JP2009166047A - 熱交換器用チューブの製造装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】材料巾ばらつき、ローリングが発生しても、寸法ばらつきを吸収することのできる、熱交換器用チューブの製造装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】加工搬送ラインＬに沿って配設した、第１〜第４の成形ローラ１２ａ〜１２ｄは、それぞれ一組ずつ、ローラを、互いに山谷状に相補する外周面を対向させて配置する。第１成形ローラ１２ａと第２成形ローラ１２ｂ、第２成形ローラ１２ｂと第３成形ローラ１２ｃの間に、帯状板材Ｗを案内するガイドローラ１３を、それぞれ一対、配設する。そして、第３成形ローラ１２ｃ、第４成形ローラ１２ｄの相補的に対向する面に、チューブ２のかしめ加工に先立って予加工を施すための、段差成形部１４、規制段部１４ａを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば蒸発器等の熱交換器に用いて好適な熱交換器用チューブおよその製造方法に関するものである。

熱交換器用のインナーフィンチューブ２には、例えば特許文献１のように、チューブ２内にインナーフィン３が挿入されて形成されているものがある。
チューブ２は、薄肉のアルミニウム製帯状板材からの折り曲げ加工によって、長手方向に直交する流路断面が扁平状に形成された管部材である。更に具体的には、帯状板材の幅方向の略中央部を折り曲げることで屈曲部２ａを形成している（図７参照）。屈曲部２ａは、円弧状に形成される。屈曲部２ａは、後述する２つの平板部２ｂの間隔を直径とする円の一部に対応する形状をもつことができる。屈曲部２ａは、Ｖ字型、ブラケット型などにすることもできる。

インナーフィン３は、チューブ２内を流通する流体に乱流効果を与えつつ、伝熱面積を増大させるフィン部材である。インナーフィン３は、チューブ２と同様に薄肉の（チューブ２よりも薄い）アルミニウム製帯状板材からのローラ加工によって、帯状板材の幅方向の中間部に波状となる波状部３ａが形成されている。また、インナーフィン３の幅方向の両端部側には、この幅方向に沿って平板状となる平板部３ｂ、３ｃが形成されており、インナーフィン３がチューブ２内に挿入される際に、一方の平板部３ｂがチューブ２の屈曲部２ａ内壁に当接している。更に、他方の平板部３ｃがチューブ２の第１端部２ｃ１と第２端部２ｃ２とに挟まれた状態でかしめられている。

そして、平板部３ｃの先端部には、Ｌ字状に曲げられた曲げ部３ｃ１が形成されている（図８参照）。この曲げ部３ｃ１は、上記チューブ２の第１端部２ｃ１の先端部に位置決めされて当接している。曲げ部３ｃ１は、第１端部２ｃ１の先端面と平行に延びており、この先端部に引っかかる係止部を提供している。曲げ部３ｃ１は、ロー付け工程の前において、インナーフィン３がチューブ２内へ移動しようとする力に抗してインナーフィン３の位置を規定する。曲げ部３ｃ１の長さは、第１端部２ｃ１の厚さと同等またはそれ以下である。尚、曲げ部３ｃ１の長さは、第１端部２ｃ１の板厚寸法を超えない範囲で出来る限り大きく設定するのが良い。曲げ部３ｃ１は、インナーフィン３の長手方向の全長に渡って形成されている。曲げ部３ｃ１は、インナーフィン３の長手方向に断続的に部分的に形成されることができる。

特開２００７−１２０８８８号公報

以上のようなチューブを加工する際、図９に示す製造システム４において、２つの板部２ｂを対向させて外皮成形部５においてチューブ外皮を成形し、挿入・かしめ部６において板材製のフィン３を２つの板部２ｂの間に挿入し、ひとつの板部２ｂの端部である第１端部２ｃ１と、他の板部２ｂの端部である第２端部２ｃ２との間にフィン３の端部３ｃを位置させ、フィン３の端部３ｃの先端に設けられた曲げ部３ｃ１を第１端部２ｃ１に係止させながら、第２端部２ｃ２を第１端部２ｃ１に巻きかしめするようにしている。

以上のような製造方法によれば、インナーフィンの位置ずれを防止して、チューブによる良好なかしめが可能となる、としている。

ところで、コイル状に巻かれたチューブ用の帯状板材Ｗが、外皮成形部５に送り込まれると（図１０参照）、複数組のローラである、第１成形ローラＲ１、第２成形ローラＲ２、第３、第４成形ローラＲ３、Ｒ４を用いて主に屈曲部２ａおよび平板部２ｂを成形して外皮状態のチューブ２とする際、帯状板材Ｗの材料巾大小による寸法ばらつきや、第１〜第４成形ローラＲ１〜Ｒ４のローリングによる寸法ばらつきが発生することがある。

すなわち、材料巾大小による寸法ばらつきや、第１〜第４成形ローラＲ１〜Ｒ４のローリングによる寸法ばらつきがあると、第１〜第４成形ローラＲ１〜Ｒ４を構成する、それぞれの上下ローラ間に、送り込まれる帯状板材Ｗが、位置ずれを起こし、本来、屈曲部２ａとなるべきポイントがずれ、これによって、かしめ箇所にばらつきが生じ、ロー付けなどに支障が生ずるという懸念があった（図１１参照）。
本発明は、上述の問題点を克服するために提案されたものであって、材料巾ばらつき、ローリングが発生しても、寸法ばらつきを吸収することのできる、熱交換器用チューブの製造装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、薄肉の帯状板材（Ｗ）の折り曲げ加工によって、長手方向に直交する流路断面が扁平状に形成したチューブ（２）を有する熱交換器用チューブの製造装置（１０）において、加工搬送ライン（Ｌ）に沿って複数配設した、互いに外周面を近接対向させてなる対をなす成形ローラ（１２）と、加工搬送ライン（Ｌ）の成形ローラ（１２）間において、加工すべき帯状板材（Ｗ）の両側縁に当接状態で帯状板材（Ｗ）を案内するガイドローラ（１３）とを具備することを特徴とする。

これにより、材料巾ばらつき、ローリングが発生しても、寸法ばらつきを吸収することのでき、所定の折り曲げ加工が可能となる。

請求項２に記載の発明では、ガイドローラ（１３）は、帯状板材（Ｗ）の幅に比較して狭い間隔で配置すると共に、中間部位の径を最小径として、帯状板材（Ｗ）の両側縁を中間部位に、押圧状態で当接させる構成としたことを特徴とする。

これにより、帯状板材（Ｗ）を確実にガイドすることができ、材料巾ばらつき、ローリングが発生しても、寸法ばらつきを吸収することができ、ずれのない、加工が可能となる。

請求項３に記載の発明では、対をなす成形ローラ（１２）の外周面は、互いに山谷状に相補する形状とすると共に、帯状板材（Ｗ）の側縁に対応する部位に、帯状板材（Ｗ）の両側縁をかしめ加工により結合してチューブ（２）とするのに先立ち、予加工を施すための段差成形部（１４）を備え、この段差成形部（１４）は、チューブ（２）のかしめ端部を規制する規制段部（１４ａ）を設けてなることを特徴とする。

これにより、成形ローラ（１２）の帯状板材（Ｗ）の通過面の段差成形部（１４）の規制段部（１４ａ）により、かしめ加工に先立って予加工を施すことで、ずれのない、かしめ加工を施すことができる。

請求項４に記載の発明では、薄肉の帯状板材（Ｗ）の折り曲げ加工によって、長手方向に直交する流路断面が扁平状にチューブ（２）を形成するにあたり、帯状板材（Ｗ）の長手方向略中央の所定の軸線（Ｘ）を折り曲げ箇所として、帯状板材（Ｗ）の両側縁をガイドローラ（１３）に当接状態で案内すると共に、帯状板材（Ｗ）を、複数の成形ローラ（１２）の互いに山谷状に相補する外周面を通過させ、帯状板材（Ｗ）の一側縁をかしめ端部として規制した状態で成形することを特徴とする。

これにより、正確な折り曲げ加工が可能となり、ずれのないチューブ（２）を形成することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

図１に本発明にかかる熱交換器用チューブの製造装置１０のうち、チューブ外皮を成形するための外皮成形部１１を模式的に示す。なお、この製造装置１０は、全体的に図９で示した製造システム４と同様の構成を有している。また、ここでの熱交換器用チューブは、図７で示した、チューブ２内にインナーフィン３が挿入されて形成されている構成のものを想定している。

かかる製造装置１０における外皮成形部１１では、長手方向に直交する流路断面が扁平状のチューブ２を形成するのに先立ち、帯状板材Ｗの幅方向の略中央部を折り曲げる工程を行う。
すなわち、外皮成形部１１は、コイル状に巻かれた薄肉の帯状板材Ｗを引き出して、加工搬送ラインＬに沿って、帯状板材Ｗを送り込むことで、加工搬送ラインＬに沿って配設された、第１〜第４の成形ローラ１２ａ〜１２ｄを通過させることで、略中央の軸線Ｘに沿って折り曲げ加工を行うようにしている。

第１〜第４成形ローラ１２ａ〜１２ｄは、それぞれ一組ずつ、ローラを、互いに山谷状に相補する外周面を対向させて配置している（図３参照）。この場合、第１〜第４成形ローラ１２ａ〜１２ｄの外周面の山谷の頂点部は、加工搬送ラインＬにおける軸線Ｘ上に位置させるようにしている。

また、第１成形ローラ１２ａと第２成形ローラ１２ｂとの間、並びに第２成形ローラ１２ｂと第３成形ローラ１２ｃとの間には、送り込まれる加工すべき帯状板材Ｗの両側縁に当接状態で、帯状板材Ｗを案内するガイドローラ１３を、それぞれ一対、配設している。
ガイドローラ１３は、加工搬送ラインＬ上において、一対、帯状板材Ｗの幅に比較して狭い間隔で配置していて、中間部位の径を最小径として、帯状板材Ｗの両側縁を、押圧状態で当接させるようにしている。
この場合、帯状板材Ｗを山形状に折り曲げた状態で一対のガイドローラ１３で挟みこんだ際、帯状板材Ｗの両側縁が脱落しないように、回転軸を傾斜させている（図２、図３参照）。

そして、第３成形ローラ１２ｃ、第４成形ローラ１２ｄの、帯状板材Ｗの通過面である、相補的に対向する面には、チューブ２のかしめ部位を、かしめ加工に先立って予加工を施すための、段差成形部１４を設けている（図４参照）。
この段差成形部１４は、図で示した、流路断面が扁平状に形成されたチューブ２の末端側のかしめ部を形成するためのもので、チューブ２のかしめ端部を規制する規制段部１４ａを設けている。

本発明に係る熱交換器用チューブの製造装置１０のうち、チューブ外皮を成形するための外皮成形部１１は以上のように構成されるので、コイル状に巻かれたチューブ用の帯状板材Ｗが、外皮成形部１１に送り込まれると、帯状板材Ｗは、加工搬送ラインＬ上を、加工搬送ラインＬに沿って配設された第１〜第４成形ローラ１２ａ〜１２ｄを通過し、これにより、屈曲部２ａおよび平板部２ｂを成形して外皮状態のチューブ２とすることができる。

第１〜第４成形ローラ１２ａ〜１２ｄを通過する際、第１成形ローラ１２ａと第２成形ローラ１２ｂとの間、並びに第２成形ローラ１２ｂと第３成形ローラ１２ｃの間に配設されたガイドローラ１３により、加工すべき帯状板材Ｗの両側縁がガイドローラ１３の最小径の中間部位に当接状態で、帯状板材Ｗを案内することができる。

帯状板材Ｗは、互いに山谷状に相補する外周面を対向させて配置した第１成形ローラ１２ａ、第２成形ローラ１２ｂと通過するにつれ、次第に、塑性変形により、加工搬送ラインＬにおける軸線Ｘを中心として、山形状に折れ曲がっていき、第３成形ローラ１２ｃ、第４成形ローラ１２ｄを通過することで、相補的に対向する面には、チューブ２のかしめ部位を、かしめ加工に先立って予加工を施すための、段差成形部１４を設けているため、かしめ部である、第１〜第４端部２ｃ１〜２ｃ４が決定付けられる。また、その際、段差成形部１４の規制段部１４ａにより、帯状板材Ｗの巾寸法にばらつき、ローリングが発生しても、寸法ばらつきを吸収することができる（図４参照）。
これにより、ずれのない、所定の折り曲げ加工が可能となる。

なお、帯状板材Ｗを山形状に折り曲げた状態で一対のガイドローラ１３で挟みこんだ際、帯状板材Ｗの両側縁が脱落しないように、回転軸を傾斜させているので、帯状板材Ｗを確実にガイドすることができる（図３参照）。

そして、外皮成形部１１を通過してチューブ外皮を成形された後、別工程で波状部のように加工された板材製のフィン３を、２つの板部２ｂの間に挿入し、ひとつの板部２ｂの端部である第１端部２ｃ１と、他の板部２ｂの端部である第２端部２ｃ２との間にフィン３の端部３ｃを位置させ、フィン３の端部３ｃの先端に設けられた曲げ部３ｃ１を第１端部２ｃ１に係止させながら、第２端部２ｃ２を第１端部２ｃ１に巻きかしめすることで、図７に示したような熱交換器用チューブ２を得ることができる。

以上のようにして得られた熱交換器用チューブ２は、ずれのない、所定の折り曲げ加工がなされたため、かしめ長さＫが決まり、かしめ端が傾斜状の第３端部２ｃ３に近接するため、図５に示すようにクリアランスＣを小さくすることができ、良好なロー付けが期待できる。

以上、本発明について、熱交換器用チューブの一例を挙げ、説明したが、熱交換器用チューブは、チューブ２内にインナーフィン３が挿入されているものに限らない。
例えば、図６に示すように、チューブ外皮のみのものも可能である。
この場合においても、搬送ラインＬ上で、ガイドローラ１３で、かしめ端基準で、帯状板材Ｗを確実にガイドして、材料巾ばらつき、ローリングが発生しても、寸法ばらつきを吸収することができ、加工搬送ラインＬにおける軸線Ｘを中心として折り曲げ加工を実行することができ、かしめ箇所のクリアランスＣを抑えて、ロー付けの発生を抑えた、チューブを得ることができる。

本発明にかかる熱交換器用チューブの製造装置における、チューブ外皮を成形するための外皮成形部を示した、模式的な平面図である。 図１に示す外皮成形部における搬送ライン上のガイドローラの配置状態を示した、斜視説明図である。 ガイドローラと成形ローラとの配置関係を示した、模式的説明図である。 互いに近接対向させた成形ローラの外周面における、段差成形部を示す模式図である。 図１に示す外皮成形部を用いて形成された熱交換器用チューブの一例を示す、要部断面図である。 図１に示す外皮成形部を用いて形成された熱交換器用チューブの別例を示す、要部断面図である。 熱交換器用チューブの一例を示した、断面図である。 図７に示す熱交換器用チューブの要部断面図である。 図７に示す熱交換器用チューブの製造システムの一例を示す系統的構成説明図である。 図９に示す製造システムにおける外皮成形部を示した、模式的な平面図である。 図１０に示す外皮成形部を用いて成形する際の不都合を示した、模式的説明図である。

符号の説明

１０ 製造装置
１１ 外皮成形部
１２ａ 第１成形ローラ
１２ｂ 第２成形ローラ
１２ｃ 第３成形ローラ
１２ｄ 第４成形ローラ
１３ ガイドローラ
１４ 段差成形部
１４ａ 規制段部
Ｗ 帯状板材
Ｌ 加工搬送ライン

Claims (4)

1. 薄肉の帯状板材（Ｗ）の折り曲げ加工によって、長手方向に直交する流路断面が扁平状に形成したチューブ（２）を有する熱交換器用チューブの製造装置（１０）において、
   加工搬送ライン（Ｌ）に沿って複数配設した、互いに外周面を近接対向させてなる対をなす成形ローラ（１２）と、
   前記加工搬送ライン（Ｌ）の成形ローラ（１２）間において、加工すべき帯状板材（Ｗ）の両側縁に当接状態で前記帯状板材（Ｗ）を案内するガイドローラ（１３）と、
   を具備することを特徴とする熱交換器用チューブの製造装置。
2. 前記ガイドローラ（１３）は、前記帯状板材（Ｗ）の幅に比較して狭い間隔で配置すると共に、
   中間部位の径を最小径として、前記帯状板材（Ｗ）の両側縁を前記中間部位に、押圧状態で当接させる構成とした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装置。
3. 前記対をなす成形ローラ（１２）の外周面は、互いに山谷状に相補する形状とすると共に、前記帯状板材（Ｗ）の側縁に対応する部位に、帯状板材（Ｗ）の両側縁をかしめ加工により結合して前記チューブ（２）とするのに先立ち、予加工を施すための段差成形部（１４）を備え、
   この段差成形部（１４）は、前記チューブ（２）のかしめ端部を規制する規制段部（１４ａ）を設けてな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装置。
4. 薄肉の帯状板材（Ｗ）の折り曲げ加工によって、長手方向に直交する流路断面が扁平状にチューブ（２）を形成するにあたり、
   前記帯状板材（Ｗ）の長手方向略中央の所定の軸線（Ｘ）を折り曲げ箇所として、前記帯状板材（Ｗ）の両側縁をガイドローラ（１３）に当接状態で案内すると共に、前記帯状板材（Ｗ）を、複数の成形ローラ（１２）の互いに山谷状に相補する外周面を通過させ、帯状板材（Ｗ）の一側縁をかしめ端部として規制した状態で成形することを特徴とする熱交換器用チューブの製造方法。

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