JP2009198132A - 熱交換器用チューブ - Google Patents
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Abstract
【課題】筒状部材と、筒状部材と同等以上の板厚を有するインナーフィンとを備える熱交換器用チューブにおいて、ろう付け不良検査を可能とする。
【解決手段】流体が流通する筒状部材2と、筒状部材2の内部に設けられ、流体との伝熱面積を増大させるインナーフィン3とがろう付けにより接合された熱交換器用チューブにおいて、インナーフィン3の板厚が筒状部材2の板厚と同等以上となっており、インナーフィン3に、インナーフィン3の機械的強度を筒状部材2の機械的強度より低下させる切り込み部33を設ける。
【選択図】図3
【解決手段】流体が流通する筒状部材2と、筒状部材2の内部に設けられ、流体との伝熱面積を増大させるインナーフィン3とがろう付けにより接合された熱交換器用チューブにおいて、インナーフィン3の板厚が筒状部材2の板厚と同等以上となっており、インナーフィン3に、インナーフィン3の機械的強度を筒状部材2の機械的強度より低下させる切り込み部33を設ける。
【選択図】図3
Description
本発明は、熱交換器に用いられて熱交換のための流体が内部に流れる熱交換器用チューブに関し、冷凍サイクルの凝縮器に用いて好適である。
従来、熱交換器用チューブとして、チューブ(筒状部材)内にインナーフィンを配置し、このインナーフィンをチューブ内壁にろう付け接合したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このようなインナーフィンを内在させたチューブにおいて、インナーフィンのろう付け不良を検査する方法として、チューブの内側から圧力を加えてその変形量をみる、あるいは破壊するという検査方法が知られている。
特開2000−97589号公報
しかしながら、上記検査方法では、チューブを加圧したときの変形量を静圧破壊強度および繰り返し加圧強度と関係づけるために、チューブとインナーフィンとの強度差が必要となる。このため、インナーフィンの強度をチューブの強度と同等以上、すなわちインナーフィンの板厚をチューブの板厚と同等以上とした場合、検査領域が見つからず、ろう付け不良検査を行うことができないという問題がある。
本発明は、上記点に鑑み、筒状部材と、筒状部材と同等以上の板厚を有するインナーフィンとを備える熱交換器用チューブにおいて、ろう付け不良検査を可能とすることを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、インナーフィン(3)の板厚は、筒状部材(2)の板厚と同等以上であり、インナーフィン(3)には、インナーフィン(3)の機械的強度を筒状部材(2)の機械的強度より低下させる強度低下手段(33、35、38)が設けられていることを特徴としている。
これによれば、インナーフィン(3)の機械的強度を筒状部材(2)の機械的強度より低くすることができるので、以下のように筒状部材(2)とインナーフィン(3)のろう付け不良を簡単に発見することが可能となる。すなわち、熱交換器用チューブ(11)内に所定圧力の検査流体を圧入する静圧破壊試験においては、未ろう付け部が存在すると、未ろう付け部からインナーフィン(3)に破壊が伝播するため、膨らみとしてろう付け不良を検出することができる。また、熱交換器用チューブ(11)内に所定圧力の検査流体を繰り返し圧入する繰り返し加圧試験において、未ろう付け部が存在すると、チューブ長手方向において未ろう付け部と隣接する接合部に応力が集中し、その部分から破壊されるため、ろう付け不良を検出することができる。したがって、ろう付け不良検査を行うことが可能となる。
また、請求項2に記載の発明のように、強度低下手段は、インナーフィン(3)に形成された切り込み部(33)で構成されていてもよい。
また、請求項3に記載の発明では、強度低下手段は、インナーフィン(3)の一部を切り起こした切り起こし部(35)で構成されていることを特徴としている。これによれば、切り起こし部(35)にインナーフィン(3)の表面を流れる流体を衝突させて流体の流れを乱してインナーフィン(3)と流体との熱伝達率を増大させることが可能となる。
また、請求項4に記載の発明のように、強度低下手段は、インナーフィン(3)に形成された貫通孔(38)で構成されていてもよい。
また、請求項5に記載の発明のように、筒状部材(2)とインナーフィン(3)は、一枚の板状部材により一体に形成されていてもよい。
また、請求項6に記載の発明のように、筒状部材(2)とインナーフィン(3)は、それぞれ異なる板状部材で構成されていてもよい。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図1〜図3に基づいて説明する。図1は本発明による熱交換器用チューブを適用した熱交換器10の全体構造を示す斜視図である。
以下、本発明の第1実施形態について図1〜図3に基づいて説明する。図1は本発明による熱交換器用チューブを適用した熱交換器10の全体構造を示す斜視図である。
図1に示すように、熱交換器10は、冷凍サイクルの圧縮機(図示せず)から吐出された高温高圧の冷媒と空気とを熱交換させて冷媒を凝縮させるものである。具体的には、冷媒が流れる冷媒通路を構成する複数の扁平状チューブ11と、複数のコルゲートフィン(以下フィンと略す)12との組み合わせからなる熱交換部13を有し、この熱交換部13のチューブ長手方向両端部にタンク部14、15を配置する構成になっている。
タンク部14、15は、チューブ11に対する冷媒の分配と集合とを行うものである。両タンク部14、15の長手方向両端部には、両タンク部14、15を結合して熱交換器10の矩形状の外形を保持するサイドプレート16、17がチューブ11と平行にそれぞれ配置されている。これらの複数のチューブ11、複数のフィン12および両タンク部14、15は一体ろう付けにより接合されている。
両タンク部14、15は、ろう材(溶加材)がクラッド(被覆)されたアルミニウム系材料からなる円筒状容器である。両タンク部14、15には、両タンク部14、15の長手方向に並んで形成された複数の挿入穴(図示せず)から複数のチューブ11の両端部が挿入されている。
一方のタンク部14のうち長手方向一端側(図1の下端側)部位には、冷凍サイクルの圧縮機(図示せず)から吐出された高温高圧の冷媒をタンク内部に導入するための入口配管(図示せず)が接続される接続ブロック14aがろう付けにより接合されている。一方のタンク部14の長手方向一端部(図1の下端部)には、熱交換器10を車体に取り付けるための係合突起14bが設けられている。
他方のタンク部15のうち長手方向一端側(図1の上端側)部位には、タンク内部から冷凍サイクルの膨張弁(図示せず)側へ液相冷媒を流出させるための出口配管(図示せず)が接続される接続ブロック15aがろう付けにより接合されている。他方のタンク部15の長手方向他端部(図1の下端部)には、熱交換器10を車体に取り付けるための係合突起15bが設けられている。
図2は、本第1実施形態におけるチューブ11の冷媒流通方向と直交する断面を示す断面図である。図2に示すように、チューブ11は、チューブ11の外殻を構成し、冷媒流れ方向に直交する断面が扁平形状に形成された筒状部材2と、筒状部材2内に設けられ、冷媒との伝熱面積を増大させるインナーフィン3とから構成されている。筒状部材2とインナーフィン3は、一枚の板状部材から形成されている。このため、筒状部材2の板厚とインナーフィン3の板厚が同等になっている。ここで、板状部材として例えばアルミニウム合金を用いることができる。
筒状部材2は、短径方向において並行に対向する第1平板部21および第2平板部22と、長径方向においてそれぞれ外側に突出し円弧状に形成された第1円弧状湾曲部23および第2円弧状湾曲部24から構成されている。
また、インナーフィン3の両端部は、筒状部材2内部において第1、第2円弧状湾曲部23、24の内周面に沿って密接するように形成されている。具体的には、インナーフィン3の両端部は、第1、第2円弧状湾曲部23、24の同心円状に湾曲して形成されている。また、インナーフィン3の両端部を除く部位は、冷媒流れ方向と略平行な平面部31と、隣接する平面部31間を繋ぐ頂部32とを有するように波形状に形成されている。そして、頂部32が第1、第2平板部21、22と接するように形成されている。
筒状部材2は、筒状部材2の長径方向における一端側(紙面左側)の第1円弧状湾曲部23において、第1湾曲部26と第2湾曲部27とを重ねた状態でろう付け接合して形成されている。筒状部材2とインナーフィン3は、一枚の板状部材からなっているので、筒状部材2の第1湾曲部26と接合される第2湾曲部27は、インナーフィン3の一端部を兼ねている。その結果、インナーフィン3の一端部は、第1円弧状湾曲部23における第1湾曲部26と密接することとなる。また、インナーフィン3の長径方向における他端部(紙面右側)は、第2円弧状湾曲部24と密接している。
図3は、本第1実施形態におけるインナーフィン3を示す斜視図である。図3に示すように、インナーフィン3の平面部31には、冷媒流れ方向に略直交する直線状の切り込み部33が形成されている。切り込み部33は、冷媒流れ方向に複数個配置されている。なお、切り込み部33が、本発明の強度低下手段に相当している。
以上説明したように、筒状部材2とインナーフィン3の板厚が同等の場合に、インナーフィン3に切り起こし部35を設けて機械的強度を低下させることで、以下のように筒状部材2とインナーフィン3のろう付け不良を簡単に発見することが可能となる。すなわち、チューブ11内に所定圧力の検査流体を圧入する静圧破壊試験においては、未ろう付け部が存在すると、未ろう付け部からインナーフィン3に破壊が伝播するためチューブ11が膨らみ、これによりろう付け不良を検出することができる。また、チューブ11内に所定圧力の検査流体を繰り返し圧入する繰り返し加圧試験において、未ろう付け部が存在すると、チューブ長手方向において未ろう付け部と隣接する接合部に応力が集中し、その部分から破壊されるため、ろう付け不良を検出することができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図4、5に基づいて説明する。上記第1実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の第2実施形態について図4、5に基づいて説明する。上記第1実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
図4は、本第2実施形態におけるチューブ11の冷媒流通方向と直交する断面を示す断面図である。図4に示すように、筒状部材2とインナーフィン3は、それぞれ異なる板状部材で構成されている。そして、筒状部材2を構成する板状部材の板厚と、インナーフィン3を構成する板状部材の板厚とが同等になっている。
本実施形態の筒状部材2は、短径方向において並行に対向する第1平板部21および第2平板部22と、長径方向一端側(紙面左側)において外側に突出し円弧状に形成された円弧状湾曲部23と、長径方向他端側(紙面右側)において第1、第2平板部21、22をカシメ接合するカシメ部28から構成されている。円弧状湾曲部23は、第1、第2平板部21、22と一体に繋がって屈曲しており、第1、第2平板部21、22を接続している。
そして、インナーフィン3のうちカシメ部28側には、筒状部材2の第1、第2平板部21、22と平行な平板状に形成された第3平板部34が設けられている。この第3平板部34は、第1、第2平板部21、22で挟まれた状態で、第1平板部21により、第2平板部22と共に巻きカシメされている。
ここで、巻きカシメとは、第1、第2平板部21、22のうち一方側の平板部(本実施形態では第1平板部21)を他方側の平板部(本実施形態では第2平板部22)に巻き付けるように一方側の平板部を塑性変形させて両平板部21、22を機械的に固定するものである。
図5は、本第2実施形態におけるインナーフィン3を示す拡大斜視図である。図5に示すように、インナーフィン3の平面部31には、平面部31の一部を切り起こして、複数個の切り起こし部35が形成されている。複数の切り起こし部35が形成される結果、平面部31には、複数のスリット状開口35aが開設される。各々の切り起こし部35は、細長い長方形であって、帯状と呼びうる形状である。各々の切り起こし部35は、冷媒流れ方向と交差する方向に沿って延びて形成されている。本実施形態では、各々の切り起こし部35は、一方の長辺側端部において、平面部31に接続されている。なお、切り起こし部35が、本発明の強度低下手段に相当している。
本実施形態では、上記第1実施形態と同様の効果に加えて、切り起こし部35にインナーフィン3、つまり平面部31の表面を流れる冷媒を衝突させて平面部31の表面を流れる冷媒の流れを乱してインナーフィン3と冷媒との熱伝達率を増大させることができる。したがって、熱交換器10の熱交換性能を向上させることが可能となる。
(他の実施形態)
なお、上記各実施形態では、筒状部材2とインナーフィン3の板厚を同等とした例について説明したが、これに限らず、インナーフィン3の板厚を筒状部材2の板厚より厚くしてもよい。この場合、インナーフィン3に切り込み部33(第2実施形態では切り起こし部35)を設けることにより、インナーフィン3の強度が筒状部材2の強度より低くなるように構成されている。
なお、上記各実施形態では、筒状部材2とインナーフィン3の板厚を同等とした例について説明したが、これに限らず、インナーフィン3の板厚を筒状部材2の板厚より厚くしてもよい。この場合、インナーフィン3に切り込み部33(第2実施形態では切り起こし部35)を設けることにより、インナーフィン3の強度が筒状部材2の強度より低くなるように構成されている。
また、上記各実施形態では、強度低下手段として切り込み部33(第2実施形態では切り起こし部35)を設けた例について説明したが、これに限らず、図6(a)に示すように、インナーフィン3の平面部31に貫通孔38を設けてもよい。
また、上記第2実施形態では、切り起こし部35が、一方の長辺側端部において平面部31に接続されているが、これに限られない。例えば、切り起こし部35は、図6(b)に示すように、一方の短辺側端部において平面部31に接続されていてもよいし、図6(c)に示すように、両方の短辺側端部において平面部31に接続されていてもよい。また、図6(d)に示すように、一つのスリット状開口35aの両側に、二つの切り起こし部35が設けられていてもよい。
また、上記各実施形態では、本発明に係る熱交換器を冷凍サイクルの凝縮器に適用した例について説明したが、これに限らず、ラジエータ、ヒータコアユニット、エバポレータ等の各種の熱交換器に適用してもよい。この場合、流体としては、冷媒以外のものを用いてもよい。
また、上記各実施形態は、上記した範囲以外にも、可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
2 筒状部材
3 インナーフィン
33 切り込み部(強度低下手段)
35 切り起こし部(強度低下手段)
38 貫通孔(強度低下手段)
3 インナーフィン
33 切り込み部(強度低下手段)
35 切り起こし部(強度低下手段)
38 貫通孔(強度低下手段)
Claims (6)
- 流体が流通する筒状部材(2)と、前記筒状部材(2)の内部に設けられ、前記流体との伝熱面積を増大させるインナーフィン(3)とがろう付けにより接合された熱交換器用チューブであって、
前記インナーフィン(3)の板厚は、前記筒状部材(2)の板厚と同等以上であり、
前記インナーフィン(3)には、前記インナーフィン(3)の機械的強度を前記筒状部材(2)の機械的強度より低下させる強度低下手段(33、35、38)が設けられていることを特徴とする熱交換器用チューブ。 - 前記強度低下手段は、前記インナーフィン(3)に形成された切り込み部(33)で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器用チューブ。
- 前記強度低下手段は、前記インナーフィン(3)の一部を切り起こした切り起こし部(35)で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器用チューブ。
- 前記強度低下手段は、前記インナーフィン(3)に形成された貫通孔(38)で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器用チューブ。
- 前記筒状部材(2)と前記インナーフィン(3)は、一枚の板状部材により一体に形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の熱交換器用チューブ。
- 前記筒状部材(2)と前記インナーフィン(3)は、それぞれ異なる板状部材で構成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の熱交換器用チューブ。
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2008
- 2008-02-25 JP JP2008042501A patent/JP2009198132A/ja active Pending
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