JP3973554B2 - 管材フィン付け機及びそれを使用する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管材フィン付け機及びそれを使用する方法に関し、特に、幾つかの拡張表面部材（又はフィン）を一又は複数の管材に同時に取り付ける管材フィン付け機、熱交換用途に好適な組み立てられたフィン付き管材に関する。１つの観点においては、本発明は、国際公開第ＷＯ９６／３５０９３号パンフレットに開示されたような管材フィン付け機の改良である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
多くの場合には、作動流体を冷却することが必要であり、それは、熱交換器を使用するこの目的で知られている。熱交換器は、２枚の管材プレート間に懸架された一又は複数の金属製の管材をしばしば具備している。例えば、水又は油であり得る冷却されるべき作動流体は、管材を通じて流れる一方、冷却液は、それらの管材の周囲及び管材の間を通り、作動流体は、その潜熱を管材に明け渡し、従って冷却液に明け渡す。
【０００３】
管材の有効な表面積は、管材の外表面との熱接触にかかる一又は複数の環状の拡張表面部材又はフィンの追加のように、熱伝達を増加させるために拡大することができる。そのようなフィン付き管材は、冷却液が低い粘性に至る場合には、また、冷却液が空気のような気体である場合には、特に有用である。
【０００４】
管材が冷却されるべき流体の内力に耐えるようになされている場合には、フィンの追加が、管材破裂強度を低減又は著しく低減するべきではない。フィンが熱伝達を増加させるようになされている場合には、それらは、冷却液の流れを著しく禁じてはならないし、好ましくは、冷却液の乱流を促進するべきである。
【０００５】
熱交換器のために使用される管材は、或る標準（英国で、例えば、英国標準２８７１の第３部）を満足するべきである。これらの標準は、さらに、内部乱流を高めるために（つまり、冷却されるべき作動流体の層流又は成層流を回避するために）選択された、選択内部構成を提供するように、押し出しによって成形されるそれらの管材に関連している。望ましくは、管材フィン付けは、それらの対応する標準（例えば、管材壁厚つまり強度の、又は管材均一性及びフィン係合つまりフィンへの熱伝達の標準）を減少するものであるべきではない。
【０００６】
フィンは、冷却液への最大の熱伝達（隣接するフィン間のアキシャル長さを変えた環状隙間を有して、フィン間隔が不規則な場合、又はフィン角度が不規則な場合には、それは生じないであろう）を促進するために、管材に配置されるべきである。
【０００７】
管材壁がフィンを受け入れるために薄くされる必要がある場合には、一又は複数の管材は、使用中に破裂するかも知れず、栓がされる必要があるかも知れない。また、フィンが不規則な間隔及び／又は角度である場合には、熱交換器の性能は低下されるであろう。
【０００８】
熱交換器用のフィン付き管材のマトリクス又はアレイを構築する場合には、管材を互いに出来るだけ近くに配置すること（熱交換器のサイズを縮小すること）、及び、作動流体と冷却液との間の熱伝達に利用可能な最大の面積を有すること（可能な熱交換を最大限にすること）の両方は、公知の設計基準である。そのようなアレイに公知の環状のフィンを取り付けられた管材を利用する場合には、管材間の間隔は、フィンの外径によって制限される。通常のようにフィンが円形の外周を有している場合には、熱伝達に寄与しない隣接する管材間の領域が存在し、これらの領域を利用することができるフィンの取り付けを可能にするフィン付け方法及び管材フィン付け機が望まれる。
【０００９】
熱交換器の性能は、管材に取り付けられたフィンの数及びフィンの総数（つまり、熱交換に利用可能な集合的な拡張面積、さらに、それらのフィンの位置及び配置）に部分的に依存する。
【００１０】
円形の周囲を有したフィンの使用によって引き起こされた未使用の熱交換領域の損失を克服するように努力する場合には、隣接する管材の別個のフィンを、アキシャル方向に離隔された「共通フィン」、つまり、幾つかの管材に係合する（及び相互に連結する）フィンに置き換えることが知られている。典型的には、共通フィンは、幾つかの孔を有する拡張プレートの形態をとる。各孔は、対応する管材を受け入れるように構成され、プレート状の共通フィンは、幾つかの管材と同時熱接触状態にあり、管材のすべてからそれらの間のすべての領域に亘って熱を伝達するように構成される。複数の多重孔のある共通フィンが取り付けられる管材のアレイは、他の文献においては、「コイルブロック」又は「ブロックフィン」と称されているが、ここでは、「フィンブロック」と称されている。
【００１１】
フィンブロックにおいては、各フィンが、ブロック内の各管材の間で、及び各管材の周囲で連続的であり、その結果、熱伝達領域の無駄が最小となることは、理解されるであろう。各ブロック内の管材が、予め取り付けられたプレート状の共通フィンによってそのブロックの他の管材に対して固定されていることは、さらに理解されるであろう。
【００１２】
そのような組み立てられたフィンブロックの既知のさらなる利点は、熱交換器への取り付けについてのその相対的な容易さである。従って、例えば、２００本の独立したフィン付き管材を要する熱交換器については、２００本の管材のそれぞれを、管材プレートと、さらに、恐らく、より長い管材に対して必要になるような分離した支持プレートとの両方に取り付けられなければならない。しかしながら、フィンブロックが２０本の管材を具備して用意されている場合には、１０個のそのようなブロックだけが、取扱い及び取付けを要求される。
【００１３】
フィンブロックを製造する公知の方法においては、共通フィンのスタックは、隣接するフィンが、特別の熱交換器の要求に適合するような距離でアキシャル方向に離隔され、各共通フィンが、幾つかの孔を具備し、該孔が、要求された管材の配置に対するパターンに対応するように構成されている。この孔は、管材の外径よりも若干大きく、また、共通フィンは、位置決めされた対応する孔に保持される。その後、管材は、孔にそれぞれ挿通され、また、所定の位置にある場合には、「ビュレット（bullet）」は、管材壁を対応するフィン孔と接触するために拡張して、各管材を通じて引かれる。この一般的なタイプの方法は、米国特許第３，８８９，７４５号公報に開示されている。
【００１４】
この方法は、ビュレットをそのような管材に挿通することができないので、（例えば、冷却されるべき液体の乱流を促進するための）内部構成を有した押し出された管材に適してはいない。
【００１５】
この公知のビュレット方法の別の不都合は、ビュレット操作によって壁が延設される必要性によって、管材の壁厚が制限されるということである。その結果、そうでなければ望まれるかも知れないよりも薄い壁の管材を使用しなければならない。例えば、０．７５インチ（１９．０５ｍｍ）の外径を備えたステンレス鋼製の管材については、実際には、ビュレットされるべき２２ゲージ（「標準のワイヤゲージ」）よりも厚い管材は、稀である。さらなる不都合は、ビュレット操作が、管材に応力を招き、結晶粒組織を変えてしまい得るということである。この応力は、典型的には熱処理によって除去されない。なぜならば、この熱処理が、フィンを軟弱化し、フィンと管材との間の熱接触を減少させる作用もなすからである。つまり、ビュレット操作によって引き起こされた応力は、この製造方法の望まれない副作用として、管材と、従って熱交換器とに典型的には残留してしまう。さらなる別の不都合は、管材の材料仕様がビュレット操作によって変えられ得るということである。例えば、ユーザが指定した熱交換器が、焼鈍した管材を使用すべきである場合には、ビュレット操作は、幾つかの状況において、焼鈍した材料を焼鈍していない硬化状態に変えることができる。さらなる別の不都合は、管材が、変形可能な材料でなければならず、従って、使用することができる材料を制限することである。
【００１６】
また、ビュレットは、平行ではないフィン付けに帰着することができる。ビュレットが管材を通じて引かれると、管材壁は、ビュレットの直前の管材まで移動する、「リプル（ripple）」として、角度の付いた「正面」を形成することができる。「リプル」の対象となる隣接するフィンは、恐らく、管材に沿って移動されるか、又は、管材に対する異なる角度を採用する。この結果、隣接するフィンの一部が接触し、他の部分が意図したよりも大きな距離で離隔される。ビュレットによって引き起こされた拡張は、一旦ビュレットがフィンを通った場合に、続くフィンの位置を修正又は変更することはできないようなものである。
【００１７】
通常、管材にフィン付けする間に「リプリング（rippling）」の発生が見られる場合には、ビュレットは、これにも拘わらず、管材を通じて完全に引き抜かれなければならない。その結果、たとえメーカが、結果として生じるフィン付き管材が恐らく熱交換器としての使用に適さないものであるとして拒絶されるであろうということを認識しても、それを再使用することができる。さらに、１組の管材がフィン付けされた場合には、熱交換器アレイの所定の位置で、内部で、つまり視認できない管材に生じる如何なるフィンの変位は、観察することができない。その結果、熱交換器の性能の結果として生じる損失は、この交換器が使用されるまで、認識されないかも知れない。
【００１８】
米国特許第３，７３３，６７３号公報は、１本又は２本の管材に幾つかのフィンを同時に取り付ける管材フィン付け機を開示している。フィンは、カートリッジ内に配置され、それらの上下縁部に沿って保持される。各フィンは、それに取り付けられる管材の外周囲に緊密に対応するサイズ及び形状とされた多数の孔を具備している。この管材フィン付け機は、空気的に作動され、１本又は２本の管材をフィン中の位置決め孔を通じて一度に駆動することができる。フィン（複数可）の挿入に続いて、管材フィン付け機は、管材のすべてがそれに挿入されるまで、さらに１本又は２本の管材をフィンの対応する孔に連続して挿入するために使用されることができる。
【００１９】
カートリッジがフィンに単に制限された支持を提供することは、この管材フィン付け機の不都合である。従って、フィンは、管材の挿入によって変形しないままであるのに十分に強固である必要がある。他方、管材とフィンとの間には、それらの間の熱伝達を確実にするために、十分な係合があることが望ましい。また、フィンは、組み立てられたフィンブロックの重量を低減し、且つ、熱伝達を最大限にするために、出来るだけ薄いことが望ましい。従って、熱交換を最大限にするためにフィンの厚さを低減することと、フィンに管材が強引に通されるときにフィンが変形されないことを確実にするためにフィンの厚さを増大することとの間で、妥協が必要である。さらなる妥協が、管材上にフィンを締まり嵌め配置すること（その結果、それらの間の熱伝達を最大限にする）と、フィンの変形の減少された可能性をもって管材をより容易にそれを通じて移動することができるように、管材上にフィンを隙間嵌め配置することとの間で、必要である。
【００２０】
一度に２本の管材しかフィンに挿入することができないということは、この管材フィン付け機の別の不都合である。その結果、大きなフィンブロックを製造するために相当な時間が取られてしまう。最高２本という管材の供給は、この管材フィン付け機の或る程度最大能力であるが、より大きな関連性は、より多くの管材が同時に挿入されるほど、フィンの幾つかを変形する可能性が増大するような実際の不都合に与えられて、理解される。
【００２１】
フィンブロックを製造する管材フィン付け機（これは、個々の管材に個々のフィンを適用することもできるが）は、国際公開第ＷＯ９６／３５０９３号パンフレットに開示されている。その管材フィン付け機は、一又は複数の管材上にフィン（又は共通フィン）を駆動するリニアモータを利用する。管材フィン付け機を使用する代替の方法においては、第１のフィンを管材の端部まで駆動し、第２のフィンをそれと係合するように駆動することができる。両方のフィンは、それらの所定の位置に管材に沿って連続的に駆動される。２枚のフィンのカラーがそのような状況で連結するであろうことは受け入れられる。また、管材フィン付け機は、そのように連結されたフィンを駆動するのに十分な能力を具備していることが必要である。
【００２２】
本発明は、上述された先行技術の管材フィン付け機の改善を追及し、それに関連する不都合を減少又は回避することを追及している。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、一又は複数の管材上に拡張表面部材又はフィンを取り付ける管材フィン付け機が提供される。該管材フィン付け機は、ベースと、該ベースに設けられて該ベースに対して移動可能なキャリア手段と、該キャリア手段を縦方向に移動する駆動手段と、該キャリア手段上に配置されて複数の拡張表面部材を位置決めするカートリッジ手段とを備え、該カートリッジ手段は、各拡張表面部材に対応する支持手段を具備し、該支持手段のうちの少なくとも幾つかは、前記カートリッジに対して移動可能である。
【００２４】
第３の観点に係る管材フィン付け機は、フィンが管材上で共に「入れ子」にすることができる点で米国特許第３，７３３，６７３号のものとは異なっている。従って、それは、フィンが管材受容孔を囲むカラーを具備していることは知られており、カラーの１つの目的は、管材とフィンとの間の接触面積を増大させることである。しかしながら、多くの用途においては、フィンは、隣接するフィンのカラーと係合するために、１つのフィンのカラーに対して十分に緊密な間隔をもって配置されることが望まれる。フィンが共に押される場合には、カラーは、連結することができ、フィンを管材上の所定の位置にさらに固定する作用をなす。しかしながら、フィンがフィン付け処理中に管材に対して移動される場合には、カラーが移動に対する摩擦抵抗を増大させ、従って、フィンがカートリッジによって故意に離隔されるので、カラーが連結することは望まれない。第１の観点に係る管材フィン付け機にあっては、フィンがカラーを具備するか否かに拘わらず、また、それらのカラーが連結することが望まれているか否かに拘わらず、各フィンを管材上の所定の位置に移動することができる。
【００２５】
本発明の第２の観点によれば、一又は複数の管材上の拡張表面部材を取り付ける管材フィン付け機が提供される。該管材フィン付け機は、ベースと、該ベースに対して移動可能なキャリア手段と、該キャリア手段を移動する駆動手段と、複数の拡張表面部材を位置決めするカートリッジ手段とを備え、該カートリッジ手段は、各拡張表面部材に対応する支持手段を具備し、各支持手段は、拡張表面部材の実質的な部分に及んでいる。
【００２６】
第２の観点に係る管材フィン付け機は、フィンのより大きな面積がカートリッジ手段によって支持され、フィンが管材フィン付け中に破損又は変形される虞を低減する点で米国特許第３，７３３，６７３号公報のものとは異なっている。換言すれば、フィンは、より薄くされてもよいし、また、フィンの管材との係合が増大されてもよいし、その結果、変形のリスクのより少ない熱伝達を促進する。
【００２７】
本発明の第３の観点によれば、熱交換フィンブロックの製造のための管材フィン付け機が提供される。この管材フィン付け機は、ベースと、該ベースに対して移動可能なキャリア手段と、該キャリア手段を移動する駆動手段と、多数のフィンを位置決めするカートリッジ手段と、前記ベースに取り付けられ、少なくとも１本の管材の一部を前記ベースに対して実質的に固定された位置にクランプするクランプ手段とを備え、前記カートリッジ手段は、前記キャリア手段に接続され、その結果、前記多数のフィンが前記管材に対してアキシャル方向に所定の位置に移動されることができる。
【００２８】
第３の観点に係る管材フィン付け機は、フィンが実質的に静止した管材に対して移動される点で米国特許第３，７３３，６７３号公報のものとは異なる。この管材フィン付け機は、より大きなフィンブロックを組み立てるために使用される場合に重要な利点を有する。従って、多数のフィンが本願の管材フィン付け機によって管材に沿って駆動されることができる（また、１本又は２本の管材が先行技術の管材フィン付け機によって多数のフィンを介して駆動されることができる）一方、管材フィン付け機の力が、いつでも使用することができる最大数のフィンを決定する、つまり、管材フィン付け機は、フィンと管材との組み合わせた摩擦抵抗を超えることができる筈であることは理解されるであろう。フィンブロックが２本の管材と１０００枚の共通フィンとを具備している場合には、例えば、一度にそれらのフィンのすべてを取り付けるために十分な力を有している管材フィン付け機を構築するのには現実的ではなく、代わりに、一度により少ない数の共通フィン（又は「１組」の共通フィン）を取り付けるのが現実的である。例えば、２０枚の共通フィン、そして連続的に５０組のそのようなものを取り付ける。管材が移動する管材フィン付け機にあっては、前もって取り付けられたフィンをそれらが管材と共に移動されるときに支持する手段が必要であり、管材を移動する手段は、管材と、これに加えて増大した数のフィンとの重量に耐え、且つ、移動させるのに十分に強健な必要がある。しかしながら、本発明に係る管材フィン付け機にあっては、管材と、前もって取り付けられたフィンとが静止していて、より容易に支持されることができ、移動可能なキャリア手段には、既知の不変な重量のカートリッジを支持し、移動させることだけが必要である。明らかに、さらに、前もって取り付けられたフィンへの損傷の可能性は、それらのフィンがフィン付け処理の残りの間に静止したままでいる場合には、非常に低減される。換言すれば、静止しているフィンへの損傷を防止するためには、より少ない警戒の必要で済むということである。
【００２９】
先行技術の管材フィン付け機の不都合は、組み立てられたフィンブロックにおける管材の数が２本を超える場合には、より明白となる。それは、そのような状況においては、上述のように、フィンの「組」を２本の管材、及びそれに続いて別の２本の管材に組み付けることが実現可能ではないからである。この熱交換器アセンブラは、そのようなフィンブロックを別個のより小さなフィンブロックとして構築しなければならなず、従って、単一のより大きなフィンブロックの利点を台無しにしてしまう。
【００３０】
好ましくは、フィンの周囲は、支持手段の周囲内に位置し、その結果、支持手段は、実質的にフィンの全体に支持を提供することができる。しかしながら、そのような実施の形態においては、支持手段には、管材がそれを挿通することを可能にするように孔が開けられていることが必要である。支持手段は、フィンが管材と係合することが望ましいことから、管材と係合することが望ましい。
【００３１】
好ましくは、支持手段のうちの少なくとも幾つかは、カートリッジ手段に対して縦方向に移動可能である。そのような構成は、カートリッジにフィンを装填する間、比較的広く離隔された位置、及び管材上にフィンを取り付ける間、狭く離隔された位置を支持手段に採用させることを許容する。狭く離隔された位置は、管材上のフィン間の所望の間隔に対応していてもよい。
【００３２】
望ましくは、支持手段は、弾力性のある付勢手段によって離隔するように付勢される。そのような構成は、カートリッジ内にフィンを装填するのに先立ったそれらの広く離隔された位置を自動的に採用する支持手段に帰着する。支持手段は、フィン付け処理の間、（恐らく、キャリア手段によって）それらの狭く離隔された位置に強要されることができる。
【００３３】
支持手段が管材を挿通させることができる孔を具備している実施の形態においては、支持手段は、好ましくは分離可能な部分で形成される。その結果、それらの支持手段は、管材上へのフィンの取り付けに続いて、フィンから分離されることができる。どのような場合であっても、カートリッジ（及びそれに保持される支持手段）は、フィンの存在がカートリッジの縦方向の引き込みを防止するので、フィンの取り付けの後に管材の縦方向軸に対して横方向に移動されることができなければならない。好ましくは、カートリッジは、フィン付き管材から分離可能である一方、管材は、クランプ手段によってクランプされたままとなっている。例えば、その結果、カートリッジは、管材上への続く位置決めのためのフィンを再度充填されることができる。代わりに、管材は、カートリッジがフィン付き管材から分離されることができる前に、クランプ手段から取り外されなければならない。多くの数のフィンが管材に取り付けられることになっている場合には、連続したカートリッジが使用されることができるように構成される。
【００３４】
望ましくは、移動可能な支持手段を有した実施の形態においては、支持手段は、離隔手段を具備している。離隔手段の目的は、隣接する支持手段の間の最小の間隔を規定することであり、カラーを具備したフィンを利用する用途で望まれるかも知れない。従って、離隔手段は、もし望まれるのであれば、支持手段（そしてそれ故に、取り付けられたフィン）がカラーの長さよりも長い距離で離隔されることを確実にすることができる。その結果、支持手段は、カラーを汚すことなく、取り付けられたフィンの間から移動されることができる。フィンを取り付けている間にカラーが支持手段の平面内に突出する代替の構成も可能である。しかしながら、それらの実施の形態においては、間隔手段と支持手段とは、共に、１つのフィンのカラーが隣接するフィンのカラーにインターロックされないことを確実にすることがことが望まれる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付されている概要図面を参照しながら例示として以下に記述される。
【００３６】
この記述において、「上」、「下」、「上側」、「下側」等のような方向用語は、図１において描かれているような、通常の使用の向きであると予想される管材フィン付け機及びその構成部品の向きに対して言及している。しかしながら、その他の（例えば、管材が、実質的に垂直に、直立又は懸架された）向きでの管材フィン付け機の使用が除外されるわけではなく、相対的な方向用語は、そのような向きとして解釈することができる。
【００３７】
この実施の形態において、管材フィン付け機１０は、一端が固定して取り付けられたクランプ手段１４である実質的に剛性のあるベース１２を備えている。ベースは、キャリア手段１８をスライドさせることができる一対のガイドバー１６を具備している。この実施の形態においてキャリア手段１８を移動する駆動手段は、公知の設計のリニアモータであり、該モータは、ベース１２上に取り付けられ、ベース１２の縦方向軸Ａ−Ａと実質的に平行に配置された第１の巻線２０と、キャリア手段１８内に配置された第２の巻線（図示せず）とを具備している。第２の巻線は、第１の巻線２０に緊密に隣接しているキャリア手段１８と共にスライドする。第１及び第２の巻線に延びる電線は、公知の形態であって図示はしていない。
【００３８】
代替の実施の形態においては、特別な用途で望まれ得るように、流体、空気、又はねじ駆動のような他の駆動手段を使用することができる。
【００３９】
この実施の形態において、クランプ手段１４は、２本の管材２２の端部を固定するように構成されており、結果として、管材がベース１２に対して実質的に強固に保持されている。管材の端部をクランプすることは、任意の適切な手段（それらの幾つかのものは、例えば、国際公開第ＷＯ９６／３５０９３号パンフレットに記述されている）によってなされることが可能である。
【００４０】
キャリア手段上には、幾つかの拡張表面部材又はフィン２６が装填されたカートリッジ手段２４が配置されている。この実施の形態においては、９枚のフィン２６があり、隣接するフィンは、対応する支持手段又は壁部材３０によって離隔されている（図２の壁部材１３０も参照）。カートリッジ手段２４の端壁は、それを通じた開口３２を具備している。また、壁部材３０は、同様の開口を具備している。その結果、管材２２は、好ましくは開口の周囲と接触することなく、それに挿通されることができる。
【００４１】
図２でより良く見られるように、ここに記述された実施の形態におけるフィン２６，１２６は、共通フィンである。つまり、各フィン２６，１２６は、２つの孔３４を具備している。その結果、各フィン２６，１２６は、両方の管材２２に接続されることが可能である。フィン付き管材が意図される用途に依存して、離隔した個別のフィンが一又は複数の管材に同時に適用され得ることは明らかであるが、本発明では、ほとんど常に共通フィンを利用するであろうことが期待される。
【００４２】
壁３０，１３０は、カートリッジ手段２４，１２４と一体的な部分であり、図１及び図２の実施の形態においては、カートリッジ手段の残りの部分に固定されている。隣接する壁部材間の離隔Ｓは、組み立てられたフィンブロックにおけるフィン間の離隔を決定する。従って、カートリッジ手段が管材２２の方へ及び管材２２の周囲で移動されるときに、管材２２がフィン１２６のカラー３６に係合することは理解されるであろう。カラー３６は、管材の相対的な移動の方向に面する、つまり、図２の実施の形態においては、カラーは、右の方へ向けられ、管材は、フィンがそれに挿通されるのに伴って相対的に右に移動することが望まれる。カラー３６が管材２２の周囲に摩擦嵌合するように設計されているので、管材は、それが隣接する壁部材１３０に当接するまで、各フィンを右へ押すように作用する。フィン１２６の取り付け中には、フィン１２６は、対応する壁部材１３０に実質的に全面的に支持されることは特筆すべきである。その結果、フィン１２６は、比較的薄くても、及び／又は管材とカラーとの間の摩擦が相当なものであっても、変形することがない。
【００４３】
フィンが管材上に取り付けられた場合には、カートリッジ手段２４，１２４を管材に対して縦方向に、つまり、軸Ａ−Ａに沿った方向に引き抜くことが可能ではないことは認識されるであろう。従って、カートリッジ手段２４，１２４は、横方向に取り除かれをことが必要であり、この目的のために、カートリッジ手段２４，１２４は、上半部が上方へ取り除かれ、そして下半部が下方へ取り除かれることが可能なように、実質的にその中央線３８（図１）に沿って縦方向に分割される。
【００４４】
図３及び図４の実施の形態において、壁部材２３０は、カートリッジ手段２２４内で移動可能に取り付けられており、また、対応する圧縮ばね４０によって互いに離隔するように付勢されている。カートリッジ２２４には、ガイドバー４２が取り付けられている。壁部材２３０は、ガイドバー４２上をスライド可能に取り付けられており、また、圧縮ばね４０は、ガイドバー４２上に配置されている。壁部材２３０は、それぞれスペーサ４４を担持し、壁部材２３０間の最小の離隔を決定するように作用し、また、従って、取り付けられるフィン間の離隔s（図４）を決定するように作用する。
【００４５】
図３は、フィン装填前のカートリッジ手段２２４を示している。図４は、フィン２２６の装填後の、及び管材２２上へのフィン２２６の取り付け中のカートリッジ手段２２４を示している。カートリッジがキャリア手段のアバットメント５０を収容することができる開口４６を有していることは特筆すべきであろう。つまり、フィン２２６の装填後に、アバットメント５０は、破線の輪郭線で示される位置から実線の輪郭線で示される位置まで移動されることが可能であり、その移動中に、ばね４０が圧縮され、隣接するフィン２２６間の離隔は、所望のフィン間隔ｓに減少される。
【００４６】
ばね４０の圧縮が生じる箇所は、それらのばね定数及び管材２２に沿ったフィン２２６の移動に対する抵抗に依存する。従って、駆動手段は、アバットメント５０を通じて壁部材２３０ａに（そしてこの実施の形態では壁部材２３０ａのみに）直接作用し、その壁部材２３０ａは、そのような移動に対する摩擦抵抗（恐らく、管材２２に係合する先頭のフィン２２６又は複数のフィン２２６によって生じる）がばね４０のばね定数を超えるまで、カートリッジ２２４全体を駆動し、これに伴って、ばね４０が連続的に圧縮される。組み合わせたばね定数が管材フィン付け機の全体的な力よりも小さくなるように構成することはもちろん必要である。その結果、先頭のフィンが管材上のその所定の位置へ押された場合に、他のすべてのフィンがそれらの所定の位置に同様に位置されることを確実にしつつ、すべてのばねが完全に圧縮される。ばね４０のばね定数は、それらがフィンの装填の容易さを許容しつつ、壁部材２３０の離隔を要求するだけであるため、典型的には小さい。
【００４７】
図３及び図４の実施の形態において、スペーサ４４が、それらの対応する壁部材からの左（図示のように）へ突出することは、特筆すべきであろう。これの効果は、フィンのカラー３６が壁部材２３０の開口５２から遠ざけて維持されるということである。しかしながら、それは、管材上への取り付け中にフィンの完全な支持には至らない状態で生じる。フィンの支持を増大させるために、スペーサの面積を増大させることが望まれるかも知れない。しかしながら、代替の実施の形態においては、スペーサは、対応する壁部材から右（図示のように）へ突出することができる。その結果、取り付け中においては、フィンは、対応する壁部材によって実質的に全面的に支持される。さらなる代替の実施の形態においては、スペーサが省略され、取り付けられたフィンは、壁部材２３０の厚さに対応する間隔で離隔される。そのような間隔は、カラーの寸法に近似させることができる。しかしながら、或る実施の形態においては、カートリッジ手段は、隣接するカラーの連結を防止するために十分な距離でフィンを離隔することが望ましく、この連結は、管材に沿ったフィンの移動に対する摩擦抵抗を著しく増大させる。
【００４８】
図５及び図６に見られるように、カートリッジ手段２２４は、ベースに沿って、特に、縦方向軸Ａ−Ａと平行なガイド５２に沿って、スライドするように取り付けられる。キャリア手段１８もまた、ベースに沿って、特に、ガイド５４に沿って、スライドするように取り付けられる。明らかに、ガイド５２，５４の形態は、所望のように選択することができ、また、カートリッジ手段２２４のためのガイドの形態は、例えば、キャリア手段１８のためのガイドの形態と実質的に同一であってもよい。示された実施の形態においては、カートリッジ手段２２４は、ガイド５２に単純に配置されてもよいが、代替の実施の形態においては、カートリッジ手段は、より確実にベースに固定されてもよい。例えば、カートリッジ手段は、ベースに不変的に（ただし、スライド可能に）取り付けられたガイド部材に固定されてもよい。
【００４９】
図３乃至図６の実施の形態は、その中央線に沿ったスプリット２３８を有している。その結果、カートリッジ手段の「上半部」は、フィン付き管材からそれを分離するために上方へ移動されることができる一方、「下半部」は、下方へ移動されることができる。これら２つの「半部」は、任意の適切な開放可能な締結手段によって互いに固定されることが可能である。さらに、スプリット２３８は、壁部材２３０と交叉する必要があるので、４つのガイドバー４２は、スプリット２３８の上下の壁部材２３０の一方の側に設けられる。
【００５０】
図７の代替の実施の形態においては、カートリッジ手段３２４は、分割されないが、その代りに、管材上へのフィンの取り付けの後で、単一の構成要素として上方へ取り外すことが可能に設計されている。従って、カートリッジ手段（図示せず）の端壁と、壁部材３３０とは、すべて、片側が開いた孔６０を組み込まれている。該孔は、それを通じた管材２２の通過を許容するが、続いて、カートリッジ手段のフィン付き管材からの分離を許容する。フィンをカートリッジに装填した後で、フィンがカートリッジから脱落するのを防止する用意が必要であることは特筆すべきであろう。この実施の形態においては、これは、カートリッジがキャリア手段１８上に直接配置され、カートリッジがキャリア手段１８上に配置された後で、フィンがカートリッジに装填されるものとして提供される。カートリッジが管材フィン付け機から取り外されることが望まれる（管材フィン付け機の「休止時間」を低減するために）代替の実施の形態においては、フィンがカートリッジから脱落するのを防止するための他の適切な手段を設けることができる。この手段は、一旦、カートリッジが管材フィン付け機に取り付けられ、フィンがキャリア手段に支持され（又はフィン付け中に管材に支持される）た後で、取り外すことができる。別の実施の形態においては、カートリッジ手段３２４の側壁６４に固定される棚６２は、フィンが装填される際に、また、管材２２上への取り付け中に、フィンを支持することができる移動可能な突起を具備することができるが、これらの突起は、カートリッジ手段３２４をフィン付き管材から分離するのを許容するために移動されることができる。
【００５１】
図７の実施の形態においては、壁部材３３０は、移動可能である。また、カートリッジ手段は、壁部材が図３乃至図６の実施の形態と同様に取り付けられる２本のガイドバー３４２を具備している。代替の実施の形態においては、壁部材は、側壁に対して固定された位置に締結されることができる。
【００５２】
図８は、管材の端部のための回転台クランプ手段６６を示している。この実施の形態においては、管材６８は、「Ｕ」字形（熱交換器用途においては珍しくはない）に曲げられている。「Ｕ」字形のベースは、ジョー７０とハウジング７２との間にクランプされている（このクランプは、所望のように、例えば、流体圧若しくは空気圧によって、又は、ナット及びボルトによって達成され得る）。実際には、６本までの管材６８が回転台に締結されることができるが、ここでは、１本のＵ字形の管材６８だけが示されている。その結果、使用に際しては、１本のＵ字形の管材がフィン付け位置でキャリア手段に向けられ得る一方、他の管材がフィン付けの後で、所定の位置で回転台から取り除かれる。さらなる管材は、所定の位置にあるか、又はフィン付けの準備のために、所定の位置に配置される。
【００５３】
回転台の構成は、フィン付けに先立って、また、これに続くフィン付き管材の取り外しに先立って、管材を所定の位置にクランプするのに掛かる休止時間の短縮によって、管材フィン付け機の有用性を増大させることができるものである。
【００５４】
図９の実施の形態においては、壁部材４３０は、カートリッジ手段の固定された縦方向位置に配置される（つまり、壁部材４３０は、図３乃至図７の実施の形態におけるように、共に移動することも別々に移動することもできない）。壁部材は、それぞれ、それらの中央線４３８で分割される。その結果、壁部材の上側部分は、取り付けられたフィンから分離するために上方へ移動されることができる一方、下側部分は、取り付けられたフィンから分離するために下方へ移動されることができる。しかしながら、この実施の形態においては、各々の壁部材４３０の部分は、他の壁部材とカートリッジの残りとで独立して移動することができ、図９においては、先頭の壁部材４３０ａの部分が先頭のフィン４２６ａから分離するために移動されている。
【００５５】
壁部材４３０ａの分離に続いて、カートリッジは、図示のように左へさらに移動されることができる。壁部材４３０ｂは、次のフィン４２６ｂを左へ駆動し、フィン４２６ａのカラー４３６と係合する（所望するならば、この係合は、２枚のフィン４２６ａ，４２６ｂを共に連結し、従ってそのような連結の利点を得るようにすることができる）。
【００５６】
フィン４２６ｂがフィン４２６ａと係合するように移動された場合には、壁部材４３０ｂは、次のフィンを露出して分離されることができ、このフィンは、続いて、フィン４２６ｂのカラーと係合するように移動されることができ、後は同様に続く。
【００５７】
この実施の形態のカートリッジ手段が先頭のフィン４２６ａの左側への先頭の端壁を具備していない構成とすることも可能である。その結果、先頭のフィンは、既存のフィン（つまり、恐らく、前のカートリッジ手段の移動によって前に管材４２２上に位置していたフィン）のカラーと係合するように移動されることができる。
【００５８】
図９においては、フィン４２６ｂが、壁部材４３０ｂから若干離隔して示されているが、これは、明確化の理由のためである。従って、実際には、壁部材４３０ｂは、フィン４２６ｂを左に駆動し、カートリッジは、キャリア手段によってそれ自体左へ駆動され、各フィン部材は、その対応する壁部材に係合する。
【００５９】
フィン部材４２６は、図９のカートリッジ手段内で任意の所望の距離で離隔されることができ、また、壁部材４３０は、フィンが管材上への取り付け中に変形されることがないことを確実にするために要求される厚さとすることができることは認識されるであろう。
【００６０】
壁部材の部分の分離は、例えば、空気アクチュエータのような任意の適切な手段によって達成されることができる。壁部材４３０の部分は、カートリッジ手段の側壁に配置されたリニアガイド内でスライドするように構成することができる。壁部材のすべての分離に続いて（その結果、カートリッジ手段に装填されたフィンのすべてが管材上のそれらの所定の位置に取り付けられる）、カートリッジ手段は、管材４２２に対して縦方向に引き抜かれることができ、壁部材４３０の部分は、カートリッジ手段が管材に端部をクリアした場合に、もう一度集められる。
【００６１】
実施の形態において、記述された管材は、管材フィン付け機のベースに（実質的に）固定されており、フィンは、それに対して移動可能であり、このような構成は、上に概説したような注目すべき長所を有している。しかしながら、フィンがベースに実質的に固定され、管材がベースに対して移動可能である構成、及びフィンと管材との両方がベースに対して移動可能である構成が、本願発明の範疇から除外される必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ２本の管材への幾つかの共通フィンの取り付け前の本発明に係る管材フィン付け機を示している。
【図２】 図１の管材フィン付け機のものと同様のカートリッジ手段の部分断面平面図を示している。
【図３】 フィンの装填前の代替のカートリッジ手段の図２と同様の図を示している。
【図４】 管材フィン付け中の図３のカートリッジを示している。
【図５】 図４の線Ｖ−Ｖに沿った断面図を示している。
【図６】 図４の線ＶＩ−ＶＩに沿った断面図を示している。
【図７】 別の代替のカートリッジ手段の壁部材の図を示している。
【図８】 クランプ手段のための回転台の構成を示している。
【図９】 さらに別の代替のカートリッジ手段の部分側面図を示している。
【符号の説明】
１０ 管材フィン付け機
１２ ベース
１４ クランプ手段
１６ ガイドバー
１８ キャリア手段
２０ 第１の巻線
２２ 管材
２４ カートリッジ手段
２６ フィン
３０ 壁部材（壁）
３２ 開口
３４ 孔
３６ カラー
３８ 中央線
４０ 圧縮ばね
４２ ガイドバー
４４ スペーサ
４６ 開口
５０ アバットメント
５２ 開口（ガイド）
５４ ガイド
６０ 孔
６２ 棚
６４ 側壁
６６ 回転台クランプ手段
６８ 管材
７０ ジョー
７２ ハウジング
１２４ カートリッジ手段
１２６ フィン
１３０ 壁部材（壁）
２２４ カートリッジ手段（カートリッジ）
２２６ フィン
２３０ 壁部材
２３０ａ 壁部材
２３４ カートリッジ手段
２３８ スプリット
３２４ カートリッジ手段
３３０ 壁部材
３４２ ガイドバー
４２２ 管材
４２６ａ フィン
４２６ｂ フィン
４２６ フィン部材
４３０ 壁部材
４３０ａ 壁部材
４３０ｂ 壁部材
４３６ カラー
４３８ 中央線

Claims (7)

1. ベースと、該ベースに設けられて該ベースに対して移動可能なキャリア手段と、該キャリア手段を縦方向に移動する駆動手段と、該キャリア手段上に配置されて複数の拡張表面部材を位置決めするカートリッジ手段とを備える一又は複数の管材上に拡張表面部材を取り付ける管材フィン付け機において、
   前記カートリッジ手段は、各拡張表面部材に対応する支持手段を具備し、
   前記支持手段のうちの少なくとも幾つかは、前記カートリッジ手段に対して移動可能であることを特徴とする管材フィン付け機。
2. 前記支持手段は、前記縦方向に対して横方向に移動可能である請求項１記載の管材フィン付け機。
3. 前記支持手段の各々は、前記拡張表面部材の実質的な部分に及んでいる請求項１記載の管材フィン付け機。
4. 前記拡張表面部材の周囲は、前記支持手段の周囲内に位置している請求項３記載の管材フィン付け機。
5. 前記支持手段は、弾力性のある付勢手段によって互いに離隔するように付勢されている請求項１記載の管材フィン付け機。
6. 前記支持手段の各々は、分離可能な部分を具備している請求項１記載の管材フィン付け機。
7. 請求項２に係る管材フィン付け機を使用して一又は複数の管材に拡張表面部材を取り付ける方法であって、
   （ｉ）前記管材フィン付け機上に一又は複数の管材を取り付けるステップと、
   （ｉｉ）複数の拡張表面部材を装填されたカートリッジ手段を前記管材フィン付け機上に取り付けるステップと、
   （ｉｉｉ）前記カートリッジ手段と前記管材との相対的な移動を前記キャリア手段に達成させるために、前記カートリッジ手段内の先頭の拡張表面部材が前記管材に対して第１の所定の位置に達するまで、前記駆動手段を作動するステップと、
   （ｉｖ）前記先頭の拡張表面部材の前記支持手段を前記カートリッジ手段に対して横方向に移動するステップと、
   （ｖ）前記カートリッジ手段と前記管材との更なる相対的な移動を前記キャリア手段に達成させるために、前記カートリッジ手段内の次の拡張表面部材が前記管材に対して第２の所定の位置に達するまで、前記駆動手段を再び作動するステップと
   を有することを特徴とする方法。

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