JP2891523B2 - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

熱交換器の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ルームエアコン等に用いられるアルミニ
ウム等の金属製熱交換器の製造方法、更に詳しくは、熱
交換器コアが偏平チューブの幅方向に曲成された非平面
タイプの熱交換器の製造方法に関する。
従来の技術 近時、ルームエアコン用の熱交換器として、高熱交換
性能及び低圧力損失をメリットとする、いわゆるマルチ
フロータイプと称される熱交換器が好んで用いられる傾
向にある。
この熱交換器は、第2図に示されるように、左右に一
対の中空筒状のアルミニウム製ヘッダー(1)(2)間
に多数本の同アルミニウム製偏平チューブ(3)を渡
し、該偏平チューブ(3)間に同アルミニウム製コルゲ
ートフィン(4)を配置したものとなされている。冷媒
は、入口管(5)から一方のヘッダー(1)に流入した
のち、同時に各偏平チューブ(3)内に分流され、チュ
ーブ(3)間の隙間を流通する空気と熱交換を行い、そ
して他方のヘッダー(2)内で合流し、出口管(6)か
ら流出される。また、ヘッダー(1)(2)内を仕切っ
て冷媒を複数回蛇行させるようにすることもある。
そして、このマルチフロータイプの熱交換器におい
て、狭い設置スペースを有効利用して熱交換性能を高い
ものすることなどを目的として、同第2図に示されるよ
うに、熱交換器コア(7)が偏平チューブ(3)の長さ
方向中間位置において該偏平チューブ(3)の幅方向に
L字状に屈曲成形されたL字型熱交換器に構成されるこ
とがある。
かかるL字型熱交換器の製造は、例えば、第3図に示
されるように、ヘッダー(1)(2)の側面に形成され
たチューブ挿入孔(8)に直線状の偏平チューブ素材
(9)の端部を挿入配置していわゆるスケルトンを作製
したのち、このスケルトンのチューブ(9)間にコルゲ
ートフィン(4)を配置し、そして全体を一括ろう付け
することにより接合一体化して平面的な熱交換器基体を
製作する。しかるのち、この熱交換器基体のコア部を、
偏平チューブ素材(9)の長さ方向中間所定位置におい
て該偏平チューブ素材(9)の幅方向にL字状に屈曲成
形せしめることによって行われる。
また、他の製造方法として、予め曲げ加工を施した偏
平チューブを用いてL字状スケルトンを製作し、チュー
ブ間にコルゲートフィンを配置した後、全体を一括ろう
付けすることもある。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、この種の非平面型マルチフロー熱交換
器の製造では、いずれにしても、偏平チューブ素材
(9)に、第4図に示されるように、その幅方向に曲げ
加工を施したものとなければならず、そのため、この曲
げ加工によって、偏平チューブ素材(9)の幅方向の内
側において圧縮曲げ応力による縮みを生じると共に、幅
方向の外側において引張り曲げ応力による伸びを生じ、
その結果、特に熱交換器における偏平チューブ(3)の
幅方向の外側において、冷媒に対する耐圧強度が十分で
なくなったり、また割れ等が発生するおそれがあった。
これに対処するため、断面係数を大きくすべくチュー
ブ幅を短くすることもあるが、チューブ幅を短くするこ
とは、チューブ間に配置されるフィンの幅をも短くする
ことになって熱交換性能の劣化を招く結果となって好ま
しいことではない。
この発明は、上記のような従来の問題点を解決し、熱
交換器コアが曲成された非平面タイプのマルチフロー熱
交換器を、従来よりも幅広の偏平チューブを使用して、
該偏平チューブの曲げ加工部の幅方向外側における耐圧
強度の低下、割れ等の欠陥を招くことなく、製造するこ
とのできる方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 上記目的において、この発明は、複数本の偏平チュー
ブとフィンとが交互配置にされて形成された熱交換器コ
アの各チューブの両端が一対の中空ヘッダーの側面に連
通接続され、かつ前記熱交換器コアが偏平チューブの幅
方向のいずれか一方の向きに曲成された熱交換器の製造
方法であって、前記偏平チューブとして、内部を幅方向
に仕切る少なくとも1以上の仕切壁を有し、幅方向にお
ける一端外壁の肉厚を他端外壁の肉厚よりも大に設定す
るとともに、前記仕切壁の肉厚を、前記一端外壁の肉厚
と前記他端外壁の肉厚との中間に設定した押出型材製の
偏平なチューブ素材を用い、該偏平チューブ素材に厚肉
側を外側とした幅方向の曲げ加工を施して熱交換器コア
の曲がりを形成することを特徴とする熱交換器の製造方
法を要旨とする。
作用 上記方法では、偏平チューブとして、内部に少なくと
も1以上の仕切壁を有し、幅方向における一端外壁の肉
厚を他端外壁の肉厚よりも大に設定するとともに、仕切
壁の肉厚を、前記一端外壁の肉厚と前記他端外壁の肉厚
との中間に設定した押出型材製の偏平なチューブ素材を
用いるものである。このようにチューブ素材の両端外壁
及び仕切壁の各肉厚を、曲げ加工による応力に応じて、
各壁ごとに適当に設定することにより、幅方向全域にお
いて、曲げ加工による応力の悪影響を有効に回避でき
る。このため、曲げ加工によって偏平チューブの曲げの
外側の側端部外壁や仕切壁等の壁部に割れ等の欠陥が生
じる可能性がないかあるいは低くなることはもとより、
曲げ加工後における当該壁部等の耐圧強度の低下もない
かあるいは低く抑えられる。
実施例 以下、この発明の実施例を説明する。
製造する熱交換器は、前述した第4図に示されるよう
なアルミニウム製L型マルチフロー熱交換器である。な
お、本発明方法は、図示のようなL型熱交換器の製造に
限定されるものではなく、要は熱交換器コア(7)が偏
平チューブ(3)の幅方向のいずれか一方の向きに曲げ
られた型式の非平面型熱交換器を広く対象とするもので
あり、従ってコ字型、円弧型等の熱交換器もその対象と
して含む。
そして、この熱交換器の製造も、基本的には、前述し
た第3図に示されるようにヘッダー(1)(2)と直線
状偏平チューブ素材(9)とを組み合わせてスケールト
ンを製作し、チューブ素材(9)間にコルゲートフィン
(4)を配置する工程と、全体を一括ろう付けにより接
合一体化して平面的な熱交換器基体を製作する工程と、
この熱交換器基体を偏平チューブ素材(9)の長さ方向
中間所定位置において該偏平チューブ(9)の幅方向に
L字状に屈曲成形せしめる工程とを順次遂行することに
よって行う。なお、場合によっては、前述のように、予
め曲げ加工を施した偏平チューブを用いてL字型スケル
トンを製作し、チューブ間にコルゲートフィンを配置し
た後、全体を一括ろう付けする方法等が採用されてもよ
い。
そして、この熱交換器の製造には、偏平チューブ素材
(9)として、第1図に示されるような横断面構成のも
のを使用する。
即ち、同図の偏平チューブ素材(9)は、内部が三つ
の仕切壁(10)(11)(12)によって幅方向に四室に仕
切られた多穴タイプのものである。
そして、この偏平チューブ素材(9)の壁厚は次のよ
うに設定する。
即ち、幅方向一端部の外壁(13)の肉厚aはチューブ
内を流通する冷媒の圧力に耐えうる適当厚さに設定する
と共に、幅方向他端部の外壁(14)の肉厚eは、前記端
部外壁(13)の肉厚aよりも大に設定する。肉厚eの具
体的な大きさは、このチューブ素材(9)に施される曲
げ、チューブ幅B等をどの程度のものに設定するかに依
存してケースバイケースで設定する。
なお、チューブ幅Bとしては、熱交換器の性能上、6
〜20mm、好適には6〜16mm、更に好適には10〜14mmに設
定される。下限値を下回って小さいとチューブ間に介在
されるフィンの幅も小さくなって熱交換性能の劣化を招
くことになり、また上限値を越えて大きいとフィンの幅
が大きくなり過ぎて流通空気の抵抗が増大し圧力損失の
増大を招く等の不都合を生じる。
また、各仕切壁(10)(11)(12)の肉厚b、c、d
は、同図のように、前記薄肉な端部外壁(13)の肉厚a
と、厚肉な端部外壁(14)の肉厚eとの中間の肉厚値に
設定する必要があり、また薄肉な端部外壁(13)側の仕
切壁(10)側から漸次厚肉となるように設定するのが好
ましい。なお、仕切壁(10)(11)(12)の肉厚は、仕
切壁がチューブ素材(9)の幅方向における曲げの際の
中立軸のどちら側にどの程度離れて位置しているか等を
考慮して設定すべきであり、従って、例えば中立軸の外
側に位置しない仕切壁(10)(11)の厚さb、cについ
ては、肉薄な端部外壁(13)の肉厚aと略同じ厚さと
し、中立軸の外側に位置する仕切壁(12)の厚さについ
ては若干厚肉に設定するというようにしてもよい。ま
た、場合によっては、仕切壁(10)(11)(12)を全て
同じ厚さに設定する場合もありうる。
なお、偏平チューブ素材(9)の上下の外壁(15)の
厚さfについては、第1図では、幅方向一定に設定して
いるが、厚肉な端部外壁(14)に向けて漸次厚肉となる
ように設定するようにしてもよい。
このような断面偏肉構成の偏平チューブ素材(9)の
製造は、該断面形状の押出成形孔を有する押出用ダイ
ス、例えばポートホールダイスを用い、押出成形によっ
て生産性よく容易に行うことができる。
そして、この直線状偏平チューブ素材(9)を用い、
これと、ヘッダー(1)(2)、コルゲートフィン
(4)等とを組み合わせて前述のように全体を一体接合
して平面状の熱交換器基体を製作し、そして、この熱交
換器基体を、偏平チューブ素材(9)の幅方向にL字状
に屈曲加工せしめることにより、曲げ加工に付し、それ
によってL字状に曲成された熱交換器コアを有するマル
チフロー熱交換器に製造する。
この曲げ工程において、偏平チューブ素材(9)の外
側の曲がり部に割れ等の欠陥が発生せず、また得られた
熱交換器のチューブ(3)の当該外側の曲がり部も十分
な耐圧強度を有するものになる。また、仕切壁(10)
(11)(12)の肉厚も上記のように設定したから、曲げ
の際にそれらに破れ等の欠陥を生じることもない。
発明の効果 上述の次第で、この発明は、熱交換器コアが屈曲状な
いし湾曲状に曲げられた非平面型マルチフロー熱交換器
の製造において、偏平チューブとして、内部に少なくと
も1以上の仕切壁を有し、軸方向における一端外壁の肉
厚を他端外壁の肉厚よりも大に設定するとともに、仕切
壁の肉厚を、前記一端外壁の肉厚と前記他端外壁の肉厚
との中間に設定した押出型材製の偏平なチューブ素材を
用いるものであるため、両端外壁及び仕切壁の各壁部に
おいて、曲げ加工による応力の悪影響を有効に回避で
き、曲げ加工によって偏平チューブの曲げの外側の側端
部外壁や仕切壁等の壁部に割れ等の欠陥が生じる可能性
がないかあるいは低くなることはもとより、曲げ加工後
における当該壁部等の耐圧強度の低下もないかあるいは
低く抑えられる。従って、従来よりも幅広の偏平チュー
ブを使用することができ、熱交換性能の高い当該型式の
熱交換器を製造することができる。しかも、チューブ素
材に対する曲げ加工をスピーディに行えるというメリッ
トもあり、ひいては熱交換器の生産性向上に寄与するこ
とができる。
加えて、かかる偏平チューブ素材は押出型材製だか
ら、上記のような偏肉構成の偏平チューブの製作も容易
に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図はこの発明の一実施例を示すもの
で、第1図は本発明方法に使用される偏平チューブ素材
の一例を示す断面斜視図、第2図は熱交換器の斜視図、
第3図はチューブ、ヘッダー、フィンを分離状態に示す
斜視図である。 第4図は、従来の熱交換器に使用されていた偏平チュー
ブ素材の断面斜視図である。 (1)(2)…ヘッダー、(3)…偏平チューブ、
(4)…フィン、(7)…熱交換器コア、(9)…偏平
チューブ素材、(10)(11)(12)…仕切壁、(13)
(14)…端部外壁。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21D 53/08 F28F 1/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数本の偏平チューブとフィンとが交互配
    置にされて形成された熱交換器コアの各チューブの両端
    が一対の中空ヘッダーの側面に連通接続され、かつ前記
    熱交換器コアが偏平チューブの幅方向のいずれか一方の
    向きに曲成された熱交換器の製造方法であって、 前記偏平チューブとして、内部を幅方向に仕切る少なく
    とも1以上の仕切壁を有し、幅方向における一端外壁の
    肉厚を他端外壁の肉厚よりも大に設定するとともに、前
    記仕切壁の肉厚を、前記一端外壁の肉厚と前記他端外壁
    の肉厚との中間に設定した押出型材製の偏平なチューブ
    素材を用い、 該偏平チューブ素材に厚肉側を外側とした幅方向の曲げ
    加工を施して熱交換器コアの曲がりを形成することを特
    徴とする熱交換器の製造方法。
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