JPH06238380A - 熱交換器用液圧拡管装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クロスフィン形熱交換器の冷却管を液圧で拡
管する際、冷却管の外周をシールすることにより内面溝
付管細径管の場合にも完全な気密を得るとともに、冷却
管端部のフレア成形を同時に行なう。 【構成】 冷却管１の端部外周面に弾性体３を配置し、
内部に液体通路８を形成した液圧ノズル７を冷却管１の
端部に圧入し、冷却管１の外周面を弾性体３の内面に圧
着させて気密を保ち、冷却管１へ高圧液を注入すること
により冷却管１を拡管しフィン２に密着させる。弾性体
３と液圧ノズル７とを各々フレア成形のダイとポンチの
如く形成し、液圧拡管時にフレア成形加工も同時に行
う。 【効果】 内面溝付管や細径管の熱交換器にも適用でき
る。フレア成形加工を同時に実施できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱交換器用液圧拡管装置
に係り、特にクロスフィン形熱交換器のフィンに挿入さ
れた銅管に、高圧液体を注入して拡管し、フィンと銅管
とを密着させるのに好適な熱交換器用液圧拡管装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱交換器の銅管を液圧により拡管
する方法としては、例えば特公昭５８−１３２４９号公
報に記載される如く、その外周に弾性体を有した液供給
ノズルを銅管内に挿入し、弾性体を圧縮してその径方向
に膨大させ、弾性体の外周面を銅管内面に圧接してシー
ルした後に、液圧により銅管を拡管する方法が採られて
いた。

【０００３】また、別の技術として、例えば特公昭５９
−１６５３４号公報に記載の如く、熱交換器の銅管端部
のフレア部を弾性体で保持し液圧拡管を実現する方法が
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法は、液圧の圧力シールを銅管内側の弾性体で行って
いるが、図９及び図１０に示す如く、銅管の伝熱面積を
大きくする目的で、その内面に溝２０が成形された内面
溝付銅管１９を採用した場合は、その溝２０を完全にシ
ールすることが困難で、高い液圧をかけることができな
いという問題がある。なお、図９は内面溝付銅管１９の
断面図を示し、図１０は溝２０の拡大図を示す。

【０００５】また、肉厚の薄い銅管に採用した場合、銅
管内側から拡径される弾性体の膨大圧力により、銅管自
体が径方向に逃げるため、シールが完壁とならないと同
時に、フィンを変形破損するという問題があった。さら
に、銅管が細い場合には、弾性体を外周に配した液供給
ノズルを製作することが困難で、液供給ノズルの強度も
低下するという問題があった。

【０００６】また、後者の方法は、液圧拡管作業の前に
銅管端部にフレア成形加工を施しておく必要があり、工
程が増える問題がある。また、銅管端部のフレア部を保
持する弾性体がカンチレバー方式となっているため、そ
の構造上、装置が長尺となる欠点があった。さらに、こ
のカンチレバー方式の弾性体を銅管フレア部に収束させ
てこれを保持する手段として、カンチレバー方式弾性体
の外周に配した円筒体を摺動させるが、この構造上、多
数の銅管を一度に液圧拡管したい場合は、同形状装置が
銅管本数分必要となり、装置全体が高価になる問題があ
った。

【０００７】本発明は以上の問題点を解決するべく考案
したもので、銅管が内面溝付形状の場合でも良好な液圧
シールが得られ、また、薄肉銅管や細径銅管の場合にも
熱交換器や液圧供給ノズルを損傷することなく良好な液
圧シールが得られ、さらに、銅管の液圧拡管作業と同時
に銅管端部のフレア成形加工を実施できるため、作業工
程の削減が可能であり、小形かつ安価で、複数の銅管を
同時に拡管するに適した熱交換器用液圧拡管装置を提供
することを目的としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の熱交換器用液圧拡管装置は、拡管されるべ
き熱交換器の冷却管の初期外径と同径か、または、若干
大径なる内径を持った弾性体と、冷却管の初期内径より
若干大径なる外径を持ちその内部に液体の通路を形成さ
れた棒体と、前記弾性体を前記棒体と同芯状に保持する
とともに、前記棒体を軸方向に摺動可能に内装する保持
部材から構成されるものである。あるいは、その内部に
液体の通路が形成され、その先端部外径が冷却管の初期
内径よりも若干小径で、かつ、外径がその軸方向に向っ
て徐々に、あるいは、複数の段差をもって冷却管内径よ
りも大径となる棒体と、前記棒体の外径形状とほぼ相似
形をなし、かつ、その最小内径が冷却管の初期外径と同
径か、または、若干大径の如き内径形状をもった分割可
能な弾性体と、前記弾性体を前記棒体と同芯状に保持す
ると共に、前記棒体を軸方向に摺動可能に内装できる如
く形成された分割可能な保持部材と、前記分割可能な保
持部材が一体となった後これを一体のまま拘束する拘束
手段とから構成されるものである。さらに、前記冷却管
の座屈防止手段として、前記冷却管の端部近傍を挾持す
る手段を具備したものである。

【０００９】

【作用】上記構成からなる熱交換器用液圧拡管装置にお
いては、弾性体を冷却管端部の外周に配置して固定し、
液圧注入孔を具備した棒体を冷却管端部から管内へ圧入
すれば、冷却管端部が拡径されて冷却管外周面が弾性体
の内面に圧着されて気密状態をなし、然る後に棒体に形
成された液圧通路より高圧液体を冷却管に注入してこれ
を拡管することができる。すなわち、液圧のシールを冷
却管の外周にて実施するため、内面に伝熱面積を増加さ
せるための溝を成形された内面溝付冷却管に対しても圧
力漏れを防止できる。

【００１０】また、弾性体と棒体とを、冷却管端部に形
成する必要のあるフレア成形加工の、各々ダイとポンチ
に相当する形状とし、弾性体を分割可能にすれば、冷却
管端部を拡径して液圧の気密を得ると同時にフレア成形
加工を実施することができ、冷却管の液圧拡管終了後に
は、弾性体を分割することにより液圧拡管装置から冷却
管を解放することができる。さらに、冷却管端部近傍を
挾持する手段により、棒体を冷却管端部から管内へ圧入
する際に冷却管を保持すれば、冷却管の座屈変形を防止
することが可能になる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して説
明する。図１および図２は本発明の第１の実施例を示す
ものであり、図において、熱交換器の冷却管１は、冷却
管１を貫通させる円筒カラー孔を形成された多数のフィ
ン２が積層された中を串刺しに組み立てられる。フィン
２の円筒カラー孔の内径は、冷却管１の初期外径より若
干大きく、このように仮組立した後に冷却管１を液圧に
よって拡管し、フィン２と密着させて伝熱性能を向上さ
せ、熱交換器をなすものである。環状の弾性体３の内径
は冷却管１の初期外径と同等か若干大径となっており、
ブロック４に内挿されるとともに押え板５とボルト６に
より保持されている。液圧ノズル７の内部には液体通路
８が形成され、図示しない高圧液体供給源に接続されて
いる。液圧ノズル７の先端部９の外径は冷却管１の初期
内径より若干大径であり、また、冷却管１に圧入し易い
ようにテーパ１０が形成されている。さらに、液圧ノズ
ル７は弾性体３の内径と同芯状で、かつ、摺動自在にブ
ロック４に挿入されている。尚、図中の符号の１１はシ
ールリング、１２は液圧ノズル７の取付板、１３は液圧
ノズル７に形成された端面シール部である。

【００１２】このような構成の装置において、まず図１
に示す如く、ブロック４に液圧ノズル７を挿入した位置
関係を保ったまま、冷却管１の端面が液圧ノズル７のテ
ーパ１０に当接するまで移動させてブロック４の移動を
固定する。尚、冷却管１の端面をテーパ１０に必ずしも
当接させる必要はなく、要は、弾性体３が冷却管１の端
部外周面上に配置されればよいのである。ブロック４を
固定した後、取付板１２を介して液圧ノズル７のみを冷
却管１に圧入すると、図２に示す如く、液圧ノズル７の
先端部９が冷却管１の端部を若干拡径し、かつ、弾性体
３が収縮して冷却管１の外周面に圧着するとともに、液
圧ノズル７に形成された端面シール部１３が弾性体３の
端面と密着し、気密状態をなすのである。

【００１３】次に、図示しない高圧液体供給源から、液
体通路８を介して冷却管１へ高圧液体を注入し、液体圧
力により冷却管１を拡管してフィン２に密着させ、伝熱
効率の高い熱交換器を製造するのである。尚、液圧をか
けた際、液圧ノズル７は冷却管１内部の圧力により冷却
管１から抜け出ようとするが、取付板１２を十分な力で
保持しておけば問題ないことは明らかである。また、シ
ールリング１１は、弾性体３の端面と液圧ノズル７の端
面シール部１３とによる密閉作用の予備のシール作用を
なすものであり、すなわち、これら２項目のシール機能
のうちのどちらか一方を省略してもシール機能は満足で
きる。

【００１４】上述の如く液圧拡管を実施した後は、高圧
液体の圧力を下げ、液圧ノズル７を冷却管１から抜き出
し、ブロック４を後退させて拡管作業を終了する。尚、
冷却管１の端部が大きく拡径されている場合は、ボルト
６を若干緩めて押え板５を移動させ、弾性体３の弾性変
形を解放してやれば冷却管１の端部の締め付力は解放さ
れる。また、この作業を効率よく実施したい場合は、押
え板５の移動と固定とを、例えばシリンダを利用して実
現すればよい。この実施例によれば、液圧のシールを冷
却管１の外周面を利用して行なうため、図９及び図１０
に示す如く、冷却管の内面に伝熱面積を増加させる目的
で溝が形成された内面溝付管に対しても圧力漏れを起す
ことはないし、また、液圧ノズル７を冷却管内部へ圧入
することにより、内面溝付管の溝をつぶす作用をもな
し、十分な圧力で拡管することが可能となる。さらに、
液圧ノズル７の形状が単純であるため、冷却管が細径の
場合においても、細い液圧ノズルを製作することは容易
であり、本発明の装置を適用できる。

【００１５】さて、図３に示すのは、冷却管１とフィン
２とを密着させて熱交換器を製造したときの冷却管の端
部の最終形状である。すなわち、冷却管１の端部には、
図示しないリターンベンドパイプや、冷媒分配管を接続
するための１次フレア部１ａと、２次フレア部１ｂが成
形される。

【００１６】図４、図５、図６に本発明の第２の実施例
を示す。本実施例は、フレア成形加工と液圧拡管とを同
時に実現するためのもので、上下に分割された一対の弾
性体３ａ、３ｂの内径形状は、フレア成形のダイの如く
形成されており、上下に分割されたブロック４ａ、４ｂ
に各々内装されるとともに、押え板５ａ、５ｂとボルト
６により各々保持されている。

【００１７】液圧ノズル７ａの内部には液体通路８ａが
形成され、図示しない高圧液体供給源に接続されてい
る。液圧ノズル７ａの先端部９ａの外径形状はフレア成
形のポンチの如く形成されており、その最先端部１０ａ
は冷却管１に挿入し易いようにテーパがついているとと
もに、外径は冷却管１の初期内径より若干小径となって
いる。

【００１８】ボルト１４およびナット１５は、分割され
ているブロック４ａとブロック４ｂとを組み合せたとき
にこれらを拘束固定する手段である。ブロック４ａとブ
ロック４ｂとが組合せられて固定されているとき、液圧
ノズル７ａは、組合せられた弾性体３ａ、３ｂの内径形
状と同芯状であり、また、ブロック４ａ、４ｂに対して
摺動自在である。尚、図中の符号の、１１ａはシールリ
ング、１２は液圧ノズル７ａの取付板、１３ａは液圧ノ
ズル７ａに形成された端面シール部である。

【００１９】この構成の装置において、まず、図４に示
す如く、ブロック４ａ、４ｂをボルト１４およびナット
１５にて固定した状態で、ブロック４ａ、４ｂと液圧ノ
ズル７ａとを図示のような位置関係のまま冷却管１の方
向へ移動し、弾性体３ａ、３ｂが冷却管１の端部外周、
すなわちフレア成形加工を施す部分に位置するまで移動
させ、ブロック４ａ、４ｂの移動を停止し、固定する。
その後、取付板１２を介して液圧ノズル７ａのみを冷却
管１に圧入すると、図５に示す如く、液圧ノズル７ａの
先端部９ａが冷却管１の端部を塑性成形しつつ、かつ、
塑性変形した冷却管１の端部外周面を弾性体３ａ、３ｂ
の内面に密着させるとともに、液圧ノズル７ａに形成さ
れた端面シール部１３ａが、弾性体３ａ、３ｂの端面と
密着し、気密状態をなすのである。しかる後に、液体通
路８ａを介して冷却管１へ高圧液体を注入し、液圧によ
り冷却管１を拡管しフィン２に密着させる。

【００２０】このようにして、冷却管１の端部のフレア
成形加工と液圧拡管とを同時に実施した後、液体の圧力
を下げ、図６に示す如く、ボルト１４およびナット１５
を緩めることにより、ブロック４ａ、４ｂを分割して冷
却管１から取りはずし、作業を終了する。尚、ブロック
４ａ、４ｂの分割、組み合せ、固定拘束を効率よく実施
しようとすれば、ボルト１４およびナット１５の代り
に、例えばシリンダを利用して実現すればよい。この実
施例によれば、上述した第１の実施例の効果に加えて、
拡管作業とフレア成形作業とを同一工程で実現でき、加
工時間を短縮できるとともに、設備投資が少くてすむ長
所がある。

【００２１】図７は、本発明の第３の実施例を示すもの
で、上記第２の実施例における液圧ノズル７ａの形状を
変えたものである。図７においては、液圧ノズル７ｂの
先端部において、２次フレア部を成形する部分を、弾性
体３ａ、３ｂより硬度の高い弾性環状体１６とするもの
である。この弾性環状体１６のテーパ部１７は、冷却管
１の２次フレア１ｂを成形するとともに、２次フレア１
ｂの内面と密着するから、さらに高い気密性が得られる
のである。

【００２２】図８は、本発明の第４の実施例を示すもの
である。冷却管１の全長が非常に長い場合は、液圧ノズ
ルを冷却管に圧入する際、冷却管１が全体的に座屈する
恐れも考えられるので、図８は、これを防止する手段と
して、前述した実施例の押え板５ａ、５ｂの代わりに、
挾持板１８ａ、１８ｂをボルト６によって、各々、ブロ
ック４ａ、４ｂに取り付けた例である。

【００２３】すなわち、ブロック４ａ、４ｂをボルト１
４およびナット１５にて組み合せて固定したとき、挾持
板１８ａ、１８ｂの各々対向する側に形成された略半円
形の部分にて冷却管１をクランプする。この実施例によ
れば、熱交換器の冷却管１が非常に長い場合において
も、液圧ノズルの圧入時に冷却管１を座屈させることは
ない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば以下
の効果を得ることができる。 （１）液圧拡管に際して冷却管の外周面をシールするた
め、内面溝付管の場合でもシールが完全に行なえ、信頼
性の高い拡管が可能となる。

【００２５】（２）液圧ノズルの構造が簡単であるた
め、細径の冷却管の場合にも液圧ノズルの破損無く、信
頼性の高い拡管装置を提供できる。

【００２６】（３）冷却管端部のフレア成形加工を、拡
管作業時に同時に実施できるため、工程数を減らすこと
が可能となる。

【００２７】（４）装置がシンプルであるので、多数の
冷却管を同時に拡管する場合でも、安価な拡管装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の側面断面図である。

【図２】第１の実施例の側面断面図である。

【図３】冷却管のフレア形状図（側面断面）である。

【図４】第２の実施例の側面断面図である。

【図５】第２の実施例の側面断面図である。

【図６】第２の実施例の側面断面図である。

【図７】液圧ノズルの側面断面図である。

【図８】第３の実施例の側面断面図である。

【図９】内面溝付管の断面図である。

【図１０】内面溝付管断面の拡大図である。

【符号の説明】 １ 冷却管 １ａ １次フレア部 １ｂ ２次フレア部 ２ フィン ３、３ａ、３ｂ 弾性体 ４、４ａ、４ｂ ブロック ５、５ａ、５ｂ 押え板 ６ ボルト ７、７ａ、７ｂ 液圧ノズル ８、８ａ 液体通路 ９、９ａ 先端部 １０、１０ａ テーパ １１、１１ａ シールリング １２ 取付板 １３、１３ａ 端面シール部 １４ ボルト １５ ナット １６ 弾性環状体 １７ テーパ部 １８ａ、１８ｂ 挾持板 １９ 内面溝付銅管 ２０ 溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 省吾 静岡県清水市村松390番地 日立清水エン ジニアリング株式会社内 (72)発明者 村松 信仁 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器の冷却管の外周に配置する弾性
   体と、前記冷却管内へ挿入する棒体と、前記弾性体およ
   び前記棒体を同芯状に、かつ前記棒体を軸方向に移動可
   能に保持する保持部材とから構成され、前記棒体により
   前記冷却管を拡径することにより、前記冷却管の外周面
   と前記弾性体の内面とを密着させ、前記棒体に形成した
   液体通路より前記冷却管内へ高圧液体を供給して前記冷
   却管を拡管することを特徴とする熱交換器用液圧拡管装
   置。
2. 【請求項２】 前記棒体の先端外周部、および前記弾性
   体の内面に段部を設けることにより、前記冷却管にフレ
   ア成形加工を施すことを特徴とする請求項１に記載の熱
   交換器用液圧拡管装置。
3. 【請求項３】 冷却管を貫通させるための孔を形成され
   たフィンを積層し、前記孔に前記冷却管を挿入した後、
   前記冷却管を液圧により拡管して前記フィンと前記冷却
   管を密着させて製造した熱交換器用液圧拡管装置におい
   て、 前記冷却管の初期外径と同径かまたは若干大径なる内径
   を持った弾性体と、前記冷却管の初期内径より若干大き
   い外径を持ちその内部の液体の通路を形成された棒体
   と、前記弾性体を前記棒体と同芯状に保持するととも
   に、前記棒体を軸方向に摺動可能に内装する保持部材と
   から構成され、前記弾性体を内装した前記保持部材を冷
   却管端部の外周に配置して固定し、前記棒体を前記冷却
   管端部から管内へ圧入して冷却管を拡径することによ
   り、前記冷却管の外周面を前記弾性体の内面に圧着して
   気密状態とし、その後、前記棒体に形成した液体通路よ
   り冷却管内に高圧液体を供給してこれを拡管することを
   特徴とする熱交換器用液圧拡管装置。
4. 【請求項４】 内部に液体の通路が形成され、先端部外
   径が冷却管の初期内径よりも若干小径で、かつ、外径が
   その軸方向に向って徐々に、あるいは、複数の段差をも
   って前記冷却管の内径よりも大径となる棒体と、前記棒
   体の外径形状とほぼ相似形状で、かつ、最小内径が前記
   冷却管の初期外径と同径かまたは若干大径となる内径形
   状をもった分割可能な弾性体と、前記弾性体を前記棒体
   と同芯状に保持するとともに、前記棒体を軸方向に摺動
   可能に内装する分割可能な保持部材と、前記分割可能な
   保持部材が一体となった後これを一体のまま拘束する拘
   束手段とから構成され、前記弾性体を内装した前記分割
   可能な保持部材を、前記冷却管端部の外周において一体
   化して前記拘束手段により拘束し、前記棒体を前記冷却
   管の端部から管内へ圧入して前記冷却管端部を拡管成形
   すると同時に、拡管成形された前記冷却管の外周面を前
   記弾性体の内面に圧着して気密状態とし、その後前記棒
   体に形成した液体通路より前記冷却管内に高圧液体を供
   給してこれを拡管することを特徴とする熱交換器用液圧
   拡管装置。
5. 【請求項５】 前記棒体を前記冷却管の端部から管内へ
   圧入するとき、前記冷却管の端部近傍を挾持して拘束し
   て、前記冷却管の座屈を防止することを特徴とする請求
   項３または４に記載の熱交換器用液圧拡管装置。