JPH11104768A

JPH11104768A - 熱交換器用チューブの製造装置

Info

Publication number: JPH11104768A
Application number: JP26455097A
Authority: JP
Inventors: Soichi Kato; 宗一加藤; Muneo Sakurada; 宗夫桜田; Shin Kurihara; 慎栗原; Sadao Haitani; 貞男灰谷; Takashi Sugita; 隆司杉田; Katsuji Akiyama; 勝司秋山; Takafumi Umehara; 孝文梅原
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1999-04-20

Abstract

(57)【要約】【目的】成形用の各種調整を行っても、チューブ素材
の送り速度を容易に調整可能に行うことができ、チュー
ブ切断長さの精度を十分に確保できる熱交換器用チュー
ブの製造装置を提供する。【構成】平帯状のチューブ素材Ｐを、複数の対向配置
されたロール１５Ａ〜１５Ｇ間を通過させて、順次、チ
ューブ内の媒体流路を区画するビードを備えた偏平管状
に形成するとともに、所定長さに切断して、多数のチュ
ーブ部品を製作する熱交換器用チューブの製造装置にお
いて、複数の対向配置されたロールのうち、最終ロール
１５Ｇ又は仕上げ用のサイジングロールのチューブ素材
との接触面における面粗さを、他のロールの面粗さより
も粗く形成した。また、最終ロール１５Ｇ又は仕上げ用
のサイジングロールの加工速度を、他のロールの加工速
度よりも大きく設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平帯状のチューブ
素材を、ロール成形により、断面形状を所定の偏平チュ
ーブ状に形成し、所定長さに裁断して、多数の熱交換器
用チューブを製作する製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱交換器として、フィンを介し
て複数のチューブを積層するとともに、これらのチュー
ブの各端部をヘッダパイプに連通接続して構成されたパ
ラレルフロータイプの熱交換器が知られている。この熱
交換器は、熱交換用の媒体がヘッダパイプに設けられた
出入口継手間で、チューブを介して、複数回蛇行しなが
ら通流され、このチューブ通流過程で大気と熱交換する
ように構成されている。

【０００３】尚、この熱交換器の製造は、チューブ、フ
ィン、ヘッダタンク、サイドプレート、及び出口継手、
入口継手等の各部品を、それぞれ別個に製作し、これら
の所要部品を仮組みして仮組み体とし、この仮組み体
を、炉中で、一体にろう付けして、製造されている。

【０００４】熱交換器のチューブは、熱交換の主体とな
る重要な役割を果たしており、所定の設計通りの十分な
寸法精度で製作する必要があるとともに、比較的に多数
の同一形状のチューブを、一つの熱交換器に必要として
いるので、長尺材を所定のチューブ状の同一断面形状に
形成し、同一長さに切断することにより、チューブ部品
として、効率的に多数生産している。

【０００５】すなわち、金属製の平帯（ベルト）状のチ
ューブ素材をロール成形工程（coldroll forming）によ
り、その断面形状をチューブ用の扁平管形状に成形し、
次に、切断工程により、同一のチューブ長さに切断し、
更に、最終的なろう付け工程により、チューブ要部をろ
う付けして、チューブとして完成している。

【０００６】また、近年、チューブ内部の媒体流路を、
複数に区画するビードをチューブに一体に形成し、この
ビードによってチューブの熱交換性や耐圧性を向上させ
ているが、このビードを形成するビード成形工程も、ロ
ール成形の手法を用いるとともに、通常、偏平チューブ
成形工程の以前に設けられている。

【０００７】これらのロール成形工程は、それぞれ所定
の形状を備え、適宜配置された複数の回転ロールの間
を、チューブ素材が通過することによってなされてい
る。

【０００８】そして、このチューブ素材の送給速度は、
単位時間当たりの製作個数に、直接的に関係するので、
十分な成形性が確保できるならば、可能な限り高い送給
速度に設定するようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ロール成形
機を用いる熱交換器用チューブの製造装置において、そ
の切断チューブ長さ寸法精度と、チューブ形状の精度と
を、両立させて調整することが困難であるという不都合
が生じていた。

【００１０】すなわち、上述したように、チューブ素材
を所定のチューブ形状に成形するために、ロール径の変
更による調整や、ロール軸間距離の増減による調整等の
ような各種の調整を行うと、微妙にチューブ素材の送給
速度が変化して、切断チューブ長さの寸法精度を一定に
確保することが困難である。他方、チューブ素材の送給
速度を一定にするために、各ロールの設定を変更する
と、チューブ形状に悪影響を与えてしまう。

【００１１】また、これらの調整は、経験的に行われて
おり、熟練者であっても、調整に手間が掛かるという不
都合がある。

【００１２】特に、各種の要因が互いに影響しあって、
同一のチューブ素材を用いていても、製造途中に適正形
状の許容範囲にあっても、送給速度が変動したりするの
で、切断長さ寸法の精度を十分に確保することが困難で
あった。

【００１３】そこで、本発明は、成形用の各種調整を行
っても、チューブ素材の送り速度を容易に調整可能に行
うことができ、チューブ切断長さの精度を十分に確保で
きる熱交換器用チューブの製造装置を提供することを目
的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、平帯状のチュ
ーブ素材を、複数の対向配置されたロール間を通過させ
て、順次、チューブ内の媒体流路を区画するビードを備
えた偏平管状に形成するとともに、所定長さに切断し
て、多数のチューブ部品を製作する熱交換器用チューブ
の製造装置において、前記複数の対向配置されたロール
のうち、最終ロール又は仕上げ用のサイジングロールの
チューブ素材との接触面における面粗さを、他のロール
の面粗さよりも粗く形成した構成の熱交換器用チューブ
の製造装置である。

【００１５】このように、最終ロール又は仕上げ用のサ
イジングロールのチューブ素材との接触面における面粗
さを、他のロールの面粗さよりも粗く形成すると、最終
ロール又はサイジングロールの摩擦係数が、他のロール
よりも大きくなって、最終ロール又はサイジングロール
によるチューブ素材の送給に対する影響力が他のロール
よりも大きくなるので、最終ロール又はサイジングロー
ルの回転速度の調整のみで、容易にチューブ素材の送給
速度を制御でき、後段の切断機の切断動作に応じた最適
な送給速度に安定化できる。その結果、チューブ素材の
送り速度を容易に調整可能に行うことができ、チューブ
切断長さの精度を十分に確保することができる。

【００１６】このチューブ切断長さの精度の確保は、最
終ロール又は仕上げ用のサイジングロールの加工速度
を、他のロールの加工速度よりも大きく設定した場合に
顕著になされるようになる。尚、加工速度を大きくする
設定は、例えば外径を大きくしたり、また、回転速度を
大きくすることにより行われる。このように、加工速度
を大きく設定して、当該ロールでチューブ素材にテンシ
ョンを掛けつつ成形が行われるようにして、スムーズな
送給と良好な成形性を確保するようにしている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の具体例を図面に
基いて詳細に説明する。

【００１８】本例の熱交換器１は、図１に示すように、
主に、フィン５，５を介装して、互いに平行に積層した
複数のチューブ２，２と、これらのチューブ２，２の両
端に配設したヘッダパイプ３，４とから構成されてい
る。

【００１９】また、各ヘッダパイプ３，４は、円管状に
形成され、それぞれ上下の端部開口が盲キャップ６で閉
鎖され、内部は所定部位に配設した仕切板７，７で仕切
られ、更に、その所定箇所には、媒体を内部に取り入れ
る入口継手３ａと、媒体を外部に排出する出口継手４ａ
が設けらている。更に、各ヘッダパイプ３，４の長手方
向に亘っては、所定の間隔でチューブ孔９，９が形成さ
れ、これらのチューブ孔９，９に、チューブ２，２の各
端部を挿入し、各部位をろう付けして、各ヘッダパイプ
３，４にチューブ２，２が固着されている。

【００２０】尚、チューブ２，２層の上下には、サイド
プレート８が配置され、その端部が各ヘッダパイプ３，
４にそれぞれ固定されており、このサイドプレート８に
よって、熱交換器１の構造的強度を補強するとともに、
チューブ２を保護している。

【００２１】このように、本例の熱交換器１が構成され
ているので、入口継手３ａから取り入れられた媒体は、
所定のチューブ群単位で各ヘッダパイプ３，４を往復す
るように複数回蛇行して通流され、各チューブ２を通過
しながら外部と熱交換し、出口継手４ａから排出され
る。また、チューブ２及びサイドプレート８の間に介装
したフィン５によって、熱交換面積を増大しているの
で、熱交換効率を促進できるようにしている。

【００２２】このように熱交換の主要部となるチューブ
２は、図２に示すように、その横断面形状が互いに平行
平面部を有する長円形状に形成され、内部を通流する媒
体の流量効率や熱交換効率に最適な所定高さ及び幅が設
定されており、内部流路を複数に区画するビード２１，
２１を一体に備えている。

【００２３】また、このチューブ２は、薄板状の熱伝導
性及び成形性やろう付け性が良好なアルミ合金製のブレ
ージングシートを、原チューブ素材に用いて、製作され
ている。

【００２４】すなわち、このチューブ２は、所定幅のチ
ューブ素材を、その幅方向の中央で、所定の曲率を維持
しながら折り曲げて長円形状に形成し、その折曲げて対
向した両端部を接合して製作されている。

【００２５】尚、同図中において、２２は接合部、２３
は折り曲げ部、２４は、ビード２１，２１によって区画
された媒体流路であって、これらのビード２１，２１の
形成加工、接合部２２，２２の形成加工、及び折り曲げ
部２３の折り曲げ加工は、後述するように、ロール成形
によって行われる。

【００２６】そして、図３に示すように、このようなチ
ューブを製作するチューブ製造装置１１は、チューブの
チューブ素材Ｐを連続的に供給する供給部１２と、送給
されたチューブ素材Ｐを、幅方向に変形加工し、順次、
ビード２１、接合部２２を形成し、所定に折り曲げ加工
するロール成形機１３と、成形したチューブ素材Ｐを長
手方向の所定長さに切断する切断機１４とから構成され
ている。

【００２７】すなわち、このチューブ素材Ｐをベルト状
チューブ素材として、ドラム体に巻回して供給部１２に
格納し、このドラム体を巻戻すことにより、供給部１２
から、チューブ素材Ｐを連続的に送給し、まず、ロール
成形機１３により、断面形状を所定の偏平チューブ状に
成形し、次に、切断機１４により、長手方向の所定長さ
に切断して、チューブ部品として製作している。

【００２８】尚、このチューブ部品をろう付けして、チ
ューブとして完成する工程は、他の部品のろう付けと同
時に行われるものであり、このろう付けを施して熱交換
器１が完成される。すなわち、チューブ部品や他の主要
部品を仮組みし、この仮組み体を、炉中で、一体にろう
付けしている。

【００２９】このロール成形機１３は、送給方向に沿っ
た直線状の上流から下流に、順次、所定の対向角度に配
置され、所定に回転駆動される複数のロール１５Ａ〜１
５Ｇ群から構成され、徐々にチューブ素材Ｐを幅方向に
変形させて、最終的に上述したように、その横断面形状
を、互いに平行な平面部を有する長円形状に変形させて
いる。

【００３０】すなわち、各ロールによる成形段階におけ
るチューブ素材Ｐの状態は、ビードが形成された後、図
４（１）〜（４）に示すように、チューブ素材Ｐは、そ
の幅方向の略中央部が折曲げ起点となり、次第に、該中
央部に所定の半径を維持させながら、折曲げ角度が増大
して、チューブ素材Ｐの幅方向の両端部が互いに当接さ
れ、最終的に、内部に流路を有した所定のチューブ形状
に成形される。

【００３１】尚、図５に示すように、このチューブ成形
の以前に、同様なロール成形の手法を用いて、上述した
ように、予め長手方向に連続した突出形状やスポット的
な円状のビードを成形するロール成形機１６が設けら
れ、このロール成形機１６の各ロール１７Ａ〜１７Ｃに
よって、チューブ素材Ｐの所定箇所にビードを形成し、
チューブ完成後に該ビードによってチューブ内部流路を
複数に区画したり、流路を通過する媒体に乱流を生じさ
せるようにして、チューブ自体の熱交換性や耐圧性の向
上を図っている。

【００３２】また、この成形経路の適宜箇所には、図示
を省略したが、各段階においてそれぞれチューブ素材Ｐ
が所定形状に成形され、残留応力等でねじれたり、異形
に変形したりすることを防止する矯正用のロールも設け
られている。

【００３３】そして、このロール成形機１３の直後に
は、切断機１４が配設され、この切断機１４は、前段の
ロール成形機１３に同調して動作し、移送方向に直交し
た方向に、主として高速動作するカッターを用いて構成
され、送給されたチューブ素材Ｐを、チューブ２として
常に同一な長さに切断するようにしている。

【００３４】更に、本例においては、ロール成形機１３
における最終ロール１５Ｇのチューブ素材Ｐに対する把
握力を高めて、この最終ロール１５Ｇによるチューブ素
材Ｐの送給速度に対する十分な制御性を確保できるよう
にしている。

【００３５】すなわち、少なくとも、本例の切断機１４
側には、チューブ素材Ｐの送給速度に影響を与える程度
に所定動力によって回転駆動されるロールは、設けられ
ておらず、且つ、該チューブ素材Ｐの送給経路におい
て、切断機１４の直前に位置するロール成形機１３側の
ロール、つまり、成形機１３における最後尾のロールを
最終ロール１５Ｇとしている。

【００３６】そして、この最終ロール１５Ｇは、所定の
動力により回転駆動され、その回転速度が調節可能に設
けられており、且つ、この最終ロール１５Ｇのチューブ
素材Ｐと接触するロール外周面は、チューブ素材Ｐの表
面を損傷させない程度で、且つ、前段に配設された各ロ
ールの外周面よりも、その面粗さが粗く設定されてい
る。

【００３７】従って、このように各ロールの面粗さのバ
ランスが設定され、最終ロール１５Ｇの摩擦係数を、前
段の他のロールよりも高く設定したことにより、最終ロ
ール１５Ｇによるチューブ素材Ｐの送給速度に対する影
響力を他のロール１５Ａ〜１５Ｆよりも大きくしている
ので、最終ロール１５Ｇの回転速度の調整のみで、チュ
ーブ素材Ｐの送給速度を容易に制御でき、後段の切断機
１４の切断動作に応じた最適な送給速度に安定化するこ
とができる。

【００３８】尚、本例においては、動力駆動される最終
ロールに本発明を実施したが、これに限らず、送給され
るチューブ素材に従動するロールを最終ロールとして、
別途本例の最終ロールに相当する面粗さが粗く設定され
ているロールを、仕上げ用のサイジングロールとして、
前記最終ロールの前又は後に適宜設けるようにしてもよ
い。

【００３９】また、最終ロール又は仕上げ用のサイジン
グロールの加工速度を、他のロールの加工速度よりも大
きく設定すると、チューブ切断長さの精度の確保が一層
顕著になされるようになる。尚、加工速度を大きくする
設定は、例えば外径を大きくしたり、また、回転速度を
大きくすることにより行われる。このように、加工速度
を大きく設定して、当該ロールでチューブ素材にテンシ
ョンを掛けつつ成形が行われるようにして、スムーズな
送給と良好な成形性を確保することができる。

【００４０】以上説明したように、本例の複数の各成形
専用のロールを用いて、熱交換器用チューブを製作する
製造装置においては、各ロールの接触面における面粗さ
を、最終ロールの面粗さが最大になるように設定し、最
終ロールの回転速度を調節可能に設けたことにより、該
最終ロールの調節のみで、容易にチューブ長さを一定に
維持することが可能となる。

【００４１】すなわち、チューブ用のチューブ素材の送
給速度を、チューブ成形用の各種調整を行ったり、該送
給速度が予期しない要因によって製造途中に変動して
も、最終ロールの調整のみで、安定して容易に所定値を
維持できる。

【００４２】また、簡易な調整で、十分なチューブ長さ
の寸法精度を確保できるので、部品としての品質やコア
組み付け性を向上できるとともに、より自動化に適合
し、コスト削減を図ることができる。

【００４３】また、チューブ端部の追加加工を行う場合
にも、チューブ長さ寸法精度を十分に確保できるので、
この追加加工による意図した通りの効果を発揮すること
が可能となるとともに、より精度が要求される高度な追
加加工に対応することもできる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、平帯状
のチューブ素材を、複数の対向配置されたロール間を通
過させて、順次、チューブ内の媒体流路を区画するビー
ドを備えた偏平管状に形成するとともに、所定長さに切
断して、多数のチューブ部品を製作する熱交換器用チュ
ーブの製造装置において、前記複数の対向配置されたロ
ールのうち、最終ロール又は仕上げ用のサイジングロー
ルのチューブ素材との接触面における面粗さを、他のロ
ールの面粗さよりも粗く形成した構成の熱交換器用チュ
ーブの製造装置である。

【００４５】このように、最終ロール又は仕上げ用のサ
イジングロールのチューブ素材との接触面における面粗
さを、他のロールの面粗さよりも粗く形成すると、最終
ロール又はサイジングロールの摩擦係数が、他のロール
よりも大きくなって、最終ロール又はサイジングロール
によるチューブ素材の送給に対する影響力が他のロール
よりも大きくなるので、最終ロール又はサイジングロー
ルの回転速度の調整のみで、容易にチューブ素材の送給
速度を制御でき、後段の切断機の切断動作に応じた最適
な送給速度に安定化できる。その結果、チューブ素材の
送り速度を容易に調整可能に行うことができ、チューブ
切断長さの精度を十分に確保することができる。

【００４６】このチューブ切断長さの精度の確保は、最
終ロール又は仕上げ用のサイジングロールの加工速度
を、他のロールの加工速度よりも大きく設定した場合に
顕著になされるようになる。

【００４７】このように、本発明によれば、成形用の各
種調整を行っても、チューブ素材の送り速度を容易に調
整可能に行うことができ、チューブ切断長さの精度を十
分に確保できる熱交換器用チューブの製造装置を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体例に係り、熱交換器を示す正面図
である。

【図２】本具体例に係り、熱交換器用チューブを示すの
横断面図である。

【図３】本例に係り、熱交換器用チューブの製造装置に
おける概略全体構成を示す側面図である。

【図４】本例に係り、（１）〜（４）は、チューブ成形
工程の各段階を示す図３中の（Ｉ）〜（ＶＩ）矢視図で
ある。

【図５】本例に係り、ビード成形工程を示す図３中の
（Ｖ）矢視図である。

【符合の説明】

１熱交換器２チューブ３ヘッダパイプ３ａ入口継手４ヘッダパイプ４ａ出口継手５フィン６キャップ７仕切板８サイドプレート９チューブ孔１１チューブ製造装置１２供給部１３ロール成形機１４切断機１５Ａ〜１５Ｇ折曲げ成形ロール１６ビード及び接合部のロール成形機１７Ａ〜１７Ｃ成形ロール２１ビード２２接合部２３折り曲げ部２４分割流路Ｐチューブ素材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者灰谷貞男埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地株式会社ゼクセル江南工場内 (72)発明者杉田隆司埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地株式会社ゼクセル江南工場内 (72)発明者秋山勝司埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地株式会社ゼクセル江南工場内 (72)発明者梅原孝文埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地株式会社ゼクセル江南工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平帯状のチューブ素材を、複数の対向配
置されたロール間を通過させて、順次、チューブ内の媒
体流路を区画するビードを備えた偏平管状に形成すると
ともに、所定長さに切断して、多数のチューブ部品を製
作する熱交換器用チューブの製造装置において、前記複数の対向配置されたロールのうち、最終ロール又
は仕上げ用のサイジングロールのチューブ素材との接触
面における面粗さを、他のロールの面粗さよりも粗く形
成したことを特徴とする熱交換器用チューブの製造装
置。
【請求項２】前記最終ロール又は仕上げ用のサイジン
グロールでの加工速度を、他のロールの加工速度よりも
大きく設定したことを特徴とする請求項１記載の熱交換
器用チューブの製造装置。
【請求項３】前記最終ロール又は仕上げ用のサイジン
グロールの外径を他のロールの外径よりも大きくして、
最終ロール又は仕上げ用のサイジングロールでの加工速
度を、他のロールの加工速度よりも大きく設定したこと
設定したことを特徴とする請求項２記載の熱交換器用チ
ューブの製造装置。
【請求項４】前記最終ロール又は仕上げ用のサイジン
グロールの回転速度を他のロールの回転速度よりも大き
くして、最終ロール又は仕上げ用のサイジングロールで
の加工速度を、他のロールの加工速度よりも大きく設定
したことを特徴とする請求項２記載の熱交換器用チュー
ブの製造装置。