JP4188475B2 - 熱交換器の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱交換器の製造方法に関し、更に詳細にはクーラ等の温調器に用いられる熱交換器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クーラ等の温調器に使用されている熱交換器は、図９に示すフィン１００の複数枚が重合されて形成されている。
このフィン１００は、アルミニウム等の金属から成る短冊状の金属薄板１０２に、複数個のカラー付き透孔１０４が金属薄板１０２の長手方向に沿って形成されている。かかるカラー付き透孔１０４は、金属薄板１０２に穿設された透孔１０６を囲むようにカラー１０８が立設されていると共に、カラー１０８の先端にフランジ部１１０が形成されている。この様なカラー付き透孔１０４は、複数枚のフィン１００を積層して積層体を形成した際に、フランジ部１０４が他方のフィン１００に当接してフィン間の間隔を確保するためのものである。
かかるフィン１０４を用いて熱交換器を製造する際には、図１０に示す様に、複数枚のフィン１０４を、カラー付き透孔１０４が連通して連通孔１１２を形成するように積層して形成した積層体に、連通孔１１２の各々に熱交換器用チューブ１１４を挿通した後、熱交換器用チューブ１１４の開口端側から拡管ビレット１１６を挿入し、熱交換器用チューブ１１４を拡管して熱交換器用チューブ１１４とフィン１００のカラー付き透孔１０４とを一体化する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の熱交換器の製造方法では、通常、横断面形状が円形のカラー付き透孔１０４及び熱交換器用チューブ１１４を用い、円形の横断面形状を保持しつつ熱交換器用チューブ１１４を拡管する。
この様にして形成された熱交換器は、横断面形状が円形の熱交換器用チューブ１１４とフィン１００とが一体化されたものであるため、ファン等によって熱交換器にフィン１００と略平行方向に空気流を流すと、空気流は熱交換器用チューブ１１４に対して直交方向に流れる。このため、横断面形状が円形の熱交換器用チューブ１１４では、空気流が衝突する前部に対して反対側の後部には、いわゆるカルマン渦流が発生して空気流の乱れが発生する。かかる空気流の乱れによる圧力変化の周波数が、熱交換器の固有振動周波数と一致すると、共鳴現象が発生したり、或いは熱交換器用チューブ１１４の表面に結露が発生した場合には、結露水が滞留して氷結することがある。
【０００４】
この様なカルマン渦流の発生を可及的に防止すべく、特開昭６１−２７１３１号公報等においては、横断面形状が楕円形の熱交換器用チューブを拡管してフィンと一体化した熱交換器が提案されている。かかる横断面形状が楕円形の熱交換器用チューブを用いた熱交換器によれば、熱交換器内を流れる空気流の乱れを可及的に少なくでき安定化できる。
しかし、横断面形状が楕円形の熱交換器用チューブは、横断面形状が円形の熱交換器用チューブに比較して、その製造が困難であるために製造コストが高く、最終的に得られる熱交換器の製造コストも高くなる。
そこで、本発明の課題は、横断面形状が楕円形の熱交換器用チューブから成る熱交換器を容易に製造し得る熱交換器の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決すべく検討を重ねた結果、横断面形状が円形のカラー付き透孔に挿通した、横断面形状が円形の熱交換器用チューブに、楕円形状の拡管ビレットを挿入して拡管することによって、カラー付き透孔及び熱交換器用チューブの各横断面形状を楕円形とすることができることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、熱交換器を構成する横断面形状が楕円形状の熱交換器チューブが、その長軸と前記熱交換器内を流れる空気流とが平行となるように、複数枚のフィンに固定されている熱交換器を製造する際に、金属薄板に複数個の円形のカラー付き透孔が形成された複数枚のフィンを、前記フィンの各々に形成されたカラー付き透孔が連通されて連通孔が形成されるように積層して積層体を形成した後、前記カラー付き透孔から成る連通孔の各々に、横断面形状が円形の熱交換用チューブを挿通し、次いで、前記熱交換器用チューブの開口端側から楕円形状の拡管用ビレットを挿入して、拡管後の前記熱交換器用チューブの外周面形状が、前記熱交換器内を流れる空気流と平行となる長軸を具備する楕円形であって、前記楕円形の長軸長が前記フィンに形成したカラー付き透孔の内径よりも長く且つ前記楕円形の短軸長が前記カラー付き透孔の内径と等しくなるように、前記熱交換器用チューブを拡管してフィンと一体化し、その際に、前記フィンとして、カラー付き透孔の近傍の金属薄板に生ずる変形を吸収する変形吸収部が、前記金属薄板に形成されているフィンを用い、前記楕円形の長軸長を前記変形吸収部で変形を吸収できる長さとすることを特徴とする熱交換器の製造方法にある。
【０００６】
かかる本発明において、変形吸収部としては、金属薄板を曲折して形成した変形吸収部としての環状凸部をカラー付き透孔を囲むように形成することが好ましい。
【０００７】
本発明によれば、フィンのカラー付き透孔に挿通した横断面形状が円形の熱交換器用チューブを、横断面形状が楕円形に拡管する。したがって、予め横断面形状が楕円形の熱交換器用チューブを準備しておくことを要せず、通常に使用される横断面形状が円形の熱交換器用チューブを準備しておくことで足りる。
また、予め横断面形状を楕円形とした熱交換器用チューブを用いる場合、拡管後の熱交換器用チューブの横断面形状における長軸と熱交換器を流れる空気流の方向とが略平行となるように位置決めを正確に行いつつ、熱交換器用チューブをカラー付き透孔に挿通して拡管することが必要となる。
この点、本発明においては、横断面形状が円形の熱交換器用チューブを楕円形に拡管するため、熱交換器用チューブをフィンのカラー付き透孔に挿通する際には、横断面形状が楕円形の熱交換器用チューブの如く、熱交換器用チューブの位置決めを要しない。更に、本発明では、横断面形状が円形の熱交換器用チューブを楕円形に拡管する拡管ビレットを拡管装置に正確に取り付けることによって、拡管後の熱交換器用チューブの横断面形状における長軸と熱交換器を流れる空気流の方向とを平行とすることができる。このため、本発明においては、熱交換器用チューブの挿通作業及び拡管作業は、横断面形状が楕円形の熱交換器用チューブを用いる場合に比較して容易である。
しかも、本発明では、フィンとして、カラー付き透孔の近傍の金属薄板に生ずる変形を吸収する変形吸収部が、金属薄板に形成されているフィンを用い、楕円形の長軸長を変形吸収部で変形を吸収できる長さとすることによって、フィンの変形を更に一層少なくして熱交換器用チューブを楕円形に拡管できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の参考例で用いるフィンは、金属薄板に複数個のカラー付き透孔が形成されたものである。かかるカラー付き透孔の一例を図１に示す。図１に示すカラー付き透孔１０は、アルミニウムから成る金属薄板１２に穿設された円形の透孔１４を囲むようにカラー１６が立設されている。このカラー１６の先端には、フランジ部１８が形成されている。この様な、図１に示すカラー付き透孔１０は、その複数個が、図９に示す様に、短冊状の金属薄板１２から成るフィンの長手方向に形成されている。
かかるフィンの複数枚は、カラー付き透孔１０が連通されて連通孔が形成されるように積層されて積層体が形成される。その際に、カラー１６の先端に形成されたフランジ部１８は、他のフィンの金属薄板１２と当接してフィン間の間隙を形成する。
【０００９】
本発明の参考例においては、この積層体の連通孔の各々に、横断面形状が円形の熱交換器用チューブを挿通する。このため、連通孔を形成するカラー付き透孔１０には、図２に示す様に、横断面形状が円形の熱交換器用チューブ２０が挿通される。図２に示すカラー付き透孔１０は、その透孔１４及びカラー１６が共に円形であり、熱交換器用チューブ２０の横断面形状も円形である。従って、熱交換器用チューブ２０を積層体の連通孔に挿通する際に、予め横断面形状が楕円形に形成された熱交換器用チューブの如く、熱交換器用チューブ２０の挿通方向に方向性が存在せず、熱交換器用チューブ２０の挿通作業は容易である。
【００１０】
次いで、積層体の各連通孔に挿通された、横断面形状が円形の熱交換器用チューブ２０を、横断面形状が楕円形に拡管してフィンと一体化する。かかる拡管は、熱交換器用チューブ２０の開口端側から図３に示す拡管ビレット２２を挿入して行う。図３に示す拡管ビレット２２は、その正面図である図３（ａ）に示す様に、一端部が拡管装置の往復動板等に装着されたマンドレル軸２４の他端部に装着されている。この拡管ビレット２２の装着は、拡管ビレット２２から延出されてマンドレル軸２４の他端部に挿入された延出ピンが、マンドレル軸２４の中心軸に対して直角方向に挿入された止めピン２７〔図３（ａ）〕によってピン止めされて為されている。
かかる拡管ビレット２２の外周形状は、拡管ビレット２２の底面２５の方向（矢印Ａ方向）から見た底面図である合う図３（ｂ）に示す様に、楕円形である。図３（ｂ）において、楕円形の最外周縁を含む部分２６は、図３（ａ）において最も太い部分であって、横断面形状が円形の熱交換器用チューブ２０を楕円形に拡管する拡管部である（以下、部分２６を拡管部２６と称することがある）。
【００１１】
また、拡管ビレット２２の拡管部２６と底面２５との間には、拡管部２６から底面２５の方向に、横断面形状が楕円形で且つ横断面積が次第に小面積となるガイド部２８が形成されている。かかるガイド部２８は、拡管部２６を熱交換器用チューブ２０にガイドする部分である。更に、底面２５には、空気抜き孔３０が開口されている。この空気抜き孔３０は、拡管ビレット２２を熱交換器用チューブ２０に挿入して拡管する際に、拡管ビレット２２の進行方向の空気を拡管ビレット２２の後方に抜き出し、拡管ビレット２２の熱交換器用チューブ２０内での進行を容易とするためである。
【００１２】
図３に示す拡管ビレット２２が挿入されて拡管された熱交換器用チューブ２０ａ、カラー付き透孔１０の透孔１４ａ及びカラー１６ａは、図４に示す様に、その横断面形状が楕円形となる。図４に示す楕円形状のうち、図４（ａ）に示す熱交換器用チューブ２０ａ、カラー付き透孔１０の透孔１４ａ及びカラー１６ａの楕円形状は、その長軸長が、拡管ビレット２２の挿入前の点線で示す透孔１４及びカラー１６の内径よりも長く、且つその短軸長が透孔１４及びカラー１６の内径よりも短いものである。かかる図４（ａ）に示す楕円形状となるように熱交換器用チューブ２０を拡管する際には、熱交換器用チューブ２０ａの楕円形の長軸側の金属薄板１２に圧縮力が作用すると共に、熱交換器用チューブ２０ａの楕円形の短軸側の金属薄板１２に引張力が作用する。このため、カラー付き透孔１０の近傍の金属薄板１２が大きく変形し易くなる傾向がある。
この点、図４（ｂ）に示す熱交換器用チューブ２０ａ、カラー付き透孔１０の透孔１４ａ及びカラー１６ａの楕円形状は、その長軸長が、拡管ビレット２２の挿入前の点線で示す透孔１４及びカラー１６の内径よりも長いが、その短軸長は透孔１４及びカラー１６の内径と等しいものである。このため、図４（ｂ）に示す楕円形状となるように熱交換器用チューブ２０を拡管する際には、図４（ａ）に示す楕円形状となるように熱交換器用チューブ２０を拡管する場合に比較して、金属薄板１２に作用する圧縮力及び引張力を小さくでき、カラー付き透孔１０の近傍の金属薄板１２が変形する変形程度も小さくできる。
【００１３】
図４（ｂ）に示す楕円形状となるように熱交換器用チューブ２０を拡管しても、カラー付き透孔１０の近傍の金属薄板１２に多少の変形が惹起される。このため、本発明では、かかる変形を吸収する変形吸収部を金属薄板１２に形成することによって、金属薄板１２の変形程度を可及的に少なくできる。
この変形吸収部としては、図５（ａ）に示す様に、カラー付き透孔１０を囲む環状凸部３２を、金属薄板１２に形成することが好ましい。かかる環状凸部３２は、図５（ｂ）に示す様に、横断面形状が円形のカラー付き透孔１０と相似形の円形に形成されている。この環状凸部３２は、図５（ｃ）に示す様に、カラー付き透孔１６の近傍の金属薄板１２を、プレス加工等によって曲折することにより容易に形成できる。
【００１４】
この様に、円形の環状凸部３２によって囲まれた、横断面形状が円形のカラー付き透孔１０に、図５（ｂ）に示す様に、横断面形状が円形の熱交換器用チューブ２０を挿通し、図３に示す拡管ビレット２２を挿入して拡管した。かかる拡管の際に、拡管後の熱交換器用チューブ２０ａの横断面形状を、図６（ａ）に示す楕円形、つまり長軸長が拡管ビレット２２の挿入前の点線で示すカラー付き透孔１０の透孔１４及びカラー１６の内径よりも長く、且つ短軸長が透孔１４及びカラー１６の内径よりも短い楕円形となるようにした。
その結果、拡管後に形成された楕円形の長軸方向の環状凸部３２の部分は、図６（ａ）に示すＸ−Ｘ面における断面図である図６（ｂ）から明らかなように、押し潰されている。つまり、金属薄板１２に圧縮力が作用し、環状凸部３２が押し潰されることによって圧縮力を吸収している。
一方、拡管後に形成された楕円形の短軸方向の環状凸部３２の部分は、図６（ａ）に示すＹ−Ｙ面における断面図である図６（ｃ）から明らかなように、引き伸ばされている。つまり、金属薄板１２に引張力が作用し、環状凸部３２が引き伸ばされることによって引張力を吸収している。
この様に、拡管した際に、金属薄板１２に作用する圧縮力及び引張力を環状凸部３２が変形して吸収するため、金属薄板１２自体の変形を防止できる。
【００１５】
ここで、拡管の際に、拡管後の熱交換器用チューブ２０ａの横断面形状を、図７（ａ）に示す楕円形、つまり長軸長が拡管ビレット２２の挿入前の点線で示すカラー付き透孔１０の透孔１４及びカラー１６の内径よりも長いが、短軸長が透孔１４及びカラー１６の内径と等しい楕円形となるように調整した。
その結果、拡管後に形成された楕円形の長軸方向の環状凸部３２の部分は、図７（ａ）に示すＸ−Ｘ面における断面図である図７（ｂ）から明らかなように、図６（ｂ）と同様に押し潰されている。つまり、金属薄板１２に圧縮力が作用し、環状凸部３２が押し潰されることによって圧縮力を吸収している。
一方、拡管後に形成された楕円形の短軸方向の環状凸部３２の部分は、図７（ａ）に示すＹ−Ｙ面における断面図である図７（ｃ）と図６（ｃ）との比較から明らかなように、図７（ｃ）に示す環状凸部３２の引き伸ばされている程度は、図６（ｃ）よりも小さい。すなわち、図７（ａ）に示す形状に拡管する際の金属薄板１２に作用する引張力は、図６（ａ）に示す形状に拡管する場合よりも小さいことを意味している。
したがって、図７（ａ）に示す形状に拡管する場合には、金属薄板１２の変形程度を更に一層少なくできる。
尚、図５〜図７に示す環状凸部３２は、カラー付き透孔１０の周囲に連続して形成されているが、環状凸部３２を間欠的に形成しても、熱交換器用チューブ２０を拡散する際に、金属薄板１２に加えられる圧縮力や引張力を吸収できる。
【００１６】
図１〜図７に示す金属薄板１２に形成されたカラー付き透孔１０は、透孔１４及びカラー１６の横断面形状が円形のものであったが、図８（ａ）（ｂ）に示す様に、金属薄板１２に穿設された楕円形の透孔４２を囲むカラー４４が立設されてなるカラー付き透孔４０にも用いることができる。このカラー付き透孔４０のカラー４４の先端にも、フランジ部４４が形成されている。
かかるカラー付き透孔４０には、図８（ｂ）に示す様に、横断面形状が円形の熱交換器用チューブ２０を挿入した後、図３に示す拡管ビレット２２を挿入して拡管する。この際に、拡管後の熱交換器用チューブ２０ａの横断面形状が、カラー付き透孔４０の透孔４２及びカラー４４の形状と同一形状となるように、熱交換器用チューブ２０を拡管する。
かかる図８に示す拡管の際には、金属薄板１２の特定の方向に、圧縮力や引張力が強く作用することがなく、金属薄板１２の変形を吸収する変形吸収部等を形成することは要しない。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、横断面形状が楕円形の熱交換器用チューブとフィンとが一体化された熱交換器を容易に形成できる。かかる熱交換器では、空気流の乱れを可及的に少なくでき、熱交換効率の向上を図ることもできる結果、熱交換効率が向上されたクーラ等の温調器の普及を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例において用いるフィンに形成したカラー付き透孔の一例を説明する斜視図である。
【図２】 図１に示すカラー付き透孔に、横断面形状が円形の熱交換器用チューブを挿通した状態を説明する説明図である。
【図３】 本発明において用いる拡管ビレットの一例を示す正面図及び底面図である。
【図４】 図１に示すカラー付き透孔の拡管後の形状及び熱交換器用チューブの形状を説明するための説明図である。
【図５】 本発明において用いるフィンに形成したカラー付き透孔の一例を説明する説明図である。
【図６】 図５に示すカラー付き透孔を拡管した後の形状及び熱交換器用チューブの形状の一例を説明するための説明図である。
【図７】 図５に示すカラー付き透孔を拡管した後の形状及び熱交換器用チューブの形状の他の例を説明するための説明図である。
【図８】 本発明の参考例において用いるフィンに形成したカラー付き透孔の他の例を説明する説明図である。
【図９】 従来の熱交換器の製造方法に用いられていたフィンの斜視図である。
【図１０】 拡管を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１０、４０ カラー付き透孔
１２ 金属薄板
１４、４２ 透孔
１４ａ 拡管後の透孔
１６、４４ カラー
１６ａ 拡管後のカラー
１８ フランジ部
２０ 熱交換器用チューブ
２０ａ 拡管後の熱交換器用チューブ
２２ 拡管ビレット
３２ 環状凸部
【発明の属する技術分野】
本発明は熱交換器の製造方法に関し、更に詳細にはクーラ等の温調器に用いられる熱交換器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クーラ等の温調器に使用されている熱交換器は、図９に示すフィン１００の複数枚が重合されて形成されている。
このフィン１００は、アルミニウム等の金属から成る短冊状の金属薄板１０２に、複数個のカラー付き透孔１０４が金属薄板１０２の長手方向に沿って形成されている。かかるカラー付き透孔１０４は、金属薄板１０２に穿設された透孔１０６を囲むようにカラー１０８が立設されていると共に、カラー１０８の先端にフランジ部１１０が形成されている。この様なカラー付き透孔１０４は、複数枚のフィン１００を積層して積層体を形成した際に、フランジ部１０４が他方のフィン１００に当接してフィン間の間隔を確保するためのものである。
かかるフィン１０４を用いて熱交換器を製造する際には、図１０に示す様に、複数枚のフィン１０４を、カラー付き透孔１０４が連通して連通孔１１２を形成するように積層して形成した積層体に、連通孔１１２の各々に熱交換器用チューブ１１４を挿通した後、熱交換器用チューブ１１４の開口端側から拡管ビレット１１６を挿入し、熱交換器用チューブ１１４を拡管して熱交換器用チューブ１１４とフィン１００のカラー付き透孔１０４とを一体化する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の熱交換器の製造方法では、通常、横断面形状が円形のカラー付き透孔１０４及び熱交換器用チューブ１１４を用い、円形の横断面形状を保持しつつ熱交換器用チューブ１１４を拡管する。
この様にして形成された熱交換器は、横断面形状が円形の熱交換器用チューブ１１４とフィン１００とが一体化されたものであるため、ファン等によって熱交換器にフィン１００と略平行方向に空気流を流すと、空気流は熱交換器用チューブ１１４に対して直交方向に流れる。このため、横断面形状が円形の熱交換器用チューブ１１４では、空気流が衝突する前部に対して反対側の後部には、いわゆるカルマン渦流が発生して空気流の乱れが発生する。かかる空気流の乱れによる圧力変化の周波数が、熱交換器の固有振動周波数と一致すると、共鳴現象が発生したり、或いは熱交換器用チューブ１１４の表面に結露が発生した場合には、結露水が滞留して氷結することがある。
【０００４】
この様なカルマン渦流の発生を可及的に防止すべく、特開昭６１−２７１３１号公報等においては、横断面形状が楕円形の熱交換器用チューブを拡管してフィンと一体化した熱交換器が提案されている。かかる横断面形状が楕円形の熱交換器用チューブを用いた熱交換器によれば、熱交換器内を流れる空気流の乱れを可及的に少なくでき安定化できる。
しかし、横断面形状が楕円形の熱交換器用チューブは、横断面形状が円形の熱交換器用チューブに比較して、その製造が困難であるために製造コストが高く、最終的に得られる熱交換器の製造コストも高くなる。
そこで、本発明の課題は、横断面形状が楕円形の熱交換器用チューブから成る熱交換器を容易に製造し得る熱交換器の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決すべく検討を重ねた結果、横断面形状が円形のカラー付き透孔に挿通した、横断面形状が円形の熱交換器用チューブに、楕円形状の拡管ビレットを挿入して拡管することによって、カラー付き透孔及び熱交換器用チューブの各横断面形状を楕円形とすることができることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、熱交換器を構成する横断面形状が楕円形状の熱交換器チューブが、その長軸と前記熱交換器内を流れる空気流とが平行となるように、複数枚のフィンに固定されている熱交換器を製造する際に、金属薄板に複数個の円形のカラー付き透孔が形成された複数枚のフィンを、前記フィンの各々に形成されたカラー付き透孔が連通されて連通孔が形成されるように積層して積層体を形成した後、前記カラー付き透孔から成る連通孔の各々に、横断面形状が円形の熱交換用チューブを挿通し、次いで、前記熱交換器用チューブの開口端側から楕円形状の拡管用ビレットを挿入して、拡管後の前記熱交換器用チューブの外周面形状が、前記熱交換器内を流れる空気流と平行となる長軸を具備する楕円形であって、前記楕円形の長軸長が前記フィンに形成したカラー付き透孔の内径よりも長く且つ前記楕円形の短軸長が前記カラー付き透孔の内径と等しくなるように、前記熱交換器用チューブを拡管してフィンと一体化し、その際に、前記フィンとして、カラー付き透孔の近傍の金属薄板に生ずる変形を吸収する変形吸収部が、前記金属薄板に形成されているフィンを用い、前記楕円形の長軸長を前記変形吸収部で変形を吸収できる長さとすることを特徴とする熱交換器の製造方法にある。
【０００６】
かかる本発明において、変形吸収部としては、金属薄板を曲折して形成した変形吸収部としての環状凸部をカラー付き透孔を囲むように形成することが好ましい。
【０００７】
本発明によれば、フィンのカラー付き透孔に挿通した横断面形状が円形の熱交換器用チューブを、横断面形状が楕円形に拡管する。したがって、予め横断面形状が楕円形の熱交換器用チューブを準備しておくことを要せず、通常に使用される横断面形状が円形の熱交換器用チューブを準備しておくことで足りる。
また、予め横断面形状を楕円形とした熱交換器用チューブを用いる場合、拡管後の熱交換器用チューブの横断面形状における長軸と熱交換器を流れる空気流の方向とが略平行となるように位置決めを正確に行いつつ、熱交換器用チューブをカラー付き透孔に挿通して拡管することが必要となる。
この点、本発明においては、横断面形状が円形の熱交換器用チューブを楕円形に拡管するため、熱交換器用チューブをフィンのカラー付き透孔に挿通する際には、横断面形状が楕円形の熱交換器用チューブの如く、熱交換器用チューブの位置決めを要しない。更に、本発明では、横断面形状が円形の熱交換器用チューブを楕円形に拡管する拡管ビレットを拡管装置に正確に取り付けることによって、拡管後の熱交換器用チューブの横断面形状における長軸と熱交換器を流れる空気流の方向とを平行とすることができる。このため、本発明においては、熱交換器用チューブの挿通作業及び拡管作業は、横断面形状が楕円形の熱交換器用チューブを用いる場合に比較して容易である。
しかも、本発明では、フィンとして、カラー付き透孔の近傍の金属薄板に生ずる変形を吸収する変形吸収部が、金属薄板に形成されているフィンを用い、楕円形の長軸長を変形吸収部で変形を吸収できる長さとすることによって、フィンの変形を更に一層少なくして熱交換器用チューブを楕円形に拡管できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の参考例で用いるフィンは、金属薄板に複数個のカラー付き透孔が形成されたものである。かかるカラー付き透孔の一例を図１に示す。図１に示すカラー付き透孔１０は、アルミニウムから成る金属薄板１２に穿設された円形の透孔１４を囲むようにカラー１６が立設されている。このカラー１６の先端には、フランジ部１８が形成されている。この様な、図１に示すカラー付き透孔１０は、その複数個が、図９に示す様に、短冊状の金属薄板１２から成るフィンの長手方向に形成されている。
かかるフィンの複数枚は、カラー付き透孔１０が連通されて連通孔が形成されるように積層されて積層体が形成される。その際に、カラー１６の先端に形成されたフランジ部１８は、他のフィンの金属薄板１２と当接してフィン間の間隙を形成する。
【０００９】
本発明の参考例においては、この積層体の連通孔の各々に、横断面形状が円形の熱交換器用チューブを挿通する。このため、連通孔を形成するカラー付き透孔１０には、図２に示す様に、横断面形状が円形の熱交換器用チューブ２０が挿通される。図２に示すカラー付き透孔１０は、その透孔１４及びカラー１６が共に円形であり、熱交換器用チューブ２０の横断面形状も円形である。従って、熱交換器用チューブ２０を積層体の連通孔に挿通する際に、予め横断面形状が楕円形に形成された熱交換器用チューブの如く、熱交換器用チューブ２０の挿通方向に方向性が存在せず、熱交換器用チューブ２０の挿通作業は容易である。
【００１０】
次いで、積層体の各連通孔に挿通された、横断面形状が円形の熱交換器用チューブ２０を、横断面形状が楕円形に拡管してフィンと一体化する。かかる拡管は、熱交換器用チューブ２０の開口端側から図３に示す拡管ビレット２２を挿入して行う。図３に示す拡管ビレット２２は、その正面図である図３（ａ）に示す様に、一端部が拡管装置の往復動板等に装着されたマンドレル軸２４の他端部に装着されている。この拡管ビレット２２の装着は、拡管ビレット２２から延出されてマンドレル軸２４の他端部に挿入された延出ピンが、マンドレル軸２４の中心軸に対して直角方向に挿入された止めピン２７〔図３（ａ）〕によってピン止めされて為されている。
かかる拡管ビレット２２の外周形状は、拡管ビレット２２の底面２５の方向（矢印Ａ方向）から見た底面図である合う図３（ｂ）に示す様に、楕円形である。図３（ｂ）において、楕円形の最外周縁を含む部分２６は、図３（ａ）において最も太い部分であって、横断面形状が円形の熱交換器用チューブ２０を楕円形に拡管する拡管部である（以下、部分２６を拡管部２６と称することがある）。
【００１１】
また、拡管ビレット２２の拡管部２６と底面２５との間には、拡管部２６から底面２５の方向に、横断面形状が楕円形で且つ横断面積が次第に小面積となるガイド部２８が形成されている。かかるガイド部２８は、拡管部２６を熱交換器用チューブ２０にガイドする部分である。更に、底面２５には、空気抜き孔３０が開口されている。この空気抜き孔３０は、拡管ビレット２２を熱交換器用チューブ２０に挿入して拡管する際に、拡管ビレット２２の進行方向の空気を拡管ビレット２２の後方に抜き出し、拡管ビレット２２の熱交換器用チューブ２０内での進行を容易とするためである。
【００１２】
図３に示す拡管ビレット２２が挿入されて拡管された熱交換器用チューブ２０ａ、カラー付き透孔１０の透孔１４ａ及びカラー１６ａは、図４に示す様に、その横断面形状が楕円形となる。図４に示す楕円形状のうち、図４（ａ）に示す熱交換器用チューブ２０ａ、カラー付き透孔１０の透孔１４ａ及びカラー１６ａの楕円形状は、その長軸長が、拡管ビレット２２の挿入前の点線で示す透孔１４及びカラー１６の内径よりも長く、且つその短軸長が透孔１４及びカラー１６の内径よりも短いものである。かかる図４（ａ）に示す楕円形状となるように熱交換器用チューブ２０を拡管する際には、熱交換器用チューブ２０ａの楕円形の長軸側の金属薄板１２に圧縮力が作用すると共に、熱交換器用チューブ２０ａの楕円形の短軸側の金属薄板１２に引張力が作用する。このため、カラー付き透孔１０の近傍の金属薄板１２が大きく変形し易くなる傾向がある。
この点、図４（ｂ）に示す熱交換器用チューブ２０ａ、カラー付き透孔１０の透孔１４ａ及びカラー１６ａの楕円形状は、その長軸長が、拡管ビレット２２の挿入前の点線で示す透孔１４及びカラー１６の内径よりも長いが、その短軸長は透孔１４及びカラー１６の内径と等しいものである。このため、図４（ｂ）に示す楕円形状となるように熱交換器用チューブ２０を拡管する際には、図４（ａ）に示す楕円形状となるように熱交換器用チューブ２０を拡管する場合に比較して、金属薄板１２に作用する圧縮力及び引張力を小さくでき、カラー付き透孔１０の近傍の金属薄板１２が変形する変形程度も小さくできる。
【００１３】
図４（ｂ）に示す楕円形状となるように熱交換器用チューブ２０を拡管しても、カラー付き透孔１０の近傍の金属薄板１２に多少の変形が惹起される。このため、本発明では、かかる変形を吸収する変形吸収部を金属薄板１２に形成することによって、金属薄板１２の変形程度を可及的に少なくできる。
この変形吸収部としては、図５（ａ）に示す様に、カラー付き透孔１０を囲む環状凸部３２を、金属薄板１２に形成することが好ましい。かかる環状凸部３２は、図５（ｂ）に示す様に、横断面形状が円形のカラー付き透孔１０と相似形の円形に形成されている。この環状凸部３２は、図５（ｃ）に示す様に、カラー付き透孔１６の近傍の金属薄板１２を、プレス加工等によって曲折することにより容易に形成できる。
【００１４】
この様に、円形の環状凸部３２によって囲まれた、横断面形状が円形のカラー付き透孔１０に、図５（ｂ）に示す様に、横断面形状が円形の熱交換器用チューブ２０を挿通し、図３に示す拡管ビレット２２を挿入して拡管した。かかる拡管の際に、拡管後の熱交換器用チューブ２０ａの横断面形状を、図６（ａ）に示す楕円形、つまり長軸長が拡管ビレット２２の挿入前の点線で示すカラー付き透孔１０の透孔１４及びカラー１６の内径よりも長く、且つ短軸長が透孔１４及びカラー１６の内径よりも短い楕円形となるようにした。
その結果、拡管後に形成された楕円形の長軸方向の環状凸部３２の部分は、図６（ａ）に示すＸ−Ｘ面における断面図である図６（ｂ）から明らかなように、押し潰されている。つまり、金属薄板１２に圧縮力が作用し、環状凸部３２が押し潰されることによって圧縮力を吸収している。
一方、拡管後に形成された楕円形の短軸方向の環状凸部３２の部分は、図６（ａ）に示すＹ−Ｙ面における断面図である図６（ｃ）から明らかなように、引き伸ばされている。つまり、金属薄板１２に引張力が作用し、環状凸部３２が引き伸ばされることによって引張力を吸収している。
この様に、拡管した際に、金属薄板１２に作用する圧縮力及び引張力を環状凸部３２が変形して吸収するため、金属薄板１２自体の変形を防止できる。
【００１５】
ここで、拡管の際に、拡管後の熱交換器用チューブ２０ａの横断面形状を、図７（ａ）に示す楕円形、つまり長軸長が拡管ビレット２２の挿入前の点線で示すカラー付き透孔１０の透孔１４及びカラー１６の内径よりも長いが、短軸長が透孔１４及びカラー１６の内径と等しい楕円形となるように調整した。
その結果、拡管後に形成された楕円形の長軸方向の環状凸部３２の部分は、図７（ａ）に示すＸ−Ｘ面における断面図である図７（ｂ）から明らかなように、図６（ｂ）と同様に押し潰されている。つまり、金属薄板１２に圧縮力が作用し、環状凸部３２が押し潰されることによって圧縮力を吸収している。
一方、拡管後に形成された楕円形の短軸方向の環状凸部３２の部分は、図７（ａ）に示すＹ−Ｙ面における断面図である図７（ｃ）と図６（ｃ）との比較から明らかなように、図７（ｃ）に示す環状凸部３２の引き伸ばされている程度は、図６（ｃ）よりも小さい。すなわち、図７（ａ）に示す形状に拡管する際の金属薄板１２に作用する引張力は、図６（ａ）に示す形状に拡管する場合よりも小さいことを意味している。
したがって、図７（ａ）に示す形状に拡管する場合には、金属薄板１２の変形程度を更に一層少なくできる。
尚、図５〜図７に示す環状凸部３２は、カラー付き透孔１０の周囲に連続して形成されているが、環状凸部３２を間欠的に形成しても、熱交換器用チューブ２０を拡散する際に、金属薄板１２に加えられる圧縮力や引張力を吸収できる。
【００１６】
図１〜図７に示す金属薄板１２に形成されたカラー付き透孔１０は、透孔１４及びカラー１６の横断面形状が円形のものであったが、図８（ａ）（ｂ）に示す様に、金属薄板１２に穿設された楕円形の透孔４２を囲むカラー４４が立設されてなるカラー付き透孔４０にも用いることができる。このカラー付き透孔４０のカラー４４の先端にも、フランジ部４４が形成されている。
かかるカラー付き透孔４０には、図８（ｂ）に示す様に、横断面形状が円形の熱交換器用チューブ２０を挿入した後、図３に示す拡管ビレット２２を挿入して拡管する。この際に、拡管後の熱交換器用チューブ２０ａの横断面形状が、カラー付き透孔４０の透孔４２及びカラー４４の形状と同一形状となるように、熱交換器用チューブ２０を拡管する。
かかる図８に示す拡管の際には、金属薄板１２の特定の方向に、圧縮力や引張力が強く作用することがなく、金属薄板１２の変形を吸収する変形吸収部等を形成することは要しない。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、横断面形状が楕円形の熱交換器用チューブとフィンとが一体化された熱交換器を容易に形成できる。かかる熱交換器では、空気流の乱れを可及的に少なくでき、熱交換効率の向上を図ることもできる結果、熱交換効率が向上されたクーラ等の温調器の普及を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例において用いるフィンに形成したカラー付き透孔の一例を説明する斜視図である。
【図２】 図１に示すカラー付き透孔に、横断面形状が円形の熱交換器用チューブを挿通した状態を説明する説明図である。
【図３】 本発明において用いる拡管ビレットの一例を示す正面図及び底面図である。
【図４】 図１に示すカラー付き透孔の拡管後の形状及び熱交換器用チューブの形状を説明するための説明図である。
【図５】 本発明において用いるフィンに形成したカラー付き透孔の一例を説明する説明図である。
【図６】 図５に示すカラー付き透孔を拡管した後の形状及び熱交換器用チューブの形状の一例を説明するための説明図である。
【図７】 図５に示すカラー付き透孔を拡管した後の形状及び熱交換器用チューブの形状の他の例を説明するための説明図である。
【図８】 本発明の参考例において用いるフィンに形成したカラー付き透孔の他の例を説明する説明図である。
【図９】 従来の熱交換器の製造方法に用いられていたフィンの斜視図である。
【図１０】 拡管を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１０、４０ カラー付き透孔
１２ 金属薄板
１４、４２ 透孔
１４ａ 拡管後の透孔
１６、４４ カラー
１６ａ 拡管後のカラー
１８ フランジ部
２０ 熱交換器用チューブ
２０ａ 拡管後の熱交換器用チューブ
２２ 拡管ビレット
３２ 環状凸部
Claims (2)
- 熱交換器を構成する横断面形状が楕円形状の熱交換器チューブが、その長軸と前記熱交換器内を流れる空気流とが平行となるように、複数枚のフィンに固定されている熱交換器を製造する際に、
金属薄板に複数個の円形のカラー付き透孔が形成された複数枚のフィンを、前記フィンの各々に形成されたカラー付き透孔が連通されて連通孔が形成されるように積層して積層体を形成した後、
前記カラー付き透孔から成る連通孔の各々に、横断面形状が円形の熱交換用チューブを挿通し、
次いで、前記熱交換器用チューブの開口端側から楕円形状の拡管用ビレットを挿入して、拡管後の前記熱交換器用チューブの外周面形状が、前記熱交換器内を流れる空気流と平行となる長軸を具備する楕円形であって、前記楕円形の長軸長が前記フィンに形成したカラー付き透孔の内径よりも長く且つ前記楕円形の短軸長が前記カラー付き透孔の内径と等しくなるように、前記熱交換器用チューブを拡管してフィンと一体化し、
その際に、前記フィンとして、カラー付き透孔の近傍の金属薄板に生ずる変形を吸収する変形吸収部が、前記金属薄板に形成されているフィンを用い、前記楕円形の長軸長を前記変形吸収部で変形を吸収できる長さとすることを特徴とする熱交換器の製造方法。 - カラー付き透孔を囲む変形吸収部としての環状凸部を、金属薄板を曲折して形成する請求項１記載の熱交換器の製造方法。
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