JP2000312938A - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 潤滑油を用いないでチューブをフィンのチュ
ーブ挿入孔に密着固定できる熱交換器の製造方法を提供
する。 【解決手段】 プレートフィン３に形成したチューブ挿
入孔７に冷媒チューブ５の一部を構成する直管９を挿入
し、この直管９内に拡管部材を通して当該直管９をプレ
ートフィン３に固定する熱交換器１の製造方法におい
て、直管９を半径方向内方へ変形させて当該直管９の長
手方向に沿って延びる凹部４１を形成し、凹部４１形成
後の直管９をプレートフィン３のチューブ挿入孔７に挿
入し、拡管部材を直管９内に通すことにより当該直管を
凹部４１形成前の形状に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば冷蔵庫用エ
バポレータ、ルームクーラ用熱交換器等の熱交換器の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、アルミニウム製のフィンに形成
したチューブ挿入孔にアルミニウム製のチューブを挿入
し、このチューブ内にステンレス製の拡管ボール（拡管
部材）を通して拡管を行うことにより、当該チューブを
チューブ挿入孔の孔壁に密着固定する熱交換器の製造方
法が知られている。

【０００３】この種の熱交換器の製造方法では、フィン
のチューブ挿入孔の直径より例えば０．５ｍｍ程度細い
チューブをフィンのチューブ挿入孔に挿入し、拡管時に
は給油装置を用いて粘度の高い潤滑油をチューブ内に供
給し、拡管ボールにかかる拡管荷重を軽減させると共
に、拡管ボールへのアルミニウムの焼付きを防止してい
る。品質の安定した熱交換器を得るためには、粘度の高
い潤滑油を用いることが必要不可欠であるからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の熱交換器の製造方法では、拡管時に給油装置を
用いて粘度の高い潤滑油をチューブ内に供給しなければ
ならないという問題がある。また、拡管後にチューブ内
に粘度の高い潤滑油が残留するので、十分な洗浄能力を
有する洗浄剤を用いて残留潤滑油を洗浄する必要がある
と共に、洗浄剤として例えば塩素等を含む有機溶剤を使
用した場合には、チューブ内部に残留する塩素等を除去
しなければならない等の問題がある。

【０００５】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する問題点を解消し、潤滑油を用いないでチュ
ーブをフィンのチューブ挿入孔に密着固定できるフィン
・チューブ形の熱交換器の製造方法を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
フィンに形成したチューブ挿入孔にチューブを挿入し、
このチューブ内に拡管部材を通して、当該チューブを前
記チューブ挿入孔に密着固定する熱交換器の製造方法に
おいて、前記チューブを半径方向内方へ連続的に変形さ
せて当該チューブの長手方向に沿って延びる凹部を形成
する工程と、前記凹部形成後のチューブを前記フィンの
チューブ挿入孔に挿入する工程と、前記拡管ボールを前
記チューブ内に通すことにより当該チューブを凹部形成
前の形状に戻す工程とを備えたことことを特徴とするも
のである。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記チューブ挿入孔の直径は、前記凹部形
成前のチューブの直径より小さく、前記凹部形成後のチ
ューブの最大外径より大きいことを特徴とするものであ
る。

【０００８】これらの発明によれば、拡管部材をチュー
ブ内に通すことにより当該チューブを凹部形成前の形状
に戻す工程を備えるので、チューブを凹部形成前の形状
に戻すだけでチューブをチューブ挿入孔の孔壁に密着固
定でき、拡管部材にかかる荷重が低減される。従って、
潤滑油を用いないでチューブをチューブ挿入孔に密着固
定できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。尚、この明細書において、「アル
ミニウム」の語は「純アルミニウム」のほかに「アルミ
ニウム合金」を含むものとする。

【００１０】図１Ａ及びＢにおいて、符号１は本実施形
態によるフィン・チューブ形の熱交換器を示す。この熱
交換器１は、複数枚のアルミニウム製のプレートフィン
３と、同じくアルミニウム製の冷媒チューブ５とを備え
る。それぞれのプレートフィン３には、図１Ｂに示すよ
うに、複数の真円状のチューブ挿入孔７が形成され、こ
れらチューブ挿入孔７は当該プレートフィン３の長手方
向にほぼ等間隔に形成されている。冷媒チューブ５は、
アルミニウム製の直管（チューブ）９と略Ｕ字形状のア
ルミニウム製のベンド管１１とで構成される。

【００１１】熱交換器１の製造時には、後述するよう
に、チューブ挿入孔７に予め半径方向内方に変形された
直管９が挿入され、当該直管９を変形前の元の形状に戻
すことにより当該直管９がチューブ挿入孔７の孔壁に固
定される。

【００１２】本実施形態による熱交換器１の製造方法に
ついて詳しく説明する。

【００１３】（チューブの変形工程）図２において、符
号２１は直管９を製造する直管製造ラインを示す。この
直管製造ライン２１では、コイル状に巻かれたチューブ
素材２３から１本のチューブ素材２３を矢印Ａ方向に間
欠的に引き出し、この引き出したチューブ素材２３を図
示を略したチューブ矯正装置に導いて真直状に矯正した
後、この矯正したチューブ素材２３を製造ライン２１内
でチューブ変形装置２５に導く。

【００１４】尚、チューブ変形装置２５に導く前（変形
前）のチューブ素材２３の断面は、図３に示すように真
円状である。

【００１５】チューブ変形装置２５は、図４に示すよう
に、チューブ素材２３を受ける略円弧状のチューブ受け
２７と、このチューブ受け２７を支持する脚部２９と、
この脚部２９を支持する台座３１とを備える。また、こ
の台座３１からは一対のローラ支持部材３３が設けら
れ、各ローラ支持部材３３の端部にはローラ軸受け３５
が設けられ、このローラ軸受け３５にはローラ軸３７が
係合し、このローラ軸３７の中央にはローラ３９が取り
付けられる。このローラ３９はローラ軸３７と共に回転
可能に構成される。

【００１６】このチューブ変形装置２５のチューブ受け
２７の幅寸法Ｗは、チューブ素材２３の直径とほぼ等し
く形成される。そして、このチューブ変形装置２５にチ
ューブ素材２３が供給されると、チューブ素材２３がロ
ーラ３９によって押圧されて半径方向内方に連続的に変
形し、当該チューブ素材２３の長手方向に沿って一連に
延びる凹部４１が形成される。

【００１７】この場合、チューブ素材２３は、下半部が
チューブ受け２７で保持された状態で、上方からローラ
３９によって押圧される。凹部４１形成後のチューブ素
材２３の全周囲長と、凹部４１形成前のチューブ素材２
３の全周囲長とは等しいので、この変形によって、凹部
４１形成後のチューブ素材２３の最大外径は縮まり、そ
の凹部４１形成後のチューブ素材２３の最大外径Ａ´
は、変形前のチューブ素材２３の外径Ａ（図３）よりも
小さくなる。

【００１８】凹部４１の幅Ｗ１、深さＨ１等の大きさ
は、後述する拡管時の抵抗との関連において決定すべき
であるが、凹部４１の幅Ｗ１は、最大外径Ａ´を直径と
した仮想円周長の１／１６〜１／８程度が望ましく、ま
た凹部４１の深さＨ１は、当該最大外径Ａ´の１／８以
下程度が望ましい。

【００１９】この工程では、凹部４１形成後のチューブ
素材２３が間欠的に送り出されながら、図示を省略した
切断装置にて所定の長さに切断される。そして、複数の
直管９（図１）が形成される。

【００２０】（チューブの挿入工程）次いで、プレート
フィン３に形成された真円形状のチューブ挿入孔７を整
合させた状態で、複数のプレートフィン３を並設し、こ
の真円形状のチューブ挿入孔７に、図５に示すように、
直管９を挿入する。

【００２１】このチューブ挿入孔７の大きさは、チュー
ブ挿入孔７の直径をＢ、前記凹部４１形成前のチューブ
素材２３の外径をＡ（図３）、前記凹部４１形成後のチ
ューブ素材２３の外径をＡ´とした場合、Ａ≧Ｂ＞Ａ´
となるように設定される。チューブ挿入孔７の直径Ｂが
凹部４１形成後のチューブ素材２３（直管９）の外径Ａ
´よりも大きく形成されているので、直管９の挿入に当
たってはその作業が容易である。

【００２２】（チューブの変形戻し工程）プレートフィ
ン３のチューブ挿入孔７に挿入された直管９の内部に、
図６に示すように拡管ボール（拡管部材）４３を通す。
この拡管ボール４３は、当該拡管ボール４３の外径Ｃが
凹部４１形成前のチューブ素材２３の内径ａ（図３）に
ほぼ等しいものを用いる。拡管ボール４３には紐４５が
取り付けられており、この紐４５を引くことにより、拡
管ボール４３を直管９の一端から直管９の内部を通し直
管９の他端まで通して、直管９を凹部４１形成前の形状
に戻すだけの戻し拡管が行われる。この戻し拡管によ
り、各直管９に形成された凹部４１が外方に押し出され
ると同時に、各直管９全体が凹部４１形成前のチューブ
素材２３の真円形状に戻される。従来は、拡管ボールを
通して直管の直径を広げていたので、拡管ボールにかか
る荷重が大きく、直管内に粘度の高い潤滑油を供給しな
ければならなかったが、本実施形態では、戻し拡管時に
直管９を凹部４１形成前の形状に戻すだけであるので、
拡管ボール４３にかかる荷重が減少し、従って、直管９
の内部に潤滑油を供給する必要がなくなる。

【００２３】また、この実施形態では、直管９が凹部４
１形成前のチューブ素材２３の真円形状に戻された場
合、この凹部４１形成前のチューブ素材２３の外径Ａ
が、前述したようにチューブ挿入孔７の直径Ｂより大き
く形成されているので、戻し拡管後の直管９が、図７に
も示すように、チューブ挿入孔７の孔径と同じか、又は
孔径よりも大きく膨らむので、チューブ挿入孔７に確実
に固定される。

【００２４】最後に、図１Ａに示すように、プレートフ
ィン３に固定された複数の直管９の端部に、略Ｕ字形の
ベンド管１１をろう付けして冷媒チューブ５がサーペン
タイン状に形成されて熱交換器１が製造される。

【００２５】図８、及び図９は別の実施形態を示す。

【００２６】この実施形態では、図８に示すように、複
数枚のアルミニウム製プレートフィン５７で構成される
フィン群５３を複数群並設した後に、各プレートフィン
５７のチューブ挿入孔５９を整合し、当該チューブ挿入
孔５９にアルミニウム製の冷媒チューブ５５を通す。こ
の冷媒チューブ５５には前述したように軸方向に延びる
凹部６０が予め形成されている。チューブ挿入孔５９に
冷媒チューブ５５を通した後に、この冷媒チューブ５５
の一端から他端に向けて、図示を省略した前記拡管部材
を通し、凹部６０を元に戻して冷媒チューブ５５を真円
管に戻すための加工を行う。この加工によって冷媒チュ
ーブ５５をチューブ挿入孔５９に密着させることができ
る。この加工に要する荷重は、前述したように小さくて
すみ、従って、内部に潤滑油を供給する必要がない。

【００２７】ついで、冷媒チューブ５５の折り曲げ部Ｄ
を折り曲げ、図９に示すように、冷媒チューブ５５をサ
ーペンタイン状に曲げた後に、この冷媒チューブ５５の
折り曲げ部Ｄに側板６１をはめ込んで製造する。

【００２８】このように製造した熱交換器にあっても、
上述したように、変形戻し工程時に潤滑油を用いる必要
がないので、潤滑油を供給するための給油装置が不要と
なり、潤滑油が不要となり、製造コストを低減すること
ができる。

【００２９】また、潤滑油を用いないので、洗浄剤を用
いて残留潤滑油を洗浄する必要がなくなると共に、内部
に洗浄剤に含まれる塩素等が残留しないので、この残留
塩素等の管理が不要となる。

【００３０】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実
施形態では、熱交換器１のフィンとして、並設された複
数のプレートフィン３を用いているが、例えば金属板を
折り曲げて形成したコルゲートフィンにも適用は可能で
ある。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、拡管部材をチューブ内
に通すことにより当該チューブを凹部形成前の形状に戻
す工程を備えるので、チューブを凹部形成前の形状に戻
すだけでチューブをチューブ挿入孔に密着固定でき、拡
管部材にかかる荷重が低減され、潤滑油を用いないでチ
ューブをフィンのチューブ挿入孔に密着固定することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態による熱交換器の製造方法により製
造された熱交換器を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側
面図である。

【図２】コイル材から真直状に矯正されたチューブ素材
をチューブ変形装置に導く状態を示す図である。

【図３】凹部形成前の直管の断面図である。

【図４】チューブ変形装置を示す図である。

【図５】戻し拡管前の直管とプレートフィンを示す図で
ある。

【図６】拡管ボールによる直管の戻し拡管を説明する図
である。

【図７】戻し拡管後の直管とプレートフィンを示す図で
ある。

【図８】別の実施形態を示す冷媒チューブの斜視図であ
る。

【図９】図８の冷媒チューブを折り曲げて製造した熱交
換器を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ３ プレートフィン ５ 冷媒チューブ ７ チューブ挿入孔 ９ 直管 ２３ チューブ素材 ４１ 凹部 ４３ 拡管ボール（拡管部材） ５３ フィン群 ５５ 冷媒チューブ ５７ プレートフィン ６０ 凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 真史 大阪府堺市海山町六丁二二四番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 Ｆターム(参考） 4E028 EA03 JA01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィンに形成したチューブ挿入孔にチュ
   ーブを挿入し、このチューブ内に拡管部材を通して、当
   該チューブを前記チューブ挿入孔に密着固定する熱交換
   器の製造方法において、 前記チューブを半径方向内方へ連続的に変形させて当該
   チューブの長手方向に沿って延びる凹部を形成する工程
   と、 前記凹部形成後のチューブを前記フィンのチューブ挿入
   孔に挿入する工程と、 前記拡管部材を前記チューブ内に通すことにより当該チ
   ューブを凹部形成前の形状に戻す工程とを備えたことこ
   とを特徴とする熱交換器の製造方法。
2. 【請求項２】 前記チューブ挿入孔の直径は、前記凹部
   形成前のチューブの外径より小さく、前記凹部形成後の
   チューブの最大外径より大きいことを特徴とする請求項
   １記載の熱交換器の製造方法。