JP3783996B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、媒体を流通する複数の流路を設けた偏平状のチューブを備え、チューブに伝わる熱によって媒体の熱交換を行う熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コンデンサや、エバポレータ、ヒータコア等の熱交換器は、偏平状のチューブを備え、チューブに伝わる熱によって媒体の熱交換を行うように構成されている。また、この種のチューブは、耐圧性及び伝熱性を向上するべく、媒体を流通する流路は、幅方向に亘って複数設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したように媒体を流通する複数の流路を設けた偏平状のチューブの場合、耐圧超過による破壊は、幅方向端部に位置する流路から生じる場合が顕著であった。
【０００４】
これは、幅方向端部に位置する流路にあっては、その他の流路と比較すると、圧力を片側からのみ負担する壁部が広くなるためと考えられる。
【０００５】
そこで本発明は、このような問題に鑑み、チューブの耐圧性を一層向上した熱交換器を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願第１請求項に記載した発明は、媒体を流通する複数の流路を設けた偏平状のチューブを備え、前記チューブに伝わる熱によって前記媒体の熱交換を行う熱交換器において、前記チューブは、プレートをロール成形してなるとともに、前記チューブの断面において、幅方向端部に位置する流路は、その他の流路よりも断面積を小さく形成し、前記幅方向端部に位置する流路の断面積は、前記その他の流路の断面積に対し、その比率が０．８０〜０．９５の範囲にある構成の熱交換器である。
【０００７】
このように、本請求項の熱交換器によると、チューブは、プレートをロール成形してなるとともに、チューブの断面において、幅方向端部に位置する流路は、その他の流路よりも断面積を小さく形成したので、チューブの耐圧性を一層向上することが可能である。
【０００８】
すなわち、媒体を流通する複数の流路を設けた偏平状のチューブの場合、耐圧超過による破壊は、幅方向端部に位置する流路から生じる場合が顕著であったところ、本発明によれば、幅方向端部に位置する流路において、媒体の圧力負担を軽減することができるので、そのような不都合を回避することが可能である。
【００１０】
更に、本請求項の熱交換器によると、幅方向端部に位置する流路の断面積は、その他の流路の断面積に対し、その比率が０．８０〜０．９５の範囲であるので、チューブの耐圧性を効率よく向上することが可能である。
【００１１】
すなわち、幅方向端部に位置する流路の断面積が、その他の流路の断面積と比べて極端に小さいと、それらの流路抵抗に大きな格差が生じるが、本発明では、その比率を適宜範囲に設定したので、耐圧性と流路抵抗とをバランスよく確保することが可能である。
【００２４】
本願第２請求項に記載した発明は、媒体を流通する複数の流路を設けた偏平状のチューブを備え、前記チューブに伝わる熱によって前記媒体の熱交換を行う熱交換器において、前記チューブは、プレートをロール成形してなるとともに、前記複数の流路は、前記プレートに複数の突部を屈曲成形して設け、前記複数の突部は、前記プレートの要所に複数の湾曲部を形成した後これらをサイジングしてなり、また、前記湾曲部の間には、それらとは逆向きの他の湾曲部を形成し、前記サイジングの際には、その湾曲部を徐々に平坦に戻してなる構成の熱交換器である。
【００２５】
このように、本請求項の熱交換器によると、チューブは、プレートをロール成形してなるとともに、複数の流路は、プレートに複数の突部を屈曲成形して設け、複数の突部は、プレートの要所に複数の湾曲部を形成した後これらをサイジングしてなり、また、湾曲部の間には、それらとは逆向きの他の湾曲部を形成し、サイジングの際には、その湾曲部を徐々に平坦に戻してなるので、引っ張り応力を適宜抑制することが可能であり、プレートの局部的な肉やせや、突部の間隔のばらつき等、突部の形成に伴う不具合を効率よく解消することが可能である。
【００２６】
すなわち、プレートにおける引張り応力によると、突部と突部との間に局部的な肉やせが生じたり、突部の間隔にズレが生じたりする場合があるが、本発明によれば、そのような不具合を回避することが可能である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の具体例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
図１に示すように、本例の熱交換器１は、フィン３，３を介して複数のチューブ２，２を積層するとともに、各チューブ２，２の端部を一対のヘッダパイプ４，４にそれぞれ連通接続してなるものである。チューブ２，２及びフィン３，３からなる層の上下には、補強部材たるサイドプレート５，５を配置している。
【００２９】
また、チューブ２，２、フィン３，３、ヘッダパイプ４，４、及びサイドプレート５，５は、これらを構成する各部材を組み付けて、この組み付け体を炉中で加熱処理することにより一体に形成されている。
【００３０】
媒体は、一方のヘッダパイプ４に設けられた入口部４ａから熱交換器１の内部に取り入れられて、チューブ２，２に伝わる熱によって熱交換をしつつチューブ２，２を流通した後、他方のヘッダパイプ４に設けられた出口部４ｂから排出される。
【００３１】
また、チューブ２は、図２に示すように、偏平状を呈するとともに、その幅方向に亘り、複数の流路２１ａ，２１ａ，２１ｂ，２１ｂが設けられたものである。
【００３２】
そして、チューブ２の断面において、幅方向端部に位置する流路２１ａ，２１ａは、その他の流路２１ｂ，２１ｂよりも断面積を小さく形成している。
【００３３】
すなわち本例においては、同図に示すように、幅方向端部に位置する流路２１ａの幅Ａを、その他の流路２１ｂの幅Ｂよりも小さく設定している。
【００３４】
特に、幅方向端部に位置する流路２１ａ，２１ａの断面積の比率は、その他の流路２１ｂ，２１ｂに対し、０．８０〜０．９５の範囲に設定している。
【００３５】
このように、本チューブ２の幅方向端部に位置する流路２１ａ，２１ａについては、断面積を小さくすることにより、媒体の圧力負担を適宜軽減している。
【００３６】
また、図３は、本例のチューブ２の製造工程を示す説明図である。
【００３７】
同図に示すように、チューブ２は、アルミニウム合金製のプレートＰを成形及びろう付けしてなり、プレートＰの成形は、ロール成形工程６０及び切断工程７０を経てなされる。
【００３８】
ロール成形工程６０は、対向配置された複数のロール（図示は省略）の間にプレートＰを通過させて行われる。
【００３９】
また、チューブ２の複数の流路２１ａ，２１ａ，２１ｂ，２１ｂは、ロール成形工程６０において、対向するプレートＰの両面にそれぞれ複数の突部２２，２２を屈曲形成することによって設けられている。突部２２，２２の先端は、チューブ２の内面にろう付けされる。
【００４０】
尚、本例の突部２２は、図４に示すように、プレートＰの要所に湾曲部Ｐａを予備成形した後、これをサイジングすることによって形成している。
【００４１】
同図に示すように、複数の突部２２，２２を同時に形成する場合は、複数の湾曲部Ｐａ，Ｐａを形成し、これらをともにサイジングする。
【００４２】
但しこの場合は、プレートＰにおける引っ張り応力により、突部２２と突部２２との間に局部的な肉やせが生じたり、突部２２，２２の間隔にズレが生じたりする場合がある。
【００４３】
そこで、このような場合は、図５に示すように、突部２２，２２となる湾曲部Ｐａ，Ｐａの間に、それらとは逆向きの他の湾曲部Ｐｂを形成し、サイジングの際に、他の湾曲部Ｐｂを徐々に平坦に戻すことによって、引っ張り応力を適宜抑制する。
【００４４】
このような構成によれば、プレートＰの局部的な肉やせや、突部２２，２２の間隔のばらつき等、突部２２，２２の形成に伴う不具合を効率よく解消することができる。
【００４５】
また、複数の突部２２，２２を同時に形成することによれば、ロール成形に要するロール数を低減することもできる。
【００４６】
切断工程７０は、ロール成形されたものを所定の長さに切断する工程であって、チューブ２は、所定の間隔を設定した一対の切刃７１で長手方向両端部を同時に切断される。
【００４７】
また、このチューブ２の切断は、ロール成形と同期してなされる。すなわち、一対の切刃７１は、プレートＰを送る速度に同調して往復移動し且つ上下移動してチューブ２の切断を行うように構成されている。
【００４８】
尚、本例においては、幅方向端部に位置する両方の流路２１ａ，２１ａの断面積をそれぞれ小さく形成したものについて説明したが、或いは図６に示すように、その一方の流路２１ａは、プレートの接合部と一体に形成するとともに、その接合を強固になすことによって、耐圧性を向上するようにしてもよい。この場合、一方の流路２１ａの断面積は、その他の流路２１ｂの断面積Ｂと同じ又はそれよりも大きく形成してもよい。
【００４９】
更に、複数の突部２２，２２についても、図６に示すように、対向するプレートの両面にそれぞれ屈曲形成した突部２２，２２の先端同士を突き合わせるように構成してもよい。
【００５０】
また、図６に示すチューブ２は、断面の輪郭が１８０°の点対称となるように形成したものである。このような構成によれば、チューブ２とヘッダパイプ４を組み付ける際において、チューブ２の向きが異なっても、それらを組み付けることが可能である。このように、チューブ２とヘッダパイプ４との組み付け性を向上してもよい。
【００５１】
以上説明したように、本例の熱交換器によると、チューブは、プレートをロール成形してなるとともに、チューブの断面において、幅方向端部に位置する流路は、その他の流路よりも断面積を小さく形成したので、チューブの耐圧性を一層向上することができる。
【００５２】
すなわち、媒体を流通する複数の流路を設けた偏平状のチューブの場合、耐圧超過による破壊は、幅方向端部に位置する流路から生じる場合が顕著であったところ、本例によれば、幅方向端部に位置する流路において、媒体の圧力負担を軽減することができるので、そのような不都合を回避することができる。
【００５３】
また、本例の熱交換器によると、幅方向端部に位置する流路の断面積は、その他の流路の断面積に対し、その比率が０．８０〜０．９５の範囲であるので、チューブの耐圧性を効率よく向上することができる。
【００５４】
すなわち、幅方向端部に位置する流路の断面積が、その他の流路の断面積と比べて極端に小さいと、それらの流路抵抗に大きな格差が生じるが、本例では、その比率を適宜範囲に設定したので、耐圧性と流路抵抗とをバランスよく確保することができる。
【００５５】
また、本例の熱交換器によると、チューブは、所定の間隔を設定した一対の切刃で長手方向両端部を同時に切断してなるので、チューブの長さ寸法を正確に得ることができる。
【００５６】
また、本例の熱交換器によると、チューブの切断は、ロール成形と同期してなされるので、チューブの長さ寸法を正確に得ることができるとともに、チューブを効率よく作成することができる。
【００５７】
次に、本発明の第２具体例を図７に基づいて説明する。
【００５８】
図７に示すように、本例のチューブ２の場合、複数の突部２２，２２はすべて、対向するプレートの面の一方に形成している。尚、その他の基本的な構成については、前述した具体例と同様であるので、その説明は省略する。
【００５９】
本例の熱交換器によると、複数の流路は、プレートに複数の突部を屈曲成形して設け、更に複数の突部はすべて、対向するプレートの面の一方に形成したので、突部は、正確に成形することができる。
【００６０】
すなわち、このような突部は、ロール成形におけるプレートの折り曲げに伴い、不要に引っ張られて変形してしまうことがあるが、本例によれば、突部が形成されない面を引っ張りつつプレートを折り曲げることができ、その結果、突部の変形を防止することができる。
【００７１】
【発明の効果】
本願第１請求項に記載した熱交換器によると、チューブは、プレートをロール成形してなるとともに、チューブの断面において、幅方向端部に位置する流路は、その他の流路よりも断面積を小さく形成したので、チューブの耐圧性を一層向上することができる。
【００７２】
すなわち、媒体を流通する複数の流路を設けた偏平状のチューブの場合、耐圧超過による破壊は、幅方向端部に位置する流路から生じる場合が顕著であったところ、本発明によれば、幅方向端部に位置する流路において、媒体の圧力負担を軽減することができるので、そのような不都合を回避することができる。
【００７３】
更に、本請求項の熱交換器によると、幅方向端部に位置する流路の断面積は、その他の流路の断面積に対し、その比率が０．８０〜０．９５の範囲であるので、チューブの耐圧性を効率よく向上することができる。
【００７４】
すなわち、幅方向端部に位置する流路の断面積が、その他の流路の断面積と比べて極端に小さいと、それらの流路抵抗に大きな格差が生じるが、本発明では、その比率を適宜範囲に設定したので、耐圧性と流路抵抗とをバランスよく確保することができる。
【００８２】
本願第２請求項に記載した発明は、媒体を流通する複数の流路を設けた偏平状のチューブを備え、チューブに伝わる熱によって媒体の熱交換を行う熱交換器において、チューブは、プレートをロール成形してなるとともに、複数の流路は、プレートに複数の突部を屈曲成形して設け、複数の突部は、プレートの要所に複数の湾曲部を形成した後これらをサイジングしてなり、また、湾曲部の間には、それらとは逆向きの他の湾曲部を形成し、サイジングの際には、その湾曲部を徐々に平坦に戻してなるので、引っ張り応力を適宜抑制することができ、プレートの局部的な肉やせや、突部の間隔のばらつき等、突部の形成に伴う不具合を効率よく解消することができる。
【００８３】
すなわち、プレートにおける引張り応力によると、突部と突部との間に局部的な肉やせが生じたり、突部の間隔にズレが生じたりする場合があるが、本発明によれば、そのような不具合を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の具体例に係り、熱交換器を示す正面図である。
【図２】 本発明の具体例に係り、チューブを示す断面図である。
【図３】 本発明の具体例に係り、チューブの製造工程を示す説明図である。
【図４】 本発明の具体例に係り、チューブの突部の成形を示す説明図である。
【図５】 本発明の具体例に係り、チューブの突部の成形を示す説明図である。
【図６】 本発明の具体例に係り、チューブを示す断面図である。
【図７】 本発明の具体例に係り、チューブを示す断面図である。
【符号の説明】
１ 熱交換器
２ チューブ
３ フィン
４ ヘッダタンク
４ａ 入口部
４ｂ 出口部
５ サイドプレート
２１ａ 流路
２１ｂ 流路
２２ 突部
６０ ロール成形工程
７０ 切断工程
７１ 切刃
Ｐ プレート
Ｐａ 湾曲部
Ｐｂ 湾曲部
Ａ 幅
Ｂ 幅
Claims (2)
- 媒体を流通する複数の流路を設けた偏平状のチューブを備え、前記チューブに伝わる熱によって前記媒体の熱交換を行う熱交換器において、
前記チューブは、プレートをロール成形してなるとともに、前記チューブの断面において、幅方向端部に位置する流路は、その他の流路よりも断面積を小さく形成し、
前記幅方向端部に位置する流路の断面積は、前記その他の流路の断面積に対し、その比率が０．８０〜０．９５の範囲であることを特徴とする熱交換器。 - 媒体を流通する複数の流路を設けた偏平状のチューブを備え、前記チューブに伝わる熱によって前記媒体の熱交換を行う熱交換器において、
前記チューブは、プレートをロール成形してなるとともに、前記複数の流路は、前記プレートに複数の突部を屈曲成形して設け、前記複数の突部は、前記プレートの要所に複数の湾曲部を形成した後これらをサイジングしてなり、また、前記湾曲部の間には、それらとは逆向きの他の湾曲部を形成し、前記サイジングの際には、その湾曲部を徐々に平坦に戻してなることを特徴とする熱交換器。
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