JP5871415B1 - 熱交換器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
略C字型の板状フィンを複数枚の分割フィンから構成することにより歩留まりは向上するものの、個々の分割フィンを型で打ち抜くようにしているので、製造が面倒であるとともに、形状が変わると別の型が必要になる等、コスト的な問題もあった。
また、請求項2による熱交換器の製造方法は、請求項1記載の熱交換器の製造方法において、上記分離された複数の放熱フィン要素をそのまま積層してそれぞれの貫通孔に冷媒用パイプを通して固定することにより複数の放熱ブロックを構成し、上記複数の放熱ブロックの内の一部の放熱ブロックの向きを変えることにより全体として所定の角度で略円弧状に屈曲するように構成することを特徴とするものである。
また、請求項3による熱交換器の製造方法は、請求項1又は請求項2記載の熱交換器の製造方法において、上記複数の放熱フィン要素の間に僅かな隙間を設けて所定の角度で略円弧状に屈曲するようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項4による熱交換器の製造方法は、請求項1〜請求項3の何れかに記載の熱交換器の製造方法において、上記放熱フィン要素は略台形形状をなしていることを特徴とするものである。
また、請求項5による熱交換器の製造方法は、請求項1〜請求項4の何れかに記載の熱交換器の製造方法において、上記板材は3〜5個の放熱フィン要素に分割されることを特徴とするものである。
また、請求項2による熱交換器の製造方法によると、請求項1記載の熱交換器の製造方法において、上記分離された複数の放熱フィン要素をそのまま積層してそれぞれの貫通孔に冷媒用パイプを通して固定することにより複数の放熱ブロックを構成し、上記複数の放熱ブロックの内の一部の放熱ブロックの向きを変えることにより全体として所定の角度で略円弧状に屈曲するように構成するので、上記熱交換器を効率よく製造できる。
また、請求項3による熱交換器の製造方法によると、請求項1又は請求項2記載の熱交換器の製造方法において、上記複数の放熱フィン要素の間に僅かな隙間を設けて所定の角度で略円弧状に屈曲するようにしたので、上記効果と同様の効果を得ることができる。
また、請求項4による熱交換器の製造方法は、請求項1〜請求項3の何れかに記載の熱交換器の製造方法において、上記放熱フィン要素は略台形形状をなしているので、上記複数の放熱フィン要素を所定の向きに組み合わせることで所望の形状の放熱フィンを得ることができる。
また、請求項5による熱交換器の製造方法は、請求項1〜請求項4の何れかに記載の熱交換器の製造方法において、上記板材は3〜5個の放熱フィン要素に分割されるので、上記熱交換器を効率よく製造できる。
図1に示す空気調和機1の室内機3には、この第1の実施の形態による放熱フィン5が用いられた熱交換器7が設置されている。以下、この空気調和機1の構成を詳細に説明する。
図1に示すように、まず、中空状の筐体9があり、この筐体9の天井側(図1中上側)から前面側(図1中左側)にかけて複数のスリット状の吸込口11が設けられている。これら複数個の吸込み口11の内側には、例えば、HEPA(High Efficiency Particle Air)フィルタ13が設置されている。又、上記筐体9の前方斜め下側(図1中左下側)には吹出口15が設けられている。上記筐体9内に、上記熱交換器7が内装されている。図1中右側と図1中下側の、上記熱交換器7と上記筐体9とが接する箇所には、それぞれ、パッキン10a、10bが介挿されており、上記熱交換器7と上記筐体9との間からの空気漏れを防止している。
また、上記複数個の吸込口11から空気を吸引する際、上記HEPAフィルタ13によって空気中の塵埃の捕集が行われる。また、上記吹出口15には、フラップ19が回動可能に設置されており、このフラップ19の角度を制御することにより、上記吹出口15から空気が吹き出す方向を制御している。また、上記空気調和機1の非動作状態においては、上記吹出口15は上記フラップ19によって閉塞される。
上記熱交換器7は、図2及び図3に示すように、複数枚の放熱フィン5が積層されており、これら積層された複数枚の放熱フィン5を貫通して冷媒用パイプ31が設置されている。この冷媒用パイプ31は、図3に示すように、上記積層された複数枚の放熱フィン5を貫通するU字パイプ33と、隣接する所定のU字パイプ33の開口部同士を接続して冷媒27の流路を形成する連結パイプ35、35′と、上記熱交換器7の図2中右側の所定のU字パイプ33の上記連結パイプ35に接続されていない開口部に連結される流入側アダプタ37と、上記熱交換器7の図2中下側の所定のU字パイプ33の上記連結パイプ35に接続されていない開口部に連結される流出側アダプタ39とから構成されている。上記冷媒用パイプ31は、上記流入側アダプタ37を介して前記冷媒流入パイプ23に接続され、上記流出側アダプタ39を介して前記冷媒流出パイプ25に接続されており、上記冷媒27は上記冷媒流入パイプ23及び流入側アダプタ37から上記冷媒用パイプ31内に流入され、上記流出側アダプタ39及び上記パイプ25側から流出していく。
なお、上記放熱フィン要素41a、41b、41c間には、わずかに隙間が設けられる。
なお、上記連結パイプ35′は既に説明した連結パイプ35よりもピッチが小さくなる。
また、上記第1放熱ブロック42aと上記第2放熱ブロック42bとは、図3(b)に示すように、上記第1放熱ブロック42a側の上記U字パイプ33の図3(a)中左端側と、上記第2放熱ブロック42b側の上記U字パイプ33の図3(a)中左端側とに設置された固定部材44a、44bによっても接続・固定されている。すなわち、上記固定部材44aと上記固定部材44bの間に、上記第1放熱ブロック42a側の上記U字パイプ33の図3(a)中左端の湾曲部と上記第2放熱ブロック42b側の上記U字パイプ33の図3(a)中左端の湾曲部が介挿されており、ビス44cを上記固定部材44aを貫通させて上記固定部材44bに螺合させることにより締結・固定されている。
上記放熱フィン5を積層させる際、上記スペーサ45によって上記放熱フィン5相互間に隙間が生じ、この隙間を空気が通過して上記熱交換器7による熱交換が行われることになる。
上記放熱フィン5は、例えば、アルミニウム製である。また、冷媒用パイプ31、流入側アダプタ37、流出側アダプタ39は、例えば、銅製である。
上記熱交換器7の放熱フィン5の製造工程は、図4に示すようなものである。図4は、放熱フィン5を製造する放熱フィン製造装置48の全体の構成を示す図である。上記放熱フィン製造装置48は、放熱フィン5用の原板を供給する原板供給部50と、貫通孔を成形する貫通孔成形部53と、上記原板を所定の台形形状の放熱フィン要素41a、41b、41cに分割する分割部55と、分割された放熱フィン要素41a、41b、41cを切断する切断部57と、製造された放熱フィン5(放熱フィン要素41a、41b、41c)をストックしておくストック部59と、から構成されている。以下、順次詳細に説明する。
なお、上記固定基板56は、放熱フィン製造装置48の全工程にわたって延長・設置されている。
そして、ドローパンチ61b、61bと貫通孔67b、67b、ドローパンチ61c、61cと貫通孔67c、67c、ドローパンチ61d、61dと貫通孔67d、67d、についても同様の配置で設置されている。
また、上記ドローパンチ61a、61a、61b、61b、61c、61c、61d、61dは、前後方向(図4中左右方向)にも所定のピッチで等間隔で配置されており、この前後方向(図4中左右方向)のピッチと上記幅方向(図4中紙面垂直方向)のピッチは、隣接する上記ドローパンチ61a、61b、61c、61d間の距離が等しくなるように設定されている。
また、上記貫通孔67a、67b、67c、67dも、上記ドローパンチ61a、61b、61c、61dの配置に対応して成形されている。
なお、上記ドローパンチ61bは、上記ドローパンチ61aよりも、径が小さく、且つ、より多くブランクホルダ63の図6中上側に突出される高さになっている。
なお、上記ドローパンチ61cは、上記ドローパンチ61bよりも、径が小さく、且つ、より多くブランクホルダ63の図7中上側に突出される高さになっている。
なお、上記ドローパンチ61dは、上記ドローパンチ61cよりも、径が小さく、且つ、より多くブランクホルダ63の図7中上側に突出される高さになっている。
また、可動基板58の図4中下側の面であって、上記ストリッパプレート75の図4中上側にはピアスパンチプレート81が設置されており、このピアスパンチプレート81には、上記ピアスバーリングダイ73、73に対応したピアスパンチ83、83が固着されている。また、上記ピアスパンチプレート81の図4中下側には、バーリングダイプレート77が設置されており、このバーリングダイプレート77には、上記ピアスバーリングダイ73、73に対応したバーリングダイ79、79が設置されている。
また、上記ピアスバーリングダイ73には、図8(a)に示すように図6(a)中上下方向に貫通孔85が形成されており、上記バーリングダイ79にも図8(a)中上下方向に貫通孔87が形成されている。また、上記ピアスパンチ83は、図8(a)中下側に突出した形状となっており、上記バーリングダイ79の貫通孔87を貫通している。
なお、凸部69d、69dが形成された原板51が、前方側(図4中左側)に向けて2ピッチ引き出されると、上記ピアスパンチングプレート81及び上記バーリングダイプレート77が降下され、上記貫通孔43、43と立設部89、89が形成される。
また、上記リフレアーパンチ97は、図8(b)に示すように、下側に突出されており、先端側には縮径部99が下側に更に突出・形成されている。この縮径部99の基部は所定の曲率で形成された成形用曲面部101となっている。
上記リフレアーパンチホルダ95が図4中下側に降下されると、上記リフレアーパンチ97、97の縮径部99、99が上記原板51の貫通孔43、43内に挿入される。このとき、上記リフレアーパンチ97、97によって、上記原板51の立設部89、89の先端(図8(b)中上側)が押圧・変形されて、外周側に広がり、前記フランジ47、47が形成され、これにより、前記スペーサ45、45が形成される。このように、上記スペーサ45、45が形成される工程が第6鍛造工程である。
以上述べた第1〜第6鍛造工程が貫通孔成形工程である。
上記原板引き出し部103には、図9に示すように、前後方向(図4中左右方向)に往復動可能に設置された支持部107があり、この支持部107の図9(a)中上側に複数の係合部109が設置されている。この係合部109は、上記支持部107に固着された中空形状の係合部本体111と、この係合部本体111を貫通して図9(a)中上側に突出された係合部材113と、上記係合部本体111内に設置され、上記係合部材113を図9(a)中上側に押圧・付勢する弾性部材115とから構成されている。
また、上記係合部材113には、前方から後方(図9(a)中左側から右側)に向かって下り勾配で傾斜された傾斜面116が形成されている。
なお、上記原板51の初回投入時や交換時等、上記原板51が上記原板引き出し部103まで到達していない場合は、上記第1〜第6鍛造工程の作業と、その後の上記原板51を2ピッチずつ前方(図4中左側)に送る作業を、手動で繰り返し行い、上記原板51の先端側(図4中左側)に形成された貫通孔43を上記引き出し部103の係合部109に係合させ、以降は、上記第1〜第6鍛造工程の作業と、その後上記原板を2ピッチずつ前方(図4中左側)に送る作業を自動的に行うようにする。
上記下側分割用カッタ133と上記上側分割用カッタ137は、図10中紙面に直交する方向に、それぞれ2つずつあり、後方側(図10中右側)に向けて拡開されたハの字型に設置されており、図5に示す切込みを139、141を入れるためのものである。
なお、図5に示すように、切り込みの角度(原板51の引出方向に対する角度)は、例えば、22.5°に設定されており、それによって、図2(a)に示すように、放熱フィン41の中心位置の角度が45°になる。
なお、上記分割用可動基板135も、図示しないモータとクランク機構によって図4中上下方向に往復動されるが、前記可動基板58とは異なったタイミングで動作される。すなわち、上記分割用可動基板135は、上記可動基板58が2回下降する毎に、1回下降される。
上記下側切断用カッタ153と上記上側切断用カッタ157は、図10中紙面垂直方向に延長・配置されており、図5に示す切断線159に沿って上記原板51を切断するものである。
このように上記原板51が切断されると、上記原板51が4ピッチ毎の長さで切断されるとともに、既に形成された切り込み139、141によって更に3つに分割される。このようにして、既に述べた放熱フィン要素41a、41b、41cが成形される。
なお、前記したように、上記分割用可動基板135は、上記原板51が4ピッチ分前方(図10中左側)に向けて送られてくる毎に下降されるので、上記原板51が4ピッチ毎の長さで切断されるようになっている。
また、上記放熱フィン保持用吸引器161によって、切断後も上記放熱フィン要素41a、41b、41cが一体に保持された状態となっている。
なお、スタッカ181は、例えば、上記製造装置52の下に予めいくつか設置されており、上記放熱フィン要素41a、41b、41cを積層されたスタッカ181が移動されると、空のスタッカ181が補充されるようになっている。
その後、上記フィン持ち上げ用治具191を図11(b)中上側に引き上げると、上記係合バー195が最も図11(b)中下側の放熱フィン41a、41b、41cに当接され、上記積層された放熱フィン要素41a、41b、41cが図11(b)中上側に移動されて、上記スタッカ181から除去される。この使用後のスタッカ181は、再び、例えば、放熱フィン製造装置48の下に戻され、繰り返し使用される。
その後、上記フィン持ち上げ用治具191を図12(b)中左側に引き抜いて除去する。
上記拡開用治具211を上記U字パイプ33内に挿入すると、上記U字パイプ33が拡開され、上記放熱フィン要素41a、41b、41cの貫通孔43の内周面に対して押圧・付勢される。これによって、上記U字パイプ33と上記積層された放熱フィン要素41a、41b、41cが固定される。
また、残りの貫通孔43にもU字パイプ33を貫通させて、同様にして上記積層された放熱フィン要素41a、41b、41cに固定させる。
このようにして、積層された上記放熱フィン要素41aによって構成された第1放熱ブロック42aと、積層された上記放熱フィン要素41bによって構成された第2放熱ブロック42bと、積層された上記放熱フィン要素41cによって構成された第3放熱ブロック42cが構成される。
このようにして、熱交換器7が構成される。
まず、空気調和機1の動作について説明する。
最初に、室内機3のフラップ19を回動させて吹出口15を開放する。次に、図示しないモータによってクロスフローファン17を回転・駆動させる。これにより、複数個の吸込口11を介して筐体9内に空気が取り込まれ、HEPAフィルタ13、熱交換器7、吹出口15を介して室内に排気される。
なお、上記冷媒27の循環する方向は、図示しない電磁弁によって切り替えられ、冷房を行う場合と暖房を行う場合とでは逆になっている。
また、上記フラップ19の角度によって、上記吹出口15から空気が排出される方向が設定される。
まず、上記放熱フィン5の製造に際して、歩留まりの向上を図ることができるとともに、その製造の容易化を図ることかできる。すなわち、図5に示すように、所定の幅で切断される原板51の先端部は、切り込み139、141によって、台形の放熱フィン要素41a、41b、41cとなり、これら台形の放熱フィン要素41a、41b、41cの向きを変えて並べることにより、略円弧状の放熱フィン41を構成することができ、その際、原板51から無駄な部分は一切発生することはなく、それによって、歩留まりの向上を図ることができる。
この第2の実施の形態においても、前記した第1の実施の形態と同様の作用・効果を奏することができる。
この第3の実施の形態においても、前記した第1の実施の形態と同様の作用・効果を奏することができる。
まず、放熱フィンの形状には様々な場合が考えられる。
また、放熱フィン要素の形状、分割数、組み合わせ等についても、様々な場合が考えられる。
また、貫通孔やスペーサの配置にもさまざまな場合が考えられる。
また、原板を送るピッチ数、貫通孔形成用可動側基板や分割切断用可動側基板の降下されるタイミングについても様々な場合が考えられる。
また、放熱フィン、冷媒用パイプ、流入側アダプタ、流出側アダプタの材質も、様々な場合が考えられる。例えば、放熱フィンの材質としては、銅も考えられ、冷媒用パイプ、流入側アダプタ、流出側アダプタの材質としては、例えば、アルミニウムも考えられる。
その他、本願発明は図示した構成に限定されるものではなく、様々な変形が考えられる。
23 冷媒流入パイプ(冷媒用パイプ)
25 冷媒流出パイプ(冷媒用パイプ)
33 U字パイプ(冷媒用パイプ)
35 連結パイプ(冷媒用パイプ)
37 流入側アダプタ(冷媒用パイプ)
39 流出側アダプタ(冷媒用パイプ)
41a 放熱フィン要素
41b 放熱フィン要素
41c 放熱フィン要素
43 貫通孔
45 スペーサ
51 原板(板材)
301 放熱フィン
303a 放熱フィン要素
303b 放熱フィン要素
303c 放熱フィン要素
401 放熱フィン
403a 放熱フィン要素
403b 放熱フィン要素
403c 放熱フィン要素
Claims (5)
- 搬送・投入される所定の横幅の板材に冷媒用パイプが貫通する複数個の貫通孔を成形し、
上記複数個の貫通孔を成形された板材を上記横幅方向に沿って一枚の放熱フィンを構成する複数の放熱フィン要素に分割するべく切り込みを入れ、
上記横幅方向に複数に分割された板材を搬送・投入方向に沿った所定の縦幅で切断して上記複数の放熱フィン要素を分離させ、
上記分離された複数の放熱フィン要素の内の一部の放熱フィン要素の向きを変えることにより全体として所定の角度で略円弧状に屈曲する放熱フィンを構成するようにしたことを特徴とする熱交換器の製造方法。 - 請求項1記載の熱交換器の製造方法において、
上記分離された複数の放熱フィン要素をそのまま積層してそれぞれの貫通孔に冷媒用パイプを通して固定することにより複数の放熱ブロックを構成し、
上記複数の放熱ブロックの内の一部の放熱ブロックの向きを変えることにより全体として所定の角度で略円弧状に屈曲するように構成することを特徴とする熱交換器の製造方法。 - 請求項1又は請求項2記載の熱交換器の製造方法において、
上記複数の放熱フィン要素の間に僅かな隙間を設けて所定の角度で略円弧状に屈曲するようにしたことを特徴とする熱交換器の製造方法。 - 請求項1〜請求項3の何れかに記載の熱交換器の製造方法において、
上記放熱フィン要素は略台形形状をなしていることを特徴とする熱交換器の製造方法。 - 請求項1〜請求項4の何れかに記載の熱交換器の製造方法において、
上記板材は3〜5個の放熱フィン要素に分割されることを特徴とする熱交換器の製造方法。
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