JP5202776B2 - 流体輸送チューブとその製造方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広義には自動車用冷却器に関し、より詳細には、かかる冷却器における流体輸送チューブの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば欧州公開第0590945号に開示されているように、ろう付けにより接合されるタイプの自動車用冷却器は、熱交換アセンブリを含み、この熱交換アセンブリは、一方では、第１流体、例えばエンジンブロックを循環する液体が通過するように並置された、一列の平らな流体輸送チューブと、他方では、これらのチューブの間に配置され、第２流体、例えば冷却用空気が通過するようになっている表面拡大手段とを備えている。
【０００３】
各チューブは、対向する広い面を有し、この表面に、表面拡大手段が当接しており、この広い面は、チューブの主な熱交換面を形成している。強度上の理由から、チューブの広い面の幅を自由に定めることはできないので、熱交換アセンブリは、チューブの平行な数個の列から構成されており、これらの列は、熱交換アセンブリを通過する第２流体の流れ方向に連続して配置されている。従って、列の各対の間に、流体間の熱交換が行われないデッドゾーンが存在する。このデッドゾーンは、熱交換アセンブリの全幅の１０〜１５％にもなる。
【０００４】
自動車用冷却器の熱交換容量を増すためには、各チューブに、いくつかの内側の平行なチャンネルまたはダクトを設けることが知られており、各ダクトは、薄い仕切り壁によって相互に分離されている。従って、強度を保ちながら、これらチューブの幅を増すことができ、前記デッドゾーンを生じることのない自動車用冷却器を形成できる。かかるマルチチャンネルチューブは、例えば欧州特許第0646231号により公知である。
【０００５】
しかし、特にトラックにおいて、冷却の要求が高まっているのと同時に、今日の自動車における自動車用冷却器のスペースが限られているため、自動車用冷却器における熱交換能力を改善したいという要求がある。熱交換の容量を改善できれば、一定の大きさの冷却器の冷却効率を高めことができ、または一定の冷却効率を有する冷却器の寸法を小さくすることができる。
【０００６】
本発明の目的は、一定の大きさで、通常の構造よりも熱交換の容量が良好な流体輸送チューブ、および自動車用冷却器を提供することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、比較的低コストで、不合格率の低い、かかる流体輸送チューブを製造する簡単な技術を開示することにある。
【０００８】
以下の説明から明らかになる上記およびそれ以外の目的は、請求項１に記載の製造方法、および請求項５に記載の製造装置だけでなく、請求項１０に記載の流体輸送チューブ、および請求項１４に記載の自動車用冷却器によって達成される。これらの請求項の従属項には、好ましい実施態様が記載されている。
【０００９】
流体輸送チューブの内部に形成された表面構造体は、境界部の層流を解消するように働く。この層流は、絶縁効果を有するとともに、チューブを通過するよう流れる流体内に、チューブの基本表面に隣接して形成される傾向がある。従って、この表面構造体はチューブを通過して流れる流体の圧力低下を実質的に大きくすることなく、特にチューブを通過する流体の流量が少ない時のチューブの熱交換容量を改善する。
【００１０】
本発明の製造方法によれば、金属材料のブランクから製造を開始して、チューブを、一体部品として簡単かつ安価に効率的に形成できる。
【００１１】
本発明の製造技術の特に好ましい実施例によれば、ブランクの２つの対向するエッジに沿って２つの直立するエッジ部分を形成した後に、ブランクに表面構造体を設ける。これにより、ブランクの表面に表面構造体を形成する間に、ブランクの外側エッジに凹凸が生じる恐れが最小となる。その理由は、表面構造体を形成する際に、ブランク材料が歪む性質があるからである。
【００１２】
その後、ブランクの外側エッジを、ダクトを構成するためにウェブ部分に当接させるので、かかる凹凸があった場合、ダクト間の漏れに起因して、チューブが不合格品となる可能性がある。
【００１３】
次に、本発明の現在のところ、好ましいと思われる実施例を示す添付図面を参照し、本発明およびその利点についてより詳細に説明する。
【００１４】
【実施例】
図１〜図６は、本発明に係わる流体輸送チューブの好ましい実施例を示す。このチューブは、金属材料、通常はアルミ材料から製造される。図１に示すように、このチューブは平らであり、２つの対向する広い面１、２を有し、これらの面はほぼ平らとなっている。
【００１５】
広い面１、２は、２つの対向する湾曲した短い側面３、４を介して接続されており、このチューブを自動車用冷却器に取り付けると、表面拡大手段（図示せず）、例えば折りたたまれた薄板状部材が、これらの広い面１、２に当接する。チューブを通過して流れる媒体と、チューブの外側のまわりで表面拡大手段を通過して流れる媒体との間で、これら広い面１、２を介して、主な熱交換が行われる。チューブは、内部に２つの平行なダクト５、６を有しており、ダクトは、仕切り壁７によって分離され、両端部の間で、チューブの長手方向に延びている。広い面１、２は、各ダクト５、６内に２つの対向する熱交換面１’、２’を形成している。
【００１６】
図２〜図６から明らかなように、熱交換面１’、２’には、ディンプルと称される多数の突出する乱流発生要素８の形態をした表面構造体が設けられている。これらディンプルは、任意の構造とすることができ、熱交換面１’、２’上に任意のパターンで設置できる。
【００１７】
図２〜図６は、チューブの熱交換面１’、２’の表面構造の異なる変形例を示し、上部熱交換面１’上のディンプル８は実線で、下部熱交換面２’上のディンプル８は点線で示されている。いずれのケースにおいても、上部熱交換面１’上のディンプル８と、下部熱交換面２’上のディンプル８とは、チューブの横断面で対向しないように、相対的にずれている。これにより、チューブが詰まる恐れが小さくなっている。
【００１８】
更にディンプル８は、それぞれの熱交換面１’、２’に横方向に延長する列９を形成している。これらの列９は、チューブの長手方向Ｌに見た場合に、上部熱交換面１’と下部熱交換面２’とに交互に配置されている。
【００１９】
図２および図３の変形例では、ディンプル８は細長く、チューブの長手方向Ｌに対して斜めになっている。それぞれの列９内では、ディンプル８は互いに平行である。長手方向Ｌ、すなわちチューブを通過する流体の主な流れ方向に見た場合、連続して配置されたディンプル８は、上部熱交換面１’と下部熱交換面２’とに交互に配置されている。
【００２０】
図２の変形例においては、連続して配置されたディンプル８は、所定の相対的角度に傾斜しており、図３の変形例においては、ディンプルは互いに平行となっている。
【００２１】
図４〜図６における変形例では、長手方向Ｌに見た連続するディンプル８が、上部熱交換面１’または下部熱交換面２’だけに配置されるよう、上部熱交換面１’上のディンプル８の列９と、下部熱交換面２’上のディンプル８の列９とは、横方向に相対的にずれている。
【００２２】
図４および図５では、ディンプル８の熱交換面１’、２’と平行な横断面は、それぞれ三角形および円形となっている。図６では、各ディンプル８は細長く、チューブの長手方向Ｌに平行に延びている。
【００２３】
次に、図７〜図８を参照し、図１〜図６に示されたチューブを製造するための、本発明の装置について説明する。この装置は、金属材料、好ましくはアルミ材料製のほぼ平らなブランク（素材）、すなわちバンド２０を連続する曲げ加工により、チューブ状の断面に成形するようになっている。この装置では、多数の対の被動シャフトの間をバンド２０が通過しており、この被動シャフトは、装置を通過するようにバンド２０を送るようになっており、このシャフトには、プロファイリング工具が設けられている。
【００２４】
バンドを装置内に装入すると、バンド２０の側面、すなわちエッジは、バンドの送り方向とほぼ平行になる。この送り方向は、図７では矢印ｍで示してある。この装置は、第１ステーション３０を有し、このステーションでは、バンドの主要平面に直角となるように、バンド２０の側面を、プロファイリング工具が折りたたむようになっている。
【００２５】
図８ａから判るように、第１ステーション３０の後において、バンド２０は、２つの直立する細長いエッジ部分２１、２２と、中間の平らなウェブ部分２３とを有する。
【００２６】
その後の第２のステーション４０において、バンド２０のウェブ部分２３に所定のパターンでディンプル８が設けられる。図２〜図６に、パターンの１つを例示してある。次に、バンド２０は、回転する当接部材４１と周面４３に突起を有する回転シャフト４２の１つ以上の組み合わせの間を通過する。
【００２７】
こうして、第２ステーション４０を連続して通過する間、図８ｂから明らかとなるように、側面の一方にピットが形成され、反対の側面に対応する突起が形成されるよう塑性変形される。簡潔にするために、図８ａ〜図８ｅでは、表面の構造を極めて誇張して示してあることに留意されたい。
【００２８】
装置は、次に第３のステーション５０を有する。このステーションでは、プロファイリング工具が、２つのダクト５、６を形成するように、連続してウェブ部分２３を折りたたむ（図８ｃ〜図８ｅ参照）。この実施例では、ダクト５、６の間に仕切り壁７を形成するように、直立したエッジ部分２１、２２が、互いに配置されている（図１と比較）。
【００２９】
また、図１に示すように、エッジ部分２１、２２の外側端部、すなわちバンド２０の長手方向外側エッジは、ウェブ部分２３に当接している。チューブ全体に沿って、これら外側エッジとウェブ部分２３とを満足が行くように係合するには、高い精度が必要であることは理解されると思う。
【００３０】
第３ステーション５０の後には、切断ステーション（図示せず）を設けることが好ましい。この第３ステーションでは、成形されたチューブ部分を所望の長さに切断する。
【００３１】
しかし、連続した細長いバンドの形態をした上記ブランクの代わりに、このブランクを、適当な大きさの、ほぼ平らなプレートから構成し、本装置により、この平らなプレートをもって、所定の長さのチューブ部分を形成することができる。従って、この場合、切断ステーションを省略できる。
【００３２】
図９に示す別の実施例によれば、第２ステーション４０’は、当接部材４１’とダイス４２’との１つ以上の組み合わせを有する。ダイス４２’はバンド２０に係合するよう、バンド２０と直角に移動できる。図７における装置とは対照的に、このバンド２０は、第２ステーション４０’へ割り出しされ、この第２ステーションで側面の一方にピットを形成し、反対の側面に対応する突起を形成するよう、固定されたバンド２０を塑性変形させる。それ以外の点は、図９に示す装置は、図７の装置と同一であるので、これ以上詳細には説明しない。
【００３３】
図７または図９に示す装置から放出されたチューブ状部分は、その後、炉内でろう付けして、チューブに形成される。チューブ部分の少なくとも一部は、接続鑞付けジョイントを形成するように、充填材料を有する。チューブ部分を製造するブランクの両面に、これら充填材料は適当にロール塗りされる。
【００３４】
自動車用冷却器に含まれる他の部品と共にアセンブリを形成するように、チューブ部分を取り付け、その後、アセンブリをろう付け炉内に入れ、１回のろう付け作業で、自動車用冷却器を形成することが好ましい。このようにすることにより、自動車用冷却器の他の部分と同時にチューブを形成することができる。
【００３５】
本発明のチューブは、流体、例えば液体またはガスを冷却するよう、平行に配置されたチューブを有するすべてのタイプの自動車用冷却器、例えば液体冷却器、過給用空気冷却器、凝縮機、およびオイル冷却器に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる流体輸送チューブの端面図である。
【図２】本発明の流体輸送チューブの別の変形例の一部の平面図である。
【図３】本発明の流体輸送チューブの別の変形例の一部の平面図である。
【図４】本発明の流体輸送チューブの別の変形例の一部の平面図である。
【図５】本発明の流体輸送チューブの別の変形例の一部の平面図である。
【図６】本発明の流体輸送チューブの別の変形例の一部の平面図である。
【図７】流体輸送チューブを製造するための、本発明の装置の側面図である。
【図８】流体輸送チューブを形成するための加工中のブランクの端面図であり、そのうちの図８ａ〜図８ｅは、それぞれ図７における位置ａ〜ｅにおける端面図である。
【図９】図７における装置の変形例の側面図である。
【符号の説明】
１、２ 広い面
３、４ 短い側面
５、６ ダクト
７ 仕切り壁
８ ディンプル
９ 列
２０ バンド
２１、２２ エッジ部分
２３ ウェブ部分
３０ 第１ステーション
４０ 第２ステーション
４１ 当接部材
４２ 回転シャフト
４３ 周面
５０ 第３ステーション

Claims (10)

1. 金属材料のブランクからスタートし、自動車用冷却器内に取り付けられるようになっている少なくとも２つの細長い内側ダクト（５、６）を含む細長い流体輸送チューブを製造する方法であって、
   ブランク（２０）の両側の縁部に沿うように２つの直立するエッジ部分（２１、２２）を形成し、前記２つのエッジ部分の間に、少なくとも一部がほぼ平らとなっているウェブ部分（２３）を画成する工程と、
   ２つの直立するエッジ部分（２１、２２）を形成する前記工程の後、前記ブランク（２０）の片側の上に複数の突起（８）を、前記ブランク（２０）の塑性変形により形成して、前記ブランク（２０）の表面の一部（２３）の上に、前記複数の突起から成る乱流を発生させるための乱流発生突起表面構造体（８）を形成する工程と、
   前記２つのエッジ部分（２１、２２）が互いに当接するとともにウェブ部分（２３）にも当接するように、ウェブ部分（２３）を変形させて、前記少なくとも２つのダクト（５、６）を形成する工程とを有し、
   前記表面構造体（８）は、前記ダクト（５、６）内の対向する第１の面（１’）及び第２の面（２’）の両面において、互いに対向面（２’，１’）に当接しないように形成されていることを特徴とする流体輸送チューブの製造方法。
2. 前記表面構造体（８）を形成する工程において、前記ブランク（２０）に前記表面構造体（８）を形成するための複数の突起を有し、前記ブランク（２０）に当接する係合面を有する少なくとも１つのエンボス加工部材（４１、４２）により、前記ブランク（２０）を塑性変形させることにより、
   前記ダクト（５、６）内の対向する第１の面（１’）及び第２の面（２’）に設けられた両側の前記表面構造体（８）が、互いに対向せず、かつこれらの面（１’，２’）に水平方向において交互に配置されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 金属材料のブランクからスタートして製造される少なくとも２つの細長い内側ダクト（５、６）を含み、自動車用冷却器内に取り付けられるようになっている細長い流体輸送チューブを製造するための装置であって、
   前記装置を通過するように、ブランク（２０）を送るための供給体と、
   少なくとも一部がほぼ平らなウェブ部分（２３）が間に形成された２つの直立したエッジ部分（２１、２２）となるように、前記ブランク（２０）の２つの対向するエッジを形成するためのエッジ形成ステーション（３０）と、
   前記ブランク（２０）の塑性変形により、前記ブランク（２０）のウェブ部分（２３）上に、複数の突起から成り乱流を発生させるための乱流発生突起表面構造体（８）を形成するための表面形成ステーション（４０）と、
   前記エッジ形成ステーション（３０）にて形成したエッジ部分（２１、２２）を互いに当接させるとともに、ウェブ部分（２３）にも当接させて、前記ダクト（５、６）を形成するダクト形成ステーション（５０）とがこの順に配置され、
   前記表面構造体（８）は、前記ダクト（５、６）内の対向する第１の面（１’）及び第２の面（２’）の両面において、互いに対向面（２’，１’）に当接しないように形成されていることを特徴とする
   細長い流体輸送チューブを製造するための装置。
4. 前記表面形成ステーション（４０）は、前記ブランク（２０）の面に垂直に当接可能な回転ロール（４２）又はダイ（４２’）であって、前記ブランク（２０）に当接し、かつ複数の突起を有する係合表面を周面（４３）に有する回転ロール（４２）又はダイ（４２’）を、少なくとも１つ備えている、請求項３に記載の装置。
5. 少なくとも２つの長手方向のダクト（５、６）を有し、かつ各ダクトが、２つの対向する長手方向の熱交換面（１’、２’）を含む、自動車用冷却器のための流体輸送チューブであって、
   各ダクト（５、６）内の対向する両側の熱交換面（１’、２’）は、互いに対向面（２’，１’）に当接しないように形成された複数の乱流発生突起表面構造体（８）を有することを特徴とする流体輸送チューブ。
6. 金属材料のブランク（２０）の一体的部品として製造されている、請求項５に記載の流体輸送チューブ。
7. 前記表面構造体（８）は、前記両側の熱交換面（１’、２’）にわたって分散された複数の突起（８）の形態となっている、請求項５又は６に記載の流体輸送チューブ。
8. 各ダクト（５、６）が、横断面において、対向する突起（８）を有しないよう、対向する熱交換面（１’、２’）に、各ダクト（５、６）の長手方向内の突起（８）が交互に配置されている、請求項７に記載の流体輸送チューブ。
9. 熱交換アセンブリと、この熱交換アセンブリに接続された少なくとも１つのタンクとを含む、自動車用冷却器であって、前記熱交換アセンブリは、請求項５−８のいずれかに記載の流体輸送チューブと、これらチューブの間に配置された表面拡大手段とを含むことを特徴とする自動車用冷却器。
10. 冷却器内における部品が、ろう付けにより接合されている、請求項９に記載の自動車用冷却器。

Images