JPH07124671A - 熱交換器用液圧拡管装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【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、さらに円筒体１１にて弾性体３の端面を押
圧し、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ように
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、クロスフィン形熱交換
器の製造方法に係わり、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液
圧拡管方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱交換器の銅管を液圧で拡管する
方法には、例えば特公昭58−13249 号公報に記載される
ように、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、該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】しかしこの方法は、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１０及び図１１に示
すように銅管の伝熱面積を大きくする目的でその内面に
溝２５を成形された内面溝付銅管２４に採用した場合は
その溝２５を完全にシールする事が困難で、高い液圧を
かけられないという問題がある。なお、図１０は内面溝
付銅管２４の断面図を示し、図１１は溝２５の拡大図を
示す。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、シール完璧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。また、他の技術として、例えば、特公
昭59−16534 号公報に記載のように、熱交換器の銅管端
部のフレア部を弾性体で保持して液圧拡管を実現する方
法がある。しかしこの方法は、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。さらにカンチレバ
ー方式弾性体を銅管フレア部に収束させこれを保持する
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
圧拡管したい場合には円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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
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、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、また、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のに適した熱交換器の液圧拡
管装置を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する為
に、本発明の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
持ち内部に液体の通路を形成された棒体と、前記棒体と
同芯状かつ軸方向で摺動可能に配設された円筒体と、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
体と前記円筒体を軸方向に各々摺動可能に内装する部材
から構成される。

【０００６】あるいは、内部に液圧の通路が形成され、
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
棒体と同芯状かつ軸方向で摺動可能に配設された円筒体
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きい
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、前記棒体と前記円筒
体を軸方向に各々摺動可能に内装できるように形成され
た分割可能な部材と、前記分割可能な部材が一体となっ
た後、これを一体のまま拘束する拘束手段から構成され
る。さらに冷却管の座屈防止手段として、該冷却管の端
部近傍を挾持する機構を具備したものである。

【０００７】

【作用】上記構成の液圧拡管装置では、弾性体を冷却管
端部の外周に配置して固定後、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して冷却管端部を拡径
し、続いて円筒体のみをさらに押し込み弾性体端面を押
圧すれば、冷却管外周面が弾性体の内面に、より強固に
圧着されて気密状態をなし、その後、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。すなわち、液圧のシールを冷却管の外周にて実施す
る為、内面に伝熱面積を増加させる為の溝を成形された
内面溝付冷却管に対しても圧力漏れを防止できる。

【０００８】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ダイとポンチに各々
相当する形状として、弾性体を分割可能となせば、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
加工が実施でき、冷却管の液圧拡管終了後には、弾性体
を分割すれば、液圧拡管装置から冷却管を解放すること
ができる。

【０００９】さらに、冷却管端部の近傍を挾持する手段
で、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事が可能とな
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１と図
２は本発明の一実施例であり、図中、１は熱交換器の冷
却管で、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てフィン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。３は環状
の弾性体でありその内径は冷却管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
に押す板５とボルト６により保持されている。７は液圧
ノズルでありその内部に液体通路８を形成され図示しな
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に圧入し易い様にテーパ１０が形成
されている。１１は液圧ノズル７の外周に円芯状、か
つ、軸方向に摺動可能に配設された円筒体である。円筒
体１１はノズル７に成形されたねじ部１２とナット１３
の機構によりノズル７の軸方向に移動可能である。さら
に液圧ノズル７及び円筒体１１は、弾性体３の内径と同
芯状で、かつ各々摺動自在にブロック４内に挿入されて
いる。１４は液圧ノズル７の取付板である。

【００１１】この構成の装置において、まず図１に示す
ように、ブロック４と液圧ノズル７とを図の様な位置関
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ブロック４の移動を固定
する。なお、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、弾性体３が冷却管１の端部外周面
上に配置されれば良い。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を冷却管１に圧入すると、
図２に示すように、液圧ノズル７の先端部９が冷却管１
の端部を若干拡管し、かつ、弾性体３が収縮して冷却管
１の外周面に圧着し、続いて円筒体１１のみをナット１
３により押し込み、弾性体３の端面を押圧することで、
さらに強固に密着され、気密状態をなす。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を製造す
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
１４を十分な力で保持しておけば問題ない。

【００１２】このように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の端部の締め付け力は解
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
して実現すれば良い。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うため、図１０及び
図１１に示すように冷却管の内面に伝熱面積を増加させ
るため溝が形成された内面溝付管に対しても圧力漏れを
起こすことはないし、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
なく、十分を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。

【００１３】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時の冷却管の端部
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
ための一次フレア部１ａと、二次フレア部１ｂが成形さ
れる。

【００１４】図４，図５，図６に、このフレア成形加工
と液圧拡管とを同時に実現する実施例を示す。３ａと３
ｂは上下に分割された一対の弾性体で、その内径形状は
フレア成形のダイのように形成されており、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。

【００１５】７ａは液圧ノズルであり、その内部に液体
通路８ａを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ように形成されており、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
おり、外径は冷却管１の初期内径より若干小径となって
いる。１１は液圧ノズルの外周に円芯状、かつ、軸方向
に摺動可能に配設された円筒体であり、円筒体１１はノ
ズル７ａに成形されたねじ１２とナット１３の機構によ
りノズル７ａの軸方向に移動可能である。

【００１６】ボルト１５とナット１６は分割されている
ブロック４ａと４ｂとを組み合わせた時にこれらを拘束
固定する手段である。ブロック４ａと４ｂが組合わせら
れて固定されている時、液圧ノズル７ａ及び円筒押体１
１は、組合わせられた弾性体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。１４は液圧ノズル７ａの取付板である。

【００１７】まず図４に示すように、ブロック４ａと４
ｂをボルト１５とナット１６で固定した状態で、ブロッ
ク４ａ，４ｂと液圧ノズル７ａとを図の様な位置関係の
まま冷却管１の方向へ移動させ、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してブロック４ａ，４ｂを停止し
て固定する。

【００１８】その後、取付板１４を介して液圧ノズル７
ａのみを冷却管１に圧入すると、図５に示すように、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、さらには円筒体１１
のみをナット１３により押し込んで弾性体３ａ，３ｂの
端面を押圧することで、弾性体３ａ，３ｂの内面と冷却
管１の端部はより強固に密着し、高い気密をなす。

【００１９】その後、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に密着させるこの様にして、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に示すように、ボルト１５とナット１６を
緩める事によりブロック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。また、ブロック４
ａ，４ｂの分割，組み合わせ，固定拘束を効率よく実施
しようとすれば、ボルト１５，ナット１６の代りに、例
えば、シリンダを利用して実現すれば良い。この実施例
によれば、上述した第一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、設備投資が少なくてすむ長所
がある。

【００２０】図７は、第二の実施例における液圧ノズル
７ａの形状を変えた実施例である。図７では、液圧ノズ
ル７ｂの先端部において、二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１７と
する。弾性環状体１７のテーパ部１８は冷却管１の二次
フレア１ｂを成形するとともに二次フレア１ｂの内面と
密着するため、さらに高い気密性が得られる。

【００２１】図８は、さらに別の実施例を示す。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
入する際に冷却管１が全体的に座屈する可能性がある。
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の代りに、挾持板１９ａ，１９ｂ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。すなわち、ブロック４ａ，４ｂをボルト１５，
ナット１６で組み合わせ固定した時、挾持板１９ａ，１
９ｂの各々対向する側で形成された略半円形の部分で冷
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も、液圧ノズルの圧入時
に冷却管１を座屈させる事はない。

【００２２】尚、各々の実施例は、円筒体をナットで押
し込み弾性体端面を押圧するものであるが、その手段は
実施例に限定されるではなく、例えば、シリンダ等を利
用して実現できる。

【００２３】図９は第二の実施例において、円筒体１１
の端部をシリンダ２１内を摺動するピストン２０とし、
液体通路８ａからの分岐液体通路２２より供給される高
圧液体によりピストン２０を押し込み、弾性体端面を押
圧する。２３はシールリングである。この構造により、
ピストン２０の端面の受圧面積が充分であれば高い押圧
力が得られ、さらに、拡管のための液圧を利用するの
で、円筒体を押し込むための他の動力源を必要としない
利点がある。

【００２４】さらに、液圧の圧力が上昇するに従い円筒
体１１による弾性体３ａ，３ｂの押圧力も上昇すること
になり、従って、気密シール力も上昇し、液体圧力に応
じた気密シール力が得られることになり、弾性体３ａ，
３ｂを必要以上に押圧する事なく、弾性体３ａ，３ｂの
寿命も伸び、合理的である。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、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
ールが完全に行える。また、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が
ない。さらに、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例の断面図。

【図２】本発明の第一の実施例の断面図。

【図３】冷却管のフレア形状の断面図。

【図４】本発明の第二の実施例の断面図。

【図５】本発明の第二の実施例の断面図。

【図６】本発明の第二の実施例の断面図。

【図７】液圧ノズルの断面図。

【図８】本発明の第三の実施例の断面図。

【図９】本発明の第四の実施例の断面図。

【図１０】内面溝付管の断面図。

【図１１】内面溝付管の断面図。

【符号の説明】

１…冷却管、２…フィン、３…弾性体、４…ブロック、
７…液圧ノズル、８…液体通路、１１…円筒体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷却管を貫通させる為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フィンと冷却管を密着させて
   製造する熱交換器の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きな内径の弾性体と、
   前記冷却管の初期内径より若干大きい外径を持ち内部に
   液体の通路を形成された棒体と、前記棒体と同芯状でか
   つ軸方向に摺動可能に配設された円筒体と、前記弾性体
   を前記棒体と同芯状に保持し前記棒体及び前記円筒体を
   軸方向に各々摺動可能に内装する部材から構成され、前
   記弾性体を内装した前記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の端部から管内へ圧
   入して前記冷却管を拡径した後、前記円筒体のみをさら
   に押し込み前記弾性体端面を押圧することにより、前記
   冷却管の外周面を前記弾性体の内面に強固に圧着して気
   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拡管装置。