JPH01104427A - 熱交換器製造方法、及びその製造方法のための中空の形材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱交換器、特に自動車用ラジェータを製造す
るための方法、及びこの製造方法に用いられる中空の形
材に関するものである。

ラジェータ、特に自動車の内燃機関用の水冷式ラジェー
タは、従来、欧州では約２０％が慣用の黄銅製チューブ
から作られ、８０％がアルミニウム製チューブから作ら
れている。

アルミニウム製のラジェータは、効率が良く且つ軽量で
あることから、黄銅製チューブを有するラジェータより
も好ましく、プラグにより作られたアルミニウム製チュ
ーブを用いたプラグ型ラジェータの形態、或は溶接によ
り作られたアルミニウム製チューブを用いたラジェータ
の形態で製造される。プラグ型ラジェータは全体の約５
０％であり、溶接によるアルミニウム製チューブのラジ
ェータは約３０％である。

溶接によるアルミニウム製チューブを有するラジェータ
は、小型トラックのためのエンジンや自動車用の高性能
エンジンのような高い冷却能力を要する内燃機関に特に
用いられる。このようなラジェータのための溶接による
チューブの製造方法は、帯状金属材料から丸められた金
属シートを、その−側で長手方向に沿って圧接すること
により固着することから成る。これらのチューブは平板
状の外形を有し、アルミニウム・シリコン合金で外側が
被覆されており、これに対して、プラグ型ラジェータの
チューブは円柱状の外形を有している。丸め形成を行う
前の帯状金属材料自体の圧延中に、前記シリコン・コー
ティングが形成され、これは、溶接によるチューブをウ
ォーター・タンク及び冷却フィンにろう付けするのを可
能とする動きがある。

例えば＾ｌ、８ｇ、Ｓｉ　０．５若しくは＾ｌ、Ｎｎの
合金から成る溶接によるチューブの、同様な金属から成
るウォーター・タンク及び冷却フィンに対する前記ろう
付けは、フラックスを用い、或はフラックスを用いず真
空下で、４５０℃以上、好適には６０７〜６３６℃の温
度で金属ろう付は又は硬質ろう付けにより行われる。

溶接によるチューブを冷却フラックス及びウォーター・
タンクにろう付けする場合には重要な問題点がある。フ
ラックスを用いてのろう付けの場合、環境的問題が重要
である。何故ならば、アルミニウム板や鉄板に対して非
常に侵食性のある有害物質が７ラツクスから放たれ、従
って、後の腐食を防止するためにろう付けされたラジェ
ータから有害物質を払拭しなければならない、更に、自
動車の機台フレームの近傍でプレスされる可能性゛のあ
る金属板が侵食されないように、放散される煙霧を空気
中から除去しなければならない、このために、費用のか
かる空気清浄が必要となる。フラックスを用いない場合
には、有害物質による前記問題点は明らかに生じないが
、このろう付けは真空下で行わなければならず、極めて
正確な温度制御を必要とし、従って費用も高くなる。ろ
う付は炉内で掻く短時間、真空とされた条件下でのろう
付は温度のために、そのろう付は継手部でのスポットは
、その周囲に成る程度の面接触部分を形成する傾向があ
り、これはその点での熱伝導性を損なう可能性がある。

このような溶接による平板状のチューブを有している従
来のラジェータにおいて、通常、２本のチューブは互い
に平行に配列され、それぞれは例えば約２２−一の幅を
有している。この幅は、平板状外形の断面の長軸方向に
おけるチューブの外側寸法を意味している。しかしなが
ら、冷却効率は、外側寸法の増大に伴って増加すること
が分かっており、好適には相当に大きな幅を有する平板
状チューブが１本だけ設けられるべきである。しかし、
ラジェータの製造においては、平板状チューブと冷却フ
ィンとの間に連続的な正確に画成された面接触部分を得
るために、チューブはろう付けの前に冷却フィンに対し
て横向きにねじ締めされ押圧され、その後に、炉内でろ
う付けされる。しかしながら、押圧時における平板状チ
ューブへの圧力、及びろう付は中の炉内で得られる温度
により、平板状チューブの側面が炉内で変形（破壊）を
起こす場合がある。何故ならば、アルミニウムは加圧下
で脆弱化するからである。このような結果は、特にアル
ミニウム製チューブが例えば０．４ｍ−程度の非常に薄
い肉厚しか有していないという事実により生ずる。

更に、チューブと冷却フィンとのろう付けの後、このよ
うにして形成されたラジェータのコアは、ラジエータ・
ハウジング又はラジェータ基部に嵌め込まれる。この作
業は組み立てられたラジェータに何等の応力も発生させ
てはならない、しがし、ろう付は中の構成要素の変形の
ために、必然的に正確な嵌合せは困難となっている。

チューブの変形及び正確な嵌合いの欠如に関する問題は
、冷却効率を更に上げるためにより一層広い平板状外形
のチューブが用いられる場合、より深刻とな−る。ろう
付は中のチューブの前述したような変形により、使用不
能な製造物が増加し、チューブのシリコン・コーティン
グのために、これは更に問題を生ずる。そのような使用
できないラジェータは単に廃棄することもできないがら
である。

従って、本発明の目的は、前記問題点を解決する熱交換
器製造方法、特に自動車用ラジェータの製造方法、及び
そのために用いられる中空の形材を提供することにあり
、これによって、高効率のアルミニウム製高性能ラジェ
ータが製造される。

前記目的及び他の目的は、特許請求の範囲の請求項１に
開示した製造方法、及び請求項４に開示したチューブの
形材を適用することで、本考案により達成される。

本発明による熱交換器製造方法においては、溶接による
チューブは全く用いられず、慣用の押出しプレス装置に
より押出し加工された中空の形材が用いられ、この形材
には、キャビティ内に配置された少なくとも１つのウェ
ブが設けられている。

ウェブは３つの機能を有している。第１に、このウェブ
は、次に行われる形材の圧延中に、平板状のチューブを
確実に形成し、その広い方の側壁を互いに正確に平行と
することができる。第２に、ウェブは圧延又は引抜き作
業中における形材の剛性をより増強すると共に、幅の広
い形材であっても寸法的安定性を非常に高いものとする
ことができる。第３に、ウォーター・クーラとして用い
られた場合、ウェブは、チューブ内を循環する水の乱流
を確実に生じさせこもって水の流量を少なくし冷却効率
を高めるタービユレータとして機能する。

中空の形材に設けられているウェブにより、最大４〇−
輪の大きな外側寸法のチューブが、高効率の熱交換器、
特に自動車用ラジェータを製造するのに用いられる。

本発明に従った形材の特定実施例において、アルミニウ
ム又はアルミニウム製合金により作られた形材には、亜
鉛コーティング、若しくは亜鉛を基礎とした合金のコー
ティングが施される。このようにして形成されたチュー
ブは、４５０℃以下で冷却フィンに軟質ろう付けを行う
ことができる。

これは、溶接によるチューブの硬質ろう付けに比較して
、チューブの寸法的安定性に寄与する。何故ならば、そ
の温度では、性質上、アルミニウム材の変形は少ないと
期待されるからである。

以下、図面と共に本発明の実施例について詳細に説明す
る。

本発明に従った方法により自動車用ラジェータを作るた
めに用いられる本発明の中空の形材の一実施例が第１Ａ
図に示されている。第１Ａ図に示される形材１は、アル
ミニウム合金、例えば＾ｌ、Ｍ、。

Ｓｉ　０．５若しくはＡＩ、Ｍｎから作られており、例
えば短軸方向の外径が４〜６Ｉで、両側の外側壁面の半
径が１．２−である楕円断面を有している。形材１の空
洞部若しくはキャビティ内には、２つのウェブ２が形成
されており、このウェブ２は、該形材１の長手方向全体
に亘り、楕円断面の長軸方向を横切って一側の内面から
他側の内面まで延びている。これらのウェブ２は、形材
１の肉厚にほぼ等しい厚さを有している。ウェブ２は、
図面で縦方向に沿って前辺て湾曲されている。第１Ｂ図
に示されるように、この湾曲は、第１Ａ図に示される形
材１を圧延する際にウェブ２を曲げるよう機能し、その
結果として第１Ｂ図に示されるような半円形のウェブ５
が形成され、これは、平板状に形成されたチューブ３を
補強すると共に、そこを流通して冷却される水を乱流と
するためのタービユレータとしても機能する。第１Ｂ図
に示される平板状チューブ３は短軸方向の外径が０．２
ｍｍであり、２つの外側壁面での半径はそのままの１．
２ｍｍである。第１Ａ図に示される実施例の本発明によ
る中空形材において、幅、即ち長軸方向の外側寸法は、
第１Ｂ図のチューブ３が、寸法精度及び精密な嵌合いが
爾後のろう付は作業により損なわれないものとして、例
えば３２〜４０ｍ＋＊の外側寸法を有するような大きさ
とされている。

第２Ａ図には、本発明に従った中空の形材１の他の実施
例が示されており、この中空形材１はキャビティ内に突
出する単一のウェブ２を有し、該ウェブ２は形材１の内
面に一体的に形成されている。

ウェブ２は、第２Ｂ図に示す圧延後の平板状チューブ３
の内部の高さと同じ高さを有している。この態様で、第
２Ｂ図に示されるチューブ３の相対する広い方の外側壁
面は、ウェブ２による支持のために確実に平行とされる
。第２Ｂ図のチューブ３は、例えば短軸方向の外側寸法
が４〜６ＩｌｌＩｍ、ウェブ２の高さが１．６ｍｍ、そ
して肉厚が０．４１である。

この寸法は圧延後に第２Ｂ図に示される平板状のチュー
ブ３を形成し、その短軸方向の外側寸法は２．４＋ａｍ
、内部の高さは１．８ｍｍ、幅、即ち長軸方向の外側寸
法は３２ｍｍとなる０両側の外側壁面の半径は１．２−
面のままである。

最後に、第３Ａ図は、本発明に従った中空の形材１の第
３の実施例を示しており、この中空形材１は、その側壁
部から等間隔で且つ所定の角度で形材１の内面に一体形
成された２つのウェブ２を有している。この角度は、第
３Ｂ図に示されるように圧延された平板状チューブ３で
のウェブ２が内面に対して直角となるように選ばれてい
る。この場合もまた、ウェブ２の高さは、第３Ｂ図の平
板状チューブ３の内部の高さと一致する。他の部分の寸
法は第２Ａ、２Ｂ図の実施例と同じである。

第３の実施例では、ウェブ２が２つ設けられているので
、チューブ３が更に補強されると共に、内部を流れる冷
却媒体の渦巻形成、即ち乱流をより一層顕著なものとし
、このチューブ３がラジェータに用いられた場合、より
広い断面のものがラジェータに用いられたのと同等の効
果が得られる。

従って、本発明が適用された自動車用ラジェータは極め
て高効率となる。

以上、本発明の幾つかの実施例について説明したが、当
業者により変更され得ることは明らかであろう、そのよ
うな変更は、特許請求の範囲に開示する本発明の精神及
び範囲を逸脱することなく行うことができる０例えば、
中空の形材はアルミニウム合金以外の金属から製造され
ても良く、また、断面形状は図示の楕円形状でなくとも
良い。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明に従った中空の形材の第１の実施例を
示す断面図であり、第１Ｂ図は第１Ａ図の形材を圧延し
て形成したチューブを示す断面図である。第２Ａ図は本
発明に従った中空の形材の第２の実施例を示す断面図で
あり、第２Ｂ図は第２Ａ図の形材を圧延して形成したチ
ューブを示す断面図である。第３Ａ図は本発明に従った
中空の形材の第３の実施例を示す断面図であり“、第３
Ｂ図は第３Ａ図の形材を圧延して形成したチューブを示
す断面図である０図中、 １・・・形材　　２・・・ウェブ　　３・・・チューブ
Ｆｉｇ、２Ａ Ｆｉｇ、２Ｂ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．　熱交換器、特に自動車用ラジエータを製造するた
   めの製造方法において、 実質的に楕円断面の中空の形材であって、その内部に少
   なくとも１つの内向きのウェブが前記楕円断面の長軸に
   対して横向きとなるよう全長に亘り一体的に設けられて
   いる前記形材を押出し加工により形成し、次いで、前記
   形材を、互いに平行な２つの側壁を有する平板状のチュ
   ーブとなるような断面形状に再形造し、最後に、前記チ
   ューブを冷却フィンを組み付けて熱交換器のコアを形成
   することを特徴とする熱交換器製造方法。
2. ２．　前記形材をアルミニウム又はアルミニウム合金か
   ら作り、圧延加工若しくは引抜き加工により再形造し、
   亜鉛、若しくは亜鉛を基礎とした合金で被覆した後、冷
   却フィンにろう付けし、チューブと冷却フィンの組立体
   をラジエータ・ハウジング内に嵌め込むことを特徴とす
   る請求項１に記載の熱交換器製造方法。
3. ３．　亜鉛で被覆されたチューブを４５０℃以下の温度
   で冷却フィンに軟質ろう付けすることを特徴とする請求
   項２に記載の熱交換器製造方法。
4. ４．　請求項１に記載の熱交換器製造方法に使用される
   実質的に楕円断面を有する押出し加工された中空の形材
   （１）において、 前記形材のキャビティに、該形材の長手方向に沿って延
   びると共に、該形材の前記楕円断面の長軸方向に対して
   横向きとなるように配置される内向きの少なくとも１つ
   のウェブ（２）が一体的に形成されていることを特徴と
   する熱交換器製造方法のための中空の形材。
5. ５．　ウェブ（２）が前記形材の長軸方向中央部で突出
   していることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器製
   造方法のための中空の形材。
6. ６．　２つのウェブ（２）がそれぞれ長軸方向に沿う側
   端から等距離に設けられていることを特徴とする請求項
   ４に記載の熱交換器製造方法のための中空の形材。
7. ７．ウェブ（２）が形材（１）の一方の内面から他方の
   内面に一体的に延設され、該形材の短軸方向に沿って湾
   曲されていることを特徴とする請求項６に記載の熱交換
   器製造方法のための中空の形材。
8. ８．ウェブ（２）が形材（１）の一方の内面に一体的に
   形成され、該ウェブの高さは、該形材が平板状のチュー
   ブ（３）に再形造された後に有する内部空間の所望の高
   さに等しいことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１
   項に記載の熱交換器製造方法のための中空の形材。