JPH078430B2 - 熱交換器の作製方法 - Google Patents
熱交換器の作製方法Info
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- JPH078430B2 JPH078430B2 JP62036004A JP3600487A JPH078430B2 JP H078430 B2 JPH078430 B2 JP H078430B2 JP 62036004 A JP62036004 A JP 62036004A JP 3600487 A JP3600487 A JP 3600487A JP H078430 B2 JPH078430 B2 JP H078430B2
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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- F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
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- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Making Paper Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は現在出願中の米国特許出願番号第835,637号の
部分継続出願である。本発明は熱交換器に関し、詳しく
は複数の平行な流体通路を例えば、流体側に使用する形
式の熱交換器に関する。本発明はこれに限定されるもの
では無いがコンデンサの作製に有効に使用し得るもので
ある。
部分継続出願である。本発明は熱交換器に関し、詳しく
は複数の平行な流体通路を例えば、流体側に使用する形
式の熱交換器に関する。本発明はこれに限定されるもの
では無いがコンデンサの作製に有効に使用し得るもので
ある。
空調或は冷却システムに使用される多くの熱交換器は、
冷却側に1つ或はそれ以上の蛇行管を使用する。蒸気入
り口から凝縮液出口への、システム運転上のエネルギー
消費を必然的に上昇せしめるであろう過度に高い圧力差
の発生を防止する為に、そうした管内部の流路は流体流
れに対する抵抗の高まりを回避するべく寸法が比較的大
きい。
冷却側に1つ或はそれ以上の蛇行管を使用する。蒸気入
り口から凝縮液出口への、システム運転上のエネルギー
消費を必然的に上昇せしめるであろう過度に高い圧力差
の発生を防止する為に、そうした管内部の流路は流体流
れに対する抵抗の高まりを回避するべく寸法が比較的大
きい。
その結果、管の空気側は、比較的大きい流路に順応する
為に拡開されねばならず、これによって構造上熱交換器
の空気側の前方領域の比較的大きな部分が管によって塞
がれ、空気側のフィンが熱交換の増進の為に露出し得る
領域はずっと小さいものとなっている。
為に拡開されねばならず、これによって構造上熱交換器
の空気側の前方領域の比較的大きな部分が管によって塞
がれ、空気側のフィンが熱交換の増進の為に露出し得る
領域はずっと小さいものとなっている。
熱交換の所望の割り合いを維持する為に、空気側圧力の
降下は所望されざる程に大きくなり、それによって必要
量の空気を移動するに要するシステムエネルギー要件
は、相応した所望せざる程に大きなものとなる。前述の
問題の幾つかを回避する為に、複数の平行管を、各管が
その内側に複数の平行流路を画定する状態でもってヘッ
ダ同志間に伸延させて使用することが提案された。これ
は比較的小さな独立通路の使用を許容し、それが結局、
装置の管によって塞がれる前面領域全体の割り合いを低
減した。
降下は所望されざる程に大きくなり、それによって必要
量の空気を移動するに要するシステムエネルギー要件
は、相応した所望せざる程に大きなものとなる。前述の
問題の幾つかを回避する為に、複数の平行管を、各管が
その内側に複数の平行流路を画定する状態でもってヘッ
ダ同志間に伸延させて使用することが提案された。これ
は比較的小さな独立通路の使用を許容し、それが結局、
装置の管によって塞がれる前面領域全体の割り合いを低
減した。
然し乍ら、複数の平行流路を含む管の形成には数多くの
問題が有り、特に流路の液圧直径を特に小さくしようと
する場合に問題がある。安価な押し出し技術は未だに開
発されておらず、従って管の内側を細分する為にインサ
ートが使用される場合には、インサートによって画成さ
れる隣り合う流路同志間における管内部の交叉流れを防
止するのみならず通常の運転圧力での管の破裂を防止す
る為の、アセンプリの構造的一体性を維持する上での問
題がある。
問題が有り、特に流路の液圧直径を特に小さくしようと
する場合に問題がある。安価な押し出し技術は未だに開
発されておらず、従って管の内側を細分する為にインサ
ートが使用される場合には、インサートによって画成さ
れる隣り合う流路同志間における管内部の交叉流れを防
止するのみならず通常の運転圧力での管の破裂を防止す
る為の、アセンプリの構造的一体性を維持する上での問
題がある。
本発明はこうした問題の1つ或はそれ以上を解決する為
のものである。
のものである。
本発明の主たる目的は、新規且つ改良された熱交換器を
提供することである。詳しくは、本発明の目的はインサ
ートを具備し、該インサートが管内部を複数の平行流路
に細分しそれが内側圧力による破裂に対する管の抵抗力
を高め且つ管内部の流路同志間の交叉流れを回避する、
熱交換器の為の管を提供することである。
提供することである。詳しくは、本発明の目的はインサ
ートを具備し、該インサートが管内部を複数の平行流路
に細分しそれが内側圧力による破裂に対する管の抵抗力
を高め且つ管内部の流路同志間の交叉流れを回避する、
熱交換器の為の管を提供することである。
前述の目的は、以下の段階を含む方法によって達成され
る。
る。
本発明の方法は、(a)壁によって画成される内側を有
する平形管を準備する段階、(b)管内側より若干小さ
い細長インサートにして、互いに十分に近接し反対方向
に開く谷部によって隔てられた反向する複数の波頂部を
有し、管内部に位置付けられた状態で各谷部及び管の隣
り合う内側壁とが管を貫く細長通路を画成する、管内側
より若干小さい細長インサートを形成する段階、(c)
管内側壁及び波頂部の少なくとも一方にろう付け用フラ
ックス及びろう付け用合金を付着する段階、(d)フラ
ックスを崩すこと無く管にインサートを挿入する段階、
(e)内側壁を波頂部との接触状態に持ち来す段階、
(f)組み立て状態の管及びインサートをろう付け用合
金の溶融点以上の温度に加熱し波頂部を内側壁にろう付
けする段階、そして、(g)組み立てた管及びインサー
トアセンブリを冷却する段階、を包含する。
する平形管を準備する段階、(b)管内側より若干小さ
い細長インサートにして、互いに十分に近接し反対方向
に開く谷部によって隔てられた反向する複数の波頂部を
有し、管内部に位置付けられた状態で各谷部及び管の隣
り合う内側壁とが管を貫く細長通路を画成する、管内側
より若干小さい細長インサートを形成する段階、(c)
管内側壁及び波頂部の少なくとも一方にろう付け用フラ
ックス及びろう付け用合金を付着する段階、(d)フラ
ックスを崩すこと無く管にインサートを挿入する段階、
(e)内側壁を波頂部との接触状態に持ち来す段階、
(f)組み立て状態の管及びインサートをろう付け用合
金の溶融点以上の温度に加熱し波頂部を内側壁にろう付
けする段階、そして、(g)組み立てた管及びインサー
トアセンブリを冷却する段階、を包含する。
本発明の好ましい具体例に従えば、ろう付け用合金の付
設はろう付け用フラックスの付設に先立って実施され、
ろう付け用合金が管及び波頂部の一方或は他方或はそれ
ら両方の内側のクラッドを構成する。
設はろう付け用フラックスの付設に先立って実施され、
ろう付け用合金が管及び波頂部の一方或は他方或はそれ
ら両方の内側のクラッドを構成する。
本発明のもっと好ましい具体例では段階(d)は、イン
サート両側の谷部分に突出体を挿入し、それによって波
頂部に接触すること無くそうした突出体間にインサート
をクランプすることにより実施される。そうした後、イ
ンサートと管とが相対的に軸運動されインサートが管内
部に挿入せしめられる。
サート両側の谷部分に突出体を挿入し、それによって波
頂部に接触すること無くそうした突出体間にインサート
をクランプすることにより実施される。そうした後、イ
ンサートと管とが相対的に軸運動されインサートが管内
部に挿入せしめられる。
本発明に於ては、突出体は概略平行且つ連続的な車輪状
物体の周囲表面であり、該車輪状物体はインサートの各
側に配設される。
物体の周囲表面であり、該車輪状物体はインサートの各
側に配設される。
管へのインサートの実際の導入を成す為の相対運動は、
車輪状物体を回転することによって実行される。
車輪状物体を回転することによって実行される。
本発明は、例えば流路の液圧直径が0.07インチ(約1.8
ミリ)或はそれ以下の如く比較的小さい場合特に有効に
使用し得る。そうした寸法、詳しくは0.04インチ以下
(約1.ミリメートル)の液圧直径が選択された場合の構
成は高効率コンデンサでの使用の為に理想的である。そ
うした点で、例えば本発明は段階(e)によって生じた
複数の管及びインサート構造を全体的に平行関係で組み
立て且つそうした管の外側表面同志間にフィンを配設す
る付加的組み立て段階を設定する。付加的段階は、段階
(f)によって種々の部品が互いにろう付けされ、熱交
換器のコアが形成される様、該段階(f)の実施に先立
って行なわれる。
ミリ)或はそれ以下の如く比較的小さい場合特に有効に
使用し得る。そうした寸法、詳しくは0.04インチ以下
(約1.ミリメートル)の液圧直径が選択された場合の構
成は高効率コンデンサでの使用の為に理想的である。そ
うした点で、例えば本発明は段階(e)によって生じた
複数の管及びインサート構造を全体的に平行関係で組み
立て且つそうした管の外側表面同志間にフィンを配設す
る付加的組み立て段階を設定する。付加的段階は、段階
(f)によって種々の部品が互いにろう付けされ、熱交
換器のコアが形成される様、該段階(f)の実施に先立
って行なわれる。
これに限定されるものでは無いが、本発明はアルミ製熱
交換器の形成に特に有用である。
交換器の形成に特に有用である。
本発明の他の目的及び利益は以下の説明を添付の図面と
共に参照することによって明らかとなろう。
共に参照することによって明らかとなろう。
第1図には本発明に従って作製された熱交換器がコンデ
ンサ形態の具体例として例示される。然し乍ら、本発明
は管内部を複数の平行流路に細分する為に或は過剰の内
側圧力等による破裂に対し管の構造的強度を高める為に
スペーサ或はインサートが管内部に配設される形式の、
その他の熱交換器の作製上有効に使用し得ることを理解
されたい。
ンサ形態の具体例として例示される。然し乍ら、本発明
は管内部を複数の平行流路に細分する為に或は過剰の内
側圧力等による破裂に対し管の構造的強度を高める為に
スペーサ或はインサートが管内部に配設される形式の、
その他の熱交換器の作製上有効に使用し得ることを理解
されたい。
例示されるコンデンサは対向し、離間し、全体的に平行
なヘッダ10及び12を具備している。ヘッダ10及び12は好
ましくは概略円筒状の管から作製される。それらの向か
い合う表面にはコンデンサ管の対応する端部を受容する
為の、一列の、全体的に平行なスロット或は開口が設け
られる。ヘッダ10及び12は好ましくは溶接され、従って
参照番号19で示される様な管12と関連する溶接継ぎ目を
有する。溶接継ぎ目19の両側即ち各ヘッダの各端部に
は、ヘッダ12と関連する番号21で示す様な切り欠きが設
けられる。切り欠き21は、製造期間中、配向用切り欠き
としての如く作用する。開口14は、その打ち抜きプロセ
ス期間中に溶接継ぎ目19を回避し得る様、切り欠き21を
有するヘッダ10及び12の側方に打ち抜かれる。
なヘッダ10及び12を具備している。ヘッダ10及び12は好
ましくは概略円筒状の管から作製される。それらの向か
い合う表面にはコンデンサ管の対応する端部を受容する
為の、一列の、全体的に平行なスロット或は開口が設け
られる。ヘッダ10及び12は好ましくは溶接され、従って
参照番号19で示される様な管12と関連する溶接継ぎ目を
有する。溶接継ぎ目19の両側即ち各ヘッダの各端部に
は、ヘッダ12と関連する番号21で示す様な切り欠きが設
けられる。切り欠き21は、製造期間中、配向用切り欠き
としての如く作用する。開口14は、その打ち抜きプロセ
ス期間中に溶接継ぎ目19を回避し得る様、切り欠き21を
有するヘッダ10及び12の側方に打ち抜かれる。
好ましくは、開口14同志間の領域22に、耐圧力性向上の
為の、幾分球状のドームが設けられる。これは現在出願
中の米国特許出願番号第722,653号に詳しく説明され
る。
為の、幾分球状のドームが設けられる。これは現在出願
中の米国特許出願番号第722,653号に詳しく説明され
る。
ヘッダ10の一方側端部は、そこにろう接或は溶接された
キャップ24でもって閉成される。本発明の好ましい具体
例に於ては、種々の部材は共に全てろう接され、従って
通常はろう接はキャップ24をヘッダ10に固着する為の手
段として使用される。同様に、嵌込み26の如き嵌込み体
が他の部材にろう接され、それによって管28をコンデン
サの出口を画成する為に嵌込み26に結合可能である。
キャップ24でもって閉成される。本発明の好ましい具体
例に於ては、種々の部材は共に全てろう接され、従って
通常はろう接はキャップ24をヘッダ10に固着する為の手
段として使用される。同様に、嵌込み26の如き嵌込み体
が他の部材にろう接され、それによって管28をコンデン
サの出口を画成する為に嵌込み26に結合可能である。
ヘッダ12の下方単はキャップ30によって閉成され、好ま
しくはキャップ24に対すると同様に然るべくろう接さ
れ、一方、ヘッダ12の上方端には嵌込み23が然るべくろ
う接或は溶接される。代表的には、嵌込み23は入り口と
して作用し、これは流れ方向が或る例では逆転されよう
とも変わらない。
しくはキャップ24に対すると同様に然るべくろう接さ
れ、一方、ヘッダ12の上方端には嵌込み23が然るべくろ
う接或は溶接される。代表的には、嵌込み23は入り口と
して作用し、これは流れ方向が或る例では逆転されよう
とも変わらない。
複数と管20がヘッダ10及び12同志間を伸延し、それらと
流通する。管20は幾何学的に相互に平行であり、同様に
流れ方向が平行である。隣り合う管20同志間には波形フ
ィン34が配設されるが、所望であれば平形フィンを使用
して良い。ヘッダ10及び12間を、システムの合成を高め
る為の上方側及び下方側溝36及び38が伸延する。各溝36
及び38の各端部には、隣り合うヘッダ10或は12に接合す
るようになっている半球構造の外曲げフランジ39が具備
される。
流通する。管20は幾何学的に相互に平行であり、同様に
流れ方向が平行である。隣り合う管20同志間には波形フ
ィン34が配設されるが、所望であれば平形フィンを使用
して良い。ヘッダ10及び12間を、システムの合成を高め
る為の上方側及び下方側溝36及び38が伸延する。各溝36
及び38の各端部には、隣り合うヘッダ10或は12に接合す
るようになっている半球構造の外曲げフランジ39が具備
される。
第1図に示される様に、管20の各々は平形管であり、そ
の内側には細長形状の波形スペーサ或はインサート40を
含む。インサート40の断面は、第2図に示す様な外観を
呈し、図示される様に交互の波頂部が両端へと伸延しそ
れが管20の内側壁と接触している。各波頂部41の各側に
は谷部43があって、それが同一方向に隣り合って伸延す
る波頂部を隔てる作用を為す。波頂部41はろう接金属の
すみ肉44によって管20の内側壁42に接合される。その結
果、各管20内部に平行流れの複数の流路46、48、50、5
2、54、56、58及び60が設けられる。設計条件に依存し
てもっと多い或は少ない数の流路を使用し得る。
の内側には細長形状の波形スペーサ或はインサート40を
含む。インサート40の断面は、第2図に示す様な外観を
呈し、図示される様に交互の波頂部が両端へと伸延しそ
れが管20の内側壁と接触している。各波頂部41の各側に
は谷部43があって、それが同一方向に隣り合って伸延す
る波頂部を隔てる作用を為す。波頂部41はろう接金属の
すみ肉44によって管20の内側壁42に接合される。その結
果、各管20内部に平行流れの複数の流路46、48、50、5
2、54、56、58及び60が設けられる。設計条件に依存し
てもっと多い或は少ない数の流路を使用し得る。
これに限定するものでは無いが、好ましくは各流路48、
50、52、54、56、及び58、そしてインサート40の形状に
依存して可能な限りに於て流路46及び60も同様に、液圧
直径の範囲は約0.015インチから約0.07インチ(約0.4ミ
リメートルから約1.8ミリメートル)であり、好ましく
は約0.04インチ(約1.0ミリメートル)である。液圧直
径は、従来から定義される様な、即ち各流路の断面積を
4乗しそれを対応する流路の濡れ週長で割ったものであ
る。この範囲内で、コアを貫く空気流れ方向を横断する
管寸法を出来るだけ小さくするのが好ましい。これが結
局、空気側圧力降下を逆に増大すること無く、より良い
熱交換率を得る為にフィン34の如きフィンをコア内部に
配設し得る前方領域を一層多く提供する。熱交換器の先
に述べた如き及びその他利益の詳細は、米国特許出願番
号第783,087号に基き説明された。
50、52、54、56、及び58、そしてインサート40の形状に
依存して可能な限りに於て流路46及び60も同様に、液圧
直径の範囲は約0.015インチから約0.07インチ(約0.4ミ
リメートルから約1.8ミリメートル)であり、好ましく
は約0.04インチ(約1.0ミリメートル)である。液圧直
径は、従来から定義される様な、即ち各流路の断面積を
4乗しそれを対応する流路の濡れ週長で割ったものであ
る。この範囲内で、コアを貫く空気流れ方向を横断する
管寸法を出来るだけ小さくするのが好ましい。これが結
局、空気側圧力降下を逆に増大すること無く、より良い
熱交換率を得る為にフィン34の如きフィンをコア内部に
配設し得る前方領域を一層多く提供する。熱交換器の先
に述べた如き及びその他利益の詳細は、米国特許出願番
号第783,087号に基き説明された。
次に第3A図及び3B図を参照されたい。本発明に従う製造
方法の具体例がブロック図形式で例示される。先ずヘッ
ダ10及び12の組み立てから見るに、番号70で示す第1段
階はヘッダ管の組み立て段階である。これは、代表的
に、タングステン、不活性ガスを使用する従来通りの管
形成用具を使用して実施される。次いで、形成された管
は番号72で示す如き段階で特定長さに切断され、そし
て、番号74で示す如き段階で配向の為の切り欠きが設け
られる。そしてブロック番号76に示す様な段階で管に開
口14が設けられ、続いて各ヘッダ10及び12の両端の溶接
継ぎ目19の内側溶接すみ肉が除去される。この段階はブ
ロック番号78で示され、一般的に管端部に最も近い内側
の1/2インチのすみ肉を除去するだけで良い。別様には
段階76及び78を逆の順序として良い。
方法の具体例がブロック図形式で例示される。先ずヘッ
ダ10及び12の組み立てから見るに、番号70で示す第1段
階はヘッダ管の組み立て段階である。これは、代表的
に、タングステン、不活性ガスを使用する従来通りの管
形成用具を使用して実施される。次いで、形成された管
は番号72で示す如き段階で特定長さに切断され、そし
て、番号74で示す如き段階で配向の為の切り欠きが設け
られる。そしてブロック番号76に示す様な段階で管に開
口14が設けられ、続いて各ヘッダ10及び12の両端の溶接
継ぎ目19の内側溶接すみ肉が除去される。この段階はブ
ロック番号78で示され、一般的に管端部に最も近い内側
の1/2インチのすみ肉を除去するだけで良い。別様には
段階76及び78を逆の順序として良い。
例えば番号26或は32で示す嵌込み以外の嵌込みを受ける
為にヘッダ10か或は12に任意の追加の開口を形成する必
要が有る様な場合は、ブロック番号80で示す段階でそう
した開口が設けられる。
為にヘッダ10か或は12に任意の追加の開口を形成する必
要が有る様な場合は、ブロック番号80で示す段階でそう
した開口が設けられる。
管は、通常はブロック番号70で示す段階で、潤滑材並び
に水を基材とする冷却材を使用して従来からのチューブ
ミルでもって形成される。斯くして、管は形成されたそ
の日の内に脱脂される。この段階は番号82で示される。
所謂“アグレッシブ”なフレオン(登録商標名)を基材
とする脱脂液を使用するのが好ましい。“アグレッシ
ブ”なとは、脱脂液が管金属と反応すること無く管金属
内部の水分を排除及び或は吸収し、それによって管金属
自体或はそこに形成された任意の酸化物層の内部を潤滑
する能力を持つことを意味する。
に水を基材とする冷却材を使用して従来からのチューブ
ミルでもって形成される。斯くして、管は形成されたそ
の日の内に脱脂される。この段階は番号82で示される。
所謂“アグレッシブ”なフレオン(登録商標名)を基材
とする脱脂液を使用するのが好ましい。“アグレッシ
ブ”なとは、脱脂液が管金属と反応すること無く管金属
内部の水分を排除及び或は吸収し、それによって管金属
自体或はそこに形成された任意の酸化物層の内部を潤滑
する能力を持つことを意味する。
第3A図は、管20の形成段階をも例示する。ブロック番号
84で示す段階に例示される様に、平形管20が溶接によっ
て形成される。これは、もしインサート40をろう接クラ
ッドする場合には外側をろう接合金でもってクラッドし
た素材を使用して実施される。もしインサート40をろう
接クラッドしない場合には管素材の内側及び外側を共に
ろう接クラッドする。
84で示す段階に例示される様に、平形管20が溶接によっ
て形成される。これは、もしインサート40をろう接クラ
ッドする場合には外側をろう接合金でもってクラッドし
た素材を使用して実施される。もしインサート40をろう
接クラッドしない場合には管素材の内側及び外側を共に
ろう接クラッドする。
溶接平形管を形成するプロセスに於ては、第2図で番号
85で示す段階で溶接部が管の曲率半径部に形成され、従
ってそれは管20の側方へのフィン34の接合を妨害しな
い。
85で示す段階で溶接部が管の曲率半径部に形成され、従
ってそれは管20の側方へのフィン34の接合を妨害しな
い。
インサートは最終的に管内部に配設されることから、ブ
ロック番号84で示される段階は従来通り、管内部への溶
接飛散を回避する為の注意を払って実施される。最終的
に、各管20の外側の溶接すみ肉が切削される。管20をヘ
ッダ10及び12内部の対応する開口14に挿入可能ならしめ
る為に、溶接部21の外側すみ肉が切削される。
ロック番号84で示される段階は従来通り、管内部への溶
接飛散を回避する為の注意を払って実施される。最終的
に、各管20の外側の溶接すみ肉が切削される。管20をヘ
ッダ10及び12内部の対応する開口14に挿入可能ならしめ
る為に、溶接部21の外側すみ肉が切削される。
好ましい具体例によれば、対応するインサート40の寸法
より0.022インチのオーダーで若干大きく形成される。
これによってインサートを比較的容易に管20の内部に挿
入可能となる。
より0.022インチのオーダーで若干大きく形成される。
これによってインサートを比較的容易に管20の内部に挿
入可能となる。
こうした作業に続き、管は番号86で示す段階で特定長さ
に切断され、そして番号88で示す段階で脱脂される。こ
の段階はブロック番号82で示す段階と実質的に同一であ
り、制約事項も同一である。
に切断され、そして番号88で示す段階で脱脂される。こ
の段階はブロック番号82で示す段階と実質的に同一であ
り、制約事項も同一である。
第3A図にはインサート40の形成も又、例示される。最初
の形成段階はブロック番号90で示される。インサート形
成に使用される素材は、もし管20の内側をクラッド処理
するのであればろう接合金クラッドされないままのもの
で良い。別様には、もし管20の内側をクラッド処理しな
い場合はインサート40を形成する素材の両側がろう接ク
ラッド処理される。
の形成段階はブロック番号90で示される。インサート形
成に使用される素材は、もし管20の内側をクラッド処理
するのであればろう接合金クラッドされないままのもの
で良い。別様には、もし管20の内側をクラッド処理しな
い場合はインサート40を形成する素材の両側がろう接ク
ラッド処理される。
好ましい具体例では、インサートの波形はロール加工に
よって、つまり各ロール組体を通過する毎に波形が付加
される連続ロールに全体を通すことによって形成され
る。別様には、インサートはロール加工、ダイ形成或は
均一押し出し成形によって固定長さに形成し得る。
よって、つまり各ロール組体を通過する毎に波形が付加
される連続ロールに全体を通すことによって形成され
る。別様には、インサートはロール加工、ダイ形成或は
均一押し出し成形によって固定長さに形成し得る。
次いでインサートは、ブロック番号92で示す先に述べた
と類似の或は同一の脱脂段階に於て脱脂される。ブロッ
ク番号92で示される脱脂段階は、ブロック番号90で示す
形成段階で潤滑材が使用される場合にだけ、しかも使用
される潤滑材が引き続くろう接に問題を生ずる場合にだ
け必要であることを認識されたい。
と類似の或は同一の脱脂段階に於て脱脂される。ブロッ
ク番号92で示される脱脂段階は、ブロック番号90で示す
形成段階で潤滑材が使用される場合にだけ、しかも使用
される潤滑材が引き続くろう接に問題を生ずる場合にだ
け必要であることを認識されたい。
インサート40の脱脂後、ブロック番号94で示す段階でフ
ラックスが被着される。好ましく具体例に於てはフラッ
クスはスプレー被着され、従って使用されるフラックス
は基材、ここに言うインサートに付着する如きものであ
るべきである。
ラックスが被着される。好ましく具体例に於てはフラッ
クスはスプレー被着され、従って使用されるフラックス
は基材、ここに言うインサートに付着する如きものであ
るべきである。
液圧直径の小さい流路を形成する場合は常に所望される
ことであるが、フラックスは非腐食性であることが非常
に好ましい。“非腐食性”とは、フラックスが固定状
態、即ちろう接後の残留物としての状態で非腐食性であ
ることを意味する。もし腐食性のフラックスを使用した
場合には、余剰のフラックスを腐食防止の為に洗浄しな
ければならない。流路の液圧直径が小さいことから、そ
うした洗浄は実質的に不可能であり、また経済的意味か
らも不可能であろう。
ことであるが、フラックスは非腐食性であることが非常
に好ましい。“非腐食性”とは、フラックスが固定状
態、即ちろう接後の残留物としての状態で非腐食性であ
ることを意味する。もし腐食性のフラックスを使用した
場合には、余剰のフラックスを腐食防止の為に洗浄しな
ければならない。流路の液圧直径が小さいことから、そ
うした洗浄は実質的に不可能であり、また経済的意味か
らも不可能であろう。
多くの非腐食性フラックスが存在し、常にそうではない
が、しばしば非水浸透性(nonhydroscopic)であり且つ
非水和性である。管20及びインサート40がアルミニウム
から作製される場合には、フラックスはNokolokの商標
の下に認可されたプロセスに使用される代表的フラック
スで良い。非水浸透性であり且つ非水和性であるこの種
のフラックスは、米国特許第3,951,328,号に記載され
る。非水浸透性であり且つ非水和性であるフラックス
は、米国特許第4,579,605,号にも記載される。好ましく
は、フラックスは25重量%のフラックスを構成する水懸
濁液に含まれる。
が、しばしば非水浸透性(nonhydroscopic)であり且つ
非水和性である。管20及びインサート40がアルミニウム
から作製される場合には、フラックスはNokolokの商標
の下に認可されたプロセスに使用される代表的フラック
スで良い。非水浸透性であり且つ非水和性であるこの種
のフラックスは、米国特許第3,951,328,号に記載され
る。非水浸透性であり且つ非水和性であるフラックス
は、米国特許第4,579,605,号にも記載される。好ましく
は、フラックスは25重量%のフラックスを構成する水懸
濁液に含まれる。
別様には、フラックスは浸漬或は静電塗装によって被着
される。更には、真空ろう接によって組み立てが為され
る場合には、フラックスの被着を完全に省略可能であ
る。
される。更には、真空ろう接によって組み立てが為され
る場合には、フラックスの被着を完全に省略可能であ
る。
もしフラックスの被着が水キャリアーを含む場合には、
インサートは例えば番号96で示される段階に於て高温空
気トンネル内で乾燥される。番号94及び96で示される段
階は、インサート内にインサート表面積の1平方メート
ル当り5グラムに等しい量のフラックスが残留するよう
なものである。
インサートは例えば番号96で示される段階に於て高温空
気トンネル内で乾燥される。番号94及び96で示される段
階は、インサート内にインサート表面積の1平方メート
ル当り5グラムに等しい量のフラックスが残留するよう
なものである。
インサートの乾燥に続き、ブロック番号98で示される段
階でインサートが特定長さに切断される。一般的に、イ
ンサートは順次しての作業期間中にその長手方向に増長
する傾向を持つことから、段階86で特定長さに切断され
た管よりも若干短く切断される。
階でインサートが特定長さに切断される。一般的に、イ
ンサートは順次しての作業期間中にその長手方向に増長
する傾向を持つことから、段階86で特定長さに切断され
た管よりも若干短く切断される。
次いでブロック番号100で示される組み立て段階で、イ
ンサートを軸線方向から管に挿入することにより、段階
98を経たインサートと段階88を経た管とが組み立てられ
る。ブロック番号100で示される組み立て段階実施の詳
細は以下に説明される。
ンサートを軸線方向から管に挿入することにより、段階
98を経たインサートと段階88を経た管とが組み立てられ
る。ブロック番号100で示される組み立て段階実施の詳
細は以下に説明される。
組み立て段階100に続き、インサートは対向するロール
間に挿通され、これによって管の内側がインサートの波
頂部との接触状態に持ち来される。別様には、同様の結
果を所謂“スパンキング(spanking)”によって達成し
得る。この段階はブロック番号102で示されるが、ロー
ル加工プロセス中は潤滑材が使用されないことを銘記さ
れたい。
間に挿通され、これによって管の内側がインサートの波
頂部との接触状態に持ち来される。別様には、同様の結
果を所謂“スパンキング(spanking)”によって達成し
得る。この段階はブロック番号102で示されるが、ロー
ル加工プロセス中は潤滑材が使用されないことを銘記さ
れたい。
他の予備的形成段階が第3B図に示される。例えば、ブロ
ック番号104にはフィン34の形成段階が概略例示され
る。フィン34は蛇行或は波形フィンとして示されるが、
平形フィンを同様に使用し得る。管20の外側がクラッド
処理され、それによって次の段階で利用し得るろう接金
属が提供されることから、フィンを形成する素材のクラ
ッド処理は不要である。ブロック番号106に例示される
様に、適宜の手段によって溝部材或は側方部材36及び38
も又、形成される。こうした部材は一方側、即ちフィン
34に面する側にろう接クラッドを具備する。
ック番号104にはフィン34の形成段階が概略例示され
る。フィン34は蛇行或は波形フィンとして示されるが、
平形フィンを同様に使用し得る。管20の外側がクラッド
処理され、それによって次の段階で利用し得るろう接金
属が提供されることから、フィンを形成する素材のクラ
ッド処理は不要である。ブロック番号106に例示される
様に、適宜の手段によって溝部材或は側方部材36及び38
も又、形成される。こうした部材は一方側、即ちフィン
34に面する側にろう接クラッドを具備する。
次いで、番号104、82、102そして106で示す各段階を経
たフィン、フッダ、然るべき位置にインサートを含む
管、そして側方部材が、段階108に例示される様な任意
の適宜のろう接取り付け具に於て相互に組み合されアセ
ンブリ化される。次に、前記アセンブリはブロック番号
109で示す段階でフラックス噴霧を受ける。ブロック番
号94で示す段階に例示されると同一のフラックスをここ
で使用して良い。
たフィン、フッダ、然るべき位置にインサートを含む
管、そして側方部材が、段階108に例示される様な任意
の適宜のろう接取り付け具に於て相互に組み合されアセ
ンブリ化される。次に、前記アセンブリはブロック番号
109で示す段階でフラックス噴霧を受ける。ブロック番
号94で示す段階に例示されると同一のフラックスをここ
で使用して良い。
次いでブロック番号112で示すフラックス乾燥段階が実
施される。段階110及び112は、残留物がコアの表面積の
1平方メートル当り2から5グラムであるようなもので
ある。
施される。段階110及び112は、残留物がコアの表面積の
1平方メートル当り2から5グラムであるようなもので
ある。
次に、ブロック番号114で示す如く、登録商標“Nokoro
k"と称するろう接プロセス段階が乾燥窒素環境下でろう
接用炉内にて実施される。そしてコアはブロック番号11
6で示す段階にて冷却され、次いでブロック番号118に示
す段階で圧力試験を受けると共に嵌合体が付設される。
k"と称するろう接プロセス段階が乾燥窒素環境下でろう
接用炉内にて実施される。そしてコアはブロック番号11
6で示す段階にて冷却され、次いでブロック番号118に示
す段階で圧力試験を受けると共に嵌合体が付設される。
段階100を再度参照するに、管20へのインサートの挿入
に際してはインサートの波頂部41のフラックスが乱され
ないことが重要である。挿入プロセス期間中の波頂部41
と管20の内側との接触が回避しがたいものである以上、
それ以外の時点での波頂部41からのフラックスの不慮の
脱落は確実に回避されるべきである。第4図及び5図
は、フラックスロスの無いインサート組み立ての為の1
つの方策を例示する。詳しくは、管20へのインサート40
の組込みに際し管20を任意の適宜の手段によって静止状
態に保持し、そしてインサート40を管20の一方の端部13
0内へと軸方向に挿入する。挿入の為の力は、任意の適
宜の手段によって平行軸線140及び142を中心として夫々
矢印136及び138方向に回転駆動されるロール132及び134
にインサート40の各側面を係合させることによって提供
される。ロール132及び134はインサート40にクランプ状
態に係合し、それによって管20内側へのインサート40の
挿入に際し存在し得る如き摩擦力に打ち勝つに十分な駆
動力を提供する。
に際してはインサートの波頂部41のフラックスが乱され
ないことが重要である。挿入プロセス期間中の波頂部41
と管20の内側との接触が回避しがたいものである以上、
それ以外の時点での波頂部41からのフラックスの不慮の
脱落は確実に回避されるべきである。第4図及び5図
は、フラックスロスの無いインサート組み立ての為の1
つの方策を例示する。詳しくは、管20へのインサート40
の組込みに際し管20を任意の適宜の手段によって静止状
態に保持し、そしてインサート40を管20の一方の端部13
0内へと軸方向に挿入する。挿入の為の力は、任意の適
宜の手段によって平行軸線140及び142を中心として夫々
矢印136及び138方向に回転駆動されるロール132及び134
にインサート40の各側面を係合させることによって提供
される。ロール132及び134はインサート40にクランプ状
態に係合し、それによって管20内側へのインサート40の
挿入に際し存在し得る如き摩擦力に打ち勝つに十分な駆
動力を提供する。
波頂部41のフラックスを乱さぬ様、ロール132及び134の
周囲表面は独特の形状を成す。詳しくは、各ロールは夫
々、週回する連続突出体150及び152を具備している。突
出体152は、第5図に例示される様に管状の傾斜表面156
にて終端する。突出体150相互の間隔は、それが波頂部4
1同志間の上方に開放する隣り合う谷部40と整列する様
なものとされる。突出体152は突出体150に関して互い違
いとされ、その配列はインサート40の下方に開放する谷
部43内に突出体152が入る様なものとされる。各突出体1
50及び152は、対応する波頂部41が、対応するロール132
或は134の如何なる部分とも接触すること無く溝160に入
る様、溝160によって十分な幅及び深さでもって隣り合
う突出体150或は152から離間される。
周囲表面は独特の形状を成す。詳しくは、各ロールは夫
々、週回する連続突出体150及び152を具備している。突
出体152は、第5図に例示される様に管状の傾斜表面156
にて終端する。突出体150相互の間隔は、それが波頂部4
1同志間の上方に開放する隣り合う谷部40と整列する様
なものとされる。突出体152は突出体150に関して互い違
いとされ、その配列はインサート40の下方に開放する谷
部43内に突出体152が入る様なものとされる。各突出体1
50及び152は、対応する波頂部41が、対応するロール132
或は134の如何なる部分とも接触すること無く溝160に入
る様、溝160によって十分な幅及び深さでもって隣り合
う突出体150或は152から離間される。
この結果、突出体150及び152は、波頂部41と接触するこ
と無くインサート40をクランプ状態に係合する作用を為
す。この段階が、管20の内側壁42をして全ての波頂部41
との接触状態に持ち来し、第3A図にブロック番号102で
示されるロール加工或はスパンク用段階と共に各波頂部
41の全長さに沿っての強力な接着の達成を保証する。
と無くインサート40をクランプ状態に係合する作用を為
す。この段階が、管20の内側壁42をして全ての波頂部41
との接触状態に持ち来し、第3A図にブロック番号102で
示されるロール加工或はスパンク用段階と共に各波頂部
41の全長さに沿っての強力な接着の達成を保証する。
これは結局、隣り合う流路46、48、50、52、54、56、58
及び60同志間に交叉流れが生じないことを意味する。な
ぜなら、波頂部41と壁42との間の各界面に流体不浸透性
のろう接継手が出来るからである。またこれは管の内側
に加えられた圧力に起因する破裂に対し管の抵抗力が非
常に高いことをも意味する。管が円形ではないことから
管のフープ強度は不足しており、破裂に対する抵抗力は
断面を円形として場合の管のそれ程には強くない。然し
乍ら、波頂部41を壁42に接着させた状態でインサート40
を使用することにより、管20の内側壁42に対する負荷は
破裂に抵抗するべく緊張状態に位置決めされたインサー
トの種々のウエブへと伝達される。
及び60同志間に交叉流れが生じないことを意味する。な
ぜなら、波頂部41と壁42との間の各界面に流体不浸透性
のろう接継手が出来るからである。またこれは管の内側
に加えられた圧力に起因する破裂に対し管の抵抗力が非
常に高いことをも意味する。管が円形ではないことから
管のフープ強度は不足しており、破裂に対する抵抗力は
断面を円形として場合の管のそれ程には強くない。然し
乍ら、波頂部41を壁42に接着させた状態でインサート40
を使用することにより、管20の内側壁42に対する負荷は
破裂に抵抗するべく緊張状態に位置決めされたインサー
トの種々のウエブへと伝達される。
これに関し、各波頂部41の長手方向に沿って均一な接着
を得ることが重要である。なぜならもし波形フィン熱交
換器の波頂部の何れか1つの長手方向に沿った短い部分
が接着していないと、管のその部分の内側壁が外側方向
に自由に変形してしまうからである。これが結局、そう
した位置での負荷が隣り合う2つの波頂部41の結合部に
かかる状況を招く。このことは逆に、そうした隣り合う
波頂部での各結合部が50%程もの過剰負荷を受け、やが
て破損し最終的には管の破裂及び熱交換器の破裂を招く
ことを意味する。
を得ることが重要である。なぜならもし波形フィン熱交
換器の波頂部の何れか1つの長手方向に沿った短い部分
が接着していないと、管のその部分の内側壁が外側方向
に自由に変形してしまうからである。これが結局、そう
した位置での負荷が隣り合う2つの波頂部41の結合部に
かかる状況を招く。このことは逆に、そうした隣り合う
波頂部での各結合部が50%程もの過剰負荷を受け、やが
て破損し最終的には管の破裂及び熱交換器の破裂を招く
ことを意味する。
平形フィンを使用する場合には、各波頂部41の長手方向
に沿ったそうした均一な接着は重要ではない。なんとな
れば、周知の様に平形フィンは圧縮による破損に対しず
っと抵抗力があり、従って管の外側方向への変形に対し
て抵抗し、そうした破裂を防止する。
に沿ったそうした均一な接着は重要ではない。なんとな
れば、周知の様に平形フィンは圧縮による破損に対しず
っと抵抗力があり、従って管の外側方向への変形に対し
て抵抗し、そうした破裂を防止する。
インサート40はコンデンサ及び交叉流れ防止と関連して
説明されたが、或る例ではインサートは無孔ではなく多
孔である。そうした例は、管及びインサート構造がオイ
ルクーラーに使用される場合である。この状況では、多
孔インサートは優れた乱流発生体として作用する。
説明されたが、或る例ではインサートは無孔ではなく多
孔である。そうした例は、管及びインサート構造がオイ
ルクーラーに使用される場合である。この状況では、多
孔インサートは優れた乱流発生体として作用する。
以上の説明から、本発明に従う方法が各々複数の平行流
路を具備する管の形成に良く適合することを認識された
い。本発明の方法は、コンデンサに使用した場合に性能
を高める点に関し非常に望ましい性質を有する、先に記
載した如き極めて小さい液圧直径の流路を具備する管の
作製に特に適合する。
路を具備する管の形成に良く適合することを認識された
い。本発明の方法は、コンデンサに使用した場合に性能
を高める点に関し非常に望ましい性質を有する、先に記
載した如き極めて小さい液圧直径の流路を具備する管の
作製に特に適合する。
以上本発明を具体例に従って説明したが、本発明の内で
多くの変更を為し得ることを銘記されたい。
多くの変更を為し得ることを銘記されたい。
第1図は熱交換器、詳しくはコンデンサの分解斜視図で
ある。 第2図は、熱交換器に使用されるインセット及び隣り合
うフィンを具備する管の断面図である。 第3A図は本発明の方法の好ましい具体例の為の流れダイ
ヤグラムの前半の例示図である。 第3B図は、本発明の方法の好ましい具体例の為の流れダ
イヤグラムの後半の例示図である。 第4図は、管へのインサートの挿入を例示する平面図で
ある。 第5図は第4図を線4−4で切断した拡大断面図であ
る。 尚、図主な部分の名称は以下の通りである。 10,12:ヘッダ 14:開口 19:溶接継ぎ目 24,30:キャップ 26:32:嵌込み 34:波形フィン 40:インサート 41:波頂部 43:谷部 46,48,50,52,54,56,58,60:流路 132,134:ロール 150,152:連続突出体 156:傾斜表面 160:溝
ある。 第2図は、熱交換器に使用されるインセット及び隣り合
うフィンを具備する管の断面図である。 第3A図は本発明の方法の好ましい具体例の為の流れダイ
ヤグラムの前半の例示図である。 第3B図は、本発明の方法の好ましい具体例の為の流れダ
イヤグラムの後半の例示図である。 第4図は、管へのインサートの挿入を例示する平面図で
ある。 第5図は第4図を線4−4で切断した拡大断面図であ
る。 尚、図主な部分の名称は以下の通りである。 10,12:ヘッダ 14:開口 19:溶接継ぎ目 24,30:キャップ 26:32:嵌込み 34:波形フィン 40:インサート 41:波頂部 43:谷部 46,48,50,52,54,56,58,60:流路 132,134:ロール 150,152:連続突出体 156:傾斜表面 160:溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スコツト・アール・ララビー 米国ウイスコンシン州ラシーン、クウイン シ・アベニユー1938 (72)発明者 ジエフリ・エイ・ロジツク 米国ウイスコンシン州ラシーン、リバーベ ンド・ドライブ3629 (72)発明者 ノーマン・エフ・コステロ 米国ウイスコンシン州ラシーン、スプリン グ・レイク・ドライブ3700 (72)発明者 ラセル・シー・オー 米国ウイスコンシン州ブルツクフイール ド、ウオーウイツク・ドライブ19625
Claims (15)
- 【請求項1】横に相並んだ複数の流路を具備してなる空
調システム或は冷却システムのための熱交換器の作製方
法であって、 (a)壁により画定される内部を有する平形管を準備す
る段階と、 (b)平形管の内側よりも若干小さい寸法の細長のイン
サートにして、反向状態で開放する谷部により隔てられ
反向的に配向されてなる複数の波長部を具備し、谷部が
相互に十分接近しそれにより、該インサートを平形管に
配置した場合に各谷部及び隣り合う平形管の内壁が平形
管を貫き約0.07インチ(約1.78mm)或はそれ未満の液圧
直径を有する細長通路を画定してなるインサートを形成
する段階と、 (c)ろう接フラックスとろう接合金とを平形管の内側
及び前記波長部の少なくとも一方に付着する段階と、 (d)インサートを平形管に挿入する段階と、 (e)内壁を波長部との接触状態に持ち来たす段階と、 (f)組み立てた平形管及びインサートをろう接合金の
融点以上の温度に加熱し波長部を内壁にろう接する段階
と、 (g)組み立てた平形管及びインサートを冷却する段階
と を含んでなる空調システム或は冷却システムのための熱
交換器の作製方法。 - 【請求項2】ろう接合金の付着がろう接フラックスの付
着に先立って実施されそれにより、平形管の内側及び波
長部の何れが一方のクラッドが構成される特許請求の範
囲第1項の空調システム或は冷却システムのための熱交
換器の作製方法。 - 【請求項3】段階(d)は、インサートの各側に於ける
谷部に突出体を挿入し、突出体間にインサートを、該イ
ンサートの波長部と接触することなくクランプし、イン
サート及び平形管を相対的に軸方向運動させることによ
り、ろう接フラックスを乱すことなく実施されてなる特
許請求の範囲第1項の空調システム或は冷却システムの
ための熱交換器の作製方法。 - 【請求項4】突出体はロール上の全体的に平行な連続周
囲表面であり、インサートの各側に各1つが配置され、
インサート及び平形管の相対的な軸方向運動がロールを
回転させることにより生じる特許請求の範囲第3項の空
調システム或は冷却システムのための熱交換器の作製方
法。 - 【請求項5】平形管及びインサートはアルミニューム製
である特許請求の範囲第1項の空調システム或は冷却シ
ステムのための熱交換器の作製方法。 - 【請求項6】凝縮器であって、 一方が蒸気入口を具備し、他方が凝縮液出口を具備して
なる離間された一対のヘッダと、 ヘッダ間を液圧平行状態に於て伸延し各々ヘッダと流通
してなる複数の管にして、ヘッダ間に液圧的に平行な個
別の複数の平行な流路を画定してなる管とを含み、 前記流路の各々が0.04から0.07インチ(約1.02から1.78
mm)の範囲の液圧直径を有し、また各前記流路が2つ以
上の比較的直線状の部分と少なくとも1つの、前記比較
的直線状の部分を流路に挿通させることにより形成され
る凹形帯域とを有する断面を有してなる凝縮器。 - 【請求項7】各管が複数の平行な流路を画定してなる特
許請求の範囲第6項の凝縮器。 - 【請求項8】管が平坦な断面を有し、また管が該平坦な
断面の内部にウエブ手段を含み、該ウエブ手段が管の平
坦な側壁間を伸延し且つ間隔を置いて該平坦な側壁に連
結してヘッダ間の各平坦な断面内に液圧的に平行な個別
の複数の平行な流路を画定してなる特許請求の範囲第6
項の凝縮器。 - 【請求項9】ウエブ手段が管の各平坦な断面の内部の波
状の空間により画定され且つ波長部を有し、互い違いの
波長部が管の平坦な側壁に結合されてなる特許請求の範
囲第8項の凝縮器。 - 【請求項10】ウエブ手段及び或は平坦な側壁が、ヘッ
ダ間の各平坦な断面内の液圧的に平行な個別の複数の平
行な流路の各内部を該流路の長手方向に伸延する収斂す
る表面セグメントの交差位置に少なくとも1つの凹形帯
域を画定してなる特許請求の範囲第8項の凝縮器。 - 【請求項11】隣り合う管間を伸延する蛇行フィンを含
んでなる特許請求の範囲第6項の凝縮器。 - 【請求項12】ヘッダ間の各平坦な断面内の液圧的に平
行な個別の複数の平行な流路の少なくとも幾つかには複
数の凹形帯域が含まれてなる特許請求の範囲第6項の凝
縮器。 - 【請求項13】ヘッダは管から形成されてなる特許請求
の範囲第6項の凝縮器。 - 【請求項14】管は円筒状の管である特許請求の範囲第
13項の凝縮器。 - 【請求項15】管及びヘッダはアルミニューム製である
特許請求の範囲第6項の凝縮器。
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