JP2008008598A

JP2008008598A - 熱交換器用チューブの製造方法および熱交換器

Info

Publication number: JP2008008598A
Application number: JP2006182372A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Yaesawa; 啓和八重沢
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2008-01-17

Abstract

【課題】長尺のチューブ材部材を切断する際に使用する切断工具の磨耗や欠損を防止して長寿命化を達成する。
【解決手段】長尺の板材１を、一方の面に冷媒通路１５となる溝部１ａを圧延加工した状態で幅方向中央部の折り曲げ部１ｂで折り曲げてチューブ状部材１Ａとし、このチューブ状部材１Ａの加工硬化している折り曲げ部１ｂに対応する部位に、切り欠き部を設ける。チューブ状部材１Ａの切り欠き部に対応する部位を切断刃で切断して規定長さのチューブを製造する。切り欠き部については、折り曲げ加工前に折り曲げ部１ｂに対して孔開け加工してもよく、また折り曲げ加工後に切り欠いてもよい。
【選択図】図６

Description

本発明は、一方の面に冷媒通路となる溝部を備えた長尺の板材を、その幅方向中央部にて折り曲げ接合して扁平のチューブ状部材とした後、規定長さに切断する熱交換器用チューブの製造方法および熱交換器に関する。

扁平形状の熱交換器用チューブは、下記特許文献１，２に記載されているように、例えば自動車用熱交換器において、その両端をヘッダタンクに接続して使用する。
実登第２５６５７０７５号公報特開２０００−１５４９９５号公報

ところで、上記したような扁平の熱交換器用チューブとして、一方の面に冷媒通路となる溝部を設けた長尺の板材を、幅方向中央部にて折り曲げ重ね合わせるようにして接合して内側面に冷媒通路を有する構成とした後、規定長さに切断する製造手法がある。

ところが、上記した切断作業の際には、特に折り曲げ部は、折り曲げ加工によって他の部位に比較して硬化していることから、切断工具の磨耗や欠損が発生しやすく、このため切断工具の交換頻度が高くなって製造コストの上昇を招く。

そこで、本発明は、長尺のチューブ状部材を規定長さに切断する際に使用する切断手段の磨耗や欠損を防止して長寿命化を達成することを目的としている。

本発明は、一方の面に冷媒通路（１５）となる溝部（１ａ）を備えた長尺の板材（１）を、前記溝部（１ａ）が内側面に位置するよう幅方向中央の折り曲げ部（１ｂ）で折り曲げ接合して扁平のチューブ状部材（１Ａ）とし、このチューブ状部材（１Ａ）の前記折り曲げ部（１ｂ）側の縁部と、折り曲げ部（１ｂ）と反対側の縁部とのいずれか一方から他方に向けて切断手段（１９）により切断して規定長さのチューブ（１Ｂ）を製造する熱交換器用チューブの製造方法であって、前記折り曲げ部（１ｂ）に切り欠き部（１ｆ，２９）を設けた後、前記チューブ状部材（１Ａ）の前記切り欠き部（１ｆ，２９）に対応する部位を前記切断手段（１９）により切断することを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、折り曲げによって他の部位に比較して加工硬化する折り曲げ部に切り欠き部を設けた後、この切り欠き部に対応する部位を切断手段により切断するようにしたので、切断の際に切断手段の磨耗や欠損の発生を防止することができ、このため切断手段は長寿命化して交換頻度が低くなり、製造コストの上昇を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係わる熱交換器用チューブの製造装置の簡略化した正面図である。この製造装置は、自動車などにおける空調装置の熱交換器に使用する冷媒流通用のチューブを製造するもので、該チューブの素材となる長尺の板材１を、材料供給源に設けてあるコア部２にコイル材として巻回している。このコイル材を、長尺の板材１として、図示しない駆動機構によって矢印Ａ方向に順次送り出す。

送り出した板材１は、ガイドローラ３を経て、冷媒通路となる溝部１ａ（図２，図３参照）を圧延成形する溝成形部５に送られ、この溝成形部５の下流側には、折り曲げ部１ｂ（図２，図３参照）に切り欠き部としての切り欠き孔１ｆ（図４，図５参照）を成形する切欠成形部７，板材１を折り曲げ部１ｂにて折り曲げ加工してチューブ状部材１Ａとする折曲成形部９，チューブ状部材１Ａを規定長さに切断してチューブ１Ｂとする切断加工部１１を順次設置してある。

溝成形部５は、図１中で上下に配置したローラ対５ａ，５ｂを、図１中で紙面に直交する方向に複数設けるか、あるいは円柱状のものを一対設けてその外周面に環状の溝部成形用突起を軸方向に沿って複数設けることで構成する。このようなローラ対５ａ，５ｂが板材１を上下から加圧しつつ回転することで、図２に成形加工後の板材１を平面図で示すように、送り方向Ａに沿った溝部１ａを複数形成する。

この際、板材１の幅方向（図２中で上下方向）中央部が折り曲げ部１ｂであり、この折り曲げ部１ｂを中心として板材１の幅方向両側の縁部１ｃ相互を重ね合わせるようにして折り曲げることで、内側面に後述する冷媒通路１５（図６参照）となる溝部１ａを備えた長尺のチューブ状部材１Ａとなる。

また、上記した溝成形部５は、溝部１ａを圧延成形するほかに、図２のＢ−Ｂ断面図である図３（ａ）に示すように、折り曲げ部１ｂの裏側（図３（ａ）中で右側の面）に溝部１ａと同方向に延びる溝状の凹部１ｄを圧延成形するとともに、凹部１ｄと反対側の面にも、溝部１ａと同方向に延びる凹部である切り込み部１ｅを圧延成形している。

これら凹部１ｄおよび切り込み部１ｅは、前記した溝部１ａを成形するローラ対５ａ，５ｂと同様に、板材１の両側にて板材１を加圧しつつ回転する互いに形状の異なるローラ対あるいは環状の成形用突起によって成形する。

図３（ｂ）は、図３（ａ）と異なるタイプのチューブに対応するもので、折り曲げ部１ｂの形状が図３（ａ）と異なっている。すなわち、このタイプの折り曲げ部１ｂは、溝部１ａを設けた側の面に、図３（ａ）の切り込み部１ｅとは形状の異なる切り込み部１ｅを圧延成形しており、この切り込み部１ｅと反対側の面に対しては成形加工を行っていない。以後、図３（ａ）のチューブをタイプＡ、図３（ｂ）のチューブをタイプＢとする。

切欠成形部７は、前記図２に相当する平面図である図４に示すように、折り曲げ部１ｂに、送り方向Ａに沿って長い長方形状の切り欠き部としての切り欠き孔１ｆを加工するためのローラ対７ａ，７ｂを備えている。

このローラ対７ａ，７ｂは、その一方に長方形状の切刃を、他方にこの切刃を受け入れる受け刃をそれぞれ円周方向規定間隔をおいて設けてあり、板材１の送り方向規定間隔毎に切り欠き孔１ｆを成形加工する。なお、この切り欠き孔１ｆの成形については、プレス加工により行ってもよい。

なお、プレス加工の場合には、上型と下型とが板材１に対し互いに接近して孔開け加工を行うことから、板材１の送り動作を停止させる必要があるが、この送り動作停止は、後述する切断加工部１１での切断作業時に板材１の送り動作を停止するので、この切断時に行うようにすればよい。この際、プレス型の板材送り方向の設置位置としては、切断加工部１１での切断位置に対し、製造（切断）後のチューブ１Ｂの長さの整数倍だけ上流側となる位置とすることで、切断と同時にプレスによる孔開け加工を実施することができる。

図５（ａ）は、図４のＣ−Ｃ断面図であり、図５（ｂ）は、前記図３（ｂ）に示したタイプＢのチューブに対応している。

折曲加工部９は、折り曲げローラ群１３により、板材１を折り曲げ部１ｂを中心として徐々に折り曲げて、図６（ａ）に示すように、溝部１ａを設けた面相互を突き合わせ、これにより折り曲げた内側面に、一対の溝部１ａ相互で冷媒通路１５を形成してチューブ状となる。この板材１をチューブ状としたものを、チューブ状部材１Ａとする。

なお、上記した図６（ａ）は、板材１の送り方向（図１の左右方向）から見た図に相当する。図６（ｂ）は、前記図３（ｂ）のタイプＢのチューブ状部材１Ａに対応している。

上記図６（ａ）に示すタイプＡのチューブ状部材１Ａは、図６（ｂ）のタイプＢのものに比較して、凹部１ｄを設けている分、折り曲げ部１ｂの両側に隣接して位置する溝部１ａ相互の間隔が広く、溝部１ａの数を同等かつ溝部１ａ相互の間隔を同等とした場合に、板材１自体の幅寸法も大きくなっている。

このような図６（ａ）に示すタイプＡのチューブ状部材１Ａは、折り曲げ加工した後は、凹部１ｄを形成した部分が、図６（ａ）中で下方に突出する突出部１７となり、この突出部１７は、板材１を折り曲げて接合した状態のチューブ状部材１Ａの厚さより薄い厚さとなっている。

図７は、切り欠き孔１ｆの成形後に、板材１を、折り曲げ部１ｂを中心として徐々に内側に折り曲げてチューブ状部材１Ａとする様子を平面図として示している。この際、折り曲げローラ群１３は、板材１の幅方向両側に位置して回転しながら、形状の異なる複数のローラ対が板材１を挟むようにして加圧して徐々に折り曲げ、最終的に折り曲げ部１ｂの両側部分が互いに接合されてチューブ状部材１Ａとなる。

切断加工部１１は、チューブ状部材１Ａを、切断手段としての切断刃１９により規定長さに切断し、最終的な熱交換器用のチューブ１Ｂとする。

図８は、切断加工部１１の詳細を示すもので、図８のＤ−Ｄ断面図である図９（ａ）に示すように、図１では示していないが、起立した状態のチューブ状部材１Ａを、両側からクランプ固定する一対のチューブ保持ブロック２３，２５を、互いに接近離反移動可能に備えている。図９（ａ）はクランプした状態、図９（ｂ）はアンクランプした状態である。

一方のチューブ保持ブロック２３は、他方のチューブ保持ブロック２５を移動可能に収容するガイド凹部２３ａを備え、ガイド凹部２３ａの底部と、これに対向する部位のチューブ保持ブロック２５に、チューブ状部材１Ａの外形形状に整合する形状のチューブ状部材収容凹部２３ｂ，２５ａをそれぞれ備えている。

図９（ａ）のようにチューブ状部材１Ａを一対のチューブ保持ブロック２３，２５でクランプ固定した状態で、切断刃１９により切断するが、その際、図８に示すように、切断刃１９が入り込む切断刃挿入部２７を、チューブ保持ブロック２３，２５に設けている。

次に作用を説明する。図１に示すように、コア部２のコイル材を板材１として順次繰り出し、溝成形部５にてローラ対５ａ，５ｂの回転により、図２，図３に示したように複数の溝部１ａを圧延加工するとともに、折り曲げ部１ｂにおいては凹部１ｄ（図３（ａ）のタイプＡの場合のみ）および切り込み部１ｅをそれぞれ圧延加工する。

その後、切欠成形部７にてローラ対７ａ，７ｂにより、図４，図５に示したように切り欠き孔１ｆを板材１の送り方向規定間隔毎に孔開け加工する。この際、図５（ａ）のタイプＡにおける切り欠き孔１ｆの幅寸法ａは、図５（ｂ）のタイプＢにおける切り欠き孔１ｆの幅寸法ａより大きくなっている。

切り欠き孔１ｆを設けた後は、折曲加工部９にて折り曲げローラ群１３により、図６，図７に示したように、折り曲げ部１ｂを中心として徐々に内側に折り曲げてチューブ状部材１Ａとする。図１０は、図６（ａ）のタイプＡにおけるチューブ状部材１Ａの一部を示す斜視図であり、この際切り欠き孔１ｆを設けた部位は、図１０中で下方側の縁部の一部を矩形状に切り欠いた切り欠き部２９となる。

なお、上記した折曲加工部９での折り曲げ加工時には、折り曲げによって接合する部位にフラックスを塗布しておく。

以上までの加工作業の間は、切欠成形部７での加工をプレスで行う場合を除き、板材１の送り動作を継続して行い、この際次の切断加工部１１における前記図８で示すチューブ保持ブロック２３，２５は、図９（ｂ）に示すように、上記のチューブ状部材１Ａをアンクランプするよう互いに離反した状態としている。

チューブ状部材１Ａが切断加工部１１に達し、前記図１０に示した切り欠き部２９となった部位が、図８のように切断刃挿入部２７に達すると、板材１の送り動作を停止し、さらにチューブ保持ブロック２３，２５を互いに接近移動させて図９（ａ）のようにチューブ状部材１Ａをクランプ保持する。

なお、切り欠き部２９となった部位が切断刃挿入部２７に達した時点での板材１の送り動作停止は、例えば板材１の送り量を図示しない送り機構に設けたエンコーダなどにより検知して行うか、あるいは切り欠き部２９自体を切断刃挿入部２７の側方から光センサにより検知して行う。

そして、このクランプ保持状態で切断刃１９を下降させてチューブ状部材１Ａを切断する。切断の際には、起立状態のチューブ状部材１Ａに対し、折り曲げ部１ｂと反対側の縁部から折り曲げ部１ｂ側の縁部に向けて切断刃１９を移動させる。切断後は、チューブ保持ブロック２３，２５を図９（ｂ）のように互いに離反させてチューブ状部材１Ａのクランプ保持を解除した後、板材１の送り動作を再開する。以後、板材１の送り動作に伴って、切り欠き部２９となった部位が切断刃挿入部２７に達する毎に、上記と同様にして切断作業を繰り返すことで、規定長さの熱交換器用のチューブ１Ｂを順次製造する。

なお、チューブ状部材１Ａを切断する際には、切り欠き部２９の中央を切断するように、切り欠き部２９の長さ方向（図８中で左右方向）中央位置が切断刃挿入部２７の同中央位置にほぼ一致する状態とし、切断刃１９もこれに合わせた中央位置で下降する。

図１１（ａ）は、切断後のタイプＡのチューブ１Ｂの一方の端部側を示す斜視図、図１１（ｂ）は、切断後のタイプＢのチューブ１Ｂの一方の端部側を示す斜視図である。切断前の切り欠き部２９の長さを図１０のようにｂとすると、切断後の切り欠き部２９ｃの長さはほぼｂ／２となっている。なお、上記の切断後の切り欠き部２９ｃは図示していない反対側の端部にも同様に形成されている。

図１２は、図１１（ａ）に対し、切り欠き孔１ｆ（切り欠き部２９）の長さｂをより長くしたものに対応しており、この場合には、切断後の切り欠き部２９ｃの長さｂ／２も図１１（ａ）に対して長いものとなる。

上記したように、チューブ状部材１Ａを切断する際には、折り曲げ部１ｂに図４に示した切り欠き孔１ｆを設けて図１０に示した切り欠き部２９とした部位を切断している。ここで、特に折り曲げ部１ｂについては、凹部１ｄや切り込み部１ｅでの圧延加工に加え、折り曲げ加工によって他の部位に比較して硬化しているが、本実施形態では、この硬化している折り曲げ部１ｂに切り欠き孔１ｆを設けて折り曲げ部１ｂの一部を除去し、切り欠き部２９とした部位を切断しているので、切断刃１９の磨耗や欠損の発生を防止することができ、このため切断刃１９は長寿命化して交換頻度が低くなり、製造コストの上昇を抑えることができる。

上記のようにして製造したチューブ１Ｂは、図１３（ａ）に一端側のみを示すように、ヘッダタンクの一部を構成するヘッダ部材３１に形成したチューブ挿入孔３１ａに端部を挿入固定する。

この際、切断刃１９は、前述したように磨耗や欠損が発生しにくくなっていることから、切断面の下部に図１３（ａ）に示すようなダレやバリによる突起３３が発生しにくくなっているが、仮にこの突起３３が発生したとしても、図１３（ａ）に示すように、チューブ挿入孔３１ａの図１３（ａ）中で上下方向の寸法を、切り欠き部２９ｃ以外の部位の幅寸法に合わせ、この切り欠き部２９ｃ以外の部位をチューブ挿入孔３１ａに挿入することで、挿入作業が容易となり、突起３３の発生によるチューブ１Ｂのチューブ挿入孔３１ａへの挿入不良を防止することができる。

すなわち、図１３（ａ）では、切断後の切り欠き部２９ｃの長さｂ／２と、挿入後のチューブ１Ｂの先端からの挿入部分の寸法Ｐとの関係を、少なくともｂ／２＜Ｐとすればよい。ただし、ここでの寸法Ｐは、ｂ／２とヘッダ部材３１の板厚ｔとを加えた寸法以上、つまり（ｂ／２）＋ｔ≦Ｐとすることが望ましい。このような寸歩関係のチューブ１Ｂは、図１１（ａ）に示すものに対応している。

また、本実施形態では図１３（ａ）に示したような突起３３が発生しにくく、特にこのような突起３３が発生していない場合には、図１３（ｂ）に示すように、切り欠き部２９ｃの部位に合わせてチューブ挿入孔３１ａを設け、このチューブ挿入孔３１ａに切り欠き部２９ｃに対応する部位を挿入することで、ヘッダ部材３１の幅寸法を、図１３（ａ）のＷに対し、切り欠き部２９ｃの切り込み深さｍだけ短いＷ−ｍの寸法とすることができ、熱交換器全体として小型化を達成することができる。

ここで、上記図１３（ｂ）の場合には、図１３（ａ）の場合とは逆に、ｂ／２＞Ｐとしている。なお、ここでのチューブ１Ｂの先端からのチューブ挿入孔３１ａへの挿入部分の寸法Ｐは、ヘッダ部材３１の板厚ｔ以上とすることが望ましい。このような寸歩関係のチューブ１Ｂは、図１２に示すものに対応している。

上記のようなヘッダ部材３１の幅寸法の減少については、特にタイプＡに対応するチューブ１Ｂの場合が、折り曲げによって図６（ａ）に示すように突出部１７が形成されて幅寸法がタイプＢに比較して大きくなっているので、この突出部１７のない部位をチューブ挿入孔３１ａに挿入することで、より効果的となる。

なお、上記した実施形態では、切り欠き部２９となる切り欠き孔１ｆを、図４，図５に示したように、折曲加工部９での折り曲げ加工前に形成しているが、この切り欠き孔１ｆを形成する代わりに、折り曲げ加工後でかつ切断加工部１１での切断加工前に、つまり図１０の状態で示すように、折り曲げた状態で切り欠き部２９を例えば側方からプレスなどにより切り抜くようにしてもよい。

すなわち、折り曲げ部１ｂにおける切り欠き部２９は、チューブ状部材１Ａを切断刃１９により切断する前に設けておけばよい。

上記したように、チューブ１Ｂの両端をヘッダ部材３１に接続する際には、チューブ１Ｂと図示しない放熱フィンとを、ヘッダ部材３１の長手方向（図１３中で紙面に直交する方向）に交互に配置し、またヘッダ部材３１には他の図示しないヘッダ部材などを組み付けてヘッダタンクを構成し、これらを一括して炉内にてろう付けにより各接合部を固定して熱交換器を構成する。

本発明の一実施形態に係わる熱交換器用チューブの製造装置の簡略化した正面図である。溝部を成形加工した後の板材の一部を示す平面図である。（ａ）は図２のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は（ａ）とは異なるタイプのチューブに対応する同断面図である。切り欠き孔を成形加工した後の板材の一部を示す平面図である。（ａ）は図４のＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は（ａ）とは異なるタイプのチューブに対応する同断面図である。（ａ）は、板材を折り曲げによりチューブ状とする状態を示す説明図、（ｂ）は、（ａ）とは異なるタイプのチューブに対応する同説明図である。切り欠き孔の成形後に、板材を折り曲げ部を中心として徐々に内側に折り曲げてチューブ状とする様子を示す平面図である。切断加工部の詳細を示す正面図である。（ａ）は図８のＤ−Ｄ断面図、（ｂ）は（ａ）に対しチューブ状部材をアンクランプしている状態を示す断面図である。チューブ状部材の一部を示す斜視図である。（ａ）は切断加工後のチューブ状部材の一部を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）とは異なるタイプのチューブ状部材の一部を示す斜視図である。図１１（ａ）に対し、切り欠き孔の長さをより長くしたものに対応するチューブ状部材の一部を示す斜視図である。（ａ）は、チューブの端部をヘッダ部材のチューブ挿入孔に挿入固定した状態を示す断面図、（ｂ）は切り欠き部に対応する部位をヘッダ部材のチューブ挿入孔に挿入固定した状態を示す断面図である。

符号の説明

１板材
１ｂ板材の折り曲げ部
１ｄ板材の折り曲げ部に設けた凹部
１ｅ切り込み部（板材の折り曲げ部に設けた凹部）
１ｆ切り欠き孔（切り欠き部）
１９切断刃（切断手段）
２９切り欠き部
３１ａヘッダタンクのチューブ挿入孔

Claims

一方の面に冷媒通路（１５）となる溝部（１ａ）を備えた長尺の板材（１）を、前記溝部（１ａ）が内側面に位置するよう幅方向中央の折り曲げ部（１ｂ）で折り曲げ接合して扁平のチューブ状部材（１Ａ）とし、このチューブ状部材（１Ａ）の前記折り曲げ部（１ｂ）側の縁部と、折り曲げ部（１ｂ）と反対側の縁部とのいずれか一方から他方に向けて切断手段（１９）により切断して規定長さのチューブ（１Ｂ）を製造する熱交換器用チューブの製造方法であって、前記折り曲げ部（１ｂ）に切り欠き部（１ｆ，２９）を設けた後、前記チューブ状部材（１Ａ）の前記切り欠き部（１ｆ，２９）に対応する部位を前記切断手段（１９）により切断することを特徴とする熱交換器用チューブの製造方法。
前記折り曲げ部（１ｂ）に切り欠き孔（１ｆ）を設けた後、前記板材（１）を前記折り曲げ部（１ｂ）で折り曲げ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の製造方法。
前記板材（１）を前記折り曲げ部（１ｂ）で折り曲げた後、この折り曲げた状態の折り曲げ部（１ｂ）に切り欠き部（２９）を設け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の製造方法。
前記折り曲げ部（１ｂ）は、折り曲げ前にて前記板材（１）の長手方向に延びる凹部（１ｄ，１ｅ）を備え、この凹部（１ｄ，１ｅ）を、圧延加工により形成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の熱交換器用チューブの製造方法。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の熱交換器用チューブの製造方法によって製造した熱交換器用チューブ（１Ｂ）を、ヘッダタンクのチューブ挿入孔（３１ａ）に挿入固定する熱交換器において、前記熱交換器用チューブ（１Ｂ）の前記切り欠き部（２９）に対応する部位を前記ヘッダタンクのチューブ挿入孔（３１ａ）に挿入固定することを特徴とする熱交換器。