JPH10185474A - 熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

熱交換器及びその製造方法

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JPH10185474A
JPH10185474A JP35693496A JP35693496A JPH10185474A JP H10185474 A JPH10185474 A JP H10185474A JP 35693496 A JP35693496 A JP 35693496A JP 35693496 A JP35693496 A JP 35693496A JP H10185474 A JPH10185474 A JP H10185474A
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JP
Japan
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heat transfer
transfer tube
heat exchanger
height
peripheral surface
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JP35693496A
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Susumu Nakayama
晋 名嘉山
Junichiro Tanaka
順一郎 田中
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Daikin Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝熱管とフィンとの密接状態をより確実なも
のとすることによって、熱抵抗を低減し、性能を向上す
ることができる熱交換器及びその製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 内面溝付き溶接伝熱管3をフィン2に形
成された挿通孔4に挿通する。横断面形状がほぼ真円で
あり、当該真円の直径Dbが伝熱管3の山10の頂部を
結んで得られる仮想内周24の直径Diよりもやや大き
く形成された最大外径部分5を持つ拡管ビュレット6
を、伝熱管3に貫通させて拡管する。最大外径部分5に
は、伝熱管3の溶接部18の高さmに応じた凸部21又
は凹所22が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、空気調和機等に
用いられる熱交換器及びその製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図1及び図2は、本発明の実施の形態を
説明するための図であるが、従来の技術と重複する部分
があるので、以下これらの図面を参照しながら説明す
る。空気調和機に用いられている熱交換器の1つの種類
として、図1(a)に示すように、並設された複数のフ
ィン2に伝熱管3を貫通状態で配置して成るクロスフィ
ンチューブ型熱交換器1がある。この熱交換器1は、複
数のフィン2を並設し、フィン2に形成された挿通孔4
に伝熱管3を貫通させて配置し、横断面が真円形状の最
大外径部分5を持つ拡管ビュレット(拡管プラグ又は拡
管ヘッドとも呼ばれている)6を伝熱管3に貫通させて
拡管することによって、伝熱管3の外周面とフィン2の
挿通孔4の内周面とを密接させて製造される。伝熱管3
としては、図1(b)に示すように、いわゆる内面溝付
き溶接伝熱管が用いられる場合がある。この伝熱管3
は、複数の溝7が内面に形成されており、複数本の溝が
一方表面に形成された帯状体を、溝が内側となるように
円管状に成形し、その幅方向端面を溶接して形成され
る。
【0003】本明細書において、「山」とは、図2に示
すように、伝熱管3の底肉厚部9の表面から管の内方に
向かって突出した部分10を指し、山10と山10との
間が溝7となる。従って、「山の高さ」とは、伝熱管3
の半径方向に沿って底肉厚部9の表面から山10の頂部
までを測定した長さhを指すものとする。尚、底肉厚部
9の横断面形状は、厚みtのほぼ円環であるものとす
る。また、「仮想内周」とは、隣接する山10の頂部間
を順番に結んで得られる内周24を指すものとする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記内面溝付き溶接伝
熱管3を拡管ビュレット6を用いてフィン2に密接させ
る場合、伝熱管3の溶接部18の高さmが内側の山10
の高さhと異なるときは、拡管ビュレット6の最大外径
部分5と伝熱管3の仮想内周面との間に隙間が生じ、溶
接部18付近の伝熱管外周面とフィン2の挿通孔4の内
周面との間の密接状態が弱くなってしまう。即ち、溶接
部18の高さmが山10の高さhよりも低い場合は、拡
管ビュレット6の最大外径部分5が溶接部18の頂部に
ほとんど接触しないため、溶接部18での密接状態が弱
くなる。逆に、溶接部18の高さmが山10の高さhよ
りも高い場合は、拡管ビュレット6の最大外径部分5が
溶接部18の周辺の山10の頂部にほとんど接触しない
ため、溶接部18の周辺での密接状態が弱くなる。この
ため、密接状態が弱い部分では熱抵抗が増加し、熱交換
器1の性能を低下させてしまうという不具合が発生す
る。
【0005】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、伝熱管とフィン
との密接状態をより確実なものとすることによって、熱
抵抗を低減し、性能を向上することができる熱交換器及
びその製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで請求項1の熱交換
器の製造方法は、内面溝付き溶接伝熱管3をフィン2に
形成された挿通孔4に挿通し、横断面形状がほぼ円形で
あり、当該円形の直径Dbが上記伝熱管3の山10の頂
部を結んで得られる仮想内周24の直径Diよりもやや
大きく形成された最大外径部分5を持つ拡管器具6を、
上記伝熱管3に貫通させて拡管することによって伝熱管
3の外周面と挿通孔4の内周面とを密接させる熱交換器
1の製造方法において、上記拡管器具6の上記最大外径
部分5には、上記伝熱管3の溶接部18の高さに応じた
凸部21又は凹所22が形成されていることを特徴とし
ている。
【0007】上記請求項1の熱交換器の製造方法では、
拡管器具6の最大外径部分5に形成されている凸部21
又は凹所22を、伝熱管3の溶接部18の位置に合わせ
て貫通させることによって、すべての山10の頂部及び
溶接部18の頂部に最大外径部分5の外周面が確実に当
接し、山10及び溶接部18に均等に半径方向外方側へ
の力が加わることになり、伝熱管3をほぼ均一に拡管す
ることができる。これによって、伝熱管3の外周面はそ
の全周にわたって確実に挿通孔4の内周面に密接するこ
とになり、熱抵抗が低減され、熱交換器1の性能が向上
する。
【0008】また請求項2の熱交換器の製造方法は、内
面溝付き溶接伝熱管23をフィン2に形成された挿通孔
4に挿通し、横断面形状がほぼ円形であり、当該円形の
直径Dbが上記伝熱管23の山10の頂部を結んで得ら
れる仮想内周24の直径Diよりもやや大きく形成され
た最大外径部分5を持つ拡管器具6を、上記伝熱管23
に貫通させて拡管することによって伝熱管23の外周面
と挿通孔4の内周面とを密接させる熱交換器1の製造方
法において、上記伝熱管23の山10の高さhは、上記
仮想内周24が溶接部18の頂部を通ってほぼ滑らかな
円形となるように、溶接部18の高さmを最低高さとし
て段階的に高くなるように選ばれていることを特徴とし
ている。
【0009】上記請求項2の熱交換器の製造方法では、
伝熱管23の仮想内周24が溶接部18の頂部を通って
ほぼ滑らかな円形となるように山10の高さhが選ばれ
ているので、拡管器具6を貫通させる際に、すべての山
10の頂部及び溶接部18の頂部に最大外径部分5の外
周面が確実に当接し、山10及び溶接部18に均等に半
径方向外方側への力が加わることになり、伝熱管23を
ほぼ均一に拡管することができる。これによって、伝熱
管23の外周面はその全周にわたって確実に挿通孔4の
内周面に密接することになり、熱抵抗が低減され、熱交
換器1の性能が向上する。
【0010】さらに請求項3の熱交換器は、内面溝付き
溶接伝熱管23をフィン2に形成された挿通孔4に挿通
した状態で拡管することによって伝熱管23の外周面と
挿通孔4の内周面とを密接させて成る熱交換器1におい
て、上記伝熱管23の山10の高さhは、山10の頂部
を結んで得られる仮想内周24が溶接部18の頂部を通
ってほぼ滑らかな円形となるように、溶接部18の高さ
mを最低高さとして段階的に高くなるように選ばれてい
ることを特徴としている。
【0011】上記請求項3の熱交換器では、伝熱管23
として仮想内周24が溶接部18の頂部を通ってほぼ滑
らかな円形となるような伝熱管23を用いたので、伝熱
管23はほぼ均一に拡管されている。従って、伝熱管2
3の外周面はその全周にわたって確実に挿通孔4の内周
面に密接しており、熱抵抗が低減し、熱交換器1の性能
が向上する。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の熱交換器及びその
製造方法の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態を説明
するための図であり、(a)は熱交換器1の製造方法を
説明するための側面図であり、(b)は熱交換器1を構
成する伝熱管3の切断面線b−bから見た断面図であ
り、(c)は熱交換器1の製造に使用する拡管ビュレッ
ト(拡管器具となるものであり、拡管プラグ又は拡管ヘ
ッドとも呼ばれる)6の切断面線c−cから見た断面図
である。
【0013】熱交換器1は、並設された複数のフィン
2、2・・・に伝熱管3が貫通状態で配置して成るクロ
スフィンチューブ型熱交換器である。製造方法を簡単に
説明すると、複数のフィン2、2・・・を並設し、フィ
ン2に形成された挿通孔4に伝熱管3を貫通させて配置
し、横断面形状がほぼ真円である最大外径部分5を持つ
拡管ビュレット6を、矢印8で示す方向に伝熱管3に貫
通させて拡管することによって、伝熱管3の外周面を挿
通孔4の内周面に密接させて製造する。伝熱管3の仮想
内周24はほぼ真円であり、拡管ビュレット6の最大外
径部分5の直径Dbは、伝熱管3の仮想内周24の直径
Diよりもやや大きく選ばれている。従って、最大外径
部分5が伝熱管3を半径方向外方に向けて押圧すること
によって伝熱管3が拡管される。
【0014】伝熱管3は、図1(b)に示すように、い
わゆる内面溝付き溶接伝熱管であり、伝熱管3を流れる
冷媒等と管路壁面との摩擦抵抗を低減するために、冷媒
等の流れ方向(図1(b)の紙面垂直方向)と平行に延
びる複数の溝7、7・・・が内面に形成されている。よ
り詳しくは図2に示すように、伝熱管3は、一様な厚み
tを持つ円筒状の底肉厚部9の内側表面に、横断面形状
が略三角形であり、高さがhの複数個の山10、10・
・・を所定の間隔で形成して成り、隣接する2つの山1
0、10の間が溝7になる。底肉厚部9の厚みtは例え
ば0.25mm、山10の高さhは例えば0.2mm程
度に選ばれる。また、伝熱管3の外径Doは、挿通孔4
の内径よりもやや小さく選ばれている。
【0015】ここで図3を参照しながら、伝熱管3の製
造方法を簡単に説明する。形成すべき伝熱管3の外周長
さとほぼ同じ幅を持ち、銅などの比較的熱伝達率の高い
延性材料から成る帯状体11は、帯状体11をロール状
に巻回して成るロール体12から、一対のロール13
a、13bによって挟持されて引き出される。ここでロ
ール13aは、その外周面に複数本の溝が形成された溝
付き加工ロールであり、ロール13aを回転させながら
帯状体11を挟持搬送することによって、帯状体11の
一方表面には、複数本の溝が形成される。溝が形成され
た帯状体11は、成形ロール14a、14bと、中間ロ
ール15a、15bと、衝合せロール16a、16bと
に順番に供給される。これらの3つのロールは帯状体1
1の送り方向17に沿って間隔をあけて一列に配置され
ている。一対のロール間の間隔は、送り方向17の上流
側から下流側にいくに従って段階的に狭くなるように配
置されている。成形ロール14a、14b及び中間ロー
ル15a、15bによって概ね円管状となるように成形
された帯状体11は、衝合せロール16a、16bによ
って幅方向端面が衝き合わされて円管とされた後に、衝
き合わせ部分18が例えば高周波溶接によって溶接され
て伝熱管3が完成する。衝き合わせ部分(溶接部)18
には、溶接の都合で山10が形成されておらず、溶接金
属の盛り上がり部分が存在するのみである。図1(b)
の伝熱管3は、溶接部18の高さmが、山10の高さh
よりも小さい場合を示している。
【0016】再び図1を参照して、拡管器具としての拡
管ビュレット6の構造を簡単に説明する。拡管ビュレッ
ト6は、細長い棒状部材である軸部19と、軸部19の
一方端部に設けられる頭部20とを含んで構成されてい
る。頭部20は、横断面形状がほぼ真円であり、その最
大外径部分5には凸部21が形成されている。この凸部
21が、伝熱管3の溶接部18に対応する。
【0017】伝熱管3を拡管する際には、拡管ビュレッ
ト6の凸部21を伝熱管3の溶接部18に位置合わせし
てから圧入する。これによって、最大外径部分5の外周
面が伝熱管3の山10の頂部に当接し、凸部21が溶接
部18に当接するので、山10及び溶接部18に均等に
半径方向外方側への力が加わることになり、伝熱管3を
ほぼ均一に拡管することができる。従って、伝熱管3の
外周面はその全周にわたって確実に挿通孔4の内周面に
密接することになり、熱抵抗が低減され、熱交換器1の
性能が向上する。尚、挿通孔4は、図1(a)に示すよ
うに、フィン2に所定の大きさの孔を穿設した後に、こ
の孔の周辺部分をほぼ90度折り曲げることによって形
成されており、これによって、伝熱管3との接触面積を
拡大して熱伝達率の向上を図っている。
【0018】図4及び図5は、本発明の第2の実施の形
態を説明するための断面図である。第2の実施の形態
は、上述した第1の実施の形態と類似しているので、同
一の構成には同一の参照符号を用いて説明を省略する。
本実施の形態の特徴点は、図4に示すように、拡管ビュ
レット6の頭部20の最大外径部分5に、凹所22を形
成したことである。これは、例えば図5に示すように、
溶接部18の溶接金属の盛り上がり部分の高さmが山1
0の高さhよりも大きいような伝熱管3を考慮したもの
である。
【0019】伝熱管3を拡管する際には、拡管ビュレッ
ト6の凹所22を伝熱管3の溶接部18に位置合わせし
てから貫通させる。これによって、最大外径部分5の外
周面が伝熱管3の山10の頂部に当接し、凹所22が溶
接部18に当接するので、山10及び溶接部18に均等
に半径方向外方側への力が加わることになり、伝熱管3
をほぼ均一に拡管することができる。本実施の形態にお
いても、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
【0020】図6は、本発明の第3の実施の形態を説明
するための断面図である。第3の実施の形態は、上述し
た第1の実施の形態と類似しているので、同一の構成に
は同一の参照符号を用いて説明を省略する。本実施の形
態の特徴点は、図6にその断面を示したように、二点鎖
線で示す仮想内周24が溶接部18の頂部を通ってほぼ
真円となるように、山10の高さが溶接部18の高さm
を最低高さとして段階的に高くなるように選ばれた伝熱
管23を用いたことである。伝熱管23は、図7に示す
ように、ロールの幅方向中央部分を最も深くし、両側部
に向かうにつれて浅くなるように溝25の深さを段階的
に変えた溝付き加工ロール13aを用いることによって
容易に製造することができる。このような伝熱管23を
用いることによって、最大外径部分5が単なる真円状で
ある拡管ビュレット6を使用して拡管することができ
る。本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様
の効果が得られる。
【0021】以上にこの発明の具体的な実施の形態につ
いて説明したが、この発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施するこ
とができる。例えば、山10の形状としては、横断面が
三角形であり、互いに相似形のものを用いているが、そ
の配列間隔は一定であってもよいし、あるいは、高さh
が大きくなるに従って間隔も大きくするようにしてもよ
い。また、山10の形状として横断面が三角形であり、
その底辺の長さを同一として、高さhだけを変えるよう
にしてもよい。さらに、拡管ビュレット6の最大外径部
分5の横断面形状及び伝熱管3、23の仮想内周24
は、楕円形であってもよい。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明の請求項1及び請求
項2の熱交換器の製造方法によれば、伝熱管をほぼ均一
に拡管することができるので、伝熱管の外周面はその全
周にわたって確実に挿通孔の内周面に密接することにな
り、熱抵抗が低減され、熱交換器の性能が向上する。
【0023】また請求項3の熱交換器によれば、伝熱管
はほぼ均一に拡管されているので、伝熱管の外周面はそ
の全周にわたって確実に挿通孔の内周面に密接してお
り、従って熱抵抗が低減し、熱交換器の性能が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を説明するための説
明図であり、(a)は製造方法を説明するための側面図
であり、(b)は切断面線b−bから見た断面図であ
り、(c)は切断面線c−cから見た断面図である。
【図2】第1の実施の形態に用いられる伝熱管の一部拡
大断面図である。
【図3】第1の実施の形態に用いられる伝熱管の製造方
法を説明するための斜視図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態を説明するための断
面図である。
【図5】第2の実施の形態に用いられる伝熱管の一部拡
大断面図である。
【図6】本発明の第3の実施の形態を説明するための断
面図である。
【図7】第3の実施の形態に用いられる伝熱管の製造方
法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
1 熱交換器 2 フィン 3 伝熱管 4 挿通孔 5 最大外径部分 6 拡管ビュレット 7 溝 10 山 21 凸部 22 凹所 23 伝熱管 24 仮想内周

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内面溝付き溶接伝熱管(3)をフィン
    (2)に形成された挿通孔(4)に挿通し、横断面形状
    がほぼ円形であり、当該円形の直径(Db)が上記伝熱
    管(3)の山(10)の頂部を結んで得られる仮想内周
    (24)の直径(Di)よりもやや大きく形成された最
    大外径部分(5)を持つ拡管器具(6)を、上記伝熱管
    (3)に貫通させて拡管することによって伝熱管(3)
    の外周面と挿通孔(4)の内周面とを密接させる熱交換
    器(1)の製造方法において、上記拡管器具(6)の上
    記最大外径部分(5)には、上記伝熱管(3)の溶接部
    (18)の高さに応じた凸部(21)又は凹所(22)
    が形成されていることを特徴とする熱交換器の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 内面溝付き溶接伝熱管(23)をフィン
    (2)に形成された挿通孔(4)に挿通し、横断面形状
    がほぼ円形であり、当該円形の直径(Db)が上記伝熱
    管(23)の山(10)の頂部を結んで得られる仮想内
    周(24)の直径(Di)よりもやや大きく形成された
    最大外径部分(5)を持つ拡管器具(6)を、上記伝熱
    管(23)に貫通させて拡管することによって伝熱管
    (23)の外周面と挿通孔(4)の内周面とを密接させ
    る熱交換器(1)の製造方法において、上記伝熱管(2
    3)の山(10)の高さ(h)は、上記仮想内周(2
    4)が溶接部(18)の頂部を通ってほぼ滑らかな円形
    となるように、溶接部(18)の高さ(m)を最低高さ
    として段階的に高くなるように選ばれていることを特徴
    とする熱交換器の製造方法。
  3. 【請求項3】 内面溝付き溶接伝熱管(23)をフィン
    (2)に形成された挿通孔(4)に挿通した状態で拡管
    することによって伝熱管(23)の外周面と挿通孔
    (4)の内周面とを密接させて成る熱交換器(1)にお
    いて、上記伝熱管(23)の山(10)の高さ(h)
    は、山(10)の頂部を結んで得られる仮想内周(2
    4)が溶接部(18)の頂部を通ってほぼ滑らかな円形
    となるように、溶接部(18)の高さ(m)を最低高さ
    として段階的に高くなるように選ばれていることを特徴
    とする熱交換器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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