JP2010247190A

JP2010247190A - 拡管装置

Info

Publication number: JP2010247190A
Application number: JP2009099721A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Baba; 芳広馬場
Original assignee: Hidaka Seiki KK
Current assignee: Hidaka Seiki KK
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2010-11-04
Also published as: US20100263202A1; CN101862793A; US8276261B2; KR20100114854A

Abstract

【課題】拡管された熱交換チューブの拡管突出部の把持力が低下するおそれのあるチャック装置を具備する従来の拡管装置の課題を解決する。
【解決手段】クランプブッシュ５２によって縮径したチャックスリーブ５０の把持部５０ａ内で拡管された熱交換チューブ５４の拡管突出部５６ａを、チャックスリーブ５０の把持部５０ａで把持した状態で、熱交換チューブ５４の未拡管部分に拡管ビレット３２を挿入して拡管し、その際に、フレアポンチ３６に形成した拡管ビレット３２の最大外径と同一径のガイド部４２を、チャックスリーブ５０の把持部５０ａで把持されている熱交換チューブ５４の拡管突出部５６ａ内に挿入する。
【選択図】図６

Description

本発明は拡管装置に関する。

家庭用のルームクーラー等に使用されている熱交換器の製造する際に、複数枚のフィンが積層されたフィン層を貫通する熱交換チューブを拡管して、フィンと熱交換チューブとを一体化する拡管装置が用いられている。
かかる拡管装置では、拡管に伴って発生する熱交換チューブの長手方向の収縮に因るフィン同士が密着するアベック現象が発生することがある。
このアベック現象を防止すべく、例えば下記特許文献１には、図８に示すチャック装置によって熱交換チューブのフィン層からの突出部を把持して、熱交換チューブを拡管してフィンと一体化する拡管装置が提案されている。
図８に示すチャック装置を具備する拡管装置では、フィン１００，１００・・が積層されたフィン層１０２を貫通し、フィン層１０２の一面側から突出する熱交換チューブ１０４の突出部を、クランプスリーブ１０８によって外周面が絞め付けられているチャックスリーブ１０６の把持部１０６ａ内に挿入する。この熱交換チューブ１０４の突出部内には、バネ材等で形成され弾性を呈する筒状のインナースリーブ１０８が挿入されている。
更に、この熱交換チューブ１０４の突出部に、マンドレル１１０の先端部に装着した拡管ビレット１１２を挿入し、インナースリーブ１０８を介して熱交換チューブ１０４の突出部を拡管する。この様にして拡管された熱交換チューブ１０４の拡管突出部の外周面は、チャックスリーブ１０６の把持部１０６ａの内壁面によって把持される。
次いで、チャックスリーブ１０６の把持部１０６ａによって拡管突出部を把持しつつ、拡管ビレット１１２によって熱交換チューブ１０８の未拡管部分を拡管し、熱交換チューブ１０８とフィン１００とを一体化する。

特開平９−９９３３４号公報

図８に示すチャック装置を具備する拡管装置によれば、拡管に伴って発生する熱交換チューブの長手方向の収縮に因るフィン同士が密着するアベック現象を防止できる。
しかし、図８に示すチャック装置では、拡管ビレット１１２が熱交換チューブ１０８の拡管突出部を通過した後、バネ材等で形成され弾性を呈する筒状のインナースリーブ１０８は当初太さに戻る。
このため、熱交換チューブ１０４の拡管突出部の内壁面は解放状態となって、熱交換チューブ１０４の拡管突出部が、スプリングバック現象によって縮径するおそれがある。
更に、熱交換チューブ１０４の拡管突出部の外周面は、チャックスリーブ１０６の把持部１０６ａによって締付力が作用しているため、熱交換チューブ１０４の拡管突出部が変形するおそれがある。
かかる拡管された熱交換チューブ１０４の突出部の縮径や変形は、チャックスリーブ１０６とクランプスリーブ１０８とによる、熱交換チューブ１０４の拡管突出部の把持力を低下させる。
また、熱交換チューブ１０８の突出部内に挿入されたインナースリーブ１０８は、拡管ビレット１１２との直接接触が繰り返されて、部分的に切断されるおそれがある。インナースリーブ１０８の破片は、いずれかの熱交換チューブ１０８内に入り込み、破片の発見・撤去は極めて困難であるため、得られた熱交換器が不良品扱いとなる。
そこで、本発明は、拡管された熱交換チューブの拡管突出部の把持力が低下するおそれのあるチャック装置を具備する従来の拡管装置の課題を解決し、拡管された熱交換チューブの拡管突出部を確実に把持できるチャック装置を具備する拡管装置を提供することを目的とする。

本発明者は、前記課題を解決すべく検討を重ねた結果、チャックスリーブの把持部内で拡管されて、この把持部で把持される熱交換チューブの拡管突出部に、拡管突出部の内壁面を支承する支承部を挿入することによって、チャックスリーブの把持部の締付力等に因る熱交換チューブの拡管突出部の変形を防止できることを見出した。
すなわち、前記課題を解決する手段として、複数枚のフィンが積層されたフィン層を貫通する熱交換チューブに拡管ビレットに挿入した、拡管ビレットの最大径部の外周面と熱交換チューブの内壁面とを直接接触して、前記熱交換チューブを拡管し前記フィンと一体化する拡管装置であって、前記フィン層の一面側から突出し、前記拡管ビレットによって拡管された熱交換チューブの拡管突出部の外周面を把持する把持部が、外周面からの締め付け力によって縮径可能に設けられているチャックスリーブと、前記チャックスリーブの把持部を絞め付けて前記熱交換チューブの拡管突出部を把持する方向又は前記チャックスリーブの把持部の締め付けを解放して前記把持を解除する方向に、前記チャックスリーブの外周面に沿って摺動可能に設けられたクランプブッシュとを備えるチャック装置が設けられ、前記クランプブッシュによって縮径した前記チャックスリーブの把持部内で拡管された熱交換チューブの拡管突出部を、前記チャックスリーブの把持部で把持した状態で、前記熱交換チューブの未拡管部分に拡管ビレットを挿入して拡管し、前記フィンと熱交換チューブとを一体化する挿入手段と、前記マンドレルに沿って移動可能に設けられ、前記拡管ビレットによる拡管が終了した熱交換チューブであって、前記チャックスリーブの把持部での把持が解除された熱交換チューブの拡管突出部にフレア部を形成するフレア形成部が先端部に形成されたフレアポンチとを具備し、前記フレアポンチのフレア形成部よりも先端側に、前記拡管ビレットの最大外径と同一径で且つ前記チャックスリーブの把持部内の熱交換チューブの拡管突出部に挿入されて、前記拡管突出部の内壁面を支承するガイド部が形成されている拡管装置を提供できる。

従来の拡管装置に設けられたチャック装置では、クランプブッシュによって縮径したチャックスリーブの把持部内で、チャックスリーブの把持部で把持されるように拡管ビレットで拡管された熱交換チューブの拡管突出部内では、拡管ビレットが通過すると、拡管突出部の内壁面が解放状態となる。
このため、熱交換チューブの拡管突出部が、スプリングバックによる縮径やチャックスリーブの把持部による締付力に因る変形が発生するおそれがある。
この点、本発明者等が提供した拡管装置に用いるチャック装置では、クランプブッシュによって縮径したチャックスリーブの把持部内で、チャックスリーブの把持部で把持されるように拡管ビレットで拡管された熱交換チューブの拡管突出部内に、拡管ビレットが通過してから、フレアポンチの先端部に形成された拡管ビレットの最大外径と同一径のガイド部が挿入される。
このため、拡管ビレットが通過した熱交換チューブの拡管突出部の内壁面は、フレアポンチのガイド部によって支承され、スプリングバックによる縮径やチャックスリーブの把持部による締付力に因る変形を防止できる。
また、熱交換チューブは、管ビレットの最大径部の外周面と熱交換チューブの内壁面とを直接接触して拡管されるため、従来の拡管装置の如く、拡管ビレットと接触する挿入物が存在せず、挿入物の破片が熱交換チューブ内に入り込むようなおそれも解消できる。

本発明者等が提供した拡管装置の一例を示す正面図である。図１に示す拡管装置に用いたチャック装置の部分断面図である。図１に示す拡管装置に用いたフレアポンチの正面図及び部分断面図である。図１に示す拡管装置による熱交換チューブの拡管開始前の状態を説明する説明図である。図１に示す拡管装置による熱交換チューブの拡管途中の状態を説明する説明図である。図１に示す拡管装置による熱交換チューブの拡管途中の状態を説明する説明図である。図１に示す拡管装置による熱交換チューブの拡管終了前及び終了時の状態を説明する説明図である。従来の拡管装置に用いられたチャック装置を説明する部分断面図である。

本発明者等が提供する拡管装置の一例を図１に示す。図１に示す拡管装置には、駆動手段としてのシリンダ装置１０によって昇降可能に設けられた圧入盤１２と、圧入盤１２に釣り部材１４，１４・・によって吊り下げられているフレア台１６と、フレア台１６に釣り部材２０で吊り下げられているストリッパー台２２と、ストリッパー台２２の下方に設けられ、シリンダ装置１０を駆動して降下する圧入盤１２と共に降下してきたストリッパー台２２と当接し、ストリッパー台２２を所定位置に支承するバランサー１８，１８とが設けられている。
かかるストリッパー台２２の下面側には、第１可動板２４がシリンダ装置２６によって上下動可能に設けられている。更に、第１可動台上には、第２可動板２８がシリンダ装置３０によって上下動可能に設けられている。
また、フレア台１６から上方に延出されたネジ杵１７，１７の各々には、降下する圧入盤１２と当接する当たり台１９が設けられている。

圧入盤１２には、図２に示す様に、拡管ビレット３２が先端に装着されたマンドレル３４の後端部が装着されている。
かかるマンドレル３４には、フレアポンチ３６がマンドレル３４に沿って上下動可能に装着されている。このフレアポンチ３６は、図３に示す様に、中心軸に沿って貫通孔３８が形成された中空体である。この貫通孔３８には、図３（ａ）に示す様に、先端部に拡管ビレット３２が装着されたマンドレル３４が挿入される。
かかるフレアポンチ３６の本体部４０の先端部には、拡管ビレット３２の最大外径Wと同一外径に形成されたガイド部４２が形成されている。このガイド部４２の後端側には、ガイド部４２よりも大径の二次拡管部４４と、二次拡管部４４よりも大径の本体部４０との間には、テーパ状のフレア形成部４６とが形成されている。
かかるフレアポンチ３６の後端面は、図２に示す様に、後端部がフレア台１６に固定されているフレアソケット４８の先端面に当接している。このため、フレア台１６の押圧力はフレアソケット４８を介してフレアポンチ３６に伝達される。
尚、フレアポンチ３６のガイド部４２の長さを、二次拡管部４４の長さと略等しくすることによって、後述するように熱交換チューブの傾斜等の位置調整を容易に行うことができる。

かかるフレアポンチ３６の外周面側には、フレアポンチ３６の本体部４０及びフレアソケット４８の外周面に摺接して昇降するチャックスリーブ５０が設けられている。このチャックスリーブ５０は、その後端部が第１可動板２４に固定されており、先端部に把持部５０ａが形成されている。
把持部５０ａは、長手方向に形成された複数のスリット５１ａ，５１ａ・・によって複数の分割片５０ｂ，５０ｂ・・に形成されている。かかる分割片５０ｂ，５０ｂ・・から成る把持部５０ａは、先端側に次第に内径が拡大するテーパ状に形成されている。
この分割片５０ｂ，５０ｂ・・の内壁面には、熱交換チューブの突出部を確実に把持できるように、把持部５０ａの中心軸に対して直交する方向に複数の環状の凹溝５０ｃ，５０ｃ・・が形成されている。
かかるチャックスリーブ５０の外周面側には、チャックスリーブ５０の外周面に摺接して昇降するクランプブッシュ５２が設けられている。このクランプブッシュ５２は、その後端部が第２可動板２８に固定されている。クランプブッシュ５２が降下したとき、把持部５０ａ内に挿入された熱交換チューブの突出部を把持できるように、チャックスリーブ５０のテーパ状の把持部５０ａを縮径する。
尚、チャックスリーブ５０及びクランプブッシュ５２は、シリンダ装置２６，３０を単独駆動して、単独昇降可能である。

図２及び図３に示すチャック装置を具備する図１に示す拡管装置によって熱交換チューブに拡管を施す際には、第１可動板２４及び第２可動板２８の下方に、複数本のＵ字状の熱交換チューブを挿入したフィン層をセットする。かかるフィン層をセットした状態を図４に示す。
図４に示すフィン層５３の一面側からは、熱交換チューブ５４の直管部分の先端部（以下、突出部５６と称することがある）が突出し、フィン層５３の他面側からは、熱交換チューブ５４のヘアピン部分が突出する。
フィン層５３の一面側から突出する熱交換チューブ５４の突出部５６の上方には、拡管ビレット３２及びチャックスリーブ５０の把持部５０ａが位置している。
図４に示すチャックスリーブ５０の把持部５０ａは、クランプブッシュ５２が上昇しており、把持部５０ａを絞め付ける締付力から解放されているため、テーパ状把持部となっている。

シリンダ装置１０を駆動して圧入盤１２を降下すると、圧入盤１２の降下に伴ってフレア台１６及びストリッパー台２２が降下する。ストリッパー台２２がバランサー１８，１８に当接したとき、一旦、圧入盤１２の降下を停止し、シリンダ装置２６，３０を駆動して、第１可動板２４及び第２可動板２８を降下する。
第１可動板２４及び第２可動板２８の降下によって、図５（ａ）に示す様に、チャックスリーブ５０及びクランプブッシュ５２が降下し、クランプブッシュ５２によって縮径したチャックスリーブ５０の把持部５０ａ内に、熱交換チューブ５４の未拡管の突出部５６が挿入される。
尚、チャックスリーブ５０及びクランプブッシュ５２が降下したとき、チャックスリーブ５０及びクランプブッシュ５２の端面がフィン層５３の端面を押圧して、熱交換チューブ５４の突出部５６の突出長を調整している。

図５（ａ）に示す様に、クランプブッシュ５２によって縮径したチャックスリーブ５０の把持部５０ａ内に、熱交換チューブ５４の未拡管の突出部５６が挿入された後、シリンダ装置１０を駆動し、バランサー１８，１８に当接して降下が停止しているストリッパー台２２にフレア台１６が当接するまで、圧入盤１２を降下する。
ストリッパー台２２にフレア台１６が当接したとき、図５（ｂ）に示す様に、拡管ビレット３２は熱交換チューブ５４の突出部５６内に挿入され、突出部５６を拡管して拡管突出部５６ａとする。拡管突出部５６ａは、その外周面がチャックスリーブ５０の把持部５０ａの内壁面に押し付けられて、把持部５０ａの絞付力によって把持される。
かかるフレア台１６の降下によって、フレアソケット４８を介してフレアポンチ３６のガイド部４２も、図５（ｂ）に示す様に、拡管突出部５６ａ内に挿入される。
このフレアポンチ３６のガイド部４２は、二次拡管部４４の長さと等しくなるように形成している。かかるガイド部４２を、熱交換チューブ４６の拡管突出部５６ａ内に挿入することによって、フィン層５３に傾斜して挿入された熱交換チューブ５４であっても、垂直となるように熱交換チューブ５４の位置調整を行うことができる。

引き続き、シリンダ装置１０を駆動して、圧入盤１２を降下すると、フレア台１６及びストリッパー台２２は、バランサー１８，１８によって所定位置に停止した状態で拡管ビレット３２を、図６（ａ）に示す様に、熱交換チューブ５４の未拡管部分に進入させて一次拡管を施し、フィン層５３のフィンと一体化する。
かかる一次拡管の際には、フレアポンチ３６のガイド部４２が、熱交換チューブ５４の拡管突出部５６ａ内に挿入されて、拡管突出部５６ａの内壁面を支承している。このため、拡管ビレット３２が通過した拡管突出部５６ａのスプリングバック現象による縮径やチャックスリーブ５０の把持部５０ａによる絞付力による変形を防止できる。
従って、熱交換チューブ５４の拡管突出部５６ａは、チャックスリーブ５０の把持部５０ａによる絞付力によって確実に把持でき、一次拡管に伴って発生する熱交換チューブ５４の長手方向の収縮に因るフィン同士が密着するアベック現象を防止できる。

圧入盤１２の降下が当たり台１９に当接して、熱交換チューブ５４の拡管が終了したとき、シリンダ装置１０の駆動を停止して圧入盤１２の降下を停止し、且つシリンダ装置２６，３０を駆動して、第１可動板２４及び第２可動板２８を上昇する。
第１可動板２４及び第２可動板２８を上昇すると、図６（ｂ）に示す様に、熱交換チューブ５４の拡管突出部５６ａに対するクランプブッシュ５２よる把持から解放されると共に、チャックスリーブ５０及びクランプブッシュ５２が上昇し、熱交換チューブ５４の拡管突出部５６ａが露出する。
次いで、シリンダ装置１０を駆動し、当たり台１９，１９に当接している圧入盤１２を下方に押圧すると、当たり台１９，１９及びネジ杵１７，１７を介してフレア台１６には、バランサー１８，１８の上方への押圧力に抗して降下する力が伝達され、フレア台１６は降下する。かかるフレア台１６の降下によって、図７（ａ）に示す様に、フレアポンチ３６の先端部を拡管突出部５６ａ内に圧入する。このフレアポンチ３６の先端部の圧入により、フレアポンチ３６の二次拡管部４４によって、拡管突出部５６ａａよりも大径の大径部５６ｂを形成すると共に、フレアポンチ３６のフレア形成部４６によって、大径部５６ｂの先端部にフレア部５６ｃを形成できる。
その後、シリンダ装置１０を駆動して、圧入盤１２を所定位置まで上昇させることによって、ストリッパー台２２及びフレア台１６も所定位置まで上昇し、図７（ｂ）に示す様に、熱交換チューブ５４の先端部に形成したフレア部５６ｃ等を露出し、拡管された熱交換チューブ５４とフィンとが一体化されたフィン層５３を取り出すことができる。

１０シリンダ装置
１２圧入盤
１４，１４部材
１６フレア台
１７，１７ネジ杵
１８，１８バランサー
１９当たり台
２２ストリッパー台
２４第１可動板
２６，３０シリンダ装置
２８第２可動板
３２拡管ビレット
３４マンドレル
３６フレアポンチ
４２ガイド部
４４二次拡管部
４６フレア形成部
４８フレアソケット
５０チャックスリーブ
５０ａ把持部
５０ｂ分割片
５２クランプブッシュ
５３フィン層
５４熱交換チューブ
５６ｃフレア部
５６ａ拡管突出部
Ｗ最大外径

Claims

複数枚のフィンが積層されたフィン層を貫通する熱交換チューブに挿入した、拡管ビレットの最大径部の外周面と熱交換チューブの内壁面とを直接接触して、前記熱交換チューブを拡管し前記フィンと一体化する拡管装置であって、
前記フィン層の一面側から突出し、前記拡管ビレットによって拡管された熱交換チューブの拡管突出部の外周面を把持する把持部が、外周面からの締め付け力によって縮径可能に設けられているチャックスリーブと、
前記チャックスリーブの把持部を絞め付けて前記熱交換チューブの拡管突出部を把持する方向又は前記チャックスリーブの把持部の締め付けを解放して前記把持を解除する方向に、前記チャックスリーブの外周面に沿って摺動可能に設けられたクランプブッシュとを備えるチャック装置が設けられ、
前記クランプブッシュによって縮径した前記チャックスリーブの把持部内で拡管された熱交換チューブの拡管突出部を、前記チャックスリーブの把持部で把持した状態で、前記熱交換チューブの未拡管部分に拡管ビレットを挿入して拡管し、前記フィンと熱交換チューブとを一体化する挿入手段と、
前記マンドレルに沿って移動可能に設けられ、前記拡管ビレットによる拡管が終了した熱交換チューブであって、前記チャックスリーブの把持部での把持が解除された熱交換チューブの拡管突出部にフレア部を形成するフレア形成部が先端部に形成されたフレアポンチとを具備し、
前記フレアポンチのフレア形成部よりも先端側に、前記拡管ビレットの最大外径と同一径で且つ前記チャックスリーブの把持部内の熱交換チューブの拡管突出部に挿入されて、前記拡管突出部の内壁面を支承するガイド部が形成されていることを特徴とする拡管装置。
フレアポンチのガイド部が、熱交換チューブの拡管突出部に挿入されたとき、前記熱交換チューブとフレアポンチの中心軸とが一致するように、前記熱交換チューブを位置調整する請求項１記載の拡管装置。
フレアポンチのフレア形成部と支承部との間に、拡管ビレットによる一次拡管を施した熱交換チューブの拡管突出部を更に拡径する二次拡管用の二次拡管部が形成されている請求項１又は請求項３記載の拡管装置。
チャックスリーブの先端部に形成された把持部が、前記把持部の長手方向に形成された複数のスリットによって複数の分割片に形成され、クランプブッシュが摺動して前記把持部の締め付けが解放されたとき、前記把持部が先端側に次第に内径が拡大するテーパ状把持部に形成される請求項１〜３のいずれか一項記載の拡管装置。