JPH08126916A - 熱交換器用液圧拡管装置およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クロスフィン形熱交換器の伝熱管で、内面溝
付管や細径管からなる伝熱管を拡管するに好適な液圧拡
管装置を提供する。 【構成】 クロスフィン２に伝熱管１を密着させるよう
に拡管する装置であって、伝熱管１の穴に先端を挿入す
る液圧ノズル３と、伝熱管１の端部外周にほぼ接する内
径をもつ弾性円筒体５と、この弾性円筒体５の後端に接
しかつ軸心部に液圧ノズル３後部を気密に取り付けた剛
性円筒体６と、弾性円筒体５、剛性円筒体６を収納し剛
性円筒体６を摺動自在に保持するブロック７と、このブ
ロック７、剛性円筒体５にそれぞれに形成され液圧ノズ
ル３に通じる液穴７ａ，６ａと、ブロック７と剛性円筒
体６との間を気密にしブロックの液穴７ａより後方に設
けられたＯリング２１と、剛性円筒体６を押圧する押圧
手段とから構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クロスフィン型熱交換
器の伝熱管を拡管するに好適な液圧拡管装置の機構に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液圧拡管技術としては、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伝熱管内に挿入し、弾性体を
圧縮してその径方向に膨大させ、弾性体の外周面を伝熱
管内面に押しつけてシールした後に、液圧により伝熱管
を拡管する方法が採られていた。しかしこの方法は、液
圧の圧力シールを伝熱管内側の弾性体で行なっている
が、伝熱管の伝熱面積を大きくする目的でその内面に円
周溝が形成された内面溝付伝熱管に採用した場合は、そ
の内面溝を完全にシールすることが困難で、高い液圧を
かけられないという問題があった。また肉厚の薄い伝熱
管に採用した場合、伝熱管内側から拡径される弾性体の
膨大圧力により伝熱管自体が径方向に逃げるためシール
が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。さらに伝熱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。

【０００３】また他の技術としては例えば特公昭59-165
34号公報に記載の如く、熱交換器の銅管端部のフレア部
を弾性体で保持して液圧拡管を実現する方法がある。し
かしこの方法では、拡管作業前の鋼性を持たない熱交換
器にフレア成形加工を施さねばならず、そのための伝熱
管先端の拘束手段が必要とされ、製造工程も増える問題
がある。また伝熱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為、構造上装置が長尺と
なる欠点もあり、さらには弾性体でフレア部を収束保持
するために弾性体外周に摺動可能な弾性体を必要とする
が、この構造上複数の伝熱管を一度に拡管する場合には
この機構が必要本数分必要となり、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】本発明は以上の問題点
を解決するべく考案したもので、本発明の第１の目的
は、外周にクロスフィンを取り付けた伝熱管、特に内面
溝付の伝熱管、薄肉の伝熱管や細径に伝熱管でも良好な
液圧シールが得られる熱交換器用液圧拡管装置を提供す
ることにある。

【０００５】また本発明の第２の目的は、伝熱管の挿入
パターンが異なる熱交換器、すなわち同一形状のクロス
フィンを用いながら伝熱管の挿入本数を異にする各種パ
ターンの熱交換器に適用し、各伝熱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にあ
る。

【０００６】さらに本発明の第３の目的は、上記各液圧
拡管装置を組み込んでなる、量産に適した熱交換器用液
圧拡管システムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の第１の熱交換器用液圧拡管装置は、
縁を立ち上げたカラー穴を有し積層された複数の薄板状
フィンとこのカラー穴を貫通した伝熱管とを密着させる
ように伝熱管を拡管する装置であって、伝熱管の穴の端
部に先端を挿入する液圧ノズルと、伝熱管の端部外周に
ほぼ接する内径を有する弾性円筒体と、この弾性円筒体
の後端に前端を接し軸心部に液圧ノズル後部を気密に取
り付けた剛性円筒体と、弾性円筒体および剛性円筒体を
収納しかつ剛性円筒体を摺動自在に保持するブロック
と、このブロックおよび剛性円筒体にそれぞれに形成さ
れ液圧ノズルの液穴に通じる液穴と、ブロックと剛性円
筒体との管を気密にしブロックの液穴より後方に設けら
れたシール部材と、剛性円筒体をその軸方向に押圧する
押圧手段とから構成したことを特徴とする。

【０００８】また、本発明の第２の熱交換器用液圧拡管
装置（以降、単に液圧拡管装置という）は、上記第１の
液圧拡管装置におけるブロックおよび剛性円筒体にそれ
ぞれに形成され液圧ノズルの液穴に通じる液穴の代り
に、液圧ノズルの液穴の入口を剛性円筒体の後端部に設
けることにより、ブロックと剛性円筒体との間に設けた
シール部材を不要としたものである。そして液圧ノズル
をガイドとするために、その外径を伝熱管の穴より若干
小さめにし、かつ先細り形状にするのがよい。

【０００９】また上記第２の目的を達成するために、上
記第１、第２の各液圧拡管装置において、剛性円筒体と
押圧手段と接続する継手を設け、この継手は剛性円筒体
と押圧手段の間にスペーサを有するものとする。

【００１０】さらに上記第３の目的を達成するために、
熱交換器用液圧拡管システムは、上記第１または第２の
液圧拡管装置を、積層したクロスフィンを取り付けたＵ
字形状の伝熱管の各端に対応するように並列配置して各
伝熱管を拡管する拡管ステーションと、拡管された伝熱
管端部にポンチを圧入してろう付のためのフレア加工を
行うフレア加工ステーションと、拡管時に伝熱管内部に
入って残留した液を除去する液除去ステーションと、拡
管、フレア加工および液除去を行うステーションに順次
にクロスフィンを取り付けたＵ字形状の伝熱管からなる
熱交換器を搬送する搬送手段とから構成したことを特徴
とする。

【００１１】

【作用】上記の第１、第２の液圧拡管装置は次のように
操作される。弾性円筒体の内面と液圧ノズル外周面との
隙間に伝熱管端部を配置した後、押圧手段から剛性円筒
体を介して弾性円筒体に軸力を加えて弾性円筒体を圧縮
変形させることにより、伝熱管端部の外周面を拘束する
と共に気密状態とし、しかる後に液圧ノズルを通じて伝
熱管に高圧液体を供給しこれを拡管する。このように液
圧のシールを弾性円筒体により伝熱管の外周面にて行う
為、内面溝付伝熱管に対しても圧力漏れを防止すること
ができる。また弾性円筒体は円筒形で、加工が簡単な構
造あり、細径伝熱管や複数の伝熱管の同時拡管に対応可
能な圧力シール機構を構成するするのに適している。

【００１２】また、同一形状のクロスフィンを用いなが
ら伝熱管の挿入本数を異にする各種パターンの熱交換器
に本発明の液圧拡管装置を適用する場合、液圧拡管装置
を積層したクロスフィンを取り付けたＵ字形状の伝熱管
の各端に対応するように並列配置すればよいことになる
が、装置としては液圧拡管装置をクロスフィンに形成さ
れたカラー穴に対応して並列配置し、伝熱管がないカラ
ー穴に対応する液圧拡管装置は剛性円筒体と押圧手段と
の間をつなぐ継手を取りはずすことにする。これにより
継手のスペーサがはずされ、弾性円筒体を個別に圧縮可
能とし、伝熱管の挿入されない弾性円筒体を圧縮するこ
とを防ぎ、伝熱管挿入用の隙間への潜り込みによる弾性
円筒体の損傷を防止することが出来る。

【００１３】また、本発明の液圧拡管装置を具備し、も
って液圧にて拡管を行うステーションと、拡管により熱
交換器の剛性を得た後伝熱管端部にろう付の為のフレア
加工を行うステーションと、液圧拡管による伝熱管内部
の残留液体を除去するステーションの各々のステーショ
ンに熱交換器を順次搬送せしめ各々のステーションにて
各々の工程作業を実施するための搬送手段とから構成す
ることで、長手方向の設置スペースを抑え、かつ連続生
産に適した装置を実現することできる

【００１４】

【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及び図２は本発明の一実施例の熱交換器用液
圧拡管装置の液圧シール構造を示す図である。この液圧
拡管装置を適用する熱交換器は、伝熱管１と、伝熱管１
の外周に積層して取り付けられた薄板でなる多数のフィ
ン２とから構成されている。フィン２には伝熱管１の外
径より若干大きな円筒状カラー穴が形成されており、こ
のカラー穴に伝熱管１を通して多数のフィン２を串刺し
することにより、熱交換器は仮組みされる。熱交換器用
液圧拡管装置は、このように仮組みされた熱交換器の伝
熱管１を液圧によって拡管し、フィン２と密着させて伝
熱性能を向上させるもので、本発明の液圧拡管装置は液
圧のシール構造に特徴がある。

【００１５】本実施例の液圧拡管装置は、概して、伝熱
管１に先端を挿入する液圧ノズル３と、伝熱管１の外周
をシールする弾性円筒体５、弾性円筒体５を軸方向に押
して膨らませる剛性円筒体６、弾性円筒体５および剛性
円筒体６を前後に並べて収納する穴を有するブロック
７、液圧供給手段（図示なし）、剛性円筒体６を押圧す
る押圧手段（図示なし）等から構成されている。

【００１６】液圧のシール構造については、弾性円筒体
５は伝熱管１の外径より大きめの内径をもち、また剛性
円筒体６は弾性円筒体５とほぼ同じ内外径をもってブロ
ック７の穴中で軸方向に摺動するように収納されてい
る。弾性円筒体５先端はブロック７前端に設けられた押
え板８で押えられ、また剛性円筒体６の後端はブロック
７後端に設けられた押え板９により押えられている。液
圧ノズル３は、伝熱管１に挿入される前部が伝熱管１の
内径より若干小さい外径を持ち、その後部は剛性円筒体
６の後部内径に嵌入され、ねじブロック体１０により固
定されている。液圧ノズル３から伝熱管１に供給される
液体は、図示しない高圧供給源から、液圧ノズル３の軸
と直交する方向にブロック７、剛性円筒体６、液圧ノズ
ル３にそれぞれに形成された液体通路７ａ，６ａ、３ａ
を通り、液圧ノズル３の軸方向に形成された液体通路３
ｂに流入する。この液体供給系のシールのために、剛性
円筒体６の後部で剛性円筒体６とブロックの穴７ａとの
間にＯリング２０が、また剛性円筒体６と液圧ノズル３
との間にＯリング２１が設けられている。

【００１７】尚図１、２に示す熱交換器用拡管液圧装置
においては、液圧ノズル３の挿入部分が伝熱管１により
摩損することを考慮して液圧ノズル３を交換できるよう
に液圧ノズル３、剛性円筒体６およびねじブロック体１
０を別々の部品として製作し、それらを一体に組み合わ
せるものとしているが、液圧ノズル３を耐摩耗性にすれ
ば各部品を別々でなく単一部品としてもよい。この場合
には、剛性円筒体６と液圧ノズル３間に設けたＯリング
２１は不必要となる。さらに液圧ノズル３、剛性円筒体
６およびねじブロック体１０を単一部品としかつ二点鎖
線で示すように液圧ノズル３の液穴３ｂを後方まで延長
（穴を曲げるまたは直線状）し、その端部に高圧供給源
を接続すれば、図示の液体通路７ａ，６ａ、３ａおよび
Ｏリング２０、２１は必要がなくなり、構造を簡単にす
ることができる。

【００１８】この液圧拡管装置において、まず図１に示
すごとく液圧ノズル３と弾性円筒体５の内径との隙間に
伝熱管１の端部を挿入し、伝熱管１の端面が剛性円筒体
６の内径に達するようにする。つまり、弾性円筒体５が
伝熱管１の外周面に完全に配置されるようにする。次に
図２に示すごとくねじブロック体１０を介して剛性円筒
体６に押圧手段により軸力を加え剛性円筒体６を前進さ
せて弾性円筒体５を軸方向に圧縮し径方向に膨張させる
と共に、伝熱管１の外周面を拘束し気密状態を成す。但
し、伝熱管１の、液圧ノズル３の挿入する管端と反対側
の管端は後述するように別の液圧ノズル３を挿入して封
止する。続いて高圧供給源から液体通路７ａ，６ａ、３
ａ、３ｂを通じて伝熱管１へ液体を注入し、液体圧力に
より伝熱管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。ここで、剛性円筒体６に加
える軸力を充分な力で保持しておけば伝熱管が抜け出よ
うとする力を抑えることが出来る。上述の如く液圧拡管
を実施したあとは高圧液体の圧力を下げ、ねじブロック
体１０を介して剛性円筒体６を後退させ弾性円筒体５を
開放した後伝熱管１を抜き出して拡管作業を終了する。

【００１９】尚この液圧シール作業については、シリン
ダーによる弾性円筒体５の圧縮、開放に限るものではな
く、例えばボルトの締め付け力などにより実施すること
もできる。この実施例によって、液圧のシールを伝熱管
の外周面にて行なうことが可能となるため内面溝付き伝
熱管に対しても圧力漏れを起こすことはなく、更に加工
しやすい構造であるため細径伝熱管や複数の伝熱管を同
時に拡管する場合にも液圧シール機構を容易に製造する
ことが出来る。

【００２０】ここで本実施例の液圧拡管装置により拡管
するクロスフィン型熱交換器の構造を図８、図９に示
す。図８に示す熱交換器は、アルミニウム薄板からな
り、横列する複数のカラー穴が形成されたフィン２を多
数積層し、カラー穴全部にＵ字形に成形された伝熱管１
を通したものである。図９は図８に示す熱交換器とは伝
熱管の挿入パターンが異なる熱交換器であって、図８の
示すフィンと同じもの用いながら熱交換容量を小さくす
るために、伝熱管１の数を減じたもので、この際、伝熱
管１が通らないカラー穴ができることになる。液圧拡管
装置は、図８に示す熱交換器に対しては各伝熱管の管端
に対応して並列配置されて、同時に伝熱管軸方向に移動
して挿入し、そして加圧するように集合装置として一体
に組み立てられいる。この集合装置は図９に示すような
伝熱管１の数を減じた熱交換器に対しても適用される
が、このとき伝熱管のない位置にある液圧拡管装置は、
伝熱管への挿入、拡管を行わないよう制御される。

【００２１】図３及び図４は、圧力シールをそれぞれ独
立して実施するための一例を示す図である。弾性円筒体
５を圧縮するため剛性円筒体６の後端に取り付けられた
ねじブロック体１０と押圧手段である押圧シリンダ１１
との間にスペーサを兼ねる着脱可能な継手１２を具備し
た液圧シール機構を示している。複数の伝熱管２を同時
に拡管するために図３の液圧シール機構を複数配列した
装置において、熱交換器の伝熱管の挿入パターンに応じ
伝熱管２が挿入されていない部分の弾性円筒体６につい
ては図４に示すごとく押圧シリンダ１１より軸力を加え
る継手１２を取り外しておくことで、ねじブロック体１
０への軸力の伝達をカットすることが出来る。つまり伝
熱管の挿入パターンに対応した圧力シールを実施し、伝
熱管２の挿入されていない弾性円筒体５を圧縮しないよ
うにする。これにより弾性円筒体５が圧縮時に押え板８
の伝熱管２挿入隙間１３へ潜り込んで損傷するのを防止
するできる。尚、図３、図４の例は複数配列した押圧シ
リンダ１１を同一に制御し、かつ一部の押圧シリンダ１
１から液圧シール機構への動力伝達をカットする制御方
法の一例であるが、他に一部の押圧シリンダ１１への圧
力源をバルブなどによって遮断することにより伝熱管の
挿入パターンに応じた液圧シールの制御を行うことも可
能である。

【００２２】図５および図６は熱交換器用液圧拡管シス
テムを示す。図５はそのシステムの外観を示す斜視図、
図６はそのシステムの動作説明図である。このシステム
は、熱交換器１４を着脱する着脱ステーションＡと、上
記の液圧拡管装置を並列配置してなる集合装置により液
圧拡管を実施する拡管ステーションＢと、拡管により熱
交換器としての剛性を得た後に伝熱管端部１に図示しな
い冷媒分配管をろう付けする為のフレア加工を複数のポ
ンチ群５−ｂにて実施するフレア加工ステーションＣ
と、液圧拡管による伝熱管内部の残留液体を複数のエア
ー供給ノズル群５−ｃから高圧エアーにて除去するエア
ーブローステーションＤと、各々のステーションＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄに熱交換器１４を順次に送る搬送手段である
ウォーキングビーム１５、熱交換器を装置下段に搬送す
るエレベーター１６、搬送コンベア１７、熱交換器をス
テーションＡに搬送するエレベーター１８により構成さ
れる。このシステムに従い搬送されてくる熱交換器１４
に対し順に作業を進めていくことにより連続生産に適し
た液圧拡管装置を実現することが出来る。また作業工程
を分担している為各々の機構もシンプルになり、整備性
も良好で、装置全体も安価に製造することが可能とな
る。

【００２３】図７に他の熱交換器用液圧拡管システムを
示す。このシステムは、図６に示すシステムの変型であ
って、概して着脱ステーションＡおよび拡管ステーショ
ンＢを上段に配置し、フレア加工ステーションＣおよび
エアーブローステーションＤを下段に配置している。さ
らに着脱ステーションＡでは熱交換器１４を２枚重ねし
て着脱し、拡管ステーションＢをＢ1、Ｂ2の2つのステ
ーションに分割して、で上下に組み合わせて配置する着
脱ステーションＡ、二列の熱交換器に対し上段Ｂ1ステ
ーション、Ｂ2ステーションにてそれぞれ下側、上側の
熱交換器に対してを順に拡管を行い、下段のＣステーシ
ョンにてフレア加工、Ｄステーションにて残留水分の除
去を実施するものである。これにより一列、二列間の熱
交換器のパターン変更にも対応可能な液圧シール機構を
一列同様安価に製造することが出来る。また熱交換器の
搬出、搬入ステーションを別にするなど各作業ステーシ
ョンの配置を自由に変更することにより熱交換器の製作
ラインや設備の設置スペースなどに適した構造の液圧拡
管装置を実現することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の実施により
以下の効果を得ることが出来る。

【００２５】（１）本発明の液圧拡管装置によれば、伝
熱管の外周面を弾性円筒体でシールする為、内面溝付管
でもシールが完全に行え信頼性の高い拡管が可能とな
る。

【００２６】（２）また、液圧シール構造がシンプルで
あるため、細径の伝熱管の場合や、複数の伝熱管を同時
に拡管する場合にも安価な拡管装置を提供できる。

【００２７】（３）また液圧ノズル側とその液圧ノズル
を電熱管に挿入する押圧手段との間に着脱可能な継ぎ手
を設けたので、熱交換器の伝熱管挿入パターンに従った
変更可能とすることで、液圧シール用弾性体の損傷を防
止することが出来る。

【００２８】（４）本発明の液圧拡管システムによれ
ば、熱交換器製作作業を分担することにより、安価に、
生産性にも優れた装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液圧拡管装置の圧力シール機構（作動
前）を示す図である。

【図２】本発明の液圧拡管装置の圧力シール機構（作動
時）を示す図である。

【図３】押圧シリンダを接続した液圧拡管装置を示す図
である。

【図４】押圧シリンダをはずした液圧拡管装置を示す図
である。

【図５】本発明の液圧拡管装置を採用した液圧拡管シス
テムの斜視図である。

【図６】図５に示す液圧拡管システムの動作説明図であ
る。

【図７】別の液圧拡管システムの動作説明図である。

【図８】全部のクロスフィンの穴に伝熱管を取り付けた
熱交換器を示す図である。

【図９】クロスフィンの穴の一部に伝熱管を取り付けな
い熱交換器を示す図である。

【符号の説明】

１ 伝熱管 ２ フィン ３ 液圧ノズル ４ 液体通路 ５ 弾性円筒体 ６ 剛性円筒体 １０ ねじブロック体 １１ 押圧シリンダ １２ 継手 １４ 熱交換器 １５ ウォーキングビーム １６ エレベータ １７ 搬送コンベア Ａ 着脱ステーション Ｂ，Ｂ1，Ｂ2 拡管ステーション Ｃ フレア加工ステーション Ｄ エアブローステーション

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉賀野 満 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 (72)発明者 国方 優 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 (72)発明者 朝倉 靖三 静岡県清水市堀込25番地 有限会社 朝倉 製作所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縁を立ち上げたカラー穴を有し積層され
   た複数の薄板状フィンと該カラー穴を貫通した伝熱管と
   を密着させるように該伝熱管を拡管する熱交換器用液圧
   拡管装置において、伝熱管の穴の端部に先端を挿入する
   液圧ノズルと、伝熱管の端部外周にほぼ接する内径を有
   する弾性円筒体と、この弾性円筒体の後端に前端を接し
   軸心部に液圧ノズル後部を気密に取り付けた剛性円筒体
   と、弾性円筒体および剛性円筒体を収納しかつ剛性円筒
   体を摺動自在に保持するブロックと、このブロックおよ
   び剛性円筒体にそれぞれに形成され液圧ノズルの液穴に
   通じる液穴と、ブロックと剛性円筒体との間を気密にし
   ブロックの液穴より後方に設けられたシール部材と、剛
   性円筒体をその軸方向に押圧する押圧手段とから構成し
   たことを特徴とする熱交換器用液圧拡管装置。
2. 【請求項２】 縁を立ち上げたカラー穴を有し積層され
   た複数の薄板状フィンと該カラー穴を貫通した伝熱管と
   を密着させるように該伝熱管を拡管する熱交換器用液圧
   拡管装置において、伝熱管の穴の端部に先端を挿入する
   液圧ノズルと、伝熱管の端部外周にほぼ接する内径を有
   する弾性円筒体と、この弾性円筒体の後端に前端を接し
   軸心部に液圧ノズル後部を気密に取り付けた剛性円筒体
   と、弾性円筒体および剛性円筒体を収納しかつ剛性円筒
   体を摺動自在に保持するブロックと、剛性円筒体をその
   軸方向に押圧する押圧手段とから構成し、かつ液圧ノズ
   ルの液穴の入口を剛性円筒体の後端部に設けたことを特
   徴とする熱交換器用液圧拡管装置。
3. 【請求項３】 前記液圧ノズルは、伝熱管の穴より若干
   小さい外径を有し、かつ先細り形状であることを特徴と
   する請求項１または２記載の熱交換器用液圧拡管装置。
4. 【請求項４】 前記剛性円筒体と前記押圧手段と接続す
   る継手を設け、この継手は前記剛性円筒体と前記押圧手
   段の間にスペーサを有することを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の熱交換器用液圧拡管装置。
5. 【請求項５】 請求項１または２に記載の熱交換器用液
   圧拡管装置を、積層したクロスフィンを取り付けたＵ字
   形状の伝熱管の各端に対応するように並列配置し、各伝
   熱管を拡管する拡管ステーションと、拡管された伝熱管
   端部にポンチを圧入してろう付のためのフレア加工を行
   うフレア加工ステーションと、拡管時に伝熱管内部に入
   って残留した液を除去する液除去ステーションと、拡管
   ステーション、フレア加工ステーションおよび液除去ス
   テーションに順次にクロスフィンを取り付けたＵ字形状
   の伝熱管を搬送する搬送手段とから構成したことを特徴
   とする熱交換器用液圧拡管システム。