JP2001038439A - チューブ用フラット・タービュレーター及びその製造方法 - Google Patents

チューブ用フラット・タービュレーター及びその製造方法

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JP2001038439A JP2000196898A JP2000196898A JP2001038439A JP 2001038439 A JP2001038439 A JP 2001038439A JP 2000196898 A JP2000196898 A JP 2000196898A JP 2000196898 A JP2000196898 A JP 2000196898A JP 2001038439 A JP2001038439 A JP 2001038439A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産効率が高く、経済的に生産できる熱交換
器用チューブのためのフラット・タービュレーターを提
供する。 【解決手段】 基部、基部から離間し対向する上部、基
部と上部との間にそれらの一側に沿って介在する第１側
部及び、基部と上部との間にそれらの他方側に沿って介
在する第２側部を含む、熱交換器用チューブ12である。
基部、上部、第１側部及び第２側部がチャンネルを形成
する。基部及び上部の端部がチャンネル内に配置される
様に、第２側部が３重にヘミング加工される。フラット
・タービュレーター54はチューブ12内部に配置され、条
片として横方向および長手方向に延びる基部56を含む。
フラット・タービュレーターはまた、基部に沿って横方
向に離間配置され長手方向にそして基部に略垂直な方向
に互い違いに延びる複数の波状部58を含む。波状部58
は、条片の長手方向軸に平行な方向にロール成形され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概略的には自動車
用の熱交換器に関し、より具体的には、自動車用熱交換
器のためのチューブ用フラット・タービュレーター及び
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車のオイル・クーラーのような熱交
換器のために、チューブを用いることが知られている。
通常そのようなチューブは、それの内面に接触する第１
の媒介流体を輸送する一方、第２の媒介流体がそれの外
面に接触する。一般的には、第１の媒介流体はオイルで
あり、第２の媒介流体は空気である。第１の媒介流体と
第２の媒介流体との間に温度差が存在する場合、熱は２
つの流体の間でチューブの熱伝導壁を介して伝達される
ことになる。
【０００３】また、熱伝達に利用可能な伝導材料の表面
積を増大させ、チューブ内部で輸送される流体の乱流を
生じさせ、そしてチューブの破裂強度を高めるために、
チューブの内面に波状のフィンやリブを設けることも知
られている。そのようなチューブの既知の製法の一つ
は、チューブが製造された後で、略平坦にされたチュー
ブの中に波状フィンを物理的に挿入するというものであ
る。これは、チューブに挿入されるべき波状フィンが極
めて薄く、挿入過程の間に変形してしまう恐れがあるた
め、極めて困難な方法である。
【０００４】また、プレス加工により波状フィンつまり
タービュレーターを製造する方法も知られている。その
ようなタービュレーターの一例が米国特許5,560,425号
に開示されている。この特許において、タービュレータ
ーが、流体の流れつまりタービュレーターの条片の方向
と平行な方向にプレス成形され、流体の流れの方向すな
わち条片の方向と直交する方向に波状部を持つ。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のタービュレータ
ーは十分に機能するが、プレス工程では高い生産効率が
得られないという不都合があった。このようなタービュ
レーターの別の不都合な点は、チューブが製造された後
でタービュレーターが挿入されるということである。そ
れでこの分野には、このような不都合を解消する、自動
車用熱交換器のためのフラット・タービュレーターを持
つチューブ及びその製法を提供する必要性が存在する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、基
部、該基部から離間し対向する上部、上記基部と該上部
との間にそれらの一側に沿って介在する第１側部及び、
上記基部と上記上部との間にそれらの他方側に沿って介
在する第２側部を含む、熱交換器用チューブである。上
記基部、上部、第１側部及び第２側部がチャンネルを形
成する。上記基部及び上部の端部がチャンネル内に配置
される様に、上記第２側部が３重にヘミング加工され
る。
【０００７】また、本発明は、条片状に横方向及び長手
方向に延びる基部を含む熱交換器用フラット・タービュ
レーターである。このフラット・タービュレーターはま
た、上記基部に沿って横方向に離間配置され、長手方向
及び上記基部に略垂直な方向に互い違いに延びる、複数
の波状部を、含む。波状部は、上記条片の長軸に平行な
方向にロール成形される。
【０００８】さらに、本発明は熱交換器用フラット・タ
ービュレーターの製造方法である。その方法は、横方向
及び長手方向に延びる基部を有する、略平坦な条片を準
備する工程を含む。その方法はまた、上記基部に沿って
幅方向に離間配置され上記基部に略垂直な方向に互い違
いに延びる複数の波状部を、該波状部が上記条片の長手
方向に平行な方向に延びるように形成する工程を含む。
【０００９】加えて、本発明は熱交換器用チューブの製
造方法である。その方法は、その全長にわたり略平坦な
基部と一対の終端部を持つ平坦な薄板を準備する工程及
び、３重のヘム・フランジを形成するために、薄板の各
終端部を折畳む工程を、含む。その方法は、基部、該基
部に対向する上部、該上部と上記基部との間に介在する
第１側部及び上記上部と基部との間に介在する第２側部
を形成し、上記３重ヘム・フランジの自由端を、チャン
ネル内に位置する上記各終端部に持つチャンネルを形成
するために、上記シートの各終端部が接するまで、各終
端部を、お互いに向けて折り畳む工程を含む。
【００１０】
【発明の効果】本発明の効果の一つは、オイル・クーラ
ーのような熱交換器のためのフラット・タービュレータ
ーを持つチューブが、液体油を冷却するために自動車に
備えられるということである。本発明の他の効果は、フ
ラット・タービュレーターを持つチューブが、寸法が正
確に制御された状態で製造するのにより経済的である、
ということである。また本発明のまた別の効果は、チュ
ーブが３重ヘミング加工されて付加的な強度を示すとい
うことである。さらなる本発明の効果は、フラット・タ
ービュレーターを持つチューブの製造方法と共に、フラ
ット・タービュレーターの製造方法が提供されるという
ことである。さらなる本発明の効果は、フラット・ター
ビュレーターの製造方法がロール成形を使用し、生産効
率を向上するということである。さらに別の本発明の効
果は、フラット・タービュレーターの製造方法が、波状
部が条片方向と垂直になるように、ロール成形の方向
を、条片すなわち流体の流れ方向と同じにしている、と
いうことである。
【００１１】本発明のその他の特徴及び効果は、以降の
説明を添付の図面と関連させて読んだ後で本発明がより
理解されれば、容易に認識されるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、オイル・クー
ラー、エバポレーター又はコンデンサーの様な自動車
（不図示）用熱交換器10の一実施形態が示されている。
本発明によれば、熱交換器10は、対向して配置されたヘ
ッダー14と16の間を延びる、複数の略平行なチューブ12
を含む。熱交換器10は、ヘッダー14に形成され熱交換器
10内に冷却流体を注入するための流体入口18及び、ヘッ
ダー16に形成され熱交換器10から流体を排出するための
流体出口20を、含む。熱交換器10はまた、各チューブ12
の外面に取り付けられた入り組んだつまり蛇行した複数
のフィン22を含む。フィン22は各チューブ12の間に配置
されている。フィン22は、チューブ12からの熱を放出す
るための手段として、また一方で熱交換器10上を流れる
空気の対流による熱伝達用に表面積を追加する手段とし
て、機能する。チューブ12を除いて、熱交換器10はこの
分野で一般的な既知のものであることが理解されるはず
である。また、チューブ12は自動車以外の別の用途の熱
交換器に用いることが出来ることも理解されるはずであ
る。
【００１３】図２及び図３を参照すると、チューブ12
は、長手方向に延びそして略平坦である。チューブ12
は、略平面状で横方向に延びる基部24を含む。チューブ
12はまた、基部24から所定距離だけ離間しそれに対向す
る上部26も含む。上部26は、略平面状で横方向に延びて
いる。チューブ12は基部24と上部26との間に、それらの
一方側に沿って介在する第１側部28を含む。第１側部28
の形状は略弓状である。チューブ12はまた、基部24と上
部26との間に、他方側に沿って介在するとともに、チャ
ンネル32を形成するように第１側部28と対向する第２側
部30を含む。第２側部30の形状は略弓状である。
【００１４】第２側部30は、基部24の第１端部34と、上
部26の第２端部36とを、３重ヘミング加工することによ
り形成される。第１端部34は、略弓状の第１遷移部38及
び、チャンネル32に向かって横方向に延びるとともに基
部24と略平行な第１フランジ部40、を持つ。第１端部34
はまた、略弓状の第２遷移部42及び、チャンネル32から
離れる向きに横方向に延びるとともに基部24と略平行な
第２フランジ部44、を持つ。第２フランジ部44は第１フ
ランジ部40と接する。第２フランジ部44が、それの自由
端部がチャンネル32内に配置されてチューブ12の外部に
露出しないように、第１フランジ部40の下に巻き込まれ
ていることが理解されるはずである。
【００１５】第２端部36は、略弓状の第１遷移部46及
び、チャンネル32に向かって横方向に延びるとともに上
部26に略平行な第１フランジ部48を有する。第２端部36
はまた、略弓状の第２遷移部50及び、チャンネル32から
離れる向きに横方向に延びるとともに上部26に略平行な
第２フランジ部52を有する。第２フランジ部52は第１フ
ランジ部48に接する。第２フランジ部52が、それの自由
端部がチャンネル32内に配置されてチューブ12の外部に
露出しないように、第１フランジ部48の下に押し込まれ
ていることが理解されるはずである。
【００１６】第１側部28は１重の壁厚を有する一方、第
２側部30は自動車運転中の飛石に対する強度を追加する
ため、多重の壁厚を持つ。チューブ12はアルミニウムや
その合金などの金属から出来ていて、内面及び外面にろ
う付用のクラッドを持つ。３重にヘミング加工された第
２側部30がチューブ12のチャンネル32に対する正確な寸
法制御をもたらすことが、理解されるはずである。
【００１７】本発明によれば、チューブ12は、チューブ
12のチャンネル32内部に配置され、全体として平坦なタ
ービュレーター54を含む。図示の実施形態において、フ
ラット・タービュレーター54は、横方向に所定長さだけ
そして長手方向に条片の形態で延びる略平面状の基部56
を持つ。基部56は、たとえば約0.152mmから約0.304mmの
間である様な、所定の厚みを持つ。フラット・タービュ
レーター54はまた、チャンネル32を流れる流体を攪拌す
るために、基部56に沿って横方向に間隔を置いて配置さ
れるとともに長手方向に延びる複数の波状部58を持つ。
波状部58は、条片の方向つまり流体の流れ方向に約2.5m
mと約7.0mmとの間である様な所定の長さだけ、長手方向
に延びる。波状部58は、例えば0.76mmの所定長さだけ幅
方向に離間して配置されている。波状部58はまた、例え
ば1.42mmの所定長さだけ、基部56の面に略垂直に延びて
いる。横方向に離間して配置された波状部58は、ある波
状部58が上方に延びそれに横方向に隣接する波状部58が
下方に延びる様に、基部56の面と垂直な方向に互い違い
のパターンで延びている。一列に横方向に離間して配置
される波状部58は、長手方向において、波状部の一つが
上方に延び、長手方向に隣接する波状部58が下方に延び
る様に、横方向に離間配置された波状部58の隣接する長
手方向の列から、オフセットされる。波状部58は、後述
されるべき、基部56をそれの長手方向に沿った方向にロ
ール成形することにより、形成される。フラット・ター
ビュレーター54は、アルミニウムやその合金などの金属
から出来ていて、チューブ12にタービュレーター54をろ
う付するためのクラッドをそれの表面に持つ。波状部58
はチューブ12の上部26及び基部24にろう付されるのが理
解されるはずである。また、フラット・タービュレータ
ー54は選択的なものであって、必要に応じてチューブ12
を他の形式のタービュレーターと共に用いても良いこと
も、理解されるはずである。
【００１８】図４乃至６を参照すると、フラット・ター
ビュレーター54を製造する装置が、全体的に符号60で示
されている。装置60は、長手方向に離間し、鉛直方向に
延びる一対の支持部材62を含む。支持部材62は、ファス
ナー64のような適切な手段により支持面66に固定され
る。装置60はまた、支持部材62に隣接して配置された第
１のつまり下方のストリッパ・プレート68と、下方スト
リッパ・プレート68に隣接して配置された第２のつまり
上方のストリッパ・プレート70、を含む。上方及び下方
のストリッパ・プレート68及び70は、ファスナー72のよ
うな適切な手段により支持メンバー62に固定される。ス
トリッパ・プレート68及び70は、横方向に離間配置され
長手方向に延びる複数の溝部76を持つ、略弓状のリセス
74を含む。図示の実施形態においては、例えば1.97 mm
（0.0775インチ）である所定距離だけ横方向に離間して
配置された９つの溝部76がある。溝部76は、後述される
ローラーの歯について、例えば0.64 mm（0.025インチ）
である所定の幅を持つ。
【００１９】図５及び６に示される様に、装置60は支持
構造（不図示）と機能的に連結された上部ローラー78及
び下部ローラー80の様な一対のローラーを含む。上部ロ
ーラー78及び下部ローラー80は、概略的には環状であ
り、そして放射状にかつ周方向に延び周方向に離間配置
される複数の歯82を持つ。上部ローラー78は、歯82の一
部が上方ストリッパ・プレート70の溝部76内に配置され
るように、上方ストリッパ・プレート70のリセス74内に
配置されている。下部ローラー80は、歯82の一部が下方
ストリッパ・プレート68の溝部76内に配置されるよう
に、下方ストリッパ・プレート68のリセス74内に配置さ
れている。フラット・タービュレーター54の基部56は、
上部ローラー78及び下部ローラー80 の回転方向である
長手方向に、上方ストリッパ・プレート70と下方ストリ
ッパ・プレート68との間のスロットつまり溝部84内に供
給される。
【００２０】図６に示すように、上部ローラー78及び下
部ローラー80の歯82は、突出部つまり雄部86を持つ。雄
部86は、フラット・タービュレーター54の波状部58を一
方向に弓形すなわち環状に形成するように、断面が略弓
形となっている。ローラー78及び80はまた、歯82同士の
間に周方向及び横方向に配置されたリセスつまり雌部86
を持つ。雌部88は、フラット・タービュレーター54の波
状部58を上記と逆方向に弓形すなわち環状に形成するよ
うに、断面形状が略弓形になっている。ローラー78及び
80は、フラット・タービュレーター54の基部56の平坦な
形状を維持するために、歯82同士の間に横方向に配置さ
れた全体的に平坦な部分90を持つ。ローラー78及び80上
の雄部86及び雌部88が、フラット・タービュレーター54
の波状部58を形成するために、互いに係合し、そして、
波状部58同士の間の平坦な部分つまり基部56が、コイル
又はロールを形成するために、強度を与え、そして指
（不図示）でフラット・タービュレーター54を剥くのを
可能とすることが、理解されるはずである。
【００２１】図７の（A）乃至（L）を参照すると、本発
明によるフラット・タービュレーター54を持つチューブ
12の製造方法を示されている。その方法は、基部24と上
部26及びその長手方向に沿って一組の端末部つまり終端
部34と36を持つ全体的に平面状の薄板92を供給する工程
を含む。その方法は、図７（A）に示される様に、終端
部34と36の第２遷移部42と50及び第２フランジ部44と52
を形成するために、終端部34と36を上方に折り曲げる工
程を含む。その方法はまた、図７（B）に示される様
に、基部24及び上部26に略平行になるまで、第２フラン
ジ部44と52を畳み込む工程を含む。その方法は、図７
（C）に示される様に、終端部34と36の第１遷移部38と4
6及び第１フランジ部40と48を形成するために、終端部3
4と36を上方に折り曲げる工程を含む。その方法はま
た、図７（D）に示される様に、基部24及び上部26と略
平行になるまで、第１フランジ部40と48を畳み込む工程
を含む。その方法は、図７の（E）乃至（I）に示される
様に、第１側部28を形成し、そして互いに向かい合う様
に上部26と基部24を形成するために、一連の工程で薄板
92の終端部34と36を互いに対向するまで、折り曲げる工
程を含む。その方法は、図７（J）に示される様に、チ
ャンネル32及び第２側部30を形成するために、第１終端
部34と第２終端部36を互いに接触させる工程を含む。そ
の方法は、図７（K）に示される様に、チャンネル32を
開きフラット・タービュレーター54をチャンネル32内に
供給するために、ナイフ（不図示）により第１終端部34
と第２終端部36を分離させる工程を含む。この工程にお
いて、フラット・タービュレーター54は、略水平位置か
ら円錐面（不図示）を回って略垂直位置になり、チャン
ネル32内に供給される。その方法は、図７（L）に示さ
れる様に、第１終端部34と第２終端部36を互いに接触さ
せることによりチャンネル32を閉じる工程を含む。その
方法は、終端部34と36及びフラット・タービュレーター
54の波状部58を基部24と上部26にろう付けするためのろ
う材を溶かすために所定温度までチューブ12を加熱する
ことにより、チューブ12をろう付けする工程を含む。チ
ューブ12はその後、終端部34と36を一緒に、そして波状
部58と基部24と上部26を一緒に、固定するために、溶融
ろう材を凝固させるために冷却される。
【００２２】以上、本発明を図示の態様について説明し
た。ここで用いられた用語は、説明のために用いている
のであり、限定のためではないことが、理解されるであ
ろう。
【００２３】上記の教示内容を考慮すれば、本発明の多
くの改良案及び変形例が可能である。それで、ここで具
体的に説明した以外の形態で、添付の請求項の範囲内で
本発明を実施することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車の熱交換器と機能的に関連させて図示し
た、本発明によるフラット・タービュレーターを持つチ
ューブの正面図である。
【図２】図１のフラット・タービュレーターを持つチュ
ーブの部分拡大斜視図である。
【図３】図２の3-3線に沿う断面図である。
【図４】図２のフラット・タービュレーターの製造装置
の側面図である。
【図５】図２のフラット・タービュレーターの製造装置
の正面図である。
【図６】図５の6-6線に沿う断面図である。
【図７】本発明による、図１のフラット・タービュレー
ターを持つチューブを製造する各工程を（A）から（L）
で示す図である。
【符号の説明】
10 熱交換器 54 タービュレーター 56 基部 58 波状部
フロントページの続き (72)発明者 グレッグ ウィットロウ アメリカ合衆国 ミシガン州 48189，ウ ィットモア レイク ノース ショア ド ライヴ 11441 (72)発明者 ウェン エフ ユー アメリカ合衆国 ミシガン州 48105，ア ン アーバー バーチウッド ドライヴ 3125

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 条片状に横方向および長手方向に延びる
    基部及び、 該基部に沿って横方向に離間配置され、長手方向及び上
    記基部に略垂直な方向に互い違いに延びる、複数の波状
    部、 を有し、 上記波状部が上記条片の長軸に平行な方向にロール成形
    されることを特徴とする熱交換器用フラット・タービュ
    レーター。
  2. 【請求項２】 上記波状部が、所定距離だけ長手方向に
    延びる、請求項１に記載の熱交換器用フラット・タービ
    ュレーター。
  3. 【請求項３】 上記波状部が、上記基部に沿って横方向
    に所定距離だけ離間して配置される、請求項１に記載の
    熱交換器用フラット・タービュレーター。
  4. 【請求項４】 上記波状部が、上記基部に対して略垂直
    に所定距離だけ延びる、請求項１に記載の熱交換器用フ
    ラット・タービュレーター。
  5. 【請求項５】 上記波状部が、略弓状の断面形状を持
    つ、請求項１に記載の熱交換器用フラット・タービュレ
    ーター。
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