JP2017058065A

JP2017058065A - 熱交換器用偏平チューブの製造方法及びその方法による偏平チューブ

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Publication number: JP2017058065A
Application number: JP2015182697A
Authority: JP
Inventors: 植木浩貴; Hirotaka Ueki; 竹内賢二; Kenji Takeuchi; 伊神多加司; Takashi Igami
Original assignee: T Rad Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2035-09-16
Also published as: JP6559517B2

Abstract

【課題】中間に仕切部を有する偏平チューブを一対の同形状のプレートによって形成したものにおいて、両プレート間のろう付の信頼性を向上させること。【解決手段】プレート２の外面側にろう材１を配置し、一方のプレート２の平坦面３と他方のプレート２の仕切部４との接触部に仮溶接１３を形成した後に、一対のプレート２間を炉内でろう付する。【選択図】図１

Description

本発明は、表面にろう材が被覆又は配置される条材を曲折して、一対のプレートを形成するとともに、その幅方向の中間部に仕切部を一体に形成した熱交換器の偏平チューブの製造方法およびその方法にかかる偏平チューブに関する。

下記特許文献１に記載の偏平チューブの製造方法は、プレートの幅方向の一端部及び他端部に巻き締め部を形成し、その中間部に仕切部を突設形成した一対の同一形状のプレートをその両端縁で巻き締めたものである。
そして、仕切の頂部に定間隔にろう材浸透用の欠切部を形成し、一対のプレートを重ね合わせた後にそれを炉内に搬入し、プレートの外面側のろう材を仕切部のスリットを介して浸透させ、仕切部とそれに対向する平坦面との間を一体的にろう付け固定するものである。
次に、特許文献２に記載の発明は、一対の皿状のプレートの平坦面に複数の仕切部をその幅方向に互いに離間して配置し、各プレートの両縁部どうしを巻き締めたものである。

特開２０１５−７８８２１号公報特開２００９−１７４８４３号公報

本発明者の実験によれば、従来の偏平チューブの製造方法においては、一対のプレートの両端縁どうしを巻き締めた後に、炉内で一体にろう付した時、その仕切部とそれに接触する平坦面とのろう付の信頼性にかける欠点があった。
そこで、本発明は一対の同形状のプレートどうしを炉内でろう付する際に、一対のプレートどうしを確実にろう付できる、信頼性の高い製造方法を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、それぞれ外面側と内面の少なくとも一方にろう材(1)が被覆または配置される金属板により一対のプレート(2)(2)を成形し、
前記一対のプレート(2)(2)の平坦面(3)の幅方向の中間に、一以上の仕切部(4)をその両プレート(2)(2)の長手方向へ一直線上に延在し、
両プレート(2)(2)の幅方向の両端縁どうしを互いに閉め巻き締めてなる熱交換器用偏平チューブの製造方法において、
一方のプレート(2)の前記仕切部(4)を他方のプレート(2)の前記平坦面(3)に当接し、両プレート(2)の両縁部を巻締める工程と、
前記一直線上の位置で、部分的に一方のプレート(2)と他方のプレート(2)との間を仮溶接する工程と、
次いで一対のプレート(2)(2)を炉内で一体にろう付する工程と、
を具備する熱交換器用偏平チューブの製造方法である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の熱交換器用偏平チューブの製造方法において、
前記他方のプレート(2)の当接位置の一直線上に、プレート(2)の厚み方向に貫通するろう材浸透用のスリット(5)を所定間隔ごとに形成しておくと共に、前記仕切部(4)上にフラックス(10)を予め塗布しておく工程を有する熱交換器用偏平チューブの製造方法である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の熱交換器用偏平チューブの製造方法において、
前記スリット(5)の外面側の縁に、横断面が前記仕切部(4)側へ向け凹陥したろう材侵入用の微小な案内溝(5a)を形成しておく工程を有する熱交換器用偏平チューブの製造方法である。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の熱交換器用偏平チューブの製造方法において、
前記スリット(5)は、各プレート(2)の平坦面(3)に外面側から内面側に貫通して、隙間付きスリット(5c)を形成する工程と、
前記隙間付きスリット(5c)のプレート(2)の内面側を平坦に成形して、貫通部(5b)を形成するとともに、その外面側に前記微小な案内溝(5a)を形成する工程と、
を具備する熱交換器用偏平チューブの製造方法である。

請求項５に記載の発明は、請求項３または請求項４のいずれかに記載の熱交換器用偏平チューブの製造方法において、
前記仕切部(4)は、平坦面の幅方向の中間を山形に折り曲げ、次いでその山形の両斜面どうしを重ね合わせて密着させる工程と、
その頂部(4a)を平坦面(3)側に平行に押し潰す工程と、
を具備する熱交換器用偏平チューブの製造方法である。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５に記載のいずれかの熱交換器用偏平チューブの製造方法において、
各プレート(2)(2)は、その一端側に、端部外周が円弧状で、チューブ軸線に垂直な横断面がＵ字状の第１巻締め部(6)を形成し、
プレート(2)(2)の他端側に、前記第１巻締め部(6)の内周に整合する外周を有し、曲率半径が第１巻締め部(6)のそれよりプレート(2)の板厚分小径で内側に板厚分の段付き(8)を介して、第２巻締め部(9)を形成し、
一方のプレート(2)の第１巻締め部(6)と、他方のプレート(2)の第２巻締め部(9)とが、互いに抱持されるように、各プレート(2)の幅方向の両縁を逆向きに配置し、
各プレート(2)の両端どうしを互いに巻締めて、偏平チューブを形成したことを特徴とする熱交換器用偏平チューブの製造方法である。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の熱交換器用偏平チューブの製造方法において、
前記第２巻締め部(9)の前記段付き(8)に、整合するように第１巻締め部(6)の先端縁を横断面鋭角の鋭角縁(12)を形成した熱交換器用偏平チューブの製造方法である。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の熱交換器用偏平チューブの製造方法により製造された熱交換器用偏平チューブにおいて、
前記一対のプレート(2)(2)が同一形状に形成されたものであることを特徴とする熱交換器用偏平チューブである。

本発明の熱交換器の偏平チューブの製造方法は、一方のプレート２の前記仕切部３の当接位置で、部分的に一方のプレート２と他方のプレート２との間を仮溶接し、次いで一対のプレート２、２を炉内で一体にろう付するものである。
その仮溶接により、一対のプレート２、２を仕切部４の位置で確実に接触させた状態で、一対のプレート間をろう付できるので、一方のプレート２の仕切部４と、他方のプレート２の平坦面３との間のろう付を確実に実効することができ、信頼性の高い偏平チューブを提供できる。

上記構成において、請求項２に記載の発明のように、他方のプレート２の当接位置の一直線上に、プレート２の厚み方向に貫通するろう材浸透用のスリット５を所定間隔ごとに形成しておくと共に、仕切部４上にフラックスを予め塗布しておく場合には、
当接した仕切部４と平坦面３との間を、ろう材１がスリット５を介して浸透するので、確実なろう付を行うことができる。

上記構成において、請求項３に記載の発明のように、前記スリット５の外面側の縁に、前記仕切部４側へ向け凹陥したろう材侵入用の微小な案内溝５ａを形成しておく場合には、
外面のろう材１を、案内溝５ａを介してスリット５内に浸透させて、仕切部４の頂部４ａと平坦面３との間のろう付の信頼性を確保できる。

上記構成において、請求項４に記載の発明のように、一方のプレート２のスリット５を、各プレート２の平坦面３にプレート２の外面側から内面側に貫通させ、次いでその隙間付きスリット５ｃの内面側を平坦に成形して、貫通部５ｂを形成し、その外面側に微小な案内溝５ａを形成する場合には、案内溝５ａの形成を容易且つ確実にできる。

上記構成において、請求項５に記載の発明のように、前記仕切部４の成形を、先ず山形に折り曲げ、その斜面どうしを重ね合わせて密着させ、その頂部４ａを平坦面３に平行に押し潰した場合には、仕切部４の頂部４ａを確実に平坦にして、その先端面を対向するプレート２の内面に密着させて、ろう付を行うことができる。それによりろう付の信頼性を向上できる。

上記構成において、請求項６に記載の発明のように、各プレート２、２の一端に第１巻締め部６を形成し、他端側に、曲率半径がプレート２の板厚分小径の第２巻締め部９を段付き８を介して形成し、同一形状の各プレート２、２どうしを互いに逆向きにして巻締めた場合には、製造が容易な偏平チューブを量産できる。

上記構成において、請求項７に記載の発明のように、第２巻締め部９の段付き８に、整合するように第１巻締め部６の先端縁を横断面鋭角の鋭角縁１２を形成した場合には、一対のプレート２、２どうしを互いに巻締めると、一方のプレート２の先端縁１２が他方のプレート２の段付き８に接続され、外周の継目が塞がれた偏平チューブとなり、それが挿通されるチューブプレートの孔との間や、隣接するフィンとの間に隙間のないろう付が可能となる。

上記いずれかに記載の方法により製造された偏平チューブのように、一対のプレート２、２を同一形状に形成したものとした場合、チューブの製造を容易に行うことができ、ろう付性のよい熱交換器を構成できる。

本発明の偏平チューブの分解斜視図およびその組立て状態を示す斜視図。同偏平チューブの平面図及び背面図、並びに縦断面図、横断面図及びその拡大図。同実施例の仮溶接部13であって図１（Ｂ）III−III断面拡大図、そのろう付後の拡大図。図１（Ｂ）IV−IV断面拡大図、同ろう付後の拡大図。同偏平チューブに用いるプレート２の成形を順に示す第一工程の説明図。同第２工程を順に示す説明図。同第３工程を順に示す説明図。同第４工程を順に示す説明図。一対のプレートどうしを巻き締めた状態を示す横断面図。

次に、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図１（Ａ）は、その偏平チューブのろう付前の分解斜視図であり、同図（Ｂ）は、同組立て状態の斜視図である。
同図に示す如く、この偏平チューブは一対の同一形状のプレート２を成形し、次いで、その一対のプレート２の仕切部４の頂部４ａにフラックス１０を配置した状態で、一対のプレート２を互いに逆向きに重ね合わせ、その幅方向の両端縁を巻き締めて、偏平チューブ１５を形成するものである。

この同一形状のプレート２は、図５〜図８の各工程により、成形される。
本発明を説明するに当たり、プレート２に形成される仕切部４が一直線上に延在する方向を長手方向とする。つまり、図１（Ｂ）に示す如く、プレート２どうしを仮組みした際のチューブ軸線の方向である。
先ず、図５（Ａ）に示す如く、プレート２を形成するアルミニウム製の金属板１６を用意する。好ましくは、図３及び図４に示す如く、その金属板１６としてクラッド材（芯材としてＡ３００３材、ろう材１（芯材外面側）としてＸ４３４３、犠牲陽極材１４（芯材内面側）としてＡ７０７２材）を用いる。芯材、ろう材１、犠牲陽極材１４の材質は、任意である。なお、プレート２をステンレス板で構成する場合には、バインダを介して、粉末のろう材をプレートの外面側に被着させる。
次いで、同図（Ｂ）の如く、その金属板１６の幅方向の中間部を、この例では３か所、互いに離間して山形に折り曲げる。さらに、同図（Ｃ）、（Ｅ）の如く、その山形の両斜面を互いに突き合わせて仕切部４を成形する。次いで、同図（Ｄ）、（Ｆ）の如く、その仕切部４の頂部４ａを平坦面３に平行になるように押し潰す。この仕切部４は、プレート２の長手方向に一直線上に延在する。

次に、図６に示す如く、一対の仕切部４間の幅方向の中間に、断続的に外面側から内面側にプレート２の厚み方向に貫通することにより、僅かな隙間を有する隙間付きスリット５ｃを金属板１６の長手方向に間欠的に形成する。この時、隙間付きスリット５ｃの縁部は、内面側に反返っている。
次いで、図７の（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、金属板１６の内面側を基準として、反返った隙間付きスリット５ｃの縁部を押し込み、閉塞することによって、それぞれ幅の狭小なスリット５が形成される。スリット５の内面側は、平坦な貫通孔５ｂが形成される。
そして、その外面側には、前記貫通後の閉塞工程の際、その貫通孔５ｂの縁にプレート２の長手方向に垂直な横断面が僅かに凹陥する案内溝５ａが形成される。即ち、図６において、外面側から内面側に隙間付きスリット５ｃを形成することにより生じたそのスリット５ｃの縁部が、図７（Ｂ）において、外側に僅かな断面Ｖ字状部を形成することにより、案内溝５ａは成形される。

次いで、金属板１６の図７（Ａ）における右端には、鋭角縁１２が形成される。この鋭角縁１２は、一例として次のようにして形成できる。図７（Ｃ）に示す如く、金属板１６の縁部を軸線が直線な第１ローラ１７と、縁部が斜めに形成された第２ローラ１８との間に供給し、塑性変形により、金属板１６の右端に鋭角縁１２を形成するものである。
この鋭角縁１２は、図７（Ｄ）に示す如く、金属板１６の左端の第２巻締め部９の根元部に設けられた段付き８に整合する。そして、図７（Ｄ）に示す如く、プレート２の左端及び右端は、金属板１６の平坦面３に対して一旦、直角に折り曲げられた後に、図９に示す偏平チューブが形成されるように、その偏平チューブの軸線に垂直な横断面がＵ字状になるよう曲折される。

図８において、右側の第１巻締め部６の端部外周は円弧状に形成され、左側の第２巻締め部９の外周は右側の第１巻締め部６の内周に整合する。それとともに、第２巻締め部９の曲率半径は、第１巻締め部６の曲率半径に対して、金属板１６の板厚分だけ小であるとともに、その付根に斜めの段付き８が形成される。この段付き８は金属板１６の板厚分だけ平坦面３側に斜めに形成される。
なお、同図（Ｂ）、図２（Ｄ）、図３（Ａ）、図４（Ａ）に示す如く、各仕切部４の頂部４ａの上面にはフラックス１０が付着される。

これらのプレート２は、予め、その長手方向の所定長さごとに切断されている。そして、一対の同一形状のプレート２を互いに逆向きに重ね合わせ、図９の如く、組立てる。なお、同図において、第２巻締め部９は一旦、第１巻締め部６の内側に収納された後に、第１巻締め部６がその外周に折り曲げられるものである。

図１〜図２に示す如く、各プレート２の表面には、仕切部４とスリット５との間にディンプル１１が突設形成される（図５〜図８では省略する）。ただし、ディンプル１１の有無は任意のものであり、必ず必要となるものではない。
図４（Ａ）は、スリット５の形成位置を示す図１（Ｂ）のIV-IV矢視断面図である。一方のプレート２のスリット５の位置は、相対する他方のプレート２の仕切部４の平坦な頂部４ａのセンター位置に来るよう、プレート成型工程で調整される。

図３（Ａ）は、図１（Ｂ）のIII-III矢視断面図であり、仮溶接１３の位置での仕切部４と平坦面３との接続状態を示している。図１（Ｂ）、図３（Ａ）に示す如く、一対のプレート２の両端部を互いに嵌着して巻き締めた後に、仕切部４及びスリット５が重なり合った仮想ライン上で適宜位置に、好ましくはレーザ溶接により仮溶接１３され、偏平チューブの仮固定が行われる。この仮溶接１３の溶け込み深さは、仕切部４の芯材位置まで達することが好ましい。
この仮固定の構造により、一対の対向するプレート２間が浮き上がらないように保持され、チューブプレートへの偏平チューブの挿通時のプレートずれ、端部の潰れ、巻き締め部のずれにおけるろう漏れ等を防止することができ、結果として、その偏平チューブを用いた熱交換器の信頼性が向上する。

次いで、組立てられた偏平チューブ１５の両端部は図示しないチューブプレートの偏平孔に挿通されるとともに、各偏平チューブ１５間に図示しないコルゲートフィン（又はプレートフィン）が配置されて、熱交換器のコアを形成し、そのコア全体を治具で固定した状態で、高温の炉内に搬入される。
そして、各プレート２の表面に被覆されたろう材１が溶融し、その溶融ろう材がスリット５の案内溝５ａから貫通部５ｂを通り偏平チューブ１５の内部に浸透し、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）に示す如く、フラックス１０を介して仕切部４とそれに対向する平坦面３との間がろう付けされる。図４（Ｂ）は、スリット５の位置で、ろう付後の仕切部４と平坦面３との状態を示す。

なお、第２巻締め部９と第１巻締め部６とは、図２（Ｄ）に示す如く、互いに密着して巻き締められるとともに、第１巻締め部６の鋭角縁１２と第２巻締め部９の斜めの段付き８とが密着し、そこに隙間がないように形成される。

上記実施例において、仕切部４の頂部４ａにフラックスを塗布するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、偏平チューブの外面側で、スリット上にフラックスを塗布し、ろう材とともに、ろう材浸透用のスリット５を介して偏平チューブの内部に供給してもよい。
また、スリット５の形状は、図１等に図示された細長いものに限定されず、ミシン目（連続した小穴）状のものであってもよい。

本発明の偏平チューブは、エンジン冷却水冷却用ラジエータや、空調用熱交換器、ＥＧＲクーラその他の熱交換器に利用できる。

１ろう材
２プレート
３平坦面
４仕切部
４ａ頂部
５スリット
５ａ案内溝
５ｂ貫通部
５ｃ隙間付きスリット
６第１巻締め部
８段付き
９第２巻締め部

１０フラックス
１１ディンプル
１２鋭角縁
１３仮溶接
１４犠牲陽極材
１５偏平チューブ
１６金属板
１７第１ローラ
１８第２ローラ

Claims

それぞれ外面側と内面の少なくとも一方にろう材(1)が被覆または配置される金属板により一対のプレート(2)(2)を成形し、
前記一対のプレート(2)(2)の平坦面(3)の幅方向の中間に、一以上の仕切部(4)をその両プレート(2)(2)の長手方向へ一直線上に延在し、
両プレート(2)(2)の幅方向の両端縁どうしを互いに閉め巻き締めてなる熱交換器用偏平チューブの製造方法において、
一方のプレート(2)の前記仕切部(4)を他方のプレート(2)の前記平坦面(3)に当接し、両プレート(2)の両縁部を巻締める工程と、
前記一直線上の位置で、部分的に一方のプレート(2)と他方のプレート(2)との間を仮溶接する工程と、
次いで一対のプレート(2)(2)を炉内で一体にろう付する工程と、
を具備する熱交換器用偏平チューブの製造方法。
請求項１に記載の熱交換器用偏平チューブの製造方法において、
前記他方のプレート(2)の当接位置の一直線上に、プレート(2)の厚み方向に貫通するろう材浸透用のスリット(5)を所定間隔ごとに形成しておくと共に、前記仕切部(4)上にフラックス(10)を予め塗布しておく工程を有する熱交換器用偏平チューブの製造方法。
請求項２に記載の熱交換器用偏平チューブの製造方法において、
前記スリット(5)の外面側の縁に、横断面が前記仕切部(4)側へ向け凹陥したろう材侵入用の微小な案内溝(5a)を形成しておく工程を有する熱交換器用偏平チューブの製造方法。
請求項３に記載の熱交換器用偏平チューブの製造方法において、
前記スリット(5)は、各プレート(2)の平坦面(3)に外面側から内面側に貫通して、隙間付きスリット(5c)を形成する工程と、
前記隙間付きスリット(5c)のプレート(2)の内面側を平坦に成形して、貫通部(5b)を形成するとともに、その外面側に前記微小な案内溝(5a)を形成する工程と、
を具備する熱交換器用偏平チューブの製造方法。
請求項３または請求項４のいずれかに記載の熱交換器用偏平チューブの製造方法において、
前記仕切部(4)は、平坦面の幅方向の中間を山形に折り曲げ、次いでその山形の両斜面どうしを重ね合わせて密着させる工程と、
その頂部(4a)を平坦面(3)側に平行に押し潰す工程と、
を具備する熱交換器用偏平チューブの製造方法。
請求項１〜請求項５に記載のいずれかの熱交換器用偏平チューブの製造方法において、
各プレート(2)(2)は、その一端側に、端部外周が円弧状で、チューブ軸線に垂直な横断面がＵ字状の第１巻締め部(6)を形成し、
プレート(2)(2)の他端側に、前記第１巻締め部(6)の内周に整合する外周を有し、曲率半径が第１巻締め部(6)のそれよりプレート(2)の板厚分小径で内側に板厚分の段付き(8)を介して、第２巻締め部(9)を形成し、
一方のプレート(2)の第１巻締め部(6)と、他方のプレート(2)の第２巻締め部(9)とが、互いに抱持されるように、各プレート(2)の幅方向の両縁を逆向きに配置し、
各プレート(2)の両端どうしを互いに巻締めて、偏平チューブを形成したことを特徴とする熱交換器用偏平チューブの製造方法。
請求項６に記載の熱交換器用偏平チューブの製造方法において、
前記第２巻締め部(9)の前記段付き(8)に整合するように、第１巻締め部(6)の先端縁を横断面鋭角の鋭角縁(12)を形成した熱交換器用偏平チューブの製造方法。
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の熱交換器用偏平チューブの製造方法により製造された熱交換器用偏平チューブにおいて、
前記一対のプレート(2)(2)が同一形状に形成されたものであることを特徴とする熱交換器用偏平チューブ。