(57)【要約】本発明は、管群型熱交換器および類似のアッセンブリの製造に関する。本発明は、複数の比較的可撓性のチューブを所定の間隔で提供および供給し、続いてそれらを、コア構造体、たとえば熱交換器コアの製造中に、管板（４０）、バッフルまたは同様の構成要素の対応する孔に挿入するための新規な装置（１０）および方法を提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の位置で可撓性チューブの位置決めをするための装置であって、
内部に形成され、長さ方向に沿って互いに実質的に近接して配列した複数のチューブを収容するのに十分である溝と、
前記チューブを通路内にそれに沿って方向付けるように前記溝の内部に配置される複数のテーパー面とを含む表面を含み、
前記通路は、互いに対する前記チューブの所定のピッチを画定し、前記装置は、前記チューブがこれに沿って移動するとき前記チューブをその内部に取り付ける装置。
【請求項２】
前記表面の前記通路が、内部に前記チューブを十分収容できるように形成される請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記表面と接触する第２の表面をさらに含み、それによって前記チューブが前記表面と前記第２の表面との組み合わせによって収容される請求項１に記載の装置。
【請求項４】
コアアッセンブリの内部の所定の位置に可撓性チューブを挿入するための装置であって、
（ａ）１つ以上のカラム内に配列された複数の可撓性チューブを収容する容器と、
（ｂ）カラム内で前記チューブと接触し、前記チューブを位置決め装置の内部に付勢するラムと、
（ｃ）内部に形成され、長さ方向に沿って互いに実質的に近接して配列したチューブを収容するのに十分である溝と；前記チューブを通路内にそれに沿って方向付けるように前記溝の内部に配置される、複数のテーパー面とを含む表面を含む位置決め装置であって、前記通路は、互いに対する前記チューブの所定のピッチを画定し；前記装置は、前記チューブがこれに沿って移動するとき前記チューブを取り付ける前記位置決め装置と、
（ｄ）前記位置決め装置の前記通路から排出され前記コアアッセンブリに送り出されるとき、前記チューブを受け入れ支持するようにしたコンジットアッセンブリと、
（ｅ）ガイドマンドレルの作動のもとで、前記チューブと係合し前記チューブを前記コアアッセンブリに案内する複数のガイドロッドと、
を含む装置。
【請求項５】
前記コアアッセンブリが熱交換器である請求項４に記載の装置。
【請求項６】
可撓性チューブを収容する構造体の製造方法であって、
（ａ）１つ以上のカラム内に配列された複数の可撓性チューブを容器内部に配置し、
（ｂ）カラム内の前記チューブをラムと接触させて、前記チューブを位置決め装置の内部に付勢し、前記位置決め装置は、内部に形成され、長さ方向に沿って互いに実質的に近接して配列したチューブを収容するのに十分である溝と；前記チューブを通路内にそれに沿って方向付けるように前記溝の内側に配置され、複数のテーパー面とを含む表面を含み；前記通路は、互いに対する前記チューブの所定のピッチを画定し；前記装置は、前記チューブがこれに沿って移動するとき前記チューブを取り付けるものであり、
（ｄ）前記位置決め装置から送り出されるとき前記チューブをコンジットアッセンブリの内部に受け入れ、該コンジットアッセンブリは、前記位置決め装置の前記通路から排出され前記コアアッセンブリに送り出されるとき、前記チューブを受け入れ支持するようにしたものであり、
（ｅ）ガイドマンドレルの作動のもとで、前記チューブを、該チューブに係合し前記コアアッセンブリ内に該チューブを案内する複数のガイドロッドに係合させること
を含んでなる方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法により製造される熱交換器。
【請求項８】
所定の構成に配列された複数の表面をさらに含む請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記ラムが、それに沿ったジグザグの表面を含む請求項４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造された構造体の内部にチューブを位置合わせするために使用される装置に関する。より詳細には、本発明は、熱交換器コアなどの構造体内部に可撓性チューブを挿入し、その中で必ずチューブが互いに対して正確に位置決めされるようにするために使用されるそのような装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の製造部品が、個々の使用に適した構成に配列された管材料を収容している。たとえば、チューブは、流体（液体および気体の両方を含む）の移送に望ましい配列に互いに配列され、ハーネス内部に固定されるかまたはその他の方法で固定される。このような構成のいくつかの実例は、乗り物に見られ、エンジンルーム内部に正確に設置され固定される必要がある管材料およびホースを介してパワーステアリングフルードおよび冷却液などが供給される。これらの場合において、管材料の設置は比較的まっすぐであり、特に時間を消費することもない。
【０００３】
しかし、製品が多数のチューブを収容し、そのそれぞれが互いに対して正確に設置されることが必要となるより複雑な用途が多数存在する。その一例は、管群型熱交換器における用途であり、この場合、個々のチューブは管板、バッフル、およびその他の構成要素に使用され、それらの中にある対応する孔を通して正確に送り込む必要がある。このような装置、特にポリマーチューブを備える装置を製造するための従来方法であって、可撓性であるために、それらを通す必要が孔および溝に通して正確に位置合わせすることが非常に困難となる方法として、手作業による組み立てが挙げられる。容易に理解できるように、これは非常に労力を必要とし、時間を消費する。そして、剛性チューブ（金属チューブなど）の適切な容器中への取り扱い、位置決め、および供給を行うための自動化された方法が開発されているが、これらの方法は、可撓性チューブの方向が十分に予測できないため、アッセンブリ中での可撓性チューブの操作には一般には適していない。
【０００４】
問題が複雑になると、再びポリマー管材料を使用する管群型熱交換器において、特殊な構成で小型の設計の容器内部で多数の小さな可撓性チューブの位置決めには厳密な許容範囲が存在する。たとえば、選択された用途に依存するが、直径がわずか２ｍｍ（またはそれ未満）であるが長さが２〜３フィート（またはそれを超える）であるチューブは、わずか１〜２ｍｍの間隔となるような一連の列に配列される場合がある。複数のチューブを固定された容器に供給する行程を自動化するためには、チューブの位置合わせ（たとえばカラム中）だけでなく、あらかじめ決定され間隔を開けた方法で最終的に位置決めをする必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、複数の可撓性チューブをコアアッセンブリに組み込み、所望の構成でアッセンブリの内部に挿入するのに十分となるようにチューブを位置合わせするのに好適な装置を提供することである。本発明の別の目的は、コアアッセンブリの内部の位置に制御された方法で適切に誘導されてチューブがコアアッセンブリの内部に押し込まれるようにするための支持装置と併用されるそのような装置を提供することである。本発明の特徴は、多数のチューブ構造設計に対応可能なことである。別の特徴は、ポリマー管材料を損傷せずに装置の表面に沿って誘導するために十分に剛性である材料が選択される限り、広範囲の材料から本発明の装置を製造できることである。本発明によっていくつかの利点が得られ、特に、熱交換器などのコアアッセンブリの内部に可撓性チュービングを設置するための自動化された方法が提供される。これらおよびその他の目的、特徴、ならびに利点は、本明細書における本発明の詳細な説明を参照することによって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
所定の位置で可撓性チューブの位置決めを行うための装置が提供され、これを本明細書において請求する。この装置は、内部に形成された溝を含む表面を含む。この溝は、長さに沿って実質的に近接して配列複数のチューブを収容するために十分な溝である。この溝は、チューブを通路内にそれに沿って方向付けるように溝の内部に配置される複数のテーパー面も含む。通路は、互いに対するチューブの所定のピッチを画定する。上記表面は、装置の内部にチューブを十分収容できるように形成される。任意に、この表面と接触する第２の表面を配置し、これらの表面によって、チューブが十分に収容されるようになる。
【０００７】
さらに、熱交換器などのコアアッセンブリを製造するための装置に、本発明の位置決め装置を組み込むことができる。そのような装置の構成の１つでは、可動ラムが、容器（カートリッジなど）中に収容されたチューブを、位置決め装置の溝内に付勢する。コンジットが位置決め装置の通路内に挿入され、その内部でのチューブの動きが案内される。次にコンジットとコアアッセンブリとの位置合わせが行われ、それによってチューブがこのアッセンブリの内部に収容され取り付けられる。ガイドマンドレルも本発明の装置と併用される。チューブが自重で湾曲しないようにしながらチューブをコアアッセンブリの内部に引き込む機能を果たし、それによってチューブが種々の支持構造体を経由して引き込まれる。
【０００８】
本発明の種々の実施態様の実例を提供する図面を検討することによって本発明をよりよく理解できるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１を参照すると、位置決め装置が全体的に１０で示されている。この装置は表面１２を有し、装置の種々の特性が、この表面の上で作られていることが分かる。チューブは、集められ、まとめられて、表面１２上に形成された溝１４に供給される。チューブは、個々のアッセンブリに望ましいのであれば、多数のあらゆる断面形状に製造されてよく、さらに２種類以上の形状のチューブを同時に溝１４に供給することも可能である。チューブは断面に対称中心線を有し（たとえば楕円形または円形または長方形で引くことができる）、そのため、同一の形状のチューブが溝１４に供給されると、これらは前記溝１４に対して全く同じに位置合わせされる。一般的な形状の１つは円形のチューブである。
【００１０】
互いに隣接して配列し、溝１４と接触するチューブの集まりを収容するために十分な幅を、溝１４は有する。その後、チューブが溝１４に沿って（そしてその縁端部１５に対して実質的に垂直に）付勢されると、これらは一連のテーパー面１６に遭遇する。表面１２に沿って形成されたこれらのテーパー面１６は、独立して画定された通路１８内でチューブが段階的に位置決めされるように設計されている。これらは、直線的またはジグザグに位置合わせされる場合もあるし、あるいは一般にチューブを通路１８に方向付けるためのあらゆる他の構成に設置される場合もある。
【００１１】
通路１８（テーパー面１６のすぐ向こう側）は、チューブを収容し、チューブをそれらの設計された経路に向けるのに適した深さおよび幅を有する。たとえば、上述の一般性を限定しようと意図するものではないが、図１に示される通路１８は、全般的に湾曲しており（まっすぐである中央の通路１８は除く）、その結果、位置決め装置１０の通路１８を出るときチューブは、互いに所定の距離（「ピッチ」と呼ばれる）だけ離れて配置される。容易に理解できるように、テーパー面１６および通路１８の位置を変動させることによって、異なる技術的効果を得ることができる。たとえば設計者は、チューブ間を同じまたは異なるピッチに設計することができる。
【００１２】
さらに通路１８は、コンジット（図示せず）を受け入れるように設計されたエッチングされた部分２０を含んでもよい。コンジットの仕様および機能は、図２とともにさらに以下で説明する。
【００１３】
表面１２の通路１８は、チューブを内部に収容するのに十分な寸法および形状に機械加工することができる。これらの通路１８は、多数の断面形状の任意のものであってよく、そのいくつかが図３に示されている（円形、菱形、および楕円形）。さらにこれらの通路１８は、チューブの形状と必ずしも同じ形状である必要はない。たとえば、断面が楕円形である通路１８は、それにもかかわらず、円形のチューブを収容し方向づけることができる。第２の表面２２は表面１２と接触してもよく、表面１２の溝および通路の内部にチューブをさらに取り付ける機能を果たす。この第２の表面２２は、表面１２がチューブを収容するがしっかり固定して包含することはない設計である場合に重要となる（たとえば、表面１２内の通路１８が表面１２で露出しており、チューブがそれらの内部に固定されない場合）。一実施態様では、第２の表面２２は表面１２と正確に同じ形状であり（そして各通路１８は単独では半円形となる）、そのためこれらの表面を接合すると、組み合わされた通路１８は円形となって、チューブの動きを制御することができる。別の実施態様も考慮されており、たとえば第１の表面１２が、チューブが動くために十分な深さで内部に形成された溝１４および通路１８を有する限りは、第２の表面２２は平面であってもよい。
【００１４】
位置決め装置１０は、締め付けまたは加圧アッセンブリ、あるいは（図１に示されるように）別の表面（第２の表面２２など）の内部に取り付けられるボルト２１を使用してその場に表面をボルト留めするなどの種々のあらゆる従来手段によって互いに維持される。
【００１５】
図２を参照すると、全体が３０で示されるより大きな装置の一部として位置決め装置１０が示されている。ラム３２は、チューブのスタックに使用される。一般に、チューブのスタックはあらゆる好適な容器内で集合させることができる（図に示されるように、これらはカートリッジ３４のカラム３５内で重ねられる）。ラム３２の力によって、位置決め装置１０を通過して（溝１４で）チューブが付勢される。位置決め装置１０の通路１８はコンジット３６を受け入れる。通路１８の端部は、通路の他の部分と比べて寸法が大きくなっており、これらの通路１８の寸法の大きな領域にコンジット３６が貫入する。この方法では、通路１８がコンジット３６と接続されている領域を通るとき、チューブによる通路１８の横断は妨害されない。
【００１６】
さらに、チューブがコンジット３６を通過して、コアアッセンブリ３８（熱交換器の場合もある）の内部に収容される様子も見られる。典型的にはコアアッセンブリ３８では、チューブが１つ以上の支持構造体４０（図示されるような板）を通り抜けるが必要である。ポリマーチューブは可撓性であり、自重によって曲がるため、支持構造体４０を通過するときチューブの位置がずれることが考えられる。これを克服するため、ガイドロッド４４を有するガイドマンドレル４２が配置されることで、支持構造体４０を通過するとき個々のチューブが支持される。ガイドロッド４４は、支持構造体４０を通過し、コンジット３６付近の各チューブの末端と接続するように配置される。典型的にはこれらのガイドロッド４４は、チューブ内部への配置を促進するために鋭利なまたは先の尖った端部を有する。挿入された後に、ガイドロッド４４が実際にチューブに固定される必要はない。むしろ、ガイドロッド４４によってチューブの湾曲を抑制することが単に意図されることで、チューブはコアアッセンブリ３８に沿って支持構造体４０を自由に通過する。
【００１７】
前述の種々の構成要素の操作の連係は、コアアッセンブリの自動化された製造の中心となる。これらの構成要素の移動方向は、図２において矢印で示されている。カートリッジ３４には、指定の長さのチューブが１つ以上のカラム３５内に供給されている。ラム３２および位置決め装置１０の間にチューブを供給するために、カートリッジ３４を動かすことができる（通常はモーターによって動力が供給される）。コアアッセンブリ３８の動きの制御は、アクチュエーターアッセンブリなどの当業者に公知の多数のあらゆる技術によって実現される。チューブがコンジット３６から出てくると、コアアッセンブリ３８内部の所定位置に挿入され、次に別の組のチューブを内部に受け入れるため、アクチュエーターによってコアアッセンブリが別の位置に再配置される。設計者によって選択されたコアアッセンブリ３８内部の位置にチューブを設置することが必要であれば、アクチュエーターによって、平面内のあらゆる位置（たとえば、上−下および左−右）にコアアッセンブリ３８を配置することができることは理解できるであろう。
【００１８】
通常、各カートリッジ３４を操作する場合、位置決め装置１０およびコンジット３６はチューブを収容している。ラム３２がチューブをカートリッジ３４から位置決め装置１０に付勢すると、この操作によって、位置決め装置１０に収容されていたチューブがコンジット３６に移動する。次に、この動きによって、先にコンジット３６に収容されていたチューブがコアアッセンブリ３８に押し出される（そして、ガイドロッド４４によって支持構造体４０に沿って位置合わせされる）。ガイドマンドレル４２が引き抜かれると、この系を通過するチューブは全体的に前進する。このサイクルが終了すると、ラム３２は元の位置に戻され、カートリッジ３４は、ラム３２を、別のチューブを収容するカラム３５と位置合わせするために移動される。またコアアッセンブリ３８は、挿入される次の組のチューブの位置まで移動される。コアアッセンブリ３８に必要量のチューブが収容されると、アッセンブリから引き抜かれ、新しいコアアッセンブリ３８がその場所に挿入される。
【００１９】
カートリッジ３４中のチューブのカラム３５が、後続のチューブのカラムによって押し出され、この後続のカラムはラム３２によって押し出されるように、アッセンブリは供給ホッパーを併用して操作することができる。このように各挿入ステップ（たとえば、チューブのカラムのコアアッセンブリ３８への移動）の後にチューブの新しいカラム３５を供給することによって、連続的な方法で装置を操作することができる。
【００２０】
位置決め装置１０は、多数のあらゆる材料から形成することができる。金属は、正確に画定された経路に沿ってチューブを案内するための剛性を有するという明らかな利点が得られる。この目的にはアルミニウムが好ましい金属である。溝１４および通路１８の表面は平滑であってもよいし、またはテクスチャー加工されてもよい。特に設計されたテクスチャー加工面を有することの利点の１つは、チューブ表面と通路表面との間の接触面積を最小限にすることで、摩擦および摩耗の作用を最小限にできることである。任意に潤滑剤を、位置決め装置１０の溝および通路、またはチューブ自体のいずれかに使用することで、装置を通過するチューブの移送における摩耗作用に抵抗することができる。しかし、チューブおよびそれらの機能の劣化またはその他の悪影響が生じないようにするため、潤滑剤の選択および使用には注意すべきである。
【００２１】
図３を参照すると、本発明では位置決め装置１０の種々の設計の可能性が考慮されている。この図は、１つ以上の表面１２および第２の表面２２の末端の側面図であり、内部に形成された通路１８が示されている。ある配列では、表面１２および第２の表面２２互いに同一であり、重ね合わせると溝１４、テーパー面１６、および所望のピッチの通路１８が形成される。これらの図は、円形、菱形、および楕円形、として通路１８の断面が示されており、これらすべては表面１２および第２の表面２２を接合させることによって形成される。複数の位置決め装置１０を配列させて一度に使用することも可能であり、この場合、その配列は、複数のラム３２によって付勢されるカートリッジ３４（または他の容器）の複数のカラム３５からのチューブを受け入れるように形成される。別の実施態様では、第１の表面１２は、１つの位置決め装置１０の両面上に形成することができる。他の実施態様（図示されている）は、隣接する通路との位置がずれた通路、平面状の第２の表面を使用して形成される通路、第２の表面を必要とせずにチューブを十分収容するように形成された１つの表面上に形成された通路などの種々の設計の可能性に適用するように作成することができる。
【００２２】
ここで図４を参照すると、２種類のラム３２が示されている。チューブは平面状（すべてのチューブの端部が位置決め装置１０の溝１４に同時に入ることを意味する）に位置決め装置１０に供給することができる。このような場合には、ラム３２は、チューブと接触する点が均一な平坦面となるように成形される。チューブは装置に沿って進行し、コアアッセンブリ３８内に配置される。しかし、すべてのチューブが同じ距離を移動しない場合もあるため（位置決め装置１０に沿った通路１８の構成のため）、通路１８を通って移動すると、チューブの端部の互いに対する位置に偏りが生じる場合がある。
【００２３】
これが望ましい結果でない場合は、図４に示されるように、ラム３２は、ジグザグの表面を含むように成形される。このような階段状またはジグザグのラム３２をアッセンブリに組み込むことによって、同じ長さのチューブを位置決め装置１０に挿入することができ、これらが異なる距離を移動する場合でも、通過した後での互いの距離に偏りは生じない。ラム３２および通路１８の多数の設計からの選択は、対象となる用途における個々のチューブ配列が実現されるように実施できることは、容易に理解できるであろう。
【００２４】
本発明のアッセンブリおよび方法と関連するいくつかの利点が存在する。これによって、比較的可撓性のチューブを取り扱い、自動的に加工することができる。ラム３２、カートリッジ３４、コアアッセンブリ３８、およびガイドマンドレル４２などの部品の連係した動きは非常に確実である（すべては種々のモーターおよびアクチュエーターアッセンブリの制御下にある）。チューブのピッチまたは相対的位置を変更するためには、機械加工された位置決め装置１０を単に置き換えるだけでよい。したがって、本発明の装置は工業的製造の設定に容易に適用させることができる。
【実施例】
【００２５】
ポリマーチューブ（一実施態様ではポリアミド６６の単層のチューブ、別の実施態様ではポリアミド６６／連結層／ＬＣＰからなる多層チューブ）は異なる可撓性を示す。各実施態様のチューブは、直径が２．７ｍｍであり、肉厚は０．２ｍｍであった。２．７４ｍｍの孔がジグザグに配列したプラスチック管板を、位置決め装置１０の前に配置して、これらの孔と通路１８との位置が合うようにした。
【００２６】
図２に示されるアッセンブリおよび図１に示される位置決め手段を使用して、１０秒当たり１回の供給ステップとなる段階的な方法により、９本のチューブを一度に挿入した。当然ながら、この速度は、チューブ供給速度および押出速度を増加させることによって増加させることができる。チューブの１つのカラムの境界端（カートリッジ３４または位置決め装置２０内部に設置される）が、隣接するチューブのカラム（設置するそれぞれ位置決め装置２０またはコンジット３６の内部に設置される）を押しても、挿入工程における端部の損傷は全く見られなかった。
【００２７】
本発明が関係する当業者であれば、本明細書に記載される本発明の多数の修正および変形を行うことが可能であることが容易に理解できるであろう。このような修正および変形は、本発明の範囲および意図に含まれるものとして考慮される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の位置決め手段の分解組立図であり、管材料が収容され、それに沿って移動するとき位置決めが行われる。
【図２】本発明のアッセンブリの斜視図であり、コア構造体中に可撓性チュービングを供給するための自動化行程を提供する別の装置とともに作動する位置決め手段を含んでいる。
【図３】通路の構成を含む本発明の位置決め手段の数種類の実施態様の側面図である。
【図４】本発明のラムの２つの実施態様の側面図であり、チューブと接触するジグザグの表面を含んでいる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005524045.tif 000005
【図４】
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【国際調査報告】
2005524045.tif 000007
2005524045.tif 000008
2005524045.tif 000009