JP2017125634A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
Description
伝熱管の細径化、薄肉化に伴い、同等直径の配管を差し込むための差込形状を二次拡管にて成形する場合、拡管前の直径に対して、拡管後の直径への変化率が大きくなる。接続配管の直径を小さくすると変化率を抑えることができるが、管内の流路断面積が減少し圧力損失が大きくなるため、性能が低下するおそれがある。接続配管の直径は伝熱管と同等とする必要が有るので、拡管率増大の抑制は困難である。二次拡管率が大きく、しかも伝熱管の肉厚が薄いと、二次拡管の際に伝熱管に割れが発生し良好なろう付状態が得られない問題がある。
このような薄肉化の問題等を解決し耐圧性能を向上するため、伝熱管の二次拡管を施さずに接続配管と接続するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
その課題解消のために、細径化または薄肉化した伝熱管を二次拡管する場合、伝熱管の肉厚に偏肉が有ると、肉厚差から周方向の材料伸びに差が生じ伝熱管の管端が傾くといった問題もある。この傾きにより、接続配管の組立性が悪化し、例えば自動機等で組立を行う場合、組付不良や配管の脱落に繋がり、生産性が悪化する等の問題が生じる。
図1は本発明の実施の形態1による熱交換器を説明するための組立過程における伝熱管と接続配管との接続部を模式的に示す要部断面図である。図において、熱交換器は、所定間隔で積層された薄板状の複数のフィン1と、複数のフィン1を積層方向に貫通して、図における上端部がフィン1の積層体10の上端部10aから突出された突出部21を有する伝熱管2と、積層体10の上端部10aに配設され、伝熱管2の挿通位置に対応するようにバーリング加工によって突出形成された円筒状の挿通孔3aを形成している挿通孔形成部からなる拡管部保護部材5を有するサイドプレート3と、伝熱管2の突出部21に矢印A方向へ挿入して接続される接続配管4を備えている。
また、伝熱管2の図における下端部の構成は特に限定されるものではなく、例えば図1における上端部側の構成と同様でもよいし、U字状に形成された伝熱管を積層体の下端部側から挿通して該伝熱管の一端部と他端部の双方が図1のように上方に突出された形態にしても良い。
拡管部保護部材5は、配管包囲部21aの外周部をほぼ覆う高さに形成され、配管包囲部21aを成形するときの径方向への拡管寸法を規制し得る剛性を保持しており、二次拡管加工を施す際に、伝熱管2の周方向の肉厚差による径方向への拡管寸法のばらつきを抑制し、伝熱管が均等に押し広げられるように作用するため、伝熱管2の管端に割れが生じることを防止し、また、肉厚差から発生する傾きを防止して、良好なろう付性や組立性を得ることを可能としている。
二次拡管を施す際に、サイドプレート3に設けた拡管部保護部材5が配管包囲部21aを成形するときの径方向への拡管寸法を規制していることによって、伝熱管2の周方向の伸びの肉厚差によるばらつきが抑制されて、伝熱管2の突出部21は均等に押し広げられる。このため、フレア形状部21bを成形する際にも、突出部21の先端に割れが生じることがなくなる。また、肉厚差から発生する傾きを防止することができる。
なお、伝熱管2と接続配管4のろう付の際に、ろう材がこぼれることにより、サイドプレート3と伝熱管2が接合される場合があるが、特に問題はない。また、例えば先行技術文献のように、接続配管の外径を細くする必要もないため、管内の圧力損失の増加を抑えることができ、所期の性能を満足した熱交換器を得ることができる。
図2は本発明の実施の形態2による熱交換器を説明するための組立過程における伝熱管と接続配管との接続部を模式的に示す要部断面図である。図において、サイドプレート3Aは従来のものと同様の板状で、バーリング加工によって突出形成された図1に示す加工部は存在しない。一方、円筒状の配管包囲部21aの外周面に対して密接されて、径方向への拡管寸法を規制し得る拡管部保護部材5Aとして、円筒状でサイドプレート3Aとは独立した別部材からなるリング状スリーブ材が設けられている。また、伝熱管2とサイドプレート3Aとは、フィン1の積層体10の最外部にサイドプレート3Aを配置した後、伝熱管2を一次拡管するときに、フィン1のかしめ固定に続いてかしめ固定される。その他の構成は実施の形態1と同様である。
図3は本発明の実施の形態3による熱交換器を説明するための組立過程における伝熱管と接続配管との接続部を模式的に示す要部断面図である。なお、図3はろう付前の状態を示している。図において、伝熱管2の突出部21は二次拡管されておらず、一次拡管されたときの外径を保持しており、その突出部21の端部に、該突出部21と実質的に同一径の接続配管4が突き合わされるように配設されたろう付前の状態を示している。接続配管包囲部材6Aは伝熱管2の突出部21とは独立した別部材によって構成された筒状スリーブ材からなっている。接続配管包囲部材6Aの配管包囲部6aは円筒状で、その下半部は拡管されておらず、配管包囲部6aの上半部は拡管されてサイドプレート3のバーリング加工によって一体的に形成された拡管部保護部材5に対してかしめ固定され、接続配管4の挿入側端部にはフレア形状部6bが形成されている。
組立の際には、複数枚積層されたフィン1の積層体10の最外部にサイドプレート3が配置され、伝熱管2をフィン1及びサイドプレート3の挿通孔3aに挿入した後、伝熱管2を一次拡管することにより、フィン1と伝熱管2がかしめ固定される。その後、接続配管包囲部材6Aをサイドプレート3の挿通孔3aへ挿入し、接続配管包囲部材6Aの配管包囲部6aの上半部を一次拡管することにより、接続配管包囲部材6Aとサイドプレート3の拡管部保護部材5がかしめ固定される。この際、接続配管包囲部材6Aの管端にはフレア形状部6bが形成される。なお、接続配管包囲部材6Aの一次拡管後に後工程でフレア形状を形成する独立工程でもよい。
なお、加工順序としては、予め、接続配管包囲部材6Aがサイドプレート3の拡管部保護部材5と拡管によりかしめ固定された状態のものを前工程で作成しておき、その接続配管包囲部材6Aとサイドプレート3の組立品を、フィン1に一次拡管によりかしめ固定された伝熱管2の突出部21に差し込むようにしてもよい。
図4は本発明の実施の形態4による熱交換器を説明するための組立過程における伝熱管と接続配管との接続部を模式的に示す要部断面図である。図において、バーリング加工によって突出形成された挿通孔3aを形成している拡管部保護部材5を有する図1と同様の形状のサイドプレート3は、バーリング加工による突出方向が、図における下方向、即ち、伝熱管2の突出端からフィン1へ向かう方向で、実施の形態1とは逆に配設されている。その他の構成は実施の形態1と同様である。
21a 配管包囲部、21b フレア形状部、3、3A サイドプレート、
3a 挿通孔、4 接続配管、5 拡管部保護部材(挿通孔形成部)、
5A 拡管部保護部材(リング状スリーブ材)、6 接続配管包囲部材、
6A 接続配管包囲部材(筒状スリーブ材)、6a 配管包囲部、6b フレア形状部、
B 接続部。
Claims (7)
- 所定間隔で積層された複数のフィンを積層方向に貫通して、該フィンの積層体の端部から突出された突出部を有する伝熱管と、この伝熱管の前記突出部に接続された接続配管との接続部を備えた熱交換器であって、前記接続部は、前記接続配管の先端部を受入れてその外周囲を包囲する配管包囲部と該配管包囲部に連なる配管受入側の端部にフレア形状部を有し拡管によって形成された接続配管包囲部材と、前記接続配管包囲部材の配管包囲部の外周面に対して密接され該配管包囲部の径方向への拡管寸法を規制した拡管部保護部材とを備えたことを特徴とする熱交換器。
- 前記接続配管包囲部材は、前記伝熱管の突出部からなり、前記配管包囲部は、内径が前記伝熱管の前記フィンを貫通する部分の外径よりも大に拡管されたものであることを特徴とする請求項1記載の熱交換器。
- 前記接続配管包囲部材は、前記伝熱管の突出部と前記接続配管との接続部の外周面と、前記拡管部保護部材との間に装置され、前記配管包囲部が前記伝熱管の前記突出部の外周面及び前記接続配管の外周面に対してクリアランスを介して包囲するように形成された筒状スリーブ材からなることを特徴とする請求項1記載の熱交換器。
- 前記フィンの積層体の積層方向端部に配設されたサイドプレートを備え、前記拡管部保護部材は、該サイドプレートにおける前記伝熱管の突出部を挿通させる挿通孔部分にバーリング加工によって突出形成された円筒状の挿通孔形成部からなることを特徴とする請求項1から請求項3までの何れかに記載の熱交換器。
- 前記サイドプレートは、前記挿通孔形成部の突出端の側を、前記積層体の反対方向に向けて配設されてなることを特徴とする請求項4記載の熱交換器。
- 前記サイドプレートは、前記挿通孔形成部の突出端の側を、前記積層体の方向に向けて配設されてなることを特徴とする請求項4記載の熱交換器。
- 前記拡管部保護部材は、前記接続配管包囲部材をかしめ固定し得る剛性を有するリング状スリーブ材からなることを特徴とする請求項1から請求項3までの何れかに記載の熱交換器。
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