JP2000346576A - 熱交換器およびその製造方法 - Google Patents

熱交換器およびその製造方法

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JP2000346576A
JP2000346576A JP11153023A JP15302399A JP2000346576A JP 2000346576 A JP2000346576 A JP 2000346576A JP 11153023 A JP11153023 A JP 11153023A JP 15302399 A JP15302399 A JP 15302399A JP 2000346576 A JP2000346576 A JP 2000346576A
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heat exchanger
wall
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manufacturing
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Yasunori Jiyoubouji
康修 上坊寺
Toru Okamura
徹 岡村
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作性に優れて折り曲げ加工に費やされる時
間と手間を軽減するとともに、十分な耐圧強度を備える
チューブを備える熱交換器およびその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 冷媒流路２３の一部をなす第１の壁部２
１と第２の壁部２２とを有し、相対する第１、第２の壁
部２１，２２に冷媒流路２３側へ突出する膨出部２５が
それぞれ形成されるとともに膨出部２５どうしが当接さ
れて柱状部２６が設けられたチューブを備える熱交換器
について、当接される膨出部２５，２５のいずれか一方
の頂部２５ａに突起部２７を形成し、他方の頂部２５ａ
には突起部２７を嵌合される凹部２８を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用空気調和装
置等に具備される熱交換器およびその製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】車両用空気調和装置に具備される熱交換
器には、押し出し成形によって製作される多孔チューブ
が一般的に使用されている。ところで、多孔チューブに
ついては、押し出し成形されるために壁部の肉厚を薄く
仕上げることが困難である、使用する材料が多くなって
製造コストが増大する、管状部１の肉厚が厚い分だけ熱
交換性能の向上が図れないといった問題が指摘されてい
た。
【０００３】近年、上記のような押し出し成形による多
孔チューブに代わって、図８に示すようなチューブが提
案されている。このチューブは、平板を２つに折り曲げ
加工して扁平に形成するとともに折り重なった側縁を接
着して管状部１としたものである。このチューブの特徴
は、相対する壁部２，３に冷媒流路４側へ突出するディ
ンプル（窪み）５をそれぞれ形成しておき、折り曲げ加
工の際にディンプル５の頂部どうしを当接させてろう付
けし、相対する壁部２，３間に複数の柱状部６を設けた
ことであり、この柱状部６によってチューブを流通する
冷媒に乱流を起こさせて熱交換性能の向上を図ることに
ある。
【０００４】上記のようないわゆるディンプルチューブ
によれば、平板を折り曲げて管状に加工するために管壁
の肉厚を薄く仕上げることができ、使用する材料が少な
くて済み製造コストが安価である、肉厚が薄く仕上がり
熱交換性能に優れるといった利点がある。また、ディン
プル５からなる柱状部６をチューブの長さ方向に規則的
に配列して設けることで、管壁が薄くても十分な耐圧強
度を確保できるといった利点もある。そのため今後は車
両用空気調和装置への導入が進むと考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のいわ
ゆるディンプルチューブには、次のような問題が指摘さ
れている。その問題とは、平板を折り曲げ加工する際に
ディンプルの頂部どうしを正確に当接させることが非常
に難しく、場合によってはディンプルがずれた状態でろ
う付けされてしまうということである。ディンプルがず
れた状態でろう付けされてしまうと、ろう付けされる部
分の接合面積が少なくなって管壁に十分な耐圧強度が得
られなくなる恐れがある。
【０００６】そのため、平板の折り曲げ加工には非常に
高い精度が求められており、その加工に多くの時間と手
間が費やされているのが現状である。
【０００７】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、工作性に優れて折り曲げ加工に費やされる時間
と手間を軽減するとともに、十分な耐圧強度を備えるチ
ューブを備える熱交換器およびその製造方法を提供する
ことを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、次のような構成の熱交換器およびその
製造方法を採用する。すなわち、請求項１記載の熱交換
器は、略平行に離間して冷媒の流路の一部をなす第１の
壁部と第２の壁部とを有し、相対する前記第１、第２の
壁部に前記流路側へ突出する膨出部がそれぞれ形成され
るとともに該膨出部どうしが当接されたチューブを備え
る熱交換器であって、当接される前記膨出部のいずれか
一方の頂部に突起部が形成され、他方の頂部には前記突
起部を嵌合される被嵌合部が形成されていることを特徴
としている。
【０００９】請求項２記載の熱交換器の製造方法は、略
平行に離間して冷媒の流路の一部をなす第１の壁部と第
２の壁部とを有し、相対する前記第１、第２の壁部に前
記流路側へ突出する膨出部がそれぞれ形成されるととも
に該膨出部どうしが当接されたチューブを備える熱交換
器の製造方法であって、前記第１の壁部および第２の壁
部をなす２枚の平板にそれぞれ前記膨出部を形成すると
ともに該膨出部のいずれか一方の頂部に突起部を形成
し、他方の頂部には該突起部を嵌合される被嵌合部を形
成し、前記２枚の平板を重ね合わせる際に前記突起部を
前記被嵌合部に嵌合させて前記チューブを形成すること
を特徴としている。
【００１０】請求項３記載の熱交換器の製造方法は、請
求項２記載の熱交換器の製造方法において、前記２枚の
平板を１枚の平板によって構成し、該平板を折り曲げる
ことで両者を重ね合わせることを特徴としている。
【００１１】上記熱交換器およびその製造方法において
は、２枚の平板を重ね合わせる際に突起部を被嵌合部に
嵌合させることで膨出部間のずれが防止され、これによ
って膨出部どうしの接合面積の減少が阻まれてチューブ
に十分な耐圧強度が確保される。また、２枚の平板を重
ね合わせる際に平板間のずれが防止されて工作精度が高
められる。
【００１２】請求項４記載の熱交換器は、略平行に離間
して冷媒の流路の一部をなす第１の壁部と第２の壁部と
を有し、相対する前記第１、第２の壁部のいずれか一方
に前記流路側へ突出する膨出部が形成されるとともに該
膨出部が他方に当接されたチューブを備える熱交換器で
あって、前記膨出部の頂部に嵌合部が形成され、前記他
方には前記嵌合部を嵌合される被嵌合部が形成されてい
ることを特徴としている。
【００１３】請求項５記載の熱交換器の製造方法は、略
平行に離間して冷媒の流路の一部をなす第１の壁部と第
２の壁部とを有し、相対する前記第１、第２の壁部のい
ずれか一方に前記流路側に突出する膨出部が形成される
とともに該膨出部が他方に当接されたチューブを備える
熱交換器の製造方法であって、前記第１の壁部および第
２の壁部をなす２枚の平板のいずれか一方に前記膨出部
を形成するとともに該膨出部の頂部に嵌合部を形成し、
他方には該嵌合部を嵌合される被嵌合部を形成し、前記
２枚の平板を重ね合わせる際に前記嵌合部を前記被嵌合
部に嵌合させて前記チューブを形成することを特徴とし
ている。
【００１４】請求項６記載の熱交換器の製造方法は、請
求項５記載の熱交換器の製造方法において、前記２枚の
平板を１枚の平板によって構成し、該平板を折り曲げる
ことで両者を重ね合わせることを特徴としている。
【００１５】上記熱交換器およびその製造方法において
は、２枚の平板を重ね合わせる際に嵌合部を被嵌合部に
嵌合させることで平板間のずれが防止され、工作精度が
高められる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明に係る熱交換器およびその
製造方法の第１実施形態を図１ないし図６に示して説明
する。図１に示すように、本実施形態における熱交換器
１０は、上下に離間して平行に配置される複数の扁平な
チューブ１１，１１，…と、これら各チューブ１１の両
端部を差し込まれて各チューブ１１内の冷媒流路と連通
する一対のヘッダ１２，１３と、各チューブ１１間に配
置される波形の冷却フィン１４，１４，…とを備えるパ
ラレルフロー型熱交換器である。
【００１７】ヘッダ１２の内部は中央よりもやや下方に
設けられた仕切板１５でふたつに分割されており、ヘッ
ダ１２の上部には上方に位置する内部空間に連通して冷
媒流入管１６が取り付けられ、ヘッダ１２の下部には下
方に位置する内部空間に連通して冷媒流出管１７が取り
付けられている。これにより、チューブ１１を流通する
冷媒は、図中に矢印で示すように仕切板１５より上の領
域ａではヘッダ１２からヘッダ１３に向けて流れ、仕切
板１５より下の領域ｂではヘッダ１３からヘッダ１２に
向けて流れるようになっている。
【００１８】図２に示すように、チューブ１１は、平板
２０を２つに折り曲げ加工して扁平に形成するとともに
折り重なった側縁をろう付けして管状としたものであ
る。チューブ１１には、略平行に離間して第１の壁部２
１と第２の壁部２２とが形成されており、これら第１、
第２の壁部２１，２２とに囲まれた空間に冷媒流路２３
が形成されている。
【００１９】また、チューブ１１には、相対する第１、
第２の壁部２１，２２の壁面を外側から陥没させて複数
のディンプル２４が形成されており、これらディンプル
２４を形成することによって冷媒流路２３側には複数の
膨出部２５が形成されている。
【００２０】これら膨出部２５は、平面視するとチュー
ブ１１の長さ方向を長径とする楕円形をなし、さらに、
図３に示すように相対するものどうしで頂部２５ａを当
接させることで、第１，第２の壁部２１，２２間に設け
られて断面外形が楕円形をなす柱状部２６の体をなして
いる。なお、柱状部２６の形状は楕円形に限らず、円形
や長円形であってもよい。
【００２１】また、第２の壁部２２に形成された膨出部
２５の頂部２５ａのほぼ中央には突起部２７が設けら
れ、第１の壁部２１に形成された膨出部２５の頂部２５
ａのほぼ中央には突起部（嵌合部）２７を嵌合される凹
部（被嵌合部）２８が設けられている。これら突起部２
７、凹部２８は、ディンプル２４と同様に第１、第２の
壁部２１，２２を陥没させることにより形成されてい
る。
【００２２】各膨出部２５は、図４に示すようにチュー
ブ１１の長さ方向に対して斜めに隣接するものどうしが
チューブ１１の長さ方向に一部を重複させて千鳥状に配
置されており、各柱状部２６もこれに準じた配置となっ
ている。
【００２３】図２および図４に示すように、チューブ１
１には、熱交換を行う空気の流入方向に対する前縁部３
０および後縁部３１が設けられており、これら前縁部３
０および後縁部３１には、所定の薄さに形成されて流入
空気のチューブ１１まわりの流れを整流する機能を有す
るスプリッタプレート部３２，３３が形成されている。
【００２４】図１および図４に示すように、チューブ１
１の両端はヘッダ１２，１３に差し込まれるが、チュー
ブ１１の両端部には、スプリッタプレート部３２，３３
の一部を切除するようにして切欠部３４，３５がそれぞ
れ形成されている。一方、ヘッダ１２，１３には、チュ
ーブ１１の端部の形状に一致しチューブ１１を挿入可能
なように複数のチューブ挿入穴３６が形成されている。
これらチューブ挿入穴３６には、一部を切除されたスプ
リッタプレート部３２，３３を挿入可能なように溝部３
７が形成されている。
【００２５】ここで、チューブ挿入穴３６の幅ｗ1は、
切欠部３４，３５が形成された部分のチューブ１１の幅
ｗ2とほぼ同じ大きさに設定され、スプリッタプレート
部３２，３３を含めたチューブ１１の幅ｗ3は、チュー
ブ挿入穴３６の幅ｗ1よりも大きく設定されている。こ
れにより、チューブ１１の端部をチューブ挿入穴３６に
挿入すると、切欠部３４，３５の段がヘッダ１２，１３
に突き当たってそれ以上の挿入が阻止されるようになっ
ている。
【００２６】次に、上記のような構造の熱交換器１０の
製造工程を図５を参照して説明する。まず、図５(ａ)に
示すように、チューブ１１を製作するための平板２０を
用意し、この平板２０に、後にチューブ１１の内側面お
よび外側面となる両面にろう付け用のろう材をクラッド
する。さらに、あらかじめ切欠部３４，３５となる部分
を平板２０の端部に形成する。
【００２７】次に、図５(ｂ)に示すように、平板２０を
プレス成形またはロール成形し、冷媒流路２３となる部
分に膨出部２５、突起部２７、凹部２８をそれぞれ形成
し、前縁部３０となる部分には折り曲げ代４０を形成
し、後縁部３１となる部分にはろう付け部４１，４１を
形成する。続いて、図５(ｃ)に示すように、折り曲げ代
４０に沿って平板２０を折り曲げ加工する。折り曲げら
れた平板２０は、折り曲げ代４０、ろう付け部４１，４
１、膨出部２５の頂部２５ａどうしを当接させ、さらに
突起部２７を凹部２８に嵌合させて重ね合わされて扁平
な形状のチューブ１１となる。
【００２８】次に、図５(ｄ)に示すように、チューブ挿
入穴３６を有するヘッダ１２（１３）を用意する。そし
て、チューブ挿入穴３６にチューブ１１の端部を挿入す
るとともに、各チューブ１１間に波形フィン１４を配置
して熱交換器１０を組み立てる。この後、組み立てられ
た熱交換器１０を加熱炉（図示略）に入れ、所定の温度
で一定時間加熱すると、平板２０にクラッドされたろう
材が溶解し、熱交換器１０の各部、すなわち折り曲げ代
４０、ろう付け部４１，４１、膨出部２５の頂部２５ａ
どうし、チューブ１１の両端部とチューブ挿入穴３６、
チューブ１１と波形フィン１４の当接部分がそれぞれろ
う付けされ、熱交換器１０が完成する。
【００２９】上記のような構造の熱交換器１０において
は、平板２０を折り曲げて重ね合わせる際に突起部２７
に凹部２８を嵌合させることで第１、第２の壁部２１，
２２が位置合わせされて膨出部２５，２５間のずれが防
止される。これにより、膨出部２５どうしが頂部２５ａ
どうしをほぼ一致させてろう付けされるので、チューブ
１１に十分な耐圧強度を確保することができる。また、
突起部２７に凹部２８を嵌合させることで第１、第２の
壁部２１，２２間のずれが防止されるので、熱交換器１
０を製造する過程における工作精度を高めることができ
る。
【００３０】ところで、本実施形態においては、平板２
０を折り曲げ加工して第１、第２の壁部２１，２２を構
成したが、第１の壁部２１および第２の壁部２２をなす
２枚の平板を用意し、これらにそれぞれ膨出部２５、突
起部２７、凹部２８、折り曲げ代４０、ろう付け部４１
を形成したうえで両者を重ね合わせてチューブ１１を形
成するようにしても良い。
【００３１】また、本実施形態においては、第２の壁部
２２側の膨出部２５すべてに突起部２７を形成し、第１
の壁部２１側の膨出部２５すべてに凹部２８を形成して
あるが、このようにすべての膨出部２５に突起部２７ま
たは凹部２８を設けなくても第１、第２の壁部２１，２
２の位置合わせは可能である。そこで、複数の膨出部２
５の一部（チューブ１１の長さ方向に等間隔に離間して
いるものを選ぶのが望ましい）に突起部２７または凹部
２８を形成して双方を嵌合させ、その他の膨出部２５に
は何も形成しないようにしても良い。
【００３２】さらに、第２の壁部２２側の膨出部２５に
突起部２７、凹部２８を混在させて形成し、第１の壁部
２１の膨出部２５にはこれに対応するように凹部２８、
突起部２７を混在させて形成して双方を嵌合させるよう
にしても良い。
【００３３】本実施形態の変形例として、図６(ａ)に示
すように、凹部２８の代わりに孔２９を設けてこれに突
起部２７を嵌合させるようにしても良い。また、図６
(ｂ)に示すように第２の壁部２２側の膨出部２５の先端
を延長して突起部２７を兼ねる形状とし、この膨出部２
５の先端を第１の壁部２１側の膨出部２５に形成した孔
２９に嵌合させるようにしても良い。
【００３４】本発明に係る熱交換器およびその製造方法
の第２実施形態を図７に示して説明する。なお、上記第
１実施形態において既に説明した構成要素には同一符号
を付して説明は省略する。図７(ａ)に示すように、本実
施形態におけるチューブ１１には、第２の壁部２２にの
み膨出部２５が設けられており、これら膨出２５の頂部
２５ａが第１の壁部２１に当接されることで第１、第２
の壁部２１，２２間に柱状部２６が形成されている。
【００３５】そして、膨出部２５の頂部２５ａには突起
部２７が設けられ、頂部２５ａが当接される第１の壁部
２１には突起部２７を嵌合される凹部（被嵌合部）２８
が設けられている。これら突起部２７、凹部２８は、デ
ィンプル２４と同様に第１、第２の壁部２１，２２の壁
面を陥没させることにより形成されている。
【００３６】上記のような構造のチューブ１１において
は、柱状部２６が第２の壁部２２側の膨出部２５のみで
構成されるため、第１、第２の壁部２１，２２間の接合
面積に変わりはなく、十分な接合強度が得られて耐圧強
度も確保される。ここでは、平板２０を重ね合わせる際
に突起部２７に凹部２８を嵌合させることで第１、第２
の壁部２１，２２が位置合わせされてずれが防止される
ので、熱交換器１０を製造する過程における工作精度を
高めることができる。
【００３７】ところで、本実施形態においては、膨出部
２５すべてに突起部２７を形成し、第１の壁部２１には
各突起部２７に対応する箇所に凹部２８を形成してある
が、このようにすべての膨出部２５に突起部２７を設け
なくても第１、第２の壁部２１，２２の位置合わせは可
能である。そこで、複数の膨出部２５の一部に突起部２
７を形成し、第１の壁部２１にはこれら突起部２７に対
応する箇所にのみ凹部２８を形成し、その他の膨出部２
５には何も形成しないようにしても良い。
【００３８】また、膨出部２５に凹部２８を、第１の壁
部２１には突起部２７を形成して双方を嵌合させるよう
にしても良い。また、膨出部２５に突起部２７、凹部２
８を混在させて形成し、第１の壁部２１にはこれに対応
するように凹部２８、突起部２７を混在させて形成して
双方を嵌合させるようにしても良い。
【００３９】本実施形態の変形例として、図７(ｂ)に示
すように、凹部２８の代わりに孔２９を設けてこれに突
起部２７を嵌合させるようにしても良い。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項１記載の熱交換器、および請求項２または３記載の熱
交換器の製造方法によれば、２枚の平板を重ね合わせる
際に突起部を被嵌合部に嵌合させることで膨出部間のず
れが防止され、これによって膨出部どうしが当接される
部分の接合面積が十分に確保されるので、チューブに十
分な耐圧強度を確保することができる。また、突起部を
被嵌合部に嵌合させることで平板間のずれが防止される
ので、熱交換器を製造する過程における工作精度を高め
ることができる。
【００４１】また、本発明に係る請求項４記載の熱交換
器、および請求項５または６記載の熱交換器の製造方法
によれば、２枚の平板を重ね合わせる際に突起部を被嵌
合部に嵌合させることで平板間のずれが防止されるの
で、熱交換器を製造する過程における工作精度を高める
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る熱交換器の第１実施形態を示す
正面図である。
【図２】 図１に示した熱交換器に使用されるチューブ
の斜視図である。
【図３】 図２におけるIII−III線矢視断面図である。
【図４】 ヘッダとチューブとの接合部を示す平断面図
である。
【図５】 図１に示した熱交換器の製造方法を示す工程
図である。
【図６】 第２実施形態におけるチューブの変形例を示
す斜視図である。
【図７】 本発明に係る熱交換器の第２実施形態を示す
図であって、チューブの斜視図である。
【図８】 従来のチューブの構造の一例を示す斜視図で
ある。
【符号の説明】
１０ 熱交換器 １１ チューブ １２，１３ ヘッダ １４ 冷却フィン ２０ 平板 ２１ 第１の壁部 ２２ 第２の壁部 ２３ 冷媒流路 ２４ ディンプル ２５ 膨出部 ２６ 柱状部 ２７ 突起部（嵌合部） ２８ 凹部（被嵌合部）

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 略平行に離間して冷媒の流路の一部をな
    す第１の壁部と第２の壁部とを有し、相対する前記第
    １、第２の壁部に前記流路側へ突出する膨出部がそれぞ
    れ形成されるとともに該膨出部どうしが当接されたチュ
    ーブを備える熱交換器であって、 当接される前記膨出部のいずれか一方の頂部に突起部が
    形成され、他方の頂部には前記突起部を嵌合される被嵌
    合部が形成されていることを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項２】 略平行に離間して冷媒の流路の一部をな
    す第１の壁部と第２の壁部とを有し、相対する前記第
    １、第２の壁部に前記流路側へ突出する膨出部がそれぞ
    れ形成されるとともに該膨出部どうしが当接されたチュ
    ーブを備える熱交換器の製造方法であって、 前記第１の壁部および第２の壁部をなす２枚の平板にそ
    れぞれ前記膨出部を形成するとともに該膨出部のいずれ
    か一方の頂部に突起部を形成し、他方の頂部には該突起
    部を嵌合される被嵌合部を形成し、 前記２枚の平板を重ね合わせる際に前記突起部を前記被
    嵌合部に嵌合させて前記チューブを形成することを特徴
    とする熱交換器の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記２枚の平板を１枚の平板によって構
    成し、該平板を折り曲げることで両者を重ね合わせるこ
    とを特徴とする請求項２記載の熱交換器の製造方法。
  4. 【請求項４】 略平行に離間して冷媒の流路の一部をな
    す第１の壁部と第２の壁部とを有し、相対する前記第
    １、第２の壁部のいずれか一方に前記流路側へ突出する
    膨出部が形成されるとともに該膨出部が他方に当接され
    たチューブを備える熱交換器であって、 前記膨出部の頂部に嵌合部が形成され、前記他方には前
    記嵌合部を嵌合される被嵌合部が形成されていることを
    特徴とする熱交換器。
  5. 【請求項５】 略平行に離間して冷媒の流路の一部をな
    す第１の壁部と第２の壁部とを有し、相対する前記第
    １、第２の壁部のいずれか一方に前記流路側に突出する
    膨出部が形成されるとともに該膨出部が他方に当接され
    たチューブを備える熱交換器の製造方法であって、 前記第１の壁部および第２の壁部をなす２枚の平板のい
    ずれか一方に前記膨出部を形成するとともに該膨出部の
    頂部に嵌合部を形成し、他方には該嵌合部を嵌合される
    被嵌合部を形成し、 前記２枚の平板を重ね合わせる際に前記嵌合部を前記被
    嵌合部に嵌合させて前記チューブを形成することを特徴
    とする熱交換器の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記２枚の平板を１枚の平板によって構
    成し、該平板を折り曲げることで両者を重ね合わせるこ
    とを特徴とする請求項５記載の熱交換器の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7690114B2 (en) 2004-10-22 2010-04-06 Aleris Aluminum Koblenz Gmbh Tube having reinforcing structures made of profile rolled metal and method of producing same
US20220074670A1 (en) * 2018-12-26 2022-03-10 Zhejiang Dunan Artificial Environment Co., Ltd. Flat Tube and Heat Exchanger

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