(57)【要約】【課題】耐圧強度が良好で薄肉化が容易な扁平チューブを提供する。【解決手段】単穴チューブ材１０の一側面の一部がチューブ材全長に亘り陥入して形成された連結用凹部１１と、隣接する単穴チューブ材１０の一側面の一部がチューブ材全長に亘り突出して形成された連結用凸部１２とが嵌合して単穴チューブ材１０、１０同士が連結されて多穴構造の扁平チューブ１とする。前記単穴チューブ材は、内部空間を確保するようにして一枚の板材を折り曲げ、両先端側を互いに対面接触させて構成する。薄板を用いて耐圧強度が高い多穴構造の扁平チューブを得ることができ、内容積も材料量に見合う十分な大きさが得られる。犠牲材側とフラックスとの接触を回避でき、ろう付け不良を招くことなく犠牲材にＭｇを含有させて高強度化を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単穴チューブ材の一側面の一部がチューブ材全長に亘り陥入して形成された連結用凹部と、隣接する単穴チューブ材の一側面の一部がチューブ材全長に亘り突出して形成された連結用凸部とが嵌合して前記単穴チューブ材同士が連結されて多穴構造とされていることを特徴とする多穴扁平チューブ。
【請求項２】
前記単穴チューブ材は、内部空間を確保するようにして一枚の板材が折り返され、両先端側を互いに対面接触させて構成されていることを特徴とする請求項１記載の多穴扁平チューブ。
【請求項３】
前記単穴チューブ材は、前記折り返し部分の前記板材が内側に陥入して前記連結用凹部が形成されていることを特徴とする請求項２記載の多穴扁平チューブ。
【請求項４】
前記単穴チューブ材は、前記対面接触をさせた両先端側によって前記連結用凸部が形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の多穴扁平チューブ。
【請求項５】
前記単穴チューブ材は、板材の先端側が内側に重ねるように折り返され、両先端の折り返し部分同士が対面接触して前記連結用凸部が形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の多穴扁平チューブ。
【請求項６】
前記単穴チューブ材は、表面側にろう材、内面側に犠牲材、内層に芯材が位置するように積層されたクラッド材からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の多穴扁平チューブ。
【請求項７】
単穴チューブ材本体の一側面の一部がチューブ材全長に亘って陥入して、他の単穴チューブ本体の一側面の一部にチューブ材全長に亘って形成した連結用凸部が嵌合される連結用凹部が形成されていることを特徴とする多穴扁平チューブ用単穴チューブ材。
【請求項８】
単穴チューブ材本体の一側面の一部がチューブ材全長に亘って突出して、他の単穴チューブ本体の一側面の一部にチューブ材全長に亘って形成した連結用凹部が嵌合する連結用凸部が形成されていることを特徴とする多穴扁平チューブ用単穴チューブ材。
【請求項９】
単穴チューブ材本体の一側面の一部がチューブ材全長に亘って突出して隣接する単穴チューブ材の連結用凹部が嵌合する連結用凸部が形成され、他側面の一部がチューブ材全長に亘って陥入して隣接する単穴チューブ材の連結用凸部が嵌合する連結用凹部が形成されていることを特徴とする多穴扁平チューブ用単穴チューブ材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラジエータ、コンデンサ等のろう付工法により製造される自動車熱交換器に好適な多穴扁平チューブおよび該多穴扁平チューブの製造に用いられる多穴扁平チューブ用単穴チューブ材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用熱交換器のチューブ材にはＪＩＳ３００３合金などを芯材とし、その片面に犠牲材としてＪＩＳ７０７２合金などを、さらに他の片面にろう材としてＪＩＳ４０４５合金などをクラッドした複合材をパイプ状に形成し、突合せ部を高周波加熱により接合する、電縫チューブが使用されていた。また、図５（ａ）に示すように、押出加工によって製造される押出多穴管２０が提案され、実用に供されている。
【０００３】
ところで近年は熱交換器の軽量化、コスト低減を目的とし、使用部材、特にチューブ材は薄肉化の傾向にある。しかし、前記電縫チューブは成形性の問題から薄肉化の限界が０．２０ｍｍ程度である。これ以下の板厚では造管難易度が増し、量産性が低下する。また、０．２０ｍｍ厚以下程度へ薄肉化が進むと、単管である為、熱交換器チューブとしての耐圧強度が不足する可能性がある。また、上記押出多穴管は、多穴構造により耐圧強度を高めることが可能であるが、押出技術上、薄肉化が困難である。
【０００４】
また、多穴構造を得るものとして、図５（ｂ）に示すように、扁平チューブ２１内にインナーフィン２２を挿入したものが提案されている。しかし、チューブ内へのインナーフィン２２の挿入工程は作業に困難性を伴い生産性を下げる。特に薄肉小径化されたチューブでは、生産性低下は顕著になる。
【０００５】
このような状況において、チューブの薄肉化を実現するため、図５（ｃ）に示すようにチューブ材の犠牲材が内側にしてチューブ材２３をＢ型形状に折り曲げ、それら両側部をろう付により接合してなるチューブ２４が提案され（例えば特許文献１参照）、昨今では主流になりつつある。
【０００６】
また、内部空間が得られるように板材２５を折り曲げて先端側を接合するとともに、板面に所定間隔で内側に突き出すビード２６を成形し、該ビード２６の先端部を対面する板材２５の内面に当接させることで、多穴構造とするチューブ２７およびその製造方法が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−２７７１６６号公報
【特許文献２】特開平１１−６３８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、チューブの薄肉化にあたっては肉厚減少分に見合うように素材強度を高める必要がある。前記電縫チューブでは、内面側となる犠牲材にＭｇやＳｉを添加し、ろう付熱処理時の拡散を利用して芯材の強度向上を図るとともに、犠牲材そのものの強度も向上させる手法等が提案されている。しかし、Ｂ形形状にしてろう付する前記チューブでは犠牲材が接合面となるため、Ｍｇを含有する犠牲材を用いるとチューブ合わせ部（内柱）先端と犠牲材（Ｍｇ含有層）との接合部で、フラックスとＭｇが反応してフラックスが不活性となり、ろう付不良を起こす場合がある。この事情から、前記チューブでは高強度なＭｇ添加合金は使用できない。
【０００８】
また、板材を折り曲げて多穴構造とする前記チューブでは、使用する材料量に対し形成される流路断面積が小さく、材料コスト、熱交換器軽量化に不利である。また、ビードの形成に伴ってチューブ外面に形成される溝は、熱交換器製造のろう付工程でヘッダー等のろう流動箇所となり、チューブのエロージョンやヘッダーろうの不足によるろう付不良の原因となる。
【０００９】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、耐圧強度に優れ、薄肉軽量化が可能な多穴扁平チューブおよび該多穴扁平チューブの製造に用いる多穴扁平チューブ用単穴チューブ材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】
【００１０】
すなわち、本発明の多穴扁平チューブのうち、第１の本発明は、単穴チューブ材の一側面の一部がチューブ材全長に亘り陥入して形成された連結用凹部と、隣接する単穴チューブ材の一側面の一部がチューブ材全長に亘り突出して形成された連結用凸部とが嵌合して前記単穴チューブ材同士が連結されて多穴構造とされていることを特徴とする。
【００１１】
第２の本発明の多穴扁平チューブは、前記第１の本発明において、前記単穴チューブ材は、内部空間を確保するようにして一枚の板材が折り返され、両先端側を互いに対面接触させて構成されていることを特徴とする。
【００１２】
第３の本発明の多穴扁平チューブは、前記第２の本発明において、前記単穴チューブ材は、前記折り返し部分の前記板材が内側に陥入して前記連結用凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
第４の本発明の多穴扁平チューブは、前記第２または第３の本発明において、前記単穴チューブ材は、前記対面接触をさせた両先端側によって前記連結用凸部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
第５の本発明の多穴扁平チューブは、前記第２〜第４の本発明のいずれかにおいて、前記単穴チューブ材は、板材の先端側が内側に重ねるように折り返され、両先端の折り返し部分同士が対面接触して前記連結用凸部が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
第６の本発明の多穴扁平チューブは、前記第１〜第５の本発明のいずれかにおいて、前記単穴チューブ材が、表面側にろう材、内面側に犠牲材、内層に芯材が位置するように積層されたクラッド材からなることを特徴とする。
【００１６】
第７の本発明の多穴扁平チューブ用単穴チューブ材は、単穴チューブ材本体の一側面の一部がチューブ材全長に亘って陥入して、他の単穴チューブ本体の一側面の一部にチューブ材全長に亘って形成した連結用凸部が嵌合される連結用凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
第８の本発明の多穴扁平チューブ用単穴チューブ材は、単穴チューブ材本体の一側面の一部がチューブ材全長に亘って突出して、他の単穴チューブ本体の一側面の一部にチューブ材全長に亘って形成した連結用凹部が嵌合する連結用凸部が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
第９の本発明の多穴扁平チューブ用単穴チューブ材は、単穴チューブ材本体の一側面の一部がチューブ材全長に亘って突出して隣接する単穴チューブ材の連結用凹部が嵌合する連結用凸部が形成され、他側面の一部がチューブ材全長に亘って陥入して隣接する単穴チューブ材の連結用凸部が嵌合する連結用凹部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
すなわち、本発明の多穴扁平チューブによれば、単穴チューブ材の一側面の一部がチューブ材全長に亘り陥入して形成された連結用凹部と、隣接する単穴チューブ材の一側面の一部がチューブ材全長に亘り突出して形成された連結用凸部とが嵌合して前記単穴チューブ材同士が連結されて多穴構造とされているので、耐圧強度が高い多穴構造の扁平チューブが容易に得られ、穴数も任意に設定することができる。また、製造上の制約が少なく、薄肉化も容易である。
【００２０】
また、本発明の他の形態の多穴扁平チューブによれば、前記単穴チューブ材が、内部空間を確保するようにして一枚の板材を折り返し、両先端側を互いに対面接触させて構成されているので、薄板を用いて耐圧強度が高い多穴構造の扁平チューブを得ることができ、内容積も材料量に見合う十分な大きさを得ることができる。また、犠牲材側とフラックスとの接触を回避することができるので、ろう付け不良を招くことなく、犠牲材にＭｇを含有させて高強度化を図ることが可能になる。
【００２１】
さらに、本発明の多穴扁平チューブ用単穴チューブ材によれば、単穴チューブ材本体の一側面の一部に、他の単穴チューブ本体の一側面の一部にチューブ材全長に亘って形成した連結用凸部が嵌合される連結用凹部がチューブ材全長に亘って陥入して形成され、または／および、単穴チューブ材本体の一側面の一部に、他の単穴チューブ本体の一側面の一部にチューブ材全長に亘って陥入して形成した連結用凹部に嵌合させる連結用凸部がチューブ材全長に亘り形成されているので、該単穴チューブ材同士を連結して容易に多穴扁平チューブを得ることができる。前記連結用凸部と連結用凹部とは、単穴チューブ材表面のろう材によって確実にろう付けされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施形態１）
以下に、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示される複数の多穴扁平チューブ用の単穴チューブ材１０…１０は、同一形状からなり、全体が断面扁平矩形状で内部が空隙からなり、チューブ材本体１０ａの一側面の一部がチューブ材長手方向に沿って陥入して断面が角形の連結用凹部１１が形成されている。また、チューブ本体１０ａの他側面の一部では、チューブ材長手方向に沿って外側に突き出した連結用凸部１２が形成されている。連結用凸部１２は、単穴チューブ材１０の側面を構成する板材の先端側のうち、さらに先端部が側面から外側に屈曲し、この屈曲片の先端側がさらに内側に折り返されて残りの屈曲片に重ね合わされて形成される折り返し片１２ａ、１２ａ同士が対面接触することで構成されている。
【００２３】
上記連結用凹部１１と連結用凸部１２とは、それぞれ隣接する単穴チューブ材１０…１０の連結用凸部１２、連結用凹部１１と凹凸嵌合して単穴チューブ材１０…１０同士が互いに連結できるように構成されている。
【００２４】
次に、上記単穴チューブ材１０の製造工程手順を図２に基づいて説明する。
単穴チューブ材１０の製造には、ろう材、芯材、犠牲材（図示しない）が積層されたクラッド板材１００が用いられる。図では、犠牲材が上層側に位置し、ろう材が下層側に位置するものとして説明する。
上記クラッド板材１００をロールフォーミングによって順次成形を行って単穴チューブ材１０とする。先ず、クラッド材１００の中央部を図示上方側に膨出させ（工程ａ）、これを成形して断面角形状の凹部１１を形成する（工程ｂ）。次いで、クラッド板材１００の両端部を２段で上側に屈曲させ（工程ｃ〜ｅ）、端側の屈曲片を折り返して内側に重ね合わせて折り返し片１２ａとする（工程ｆ）。次いで、側面が確保されるように、上記連結用凹部１１の両端縁を基端にしてクラッド板材１００の両側をそれぞれ図示上方側に折り返し（工程ｇ〜ｈ）、遂には折り返し片１２ａ、１２ａ同士を対面接触させて凸部１２を形成する。上記工程により、単穴チューブ材本体１０ａに連結用凹部１１と連結用凸部１２が形成された単穴チューブ材１０が得られる。
【００２５】
この工程の結果、単穴チューブ材１０は、ろう材が単穴チューブ材１０の表面側に位置し、犠牲材が単穴チューブ材１０の内面側に位置することになる。
複数の単穴チューブ材１０を連結用凹部１１と連結用凸部１２との嵌合によって連結することによって図１（ｂ）に示すように多穴構造の扁平チューブ１が得られる。この扁平チューブ１は、その表面に図示しないフィンを配置し、両端側を図示しないヘッダに組み付けてろう付けすることで熱交換器を製造することができる。この際には、連結用凹部１１と連結用凸部１２とは、ろう材同士が接触しているので、上記ろう付けに際し、該ろう材がろうを形成し、隣接する単穴チューブ１０、１０同士を確実に接合する。また、連結用凸部１２では、折り返し片１２ａ、１２ａ同士の接触において接触面がろう材になるので、同じく上記ろう付けによってろうが形成され、折り返し片１２ａ、１２ａ同士が確実に接合される。これにより接合部での冷媒の液漏れなどを確実に防止して耐圧強度に優れたチューブとすることができる。
また、犠牲材とフラックスとの接触が殆どなく、犠牲材にＭｇを含有する場合にも、ろう付け不良を招くおそれがない。
【００２６】
なお、本発明としては、折り返し片１２ａ、１２ａを有さず、クラッド板材の先端側が犠牲材同士を対面するように接触させたものであってもよい。また、効率よく単穴チューブ材を製造する工程としてロールフォーミングを示したが、本発明としては単穴チューブ材の製造方法がこれに限定されるものではなく、プレスなどを組み合わせて製造など、他の製造方法を採用することも可能である。
【００２７】
（実施形態２）
上記実施形態では、同一形状の単穴チューブ材１０を連結することで扁平チューブ１を得たが、扁平チューブ１の両側側で凹凸形状が生じないように、扁平チューブの両側に配置する単穴チューブ材の形状を内側の単穴チューブ材と異なるものとしてもよい。
図３は、この実施形態の扁平チューブ２を示すものである。内側の単穴チューブ材には、上記実施形態１と同様に、単穴チューブ材１０を用い、単穴チューブ材１０の連結用凹部１１に嵌合する連結用凸部１２を有する単穴チューブ材１５と、単穴チューブ材１０の連結用凸部１２と嵌合する連結用凹部１１を有する単穴チューブ材１６とを用いる。これら単穴チューブ材１５、１０、１６を連結することで扁平チューブ２が得られる。これら単穴チューブ材１５、１６は、上記実施形態１と同様に、クラッド材のロールフォーミングなどにより製造することができる。
【００２８】
単穴チューブ材１５は、折り返し部分に凹部を形成することなく、他側面側に連結用凸部１２を形成する。これにより連結用凸部１２が形成されている側面とは異なる側面側に凹凸がない形状とすることができる。また、単穴チューブ材１６は、折り返し部分に連結用凹部１１を形成するとともに、クラッド材の先端側を、単穴チューブ側面から内側に折り曲げて折り曲げ部分を互いに対面接触させたものとする。これにより連結用凹部１１が形成されている側面と異なる側面側に凹凸がない形状とすることができる。なお、図３では、単穴チューブ材１０の数は一つとして示しているが、その数は必要に応じて２以上の任意の数とすることができる。また、単穴チューブ材１０を用いずに、単穴チューブ材１５と単穴チューブ材１６とを連結用凹部１１と連結用凸部１２との嵌合により連結して扁平チューブを得るものであってもよい。
【００２９】
（実施形態３）
上記各実施形態では、各単穴チューブ材の全体形状を角筒状にすることで、全体としても角筒形状の扁平チューブが得られている。但し、多穴扁平チューブの両側に位置する単穴チューブ材の形状を変えることで、多穴扁平チューブ全体の形状を変えることができる。
【００３０】
図４は、この実施形態の扁平チューブ３を示すものである。内側の単穴チューブ材には、上記実施形態１と同様に、単穴チューブ材１０を用い、一側端側の単穴チューブ材１０の連結用凹部１１に嵌合する連結用凸部１２を有する単穴チューブ材１７と、他側端側の単穴チューブ材１０の連結用凸部１２が嵌合される連結用凹部１１を有する単穴チューブ材１８とを用いてこれらを連結することで扁平チューブ３を得ている。これら単穴チューブ材１７、１８は、上記実施形態１と同様に、クラッド材のロールフォーミングなどにより製造することができる。
【００３１】
単穴チューブ材１７は、折り返し部分に凹部を形成することなく湾曲面で形成し、他側面側は、上記単穴チューブ材１０と同様にして連結用凸部１２を形成する。単穴チューブ材１８は、上記単穴チューブ材１０と同様に折り返し部分に連結用凹部１１を形成し、他側面側は、湾曲形状としてクラッド板材の先端側を側面から内側に屈曲させ、屈曲片同士を対面接触させてチューブ形状としている。
これらの単穴チューブ材１７、単穴チューブ材１０、単穴チューブ材１８同士を上記連結用凹部１１と連結用凸部１２との嵌合によって連結することで、全体としては両側面が湾曲形状を有する扁平チューブ３が得られる。
【実施例１】
【００３２】
以下に、本発明の実施例を説明する。
表１に示すチューブ造管用材料を準備し、それぞれ流路断面積がほぼ等しくなるような条件にて、実施形態１に示す多穴扁平チューブと従来技術におけるＢ型断面形状（図５（ｃ））の多穴扁平チューブを作製した。
尚、本発明のチューブについては、単穴チューブ材の寸法を変更し、２連及び３連結組合せによって同一流路断面積のチューブを作製し評価した。
【００３３】
成形したチューブとフィンおよびヘッダープレートを組み合わせてノコロックフラックスを約５ｇ／ｍ２塗布した後、高純度窒素ガス雰囲気中でろう付熱処理（６００℃）を行ない、熱交換器を作製した（チューブ幅：１５．５ｍｍ、チューブ段数：３６段、コアサイズ…３３０ｍｍ長×３６０ｍｍ幅）。
その後、作製したラジエータに０．５⇔１５０ｋＰａの繰り返し加圧試験を実施し、チューブに破断が発生するまでの回数を測定した。その結果を表２に示した。
【００３４】
Ｂ型断面形状のチューブの場合、チューブ内柱部に１ケ所でも接合不良があれば、破断までの回数は著しく低下するため、本試験によりろう付性の評価が可能となる。
表２に示されるように、上記各供試材は、板厚０．２０ｍｍでの製造が可能であり、薄肉化が達成されている。さらに、本発明のチューブでは、加圧試験による破断までに相当回数での加圧繰り返しが可能であり、耐圧性能に優れていた。一方、Ｂ型断面形状のチューブでは、比較的早期に破断が生じており、耐圧性能が不十分であった。
【００３５】
【表１】
2009162447.tif 000003
【００３６】
【表２】
2009162447.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態における単穴チューブ材および多穴扁平チューブを示す図である。
【図２】同じく、単穴チューブ材の製造工程を示すフロー図である。
【図３】本発明の他の実施形態における単穴チューブ材および多穴扁平チューブを示す図である。
【図４】同じく、さらに他の実施形態における単穴チューブ材および多穴扁平チューブを示す図である。
【図５】従来の多穴扁平チューブを示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１、２、３    扁平チューブ
１０、１５、１６、１７、１８    単穴チューブ材
１１    連結用凹部
１２    連結用凸部
１２ａ  折り返し片
【図１】
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【図２】
2009162447.tif 000006
【図３】
2009162447.tif 000007
【図４】
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【図５】
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