JP2555454B2 - パイプオンシート型熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

パイプオンシート型熱交換器及びその製造方法

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    • F28F2275/02Fastening; Joining by using bonding materials; by embedding elements in particular materials
    • F28F2275/025Fastening; Joining by using bonding materials; by embedding elements in particular materials by using adhesives

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本願発明は、連続蛇行曲げ加工した銅パイプを、シー
トとの接触部を偏平にプレス加工して接着剤によりシー
ト上に固着してなるパイプオンシート型熱交換器、及び
その製造方法に関するもである。
(従来技術及びその問題点) 従来、連続蛇行曲げ加工したパイプをシート上に固着
してなるパイプオンシート型熱交換器としては、第7図
に示すように曲げ加工したアルミパイプ31を、シート2
との接触部31aを偏平にプレス加工して接着剤3により
シート2上に固着したものや、第8図に示すように曲げ
加工した銅パイプ41を粘着剤付きアルミ箔テープ42でシ
ート2上に被覆固定したものが知られている。
ところでパイプの曲げ加工においては、特に曲げ半径
が小さくパイプの肉厚が薄いような場合には、その加工
が困難であるだけでなく、曲げ部にしわや凹みができる
という問題があった。これを解決するために従来では、
主としてパイプ内部にマンドレルを挿入した状態で曲げ
ることが行なわれていた。しかしマンドレルを用いても
加工が困難であることにかわりはなく、特に長いパイプ
の中間部を曲げ加工する場合は困難であった。しかも潤
滑油を用いた場合には、曲げ加工後にパイプ内部を洗浄
する手間を要し、またパイプ内部の汚染の恐れもあっ
た。そこでマンドレルを用いることなく曲げ加工するこ
とが望まれていた。
外径が8〜9mm程度のパイプを用いて第7図、第8図
に示すような熱交換器を製造する場合において、アルミ
パイプではマンドレルを用いることなく蛇行曲げ加工す
るには肉厚は0.8mmが限界となる。また銅パイプでは経
済性の観点から肉厚が0.3〜0.4mmのものが用いられるた
め、マンドレルを用いることなく蛇行曲げ加工すること
は困難であった。しかもこのような薄肉では銅パイプの
シートとの接触部を偏平にプレス加工する際に、第9図
に示すような座くつ変形部51が生じ、このためパイプと
シートとの接触面積が減り、熱伝導性が悪くなり、また
接着剤による接着力も弱くなるという問題があった。
またアルミパイプを用いた熱交換器では第10図に示す
ように、アルミパイプ31の両端部を銅パイプ32に連結し
なければならず、この連結部33からパイプ31、32内を流
れる冷却媒体が漏れる恐れがあった。
一方、パイプの材質とは無関係に第7図の型の熱交換
器の方が第8図の型のものよりも熱伝導性、製造コスト
等の点において優れていることが知られている。
(発明の目的) 本願発明は、第8図に示すような銅パイプを用いた熱
交換器に比して熱伝導性、製造コスト等を良好にでき、
また第10図に示すようなアルミパイプを用いた熱交換器
に比してパイプ内を流れる冷却媒体の漏れに対する信頼
性を向上できるパイプオンシート型熱交換器を提供する
こと、及びマンドレルを用いて曲げ加工を行なうことに
よる問題点を解消できるとともにパイプとシートとの接
触部を座くつ変形部を生じさせることなく平坦に偏平化
できるパイプオンシート型熱交換器の製造方法を提供す
ることを目的とする。
(発明の構成) 本願の第1の発明は、連続蛇行曲げ加工したパイプを
シート上に固着してなるパイプオンシート型熱交換器に
おいて、D/t≧15(D:外径、t:肉厚)の銅パイプをR/D≦
2.5(R:中心線曲げ半径)の連続蛇行曲げ加工し、銅パ
イプのシートとの接触部を偏平にプレス加工し、銅パイ
プをその偏平部にて接着剤によりシート上に固着したこ
とを特徴とするパイプオンシート型熱交換器である。
本願の第2の発明は、D/t≧15(D:外径、t:肉厚)の
銅パイプをR/D≦2.5(R:中心線曲げ半径)の連続蛇行曲
げ加工する工程と、銅パイプのシートとの接触部を偏平
にプレス加工する工程と、銅パイプをその偏平部にて接
着剤によりシート上に固着する工程とを有するパイプオ
ンシート型熱交換器の製造方法であって、銅パイプ内に
液体を注入し、液体を介して銅パイプ内壁に銅パイプを
弾性変形域と塑性変形域の境界付近の大きさの圧力をか
けた状態で、銅パイプを連続蛇行曲げ加工し、銅パイプ
の偏平化による断面積減少分だけ銅パイプ内壁にかける
液体の圧力を減少させた状態で、銅パイプをプレス加工
するようにしたことを特徴とするパイプオンシート型熱
交換器の製造方法である。
(実施例) 以下、本願発明の実施例を図に基づいて説明する。第
1図はパイプオンシート型熱交換器の一例を示す平面
図、第2図は第1図のII−II断面拡大図である。連続蛇
行曲げ加工された銅パイプ1はシート2との接触部が偏
平に加工されており、その偏平部1aにてシート2上に接
着剤3により固着されている。ここでは銅パイプ1とし
て、外径(D)が8.0mm、肉厚(t)が0.3mmのものを用
いており、曲げ部の中線線曲げ半径(R)は18.0mmとな
っている。即ち銅パイプ1はD/t≧15であり、R/D≦2.5
の範囲内で連続蛇行曲げ加工されている。なお銅パイプ
1のD、t、及びRは2つの上記不等式の範囲内であれ
ば上記値に限るものではない。
このようなパイプオンシート型熱交換器は、第8図の
銅パイプ41を用いた熱交換器に比して熱伝導性、製造コ
スト等が良好となっており、また第10図のアルミパイプ
31を用いた熱交換器に示されるような両端部の連結部33
はないので、第10図の熱交換器に比してパイプ内を流れ
る冷却媒体の漏れに対する信頼性は向上している。
次に上記のパイプオンシート型熱交換器を製造する方
法を第3図、第4図に基づいて説明する。まず銅パイプ
1を曲げ加工するのに用いるパイプベンダについて説明
する。このパイプベンダ10は、回転ロール11と、クラン
プ治具12と、固定具13とで構成されており、回転ロール
11の周面とクランプ治具12との間に挾持され固定具13に
固定された銅パイプ1を、回転ロール11を回転させるこ
とによって曲げ加工するようになっている。ここでは回
転ロール11として、半径(R:中心線曲げ半径)18.0mmの
金属製のものを用いている。クランプ治具12は回転ロー
ル11と一体に回転するよう回転ロール11の周面に接して
配設されている。回転ロール11の周面とクランプ治具12
の回転ロール11周面側には銅パイプ1の径に略等しい幅
の溝11a、12aがそれぞれ形成されており、銅パイプ1は
その溝に嵌まり込んだ状態で回転ロール11の周面とクラ
ンプ治具12との間に挾持されるようになっている。固定
具13にも同様の溝13aが形成されている。
次にパイプベンダ10を用いて銅パイプ1を連続蛇行曲
げ加工し、更に銅パイプ1のシート2との接触部をプレ
ス加工する方法について説明する。第3図に示すよう
に、まず直線状の銅パイプ1の一端1bを溶接により水密
的に閉成し、他端1cに水圧ポンプ14に接続された水管14
aを連結する。水管14aは他端1cを塞ぐように連結する。
なお一端1bは閉塞用の栓により閉成してもよい。次に銅
パイプ1内に水を注入し、銅パイプ1内に充満した水に
水圧ポンプ14から銅パイプ1を弾性変形域と塑性変形域
の境界付近の大きさの圧力を加える。ここでは55〜60kg
/cm2の圧力を加える。なおこの圧力の大きさは銅パイプ
1のD、tの値によって異なるが、水圧ポンプ14により
最適な大きさに容易に設定できる。次に圧力を加えた状
態の銅パイプ1をパイプベンダ10に取付ける。即ち銅パ
イプ1を回転ロール11の周面とクランプ治具12との間に
挾持し、固定具13に固定する。そして回転ロール11を矢
印Aの方向に所定角度だけ回転させる。これにより第4
図に示すように銅パイプ1は曲げ加工される。そしてこ
れを連続して行ない連続蛇行曲げ加工された銅パイプ1
を得る。このような曲げ加工では、銅パイプ1内壁に銅
パイプ1を弾性変形域と塑性変形域の境界付近の大きさ
の圧力がかかっているので、銅パイプ1の曲げ部にしわ
や凹みが生じることはない。しかもマンドレルを用いる
ことなく行なわれるので、容易に行なわれ、また潤滑油
を用いる必要もないため洗浄の手間は省かれ、汚染の恐
れもない。なおここでは銅パイプ1の曲げ加工を回転型
のパイプベンダ10を用いて行なっているが、第11図、第
12図に示すように固定型のパイプベンダ60を用いて行な
ってもよい。パイプベンダ60は、第11図のように固定ロ
ール61の周面とクランプ治具62との間に挾持されたパイ
プ1を、第12図のようにプレッシャー治具63を矢印B方
向に移動させることにより固定ロール61の周面に沿わせ
て曲げ加工するようになっている。
曲げ加工後、銅パイプ1をパイプベンダ10から取外
し、第5図に示すようにプレス機20に取付け、水圧ポン
プ14から加える水圧を40〜50kg/cm2に下げた状態で第6
図に示すようにプレス加工する。水圧を40〜50kg/cm2
下げるのは、プレス加工による銅パイプ1の断面積減少
に伴なう水圧の増加が銅パイプ1の破壊圧力に至らない
ようにするためである。このようなプレス加工では、銅
パイプ1内壁に銅パイプ1の破壊圧力より小さい圧力が
かかっているので、銅パイプ1は破壊することはなく、
また第6図に示すように、シート2への接触部は第9図
に示すような座くつ変形部51が生じることなく平坦に偏
平化される。
プレス加工後、銅パイプ1をプレス機20から取外し、
銅パイプ1から水管14aを取外し、閉成した一端1bを切
落した後、銅パイプ1内から水を流出させ、銅パイプ1
内を乾燥させ、腐蝕を防止するとともに異物の混入を防
止する。なお使用する液体は水の他に溶剤等を使用して
もよい。乾燥後、偏平化された部分1aにて接着剤3によ
りシート2上に固着する。銅パイプ1とシート2との固
着は、偏平化された部分全面が利用されて行なれるの
で、銅パイプ1とシート2との熱伝導性や接着剤3によ
る接着力は良好となる。こうして第1図、第2図に示す
パイプオンシート型熱交換器が得られる。
(発明の効果) 以上のように本願の第1の発明のパイプオンシート型
熱交換器は、D/t≧15(D:外径、t:肉厚)の銅パイプをR
/D≦2.5(R:中心線曲げ半径)の連続蛇行曲げ加工し、
銅パイプ1のシート2との接触部1aを偏平にプレス加工
し、銅パイプ1をその偏平部1aにて接着剤3によりシー
ト2上に固着して構成されているので、第8図に示すよ
うな銅パイプ41を用いた熱交換器に比して熱伝導性、製
造コスト等を良好にでき、また第10図に示すようなアル
ミパイプ31を用いた熱交換器のように両端部を銅パイプ
32に連結する必要はないためパイプ31、32内を流れる冷
却媒体の漏れに対する信頼性を向上できる。
また本願の第2の発明の製造方法によれば、銅パイプ
1内に液体を注入し、液体を介して銅パイプ1内壁に銅
パイプ1を弾性変形域と塑性変形域の境界付近の大きさ
の圧力をかけた状態で、銅パイプ1を連続蛇行曲げ加工
するようにしたので、マンドレルを用いないで曲げ部に
しわや凹みを生じさせることなく、曲げ加工を行なうこ
とができる。従って銅パイプ1を容易に曲げ加工するこ
とができるとともに、潤滑油を必要としないため銅パイ
プ1内の洗浄の手間を省き、銅パイプ1内の汚染を防止
できる。更に銅パイプ1の偏平化による断面積減少分だ
け銅パイプ1内壁にかける液体の圧力を減少させた状態
で、銅パイプ1をプレス加工するようにしたので、銅パ
イプ1のシート2との接触部1aを座くつ変形部51(第9
図)を生じさせることなく平坦に偏平化することができ
る。従って銅パイプ1とシート2との間の熱伝導性や接
着剤3による接着力を良好にできる。
また銅パイプ1内に注入するのは液体であるので、銅
パイプ1内壁を傷つけることはなく、液体の排出は確実
に行なえるので、銅パイプ1内に異物が残留することも
ない。液体としては特に水を用いれば、公害を発生した
り作業員の健康を害したりする心配はなく、また水は安
価で入手容易なものであるので、加工経費を節減でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本願の第1の発明のパイプオンシート型熱交換
器を示す平面図、第2図は第1図のII−II断面拡大図、
第3図、第4図は回転型のパイプベンダを用いた銅パイ
プの曲げ加工工程を示す斜視図、第5図、第6図は銅パ
イプのプレス加工工程を示す縦断面図、第7図はアルミ
パイプを用いた従来のパイプオンシート型熱交換器を示
す縦断面部分図、第8図は銅パイプを用いた従来のパイ
プオンシート型熱交換器を示す縦断面部分図、第9図は
座くつ変形部の生じたパイプを用いたパイプオンシート
型熱交換器を示す縦断面部分図、第10図は第7図の従来
例の平面図、第11図、第12図は固定型のパイプベンダを
用いた曲げ加工工程を示す斜視図である。1……銅パイ
プ、1a……偏平部、2……シート、3……接着剤、10、
60……パイプベンダ、20……プレス機
フロントページの続き (72)発明者 孫谷 不二雄 大阪府大阪市淀川区三国本町3丁目9番 39号 日本アルミニウム工業株式会社内

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】連続蛇行曲げ加工したパイプをシート上に
    固着してなるパイプオンシート型熱交換器において、D/
    t≧15(D:外径、t:肉厚)の銅パイプをR/D≦2.5(R:中
    心線曲げ半径)の連続蛇行曲げ加工し、銅パイプのシー
    トとの接触部を偏平にプレス加工し、銅パイプをその偏
    平部にて接着剤によりシート上に固着したことを特徴と
    するパイプオンシート型熱交換器。
  2. 【請求項2】D/t≧15(D:外径、t:肉厚)の銅パイプをR
    /D≦2.5(R:中心線曲げ半径)の連続蛇行曲げ加工する
    工程と、銅パイプのシートとの接触部を偏平にプレス加
    工する工程と、銅パイプをその偏平部にて接着剤により
    シート上に固着する工程とを有するパイプオンシート型
    熱交換器の製造方法であって、銅パイプ内に液体を注入
    し、液体を介して銅パイプ内壁に銅パイプを弾性変形域
    と塑性変形域の境界付近の大きさの圧力をかけた状態
    で、銅パイプを連続蛇行曲げ加工し、銅パイプの偏平化
    による断面積減少分だけ銅パイプ内壁にかける液体の圧
    力を減少させた状態で、銅パイプをプレス加工するよう
    にしたことを特徴とするパイプオンシート型熱交換器の
    製造方法。
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