JPS63183737A - プレートフイン型熱交換器のチューブを拡径し釣鐘状端部を形成する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、プレートフィン型熱交換器のコイルに係り、
更に詳細には寸法を制御し得るようプレートフィン型熱
交換器のコイルをベリング及びエキスパンディングする
方法及び装置に係る。

従来の技術 プレートフィン型熱交換器のコイルは、一般に、冷媒チ
ューブやヘアピンチューブを受入れるための横方向に互
いに隔置された孔を有する複数個の平坦で互いに平行な
プレートを有するよう構成されている。プレートフィン
束の端部には比較的重い材料よりなるチューブシートが
配置され、ヘアピンチューブの開口端がそれにはんだ付
やろう付などにより固定されたＵ形の復帰湾曲管により
、一方のチューブシートに近接した位置にて互いに流体
的に接続されている。コイルが冷凍システムに組込まれ
る場合には、冷媒がヘアピンチューブに流され、冷却又
は加熱されるべき空気がプレートフィンを越えて流され
、これにより熱伝達が行われる。

一般にチューブの圧縮エキスパンディングは、ヘアピン
チューブの開口端にチューブエキスパンディングロッド
を挿通し、チューブをベリングすることにより行われる
。圧縮エキスパンディング中にはエキスバンディング工
具が押込まれる際にチューブがプレートフィン等より抜
出すことを防止すべく、チューブに当接して裏当てプレ
ートが配置される。かかる保持作用により、チューブは
それらが工具によって半径方向外方へ拡径される際に後
方へ圧縮される。このことによりチューブが収縮せしめ
られ、そのため各チューブの軸線方向長さが最終組立状
態に於て大きく異なることがある。チューブの長さが相
違することにより、チューブのベリングが困難になり、
またチューブの端部に不均一な又は整合状態の悪いベル
（拡径部）が形成される。従って復帰湾曲管がベル（拡
径部）内に適正に嵌入せず、そのためかかる重要な領域
に比較的弱いか不完全なはんだ付連結部やろう付連結部
が形成される。またベル形の端部が不均一であると、ろ
う付やはんだ付を自動化することが困難である。

チューブのベルの形成及びそれに復帰湾曲管を連結する
ことを容易ならしめるべく、当技術分野に於てはヘアピ
ンチューブの開口端を隣接するチューブシートよりかな
り離れた位置に配置することが従来より一般に行われて
いる。チューブの長さに余裕があることにより、チュー
ブシートに干渉することなく各ベルに復帰湾曲部を十分
な深さにまで挿入することができる。しかし拡径部とチ
ューブシートとの間のチューブの支持されていない部分
は熱交換器のうち最も脆弱な部分である。

静圧試験により、流体回路はそれが高い内部応力に曝さ
れるとかかる領域に於て破損することが解った。熱交換
器が弱くなること以上に、チューブの長さが長くなるこ
とによって高価な材料が浪費され、従って各熱交換器の
コストが増大する。更にチューブの長さが長くなること
により、熱交換器をコンパクトにすること（ルームニア
コンディショナの場合には最も重要な問題である）が困
難になる。

プレートフィン型熱交換器の静圧破損に対する強度を改
善すべく、米国特許第４，５８４，７６５号に詳細に記
載されている如く、ヘアピンチューブをフィンバックユ
ニットに引張りエキスパンディングする技術が開発され
た。この従来の技術は先ずスプリットコレット及びビン
構造体によりベリングされ、しかる後エキスパンディン
グされた３列のコイルに対して行われていた。熱交換器
のチューブの列が互いに近接しているので、形成される
μルは単純で一つの直径しか有しないベルであり、かか
るベルに対し予めろうが付けられた復帰湾曲管が挿入さ
れていた。更に熱交換器のチューブ列が互いに近接して
いるので、チューブクランプ装置のジョ一部材は比較的
長く且薄い部材であった。しかしかかる長く且薄いジョ
一部材はエキスパンディング工程中に湾曲した。更に単
一直径のベルは超音波はんだ付に適しておらず、予めろ
うが付けられた復帰湾曲管を使用せざるを得なかった。

かくして超音波はんだ付を採用するためには、ベルの直
径が増大されなければならず、このことにより互いに隣
接するチューブの間の空間が更に小さくなり、その結果
ジョ一部材は更に一層薄くされなければならず、水平方
向に更に一層湾曲し易くなる。

かくして復帰湾曲管を超音波はんだ付又はろう付するに
適したプレートフィンコイルをベリングし引張りエキス
パンディングする単純な装置が必要とされている。

発明の概要 本発明の一つの目的は、プレートフィン型熱交換器の製
造を単純化することである。

本発明の他の一つの目的は、復帰湾曲管を自動ろう付又
は超音波はんだ付するに適したプレートフィン型熱交換
器のコイルをベリングし、しかる後引張りエキスパンデ
ィングすることである。

本発明の更に他の一つの目的は、全てのベルが同一の形
態及び高さを有する一様な寸法のプレートフィン型熱交
換器を提供することである。

本発明の更に他の一つの目的は、プレートフィン型熱交
換器のコイルをベリングし引張りエキスパンディングす
る改良された自動化された装置を提供することである。

本発明の更に他の一つの目的は、チューブシートとチュ
ーブシートとの間の寸法を正確に制御することである。

これらの目的及び他の目的は、超音波はんだ付に適した
プレートフィン型熱交換器のコイルをベリングし、しか
る後これを引張りエキスパンディングする本発明の方法
及び装置によって達成される。本発明の方法は、長さの
異なるヘアピンチューブの端部が一様になるようコイル
よりチューブを所定距離延在させ、チューブシートを越
える所望の距離に亘リフインバックを圧縮し、チューブ
シートを越える所望の距離の位置にてチューブをクラン
プし、所定の速度にてベリング装置を駆動して所定の距
離の位置にベルを形成し、ベリング装置を除去し、チュ
ーブのクランプ状態を解除し、所望の距離の部分がフィ
ンパック内に位置するよう圧縮されたフィンバックを延
在させてベルをチューブシート内に着座させ、ベルが形
成されたフィンバックをエキスパンディングステーショ
ンへ搬送し、ヘアピンチューブを付勢されたレシーバ内
に支持してベルをベルリテーナ内に調節し、ベルリテー
ナ内にてベルをクランプし、チューブを引張り拡径にて
エキスパンディングすることヲ含んでいる。

また本願に於ては、フィンバックを圧縮して所望の延在
領域を与えるヘアピンチューブレシーバと、所望の延在
領域と締嵌め係合する把持装置とを有するベリングステ
ーションと、ベルが形成さた端部を分割型のベル保持装
置内へ付勢してベルを保持するヘアピンチューブレシー
バと、チューブを引張り拡径にてエキスパンディングす
るエキスパンディング装置とを含むエキスパンディング
ステーションとを含むベリング及び引張りエキスパンデ
ィング装置が開示される。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

実施例 添付の第１図に種々の部材が本発明に従って使用される
プレートフィン型熱交換器組立装置１０の一部が図示さ
れている。本明細書に於てはプレートフィンコイル製造
装置の実施例をベリングステーション１１及びエキスパ
ンディングステーション１２について説明する。プレー
トフィン型熱交換器２０はベリングステーション１１に
到達する前に挿通ステーション（図示せず）に於て部分
的に組立てられる。添付の図より明らかである如く、プ
レートフィン型熱交換器は複数個のフィン２６とボトム
チューブシート２４とトップチューブシート２２とを有
している。湾曲端部３２及び脚部３４を有するヘアピン
チューブ２８が、その脚部がフィン東全体及びチューブ
シート２４を貫通してチューブシート２２まで延在し、
またチューブシート２２を越えて延在して延在部３６を
郭定するよう配列される。ヘアピンチューブはフィン及
びチューブシートに所定の配列にて設けられた孔に図示
の位置まで物理的に挿通される。

チューブベリングステーション１１は、ベリング工具支
持プラットフォーム１８に装着され液圧式に駆動される
複数個のベリング工具１４を含んでいる。プラットフォ
ーム１８は、ヘアピンチューブの開口端がベリング工具
１４と整合されるよう、プレートフィン型熱交換器をベ
リングステーション内に割出す機能を果す。この特定の
実施例に於ては、プレートフィン型熱交換器は単一列の
アルミニウムコイルであり、従ってベリング工具１４は
一つの工程にて列全体のコイルをベリングすることがで
きる。更にベリングステーション１１はばね荷重が与え
られた複数個のヘアピンチューブレシーバ７６を含んで
おり、該レシーバは分割ブロック型のチューブクランプ
３８を貫通してヘアピンチューブ２８を押圧する。ヘア
ピンチューブレシーバ７６は各ヘアピンチューブ２８の
長さが相互に相違する場合にも全てのチューブの端部が
一様になることを確保する。更に第１図の二キスバンデ
ィングステーション１２は支持プラットフォーム１９に
装着され液圧式に駆動される複数個のプレットロッド１
６を含んでいる。ベリングステーションの場合と同様、
ブレット支持プラットフォーム１９は、チューブが後述
の如くフィン及びチューブシート内へ拡径されるよう、
ベルが形成されたプレートフィン型熱交換器２０を二キ
スバンディングステーション１２内に割出す機能を果す
。ばね荷重が与えられたエキスパンディングリテーナ７
７がヘアピンチューブの復帰湾曲部３２のすぐ背後にて
エキスパンディングステーション１２に配置されている
。

第２図乃至第４図には第１図に示されたベリングステー
ション１１が詳細に示されている。ベリング工具１４は
ベルガイド４２によりヘアピンチューブ２８の延在部３
６の開口端と接触する位置に案内され、５゜ヘアピンチ
ューブレシーバ７６は固定部７６゛と可動部７６”とを
含んでいる。ヘアピンチューブレシーバのこれら二つの
部分はばね手段４６により互いに接続されている。可動
部７６”は・＼アピンチューブ２８の復帰湾曲部３２と
密に係合するＵ形のホールダ７５を含んでいる。

リセス３９及び把持領域４０を有する分割ブロック型の
千１−ブクランプ３８がベリング工程中ヘアピンチュー
ブをクランプするようになっている。

まずプレートフィン型熱交換器２０がベリングステーシ
ョン１１内へ割出されると、脚部３４が分割ブロック型
チューブクランプ３８に挿通され、これによりチューブ
の端部がリードイン１３を有するベリング工具１１４と
整合れた位置に位置決めされ、またトップチューブシー
ト２２がチューブクランプ３８の後面に対し押付けられ
るよう、ヘアピンチュープレ／−バの可動部７６”がヘ
アピンチューブ２８を駆動する。かくして分割ブロック
型のチューブクランプ３８の把持領域４０がへアピンチ
ューブの延在部３６の表面を把持するよう、プレートフ
ィン型熱交換器のフィン２６及びチューブシート２４．
２２が圧縮される。チューブクランプ３８が締められ、
これによりチューブに僅かに締嵌め嵌合してチューブに
確実なりランプ力を与えるようになると、ベリング工具
１４が延在部３６内へ押込まれ、これにより超音波はん
だ付を行なうに必要な所望の三直径のベルが形成される
。

ベルが形成されると、ベリング工具１４に対する液圧が
解除され、ベリング工具はチューブより離れる方向へ移
動し、チューブクランプ３８のヘアピンチューブに対す
る把持力が解放される。ベルが形成されたプレートフィ
ン型熱交換器２ｏは次いでエキスパンディングステーシ
ョン内へ割出される。

プレートフィン型熱交換器２０はベリングステーション
１１より出るとエキスパンディングステーション１２内
に割出される。更に圧縮された状態にあったプレートフ
ィン型熱交換器２０は、第５図に示されている如く、ベ
ル部３７がトップチューブシート２２に着座するよう延
在する。かくしてベルがチューブシートに着座すること
はチューブよりベルへの遷移領域に十分な耐破裂強度を
与えるのに必要である。更にベリングステーションに於
てクランプされていた延在部３６はプレートフィン型熱
交換器内に位置するようになる。第５図に示されている
如く、エキスパンディングステーション１２の作動はベ
リングステーション１１の作動と同様である。即ち作動
に於ては、エキスパンディングリテーナ７７が分割ブロ
ック型のベルホールダ５８を貫通して延在するようヘア
ピンチューブ２８のベル部３７を押圧し、トップチュー
ブシート２２が分割ブロック型のベルホールダ５８の後
部に当接するようプレットロッド１６がベル部３７内に
配置される。分割ブロック型のベルホールダ５８はリテ
ーナ装置であってクランプ装置ではなく、従ってホール
ダはチューブに締嵌め嵌合せず、従ってプレットロッド
１６はチューブ内へ嵌入することができる。分割ブロッ
ク型のベルホールダ５８がヘアピンチューブ２８のベル
部３７に対し締付けられると、プレットロッド１６が液
圧式に駆動され、これにより引張り拡径にてチューブが
チューブシート及びフィンに対しエキスパンディングさ
れる。エキスパンディングリテーナ７７はヘアピンチュ
ーブ２８の復帰湾曲部３２と接触した状態に維持され、
これによりコイルの成長やチューブシート間の距離の変
化が生じることを阻止する。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が組込まれたプレートフィン型熱交換器
組立装置の一部を示す斜視図である。 第２図は本発明のベリング装置を示す拡大部分平面図で
ある。 第３図は第２図の線■−■に沿う断面図である。 第４図は本発明のベリング装置を示す拡大縦断面図であ
る。 第５図は本発明の引張りエキスパンディング装置を示す
拡大縦断面図である。 １０・・・プレートフィン型熱交換器組立装置、１１・
・・ベリングステーション、１２・・・エキスパンディ
ングステーション、１３・・・リードイン、１４・・・
ベリング工具、１６・・・プレットロッド、１８．１９
・・・支持プラットフォーム、２０・・・プレートフィ
ン型熱交換器、２２・・・トップチューブシート、２４
・・・ボトムチューブシート、２６・・・フィン、２８
・・・ヘアピンチューブ、３２・・・復帰湾曲部、３４
・・・脚部、３６・・・延在部、３７・・・ベル部、３
８・・・チューブクランプ、３９・・・リセス、４０・
・・把持領域。 ４２・・・ベルガイド、４６・・・ばね手段、５８・・
・ベルホールダ、７５・・・ホールダ、７６・・・ヘア
ピンチューブレシーバ、７６′・・・固定部、７６”・
・・可動部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）孔を有する二つのチューブシートの間にて互いに
   平行に隔置された孔を有する複数個のプレートフィンと
   、前記孔を貫通して延在する複数個のヘアピンチューブ
   とを有するプレートフィン型熱交換器の前記チューブの
   端部に一様な寸法の一体的なベル部を形成する方法であ
   って、前記チューブの開口端が製造工程に備えて位置決
   めされる方法にして、 前記ヘアピンチューブの前記開口端に近い側の前記チュ
   ーブシートがクランプ力を与えて前記開口端より所望の
   距離の位置にて前記チューブを保持し前記チューブをク
   ランプするクランプ装置に隣接して配置されるよう、前
   記プレートフィン型熱交換器をベリングステーションに
   配置する工程前記チューブの前記開口端より前記所望の
   距離までの範囲にて前記チューブの端部に半径方向外方
   へ拡径されたベルを形成し、しかる後クランプ力を解放
   する工程と、 前記ベルが該ベルに近い側の前記チューブシートに隣接
   して配置されるよう、前記ベルが形成されたプレートフ
   ィン型熱交換器をエキスパンディングステーションに配
   置する工程と、 前記ベルをリテーナ装置にクランプして前記ヘアピンチ
   ューブが運動することを阻止する工程と、前記チューブ
   を引張り拡径にて半径方向外方へエキスパンディングし
   て前記ベルに近い側の前記チューブシート、次いでプレ
   ートフィン、次いで他方のチューブシートに接触させる
   工程と、を含む方法。
2. （２）プレートフィン及びチューブシートを数列にて貫
   通する互いに平行なヘアピンチューブを有するプレート
   フィン型熱交換器の前記チューブを引張りエキスパンデ
   ィングする装置にして、一方の前記チューブシートに於
   ける所望の最終位置を越える所定の距離の位置に前記チ
   ューブの開口端を位置決めする割出し装置であって、前
   記所定の距離は最終の所望のベル長さと追加の所望の長
   さとの合計に等しい割出し装置と、 クランプ力を与えて前記チューブを保持するクランプ装
   置であって、前記追加の所望のベル長さの部分に沿って
   前記チューブを把持するよう構成されたクランプ装置と
   、 前記チューブの前記開口端を半径方向外方へ変形させて
   前記最終の所望のベル長さに等しい長さを有するベルを
   形成するベル形成装置と、 前記チューブの前記開口端が前記最終の所望のベル長さ
   に等しい距離だけ前記一方のチューブシートを越える位
   置に位置決めされるよう前記一方のチューブシートに隣
   接して前記ベルを着座させる着座装置と、 前記最終の所望のベル長さの部分に沿って前記ベルを保
   持し、これによりエキスパンディング工程中前記チュー
   ブをそれが軸線方向に運動しないよう拘束する拘束装置
   と、 前記ベル又はその端部を経て各チューブ内へエキスパン
   ディングブレットを挿通し、これにより前記チューブの
   壁を拡径して前記熱交換器の前記プレートフィン及び前
   記チューブシートと接触させ、エキスパンディングによ
   る力が前記ベルにより担持されるよう構成されたチュー
   ブエキスパンディング装置と、 を含む装置。