JPH0735958B2 - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

熱交換器の製造方法

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JPH0735958B2
JPH0735958B2 JP2106287A JP10628790A JPH0735958B2 JP H0735958 B2 JPH0735958 B2 JP H0735958B2 JP 2106287 A JP2106287 A JP 2106287A JP 10628790 A JP10628790 A JP 10628790A JP H0735958 B2 JPH0735958 B2 JP H0735958B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、胴部内を流れる流体と、パイプ内を流れる流
体とを熱交換させる熱交換器の製造方法に関し、例えば
給湯器や、空気調和装置の熱交換器の製造方法に用いて
好適なものである。
[従来の技術] 従来、チューブ・アンド・フィン式の熱交換器に使用さ
れるフィン100は、第12図に示すように、パイプ(図示
しない)が貫通する貫通穴101に、パイプの外周面に当
接するバーリング部102が形成されている。このバーリ
ング部102は、パイプとフィン100との固定に用いられ
る。具体的には、まず、貫通穴101内にパイプを挿入
し、その後、パイプ内部に、パイプの内径よりも太い拡
管棒を挿入し、パイプの径を大きくする(拡管)。する
と、パイプが膨らみ、パイプの外周面がバーリング部10
2の内周面に押し付けられる。この結果、パイプとフィ
ン100とが固定される。なお、バーリング部102は、フィ
ン100とパイプとの当接面積を大きくして、熱交換効率
を向上する効果も備える。
一方、フィン100は、複数、所定の間隔を隔てて積層さ
れた状態で、胴部(図示しない)の内部に配される。複
数のフィン100を積層し、胴部の内部に挿入するため
に、第13図に示す治具103が用いられる。
従来のフィン100は、単に重ね合わされて、胴部の中に
挿入されると、拡管時に、パイプの内部へ拡管棒を挿入
する際、拡管棒の侵入によってフィン100の間隔が保た
れず、乱れてしまう。この乱れは、拡管棒の侵入によっ
て、パイプの外周面の膨らみが移動し、この膨らみの移
動によってバーリング部102に移動する力が加わり、バ
ーリング部102の一部が重なることによって発生する。
そこで、従来の治具103は、拡管時においても、フィン1
00の間隔が保たれるように、各フィン100の間に、それ
ぞれ仕切板104を設けていた。
[発明が解決しようとする課題] 従来の技術は、次の問題点を有していた。
イ)狭い仕切板104の間に、フィン100を一枚ずつ深く差
し込む作業を、ロボットによって自動的に行うとすると
相当の時間がかかるので、従来では、狭い仕切板104の
間に、フィン100を手作業で差し込んでいた。
このため、作業効率が悪く、熱交換器の製造コストが高
くなる問題点を有していた。
ロ)また、従来の治具103は、精度の高い、強固な仕切
板104を複数備えていた。このため、治具103のコストが
大変高価となっていた。
ハ)さらに、治具103の使用回数が多くなると、拡管時
に受ける力によって、仕切板104が変形するため、治具1
03の耐久性が悪い。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、製造コストの低く組付けが容易な熱交換器の製造方
法の提供にある。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するために、本発明の熱交換器の製造
方法は、次の技術的手段を採用する。
熱交換器の製造方法は、内部を熱交換流体が流れる胴部
と、この胴部の内部に所定の間隔を隔てて配置された複
数のフィンと、前記胴部および前記複数のフィンを貫通
したパイプとを備える熱交換器を製造するものであっ
て、 前記パイプが貫通する貫通穴、この貫通穴に前記パイプ
の外周面に当接するバーリング部、このバーリング部の
先端に前記バーリング部の外径方向へ延びるフランジ
部、および一辺に切欠部を備える薄板状のフィンを複数
形成する第1工程と、 この第1工程で形成された前記複数のフィンを、同一方
向に向けた状態で積層して治具の搭載面に搭載するとと
もに、前記複数のフィンに設けられた前記切欠部を、前
記搭載面に設けられた突起に嵌め合わせる第2工程と、 前記治具に搭載された前記複数のフィンを、前記治具と
ともに前記胴部内に挿入する第3工程と、 前記胴部および前記複数のフィンに前記パイプを貫通さ
せ、その後、前記パイプを拡管する第4工程と を用いて製造されることを特徴とする。
[作用] 各フィンは、重ね合わされた状態で、拡管が施され、バ
ーリング部に移動する力が加えられても、バーリング部
の端部に設けられたフランジ部が、隣部のフィンに当接
して、バーリング部が隣部のバーリング部と重なり合う
ことが防がれる。この結果、従来用いられてきた仕切板
を廃止することができる。
また、仕切板の廃止により、狭い仕切板の間にフィンを
差し込む作業がなくなり、治具の突起にフィンの切欠部
を合わせるのみで、複数のフィンが規則正しく治具に搭
載される。この結果、作業性が向上する。
さらに、仕切板を廃止することにより、治具の使用回数
が多くなっても、従来発生した仕切板の変形がない。こ
の結果、治具の耐久性が向上する。
[発明の効果] 本発明は、フィンを治具に搭載する際における作業性の
向上、治具の仕切板の廃止および治具の耐久性の向上に
ともない、熱交換器の製造コストを低く抑え、組付けを
容易にすることができる。
[実施例] 次に、本発明の熱交換器を図に示す一実施例に基づき説
明する。
(実施例の構成) 第8図および第11図は給湯器用の熱交換器を示す。
給湯器用の熱交換器1は、主に、胴部2と、多数のフィ
ン3と、水パイプ4とから構成され、以下順に説明す
る。なお、胴部2、フィン3および水パイプ4は、銅に
よって形成されている。
イ)胴部2の説明。
胴部2は、いわゆる内胴で、内部を熱交換流体である燃
焼ガスが流れる。この胴部2は、一方の開口(第9図下
側)がバーナを収納する枠体に接続され、他方の開口
(第9図上側)が排気通路の枠体に接続される。
胴部2は、燃料(例えば、ガスや灯油など)の燃焼が行
われる燃焼部5と、内部にフィン3が配される主熱交換
部6とに分類される。また、胴部2は、略四角柱体を呈
し、主熱交換部6の外形寸法は、燃焼部5の外形寸法よ
りも、やや小さく設けられている。この胴部2は、2枚
の略コ字型を呈したプレートを接合した後、燃焼部5を
外方向へ拡張するとともに、両端開口部に、接続用フラ
ンジ7、8を形成したものである。
一方、胴部2の主熱交換部6には、対向するそれぞれの
面に、水パイプ4(下述する貫通パイプ16)を挿通する
ための貫通穴9、10がそれぞれ複数設けられている。こ
の貫通穴9、10には、バーリング加工が施され、胴部2
の面に垂直で、水パイプ4の外周面に当接するバーリン
グ部11、12が形成されている。胴部2の一方の面(貫通
パイプ16を挿入する側の面)に施されているバーリング
部11は、胴部2の内側に向かって形成されている。ま
た、他方の面のバーリング部12は、胴部2の外側に向か
って形成されている。
ロ)フィン3の説明。
フィン3は、燃焼部5で発生した炎の熱と、水通路内を
流れる水との熱交換効率を向上させる多数の薄いプレー
トで、胴部2の一部である主熱交換部6の内部に、多
数、所定間隙を隔てて積層された状態で配設される。そ
して、各フィン3の向かい合う面の間を、熱交換流体で
ある燃焼ガスが通過する。
積層された多数のフィン3は、両端のろう穴無しフィン
13と、その間のろう穴有りフィン14とに分類される。フ
ィン3の一例として、ろう穴有りフィン14を、第2図な
いし第4図に示す。ろう穴有りフィン14に形成されたろ
う穴15は、フィン3と水パイプ4との接合を行うろう材
を挿入する穴である。また、ろう穴無しフィン13は、胴
部2とフィン3との間に、ろう材が介在しないようにす
るためのもので、ろう穴有りフィン14との違いは、ろう
穴15の有無である。
各フィン3には、水パイプ4(下述する貫通パイプ16)
を挿通するための貫通穴17が、複数設けられている。こ
の貫通穴17にも、それぞれにバーリング加工が施され、
フィン3の面に垂直で、水パイプ4の外周面に当接する
バーリング部18が形成されている。
各バーリング部18の先端には、プレス加工によって、フ
ランジ部19が形成されている。このフランジ部19は、バ
ーリング部18の外径方向へ延びるもので、第2図に示す
ように、バーリング部18の先端に、3カ所、等間隔に設
けられている。このフランジ部19は、フィン3が重ね合
わされた状態で圧縮されても、各バーリング部18が他の
フィン3の貫通穴17内に侵入するのを防ぐためのもので
ある。
また、フィン3の上端の辺には、切欠部20が設けられて
いる。この切欠部20は、フィン3の組付時に使用される
治具21へフィン3を搭載する際に使用される位置決め用
のもので、第1図に示すように、治具21の突起22に嵌め
合わされる。なお、治具21については、下述する。
また、切欠部20はフィン3の上端の辺、すなわち熱交換
流体の下流側に設けられているので、熱効率にはほとん
ど影響を及ぼさない。
一方、各フィン3の両端には、胴部2の内面に沿って当
接する当接フランジ23が形成されている。この当接フラ
ンジ23は、フィン3に設けられたバーリング部18と、同
一方向に向くように設けられている。なお、当接フラン
ジ23は、胴部2にろう付けによって、接合されている。
ハ)水パイプ4の説明。
水パイプ4は、内部を流れる水と炎の熱との熱交換を行
う管で、一端が給水源に接続される入水パイプ(図示し
ない)に接続され、他端が出湯パイプ(図示しない)に
接続される。
水パイプ4は、燃焼部5の周囲で水を加熱する第1加熱
パイプ24と、主熱交換部6において水を加熱する第2加
熱パイプ25とに分類される。
第1加熱パイプ24は、燃焼部5の周囲に接触した状態で
巻かれ、燃焼部5の周囲の面とろう付け接合されてい
る。
第2加熱パイプ25は、胴部2を貫通する貫通パイプ16
と、貫通パイプ16の端に接続されるリターンベンドパイ
プ26とからなり、ろう付け接合されている。
ニ)次に、治具21の説明を簡単に行う。
治具21は、第5図ないし第7図に示すもので、積層され
た多数のフィン3を搭載する台27と、積層されたろう穴
有りフィン14を挟む2枚の内側プレート28と、この内側
プレート28の外面においてろう穴無しフィン13を一枚挟
む外側プレート29とから構成される。内側プレート28お
よび外側プレート29には、フィン3に形形成されたバー
リング部18およびフランジ部19が挿入される溝30が形成
されている。
台27のフィン3を搭載する搭載面31は、フィン3の積層
方向に延びる一筋の位置決め用の突起22を備える。この
突起22が、フィン3を搭載面31に搭載する際に、フィン
3の上端の辺の形成された切欠部20に嵌まり合い、フィ
ン3と治具21との位置決めに用いられるとともに、フィ
ン3が搭載面31において位置がずれるのを防ぐものであ
る。
(実施例の作動) 次に、治具21の使用例を簡単に説明する。
ろう穴有りフィン14およびろう穴無しフィン13は、それ
ぞれ別のプレス加工機によって、形成される(第1工
程)。ろう穴有りフィン14は、プレス加工機によって、
打ち出されて所定枚数積層され、そのまま自動的に、内
側プレート28の間に挿入される(第2工程)。次いで、
ろう穴15内に棒状のろう材を挿入する。その後、ろう穴
無しフィン13を、手作業によって、内側プレート28と外
側プレート29との間に挿入する。以上によって、多数の
フィン3が、治具21に搭載される。
フィン3を搭載した治具21は、フィン3のバーリング部
18が、胴部2のバーリング部11、12の向きと、同方向を
向くように、胴部2の内部に挿入される(第3工程)。
次いで、貫通パイプ16が、胴部2および複数のフィン3
に形成された各貫通穴9、10、17内に挿入される。挿入
方向は指定されており、バーリング部11が胴部2の内側
に向かう貫通穴9から、貫通パイプ16は挿入される。各
貫通穴9、10、17内に挿入される前の貫通パイプ16は、
各貫通穴9、10、17の内径よりもやや細く設けられてい
る。そして、貫通穴9、10、17に挿入後、貫通パイプ16
の内部に、パイプの内径よりも太い拡管棒を挿入し、パ
イプの径を大きくする(第4工程)。すると、貫通パイ
プ16が膨らみ、貫通パイプ16の外周面がバーリング部18
の内周面に押し付けられ、フィン3と貫通パイプ16とが
固定される。その後、組み付けられた熱交換器1が炉中
に配され、ろう穴15内に配されたろう材によって、多数
のフィン3と貫通パイプ16とが、ろう付け接合される。
なお、この時、他のろう付け部分も、同時にろう付け接
合される。
(実施例の効果) ろう穴有りフィン14は、多数、重ね合わされた状態で、
拡管が施されても、バーリング部18の端部に設けられた
フランジ部19が、隣部のフィン3に当接して、バーリン
グ部18が、隣部のバーリング部18と重なり合うことが防
がれる。この結果、治具21は、従来用いられてきた、仕
切板を廃止することができる。
また、仕切板を治具21より廃止したことにより、狭い仕
切板の間に一枚ずつろう穴有りフィン14を差し込む作業
がなくなり、プレス加工機で打ち出され、積層されたろ
う穴有りフィン14を、そのまま内側プレート28の間に挿
入するのみで、多数のろう穴有りフィン14が、規則正し
く治具21に搭載される。つまり、従来と比較して作業性
が向上する。
つまり、本実施例においては、フィン3を治具21に搭載
する際における作業性の向上、治具21の仕切板の廃止、
および治具21の耐久性の向上にともない、熱交換器1の
製造コストを低く抑えることができる。
(変形例) 本発明を給湯器用の熱交換器に使用した例を示したが、
空気調和装置の凝縮器、蒸発器、ヒータコアなど、チュ
ーブ・アンド・フィン式熱交換器に、広く適用可能なも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第11図は本発明の実施例を示すもので、第
1図は治具の断面図、第2図はフィンの平面図、第3図
はフィンの上面図、第4図はフィンの要部断面図、第5
図は治具の正面図、第6図は治具の上面図、第7図は治
具の側面図、第8図は熱交換器の斜視図、第9図は熱交
換器の正面断面図、第10図は熱交換器の上面断面図、第
11図は熱交換器の側面断面図である。 第12図および第13図は従来技術を示すもので、第12図は
フィンの要部断面図、第13図は治具の正面図である。 図中 1……熱交換器、2……胴部 3……フィン、4……水パイプ 16……貫通パイプ、17……貫通穴 18……バーリング部、19……フランジ部 20……切欠部、21……治具 22……突起、31……搭載面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部を熱交換流体が流れる胴部と、この胴
    部の内部に所定の間隔を隔てて配置された複数のフィン
    と、前記胴部および前記複数のフィンを貫通したパイプ
    とを備える熱交換器は、 前記パイプが貫通する貫通穴、この貫通穴に前記パイプ
    の外周面に当接するバーリング部、このバーリング部の
    先端に前記バーリング部の外径方向へ延びるフランジ
    部、および一辺に切欠部を備える薄板状のフィンを複数
    形成する第1工程と、 この第1工程で形成された前記複数のフィンを、同一方
    向に向けた状態で積層して治具の搭載面に搭載するとと
    もに、前記複数のフィンに設けられた前記切欠部を、前
    記搭載面に設けられた突起に嵌め合わせる第2工程と、 前記治具に搭載された前記複数のフィンを、前記治具と
    ともに前記胴部内に挿入する第3工程と、 前記胴部および前記複数のフィンに前記パイプを貫通さ
    せ、その後、前記パイプを拡管する第4工程と を用いて製造されることを特徴とする熱交換器の製造方
    法。
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