JP6333195B2 - 熱交換器の曲げ装置 - Google Patents
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Description
クロスフィン型熱交換器を曲げる装置としては、伝熱管長手方向の一方を把持、他方を押圧機構により押圧しながら、内径型に沿って所定角度曲げを行う装置が知られている(例えば特許文献1参照)。また、コアを重ね合わせた状態の熱交換器の曲げを行う複列曲げ装置も広く用いられている(例えば特許文献2参照)。
特許文献1の押圧機構を各列に具備した特許文献2のような複列曲げ装置であれば、伝熱フィンの倒れなしに生産性が高く、熱交換器を所定角度曲げられることが期待される。
本願に添付した図面の図7は前述の観点から、従来の技術を単純に組合わせた熱交換器の曲げ装置の動作を概念的に説明する参考図であり、(a)は曲げる前、(b)は曲げの動作中の状態を示している。図7において、伝熱管11の周りに伝熱フィン12が装着された1列目コア1Aと2列目コア1Bからなる熱交換器1の一端部(右端部)は1列目押圧機構21と2列目押圧機構22からなる押圧機構2に係合され、他端部は押え機構6に保持されている。熱交換器1の曲げ予定部は内径型3に近接または当接され、その近接または当接部分から他端部側はクランプ4によって保持され、前記近接または当接部分から一端部側の下面部は受台5に保持されている。押圧機構2と受台5は直線の矢印で示す方向に、内径型3、クランプ4、及び押え機構6は円弧状の矢印方向にそれぞれ駆動される。
図7のような構成の場合、1列目コア1AのR部(曲げ部)において回転中心に近い側(内側)の伝熱フィン12と回転中心から遠い側(外側)の両方で、曲げ中に伝熱フィンが倒れる恐れがある。1列目コア1AのR部内側における伝熱フィンの倒れは、曲げ中に内径型3へ1列目コア1Aが押し付けられることにより発生する。一方、1列目コア1AのR部外側の伝熱フィンの倒れは、2通りの要因が考えられる。
1つ目の要因としては、曲げ中に2列目コア1Bが1列目コア1Aに押し付けられることが考えられる。このような現象が起こるのは、1列目コア1Aが2列目コア1Bの内径型の役割を果たしているためである。
2つ目の要因としては、曲げ中に外側へ膨らんだ1列目コア1Aが2列目コア1Bに押し付けられることが挙げられる。どちらの要因が1列目コアのR部外側の伝熱フィンの倒れの主因となるかは熱交換器1の材質に依存する。すなわち、熱交換器が曲がり難い材質であればあるほど、曲げ中に1列目コア1Aが外側へ膨らむという2つ目の要因が1列目コアのR部外側の伝熱フィンの倒れの主因となる。
近年、熱交換の効率を向上させるために従来の円銅管よりも曲がり難いアルミ扁平管が熱交換器の伝熱管に用いられるようになっている。そのため、熱交換器の設計段階での材質選定や構造検討の自由度を高める観点から、熱交換器が曲げ難い材質であっても曲げ中に熱交換器が外側へ膨らむことがなく、従って伝熱フィンの倒れがなく曲げられる曲げ装置が求められているが、従来の技術ではその実現は困難であった。
図1は本発明の実施の形態1による熱交換器の曲げ装置の被加工物である熱交換器を説明する図であり、(a)は熱交換器の側面図、(b)は前記(a)における丸で囲むD部拡大図、(c)はそのD部の斜視図、(d)は曲げ中に作用する圧縮力の発生個所を説明する図である。図2は本発明の実施の形態1による熱交換器の曲げ装置を概念的に示す正面図、図3は図2に示された曲げ装置の引張機構を示す図であり、(a)は曲げ開始時の状態を示す要部正面図、(b)は熱交換器のセット時または排出時の状態を示す要部正面図である。図4は図2に示された曲げ装置の引張機構を示す斜視図である。
図1に示すように、曲げ対象となる熱交換器は、この実施の形態では一端部(図1(a)における右側部)がU字状に曲げられた扁平管からなる伝熱管11の直線部分の外周面に、多数の伝熱フィン12が装着されたクロスフィン型の熱交換器1を構成する1列目コア1Aと、この1列目コア1Aに対して、図1(c)に示すように伝熱管11の位置を合わせて重ねるように配置された同様構成の2列目コア1Bからなっている。なお、被加工物である熱交換器の構成は例示したものに限定されるものではなく、例えば、1列目コア1Aのみであっても良いし、また、複数列重ねる場合、伝熱管11の位置を互い違いになるようにずらせたものなどであっても良い。
また、引掛け部材71aをZ軸方向に駆動するようにしたのは、熱交換器1のセット時の作業性を考慮したものである。引掛け部材71aをZ軸方向に退避させた状態で熱交換器1をセットすることで、直動駆動源71cによって引っ掛け動作を自動で行うことができる。また、主に1列目引張機構71について説明したが、2列目引張機構72についても、上下対称的である点を除いて同様であるので、説明を省略する。
(1)図1(a)に示す熱交換器1を図2に示す曲げ装置にセットする。熱交換器1のセットは、図示しない内径型回転機構で内径型3を図における時計方向に回転させて、内径型3に固定されている押え機構6をZ軸の正方向(図の上方向)へ退避させた状態で行う。併せて、熱交換器1がセットできるようにクランプ4と受台5はZ軸の負の方向(図の下方向)へ退避させ、押圧機構2は曲げ開始位置で静止させておくのが望ましい。このような状態で熱交換器1をセットすることで、押圧機構2に熱交換器1の一端が当接した状態で、熱交換器1はクランプ4、受台5上に搭載される形となる。
(2)図示していない内径型回転機構で内径型3を図2の反時計方向に回転させる。
(3)クランプ4をZ軸の正方向に移動させ、熱交換器1を内径型3とクランプ4の間で把持する。この動作により、熱交換器1が曲げ装置に対して固定される。この際、受台5もZ軸の正方向に移動させて熱交換器1の図における下面に接触させる。
(4)押え機構6をX軸の負の方向(図の右方向)に移動させ、熱交換器1の他端部(図の左端部)と接触させる。これにより、内径型3とクランプ4の間で把持された熱交換器1は、その一端部を押圧機構2により押さえられ、他端部を押え機構6により押さえられて係止された形となる。
(5)直動駆動源71cによって、引掛け部材71aを図3(a)に示すように熱交換器1の伝熱管11のU字状のヘアピンカーブ部11aの内側空間部に挿入する。
(6)何れも図示しない内径型回転機構とクランプ回転機構によって内径型3とクランプ4を図2の矢印Eのように回転させることで、熱交換器1の曲げを行う。
なお、前述の対応動作は一例にすぎず、本発明は熱交換器の曲げ手法を前述のように限定されるものではない。曲げ対象の熱交換器1の材質や形状毎に異なる、伝熱フィン12の倒れが発生し易い領域に合わせて、1列目コア1Aと2列目コア1Bに対して互いに独立して自由に押圧力/引張力が与えられるようにしたことを特徴としている。
図5は本発明の実施の形態2による熱交換器の曲げ装置における押え機構に設けられた係止機構を示す要部正面図である。なお、この実施の形態2は、熱交換器1の他端部側において、隣り合う伝熱管11の他端部相互がUベント管13によって既に溶接されている場合に、図2の引張機構7に起因する問題を解消できるようにしたものである。図5において、押え機構6には、係止機構60が設けられている。係止機構60は、引張機構7と同様に、係止ピンからなる係止部材61、直動補助機構62、及び直動駆動源63で構成される。係止部材61は、Uベント管13の内周面に係合するように設けられている。その他の構成は実施の形態1と同様である。以下、図2、図3も参照して動作を説明する。
このように実施の形態2によれば、伝熱管11にX軸の負の方向(右方向)へ引張機構7による引張力を与えた際に、Uベント管13に係止部材61が引っ掛かるので、熱交換器1がその引張力によりX軸の負の方向へ位置ずれするのを確実に防止できる。そのため、1列目コア1Aと2列目コア1Bに対して、より強力な引張力を与えることが可能となり、例えば本願各実施の形態における扁平管を、その断面長径方向に沿う面内で曲げる場合のように曲げ難い熱交換器であっても容易に曲げることができるなどの更なる効果が得られる。
図6は本発明の実施の形態3による熱交換器の曲げ装置における押圧機構に具備された支持部材を示す要部正面図である。図において、1列目押圧機構21と2列目押圧機構22の押圧方向先端部には、伝熱管11の一端部における管端から該管端に沿って伝熱フィン12が設置されている部分までの伝熱管11の露出部分を、熱交換器1を曲げる際に該伝熱管11に作用する力を支持する支え板からなる支持部材20が設けられている。支持部材20は、1列目支え板20Aと2列目支え板20Bで構成され、曲げ中に伝熱管11の一端部におけるU字状に曲げられたヘアピンカーブ部11aを含む管端部の支えとして機能する。なお、2列目支え板20Bには、引掛け部材71aと干渉しないようにピンの通り道として丸穴(図示省略)を開けておく必要がある。その他の構成は実施の形態1と同様であるので説明を省略する。
例えば、押圧部材21a(22a)の伝熱管11の一端部との当接面が平面状の場合について説明したが、前記当接面に、伝熱管11の一端部に係合する凸部や凹部、穴などを設けたものでも差し支えない。また、引張機構7の構成や設置個所などは一例にすぎず、例えば引掛け部材71aとしての引掛けピンを係止爪に変更し、あるいは、直動駆動源71cを電磁石を利用した駆動源に変更するなど、適宜の変形が可能である。また、押え機構6の構成についても同様に種々の変形や変更が可能であることは言うまでもない。さらに、伝熱管11はU字状に曲げられた扁平管の場合について説明したが、断面形状や曲げの有無など、必ずしも限定されるものではない。
11a ヘアピンカーブ部、12 伝熱フィン、13 Uベント管、2 押圧機構、
20 支持部材、20A 1列目支え板、20B 2列目支え板、
21 1列目押圧機構、21a 押圧部材、22 2列目押圧機構、22a 押圧部材、3 内径型、4 クランプ、5 受台、6 押え機構、60 係止機構、
61 係止部材、62 直動補助機構、63 直動駆動源、7 引張機構、
71 1列目引張機構、71a 引掛け部材、71b 直動補助機構、
71c 直動駆動源、72 2列目引張機構、72c 直動駆動源、
8 押圧/引張駆動軸、81 1列目押圧/引張駆動軸、
82 2列目押圧/引張駆動軸、9 架台、A 第一領域、B 第二領域、
C 第三領域。
Claims (7)
- 少なくとも1つの伝熱管の直線部分の外周面に複数の伝熱フィンが装着された熱交換器における前記伝熱管の一端部と他端部をそれぞれ係止して、軸心が前記伝熱管の直線部分に直交する方向に延在する内径型に前記熱交換器の曲げ予定部を当接させ、押圧機構により前記伝熱管の一端部を前記伝熱管の他端部方向に押圧しつつ、回転機構により前記伝熱管の他端部側を前記内径型に沿って回動させることによって、前記熱交換器を所定角度まで曲げるものにおいて、前記押圧機構は、前記回転機構による前記熱交換器の曲げの過程において、係止した前記伝熱管の一端部を引張る方向に駆動し得る引張機構が具備されて成ることを特徴とする熱交換器の曲げ装置。
- 前記伝熱管の一端部は、U字状に曲げられたヘアピンカーブ部からなることを特徴とする請求項1記載の熱交換器の曲げ装置。
- 前記押圧機構は、前記伝熱管の前記ヘアピンカーブ部の外周面に当接してその伝熱管を他端部方向に押圧し得る押圧部材を用いて成り、前記引張機構は、前記押圧部材に取付けられ、前記伝熱管の前記ヘアピンカーブ部の内周面に当接してその伝熱管を引張る方向に駆動される引掛け部材を用いて成ることを特徴とする請求項2記載の熱交換器の曲げ装置。
- 前記押圧機構は、前記伝熱管の一端部における管端から該管端に沿って前記伝熱フィンが設置されている部分までの伝熱管露出部分を支持する支持部材を備え、その支持部材によって前記熱交換器を曲げるときに前記伝熱管に働く曲げ方向と反対方向に作用する反力の一部を支えるようにしたことを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載の熱交換器の曲げ装置。
- 複数の前記伝熱管を備え、その複数の前記伝熱管の他端部は、隣り合う伝熱管の他端部に対してUベント管により相互に接続されて成り、前記伝熱管の他端部を係止する押え機構は、前記引張機構による前記伝熱管に働く引張方向の力に抗して該伝熱管の他端部を係止するための、前記Uベント管の内周面に係合し得る係止部材を用いた係止機構を備えて成ることを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載の熱交換器の曲げ装置。
- 前記熱交換器の複数列を重ねた状態で前記伝熱管の一端部と他端部が列毎にそれぞれ係止され、前記押圧機構により前記伝熱管の一端部を前記伝熱管の他端部方向に各列毎に押圧しつつ、前記熱交換器を複数列重ねた状態で所定角度まで曲げることを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載の熱交換器の曲げ装置。
- 前記引張機構を具備した前記押圧機構は、複数列の前記熱交換器に対応して複数設置され、かつ、列毎に互いに独立して駆動し得ることを特徴とする請求項6記載の熱交換器の曲げ装置。
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