JP6502912B2 - Method and apparatus for manufacturing fin-incorporated tube - Google Patents
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Description
本発明は、管の内部に螺旋フィンを介装するフィン内蔵管の製造方法及び製造装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a fin-incorporated pipe in which a spiral fin is interposed inside the pipe.
特許文献1には、パイプの内部に螺旋状の薄肉板を備える熱交換パイプが開示されている。 Patent Document 1 discloses a heat exchange pipe provided with a spiral thin plate inside the pipe.
上記熱交換パイプの製造時には、まず、薄肉板が螺旋状に成形される。そして、螺旋状の薄肉板がパイプの内部に挿入される。 At the time of manufacturing the heat exchange pipe, first, a thin plate is formed in a spiral shape. Then, a thin spiral plate is inserted into the pipe.
上記熱交換パイプの製造時には、熱交換パイプを湾曲させる曲げ加工をすることがある。 At the time of manufacturing the heat exchange pipe, bending may be performed to bend the heat exchange pipe.
しかし、上記熱交換パイプを曲げ加工する場合に、パイプの内部に螺旋状の薄肉板が挿入されているため、パイプの内部に芯金を挿入することができない。このため、熱交換パイプを曲げ加工しようとすると、湾曲する曲げ加工部にシワ等の成形不良が発生する虞がある。 However, when the heat exchange pipe is bent, since the thin spiral plate is inserted into the pipe, the cored bar can not be inserted into the pipe. For this reason, when it is going to bend a heat exchange pipe, there exists a possibility that molding defects, such as a wrinkle, may generate | occur | produce in the bending part which curves.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、フィン内蔵管の曲げ加工部の成形不良を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to suppress a molding defect of a bent portion of a fin-incorporated pipe.
本発明のある態様によれば、管の内部にフィンを介装するフィン内蔵管の製造方法であって、前記管の内部に板状のフィン材を挿入し、前記フィン材の一部を前記管に固定し、前記管と前記フィンを支持する芯金とを相対回転し、前記芯金が前記フィン材を捩って前記フィンを螺旋状に成形し、前記芯金を前記管の内部に挿入して前記管を曲げることを特徴とするフィン内蔵管の製造方法が提供される。 According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a fin-embedded tube, wherein a fin is interposed inside the tube , wherein a plate-like fin material is inserted into the inside of the tube, and a part of the fin material is The tube is fixed to the tube, the tube and the core metal supporting the fin are relatively rotated, and the core metal twists the fin material to form the fin in a spiral shape, and the core metal is inserted into the tube. There is provided a method of manufacturing a fin-embedded tube characterized by inserting and bending the tube.
又、本発明の他の態様によれば、管の内部にフィンを介装するフィン内蔵管の製造装置であって、前記フィンを支持する芯金と、前記管の内部に挿入されて一部が前記管に固定された板状のフィン材を前記芯金が捩って前記フィンを螺旋状に成形するように前記管と前記芯金とを相対回転させる駆動機構と、前記フィン及び前記芯金を前記管の内部に挿入して前記管を曲げる曲げ加工機と、を備えることを特徴とするフィン内蔵管の製造装置が提供される。 Further, according to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing a fin-incorporated pipe in which a fin is interposed inside the pipe, the cored bar supporting the fin, and a part inserted into the inside of the pipe. A driving mechanism for relatively rotating the pipe and the core in such a manner that the core metal twists the plate-like fin material fixed to the pipe so that the fin is formed into a spiral; the fin and the core A manufacturing apparatus for a finned tube is provided, comprising: a bending machine which inserts gold into the inside of the tube to bend the tube.
上記態様によれば、フィン内蔵管は、曲げ加工時にフィンを支持する芯金が管の内部に介在する。フィン内蔵管は、管の内面が相対回転する芯金に当接して成形されることにより、管の曲げ加工部にシワ等の成形不良が発生することが抑えられる。よって、フィン内蔵管は、曲げ加工部の成形不良を抑制できる。 According to the above aspect, in the fin-incorporated pipe, the cored bar supporting the fin during bending is interposed inside the pipe. Since the fin-incorporated tube is formed in contact with the relatively rotating core metal on the inner surface of the tube, the occurrence of forming defects such as wrinkles in the bent portion of the tube can be suppressed. Therefore, the fin built-in pipe can suppress the molding failure of the bending portion.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
図1は、本実施形態に係るフィン内蔵管30(熱交換チューブ)が適用される二重管40を示す断面図である。二重管40は、空調装置(図示省略)の冷媒(流体)が循環する熱交換器として設けられる。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a
二重管40は、内部に内側流路51を形成する円筒状の内管20と、内管20のまわりに外側流路52を形成する円筒状の外管32と、を備える。内管20の両端部には冷媒を導く配管(図示省略)が接続される。外管32の両端部36、37は、内管20の外周に接合される。外管32は、冷媒を導く配管(図示省略)が接続される入口38及び出口39を有する。
The
外側流路52には、図中矢印A、Bで示すように、入口38及び出口39を通じて高温高圧の液状冷媒が流通する。内側流路51には、図中矢印C、Dで示すように、低温低圧のガス状冷媒が流通する。二重管40では、外側流路52及び内側流路51を流通する冷媒どうしが熱交換する。
A high temperature and high pressure liquid refrigerant flows through the
内管20の内部には、螺旋フィン10が介装される。螺旋フィン10は、後述するように、帯板状のフィン材11が螺旋状に捩られることで成形される。フィン材11の両端部11A、11Bは、内管20の内面21に例えばカシメによって固定される。
Inside the
二重管40を構成する各部材32、20、10は、例えばアルミニウム等の金属を材質とする。
Each
内管20及び螺旋フィン10は、熱交換器の要素としてフィン内蔵管30を構成する。フィン内蔵管30では、内側流路51を流通する冷媒が螺旋フィン10に沿って螺旋状に旋回しながら流通することで、冷媒が内管20を介して熱交換することが促される。
The
二重管40は、設置されるスペースに対応して、その中程を湾曲させた湾曲部44を有する。内管20は、湾曲部44を構成する曲げ加工部24と、曲げ加工部24から直線状に延在する直管部23、25と、を有する。外管32は、湾曲部44を構成する曲げ加工部34と、曲げ加工部34から直線状に延在する直管部33、35と、を有する。
The
次に、図2を参照して、フィン内蔵管30の製造装置50について説明する。
Next, with reference to FIG. 2, the
製造装置50は、内管20の内部に挿入する芯金60と、内管20の外周を把持するチャック70と、内管20の外周を摺動自在に支持して曲げ加工をする曲げ加工機80と、を備える。
The
製造装置50は、芯金60を駆動する駆動機構65と、チャック70を駆動する駆動機構75と、を備える。駆動機構65は、矢印Eで示すように芯金60を内管20の軸Oまわりに回転駆動するとともに、矢印Fで示すように、芯金60を軸O方向に移動させる。駆動機構75は、チャック70を矢印Hで示すように軸O方向に移動させる。駆動機構65、75及び曲げ加工機80の作動は、コントローラ(図示省略)によって制御される。
The
曲げ加工機80は、ロール型81、圧力型82、及びクランプ型83を備える。ロール型81は、曲げ中心軸Sを中心とする円弧状に延在する成形溝81Aを有する。圧力型82は、軸O方向に延在するガイド溝82Aを有する。内管20は、成形溝81Aとガイド溝82Aとの間に摺動自在に支持され、軸O方向に移動するように案内される。クランプ型83は、内管20の外周を把持するクランプ溝(図示省略)を有する。
The
曲げ加工時には、ロール型81及びクランプ型83は、両者の間に内管20が把持された状態で、駆動機構(図示省略)によって曲げ中心軸Sを中心に回動する。これにより、駆動機構75によって送られる内管20は、成形溝81Aに沿って曲げられる。
At the time of bending, the roll die 81 and the clamp die 83 rotate around the bending central axis S by a drive mechanism (not shown) in a state where the
芯金60は、軸O方向に延在する円柱状の基端部62、支持部63、及び先端部64と、支持部63及び先端部64にわたって開口するスリット61と、を有する。
The
芯金60の基端部62は、駆動機構65に連結される部位である。
The base end portion 62 of the
芯金60の支持部63は、基端部62に対して先端部64を支持する部位である。支持部63は、基端部62及び先端部64より縮径して形成され、内管20の内面21に間隙をもって軸O方向に延在する。これにより、芯金60の摺動抵抗が小さく抑えられる。
The
図3に示すように、先端部64は、内管20の内面21に摺接する型部64Aと、型部64Aから軸O方向に次第に縮径するように延在する型先端部64B及び先端逃げ部64Cと、を有する。
As shown in FIG. 3, the
型部64Aは、円柱状に形成される。型部64Aの外周面は、内管20の内面21に間隙をもって対峙する。型部64Aは、後述するように、曲げ加工時に相対回転しながら曲げ加工部24の近傍で内管20の内面21に当接して、曲げ加工部24を成形するようになっている。
The
型先端部64Bは、型部64Aから段差なく縮径する紡錘状に形成される。型先端部64Bの外周面は、型部64Aの外周面から曲折することなく曲面状に延在している。型先端部64Bは、後述するように、曲げ加工時に相対回転しながら曲げ加工部24の内面21に当接し、曲げ加工部24を成形するようになっている。
The
先端逃げ部64Cは、型先端部64Bからさらに縮径して突出する。先端逃げ部64Cは、後述するように、曲げ加工時に曲げ加工部24の内面21に干渉しないようになっている。
The
スリット61は、一定の開口幅を有して軸O方向に延在する間隙であり、芯金60に収容されるフィン材11を支持する支持壁部を形成する。スリット61の開口端部61Aは、次第に開口幅が増大して先端逃げ部64Cに開口している。
The
次に、製造装置50を用いてフィン内蔵管30を製造する方法について説明する。
Next, a method of manufacturing the fin-incorporated
まず、図2に矢印Gで示すように、フィン材11を内管20に挿入する。そして、内管20の外周をカシメることによって、フィン材11の先端部11Aを内管20に固定する。
First, as shown by the arrow G in FIG. 2, the
なお、上記した構成に限らず、例えば、フィン材11の先端部11Aを内管20の内面21に圧入して内管20に固定する構成としてもよい。
In addition, it is good also as a structure which pressingly injects the front-end | tip
続いて、図4に示すように、芯金60を内管20に挿入する。このとき、芯金60のスリット61にフィン材11が挿入される。
Subsequently, as shown in FIG. 4, the cored
続いて、図5、6に矢印Hで示すように、内管20を芯金60に対して軸O方向に移動するとともに、図5、6に矢印Eで示すように、芯金60を内管20に対して一方向に回転させる。
Subsequently, as shown by the arrow H in FIGS. 5 and 6, the
これにより、芯金60のスリット61から出ていくフィン材11は、先端部11Aを支点として捩られる。こうして、内管20の直管部25の内部で螺旋フィン10が形成される。
Thereby, the
続いて、図7、8に示すように、曲げ加工機80を作動して内管20を曲げる。このときに、ロール型81及びクランプ型83が内管20を把持した状態で矢印Iで示すように曲げ中心軸Sを中心に回動する。これにより、駆動機構75によって矢印Hで示すように送られる内管20は、円弧状の成形溝81Aに沿って曲げられる。
Subsequently, as shown in FIGS. 7 and 8, the bending
上記曲げ加工時に、内管20は、その内面21に芯金60の先端部64の外周が当接することによって曲げ加工部24が成形される。
At the time of the above-mentioned bending processing, the bending
上記曲げ加工時に、曲げ加工部24の内側に位置する湾曲内側部分24Aでは、圧縮応力が生じるが、その近傍で円柱状の型部64Aが内管20の内面21に当接することによって、座屈することが抑えられる。これにより、湾曲内側部分24Aには、図8に2点鎖線で示すように、シワ24C等の成形不良が発生することが抑えられる。
At the time of the above-mentioned bending process, a compressive stress is generated in the curved
上記曲げ加工時に、曲げ加工部24の外側に位置する湾曲外側部分24Bでは、引張応力が生じるが、紡錘状の型先端部64Bが相対回転してその内面21に当接することによって、その円弧形状をした断面形状が維持される。これにより、湾曲外側部分24Bでは、図8に2点鎖線で示すように、その断面形状が過度に扁平になった部位24Dが形成されることが抑えられる。
During the bending process, a tensile stress is generated in the curved
コントローラは、上記曲げ加工時に、駆動機構75によって内管20を矢印Hで示すように軸O方向に送る移動速度に対して駆動機構65によって芯金60を矢印Eで示すように回転させる回転速度を低下させる制御を行う。こうして、螺旋フィン10は、フィン材11が軸Oについて一定角度だけ捩れる軸O方向の長さ(螺旋ピッチ)が直管部23、25に比べて曲げ加工部24で大きくなるように形成される。これにより、曲げ加工部24では、その内部に配置されるフィン材11の角度に応じて螺旋フィン10の曲げ剛性の変化することが小さく抑えられる。よって、曲げ加工部24の成形精度を高められる。
The controller rotates the core 60 by the
上記曲げ加工が行われた後に、曲げ加工機80は、内管20を把持していたクランプ型83を退避位置に移動させる。そして、内管20を芯金60に対して軸O方向に移動するとともに、芯金60を回転させることで、内管20の直管部23の内部に螺旋フィン10を形成する。
After the bending process is performed, the bending
そして、内管20の外周をカシメることによって、フィン材11の基端部11Bを内管20に固定する。
Then, the
こうして、フィン内蔵管30が製造される。その後、フィン内蔵管30に分割構造をした外管32を組み立てて内管20に接合することで、二重管40が製造される。
Thus, the fin-incorporated
なお、上記した構成に限らず、内管20に外管32を接合した後に、製造装置50を用いてフィン内蔵管30を製造する構成としてもよい。この場合、製造装置50は、曲げ加工機80を用いて内管20及び外管32を共に曲げ加工する。
In addition, it is good also as a structure which manufactures the fin built-in pipe |
次に、本実施形態の効果について説明する。 Next, the effects of the present embodiment will be described.
本実施形態によれば、螺旋フィン10(フィン)を支持する芯金60を内管20(管)の内部に挿入して内管20を曲げることで、内管20の内部に螺旋フィン10を介装するフィン内蔵管30の製造方法を提供することができる。
According to the present embodiment, by inserting the
又、本実施形態によれば、螺旋フィン10を支持する芯金60と、フィン及び芯金60を内管20の内部に挿入して内管20を曲げる曲げ加工機80と、を備える。これにより、内管20の内部に螺旋フィン10を介装するフィン内蔵管30の製造装置50を提供することができる。
Further, according to the present embodiment, the cored
フィン内蔵管30の製造方法及び製造装置50では、フィン内蔵管30は、曲げ加工時にフィンを支持する芯金60が内管20の内部に介在する。フィン内蔵管30は、内管20の内面21が相対回転する芯金60に当接して成形されることにより、内管20の曲げ加工部24にシワ24C等の成形不良が発生することが抑えられる。よって、フィン内蔵管30は、曲げ加工部24の成形不良を抑制できる。
In the manufacturing method and the
又、本実施形態によれば、内管20の内部に板状のフィン材11を挿入し、フィン材11の先端部11A(一部)を内管20に固定し、内管20と芯金60とを相対回転し、芯金60がフィン材11を捩って螺旋フィン10を螺旋状に成形することでフィン内蔵管30を製造する製造方法を提供することができる。
Further, according to the present embodiment, the plate-
これにより、フィン内蔵管30は、芯金60を回転することにより、内管20の内部で螺旋フィン10が螺旋状に成形される。このため、フィン内蔵管30を製造するときに、螺旋状に成形された螺旋フィン10を内管20の内部に挿入する工程が無くなる。よって、フィン内蔵管30の組み立て性を向上させることができる。
As a result, in the fin-incorporated
そして、螺旋フィン10は、内管20に固定されたフィン材11の先端部11Aを基準として内管20の所定位置に介装することができる。
The
なお、フィン材11を内管20に固定する部位は、先端部11Aに限らず、フィン材11の中程の部位であってもよい。
In addition, the site | part which fixes the
又、本実施形態によれば、芯金60は、フィン材11を収容するスリット61を有し、芯金60を内管20に対して回転させながら内管20の軸O方向に相対移動させてスリット61から出て行くフィン材11を捩ることでフィン内蔵管30を製造する製造方法を提供することができる。
Further, according to the present embodiment, the cored
これにより、コントローラが駆動機構75によって芯金60を内管20の軸O方向に移動する移動速度と、芯金60を回転させる回転速度とを変えることにより、内管20に対して任意の位置でフィン材11を捩ることができる。よって、フィン内蔵管30は、内管20に対するフィン材11の捩れ位置を任意に設定することができる。
As a result, the controller changes the moving speed at which the
又、本実施形態によれば、芯金60は、曲げ加工される前の内管20の内面21に当接する型部64Aと、型部64Aから縮径して内管20の曲げ加工部24の内部に臨むように突出する型先端部64Bと、を有することでフィン内蔵管30を製造する製造方法を提供することができる。
Further, according to the present embodiment, the cored
これにより、内管20の曲げ加工部24では、相対回転する芯金60の型部64Aが曲げ加工される前の内管20の内面21に当接することにより、曲げ加工によって圧縮される湾曲内側部分24Aにシワ24C等の成形不良が発生することが抑えられる。そして、曲げ加工部24では、曲げ加工によって引っ張られる湾曲外側部分24Bが相対回転する芯金60の型先端部64Bに当接することにより、扁平になることが抑えられる。こうして、フィン内蔵管30は、曲げ加工部24の成形不良を抑制できる。
Thus, in the bending
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 As mentioned above, although the embodiment of the present invention was described, the above-mentioned embodiment showed only a part of application example of the present invention, and in the meaning of limiting the technical scope of the present invention to the concrete composition of the above-mentioned embodiment. Absent.
例えば、上記実施形態では、製造装置50は、芯金60を内管20の内部に挿入して回転させる構成とした。これに限らず、製造装置50は、芯金60を回転することなく、芯金60を介して内管20の内部にフィン材11を介装する構成としてもよい。この場合に、フィン内蔵管30は、内管20の内部に平板状のフィンを有するものとなる。
For example, in the above embodiment, the
上記実施形態のフィン内蔵管30は、熱交換器を構成する熱交換チューブとして好適であるが、熱交換器以外に使用される機械又は設備にも適用できる。
Although the fin built-in
10 螺旋フィン(フィン)
11 フィン材
11A 先端部
20 内管(管)
21 内面
24 曲げ加工部
30 フィン内蔵管
60 芯金
61 スリット
64A 型部
64B 型先端部
80 曲げ加工機
10 Spiral fin (fin)
11
Claims (4)
前記管の内部に板状のフィン材を挿入し、
前記フィン材の一部を前記管に固定し、
前記管と前記フィンを支持する芯金とを相対回転し、前記芯金が前記フィン材を捩って前記フィンを螺旋状に成形し、
前記芯金を前記管の内部に挿入して前記管を曲げることを特徴とするフィン内蔵管の製造方法。 A method of manufacturing a fin-incorporated pipe, in which a fin is interposed inside the pipe,
Insert a plate-like fin material into the inside of the tube,
Securing a portion of the fin material to the tube;
The pipe and a core metal supporting the fin are relatively rotated, and the core metal twists the fin material to form the fin in a spiral shape.
Method of manufacturing a fin internal tube, characterized in that bending the tube by inserting the core metal into the interior of the tube.
前記芯金は、前記フィン材を収容するスリットを有し、
前記芯金を前記管に対して相対回転させながら前記管の軸方向に相対移動させて前記スリットから出て行く前記フィン材を捩ることを特徴とするフィン内蔵管の製造方法。 It is a manufacturing method of the fin built-in pipe according to claim 1 ,
The cored bar has a slit for accommodating the fin material,
A method for manufacturing a fin-containing tube, comprising: relatively moving the core in the axial direction of the tube while rotating the core relative to the tube; and twisting the fin material coming out of the slit.
前記芯金は、
曲げ加工される前の前記管の内面に当接する型部と、
前記型部から縮径して前記管の曲げ加工部の内部に臨むように突出する型先端部と、
を有することを特徴とするフィン内蔵管の製造方法。 A method of manufacturing a fin-incorporated tube according to claim 2 , wherein
The core bar is
A mold portion that abuts the inner surface of the pipe before being bent;
A mold tip portion which is contracted from the mold portion and protrudes inside the bent portion of the pipe;
A method of manufacturing a fin-embedded tube, comprising:
前記フィンを支持する芯金と、
前記管の内部に挿入されて一部が前記管に固定された板状のフィン材を前記芯金が捩って前記フィンを螺旋状に成形するように前記管と前記芯金とを相対回転させる駆動機構と、
前記フィン及び前記芯金を前記管の内部に挿入して前記管を曲げる曲げ加工機と、を備えることを特徴とするフィン内蔵管の製造装置。 A manufacturing apparatus for a fin-incorporated pipe, in which fins are interposed inside the pipe,
A core metal supporting the fins;
The core metal twists the plate-like fin material inserted into the inside of the pipe and partially fixed to the pipe, and the pipe and the core metal relatively rotate so that the fin is formed into a helical shape. Driving mechanism, and
And a bending machine for inserting the fins and the core metal into the inside of the pipe to bend the pipe.
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