JPH0694916B2 - ヘッダージグ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的に、金属パイプ
やチューブから組立て体を製造する際に使用される装置
に関する。更に詳しくは、本発明は、熱交換器等に使用
されるヘッダー組立体を備え付けたり連結するのに使用
するジグであるヘッダージグ（headerjig）に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】マニホルド（集合管、多岐管）とも呼ば
れるヘッダーは、多数の他の導管に通じている導管であ
る。ヘッダーは、多様な用途、特に空気調節及び冷却産
業に広く使用されている。その種の分野における典型的
な用途は、チューブ式の熱交換器に関連したものであ
る。所定の熱交換器を横切る全圧力低下を減ずるため
に、その熱交換器を流通する冷媒は２つないしそれ以上
の平行な流路に分割される。これは、熱交換器の上流側
及び下流側上にそれぞれ入口側ヘッダー及び出口側ヘッ
ダーを据え付けることによりなされる。入口側ヘッダー
は、１つの導管からの冷媒の流れを受入れ、またこの流
れを熱交換器内の多数の平行な流路に分配する。出口側
ヘッダーは、これら平行流路からの流れを受入れ、熱交
換器の下流の構成要素に１つの冷媒の流れを向ける。

【０００３】空気調整及び冷却用途に使用されるチュー
ブ形式の熱交換器は、通常は銅管ないしチューブで作ら
れる。同様な用途に使用されるヘッダーもまた、通常は
導管ないしチューブにより作られる。このようなヘッダ
ーは、内部に連結するより小さな直径の管やチューブを
備えた比較的大径の管やチューブから構成される。熱交
換器の大規模な製造のための典型的な製造作業において
は、ヘッダー組立体は適切な直径を持ち、ヘッダーから
適当な位置及び方向に延びるチューブの短いニップル
（nipple）、あるいはスタブ（stub）などによって予め
組立てられている。この予め組立てられたヘッダー組立
体は次いで、平行な流路を形成するためにニップルを熱
交換器の配管に接続することにより、その熱交換器に組
付けられる。

【０００４】チューブニップルは、一般的に、ヘッダー
チューブの終壁ないし側壁において適切に用意された開
き口内に挿入することにより、ヘッダーに連結される。
ニップルは、次いで、半田付け、ろう付け（brazing）
ないし溶接等のような工程によりヘッダーに連結され、
これにより防流体性で且つ機械的に堅固である連結部が
形成される。完成した連結部の品質を改良し、また正確
な挿入距離を確保するために、ヘッダー内に挿入される
端から適切な距離には、ニップル内にまたはニップルに
付属してショルダー（shoulder）が通常は形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しばしば採られるよう
にニップルが組立作業者により手作業によってヘッダー
に備え付けられたり連結されるならば、ニップルの整列
は作業者の熟練度により左右される。ニップルの整列ミ
スが軽微である場合でも、ヘッダーの熱交換器への組立
を完了することができる。完成したヘッダー内における
正しい適合を達成するための技術としては、使用する正
しい整列、例えば１列に整列したジグに対してニップル
を曲げることである。しかしながら、このような作業は
非常に手間がかかり、ニップル及びニップル継手が過度
のストレスを受け、熱交換器組立作業に別の工程を持込
んでしまうことにもなる。ニップルをヘッダーに手作業
で連結することは、それ自体時間のかかり、また非常に
手間のかかることである。

【０００６】連結部を正しくろう付けするためには、連
結部を囲む金属を比較的高温に加熱しなければならな
い。代表的な空気調節あるいは冷却熱交換器に使用され
る寸法及び形状の銅ヘッダーとニップルにおいては、組
立体全体は高温にさらされる。高温で且つ酸素の存在下
では、銅は酸化される。このようにして、ろう付けの間
に銅酸化物がヘッダー組立体の表面及び内部に、チュー
ブ壁上に遊離した粒子あるいは酸化被膜として形成され
る。

【０００７】ろう付けされたヘッダー組立体は、冷却シ
ステム内に据え付けられる前に銅酸化物をなくさなけれ
ばならない。というのは、遊離した粒子は、他のシステ
ム構成要素、例えば圧縮器に損害を与える原因となるか
らである。その後いつかは被覆から粒子が分離してヘッ
ダー組立体がシステムを汚染するため、遊離した粒子を
取除いただけでは十分ではない。ヘッダー組立体の内部
をきれいにして銅の酸化物を除去することはできるもの
の、そのためのクリーニング工程は困難で高価である。

【０００８】自明のことであるが、高温であっても、酸
素がなければ銅は酸化しない。適当なガスにより表面を
覆うことで、高温の銅との接触から酸素を締め出すこと
ができる。このようにして、ニップルのろう付けの間に
おけるヘッダー組立体の内部のガス浄化（gas purge）
により、銅酸化物の形成を防止でき、内部表面をぴかぴ
かしたままに保ち、クリーニングを不要とすることがで
きる。このような浄化は、しかしながら、ヘッダー組立
体の内部表面全部を覆わなければならない。それ故、浄
化ガスがヘッダー組立体の内部領域全部に達するのを確
保するための設備がなければならない。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、組立て及び連
結する間においてニップルのヘッダーへの正しい備え付
け及び整列を確保するためのジグである。このジグは、
浄化ガスシステムを含んでいる。酸素が締め出され、ま
たこれにより内部表面の酸化が防止されるように、浄化
ガスはヘッダー及びニップル組立体の内部の領域全部に
分配される。

【００１０】ジグの主要な構成要素は、ニップル整列及
び保持装置である。この装置は、同じ相対的位置内の浄
化ガスマニホルドに固定され、ヘッダーニップルがつが
う（mate）チューブと同じく整列された、ニップル支持
スリーブを備えている。よって、ニップルがスリーブ内
に挿入された時には、それらは、熱交換器内に組立るた
めの必要な整列をするようになる。浄化ガスマニホルド
は、一般的には、その縦軸線が通常は水平に向いた円筒
形状をしている。

【００１１】装置は、この縦軸線の周りを回転する。回
転に対して自由である点を除いて、装置は、ヘッダー支
持手段に対して固定されている。ヘッダーがヘッダー支
持手段内に位置している時には、ヘッダーの長軸は、浄
化マニホルド軸を正しく向いている。ヘッダー支持手段
内に載っている時には、ヘッダーは、ニップル支持スリ
ーブから少し離れており、これによりニップルは、ヘッ
ダー内で正しく位置される。整列及び保持装置が回転す
るため、この装置は、完全な組立体内にニップルとヘッ
ダーを備え付けるために便利な位置に移動することがで
きる。整列及び保持装置は、その時動き、これによりヘ
ッダーがヘッダー支持部材内に載る。この位置におい
て、ヘッダーとニップルは、互いに対して固定され、ま
たヘッダー組立体が熱交換器内へ組立られた時に正確な
取付け位置を保証するための正しい相対位置内にある。
ジグは組立体を、手動ろう付けないし自動または半自動
工程によるろう付けするための正しい位置に保持する。

【００１２】浄化ガスマニホルドには、例えば窒素であ
るガスが供給される。ニップルスリーブは、このマニホ
ルドと流体流通連絡（fluid flow communication）関係
にある。ガスは、ガス供給源からマニホルド、ニップル
スリーブ、ニップル、並びにヘッダーを通って流れ、ま
た手近な開き口を通ってヘッダーから出る。全てのニッ
プルにガスを供給することで、ニップル及びヘッダーの
内部表面全部にガスを到達させて覆うことが保証され、
これによりろう付け作業の間におけるこれらの表面の酸
化が防止される。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面により説明
する。添付図面は本明細書の一部をなすものであり、こ
れら図面において同じ符号は同じ要素を意味する。図１
は本発明を具体化したヘッダージグの等側図法による説
明図である。図２は本発明のジグのニップルスリーブ、
並びに作業片ヘッダーとニップルの一部の詳細な組立図
である。

【００１４】図１には、ジグベース１１を備えたヘッダ
ージグ１０が示されている。ジグベース１１には、下部
先端に作業片ヘッダーを保持するための設備を備えた、
作業片支持部材１５が固定されている。このヘッダー１
０１は例示目的で示した。

【００１５】ジグベース１１にはまた、ニップル整列・
支持装置１９の支持部材１３が固定されている。各支持
部材１３は、その上部先端にベアリング１７を有してい
る。ベアリング１７内には、ニップル整列・保持装置１
９が据え付けられている。ニップル整列・保持装置１９
は、通常は、円筒状のマニホルド１２を含んでおり、マ
ニホルド１２は１つないしそれ以上のニップルスリーブ
１４に取付けられている。マニホルド１２の縦軸線の方
向は、ジグベース１１及び従って作業片支持部材１５内
に位置された作業片ヘッダーの軸に対して固定されてい
るが、ニップル整列・保持装置１９は、ベアリング１７
内のマニホルド１２の縦軸線の周りを回転する。

【００１６】マニホルド１２及びニップルスリーブ１４
は、適当な寸法と耐熱性を備えた頑丈な管から作られる
のが、最も好都合である。ニップルスリーブ１４は、そ
れらの内径が、完全なヘッダー組立体を形成するために
ヘッダー１０１と連結されるのに使用される作業片ニッ
プル１０２を形成するのに使用される管材料の外形より
やや大きい寸法に作られる。ニップルスリーブ１４は、
マニホルド１２と流体流通連絡関係にあり、これにより
ガス供給継手（fitting）１６を通ってニップル整列・
保持装置１９内に供給されたガスは、マニホルド１２を
通って流れ、また次いでニップルスリーブ１４を通って
マニホルド１２から出る。

【００１７】完成したヘッダー組立体がその上に据え付
けられる熱交換器内の管端の相対位置は公知である。ニ
ップルスリーブ１４は、それらが上記同じ相対位置にあ
るようにマニホルド１２上に据え付けられる。従って、
ニップル１０２がニップルスリーブ１４内に挿入され且
つニップルスリーブ１４により正しい場所に保持され、
また次いでろう付けのような適切な工程によってヘッダ
ー１０１に連結された時、ニップル１０２は、熱交換器
内の管端につがうように正しく方向付けされる。

【００１８】別の製造工程において、管ないし配管を適
当な長さに切り、及びヘッダーび壁内の適当な位置にニ
ップル孔１０４（図２）を穴あけすることにより、作業
片ヘッダー１０１が準備される。特別なヘッダー組立体
の設計においてもヘッダー１０１の端部ないし両端にニ
ップル１０２を必要とする。この場合、その端部ないし
両端もまたニップルを支持するように作られる。更に別
の工程においては、管ないし配管を適当な長さに切断す
ることにより、また適当な工程によってニップルの一端
から適当な距離の所に突き出たビード（bead）ないしシ
ョルダー１０３（図２）を形成することにより、ニップ
ル１０２が作られる。ショルダー１０３により、ニップ
ル１０２のニップル孔１０４への挿入に際しての適当な
距離が保証され、また連結作業における良好な機械的連
結が提供される。ヘッダー準備工程あるいはニップル準
備工程のいずれも、管ないしチューブを曲げることを副
工程として含んでいる。

【００１９】典型的なヘッダー組立体製造工程において
は、ニップルスリーブ１４が都合の良い角度を向くよう
に作業者がニップル整列・保持装置１９を回す。作業者
は次いで適当なニップル１０２をヘッダー１０１内の適
当なニップル孔１０４に、ショルダー１０３がヘッダー
１０１に接触するまで挿入する。作業者は次いでニップ
ル１０２をニップルスリーブ１４内に挿入する。ニップ
ルスリーブ１４内のショルダー１８（図２）により、正
しい挿入距離が保証される。作業者は次いで、組立られ
たヘッダー組立体を含んだニップル整列・保持装置１９
を、ヘッダー１０１が下降して作業片支持部材１５内で
載置されるまで回転させる。このようにしてヘッダージ
ク１０内にヘッダー組立体が載せられて位置すること
で、ニップル１０２は、正しくヘッダー１０１内へ挿入
されてニップルスリーブ１４により正しく整列される。
そしてヘッダー組立体は、手作業、半自動ないし全自動
連結工程により半田付け、ろう付け、あるいは溶接等の
適当な工程によりニップルをヘッダーに連結するため
に、正しい場所に保持される。

【００２０】窒素等の適当な浄化ガスの供給が、ガス供
給継手１６に接続されている。図３に、ヘッダージグ１
０及び作業片ヘッダー組立体を通る、浄化ガスの流路を
模式的に示した。連結工程を始める前に、作業者は、ニ
ップル整列・保持装置１９内への浄化ガスの流入を開始
する。ガスは、マニホルド１２及びニップルスリーブ１
４を通ってニップル１０２の内部に、次いでヘッダー１
０１の内部に流入する。浄化ガスはニップル１０２及び
ヘッダー１０１の内部表面を覆い、これらの表面に接触
する可能性のある酸素を締め出す。これにより、連結工
程により生じる高温環境における内部表面の銅酸化物の
形成が防止される。浄化ガスは、全部のニップルを通っ
て流入するため、このガスによりヘッダー組立体の内部
表面を完全に覆うことができる。

【００２１】ヘッダージグ１０の有用な補助物は、スト
リッパー（stripper）組立体３０である。ろう付けない
し他の工程の後、完成したヘッダー組立体は、しばらく
の間はかなり熱いままであり、このため作業者には手袋
を着用したとしても取扱上の問題が生じる。

【００２２】ストリッパー組立体３０により、作業者
は、手作業での接触なしに、熱いヘッダー組立体を取外
すことが可能になる。ストリッパー組立体３０は、スト
リッパー軸３１に固定されたストリッパーアーム３４を
備えている。ストリッパー軸３１は、ストリッパー軸３
１の軸受け・支持部材３３内においてジグベース１１に
据え付けられており、これによりストリッパー軸３１
は、軸受け・支持部材３３内においてその縦軸線の周り
を回転することができる。ヘッダージク１０を取外すに
は、作業者は操作ハンドル３２を使用してストリッパー
軸３１を回転させることで、ストリッパーアーム３４を
持上げてヘッダー１０１と接触させる。ストリッパー軸
３１を更に回転させることで、ストリッパーアーム３４
がヘッダー１０１を作業片支持部材１５から、またニッ
プル１０２をニップルスリーブ１４からそれぞれ引外
し、これによりヘッダー組立体はジグから外れる。

【００２３】当業者であれば、図１に示されたヘッダー
ジグは、１つないし、せいぜい２〜３のわずかな特殊な
ヘッダー組立体形状の製造の際に使用できることが判
る。また同様に、近代的な製造工程では、広く多様なヘ
ッダー形状を作るという要請がある。この要求は、調整
可能な作業片とマニホルド支持部材と適当に作り上げら
れた幾つかのニップル整列・保持装置を備えたヘッダー
ジグを作ることで満足させることができる。ヘッダー形
状要求の変更は、支持部材内の調整及び正しい整列・保
持装置を取付けることで適応される。このような可能性
は、本発明の範囲内で予期し得ることである。

【００２４】しかしながら、ジグの再形状化は労力及び
時間がかかる。上記したようなヘッダージグを作るため
に必要な材料は、容易に入手でき、また比較的安価であ
る。従って、要求されるヘッダー組立体の形状毎に別々
で完全なジグを作り上げるのは、時間及び費用の面で有
効であろう。

【００２５】

【発明の効果】以上の通り、本発明のヘッダージグによ
れば、ニップルをヘッダーに容易に連結することができ
て、ヘッダー組立体の製造容易化が図れる。またろう付
け作業の間におけるヘッダー組立体の内部表面の酸化を
確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のジグの一実施例の等測図法による斜視
図である。

【図２】本発明のジグのニップルスリーブ、及び作業片
のニップルとヘッダーの一部を示した、一部取除いた組
立体の立面図である。

【図３】本発明のジグ及び作業片のヘッダー組立体を通
って流れる浄化ガスの概要を示した説明図である。

【符号の説明】

１０…ヘッダージグ １１…ジグベース １２…マニホルド １３…支持部材 １４…ニップルスリーブ １５…作業片支持部材 １６…ガス供給継手 １７…ベアリング １８…ショルダー １９…ニップル整列・保持装置 ３０…ストリッパー組立体 ３１…ストリッパー軸 ３２…操作ハンドル ３３…軸受け・支持部材 ３４…ストリッパーアーム １０２…ヘッダー １０３…ショルダー １０４…ニップル孔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘッダー組立体を形成するためにヘッダ
   ーにニップルを備え付け及び接続するジグ（１０）であ
   って、 ジグベース（１１）と、 前記ジグベースに対し固定された方向においてヘッダー
   作業片を支持する手段（１５）と、 縦軸線と浄化ガス流入手段（１６）を備えた浄化マニホ
   ルド（１２）、前記浄化ガスマニホルドに取付けられ、
   これと流体流通連絡関係にあるニップルスリーブ（１
   ４）を備えたニップル整列・保持装置と、 前記ニップル整列・保持装置を前記マニホルド縦軸線の
   周りに回転することを許容しつつ、前記ジグベース及び
   前記ヘッダー作業片に対し固定された方向において前記
   ニップル整列・保持装置を支持する手段（１３，１７）
   と、 前記浄化ガス流入手段に浄化ガスを供給する手段（１
   ６）と、を含んでなることを特徴とするヘッダージグ。
2. 【請求項２】 完成したヘッダー組立体を前記ジグから
   取外すためのストリッパー手段（３０）を更に含んでな
   ることを特徴とする請求項１記載のヘッダージグ。
3. 【請求項３】 前記ストリッパー手段が、 前記マニホルド縦軸線に平行な縦軸線を備えたストリッ
   パー軸（３１）と、 前記ストリッパー軸を前記ジグベースに固定関係で支持
   し、前記ストリッパー軸を前記ストリッパー軸の縦軸線
   の周り回転することを許容する軸受け・支持手段（３
   ３）と、 前記ストリッパー軸線に固定されこれから外側に延在し
   たストリッパーアーム（３４）と、 前記ストリッパーアームを前記ストリッパー縦軸線の周
   りに回転させるための手段（３２）と、を含んでなるこ
   とを特徴とする請求項２記載のヘッダージグ。
4. 【請求項４】 前記ヘッダー作業片支持手段が、ヘッダ
   ー作業片の大きさや形状の変化に適合して調整可能であ
   り、 前記ニップル整列・保持装置の支持手段が更に、ニップ
   ル整列・保持装置の大きさや形状の変化、並びに前記ヘ
   ッダー作業片支持手段に対する方向の変化に適合して調
   整可能である調整手段を備えた、ことを特徴とする請求
   項１記載のヘッダージグ。
5. 【請求項５】 前記ニップルスリーブが、ニップルが所
   定の量より大きな距離だけ前記スリーブ内に挿入するの
   を防止する手段を備えていることを特徴とする請求項１
   記載のヘッダージグ。