JP2018140418A - 熱交換器の製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】芯管の螺旋状波形付管と巻管の螺旋状巻付けを同時に行い、かつ螺旋状波形が管軸方向に偏らず巻管を密着巻付け可能な形態にすることで高性能な熱交換器を製造することが可能な熱交換器の製造装置を得る。
【解決手段】熱交換器の製造装置は、第1流体の流路を形成する芯管の外周面に、第2流体の流路を形成する管を螺旋状に巻付けて第1流体と前記第2流体との間で熱交換させる熱交換器の製造装置であって、芯管に対して自転自在なローラー状加工ツールを押圧させて螺旋状波形付管を形成する芯管加工機構と、芯管を保持した状態で芯管に捻り力を与えるとともに、芯管加工機構から螺旋状波形付管が排出される力により管軸方向に移動自在に配置された回転機構と、回転機構によって回転された螺旋状波形付管に管を螺旋状に巻付ける巻付機構と、を備えたものである。
【選択図】図1A
【解決手段】熱交換器の製造装置は、第1流体の流路を形成する芯管の外周面に、第2流体の流路を形成する管を螺旋状に巻付けて第1流体と前記第2流体との間で熱交換させる熱交換器の製造装置であって、芯管に対して自転自在なローラー状加工ツールを押圧させて螺旋状波形付管を形成する芯管加工機構と、芯管を保持した状態で芯管に捻り力を与えるとともに、芯管加工機構から螺旋状波形付管が排出される力により管軸方向に移動自在に配置された回転機構と、回転機構によって回転された螺旋状波形付管に管を螺旋状に巻付ける巻付機構と、を備えたものである。
【選択図】図1A
Description
この発明は、熱交換器の製造装置に関するものであり、例えば、第1流体が流れる管と第2流体が流れる管とを備え、第1流体と第2流体との間で熱交換を行わせる熱交換器の製造装置に関するものである。
従来の熱交換器の製造装置では、第1流体の流路を形成する芯管とこの芯管の外周面に巻き付けられ第2流体の流路を形成する巻管とを備え、芯管に巻管が螺旋状に巻き付けられ、芯管と巻管との間に溶融したろう材を供給した後、ろう材が冷却され固形化することで熱交換器を製造している。
ろう材は融解温度が相対的に高いため、加熱された芯管及び巻管の強度が低下し、ろう材を溶融させるために必要な熱エネルギーが大きくなるという問題がある。そのため、一般には、ろう材の代わりに低融点金属、たとえば半田を用いて芯管と巻管を接着固定かつ熱伝導性確保されている(例えば、特許文献1参照)。
ろう材は融解温度が相対的に高いため、加熱された芯管及び巻管の強度が低下し、ろう材を溶融させるために必要な熱エネルギーが大きくなるという問題がある。そのため、一般には、ろう材の代わりに低融点金属、たとえば半田を用いて芯管と巻管を接着固定かつ熱伝導性確保されている(例えば、特許文献1参照)。
また、従来の熱交換器の製造装置では、巻管が芯管に巻き付けられた直後に接着固定を行い、巻管が芯管に対して緩みなく密着した状態で固定することで熱交換器の熱伝達率を向上させるため、巻管が巻き付けられた直後の箇所を加熱して、加熱されて高温になった箇所に半田の供給を行うことで熱交換器を製造する熱交換器の製造装置が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1に開示された従来の熱交換器の製造装置では、螺旋状波形付管の形成と螺旋状波形付管への巻管の螺旋状巻付けが別々の工程で行われているため効率的な製造が行えないという問題があった。
また、特許文献2に開示された従来の熱交換器の製造装置では、芯管加工機構を持ち、巻管を巻付けながら同時に芯管に伝熱促進形状の加工を施しているが、加工される芯管が管軸方向に沿って駆動力で移動されるため、芯管に螺旋状波付けを行う場合、波形の管肉が管軸方向に押し潰されてしまい波形形状が管軸方向の片方に偏ってしまう問題があった。そのため、巻管との接触面積低下や巻管の密着巻付けが困難となり、熱交換器の性能が悪化するという問題があった。
また、特許文献2に開示された従来の熱交換器の製造装置では、芯管加工機構を持ち、巻管を巻付けながら同時に芯管に伝熱促進形状の加工を施しているが、加工される芯管が管軸方向に沿って駆動力で移動されるため、芯管に螺旋状波付けを行う場合、波形の管肉が管軸方向に押し潰されてしまい波形形状が管軸方向の片方に偏ってしまう問題があった。そのため、巻管との接触面積低下や巻管の密着巻付けが困難となり、熱交換器の性能が悪化するという問題があった。
この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、螺旋状波形付管の形成と螺旋状波形付管への巻管の螺旋状巻付けを同時に行い、かつ螺旋状波形が管軸方向に偏らず巻管を密着巻付け可能にすることで高性能な熱交換器を製造することができる熱交換器の製造装置を提供することを目的にしている。
この発明に係る熱交換器の製造装置は、第1流体の流路を形成する芯管の外周面に、第2流体の流路を形成する管を螺旋状に巻付けて前記第1流体と前記第2流体との間で熱交換させる熱交換器の製造装置であって、前記芯管に対して自転自在なローラー状加工ツー
ルを押圧させて螺旋状波形付管を形成する芯管加工機構と、前記芯管を保持した状態で前記芯管に捻り力を与えるとともに、前記芯管加工機構から前記螺旋状波形付管が排出される力により管軸方向に移動自在に配置された回転機構と、前記回転機構によって回転された前記螺旋状波形付管に前記管を螺旋状に巻付ける巻付機構と、を備えたことを特徴とするものである。
ルを押圧させて螺旋状波形付管を形成する芯管加工機構と、前記芯管を保持した状態で前記芯管に捻り力を与えるとともに、前記芯管加工機構から前記螺旋状波形付管が排出される力により管軸方向に移動自在に配置された回転機構と、前記回転機構によって回転された前記螺旋状波形付管に前記管を螺旋状に巻付ける巻付機構と、を備えたことを特徴とするものである。
この発明による熱交換器の製造装置によれば、管軸方向に移動させる駆動力を持たない回転機構を用いることで、螺旋状波形を管軸方向片方に偏らせるような力が働かないため、管軸方向に対称形な螺旋状波形付管が製造でき、巻管を密着巻付け可能な形状に加工することができる。なおかつ、回転機構の回転方向の回転駆動力(捻り駆動力)を螺旋状波付け加工と巻管の螺旋状巻付けの双方に用いることで同時加工を行う構成とし、効率的な熱交換器の製造を行うことができる。
実施の形態1.
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態1について説明する。なお、各図面において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。
図1Aは、この発明の実施の形態1に係る熱交換器の製造装置を示す概略側面図である。また、図1Bは、この発明の実施の形態1に係る熱交換器の製造装置を示す概略図である。この発明の実施の形態1は、第1流体の流路を形成する芯管の外周面に、第2流体の流路を形成する管を螺旋状に巻付けて第1流体と第2流体との間で熱交換させる熱交換器の製造装置に関するものである。
図1Aおよび図1Bに示すように、熱交換器の製造装置60は、芯管である円筒管1に対して自転自在なローラー状加工ツール21を押圧させて螺旋状波形付管2を形成する芯管加工機構20と、芯管である円筒管1を保持した状態で芯管である円筒管1に回転駆動力(捻り駆動力)を与えるとともに、芯管加工機構20から螺旋状波形付管2が排出される力(速度)により管軸方向に移動自在に配置された回転機構10と、回転機構10によって回転された螺旋状波形付管2に巻管3を螺旋状に巻付ける巻付機構30を備えている。
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態1について説明する。なお、各図面において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。
図1Aは、この発明の実施の形態1に係る熱交換器の製造装置を示す概略側面図である。また、図1Bは、この発明の実施の形態1に係る熱交換器の製造装置を示す概略図である。この発明の実施の形態1は、第1流体の流路を形成する芯管の外周面に、第2流体の流路を形成する管を螺旋状に巻付けて第1流体と第2流体との間で熱交換させる熱交換器の製造装置に関するものである。
図1Aおよび図1Bに示すように、熱交換器の製造装置60は、芯管である円筒管1に対して自転自在なローラー状加工ツール21を押圧させて螺旋状波形付管2を形成する芯管加工機構20と、芯管である円筒管1を保持した状態で芯管である円筒管1に回転駆動力(捻り駆動力)を与えるとともに、芯管加工機構20から螺旋状波形付管2が排出される力(速度)により管軸方向に移動自在に配置された回転機構10と、回転機構10によって回転された螺旋状波形付管2に巻管3を螺旋状に巻付ける巻付機構30を備えている。
より詳細には、図1Aおよび図1Bに示すように、円筒管1は、熱交換器が製造される方向である熱交換器の製造進行方向F側の円筒管1端部に配置された回転機構10のチャ
ック爪11により把持され、モータ(図示なし)等により回転駆動力(捻り駆動力)を与えられている。そして、回転機構10の回転駆動力(捻り駆動力)が円筒管1に伝達されて円筒管1の捻り力を発生させる。また、回転機構10は、移動自在台52上に載置され、ガイドレール51によって管軸方向に移動自在となっている。また、ガイドレール51は、土台54の上に載置されている。
ック爪11により把持され、モータ(図示なし)等により回転駆動力(捻り駆動力)を与えられている。そして、回転機構10の回転駆動力(捻り駆動力)が円筒管1に伝達されて円筒管1の捻り力を発生させる。また、回転機構10は、移動自在台52上に載置され、ガイドレール51によって管軸方向に移動自在となっている。また、ガイドレール51は、土台54の上に載置されている。
芯管加工機構20は、複数個のローラー状加工ツール21から構成されている。複数個のローラー状加工ツール21が一周をN等分して配置されており、複数個のローラー状加工ツール21による開口が開閉可能である。
管軸方向に対して放射状に移動するよう拘束された取付台座53を設け、この取付台座53にローラー状加工ツール21がベアリング(図示なし)等を介して取り付けられている。これにより、管軸方向に対して所定角度を維持しながら、管軸方向に放射状に移動することができる自転自在な複数個のローラー状加工ツール21を有する芯管加工機構20の機能が実現される。
螺旋状波形付管2は、自転自在に保持された複数個のローラー状加工ツール21を管軸方向に対して放射状に移動させ、円筒管1の外壁にローラー状加工ツール21を押し込む芯管加工機構20と、円筒管1との間に相対的回転駆動力(捻り駆動力)を与えることで製造される。
管軸方向に対して放射状に移動するよう拘束された取付台座53を設け、この取付台座53にローラー状加工ツール21がベアリング(図示なし)等を介して取り付けられている。これにより、管軸方向に対して所定角度を維持しながら、管軸方向に放射状に移動することができる自転自在な複数個のローラー状加工ツール21を有する芯管加工機構20の機能が実現される。
螺旋状波形付管2は、自転自在に保持された複数個のローラー状加工ツール21を管軸方向に対して放射状に移動させ、円筒管1の外壁にローラー状加工ツール21を押し込む芯管加工機構20と、円筒管1との間に相対的回転駆動力(捻り駆動力)を与えることで製造される。
前述したように、回転機構10は、ガイドレール51によって管軸方向に移動自在に保持されており、螺旋状波形付管2が製造されることに伴う円筒管1の排出により、回転機構10が移動する。
それと同時に、芯管加工機構20から排出された螺旋状波形付管2に巻管3を供給し、回転機構10による回転駆動力(捻り駆動力)によって、巻付機構30は巻管3を螺旋状波形付管2の螺旋状波形に沿って螺旋状に巻付ける。螺旋状波形は、山部分と谷部分を有しており、巻管3は、谷部分に巻きつけられる。
それと同時に、芯管加工機構20から排出された螺旋状波形付管2に巻管3を供給し、回転機構10による回転駆動力(捻り駆動力)によって、巻付機構30は巻管3を螺旋状波形付管2の螺旋状波形に沿って螺旋状に巻付ける。螺旋状波形は、山部分と谷部分を有しており、巻管3は、谷部分に巻きつけられる。
この発明の実施の形態1における熱交換器の製造装置によれば、回転機構10と芯管加工機構20の間に相対的な回転駆動力(捻り駆動力)が与えられ、なおかつ管軸方向に移動させる駆動力は有しておらず、管軸方向への移動は芯管加工機構20から螺旋状波形付管2が排出される力のみで行うことで、螺旋状波形を管軸方向片方に偏らせるような力が働くことはないため、管軸方向に対称形な螺旋状波形を持つ螺旋状波形付管2が製造でき、巻管3を密着巻付け可能な形状に加工することができる。
そして、巻管3が螺旋状波形付管2の螺旋状波形に密着することで、高性能な熱交換器が製造可能となるという効果がある。
そして、巻管3が螺旋状波形付管2の螺旋状波形に密着することで、高性能な熱交換器が製造可能となるという効果がある。
なおかつ、回転機構10の回転駆動力(捻り駆動力)を螺旋状波付け加工と巻管3の螺旋状巻付けの双方に用いることで同時加工を行い、熱交換器の製造工程を削減することで効率的な熱交換器の製造を行うことが可能になるという効果を持つ。
次に熱交換器の製造方法について説明する。まず、開いた状態のローラー状加工ツール21の開口に円筒管1を通して設置し、円筒管1をチャックする。そして、ローラー状加工ツール21の開口を閉じて(円筒管1の管壁にローラー状加工ツール21を圧込)、回転機構10を回転させる。暫く進んだ後、一旦回転を停止し、巻管3をセットし、巻付機構30にて巻管3を螺旋状拘束する。円筒管1に回転駆動力(捻り駆動力)を与えて、芯管加工を継続しながら、螺旋状拘束具(図示なし)を滑るようにして巻管3が螺旋状に曲げられる(芯管外周に巻付けられる)。
次に熱交換器の製造方法について説明する。まず、開いた状態のローラー状加工ツール21の開口に円筒管1を通して設置し、円筒管1をチャックする。そして、ローラー状加工ツール21の開口を閉じて(円筒管1の管壁にローラー状加工ツール21を圧込)、回転機構10を回転させる。暫く進んだ後、一旦回転を停止し、巻管3をセットし、巻付機構30にて巻管3を螺旋状拘束する。円筒管1に回転駆動力(捻り駆動力)を与えて、芯管加工を継続しながら、螺旋状拘束具(図示なし)を滑るようにして巻管3が螺旋状に曲げられる(芯管外周に巻付けられる)。
実施の形態2.
図2は、この発明の実施の形態2に係る熱交換器の製造装置を示す概略図である。実施の形態1においては、熱交換器の製造進行方向F側にのみ回転機構10を設置させた場合
を示した。この場合、芯管加工機構20による螺旋状波形付管2の加工と巻付機構30による巻管3の螺旋密着巻付けを同時に行うための回転駆動力(捻り駆動力)が不足する場合がある。この発明の実施の形態2における熱交換器の製造装置60では、このような回転駆動力(捻り駆動力)が不足する場合に対応するものであり、2つの回転機構10を備えており、回転機構10は、芯管である円筒管1の両端部に設けられている。
円筒管1は、2つの回転機構10のチャック爪11により両側端部でそれぞれ把持され、2つの回転機構10の回転駆動力(捻り駆動力)が円筒管1に伝達されて円筒管1の捻り力を発生させる。自転自在に保持された複数個のローラー状加工ツール21を管軸方向に対して放射状に移動させ、円筒管1の外壁に押し込む芯管加工機構20と、円筒管1との間に相対的回転駆動力(捻り駆動力)を与えることで、螺旋状波形付管2が製造される。
図2は、この発明の実施の形態2に係る熱交換器の製造装置を示す概略図である。実施の形態1においては、熱交換器の製造進行方向F側にのみ回転機構10を設置させた場合
を示した。この場合、芯管加工機構20による螺旋状波形付管2の加工と巻付機構30による巻管3の螺旋密着巻付けを同時に行うための回転駆動力(捻り駆動力)が不足する場合がある。この発明の実施の形態2における熱交換器の製造装置60では、このような回転駆動力(捻り駆動力)が不足する場合に対応するものであり、2つの回転機構10を備えており、回転機構10は、芯管である円筒管1の両端部に設けられている。
円筒管1は、2つの回転機構10のチャック爪11により両側端部でそれぞれ把持され、2つの回転機構10の回転駆動力(捻り駆動力)が円筒管1に伝達されて円筒管1の捻り力を発生させる。自転自在に保持された複数個のローラー状加工ツール21を管軸方向に対して放射状に移動させ、円筒管1の外壁に押し込む芯管加工機構20と、円筒管1との間に相対的回転駆動力(捻り駆動力)を与えることで、螺旋状波形付管2が製造される。
円筒管1の両端部に設けられた回転機構10は同期させて同じ回転数で回転させるか、或いは芯管加工機構20のローラー状加工ツール21の押込み条件にて決まる回転数差を設けて異なる回転数で回転させることで、螺旋状波形付管2が製造できる。
その時、2つの回転機構10は管軸方向に移動自在に保持されており、螺旋状波形付管2が製造されることに伴う円筒管1または螺旋状波形付管2の排出により、2つの回転機構10がそれぞれ移動する。
それと同時に、芯管加工機構20から排出された螺旋状波形付管2に巻管3を供給し、回転機構10による回転駆動力(捻り駆動力)によって、巻付機構30は巻管3を螺旋状波形付管2の螺旋状波形に沿って螺旋状に巻付ける。
その時、2つの回転機構10は管軸方向に移動自在に保持されており、螺旋状波形付管2が製造されることに伴う円筒管1または螺旋状波形付管2の排出により、2つの回転機構10がそれぞれ移動する。
それと同時に、芯管加工機構20から排出された螺旋状波形付管2に巻管3を供給し、回転機構10による回転駆動力(捻り駆動力)によって、巻付機構30は巻管3を螺旋状波形付管2の螺旋状波形に沿って螺旋状に巻付ける。
この発明の実施の形態2における熱交換器の製造装置によれば、2つの回転機構10が備えられており、芯管である円筒管1の両端部に回転機構10をそれぞれ設置したことにより、加工に充分な回転駆動力(捻り駆動力)を与えることができ、螺旋状波形付管2の捩れ等を発生させることなく熱交換器を製造することができる。
実施の形態3.
図3は、この発明の実施の形態3に係る回転機構の概略図である。この発明の実施の形態3においては、円筒管1の肉厚が薄肉の場合において、回転機構10のチャック爪11により把持して十分な把持力を得るため、チャック爪11を円筒管1に強く押し込むことで円筒管1が変形してしまい、回転駆動力(捻り駆動力)を付加した時に把持部の管肉の裂けや捩じり変形を引き起こしてしまうという課題に対処するためになされるものである。
図3に示すように、円筒管1の端部に短尺マンドレル12を挿入し、チャック爪11を押し込む部分の円筒管1内側にこの短尺マンドレル12を配置する。
図3は、この発明の実施の形態3に係る回転機構の概略図である。この発明の実施の形態3においては、円筒管1の肉厚が薄肉の場合において、回転機構10のチャック爪11により把持して十分な把持力を得るため、チャック爪11を円筒管1に強く押し込むことで円筒管1が変形してしまい、回転駆動力(捻り駆動力)を付加した時に把持部の管肉の裂けや捩じり変形を引き起こしてしまうという課題に対処するためになされるものである。
図3に示すように、円筒管1の端部に短尺マンドレル12を挿入し、チャック爪11を押し込む部分の円筒管1内側にこの短尺マンドレル12を配置する。
このような構成によれば、回転拘束力を得るためにチャック爪11を円筒管1の管壁に強く押し込んだ場合でも短尺マンドレル12があるため円筒管1を潰すことなく円筒管1のチャックを行うことができる。
また、短尺マンドレル12は、長さが短いため、挿入と引抜きに時間がかからず短尺マンドレル12の追加に関わる加工工程増加を抑制することができ、効率的に熱交換器を製造することができる。
また、短尺マンドレル12は、長さが短いため、挿入と引抜きに時間がかからず短尺マンドレル12の追加に関わる加工工程増加を抑制することができ、効率的に熱交換器を製造することができる。
実施の形態4.
図4は、この発明の実施の形態4に係る回転機構の概略図である。この発明の実施の形態4においては、円筒管1の肉厚が薄肉の場合において把持力を得るために、実施の形態3とは別形態で実施するものである。図4に示すように、複数個の把持力向上形状のチャック爪13は、円筒管1を把持した時に爪の先端形状がなす開口が、円筒管1の外壁と同じ形状になるようにしたものである。即ち、把持力向上形状のチャック爪13の先端形状は、円筒管1の外壁を分割した形状となっている。
図4は、この発明の実施の形態4に係る回転機構の概略図である。この発明の実施の形態4においては、円筒管1の肉厚が薄肉の場合において把持力を得るために、実施の形態3とは別形態で実施するものである。図4に示すように、複数個の把持力向上形状のチャック爪13は、円筒管1を把持した時に爪の先端形状がなす開口が、円筒管1の外壁と同じ形状になるようにしたものである。即ち、把持力向上形状のチャック爪13の先端形状は、円筒管1の外壁を分割した形状となっている。
このような構成によれば、把持力向上形状のチャック爪13と円筒管1との接触面積を大きくすることができ、また、チャック爪13を締めた時の開口形状が円筒管1の外壁と同形状となるため、円筒管1が薄肉の場合でも円筒管1を潰すことなくチャックを行うことができる。
この発明の実施の形態4においても、加工工程の増加はないため、効率的に熱交換器を製造することができる。
この発明の実施の形態4においても、加工工程の増加はないため、効率的に熱交換器を製造することができる。
実施の形態5.
図5は、この発明の実施の形態5に係るローラー状加工ツールの概略図および芯管加工機構で加工された螺旋状波形付管の概略断面図である。図5において、白抜き矢印の左側は、ローラー状加工ツール21の上面図を示し、白抜き矢印の右側は、そのローラー状加工ツール21を用いた芯管加工機構20で加工された螺旋状波形付管2の概略断面図を示す。この発明の実施の形態5は、ローラー状加工ツール21の先端形状によって螺旋状波形付管2の螺旋状波形形状を調整することに関するものである。
図5の(a)に示すように、先端が丸みを帯びた形状を有するローラー状加工ツール21を用いて熱交換器の製造を実施すると、螺旋状波形の谷部分はこのローラー状加工ツール21の先端形状が転写され、丸みを帯びた形状となる。
図5は、この発明の実施の形態5に係るローラー状加工ツールの概略図および芯管加工機構で加工された螺旋状波形付管の概略断面図である。図5において、白抜き矢印の左側は、ローラー状加工ツール21の上面図を示し、白抜き矢印の右側は、そのローラー状加工ツール21を用いた芯管加工機構20で加工された螺旋状波形付管2の概略断面図を示す。この発明の実施の形態5は、ローラー状加工ツール21の先端形状によって螺旋状波形付管2の螺旋状波形形状を調整することに関するものである。
図5の(a)に示すように、先端が丸みを帯びた形状を有するローラー状加工ツール21を用いて熱交換器の製造を実施すると、螺旋状波形の谷部分はこのローラー状加工ツール21の先端形状が転写され、丸みを帯びた形状となる。
また、図5の(b)に示すように、先端が尖った形状を有するローラー状加工ツール21を用いて熱交換器の製造を実施すると、螺旋状波形の谷部分は先端形状が転写され尖った形状となる。
また、図5の(c)に示すように、ローラー状加工ツール21の先端に突起22を設けたローラー状加工ツール21を用いて熱交換器の製造を実施すると、螺旋状波形の谷部分に局所的な凹み(窪み)23を設けることができる。
その他、任意の先端形状を有するローラー状加工ツール21を用いることで、このローラー状加工ツール21の先端形状に対応した螺旋状波形が得られることは言うまでもない。
また、図5の(c)に示すように、ローラー状加工ツール21の先端に突起22を設けたローラー状加工ツール21を用いて熱交換器の製造を実施すると、螺旋状波形の谷部分に局所的な凹み(窪み)23を設けることができる。
その他、任意の先端形状を有するローラー状加工ツール21を用いることで、このローラー状加工ツール21の先端形状に対応した螺旋状波形が得られることは言うまでもない。
このような構成によれば、熱交換性能の高い螺旋状波形付管2の設計に応じた芯管加工を行う芯管加工機構20を構成する事ができ、高性能な熱交換器を製造することが出来る。
特に、突起22を設けたローラー状加工ツール21を用いた芯管加工機構20により得られる、凹み(窪み)23を持つ螺旋状波形付管2は、高性能な熱交換器を製造する目的に対して有効である。
特に、突起22を設けたローラー状加工ツール21を用いた芯管加工機構20により得られる、凹み(窪み)23を持つ螺旋状波形付管2は、高性能な熱交換器を製造する目的に対して有効である。
実施の形態6.
図6は、この発明の実施の形態6に係る巻付機構を示す概略図である。この発明の実施の形態6においては、巻管3を螺旋状波形付管2の谷部分に密着して螺旋状に巻き付けることに関するものである。図6に示すように、円筒管1とそれに繋がっている螺旋状波形付管2及び製造している熱交換器に、回転機構10が回転駆動力(捻り駆動力)を与えており、その回転駆動力(捻り駆動力)により巻管3が巻き取られるように供給されていく。その時に螺旋状波形付管2の外周に、筒状を有し、螺旋状に隙間が設けられたガイド部材31を配置する。またガイド部材31はマウント32により支持されている。
図6は、この発明の実施の形態6に係る巻付機構を示す概略図である。この発明の実施の形態6においては、巻管3を螺旋状波形付管2の谷部分に密着して螺旋状に巻き付けることに関するものである。図6に示すように、円筒管1とそれに繋がっている螺旋状波形付管2及び製造している熱交換器に、回転機構10が回転駆動力(捻り駆動力)を与えており、その回転駆動力(捻り駆動力)により巻管3が巻き取られるように供給されていく。その時に螺旋状波形付管2の外周に、筒状を有し、螺旋状に隙間が設けられたガイド部材31を配置する。またガイド部材31はマウント32により支持されている。
このガイド部材31の隙間は、螺旋状波形付管2の谷部分に合わせて設けられており、その隙間を滑るように巻管3が供給される。
このような構成によれば、巻管3を螺旋状波形付管2の谷部分に選択的に供給することができる。また、巻管3がガイド部材31の螺旋状の隙間を通ることで、巻管3が螺旋状
の塑性変形を受けるため、巻管3の密着巻付けをすることが出来る。
この発明の実施の形態6においては、螺旋状波形付管2の谷部分に巻管3が密着して巻き付けられることにより、高性能な熱交換器が製造できる。
このような構成によれば、巻管3を螺旋状波形付管2の谷部分に選択的に供給することができる。また、巻管3がガイド部材31の螺旋状の隙間を通ることで、巻管3が螺旋状
の塑性変形を受けるため、巻管3の密着巻付けをすることが出来る。
この発明の実施の形態6においては、螺旋状波形付管2の谷部分に巻管3が密着して巻き付けられることにより、高性能な熱交換器が製造できる。
実施の形態7.
図7は、この発明の実施の形態7に係る巻付機構を示す概略図である。この発明の実施の形態7は、螺旋状波形付管2に巻管3を密着巻付けした後、この芯管である螺旋状波形付管2と巻管3を低融点金属、たとえば半田を用いて接着固定かつ熱伝導性確保をすることに関するものである。
図7に示すように、巻付機構30による巻管3の螺旋状密着巻付けの後、巻付機構30より熱交換器の製造進行方向F側の箇所で、糸半田4を糸半田巻付機構40によって巻付けを行う。この時の回転駆動力(捻り駆動力)は、回転機構10から付与され、芯管加工機構20による螺旋状波形付管2の加工と巻付機構30による巻管3の螺旋密着巻付けを同時に行っている回転駆動力(捻り駆動力)を用いる。
図7は、この発明の実施の形態7に係る巻付機構を示す概略図である。この発明の実施の形態7は、螺旋状波形付管2に巻管3を密着巻付けした後、この芯管である螺旋状波形付管2と巻管3を低融点金属、たとえば半田を用いて接着固定かつ熱伝導性確保をすることに関するものである。
図7に示すように、巻付機構30による巻管3の螺旋状密着巻付けの後、巻付機構30より熱交換器の製造進行方向F側の箇所で、糸半田4を糸半田巻付機構40によって巻付けを行う。この時の回転駆動力(捻り駆動力)は、回転機構10から付与され、芯管加工機構20による螺旋状波形付管2の加工と巻付機構30による巻管3の螺旋密着巻付けを同時に行っている回転駆動力(捻り駆動力)を用いる。
このような構成によれば、芯管である螺旋状波形付管2と巻管3を低融点金属、たとえば半田を用いて接着固定かつ熱伝導性確保するための工程として、溶融半田槽に浸漬する工程を別に設ける必要はなく、糸半田4が巻付いている熱交換器全体を加熱するだけで芯管である螺旋状波形付管2と巻管3とを接着固定し、かつ熱伝導性確保を行うことができる。
この発明の実施の形態7における熱交換器の製造方法によれば、熱交換器の製造工程における芯管である螺旋状波形付管2と巻管3とを接着固定する工程を削減することができるため、熱交換器を効率的に製造することができる。
この発明の実施の形態7における熱交換器の製造方法によれば、熱交換器の製造工程における芯管である螺旋状波形付管2と巻管3とを接着固定する工程を削減することができるため、熱交換器を効率的に製造することができる。
実施の形態8.
図8は、この発明の実施の形態8に係る熱交換器の製造装置を示す概略側面図である。この発明の実施の形態8は、長尺の熱交換器全体を反り等なく保持し、製造中の芯管の直線性を確保することに関するものである。
図8に示すように、円筒管1が、熱交換器の製造進行方向F側の回転機構10のチャック爪11により把持され、回転機構10の回転駆動力(捻り駆動力)が円筒管1に伝達されて円筒管1の捻り力を発生させる。回転機構10は、ガイドレール51によって管軸方向に移動自在に保持されている移動自在台52に設置されているため、この発明の実施の形態8における管軸方向に移動自在に保持された回転機構10の機能が実現されている。
図8は、この発明の実施の形態8に係る熱交換器の製造装置を示す概略側面図である。この発明の実施の形態8は、長尺の熱交換器全体を反り等なく保持し、製造中の芯管の直線性を確保することに関するものである。
図8に示すように、円筒管1が、熱交換器の製造進行方向F側の回転機構10のチャック爪11により把持され、回転機構10の回転駆動力(捻り駆動力)が円筒管1に伝達されて円筒管1の捻り力を発生させる。回転機構10は、ガイドレール51によって管軸方向に移動自在に保持されている移動自在台52に設置されているため、この発明の実施の形態8における管軸方向に移動自在に保持された回転機構10の機能が実現されている。
自転自在に保持された複数個のローラー状加工ツール21を管軸方向に対して放射状に移動させ、円筒管1の外壁に押し込む芯管加工機構20と、円筒管1との間に相対的回転駆動力(捻り駆動力)を与えることで、螺旋状波形付管2が製造される。管軸方向に対して放射状に移動するよう拘束された取付台座53を設け、この取付台座53にローラー状加工ツール21がベアリング(図示なし)等を介して取り付けられている。これにより、管軸方向に対して所定角度を維持しながら、管軸方向に放射状に移動することができる自転自在な複数個のローラー状加工ツール21を有する芯管加工機構20の機能が実現される。
その時、回転機構10は管軸方向に移動自在に保持されており、螺旋状波形付管2が製造されることに伴う管の排出により、回転機構10が移動する。
それと同時に、芯管加工機構20から排出された螺旋状波形付管2に巻管3を供給し、回転機構10による回転駆動力(捻り駆動力)によって、巻付機構30は巻管3を螺旋状波形付管2の螺旋状波形に沿って螺旋状に巻付ける。
また、円筒管1、螺旋状波形付管2及び製造中の熱交換器は、管支持機構50によって支持されている。この管支持機構50は、円筒管1、螺旋状波形付管2及び熱交換器が自
重により撓まないような間隔にて設けられており、回転機構10や熱交換器が熱交換器の製造進行方向Fに移動することに伴い、土台54の上面より下部まで下がる等、進路の妨げとならないように移動可能とする。
それと同時に、芯管加工機構20から排出された螺旋状波形付管2に巻管3を供給し、回転機構10による回転駆動力(捻り駆動力)によって、巻付機構30は巻管3を螺旋状波形付管2の螺旋状波形に沿って螺旋状に巻付ける。
また、円筒管1、螺旋状波形付管2及び製造中の熱交換器は、管支持機構50によって支持されている。この管支持機構50は、円筒管1、螺旋状波形付管2及び熱交換器が自
重により撓まないような間隔にて設けられており、回転機構10や熱交換器が熱交換器の製造進行方向Fに移動することに伴い、土台54の上面より下部まで下がる等、進路の妨げとならないように移動可能とする。
図9は、この発明の実施の形態8に係る管支持機構を示す概略断面図である。また、図10は、この発明の実施の形態8に係る別形態の管支持機構を示す概略断面図である。
図9および図10に示すように、円筒管1、螺旋状波形付管2及び熱交換器を反り等なく、製造中の直線性を確保するよう保持できる形状であれば、図9または図10に示した形状に限らず実施可能である。
このような構成によれば、この発明の実施の形態8における熱交換器製造方法を実現する製造装置が得られる。また、長尺の熱交換器全体を反り等無く保持し、製造中の芯管の直線性を確保することが出来、高性能な熱交換器の製造における品質確保をすることができる。
なお、この発明は、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、省略することが可能である。
図9および図10に示すように、円筒管1、螺旋状波形付管2及び熱交換器を反り等なく、製造中の直線性を確保するよう保持できる形状であれば、図9または図10に示した形状に限らず実施可能である。
このような構成によれば、この発明の実施の形態8における熱交換器製造方法を実現する製造装置が得られる。また、長尺の熱交換器全体を反り等無く保持し、製造中の芯管の直線性を確保することが出来、高性能な熱交換器の製造における品質確保をすることができる。
なお、この発明は、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、省略することが可能である。
1 円筒管、2 螺旋状波形付管、3 巻管、4 糸半田、10 回転機構、11 チャック爪、12 短尺マンドレル、13 チャック爪、20 芯管加工機構、21 ローラー状加工ツール、22 突起、23 凹み(窪み)、30 巻付機構、31 ガイド部材、32 マウント、40 糸半田巻付機構、50 管支持機構、51 ガイドレール、52 移動自在台、53 取付台座、54 土台、60 熱交換器の製造装置、F 熱交換器の製造進行方向
Claims (10)
- 第1流体の流路を形成する芯管の外周面に、第2流体の流路を形成する管を螺旋状に巻付けて前記第1流体と前記第2流体との間で熱交換させる熱交換器の製造装置であって、
前記芯管に対して自転自在なローラー状加工ツールを押圧させて螺旋状波形付管を形成する芯管加工機構と、
前記芯管を保持した状態で前記芯管に捻り力を与えるとともに、前記芯管加工機構から前記螺旋状波形付管が排出される力により管軸方向に移動自在に配置された回転機構と、
前記回転機構によって回転された前記螺旋状波形付管に前記管を螺旋状に巻付ける巻付機構と、を備えたことを特徴とする熱交換器の製造装置。 - 前記回転機構は、熱交換器の製造進行方向側の前記芯管の端部に設けられたことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器の製造装置。
- 前記回転機構は、前記芯管の両端部に設けられたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱交換器の製造装置。
- 前記回転機構により把持された前記芯管の内部には、短尺マンドレルが挿入されたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の熱交換器の製造装置。
- 前記回転機構は、複数のチャック爪を有しており、
前記複数のチャック爪を締めた時の開口形状が、前記芯管の外壁と同一形状になるように前記複数のチャックの爪の先端形状を前記芯管の外壁形状を分割した形状とすることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の熱交換器の製造装置。 - 前記芯管は、前記ローラー状加工ツールの先端形状に対応した螺旋状波形を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の熱交換器の製造装置。
- 前記螺旋状波形付管の外周面には、谷部分と山部分とが形成されており、
前記巻付機構には、前記螺旋状波形付管の前記谷部分に合わせて螺旋状の隙間が設けられたガイド部材が配置されたことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の熱交換器の製造装置。 - 糸半田の巻付けをおこなう糸半田巻付機構を設けたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の熱交換器の製造装置。
- 前記芯管および前記螺旋状波形付管が保持された管支持機構を有することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の熱交換器の製造装置。
- 前記芯管を管軸方向に移動させる駆動力を有さないことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の熱交換器の製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017035745A JP2018140418A (ja) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | 熱交換器の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2017035745A JP2018140418A (ja) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | 熱交換器の製造装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2018140418A true JP2018140418A (ja) | 2018-09-13 |
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ID=63526288
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JP (1) | JP2018140418A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2785433C1 (ru) * | 2022-08-12 | 2022-12-07 | Акционерное общество "Машиностроительный завод "ЗиО-Подольск" (АО "ЗиО-Подольск") | Способ изготовления многослойного змеевикового теплообменника |
-
2017
- 2017-02-28 JP JP2017035745A patent/JP2018140418A/ja active Pending
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