したフラットチューブ1910に適用することで、固有の利益を入手できる。比較的薄いフラットチューブ材料は、例示目的のみで言えば、従来不可能であったフィン付きフラットチューブ1910(以下に詳しく説明される)の連続ライン製造を可能とする。ある実施例ではフラットチューブの壁材料は厚さが約0.20mm(0.007874in)より厚くないが、他の実施例では約0.15mm(0.0059055in)より厚くない厚さとした場合に、フラットチューブを使用する熱交換器の全体的性能、製造性、可能な壁構造(ここで開示されるような)の点で、もっと厚い壁材料を使用した場合には不可能な高い性能が提供されることが分かった。ある実施例では、壁材料の厚さが約0.050mm(即ち、0.0019685in)未満であるフラットチューブが、良好な強度及び耐腐蝕性を提供したが、他の実施例では同厚さが0.30mm(0.00118in)未満とすることができる。
以下に詳しく説明するように、ここで説明する熱交換器管及びその他の熱交換器部分は、多くの製造技法及び製造法を使用して製造し得、例えば、以下に説明され且つ図92〜図95に例示されるような技法や方法における如き腐食保護性の特徴構成を含み得る。以下に参照する多くの製造方法、製造技法、腐食保護性の特徴構成は、熱交換器の、材料厚さが著しく薄い熱交換器管及び熱交換器部分に適用した場合に特に有益である。更には、そうした技法、プロセス、腐食保護性の特徴構成は、そうした材料で製造したフラットチューブ及び熱交換器の全体性能に関する著しい利益を提供する。
例示した実施例におけるフラットチューブ1910は、インサート付きの2部材型のフラットチューブである。例えば図66に例示する実施例を参照するに、例示された各フラットチューブ1910は、多くの用途で良好な性能を提供する、少なくとも約0.8mm(0.031496in)である小直径dを有し得る。小直径dは約2.0mm(0.07874in)より厚くない場合でも多くの用途で良好な性能を提供し得るが、ある実施例では、小直径dの最大値は約1.5mm(0.059055in)よりも大きくされない。ここで説明する任意のその他のフラットチューブ実施例(例えば、単一片のみ又は任意数の追加片から構成される)を使用して本発明のフィン付きのフラットチューブを形成することができるものとする。また、他の実施例では、ここで開示した全てのフラットチューブ実施例に関連して先に説明した任意のその他の小直径d及び大直径D値を使用し得るものとする。
図61には、例示した実施例のフラットチューブ1910及びフィン1959のセットを、製造ラインの詳しく説明されない上流側部分で、数組のローラー対1971、1973によってのみ製造する状況が示される。この上流側の製造ラインには、フラットチューブ1910及び又はフィン1959の送り速度を制御するための中間バッファ(例えば、図示しないローラーセット)が含まれ得る。更には、図61には、2セットのフィン1959の製造を略示するために2対のローラー1973が示されるが、ある実施例では単独のフィン製造ラインを上流側で使用し得る。
フィン付きのフラットチューブの製造上使用し得るフラットチューブは、このフラットチューブにフィンを取り付ける位置の上流側の1つ以上の長手方向シーム部分に沿ってろう付け、溶接、ハンダ付け又は、ここで説明した任意のその他の好適な様式下に閉鎖され得る。そうしたフラットチューブ製造法は、例えば、フラットチューブ1910とフィン1959のセットとの間のフラットジョイントが接着式ジョイントであるような実施例で使用できる。あるいは、フラットチューブ1910は、フィン付きのフラットチューブの製造過程でろう付け、溶接、又はハンダ付けにより連結され得る。
図61〜図66、図68及び図69に例示するフラットチューブ1910は、図28に関連して先に詳しく説明されている。先に述べたように、フィン付きのフラットチューブ及びその製造に関する説明及び関連する図面は、ここで説明する任意のその他の1部材型及び2部材型のフラットチューブ(フィン付きの又はフィン無しの)フラットチューブの製造に対して等しく適用されるものとする。例示目的のみにおいて、例えば図67には、ここで説明する任意のフィン付きフラットチューブ実施例で使用し得る別のフラットチューブ310が例示され、その詳細が図7に関連して先に説明される。ある実施例では、図67に示すフラットチューブ310は、約0.10mm(0.03937in)の壁材両厚を有する。この特定のフラットチューブ310の特徴は、狭幅側部318、320が非常に安定であるように設計されていることである。例えば、狭幅側部318は曲げ部330のセットを含む。このフラットチューブ310の他の特徴は、フラットチューブ310が単一の曲げ部328により、又は別の実施例では多数の曲げ部328のセット332により多数の流れチャンネル316に分割されていることである。ある実施例では、各曲げ部330間の距離は約1.0mm(0.3937in)未満であり得る。然し乍ら、この距離はセンチメートル範囲に増大させ得る。図1〜図13に例示した実施例(例えば)に関連して先に詳しく説明したように、狭幅側部318を形成する曲げ部330は長さ及び又は形状を異なるように設計し得、かくして、フラットチューブ310の対温度負荷抵抗性、耐圧強度及び又は大勝隙強度、を比較的高めることができる。
ここで説明するフィン1959は、任意の所望の厚さを有し得、ある実施例では無限のシート状材料から製造し得るが、厚さ約0.09mm(0.0035433in)未満のシート状材料から形成したフィン1959は、多くの用途で良好な性能を提供し得る。また、約0.03mm(0.0011811in)未満の厚さのシート状材料から形成したフィン1959も多くの用途で良好な性能を提供し得る。
図63には本発明の色々の実施例で使用できるフィン1959の別構成が例示される。図61、図62、図64〜図66、図68及び図69に例示するフィン1959は、図63(a)に例示するフィン1959に相当する。然し乍ら、その他設計形状のフィン1959を使用可能であり、それらも本発明の精神及び範囲内のものとする。
例えば図66を参照するに、フィン1959の壁の肉厚は約0.06mm(0.0023622in)、高さHは約3.00mm(0.011811in)であり得る。従って、ここで説明する、隣り合うフラットチューブ1910の隣り合うフィン1959のセットが相互に接触する製造プロセス後における2つのフラットチューブ1910の間の距離2Hは約6.0mm(0.023622in)であり得る。
フィン1959のセットは、フラットチューブ1910の広幅側部1922、1924の平坦な表面が、取り付け用の充分な表面積を提供することから、それらの広幅側部に接着ジョイント又は金属的ジョイント(例えば、溶接、ろう付け又はハンダ付け)により固定し得る。ある実施例では、フラットチューブ1910とフィン1959の1つ以上のセットとの間の平坦なジョイント部は、フラットチューブ1910の広幅側部1922、1924のそれよりも少ない表面積を画定する。
ここで説明したようにフラットチューブ1910に連結したフィン1959のセットは、フラットチューブ1910に対して多数の異なる様式下に方向付けされ得る。例えば、フラットチューブ1910におけるフィン1959の長手方向は、フラットチューブ1910の長手方向と実質的に直交され得る。然し乍ら、そうではなく、各フィン1959の長手方向がフラットチューブ1910の長手方向に関して且つフラットチューブ1910の長手方向に直交する方向(即ち、多くの用途における空気流れ方向)に関して傾斜するようにして、フィン1959のセットをフラットチューブに連結(即ち、広幅側部1922、1924に)し得ることが分かった。そうしたフィン1959の例を図68及び図69に例示する。これらの図では、フィン1959の1つのセットがフラットチューブ1910の広幅側部1924にろう付けされ(図69では透過例示される)フィン1959の他のセットが、他のフラットチューブ1910の広幅側部1922にろう付けされている。従って、また図68に矢印で示すように、フィン1959の一方のセットを通る空気流れは他方のフィンセットを通る空気流れとは平行ではない。図68に示す実施例では、使用されるフィン1959の各セットが側面図で示され、一方のフィンセット内の冷却用空気が、水平方向から流入する冷却用空気から下方に逸らされ、他方のフィンセット内の冷却用空気が、水平方向から流入する冷却用空気から上方に逸らされている。
ある実施例では、先に説明した各フィンセットの傾斜角度は約8°未満(フィン1959の長手方向とフラットチューブ1910の長手方向との間で測定しての)とした場合に多くの用途で良好な性能が提供される。またある実施例では、この傾斜角度を8°より大きくしない場合に多くの用途で良好な性能が提供される。1つのフラットチューブ1910に、他のフラットチューブ1910のフィン1959のセットに隣り合わせてフィン1959のセットを設けたものを含むある実施例では、これらのフィン1959のセットのそうした傾斜角度は、他方のフラットチューブの隣り合うフィンセットのそれとは異なる方向に配向され得る(例えバス68及び図69を参照されたい)。
本発明のある実施例では、無限のフラットチューブ1910と、フィン1959の1つ以上のセットとを連続的に又は任意の間欠様式下に連結ステーション1969を通して移動させる場所でろう付け法を使用できる。そうした実施例は図61及び図64に略示される。フィン1959の各セットは、ある実施例では、フラットチューブ製造ラインの後半の各ステージにその任意数又は全てを位置付けた1つ以上のそうした連結ステーション1969位置で無限フラットチューブ1910にろう付けされ得る。一般に、連結ステーションは比較的小型の装置であり、例えば誘導コイルを使用して必要なろう付け温度を発生させる。ろう付けパラメーター(従って、使用する単数あるいは複数の連結ステーション1969の形式及び出力)は、フラットチューブ1910の所望のパラメーターに従って変更できる。
ある実施例では、フィン1959の各セットはフラットチューブ1910の広幅側部1922、1924に接触する状態で所定の力で保持され、他方これらのフィン1959の各セットは先に説明したように広幅側部1922、1924にろう付けされる。フラットチューブの製造プロセスはフィン取り付けプロセスの上流側で実施し得るが、フラットチューブの種々の部品のろう付けあるいはそうでなければそのように連結(例えば、インサート1934をフラットチューブ1910の少なくとも1つの長手方向縁部位置でフラットチューブ1910にろう付けあるいはそうでなければそのように連結してフラットチューブを閉鎖する等の)を、ここで説明するろう付けプロセスと同じろう付けプロセスを介するなどにより、フィン1959の各セットをフラットチューブ1910に取り付けると当時に実施することで、著しい利益が得られることが分かった。然し乍ら、フラットチューブ1910が製造ラインのフィン取り付け部分に達する時点で、フラットチューブ1910の1つ以上の長手方向シーム部分が完成されるケースでは、フラットチューブ1910は製造プロセスの枠組みの中で使用され得る。例えば、図64及び図65を参照するに、フィン1959の各セットは、ここで説明する任意の様式下に、完成された無限のフラットチューブ1910の広幅側部1922、1924に無限様式下に連結され得る。
ある実施例では、製造プロセスには、フィン1959の1つ以上のセットを有する無限フラットチューブ1910から所望長さのフィン付きのフラットチューブ1961を分離させることで、フラットチューブの各セクション及びフィンアセンブリ(あるいは“フィン付きフラットチューブ”とも称され、全体を参照番号1961で示される)を形成するプロセスも含まれる。例えば、無限フラットチューブ1910と連結させるべく供給されるフィン1959のセットは、所望長さに切断され、フラットチューブに連結させる(例えば、ろう付け又は先に説明した任意のその他様式下に)前又は後に無限フラットチューブ1910から取り外される。
他の実施例では、製造プロセスの上流側からのフィン1959の連続的なサプライは、所望長さに切断された後、任意のそうした様式下に無限フラットチューブ1910の表面に間隔を置いて配置及び連結され得る。図61に例示する実施例を参照するに、1つ以上の分離体1975(例えばブロック)がフラットチューブ1910上のフィン1959の各セット間に配置され得、かくしてフィン1959を、無限フラットチューブ1910の同じ広幅側部に連結したフィン1959の各セット間に所望の距離が確立されるようにフィン1959を位置決めさせるために使用され得る。図61に示すように、下流側位置で分離体1975をフラットチューブ1910から取り外し、フラットチューブ1910の各端部の何れか又は両方に平坦な自由端を備えるフィン付きのフラットチューブセクションを形成することができる。
何れの場合でも、また、更に他の実施例でも、フィン1959の各セット間の断続部は、形成された間隔でのフラットチューブの切断又は分離のために、及び又はそうした位置でのフラットチューブ1910へのその他作業のために有益であり得る。従って、形成したフィン付きの各フラットチューブセクションは、フラットチューブ1910と、このフラットチューブ1910の何れか又は両側の平坦な側面上に位置付けたフィン1959の各セットを含み得る。
本発明に従い製造したフィン付きフラットチューブ1961は、広汎な熱交換機内に任意の所望様式下に組み込み得るものであるが、熱交換器の特性及び熱交換器アセンブリの特徴に関して特有の実施例が確認された。例えば、図61、図62及び図66に例示される熱交換器1963の場合、先に説明したようなフィン付きフラットチューブを含み得るが、あるフィン付きフラットチューブ1961のフィン1959のセットは、隣り合うフィン付きフラットチューブ1961のフィン1959のセットに隣り合わせて位置決めされる。図62(フィン付きブロック又はコア1965の分解図)には、フィン付きコア1965における4つのフィン付きフラットチューブ1961が例示される。フィン付きフラットチューブ1961の数は、少なくとも熱交換器の特定用途に応じて決定され得る。従って、上述したフィン付きフラットチューブの配置は、フィン付きフラットチューブ1961のコア1965を画定するための必要に応じた任意の回数で反復され得る。そうしたコア1965は、組み立てられ、次いで1つ以上の収集タンク1967に装着され得る。詳しくは、コア1965のフラットチューブ1910の各端部は自由端であり得且つ収集タンク1967に係合(例えば、各収集タンク1967の各スロットその他の開口部内に受けられる又は各収集タンク1967の内部に任意のその他の好適な様式で流体連通状態下に連結される)し得る。例えば、図62には、収集タンク1967をフィン付きフラットチューブ1961のコア1965上に取り付けるための全体的な方向を指示する矢印を含んでいる。
先に説明したように、フィン付きフラットチューブは熱交換で、フィン付きフラットチューブ1961のフィン1959のセットが、隣り合うフィン付きフラットチューブ1961のフィン1959の他のセットに隣り合うように位置決めするように配置し得る。これらのフィン1959の各セットは相互に接触し得る。こうしたフィン付きフラットチューブ1961の配置を採用するある熱交換器実施例では、フィン付きフラットチューブ1961の温度が実質的に類似した温度であり又はある実施例では同じでさえ有ることが原因となって熱交換に寄与しない中立ゾーンが存在する。隣り合うフィン1959の各セット間のコア1965における中立ゾーンの数は、このように配置するフィン付きフラットチューブ1961の数に依存する。
その結果、多数のフィン付きフラットチューブ1961を用いてこれら及びその他の実施例における熱交換器1963を組み立てる場合、フィン付きフラットチューブ1961のフィンのセットを隣り合う他のフィン付きフラットチューブ1961のフィン1959に取り付け、かくしてそうしたフィン付きフラットチューブ構成を有する熱交換器のコア1965が単独構造ユニットとして取り扱われ得るようにすることができる。比較的大型の熱交換器の場合は、隣り合うフィン1959の各セットをこのように連結する場合、隣り合うフィン付きフラットチューブ1961同士の間の振動又は揺動(及びそれにより発生するノイズ)が抑制され得る利益がある。隣り合う各フィン付きフラットチューブ1961の上述したような取り付けは、ある実施例では、隣り合う各フィン付きフラットチューブ1961のフィン1959同士間に接着性の材料(例えば,接着材、ハンダ付け用、ろう付け用、溶接用その他の)を被着させ、かくして熱交換器のコア1965が単独の構造ユニットとして取り扱われ得るようにすることで実施され得る。他の実施例では、隣り合うフィン付きフラットチューブ1961のフィン1959の各セットは、そうしたフィン付きフラットチューブ1961から熱交換器のコア1965を生じさせる別の様式で連結され得る。例えば、ある実施例では、中間シート材(例えば、比較的薄い金属その他材料のシート)を隣り合うフィン付きフラットチューブ1961のフィン1959の各セット間に位置付け、かくして各セットを連結し得る。他の実施例では、隣り合うフィン付きフラットチューブ1961のフィン1959の各セット間に狭い空気間隙を設け得る。言い換えると、フィン1959の各セットを連結する材料層又は要素がない場合でさえも、本発明のある実施例に従う熱交換器で、一方のフィン付きフラットチューブ1961からのフィン1959のセットが、他方のフィン付きフラットチューブ1961からのフィン1959のセットと、“隣接”され得る。
多数のフィン付きフラットチューブ1961を所望の配置下に組み立ててアセンブリ化した後、このアセンブリをハンダ付け、溶接及び又はろう付けするなどの多数の異なる様式下に相互に固定し得る。ある実施例では、フラットチューブ−フィンのコア1965の製造法には、CABろう付け技法の仕様が含まれ得る。ここで説明するフラットチューブ−フィンのコア1965は、比較的低いエネルギー消費量下に製造され得る。フラットチューブ−フィンのコア1965を、ここで説明する比較的薄肉のシート状材料から形成したフラットチューブ1910と共に構成するような実施例では、フィン付きフラットチューブ1961を相互に固定する色々のステージ(例えば、CABろう付けプロセス)が著しく低減される。例えば、CABろう付け炉の異なる温度ゾーンにおけるそうしたフラットチューブ−フィンのコア1965の移動速度又は単数あるいは複数の移動速度は、従来のコアで必要とされたそれよりもずっと速くなる。固定プロセスがそのように高速化される理由は、フラットチューブ1910(及びフィン1959)の壁厚が比較的薄いので、もっと厚いシート状材料をろう付けする場合よりもずっと速くろう付け用温度(又は他の固定用プロセスで必要とされる高い温度)に達し得ることである。製造プロセス上の各ステージでの移動速度及び又は露呈時間は、例えば、温度設定をそうした薄い材料の使用に基づいて選択することで最適化され得る。また、製造プロセスにおける好適な吊り具(hangings)、フィクスチャ、又は補助装置の使用は、フラットチューブ−フィンアセンブリのろう付け法による固定の完了後におけるようなフラットチューブ−フィンのコアの変形及び又はその度合いを低減させる上で有用であり得る。詳しくは、加熱及び冷却中に生じるフラットチューブ−フィンのコア1965の膨張や収縮が、受け入れざる程の遅延を生じさせることは無い。
本発明の更に他の様相は、1つ以上のタンクを有する熱交換における、種々のフラットチューブから成る流れチャンネル間及び又は熱交換器を他の設備に連結する流体源又は流体出口への流体連結を確立するための、ここに開示するフラットチューブの使用に関する。本発明のこれらの様相は、先に説明した比較的薄肉の壁材料(例えば、ある実施例では約0.20mm(0.007874in)より厚くなく、他の実施例では約0.15mm(0.0059055in)より厚くない)を有する、ここに開示するフラットチューブに対して適用される。然し乍ら、以下に詳しく説明する本発明のこれらの様相は、もっと厚い材料から構成するフラットチューブ用途で使用され得るものとする。従って、以下に説明する本発明の色々の特徴は、ここで説明及び又は例示する任意のフラットチューブを含むその他形式のフラットチューブを有する熱交換器に対して適用される。
以下に詳しく説明するように、ここで説明する熱交換器管及びその他の熱交換器部分は、多数の製造技法及び製造法により製造可能であり、腐食保護のための特徴構成、例えば、以下に説明し且つ図92〜図95に示すような技法及び方法による特徴構成を含み得る。以下に参照する多数の製造法及び製造技法並びに腐食保護のための特徴構成は、材料厚さが著しく低減された熱交換器管や熱交換器部分に適用する場合に特に有益である。更には、そうした技法、方法及び腐食保護のための特徴構成は、そうした材料で作製したフラットチューブ及び熱交換器の性能全体に関する著しい利益を提供する。
先に説明したように、ここで説明及び例示するフラットチューブは、1つ以上のタンクを有する熱交換器との関連上使用し得る。各タンクには、収集タンク、ヘッダ、及びその他の、返杯館及び又はフラットチューブと流体源又はタンク出口との間に流体連通を確立するようになっている流体エンクロージャーが含まれ得る。そうしたタンクは、簡略化のため、以下に“収集タンク”と総称されるが、それらのタンクは他の機能を奏し得、もっと大型あるいは小型であり得、任意のその他所望の形状を有し得、尚且つ、以下に説明する本発明の各様相を組み込み得るものとする。
本発明に従うある収集タンク実施例が図70、70A、図71、図76、図77に例示され、全体を参照番号4467で示される。図77に例示する熱交換器4463は2つの収集タンク4467を有するものとして示されるが、考え得る種々の熱交換器で、単一及び2つ以上であり得る任意数の収集タンク4467を備え得るものとする。図77に示す2つの収集タンク4467は実質的に同じ特徴を有し且つ、以下に説明され且つ図70、70A、図71、図76、図77に例示するような実質的に同じ方法により、フラットチューブ4410に連結される。
収集タンク4467は、任意数の異なる部品から構成され得る。例えば、図70、70A、図71、図76、図77に例示する収集タンク4467は、射出成型又は別の好適なプロセスにより、単独の一体胴部として形成される。本実施例及びその他の実施例では、少なくとも1列の受け用開口(以下に詳しく説明する)4479が収集タンク4467に一体形成される。図72〜図75に例示され且つ以下に説明する収集タンク実施例のような他の構成では、収集タンクは、射出成型又はその他好適な様式で成型され且つ相互に連結した2つ以上の別個の材料片から形成され、これらの材料片の1つ以上における少なくとも1列の受け用開口を有する。例えばそうした実施例では、収集タンク4467は受け用開口4479が画定される1つ以上の壁と、収集タンク4467の別の部分により画定される1つ以上の別の壁とを有し得、この別の壁が、フラットチューブ4410が受け用開口4479内に受けられるステージ移行のステージでアセンブリとして組み立てられ得る。
例示した収集タンク4467はそのある表面に沿って一連の受け用開口4479を含み、各受け用開口は、収集タンク4467の少なくとも一部分と一体形成した壁により包囲され、フラットチューブ4410の相当する自由端4477を受けるように形状付けされる。フラットチューブ4410は、ここで説明する任意形状を有し得、フラットチューブ4410又は相当する用途の所望パラメーターに基づく指定長さに切断され得る。図70、70A、図71を参照するに、熱交換器4463の製造プロセス部分が示され、フラットチューブ4410の自由端4477(ここで説明する任意の実施例に従う)の、収集タンク4467の受け用開口4479内へのセッティング状況を含んでいる。ある実施例では、このプロセスは、収集タンク4467を図62に略示すると類似様式下に自由端4477に押し込むことで実施され得る。あるいは、フラットチューブ4410の自由端4477を受け用開口4479内に押し込み得、又はフラットチューブ4410と収集タンク4467とを相互方向に移動させると共に相互に押し付けてそうした連結を達成し得る。
ある実施例では、収集タンク4467に連結したフラットチューブ4410は、ここで説明する任意の実施例に従うフィン4459の1つ以上のセット(図77参照)を有し得る。例えば、例示目的のみにおいて、フラットチューブ4461は上流側の製造ステップ(先に説明した任意のステップのような)で既にアセンブル化及びろう付けされ、(先に説明した任意のものの如く)フィン4559が約0.030〜0.090mm(0.0011811〜0.0035423in)の壁厚を有し得、引き続き、収集タンク4467に固定され得る。例えば、フィン4459を既にろう付けした個別のフラットチューブ4410の、又はブロック又はコア4465に既にろう付けしたそうしたフィン付きフラットチューブ4461の、突出する各自由縁部4477は、ろう付け中(例えば、ろう付け炉内での)は自由状態に維持され得、従って、何れのフィン4559も、その後に収集タンク4467の受け用開口4479内に挿通するに際して干渉することが無い。任意のそうした実施例におけるフラットチューブ4410の各端部は、対向する収集タンク4467に連結するために、先に説明したように突出され且つ自由状態であり得る。
コア4465が先に説明したように連結されるような実施例ではコア4465は、フラットチューブ4410及びフィン4559の各セットとから、これらのフラットチューブ4410及びフィン4559の各セットとを交互に積層して形成され得る。図77にはそうしたコア構成の一例が示され、ろう付けしたフラットチューブ−フィンコア4465が2つの収集タンク4467を有し、各収集タンク4467が他の装置に連結するためのポートを有し、冷却用空気がフィン4459を通して流動してフラットチューブ4410内の流体を冷却する。図77に例示する熱交換器4463は、1つ以上の収集タンク4467を連結し得る、考え得る数多くの形式の熱交換器の内の1つであるに過ぎない。例示目的でのみ説明すると、例示した収集タンク4467の何れかは、入口ポートと出口ポートとを何れも同じ収集タンク4467に配置した反転タンクであり得る。
フラットチューブ4410(上述したような実施例における、フィンを連結した又は連結しない)は、収集タンク4467の各受け用開口4479に挿通され得る。然し乍ら、2つ以上のフラットチューブ4410を挿通することで著しい利益が達成され、ある場合では、コア4465の全てのフラットチューブ4410が、単一ステップにおけるようにして同時に又は実質的に同時に、各受け用開口4479に挿通される。このプロセスは、2つ以上のフラットチューブ4410が既に相互に連結されている場合は、ろう付けその他の取り付けプロセス(ここで説明するようなものを含む)による如くしてフラットチューブ−フィンコア4465の全体又はその一部を画定する時点で実施され得る。そうしたプロセスによれば、もっと大量の収集タンク材料を使用することができるようになる。然し乍ら、収集タンク4467用に使用する材料や、フィン4559をフラットチューブ4410に固定する方法に少なくとも部分的に依存して、ある実施例では、フラットチューブ−フィンコア4465のろう付け後の冷却プロセスに引き続き、フラットチューブ4410の各自由端4477を収集タンク4467の受け用開口4479に挿通することが望ましい。
多くの熱交換器製造法では、フラットチューブと収集タンクとをハンダ付け、溶接、ろう付け、及びその他の、フラットチューブと収集タンクとを炉その他の加熱環境下で受け、フラットチューブを収集タンクに連結するような取り付けプロセスのための高温に晒す必要がある。従って、そうしたプロセスでは、収集タンク材料、少なくとも、フラットチューブの接続位置を画定する収集タンク部品(例えば、収集タンクの、受け用開口を画定する単数あるいは複数の壁)のために使用する材料の多くが使用できない。従って、収集タンクのそうした部品は代表的には金属を含んでいる。収集タンクを、既にハンダ付け、溶接、ろう付けし、あるいはそうでなければ先に説明したように相互に連結した2つ以上のフラットチューブに接続することで、収集タンク4467の部品の多く、全て、又は実質的に全てのために、プラスチックその他のもっとプロセス温度の低い材料を使用できる。例えば、受け用開口4479を画定する収集タンク4467の単数あるいは複数の部品はプラスチックを含み得る。図70、70A、図71、図76、図77に例示する実施例の収集タンク4467は全体をプラスチックから製造されるが、他の実施例では別の材料が使用され得る。収集タンク4467がその一部又は全体にプラスチックを含むような実施例では、そうした部品は、例えば射出成型法により製造することができる。
図70及び図71を参照するに、収集タンク4467の受け用開口4479が示され、フラットチューブの各自由端4477の挿通を助成するための湾曲表面4481を有している。他の実施例ではその他形状の表面(例えば、平坦且つ傾斜した表面、垂直な角部表面その他)を代替使用できる。
フラットチューブの各自由端4477は、各受け用開口4479に完全に挿通されると、図71に最も良く示されるように、収集タンク4467の内面4483の下方に夫々位置付けられ、かくして、熱交換器4463の運転中に各自由端4477により創出される所望されざる圧力低下が防止される。
図70、70A、図71、図76、図77に例示する実施例における収集タンク4467の各受け用開口4479は、フラットチューブの各自由端4477の断面形状と実質的に同じ形状の後方(図70、70A、図71、図76、図77に例示する収集タンク4467に示すフラットチューブの挿通方向に関して)部分4485を画定するように形状付けされる。各受け用開口4479の後方部分4485は、フラットチューブの各自由端4477とすきま嵌めを画定するような寸法形状とされ得るが、他の実施例(例えば、図70、70A、図71、図76、図77に例示する収集タンク4467に示すような)では締まり嵌めが使用される。締まり嵌めを使用するような実施例では、収集タンク4467及び又はフラットチューブ4410とに若干の圧力を加え、フラットチューブの各自由端4477を受け用開口4479の後方部分4485内に完全に押し込み、かくして、収集タンク4467とフラットチューブの各自由端4477との間に液密の又は実質的に液密のシールを提供させ得る。
ある実施例では、収集タンク4467及び又はフラットチューブの自由端4477とにおける特徴構成が、受け用開口4479内への各自由端4477の挿通量を制御又は制限するために使用される。例えば、各自由端4477及び又は受け用開口4479の内面に、自由端4477の挿通深さを制限するストッパ(図70、70A、図71、図76、図77には図示しないが、図80で参照番号4675として表示される)を形成し得る。
他の実施例では、フラットチューブの1つ以上の各自由端4477を、相当する受け用開口4479に通して収集タンク4467の内側チャンバ4487内に伸延させ得る。そうした実施例では、フラットチューブの各自由端4477は、内側チャンバの、受け用開口4479に隣り合う壁4483の表面を覆って、そうした表面形状に少なくとも部分的に合致させるように曲げるなどによる任意の様式下に変形され得る。
図70、70A、図71、図76、図77に例示する実施例では、収集タンク4467の受け用開口4479(図71参照)内にフラットチューブの各自由端4477を固定するための接着材4489が使用される。数多くの異なる接着材を使用し得、そうした接着材には、瞬間硬化性、長時間硬化性、硬化後にある程度の可撓性を維持する等のものが含まれ得る。例えば、Dow Corning(商標名)の製造するシリコーン接着材を多くの実施例で使用し得る。ある実施例では、接着材4489は、フラットチューブの各自由端4477と受け用開口4479の内面との恒久的且つタイトな連結を保証する。
接着材4489は、収集タンク4467からの流体損失を防ぐシーラントとしての機能も奏し得る。他の実施例では、フラットチューブの各自由端4477は、受け用開口4479の後方部分4485に挿通することで受け用開口4479内に十分に固定される。その場合は、接着材4489に代えて、接着性の無い又は実質的に無いシーラントを使用できる。説明を簡易化するために、フラットチューブと収集タンクとの接続に対して参照する“接着性”とは、シーラントとして機能する又は機能しない接着材に対して参照されるものとするが、他の実施例ではそうした材料はシーラントとしてのみ又は主にシーラントとして機能し得る材料に対して参照されるものとする。
図71に最も良く示されるように、接着材4489は、フラットチューブの各自由端4477の有意部分を実質的に覆い、ある実施例ではフラットチューブの各自由端4477のその長手方向に沿った少なくとも1つの部分の周囲全体を包囲する。図70、70A、図71、図76、図77に例示する収集タンク4467に例示する実施例では、フラットチューブの各自由端4477の終端部分は、この終端部分が受け用開口4479の後方部分4485の内部に位置付けられることで、接着材4489によりは覆われない。受け用開口4479の後方部分4485と、フラットチューブの各自由端4477とが説明したように比較的強く締まり嵌めされることから、収集タンク4467を通過する流体(例えば、液体クーラントその他の、熱交換器媒体として使用する流体)の、接着材4489との接触が防止され得る。
接着材4489は、本発明の色々の実施例に従う数多くの異なる様式で、フラットチューブの各自由端4477と受け用開口4479の内面とに導入され得る。それらの様式の多くには、フラットチューブの各自由端4477が各受け用開口4479内に受けられた後又はその間に接着材4489を導入することが含まれる。然し乍ら、そうした実施例を更に説明するに際し接着材4489は、受け用開口4479内にフラットチューブの各自由端4477を挿通する前に、任意の様式(例えば噴霧、ローラー、その他のアプリケーター等)で受け用開口4479の内側及び又はフラットチューブの各自由端4477の外側に被着させるものとする。
フラットチューブの各自由端を挿通する間又は挿通後に、フラットチューブの各自由端4477の間と、受け用開口4479の内面とに接着材4489を導入することで、完成した熱交換器4463の接着材の量及び又は被着位置とに関する制御性が向上し、かくして、フラットチューブの各自由端4477と収集タンク4467との間の連結の信頼性及び又はシール性が向上され得る。
フラットチューブの各自由端4477と、受け用開口4479の内面との間に接着材4489を導入するための空間を提供するために、受け用開口4479及び又はフラットチューブの各自由端4477とは、その間部分に1つ以上の間隙4493を画定するように形状付けされ得る。説明の簡略化のために、ここで“間隙”(ここで説明するように接着材4489が受けられるところの空間に対して参照するためにここで使用する場合の)とは、フラットチューブの各自由端4477の周囲の特定の周囲位置に関わらず、また、同じフラットチューブの各自由端4477に対する2つ以上のそうした間隙が相互に流体連通状態にあるとを問わず、1つ以上のそうした間隙に対して参照されるものとする。
ある実施例では、フラットチューブの各自由端4477と、受け用開口4479を画定する隣り合う表面との間の間隙4493は、適正な接着材射出(以下に説明する)を許容するための少なくとも約0.3mm(0.011811in)の幅寸法を有し得る。また、実験によれば、約1.0mm(0.03937in)より厚くない幅寸法の間隙が、良好な性能を提供することが分かった。間隙4493の寸法は、必要な接着材料、接着材の特性(例えば年度や効果時間)、隣り合うフラットチューブ4410同士間の距離、等の数多くの考慮事項により少なくとも部分的に画定され得る。他の考慮事項は、ある実施例では、収集タンク4467が最小の厚さ又は深さを有する必要がある点に関するものである。例えば、ある実施例では、収集タンク4467は、自動車内での熱交換器4463の無駄なスペース量を減らすべく、最小量でフラットチューブ−フィンコア4465にオーバーハングされる。
ある構成では収集タンク4467は、自動車内に熱交換器4463を組み込むために入手し得る必要空間を無駄にしないよう、フラットチューブ−フィンコア4465の深さ方向では実質的にオーバーハングされない。例えば、図70、70A、図71、図76、図77に例示され、特に図76に例示される実施例を参照するに、変形されないフラットチューブの各自由端4477の、フラットチューブ−フィンコア4465を越えての収集タンク4467のオーバーハング要求量は最小又は実質的に無く、これにより、熱交換器4463の狭い空間条件に対処している。ある実施例では、熱交換器4463の製造プロセスがフラットチューブの変形された自由端部4477の使用を含む場合に、やはりオーバーハング量が低減される(例えば、数ミリメートルのオーダーで)。
ある実施例では、接着材4489は収集タンク4467の1つ以上の開口を通して、又はフラットチューブの各自由端4477と収集タンク4467との間の、これらのフラットチューブの各自由端4477と収集タンク4467とを少なくとも部分的に組み立てた状態でフラットチューブの各自由端4477及び収集タンク4467の外側からアクセス自在の1つ以上の間隙を通して導入される。例えば、図70、70A、図71、図76、図77に例示する収集タンク4467は多数の射出開口4491を有し、各射出開口4491は、収集タンク4467の壁4495を貫き、フラットチューブの各自由端4477と、受け用開口4479を画定する1つ以上の壁との間に画定される間隙4493に向けて伸延される。
そうした射出開口4491は、収集タンク4467の長手方向の各側部の何れか又は両方に位置付け得る。また、1つ以上の射出開口4491は、同じ受け用開口4479に向けて伸延され得る。その場合、収集タンク4467の対向する各長手方向側部の2つの射出開口4491を通すなどして、同じ受け用開口4479に接着材4489を同時に射出させ得る。接着材は、各フラットチューブ4410に相当する間隙4493内に、一群の間隙4493(各フラットチューブ4410に相当する)の各1つに対し、同時に又は実質的に同時に射出され得、又は、コア4465の全ての間隙4493に対して同時に又は実質的に同時に射出され得る。ある実施例では接着材4489は、各フラットチューブの各自由端4477の周囲全体をコーティングし、及び又はフラットチューブの各自由端4477と、受け用開口4479を画定する隣り合う各壁との間の間隙4493を充填し得る。また、ある実施例(例えば、図70、70A、図71、図76、図77に例示する)では、フラットチューブ4410の終端部は接着材4489でコーティングしない状態に残され得る。
フラットチューブの各自由端4477と、受け用開口4479の内壁との間に接着材を導入するための別態様では、底部開口又は、これらの部品間にあって先に説明した間隙4493と流体連通状態にある間隙4497を通して接着材を射出する。この形式による接着材導入は、やはり先に説明したような、開口4491を通しての射出に加えて又はそれに代えて使用し得るものであり、これにより射出開口4491の必要性が排除され得る。
図84には、本発明の実施例に従う熱交換器4463の製造プロセス及び、製造の参照ステーション又はステップのブロックダイヤグラムが、本方法により製造する熱交換器4463の略図と共に示される。ここで、“ステーション”とは、説明の簡易化のために使用するものであって、製造ラインでそうした“ステーション”間が物理的に分離されていることを表示又は意味するのみにおいてはない。例えば、収集タンク4467は、接着材4489を塗布するプロセス(ステーションIV)と同じ又は異なる位置で、フラットチューブの各自由端4477に配置(ステーションIII)され得る。
図72〜図75には、本発明の追加実施例に従う収集タンク4467が例示される。本実施例は、その構造の大半及び特性の多くが、図70、70A、図71、図76、図77に関連して先に説明した収集タンク4467の各実施例のそれと同じであるので、図72〜図75に例示され且つ以下に説明する収集タンクの、構造や特徴に関する追加的情報及び、構造及び特徴に関する考え得る変更については図70、70A、図71、図76、図77に関連する先の説明を参照されたい。図72〜図75に示す実施例の構造及び特徴の、図70、70A、図71、図76、図77に関連して先に説明した各実施例のそれと相当する構造及び特徴構成は今後、4500番台の数字を付記するものとする。
図70、70A、図71、図76、図77に例示に関連して先に説明した収集タンク4467と同様に、図72〜図75に示す収集タンク4467は、フラットチューブ4510と流体連通するための内側チャンバ4587と、フラットチューブ4510の各自由端4577を受ける後方部分4585を各々有する多数の受け用開口4579と、収集タンク4567の長手方向側部(図72〜図75では1つのみ示される)に沿って配置した多数の射出用開口部4591とを有する。図75には、受け用開口4579に関する詳細も示され、フラットチューブ4510の各自由端4577を受け且つ支持するために使用する後方部分4585と、受け用開口4579と流体連通する射出用開口部4591とを含んでいる。
フラットチューブ4510は、受け用開口4579の内面と、フラットチューブの各自由端4577との間に相当する間隙4593を画定する受け用開口4579を介して受けられる。図73を特に参照するに、各受け用開口4579内の各フラットチューブ4510の流れチャンネル4516は、収集タンク4567の内側チャンバ4587と流体連通される。図73には、先に説明したように間隙4593内に接着材4589(図示せず)を射出するための射出用開口部4591と、受け用開口4579との間の連結部も例示される。
図74に最も良く示されるように、フラットチューブの各自由端4477の1つ以上の側部で、受け用開口4579の入口部は入口壁4599(図75には例示されない)により閉鎖又は実質的に閉鎖され得る。入口壁4599の全体は、収集タンク4567の1つ以上の要素にして、例えば、多数の開口を画定したプレートであって、このプレートをその各開口を受け用開口4579と整列させる状態で組み込んだ場合に各受け用開口4579の入口部を画定するプレートである要素により画定され得る。あるいは入口壁4499は、先に説明した間隙4593を少なくとも部分的に閉鎖するように拡開、張り出し、曲げあるいはそうでなければそのように形状付けされた、受け用開口壁の終端部により画定され得る。ある実施例では、入口壁4599は、この入口壁4599内に受けられるフラットチューブの各自由端4577の断面形状と合致する又は実質的に合致するように形状付けされる。また、入口壁4599は、フラットチューブの各自由端4577とすきま嵌めが画定されるように、あるいはそれに代えて、フラットチューブ4510を入口壁4599を越えて受け用開口4579の残余部分内に押し込む若干の圧力が収集タンク4567及び又はフラットチューブ4510とに行使され得るような締まり嵌めが画定されるように寸法形状付けされ得る。このように、収集タンク4567の入口位置と、フラットチューブの各自由端4577との間にシールが提供され得る。こうしたシールは、ある実施例では液密又は実質的に液密のものであり、ある実施例では接着材射出中の接着材漏出が防止され得る。
図72〜図75(及びその他の図)に例示される収集タンク4567の構成は例示的なものに過ぎず、本発明の範囲を限定しようとするものではない。
ある実施例では、フラットチューブの各端部4477、4577は変形され得る。例えば、フラットチューブの各端部4477、4577は、フラットチューブ4410、4510の大直径Dが増大し、小直径dが減少するように、これらの各端部位置で変形され得る。ある実施例では、フラットチューブ4410、4510の各壁厚が比較的薄いにも拘わらず、そうした変形はフラットチューブ4410、4510の各壁に大きな負荷を生じることなく実施され得る。ある実施例では、変形されないフラットチューブの各端部4477、4577の周囲寸法形状は、変形されたフラットチューブの各端部4477、4577のそれと実質的に同じに維持される。その結果、そうした実施例のフラットチューブ4410、4510の壁は、著しい膨張又は収縮を受けない。
フラットチューブの各端部4477、4577を変形させるある実施例では、それらのフラットチューブの各端部4477、4577を、収集タンク4467、4567の受け用開口4479、4579内に導入する以前に変形が実施され得る。フラットチューブの各端部が変形された、フラットチューブと収集タンクとの連結部の例を、図78〜図83に関連して以下に説明する。
図78〜図83には、本発明の3つの追加実施例に従うフラットチューブと収集タンクとの連結部が例示される。これらの実施例は、その構造の大半及び特性の多くが、図70〜図77に関連して先に説明したフラットチューブと収集タンクとの連結部の各実施例のそれと同じである。従って、以下の説明は、図70〜図77に関連して説明した実施例とは異なる構造及び特徴構成を中心とするものであるので、図78〜図83に例示され且つ以下に説明する収集タンクの、構造や特徴に関する追加的情報及び、構造及び特徴に関する考え得る変更については図70〜図77に関連する先の説明を参照されたい。図72〜図75に示す実施例の構造及び特徴のうち、図70、70A、図71、図76、図77に関連して先に説明した各実施例のそれと相当する構造及び特徴構成は今後、4600、4700、4800の各番台の数字を付記するものとする。
図78〜図84に例示する各実施例では、フラットチューブの各端部4677、4777、4877は変形され、収集タンク4667、4767、4867は、相当する形状の受け用開口4679、4779、4879を有する。図78〜図84に示すフラットチューブの各端部4677、4777、4877の変形は、ろう付けプロセス(図84のステーションII)の完了後、フラットチューブの各端部4677、4777、4877を受け用開口4679、4779、4879内にセットする前に実施される。
図78〜図80に例示する各実施例では、各フラットチューブ4610は、受け用開口4679の相当する後方部分4685内にぴったりと受けられた端部4677を有する。本実施例では、各フラットチューブ4610の広幅側部4622、4624は、フレア部付きのフラットチューブ端部4677を画定するべく拡張され(即ち、相互に離れるように曲げられる)、各狭幅側部4618、4620は圧縮される(即ち、相互方向に折り曲げられる)。また、各受け用開口4679は、フラットチューブ4610の挿通距離を所望距離に制限するためのストッパ4675(図80参照)をも有する。
図78〜図80の実施例と同様に、図81〜図83の各実施例では、各フラットチューブ4710、4810の各広幅側部4722、4724、4822、4824が拡開されて、フレア部付きのフラットチューブ端部4777、4877を画定し、各狭幅側部4718、4720、4818、4820は圧縮される。然し乍ら、収集タンク4767、4867の、受け用開口4779、4879を画定する各部品は、これらの受け用開口4779、4879の少なくとも一部分に沿って伸延し、ある実施例では受け用開口4779、4879に沿って伸延する1つ以上のスリット4773、4873を有する。いずれにせよ、スリット4773、4873はフラットチューブ4710、4810の送給端4777、4877を受ける位置及び寸法を有している。各スリット4773、4873は、フラットチューブの各端部4777、4877の挿通深さを制限するためのストッパとしても機能する。
受け用開口4779、4879及びスリット4773、4873にフラットチューブの各端部4777、4877を挿通した後、フラットチューブの各端部4777、4877と、受け用開口4779、4879の内面との間の間隙4793、4893内に接着材4789、4889(図示せず)を射出し得る。接着材は、ここで説明する任意の様式下に実施し得、例えば図81〜図83に例示する各実施例では射出用開口4791、4891を通して射出することで実施する。変形されたフラットチューブ端部を用いるある実施例では、フラットチューブの各端部4777間に、このフラットチューブの各端部4777に内圧負荷を行使する際のフラットチューブの各端部4777の変形を防止する1つ以上のインサート4771を配置し得る。例えば、図1〜図5の実施例で形成される内側曲げ部は、そうしたインサート4771を使用することで、内圧負荷時の変形に対して保護され得る。例えば、図81〜図83に例示する実施例では、インサート4771は全体に台形の断面形状を有するが、隣り合うフラットチューブの各端部4777の形状に少なくとも部分的に依存して任意のその他の断面形状を使用し得る。インサート4771は、接着材4789を塗布する前又は後(例えば、図84の、ステーションIIIの後、又はステーションIVの後)に、フラットチューブの各端部4777に隣り合うそれらの位置に導入され得る。
仮に使用する場合、インサート4771は、これに限定しないが、プラスチック又は金属を含む、中実又は中空の任意の材料から製造し得、ある実施例では後に硬化するところの、容易に変形し得る又は流動し得る素材により画定され得る。また、多数のインサート4771を、それらを挿通するに先立ち及びその間に、櫛形状(図示せず)を画定する共通のバー又はレールの如きに結合し得る。共通のバー又はレールによる如き形式の挿通によれば、1つのステップで2つ以上の、またある実施例では全てのインサート4771を配置することができる。ある実施例では、共通のバー又はレールとインサート4771との間の連結部は脆く、かくして、これらの共通のバー又はレールを、インサート4771に挿通後に除去することができる。
インサート4771を隣り合うフラットチューブの各自由端4777間の所望の位置に挿通させ得るよう、収集タンク4767の対向する長手方向壁4795に、それらの位置と整列し且つインサート4771を挿通できる寸法形状の孔(例えば、図83を参照)を設け得る。この点に関して、各インサート4771は、隣り合うフラットチューブの各自由端4777間の全空間を占有する必要性は必ずしも無く、加圧下に各端部を支持するための、各自由端4777間の充分な空間を占有さえすれば良い。
フラットチューブの各端部4477、4577、4677、4777、4877と、受け用開口4479、4579、4679.4779、4879の内面との間の各位置に接着材を導入するための、ここで説明する色々の様式は、フラットチューブの各端部4477、4577、4677、4877が変形され又は変形されないとを問わず、使用され得るものとする。
本発明のある実施例では、収集タンク4467、4567、4667、4767、4867は、これら収集タンクの受け用開口4469、4569、4679、4779、4879の各壁の間部分を伸延し及び又は少なくとも部分的にこれらの壁を画定するところの、補強壁4469、4569、4669、4769、4869を含み得る。これらの補強壁は、収集タンク4467、4567、4667、4767、4867の補強用部品として必要に応じて使用され得、例示した全ての収集タンク実施例では見えない位置にある。例えば、1つ以上の補強壁4669、4769、4869は、収集タンク4667、4767、4867の横断方向に伸延され得(例えば、収集タンク4667、4767、4867の対向する長手方向壁4695、4795、4895を連結する)、かくしてこれらの収集タンクに追加的強度を提供し得る。補強壁4669、4769、4869は任意の様式で形成され得、収集タンク4667、4767、4867と、又は任意の好適な様式で収集タンクに連結した別個の要素と一体化され得る。ある実施例では、補強壁4669、4769、4869は収集タンク4667、4767、4867の射出成型中に形成され、かくして、これらの収集タンクと一体の部品となる。
本発明に従う収集タンク4667、4767、4867のある実施例では、これらの収集タンクに関して長手方向に伸延する補強壁をも、又は代替物として有し得る。例えば、そうした補強壁は、収集タンク4667、4767、4867の受け用開口4679、4779、4879を画定する壁の間部分に形成され得且つこれらの壁を連結し得る。そうした長手方向の補強壁4469の断面が、例えば図70Aに示され、収集タンク4667、4767、4867の前面及び後面間の中間位置に位置付けられている(それらの長手方向の補強壁は所望に応じてその他の位置に位置付け得るものとする)。そうした長手方向の補強壁4469は、収集タンク4667、4767、4867の任意の部分また花笠方向全体に沿って伸延され得る(受け用開口4679、4779、4879により、必要に応じて断続される状態下に)。
先に言及したように、収集タンクは、任意の好適な様式で相互に連結した任意数の部品から構成され得る。例えば、図72及び図82に示す収集タンク4467、4867は、4467a、4467b及び4867a、4867bで示す2つの部品から形成される。例示した2つの実施例では、4467a、4467b及び4867a、4867bで示す各部品はZ字型のインターフェースに沿って連結され、溶接又は接着材により接合され得る。収集タンク4467、4867形成用の材料に少なくとも部分的に依存して、こうした連結部を確立する更に他の様式を使用し得るものとする。ある実施例では、この連結部は図72〜図75に示す実施例で示されるように釈放自在であり、収集タンク4467のクリップが、収集タンク4467aの一部を、収集タンク4467bの残余部分に関して然るべく釈放自在に固定するために使用され得る。
ここで説明する種々のフラットチューブを、異なる仕様に適合された多数の異なる熱交換器で利用し得る。その場合、フラットチューブは図1〜図54に例示する各実施例から改変され得及び又は、熱交換器を特定用途用に適合させる様々の異なる様式で熱交換器に組み込まれ得る。
図85〜図90には、本発明の異なる実施例に従う熱交換器の4つの構成が例示される。フラットチューブの数及び配置を改変する及び又はフラットチューブのタイプを改変する(例えば、フラットチューブの寸法及び形状、インサートの寸法及び形状、その他)ことで更に他の熱交換器実施例を形成できるが、図85〜図91に例示する各熱交換器は多くの用途で特有の利益を提供する。
図85〜図90に例示する各熱交換器4963、5053、5163、5263を詳しく説明するに際し、例示した各フラットチューブ4910、5010、5110、5210は、図1〜図54の実施例を参照して先に説明した任意の形式及び任意様式における構成を有するフラットチューブ4910、5010、5110、5210により代替させ得るものとし、また、図1〜図84の各実施例に関連して同じくここで説明した任意の熱交換器アセンブリの特徴及び組み立て方法(例えば、フラットチューブ、コア構成、ヘッダへのコア取り付け、に関する)を、図85〜図90に例示する各熱交換器4963、5063、5163、5263の構成及び製造で利用し得るものとする。例えば、図85〜図90に例示するフラットチューブ4910、5010、5110、5210は、インサート4934、5034、5134、5234を備える2部材型のフラットチューブ4910、5010、5110、5210であり、例示された各フラットチューブ4910、5010、5110、5210は、別個の2つのシート状材料を使用して形成され、内側インサート4934、5034、5134、5234は別個の第3のシート状材料片により形成される。図85〜図90に例示する特定の2部材型のフラットチューブ構成(インサート付きの)は説明した用途や更に他の用途のために望ましいものであるが、フラットチューブ4910、5010、5110、5210及び完成した熱交換器4963、5063、5163、5263を任意の所望の用途に適合させるために、任意のフラットチューブ4910、5010、5110、5210を、先に説明した及び又はここで例示した任意の1部材型又はその他の2部材型のフラットチューブ(インサート付きの)で代替させ得る。この点に関し、フラットチューブ4910、5010、5110、5210と、異なる多数のシート状材料から形成したインサートとの組み合わせを、同じ熱交換器4963、5063、5163、5263で使用することができる。
図85〜図91に例示したフラットチューブ構成及び、先に説明した任意の代替し得るフラットチューブ構成で、フラットチューブの狭幅側部の何れか又は両方を、フラットチューブ構成に使用したシート状材料の数に少なくとも部分的に依存して、材料の、隣り合う且つ重なり合う各長手方向縁部により形成され得る。従って、重なり合う長手方向縁部の各対は、フラットチューブの補強された狭幅側部を画定する。ある実施例では、フラットチューブの隣り合う且つ重なり合う各長手方向縁部の何れか又は両方は1回以上折り曲げられ、フラットチューブの単数あるいは複数の狭幅側部位置に更に厚い材料部分をさえ画定し得る。そうした実施例のあるものでは、インサートを画定する補強用のシート状材料が、フラットチューブの重なり合う長手方向縁部に隣り合って配置されるように形状付けされた1つ以上の長手方向縁部を有し得、かくして、狭幅側部位置にフラットチューブを補強する材料からなる追加の材料層を提供する。また、インサートの何れか又は両方の長手方向縁部は、フラットチューブの重なり合う長手方向縁部に隣り合って配置される多層の材料層を有するべく折り曲げられ、かくしてこれらの狭幅側部の何れか又は両方の位置に更なる補強を提供する。従って、フラットチューブの何れか又は両方の狭幅側部は、フラットチューブの壁を形成するために使用するシート状材料の厚さの少なくとも2倍、そして、そうした壁をもっと肉厚のシート状材料をローラー加工して形成されるある実施例では2倍以上の厚さともなり得る。
先に詳しく説明したように、フラットチューブが単独の部品(インサート付きの又は無しの)から構成されるような実施例では、狭幅側部はフラットチューブの第1狭幅側部を形成するシート状材料の1つ以上の曲げ部を丸味付けし、このシート状材料の対向する長手方向縁部を、フラットチューブの第2狭幅側部を形成するシート状材料の対向する長手方向縁部に重ね合わせる(例えば、一方の長手方向縁部の曲げ部を、他方の長手方向縁部の大きい曲げ部内に受けさせ又は包囲することで)ことで達成され得る。
1部材型のフラットチューブ実施例のあるものでは、フラットチューブの外壁のみならず内側の流れチャンネルが1つのシート状材料を使用して形成され得る。そうした実施例では、シート状材料の曲げ部位置に、フラットチューブの残余部の外面をできるだけ円滑状態に維持するようにシート状材料の長手方向縁部を載置させる段部又は移行部を設け得る。更には、別のシート状材料によりインサートが画定されるような実施例では、この別個のシート状材料の2つの長手方向縁部が、フラットチューブの狭幅側部内に受けられるように丸味付けされあるいはそうでなければそのように形状付けされ得る(例えば図46に例示する実施例を参照されたい)。
同じく先に詳しく説明したように、フラットチューブが別個の2つの部品から構成されるような実施例では、これらの別個の2つの部品は同一構成とされ得、その場合は、各部品の一方の長手方向縁部が、他方の部品の隣り合う長手方向縁部の小さい曲げ部を包囲する曲げ部を有し得る。従って、これら2つの別個の部品は、フラットチューブを形成するべく相対的に移動され得るが、他の実施例ではこれらの部品は相互に同一ではなく、ここで説明した任意の様式下に相互に連結した(これに限定しないが、入れ子された円弧形状の長手方向縁部)対向する長手方向縁部を有する。
また、ここで説明及び又は例示した任意のフラットチューブ実施例における実質的に平坦な広幅側部は、この広幅側部に取り付けるフィンのための改善されたろう付けジョイントを提供し、かくして、熱交換器4963、5053、5163、5263の熱交換効率を改善させるために使用され得る。
また、図85〜図89の熱交換器で使用され得る任意の2部材型及び3部材型のフラットチューブ構成で、内側インサートは、フラットチューブを貫く2つ以上の流れチャンネルを画定するように波形化あるいはそうでなければそのように形状付けされ得る。内側インサートは、形状及び又は寸法の異なる、横断方向に配置された2つ以上の流れチャンネル部分を画定するために、異なる形状及び又はインサートの幅方向を横断する異なる位置に配置した波形部(例えば図85〜図89を参照されたい)を有し得る。もっと広い意味で言えば、内側インサートは、形状の異なる及び又は2部材型又は3部材型のフラットチューブの幅方向を横断する位置の異なる流れチャンネル部分を画定するように形状付けされ得る。ある実施例では、流れチャンネルの異なる部分は相互に隔絶されるが、他の実施例ではそれらの異なる部分は相互に流体連通される(例えば、1つ以上の流れチャンネルの長手方向に沿った1つ以上の位置で)。また、ある実施例では、各流れチャンネルが、フラットチューブの長さ方向に沿ったある同じ部分で、他の流れチャンネルから隔絶され、他の実施例では、流れチャンネルの同じ部分が相互に流体連通される(例えば、隣り合う流れチャンネル間の開口を介して)が、他の部分では他の流れチャンネルから隔絶される。
図85〜図89に例示する各実施例では、本発明に従うフラットチューブ4910、5010、5110、5210を使用することによる多くの利益は、そうしたフラットチューブを、ずっと低コスト、少ない材料で及び又は改善された熱交換性能と共に製造する能力に関するものである。こうした利益は、フラットチューブ及びインサートを形成するための、先に説明した比較的薄肉のシート状材料を使用することで実現される。図85〜図89に例示する各実施例では、先に説明した任意の材料厚のフラットチューブを使用し得るが、例示した実施例のフラットチューブの壁を形成するために使用するシート状材料の厚さは約0.15mm(0.0059055in)より厚くないものである。また、このシート状材料の厚さは約0.03mm(0.0011811in)未満である。こうした形式の壁厚は、インサートをフラットチューブの広幅の壁にろう付けし得るという事実により、多くの実施例では、対圧縮負荷耐性を持たせるためと、内圧安定性を比較的良好化させるために使用され得る。同様に、図85〜図89に例示する各実施例では、先に説明した任意の材料厚を使用し得るが、例示した各実施例でインサートを形成するために使用したシート状材料は厚さが約0.09mm(0.003543in)より厚くないが、他の実施例では約0.03mm(0.0011811in)未満である。
例示した熱交換器4963、5053、5163、5263及びその他設計形状の熱交換器において種々のフラットチューブ構造を使用することにより、製造速度の高速化及び又は材料及び組み立てコストの減少を実現できる。例えば、上述した本発明に従う1部材型又は2部材型の色々のフラットチューブを形成するために必要なシート変形量が比較的少ないことに基づき、チューブミル(例えば製造ライン3701及び1900)において、材料の無限シートを使用する高速運転時においてさえ、フラットチューブをずっと経済的に製造することが可能である。更には、任意深さを有する熱交換器を同じフラットチューブ構成(例えば、先に説明したようにして製造した連続又は無限のチューブ構成及びフィン付きチューブ構成)を使用して比較的安価な改変コスト下に製造することができる。
図85〜図90に例示した熱交換器4963、5063、5163、5264は、多くの用途で良好な性能を発揮する熱交換器実施例としてのみならず、それら単体において又は本発明のその他の実施例に従う熱交換器と組み合わせて利用することのできる数多くの熱交換器特徴をも例示するために示される。そうした特徴には、これに限定しないが、同じフラットチューブの異なる内側部分を通して分離流れを送るように内部で分割した収集タンクが含まれる。
図85に例示する熱交換器4963を参照するに、熱交換器4963は、深さT(全体に、各フラットチューブ4910の大直径Dと類似する)を有する単列のフラットチューブ4910を有している。先に説明した任意のその他の大直径D及び小直径dをフラットチューブ4910に対して使用し得るが、図85に示すフラットチューブ4910の大直径Dは約300mm(11.811in)より大きくない。ある実施例では、大直径Dは、良好な性能を得るために約10mm(0.3937in)未満とされる。また、図85に示すフラットチューブ4910の小直径dは、約15mm(0.59055in)より厚くない。ある実施例では、小直径dは良好な性能を得るために約0.7mm(0.02756in)未満とされる。図85に例示する実施例のフラットチューブ4910のこれらの寸法は、自動車用の熱交換器4963のために特に好適なものであるが、その他の用途に対しても使用可能であり、それらも本発明の精神及び範囲内のものとする。
図85に例示する熱交換器4963は、フラットチューブ4910同士の間を通過する冷却用流体(例えば空気)の共通流れ手段により、2つ又は3つの流体を冷却するようになっている。冷却用空気は、図86でフラットチューブ4910同士間のフィン(図示せず)を貫いて流動する両方向矢印で示される。
図86に例示される実施例では、冷却用空気は、フラットチューブ−フィンブロック4965により画定される冷却ネットワークを通して図で左から右又はその逆の何れかの方向に流動し得る。各フラットチューブ4910は、このフラットチューブ4910の幅方向に沿った異なる位置に4つの内側領域4975a、4975b、4975c、4975dを含む。例示されるこれら4つの内側領域4975a、4975b、4975c、4975dは同じ又は実質的に同じ幅寸法を有するが、その他の実施例では異なる幅寸法とすることができる。また、例示された4つの内側領域4975a、4975b、4975c、4975dは多数の流れチャンネル4916a、4916b、4916c、4916dを有し、夫々が、他の内側領域4975a、4975b、4975c、4975dの各流れチャンネル4916a、4916b、4916c、4916dとは形状及び又は寸法が異なっている。各内側領域4975a、4975b、4975c、4975dにおける流れチャンネル4916a、4916b、4916c、4916dは、各内側領域4975a、4975b、4975c、4975d内のインサートの形状により少なくとも部分的に画定される。インサートの形状は例示された実施例におけるこれらの各内側領域内毎に変化するが、熱交換器4963内の各フラットチューブ4410は実質的に同じものである。
図85に例示する熱交換器4963では4つの内側領域4975a、4975b、4975c、4975dを使用するが、他の実施例では1つ以上のフラットチューブ4910により任意数の内側領域が画定され得、それらの内側領域は所望の任意の相対寸法を有し得る。また、図85に例示するフラットチューブ4910の各内側領域4975a、4975b、4975c、4975d内のインサートは、その一部が他の内側領域4975a、4975b、4975c、4975d内のそれとは形状が異なり(従って、各内側領域4975a、4975b、4975c、4975d内毎に異なる流れチャンネル4916a、4916b、4916c、4916dを画定する)、他の実施例では、内側領域4975a、4975b、4975c、4975dが、同一又は実質的に同一の流れチャンネル4916a、4916b、4916c、4916dを有し得る。
図85を引き続き参照するに、ある実施例では熱交換器4963又は熱交換器4963のあるセクション内の各フラットチューブ4410は、形状及び寸法が同じ又は実質的に同じである流れチャンネル4916a、4916b、4916c、4916dを有する同数の内側領域4975a、4975b、4975c、4975dを有する。然し乍ら、各フラットチューブ4910内及びフラットチューブセット内の各領域の数、形状寸法は用途の条件に少なくとも部分的に基づいて決定され得る。
図85に例示する熱交換器4963は2つの収集タンク4967a及び4967bを含み、異法の収集タンク4967aは熱交換器4963の深さTと実質的に直交する方向に伸延し且つこれら2つの収集タンク4967a及び4967bに関する長手方向に配置される。他方の収集タンク4967bは2つの及び又は4973d及び4973eを有する。
図85では、熱交換器4963を通る流れ方向が多数の矢印で表されている。図85の左側では、第1媒体が収集タンク4967aに流入し、各フラットチューブ4910の内側領域4975aを通して流動する。第2媒体が第1収集タンク4967aに流入し、各フラットチューブ4910の第2内側領域4975bを通して流動し、この内側領域4975b内の第1隔壁4973aにより、第1内側領域4975aを流動する第1媒体の流れから分離される。第2媒体は、更に、第2収集タンク4967b内の第1隔壁4973dにより第1媒体から分離され、第2収集タンク4967b内の第2隔壁4963eにより第3媒体(ある実施例では熱交換器4963を通る第1媒体の第2パス又は他の実施例では別の媒体であり得る)から分離される。収集タンク4967aの及び又は4963bは、各フラットチューブ4910の内側領域4975cを通過して熱交換器4963を出る第2媒体の戻り流れから、熱交換器4963に入る第2媒体の流れを分離する。第3媒体は、各フラットチューブ4910の内側領域4975dを貫いて流動することで熱交換器4963を通過し、収集タンク4967a内の第3隔壁4973cにより、収集タンク4967a内の第2媒体から分離される。
上述した熱交換器4963のある用途では、熱交換器4963の図85で左側のセクションは、給気用の高温領域であり得る。給気は、各フラットチューブ4910の内側領域4975aを通過して熱交換器4963のこのセクションを出た後、ある実施例では再度熱交換器4963に戻り、熱交換器の図85で右側のセクションの各フラットチューブ4910の内側領域4975bを通過する。従って、この戻り流れは給気用の低温領域となる。そうした実施例では、フラットチューブ4910同士の間を流れる冷却用流体は、図85に例示する実施例で右側から左側に流動し得る。熱交換器4963の中間セクションで、高温の冷却用流体は収集タンク4967aに流入し得、各フラットチューブ4910の内側領域4975bを通過し、収集タンク4967bを介して戻り、各フラットチューブ4910の内側領域4975cを通過した後、熱交換器4963を出る。従って、流体の戻りパス(各フラットチューブ4910同士間を徹冷却用流体の流れ方向に関して参照される、第1パスの上流側部分)は、低温の冷却材領域を画定する。ある実施例では、内側領域4975b、4975cを通過する流体の10%がこれらの内側領域を再度通過して一段と低温化されるが、別の実施例では他のパーセント値(ゼロを含む)ともなり得る。また、他の実施例では、任意数の収集タンク4967a、4967bで、任意数の流体入口ポート及び流体出口ポートを有する任意数の収集タンク4973a、4973b、4973c、4973d、4973eを、他の熱交換器設計及び機能を提供する他の様式下に配置し得る。
図86には、本発明の他の実施例に従う熱交換器5063が例示され、使用されるフラットチューブ5010が図87に示す特徴を有している。例示した熱交換器5063は自動車の冷却用流体ラジエターでの使用に適合されたものであるが、熱交換器5063はその他用途にも使用できる。熱交換器5063は内側領域5075aを含むが、この内側領域5075aは、ある実施例では内部の冷却用流体が低温であることに基づき、高温領域であり得る。熱交換器5063は低温の内側領域5075bをも含む、この内側領域5075b内では、内側領域5075aを出る冷却用流体の少なくとも一部の温度が更に低下され得る。
図87には、図86に例示するフラットチューブ5010に関する詳細が表され、図86の熱交換器5063内で使用し得る本発明の実施例に従うフラットチューブ5010が示されている。図87に例示するフラットチューブ5010は特有の性能を提供するが、ここで開示する任意のその他のフラットチューブ実施例をフラットチューブ5010に代えて使用し得るものとする。図87に例示するフラットチューブ5010は別個の2枚のシート状材料から形成され、各シート状材料が、2部材型のフラットチューブ5010の第1材料部分5012及び第2材料部分5014を夫々構成する。インサート5034を形成するための第3のシート状材料が使用される。例示した実施例の第1材料部分5012及び第2材料部分5014は同一又は実質的に同一であるが、相互に入れ替え得る。製造プロセスで、大円弧部分を画定する大きな曲げ部を第1材料部分5012及び第2材料部分5014の各々の一方の長手方向縁部に形成し、第2材料部分5014及び第1材料部分5012の各々の相当する長手方向縁部に形成した小円弧部分を包囲させ、かくして、フラットチューブ5010の各狭幅側部5018、5020が2倍厚の肉厚を有するようにする。更には、インサート5034の対向する長手方向縁部5038、5040が、フラットチューブ5010の内側の各狭幅側部5018、5020内に嵌合するように形状付けされる。この特定構成で、一方の狭幅側部5018には3層の肉厚部分が画定される。この肉厚部分は、インサート5034の材料厚が第1材料部分5012及び第2材料部分5014の形成用に使用する材料厚と同じであるような実施例では、第1材料部分5012及び第2材料部分5014の形成用に使用した材料の3倍となり得るが、インサート5034は他の実施例ではもっと薄い材料で作製し得る。図87に示す特徴構成は、ここで説明され及び又は例示した任意のその他のフラットチューブ実施例で適用され得るものとする。
図86の熱交換器のフラットチューブ5010の2つの内側領域5075a、5075bは、これらの内側領域内のインサート5034の相当するセクションにより少なくとも部分的に画定される。内側領域5075aは、その内部のインサート5034の波形部分間の狭い空間により比較的狭い流れチャンネル5016が画定されることから、ある実施例では5075b内におけるよりも流体を比較的高温に維持するために使用される。また、内側領域5075bに相当する第2狭幅側部5020は、対向する第1狭幅側部5018よりも強く補強される。この補強は、第2狭幅側部5020の位置に追加的な2つの曲げ部を有し、かくしてこの第2狭幅側部5020位置に5層の材料層を提供する、インサート5034の長手方向縁部5040により形成される。この設計によれば、本発明に従うフラットチューブ5010の選択領域における予測応力に基づいて必要とされる場合の補強法の一例が提供され、また、予測応力が比較的小さい他の領域では、ずっと薄い(例えば、ある実施例では0.03mm〜0.15mm(0.0011811in〜0.0059055in)壁部分を使用して提供され得る。従って、フラットチューブ5010の構成上使用する材料の重量と、熱交換器5010の製造上のロスは比較的低減され得る。
図88には、本発明の他の実施例に従う熱交換器が例示され、図89に例示するフラットチューブ5110を使用している。図88及び図89に例示する実施例では、各フラットチューブ5110の内側領域5175はインサート5134により少なくとも部分的に画定される多数の流れチャンネル5116を有し、インサート5134は、その幅方向を横断する方向で一様に又は実質的に一様に形状付けされている。然し乍ら、熱交換器5163には、相互に異なる流れチャンネル5116を有する、フラットチューブ5110の異なる2つのグループG1、G2を設け得る。他の実施例では任意数のそうしたグループを設け得る。フラットチューブ5110の各グループG1、G2を出入りする流体は、熱交換器5163の深さ方向に伸延する収集タンク5167の横断方向及び又は5173により、他のグループG1、G2を出入りする流体から分離される。フラットチューブ5110の各グループG1、G2内を異なる流体が流動し得る。例えば、グループG1内を第1媒体(例えばオイル)を流動させ得、グループG2内には第2媒体(例えば冷却用流体)を流動させ得る。グループG2のフラットチューブ5110は、グループG1におけるよりも、使用する流れチャンネル5116がずっと狭く、フラットチューブ5110内のインサート5134の壁間距離がずっと短く、フラットチューブ5110の各狭幅側部5118、5120が安定性を比較的向上させるべく、グループG1のそれよりも一段と補強されていることから分かるように、全体にグループG1のフラットチューブ5110のそれよりも高圧下の媒体に対して適合されている。ある用途では、グループG2の各フラットチューブ5110は熱交換器5163の冷却用流体ラジエターの低温部分を画定し得、グループG1の各フラットチューブ5110は同冷却用流体ラジエターの高温部分を画定し得る。
グループG2の各フラットチューブ5110内の媒体がグループG1の各フラットチューブ5110内の媒体よりも高圧であると仮定した場合、グループG2の各フラットチューブの広幅側部5122、5124と、狭幅側部5118、5120とは、ここで使用する設計形状のインサート5134により補強される。詳しくは、グループG2の各フラットチューブ5110内のインサート5134の波形部は、グループG1の各フラットチューブ5110内のインサートのそれよりも著しく狭い。更には、グループG2の各フラットチューブ5110の狭幅側部5118、5120は、5層の材料層(狭幅側部5118、5120位置の第1材料部分5112及び第2材料部分5114の重なり合う2つの長手方向縁部による2層と、インサート5134の各長手方向縁部5138、5140の2つの曲げ部により画定される3層)を有し、他方、グループG1の各フラットチューブ5110の狭幅側部5118、5120位置には、そうした曲げ部が無いことで、3層のみの材料層が位置付けられる。グループG1及びG2内の各フラットチューブ5110は同一又は実質的に同一であり得、何れも図89に示すインサート5134とは異なるタイプのインサートを受けるように等しく適合され得る。従って、この特定実施例では、熱交換器5163のためのフラットチューブ5110の2つの異なるグループを画定する異なるインサート5134により、フラットチューブ5110内に2つの異なる内側領域5175が創出される。
図90には、本発明の更に他の実施例に従う熱交換器が例示され、図53におけるそれと類似のフラットチューブ5210が使用されている。本実施例では、内側領域5275a、5275bの相対寸法は熱交換器5263の各フラットチューブ5210間で変化する。ある実施例(例えば図90に例示する実施例を含む)では、内側領域5275a、5275bの相対寸法は熱交換器5263の少なくとも一部分を横断する方向でのフラットチューブ5210毎に徐々に変化する。従って、フラットチューブ5210に固定した収集タンク5267は、フラットチューブ5210の各端部に関して斜行方向に伸延する及び又は5273aを有し得る。この及び又は5273aの位置は、フラットチューブ5210内の内側領域5275a、5275bの寸法変化に相当し得る。所望であれば、熱交換器5263を通る流れを更に分離させるための1つ以上の及び又は(例えば、図90に示す及び又は5273b)を収集タンク5267に含ませ得る。
先に説明した任意の熱交換器実施例で使用し得る1部材型のフラットチューブ5310の1例が図91に示される。フラットチューブ5310は、インサートの波形部5252が実質的に矩形である点(図54では波形部4352は実質的に三角形状)及び、各流れチャンネル5316の寸法が異なる点(図54の各流れチャンネル4316では同じ)で、図54に示すそれと実質的に同じである。従って、図91に例示するフラットチューブ実施例に関する更なる情報については、図54を参照する説明への参照がなされる。
図91のフラットチューブ5310及び図54のフラットチューブ4310は単一のシート状材料から製造し得、任意の図85〜図90に関連して先に説明した各実施例の任意のフラットチューブに代えて使用し得るものである。ここで開示される任意のその他の1部材及び2部材型のフラットチューブを、任意の図85〜図90に関連して先に説明した各実施例の任意のフラットチューブに代えて使用し得るものでもある。図54に例示したフラットチューブ4310の狭幅側部4318、4320及び図91に例示したフラットチューブ5310の狭幅側部5318、5320は何れも、フラットチューブ4310、5310を形成するためのシート状材料の2倍の厚さ部分を含む。シート状材料は、折り曲げることによりフラットチューブ4310、5310の狭幅側部4318、4320、5318、5320を形成する2つの部分(即ち、一体のインサート4334、5334を画定するように形状付けされたシート材料部分に隣り合い且つフランキングする部分)で2回折り曲げられ、かくして、狭幅側部の当該部分の肉厚を本来の材料厚の3倍に増大させる。更には、シート状材料の各長手方向縁部は図54及び図91に示すような様式下に、各補強セクションを包囲するように折り曲げ且つ移動され得る。これらの補強セクションの何れにも、相当する長手方向縁部を受けるための移行部4358、4360(図91では示されないが図54には示される)を後退様式で設け得る。フラットチューブ4310、5310の狭幅側部4318、4320、5318、5320を更に補強する目的の追加の曲げ部を図54及び図91に示す補強セクションに形成し得る。図91に例示するフラットチューブ5310では2グループの流れチャンネル5316が画定され、各グループの流れチャンネルは相互に寸法が異なっている。対照的に、図54に例示する実施例では全ての流れチャンネル4316は実質的に同じ寸法を有する。
図19〜図23には、単一のシート状材料から製造し得る多数の異なるフラットチューブが示される。ここで例示する他の1部材型のフラットチューブと同様に、図19〜図23に例示する実施例の各々は、図85〜図90に関連して議論した熱交換器4963、5063、5163、5263のために特に好適なものである。詳しくは、図19〜図23に関連して先に説明したフラットチューブは、垂直方向又は水平方向の曲げ部を設けることで補強される。又、図46には単一のシート材料片から製造し得るフラットチューブ3710が例示され、別のシート材料から製造し得るインサート3734を有している。この特定のフラットチューブ3710は、図85〜図90に関連して議論した任意のフラットチューブ4910、5010、5110、5210に代替させ得るものでもある。先に詳しく説明したように、図46の実施例では補強された狭幅側部3718は、シート状材料の、追加の曲げ部を有する一部を折り曲げることで形成され、他方の補強された狭幅側部3720は、同じシート状材料の対向する長手方向縁部を包囲する一方の長手方向縁部により形成される。この他方側の狭幅側部3720は、シート状材料の何れか又は両方の長手方向縁部を更なる補強のために折り曲げ得る点でも識別され得る。第2のシート状材料には、先に説明した如き多数の波形部を設け得、狭幅側部3718、3720の何れか又は両方の内側を更に補強するために、長手方向縁部3738、3740の何れか又は両方を屈折又は曲げることもできる。
図92〜図95には熱交換器の構造例と、シート状材料を連結して熱交換器又はその一部(例えば、熱交換器コア、熱交換器コアの一部、フラットチューブインサート、熱交換器管、熱交換器のリブ又はフィン、熱交換器のヘッダ、その他)を形成するための方法とが例示される。例えば、図93〜図95に例示する実施例では、フィン8313が熱交換器管8310にろう付けされている。例示されたこれらの実施例では、熱交換器館8310は全体に平坦な第1のシート状材料8317柄形成され、フィン8313が波形形状部を有する第2のシート状材料8333から形成される。他の実施例では、ろう付けされる各シート状材料は同じシート状材料の異なる部分である。また、他の実施例では、及び以下に詳しく説明するように、熱交換器管8310及び又は及び又はフィン8313は形状が異なり得る。
ここで説明する方法は、例示目的のみにおいて、本件出願で説明する特定の熱交換器実施例の製造に対して参照されるものである。従って、図92〜図95を参照して説明する各方法は、本件出願で説明する全ての熱交換器及びその部分の製造に対して適用し得るものとする。
上述したように、本発明の幾つかの実施例における熱交換器管8310及び又はフィン8313のシート状材料の肉厚が比較的薄いことで、熱交換器の全体性能、製造性、考え得る壁構造(ここで開示されるような)に関連する、もっと厚い壁材料とした場合には不可能な高い有益性が提供され得る。また、ここで説明するフラットチューブの1つ以上の特徴を使用することで、種々の用途に適合する種々の特性を持つ多数の異なるフラットチューブを著しく少ない材料で、他方、従来のもっと重いフラットチューブにおけるような強度や熱交換特性を維持するように構成し得ることが分かった。更には、ここでは扁平な熱交換器管に対する参照がなされるが、本発明は同様に又はあるいは、これに限定しないが、円形、矩形、三角形、その他の多角形状、不定形状、を含む、断面形状の異なる熱交換器管に対しても適用され得るものである。
ある実施例では、熱交換器管8310、熱交換器フィン8313、及び又は熱交換器のその他部分は、厚さの同じ又は実質的に同じシート状材料から形成し得る。あるいは他の実施例では、熱交換器の2つ以上の部分を厚さの異なるシート状材料から形成し得る。そうした実施例のあるものでは、熱交換器管を、第1厚を有するシート状材料8317から形成し、隣り合うフラットチューブ8310同士間に、厚さの異なるシート状材料8333から形成し得る熱交換器フィン8313を配置し得る。そうした実施例では、熱交換器の第1部分(例えばヘッダ)を、第1厚を有するシート状材料から形成し得、熱交換器の第2部分(例えば、少なくとも1つのフラットチューブ)を、第2厚を有するシート状材料から形成し得、熱交換器の第3部分(例えば、フィン8333)を、第3厚を有するシート状材料から形成し得る。
例えば、本発明のある実施例では、フラットチューブ8310を、約0.20mm(0.007874in)より厚くない厚さのシート状材料8317から形成し得る。然し乍ら、他の実施例では、先に説明したように、約0.15mm(0.0059055in)より厚くない厚さのシート状材料から熱交換器管を形成することで、そうした材料から形成したフラットチューブ及び熱交換器の全体性能、製造性、考え得る壁構成(ここで説明したような)に関して、もっと厚い壁材料を使用した場合には不可能な著しい利益が提供されることが分かった。あるいは又は更には、フィン8313は約0.20mm(0.007874in)より厚くないシート状材料8333から形成され得、他の実施例では、約0.15mm(0.0059055in)より厚くないシート状材料8333から作製され得、更に他の実施例では、0.03〜0.15mm(0.0011811〜0.0059055in)の範囲又はそれよりも若干厚いシート状材料8333から作製され得、更に別の実施例では0.03mm(約0.0011811in)〜0.09mm(0.0035433in)より厚くない厚さのシート状材料8333から作製され得る。
図92〜図95に示すように、本発明のある実施例に従い製造した第1のシート状材料8317は、この第1のシート状材料8317の外面X1の少なくとも一部分を提供するろう付け層8335と、このろう付け層8335又はその一部の下側に配置した犠牲層又は対腐食保護層8337と、この犠牲層8337(図92及び図94では単一相として示され、図93及び図95では2相以上のものとして示される)の下側に配置したコア8315と、を含み得る。ここで、“下側”、“下方”、“上側”、“上方”とは、説明を容易化するためのみにおいて使用されるものであり、参照される構造が任意の構造のみにおける任意の特定方向を示す又は意味するものではない。
図92〜図95に例示する実施例におけるコア8315は、例えばアルミニューム合金を含む。アルミニューム合金は、マンガン、マグネシウム、チタン、銅、その他のような1つ以上のその他材料を、コア8315の強度及び又は対腐食抵抗性を向上させる又は所望に応じてコア8315の1つ以上のその他の特性を変更させるための好適量で有し得る。
ある実施例では、コア8315はコア8315のその他の部分とは異なる1つ以上の特性を有する層8339(コア8315のサブ層とも参照される)が形成されるように変化される。例えば、ろう付けプロセス中などでコア8315の上方部分内にシリコンを高温下に拡散させることで、そうした上方部分のアルミニューム合金の構造及び又は組成は、シリコン拡散層8339(図92の構造に関して実施するそうしたプロセスを例示する図93参照)を画定するように変化され得る。ある実施例では、そうした変化は、シリコン−マンガンアルミニューム金属間化合物の様な、シリコンを含む金属間化合物を形成することにより生じされ得る。この場合、シート状材料8317におけるアルミニューム合金の1つ以上の成分(例えば、例示目的のみにおいてマンガン)を、シート状材料8317を十分に加熱させることにより堆積(アキュミュレート/accumulate)させ得るようにし、その結果、金属間化合物を全体的に堆積させた改質層であるところのシリコン拡散層8339を得る。ある実施例では、シリコンは固溶体から1つ以上の合金成分を抽出することなどによりそうした堆積を容易化させ得、又はその他の様式での堆積を容易化させ得る。
シリコン拡散層8339の厚さは、上述した拡散を生じさせる温度と、そうした拡散を生じさせるために許容される時間(例えば、ろう付けサイクルの長さ)とに依存し得る。ある実施例では、シリコン拡散層8339はコア8315の残余部分に関して陽極性であり得る。例えば、固溶体からマンガンを抽出し、コア8315内にシリコンを拡散させた結果としての、堆積された金属間化合物を有するような実施例では、シリコン拡散層8339はコア8315の残余部分に関して陽極性である。
引き続き図91〜図95の実施例を参照するに、また、先に説明したように、例示したシート状材料8317は1つ以上の犠牲層8337(図92及び図93には1つ、図94及び図95には2つを例示する)を含む。各犠牲層8337は金属材料を含み得、比較的純粋な、又は非合金材料であり得る。ある実施例では犠牲層8337は、下側のコア材料8315におけるシリコン拡散速度よりも遅い速度でシリコンを拡散させたアルミニューム合金を含み、ここで説明するような腐食電位を有する。例えば、ある実施例では犠牲層8337は、下側のコア材料8315におけるシリコン拡散速度の50%より厚くない拡散速度でシリコンを拡散させたアルミニューム合金を含む。他の実施例では、犠牲層8337は、下側のコア材料8315におけるシリコン拡散速度の70%より厚くない拡散速度でシリコンを拡散させたアルミニューム合金を含む。この点に関し、犠牲層8337は1つ以上の微量の追加材料(例えば、鉄、銅、亜鉛、マンガン、マグネシウム、等の金属及びそれら金属の組み合わせ材料)を有し得る。ある実施例では、犠牲層8337は、隣り合う、ろう付けプロセス後のろう付け層8335の残留ろう付け材料のそれと実質的に類似の腐食電位を有する。この点に関し捕捉すると、ろう付けプロセス後、シート状材料8317の任意部分又は全ての部分にはろう付け材料が残留する。またある実施例では、犠牲層8337の材料は、コア8315の材料(例えば、シリコン拡散層8339及び又はコア8315の残余部分に対して)に対して陽極性を有する。
ある実施例では、ろう付け層8335はアルミニューム−シリコン合金ろう付け用材料を含む。他の実施例では、その幾つかはシリコンを含むその他のろう付け用材料をも又は代替的に使用し得る。ろう付け層8335は、第1シート状材料8317の実質的に外面全体を横断して伸延され得、又はそれに代えて、第1シート状材料8317の外面全体よりも少ない範囲(例えば、意図されたろう付け位置のみを横断して)を横断して伸延され得る。ろう付け層8335は、ろう付け作業で使用する第1シート状材料8317の一部であり得、又は、ろう付けプロセス中に第1シート状材料8317の一部分の上に付着され得及び又は形成され得る。何れにせよ、ろう付けプロセス後のろう付け層8335の残留ろう付け材料は、犠牲層8337の材料に対して陽極性を有し得る。
ここで説明され及び又は図92〜図95に例示される第1シート状材料8317の各層及び又はサブ層は、ローラー接合法により相互に固定され得る。例えば、例示目的のみにおいて言えば、先に説明したコア8315のサブ層8339は、先に説明したサブ層の特性を持つ材料層を、図93に例示するコア8317を製造するための別の材料層上にローラー接合させることで製造され得る。
以下に説明されるように、本発明に従い形成した第1シート状材料8317は、腐食を低減及び又は防止し得る(例えばピット腐食)。ある実施例では、第1シート状材料8317の1つ以上の層及びサブ層(例えば、ろう付け層8335、犠牲層8337、サブ層8339、及び又はコア8315の残余部分)が、第1シート状材料8317の1つ以上の下側の各層又はサブ層に対して陽極性であるような材料から形成され得、又は合金化され得る。例えば、ある実施例では、第1シート状材料8317の各層及びサブ層(即ち、ろう付けプロセス後のろう付け層8335の残留ろう付け材料、犠牲層8337、サブ層8339、及び又はコア8315の残余部分)が、第1シート状材料8317の1つ以上の下側の各層又はサブ層に対して陽極性であり且つ隣り合う重ね合わせ層又はろう付け後のサブ層に対して陰極性であるような材料から形成され得、又は合金化され得る。
ある実施例では、第1シート状材料8317の各層及びサブ層(即ち、ろう付け層8335、犠牲層8337、サブ層8339、及び又はコア8315の残余部分)が、1つ以上の下側の層又はサブ層との間に少なくとも約30ミリボルトの電位差が生じるような材料から形成され得、又は合金化され得る。例えば、ある実施例では、第1シート状材料8317の各層及びサブ層(例えば、ろう付け層8335、犠牲層8337、サブ層8339、及び又はコア8315の残余部分)が、隣り合う各層間、又は相互に離間された各層又はサブ層間に少なくとも約30ミリボルトの電位差が生じるような材料から形成され得、又は合金化され得る。
先に説明したように、ある実施例ではコア8315はチタンを含む。チタンは、その量が十分であると樹脂状結晶を形成し得、かくして、コア8315のキャスチング中にチタンリッチなアルミニューム層がコア8315全体に分散される。コア8315を画定するシート状材料の製造方法に少なくとも部分的に依存して、チタンリッチなアルミニュームを主に犠牲層8337に、主にコア8315の残余部分に、又は、コア8315全体に、位置付け得る。ある実施例では、チタンリッチなアルミニュームはコア8315のサブ層を形成し得、コア材料の対腐蝕抵抗性のための別の手段として作用し得る。
チタンリッチなアルミニュームが先に説明したようにコア材料のサブ層内に形成されるような実施例では、チタンリッチなアルミニュームはコア8315と平行な又は実質的に平行な方向、又はチタンリッチなアルミニュームと平行な又は実質的に平行な方向に腐食を強制的に拡大させてピット腐食を遅らせる又は低減させることで、対腐食抵抗性を高め得る。ある実施例では、コア8315の材料には、約0.05〜0.30重量パーセントのチタンが含まれるが、他の実施例では、約0.10〜0.25重量パーセントのチタンを含むコア8315が、高い強度及び耐腐蝕性を提供する。然し乍ら、多くの実施例では、チタン含有量が約0.20重量パーセント又はそれよりも若干多いコア8315を有する第1シート状材料8317により全体性能が改善される。
ある実施例では、第1シート状材料8317は約0.15mm(0.0059055in/ここで開示される任意の比較的薄いフラットチューブ壁材料及びインサート材料を使用し得る)より厚くない。例えば、図92及び図93に例示する実施例のシート状材料は厚さが約100μm(3.937mil)である。先に説明したように、本発明のある実施例は、内部にシリコンを拡散させることで製造し得る、改質されたサブ層であるコア8339を有する。そうした実施例ではシリコンは、犠牲層8337又はろう付け層8335からコア8315内に拡散され得る。そうした拡散はろう付けプロセス中に生じさせ得る。コア8315内への拡散速度がサブ層である犠牲層8339に生じる深さを少なくとも部分的に決定し得ることから、犠牲層8337によりそうした拡散を制御することができる。この点に関し、犠牲層8337はそうしたシリコン拡散を妨害(停止ではなく)するように機能し得、又、コア8315の材料におけるよりも遅い速度で内部をシリコンが拡散するところの材料(例えば、対シリコン拡散抵抗性が高く且つ先に説明したような腐食電位を有するアルミニューム合金)を含み得る。そうした犠牲層8337を使用することで、シリコンの拡散深さは50μm(1.969mil)に制限され得、一方、フィン8313を第1シート状材料8317にろう付けするための十分に高いろう付け用温度下に十分なろう付け時間が尚、許容され得る。ある実施例では、ここで説明する製造プロセスは、30μm(1.181mil)を越える拡散深さが防止され得、又は拡散深さが著しく低減され得る。
熱交換器の2つ以上の部分を相互に固定するような実施例では、熱交換器の第2部分(例えばフィン8313)もまた、あるいはその別態様で、外面に形成した又は被着したろう付け層と、ろう付け層の下側又はろう付け層の一部に配置した犠牲層と、犠牲層の下側に配置したコアと、を含み得る。あるいは、又は更には、熱交換器の第2部分(例えばフィン8313)を形成するために使用するシート状材料のコアは、先に説明したように、外側部分又はコアから成る層を含み得る。更には、熱交換器の第2部分(例えばフィン8313)を形成するために使用するシート状材料の各層及びサブ層は、1つ以上の下側の各層又はサブ層に対して陽極性であり得る。そうした実施例の幾つかのものでは、熱交換器の第2部分(例えばフィン8313)を形成するために使用するシート状材料の各層及びサブ層は、隣り合う各層間、又は相互に離間された各層又はサブ層間に少なくとも約30ミリボルトの電位差が生じるような材料から形成され得、又は合金化され得る。
熱交換器の2つ以上の部分を相互に固定するような実施例では、熱交換器の第1部分が、熱交換器の第2部分の外側層又は外側部分に対して実質的に陽極性である外側部分又は外側層を有するシート状材料から形成され得る。例えば、図92〜図95に示されるように、そうした実施例のあるものでは、フィン8313の外側部分又は外側層が、熱交換器管8310を形成するために使用したシート状材料8317に対して陽極性であるシート状材料8333から形成され得る。
あるいは又は更には、フィン8313の外側部分又は外側層は、熱交換器管8310の外面とフィン8313との間に残留する、ろう付け材料から形成したアルファ相層8341に対して陽極性であるシート状材料8333から形成され得る。そうした実施例のあるものでは、残留するアルファ相層8341は、熱交換器管8310を形成するために使用したシート状材料8317からなる犠牲層8337に対して陽極性である。
本発明のある実施例では、熱交換器の第1及び第2の各部分は熱交換器の第3部分の対向する各側部に連結され得る。例えば、図94及び図95に例示する実施例では、第1外面X1及び第2外面X2を有する熱交換器管8310は、第1シート状材料8317から形成される。図94及び図95に示すように、第1シート状材料8317の各側部は、第1外面X1及び第2外面X2の少なくとも一部分を提供するろう付け層8335と、ろう付け層8335の下方又はろう付け層8335の一部に配置した内側犠牲層又は腐食保護層8337と、各腐食保護層8337の間部分に配置したコア8315とを含み得る。ある実施例では、コア8315の2つの外側側部は、改変されたコア材料からなるサブ層8339を含み得る。
比較的壁厚の薄い(例えば約0.20mm(0.007874in)未満)熱交換器又は熱交換器部分に対する対腐食保護性は、ろう付け時間(即ち、ろう付けされる熱交換器又は熱交換器部分がろう付け炉を通過する時間)を短縮することで改善され得ることが分かった。ろう付け時間を約10%短縮すると所望の結果が得られ且つ、中でも、良好な強度及び対腐食抵抗性が提供され得ることが分かった。
詳しくは、ろう付け速度を上げることで、ろう付け層8335からシート状材料8317の下側の各層又はサブ層内へのシリコンの拡散性が低下され得ることが分かった。図93及び図95にはシリコンの拡散状況が点線矢印で表される。シリコンの拡散深さは約50μm(1.969mil)未満、又はある実施例ではそれよりもずっと少ないものであり得る。図96にはこの関係を表すグラフが例示される。図96では点線の曲線がシリコンの拡散の伝搬状況を表し、実線の曲線が、従来材料及び従来のろう付け技法に従う拡散の伝搬性を表す。
本発明のある実施例では、ろう付けする熱交換器又は熱交換器部品は、CABろう付け炉内の異なる温度ゾーンを通過するコンベヤ又は類似の搬送装置に配置される。そうした実施例のあるものでは、ろう付け炉の温度は約577〜610℃(1070〜1130°F)の範囲内のものであり得る。
特定の熱交換器又は熱交換器の特定部分のための最適ろう付け時間は、少なくとも部分的には、ろう付けする熱交換器又は熱交換器部分の合計質量、ろう付けするシート状材料の温度条件、ろう付けするシート状材料の厚さ、ろう付けするシート状材料の組成、次第である。例えば、ある実施例では、壁材料厚が0.20mm(0.007874in)あるいはそれ以上である熱交換器又は熱交換器部分の、CABろう付け炉内での移動速度は毎分約0.5m〜1.5m(19.69in〜59.055in)である。
本願発明者は、熱交換器又は熱交換器定部分をろう付けするに先立ち、ろう付けするそれらの熱交換器又は熱交換器部分と実質的に類似の又は同じ材料特性の材料サンプルを使用して、ろう付けするそれらの熱交換器又は熱交換器部分のための最適温度プロファイルを実験的に決定し得ることを見出した。また本願発明者は、最適温度プロファイルを決定することで、ろう付けする熱交換器又は熱交換器部分の移動速度を毎分約1.5〜4.0m(4.92〜13.12ft)とし、かくしてろう付け時間を短縮させ得ることをも見出した。
ある実施例では、アルミニューム製のシート状材料8317、8333の何れか又は両方の外面X1に、ろう付けに先立って非腐食性のフラックス材を塗布し得る。ある実施例では、高品質のろう付けを達成するためには、シート状材料8317、8333の何れか又は両方の外面X1にフラックス材を塗布する必要は必ずしも無い。更には、シート状材料8317、8333の表面にフラックス材を塗布しない実施例を含むある実施例では、例えば、マグネシウム及び又はリチウムのような1つ以上の合金をこれらのシート状材料8317、8333に追加することで、制御雰囲気内で高品質の内側ろう付け連結部が創出され得ることが分かった。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
本発明の実施例に従うフラットチューブの側面図である。 図1に示すフラットチューブの端部の拡大図である。 図1に示すフラットチューブを形成するために使用し得る一連の製造ステップ例の概略例示図である。 図1に示すフラットチューブの狭幅側部の拡大図である。 図1に示す狭幅側部の別の拡大図である。 本発明の他の実施例に従うフラットチューブの狭幅側部の拡大図である。 本発明の更に他の実施例に従うフラットチューブの狭幅側部の拡大図である。 本発明の他の実施例に従うフラットチューブの狭幅側部の拡大図である。 本発明の他の実施例に従うフラットチューブの狭幅側部の拡大図である。 本発明の他の実施例に従うフラットチューブの狭幅側部の拡大図である。 本発明の他の実施例に従うフラットチューブの狭幅側部の拡大図である。 本発明の他の実施例に従うフラットチューブの、内側折り込み部分を含む一部分の拡大図である。 本発明の他の実施例に従うフラットチューブの、内側折り込み部分を含む一部分の拡大図である。 本発明の他の実施例に従うフラットチューブの、インサートを含む一部分の拡大図である。 本発明の他の実施例に従うフラットチューブの、インサートを含む一部分の拡大図である。 折り曲げた共通材料片から形成した第1及び第2の各部分を含むフラットチューブを形成するための使用し得る一連の製造ステップ例の概略例示図である。 折り曲げた共通材料片から形成した第1及び第2の各部分を含むフラットチューブを形成するための使用し得る一連の製造ステップ例の概略例示図である。 本発明の他の実施例に従う、折り曲げた共通材料片から形成した第1及び第2の各部分を含むフラットチューブの拡大図である。 本発明の他の実施例に従う、折り曲げた共通材料片から形成した第1及び第2の各部分を含むフラットチューブの側面図である。 本発明の他の実施例に従う、折り曲げた共通材料片から形成した第1及び第2の各部分を含むフラットチューブの側面図である。 本発明の他の実施例に従う、折り曲げた共通材料片から形成した第1及び第2の各部分を含むフラットチューブの側面図である。 本発明の他の実施例に従う、折り曲げた共通材料片から形成した第1及び第2の各部分を含むフラットチューブの側面図である。 本発明の他の実施例に従う、折り曲げた共通材料片から形成した第1及び第2の各部分を含むフラットチューブの側面図である。 本発明の他の実施例に従う、折り曲げた共通材料片から形成した第1及び第2の各部分を含むフラットチューブの側面図である。 本発明の実施例に従う、第1及び第2の各部分と、これら第1及び第2の各部分間に位置決めしたインサートとを含むフラットチューブの分解図である。 図25に示すフラットチューブの分解図である。 本発明の他の実施例に従う、第1及び第2の各部分と、これら第1及び第2の各部分間に位置決めしたインサートとを含むフラットチューブの分解図である。 本発明の実施例に従う、第1及び第2の各部分と、これら第1及び第2の各部分間に位置決めしたインサートとを含むフラットチューブの分解図である。 図28に示すフラットチューブの部分拡大図である。 本発明の実施例に従う、第1及び第2の各部分と、これら第1及び第2の各部分間に位置決めしたインサートとを含むフラットチューブの側面図である。 図30に示すフラットチューブの部分拡大図である。 本発明の更に他の実施例に従う、第1及び第2の各部分と、これら第1及び第2の各部分間に位置決めしたインサートとを含むフラットチューブの分解図である。 図32Aに示すフラットチューブの部分拡大図である。 本発明の他の実施例に従う、第1及び第2の各部分と、これら第1及び第2の各部分間に位置決めしたインサートとを含むフラットチューブの側面図である。 本発明の実施例に従うフラットチューブの10の実施例の例示図である。 本発明の実施例に従うフラットチューブの側面図である。 図35に示すフラットチューブの内側インサートの側面図である。 図36に示す内側インサートの正面図である。 図35に示す内側インサートの部分斜視図である。 本発明の実施例に従うフラットチューブの側面図である。 図39に示すフラットチューブの内側インサートの拡大斜視図である。 図40に示す内側インサートの部分斜視図である。 図40に示す内側インサートの拡大斜視図である。 本発明の実施例に従うフラットチューブの内側インサートの部分正面図である。 本発明の実施例に従うインサートの、フラットチューブの内部に仮想線で示す側面図である。 本発明の他の実施例に従うインサートの、フラットチューブの内部に仮想線で示す側面図である。 本発明の実施例に従うフラットチューブを形成するために使用し得る一連の製造ステップ例の概略例示図である。 図46に示すフラットチューブの部分分解側面図である。 本発明の実施例に従うフラットチューブを形成するために使用し得る一連の製造ステップ例の概略例示図である。 本発明の実施例に従うフラットチューブを形成するために使用し得るロールプレス製造ラインの概略例示図である。 本発明の実施例に従うフラットチューブを形成するために使用し得る一連の製造ステップ例の概略例示図である。 本発明の他の実施例に従うフラットチューブを形成するために使用し得る一連の製造ステップ例の概略例示図である。 本発明の更に他の実施例に従うフラットチューブを形成するために使用し得る一連の製造ステップ例の概略例示図である。 本発明の更に他の実施例に従うフラットチューブを形成するために使用し得る一連の製造ステップ例の概略例示図である。 本発明の更に他の実施例に従うフラットチューブを形成するために使用し得る一連の製造ステップ例の概略例示図である。 本発明の実施例に従うフラットチューブを形成するために使用し得る一連の製造ステップ例の概略例示図である。 図55に示す製造ラインの穿孔ステーションの断面図である。 図55Aに示す穿孔ステーションの側面図である。 図55に示す製造ラインの破断用ロール及びバーの断面図である。 図55に示す製造ラインの破断用ロール及びバーの側面図である。 図55Aに示す穿孔ステーションの部分側面図である。 図55Aに示す穿孔ステーションの一部を通して移動するシート状材料を示す側面図である。 図55Aに示す穿孔ステーションの一部を通して移動するシート状材料を示す正面図である。 図55に示す製造ラインの破断用ロール及びバーの側面図である。 インサート付きのフラットチューブを形成するための異なるステージにおける、図55に示す製造ラインを後方から見た一連の端面図である。 図55に示す製造ラインの折り曲げ用ロール部分の概略正面図である。 図60に示す折り曲げ用ロール部分の端面図である。 本発明の実施例に従うフラットチューブ製造ラインの概略端面図である。 本発明の実施例に従うフラットチューブを有する熱交換器の分解図である。 本発明の他の実施例に従うフィンセットの部分図である。 本発明の実施例に従うフィン付きフラットチューブ製造プロセスの概略図である。 図64に示す製造プロセスの部分側方斜視図である。 本発明の実施例に従うフィン付きフラットチューブを有する熱交換器の詳細図である。 本発明の実施例に従うフィン付きフラットチューブを製造する際に使用し得るフラットチューブの詳細図である。 本発明の実施例に従うフィン付きフラットチューブを有する熱交換器の詳細側面図である。 図68に示す熱交換器の部分詳細斜視図である。 本発明の実施例に従う収集タンクの側面図である。 図70に示す収集タンクの端面図である。 図70及び図70Aに示す収集タンクを有する熱交換器の詳細図である。 本発明の他の実施例に従う収集タンクの斜視図である。 図72に示す収集タンクを有する熱交換器の詳細斜視図である。 図73に示す収集タンクを有する熱交換器の他の詳細斜視図である。 図72に示す収集タンクの詳細斜視図である。 図70〜図71に例示する収集タンクを有する熱交換器の他の詳細図である。 図71及び図76に例示した熱交換器の断面図である。 本発明の他の実施例に従う収集タンクを有する熱交換器の詳細側面図である。 図78に例示した熱交換器の詳細端面図である。 図78及び図79に例示した熱交換器の収集タンクの詳細側面図である。 図78〜図80に例示した収集タンクの端面図である。 本発明の他の実施例に従う収集タンクを有する熱交換器の詳細側面図である。 本発明の他の実施例に従う収集タンクを有する熱交換器の詳細端面図である。 図81に例示した熱交換器の収集タンクの詳細側面図である。 本発明の実施例に従う熱交換器製造プロセスのフローチャートである。 図84のフローチャートに従い製造した熱交換器の概略図である。 本発明の他の実施例に従う熱交換器の分解斜視図である。 本発明の他の実施例に従う熱交換器の分解斜視図である。 図86に例示した熱交換器のフラットチューブの端面図である。 本発明の他の実施例に従う熱交換器の分解斜視図である。 本発明の実施例に従う交互するフラットチューブの端面図である。 本発明の他の実施例に従う熱交換器の分解斜視図である。 本発明の他の実施例に従うフラットチューブの、異なる形成ステージにおける例示図である。 本発明の実施例に従う熱交換器の連結方法の例示図である。 本発明の実施例に従う熱交換器の連結方法の例示図である。 本発明の実施例に従う熱交換器の連結方法の例示図である。 本発明の実施例に従う熱交換器の連結方法の例示図である。 本発明の実施例に従う、連結した熱交換器におけるシリコン拡散深さを示すグラフである。
符号の説明
10、110、210〜910、1010、1110〜(この間100単位で増加)〜5310 フラットチューブ
16、116〜(この間100単位で増加)〜5316 流れチャンネル
12、112〜(この間100単位で増加)〜5012 第1シート状材料
14、114〜(この間100単位で増加)〜5014 第2シート状材料
18、118〜(この間100単位で増加)〜5318 第1狭幅側部
20、120〜(この間100単位で増加)〜5320 第2狭幅側部
22、122〜(この間100単位で増加)〜5122 第1広幅側部
24、124〜(この間100単位で増加)〜5124 第2広幅側部
26 突起
28、928、1028〜(この間100単位で増加)〜1728 曲げ部
30、130〜(この間100単位で増加)〜930 追加曲げ部
32、932〜(この間100単位で増加)〜1532 曲げ部セット
734、834、1834〜(この間100単位で増加)〜3634 内側インサート
1900 製造ライン
1921、1923、1925 ローラーセット
1927 第1穿孔ステーション
1929 孔
1931 形成用セクション
1933 第2穿孔ステーション
1935 第3穿孔ステーション
1937 ウェブ
1962 小円弧部
1938、1940、2042、3354、3356、3454、3456、3554、3556、3654、3656 長手方向縁部
1943 第1穿孔ローラー
1944、3344、3444、3544、3644、1946、3346、3446、3546、3636 長手方向シーム部分
1945 第2穿孔ローラー
1949 破断ローラー
1951 破断バー
1952 波形部
1955 形成ローラー
1959 フィン
1968 大円弧部
1973 ローラー
2072、3758 移行部
2074 連結用円弧部
3388、3488、3588、3688 頂部
3390、3490、3590、3690 谷部
3352、3452、3552、3652 波形部
3386、3486、3586、3686 細長開口
3390、3492 ブリッジ部
3701 ローラーコンベヤライン
3905、4005 中央部分
3907 外側部分
3909 無限のストリップ
3911、4011、4111、4211、4311 波状セクション
4015 輪郭部
4031 ベルトセクション
4117、4119、4217、4219、4317、4319 連結セクション
4459、4559 フィン
4463、4963、5053、5163、5263 熱交換器
4465 フラットチューブ−フィンコア
4467、4567 収集タンク
4471 開口
4477 自由端
4479、4579 受け用開口
4485 後方部分
4487 内側チャンバ
4488 内面
4489、4589 接着材
4491 射出開口
4493、4593 間隙
4495 壁
4599 入口壁
4791、4891 射出用開口
4965 フラットチューブ−フィンブロック
4975a、4975b、4975c、4975d 内側領域
8315 コア
8335 ろう付け層
8337 犠牲層
8339 シリコン拡散層

Claims (23)

  1. 熱交換器管の形成方法であって、
    細長の第1シート状材料を、該細長の第1シート状材料に関する長手方向に伸延する第1通路に沿って移動させること、
    細長の第2シート状材料を、該細長の第2シート状材料に関する長手方向に伸延する第2通路に沿って移動させること、
    細長の第1シート状材料を、該細長の第1シート状材料に関する横断方向に伸延する第1ラインにおいて弱化させること、
    細長の第2シート状材料を、該細長の第2シート状材料に関する横断方向に伸延する第2ラインにおいて弱化させること、
    細長の第1シート状材料及び細長の第2シート状材料の少なくとも一方を弱化した後、細長の第1シート状材料及び細長の第2シート状材料を、管の対向する第1狭幅側部及び第2狭幅側部によって連結された、管の対向する第1広幅側部及び第2広幅側部を含む熱交換器の異なる外壁を画定するように形状付けすること、
    細長の第1シート状材料及び細長の第2シート状材料を連結して、管の外側を少なくとも部分的に画定すること、
    細長の第1シート状材料及び細長の第2シート状材料を、該細長の第1シート状材料及び細長の第2シート状材料の第1ライン及び第2ラインに沿った上流側部分から分離させること、
    を含む方法。
  2. 第1シート状材料を、該第1シート状材料が弱化される以前に少なくとも部分的に形状付けすることを更に含む請求項1の方法。
  3. 第3シート状材料を、該第3シート状材料に関する長手方向に伸延する第3通路に沿って移動させること、
    第3シート状材料を移動させる間に、該第3シート状材料に、複数の、長手方向に伸延するピーク部と谷部とを形状付けして熱交換器管用のインサートを形成すること、
    第1シート状材料と第2シート状材料との間部分の内部にインサートを挿通すること、
    第1シート状材料と第2シート状材料との間部分の内部でインサートを包囲すること、
    を含む請求項1の方法。
  4. 第1シート状材料と第2シート状材料とにおける対向する各長手方向縁部を、第2シート状材料と第1シート状材料との、前記各長手方向縁部に相当する対向する各長手方向縁部と夫々入れ子させること、を更に含む請求項1の方法。
  5. 第2シート状材料を、該第2シート状材料に関する横断方向に伸延する第2ラインにおいて弱化させることが、第1シート状材料と第2シート状材料とに穿孔すること、を更に含む請求項1の方法。
  6. 第1シート状材料と第2シート状材料との少なくとも一方の送り速度を調節することにより、弱化された第1ライン及び第2ラインを整列させること、を更に含む請求項1の方法。
  7. 第3シート状材料に複数の、長手方向に伸延するピーク部と谷部とを形状付けすることが、第1シート状材料と第2シート状材料との間部分にインサートを挿通する以前に実施される請求項3の方法。
  8. 第1シート状材料と第2シート状材料と連結するに先立ち、第1シート状材料を反転させること、を更に含む請求項1の方法。
  9. 第1シート状材料が、実質的に第1平面内に配置される断面形状を有し、
    インサートが、実質的に第2平面内に配置される断面形状を有し、
    インサートの、第1シート状材料に関する相対回転位置を、第1平面が第2平面に関してある円弧角をなす第1位置から、第1シート状材料及び第2シート状材料が移動される間は第1平面及び第2平面が実質的に平行となる第2位置に変化させることを更に含む請求項3の方法。
  10. 第1シート状材料及び第2シート状材料の各々の厚さが0.15mmより厚くない請求項1の方法。
  11. 第1シート状材料及び第2シート状材料が、該第1シート状材料及び第2シート状材料を連結するに先立ち、実質的に同一形状に形状付けされる請求項1の方法。
  12. 第1シート状材料及び第2シート状材料が、該第1シート状材料及び第2シート状材料を連結するに先立ち、実質的に対称形状に形状付けされる請求項1の方法。
  13. 熱交換器管の形成方法であって、
    細長の第1シート状材料を、該細長の第1シート状材料に関して長手方向に伸延する第1通路に沿って移動させること、
    細長の第2シート状材料を、該細長の第2シート状材料に関して長手方向に伸延する第2通路に沿って移動させること、
    細長の第1シート状材料を横断する方向に伸延する第1ライン内で細長の第1シート状材料を弱化させること、
    細長の第2シート状材料を横断する方向に伸延する第2ライン内で細長の第2シート状材料を弱化させること、
    細長の第1シート状材料及び細長の第2シート状材料の少なくとも一方を弱化させた後、細長の第1シート状材料を、熱交換器管の少なくとも1つの外壁が画定されるように形状付けし、細長の第2シート状材料を、該細長の第2シート状材料内に少なくとも部分的に受けられたインサートを画定するように形状付けすること、
    管の対向する第1狭幅側部及び第2狭幅側部によって連結された、管の対向する第1広幅側部及び第2広幅側部を形成すること、
    管の対向する第1広幅側部及び第2広幅側部をインサートの周囲で閉鎖すること、
    細長の第1シート状材料及び細長の第2シート状材料を、該細長の第1シート状材料及び細長の第2シート状材料の、第1ライン及び第2ラインに沿った上流側部分から分離させること、
    を含む方法。
  14. 細長の第1シート状材料を弱化させるに先立ち、該細長の第1シート状材料を少なくとも部分的に形状付けすることを更に含む請求項13の方法。
  15. 第3シート状材料を、該第3シート状材料に関する長手方向に伸延する第3通路に沿って移動させること、を含み、外第3シート状材料が熱交換器管の少なくとも1つの外壁を画定するように形状付けされ、
    第1シート状材料と第2シート状材料との間部分の内部にインサートを挿通すること、
    第1シート状材料と第2シート状材料との間部分の内部でインサートを包囲すること、
    を含む請求項13の方法。
  16. 第1シート状材料と第3シート状材料とにおける対向する各長手方向縁部を、第3シート状材料と第1シート状材料との、前記各長手方向縁部に相当する対向する各長手方向縁部と夫々入れ子させること、を更に含む請求項15の方法。
  17. インサートの長手方向縁部を、細長の第1シート状材料の相当する長手方向縁部内に挿通させることを更に含む請求項13の方法。
  18. 細長の第1シート状材料及び細長の第2シート状材料を弱化させることが、該細長の第1シート状材料及び細長の第2シート状材料に穿孔することを更に含む請求項13の方法。
  19. 弱化された細長の第1シート状材料及び細長の第2シート状材料の少なくとも一方の移動速度を調節することにより、該弱化された細長の第1シート状材料及び細長の第2シート状材料の第1ライン及び第2ラインを整列させること更に含む請求項13の方法。
  20. 細長の第2シート状材料が、管の対向する第1広幅側部及び第2広幅側部をインサートの周囲で閉鎖する前に形状付けされることを更に含む請求項13の方法。
  21. 細長の第1シート状材料を、管の対向する第1広幅側部及び第2広幅側部をインサートの周囲で閉鎖する前に反転されることを更に含む請求項13の方法。
  22. 細長の第1シート状材料が、実質的に第1平面内に配置される断面形状を有し、
    インサートが、実質的に第2平面内に配置される断面形状を有し、
    インサートの、第1シート状材料に関する相対回転位置を、第1平面が第2平面に関してある円弧角をなす第1位置から、第1シート状材料及び第2シート状材料が移動される間は第1平面及び第2平面が実質的に平行となる第2位置に変化させることを更に含む請求項13の方法。
  23. 細長の第1シート状材料の厚さが0.15mmより厚くない請求項13の方法。
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