JP2017030019A - 熱交換器の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィンの変形及びピッチ乱れのない熱交換器を製造する。【解決手段】フィン保持部２を旋回軸２０を中心として回転させる回転駆動部４と、フィン保持部２を冷媒管５の配設方向と平行な方向に直線移動させる旋回中心可動部３を備え、フィン保持部２が退避旋回中において旋回中心可動部３が旋回軸２０を直線移動させることにより、フィン保持部２の挿入旋回軌跡と退避旋回軌跡とを相違させるようにして、個々のフィン１を一枚ずつフィン保持部２により冷媒管５に挿入していく。【選択図】図１

Description

この発明は、高性能な熱交換器の製造装置に関するものであり、特にフィンチューブ式熱交換器の製造装置に関するものである。

従来の空気調和機に用いられるフィンチューブ式熱交換器を製造するに際しては、フィンを回動挿入治具のフィン吸着固定部に吸着させ、１枚ずつ回動させて、フィンの切欠き状の挿入部を伝熱管に挿入する。そのあと、伝熱管をフィンピッチずつ移動させ、さらに次のフィンを同様の方法で挿入していくことで、フィンピッチを確保しながら、熱交換器を製作することができるものがあった（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−１８４９０７号公報

上記のような熱交換器の製造にあっては、シートもしくはフープ状フィンを個々のフィンに切断し、切断したフィンをフィン保持部で保持し、フィン保持部は挿入機構の揺動により、あらかじめ適宜間隔に配列された扁平状の冷媒管にフィンが挿入されるものであった。しかしこの方法では、フィン保持部が挿入する軌道と、フィン挿入後のフィン保持部の退避軌道が同一軌道になるため、次に供給されるフィンとフィン保持部が接触することがあり、フィンが変形してしまうことがある。従ってフィンピッチの乱れが生じることがあり、熱交換器が不良品、又は手直し品になってしまうという問題があった。更には製造装置の停止に繋がるという問題点もあった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、高性能な熱交換器を短時間かつ高い品質を保った状態で製作することのできる熱交換器の製造装置を提供することを目的としている。

この発明に係る熱交換器の製造装置は、フィンを一枚ずつフィン保持部により冷媒管に挿入していくものであって、フィン保持部を旋回軸を中心として回転させる回転駆動部と、フィン保持部を冷媒管の配設方向と平行な方向に直線移動させる旋回中心可動部を備え、フィン保持部が退避旋回中において旋回中心可動部がフィン保持部の旋回軸を直線移動させることにより、フィン保持部の挿入旋回軌跡と退避旋回軌跡とを相違させるようにしたものである。

上記のように構成された熱交換器の製造装置によれば、フィン保持部の旋回軸を移動させることにより、フィン挿入時の挿入軌跡と挿入後の退避軌跡を異ならせることができる。従ってフィン供給部に載置された次に供給されるべきフィンを変形させることなく、フィン保持部に供給することができる。これにより扁平状の冷媒管にフィンを一枚ずつ所定の位置に挿入できるため、ピッチ乱れを生じさせることなく所望のピッチでフィンを配置することができ、更にフィンの変形を防ぐことができる。

実施の形態１による熱交換器の製造装置を示す斜視図である。 実施の形態１によるフィン保持部の挿入軌跡を示す略式側面図（Ａ）、（Ｂ）である。 実施の形態１によるフィン保持部の退避軌跡を示す略式側面図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）である。 実施の形態１によるフィン保持部の退避軌跡を示す略式側面図（Ａ）、（Ｂ）である。 完成された熱交換器を示す斜視図である。 実施の形態２による熱交換器の製造装置を示す斜視図である。 実施の形態２による熱交換器の製造装置の動作を示す側面図である。 実施の形態２による熱交換器の製造装置の動作を示す側面図である。 実施の形態２による熱交換器の製造装置の動作を示す側面図である。 実施の形態３による熱交換器の製造装置を示す斜視図である。 実施の形態４による熱交換器の製造装置を示す斜視図である。

実施の形態１．
図１は実施の形態１による熱交換器の製造装置を示す斜視図である。シート状もしくはフープ状につながったフィン材より前工程において個々のブロック状のフィンに切断する。そして切断されたブロック状のフィンをフィン供給部１０にセットする。フィン供給部１０は個々のフィン１をフィン保持部２の挿入旋回軌跡上に供給する。図２（Ａ）、（Ｂ）はフィン保持部２の挿入軌跡を示す略式側面図であり、点線矢印Ａで示す曲線が挿入旋回軌跡を示している。フィン１をフィン保持部２に供給する方法としては、フィン供給部１０の上のブロック状のフィンよりフィン１を１枚分押し出し、押し出した状態で１枚分のフィン１に切断し、切断されたタイミングに合わせてフィン保持部２の挿入旋回中に１枚分のフィン１を保持させる方法があり、本実施形態においてはこの方法を採用している。この方法ではフィン供給部１０の位置は変わらない。その他にもフィン供給部１０の上にブロック状のフィンを載置したままこれらを冷媒管５側に移動させ、フィン保持部２の挿入旋回中に１枚分のフィン１を保持させ切断し、フィン供給部１０を退避させる方法も考えられる。

供給された１枚分のフィン１をフィン保持部２の挿入旋回中に受け渡すことによりフィン保持部２は１枚分のフィン１を保持する。保持する方法は、例えばフィン保持部２の内部に真空配管を形成し、真空吸着により１枚分のフィン１を保持する方法や、フィン保持部２の内部に電磁マグネットなどを内包し、電磁力でフィン１を保持する方法などがある。

フィン１を保持したフィン保持部２は直動型旋回中心可動部３（特許請求の範囲における旋回中心可動部）の旋回軸２０を回転中心として旋回する。フィン保持部２の旋回動作は回転駆動部４（例えばモータ）を直動型旋回中心可動部３（旋回軸２０）に取り付けて実施される。そしてフィン保持部２は直動型旋回中心可動部３により冷媒管５の配設方向と平行な方向（図１におけるＸ方向）に直線移動される。フィン１を保持したフィン保持部２は扁平状の冷媒管５の冷媒流路に対して、指定した任意の角度になるまで回転する。フィン１を保持したフィン保持部２が扁平状の冷媒管５の冷媒流路に対して指定した任意の角度になるとともに、フィン１に設けられた切欠部１ａが冷媒管５に対して嵌合した時に、フィン１を保持したフィン保持部２の保持力を開放する。

これによりフィン保持部２に保持されていたフィン１への保持力はなくなり、扁平状の冷媒管５にフィン１が挿入される。扁平状の冷媒管５に挿入されたフィン１はフィン１のカラー等でフィン１と扁平状の冷媒管５との間に摩擦力などを発生させ、位置を保持する。

次にフィン保持部２は扁平状の冷媒管５に挿入、保持されたフィン１に接触して、挿入されたフィン１を変形させないように退避する。図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はフィン保持部２の退避軌跡を示す側面図であり、図３（Ｃ）における点線矢印Ｂで示す曲線が退避旋回軌跡を示している。フィン保持部２の退避旋回軌跡は扁平状の冷媒管５の冷媒流路に対して指定した任意の角度から、旋回挿入軌跡とは逆方向に旋回するように開始される。フィン保持部２が退避旋回中において、直動型旋回中心可動部３の旋回軸２０（フィン保持部２の旋回軸）は扁平状の冷媒管５に挿入済の個々のフィン１側に移動する（図３（Ｂ）のＣ方向）。このように構成することによりフィン保持部２の挿入旋回軌跡（図２（Ｂ）の矢印Ａ）と退避旋回軌跡（図３（Ｃ）の矢印Ｂ）が異なるようになる。

直動型旋回中心可動部３を移動させる方法は、例えばシリンダーやボールネジなどの直動型の駆動機構で移動する。直動型旋回中心可動部３の旋回軸２０の移動を開始させるタイミングは、扁平状の冷媒管５に挿入されたフィン１と退避するフィン保持部２が接触、干渉しないように設定する。以下その一例を図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に基づいて説明する。まず扁平状の冷媒管５を図示しない駆動機構（ボールねじとモータ）で移動させる（図３（Ａ）の矢印Ｄ）。扁平状の冷媒管５を所望の位置まで移動後、任意のタイミングで直動型旋回中心可動部３の旋回軸２０を移動させる（図３（Ｂ）の矢印Ｃ）。このとき扁平状の冷媒管５の移動量に関しては、直動型旋回中心可動部３の旋回軸２０を移動させた後、フィン保持部２を退避旋回させるとき、フィン保持部２が冷媒管５に挿入されたフィン１と接触、干渉しないような移動量に設定する。そして図３（Ｃ）に示すように、フィン保持部２を退避旋回させる。図３（Ｂ）、（Ｃ）に示されるように、フィン供給部１０から次に供給されるフィン１は冷媒管５側に移動するので、フィン保持部２の退避旋回軌跡をフィン保持部２の挿入旋回軌跡と同じにすると、次に供給されるフィン１とフィン保持部２が接触してしまい、フィン１が変形してしまう。そこで本実施形態においては、フィン保持部２の旋回軸２０を移動させることにより、フィン保持部２の挿入旋回軌跡と退避旋回軌跡とを相違させるようにすることにより、次に供給されるフィン１とフィン保持部２が接触することを回避するようにしたものである。

更に別の例について図４（Ａ）、（Ｂ）に基づいて説明する。先ず図４（Ａ）に示すようにフィン保持部２の先端が扁平状の冷媒管５に挿入された個々のフィン１に接触しないようにフィン１の高さＨ以上の位置に位置するようにするとともに、更にはフィン保持部２がフィン供給部１０に載置された次に供給されるべきフィン１に接触しないようフィン保持部２を退避旋回させる（図４（Ａ）の矢印Ｆ）。次に直動型旋回中心可動部３の旋回軸２０を移動させる（図４（Ｂ）の矢印Ｇ）。その後はフィン保持部２を退避旋回させる。

扁平状の冷媒管５に挿入済のフィン１側に移動した直動型旋回中心可動部３の旋回軸２０をフィン保持部２の旋回軸とすることにより、退避動作を継続する（図３（Ｂ）、（Ｃ））。フィン保持部２はフィン供給部１０にある次に供給されるフィン１と接触することなく通過する（図３（Ｃ））。フィン保持部２がフィン供給部１０にある次に供給されるべきフィン１に接触することなく通過後、退避旋回中に移動された直動型旋回中心可動部３の旋回軸２０を、扁平状の冷媒管５に挿入済のフィン１がある側とは反対側に向けて移動される。

直動型旋回中心可動部３の旋回軸２０が当初の位置まで移動した後、フィン保持部２は指定した任意の角度になるまで回転し、初期の状態に戻る。フィン保持部２が扁平状の冷媒管５に挿入、保持されたフィン１に接触してフィン１を変形させないように、フィン保持部２が退避してから初期の状態に戻るまでに、扁平状の冷媒管５は所望のピッチ分だけ、例えばボールねじとモータを用いて移動され、最終的に図２（Ａ）の状態に戻る。上述した動作を繰り返すことで、扁平状の冷媒管５にフィン１を挿入していく。図５は完成された熱交換器を示す斜視図である。

このような構成によれば、フィン保持部２の挿入動作と退避動作を実行させることによって、フィン供給部１０にあるフィン１を変形させることなく、シート状もしくはフープ状につながったフィン材から前工程によって切断されたブロック状のフィンより１枚ずつのフィン１を、所望のピッチで冷媒管５に配置することができる。これによりフィンの変形及びピッチ乱れのない熱交換器を製造できる。

実施の形態２．
図６は実施の形態２による熱交換器の製造装置を示す斜視図である。実施の形態１においてはフィン保持部２の旋回軸２０に回転駆動部４を直接取り付けた例を示したが、本実施形態においては、リンク機構６の一端をフィン保持部２の旋回軸２０に取り付けるとともに、他端を回転駆動部４に取り付けたものである。実施の形態１では、フィン保持部２の旋回軸２０に取り付けたモータなどの回転駆動部４で旋回動作させているため、フィン保持部２の挿入動作及び退避動作において回転駆動部４の回転方向は逆転している。つまりフィン保持部２の挿入動作から退避動作の切り替えポイントと、フィン保持部２の退避動作から挿入動作の切り替えポイントの２回に亘って回転駆動部４は停止しているため、回転駆動部４は加速減速を繰り返している。

一方本実施形態においては、リンク機構６を採用することで、フィン保持部２を実施の形態１と同様の動作を行うようにするために、回転駆動部４は一方向に一定回転し続けることで同様の動作を達成でき、回転駆動部４の負荷を低減できる。図７〜図９は本実施形態による熱交換器の製造装置の動作を示す側面図であり、回転駆動部４を一定方向（Ｋ方向）に回転させることにより、フィン保持部２の挿入動作及び退避動作を行うことができる。

実施の形態１においては、挿入旋回軌跡と退避旋回軌跡が異なるように直動型旋回中心可動部３でフィン保持部２の旋回軸２０を移動させており、フィン保持部２と回転駆動部４を移動させる必要がある。一方実施の形態２のようにリンク機構６を採用することで、フィン保持部２のみ移動させることで、実施の形態１と同様の動作を達成できる。尚直動型旋回中心可動部３によりフィン保持部２を移動させるタイミングは、図８の状態から図９の状態に変化する間である（図４（Ａ）、（Ｂ）参照）。これによりフィン保持部２の挿入旋回軌跡と退避旋回軌跡とを相違させることができる。尚本実施形態におけるリンク機構６の動作において、フィン保持部２とリンク機構６の結節点、即ち直動型旋回中心可動部３の旋回軸２０は、冷媒管５に挿入済のフィン１側に移動するのみで、他の２つの結節点（例えば回転駆動部４とリンク機構６の結節点）のように大きく位置を変えない。

このような構成によれば、回転駆動部４の負担を低減できるため、回転駆動部４を小さくすることができ、かつフィン保持部２の挿入動作及び退避動作を容易に高速化することができる。また、直動型旋回中心可動部３による移動も、実施の形態１と比較すると、モータ等の回転駆動部４を移動させる必要がなく、フィン保持部２のみとなるため、直動型旋回中心可動部３を小さくでき、かつ直動型旋回中心可動部３の移動速度を容易に高速化することができる。よって機械構成部品の縮小化による装置面積の縮小化を図ることができるとともに、高速化による生産性向上が得られる。

実施の形態３．
図１０は実施の形態３による熱交換器の製造装置を示す斜視図である。フィン保持部２の旋回軸２０を移動させる可動部として、実施の形態１の直動型旋回中心可動部３の代わりに本実施形態においてはカム型旋回中心可動部７を取り付けたものである。尚フィン保持部２の基本的動作は実施の形態１の場合と同様である。カム型旋回中心可動部７としてはカムと、例えば図示しないがモータなどのカム用回転駆動部で構成される。カム用回転駆動部を回転させることで、カムが回転し、フィン保持部２の回転中心を移動させる。

カムの形状としては、例えばフィン保持部２の旋回軸２０を共益カムのように挟み込む形状や、フィン保持部２の旋回軸２０をバネ等でカムに押し付けるような一般的な板カム形状等が考えられる。カム型旋回中心可動部７は実施の形態１の直動型旋回中心可動部３と異なり、カム用回転駆動部が一方向にのみ回転することでフィン保持部２の旋回軸２０を移動させることができる。このような構成によれば、フィン保持部２の旋回軸２０を高速、かつ容易に移動することが出来る。よって高速化による生産性向上が得られる。

実施の形態４．
図１１は実施の形態４による熱交換器の製造装置を示す斜視図である。本実施形態においては、実施の形態２と実施の形態３の構成を組み合わせたものである。即ち実施の形態１で示したようなフィン保持部２の旋回軸２０に回転駆動部４を直接取り付ける代わりにリンク機構６を取り付け、フィン保持部２の旋回軸２０を移動させる旋回中心可動部としてカム型旋回中心可動部７を取り付けたものである。そして更に回転駆動部４とカム型旋回中心可動部７の回転部を例えばベルト８で連結する。連結手段としてはベルト以外にギヤなどを使用してもよい。このような構成によれば、回転駆動部４が１つで済み、設備の低コスト化が得られる。

又フィン保持部２の基本的動作は実施の形態２と同様であり、カム型旋回中心可動部７におけるカムの形状を工夫することにより、フィン保持部２の退避旋回中にフィン保持部２が移動できるようになる。
尚本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１ フィン、２ フィン保持部、３ 直動型旋回中心可動部、４ 回転駆動部、
５ 冷媒管、６ リンク機構、７ カム型旋回中心可動部、２０ 旋回軸。

Claims (4)

1. フィンを一枚ずつフィン保持部により冷媒管に挿入していく熱交換器の製造装置において、上記フィン保持部を旋回軸を中心として回転させる回転駆動部と、
   上記フィン保持部を上記冷媒管の配設方向と平行な方向に直線移動させる旋回中心可動部を備え、
   上記フィン保持部が退避旋回中において上記旋回中心可動部が上記フィン保持部の上記旋回軸を直線移動させることにより、上記フィン保持部の挿入旋回軌跡と退避旋回軌跡とを相違させるようにしたことを特徴とする熱交換器の製造装置。
2. 一端が上記フィン保持部の上記旋回軸に取り付けられるとともに、他端が上記回転駆動部に取り付けられたリンク機構を設けたことを特徴とする請求項１記載の熱交換器の製造装置。
3. 上記旋回中心可動部としてカム型旋回中心可動部を用いたことを特徴とする請求項１記載の熱交換器の製造装置。
4. 一端が上記フィン保持部の上記旋回軸に取り付けられるとともに、他端が上記回転駆動部に取り付けられたリンク機構を設け、
   上記旋回中心可動部としてカム型旋回中心可動部を用い、
   更に上記回転駆動部と上記カム型旋回中心可動部とを連結させる機構を設けたことを特徴とする請求項１記載の熱交換器の製造装置。

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