WO2005010453A1 - 熱交換器用偏平チューブ - Google Patents

Abstract

内部に一以上の仕切を有し、外面にろう材が被覆された横断面略B字状等の偏平チューブであって、その仕切を構成する折り返し部4の頂部5にスリット6を設けたものにおいて、ろう付け性と偏平チューブの加工精度の向上との両者を満足する条件を提供するために、折り返し部4の頂部5にろう材浸入用の多数のスリット6を有するものにおいて、そのスリット6の長さcが2mm～15mmであると共に、隣り合うスリット6の端間の距離eが3mm～10mmで且つ、e/cが0.6以上であること。

Description

明 細 書 熱交換器用偏平チューブ 技術分野

本発明は、 内部に一以上の仕切があって、横新面が略 B字状等に形成されたアルミ ニューム製の熱交換器用偏平チューブに関し、 より詳しくは外面側にろう材が被覆さ れた帯状金属板を幅方向に曲折し、 内部の仕切と内壁面とをろう付けするため、仕切 の頂部にスリットを形成し、外面側ろう材をスリットを介して内面側に浸透できるよ うにしたものに関する。 背景技術

断面略 B字状等の偏平チューブであって、その中央に位置する仕切の頂部に断続的 にスリットを形成し、そのスリットを介してろう付け時にチューブ外面側のろう材を 内面側に浸透させ、その仕切部の頂部とそれに対向するチューブ内面との間を一体に ろう付け固定し、 耐圧性を高めるものが知られている。 （例えば、 特開 2 0 0 2— 2 2 8 3 6 9号公報の第 8図、 第 9図参照）

アルミニューム製の偏平チューブ内面に腐蝕性の流体が流通する場合、偏平チュー ブの芯材の内面側には犠牲陽極材がクラッドされ、外面側にろう材がクラッドされて いる。 断面略 B字状の偏平チューブにおいて、 中央の仕切部を折り返し曲折により形 成する場合、その頂部とそれに接触するチューブ内面との間をろう付けする必要があ る。 その場合、 その頂部に設けたスリ ッ トによってチューブ外面側のろう材を内面側 に浸透させていた。 ところが、 本発明者の実験によれば、 スリットを用いたものでは、 その各スリツト の長さおよび、スリツト間の間隙等によってろう付けの信頼性が大きく変わると共に、 断面 B字状等のチューブへの加工性および精度に大きく影響を与えることが判った。 そこで本発明は、一以上の仕切を有して、 断面 B字状等に形成される偏平チューブ において、その仕切の頂部に設けたスリットの最適条件を実験的に求めることを課題 とする。 発明の開示

請求項 1に記載の本発明は、 帯状金属板をその幅方向に曲折して、 互いに平行に対 向する一対の平坦面部（1) と、その平坦面部（1) の両端間が連結される一対の湾曲面 部（2) とにより偏平な筒状に形成されてなる熱交換器用偏平チューブであって、 前記帯状金属板は一方の表面にろう材 (3) が被覆されたものが用いられ、そのろう 材 (3) が前記筒状の外面側に位置するように曲折され、

一方の前記平坦面部（1) の幅方向中間位置で、それに対向する平坦面部側へ折り返 し部（4) が曲折され、 その折り返し部 (4) の頂部（5) が対向面側内面に接触して、 チ ユーブ内に仕切が形成され、

ろう材浸入用の多数のスリット（6) が前記頂部 (5) に、その長手方向に離間して断 続的に形成され、

そのスリット（6) の長さ cが 2脑〜 15瞧であると共に、隣り合うスリット（6) の端 間の距離 eが 3腿〜 10mmで且つ、 e / cが 0. 6 以上であることを特徴とする熱交換 器用偏平チューブである。

請求項 2に記載の本発明は、 請求項 1において、

前記帯状金属板の厚みが 0· 15mm〜0. 6mm とされた熱交 用偏平チューブである。 本発明の熱交換器用偏平チューブは、 以上のような構成からなり、 次の効果を有す る。

本発明の熱交換器用偏平チューブは、その平坦面部 1の幅方向中間位置に形成され た折り返し部 4の頂部 5が対向面側内面に接触してチューブ内に仕切が形成される ものにおいて、 その頂部 5に多数のスリット 6が互いに離間して断続的に形成され、 そのスリット 6の長さが 2 mm〜15謹であると共に、隣り合うスリット 6の端間の距離 が 3讓〜 10膽 で且つ、 e / cが 0, 6以上であるように構成したものである。 そのた め、 頂部 5と対向面側内面とのろう付け強度が充分あり、 耐圧性が高いと共に、 偏平 チューブの成形加工の際に変形したり亀裂が生じることのない、信頼性の高い熱交換 器用偏平チューブを提供できる。

即ち、スリツト 6の長さを 2 mm以上としたので、ろう付け時にそのスリット 6から ろう材が確実に内面側に浸入し、 ろう付けの信頼性を確保し得る。

さらにスリット 6の長さを 15腿以下としたので、 帯状金属板を幅方向に曲折して 折り返し部 4を形成する際の加工精度を高く維持し、結果として熱交換器用偏平チュ ーブの信頼性を維持できる。

また、隣り合うスリツト 6の端間の距離を 3 ram以上としたので、そのスリット 6の 端間に亀裂が生じることなく、 信頼性の高い偏平チューブを提供できる。

さらに隣り合うスリット 6の端間の距離を 10醒以下としたので、 ろう付け時に頂 部 5のフィレツトを充分形成させ、強度および耐圧性の高い熱交換器用偏平チューブ を提供できる。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の熱交換器用偏平チューブの第 1の実施の形態を示す要部横断面図 である。

図 2は同偏平チューブのろう付け後の使用状態を示す横断面説明図である。

図 3は同偏平チューブの折り返し部 4の斜視略図である。

図 4は同偏平チューブの折り返し部 4形成前の帯状金属板の説明図である。

図 5は本発明の熱交換器用偏平チューブの第 2の実施の形態を示す要部横断面図 である。

図 6は本発明の熱交換器用偏平チューブの第 3の実施の形態を示す要部横断面図 である。

図 7は同偏平チューブの使用状態を示す要部斜視図である。 発明を実施するための最良の形態

次に、 図面に基づいて本発明の偏平チューブの実施の形態につき説明する。

図 1は本発明の偏平チューブの要部横断面図であって、図 2はそのろう付け後の使 用状態を示す要部横断面図、 図 3は図 1における折り返し部 4の斜視略図である。 この熱交換器用偏平チューブは、アルミ二ユーム製の帯状金属板を幅方向に曲折し て、 断面略 B字状に形成したものである。 その帯状金属板は、 芯材の外面側にアルミ ニューム合金からなるろう材が全板厚の 1 0 %の程の厚みで被覆され、芯材の内面側 にはアルミニューム合金からなる犠牲陽極材が同様に 1 0 %程の厚みで被覆された ブレージングシートが用いられる。 帯状金属板の全体の厚みは、 0. 15讓〜 0. 6讓程度 である。

この偏平チューブ 8は互いに平行に対向する一対の平坦面部 1と、その平坦面部 1 の両端間が連結される一対の湾曲面部 2とにより筒状に形成されている。そして一方 の平坦面部 1の幅方向中央位置で、それに対向する平坦面側へ折り返し曲折された折 り返し部 4が形成されている。

帯状金属板の両^ ί縁部 9 , 10は互いに重ね合わされ、 一方の端縁部 10が段付き状 に形成されその外面に端縁部 9の内面が接触する。 また、 一方の端縁部 10の内面が 折り返し部 4の頂部 5に接触する。

折り返し部 4の頂部 5には図 1， 図 3に示す如く、 ろう材浸入用の多数のスリット 6が長手方向に互いに離間して断続的に形成されている。 このようなスリット 6は、 帯状金属板を曲折する前の平坦な状態で図 4の如くスリット 6を形成し、そのスリッ ト 6を中心として帯状金属板を折り返し曲折すればよい。 このときスリット 6の長さ cは、 2 mn！〜 15匪 である。 また、 隣り合うスリッ ト 6の端間の距離 eは 3腿〜 10腿 で且つ、 e / cが 0. 6 以上である。

次に、 図 5は本発明の他の熱交換器用偏平チューブの横断面図であり、 これが図 1 のものと異なる点は帯状金属板の両端縁部 9， 10が折り返し部 4に平行に形成され、 端縁部 9と端縁部 10 と折り返し部 4とが夫々、 チューブ断面の長軸方向に重ね合わ されたものである。

なお、 折り返し部 4の頂部 5に形成されたスリッ ト 6は、 図 1およぴ図 3のそれと 同一である。

次に、 図 6は本発明のさらに他の実施の形態を示し、 この例は互いに対向する一対 の平坦面部 1の幅方向中央に夫々折り返し部 4 , 折り返し部 4 aが曲折形成され、 夫々の頂部が互いに接触する。 そして、一方の折り返し部 4の頂部 5にスリット 6が 形成されたものである。 スリッ ト 6の長さおよび間隔は、 図 1のそれと同一である。 この例は、 帯状金属板の一方の端縁部 9と他方の端縁部 10 とが偏平チューブ 8の端 部で重ね合わされたものである。 なお、 これらの例では折り返し部 4がーつのみ形成 され一つの仕切を構成しているが、 それを二以上設けて、仕切の数を複数とすること もできる。 さらには仕切における接合構造を他の形態にすることもできる。 ただし、 本発明は折り返し部 4の項部に断続的なスリット 6が多数形成された構造のものに 限る。

このような偏平チューブは図 7の如く多数並列され、各偏平チューブ 8間にフィン 7が位置すると共に、夫々の偏平チューブ 8の両端が図示しないチューブヘッダのチ ユーブ揷通孔に夫々揷通されるものである。そして熱交換器を組み立てた状態で全体 を高温の炉内に挿入し、 偏平チューブ 8の外表面のろう材を溶融し、次いでそれを冷 却固化することにより、偏平チューブ 8とフィン 7との間および偏平チューブ 8とへ ッダプレートのチューブ揷通孔との間を一体にろう付け固定する。 それと共に、 偏平 チューブ 8自体の一方の端縁部 9と他方の端縁部 10 との間および、 折り返し部 4の 頂部 5とそれに接触する内面との間を一体にろう付け固定する。

炉内でろう材 3が溶融すると、図 2および図 3においてチューブの外面側のろぅ材 がスリット 6力 ら折り返し部 4の頂部 5に浸透し、その頂部 5と接触するチューブ內 ' 面との間を連続的にろう付け固定する。 それと共に、重ね合わされた折り返し部 4の 外面どうしも一体にろう付けされる。

(本発明の数値限定の根拠）

本発明の偏平チューブ 8は、 ろう材浸入用の多数のスリット 6が、 その頂部 5の長 手方向に離間して断続的に形成され、そのスリット 6の長さ cが 2 ran！〜 15蘭であると 共に、隣り合うスリッ ト 6の端間の距離 eが 3瞧〜 10賺であり且つ、 e / cが 0. 6以 上である。 これは、 次の実験により本発明の最適値として求められたものである。 実験のサンプルどして、 図 1に示す偏平チューブ 8を形成する。 その断面の長径は 24mmであり、短径は 2 ramである。そして板厚を 0· 2mmのものと 0. 3讓のものと、 0. 4應 のものとを使用する。 [表 1]

〇：良 X：不良

[表 2]

〇：良 X ：不良 夫々の外面に被覆されるろう材 3は、 全体の板厚の 1 0 %とした。 そして表 1に示 す如く、本発明の偏平チューブのものとして、スリツトの長さ cを 2脑〜15脑までの ものを各種形成すると共に、夫々のスリ ッ トの端間長さ （隙間） eを 3 mm〜10腕まで で且つ、 e Z cが 0. 6 以上のものを用意した。

また、 比較例として表 2に示す如く、 本発明の偏平チューブ以外のもので、 スリツ トの長さ cを l mm〜20mraまでの各種形成すると共に、夫々のスリツトの端間長さ （隙 間） eを l mm〜20讓までのものを用意した。

なお、夫々の実験用のチューブの長さは、 60mraとした。そして高温の炉内に挿入し、 ろう材を溶融し次いでそれを冷却固化した後のろう付け状態を観察した。

表 1および表 2から明らかなように、 ろう付け性の点では、 スリ ッ ト長さ cが 2 ram 〜20匿の範囲で且つ、 各スリットの端間距離 eが 2麵〜 10讓のものはそのろう付け 性が良好であった。 即ち、 折り返し部 4の頂部 5において全体として充分な強度を有 するブイレツトを形成され、 耐圧性を充分保持し得る状態にあった。

これに対して、 スリット長さ cが l mm， 1. 5賺 ではそのスリットから充分にろう材 が浸入せず、 ろう付け不良を起こしていた。 また、 スリツトの端間距離 eが 10賺を 越えると、 フィレッ トの存在しない部分 （ろう付けされない部分） が端間距離 eの 1 / 3を越え、 偏平チューブ全体の強度が充分でないことが分かった。 これは、 スリツ トの存在しない端間は、 ろう付け時にスリットから浸入するろう材によりフィ レツト が形成され、 その浸入長さは一定距離であることが分かった。 従って、 端間距離が、 長が過ぎると、 フィ レッ トの存在しない部分が多くなり、 強度低下を招く。

これら結果は、 チューブの板厚が 0. ²瞧， 0. 3 mm， 0. 4脑 のいずれでも同じ結果で あった。

次に、 チューブの加工性の点では、 表 1および表 2に示す如く、 スリ ッ トの長さが 15mm以下で、 スリ ットの端間距離 eが 3讓以上で且つ eノ cが 0. 6 以上である必要 がある。 その範囲を外れると偏平チューブの成形の際にスリットの端間に亀裂が生じ たり、 捩れが生じたりし、 偏平チューブとして使用できない。 即ち、 スリツトの長さ が 15腹を越えると、 偏平チューブの成形の際に、 亀裂が生じたり捩れが起こる。 ま たスリットの端間距離が 2讓以下でも偏平チューブの成形の際に亀裂が生じる。また、 e / cが 0. 6未満でも、 偏平チューブの成形の際に亀裂が生じる。

これら結果は、 チューブの板厚が 0. 2mm, 0. 3 ram, 0. 4腿 のいずれでも同じ結果で あった。

従って、 ろう付け性と加工性の両者を満足する最適条件は、 そのスリット長さ cが 2瞧〜 15瞧であると共に、 各スリッ ト 6の端間の距離 eが 3 mn！〜 lOmraで且つ e / c が 0. 6 以上であることが実験的に確認できた。

Claims

. 求 の 範 囲

1 . 帯状金属板をその幅方向に曲折して、 互いに平行に対向する一対の平坦面部（1) と、その平坦面部（1) の両端間が連結される一対の湾曲面部 (2) とにより偏平な筒状 に形成されてなる熱交換器用偏平チユープであって、

前記帯状金属板は一方の表面にろう材 (3) が被覆されたものが用いられ、そのろう 材 (3) が前記筒状の外面側に位置するように曲折され、

一方の前記平坦面部（1) の幅方向中間位置で、それに対向する平坦面部側へ折り返 し部（4) が曲折され、 その折り返し部 (4) の頂部（5) が対向面側内面に接触して、 チ ユーブ内に仕切が形成され、

ろう材浸入用の多数のスリット（6) が前記頂部（5) に、その長手方向に離間して断 続的に形成され、

そのスリット（6) の長さ cが 2讓〜 15mmであると共に、隣り合うスリット（6) の端 間の距離 eが 3讓〜 10讓 で且つ、 e / cが 0. 6以上であることを特徴とする熱交換 器用偏平チューブ。

2 . 請求項 1において、

前記帯状金属板の厚みが 0. 15MI！〜 0. 6mmである熱交換器用偏平チューブ。