WO2014068926A1 - 扁平管製造方法 - Google Patents

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石森　崇
岡野　雅行
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日野自動車株式会社
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    • F28F2255/08—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes pressed; stamped; deep-drawn

Definitions

  • the present invention relates to a flat tube manufacturing method.
  • a plurality of heat transfer tubes are held by a shell so that heat exchange is performed between the primary medium flowing in the heat transfer tubes and the secondary medium flowing in the shell.
  • the outer peripheral surface side of the heat transfer tube is recessed as a spiral groove, a spiral projection is formed on the inner peripheral surface side as an inverted shape, and the primary medium flowing in the heat transfer tube is swirled and the heat transfer of the primary medium
  • a swirl flow forming projection c is formed on the inner peripheral surface of the circular tube portion b corresponding to the circular tube of the flat tube a so as to follow a spiral orbit concentric with the central axis O of the circular tube portion b, It has also begun to consider a configuration in which a circular flow of the medium d can be individually formed in each circular pipe portion b (Japanese Patent Application No. 2011-220778).
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a flat tube manufacturing method capable of reducing the manufacturing cost as compared with the prior art.
  • the present invention is a method of manufacturing a flat tube having an uneven shape on the inner and outer surfaces, and inflating the flat tube into a thin metal plate, and when the cut is made, The middle part in the width direction is left bonded to the thin plate, and after processing the irregular shape within the range of the flattened pipe shape, the flattened pipe shape is sandwiched by the uncut middle part. Cut and raised from the thin plate, the ends of the cut and raised pieces are closed together to form the whole as a flat tube, and the uncut middle part is separated from the thin plate to obtain a flat tube. .
  • the flat tube is divided into two halves in the vertical direction.
  • the seam part is halved, and the labor of joining the seam part is significantly reduced.
  • the manufacturing process can be carried out step by step with the thin plate while being partially joined to the thin plate until the whole is formed as a flat tube, and the manufacturing process is greatly improved in efficiency.
  • the uncut part of the uncut part may be cut and raised before being cut off from the thin plate, and the closed portion of the tip parts of the pieces may be joined together, or the uncut part of the uncut part may be cut and raised after the piece is cut off from the thin plate. You may join the closing part of the front-end
  • each of the flat tubes divided into two halves is manufactured individually and It is possible to achieve an excellent effect that the manufacturing cost can be greatly reduced as compared with the conventional method in which the two seam portions on both sides in the width direction are respectively joined.
  • FIG. 2 to FIG. 7 are examples of embodiments for carrying out the present invention, and schematically show a process of manufacturing a flat tube 1 having an uneven shape on the inner and outer surfaces.
  • the flat tube 1 is shown for the first time in FIG. 7 showing the final process, it is described with reference numerals from the description of the beginning as referring to FIG. 7 for convenience of explanation.
  • FIG. 2 shows a first step of the flat tube manufacturing method in the present embodiment.
  • the unfolded shape of the flat tube 1 (see FIG. 7) is punched out from a thin metal plate 2 and the unfolded shape.
  • the notch 3 is inserted into the thin plate 2, but when the notch 3 is inserted, the intermediate portion 4 in the width direction (left-right direction in FIG. 2: longitudinal direction of the thin plate 2) in the developed shape of the flat tube 1.
  • the (midway part) is left to be joined to the thin plate 2.
  • examples of the metal material of the thin plate 2 include steel materials including stainless steel, non-ferrous metal materials such as aluminum, copper, and titanium, heat-resistant metal materials such as nickel, cobalt, and molybdenum, lead, It is possible to employ a low-melting-point metal material such as tin, a noble metal material such as gold, silver, or platinum, or an alloy thereof.
  • FIG. 3 shows the second step of the method for producing a flat tube in the present embodiment.
  • the flat tube 1 is subjected to press working within the range of the developed shape of the flat tube 1 (the range surrounded by the cut 3).
  • the concave / convex shape 5 is processed on the inner and outer surfaces, and is schematically shown here.
  • the circular pipe portion b and the swirl flow forming projection c in FIG. 1 described above are formed.
  • FIG. 4 shows a third step of the flat tube manufacturing method in the present embodiment.
  • the unfolded intermediate shape of the flat tube 1 is changed to the uncut shape using the upper and lower molds 6 and 7.
  • the part 4 is cut and raised from the thin plate 2 (reference numeral 8 in FIG. 4 indicates a cut and raised piece cut and raised from the thin plate 2).
  • the left side shows the case of manufacturing the flat tube 1 having an elliptical cross section
  • the right side shows the case of manufacturing the flat tube 1 having a rectangular cross section. Illustration of the concavo-convex shape 5 processed in step 1 is omitted from the viewpoint of making the drawing easy to see.
  • FIG. 5 shows a fourth step of the flat tube manufacturing method in the present embodiment.
  • the cut and raised pieces 8 cut and raised from the thin plate 2 using the upper and lower molds 9 and 10 are shown.
  • the tip portions of the cut-and-raised pieces 8 are brought down inwardly using the upper mold 11 and closed together. Is formed as a flat tube 1.
  • the flat tube 1 is formed in a state where one side in the width direction of the flat tube 1 is left uncut on the thin plate 2 and the other side is raised upward.
  • the other side surface is formed by closing the leading ends of the cut and raised pieces 8 inside.
  • the molds 6, 7 and 9, 10 themselves are attached to the molds.
  • a mold shape for forming the concavo-convex shape may be provided, and the concavo-convex shape 5 (see FIG. 3) may be attached when the piece 8 is raised from the thin plate 2.
  • the upper metal mold is placed inside the raised cut and raised pieces 8. It is also possible to adopt a form in which a backing plate (not shown) corresponding to the shape of the mold 11 is inserted and the upper mold 11 is received.
  • the upper ends of the cut and raised pieces 8 are tilted inward using the upper mold 11, and closed, for example,
  • the tip of the cut-and-raised piece 8 is bent in advance in the stage of the fourth step 4, and the tip of the cut-and-raised piece 8 when the cut-and-raised piece 8 is further raised and raised in the fourth step of FIG. It is also possible to make the parts close together.
  • FIG. 7 shows a sixth step of the method for producing a flat tube in the present embodiment.
  • the uncut intermediate part 4 (see FIGS. 2 to 6) is cut off from the thin plate 2 and flattened. Tube 1 is obtained.
  • the closing portion between the tip portions of the cut and raised pieces 8 may be joined before separating the uncut intermediate portion 4 from the thin plate 2 between the fifth step and the sixth step.
  • the uncut intermediate part 4 may be separated from the thin plate 2 and then joined.
  • the timing at which the joining is performed is determined appropriately according to the ease of performing the welding operation. It is good to choose.
  • an adhesive may be used for joining at the closed portion between the tips of the cut-and-raised pieces 8, particularly when the metal material of the thin plate 2 is aluminum.
  • welding in which the joining portion including the base material is melted and joined, and more specifically, a carbon dioxide laser.
  • laser welding such as welding, YAG laser welding, or excimer laser welding.
  • the closing portion between the tip portions of the cut and raised pieces 8 may be abutted and welded, or may be overlapped and welded.
  • brazing for joining at the closed portion of the tip portions of the cut and raised pieces 8, but in this case, it is necessary to accommodate the whole in a heating chamber and heat it, It is preferable to carry out after cutting the uncut intermediate part 4 from the thin plate 2.
  • the outer surface and the inner surface of the flat tube 1 separated from the thin plate 2 can be subjected to a surface treatment such as coating or plating as necessary.
  • the flat tube 1 is divided into two halves in the vertical direction. Compared with the conventional method in which the two seam portions on both sides in the width direction are joined individually, the seam portion is halved, and the labor of joining the seam portions is significantly reduced.
  • the manufacturing process can be carried out step by step with the thin plate 2 while being partially joined to the thin plate 2 until the whole is formed as a flat tube 1, greatly increasing the efficiency of the manufacturing process. Is planned.
  • the flat tube manufacturing method of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the uneven shape applied to the inner and outer surfaces of the flat tube is not limited to the illustrated example, and a metal thin plate is used.
  • the portion left to be joined with the thin plate may be a midway portion in the width direction in the flat tube development shape, and does not necessarily have to be an intermediate portion in the width direction.

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Abstract

　内外面に凹凸形状を備えた扁平管１を製造する方法に関し、金属製の薄板２に扁平管１の展開形状の切り込みを入れ且つその切り込みを入れる際に前記扁平管１の展開形状における幅方向の中間部４（中途部）を前記薄板２と接合させたまま残しておき、前記扁平管１の展開形状の範囲内に凹凸形状を加工してから前記扁平管１の展開形状を前記未切除の中間部４を挟んで前記薄板２から切り起こし、その切り起こし片８の先端部同士を閉じ合わせて全体を扁平管１として成形し、前記未切除の中間部４を前記薄板２から切り離して扁平管１を得る。

Description

扁平管製造方法
　本発明は、扁平管製造方法に関するものである。
　例えば、シェルアンドチューブ型の熱交換器等においては、複数本の伝熱管をシェルにより抱持して、伝熱管内を流れる一次媒体と、シェル内を流れる二次媒体とを熱交換させるようにしているが、前記伝熱管の外周面側をスパイラル溝として凹ませることで反転形状として内周面側にスパイラル突起を形成し、伝熱管内を流れる一次媒体を旋回流として該一次媒体の伝熱管内周面に対する接触頻度や接触距離を増加させて熱交換効率を向上することが下記の特許文献１や特許文献２等として既に提案されている。
　一方、このような複数本の伝熱管を平行に並べてシェル内に収容する構造では、単位体積当たりの交換熱量が小さいために熱交換器の全体構造が大きくなり、機器類への搭載性が悪くなるという課題があったため、図１に一例を示す如く、複数本の円管を互いに近接させて平面状に並べ且つその相互間の近接部位を連通部として接続した如き形状の扁平管ａを形成し、該扁平管ａの前記円管に相当する円管部ｂの内周面に該円管部ｂの中心軸Ｏと同心の螺旋軌道に沿うように旋回流形成突起ｃを形成し、前記各円管部ｂに個別に媒体ｄの旋回流を形成し得るように構成することも検討され始めている（特願２０１１－２２０７７８号）。
特開２０００－３４５９２５号公報 特開２００１－２５４６４９号公報
　しかしながら、前述の如き図１の扁平管ａに限らず、内外面に凹凸形状を備えた扁平管ａを製造するにあたっては、その凹凸形状を潰したり歪ませたりすることなく扁平管ａに成形することが難しく、この種の扁平管ａを確実に製造しようとするならば、該扁平管ａを上下に半割り状に二分割した形状のものを夫々個別に製造して接合する手法が一般的であるが、そのような手法では、扁平管ａの幅方向両側に継ぎ目部分が二つできてしまい、両方の継ぎ目部分を夫々溶接等で接合しなければならないことから製造コストの高騰を招くことが懸念されている。
　本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、従来より製造コストを削減することが可能な扁平管製造方法を提供することを目的とする。
　本発明は、内外面に凹凸形状を備えた扁平管を製造する方法であって、金属製の薄板に扁平管の展開形状の切り込みを入れ且つその切り込みを入れる際に前記扁平管の展開形状における幅方向の中途部を前記薄板と接合させたまま残しておき、前記扁平管の展開形状の範囲内に凹凸形状を加工してから前記扁平管の展開形状を前記未切除の中途部を挟んで前記薄板から切り起こし、その切り起こし片の先端部同士を閉じ合わせて全体を扁平管として成形し、前記未切除の中途部を前記薄板から切り離して扁平管を得ることを特徴とするものである。
　而して、このようにすれば、切り起こし片の先端部同士の閉じ合わせ部分が一つの継ぎ目部分となるだけで済むので、扁平管を上下に半割り状に二分割した形状のものを夫々個別に製造し且つその幅方向両側の二つの継ぎ目部分を夫々接合するようにしていた従来手法と比較して継ぎ目部分が半減し、該継ぎ目部分を接合する手間が著しく省かれることになり、しかも、全体が扁平管として成形されるまで薄板に部分的に接合させたまま該薄板と共にライン作業で製造工程を段階的に進めて行くことができて製造工程の大幅な効率化が図られる。
　また、本発明においては、未切除の中途部を薄板から切り離す前に切り起こし片の先端部同士の閉じ合わせ部分を接合しても良いし、未切除の中途部を薄板から切り離した後に切り起こし片の先端部同士の閉じ合わせ部分を接合しても良い。
　上記した本発明の扁平管製造方法によれば、接合しなければならない継ぎ目部分を一つに集約して該継ぎ目部分を接合する手間を著しく省くことができ、しかも、薄板を流しながらライン作業で製造工程を段階的に進めて行くことができて製造工程の大幅な効率化を図ることもできるので、扁平管を上下に半割り状に二分割した形状のものを夫々個別に製造し且つその幅方向両側の二つの継ぎ目部分を夫々接合するようにしていた従来手法よりも製造コストを大幅に削減することができるという優れた効果を奏し得る。
内外面に凹凸形状を備えた扁平管の一例を示す斜視図である。 本発明の一実施例における第一工程を概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施例における第二工程を概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施例における第三工程を概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施例における第四工程を概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施例における第五工程を概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施例における第六工程を概略的に示す斜視図である。
　以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
　図２～図７は本発明を実施する形態の一例であって、内外面に凹凸形状を備えた扁平管１を製造する行程を概略的に示している。尚、扁平管１は最終工程を示す図７で初めて図示されるものであるが、説明の便宜上から図７を参照することとして序盤の説明から符号を付して説明している。
　図２は本実施例における扁平管製造方法の第一工程を示すもので、この第一工程においては、金属製の薄板２から扁平管１（図７参照）の展開形状を打ち抜いて該展開形状の切り込み３を前記薄板２に入れるようにしているが、その切り込み３を入れる際に前記扁平管１の展開形状における幅方向（図２中の左右方向：薄板２の長手方向）の中間部４（中途部）を前記薄板２と接合させたまま残しておくようにしている。
　ここで、前記薄板２の金属材料には、例えば、ステンレス鋼を含む鉄鋼材料や、アルミニウム，銅，チタンのような非鉄金属材料や、ニッケル，コバルト，モリブデンのような耐熱金属材料や、鉛，錫のような低融点金属材料や、金，銀，白金のような貴金属材料、及びこれらの合金を採用することが可能である。
　図３は本実施例における扁平管製造方法の第二工程を示すもので、この第二工程においては、前記扁平管１の展開形状の範囲（切れ込み３で囲まれた範囲）内にプレス加工により内外面に凹凸形状５を加工するようにしており、ここでは概略的に示しているが、例えば、前述の図１における円管部ｂや旋回流形成突起ｃ等が形成されることになる。
　図４は本実施例における扁平管製造方法の第三工程を示すもので、この第三工程においては、上下段の金型６，７を用いて扁平管１の展開形状を前記未切除の中間部４を挟んで前記薄板２から切り起こすようにしている（図４中の符号の８は薄板２から切り起こした切り起こし片を示す）。
　尚、図４中における左側は楕円断面の扁平管１を製造する場合を、右側は矩形断面の扁平管１を製造する場合を夫々示しているが、この図４以降の図面において先の図３で加工した凹凸形状５の図示は図面を見易くする観点から省略している。
　図５は本実施例における扁平管製造方法の第四工程を示すもので、この第四工程においては、上下段の金型９，１０を用いて前記薄板２から切り起こした切り起こし片８を更に立ち上げて直立させるようにしており、更には、図６の第五工程において、上段の金型１１を用いて前記切り起こし片８の先端部同士を内側に倒し込んで閉じ合わせることにより全体を扁平管１として成形するようにしている。
　即ち、ここに図示している例では、扁平管１の幅方向の一側面を薄板２上に未切除のまま残して他側面側を上方に立ち上げた状態で扁平管１が成形されるようになっており、この他側面が前記切り起こし片８の先端部同士を内側に閉じ合わせることで形作られるようになっている。
　因みに、扁平管１における図４や図５で金型６，７及び９，１０で押圧する部分にも凹凸形状を付しておきたい場合には、金型６，７及び９，１０自体に凹凸形状を成形するための型形状を付しておいて、薄板２から切り起こし片８を立ち上げる際に凹凸形状５（図３参照）を付すようにしても良い。
　尚、図６の第五工程で上段の金型１１を用いて前記切り起こし片８の先端部同士を内側に倒し込んで閉じ合わせるにあたっては、立ち上げた切り起こし片８の内側に上段の金型１１の形状に対応した当て板（図示せず）を入れておいて前記上段の金型１１を受けるような形式を採用しても良い。
　また、本実施例における説明では、図６の第五工程で上段の金型１１を用いて前記切り起こし片８の先端部同士を内側に倒し込んで閉じ合わせるようにしているが、例えば、図４の第三工程の段階で切り起こし片８の先端部を予め曲げ加工しておき、図５の第四工程で切り起こし片８を更に立ち上げて直立させた際に切り起こし片８の先端部同士が閉じ合うようにさせることも可能である。
　図７は本実施例における扁平管製造方法の第六工程を示すもので、この第六工程においては、前記未切除の中間部４（図２～図６参照）を前記薄板２から切り離して扁平管１を得るようにしている。ここで、切り起こし片８の先端部同士の閉じ合わせ部分については、第五工程と第六工程の間で未切除の中間部４を薄板２から切り離す前に接合しておいても良いし、第六工程の後で未切除の中間部４を薄板２から切り離してから接合するようにしても良く、何れのタイミングで接合を実施するかについては、溶接作業の行い易さに応じて適宜に選択すれば良いことである。
　この際、切り起こし片８の先端部同士の閉じ合わせ部分における接合には、特に薄板２の金属材料がアルミニウムである場合等に接着剤を用いることも可能であるが、扁平管１に流す予定の媒体により腐食環境が形成される虞れがある場合等も勘案し、母材を含めた接合部を溶融して接合するようにした溶接を用いることが好ましく、より具体的には、炭酸ガスレーザ溶接、ＹＡＧレーザ溶接、エキシマレーザ溶接といったレーザ溶接を用いることが好ましい。尚、切り起こし片８の先端部同士の閉じ合わせ部分は、突き合わせて溶接するようにしても良いし、重ね合わせて溶接するようにしても良い。
　また、切り起こし片８の先端部同士の閉じ合わせ部分における接合には、ロウ接を用いることも可能であるが、この場合には、全体を加熱室に収容して加熱する必要があるので、未切除の中間部４を薄板２から切り離してから行うことが好ましい。
　尚、薄板２から切り離された扁平管１の外面や内面には、必要に応じてコーティングやメッキ等の表面処理を施すことも可能である。
　而して、このようにすれば、切り起こし片８の先端部同士の閉じ合わせ部分が一つの継ぎ目部分となるだけで済むので、扁平管１を上下に半割り状に二分割した形状のものを夫々個別に製造し且つその幅方向両側の二つの継ぎ目部分を夫々接合するようにしていた従来手法と比較して継ぎ目部分が半減し、該継ぎ目部分を接合する手間が著しく省かれることになり、しかも、全体が扁平管１として成形されるまで薄板２に部分的に接合させたまま該薄板２と共にライン作業で製造工程を段階的に進めて行くことができて製造工程の大幅な効率化が図られる。
　従って、上記実施例によれば、接合しなければならない継ぎ目部分を一つに集約して該継ぎ目部分を接合する手間を著しく省くことができ、しかも、薄板２を流しながらライン作業で製造工程を段階的に進めて行くことができて製造工程の大幅な効率化を図ることもできるので、前述の如き従来手法よりも製造コストを大幅に削減することができる。
　尚、本発明の扁平管製造方法は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、扁平管の内外面に付される凹凸形状は図示例に限定されないこと、また、金属製の薄板に扁平管の展開形状の切り込みを入れるにあたり、薄板と接合させたまま残す部分は、扁平管の展開形状における幅方向の中途部であれば良く、必ずしも幅方向の中間部としなくても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
　　１  扁平管
　　２  薄板
　　３  切り込み
　　４  中間部（中途部）
　　５  凹凸形状
　　８  切り起こし片

Claims (3)

  1. 　内外面に凹凸形状を備えた扁平管を製造する方法であって、金属製の薄板に扁平管の展開形状の切り込みを入れ且つその切り込みを入れる際に前記扁平管の展開形状における幅方向の中途部を前記薄板と接合させたまま残しておき、前記扁平管の展開形状の範囲内に凹凸形状を加工してから前記扁平管の展開形状を前記未切除の中途部を挟んで前記薄板から切り起こし、その切り起こし片の先端部同士を閉じ合わせて全体を扁平管として成形し、前記未切除の中途部を前記薄板から切り離して扁平管を得る扁平管製造方法。
  2. 　未切除の中途部を薄板から切り離す前に切り起こし片の先端部同士の閉じ合わせ部分を接合する請求項１に記載の扁平管製造方法。
  3. 　未切除の中途部を薄板から切り離した後に切り起こし片の先端部同士の閉じ合わせ部分を接合する請求項１に記載の扁平管製造方法。
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