(57)【要約】 【課題】中央部分を円形に開口した円盤状の熱吸収用フィンを鋼管に差し込み、フィンを固定するようにしているフィンチューブの製造において、フィンチューブの製作時における作業を自動化し、さらに製作時間を短縮することによって製造コストの低減をすることのできるフィンチューブの製造装置を提供する。【解決手段】 一方の面にバーリング加工部９を突出させたフィン部材５を１枚ずつ搬送するフィン部材フィーダー１と、鋼管６を立設させるフィンチューブ仮組立台２を隣接して設置し、フィン部材フィーダー１ではフィン部材５のバーリング加工部９による突出を利用し、バーリング加工部が所定の向きとなっているフィン部材５のみをフィンチューブ仮組立台２の鋼管６に供給し、鋼管６へ供給するフィン部材５の中央開口部が立設している鋼管６に挿入されるように落とし込む。【選択図】図１
2018118256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に鋼管挿入用の開口部を持った円盤状のフィン部材と、前記フィン部材の開口部内径とほぼ同じ外径を持った鋼管を用い、前記鋼管に多数の前記フィン部材を挿入した構成としているフィンチューブの製造装置であって、前記フィン部材は、中央開口部の周囲をバーリング加工することによってフィン部材の一方の面にバーリング加工部を突出させた構造としておき、フィン部材を１枚ずつ搬送するフィン部材フィーダーと、前記鋼管を立設させるフィンチューブ仮組立台を隣接する位置に設置し、フィン部材フィーダーのフィン部材搬送面は立設させている鋼管の上端より高い位置としており、フィン部材フィーダーではフィン部材のバーリング加工部による突出を利用し、バーリング加工部が上向きとなっているフィン部材と、バーリング加工部が下向きとなっているフィン部材を選別し、バーリング加工部が所定の向きとなっているフィン部材のみをフィンチューブ仮組立台の鋼管に供給し、鋼管へ供給するフィン部材の中央開口部が立設している鋼管に挿入されるように落とし込むものであることを特徴とするフィンチューブの製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフィンチューブの製造装置において、フィン部材フィーダーは、フィン部材の搬送面にフィン部材のバーリング加工部が下向きとなった場合にバーリング加工部をはめ込むようにしている搬送面くぼみ部と、フィン部材搬送面の上側にフィン部材搬送面から僅かの隙間をあけて設置したガイド板、を持っており、フィン部材搬送面とガイド板の隙間距離は、フィン部材のバーリング加工部以外の厚さより大きく、バーリング加工部の高さよりは小さいものであって、ガイド板はフィン部材搬送面の進行方向に対して傾斜を持ったものとし、フィン部材のバーリング加工部がガイド板に接するバーリング加工部を上側としたフィン部材はガイド板に沿って移動することでフィン部材搬送面の進行方向から外れ、バーリング加工部を下側としたフィン部材は、バーリング加工部を搬送面くぼみ部にはめてガイド板の下側を通過させることで、バーリング加工部の設置面に応じてフィン部材の搬送方向を異ならせるようにしていることを特徴とするフィンチューブの製造装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のフィンチューブの製造装置において、フィンチューブ仮組立台に設置する鋼管の上端には、フィン部材の開口部が鋼管に入ることを促す上面の面積を底面のより小さくしたキャップを設置するようにしていることを特徴とするフィンチューブの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラへの給水を予熱する給水予熱装置等に使用するフィンチューブの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボイラでは、ボイラ給水と燃焼排ガスの間で熱交換することによる給水予熱が広く行われている。給水予熱装置は、排ガス通路内に燃焼排ガス流とは交差する方向に延びる伝熱管を多数設置しておき、伝熱管内部にボイラ給水を通すことで、伝熱管周囲に流れる燃焼排ガスと伝熱管内を流れるボイラ給水の間で熱交換を行う。このような給水予熱装置での伝熱管は、一般的には端部同士を１８０°のＵベンド管でつなぐことで長い流路を形成しており、ボイラ給水は伝熱管による流路の一方の端部から他方の端部へ向けて、途中で何度も折り返しながら流れるようにしている。給水予熱装置内を流れるボイラ給水は燃焼排ガスの熱を吸収することで温度を上昇し、伝熱管が燃焼排ガスから吸収する熱量が多くなるほど給水の温度を上昇させることができ、ボイラの効率は向上する。
【０００３】
給水予熱装置の伝熱管は、実開平５−５２５６４号公報に記載があるように、伝熱面積を大きくするための熱吸収用フィンを付けたフィンチューブを使用し、熱吸収用フィンで熱の吸収量を増大させることが行われている。実開平５−５２５６４号公報に記載のフィンチューブでは、鋼管の外側表面に伝熱面積を拡大する熱吸収用フィンとして円盤状の差込フィンを多数段設置する。この熱吸収用フィンは、中央部分に鋼管の外径にあわせた円形の開口部を持つ円盤であって、中央開口部はバーリング加工し、開口部の周りに小幅な円筒状部分を形成している。熱吸収用フィンの鋼管との固定は、鋼管の外側表面と熱吸収用フィンの円筒状部分の間で周隅肉溶接もしくはプロジェクション溶接することで固定するようにしている。この円筒部があると、溶接時にずれが発生しにくくなる。
【０００４】
フィンチューブの製造装置としては、実用新案登録第２５６４６３５号に記載のものが知られている。このフィンチューブ製造装置では、鋼管を水平方向に横倒しして固定しておき、鋼管に１枚ずつフィンを差し込んで溶接している。中央に穴を開けた円盤状のフィンは、立設しているフィンマガジンの円筒柱部分に多数枚重ねてストックしておき、フィンマガジンの上部に設置しているフィン装着ユニットがフィンマガジンからフィン部材１枚とり上げ、９０度回転させて鋼管に差し込む。次に差し込んだフィン部材を鋼管に溶接するようにしており、その際には鋼管の軸を固定したままで鋼管を回転させることで、溶接トーチは固定した状態でフィン部材を溶接することができる。フィン部材の鋼管への装着とフィン部材の溶接を自動で繰り返すことで、フィンチューブの製造を自動化することができる。
【０００５】
フィン部材自体は鋼板を打ち抜くことで製造でき、バーリング加工も同時に行えるため、自動化しての高速での大量生産が可能である。そしてフィン部材のフィンマガジンへセットは、部材を整列させて一つずつ供給するパーツフィーダを使用することである程度自動化することができる。ただし、打ち抜きによって高速生産されるバーリング加工のフィン部材は、バーリング加工部が上部になったものと下部なったものが混在することになる。バーリング加工部の面が不揃いであると、フィン部材の間隔に粗密ができ、熱交換効率の低下を招くことになる。そのため、フィン部材のフィンマガジンへのセットの段階でバーリング加工部を揃える必要があるが、パーツフィーダにおいてはフィン部材の裏表を揃える機能はなく、またフィン部材の裏表を揃えるための機能を追加しようとすると、大がかりな仕組みを追加することが必要となるし、フィン部材のフィンマガジンへのセットを手作業によって行うようにすると、非常に手間の掛かる作業になってしまう。
【０００６】
また、前記フィンチューブ製造装置はフィン部材の溶接を自動運転できるようにしたものであるため、材料をセットしておけば自動的にフィンチューブを製造することができるものであるが、フィン部材を１枚ずつ溶接するものであるため、製造には時間がかかることになっていた。ボイラの効率向上に有効な給水予熱装置の需要が増えてくると、フィンチューブの製作時間を短縮させることが望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実登第２５６４６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、中央部分を円形に開口した円盤状の熱吸収用フィンを鋼管に差し込み、フィンを固定するようにしているフィンチューブの製造において、
フィンチューブの製作時における作業を自動化し、さらに製作時間を短縮することによって製造コストの低減をすることのできるフィンチューブの製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、中央部に鋼管挿入用の開口部を持った円盤状のフィン部材と、前記フィン部材の開口部内径とほぼ同じ外径を持った鋼管を用い、前記鋼管に多数の前記フィン部材を挿入した構成としているフィンチューブの製造装置であって、前記フィン部材は、中央開口部の周囲をバーリング加工することによってフィン部材の一方の面にバーリング加工部を突出させた構造としておき、フィン部材を１枚ずつ搬送するフィン部材フィーダーと、前記鋼管を立設させるフィンチューブ仮組立台を隣接する位置に設置し、フィン部材フィーダーのフィン部材搬送面は立設させている鋼管の上端より高い位置としており、フィン部材フィーダーではフィン部材のバーリング加工部による突出を利用し、バーリング加工部が上向きとなっているフィン部材と、バーリング加工部が下向きとなっているフィン部材を選別し、バーリング加工部が所定の向きとなっているフィン部材のみをフィンチューブ仮組立台の鋼管に供給し、鋼管へ供給するフィン部材の中央開口部が立設している鋼管に挿入されるように落とし込むものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記のフィンチューブの製造装置において、フィン部材フィーダーは、フィン部材の搬送面にフィン部材のバーリング加工部が下向きとなった場合にバーリング加工部をはめ込むようにしている搬送面くぼみ部と、フィン部材搬送面の上側にフィン部材搬送面から僅かの隙間をあけて設置したガイド板、を持っており、フィン部材搬送面とガイド板の隙間距離は、フィン部材のバーリング加工部以外の厚さより大きく、バーリング加工部の高さよりは小さいものであって、ガイド板はフィン部材搬送面の進行方向に対して傾斜を持ったものとし、フィン部材のバーリング加工部がガイド板に接するバーリング加工部を上側としたフィン部材はガイド板に沿って移動することでフィン部材搬送面の進行方向から外れ、バーリング加工部を下側としたフィン部材は、バーリング加工部を搬送面くぼみ部にはめてガイド板の下側を通過させることで、バーリング加工部の設置面に応じてフィン部材の搬送方向を異ならせるようにしていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記のフィンチューブの製造装置において、フィンチューブ仮組立台に設置する鋼管の上端には、フィン部材の開口部が鋼管に入ることを促す上面の面積を底面のより小さくしたキャップを設置するようにしていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明を実施することにより、フィン部材の向きを揃えてフィンマガジンにセットしておくという必要がなくなり、作業の手間と製造時間を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例におけるフィンチューブ製造装置の平面図
【図２】本発明の一実施例におけるフィンチューブ製造装置の平面図
【図３】図１のＡ−Ａ断面図
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図
【図５】フィンチューブを用いている給水予熱装置例のフロー図
【図６】給水予熱装置の熱交換器部分での側面図
【図７】本発明で使用しているフィン部材例の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１と図２は本発明の一実施例におけるフィンチューブ製造装置の平面図であり、図１はフィン部材５がフィンチューブ仮組立台２へ供給される状態、図２はフィン部材がフィンチューブ仮組立台へ供給されずに通過している状態を示している。図３は図１のＡ−Ａ断面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。また、図５はフィンチューブを用いている給水予熱装置例のフロー図、図６は図５の給水予熱装置の熱交換器部分での側面図、図７は本発明で使用しているフィン部材例の斜視図である。
【００１５】
図５に示しているように、ボイラ１１で発生した燃焼排ガスは、排ガス通路１２を通して戸外へ排出するものであるが、排ガス通路１２途中に給水予熱装置１４を設け、排ガスは給水予熱装置１４を通した後に戸外へ排出することが広く行われている。ボイラから排出する排ガスの熱でボイラ給水を予熱するようにすると、ボイラの効率を向上させることができる。この実施例の場合、給水予熱装置部分は略直方体の形状をしており、給水予熱装置１４の側面に排ガス入口、上面に排ガス出口を設けている。排ガス入口は、給水予熱装置の側面であるが上面に近い位置に設けており、排ガスは給水予熱装置内の上部に入る。
【００１６】
給水予熱装置１４には、多数のフィンチューブ１３を排ガス流に対して交差する方向に設置する。フィンチューブ１３は、排ガス通路１２内で碁盤目状に配列しており、図では４列のフィンチューブを６段設置することで２４本のフィンチューブ１３を設置している。フィンチューブの端部では、左右の隣もしくは上下の隣との間を１８０°のＵベンド管でつなぐことで長い流路を形成している。給水予熱装置１４の一方の端部に給水配管を接続し、他方の端部はボイラ本体と接続しており、給水配管から給水予熱装置１４に入ったボイラ給水は、２系統に分岐してフィンチューブによる流路の一方の端部から他方の端部へ向けて、途中で何度も折り返しながら上段へと流れ、最上段の２本のフィンチューブ１３から取り出してボイラ１へ供給する。給水予熱装置１４内を流れるボイラ給水は、燃焼排ガスの熱を吸収することで温度を上昇し、フィンチューブ１３が燃焼排ガスから吸収する熱量が多くなるほど給水の温度を上昇させることができ、ボイラの効率は向上する。
【００１７】
ここで設置しているフィンチューブ１３は、鋼管６の表面に多数の熱吸収用フィンを取り付けるようにしている。熱吸収用フィンとするフィン部材５は円盤状の薄板であってフィン部材５の中心部には、フィン部材５を鋼管６に差し込んで接合するために鋼管外径にあわせた穴を開口している。フィン部材５の中心開口部周りは、バーリング加工をすることによって鋼管の軸心に対して平行な方向へ折り曲げた円筒部を設けている。このバーリング加工部９は、鋼管６に設置した場合のフィン部材５との接触面を大きくするものであるとともに、隣り合うフィン部材の間隔を定めるスペーサとしての役割も持つ。
【００１８】
フィン部材５の鋼管６への取り付けは、必要枚数のフィン部材５を鋼管６に差し込み、その後に鋼管６の径を拡大する。取り付け前のフィン部材５は、開口部の内径は鋼管６の外径より僅かに大きなものであって、鋼管６を拡管した場合にもフィン部材５の内側が崩れない強度を有するものとしておく。フィン部材５を鋼管６に差し込んだ後で鋼管６を拡管すると、フィン部材５の内径が鋼管６と強く押し合うことになり、溶接しなくても鋼管６に設置したフィン部材５がずれなくなる。
【００１９】
フィン部材５の製造は、高速で連続的に行われるプレス加工によって行っており、打ち抜かれたフィン部材５は容器内に集積しておく。バーリング加工を行ったフィン部材は、一方の面にのみバーリングができるため、フィン部材５には表面と裏面ができるが、この時点ではバーリング加工部９の面が上向きとなったフィン部材５と下向きとなったフィン部材５が混在している。
【００２０】
このバーリング加工部９は、隣り合うフィン部材の間隔を一定にするスペーサとしての作用を持たせるためのものであるため、フィン部材５を鋼管６に挿入する際には、バーリング加工部９の面は同じ側とする。フィン部材５を鋼管６に差し込んだ際、バーリング加工部９の向きが混在していると、隣り合うフィン部材の間隔に粗密ができてしまい、熱の吸収効率が低下するため、鋼管への差し込み時にはバーリング加工部の面を一方に揃えておく必要がある。
【００２１】
フィン部材５は、フィン部材フィーダー１を通じてフィンチューブ仮組立台２へ供給する。フィン部材フィーダー１とフィンチューブ仮組立台２は隣接する位置に設置しておき、フィン部材フィーダー１からフィンチューブ仮組立台２へフィン部材を１枚ずつ供給する。フィン部材フィーダー１はフィン部材５を振動でまたはベルトコンベアによって移動させる。図１及び図２に記載しているフィン部材フィーダー１は、図の右側から左側へフィン部材５を送るものであり、フィン部材搬送面３にフィン部材を１枚ずつ置いて送る。
【００２２】
フィン部材フィーダー１は、フィン部材５のバーリング加工部９が上面側であるか下面側であるかによって送り先を振り分けるようにしている。バーリング加工部９が上側となっているフィン部材５は、フィン部材フィーダー１に隣接して設置しているフィンチューブ仮組立台２の方向に送る。フィン部材フィーダーのフィンチューブ仮組立台２側に向いている側面には、フィン部材５を送るスロープ８を設置しており、バーリング加工部９が上側となっているフィン部材５は、スロープ８を通じてフィンチューブ仮組立台２へ送る。バーリング加工部９が下側となっているフィン部材５は、フィン部材搬送面３で直進させ、その先にあるフィン部材収容ケース１５へ落とし込むようにしており、フィンチューブ仮組立台２へは送らないようにしている。
【００２３】
フィン部材フィーダー１のフィン部材搬送面３には、図２及び図４で分かるように中心部分をくぼませた搬送面くぼみ部４を設けておく。この搬送面くぼみ部４は、フィン部材５のバーリング加工部９が入る程度の大きさとしており、フィン部材５のバーリング加工部９が下側となってフィン部材搬送面３に乗った場合には、バーリング加工部９がこのくぼみ部に入ることになる。フィン部材５はバーリング加工部９が上側となった場合は、搬送面くぼみ部４は空洞となり、その替わりにバーリング加工部９は上側に突出することになる。
【００２４】
フィン部材フィーダー１からフィンチューブ仮組立台２へフィン部材５を送る時に使用するスロープ８は、フィン部材搬送面３からフィンチューブ仮組立台２側に向けて低くなっており、フィン部材５をフィン部材搬送面３からスロープ８の方へ押し出すと、フィン部材５はスロープ８を滑り、フィンチューブ仮組立台２で立設している鋼管６に落ちるようにしている。
【００２５】
フィン部材搬送面３からスロープ８への押し出しは、バーリング加工部９が上向きとなっているフィン部材５のみとする。フィン部材フィーダー１には、フィン部材搬送面３の上側にフィン部材搬送面３から僅かな間隔を開けてガイド７板を設置し、ガイド板７はフィン部材搬送面３の進行方向に対してスロープ８の側に傾斜を持ったものとしておく。ガイド板７のフィン部材搬送面３からの隙間距離は、フィン部材５のバーリング加工部９以外の厚さより大きく、バーリング加工部９の高さよりは小さいものとする。そのため、フィン部材５のバーリング加工部９が上側であった場合、バーリング加工部９がガイド板７に接触し、フィン部材５のバーリング加工部９が下側であった場合には、バーリング加工部９は搬送面くぼみ部４に入るためにフィン部材５はガイド板７に接触しないものとなる。
【００２６】
図１及び図３には、フィン部材５がフィンチューブ仮組立台２の方へ送られている状態を記載している。フィン部材５のバーリング加工部９が上側にある場合、バーリング加工部９はガイド板７に接触する。バーリング加工部９がガイド板７に接触している状態でフィン部材搬送面３によってフィン部材５を図の左側へ進めていくと、フィン部材５はガイド板７に沿ってスライドしながら送られてスロープ８に乗り、スロープ８に乗ったフィン部材５はスロープ８の上を滑ってスロープ８の先に落ちていく。
【００２７】
フィン部材フィーダー１の隣に設置したフィンチューブ仮組立台２は、円形のステージ上にフィンチューブ１３を構成する部材である鋼管６を垂直に立てて設置しており、鋼管６の上側先端にはフィン部材フィーダー１から送られてきたフィン部材５が鋼管に挿入されることを促すためのキャップ１０を設置しておく。キャップ１０は、鋼管６の先端に被せた円錐台形状のものであり、スロープ８から滑り落ちてきたフィン部材５の中央開口部をキャップ１０が射抜くように設置しておくことで、フィン部材５はフィン部材５の中心軸が鋼管６の中心軸と重なるように調節されながら落下し、フィン部材５を鋼管６に挿入することができる。フィンチューブ仮組立台２の鋼管６には、フィン部材５が設定枚数になるまでフィン部材５を送る。フィンチューブ仮組立台２には鋼管６を複数本設置できるようにしており、必要枚数のフィン部材５を鋼管６に送ると、鋼管６を入れ替えていく。
【００２８】
図２及び図４は、フィン部材搬送面３で流すフィン部材５はバーリング加工部９が下側となっている場合である。この場合、バーリング加工部９は搬送面くぼみ部４に入るため、フィン部材５のフィン部材搬送面３からの高さは、バーリング加工部９が上向きの場合に比べて低くなる。この状態でフィン部材搬送面３によってフィン部材５を流すと、フィン部材５はガイド板７に接触せず、ガイド板７の下をくぐってそのまま直進する。フィン部材フィーダー１の先側には、フィン部材５をフィン部材フィーダー１に再充填するためにフィン部材５を集めるフィン部材収容ケース１５を設けており、フィンチューブ仮組立台２へ送られなかったフィン部材５は、フィン部材収容ケース１５に集められる。フィン部材収容ケース１５に集めたフィン部材５は、後でフィン部材フィーダー１に再充填する。その際バーリング加工部９が上向きになったフィン部材５は、フィンチューブ仮組立台２の鋼管６へ送られる。バーリング加工部９が下向きになっていたフィン部材５も、フィン部材フィーダー１への充填することを繰り返すことで、正しい向きのものがフィンチューブ仮組立台２へ送られる。
【００２９】
以上のようにすることで、フィン部材５のバーリング加工部設置面が混在していても、フィン部材フィーダー１によってフィン部材の向きを判別し、条件に合ったフィン部材のみをフィンチューブ仮組立台２へ送るようにできるため、フィンチューブ仮組立台２の鋼管６に挿入するフィン部材５の向きが不揃いになることはない。
【００３０】
その後、フィンチューブ仮組立台２で鋼管６には必要枚数のフィン部材５を挿入すると、鋼管６の拡管を行う。鋼管６の先端に付けておいたキャップ１０は取り外し、鋼管６をフィンチューブ仮組立台２から拡管装置に移動して、鋼管６の径を拡大する。鋼管６の径を拡大すると、鋼管６の外側面とフィン部材５の内側面を強く押さえつけることで、フィン部材５が鋼管６に固定したフィンチューブ１３を製造することができる。必要本数のフィンチューブ１３を製造した後、各フィンチューブ１３の間はベンド管の溶接によって連結することで給水予熱装置１４の熱交換部材を製造する。
【００３１】
また、鋼管６にフィン部材５を挿入する際に、全てのフィン部材５でバーリング加工部９を上向きとした場合と、全てのフィン部材５でバーリング加工部９を下向きとした場合では、鋼管６をどちらの向きから見ているかが異なるだけあって、フィンチューブ自体は同じものとなる。フィン部材フィーダー１を直進するフィン部材５は全てバーリング加工部９が下向きになっているものであるため、直進した先にフィンチューブ仮組立台２の鋼管６を設置しておき、そこでもフィン部材５を鋼管６に挿入していくようにしてもよい。フィン部材フィーダー１を直進したフィン部材５も鋼管６に挿入しても、同形のフィンチューブを作ることができる。
【００３２】
以上のようにフィン部材の裏表の判別作業と一定方向に並べる作業は自動化することができるため、フィン部材の挿入時間を大幅に短縮することができる。そしてフィン部材の全周溶接工程がなくてフィン部材と鋼管６との密着度は高いものであるため、フィンチューブの製作時間短縮、品質向上及び製造コスト低減が期待できる。
【００３３】
なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。 
【符号の説明】
【００３４】
１  フィン部材フィーダー 
２  フィンチューブ仮組立台
３  フィン部材搬送面
４  搬送面くぼみ部
５  フィン部材
６  鋼管
７  ガイド板
８  スロープ
９  バーリング加工部
１０  キャップ
１１  ボイラ
１２  排ガス通路
１３  フィンチューブ
１４  給水予熱装置
１５  フィン部材収容ケース
【図１】
2018118256.tif 000003
【図２】
2018118256.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018118256.tif 000009