(57)【要約】【課題】ヘッダとのろう付け性を向上できるチューブを提供する。【解決手段】チューブ本体２１は、所定の隙間をおいて互いに対向して配置される第１側壁２２及び第２側壁２３と、長径方向の一方端において、第１側壁２２及び第２側壁２３を一体的に繋ぐ接続部２４と、長径方向の他方端において、第１側壁２２に連なる円弧状の第１接合部２５と、第２側壁２３に連なる円弧状の第２接合部２６とを有し、第１接合部２５と第２接合部２６とが、長径方向に重なって配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を流体が流れ、長径方向と短径方向とを有する扁平状のチューブ本体と、
前記チューブ本体内に配置され、流体との伝熱面積を増大させるインナーフィンとを備え、
前記チューブ本体は、
前記短径方向に所定の隙間をおいて互いに対向して配置される第１側壁及び第２側壁と、
前記長径方向の一方端において、前記第１側壁及び前記第２側壁を一体的に繋ぐ接続部と、
前記長径方向の他方端において、前記第１側壁に連なる円弧状の第１接合部と、前記第２側壁に連なる円弧状の第２接合部とを有し、
前記第１接合部と前記第２接合部とが、長径方向に重なって配置されていることを特徴とする熱交換器用チューブ。
【請求項２】
前記第１接合部と前記第２接合部との間に前記インナーフィンの一端部が挟まれ、前記第１接合部と前記第２接合部とともに前記インナーフィンの一端部がかしめ固定されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用チューブ。
【請求項３】
前記チューブ本体の表裏両面にろう材層が形成され、表面にろう材層が形成されていない前記インナーフィンが前記チューブ本体に当該ろう材層によりろう付けされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱交換器用チューブ。
【請求項４】
冷媒が内部を流れる複数本のチューブと、
前記チューブの長手方向の両端部に接続され、各々の前記チューブの冷媒流路と連通する一対のヘッダと、
前記チューブの外表面に接合されて外気との伝熱面積を増大させるアウターフィンとを備え、
前記チューブは、
内部を流体が流れ、長径方向と短径方向とを有する扁平状のチューブ本体と、
前記チューブ本体内に配置され、流体との伝熱面積を増大させるインナーフィンとを備え、
前記チューブ本体は、
前記短径方向に所定の隙間をおいて互いに対向して配置される第１側壁及び第２側壁と、
前記長径方向の一方端において、前記第１側壁及び前記第２側壁を一体的に繋ぐ接続部と、
前記長径方向の他方端において、前記第１側壁に連なる円弧状の第１接合部と、前記第２側壁に連なる円弧状の第２接合部とを有し、
前記第１接合部と前記第２接合部とが、長径方向に重なって配置されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
前記第１接合部と前記第２接合部との間に前記インナーフィンの一端部が挟まれ、前記第１接合部と前記第２接合部とともに前記インナーフィンの一端部がかしめ固定されていることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記チューブ本体の表裏両面にろう材層が形成され、
表面にろう材層が形成されていない前記インナーフィン、前記アウターフィン及びヘッダが、
前記チューブ本体に当該ろう材層によりろう付けされていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の空調装置に好適に用いられる熱交換器用チューブ及び熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器用チューブ（以下、単にチューブという）は、通常、アルミニウム合金を押出しすることにより製造されているが、押出しでは製造工程上、チューブの仕様の設定に制約がある。そこで、中空状のチューブ本体と、チューブ本体内部に設けられるフィンとを組合させたチューブが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
特許文献２に開示されたチューブ１１０を図５に示す。チューブ１１０は、流体が流れるとともに、長手方向（紙面の奥行き方向）と直交する断面が扁平状に形成されたチューブ本体１２０と、チューブ本体１２０内に配置され、流体との伝熱面積を増大させるインナーフィン１２５とを備え、チューブ本体１２０は、短径方向において所定の隙間を有して互いに対向する２つの平板部１２１、１２２と、長径方向の一端側において平板部１２１、１２２と一体に繋がって屈曲し、かつこれらを繋ぐ屈曲部１２３と、長径方向の他端側において平板部１２１、１２２をかしめ接合するかしめ部１２４とを有している。チューブ１１０はさらに、インナーフィン１２５の一端部１２５ａが屈曲部１２３の内壁に接触した状態で、他端部１２５ｂがかしめ部１２４にかしめ固定されている。
【０００４】
特許文献２のチューブ１１０は、以上の構成を備えているので、インナーフィン１２５のチューブ本体１２０からの飛び出し、及びインナーフィン１２５の潰れを確実に防止し、チューブ１１０の不良率を低減することができること、また、インナーフィン１２５の素材である板材とチューブ本体１２０の素材である板材とを予め接合する必要がないので、接合工数を低減することができること、が特許文献２に述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６２−４５４７７号公報
【特許文献２】特開２００３−３３６９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
チューブ１１０は、図示されないヘッダ、アウターフィンとろう付けされることにより、熱交換器を構成する。ところが、チューブ１１０のかしめ部１２４のように長径方向に突出した部分は、ヘッダとのろう付けにとって好ましい形状ではない。つまり、かしめ部１２４を含むチューブ１１０の端部に対応する形状の溝をヘッダに形成し、その溝に当該端部を挿入してろう付することになるが、このような形状の溝をヘッダに形成するのは煩雑である。したがって、ヘッダに形成する溝は、屈曲部１２３側に点線で示すように、加工が容易な円弧面を含む単純な形状とすることが好ましい。しかし、この形状は屈曲部１２３側にとってはよいが、かしめ部１２４側は、溝内部においてヘッダとの間の隙間が不規則でかつ広くなり、ろう材がこの隙間に十分に充填されないおそれがある。また、かしめ部１２４のヘアピン曲げされている部分は加工度合いが大きいために、表面に形成されているろう材層が曲げ加工の過程で剥離することもあり得る。以上により、チューブ１１０のかしめ部１２４が設けられている側とヘッダとの間にろう付不良を招くおそれがある。そうすると、使用している最中に、ヘッダとチューブ１１０との間にがたつきが生じて、熱交換器としての性能を低下させるおそれがある。
そこで本発明は、ヘッダと確実にろう付けできるチューブ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】
【０００７】
本発明が対象とするチューブは、内部を流体が流れ、長径方向と短径方向とを有する扁平状のチューブ本体と、チューブ本体内に配置され、流体との伝熱面積を増大させるインナーフィンとを備えることを前提とする。この前提の下、チューブ本体は以下の構成を備えている。まず、チューブ本体は、短径方向に所定の隙間をおいて互いに対向して配置される第１側壁及び第２側壁と、長径方向の一方端において、第１側壁及び第２側壁を一体的に繋ぐ接続部とを備えている。チューブ本体はさらに、長径方向の他方端において、第１側壁に連なる円弧状の第１接合部と、第２側壁に連なる円弧状の第２接合部とを有し、第１接合部と第２接合部とが、長径方向に重なって配置されていることを特徴とする。
本発明のチューブは、長径方向の両端部を円弧状に形成できるので、ヘッダと確実にろう付けできる。
また、本発明のチューブは、第１接合部と第２接合部がともに円弧状をなしており、円弧状に成形する際の曲げ加工の度合いが小さいので、ろう材層の剥離によるろう付不良を抑制できる。
【０００８】
本発明の熱交換器用チューブにおいて、第１接合部と第２接合部との間にインナーフィンの一端部が挟まれ、第１接合部と第２接合部とともにインナーフィンの一端部がかしめ固定されていることが好ましい。このかしめ固定されている部分は、第１接合部と第２接合部に加えてインナーフィンの３層構造となるので、例えば飛石が衝突しても破損しない強度を供えることができる。また、インナーフィンが固定されるので、インナーフィンの位置ずれ防止にも効果がある。
【０００９】
本発明の熱交換器用チューブにおいて、チューブ本体の表裏両面にろう材層が形成され、表裏両面にろう材層が形成されていないインナーフィンが、チューブ本体に当該ろう材層によりろう付けされていることが好ましい。後述するように、チューブ本体の表裏両面にろう材層を形成する一方、インナーフィンにろう材層を設けないと、チューブ本体及びインナーフィンの耐エロージョン性が向上する。
【００１０】
本発明によるチューブは、冷媒が内部を流れる複数本のチューブと、チューブの長手方向の両端部に接続され、各々のチューブの冷媒流路と連通する一対のヘッダと、チューブの外表面に接合されて外気との伝熱面積を増大させるアウターフィンとを備える熱交換器に適用できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ヘッダと確実にろう付けできるチューブが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係るチューブを適用した蒸発器の正面図である。
【図２】本実施の形態に係るチューブの長手方向に直交する面における断面図である。
【図３】本実施の形態に係るチューブの製造手順を示す図である。
【図４】かしめ部分の断面構成を示す部分断面図であり、（ａ）は本実施の形態に係るチューブを示し、（ｂ）はフィンを挟まないチューブを示している。
【図５】特許文献２に開示されたチューブを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下本発明の熱交換器用チューブを車両用空調装置の蒸発器（熱交換器）１０に適用した例に基づいて説明する。
蒸発器１０は、図１に示すように、冷媒が内部を流れる複数本のチューブ２０と、チューブ２０の長手方向の両端部に接続されて各チューブ２０の冷媒流路と連通する一対のヘッダ３０と、チューブ２０の外表面に接合されて外気との伝熱面積を増大させるアウターフィン４０とを備えている。チューブ２０、ヘッダ３０及びアウターフィン４０は、ろう付けにより一体化され蒸発器１０を構成する。蒸発器１０は、その前面（図１に描かれている面）が車両の進行方向を向いて配置されるものとする。
【００１４】
チューブ２０は、図２に示すように、チューブ本体２１とインナーフィン２７とから構成される。チューブ本体２１、インナーフィン２７はともにアルミニウム合金（例えば、３００３合金）から構成される。なお、チューブ本体２１の表裏両面には、例えばＡｌ−Ｓｉ合金からなるろう材層（図示略）が形成されている。一方、インナーフィン２７には表裏両面ともにろう材層が形成されていない。ヘッダ３０及びアウターフィン４０にも同様に、ろう材層が形成されていない。
チューブ本体２１は、短径方向において互いに対向する第１側壁２２と第２側壁２３を備えている。第１側壁２２、第２側壁２３は、インナーフィン２７が内挿できるだけの間隔をおいて平行に配置される。
第１側壁２２と第２側壁２３とは、長径方向の一端側において、円弧状の接続部２４を介して一体に繋がっている。
長径方向の他端側に、第１側壁２２は第１接合部２５を備え、第２側壁２３は第１接合部２６を備えている。ともに円弧状の第１接合部２５と第２接合部２６とは、第１接合部２５が内側、第２接合部２６が外側になるように長径方向に重ねられ、略同心円上に配置される。
【００１５】
チューブ本体２１内には、冷媒との伝熱面積を増大させるアルミニウム合金製のインナーフィン２７が、第１側壁２２、第２側壁２３との間に配置されている。
インナーフィン２７は、断面が波型形状をなしている。ただし、インナーフィン２７は、第１接合部２５（第２接合部２６）に対応する端部に、断面が円弧状の接合片２８を備えている。接合片２８は、第１接合部２５と第２接合部２６の間に挟まれた状態で、第１接合部２５と第２接合部２６と共にかしめにより機械的に固定されている。
接続部２４に対応するインナーフィン２７の端部は、この例では接続部２４まで達していないが、その内壁に接するようにしてもよい。
【００１６】
チューブ２０の製造方法を本発明は特定するものではないが、以下のような手順でロール成形法により製造するのが効率的である。
図３に示すように、ロール成形機（図示せず、以下同じ）により板材Ｐを折り曲げて第１側壁２２、第２側壁２３及び接続部２４を備えるチューブ本体素体２１ａを成形する。次に、チューブ本体素体２１ａに、第１接合部２５を先に形成しておく。
一方で、ロール成形機により板材を折り曲げてインナーフィン２７を成形する。インナーフィン２７の一端部には、円弧状の接合片２８が形成される。
【００１７】
次に、接合片２８が第１接合部２５の外周に接触するようにチューブ本体素体２１ａの所定位置にインナーフィン２７を配置する。その後、第２側壁２３の先端を湾曲させて第２接合部２６を形成し、かつインナーフィン２７の接合片２８を第１接合部２５と第２接合部２６とで挟むとともにかしめ加工される。
【００１８】
かしめ加工が終了したチューブ２０を長手方向（図３の紙面の奥行き方向）の所定寸法ごとに切断する。切断により得られたチューブ２０は、ヘッダ３０、アウターフィン４０と共にろう付け接合されて、蒸発器１０が作製される。前述したように、本実施の形態は、チューブ本体２１の表裏両面にろう材層を設けている。したがって、インナーフィン２７、ヘッダ３０及びアウターフィン４０にろう材層を設けなくても、チューブ本体２１（チューブ２０）と、インナーフィン２７、ヘッダ３０、アウターフィン４０とのろう付を行なうことができる。
【００１９】
次に、本実施の形態のチューブ２０による作用・効果を説明する。
チューブ２０は、第１接合部２５、第２接合部２６が円弧状に湾曲した断面形状をなして同心円上に配置されているため、チューブ２０の当該端部は、接続部２４と同様に円弧状の外周面をなしている。したがって、チューブ２０は、円弧面を有する溝にその両端部を挿入することにより、ヘッダ３０に対して確実にろう付することができる。また、第１接合部２５、第２接合部２６は、円弧状に曲げ加工するだけで成形できるので、成形過程でろう材層が剥離するおそれはほとんどない。
以上より、チューブ２０は、ヘッダ３０に確実にろう付けできる。
【００２０】
また、チューブ２０は、第１接合部２５と第２接合部２６でインナーフィン２７の接合片２８を挟み、かつかしめ固定している。この構成により、チューブ２０は、いくつかの効果を奏する。
その一つは、「エロージョン」の防止である。ここで言うエロージョンとは、ろう付に伴って生ずる母材（アルミニウム合金）の減肉のことであり、ろう付の際に溶融したろう材が母材の粒界に進入、侵食することが原因といわれている。そして、このエロージョンは、ろう材が過剰に存在すると起こりやすいとされている。
【００２１】
かしめ部分の断面構成を図４（ａ）に示す。チューブ２０は、チューブ本体２１の表裏両面にろう材層が形成されているが、ろう材層を有しないインナーフィン２７（接合片２８）を挟んでいるので、図４（ａ）に示すように第１接合部２５のろう材層２５ａと第２接合部２６のろう材層２６ａとが直接接触することはない。ここで、図４（ａ）の場合、第１接合部２５のろう材層２５ａ（図中上側）は第１接合部２５と接合片２８との接合に費やされ、第２接合部２６のろう材層２６ａ（図中下側）は第２接合部２６と接合片２８との接合に費やされるので、チューブ２０は、一対の接合面に対して一層のろう材層（２５ａ又は２６ａ）が費やされる。一方、インナーフィン２７（接合片２８）を挟まないとすると、図４（ｂ）に示すように、第１接合部２５のろう材層２５ａと第２接合部２６のろう材層２６ａとが直接接触する。したがって、図４（ｂ）の場合には、一対の接合面に対して二層のろう材層（２５ａ及び２６ａ）が費やされるので、過剰な量のろう材が第１接合部２５と第２接合部２６との間に存在し、第１接合部２５と第２接合部２６に対してエロージョンの発生を助長する。
【００２２】
また、チューブ本体２１にろう材層を形成する一方、インナーフィン２７及びアウターフィン４０にろう材層を形成しないことによっても、エロージョンの発生を抑制できる。つまり、インナーフィン２７及びアウターフィン４０にろう材層を全表面に形成すると、チューブ本体２１に比べて薄いインナーフィン２７及びアウターフィン４０は、ろう付により発生するエロージョンの影響を受け易い。しかるに、本実施の形態では、チューブ本体２１にろう材層を形成しているので、インナーフィン２７及びアウターフィン４０において接合が必要な箇所にのみろう材が供給されるので、エロージョンの影響を受けにくい。
以上の通りであり、チューブ２０は、エロージョンの発生を抑制できる。
【００２３】
次に、チューブ２０は、かしめ部分が第１接合部２５、接合片２８及び第２接合部２６が積層された３層構造となっているために、強度が向上される。この強度向上は、かしめ部分を蒸発器１０の前面側に配置することにより、チューブ２０の破損防止に寄与する。つまり、車両の走行中には、蒸発器１０の前面に飛石が衝突することがあり、衝突の力が大きい場合には、チューブが破れて冷媒漏れを招くこともある。しかし、かしめ部分を蒸発器１０の前面側に配置しておけば、チューブ２０は、当該部分が３層構造であるので、飛石が衝突しても破れる可能性が低い。
【００２４】
さらに、チューブ２０は、インナーフィン２７がチューブ２０内で位置ずれするのを抑制することができる。つまり、インナーフィン２７は、接合片２８が第１接合部２５及び第２接合部２６とともにかしめ加工されているので、かしめ加工された後には、位置ずれを起こしにくい。この位置ずれは、特許文献２で指摘している飛び出しの他に、かしめ工程の次に行う切断の際に切断刃による押圧力によっても生ずる。この位置ずれによりチューブ２０内に閉塞箇所が生じると、熱交換性能の低下を招くことがあるが、チューブ２０は接合片２８が固定されているので、切断時に位置ずれを起こしにくい。
【００２５】
以上本発明による実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば蒸発器のチューブ以外に本発明のチューブを適用することができる。また、以上では、接合片２８を第１接合部２５と第２接合部２６の間に介在させたが、接合片２８を介在させることなく第１接合部２５と第２接合部２６をかしめ加工し、次いでろう付することもできる。
【符号の説明】
【００２６】
１０…蒸発器（熱交換器）、
２０…チューブ（熱交換器用チューブ）、
２１…チューブ本体、２２…第１側壁、２３…第２側壁、２４…接続部、
２５…第１接合部、２６…第２接合部、２７…インナーフィン、２８…接合片
３０…ヘッダ
４０…アウターフィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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