JPH11104767A

JPH11104767A - 熱交換器用チューブの製造装置

Info

Publication number: JPH11104767A
Application number: JP26459597A
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
Anticipated expiration: 2017-09-29
Also published as: JP3779447B2

Abstract

(57)【要約】【目的】成形ロールの調整を不要にして、チューブ全
長に亘って十分な成形性を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、仕上げ用のサイジングロール１５Ｇの後に、調整
移動可能なロール１８を設けた構成の熱交換器用チュー
ブの製造装置である。

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】また、このチューブ素材の送給は、基本的
に、回転駆動される各ロールによって行われており、送
給方向の上流から下流に向けて、順次、各ロールの径を
僅かに大きく設定したり、各ロールの回転速度を増加し
たりして、常にチューブ素材に引っ張り応力が加わるよ
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。

【０００９】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。

【００１０】

【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は、
チューブ部品としての全体形状を十分に確保すること、
つまりチューブ形状を精度よく形成することが困難であ
るという不都合が生じていた。

【００１１】すなわち、そのチューブ素材の成形後にお
いて、その横断面形状が適正なチューブ形状に形成され
ていても、ビード等を設けていて断面が非対称なことに
より、チューブ長手方向に反りや、曲り、ねじれ、うね
り等のような変形が生じる場合がある。とりわけ、この
ような変形が局所的に生じた場合には、そのチューブ部
品単位は不良品として使用することができない。

【００１２】また、特に、成形途中のチューブ素材は、
送給される際に生じる長手方向の引張り応力によりこれ
らの変形が緩和されており、そして、チューブ部品単位
の切断後には、この引張り応力が解除されるので、全長
形状が変形する虞があった。

【００１３】そこで、従来においては、各ローラにおけ
るロール軸線の設定やロール径の変更による調整、更に
はロール軸間距離の増減による調整等のような各種の調
整を行っている。

【００１４】しかし、これらの調整は、多数のローラを
調整するので、熟練者であっても、調整に手間が掛か
り、また、ローラ相互の影響関係も複雑であるととも
に、各種の要因が互いに影響しあうので、十分なチュー
ブ成形性を確保することは困難であった。

【００１５】そこで、本発明は、成形ローラの調整を不
要にして、チューブ全長に亘って十分な成形性を確保で
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。

【００１６】

【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、仕上げ用のサイジングロールの後
に、調整移動可能なロールを設けた構成の熱交換器用チ
ューブの製造装置である。

【００１７】このように、仕上げ用のサイジングロール
の後に調整移動可能なロールを設けているので、このロ
ールによって、チューブ素材の長手方向におけるねじれ
等のゆがみを矯正でき、チューブ全長に亘る成形性を良
好に確保することができる。

【００１８】

【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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】更に、本例においては、図６に示すよう
に、ロール成形機における成形経路の最終位置に、調整
移動可能なクロスロール１８を新たに追加して、このク
ロスロール１８によって、チューブ全長に亘って良好な
形状を確保できるようにしている。

【００３６】このクロスロール１８は、上下方向及び左
右方向に、互いに対向した２組のロールにより構成さ
れ、図示を省略した支持機構によって、任意の３次元方
向に移動可能に支持されている。

【００３７】すなわち、このクロスロール１８は、互い
に直交したロール軸線を有し、互いに対向した２組のロ
ール１９Ａ，１９Ｂにより構成され、各ロール１９Ａ，
１９Ｂの外形状は、そのチューブ素材との接触箇所にお
いて、所定のチューブ横断面における外形状になるよう
に形成されている。

【００３８】また、このクロスロール１８は、支持機構
によって、断面形状がチューブ形状に成形されたチュー
ブ素材Ｐに対して、該チューブ素材Ｐの幅方向であるＸ
方向に所定量移動したり、該チューブ形状素材の厚さ方
向であるＹ方向に所定量移動したり、該チューブ素材Ｐ
の送給方向に沿ったＺ方向に所定量移動できるようにし
ている。

【００３９】また、この支持機構によって、クロスロー
ル１８の軸間距離やロール軸線の関係も、任意に変更で
きるようにしている。すなわち、２組のロール１９Ａ，
１９Ｂにおいて、これらの組と組との間における相互の
軸間距離やロール軸線の関係を任意に設定可能にしてい
るとともに、各組のロール１９Ａ，１９Ｂ同士の軸間距
離やロール軸線の関係も任意に設定可能にしている。

【００４０】従って、このようにクロスロール１８の設
定変更のみで、該クロスロール１８よりも上流の成形ロ
ール１５Ａ〜１５Ｇ，１７Ａ〜１７Ｃの設定を変更しな
いで、このクロスロール１８によって、チューブ素材の
長手方向におけるねじれ等のゆがみを矯正でき、チュー
ブ全長に渡る成形性を良好に確保することができるもの
である。

【００４１】尚、本例においては、互いに対向した２組
のロールによって、クロスロールを構成したが、これに
限らず、多分割した多数のロールの組合せた構成として
もよく、各ロールによる、より多様で微妙な調整を行え
るようにしたり、特殊な成形性を有した素材を用いる場
合や、異形状のチューブに対応できるようにすることも
できる。

【００４２】

【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、仕上げ用のサイジングロール
の後に、調整移動可能なロールを設けた構成の熱交換器
用チューブの製造装置である。

【００４３】このように、仕上げ用のサイジングロール
の後に調整移動可能なロールを設けているので、このロ
ールによって、チューブ素材の長手方向におけるねじれ
等のゆがみを矯正でき、チューブ全長に亘る成形性を良
好に確保することができるものである。

【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。

【図６】本例に係り、クロスロールの主要部を示す図３
中の（ＶＩ）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１８クロスロール１９Ａ〜１９Ｂ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、仕上げ用のサイジングロールの後に、調整移動可能なロ
ールを設けたことを特徴とする熱交換器用チューブの製
造装置。