JP3793372B2 - フィンチューブの製造法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、熱交換器に用いられ、フィンをチューブの周りに螺旋状に巻付けたフィンチューブの製造法に関する。
【０００２】
【従来技術】
フィンチューブは伝熱面積を増すため図１に示すように、帯状をなすフィンａをチューブｂに螺旋状に巻付けてなるもので、図２に示すようなソリッドフィンチューブや、図３に示すようにフィンに切込みを入れてセグメントと称されるひれを形成したセレーテッドフィンチューブが広く用いられ、セレーテッドフィンチューブのなかにも熱伝達をより向上させるため切込みによって短冊状に形成されたひれを一定角度捩じって羽根車状をなすものも知られる（実公昭５５−４２１４０号）。
【０００３】
こうしたフィンチューブではフィンのチューブへの取付けは一般に、高周波抵抗溶接により、すなわち一方の電極をフィンに、他方の電極をチューブに当てた状態で高周波電流を流すことによって行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の先願である特願平９−７３７８号及び特願平９−１８５６９号には、フィンの外周縁に切込みを入れて図４に示すように切込みの両側を折り込み、逆向きの折り曲げ部を形成した図５Ｒ>５に示すフィンチューブ、図６に示すように切込みの両側を同じ向きに折り曲げ、螺旋方向に形成される折り曲げ部ｃの向きを互い違いに逆向きにした図７に示すフィンチューブや折り曲げ部ｃの向きを同一方向にした図８に示すフィンチューブ等が提案されている。こうしたフィンチューブによると、折り曲げ部によって管外流の剥離を抑止し、後流域を減少させて管外流の流出側の熱伝達率を向上させ、伝熱面積の拡大効果を得ることができ、フィンチューブ全体の熱伝達効果を向上させることができる効果を奏する。
【０００５】
本発明は、上述の先願で述べているフィンチューブの連続生産に適した製造方法に係わるものであって、その目的は、フィンの片側若しくは両側に上述するような折り曲げ部を形成したフィンチューブの製造法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題の解決手段】
請求項１記載の発明は、図５に示すフィンチューブを製造する方法に関するもので、帯金状をなすフィンをチューブに螺旋状に巻付けて溶着手段により固定する第１工程と、切断手段によってチューブに固定されたフィンの外周縁に切込みをチューブ軸方向に入れる第２工程と、折り曲げジグを用いて該ジグを切込みに当て、該切込みの一側又は両側を側方に押込んで側方に突出する折り曲げ部を形成する第３工程とからなるフィンチューブの製造法であって、前記第３工程で用いる折り曲げジグをフィンチューブの周りの円周上に複数、周方向に適当間隔で配置して各ジグに断面が台形をなし、大径部を切込みに向けた回転ローラを用い、各回転ローラを回転させながらフィンチューブの軸方向に往復動させて往行時に切込みの片側を一方向に、復行時に別の片側を逆方向に押込んで互いに逆向きの折り曲げ部を形成することを特徴とする。
【０００７】
本発明のように、フィンをチューブに巻付け後、切込みを入れて折り曲げ部を形成すると、チューブへの巻付け時にフィンを両側よりガイドし、或いは掴んでチューブの周りに一定の力で押付けて溶着することができるため、フィンを一定ピッチで傾きや捩じれを生ずることなく、またチューブへの溶着部分が波打つことなく取付け可能である。
【０００８】
本発明においては折り曲げ部が周方向に同じ位置で、管軸方向に揃うようになり、また折り曲げ部を周方向の必要か所、例えば一側にのみ或いは周方向に疎密に形成することもできる。
【０００９】
本発明における折り曲げジグはそれぞれ、図５に例示されるような台形状の回転ローラが一つで、往行時と復行時に回転ローラを１８０°旋回させて大径部を切込みに向けるようにしてもよいし、大径部が向き合う一対の回転ローラより構成し、両ローラを作用位置と不作用位置に切換えて往行時には一方の回転ローラを、復行時には他方の回転ローラを作用位置に切換えてフィンの折り曲げ部を形成するようにしてもよい。
【００１０】
請求項２記載の発明は、帯金状をなすフィンをチューブに螺旋状に巻付けて溶着手段により固定する第１工程と、切断手段によってチューブに固定されたフィンの外周縁に切込みをチューブ軸方向に入れる第２工程と、折り曲げジグを用いて該ジグを切込みに当て、該切込みの一側又は両側を側方に押込んで側方に突出する折り曲げ部を形成する第３工程とからなるフィンチューブの製造法であって、前記第３工程で用いる折り曲げジグをフィンチューブの周りの円周上に複数、周方向に適当間隔で配置して、各ジグに大径部が向き合って近接する一対の断面が台形をなす回転ローラを用い、各ローラを互いに逆回転させながらフィンチューブの直径方向に或いはフィンチューブの軸方向に移動させることによって切込みの両側を逆向きに押し込んで折り曲げ部を形成することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、回転ローラをフィンチューブの直径方向に或いは軸方向に押込むだけの一動作で折り曲げ部が形成できるようになり、とくにフィンチューブの軸方向に移動させるようにした場合、全ての切込み部分において折り曲げ部の形成が往工程の一工程で行えるようになる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、図８に示すフィンチューブを製造する方法に関するもので、帯金状をなすフィンをチューブに螺旋状に巻付けて溶着手段により固定する第１工程と、切断手段によってチューブに固定されたフィンの外周縁に切込みをチューブ軸方向に入れる第２工程と、折り曲げジグを用いて該ジグを切込みに当て、該切込みの一側又は両側を側方に押込んで側方に突出する折り曲げ部を形成する第３工程とからなるフィンチューブの製造法であって、前記第３工程で用いる折り曲げジグをフィンチューブの周りの円周上に複数、周方向に適当間隔で配置して、各ジグに大径部が向き合って近接する断面が台形をなす一対の回転ローラを用い、各ジグの一対の回転ローラを回転させながらフィンチューブの軸方向に移動させることによって切込みの両側を回転ローラで押込んで同じ向きの折曲げ部を形成することを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、ジグをチューブに沿って一方向に移動させるだけで全ての切込み部分において折り曲げ部を形成するための加工が一工程で行えるようになる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、図７に示すフィンチューブを製造する方法に関するもので、帯金状をなすフィンをチューブに螺旋状に巻付けて溶着手段により固定する第１工程と、切断手段によってチューブに固定されたフィンの外周縁に切込みをチューブ軸方向に入れる第２工程と、折り曲げジグを用いて該ジグを切込みに当て、該切込みの一側又は両側を側方に押込んで側方に突出する折り曲げ部を形成する第３工程とからなるフィンチューブの製造法であって、前記第３工程で用いる折り曲げジグをフィンチューブの周りの円周上に複数、周方向に適当間隔で配置して各ジグに大径部が向き合って近接する断面が台形をなす一対の回転ローラを用い、各ジグの一対の回転ローラを回転させながらジグをフィンチューブの軸方向に往復動させて往行時に螺旋方向に形成される切込みのうち、適当箇所、例えば一つ置きの切込みの両側を回転ローラで一方より押し込んで同じ向きの折り曲げ部を形成し、復行時に残りの切込みの両側を回転ローラで逆方向より押込んで逆向きの折り曲げ部を形成することを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、全ての切込み部分で折り曲げ部を形成するにはジグを往復動させることが必要となる。なお、本発明における回転ローラは、それぞれ作用位置と不作用位置とに切換えできるようにし、往行時には適当箇所、例えば一つ置きの回転ローラを作用位置に、他回転ローラを不作用位置に切換えると共に、復行時に各回転ローラを上記と逆に切換えるようにしてもよいし、回転ローラよりなるジグの全体を周方向に回転できるようにし、往行して復行する際の切換時にジグを一定角度回転させるようにしてもよい。
【００１６】
また、前記各発明で用いる切断手段としては、好ましくは回転刃が用いられる。この回転刃はフィンチューブの直径方向に進退してフィンに切込みを入れるようにすることもできるが、好ましくはフィンチューブの軸方向にフィンチューブと平行に移動してフィンに切込みを入れるようにされる。切断手段が直径方向に進退して切込みを入れ、切込み後、チューブ軸方向にフィンのピッチ分移動する動作を繰返す方法に比べ、切断手段がフィンチューブの軸方向に移動する方法による場合、動きが単純である分、切断手段の構成及び制御が簡単であり、また作業能率も向上し、切込みが短時間で完了する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１２は、フィンに折り曲げ部を形成したのちチューブに巻付けるフィンチューブ製造装置の全体構成を示すもので、帯金状の未加工のフィンが巻き取られるリール２１と、プレス機２２と、ガイドローラ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄと、溶接ステーション２４とからなり、プレス機２２には図９及び図１０に示す金型１ａ、１ｂが設置され、リール２１より繰り出された帯金状のフィン２５の一側縁に図４若しくは図６Ｒ>６に示す折り曲げ部又はそれらの組合せよりなる折り曲げ部を形成するようになっている。
【００１８】
ガイドローラ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄのうちの一つ２３ｂは、図示省略したバネにより図の矢印方向に付勢され、溶着手段である、溶接ステーション２４に至るまでのフィン２５の弛みを吸収するテンションローラとなっている。溶接ステーション２４では図示していないが、チューブ２６が回転しながら前進送りされ、これにより折り曲げ部を形成したフィン２５が螺旋状に巻付けられるようになっている。そして図１３に示すように、溶着手段として用いられる高周波抵抗溶接の一対の電極２７ａ、２７ｂのうち、一方の電極２７ａがチューブ２６に、他方の電極２７ｂがフィン２５に当てられ、高周波電流を流すことによりフィン２５がチューブ２６に溶着されるようになっている。
【００１９】
本実施形態におけるフィンチューブの製造は次のようにして行われる。第１工程において、プレス機２２の送り出し側に設けた送りローラ２８の間欠送りにより、リール２１からフィン２５が一定量ずつ繰り出され、一定量繰り出されて停止した状態のフィン２５に対し、その一側縁にプレス機２２により図４及び若しくは図６に示す折り曲げ部又はそれらの組合せよりなる折り曲げ部が形成される。
【００２０】
第１工程で得られたフィン２４は送りローラ２８の駆動により送り出され、第２工程の溶接ステーション２４に至るまでにテンションローラ２３ｂによって一旦繰り込んで溜め込まれる。そして溶接ステーション２４でチューブ２６に螺旋状に巻付けられるのに伴い、徐々に連続的に繰り出される。第２工程の溶接ステーション２４では、フィン２５はチューブ２６に連続的に巻付けられながら高周波抵抗溶接により溶着される。
【００２１】
図１４は、図１２に示す装置において、プレス機２２の代わりに一対の回転ローラ３１ａ、３１ｂよりなり、各回転ローラ３１ａ、３１ｂの一方のローラ周面に図９及び図１０に示すダイス２を、他方のローラ周面にパンチ４を取付けた工具３２を設けたものである。本実施形態による場合は、リール２１よりフィン２５が連続的に繰り出されて工具３２により折曲加工が行われ、溶接ステーション２４に連続送りされてチューブ２６に螺旋状に巻付けられ、高周波抵抗溶接により融着される。
【００２２】
この実施形態の場合、フィン２５は溶接ステーションに連繰りされるため、上述のテンションローラ２３ｂは不要となり、したがって図１２に示すテンションローラ２３ｂ及びガイドローラ２３ｃは省いてある。
【００２３】
図１５〜図２０は、チューブの周りに帯金状のフィンを螺旋状に巻き付けたのち或いは巻付けながら折り曲げ部を形成する実施形態を示すもので、帯金状のフィンを巻付ける第１の工程では、既知の方法が用いられ、ガイドを通して巻付けながら溶着手段である高周波抵抗溶接により、すなわち一対の電極のうち、一方をチューブに、他方をフィンに当てゝ高周波電流を流すことによりフィンがチューブに溶着される。
【００２４】
図１６及び図１７は、第２及び第３工程で用いられる折り曲げジグについて示すもので、外周縁を尖らせて尖端を超硬刃物とした台形断面の回転ローラ４１よりなり、該ローラ４１を円周上に等間隔で放射状に配置し、その内接円の径を上記第１工程により得られたフィンチューブ４２の径より小さくしたてある。そして、フィンチューブ４２のフィン４３に切込み及び折り曲げ加工を行うときには、回転ローラ４１を回転させながら図１６の矢印方向にフィンチューブ４２に沿って往行させる。すると、回転ローラ４１の尖端でフィン４３に切込みが入れられながら切込みの片側が押し込まれ、切込みと交差する折り曲げ線で折り曲げられていく。フィン４３の端に達すると、図１８に示すように回転ローラ４１の向きが反転され、復行しながら切込みの他側が同様に押し込まれ折り曲げられていく。以上のようにして図５に示されるようなフィンチューブが得られる。
【００２５】
上記実施形態では、切込み両側の折り曲げ部の向きを逆向きにするために一つの回転ローラを用いて向きを反転させているが、別の実施形態では、一対の回転ローラが用いられ、各ローラはそれぞれ使用位置と非使用位置に切換可能で、往行時には一方のローラが、復行時には他方の回転ローラが使用位置に切換えられる。
【００２６】
更に別の実施形態では、図１９に示すように一対の互いに逆回転する回転ローラ４５ａ、４５ｂが、大径部を近接させた状態でフィンチューブ４６に沿って移動させる。この場合、一方向への移動のみで、切込みの両側が逆向きに折り曲げられていく。
【００２７】
図２０は、図８に示すフィンチューブを製造する方法について示すもので、外周縁を尖らせて尖端を超硬刃物とした略算盤玉状の回転ローラ４８をフィンチューブ４９に沿って移動させ、フィン５０に切込みを入れながら切込みの両側を上記と同様に押し込んで折り曲げていく態様を示している。
【００２８】
なお、図には簡明のため一つの回転ローラ４８のみが示してあるが、実際には回転ローラ４８は図１７に示すものと同様、円周上に等間隔で放射状に配置され、円周方向の複数か所で同時に折り曲げ加工が行われるようになっている。
【００２９】
図２１は、図２０に示す回転ローラ４８と同じ回転ローラ５１を半周側のみ設けたもので、これによると、図２２に示すように外側を流れるガスが流出する側に対してのみフィン５２の半周に折り曲げ加工が行われる。
【００３０】
図２３は、ジグ５５により切り込みを入れながらその両側に互いに逆向きの突起部を形成するフィンチューブの製造方法に関する実施の形態を示す図であり、ジグ５５はホィールの周面に周方向に等間隔で略三角形状の刃５６を、その刃先が軸線と鋭角をなすようにして突出形成している。
【００３１】
本実施形態によるフィンチューブの製造は次のようにして行われる。チューブ５７を一定速度で回転かつ軸方向に送りながら、その周りに帯金状のフィン５８を螺旋状に巻付けて溶接する。そしてその後からジグ５５をフィン５８と接触させてチューブ５７と逆向きに回転させる。これにより刃５６がフィン外周に切込みを入れつゝその両側に互いに逆向きの突起部５９を形成する。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１〜４記載の発明によると、フィンをチューブに螺旋状に巻付ける際には、フィンが未加工で帯状をなすためフィンをガイドに通しながら、或いはフィンを掴んでチューブに巻付け溶接することができ、そのためフィンを一定ピッチで、傾きや捩じれを生ずることなく、またフィンをチューブに一定の力で押し付けて溶着できることから、チューブへの取付部分が波打つことなく溶着できること、折り曲げ部はフィンチューブの軸方向に一直線に揃うから、切込み及び折り曲げ部の形成が容易となり、また折り曲げ部を周方向の必要箇所にのみ、或いは周方向に適当間隔で形成可能であること等の効果を奏し、請求項１記載の発明においては更に、互いに逆向きをなす折り曲げ部の形成がジグをチューブの管軸方向に往復動させることにより可能となる。請求項２記載の発明においては更に、切込み両側の逆向きをなす折り曲げ部の形成が回転ローラをフィンチューブの直径方向に或いは軸方向に押込むだけの一操作で行うことができる効果を奏する。
【００３３】
また請求項３記載の発明においては、各切込み箇所において、同じ向きの折り曲げ部の形成が、周方向に放射状に配置した各一対の回転ローラをフィンチューブの軸方向に移動させるだけで行うことができ、請求項４記載の発明においては、ジグを往復動させることにより、折り曲げ部を周方向の所要切込み箇所では一方向に、残りの切込み箇所では逆方向に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィンチューブの平面図。
【図２】フィンチューブの一例を示す側面図。
【図３】フィンチューブの別の例を示す側面図。
【図４】折り曲げ部の一態様を示す斜視図。
【図５】図４に示す態様の折り曲げ部を有するフィンチューブの平面図。
【図６】折り曲げ部の別の態様を示す斜視図。
【図７】図６に示す態様の折り曲げ部を周方向に互い違いに形成したフィンチューブの平面図。
【図８】全ての折り曲げ部の形状を図６に示す態様の折り曲げ部としたフィンチューブの平面図。
【図９】金型の断面図。
【図１０】金型の一方を示す要部の斜視図。
【図１１】折り曲げ部の一態様を示す図。
【図１２】本発明で用いる製造装置の概略図。
【図１３】図１２に示す溶接ステーションの詳細を示す正面図。
【図１４】本発明で用いる別の製造装置の概略図。
【図１５】折り曲げジグの一例を示す平面図。
【図１６】図１５に示す折り曲げジグを用いてフィンに一方向の折り曲げ加工するときの態様を示す平面図。
【図１７】折り曲げジグを放射状に配置した側面図。
【図１８】逆方向に折り曲げ加工するときの態様を示す平面図。
【図１９】フィンに逆向きの折り曲げ加工するときの態様を示す平面図。
【図２０】フィンに同じ向きの折り曲げ加工をする態様を示す平面図。
【図２１】折り曲げジグ配置の一態様を示す図。
【図２２】図２３に示すジグにより形成されるフィンチューブの側面図。
【図２３】突起部を備えたフィンチューブを形成するときの対象を示す斜視図。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ・・金型
２・・ダイス
３・・ガイドロッド
４・・パンチ
５、１５・・フィン
７・・切込み部
８・・折り曲げ部
４３、５０、５２・・フィン
１６、４１、４５ａ、４５ｂ、４８、５１・・回転ローラ
２１・・リール
２２・・プレス機
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ・・ガイドローラ
２４・・溶接ステーション
２６・・チューブ
２７ａ、２７ｂ・・電極
２８・・送りローラ
３１ａ、３１ｂ・・回転ローラ
３２・・工具
４２、４６、４９・・フィンチューブ
５５・・ジグ
５６・・刃
５７・・チューブ
５９・・突起部

Claims (4)

1. 帯金状をなすフィンをチューブに螺旋状に巻付けて溶着手段により固定する第１工程と、切断手段によってチューブに固定されたフィンの外周縁に切込みをチューブ軸方向に入れる第２工程と、折り曲げジグを用いて該ジグを切込みに当て、該切込みの一側又は両側を側方に押込んで側方に突出する折り曲げ部を形成する第３工程とからなるフィンチューブの製造法であって、前記第３工程において、折り曲げジグをフィンチューブの周りの円周上に複数、周方向に適当間隔で配置して、各ジグに断面が台形をなし、大径部を切込みに向けた回転ローラを用い、各回転ローラを回転させながらフィンチューブの軸方向に往復動させて往行時に切込みの片側を一方向に、復行時に切込みの別の片側を逆方向に押込んで互いに逆向きの折り曲げ部を形成することを特徴とするフィンチューブの製造法。
2. 帯金状をなすフィンをチューブに螺旋状に巻付けて溶着手段により固定する第１工程と、切断手段によってチューブに固定されたフィンの外周縁に切込みをチューブ軸方向に入れる第２工程と、折り曲げジグを用いて該ジグを切込みに当て、該切込みの一側又は両側を側方に押込んで側方に突出する折り曲げ部を形成する第３工程とからなるフィンチューブの製造法であって、前記第３工程において、折り曲げジグをフィンチューブの周りの円周上に複数、周方向に適当間隔で配置して、各ジグに大径部が向き合って近接する一対の断面が台形をなす回転ローラを用い、各ローラを互いに逆回転させながらフィンチューブの直径方向に或いはフィンチューブの軸方向に移動させることによって切込みの両側を逆向きに押込んで折り曲げ部を形成することを特徴とするフィンチューブの製造法。
3. 帯金状をなすフィンをチューブに螺旋状に巻付けて溶着手段により固定する第１工程と、切断手段によってチューブに固定されたフィンの外周縁に切込みをチューブ軸方向に入れる第２工程と、折り曲げジグを用いて該ジグを切込みに当て、該切込みの一側又は両側を側方に押込んで側方に突出する折り曲げ部を形成する第３工程とからなるフィンチューブの製造法であって、前記第３工程において、折り曲げジグをフィンチューブの周りの円周上に複数、周方向に適当間隔で配置して、各ジグに大径部が向き合って近接する断面が台形をなす一対の回転ローラを用い、各ジグの一対の回転ローラを回転させながらフィンチューブの軸方向に移動させることによって切込みの両側を回転ローラで押込んで同じ向きの折り曲げ部を形成することを特徴とするフィンチューブの製造法。
4. 帯金状をなすフィンをチューブに螺旋状に巻付けて溶着手段により固定する第１工程と、切断手段によってチューブに固定されたフィンの外周縁に切込みをチューブ軸方向に入れる第２工程と、折り曲げジグを用いて該ジグを切込みに当て、該切込みの一側又は両側を側方に押込んで側方に突出する折り曲げ部を形成する第３工程とからなるフィンチューブの製造法であって、前記第３工程において、折り曲げジグをフィンチューブの周りの円周上に複数、周方向に適当間隔で配置して、各ジグに大径部が向き合って近接する断面が台形をなす一対の回転ローラを用い、各ジグの一対の回転ローラを回転させながらフィンチューブの軸方向に往復動させて往行時に螺旋方向に適当間隔で形成される切込みのうち、一部の切込みの両側を回転ローラで一方より押し込んで同じ向きの折り曲げ部を形成し、復行時に残りの切込みの両側を回転ローラで逆方向より押込んで逆向きの折り曲げ部を形成することを特徴とするフィンチューブの製造法。