WO1999014544A1 - Tube pour echangeur de chaleur et son procede de fabrication - Google Patents

Description

明 糸田

熱交換器用チューブとその製造方法 技術分野

本発明は、 チューブを構成するブレージングシー トにビー ド を設けて、 ビー ドの頂部をチューブ部品内側の対向部位にろ う 付け してなる熱交換器用チユ ーブとその製造方法に関する。 背景技術

従来、 媒体の熱交換を行う複数のチューブと、 前記媒体を分 配及び集合するヘッダパイプと を連通接続して構成-される熱交 換器が知られている。

この種の熱交換器に用いられるチューブと しては、 ブレージ ングシー ト をチューブ状に成形し、 その要所をろ う付けしてな るものが用いられている。 ブレージングシー トの成形は、 口一 ル成形やプレス成形等にて行われている。

ブレージングシー ト は、 プレー ト状の母材 （マ ト リ ックス） の表面にろ う材をク ラ ッ ドしたものであ り 、 ろ う付けは、 通常、 チューブ、 ヘッダパイ プ、 及びその他の各部材を一体に組み付 けて、 この組み付け体を加熱処理するこ とによ り行われている。 すなわち、 チューブの要所及ぴ熱交換器のその他の要所のろ う 付けは、 一度の加熱処理にて一括して行われている。

また、 このよ う なチューブには、 媒体流路を区画する ビー ド が適宜間隔で設けられている。 すなわちビー ドは、 ブレージン グシー トを凹状に屈曲成形して設けられ、 チューブの耐圧性及 ぴ熱交換性を向上するべく 、 その頂部をチューブ部品内側の対 向部位にろ う付けされている。

例えば図 9 は、 ブレージングシー トの成形例を示す横断面図 であり 、 図 1 0及び図 1 1 は、 このブレージングシー トに設け たビー ドの頂部とチューブ部品内側の対向部位と を示す横断面 図である。

このブレージングシー ト Bは、 適宜間隔で複数のビー ド 3 1 ， 3 1 を設ける と と もに、 幅方向両端にそれぞれ接合部 3 2 ， 3 2 を設け、 更に、 前記接合部 3 2 ， 3 2 同士を突き合せる よ う に幅方向中央の折り 曲げ部 3 3 で折り 曲げて成形されている (図 9参照） 。

そして、 このブレージングシー ト Bの成形体は、 他の各部材 と一体に組み付けられて加熱処理が施され、 接合部 3 2 ， 3 2 同士がろ う付けされる。

ビー ド 3 1 は、 それぞれ、 ブレージングシー ト B を折り 曲げ る と と もに、 頂部 3 1 a をチューブ部品 3 0 内側の対向部位に 突き合わされる （図 1 0参照） 。 ビー ド 3 1 の頂部 3 l a とチ ユ ーブ部品 3 0内側の対向部位とは、 加熱処理によって、 接合 部 3 2 ， 3 2 同士のろ う付けと と もにろ う付けされる （図 1 1 参照） 。 ろ う材 3 6 は、 これらの図に示すよ う に、 ブレージン グシー ト Bの母材 3 5 の表面から溶解して、 ビー ド 3 1 の頂部 3 1 a とチューブ内側の対向部位との間に廻り 込む。

尚、 図中の矢印 t は、 このチューブ 3の所定の厚さを示す。 すなわち、 ブレージングシー ト Bの母材 3 5 は、 ブレ一ジング シー ト Bを折り 曲げる と と もに所定の寸法に設定されている。

と ころで、 前述したよ う な熱交換器用チューブの耐圧性及び 熱交換性を十分に確保するには、 ビー ドの頂部とチューブ部品 内側の対向部位と を確実に且つ強固にろ う付けするこ と を要す る。

しかしながら、 ビー ドの頂部とチューブ部品内側の対向部位 とのろ う付けは、 それらの間にろ う材を確保する点で極めて微 妙であり 、 従来では、 チューブの所々でろ う付け不良を生じる 場合が顕著であった。

例えば、 ブレージングシー トをチューブ部品に成形した段階 で、 ビー ドの頂部とチューブ部品内側の対向部位と を当接させ ても、 ろ う付け時に、 ブレージングシー トの母材 3 5 の表面か らろ う材が溶解する と、 図 1 2 に示すよ う に、 ビー ド 3 1 の頂 部 3 1 a とチューブ部品内側の対向部位との間には、 ろ う材層 の厚さに相当する隙間 s が形成される。 すなわち、 母材 3 5 の 両部の間に形成されるこの隙間 s が、 ろ う付けに要するろ う材 の確保を困難にして、 ろ う付け性を低下する原因となっている。

そこで本発明は、 以上の問題点を鑑みて、 ビー ドの頂部とチ ュ一ブ部品内側の対向部位と をよ り確実に且つ強固にろ う付け する こ とができる熱交換器用チューブとその製造方法を提供す るこ と を目的と している。 発明の開示

本願第 1 請求項に記載した発明は、 チューブを構成するブレ 一ジンダシー トにビー ドを設けて、 ビー ドの頂部をチューブ部 品内側の対向部位にろ う付けする熱交換器用チューブの製造方 法において、 前記チューブ部品のろ う付け前の厚さを所定の厚 さ よ り 大き く設定し、 その後のろ う付け時に、 前記チューブ部 品を厚さ方向に圧縮する構成の熱交換器用チューブの製造方法 である。

このよ う に、 本発明の熱交換器用チューブの製造方法による と、 チューブのろ う付け前の厚さを、 所定の厚さ よ り大き く 設 定するので、 ろ う付け時に、 チューブ部品を厚さ方向に圧縮す るこ とによ り 、 所定の厚さを得る こ とができる。 また、 ろ う付 け時に、 チューブを厚さ方向に圧縮するので、 ブレージングシ ー トの母材の表面からろ う材が溶解する こ とによってビー ドの 頂部とチューブ内側の対向部位との間に生じる隙間を回避する こ とができ、 その結果、 ビー ドの頂部とチューブ部品内側の対 向部位と を確実に且つ強固にろ う付けする こ とができる。 すな わち、 ブレージングシー トの母材の両部を近接する こ とができ るので、 ろ う付け箇所にろ う材が溜ま り 易く な り 、 ろ う付け性 を向上させるこ とができる。

本願第 2請求項に記載した発明は、 請求項 1 の発明において 前記ビー ドの頂部を、 前記チューブ部品内側の対向部位に対し て押し潰す構成の熱交換器用チューブの製造方法である。

このよ う に、 ビー ドの頂部をチューブ部品内側の対向部位に 対して押し潰す場合は、 ビー ドの頂部とチューブ部品内側の対 向部位とのろ う付け幅 （接触幅） を拡大する こ とができ、 これ らを確実に且つ強固にろ う付けするこ とができる。

本願第 3請求項に記載した発明は、 請求項 1 の発明において 前記ビー ドの頂部を、 前記チューブ部品内側の対向部位にめ り 込ませる構成の熱交換器用チューブの製造方法である。

このよ う に、 ビー ドの頂部をチューブ部品内側の対向部位に めり込ませる と、 この場合もビー ドの頂部とチューブ部品内側 の対向部位とのろ う付け幅 （接触幅） を拡大するこ とができ、 これらを確実に且つ強固にろ う付けする こ とができる。

本願第 4請求項に記載した発明は、 チューブを構成するブレ 一ジングシー トにビー ドを設けて、 ビー ドの頂部をチューブ部 品内側の対向部位にろ う付けしてなる熱交換器用チューブにお いて、 前記ビー ドの頂部が、 前記チューブ部品内側の対向部位 に対して押し潰されている構成の熱交換器用チユーブである。

このよ う に、 本発明の熱交換器用チューブによる と、 ビー ド の頂部が、 前記チューブ部品内側の対向部位に対して押し潰さ れているので、 このろ う付け箇所においてビー ドの頂部とチュ ーブ部品内側の対向部位と を確実に且つ強固にろ う付けする こ とができる。 本願第 5請求項に記載した発明は、 請求項 4 の発明において、 前記ビ一 ドの頂部が、 対向する ビー ドの頂部と圧接して、 双方 の当接部位が膨出状に形成されている構成の熱交換器用チュー ブである。

このよ う に、 双方のビー ド頂部の当接部位が膨出状に形成さ れるので、 ビー ドの頂部同士のろ う付け幅 （接触幅） を拡大す る こ とができ、 これらを確実に且つ強固にろ う付けするこ とが できる。 図面の簡単な説明

【図 1 】

本発明の具体例に係り 熱交換器を示す正面図である。

【図 2】

本発明の具体例に係り チューブを示す横断面図である。

【図 3 】

本発明の具体例に係り ろ う付け前のチューブ部品の要部を 示す横断面図である。

【図 4】

本発明の具体例に係り ろ う付け後のチューブ部品の要部を 示す横断面図である。

【図 5】

本発明の具体例に係り ろ う付け後のチューブ部品の要部を 示す横断面図である。

【図 6 】

本発明の具体例に係り ろ う付け前のチューブ部品の要部を 示す横断面図である。

【図 7 】

本発明の具体例に係り ブレ一ジングシ一 ト成形時のチュー ブ部品の要部を示す横断面図である。 【図 8 】

本発明の具体例に係り 、 ろ う付け前のチューブ部品の要部を 示す横断面図である。

【図 9 】

従来例に係り 、 ブレージングシー ト の成形例を示す横断面図 である。

【図 1 0 】

従来例に係り 、 ろ う付け前のチューブ部品の要部を示す横断 面図である。

【図 1 1 】

従来例に係 り 、 ろ う付け後のチューブ部品の要部を示す横断 面図である。

【図 1 2 】

従来例に係り 、 ブレージングシー トの母材を示す横断面図で ある。 発明を実施するための最良の形態

以下に、 本発明の具体例を図面に基いて詳細に説明する。 図 1 において、 本例の熱交換器 1 は、 フ ィ ン 5， 5 を介装し て積層した複数のチューブ 2， 2 と、 これらのチューブ 2， 2 の両端に配設したヘッダパイプ 3， 4 と を連通接続したもので める。

ヘッダパイプ 3， 4 は、 上下の端部開口 をキャ ップ 6， 6 で 閉鎖し、 内部を所定部位に配設した仕切板 7， 7で仕切り 、 更 に、 熱交換媒体を内部に取り入れる入口継手 3 a と熱交換媒体 を外部に排出する出口継手 4 a を設けた円管状のものである。 各ヘッダパイプ 3， 4の長手方向に亘つては、 所定の間隔でチ ュ一ブ孔 9， 9が形成されている。

チューブ 2， 2 は、 端部の外形をチューブ孔 9， 9 よ り僅か に小さ く 設定されており 、 各端部をそれぞれ前記チューブ孔 9 ^ 9 に挿入し、 ろ う付けして設けられている。

尚、 チューブ 2， 2層の上下には、 サイ ドプレー ト 8が配置 されている。 サイ ドプレー ト 8 は、 その端部が各ヘッダパイプ 3， 4 にそれぞれ固定されており 、 熱交換器の構造的強度を補 強するものである。

この構成による と、 入口継手 3 a から取り入れられた媒体は 所定のチューブ 2群単位で各ヘッダパイプ 3， 4 を往復する よ う に複数回蛇行して通流され、 熱交換をしつつチューブ 2 を通 過し、 出口継手 4 a から排出される。 また、 媒体の熱交換は、 チューブ 2及びサイ ドプレー ト 8 の間に介装したフィ ン 5 によ る放熱効果で促進される。

本例のチューブ 2 は、 図 2乃至図 4の横断面図に示すよ う に 母材 2 5 の表面にろ う材 2 6 をク ラ ッ ドしたブレージンダシー ト Bを成形して、 ろ う付けしたものである。

すなわち、 チューブ 2 は、 ブレージングシー ト B を長手方向 に亘つて凹状に屈曲成形して複数のビー ド 2 1， 2 1 を形成し また、 ブレージングシー ト Bの幅方向の両端にそれぞれ接合部 2 2， 2 2 を形成し、 この接合部 2 2， 2 2 同士及びビー ド 2 1 の頂部 2 1 a とチューブ内側の対向部位と を突き合せるよ う に中央の折り 曲げ部 2 3 で折り 曲げてチューブ部品 2 0 を形成 する。 更に、 このチューブ部品 2 0 の接合部 2 2， 2 2 同士及 び各ビー ド 2 1， 2 1 の頂部 2 1 a， 2 1 a とチューブ部品 2 0内側の対向部位と をろ う付けして、 チューブ 2 を構成してい る。 その内部には、 ビー ド 2 1， 2 1 で区画された複数の媒体 流路 2 4， 2 4が設けらている。

また、 このチューブ 2 の製造過程において、 チューブ 2 の厚 さは、 接合部同士 2 2， 2 2及び各ビー ド 2 1， 2 1 の頂部 2 1 a， 2 1 a とチューブ部品 2 0 内側の対向部位と をろ う付け する と と もに所定の厚さ t に している。 すなわち、 ろ う付け前 のチューブ部品 2 0 の厚さ t ， は、 所定の厚さ t よ り も大き く

(厚く ） 設定されており 、 チューブ部品 2 0 は、 ろ う付け時に、 厚さ方向 （図 4 中の白矢印方向） に圧縮されて所定の厚さ t と なる。 本例の場合、 チューブ 2 の所定の厚さ t は 1 . 7 0 m m、 ろ う付け前のチューブ部品 2 0 の厚さ t ， は 1 . 7 4 m mであ る。 また、 ろ う付け時にチューブ部品 2 0 を圧縮する幅 （ t ' - t = 0 . 0 4 m m ) は、 ビー ド 2 1 の頂部 2 l a とチュ一ブ 部品内側の対向部位との間のろ う材 2 6 の厚さに相当する。 尚、 ろ う付け前のチューブ部品 2 0 の厚さ t ' は、 チューブ部品 2 0外面のろ う材 2 6層の厚さは含まない。

また、 ろ う付け時にチューブ部品 2 0 を圧縮する押圧力は、 各チューブ ₂， 2 の間に介装したフィ ン 5， 5 の弾性力によつ て得ている。

すなわち、 ろ う付けは、 治具を用いてチューブ部品 2 0， 2 0 、 フ ィ ン 5， 5 、 及ぴヘッダパイプ 3， 4 を一体に組み付け て行われ、 この組み付けの際、 チューブ部品 2 0， 2 0 の厚さ t ' が所定の厚さ t よ り厚いので、 フ ィ ン 5， 5 には、 各チュ ーブ部品 2 0， 2 0 をそれぞれ厚さ方向に加圧する弾性力が蓄 積される。 そして、 加熱処理が施され、 母材 2 5 の表面からろ ぅ材 2 6 が溶解する と、 ビー ド 2 1 の頂部 2 1 a とチューブ部 品 2 0 内側の対向部位とのろ う付け箇所では、 母材 2 5の両部 が接近して当接する。

このよ う に、 母材 2 5 の両部が当接しているので、 ろ う材 2 6 は、 母材 2 5 の表面を流動して、 ビー ド 2 1 の頂部 2 1 a と チューブ部品 2 0 内側の対向部位との間に溜まる。 その結果、 ビー ド 2 1 の頂部 2 1 a とチューブ部品 2 0 内側の対向部位と のろ う付け性は向上する。

以上説明 したよ う に、 本例の熱交換器用チューブの製造方法 による と、 ろ う付け時に、 チューブを厚さ方向に圧縮するので、 ブレージンダシー トの母材の表面からろ う材が溶解するこ と に よってビ一 ドの頂部とチューブ部品内側の対向部位との間に生 じる隙間を回避する こ とができ、 その結果、 ビー ドの頂部とチ ユ ーブ部品内側の対向部位と を確実に且つ強固にろ う付けする こ とができる。

また、 本例の熱交換器用チューブの製造方法による と、 チュ ーブのろ う付け前の厚さを、 所定の厚さ よ り 大き く 設定するの で、 ろ う付け時に、 チューブ部品を厚さ方向に圧縮する こ と に よ り 、 所定の厚さ を得るこ とができる。

また、 ろ う付け箇所においては、 従来の場合、 ろ う材層同士 が当接していたのに対し、 本例の熱交換器用チューブによる と、 ブレージンダシー トの母材の両部を当接するので、 ビ一 ドの頂 部とチューブ部品内側の対向部位と を確実に且つ強固にろ う付 けする こ とができ る。

尚、 図 5 に示すよ う に、 ビー ド 2 1 の対向部位に更にビー ド 2 1 を設け、 これらのビー ド 2 1 ， 2 1 の頂部 2 1 a ， 2 1 a 同士をろ う付けするよ う に構成してもよい。 この場合も、 ろ う 付け時には、 チューブ部品を厚さ方向に圧縮している。 また、 ビー ド 2 1 ， 2 1 の頂部 2 1 a ， 2 1 a 同士のろ う付け箇所で は、 母材 2 5 の両部を当接している。

次に、 本発明の他の具体例を、 図 6 乃至図 8 に基いて説明す る。

本例では、 ビー ド 2 1 の頂部とチユ ーブ部品側の対向部位と のろ う付け幅を拡大する こ とによって、 ろ う付けをよ り確実に 且つ強固に行う よ う に構成している。 尚、 その他の構成につい ては、 前述した具体例と同様であるので、 その説明を省略する 本例のビー ド 2 1 は、 ろ う付け前の段階で、 図 6 に示すよ う に、 その頂部 2 1 a を膨出状に成形したものである。 すなわち、 ビー ド 2 1 は、 図 7 に示すよ う に、 成形時にはそ の高さ h をチューブ部品 2 0 内側の対向部位に到達する高さ h ' よ り 高く設定されており 、 ビ一 ド 2 1 の頂部 2 1 a は、 ブ レージングシー ト B を折り 曲げる と と もにチューブ部品 2 0 内 側の対向部に押し付けられて （同図中の白矢印方向） 、 同図の 鎖線に示すよ う に、 チューブ部品 2 0内側の対向部位に対して 押し潰され、 また、 チューブ部品 2 ◦ 内側の対向部位にめ り 込 む。 従って、 ビ一 ド 2 1 ， 2 1 の頂部 2 1 a ， 2 1 a とチュー ブ部品 2 ◦ 内の対向部位との突き合せ面が増大されており 、 こ の状態でろ う付けするこ と によって、 それらのろ う付け幅が拡 大する。

以上説明 したよ う に、 本例の熱交換器用チューブの製造方法 による と、 ビー ドの頂部をチューブ部品内側の対向部位に対し て押し潰すので、 ビー ドの頂部とチューブ部品内側の対向部位 とのろ う付け幅 （接触幅） を拡大する こ とができ、 これらを確 実に且つ強固にろ う付けするこ とができる。

また、 本例の熱交換器用チューブの製造方法による と、 ビー ドの頂部をチューブ部品内側の対向部位にめ り込ませるので、 ビー ドの頂部 と チューブ部品内側の対向部位と のろ う付け幅 (接触幅） を拡大するこ とができ、 これらを確実に且つ強固に ろ う付けするこ とができる。

また、 本例の熱交換器用チューブによる と、 ビ一 ドの頂部を 膨出状に形成するので、 ビ一 ドの頂部とチューブ部品内側の対 向部位とのろ う付け幅 （接触幅） を拡大するこ とができ、 これ らを確実に且つ強固にろ う付けするこ とができる。

尚、 図 8 に示すよ う に、 一方のビ一 ド 2 1 の対向部位に更に ビ一 ド 2 1 を設け、 これらのビー ド 2 1 ， 2 1 の頂部 2 1 a ， 2 1 a 同士をろ う付けするよ う に構成してもよい。 この場合も、 ビー ド 2 1 ， 2 1 の頂部 2 1 a ， 2 1 a は、 圧接されて、 双方 が膨出状に形成されている。 産業上の利用可能性

本発明は、 ろ う付け箇所にろ う材が溜ま り 易く な り 、 ろ う付 け性を向上させるこ とができ、 更に確実に且つ強固にろ う付け する こ とができるので、 耐圧性が比較的厳しい自動車用冷凍サ ィ クルに好適である。

Claims

請求の範囲

1 . チューブを構成するブレージングシー トにビー ドを設 けて、 ビー ドの頂部をチューブ部品内側の対向部位にろ う付け する熱交換器用チューブの製造方法において、

前記チューブ部品のろ う付け前の厚さを所定の厚さ よ り 大き く 設定し、 その後のろ う付け時に、 前記チューブ部品を厚さ方 向に圧縮するこ と を特徴とする熱交換器用チューブの製造方法,

2 . 前記ビー ドの頂部を、 前記チューブ部品内側の対向部 位に対して押し潰すこ と を特徴とする請求項 1 記載の熱交換器 用チューブの製造方法。

3 . 前記ビー ドの頂部を、 前記チューブ部品内側の対向部 位にめ り込ませる こ と を特徴とする請求項 1 記載の熱交換器用 チューブの製造方法。

4 . チューブを構成するブレージングシ一 トにビ一 ドを設 けて、 ビー ドの頂部をチューブ部品内側の対向部位にろ う付け してなる熱交換器用チューブにおいて、

前記ビー ドの頂部が、 前記チューブ部品内側の対向部位に対 して押し潰されているこ と を特徴とする熱交換器用チューブ。

5 . 前記ビー ドの頂部が、 対向する ビー ドの頂部と圧接し て、 双方の当接部位が膨出状に形成されているこ と を特徴とす る請求項 4記載の熱交換器用チューブ。