(57)【要約】【課題】フィンと接合して熱交換器を構成する熱交換器用扁平管であり、フィンとの接触を確実にして、熱交換性能の高い熱交換器を構成できる扁平管を提供する。【解決手段】外周を構成する周壁４の内側空間に複数の内部流路６が幅方向に間隔をおいて平行に設けられるとともに、周壁４の幅方向を成す長辺部の表面７のうねりが１０μｍ以下とされており、目標とする断面形状に対して幅方向で小さく、かつ高さ方向で大きくなるように押出管を押出成形し、この押出管を幅方向にローラで矯正して幅方向の寸法を更に小さくした後に、高さ方向にローラで矯正して高さ方向に小さくしつつ幅方向に広げるように成形して製造される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金からなり、外周を構成する周壁の内側空間に複数の内部流路が幅方向に間隔をおいて平行に設けられるとともに、前記周壁の幅方向を成す長辺部の表面のうねりが１０μｍ以下とされていることを特徴とする熱交換器用扁平管。
【請求項２】
請求項１記載の熱交換器用扁平管の製造方法であって、目標とする断面形状に対して幅方向で小さく、かつ高さ方向で大きくなるように押出管を押出成形し、この押出管を幅方向にローラで矯正して幅方向の寸法を更に小さくした後に、高さ方向にローラで矯正して高さ方向に小さくしつつ幅方向に広げるように成形することにより、目標とする断面形状に矯正することを特徴とする熱交換器用扁平管の製造方法。
【請求項３】
前記扁平管に対する幅方向の矯正と高さ方向の矯正とを２回以上繰り返して実施することを特徴とする請求項２記載の熱交換器用扁平管の製造方法。
【請求項４】
フィンに形成した溝又は孔に請求項１に記載の熱交換器用扁平管が嵌合状態に組み立てられていることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面にフィンが接合されて熱交換器を構成する熱交換器用扁平管及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用、建物用の空調装置あるいは冷蔵庫や冷凍庫等に用いられている熱交換器として、アルミニウム合金の押出成形によって形成した管（チューブ）を多数の板状フィンに串刺しするように嵌合したものが知られている。このような方法で接合されるフィンと管とは、両者の熱交換を十分に行うために互いが確実に接触する必要がある。また、冷媒が流れる管としては丸パイプが主流であったが、近年では、熱交換性能を上げるために複数の穴が開いた扁平管が検討されている。
【０００３】
このような扁平管の外形を成形するものとして、例えば、特許文献１のサイジング装置がある。このサイジング装置は、金属管の両端を所定外径にサイジングするために用いられ、金属管を金属管支持手段によって上下から挟持し、左右から金属管にダイスを押圧させて成形する構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１３６１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、扁平管においてフィンとの接触が最も多くなる部分は断面形状において長辺となる表面である。このため、この長辺部の表面形状が熱交換性能に大きく影響を与えることになる。
従来の扁平管においては、扁平管を切断したときの各断面形状における幅や高さは精度良く管理されているが、長辺部の表面形状は詳細な管理はされていなかった。この表面部は、フィンの切込み部分への嵌合部位であることから、フィンと扁平管とが十分に接触しない状態で扁平管が嵌合されることがあり、そのような熱交換器では、熱交換性能が設計どおりに得られないという問題が生じる。
特許文献１記載のサイジング装置では、扁平管の表面形状を全長にわたって矯正することは難しい。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、フィンと接合して熱交換器を構成する熱交換器用扁平管であり、フィンとの接触を確実にして、熱交換性能の高い熱交換器を構成できる扁平管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】
本発明の熱交換器用扁平管は、アルミニウム合金からなり、外周を構成する周壁の内側空間に複数の内部流路が幅方向に間隔をおいて平行に設けられるとともに、前記周壁の長辺部の表面の幅方向に沿ううねりが１０μｍ以下とされていることを特徴とする。
【０００８】
長辺部の表面のうねりを１０μｍ以下に抑えたことにより、長辺部表面の形状を平坦に近づけてこの長辺部表面とフィンとの接触長さを十分に確保することができる。このため、高い熱交換性能を有する熱交換器を得ることができる。
【０００９】
また、このような熱交換器用扁平管を製造する方法は、目標とする断面形状に対して幅方向で小さく、かつ高さ方向で大きくなるように押出管を押出成形し、この押出管を幅方向にローラで矯正して幅方向の寸法を更に小さくした後に、高さ方向にローラで矯正して高さ方向に小さくしつつ幅方向に広げるように成形することにより、目標とする断面形状に矯正することを特徴とする。
【００１０】
ローラによる矯正前の押出管の断面形状を幅方向に小さく、かつ高さ方向に大きくしておくことにより、矯正後に扁平管が目標とする断面形状の高さよりも小さくなることを抑えつつ、所定の断面形状に正確に成形することが可能になる。このとき、幅方向の矯正の後に、高さ方向の矯正をすることにより、扁平管の長辺部の表面を幅方向に高精度に矯正してうねりを小さくし、この平坦な表面の扁平管により、フィンと高い接触率で組合わせることができ、熱交換性能を高めることができる。
【００１１】
更に、本発明の製造方法において、前記扁平管に対する幅方向の矯正と高さ方向の矯正とを２回以上繰り返して実施するとよい。
幅方向及び高さ方向の矯正を２回以上実施することで、矯正を１回としたときよりも更にうねりを小さく抑えることが可能となる。
【００１２】
そして、本発明の熱交換器は、フィンに形成した溝又は孔に前記扁平管が嵌合状態に組み立てられ構成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フィンと接合して熱交換器を成す熱交換器用扁平管に関して、長辺部の表面のうねりを１０μｍ以下に小さく抑えたことで、フィンとの接触率を高くして、熱交換性能を高く安定して発揮できる熱交換器を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の熱交換器用扁平管の一実施形態を製造工程順に示す断面図であり、（ａ）は押出成形後の押出管、（ｂ）は幅方向のローラ矯正後の幅方向矯正管、（ｃ）は高さ方向のローラ矯正後の扁平管をそれぞれ示している。
【図２】図１の熱交換器用扁平管が組み込まれた熱交換器の一例を示す概略斜視図である。
【図３】図２の熱交換器の縦断面図である。
【図４】本発明の熱交換器用扁平管を矯正する装置の一例を示す模式図である。
【図５】矯正装置の他の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
この熱交換器１は、図２及び図３に示すように、熱媒としての流体を通す複数の扁平管２と、これら扁平管２が串刺し状態に嵌合することにより扁平管２の外表面に接触して熱を放散する多数のフィン３と、各扁平管２を連結するヘッダ管２１と、このヘッダ管２１を通して流体を扁平管２に供給する供給管２２及び扁平管２を経由した流体を回収する回収管２３が備えられ、扁平管２内を流通する熱媒体としての流体と、フィン３間を流通する空気との間で熱交換される構成としている。これら扁平管２、フィン３、ヘッダ管２１、供給管２２及び回収管２３は、アルミニウム合金から構成されている。
この場合、扁平管２は、長さ方向の途中で折り曲げ形成されることにより、直管部２５の間にＵ字状の曲管部２６が屈曲形成され、その直管部２５の各端部がヘッダ管２１に接続されている。このヘッダ管２１は、内部が複数に分割され、そのヘッダ管２１の両端部に供給管２２及び回収管２３が接続されていることにより、供給管２２から回収管２３に向けて各扁平管２がヘッダ管２１内を経由して順次連結状態とされ、流路が蛇行状に形成される。
【００１６】
また、扁平管２は、図１（ｃ）に示すように、幅寸法に対して高さが小さい扁平な形状であり、その外周を形成する周壁４の内側に幅方向に間隔をおいて複数の仕切り壁５が形成されていることにより、周壁４の内側空間が相互に平行な複数の内部流路６に分割された状態の、いわゆる多穴管である。
また、この扁平管２の断面形状において、周壁４の長辺部の表面７の幅方向に沿ううねり（Ｗｃｍ）が１０μｍ以下とされている。
このうねりは、ＪＩＳ  Ｂ０６１０で規定されるろ波最大うねりであり、表面測定生曲線（断面曲線）より、短い波長の表面粗さ成分（粗さ曲線Ｒ）を除去した曲線をいう。基準波長より小さな波長（カットオフ値λ＝２．５ｍｍにて設定）の表面粗さ成分（粗さ曲線Ｒ）を除去するものとする。
【００１７】
一方、フィン３は、板状に形成され、一定の間隔をおいて相互に平行に配置されており、扁平管２を部分的に嵌合する孔２８が所定間隔をおいて複数平行に形成されている。
そして、扁平管２とフィン３とは、一定間隔に並べたフィン３を串刺しするように、フィン３の孔２８内に扁平管２の直管部２５が嵌合して固定されている。
【００１８】
次いで、この熱交換器用扁平管２を製造するための製造方法について説明する。
この熱交換器用扁平管２は、押出成形の後に、矯正装置１０による矯正加工を施すことにより製造される。
先ず、押出成形においては、図示しない押出成形機により、複数の内部流路６を幅方向に相互間隔をおいて形成した押出管１１を、目標とする断面形状に対して幅方向で小さく、かつ高さ方向で大きくなるように押出成形し、これをコイル状に巻き取っておく。図１（ａ）に、押出成形後の押出管１１を示す。この押出管１１の幅寸法をＷ１、高さ寸法をＨ１とする。
【００１９】
次に、矯正装置１０により押出管１１の断面形状を目標とする断面形状に矯正加工する。
図４は、押出管１１を矯正するための矯正装置１０を示している。この矯正装置１０は、コイル状に巻き取られている押出管１１を繰り出しながら長さ方向に走行して、幅方向及び高さ方向に対をなすローラ１２，１３によって押圧しながら矯正する構成とされ、その走行方向に沿って、幅矯正ローラ１２、高さ矯正ローラ１３、レベラー１４、曲がり矯正ローラ１５の順序で配置されている。
【００２０】
幅矯正ローラ１２は、押出管１１の幅方向における左右両側に垂直に配置され、押出管１１を幅方向に挟持するように押圧して矯正する。高さ矯正ローラ１３は、押出管１１の高さ方向の上下に水平に配置され、押出管１１を高さ方向に挟持するように押圧して矯正する。
レベラー１４は、扁平管２の上下に水平な複数のローラが配置されており、扁平管２の長さ方向の反りを矯正するために用いられる。曲がり矯正ローラ１５は、扁平管２の左右両側に垂直に複数配置され、扁平管２の曲がりを矯正するために用いられる。
【００２１】
このように構成された矯正装置１０において、まず、幅矯正ローラ１２により押出管１１を幅方向に矯正する。前述したように、押出管１１は、目標とする断面形状に対して、幅方向に小さく、高さ方向に大きく形成されているから、この幅矯正ローラ１２による矯正加工により、さらに幅方向に小さく、高さ方向に大きく成形される。図１（ｂ）が幅矯正加工後の押出管１１´を示しており、このときの幅寸法をＷ２、高さ寸法をＨ２とすると、Ｗ２＜Ｗ１、Ｈ２＞Ｈ１となる。
この場合、押出管１１には幅方向に間隔をおいて複数の仕切り壁５が設けられているから、幅方向の両側部が主に加工され、幅方向の中央部は仕切り壁５が抵抗になって矯正による幅方向の押圧力が伝わりにくく、変形が小さい。このため、断面形状としては幅方向の中央部よりも両側部の高さが大きいダンベル状に成形される。
【００２２】
次に、高さ矯正ローラ１３により高さ方向に矯正する。押出管１１は高さ方向に大きく形成されていたから、幅矯正ローラ１２による矯正加工の後でも、高さ寸法Ｈ２は目標寸法よりも大きく、この高さ矯正ローラ１３により高さを圧縮するように成形され、その分、幅方向寸法も広がることになる。図１（ｃ）が高さ矯正加工後の扁平管２を示しており、その幅寸法をＷ３、高さ寸法をＨ３とすると、Ｗ３＞Ｗ２、Ｈ３＜Ｈ２となる。
【００２３】
このようにして幅矯正ローラ１２と高さ矯正ローラ１３とにより目標の断面形状に矯正加工された扁平管２は、レベラー１４で長さ方向の反りが矯正された後に、曲がり矯正ローラ１５で曲がりが矯正され、最後に、熱交換器として組み込み可能な所定長さに切断された後、折り曲げられて直管部２５及び曲管部２６が形成される。
【００２４】
以上の製造方法において、矯正前の押出管１１の寸法としては、幅方向寸法Ｗ１は目標とする寸法Ｗ３に対して９９．６％以上１００％未満、高さ方向寸法Ｈ１では目標とする寸法Ｈ３に対して１００％を超え１０２．５％以下に設定するのが好ましい。これにより、矯正後の扁平管２を目標寸法のＷ３，Ｈ３に正確に仕上げることができる。
例えば、扁平管２の製品寸法として、幅Ｗ３＝１０ｍｍ、高さＨ３＝５ｍｍの場合、矯正前の押出管１１としては、幅Ｗ１＝９．９８ｍｍ、高さＨ１＝５．０４ｍｍに設定される。
【００２５】
なお、図４の矯正装置１０では、幅方向及び高さ方向の矯正加工は１回ずつ実施する構成としたが、断面寸法等によっては複数回施すようにしてもよい。
【００２６】
また、図５に示す矯正装置３０では、第１幅矯正ローラ１２Ａ、第１高さ矯正ローラ１３Ａ、第２幅矯正ローラ１２Ｂ、第２高さ矯正ローラ１３Ｂの順序で幅方向、高さ方向の矯正を繰り返して行う構成とされている。このように、幅方向、高さ方向の矯正加工を交互に繰り返し行うことにより、この２回目の矯正加工が終了すると、目標とする断面形状の扁平管に成形される。そして、この一連の矯正加工において、幅方向の矯正の後に高さ方向の矯正がなされるので、高さ寸法を幅方向にわたって正確に形成することができ、うねりの小さい扁平管を得ることができる。
【実施例】
【００２７】
次に、本発明の実施例を比較例とともに説明する。
まず、アルミニウム合金により押出管を作製し、幅１０ｍｍ、高さ５ｍｍを目標寸法として矯正加工の程度を変えることにより、長辺部の表面のうねりの異なる種々の扁平管を作製し、フィンとの接触率を測定した。
うねりは、東京精密株式会社製の測定器「Ｓｕｒｆｃｏｍ（サーフコム）  ４８０Ａ」を用い、カットオフ値を２．５ｍｍに設定して測定した。
接触率は、扁平管とフィンとが接触すべき理論上の幅方向の長さに対して、実際にこれらが接触した幅方向の長さを測定し、その割合として求めた。
これらの結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
この表１の結果より、うねりが小さいほど接触率が高く、１０μｍ以下のうねりで接触率が９５％以上確保でき、１０μｍを超えると９０％以下の接触率となった。
熱交換性能の高さはフィンと扁平管の長辺部表面との接触率にほぼ比例すると認められるから、フィン接触率が高いほど熱交換性能が高くなると判断でき、うねりを１０μｍ以下に小さく抑えることにより、熱交換性能の高い実用的な熱交換器を得ることができる。
【００３０】
次に、矯正装置の幅矯正ローラ、高さ矯正ローラの構成を変えて表２に示す扁平管を作製し、それぞれ長辺部の表面のうねりを測定した。表２において、「幅」は幅矯正ローラ、「高さ」は高さ矯正ローラをそれぞれ示しており、矢印で順序を示し、その後の数字は矯正加工の回数を示している。例えば「（幅→高さ）×２回」は、幅矯正ローラ、高さ矯正ローラ、幅矯正ローラ、高さ矯正ローラの順に配置したことを示す。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
表２の結果から明らかなように、比較例４に示されるように、高さ矯正加工後に幅矯正加工して終了した場合には、うねりが１５μｍとなったが、幅矯正加工の後に高さ矯正加工を施した実施例の場合は、１０μｍ以下のうねりに抑えられた。しかも、（幅→高さ）の矯正加工を２回以上としたほうが１回のときよりもうねりが小さくなり、矯正加工の回数が多い方がうねりが小さくなることが確認された。
以上の結果より、先ず幅矯正ローラにより幅矯正加工し、次に高さ矯正ローラにより高さ矯正加工したときにうねりを小さくすることができ、さらに矯正加工を２回以上繰り返すことにより、うねりをより小さくすることができ、扁平管とフィンとの接触率を高くして熱交換性能を向上することができる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記においては扁平管とフィンとを嵌合により機械的に接合した熱交換器としたが、扁平管とフィンとをろう付けにより接合する形式の熱交換器の扁平管への適用も可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  熱交換器
２  扁平管
３  フィン
４  周壁
５  仕切り壁
６  内部流路
７  長辺部の表面
１０，３０  矯正装置
１１  押出管
１２，１２Ａ，１２Ｂ  幅矯正ローラ
１３，１３Ａ，１３Ｂ  高さ矯正ローラ
１４  レベラー
１５  曲がり矯正ローラ
【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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