JPH11311488A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JPH11311488A JPH11311488A JP11810098A JP11810098A JPH11311488A JP H11311488 A JPH11311488 A JP H11311488A JP 11810098 A JP11810098 A JP 11810098A JP 11810098 A JP11810098 A JP 11810098A JP H11311488 A JPH11311488 A JP H11311488A
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- fin
- heat exchanger
- heat
- curvature
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
- F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
- F28F21/084—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from aluminium or aluminium alloys
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
- F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
- F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
- F28D1/05383—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/126—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱効率を低下させることなく熱交換用フィン
の座屈強度を向上させ、組付け時の熱交換用フィンの高
さ管理を容易に行える熱交換器を提供する。 【解決手段】 一対のヘッダーパイプ２と、これらヘッ
ダーパイプ２間に架設される互いに平行な複数のアルミ
ニウム製の熱交換管３と、熱交換管３の間に介設される
共に、ろう付されるアルミニウム製の熱交換用フィン４
と、を具備する熱交換器１において、熱交換用フィン４
を、熱交換管３に接触する山部４ａと谷部４ｂを有する
連続波形状に形成すると共に、山部４ａ及び谷部４ｂの
先端部の曲率半径Ｒが、フィンピッチＦＰの３分の１な
いし２分の１の範囲内であるように形成する。
の座屈強度を向上させ、組付け時の熱交換用フィンの高
さ管理を容易に行える熱交換器を提供する。 【解決手段】 一対のヘッダーパイプ２と、これらヘッ
ダーパイプ２間に架設される互いに平行な複数のアルミ
ニウム製の熱交換管３と、熱交換管３の間に介設される
共に、ろう付されるアルミニウム製の熱交換用フィン４
と、を具備する熱交換器１において、熱交換用フィン４
を、熱交換管３に接触する山部４ａと谷部４ｂを有する
連続波形状に形成すると共に、山部４ａ及び谷部４ｂの
先端部の曲率半径Ｒが、フィンピッチＦＰの３分の１な
いし２分の１の範囲内であるように形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は熱交換器に関する
もので、詳細には、例えば家屋や自動車等の空調等に利
用され、熱交換管の間に熱交換用フィンを介設してなる
熱交換器に関するものである。
もので、詳細には、例えば家屋や自動車等の空調等に利
用され、熱交換管の間に熱交換用フィンを介設してなる
熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、自動車や家屋の空調機器に使用
される熱交換器の一種としては、パラレルフロー型のも
のが知られている。パラレルフロー型の熱交換器の従来
例を図６（ａ）に示す。熱交換器ａは、一対のヘッダー
パイプｂと、これらヘッダーパイプｂ間に架設される互
いに平行な複数の熱交換管ｃと、熱交換管ｃの間に介設
されると共に、ろう付される熱交換用フィン例えば連続
波形状のコルゲートフィンｄとを具備している。
される熱交換器の一種としては、パラレルフロー型のも
のが知られている。パラレルフロー型の熱交換器の従来
例を図６（ａ）に示す。熱交換器ａは、一対のヘッダー
パイプｂと、これらヘッダーパイプｂ間に架設される互
いに平行な複数の熱交換管ｃと、熱交換管ｃの間に介設
されると共に、ろう付される熱交換用フィン例えば連続
波形状のコルゲートフィンｄとを具備している。
【０００３】ヘッダーパイプｂは、例えばアルミニウム
製の押出形材にて略円筒状に形成されており、その上下
端部にはキャップ部材ｅが被着固定されている。また、
一方のヘッダーパイプｂの外方側上端付近には、熱媒体
の流入口ｆが設けられており、他方のヘッダーパイプｂ
の外方側下端付近には、熱媒体の流出口ｇが設けられて
いる。更に両ヘッダーパイプｂ側面の対向する側には、
適当な間隔をおいて平行かつ多段状に配列される複数の
スリット（図示せず）が穿設されている。
製の押出形材にて略円筒状に形成されており、その上下
端部にはキャップ部材ｅが被着固定されている。また、
一方のヘッダーパイプｂの外方側上端付近には、熱媒体
の流入口ｆが設けられており、他方のヘッダーパイプｂ
の外方側下端付近には、熱媒体の流出口ｇが設けられて
いる。更に両ヘッダーパイプｂ側面の対向する側には、
適当な間隔をおいて平行かつ多段状に配列される複数の
スリット（図示せず）が穿設されている。
【０００４】熱交換管ｃは、アルミニウム製の押出形材
にて例えば偏平状に形成されており、その内部には長手
方向に向かって貫通する複数に区画された熱媒体の流路
（図示せず）が形成されている。このように形成される
熱交換管ｃの両端部は、両ヘッダーパイプｂに設けられ
た上記スリットに挿入固着されている。
にて例えば偏平状に形成されており、その内部には長手
方向に向かって貫通する複数に区画された熱媒体の流路
（図示せず）が形成されている。このように形成される
熱交換管ｃの両端部は、両ヘッダーパイプｂに設けられ
た上記スリットに挿入固着されている。
【０００５】コルゲートフィンｄは、アルミニウム製の
板材を屈曲することにより連続波形状に形成されてお
り、各熱交換管ｃの間に介設されている。この場合、連
続波形の山部ｈは上側に隣接する熱交換管ｃに接触し、
また、谷部ｉは下側に隣接する熱交換管ｃに接触して、
ろう付されている。コルゲートフィンｄの山部ｈと谷部
ｉの先端部における水平方向の距離、すなわち波形の２
分の１波長（以下にフィンピッチという）ＦＰを、例え
ば１．０ｍｍとしたとき、山部ｈと谷部ｉの先端部の曲
率半径ＲはフィンピッチＦＰの３分の１未満例えば０．
２５ｍｍである（図６（ｂ）参照）。
板材を屈曲することにより連続波形状に形成されてお
り、各熱交換管ｃの間に介設されている。この場合、連
続波形の山部ｈは上側に隣接する熱交換管ｃに接触し、
また、谷部ｉは下側に隣接する熱交換管ｃに接触して、
ろう付されている。コルゲートフィンｄの山部ｈと谷部
ｉの先端部における水平方向の距離、すなわち波形の２
分の１波長（以下にフィンピッチという）ＦＰを、例え
ば１．０ｍｍとしたとき、山部ｈと谷部ｉの先端部の曲
率半径ＲはフィンピッチＦＰの３分の１未満例えば０．
２５ｍｍである（図６（ｂ）参照）。
【０００６】上記のように形成されるコルゲートフィン
ｄを熱交換管ｃにろう付する場合、熱交換管ｃの表面
に、ろう付用組成物例えばシリコン（Ｓｉ）粉末とろう
付用フラックス粉末との混合粉末を予め塗布しておき、
これらろう付用組成物を塗布した熱交換管ｃの両端をヘ
ッダーパイプｂの上記スリットに挿入固着すると共に、
熱交換管ｃとコルゲートフィンｄを交互に、かつ多段に
重ねて組付ける。この状態で治具を使って固定して炉の
中に載置し、約６００℃程度で加熱することによりろう
付する。
ｄを熱交換管ｃにろう付する場合、熱交換管ｃの表面
に、ろう付用組成物例えばシリコン（Ｓｉ）粉末とろう
付用フラックス粉末との混合粉末を予め塗布しておき、
これらろう付用組成物を塗布した熱交換管ｃの両端をヘ
ッダーパイプｂの上記スリットに挿入固着すると共に、
熱交換管ｃとコルゲートフィンｄを交互に、かつ多段に
重ねて組付ける。この状態で治具を使って固定して炉の
中に載置し、約６００℃程度で加熱することによりろう
付する。
【０００７】しかし、上述のようにろう付する場合、最
初に塗布されたろう付用組成物の膜厚分だけ熱交換管ｃ
の厚さが実質的に減少すると共に、熱交換管ｃ表面のア
ルミニウムとＳｉ粉末が反応してろう材を形成するた
め、その共晶反応に伴って熱交換管ｃを形成するアルミ
ニウムの板厚も減少するという事態が生じていた。
初に塗布されたろう付用組成物の膜厚分だけ熱交換管ｃ
の厚さが実質的に減少すると共に、熱交換管ｃ表面のア
ルミニウムとＳｉ粉末が反応してろう材を形成するた
め、その共晶反応に伴って熱交換管ｃを形成するアルミ
ニウムの板厚も減少するという事態が生じていた。
【０００８】このように、熱交換管ｃの厚さはろう付処
理時に減少するが、ヘッダーパイプｂに設けられた上記
スリットの間隔は変化しないので、ろう付処理後の熱交
換器ａの形状は、図６（ａ）に示すように横方向の中央
部が若干窪んだ状態になるように熱交換管ｃが反り返る
ことがあった。このように熱交換管ｃが反り返ると、熱
交換器ａの熱効率が減少したり、設置し難くなったりす
る虞れが生じる。したがって、この問題を解決するため
に、従来は熱交換管ｃの厚さが減少することを見込んで
コルゲートフィンｄの高さ（以下にフィン高さという）
を予め高めに調節していた。
理時に減少するが、ヘッダーパイプｂに設けられた上記
スリットの間隔は変化しないので、ろう付処理後の熱交
換器ａの形状は、図６（ａ）に示すように横方向の中央
部が若干窪んだ状態になるように熱交換管ｃが反り返る
ことがあった。このように熱交換管ｃが反り返ると、熱
交換器ａの熱効率が減少したり、設置し難くなったりす
る虞れが生じる。したがって、この問題を解決するため
に、従来は熱交換管ｃの厚さが減少することを見込んで
コルゲートフィンｄの高さ（以下にフィン高さという）
を予め高めに調節していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では熱
交換器の更なる高性能化が要求され、それに伴ってフィ
ンピッチを小さくしてより緊密な波形を形成する傾向に
ある。このため、加工性や熱交換率を考慮した場合、コ
ルゲートフィンの肉厚及び幅を小さくする必要があり、
これによって、コルゲートフィンの強度が低下するとい
う問題があった。したがって、フィン高さを予め高めに
調節する場合、従来のようにコルゲートフィンの山部及
び谷部における先端部の曲率半径が、フィンピッチの３
分の１未満であれば、組付け時に治具で押圧固定する際
にコルゲートフィンに座屈が発生する虞れがあり、ま
た、コルゲートフィンの高さ管理を厳密に行う必要があ
るので、熱交換器の組付け作業が面倒になるという問題
があった。更に、フィン高さを厳密に管理してコルゲー
トフィンを成形しても、個体間のばらつきが大きく、不
良品の発生率も高いという問題があった。
交換器の更なる高性能化が要求され、それに伴ってフィ
ンピッチを小さくしてより緊密な波形を形成する傾向に
ある。このため、加工性や熱交換率を考慮した場合、コ
ルゲートフィンの肉厚及び幅を小さくする必要があり、
これによって、コルゲートフィンの強度が低下するとい
う問題があった。したがって、フィン高さを予め高めに
調節する場合、従来のようにコルゲートフィンの山部及
び谷部における先端部の曲率半径が、フィンピッチの３
分の１未満であれば、組付け時に治具で押圧固定する際
にコルゲートフィンに座屈が発生する虞れがあり、ま
た、コルゲートフィンの高さ管理を厳密に行う必要があ
るので、熱交換器の組付け作業が面倒になるという問題
があった。更に、フィン高さを厳密に管理してコルゲー
トフィンを成形しても、個体間のばらつきが大きく、不
良品の発生率も高いという問題があった。
【００１０】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、熱交換用フィンの形状を変えることで座屈強度を向
上させることにより、熱効率を低下させることなく組付
け時の熱交換用フィンの座屈を防止すると共に、フィン
高さの管理を容易に行えるような熱交換器を提供するこ
とを目的とするものである。
で、熱交換用フィンの形状を変えることで座屈強度を向
上させることにより、熱効率を低下させることなく組付
け時の熱交換用フィンの座屈を防止すると共に、フィン
高さの管理を容易に行えるような熱交換器を提供するこ
とを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は以下のように構成される。
に、この発明は以下のように構成される。
【００１２】請求項１記載の発明は、一対のヘッダーパ
イプと、これらヘッダーパイプ間に架設される互いに平
行な複数のアルミニウム製の熱交換管と、上記熱交換管
の間に介設される共に、ろう付されるアルミニウム製の
熱交換用フィンと、を具備する熱交換器において、上記
熱交換用フィンを、上記熱交換管に接触する山部と谷部
を有する連続波形状に形成すると共に、上記波形におけ
る山部及び谷部の先端部の曲率半径が、フィンピッチの
３分の１ないし２分の１の範囲内である、ことを特徴と
する。この場合、上記熱交換用フィンの板厚が０．０６
〜０．１２ｍｍ、フィン高さが６〜１２ｍｍの範囲内に
あるとき、上記フィンピッチは０．８〜１．２ｍｍの範
囲内にある方が好ましい（請求項２）。
イプと、これらヘッダーパイプ間に架設される互いに平
行な複数のアルミニウム製の熱交換管と、上記熱交換管
の間に介設される共に、ろう付されるアルミニウム製の
熱交換用フィンと、を具備する熱交換器において、上記
熱交換用フィンを、上記熱交換管に接触する山部と谷部
を有する連続波形状に形成すると共に、上記波形におけ
る山部及び谷部の先端部の曲率半径が、フィンピッチの
３分の１ないし２分の１の範囲内である、ことを特徴と
する。この場合、上記熱交換用フィンの板厚が０．０６
〜０．１２ｍｍ、フィン高さが６〜１２ｍｍの範囲内に
あるとき、上記フィンピッチは０．８〜１．２ｍｍの範
囲内にある方が好ましい（請求項２）。
【００１３】上記のように構成することにより、熱交換
用フィンの座屈強度が向上するので、組付け時において
熱交換用フィンに座屈が発生することを防止できると共
に、組付け時における熱交換用フィンの高さ管理を容易
に行うことができる。
用フィンの座屈強度が向上するので、組付け時において
熱交換用フィンに座屈が発生することを防止できると共
に、組付け時における熱交換用フィンの高さ管理を容易
に行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る熱交換器
の実施形態の一例を添付図面に基づいて詳細に説明す
る。図１は、この発明に係る熱交換器の一例を示す概略
正面図、図２は図１のＡ部拡大断面斜視図、図３はろう
付される熱交換管と熱交換用フィンの概略分解斜視図で
ある。
の実施形態の一例を添付図面に基づいて詳細に説明す
る。図１は、この発明に係る熱交換器の一例を示す概略
正面図、図２は図１のＡ部拡大断面斜視図、図３はろう
付される熱交換管と熱交換用フィンの概略分解斜視図で
ある。
【００１５】熱交換器１は、一対のヘッダーパイプ２
と、これらヘッダーパイプ２間に架設される互いに平行
な複数の熱交換管３と、熱交換管３の間に介設される熱
交換用フィン例えばコルゲートフィン４とを具備してお
り、熱交換管３とコルゲートフィン４は、ろう付によっ
て一体に接合されている。
と、これらヘッダーパイプ２間に架設される互いに平行
な複数の熱交換管３と、熱交換管３の間に介設される熱
交換用フィン例えばコルゲートフィン４とを具備してお
り、熱交換管３とコルゲートフィン４は、ろう付によっ
て一体に接合されている。
【００１６】ヘッダーパイプ２は、例えばアルミニウム
製の押出形材にて略円筒状に形成されており、その上下
端部にはキャップ部材５が被着固定されている。また、
一方のヘッダーパイプ２（図１では左側）の例えば外方
側上端付近には、熱媒体の流入口６が設けられており、
一方又は他方のヘッダーパイプ２（図1では右側）の外
方側下端付近には、熱媒体の流出口７が設けられてい
る。更に両ヘッダーパイプ２側面の対向する側には、適
当な間隔をおいて平行かつ多段状に配列される複数のス
リット（図示せず）が穿設されている。
製の押出形材にて略円筒状に形成されており、その上下
端部にはキャップ部材５が被着固定されている。また、
一方のヘッダーパイプ２（図１では左側）の例えば外方
側上端付近には、熱媒体の流入口６が設けられており、
一方又は他方のヘッダーパイプ２（図1では右側）の外
方側下端付近には、熱媒体の流出口７が設けられてい
る。更に両ヘッダーパイプ２側面の対向する側には、適
当な間隔をおいて平行かつ多段状に配列される複数のス
リット（図示せず）が穿設されている。
【００１７】熱交換管３は、アルミニウム製の押出形材
にて例えば偏平な板状に形成されており、その内部には
長手方向に向かって貫通する複数に区画された熱媒体の
流路３ａ（図２（ａ）参照）が形成されている。このよ
うに形成される熱交換管３の両端部は、両ヘッダーパイ
プ２に設けられた上記スリットに挿入固着されている。
にて例えば偏平な板状に形成されており、その内部には
長手方向に向かって貫通する複数に区画された熱媒体の
流路３ａ（図２（ａ）参照）が形成されている。このよ
うに形成される熱交換管３の両端部は、両ヘッダーパイ
プ２に設けられた上記スリットに挿入固着されている。
【００１８】熱交換用フィンすなわちコルゲートフィン
４は、アルミニウム製の板材を屈曲することにより、山
部４ａと谷部４ｂを有する連続波形状に形成されてお
り、各熱交換管３の間に介設されてろう付されている。
この場合、連続波形の山部４ａは上側に隣接する熱交換
管３に接触し、また、谷部４ｂは下側に隣接する熱交換
管３に接触して、ろう付されている。
４は、アルミニウム製の板材を屈曲することにより、山
部４ａと谷部４ｂを有する連続波形状に形成されてお
り、各熱交換管３の間に介設されてろう付されている。
この場合、連続波形の山部４ａは上側に隣接する熱交換
管３に接触し、また、谷部４ｂは下側に隣接する熱交換
管３に接触して、ろう付されている。
【００１９】この場合、コルゲートフィン４の山部４ａ
と谷部４ｂの先端部における水平方向の距離、すなわち
波形の２分の１波長（以下にフィンピッチという）ＦＰ
を、例えば１．０ｍｍとしたとき、山部４ａ及び谷部４
ｂの先端部の曲率半径Ｒは、フィンピッチＦＰの３分の
１ないし２分の１の範囲内例えば０．３５〜０．４５ｍ
ｍ（図４（ｂ）では０．３５ｍｍ）である。ここで、曲
率半径ＲをフィンピッチＦＤの３分の１ないし２分の１
（Ｒ＝０．３５〜０．４５ｍｍ）とした理由は、曲率半
径Ｒを０．４５ｍｍより大きい、例えばＲ＝０．５５ｍ
ｍ（図４（ａ）参照）であると、後述する図５（ａ）に
示すように、座屈変形は少ないが、コルゲートフィン４
自体がいわゆる「８」の字状に屈曲するため、外観が悪
く、また成形不良となるからである。また、曲率半径Ｒ
を０．３５ｍｍ未満以下、例えばＲ＝０．２５ｍｍ（図
４（ｃ）参照）であると、後述する図５（ｃ）に示すよ
うに、座屈強度が低下するばかりか、熱交換率が低下す
るからである。
と谷部４ｂの先端部における水平方向の距離、すなわち
波形の２分の１波長（以下にフィンピッチという）ＦＰ
を、例えば１．０ｍｍとしたとき、山部４ａ及び谷部４
ｂの先端部の曲率半径Ｒは、フィンピッチＦＰの３分の
１ないし２分の１の範囲内例えば０．３５〜０．４５ｍ
ｍ（図４（ｂ）では０．３５ｍｍ）である。ここで、曲
率半径ＲをフィンピッチＦＤの３分の１ないし２分の１
（Ｒ＝０．３５〜０．４５ｍｍ）とした理由は、曲率半
径Ｒを０．４５ｍｍより大きい、例えばＲ＝０．５５ｍ
ｍ（図４（ａ）参照）であると、後述する図５（ａ）に
示すように、座屈変形は少ないが、コルゲートフィン４
自体がいわゆる「８」の字状に屈曲するため、外観が悪
く、また成形不良となるからである。また、曲率半径Ｒ
を０．３５ｍｍ未満以下、例えばＲ＝０．２５ｍｍ（図
４（ｃ）参照）であると、後述する図５（ｃ）に示すよ
うに、座屈強度が低下するばかりか、熱交換率が低下す
るからである。
【００２０】また、コルゲートフィン４の高さ（以下に
フィン高さという）ＦＨは例えば６〜１２ｍｍであり、
コルゲートフィンの板厚（以下にフィン板厚という）Ｆ
Ｔは例えば０．０６〜０．１２ｍｍである。ここで、フ
ィン高さＦＨを６〜１２ｍｍとした理由は、６ｍｍより
低いと、全体が密になり熱交換率が低下し、また１２ｍ
ｍより高くすると、逆に全体が粗になって熱交換率が低
下するばかりか、座屈が生じ易くなるからである。ま
た、フィン板厚ＦＴを０．０６〜０．１２ｍｍとした理
由は、０．０６ｍｍより薄くすると、エロージョンによ
り強度が低下する上、加工性が悪くなり、かつ熱交換率
が低下する。また、０．１２ｍｍより厚くすると、重量
が嵩む上にコストが高くなり、また加工性が悪くなり、
かつ熱交換率が低下するからである。
フィン高さという）ＦＨは例えば６〜１２ｍｍであり、
コルゲートフィンの板厚（以下にフィン板厚という）Ｆ
Ｔは例えば０．０６〜０．１２ｍｍである。ここで、フ
ィン高さＦＨを６〜１２ｍｍとした理由は、６ｍｍより
低いと、全体が密になり熱交換率が低下し、また１２ｍ
ｍより高くすると、逆に全体が粗になって熱交換率が低
下するばかりか、座屈が生じ易くなるからである。ま
た、フィン板厚ＦＴを０．０６〜０．１２ｍｍとした理
由は、０．０６ｍｍより薄くすると、エロージョンによ
り強度が低下する上、加工性が悪くなり、かつ熱交換率
が低下する。また、０．１２ｍｍより厚くすると、重量
が嵩む上にコストが高くなり、また加工性が悪くなり、
かつ熱交換率が低下するからである。
【００２１】次に、熱交換管３とコルゲートフィン４と
のろう付処理について説明する。まず、熱交換管３表面
に予めろう付用組成物１１を塗布しておく。この場合、
ろう付用組成物１１は、例えばアルミニウムろう付用粉
末、フラックス、バインダー及びバインダー希釈用アル
コールの混合物であり、このようなろう付用組成物１１
を、図３に示すように例えばノズル１０等を用いて熱交
換管３に向けて噴霧塗布する。次に、これらろう付組成
物１１を塗布した熱交換管３の両端をヘッダーパイプ２
に設けられた上記スリット（図示せず）に挿入すると共
に、熱交換器３とコルゲートフィン４を交互にかつ多段
状に積層して、治具にて押圧固定した状態で炉の中で約
６００℃に加熱してろう付けする。
のろう付処理について説明する。まず、熱交換管３表面
に予めろう付用組成物１１を塗布しておく。この場合、
ろう付用組成物１１は、例えばアルミニウムろう付用粉
末、フラックス、バインダー及びバインダー希釈用アル
コールの混合物であり、このようなろう付用組成物１１
を、図３に示すように例えばノズル１０等を用いて熱交
換管３に向けて噴霧塗布する。次に、これらろう付組成
物１１を塗布した熱交換管３の両端をヘッダーパイプ２
に設けられた上記スリット（図示せず）に挿入すると共
に、熱交換器３とコルゲートフィン４を交互にかつ多段
状に積層して、治具にて押圧固定した状態で炉の中で約
６００℃に加熱してろう付けする。
【００２２】上記バインダー希釈用アルコールには、炭
素数が１〜８のいずれかで、炭素原子が直鎖状に配列し
たもの例えばメチルアルコール、エチルアルコール、イ
ソプロピルアルコール、ブチルアルコール等が使用され
る。また、バインダーは、熱可塑性アクリル共重合体で
あって、上記バインダー希釈用アルコールに溶解すると
共に、ろう付温度（例えば約６００℃）への昇温過程
で、炭化分解せずに揮発するものである必要がある。
素数が１〜８のいずれかで、炭素原子が直鎖状に配列し
たもの例えばメチルアルコール、エチルアルコール、イ
ソプロピルアルコール、ブチルアルコール等が使用され
る。また、バインダーは、熱可塑性アクリル共重合体で
あって、上記バインダー希釈用アルコールに溶解すると
共に、ろう付温度（例えば約６００℃）への昇温過程
で、炭化分解せずに揮発するものである必要がある。
【００２３】また、上記アルミニウムろう付用粉末とし
ては、単独でろう材として用いられる物質か、あるいは
アルミニウム表面の融点を降下させると共に、アルミニ
ウム表面と反応して低融点合金層を生成し、ろう材とし
て寄与する物質を用いる。前者すなわち単独でろう材と
して用いられる物質としては、例えばＡｌ−Ｓｉ，Ａｌ
−Ｃｕ，Ａｌ−Ｚｎ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｃｕ−
Ｚｎ若しくはＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ等の混合物又はＺｎ等の
金属単体を使用することができる。また、後者すなわち
ろう材として寄与する物質としては、例えばＳｉ，Ｃ
ｕ，Ｇｅ等を使用することができる。
ては、単独でろう材として用いられる物質か、あるいは
アルミニウム表面の融点を降下させると共に、アルミニ
ウム表面と反応して低融点合金層を生成し、ろう材とし
て寄与する物質を用いる。前者すなわち単独でろう材と
して用いられる物質としては、例えばＡｌ−Ｓｉ，Ａｌ
−Ｃｕ，Ａｌ−Ｚｎ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｃｕ−
Ｚｎ若しくはＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ等の混合物又はＺｎ等の
金属単体を使用することができる。また、後者すなわち
ろう材として寄与する物質としては、例えばＳｉ，Ｃ
ｕ，Ｇｅ等を使用することができる。
【００２４】また、上記フラックスには、フッ化物系フ
ラックスや塩化物系フラックス等があり、いずれを用い
てもよいが、非腐食性のフッ化物系フラックスである方
が好ましい。フッ化物系フラックスとしては、例えばフ
ッ化アルミニウム、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ
土類金属のフッ化物又はこれらの複合フッ化物、あるい
はこれらを主成分としたものを使用することができる。
ラックスや塩化物系フラックス等があり、いずれを用い
てもよいが、非腐食性のフッ化物系フラックスである方
が好ましい。フッ化物系フラックスとしては、例えばフ
ッ化アルミニウム、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ
土類金属のフッ化物又はこれらの複合フッ化物、あるい
はこれらを主成分としたものを使用することができる。
【００２５】なお、ろう付用組成物１１は、上述のよう
にバインダー希釈用アルコールを含んだ液状物以外に
も、例えば上記フラックスの粉末とろう付用粉末例えば
Ｓｉ粉末との混合粉末を使用してもよい。この場合、上
記２種類の粉末は略同じ粒度であり、かつ粒度のばらつ
きが小さいことが好ましく、また、２種類の粉末が均一
に混合されていることが好ましい。更に、上記混合粉末
を熱交換管３表面に塗布する場合、均一かつ満遍なく塗
布することが好ましい。
にバインダー希釈用アルコールを含んだ液状物以外に
も、例えば上記フラックスの粉末とろう付用粉末例えば
Ｓｉ粉末との混合粉末を使用してもよい。この場合、上
記２種類の粉末は略同じ粒度であり、かつ粒度のばらつ
きが小さいことが好ましく、また、２種類の粉末が均一
に混合されていることが好ましい。更に、上記混合粉末
を熱交換管３表面に塗布する場合、均一かつ満遍なく塗
布することが好ましい。
【００２６】
【実施例】次に、この発明におけるコルゲートフィンの
座屈強度に関して行った比較試験と、この試験に使用さ
れたコルゲートフィンを用いて組立てた熱交換器の座屈
発生状況及び熱交換率に関して行った比較試験について
説明する。
座屈強度に関して行った比較試験と、この試験に使用さ
れたコルゲートフィンを用いて組立てた熱交換器の座屈
発生状況及び熱交換率に関して行った比較試験について
説明する。
【００２７】◎試験１ 以下に、コルゲートフィンのフィン高さＦＨ、フィン幅
ＦＷ（図２（ｂ）参照）、フィン板厚ＦＴ及びフィンピ
ッチＦＰを一定にして、曲率半径Ｒを変えた３種類のコ
ルゲートフィンに対して、上下方向へ一定速度で圧縮変
位させるのに要する圧縮荷重の変化を測定した実験につ
いて説明する。
ＦＷ（図２（ｂ）参照）、フィン板厚ＦＴ及びフィンピ
ッチＦＰを一定にして、曲率半径Ｒを変えた３種類のコ
ルゲートフィンに対して、上下方向へ一定速度で圧縮変
位させるのに要する圧縮荷重の変化を測定した実験につ
いて説明する。
【００２８】◇条件 コルゲートフィン：一定の長さ（８０ｍｍ）に切断した
ものをサンプルとして使用する。
ものをサンプルとして使用する。
【００２９】・材質：アルミニウム ・フィンピッチ（ＦＰ）：１．０ｍｍ ・フィン高さ（ＦＨ）：８．０ｍｍ ・フィン幅（ＦＷ）：１６ｍｍ ・フィン板厚（ＦＴ）：０．１ｍｍ ・曲率半径（Ｒ）：０．２５ｍｍ、０，３５ｍｍ、０．
５５ｍｍの３種類 試験機：オートグラフ ・圧縮速度：１ｍｍ／ｍｉｎ ◇結果 試験１の結果を図５（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明す
る。図５は、山部及び谷部における先端部の曲率半径Ｒ
のみを変えた３種類のコルゲートフィンに関して、上下
方向へ一定速度（１ｍｍ／ｍｉｎ）で圧縮変位させたと
きに要する圧縮荷重の変化を示すグラフである。
５５ｍｍの３種類 試験機：オートグラフ ・圧縮速度：１ｍｍ／ｍｉｎ ◇結果 試験１の結果を図５（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明す
る。図５は、山部及び谷部における先端部の曲率半径Ｒ
のみを変えた３種類のコルゲートフィンに関して、上下
方向へ一定速度（１ｍｍ／ｍｉｎ）で圧縮変位させたと
きに要する圧縮荷重の変化を示すグラフである。
【００３０】図５（ｃ）に示すように、曲率半径Ｒが
０．２５ｍｍの場合、比較的早い段階で最大荷重（圧縮
荷重の極大値）に達すると急激に圧縮荷重が減少し、コ
ルゲートフィンの中央部から折れ曲って座屈が生じるこ
とが判る。また、曲率半径Ｒが０．３５ｍｍである場合
（図５（ｂ）参照）、最大荷重に達する時の変位は図５
（ｃ）のグラフよりも大きく、最大荷重を超えた後の圧
縮荷重の減少も緩やかである。また、曲率半径Ｒが０．
５５ｍｍである場合（図５（ａ）参照）、最大荷重に達
する時の変位は他の２つのグラフに比べて最も大きく、
最大荷重を超えた後の圧縮荷重の減少も図５（ｂ）の場
合より更に緩やかである。
０．２５ｍｍの場合、比較的早い段階で最大荷重（圧縮
荷重の極大値）に達すると急激に圧縮荷重が減少し、コ
ルゲートフィンの中央部から折れ曲って座屈が生じるこ
とが判る。また、曲率半径Ｒが０．３５ｍｍである場合
（図５（ｂ）参照）、最大荷重に達する時の変位は図５
（ｃ）のグラフよりも大きく、最大荷重を超えた後の圧
縮荷重の減少も緩やかである。また、曲率半径Ｒが０．
５５ｍｍである場合（図５（ａ）参照）、最大荷重に達
する時の変位は他の２つのグラフに比べて最も大きく、
最大荷重を超えた後の圧縮荷重の減少も図５（ｂ）の場
合より更に緩やかである。
【００３１】上記試験１の結果、フィンピッチＦＰ、フ
ィン板厚ＦＴ、フィン高さＦＨ及びフィン幅ＦＷを一定
にした場合、曲率半径ＲをフィンピッチＦＰの３分の１
ないし２分の１の範囲内で大きくした方が、最大荷重に
達した後でも圧縮荷重に対して座屈し難いことが判っ
た。
ィン板厚ＦＴ、フィン高さＦＨ及びフィン幅ＦＷを一定
にした場合、曲率半径ＲをフィンピッチＦＰの３分の１
ないし２分の１の範囲内で大きくした方が、最大荷重に
達した後でも圧縮荷重に対して座屈し難いことが判っ
た。
【００３２】◎試験２ 次に、試験１で使用した３種類のコルゲートフィンを用
いて熱交換器を組付ける際、以下の条件で座屈発生状況
及び熱交換率を測定した比較試験を行ったところ、表１
に示すような結果が得られた。
いて熱交換器を組付ける際、以下の条件で座屈発生状況
及び熱交換率を測定した比較試験を行ったところ、表１
に示すような結果が得られた。
【００３３】◇条件 ・熱交換管：３０本（厚さ：１．９３ｍｍ） ・コルゲートフィン：３１本 ・組付け圧力：８００Ｋｇ ・組付け距離：３０４ｍｍ
【表１】 ◇結果 上記試験２の結果、曲率半径ＲがフィンピッチＦＰの３
分の１未満例えば０．２５ｍｍである場合（図４（ｃ）
参照）は、熱交換器１の熱交換率を向上させるべくコル
ゲートフィン４のフィンピッチＦＰ及び板厚ＦＴを小さ
くしたときに、コルゲートフィン４の座屈強度が低下す
るので、好ましくないということが判った。また、曲率
半径ＲがフィンピッチＦＰの２分の１以上例えば０．５
５ｍｍである場合は（図４（ａ）参照）、コルゲートフ
ィン４の座屈強度は向上するものの、熱交換器１内を被
熱交換流体例えば空気が通過する際、流れにむらが生じ
るので熱交換率が低下するという問題があり、更に組付
け時に成形不良を起こす虞れがあるので、好ましくない
ことが判る。
分の１未満例えば０．２５ｍｍである場合（図４（ｃ）
参照）は、熱交換器１の熱交換率を向上させるべくコル
ゲートフィン４のフィンピッチＦＰ及び板厚ＦＴを小さ
くしたときに、コルゲートフィン４の座屈強度が低下す
るので、好ましくないということが判った。また、曲率
半径ＲがフィンピッチＦＰの２分の１以上例えば０．５
５ｍｍである場合は（図４（ａ）参照）、コルゲートフ
ィン４の座屈強度は向上するものの、熱交換器１内を被
熱交換流体例えば空気が通過する際、流れにむらが生じ
るので熱交換率が低下するという問題があり、更に組付
け時に成形不良を起こす虞れがあるので、好ましくない
ことが判る。
【００３４】一方、曲率半径Ｒを０．３５ｍｍ又は０．
４５ｍｍとしたときは、座屈に関する評価（評価１）及
び熱交換率に関する評価（評価２）共に良好であった。
したがって、コルゲートフィン４の山部４ａ及び谷部４
ｂの曲率半径Ｒを、フィンピッチＦＰの３分の１ないし
２分の１の範囲内とする方が好ましいことが判った。
４５ｍｍとしたときは、座屈に関する評価（評価１）及
び熱交換率に関する評価（評価２）共に良好であった。
したがって、コルゲートフィン４の山部４ａ及び谷部４
ｂの曲率半径Ｒを、フィンピッチＦＰの３分の１ないし
２分の１の範囲内とする方が好ましいことが判った。
【００３５】上記のように曲率半径ＲをフィンピッチＦ
Ｐの３分の１ないし２分の１の範囲内とすることによ
り、コルゲートフィン４の座屈強度の向上が図れるの
で、組付け時における熱交換器１の変形を防止すること
ができると共に、熱交換器１内を被熱交換流体例えば空
気がほぼ均等に通過することができるので、熱交換率を
向上させることができる。
Ｐの３分の１ないし２分の１の範囲内とすることによ
り、コルゲートフィン４の座屈強度の向上が図れるの
で、組付け時における熱交換器１の変形を防止すること
ができると共に、熱交換器１内を被熱交換流体例えば空
気がほぼ均等に通過することができるので、熱交換率を
向上させることができる。
【００３６】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明の熱交
換器によれば、熱交換率に影響を与えることなく熱交換
用フィンの座屈強度が向上するので、組付け時において
熱交換用フィンに座屈が発生することを防止できると共
に、組付け時における熱交換用フィンの高さ管理を容易
に行うことができる。したがって、熱交換器の組付け作
業を簡単に行うことができると共に、製品の歩留まりの
向上を図ることができる。また、熱交換器の強度も向上
させることができる。
換器によれば、熱交換率に影響を与えることなく熱交換
用フィンの座屈強度が向上するので、組付け時において
熱交換用フィンに座屈が発生することを防止できると共
に、組付け時における熱交換用フィンの高さ管理を容易
に行うことができる。したがって、熱交換器の組付け作
業を簡単に行うことができると共に、製品の歩留まりの
向上を図ることができる。また、熱交換器の強度も向上
させることができる。
【図１】この発明に係る熱交換器の一例を示す概略正面
図である。
図である。
【図２】図１のＡ部拡大断面斜視図（ａ）及びコルゲー
トフィンの拡大斜視図（ｂ）である。
トフィンの拡大斜視図（ｂ）である。
【図３】ろう付される偏平管とコルゲートフィンの分解
斜視図である。
斜視図である。
【図４】フィンピッチが一定で、先端部の曲率半径の異
なる３種類のコルゲートフィンを拡大して示す概略側面
図である。
なる３種類のコルゲートフィンを拡大して示す概略側面
図である。
【図５】フィン幅及びフィンピッチが一定で、先端部の
曲率半径の異なる３種類のコルゲートフィンにおける変
位と圧縮荷重の関係を示すグラフである。
曲率半径の異なる３種類のコルゲートフィンにおける変
位と圧縮荷重の関係を示すグラフである。
【図６】従来の熱交換器の一例を示す概略正面図（ａ）
及びその要部拡大図（ｂ）である。
及びその要部拡大図（ｂ）である。
１ 熱交換器 ２ ヘッダーパイプ ３ 熱交換管 ４ コルゲートフィン（熱交換用フィン） ４ａ 山部 ４ｂ 谷部 Ｒ 曲率半径 ＦＰ フィンピッチ ＦＴ フィン板厚
Claims (2)
- 【請求項１】 一対のヘッダーパイプと、これらヘッダ
ーパイプ間に架設される互いに平行な複数のアルミニウ
ム製の熱交換管と、上記熱交換管の間に介設される共
に、ろう付されるアルミニウム製の熱交換用フィンと、
を具備する熱交換器において、 上記熱交換用フィンを、上記熱交換管に接触する山部と
谷部を有する連続波形状に形成すると共に、上記波形に
おける山部及び谷部の先端部の曲率半径が、フィンピッ
チの３分の１ないし２分の１の範囲内である、ことを特
徴とする熱交換器。 - 【請求項２】 請求項１記載の熱交換器において、 上記熱交換用フィンの板厚が０．０６〜０．１２ｍｍ、
フィン高さが６〜１２ｍｍの範囲内にあるとき、上記フ
ィンピッチは０．８〜１．２ｍｍの範囲内にある、こと
を特徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11810098A JPH11311488A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11810098A JPH11311488A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11311488A true JPH11311488A (ja) | 1999-11-09 |
Family
ID=14728015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11810098A Withdrawn JPH11311488A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11311488A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006170600A (ja) * | 2004-07-05 | 2006-06-29 | Showa Denko Kk | 熱交換器 |
| JP2006183994A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-07-13 | Showa Denko Kk | 熱交換器 |
| JP2006200881A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-08-03 | Showa Denko Kk | 熱交換器 |
| JP2007139376A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Nikkei Nekko Kk | 熱交換器 |
| CN102735076A (zh) * | 2012-06-20 | 2012-10-17 | 浙江盾安人工环境股份有限公司 | 一种翅片防掉的换热器 |
| JP2013252560A (ja) * | 2012-06-05 | 2013-12-19 | Shanghai Jiao Tong Univ | 熱交換器の曲げ加工方法 |
| US11327540B2 (en) * | 2014-02-18 | 2022-05-10 | Forced Physics Llc | Assembly and method for cooling |
| US20230213289A1 (en) * | 2022-01-04 | 2023-07-06 | Carrier Corporation | Corrosion resistant microchannel heat exchanger |
-
1998
- 1998-04-28 JP JP11810098A patent/JPH11311488A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006170600A (ja) * | 2004-07-05 | 2006-06-29 | Showa Denko Kk | 熱交換器 |
| JP2006183994A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-07-13 | Showa Denko Kk | 熱交換器 |
| JP2006200881A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-08-03 | Showa Denko Kk | 熱交換器 |
| JP2007139376A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Nikkei Nekko Kk | 熱交換器 |
| JP2013252560A (ja) * | 2012-06-05 | 2013-12-19 | Shanghai Jiao Tong Univ | 熱交換器の曲げ加工方法 |
| CN102735076A (zh) * | 2012-06-20 | 2012-10-17 | 浙江盾安人工环境股份有限公司 | 一种翅片防掉的换热器 |
| US11327540B2 (en) * | 2014-02-18 | 2022-05-10 | Forced Physics Llc | Assembly and method for cooling |
| US20230213289A1 (en) * | 2022-01-04 | 2023-07-06 | Carrier Corporation | Corrosion resistant microchannel heat exchanger |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050705 |