JP4524035B2 - 熱交換器用チューブ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置等の熱交換器に用いられる熱交換器用チューブに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、特許2688037号公報に示されるように、1枚のアルミ材を折り曲げて断面略θ状に成形した扁平チューブが良く使用されている。これは、図10に示すように、一般にフォルデッドチューブと呼ばれるアルミ薄板材を順次折り曲げて中央に仕切壁を形成し、チューブ断面形状が略θ状となるように成形し、熱交換媒体の流路を形成する扁平チューブである。
【0003】
また、別の折り曲げ成形技術として、両端部を対称に複数回折り曲げるのではなく、一方を数回折り曲げ、他方を単純な折り曲げとするものが知られている。この方法として実開昭54−90750号公報が知られている。この公報のものでは、図11に示すように、扁平チューブの一端部を傾斜して折り曲げ更に直角に折り曲げ仕切壁とし、扁平チューブの他端部をこの傾斜部分に接合する構成である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特許2688037号公報のものでは、図10に示すように扁平チューブの左右端部が折り曲げられ、その折曲げ部のRを板厚以下に形成しているために、折曲げ部の外側とフィンとの隙間C1が非常に狭い。そのために、この隙間C1に存在するロウ材が、毛細管現象により、フィンと扁平チューブとの隙間を通って、扁平チューブの外側に逃げてしまい、ロウ付け不良を起こすことがある。
【0005】
また実開昭54−90750号公報のものでは、図11に示すように扁平チューブの傾斜部、扁平チューブの他端部及びフィンで囲まれた隙間C2が極端に狭い。そのためにこの隙間C2のロウ材が毛細管現象により、扁平チューブとフィンの間隙を通って外部に流出し、ロウ付け不良を起こす不具合を有する。
【0006】
本発明はこのような問題を解決するために、扁平チューブの一端部を折り曲げて仕切壁を形成し、他端部を該仕切壁に接合することで略θ状断面の熱交換器用扁平チューブを形成するものにおいて、該接合部分のロウ材逃げを解消することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明では、 板材を折り曲げて成形された扁平チューブからなり、該扁平チューブの両端が略U字状に折り曲げられてR部をなし、板材の両端が中央で合わせられ、更にそこから扁平チューブの対向内面に伸びて仕切壁が形成され、該仕切壁と扁平チューブ両側のR部との間に流体通路の通路空間が形成された略θ状断面を有する熱交換器用チューブにおいて、扁平チューブをなす板材の一端部は、扁平チューブの対向内面に向かって内側に折り曲げられる折曲げ基部と、該折曲げ基部から伸びて扁平チューブの対向内面に当接する仕切壁を形成する中柱部とからなり、該折曲げ基部は、該扁平チューブの板厚分の段下げ部と該扁平チューブをなす板材の他端部を受ける受部とを有し、該扁平チューブをなす板材の他端部の先端には、該段下げ部と対向する対向面部と該対向面部外側に欠損部を有し、該他端部の先端が該受部に重ねられ且つ該段下げ部に近接して配置され、上記扁平チューブをなす板材の上記一端部及び上記他端部は、上記R部から上記仕切壁に向かって外側に膨らんだ滑らかな中凸になるように折り曲げて形成されて、該中凸部における高さが仕切壁における高さより高くされ、上記扁平チューブが挿入されるヘッダーの挿入孔の高さに対して、上記中凸部の高さは高く形成されている構成である。
【0008】
従って、扁平チューブをなす板材の一端部と他端部との間に少し大きめの隙間が形成されるので、扁平チューブとフィンとの間隙に毛細管現象が生起しても、この隙間のロウ材が逃げ出すことが防止できる。このようにロウ材が逃げ出すことがないこととに加えて、扁平チューブの一端部と他端部との間が段差なく接合でき、かつお互いが重ねられた平面同士でロウ付けされるので、お互いが非常に強固にロウ付けされる。
【0009】
また、上記扁平チューブをなす板材の上記一端部及び上記他端部は、上記R部から上記仕切壁に向かって外側に膨らんだ滑らかな中凸になるように折り曲げて形成され、該中凸部における高さが仕切壁における高さより高い構成であるので、成形性に優れるとともに、組立時には圧縮することでヘッダに挿入し易い形状に弾性変形でき、圧縮を解除することでフィンの保持力を発揮する。
【0010】
そして、上記扁平チューブが挿入されるヘッダーの挿入孔の高さに対して、上記中凸部の高さは高く形成されているので、組立時には圧縮することでヘッダに挿入できる高さに弾性変形でき、圧縮を解除すると挿入孔より高い元の高さに戻ろうとする扁平チューブの復元力によってフィンの保持力が高く維持される。
【0011】
請求項2の発明では、請求項1に記載の熱交換器用チューブにおいて、上記中柱部の先端に、扁平チューブの対向内面に当接した部分から内方に折り曲げられたフランジ部を有し、該フランジ部と中柱部との角度が鋭角になるように折り曲げられている構成であるので、扁平チューブの板材の寸法バラツキや折り曲げ精度不良があっても、仕切壁を設定高さに安定して得られ、組付け不良を格段に減少できる。
【0012】
請求項3の発明では、請求項1又は2に記載の熱交換器用チューブにおいて、上記仕切壁の外周面にロウ材クラッドが設けられているので、上記一端部の折曲げ基部と上記他端部とのロウ付け性が向上する。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は参考例に係る熱交換器10を示す。図2は扁平チューブ11の断面形状を示し、図3は扁平チューブの部分拡大断面図を示し、図4は扁平チューブ11の端面とヘッダ14の挿入孔14aとの形状関係を示したものである。扁平チューブ11とフィン12とが積層され、その両側部にエンドプレート13が配置されている。扁平チューブ11とフィン12とからなるコアは上下のヘッダ14の挿入孔14aに挿入されて一体ロウ付けされている。上方のヘッダ14にコネクタタンク15が接続され、このコネクタタンク15にパイプ16が連結されている。下方のヘッダ14にはリターンタンク17が接続されている。
【0014】
扁平チューブ11は、外周にロウ材が被覆されたクラッド材からなる1枚のアルミ製薄板である。この薄板の両端部を略U字状に折り曲げ、一端部11aで仕切壁21を形成し、他端部11bをこの仕切壁21に当接接合している。仕切壁21には、扁平チューブ11の平坦部111から内方に折り曲げて仕切壁を形成する折曲げ基部22が形成され、この折曲げ基部22に連続して断面略円弧状の中柱部23が形成され、更に、この中柱部23に連続してフランジ部24が形成されている。
【0015】
折曲げ基部22は、扁平チューブ11の平坦部111と平行な受部22aと、この受部22aと略直角で扁平チューブ11の他端部11bと対向する段下げ部22bとからなる受段部を有している。この段下げ部22bの高さは、扁平チューブ11の平坦部111の厚さとほぼ同一となっており、外周面がほぼ同一高さとなるようになっている。ロウ付け時には、折曲げ基部22の受部22a及び段下げ部22bに扁平チューブ11の他端部11bが一体ロウ付けされる。
【0016】
図3に示すように、折曲げ基部22の受部22aに扁平チューブ11の他端部11bの平坦部111が重ねられ、折曲げ基部22の段下げ部22bに扁平チューブ11の他端部11bの対向面部25が接近して配置されている。その上、扁平チューブ11の他端部11bの平坦部111の外側にはフィン12が接して押圧されている。そのために、通常では、これらの隙間は非常に狭くなっており、溶けたロウ材が毛細管現象によりこれらの隙間から逃げる傾向にあるが、この第1実施例では、扁平チューブ11の他端部11bの対向面部25の外側に欠損部26を形成したので、対向面部25と段下げ部22bとフィン12とに囲まれた空間が比較的広くなり、毛細管現象でロウ材がこの空間から逃げていくことを防止できる。
【0017】
この参考例では、中柱部23は、扁平チューブ11の平坦部111に対して略直角に配置され且つ断面略円弧状に形成されている。従って、組付時、扁平チューブ11の中央付近に圧縮荷重をかけた場合に、この円弧状部分が弾性変形し、組付け後は、この弾性変形部分の復元力で扁平チューブ11にフィン12が確実に保持される。なお、図3の斜線部分はロウ材を模式的に示したものである。
【0018】
フランジ部24は、中柱部23から略直角な方向に曲げられ、扁平チューブ11の平坦部111の内周面と平行に伸びて形成されている。このフランジ部24が扁平チューブ11の平坦部111の内周面に一体ロウ付けされるので、強固なロウ付けが確保される。
【0019】
図4に示すように、扁平チューブ11単体での大きさは、挿入孔14aの短径と比較して、扁平チューブのR部112の短径は小さく、扁平チューブの平坦部111の中央部分の短径は大きく形成されている。扁平チューブ11とフィン12とを積層して形成したコアを圧縮した場合に、扁平チューブの中央部分の短径が縮小する方向に弾性変形するので、その際の変形逃げ代としてR部112の短径が挿入孔14aの短径より小さく形成されている。
【0020】
組付状態について説明する。扁平チューブ11とフィン12との積層体からなるコアを形成し、このコアの両側から圧縮荷重をかける。この時、扁平チューブ11の断面形状は、ヘッダ14の挿入孔14aの断面形状と相似形に変形しており、挿入されやすくなっている。この状態で扁平チューブ11の端面をヘッダ14の挿入孔14aに挿入する。その後、圧縮荷重を解除する。すると、扁平チューブ11は元の形状に戻ろうとする復元力が作用する。この復元力により、フィン12が扁平チューブ11に強く挟持され、搬送時や組付け時にフィン12が扁平チューブ11の間から脱落することが防止される。それとともに、上記復元力がヘッダ挿入孔14aと扁平チューブ11の端面とを密着させる方向に作用するので、お互いが強固にロウ付けされる。
【0021】
図5は本発明の第1実施例を示す。図6ないし図8はこの第1実施例の扁平チューブ31をヘッダ34に挿入する場合の説明図を示す。図5は扁平チューブ31の断面図を示し、図6はこの扁平チューブ31が挿入されるヘッダ34の挿入孔34aの断面形状を示し、図7は扁平チューブ31をヘッダ34の挿入孔34aに挿入する時の両者の関係を示す。図8は扁平チューブ31にフィン32を積層し、圧縮荷重をかけた場合の説明図を示す。
【0022】
第1実施例の扁平チューブ31は、参考例の扁平チューブと同様に、アルミ製の1枚の薄板から折り曲げられて断面略θ形状に形成されている。
【0023】
第1実施例で参考例と異なる点は、仕切壁41の形状と扁平チューブ31の形状である。これらの点について説明する。
【0024】
仕切壁41の中柱部43がほぼ直角に折り曲げられ、扁平チューブ31の長辺部311に対してほぼ直角な仕切壁として形成されている。この中柱部43によって扁平チューブ31のこの部分の高さが設定されている。
【0025】
図5に示すように、扁平チューブ31の長辺部311はR部312から仕切壁41までにおいて外側に膨らんだ中凸になるように折り曲げられている。この扁平チューブ31単体で、通路空間S部分の外部高さH1、H2と仕切壁部分の外部高さHcとを比較すると、H1、H2>Hcとなる。図6に示すように、ヘッダ34の挿入孔34aの高さHsとも比較すると、H1、H2>Hsとなっている。なお、H1とH2との高さは同じであっても少し差があっても良い。仕切壁部分の外部高さHcは挿入孔34aの高さHsに対して、ほぼ同じか少し低いほうが好ましい。
【0026】
ヘッダ34の挿入孔34aに扁平チューブ31の端部を挿入する際に、扁平チューブ31単体では通路空間S部分の高さH1、H2が挿入孔34aの高さHsより少し大きいため、挿入しにくい。しかし、図8に示すように、扁平チューブ31とフィン32とを積層したコアに、両側から圧縮荷重をかけることによって、扁平チューブ31が弾性変形して通路空間S部分の高さH1、H2は少し縮小する。そして、このときの通路空間S部分の高さがHs以下であれば挿入は容易に行なわれる。また、このときの通路空間S部分の高さがHsと同等ないしわずかに大きい場合であっても、図7に示すように、挿入孔34aはヘッダ34の内側に折れ曲がるように形成され、一番狭い部分の高さがHsであるので、扁平チューブ31を挿入しても、無理な力を加えることなくスムーズに組み立てられる。
【0027】
上記したように、コアに圧縮荷重をかけることで扁平チューブの長辺部311が弾性変形し、図8に示すように、仕切壁41の折曲げ基部42の受部42aと扁平チューブ31の他端部31bの長辺部311とが密着する方向に強いられ、且つ仕切壁41のフランジ部44と扁平チューブ31の長辺部311の内面とも密着する方向に強いられ、その結果、互いが強固に密着してロウ付けされる。特に、この第2実施例でも、扁平チューブ31の他端部31bの対向面部45の外側に欠損部46を形成したので、対向面部45と段下げ部42bとフィン32とに挟まれた空間が大きくなり、毛細管現象でロウ材がこの空間から逃げていくことが防止される。その結果、ロウ付け品質が飛躍的に向上する。
【0028】
図9は第2実施例に係わり、第1実施例の一部変形例である。第2実施例では、扁平チューブ51の長辺部511が片面側のみR部512から仕切壁61までにおいて外側に膨らんで形成されている。この第2実施例でも、流体の通路空間を形成する部分の高さH3、H4が仕切壁部分の高さHcより大きく形成されている。この第2実施例では、長辺部511の一方を平坦面としているので、この面を基準としてR部512を形成し、更に中凸の長辺部511を形成できるので、成形しやすい。また、フィンを積層してコアを作る際も安定して積層できる。
【0029】
また、中柱部63のフランジ部64を扁平チューブ51の長辺部511と平行に設けるのではなく、内側に折り曲げ、中柱部63とフランジ部64との角度が鋭角になるように設けている。この第2実施例のように鋭角に形成すれば、フランジ部64の折り曲げ不良や折り曲げ角度のバラツキがあっても上記角度が鈍角になることが防止でき、中柱部63とフランジ部64との折り曲げ部分が扁平チューブの長辺部511に確実に接触するようにすることができるので、仕切壁の高さを一定の高さに維持することができ、ヘッダ挿入の容易性・品質安定性やヘッダとのロウ付け確実性を確保できる。
【0030】
この構成は、第2実施例に限らず、参考例や第1実施例に適用しても良い。
【0031】
又、第2実施例の中凸部分を片方のみ設けるようにしても良い。この場合には、扁平チューブの一端部の長辺部は平坦面のままで他端部の長辺部のみを外側に膨らんで形成すればよいので、成形が容易である。この部分の弾性変形によりフィンを保持できる場合には、膨らみ成形部分が少ないので、成形が簡単であり、ヘッダへの挿入組立も容易である。
【0032】
欠損部は傾斜面部として形成しても良いが、曲面部や段部として形成しても良い。また、上記実施例のように、欠損部は扁平チューブの全長に渡って形成しても良い。この場合には、欠損部の成形性に優れる。しかし、フィンとの接触部分だけに欠損部を形成し、ヘッダへの挿入部分は欠損部を設けないように形成しても良い。この場合には、扁平チューブとヘッダとのロウ付け性が良くなる。
【0033】
【発明の効果】
本発明によれば、扁平チューブをなす板材の両端が中央で合わせられて仕切壁が形成され、板材の一端部の折曲げ基部に、扁平チューブの板厚分の段下げ部と扁平チューブの他端部を受ける受部とを備え、扁平チューブをなす板材の他端部の対向面部の外側に欠損部を形成したので、対向面部、段下げ部及びフィンで囲まれた空間を比較的に広く確保できるので、扁平チューブとフィンとの隙間に毛細管現象が作用しても、この間のロウ材が逃げ出すことが防止できる。また、板材の一端部及び他端部は、扁平チューブ両端のR部から仕切壁に向かって外側に膨らんだ滑らかな中凸になるように折り曲げて形成され、中凸部における高さが仕切壁における高さより高いので、成形性に優れ、組立時の圧縮によりヘッダに挿入し易い形状に弾性変形でき、圧縮の解除によりフィンの保持力を発揮する。そして、扁平チューブが挿入されるヘッダーの挿入孔の高さに対し、凸部の高さは高く形成されているので、組立時に圧縮すると、ヘッダに挿入できる高さに弾性変形でき、圧縮を解除すると、挿入孔より高い元の高さに戻ろうとする扁平チューブの復元力によってフィンの保持力が高く維持される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考例に係る熱交換器を示す概略図である。
【図2】 参考例に係わる扁平チューブの断面図である。
【図3】 参考例に係わる扁平チューブの部分拡大断面図である。
【図4】 参考例に係わる扁平チューブとヘッダの挿入孔との形状関係を示す説明図である。
【図5】 本発明の第1実施例に係わる扁平チューブの断面図である。
【図6】 本発明の第1実施例に係わるヘッダの挿入孔の高さを示す断面図である。
【図7】 本発明の第1実施例に係わる扁平チューブとヘッダーの挿入孔との関係を示す部分断面図である。
【図8】 本発明の第1実施例に係わる扁平チューブとフィンとの関係を示す説明図である。
【図9】 本発明の第2実施例に係わる扁平チューブの断面図である。
【図10】 従来の熱交換器を示す断面図である。
【図11】 従来の別の熱交換器を示す断面図である。
【符号の説明】
10 熱交換器
11 扁平チューブ
111 平坦部
112 R部
11a 一端部
11b 他端部
12 フィン
13 エンドプレート
14 ヘッダ
14a 挿入孔
15 コネクタタンク
16 パイプ
17 リターンタンク
21 仕切壁
22 折曲げ基部
22a 受部
22b 段下げ部
23 中柱部
24 フランジ部
25 対向面部
26 欠損部
31 扁平チューブ
311 長辺部
312 R部
31a 一端部
31b 他端部
41 仕切壁
42 折曲げ基部
42a 受部
42b 段下げ部
43 中柱部
44 フランジ部
45 対向面部
46 欠損部
51 扁平チューブ
511 長辺部
512 R部
51a 一端部
51b 他端部
61 仕切壁
62 折曲げ基部
62a 受部
62b 段下げ部
63 中柱部
64 フランジ部
65 対向面部
66 欠損部
S 通路空間
高さ H1、H2、H3、H4、Hc、Hs
隙間 C1、C2
Claims (3)
- 板材を折り曲げて成形された扁平チューブからなり、該扁平チューブの両端が略U字状に折り曲げられてR部をなし、板材の両端が中央で合わせられ、更にそこから扁平チューブの対向内面に伸びて仕切壁が形成され、該仕切壁と扁平チューブ両側のR部との間に流体通路の通路空間が形成された略θ状断面を有する熱交換器用チューブにおいて、
扁平チューブをなす板材の一端部は、扁平チューブの対向内面に向かって内側に折り曲げられる折曲げ基部と、該折曲げ基部から伸びて扁平チューブの対向内面に当接する仕切壁を形成する中柱部とからなり、
該折曲げ基部は、該扁平チューブの板厚分の段下げ部と該扁平チューブをなす板材の他端部を受ける受部とを有し、
該扁平チューブをなす板材の他端部の先端には、該段下げ部と対向する対向面部と該対向面部外側に欠損部を有し、
該他端部の先端が該受部に重ねられ且つ該段下げ部に近接して配置され、
上記扁平チューブをなす板材の上記一端部及び上記他端部は、上記R部から上記仕切壁に向かって外側に膨らんだ滑らかな中凸になるように折り曲げて形成されて、該中凸部における高さが仕切壁における高さより高くされ、
上記扁平チューブが挿入されるヘッダーの挿入孔の高さに対して、上記中凸部の高さは高く形成されている
ことを特徴とする熱交換器用チューブ。 - 上記中柱部の先端に、扁平チューブの対向内面に当接した部分から内方に折り曲げられたフランジ部を有し、
該フランジ部と中柱部との角度が鋭角になるように折り曲げられていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器用チューブ。 - 上記仕切壁の外周面にロウ材クラッドが設けられたことを特徴とする請求項1又は2に記載の熱交換器用チューブ。
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