(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面円形のチューブを一定のピッチで蛇行状に曲折して、互いに平行な直線部(1)と、その直線部(1)の両端で隣り合う直線部(1)の間が互いに連結される湾曲部(3)とを形成すると共に、直線部の一方側の湾曲部(3)を断面偏平に塑性変形して、そこに湾曲偏平部(3a)を有する蛇行チューブ(4)を形成する工程と、
少なくとも一対の孔(5)を前記ピッチの間隔で離間してプレートに形成すると共に、それぞれの孔(5)の孔縁部を立ち上げて一対の短筒部(6)を形成し且つ、その一対の短筒部(6)の対向側の筒壁をその全高さに渡って欠切して、一対の筒壁欠切部(6a)を形成し、その一対の筒壁欠切部(6a)どうしが連通するように、その筒壁欠切部(6a)の幅より狭く且つ、前記湾曲偏平部(3a)の厚みより狭いスリット(7)を入れ、さらに、前記スリット(7)の両端から、そのスリット(7)に直交してプレートに横スリット(7a)を形成する工程を設けて、多数の同一形状のプレートフィン(8) を形成する工程と、
多数の前記プレートフィン(8)を厚み方向に積層し、前記蛇行チューブ(4)をその前記湾曲偏平部(3a)側から、積層された各プレートフィン(8)の一対の短筒部(6)および筒壁欠切部(6a)ならびにスリット(7)に圧入して、前記スリット(7)の幅を拡開すると共に、そのスリット(7)の近傍を塑性変形する工程と、
その圧入工程の後に、前記蛇行チューブ(4)内に流体圧を加えて、そのチューブの直線部(1)および湾曲部(3)(3a)を拡管する工程と、を具備する熱交換器の製造方法。
【請求項２】
断面円形のチューブを一定のピッチで蛇行状に曲折して、互いに平行な直線部(1)と、その直線部(1)の両端で隣り合う直線部(1)の間が互いに連結される湾曲部(3)とを形成すると共に、直線部の一方側の湾曲部(3)を断面偏平に塑性変形して、そこに湾曲偏平部(3a)を有する蛇行チューブ(4)を形成する工程と、
少なくとも一対の孔(5)を前記ピッチの間隔で離間してプレートに形成すると共に、それぞれの孔(5)の孔縁部を立ち上げて一対の短筒部(6)を形成し且つ、その一対の短筒部(6)の対向側の筒壁をその全高さに渡って欠切して、一対の筒壁欠切部(6a)を形成し、その一対の筒壁欠切部(6a)どうしが連通するように、その筒壁欠切部(6a)の幅より狭く且つ、前記湾曲偏平部(3a)の厚みより狭いスリット(7)を入れ、さらに、前記スリット(7)の幅方向両側に二分された一対の平坦部(10)の該スリット側縁部を全長に渡り、横断面への字状にその平坦面に対して前記短筒部と逆側に曲折して、そこに折り曲げ縁部(10a)を形成して、多数の同一形状のプレートフィン(8) を形成する工程と、
多数の前記プレートフィン(8)を厚み方向に積層し、前記蛇行チューブ(4)をその前記湾曲偏平部(3a)側から、積層された各プレートフィン(8)の一対の短筒部(6)および筒壁欠切部(6a)ならびにスリット(7)に圧入して、前記スリット(7)の幅を拡開すると共に、そのスリット(7)の近傍を塑性変形する工程と、
その圧入工程の後に、前記蛇行チューブ(4)内に流体圧を加えて、そのチューブの直線部(1)および湾曲部(3)(3a)を拡管する工程と、を具備する熱交換器の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
一対の前記短筒部(6)の対向側の筒壁をその全高さに渡って欠切して、一対の筒壁欠切部(6a)を形成した後に、その一対の筒壁欠切部(6a)どうし連通するように、プレートの材料の切除を伴わない、切目よりなるスリット(7)を形成したことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記湾曲偏平部(3a)を形成する工程で、その湾曲偏平部(3a)の幅方向両側縁(3b)がそれに連結する一対の直線部(1)の外側の側縁(1a)より突出しないように形成した熱交換器の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記湾曲偏平部(3a)と一対の直線部(1)との境を平面ハの字状に形成した熱交換器の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかの製造方法により製造された熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器の製造方法およびそれによる熱交換器に係り、より詳しくは蛇行チューブを多数のプレートフィンに圧入して熱交換器を製造するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
空調用熱交換器等に用いられるプレートフィン型のものにおいて、プレートフィンに長孔を形成しておき、蛇行曲折されたチューブのＵ字状湾曲部をそこに圧入したものが、下記特許文献その他として知られている。
一例として、図１２（Ｃ）はそのプレートフィン８の平面図であり、そのプレートフィン８には長孔13が穿設されている。この長孔13はその両端に位置する孔部13aと、その孔部13aの直径よりも僅かに小なる幅のスリット部13bとから形成されている。
また、蛇行チューブ４は互いに平行な直線部１とその両端間を連結する湾曲部３とを有し、湾曲部３が僅かに塑性変形されて、そこに湾曲偏平部3aを有する。
このような蛇行チューブ４のＵ字状部分をプレートフィン８の長孔13に圧入して熱交換器を完成する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６１３４６号公報
【特許文献２】特開２００７−９３０３６号公報
【特許文献３】特開２００４−１１６８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１２（Ａ）に示す熱交換器は、そのプレートフィン８に長孔13が形成され、そのスリット部13bの幅が広いため、その分だけ、放熱面積が狭くなり、熱交換性能が低下する。
また、そのスリット部13bに挿入される蛇行チューブ４の湾曲部３を偏平に形成して、湾曲偏平部3aを設けた場合、図１２（Ｂ）の如く、その直線部１と湾曲偏平部3aとの境近傍において直線部１の側壁1aよりも湾曲偏平部3aの側縁3bが外側に突出する。そのため、蛇行チューブ４をプレートフィン８の長孔13に挿入する際、その側縁3bと長孔13の孔部13aの孔縁部とが干渉し、蛇行チューブ４をプレートフィン８に円滑に圧入し難い欠点があった。
そこで本発明は、係る問題点を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の本発明は、断面円形のチューブを一定のピッチで蛇行状に曲折して、互いに平行な直線部(1)と、その直線部(1)の両端で隣り合う直線部(1)の間が互いに連結される湾曲部(3)とを形成すると共に、直線部の一方側の湾曲部(3)を断面偏平に塑性変形して、そこに湾曲偏平部(3a)を有する蛇行チューブ(4)を形成する工程と、
少なくとも一対の孔(5)を前記ピッチの間隔で離間してプレートに形成すると共に、それぞれの孔(5)の孔縁部を立ち上げて一対の短筒部(6)を形成し且つ、その一対の短筒部(6)の対向側の筒壁をその全高さに渡って欠切して、一対の筒壁欠切部(6a)を形成し、その一対の筒壁欠切部(6a)どうしが連通するように、その筒壁欠切部(6a)の幅より狭く且つ、前記湾曲偏平部(3a)の厚みより狭いスリット(7)を入れ、さらに、前記スリット(7)の両端から、そのスリット(7)に直交してプレートに横スリット(7a)を形成する工程を設けて、多数の同一形状のプレートフィン(8) を形成する工程と、
多数の前記プレートフィン(8)を厚み方向に積層し、前記蛇行チューブ(4)をその前記湾曲偏平部(3a)側から、積層された各プレートフィン(8)の一対の短筒部(6)および筒壁欠切部(6a)ならびにスリット(7)に圧入して、前記スリット(7)の幅を拡開すると共に、そのスリット(7)の近傍を塑性変形する工程と、
その圧入工程の後に、前記蛇行チューブ(4)内に流体圧を加えて、そのチューブの直線部(1)および湾曲部(3)(3a)を拡管する工程と、を具備する熱交換器の製造方法である。
【０００６】
請求項２に記載の本発明は、断面円形のチューブを一定のピッチで蛇行状に曲折して、互いに平行な直線部(1)と、その直線部(1)の両端で隣り合う直線部(1)の間が互いに連結される湾曲部(3)とを形成すると共に、直線部の一方側の湾曲部(3)を断面偏平に塑性変形して、そこに湾曲偏平部(3a)を有する蛇行チューブ(4)を形成する工程と、
少なくとも一対の孔(5)を前記ピッチの間隔で離間してプレートに形成すると共に、それぞれの孔(5)の孔縁部を立ち上げて一対の短筒部(6)を形成し且つ、その一対の短筒部(6)の対向側の筒壁をその全高さに渡って欠切して、一対の筒壁欠切部(6a)を形成し、その一対の筒壁欠切部(6a)どうしが連通するように、その筒壁欠切部(6a)の幅より狭く且つ、前記湾曲偏平部(3a)の厚みより狭いスリット(7)を入れ、さらに、前記スリット(7)の幅方向両側に二分された一対の平坦部(10)の該スリット側縁部を全長に渡り、横断面への字状にその平坦面に対して前記短筒部と逆側に曲折して、そこに折り曲げ縁部(10a)を形成して、多数の同一形状のプレートフィン(8) を形成しする工程と、
多数の前記プレートフィン(8)を厚み方向に積層し、前記蛇行チューブ(4)をその前記湾曲偏平部(3a)側から、積層された各プレートフィン(8)の一対の短筒部(6)および筒壁欠切部(6a)ならびにスリット(7)に圧入して、前記スリット(7)の幅を拡開すると共に、そのスリット(7)の近傍を塑性変形する工程と、
その圧入工程の後に、前記蛇行チューブ(4)内に流体圧を加えて、そのチューブの直線部(1)および湾曲部(3)(3a)を拡管する工程と、を具備する熱交換器の製造方法である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２において、
一対の前記短筒部(6)の対向側の筒壁をその全高さに渡って欠切して、一対の筒壁欠切部(6a)を形成した後に、その一対の筒壁欠切部(6a)どうし連通するように、プレートの材料の切除を伴わない、切目よりなるスリット(7)を形成したことを特徴とする熱交換器の製造方法である。
【０００７】
請求項４に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
前記湾曲偏平部(3a)を形成する工程で、その湾曲偏平部(3a)の幅方向両側縁(3b)がそれに連結する一対の直線部(1)の外側の側縁(1a)より突出しないように形成した熱交換器の製造方法である。
【０００８】
請求項５に記載の本発明は、請求項４において、
前記湾曲偏平部(3a)と一対の直線部(1)との境を平面ハの字状に形成した熱交換器の製造方法である。
【０００９】
請求項６に記載の本発明は、請求項１〜請求項５のいずれかの製造方法により製造された熱交換器である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の熱交換器の製造方法は、蛇行チューブ４を多数の同一形状のプレートフィン８に圧入するものにおいて、そのプレートフィン８が互いに離間した一対の短筒部６を有し、その短筒部６の対向側の筒壁に筒壁欠切部6aが形成され、筒壁欠切部6aどうしを連通するスリット７が筒壁欠切部6aの幅より狭く形成され、そこに蛇行チューブ４の湾曲偏平部3aが圧入されるようにしたから、蛇行チューブ４全体を容易に多数のプレートフィン８の積層体に圧入することができる。それと共に、スリット７の幅が従来のものに比べて狭いので、伝熱面積が広くなり、性能の良い熱交換器となる。
さらに、蛇行チューブ４を圧入した後に、蛇行チューブ４内に流体圧を加えてその直線部１および湾曲部３を拡開するように構成したから、湾曲偏平部3aを円形に戻して蛇行チューブ４内の流体の流通を良好にし得る。それと共に、蛇行チューブ４の外周とプレートフィン８の短筒部６との間を密着させ、両者間の熱伝達を良好に維持できる。
そして、前記スリット(7)の両端から、そのスリット(7)に直交してプレートに一対の横スリット(7a)を形成したので、各スリット(7)(7a)で囲まれたプレートの部分が塑性変形し易くなるため、蛇行チューブ４全体をさらに容易に多数のプレートフィン８の積層体に圧入することができる。
また、請求項２に記載のように、スリット(7)の幅方向両側に二分された一対の平坦部(10)の該スリット側縁部を全長に渡り、横断面への字状にその平坦面に対して前記短筒部と逆側に曲折して、そこに折り曲げ縁部(10a)を形成しの場合には、各スリット(7)(7a)で囲まれたプレートの部分が塑性変形し易くなるため、蛇行チューブ４全体を容易に多数のプレートフィン８の積層体に圧入することができる。
上記構成において、湾曲偏平部3aと一対の直線部１との境を平面ハの字状に形成することができる。この場合には、容易に湾曲偏平部3aの側縁3bを直線部１の側壁1aより突出しないようにすることができる。
【００１１】
上記構成において、スリット７をプレートの材料の切除を行わない切目によって形成することができる。この場合には、放熱面積を最大限に利用でき、さらに熱交換性能が向上する。
【００１２】
上記構成において、蛇行チューブ４の湾曲偏平部3aを形成する工程で、その湾曲偏平部3aの幅方向の両側縁3bをそれに連結する一対の直線部１の外側の側壁1aより突出しないように形成することができる。この場合には、蛇行チューブ４をプレートフィン８に圧入するに際し、湾曲偏平部3aの側縁3bがプレートフィン８の短筒部６と干渉することがなく、円滑に圧入することができる。
【００１３】
上記構成において、湾曲偏平部３ａと一対の直線部１との境を平面ハの字状に形成することができる。この場合には、容易に湾曲偏平部３ａの側縁３ｂを直線部１の側壁１ａより突出しないようにすることができる。
【００１４】
また、上記何れかの製造方法により製造された熱交換器は、伝熱面積が大きく、性能の良い熱交換器となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明の対象とする熱交換器のプレートフィン８の要部斜視図であり、図２は同平面図、図３は図２のIII−III矢視断面図、図４は本熱交換器の製造方法の説明図、図５は同熱交換器の蛇行チューブ４の要部を示し、図６は図５のVI−VI矢視断面略図、図７は図４において蛇行チューブ４をプレートフィン８に圧入後の状態を示し、図８は図７のVIII−VIII矢視断面略図であり、図９は本熱交換器を組み立てた後の工程を示す説明図である。
本発明の熱交換器およびその製造方法の最大の特徴は、プレートフィン８の形状または構造である。このプレートフィン８は、図１〜図３に示す如く、少なくとも一対の孔５が互いに離間して設けられ、その孔５の孔縁部が立ち上げ形成されて短筒部６を構成する。
【００１６】
短筒部６の先端縁には、鍔部6bが半径方向外方へ突出形成されている。そして、その一対の短筒部６の対向側の側壁が全高さに渡って欠切され、そこに一対の筒壁欠切部6aが形成されている。さらに、筒壁欠切部6aの根元部には抜き穴部6cが設けられている。この抜き穴部6cの幅は、筒壁欠切部6aの周方向の幅に一致し、プレートフィン８の長手方向に僅かだけ形成されている。そして、各抜き穴部6cの中央位置において、この例では切目からなるスリット７が一対の抜き穴部6c間に形成され、それがフィンの板厚分を貫通する。さらに、そのスリット７の両端から、そのスリット７に直交してプレートに一対の横スリット7aが各抜き穴部6cの幅より広く形成される。この例ではその横スリット7aが折り曲げ線９まで延在する。なお、この横スリット7aは、省略することもできる。
また、短筒部６の根元部には凹陥部２が設けられ、その凹陥部２を除き、プレートフィン８の横断面は、図１の如く、低い台形状に曲折されている。
【００１７】
このようなプレートフィン８を形成するには、一例として次のようにして製造することができる。薄いアルミニューム板等のフィンシートに定間隔に浅い筒状の絞り加工を形成すると共に、それ以外の部分を横断面台形状に形成する。次いで、絞り加工部分にさらに短筒部形成用の絞り加工を施し、その絞り先端の底部を孔抜きする。次いで、その筒状部の先端縁をフレア加工し、鍔部6bを形成する。次いで、一対の短筒部６の対向側の筒壁欠切部6aおよび抜き穴部6cを切り取る。次いで、一対の抜き穴部6c間に切目からなるスリット７および、そのスリット７の両端に、それに直交して横スリット7aを折り曲げ線９まで形成する。
次に、蛇行チューブ４は、図４の如く、断面円形のチューブを一定のピッチで蛇行状に曲折する。この蛇行のピッチ間隔は、図１および図２におけるプレートフィン８の一対の孔５のピッチと同一である。
【００１８】
このようにして互いに平行な直線部１と、隣り合う直線部１の間が互いに連結される湾曲部３とを形成する。次いで、直線部１の一方側の湾曲部３のみを断面偏平に塑性変形して、そこに湾曲偏平部3aを形成する。この湾曲偏平部3aは、図５に示す如く、その湾曲偏平部3aと直線部１との境を平面ハの字状に形成する。このように湾曲偏平部3aを形成するのは、その幅が直線部１の直径よりも大きくなるので、湾曲偏平部3aの側縁3bが直線部１の側壁1aより突出しないようにしたものである。仮に、この側縁3bが湾曲偏平部3aより突出すると、蛇行チューブ４をプレートフィン８に挿入するときその側縁3bがプレートフィン８の孔５の孔縁部と干渉し、円滑な挿入ができないからである。そこで、湾曲偏平部3aの側縁3bが直線部１の側壁1aよりｔ内側に位置するようにしたものである。
【００１９】
このように形成された蛇行チューブ４と多数のプレートフィン８とを組み立てるには、次のようにする。
先ず、図４に示す如く、多数の同一形状のプレートフィン８を積層する。このとき、プレートフィン８の間隔は短筒部６の高さに一致する。次いで、蛇行チューブ４の湾曲偏平部3a側を各プレートフィン８の短筒部６側に対向させ、蛇行チューブ４の各湾曲偏平部3aをスリット７に圧入し、次いで、各直線部１を短筒部６に挿通する。すると、図７および図８に示す如く、スリット７（図１，図２）と横スリット7aで囲まれた平坦部10の平面コ字状部が拡開されると共に、それが下方に変形して、図８の如く変形ルーバ11が形成される。この変形ルーバ11は、プレートフィン８の平面方向から流通する空気流14に対して、その気流を分断し、それによる前縁効果を生じさせ、熱交換を促進させるものとなる。また、この変形ルーバ11の変形は、元の平坦部10が蛇行チューブ４の湾曲偏平部3aを通過させるときに生じ、必要最小限度であり、それにより空気の流通抵抗の増加を最小限度にする。
【００２０】
なお、図１および図２において、筒壁欠切部6aの周方向の幅は蛇行チューブ４の湾曲偏平部3aの厚みと同一または僅かに大に形成される。また、スリット７はこの例では板材の切り落としのない切目で形成されているが、それに代えて僅かな幅で打ち抜いても良い。この場合には、その幅は蛇行チューブ４の湾曲偏平部3aの厚みよりも狭くする。
【００２１】
次いで、図９の如く組み立てられた熱交換器12の蛇行チューブ４の一端を栓16で閉塞すると共に、蛇行チューブ４の他端から高圧の液体15を蛇行チューブ４内に圧入して、蛇行チューブ４全体を拡管する。それによって、直線部１とプレートフィン８の短筒部６とが密着すると共に、蛇行チューブ４の湾曲偏平部3aが断面円形に形成され、蛇行チューブ４の内部における熱交換媒体の圧力損失を低減する。
次に、図１０および図１１に示すプレートフィン８は、本発明の他の製造方法の実施の形態を示し、図２，図３のプレートフィン８との違いは、その平面10のスリット７の両縁部を図において、下側に折り曲げた折り曲げ縁部10aを有する点である。この折り曲げ縁部10aの存在により、そこに、蛇行チューブ４の湾曲部３をより圧入し易くするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の対象とする熱交換器に用いられるプレートフィン８の要部斜視図。
【図２】同平面図。
【図３】図２のIII−III矢視断面図。
【図４】本熱交換器の製造方法の説明図。
【００２３】
【図５】同熱交換器の蛇行チューブ４の要部を示す説明図。
【図６】図５のVI−VI矢視断面略図。
【図７】プレートフィン８に蛇行チューブ４を圧入した状態を示す要部平面図。
【図８】図７のVIII−VIII矢視断面略図。
【００２４】
【図９】本熱交換器の製造方法の最終工程を示す説明図。
【図１０】本発明の対象とする熱交換器に用いられるプレートフィン８の他の例を示す平面図。
【図１１】図１０のXI−XI矢視断面略図。
【図１２】従来型熱交換器の要部組立図およびＢ部拡大図並びにプレートフィン８の平面図。
【符号の説明】
【００２５】
１  直線部
1a  側壁 
２  凹陥部
３  湾曲部
3a  湾曲偏平部
3b  側縁
【００２６】
４  蛇行チューブ
５  孔
６  短筒部
6a  筒壁欠切部
6b  鍔部
6c  抜き穴部
７  スリット
7a  横スリット 
【００２７】
８  プレートフィン
９  折り曲げ線
10  平面
10a  折り曲げ縁部
11  変形ルーバ
12  熱交換器
【００２８】
13  長孔
13a  孔部
13b  スリット部
14  空気流
15  液体
16  栓
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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