【発明の詳細な説明】
ラジエータチューブ及びこれを製造する方法・装置
発明の背景 １．発明の属する分野
本発明は、銅／真鍮又はアルミニュウム製ラジエータ用の水管に関する。さら
に詳しくは、本発明は、溶接した継ぎ目を有し、チューブの内面の間に支柱を形
成した管状の凹みを組み合わせるラジエータチューブ、及び該チューブを形成す
る方法・装置に関する。２．関連技術
従来、銅／真鍮製ラジエータのための水管は、熱交換器工業で“抱え継ぎ”方
法と呼ばれている、すなわちチューブを形成するために使用される金属ストリッ
プの自由端部の間に抱え継ぎを形成するロールフォーム方法を使用して製造され
ていた。抱え継ぎ接合の例としては、Seemmillerに付与された米国特許第２，２
５２，２１１号に開示されている。ラジエータコアが焼成処理を受けた後にチュ
ーブ漏れが起きることを防ぐために、ソフトはんだの錫／鉛合金がチューブの製
造中に抱え継ぎのために使用される。こうして製造された接合は、熱交換工業に
おいて“抱え継ぎ”接合と呼ばれる。“抱え継ぎ”接合の例は、Rhodesに付与さ
れた米国特許第４，４７０，４５２号に開示されている。
抱え継ぎ接合の変形として、錫／鉛はんだを使用しない溶接接合を使用する従
来技術がある。フォーミングロール及びサイドフォーミングあるいはつるまきガ
イドを使用するロールフォーミング技術が、上記ストリップを、当初の偏平な形
状から円形断面で正確な直径を有する管形状にするために使用されている。ロー
ルフォーミング中、ストリップの長さ方向の縁部は正確に整列され、チューブは
まだ円形断面を有する一方、縁部は高振動数誘導電流すなわちエネルギーによっ
て達成される高温（親金属の融点）のもとで頂点を圧縮する。この高温における
圧縮は、漏れなしの接合を形成する。しかしながら、通常の材料あるいは壁厚の
増加は、縁部の圧縮及び溶接によって現れる。
溶接後、チューブは、減縮ローラ又は工具及び破壊（breaddown）ローラを通
過して、チューブの断面を円形から偏平長円形に変える。
自動車ボデイのスタイル、車重量の減少、エンジン冷却、及びエアコンデショ
ニングの要求を満たすため、熱交換器のより厚いすなわちより高密度のラジエー
タコア、結果的により小さな面積あるいは前面とすることが広く行われている。
結果として、伝統的に幾何学的に高さ寸法（例えば、偏平長円形の長軸に沿って
外面から外面まで測定した寸法）を１５mmから３８mmにした一列ラジエータコア
は、今や幾何学的に３８mm以上の高さ寸法にしなければならないであろう。それ
故、偏平長円形アルミニウム溶接水管の高さ寸法は、３８mmより大きくなるであ
ろう。
高さ寸法が３８mm以上に増加すると、平行壁は高温において柱（column）の強
度を失い、撓みや破壊を引き起こす。このようにして作られたチューブは、鼓形
断面を有し、チューブ対フィンの接触を減少させる。
さらに、自動車のラジエータ内の高圧作動の傾向及び薄壁銅チューブ構造の本
来的な応力の制限があるから、低コスト、高熱伝導率、及びチューブ及び薄いシ
ートの入手可能性に鑑みアルミニウムを銅に替えることが増加している。自動車
の熱交換器において銅をアルミニュウムに替えること、及びこれらに伴う製造上
の困難性は、Kunに付与された米国特許第３，８１９，５０９号において述べら
れている。
従来技術において銅／真鍮チューブにはんだなしの継ぎ目を作るために使用さ
れていた高振動数誘導型の溶接圧縮方法は、薄い壁の材料の場合に使用すること
ができ、被覆（clad）及び非被覆アルミニュウム合金の双方でアルミニュウムス
トリップを使用して偏平長円形チューブを作るために使用することができる、と
いうことを我々は知った。ここでまた、親材料を圧縮及び高振動数溶接を結合さ
せて使用することによって、溶接なしの漏れを防止した接合を達成する。アルミ
ニュウムによって作られたこれらの偏平長円形チューブは、束なし（fluxless）
蝋付け（熱交換産業において“真空蝋付け”と呼ばれている）、及び束蝋付け（
熱交換産業においてＮＩＣＯＬＯＸ及び／又は“環境制御蝋付け”と呼ばれてい
る）の両方で利用されており、これらはCookeに付与された米国特許第
３，９７１，５０１号及びKudoに付与された米国特許第４，９５５，５２５号に
開示され、そこで議論されている。
しかしながら、本発明によれば、アルミニウムの中空で偏平な長円形状は、高
温蝋付けの間、中央部に向かって（すなわち、砂時計内に）潰れ、蝋付けの間お
よびその後の工程で、管と嵌合継ぎ手の望ましい接触が妨げられることが、見い
だされた。さらに、管の主たる伝熱面の各々から内方に延びる対向した乱流ディ
ンプルの対を設け、管の内部と接触させて、支柱を画定することにより、偏平長
円形状が、蝋付け工程中に、潰れるのが防止されることが見いだされている。ま
た、Rhodesに付与された米国特許第４，４７０，４５２号に開示されるように、
管の内部と接触させない乱流凹みに比して、支柱は、管の水側の伝熱面を増大さ
せる。
主たる伝熱面の間に、一定の間隔を維持するため、壁から内方に延びるアイラ
ンド、突起あるいは凹みを設けて、管の強度を増大させ、管を流れる流体のため
に、複数の流路を形成し、管を流れる際の流体の圧力降下を減少させることは、
先行技術において、知られている。このようなアイランド、突起あるいは凹みの
例は、Coffinに付与された米国特許第７９０，８８４号、Cambellに付与された
米国特許第３，０５６，１８９号、住友に付与された米国特許第４，１８０，１
２９号、Patel他に付与された米国特許第４，６００，０５３号、Peze他に付与
された米国特許第４，６８８，６３１号およびBeatenboughに付与された米国特
許第４，９３２，４６９号に開示されている。しかしながら、このようなアイラ
ンド、突起あるいは凹みは、抱え継ぎが形成された継ぎ手、抱え継ぎが溶接され
た継ぎ手あるいは直線状溶接継ぎ手を有する管内に、かつて使用されたことがあ
るのみであり、また、高周波誘導溶接圧縮に関連しては、これまで、使用された
ことがないし、さらには、その最適な寸法および配置についても十分に研究され
ていない。
従来、アイランド、突起あるいは凹みは、Beatenboughに付与された米国特許
第４，９３２，４６９号において述べられているように、型押しや型付けによっ
て形成されている。これらの方法により、満足し得る生成物が得られるが、これ
らの方法は遅く、金属ストリップのロールを形成して、チューブを生成する工程
および高周波誘導溶接圧縮工程とともにおこなうのに不適当である。さらに、先
行技術において、用いられている方法は、アイランド、突起あるいは凹みの整列
および高さを容易に調整することができない。
本発明は、これらおよび他の問題点の解決手段を提供するものである。
発明の要約
これらおよび他の問題点は、偏平長円形を有するラジエータチューブであって
、第１および第２の対向するほぼ平らな主たる伝熱面と、前記第１および第２の
主たる伝熱面と連結され、一体的に形成された全体として連続した第１の曲面と
、前記第１および第２の主たる伝熱面と連結され、一体的に形成されたの全体と
して連続した第２の曲面とを備えたラジエータチューブを設けることによって解
決される。前記第１および第２の主たる伝熱面は、その中に形成された複数の対
向した乱流ディンプルの対を有しており、前記ディンプルは、内方に延び、管の
内部で合して、複数のピラーを画定する。
本発明の実施態様においては、前記第２の曲面は、その中に形成された長手方
向の漏れなしのシームを有している。本発明の別の実施態様においては、チュー
ブ面の厚さは、０．２３ミリメートル未満である。
本発明によれば、偏平長円形状を有するラジエータ管を形成する方法も提供さ
れる。この方法においては、金属材料からなる全体として平らなストリップある
いはブランクが用いられ、金属材料は、母材金属と第２の金属を有し、ストリッ
プあるいはブランクは、対向する側縁と、これらの側縁と連結された長手方向中
央線を有している。乱流ディンプルは、長手方向中央線の一方の側のブランク内
に形成され、長手方向中央線に対して、対称なディンプルのパターンを画定する
。ブランクは、次いで、正確に整列された対向する側縁を有する円形断面の管を
形成するため、ロール成形を受ける。ロール成形に続いて、側縁は、その頂部が
、同時に圧縮され、高周波誘導電流を用い、母材金属の融点に加熱されて、溶接
結合され、漏れなしの継ぎ手が形成される。減少され、潰されたロールは、次い
で、管の断面が、円形から偏平長円形に変形されて、対向する第１および第２の
ほぼ平らな主たる伝熱面、そのほぼ頂部に長手方向中央線を有し、第１および第
２の
ほぼ平らな主たる伝熱面と連結された全体として連続した第１の曲面ならびに全
体として連続した第１の曲面と対向し、そのほぼ頂部に漏れ自在の継ぎ手を有し
、第１および第２のほぼ平らな主たる伝熱面と連結された全体として連続した第
２の曲面が画定される。本方法の１つの特徴では、乱流ディンプルを形成する工
程が、ブランクを所定距離離れた一対の回転可能円筒状ロール間に通すことを含
み、これらのロールのうちの一方のロールには雄ポンチが形成され、他方のロー
ルには雄ポンチと整合して雌部分が形成されている。
本方法の別の特徴では、雄ポンチと雌部分との整合を維持するため整相歯車を
使用する。
更に、本発明によれば、偏平長円形状と、内部ピラーとを有する放熱チューブ
を形成するための装置を提供する。この装置は、平行な第１、第２回転可能シャ
フトと、第１シャフトに取付けられた第１円筒状ロールと、第２シャフトに取付
けられた第２円筒状ロールとを有する。第１ロールには雄ポンチが形成され、第
２ロールには雄ポンチと整合して雌部分が形成される。雄ポンチと雌部分の整合
を維持するため、第１、第２の整相歯車が夫々、互いにかみ合い係合して第１、
第２のシャフトに取付けられる。
図面の簡単な説明
全体を通じて同じ参照番号が同じ要素を示す添付図面を参照して以下の好まし
い実施例の詳細な説明を読むことによって本発明をより良く理解することができ
る。
第１図は、乱流ディンプルが形成されたチューブブランクの部分斜視図であり
、
第２図は、加圧及び溶接に先立って、側縁を正確に整合させた、環状断面のチ
ューブに形成されたチューブブランクの部分斜視図であり、
第３図は、本発明による放熱チューブの部分斜視図であり、
第４図は、第３図の４−４線における断面図であり、
第５図は、第３図の５−５線における断面図であり、
第６図は、第３図の６−６線における断面図であり、
第７図は、第３図の放熱チューブを作るめたの本発明による装置の斜視図であ
り、
第８図は、第７図の装置のディンプル形成ロールの分解斜視図であり、
第９図は、第８図のロールの雄ディンプル形成ディスク及びスペーサディスク
の分解拡大図であり、
第１０図は、第８図のロールの雌ディンプル形成ディスク及びスペーサディス
クの分解拡大図である。
好ましい実施例の詳細な説明
図面に示された本発明の好ましい実施例を説明するに当たっては、明瞭化のた
め特別の用語を使用する。しかしながら、本発明は選択された特別の用語に限定
されるよう意図されるものではなく、各特定要素が、同様な目的を達成するため
同様な仕方で作動する全ての均等物を含むことを理解すべきである。
次いで、第３図乃至第５図を参照すると、本発明による放熱チューブ１０が示
されている。放熱チューブ１０は、ほぼ平らな、対向した第１、第２の主熱伝導
面１２、１４と、対向した第１、第２の連続湾曲面１６、１８とを有し、第１、
第２の連続湾曲面１６、１８は、第１、第２の主熱伝導面１2、１４を相互連結
する。湾曲面１６、１８は実質的に半円形であり、湾曲面１６、１８が一部を形
成する円の直径は、チューブ１０の端径（end diameters）と呼ばれる。複数の
乱流ディンプル２０が、互いに対向した関係の主熱伝導面１２、１４に形成され
、チューブ１０の内部で接して複数のピラーを構成する。
チューブ１０は、銅及び真鍮、アルミニウム合金クラッド鋼板、アルミニウム
合金非クラッド鋼板、或いは、高温で溶融させることによって溶接される母材金
属（parent metal）と二次材料とを有する、熱交換機の使用に適したその他の金
属材料のストリップ、又は、ブランクで作られる。ピラーの存在により、０、２
３mm未満の厚さを有するブランクの使用が可能になる。
第１図に示すように、放熱チューブ１０は、対向した側縁３２と、側縁３２の
中間の長手方向線３６とを有するほぼ平らなストリップ、又は、ブランク３０で
作られる。乱流ディンプル２０は、長手方向線３６を中心に対称であるパターン
で、長手方向線３６の両側に列４０をなして形成される。長手方向線３６は、側
縁３２間に中心決めされても良いし、中心決めされなくても良いが、いずれの場
合でも、乱流ディンプル２０は、線を中心に対称であるパターンに形成されなけ
ればならない。
ディンプル２０は、一般的に丸められた角を有する四角形又は矩形の形状の平
らな上面４２に形成される。完成されたチューブ１０では、ディンプル２０の各
対の面４２は、高温蝋付けの間、主要熱伝導面１２及び１４を支持し、それらが
崩壊するのを防ぐために構成された支柱のために、互いに整列し、接触する。
ディンプル２０の丸められた角の使用は、直角の角と比較して、キャビテーシ
ョンを小さくし、そして、直角の角と比較して、ディンプル２０の形成の間、原
材料を流すことを可能にし、それにより、ディンプル２０の内面及び外面で原材
料の破損の機会を少なくする。原材料の破損は、偏平長円形断面の強度を弱くし
、又、シリコンアルミニウム拡散又は高温蝋付けの間の各支柱の破損点でのアル
ミニウム蝋付け材料から原材料への被覆合金（clad alloy）の移行を速めること
に注目される。
今、図２を参照すると、ストリップ３０を、互いに当接するように正確に整列
した、対向する側縁３２を備えた、円断面の連続チューブ５０を形成するために
ロール形成される。ディンプル２０が、側縁３２の間に中心を有する長手方向線
３６を中心に対称なパターンに形成される場合、側縁３２は、図２に示すように
、長手方向線３６に対向して、直径方向に整列する。次いで、側縁３２は、同時
に、頂点で圧縮され、高周波誘導電流を使用して、高温（例えば、原材料の融点
）で加熱することにより溶接され、漏れなしジョイント５２を形成し、第二に湾
曲面１８は、効果的に、第一及び第二の主要熱伝導面１２及び１４と一体に形成
される。
漏れなしジョイント５２の形成について、減少及びブレイクダウンロール（re
duction and breakdown rolls）が、チューブ５０の断面を円形から偏平長円形
に変形させるために使われ、対向する第一及び第二の主要熱伝導面１２及び１４
、長手方向中心線３６を組み入れる第一湾曲面１６及び漏れなしジョイント５２
を組み入れる第二湾曲面１８を構成する。漏れなしジョイント５２が、例えば頂
点の45n内である、第二湾曲面の頂点付近に置かれる。
漏れなしジョイント５２が形成され、所望の偏平長円形断面を達成するために
、チューブ５０がロール形成されると、チューブ５０を切り、複数のチューブ１
０を形成する。次いで、チューブ１０は、入口及び出口ヘッダー及びタンク組立
体（示さず）に組み立てられ、チューブ１０とタンク及びヘッダー組立体との間
に漏れなしジョイント５２を達成するための従来の方法で高温蝋付け炉で蝋付け
される。
本発明によればチューブ１０は偏平長円形を有し、0.075インチ（1.905mm）と
0.080インチ（2.032mm）との間の端直径を有し、0.076インチ（1.905mm）と0.08
5インチ（2.03mm）との間の外側中心寸法（例えば、外面から外面に測定された
、偏平長円形の短軸に沿った寸法）を有するチューブ１０にとって、形成された
各ディンプル２０の高さ（例えば、ディンプル２０がストリップ３０の平面に延
びる距離）は、0.009インチ（0.250mm）と0.029インチ（0.760mm）との間でなけ
ればならないことを発見した。さらに、各面４２は、面するディンプル２０との
間の十分な接触を与え、チューブ１０の内面の液体の層流を壊し、又は歪め、与
えられた液体の流れで液体のキャビテーションを防止するための、液体の最大ス
クラビングを得るために、0.30mmと1.90mmとの間の長さ寸法（チューブ１０の長
手方向軸線の方向に測定されるように）、0.012インチ（0.30mm）と0.081インチ
（2.05mm）との間の幅寸法（チューブ１０の長手方向軸線の垂直方向に測定され
るように）を有さなけらばならないことを発見した。さらに、ディンプル２０の
中心線の間の距離が、0.2085インチ（5.296mm）と0.482インチ（12.24mm）との
間であるとき、偏平長円形のチューブ寸法の最高性能が達成されることを発見し
た。
図６は、ストリップ３０に乱流生成ディンプル２０を形成するための装置１０
０を示す。装置１００は、機内（つまり前側）スタンド１０４と、機外（つまり
後側）スタンド１０６と、機内スタンド１０４および機外スタンド１０６の上縁
に取付けられた上プレートつまりカバープレート１０８とを備えたステーション
１０２を有する。機内スタンド１０４および機外スタンド１０６には、下側支持
ブロック１１４及び上側支持ブロック１１６に夫々取付けられた下側円筒状シャ
フト１１０及び上側円筒状シャフト１１２が設けられている。後述する目的のた
めに、上側支持ブロック１１６には、その上縁に調整プレート１１８が連結
されている。
ロール１２０、１２２は、夫々、シャフト１１０、１１２に固定距離を隔てて
支持されている。ロール１２０、１２２の一方には、好ましくは下側ロール１２
０には、雄パンチ１４０が設けられ、ロール１２０、１２２の他方には、好まし
くは上側ロール１２２には、ロール１２０、１２２が回転すると、雄パンチ１４
０と整列するように配置された雌型又は雌部分１４２が設けられている。雄パン
チ１４０および雌型１４２の配列および形状を変えることによって、支柱の配列
および形状を変えることができる。
図８、図９、図１０を参照すると、ロール１２０、１２２は、モジュール構造
であるのが好ましく、これにより、ディンプル２０の横列および縦列の数および
ディンプル２０の表面積を直ちに変えることがでる。このモジュール構造を達成
するために、ロール１２０、１２２の各々は、シャフト１１０、１１２にキー止
めされた中央ハブ１５０と、ハブ１５０の各側に軸線方向に整列された複数のピ
ラーデスク１５２と、各ピラーデスク１５２を離間させる一以上のスペーサデス
ク１５４とを有する。ロール１２０のピラーデスク１５２には、図１０に示すよ
うに、雄パンチ１４０が設けられ、他方、ロール１２２のピラーデスク１５２に
は、図９に示すように、雌型１４２が設けられている。
ハブ１５０は円筒状本体部分１６０を有し、本体部分１６０は、外側側壁１６
２と、両端壁１６４と、端壁１６４から外方に延びる円筒状くびれ部分１６６と
、側壁１６２から外方に延びる中央環状フランジ１６６とを有する。ピラーデス
ク１５２およびスペーサデスク１５４は、例えば、ピラーデスク１５２、スペー
サデスク１５４、フランジ１６８を通る整列孔１５８に挿入されたネジ（図示せ
ず）によって、中央環状フランジ１６８に組付けられる。ピラーデスク１５２お
よびスペーサデスク１５４の内径は、側壁１６２の外径と実質的に等しく、また
、ピラーデスク１５２およびスペーサデスク１５４の外径は、フランジ１６８の
外径と実質的に等しいので、組み立てると一体構造になる。
ピラーデスク１５２およびスペーサデスク１５４は、更に、くびれ部分１６６
に挿入され且つ端壁１６４に当接する前後の端キャップ１７０によって、ハブ１
５０の所定位置に保持されている。端キャップ１７０は、端壁１６４および端
キャップ１７０を通る整列孔１７４に挿入されたネジ１７２によってハブ１５０
に固定される。前後の端キャップ１７０は、くびれ部分１６６の外径と実質的に
等しい内径と、ピラーデスク１５２、スペーサデスク１５４、フランジ１６８の
外径と実質的に等しい外径とを有しているので、組み立てると一体構造になる。
装置１００は、ロール成形ステーション（図示せず）の直上流に配置され、ま
た、ロール１２０、１２２は、垂直な成形ロールによってストリップ３０がロー
ル形成ステーションを通って引っ張られると、ロール１２０、１２２が駆動され
る。ロール１２０、１２２を介してストリップ３０を引っ張ることにより、スト
リップ３０はロール形成ステーションおよび溶接ステーションと全く同じライン
速度になる。ロール１２０、１２２が駆動されると、これらは、型押しストリッ
プ速度と同期状態でなければならないループを作り、高周波溶接の問題の原因と
なるドラグを防止する。
ロール１２０、１２２が回転したときにのパンチ１４０と型１４２との適当な
整列を確保するために、位相ギヤ１８０が、シャフト１１０、１１２の全端に軸
支され、また、互いに噛み合い係合状態にある。位相ギヤ１８０には、そのピッ
チ径を調整し、当業者ならば理解できるであろう方法で雄パンチ１４０を雌型１
４２に整列させるために、位相調整ネジ１８２が設けられている。この結果、各
窪み２０での仕上げ半径は均一であり、上述したように母材の破損が防止される
。
更に、雄および雌の整列ギヤ１８４、１８６が、夫々、シャフト１１０、１１
２の後端に軸支されている。雄および雌の整列ギヤ１８４、１８６は、ロール１
２０のピラーデスク１５２を、これと対をなすロール１２２のピラーデスク１５
２と水平方向に整列させる。
上プレート１０８に回転可能に取付けられたピラー高さ調整ナット１９０と、
調整ナット１９０に挿入され且つ調整プレート１１８に取付けられたネジ棒１９
２と、下側支持ブロック１１４と上側支持ブロック１１６との間で機内および機
外スタンド１０４、１０６の水平に延びる一対の孔１９６に挿入された一対の押
し込み止めピン１９４とによって、ディンプル２０の高さが調整される。
調整ナット１９０の反時計回りの回転により、調整プレート１１８と、これに
取付けられた上方ベアリングブロック１１６が持ち上がり、ストップピン１９４
の取り外しおよび挿入を可能にし、一方、調整ナット１９０の時計回りの回転に
より、調整プレート１１８を下がり、上方ベアリングブロック１１６が、ストッ
プピン１９４の内方部分１９４ａに当接させられる。
ポジティブストップピン１９４の内方部分１９４ａは、ディンプル２０の高さ
を決定する、というのは、内方部分１９４ａの直径が、ローラ１２０と１２２と
の間の距離に比例するからである。ポジティブストップピン１９４の内方部分１
９４ａの直径を減少させると、下方および上方ローラ１２２の間の距離が減少し
、ディンプル２０の高さが増加する。このように、ある直径のストップピン１９
４を、異なった直径のストップピン１９４に交換して、ディンプル２０の高さを
変えることができる。
一緒に使用される両側のストップピン１９４は、同じ直径の内方部分１９４を
有していなければならないことが判る。異なった直径は、上方ローラ１２０と下
方ローラ１２２との間に不均一な空間をつくり、ディンプル２０の形状および高
さに影響を及ぼし、結果的に形成されたチューブ１０内で、流れの不均一な分配
を作りだす。
上記説明から、当業者にとって自明であるように、本発明による装置１００を
使用して、チューブ１０内での、ディンプル２０の整合を容易に達成できる。さ
らに、当業者にとって自明であるように、チューブ１０内のディンプル２０の寸
法、形状、数、整合は、流体流れ抵抗に関する、チューブ１０の性能に影響を及
ぼす。例えば、平らな長円形状を有するチューブ１０内の、ディンプル２０の整
合した対の数を減らすと、概略的には、抵抗、そして、性能が低下し、一方、デ
ィンプル２０の整合した対の数を増加させると、流体抵抗が増加し、したがって
、チューブの性能が高くなる。
上記教示に照らして、当業者が認めるように、本発明の上述した実施例の改良
、変更が可能である。上述した以外に、本発明を、添付の請求の範囲の範囲およ
びその均等の範囲内で実施することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Radiator tube and method / device for manufacturing the same BACKGROUND OF THE INVENTION 1. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to water tubes for radiators made of copper / brass or aluminum. More specifically, the present invention relates to a radiator tube having a welded seam and combining tubular recesses having struts formed between the inner surfaces of the tube, and a method and apparatus for forming the tube. 2. Related Art Traditionally, water tubes for copper / brass radiators are referred to in the heat exchanger industry as the "shake" method, ie between the free ends of the metal strips used to form the tubes. It was manufactured using a roll-foam method of forming a splice. An example of a piecing joint is disclosed in US Pat. No. 2,252,211 to Seemmiller. To prevent tube leakage after the radiator core has been subjected to a firing process, a soft solder tin / lead alloy is used for piecing during tube manufacture. The joint thus produced is referred to in the heat exchange industry as a "splice" joint. An example of a "splice" joint is disclosed in US Pat. No. 4,470,452 to Rhodes. As a variant of the piecing joint, there is the prior art that uses a weld joint that does not use tin / lead solder. Roll forming techniques using forming rolls and side forming or spiral guides have been used to transform the strip from its original flat shape into a tubular shape with a circular cross section and a precise diameter. During roll forming, the lengthwise edges of the strip are precisely aligned, the tube still has a circular cross section, while the edges also have high temperatures (melting point of the parent metal) achieved by high frequency induced currents or energy. And compress the vertices. This high temperature compression forms a leak-free bond. However, the usual increase in material or wall thickness is manifested by edge compression and welding. After welding, the tube passes through reduction rollers or tools and breaddown rollers to change the cross section of the tube from circular to oblate. To meet the requirements of car body style, weight reduction, engine cooling, and air conditioning, it is common to have thicker or denser radiator cores in the heat exchanger, resulting in smaller areas or fronts. It is being appreciated. As a result, traditional single-row radiator cores that have traditionally had geometric height dimensions (for example, measured from outside to outside along the major axis of a flat oval) are now 38 mm geometrically. The above height dimensions would have to be obtained. Therefore, the height dimension of flat oblong aluminum welded water pipes will be greater than 38 mm. When the height dimension is increased to 38 mm or more, the parallel wall loses the strength of the column at high temperature and causes bending or breaking. The tube thus made has a drum-shaped cross section to reduce tube-to-fin contact. In addition, due to the tendency of high pressure operation in automobile radiators and the inherent stress limitations of thin-walled copper tubing structures, aluminum has been replaced by copper in view of low cost, high thermal conductivity and the availability of tubes and thin sheets. Replacement is increasing. The replacement of copper for aluminum in automobile heat exchangers and the manufacturing difficulties associated therewith are described in US Pat. No. 3,819,509 to Kun. The high frequency induction weld compression method used in the prior art to make solderless seams on copper / brass tubing can be used for thin wall materials, including clad and non-clad materials. We have found that aluminum strips can be used with both coated aluminum alloys to make flat oval tubes. Here too, the parent material is used in combination with compression and high frequency welding to achieve a leak-free joint without welding. These flat oval tubes made of aluminum are used for fluxless brazing (referred to as "vacuum brazing" in the heat exchange industry), and bundle brazing (NICOLOX and / or in the heat exchange industry). (Also referred to as "environmental control brazing"), these are US Pat. No. 3,971,501 to Cooke and US Pat. No. 4,955,525 to Kudo. Issue and discussed there. However, in accordance with the present invention, the hollow, flat, oval shape of aluminum collapses during high temperature brazing, towards the center (ie, in the hourglass), during brazing and during subsequent steps. It has been found that the desired contact of the and mating joints is impeded. In addition, by providing a pair of opposing turbulent dimples that extend inwardly from each of the main heat transfer surfaces of the tube and contact the interior of the tube to define the struts, the oblong oval shape is formed during the brazing process. It has been found that crushing is prevented. Also, as disclosed in US Pat. No. 4,470,452 to Rhodes, the struts increase the heat transfer surface on the water side of the tube compared to turbulent depressions that do not contact the interior of the tube. Let In order to maintain a constant spacing between the main heat transfer surfaces, islands, protrusions or indentations extending inwardly from the walls are provided to increase the strength of the tube and to provide multiple flow paths for the fluid flowing through the tube. It is known in the prior art to form a pressure drop and reduce the pressure drop of the fluid as it flows through the tube. Examples of such islands, protrusions or depressions are US Pat. No. 790,884 to Coffin, US Pat. No. 3,056,189 to Cambell, US Pat. No. 4, to Sumitomo. 180,129, Patel et al., U.S. Pat. No. 4,600,053, Peze et al., U.S. Pat. No. 4,688,631 and Beatenbough U.S. Pat. No. 469. However, such islands, protrusions or depressions have only been used previously in pipes with a seam formed joint, a seam welded joint or a straight weld joint, and In the context of high frequency induction welding compression, it has never been used, nor has its optimum size and arrangement been well studied. Traditionally, islands, protrusions or depressions have been formed by stamping or embossing, as described in US Pat. No. 4,932,469 to Beatenbough. While these methods provide satisfactory products, they are slow and unsuitable for forming rolls of metal strip into tubes and high frequency induction welding compression processes. Moreover, the methods used in the prior art do not allow easy adjustment of the alignment and height of islands, protrusions or indentations. The present invention provides a solution to these and other problems. SUMMARY OF THE INVENTION These and other problems include a radiator tube having a flattened oval, the first and second opposing generally flat primary heat transfer surfaces and the first and second primary heat transfer surfaces. An integrally formed first continuous curved surface that is integrally connected to the first and second main heat transfer surfaces, and an integrally formed second continuous curved surface that is integrally formed. The solution is to provide a radiator tube with and. The first and second main heat transfer surfaces have a pair of opposed turbulent dimples formed therein, the dimples extending inwardly and meeting within the tube. , Defining a plurality of pillars. In an embodiment of the invention, the second curved surface has a longitudinal leaktight seam formed therein. In another embodiment of the invention, the tube face thickness is less than 0.23 millimeters. According to the invention, there is also provided a method of forming a radiator tube having a flattened oval shape. In this method, a generally flat strip or blank of metal material is used, the metal material having a base metal and a second metal, the strip or blank having opposite side edges and these sides. It has a longitudinal centerline connected to the rim. The turbulent dimples are formed in the blank on one side of the longitudinal centerline and define a dimple pattern that is symmetrical with respect to the longitudinal centerline. The blank is then subjected to roll forming to form a tube of circular cross section with precisely aligned opposite side edges. Following roll forming, the side edges are simultaneously compressed at their tops and heated to the melting point of the base metal using high frequency induction current and weld bonded to form a leak tight joint. The reduced and crushed roll is then deformed from a circular cross-section of the tube from a circular to a flat oval to oppose the opposing first and second substantially flat main heat transfer surfaces, a longitudinal centerline approximately at the top thereof. And a generally continuous first curved surface connected to the first and second substantially flat main heat transfer surfaces and a generally continuous first curved surface, and a leak-tight joint approximately at the top thereof. And a generally continuous second curved surface that is coupled to the first and second substantially flat primary heat transfer surfaces. In one aspect of the method, the step of forming the turbulent dimples includes passing the blank between a pair of rotatable cylindrical rolls spaced a predetermined distance, one of which rolls has a male punch. And a female portion is formed on the other roll in alignment with the male punch. Another feature of the method uses a phasing gear to maintain alignment between the male punch and the female portion. Further in accordance with the present invention, there is provided an apparatus for forming a heat dissipation tube having a flat oval shape and an inner pillar. The device has parallel first and second rotatable shafts, a first cylindrical roll mounted on the first shaft, and a second cylindrical roll mounted on the second shaft. A male punch is formed on the first roll and a female portion is formed on the second roll in alignment with the male punch. To maintain the alignment of the male punch and the female portion, first and second phasing gears are respectively mounted on the first and second shafts in meshing engagement with each other. The invention may be better understood by reading the following detailed description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like elements throughout the brief description of the drawings. FIG. 1 is a partial perspective view of a tube blank having turbulent dimples formed thereon, and FIG. 2 is formed on a tube having an annular cross section with side edges accurately aligned prior to pressing and welding. FIG. 3 is a partial perspective view of the tube blank, FIG. 3 is a partial perspective view of the heat dissipation tube according to the present invention, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG. 3, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 of FIG. 3, and FIG. Figure 8 is a perspective view of the device according to the present invention, Figure 8 is an exploded perspective view of the dimple forming roll of the apparatus of Figure 7, and Figure 9 is a male dimple forming disk and spacer disk of the roll of Figure 8; Fig. 10 is an exploded enlarged view, and Fig. 10 is a female dimp of the roll shown in Fig. 8. Is an exploded enlarged view of the forming disks and spacer disk. Detailed Description of the Preferred Embodiments In describing the preferred embodiments of the present invention illustrated in the drawings, special terminology is used for the sake of clarity. However, it is to be understood that this invention is not intended to be limited to the particular terms selected, and that each particular element includes all equivalents that operate in a similar fashion to accomplish a similar purpose. Should. 3-5, a heat dissipation tube 10 according to the present invention is shown. The radiating tube 10 has first and second main heat conducting surfaces 12 and 14 which are substantially flat and face each other, and first and second continuous curved surfaces 16 and 18 which face each other. Continuous curved surfaces 16, 18 interconnect the first and second main heat conducting surfaces 12, 14. The curved surfaces 16, 18 are substantially semi-circular, and the diameters of the circles of which the curved surfaces 16, 18 form a part are referred to as the end diameters of the tube 10. A plurality of turbulent dimples 20 are formed on the main heat-conducting surfaces 12 and 14 in a mutually facing relationship, and contact inside the tube 10 to form a plurality of pillars. The tube 10 is for use in a heat exchanger having copper and brass, an aluminum alloy clad steel plate, an aluminum alloy non-clad steel plate, or a parent metal and a secondary material which are welded by melting at a high temperature. Made of strips of other suitable metallic material or blanks. The presence of pillars allows the use of blanks having a thickness of less than 0,23 mm. As shown in FIG. 1, the heat dissipation tube 10 is made of a generally flat strip or blank 30 having opposite side edges 32 and a longitudinal line 36 intermediate the side edges 32. The turbulent dimples 20 are formed in rows 40 on both sides of the longitudinal line 36 in a pattern symmetrical about the longitudinal line 36. The longitudinal lines 36 may or may not be centered between the side edges 32, but in each case the turbulent dimples 20 are formed in a pattern that is symmetrical about the line. There must be. The dimple 20 is formed on a flat upper surface 42 which is generally square or rectangular in shape with rounded corners. In the finished tube 10, each pair of surfaces 42 of the dimple 20 is supported by struts configured to support the primary heat conducting surfaces 12 and 14 and prevent them from collapsing during hot brazing. Align and contact each other. The use of the rounded corners of the dimples 20 reduces cavitation as compared to right angled corners and allows the raw material to flow during the formation of the dimples 20 as compared to right angled corners, which This reduces the chance of damage to the raw material on the inner and outer surfaces of the dimple 20. Raw material failure weakens the strength of the oblong cross section and also the transfer of the clad alloy from the aluminum braze material to the raw material at the failure point of each strut during silicon aluminum diffusion or high temperature brazing. It is noted that it speeds up. Referring now to FIG. 2, strips 30 are rolled to form a continuous tube 50 of circular cross-section with opposing side edges 32 precisely aligned to abut one another. When the dimples 20 are formed in a symmetrical pattern about a longitudinal line 36 having a center between the side edges 32, the side edge 32 faces the longitudinal line 36 as shown in FIG. Align diametrically. The side edges 32 are then simultaneously compressed at the apex and welded by heating at high temperature (eg, the melting point of the raw material) using high frequency induced currents to form a leaktight joint 52 and secondly curved. The surface 18 is effectively formed integrally with the first and second primary heat conducting surfaces 12 and 14. For the formation of a leak-free joint 52, reduction and breakdown rolls are used to transform the cross-section of the tube 50 from circular to oblate oval, opposing first and second primary heat. Conductive surfaces 12 and 14, a first curved surface 16 incorporating a longitudinal centerline 36 and a second curved surface 18 incorporating a leaktight joint 52. A leaktight joint 52 is placed near the apex of the second curved surface, eg within 45n of the apex. A leak-tight joint 52 is formed, and when the tube 50 is rolled to achieve the desired flat oval cross section, the tube 50 is cut to form a plurality of tubes 10. The tube 10 is then assembled into an inlet and outlet header and tank assembly (not shown) and hot brazed in a conventional manner to achieve a leaktight joint 52 between the tube 10 and the tank and header assembly. It is brazed in a furnace. In accordance with the present invention, the tube 10 has a flat oval shape with an end diameter between 0.075 inches (1.905 mm) and 0.080 inches (2.032 mm) and 0.076 inches (1.905 mm) and 0.085 inches (2.03). mm) for a tube 10 having an outer center dimension (eg, a dimension along the minor axis of a flat oval, measured from outer surface to outer surface), the height of each dimple 20 formed (eg, dimples). We have found that the distance 20 extends in the plane of the strip 30) must be between 0.009 inches (0.250 mm) and 0.029 inches (0.760 mm). Further, each surface 42 provides sufficient contact with the facing dimples 20 to disrupt or distort the laminar flow of liquid on the inner surface of tube 10 to prevent liquid cavitation in the applied liquid flow. To obtain maximum scrubbing of the liquid, linear dimensions between 0.30 mm and 1.90 mm (as measured in the direction of the longitudinal axis of the tube 10), 0.012 inches (0.30 mm) and 0.081 inches ( It has been found that it must have a width dimension (as measured perpendicular to the longitudinal axis of the tube 10) of between. Further, it has been discovered that the best performance of flat oval tube dimensions is achieved when the distance between the centerlines of the dimples 20 is between 0.2085 inches (5.296 mm) and 0.482 inches (12.24 mm). . FIG. 6 shows an apparatus 100 for forming a turbulence-producing dimple 20 on a strip 30. The apparatus 100 is a station that includes an inboard (ie, front) stand 104, an outboard (ie, rear) stand 106, and an upper plate or cover plate 108 attached to the upper edges of the inboard stand 104 and the outboard stand 106. 102. The in-machine stand 104 and the out-of-machine stand 106 are provided with a lower cylindrical shaft 110 and an upper cylindrical shaft 112 attached to a lower support block 114 and an upper support block 116, respectively. An adjustment plate 118 is connected to the upper edge of the upper support block 116 for the purpose described later. The rolls 120 and 122 are supported by the shafts 110 and 112, respectively, at a fixed distance. One of the rolls 120, 122, preferably the lower roll 120, is provided with a male punch 140, and the other of the rolls 120, 122, preferably the upper roll 122, is rotated by the roll 120, 122. , A female die or female portion 142 arranged to be aligned with the male punch 140. By changing the arrangement and shape of the male punch 140 and the female mold 142, the arrangement and shape of the columns can be changed. With reference to FIGS. 8, 9 and 10, the rolls 120, 122 are preferably of modular construction so that the number of rows and columns of dimples 20 and the surface area of the dimples 20 can be readily varied. To achieve this modular construction, each of the rolls 120, 122 includes a central hub 150 keyed to the shafts 110, 112 and a plurality of pillar desks 152 axially aligned on each side of the hub 150. One or more spacer desks 154 that separate each pillar desk 152. The pillar desk 152 of the roll 120 is provided with a male punch 140 as shown in FIG. 10, while the pillar desk 152 of the roll 122 is provided with a female mold 142 as shown in FIG. The hub 150 has a cylindrical body portion 160, which extends outwardly from the outer sidewalls 162, both end walls 164, a cylindrical necked portion 166 extending outwardly from the end walls 164. A central annular flange 166. The pillar desk 152 and the spacer desk 154 are attached to the central annular flange 168 by, for example, screws (not shown) inserted in the alignment holes 158 passing through the pillar desk 152, the spacer desk 154, and the flange 168. The inner diameters of the pillar desk 152 and the spacer desk 154 are substantially equal to the outer diameter of the side wall 162, and the outer diameters of the pillar desk 152 and the spacer desk 154 are substantially equal to the outer diameter of the flange 168. It becomes an integrated structure. The pillar desk 152 and spacer desk 154 are further held in place on the hub 150 by front and rear end caps 170 that are inserted into the necked portion 166 and abut the end wall 164. The end cap 170 is fixed to the hub 150 by screws 172 inserted into the end walls 164 and the alignment holes 174 passing through the end cap 170. The front and rear end caps 170 have an inner diameter that is substantially equal to the outer diameter of the constricted portion 166 and an outer diameter that is substantially equal to the outer diameters of the pillar desk 152, the spacer desk 154, and the flange 168, so that they are assembled. It becomes an integral structure with. The apparatus 100 is positioned immediately upstream of a roll forming station (not shown), and the rolls 120,122 are configured such that when the strip 30 is pulled through the roll forming station by a vertical forming roll, the rolls 120,122 are Driven. Pulling the strip 30 through the rolls 120, 122 brings the strip 30 to exactly the same line speed as the roll forming station and the welding station. When the rolls 120, 122 are driven, they create a loop that must be in sync with the embossing strip speed and prevent drag which can cause high frequency welding problems. To ensure proper alignment of the punch 140 and the mold 142 when the rolls 120, 122 rotate, a phase gear 180 is pivotally supported on all ends of the shafts 110, 112 and in meshing engagement with each other. It is in. The phase gear 180 is provided with a phase adjustment screw 182 for adjusting its pitch diameter and aligning the male punch 140 with the female mold 142 in a manner that will be understood by those skilled in the art. As a result, the finish radii in the respective depressions 20 are uniform, and the damage of the base material is prevented as described above. Further, male and female alignment gears 184 and 186 are pivotally supported at the rear ends of the shafts 110 and 112, respectively. The male and female alignment gears 184, 186 horizontally align the pillar desk 152 of the roll 120 with the pillar desk 152 of the pair of rolls 122. The pillar height adjustment nut 190 rotatably attached to the upper plate 108, the screw rod 192 inserted into the adjustment nut 190 and attached to the adjustment plate 118, the lower support block 114, and the upper support block 116. The height of the dimple 20 is adjusted by the pair of push-in stop pins 194 inserted into the pair of horizontally extending holes 196 of the in-machine and out-of-machine stands 104, 106 between them. Counterclockwise rotation of the adjustment nut 190 lifts the adjustment plate 118 and the upper bearing block 116 attached thereto, allowing removal and insertion of the stop pin 194, while clockwise rotation of the adjustment nut 190. Lowering the adjustment plate 118, the upper bearing block 116 is brought into contact with the inner portion 194a of the stop pin 194. The inner portion 194a of the positive stop pin 194 determines the height of the dimple 20 because the diameter of the inner portion 194a is proportional to the distance between the rollers 120 and 122. Decreasing the diameter of the inner portion 194a of the positive stop pin 194 reduces the distance between the lower and upper rollers 122 and increases the height of the dimple 20. In this way, the stop pin 194 having a certain diameter can be replaced with the stop pin 194 having a different diameter to change the height of the dimple 20. It will be appreciated that both stop pins 194 used together must have an inner portion 194 of the same diameter. The different diameters create a non-uniform space between the upper roller 120 and the lower roller 122, affecting the shape and height of the dimples 20 and resulting in non-uniform flow within the resulting tube 10. Create a good distribution. From the above description, alignment of the dimples 20 within the tube 10 can be readily achieved using the apparatus 100 according to the present invention, as will be apparent to those skilled in the art. Moreover, as will be appreciated by those skilled in the art, the size, shape, number, and alignment of the dimples 20 within the tube 10 will affect the performance of the tube 10 in terms of fluid flow resistance. For example, reducing the number of matched pairs of dimples 20 in a tube 10 having a flat oval shape generally reduces resistance and performance, while reducing the number of matched pairs of dimples 20. Increases the fluid resistance and thus the performance of the tube. Modifications and variations of the above-described embodiments of the invention are possible, as those skilled in the art will appreciate in light of the above teachings. Other than the above, the present invention may be practiced within the scope of the appended claims and their equivalents.
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，
ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ
Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ
，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，
ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，Ｕ
Ａ，ＵＺ，ＶＮ
(72)発明者 クラーク フランシス シニア
アメリカ合衆国 アラバマ州 36117 モ
ンゴメリー ゲインズウッド ドライヴ
9288
(72)発明者 トムリン ディヴィッド エル
アメリカ合衆国 アラバマ州 36107 モ
ンゴメリー ライアン ストリート 925────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, M
C, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG
, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN,
TD, TG), AT, AU, BB, BG, BR, BY,
CA, CH, CN, CZ, DE, DK, ES, FI, G
B, GE, HU, JP, KE, KP, KR, KZ, LK
, LU, LV, MG, MN, MW, NL, NO, NZ,
PL, PT, RO, RU, SD, SE, SI, SK, U
A, UZ, VN
(72) Inventor Clark Francis Senior
36117 Mo, Alabama, United States
Ngomery Gaineswood Drive
9288
(72) Inventor Tomlin David El
36107 Mo, Alabama, United States
Ngomery Ryan Street 925