JP2005043026A

JP2005043026A - 熱交換器用偏平チューブ

Info

Publication number: JP2005043026A
Application number: JP2003280425A
Authority: JP
Inventors: Takashi Igami; 多加司伊神
Original assignee: Toyo Radiator Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-02-17
Also published as: CN1829893A; WO2005010453A1; US20060180299A1; CN100437010C; EP1653186A1

Abstract

【課題】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の提供。
【解決手段】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。
【選択図】図３

Description

本発明は、内部に一以上の仕切があって、横断面が略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。

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。
特開２００２−２２８３６９号公報（第８図、第９図）

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、その各スリットの長さおよび、スリッ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。

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、チュ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 とされた熱交換器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、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２mm〜15mmであると共に、隣り合うスリット６の端間の距離が３mm〜10mm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、スリット６の長さを２mm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15mm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、隣り合うスリット６の端間の距離を３mm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10mm以下としたので、ろう付け時に頂部５のフィレットを充分形成させ、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。

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、アルミニュ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１０％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１０％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、0.15mm〜0.6mm 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。
帯状金属板の両端縁部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、２mm〜15mmである。また、隣り合うスリット６の端間の距離ｅは３mm〜10mm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および図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４ａ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が一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の頂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ューブ挿通孔に夫々挿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とヘッダプレートのチューブ挿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う材がスリット６から折り返し部４の頂部５に浸透し、その頂部５と接触するチューブ内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。
実験のサンプルとして、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２mmである。そして板厚を0.2mm のものと0.３mmのものと、0.4mm のものとを使用する。

夫々の外面に被覆されるろう材３は、全体の板厚の１０％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、スリットの長さｃを２mm〜15mm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３mm〜10mmまでで且つ、ｅ／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、スリットの長さｃを１mm〜20mmまでの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１mm〜20mm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、60mm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２mm〜20mmの範囲で且つ、各スリットの端間距離ｅが２mm〜10mm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フイレットを形成され、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１mm、1.5mm 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、スリットの端間距離ｅが10mm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、スリッ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ットが形成され、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0.2mm ，0.３mm，0.4mm 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３mm以上で且つｅ／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、スリットの長さが15mm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２mm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 ，0.３mm，0.4mm 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２mm〜15mmであると共に、各スリット６の端間の距離ｅが３mm〜10mmで且つｅ／ｃが0.6 以上であることが実験的に確認できた。

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。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。同偏平チューブの折り返し部４の斜視略図。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。

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。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。同偏平チューブの使用状態を示す要部斜視図。

符号の説明

１平坦面部
２湾曲面部
３ろう材
４折り返し部
４ａ折り返し部
５頂部

６スリット
７フィン
８偏平チューブ
９，10 端縁部

Claims

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、チュ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 以上であることを特徴とする熱交換器用偏平チューブ。
請求項１において、
前記帯状金属板の厚みが0.15mm〜0.6mm である熱交換器用偏平チューブ。