JP2014001902A - Tuber for heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば空調装置の熱交換器に設けられる伝熱管として使用される熱交換器用チューブに関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger tube used as a heat transfer tube provided in a heat exchanger of an air conditioner, for example.
従来から、この種の熱交換器用チューブとして、外部空気の流れ方向に長い断面形状を持つ扁平チューブが知られている。チューブの端部はヘッダタンクに形成されたチューブ挿入孔に挿入された状態でチューブ挿入孔の周縁部にろう付けされ、ヘッダタンクの内部と連通している(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as this type of heat exchanger tube, a flat tube having a long cross-sectional shape in the flow direction of external air is known. The end portion of the tube is brazed to the peripheral portion of the tube insertion hole while being inserted into the tube insertion hole formed in the header tank, and communicates with the inside of the header tank (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1のチューブの長手方向端部には、断面の長軸寸法がチューブの長手方向中間部の長軸寸法よりも短く設定された絞り部が形成されている。絞り部を形成する際には、可動金型を用い、チューブの端部に対してその外方から断面の長軸方向に加圧力を作用させ、これによりチューブの端部を潰して塑性変形させるようにしている。絞り部の形成によってチューブの端部が縮管されることになり、チューブの外面に段差ができる。この縮管されたチューブの端部をヘッダタンクのチューブ挿入孔に挿入すると、縮管された部分がヘッダタンクのチューブ挿入孔に挿入されて外面の段差がチューブ挿入孔の周縁部に当たり、チューブの挿入方向の位置決めがなされるようになっている。
In the longitudinal end portion of the tube of
しかしながら、上記のようにチューブの端部に対して断面の長軸方向に加圧力を作用させて潰すようにした場合、チューブの外面のうち、断面の長軸方向に延びる側面が長軸方向に圧縮されることになるので、チューブの側面の一部がチューブ内へ向けて窪んだり、チューブ外へ向けて突出したりすることがある。 However, when the tube is crushed by applying pressure to the end of the tube in the major axis direction of the cross section as described above, the side surface extending in the major axis direction of the cross section is the major axis direction of the outer surface of the tube. As a result of being compressed, a part of the side surface of the tube may be recessed toward the inside of the tube or may protrude toward the outside of the tube.
チューブの側面の一部が窪んで凹部ができた場合には、ヘッダタンクのチューブ挿入孔の周縁部とチューブの側面との間に隙間ができてチューブとヘッダタンクとのろう付け不良が起こるおそれがある。また、チューブの側面の一部が外方へ突出して凸部ができた場合には、チューブの端部をチューブ挿入孔に挿入する際に凸部がチューブ挿入孔の周縁部に引っ掛かってヘッダタンクのチューブ挿入孔の周縁部を変形させてしまう恐れがある。 If a part of the side of the tube is recessed and a recess is formed, a gap may be formed between the peripheral edge of the tube insertion hole of the header tank and the side of the tube, resulting in poor brazing between the tube and the header tank. There is. In addition, if a part of the side surface of the tube protrudes outward to form a convex part, the convex part is caught by the peripheral part of the tube insertion hole when the end of the tube is inserted into the tube insertion hole. There is a risk of deforming the peripheral edge of the tube insertion hole.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、チューブの端部を縮管する場合にチューブの側面に凹部や凸部ができないようにすることにより、チューブとヘッダタンクとのろう付けを良好にするとともに、チューブの挿入時にヘッダタンクが変形しないようにして不良品の発生を抑制することにある。 The present invention has been made in view of such a point, and the object of the present invention is to prevent a tube from being recessed or protruded on the side surface of the tube when the tube end is contracted. In addition to improving the brazing with the header tank, the header tank is not deformed when the tube is inserted, thereby suppressing the occurrence of defective products.
上記目的を達成するために、本発明では、チューブの縮管部の断面形状を、外部空気の流れ方向に長い矩形となるようにした。 In order to achieve the above object, in the present invention, the cross-sectional shape of the tube contraction portion is a rectangle that is long in the flow direction of the external air.
第1の発明は、熱交換媒体が流れるヘッダタンクに形成されたチューブ挿入孔に挿入されて該ヘッダタンクと接続され、熱交換媒体と外部空気とを熱交換させるように構成された熱交換器用チューブにおいて、
上記チューブは外部空気の流れ方向に長い形状の断面を有する扁平チューブであり、
上記チューブの長手方向の端部には、断面の長軸方向の寸法が該チューブの長手方向中間部の断面の長軸方向の寸法よりも短くなるように形成された縮管部が設けられ、
上記チューブの縮管部の断面形状は、外部空気の流れ方向に長い矩形であることを特徴とするものである。
A first invention is for a heat exchanger configured to be inserted into a tube insertion hole formed in a header tank through which a heat exchange medium flows and connected to the header tank so as to exchange heat between the heat exchange medium and external air. In the tube
The tube is a flat tube having a long cross section in the flow direction of external air,
At the end portion in the longitudinal direction of the tube, a contracted tube portion formed so that the dimension in the major axis direction of the cross section is shorter than the dimension in the major axis direction of the cross section in the longitudinal middle portion of the tube is provided.
The cross-sectional shape of the reduced tube portion of the tube is a rectangle that is long in the flow direction of the external air.
すなわち、例えば金型を用いてチューブの端部をその断面の長軸方向に加圧して縮管部を形成する際、その縮管部の断面形状が矩形となるようにチューブの端部を塑性変形させると、チューブを構成している材料が矩形の角部を形作るように、金型の角部へ向かって逃げるようになる。つまり、チューブを縮管する際の材料の逃げ場があることで、チューブの外面において断面の長軸方向に延びる側面に対する圧縮力が低減される。これにより、チューブの側面に凹部や凸部が形成されるのを抑制することが可能になる。 That is, for example, when a tube is formed by pressing the end of the tube in the longitudinal direction of the cross section using a mold, the end of the tube is plastic so that the cross-sectional shape of the tube is rectangular. When deformed, the material making up the tube escapes toward the corner of the mold so that it forms a rectangular corner. In other words, since there is a material escape area when the tube is contracted, the compressive force on the side surface extending in the major axis direction of the cross section on the outer surface of the tube is reduced. Thereby, it becomes possible to suppress the formation of a recess or a protrusion on the side surface of the tube.
第2の発明は、第1の発明において、
上記チューブには、断面の長軸方向の寸法が該チューブの長手方向中間部の断面の長軸方向の寸法よりも短くなるように形成された第1縮管部と、断面の長軸方向の寸法が該第1縮管部の断面の長軸方向の寸法よりも短くなるように形成された第2縮管部とが上記チューブの長手方向に連続して設けられ、
上記第2縮管部は、上記チューブの端部に位置付けられるとともに、断面形状が外部空気の流れ方向に長い矩形であることを特徴とするものである。
According to a second invention, in the first invention,
The tube has a first contracted tube portion formed so that the dimension in the major axis direction of the cross section is shorter than the dimension in the major axis direction of the cross section of the middle portion in the longitudinal direction of the tube; A second contraction tube portion formed so that the dimension is shorter than the dimension in the major axis direction of the cross section of the first contraction tube portion is provided continuously in the longitudinal direction of the tube;
The second contraction tube portion is positioned at an end portion of the tube and has a cross-sectional shape that is a rectangle that is long in the flow direction of the external air.
第1の発明によれば、チューブの縮管部の断面を外部空気の流れ方向に長い矩形としたので、縮管部を形成する際にチューブを構成する材料を矩形の角部を形作るように逃がすことができる。これにより、チューブの側面に作用する圧縮力を低減することができるので、側面に凹部や凸部が形成されるのを抑制することができる。その結果、チューブとヘッダタンクとのろう付けを良好にできるとともに、チューブの挿入時にヘッダタンクが変形しないようにして不良品の発生を抑制できる。 According to the first invention, since the cross section of the tube contraction portion of the tube is a rectangle that is long in the flow direction of the external air, the material constituting the tube is formed into a rectangular corner when forming the tube contraction portion. I can escape. Thereby, since the compressive force which acts on the side surface of a tube can be reduced, it can suppress that a recessed part and a convex part are formed in a side surface. As a result, the tube and the header tank can be brazed well, and the header tank can be prevented from being deformed when the tube is inserted, thereby suppressing the occurrence of defective products.
第2の発明によれば、チューブに第1及び第2縮管部を設ける場合に、第2縮管部をチューブの端部に位置付けてその断面形状を外部空気の流れ方向に長い矩形としたので、チューブとヘッダタンクとのろう付けを良好にできるとともに、チューブの挿入時にヘッダタンクが変形しないようにして不良品の発生を抑制できる。 According to the second invention, when the first and second contracted tube portions are provided in the tube, the second contracted tube portion is positioned at the end of the tube, and the cross-sectional shape thereof is a rectangle that is long in the flow direction of the external air. Therefore, it is possible to improve the brazing between the tube and the header tank, and it is possible to suppress the occurrence of defective products by preventing the header tank from being deformed when the tube is inserted.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
図1は、本発明の実施形態にかかるチューブ10を備えた熱交換器1を外部空気の流れ方向から見た図である。この熱交換器1は、例えば自動車等の車両に搭載される空調装置(図示せず)の一部を構成するものであり、例えば冷媒凝縮器、冷媒蒸発器等として使用することができる。
熱交換器1は、コア2と、左右一対のヘッダタンク3、4とを備えている。コア2は、左右方向に延びるフィン5及びチューブ10を複数有している。フィン5とチューブ10とは上下方向に交互に配列されている。コア2の上端部及び下端部には、コア2を保護するためのエンドプレート6、6がそれぞれ設けられている。エンドプレート6、6はアルミニウム合金製である。
The
左側ヘッダタンク3は、上下方向に延びる円筒部3aと、円筒部3aの上下両端の開口を閉塞するためのキャップ3b,3bとを備えており、これらはアルミニウム合金製である。キャップ3b,3bは円筒部3aにろう付けされている。
The left header tank 3 includes a
円筒部3aの上部には、冷媒流入管Aが円筒部3aの内部と連通するように設けられている。冷媒流入管Aは、熱交換器1の外部から冷媒(熱交換媒体)を左側ヘッダタンク3に流入させるためのものであり、図示しないが冷凍サイクル装置を構成する他の機器に接続されている。
A refrigerant inflow pipe A is provided at the upper portion of the
図2及び図3に示すように、円筒部3aには、チューブ10を挿入するための複数のチューブ挿入孔3cがチューブ10の配列間隔に対応して上下方向に間隔をあけて形成されている。チューブ挿入孔3cは、円筒部3aの周方向に長いスリット状に開口している。チューブ挿入孔3cの上縁及び下縁は、円筒部3aの周方向に沿って延びている。一方、チューブ挿入孔3cの両側縁は、チューブ挿入孔3cの外側へ向けて湾曲している。
As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of
右側ヘッダタンク4も左側ヘッダタンク3と同様に、円筒部4aとキャップ4b,4bとを備えている。円筒部4aの下部には、冷媒流出管Bが円筒部4aの内部と連通するように設けられている。冷媒流出管Bは、熱交換器1の内部の冷媒を外部に流出させるためのものであり、冷凍サイクル装置を構成する他の機器に接続されている。
Similarly to the left header tank 3, the right header tank 4 includes a cylindrical portion 4a and
フィン5は空気流れ方向から見たときに左右方向に連続する波形状に形成されたコルゲートフィンであり、アルミニウム合金製である。
The
チューブ10は、外部空気の流れ方向に長い形状の断面を有する扁平チューブであり、アルミニウム合金を押出成形してなるものである。図4〜図6に示すように、チューブ10の外面のうち、断面の長軸方向に延びる上下両側面は、外部空気の流れ方向に沿って互いに平行に、かつ、熱交換器1の左右方向に延びる平坦面11,11で構成されている。平坦面11,11は、チューブ挿入孔3cの上縁及び下縁に沿うようになっている。各平坦面11,11には、フィン5がろう付けされるようになっている。
The
チューブ10の外面のうち、断面の短軸方向に延びる前後両面は、上下方向の中央部が最もチューブ10外側に位置するように円弧状に湾曲する湾曲面12,12で構成されている。この湾曲面12,12は、チューブ挿入孔3cの湾曲した側縁部に沿うようになっている。
Of the outer surface of the
チューブ10の内部には、長手方向に延びる複数の冷媒流路13,13,…がチューブ10を貫通するように形成されている。隣り合う冷媒流路13,13の間には、チューブ10の上側平坦面11と下側平坦面11とを繋ぐように延びる複数の中柱部14,14,…が設けられている。チューブ10の断面の長軸方向両側に位置する冷媒流路13、13は、内面が湾曲した面となっている。一方、チューブ10の断面の長軸方向内側に位置する他の冷媒流路13,13,…は、略矩形断面を有している。
In the
チューブ10の長手方向の両端部には、縮管部15が設けられている。縮管部15は、断面の長軸方向の寸法がチューブ10の長手方向中間部の断面の長軸方向の寸法よりも短くなるように形成された部位である。縮管部15の断面の短軸方向の寸法は、チューブ10の長手方向中間部の断面の短軸方向の寸法と同じである。
At both end portions of the
縮管部15の断面形状は、外部空気の流れ方向に長い矩形、即ち、長方形である。従って、縮管部15の外面のうち、断面の長軸方向に延びる上下両側面は、外部空気の流れ方向に沿って互いに平行に延びる平坦面15a,15aで構成されている。一方、縮管部15の外面のうち、断面の短軸方向に延びる前後両面は、上下方向に延びる平坦面15b,15bで構成されている。縮管部15の断面形状を長方形としたことで、縮管部15には4つの略直角な角部が形成されることになる。
The cross-sectional shape of the contracted
チューブ10の端部に縮管部15を形成したことで、チューブ10には段差部17,17が形成されることになる。この段差部17,17の大きさは、縮管部15の平坦面15b,15bの離間寸法と、チューブ10の長手方向中間部の湾曲面12,12の離間寸法との差である。
By forming the contracted
チューブ10の左側は、左側ヘッダタンク3のチューブ挿入孔3cに挿入される。図2に示すように、チューブ10の挿入量は、縮管部15がチューブ挿入孔3cよりもヘッダタンク3内側に位置するように設定しており、段差部17,17がチューブ挿入孔3cの周縁部に係合することなく、ヘッダタンク3内側に位置するようになっている。チューブ10の左側の平坦面11,11及び湾曲面12,12は、ヘッダタンク3のチューブ挿入孔3cの周縁部にろう付けされている。これにより、チューブ10とヘッダタンク3とが接続される。尚、チューブ10の右側も左側と同様に右側ヘッダタンク4のチューブ挿入孔4cに挿入されて周縁部にろう付けされる。
The left side of the
次に、上記のように構成された熱交換器1の製造方法について説明する。左右のヘッダタンク3,4を成形するとともに、エンドプレート6,6、フィン5及びチューブ10を成形する。ヘッダタンク3,4やフィン5はろう材がクラッドされたクラッド材で成形しておく。
Next, the manufacturing method of the
チューブ10は次のようにして成形する。まず、アルミニウム合金を押出成形して長尺状の部材を得る。その後、長尺状の部材をチューブ10の長さと同じ長さに切断して図7に示すような中間成形品20を得る。
The
次いで、中間成形品20に縮管部15を成形する。縮管部15を成形する際には、成形装置100を用いる。成形装置100は、第1金型101と第2金型102とを備えている。第1金型101の成形面101aは、縮管部15の長軸方向一側を成形するためのものであり、コ字状に形成されている。一方、第2金型102の成形面102aは、縮管部15の長軸方向他側を成形するためのものであり、第1金型101の成形面101aとは反対側に開放するコ字状に形成されている。
Next, the reduced
第1金型101と第2金型102の間に中間成形品20を配置した後、図8に示すように、第1金型101及び第2金型102を互いに接近させる。第1金型101及び第2金型102の移動方向は、中間成形品20の断面の長軸方向(チューブ10の断面の長軸方向と同方向)である。
After the intermediate molded
そして、成形面101aと成形面102aとが中間成形品20の長手方向の端部に当接すると、中間成形品20の端部にはその断面の長軸方向に圧縮力が作用する。これにより中間成形品20の端部が縮管していき、断面が長方形となるように成形されていく。この成形途中において、中間成形品20の端部を構成している材料が長方形の角部を形作るように第1金型101及び第2金型102の成形面101a,102aの角部へ向かって逃げるようになる。つまり、成形面101a,102aの角部が材料の逃げ場となり、この逃げ場があることで、チューブ10の外面において断面の長軸方向に延びる平坦面11,11に対する圧縮力が低減される。これにより、チューブ10の平坦面11,11の変形を抑制して凹部や凸部が形成されてしまうのを回避することが可能になる。
When the
上記のようにして得られたチューブ10とフィン5とを交互に配列してコア2を形成し、このコア2の外端部にエンドプレート6,6を配置する。
The
その後、各チューブ10の両端部を左右のヘッダタンク3、4のチューブ挿入孔3c,4cに挿入する。このとき、チューブ10の縮管部15をチューブ挿入孔3c,4cよりもヘッダタンク3,4内側まで挿入する。チューブ10の挿入時、チューブ10の平坦面11,11には凸部が形成されていないので、スムーズに挿入することができるとともに、ヘッダタンク3,4の変形を防止することができる。
Thereafter, both ends of each
コア2とヘッダタンク3、4とを一体化した後、ろう付け用の炉内へ搬送して加熱し、各部のろう材を溶融させてろう付け箇所に行き渡らせる。このとき、チューブ10の平坦面11,11には凹部が形成されていないので、チューブ10の外面とチューブ挿入孔3cの周縁部とを全周に亘って確実にろう付けすることが可能になる。
After the
以上説明したように、この実施形態によれば、チューブ10の縮管部15の断面を外部空気の流れ方向に長い矩形としたので、縮管部15を形成する際にチューブ10を構成する材料を矩形の角部を形作るように逃がすことができる。これにより、チューブ10の平坦面11,11に作用する圧縮力を低減することができるので、平坦面11,11に凹部や凸部が形成されるのを抑制することができる。その結果、チューブ10とヘッダタンク3,4とのろう付けを良好にできるとともに、チューブ10の挿入時にヘッダタンク3,4が変形しないようにして不良品の発生を抑制できる。
As described above, according to this embodiment, since the cross section of the contracted
また、図9に示す変形例のように、チューブ10には、断面の長軸方向の寸法がチューブ10の長手方向中間部の断面の長軸方向の寸法よりも短くなるように形成された第1縮管部30と、断面の長軸方向の寸法が該第1縮管部30の断面の長軸方向の寸法よりも短くなるように形成された第2縮管部31とがチューブ10の長手方向に連続して設けられていてもよい。第1縮管部30の縮管量は、チューブ10の平坦面11に凸部や凹部ができない程度に小さめに設定されている。
Further, as in the modification shown in FIG. 9, the
第2縮管部31は、本発明の縮管部を構成するものであり、チューブ10の端部に位置付けられるとともに、断面形状が上記縮管部15と同様に外部空気の流れ方向に長い矩形とされている。よって、第2縮管部31のの外面のうち、断面の長軸方向に延びる上下両側面は、外部空気の流れ方向に沿って互いに平行に延びる平坦面31a,31aで構成されている。また、第2縮管部31の外面のうち、断面の短軸方向に延びる前後両面は、上下方向に延びる平坦面31b,31bで構成されている。
The second contracted
さらに、変形例のチューブ10には、第1縮管部30とチューブ10の長手方向中間部との間に第1段差部32,32が形成され、第1縮管部30と第2縮管部31との間に第2段差部33,33が形成される。
Furthermore, in the
チューブ10の挿入量は、第2縮管部31がヘッダタンク3のチューブ挿入孔3cよりもヘッダタンク3内側に位置するように、かつ、第1段差部32,32がチューブ挿入孔3cの周縁部にヘッダタンク3の外側から当接するように設定されている。従って、第1縮管部30の外面がチューブ挿入孔3cの周縁部にろう付けされることになる。この変形例のものにおいても、第2縮管部31を成形する際にチューブ10を構成する材料を矩形の角部を形作るように逃がすことができる。
The insertion amount of the
よって、チューブ10に第1及び第2縮管部30,31を設ける場合に、第2縮管部31をチューブ10の端部に位置付けて断面形状を外部空気の流れ方向に長い矩形としたので、チューブ10とヘッダタンク3,4とのろう付けを良好にできるとともに、チューブ10の挿入時にヘッダタンク3,4が変形しないようにして不良品の発生を抑制できる。
Therefore, when the first and second contracted
尚、上記実施形態では、本発明にかかるチューブ10を車両用空調装置の熱交換器の伝熱管として用いた場合について説明したが、これに限らず、各種熱交換器の伝熱管として用いることができる。
In addition, although the said embodiment demonstrated the case where the
また、チューブ10の縮管部15,30,31の成形方法は上記した方法に限られるものではなく、断面の長軸方向に加工力を加える方法であればよい。
In addition, the method for forming the contracted
以上説明したように、本発明にかかる熱交換器用チューブは、例えば、車両用空調装置の伝熱管として使用できる。 As described above, the heat exchanger tube according to the present invention can be used as, for example, a heat transfer tube of a vehicle air conditioner.
1 熱交換器
2 コア
3,4 ヘッダタンク
3c,4c チューブ挿入孔
10 チューブ
15 縮管部
17 段差部
30 第1縮管部
31 第2縮管部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記チューブは外部空気の流れ方向に長い形状の断面を有する扁平チューブであり、
上記チューブの長手方向の端部には、断面の長軸方向の寸法が該チューブの長手方向中間部の断面の長軸方向の寸法よりも短くなるように形成された縮管部が設けられ、
上記チューブの縮管部の断面形状は、外部空気の流れ方向に長い矩形であることを特徴とする熱交換器用チューブ。 In a heat exchanger tube configured to be inserted into a tube insertion hole formed in a header tank through which a heat exchange medium flows and connected to the header tank, and to exchange heat between the heat exchange medium and external air,
The tube is a flat tube having a long cross section in the flow direction of external air,
At the end portion in the longitudinal direction of the tube, a contracted tube portion formed so that the dimension in the major axis direction of the cross section is shorter than the dimension in the major axis direction of the cross section in the longitudinal middle portion of the tube is provided.
The tube for a heat exchanger, wherein a cross-sectional shape of a contraction tube portion of the tube is a rectangle that is long in a flow direction of external air.
上記チューブには、断面の長軸方向の寸法が該チューブの長手方向中間部の断面の長軸方向の寸法よりも短くなるように形成された第1縮管部と、断面の長軸方向の寸法が該第1縮管部の断面の長軸方向の寸法よりも短くなるように形成された第2縮管部とが上記チューブの長手方向に連続して設けられ、
上記第2縮管部は、上記チューブの端部に位置付けられるとともに、断面形状が外部空気の流れ方向に長い矩形であることを特徴とする熱交換器用チューブ。 In the heat exchanger tube according to claim 1,
The tube has a first contracted tube portion formed so that the dimension in the major axis direction of the cross section is shorter than the dimension in the major axis direction of the cross section of the middle portion in the longitudinal direction of the tube; A second contraction tube portion formed so that the dimension is shorter than the dimension in the major axis direction of the cross section of the first contraction tube portion is provided continuously in the longitudinal direction of the tube;
The second contraction tube portion is positioned at an end portion of the tube and has a cross-sectional shape of a rectangle that is long in the flow direction of the external air.
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