(57)【要約】【課題】伝熱管の回転を阻止しながら拡管工程を実施するための技術を提供する。【解決手段】本開示の伝熱管取り付け装置（５０）は、ベース部（５２）、支持部（５４）及び固定部（５６）を備えている。支持部（５４）は、伝熱管（１６）に挿入されたとき、伝熱管（１６）の中央部の内周面に接して伝熱管（１６）の回転を阻止する。固定部（５６）は、支持部（５４）が挿入された伝熱管（１６）とは異なる伝熱管（１６）又は支持体（２２）に設けられた孔（２２ｐ）に挿入されたとき、異なる伝熱管（１６）の内周面又は支持体（２２）の孔（２２ｐ）の内周面に接することによって支持部（５４）を中心としてベース部（５２）が回転することを阻止する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器用の複数の伝熱管をそれぞれ拡管して支持体に取り付けるための装置であって、前記複数の伝熱管のそれぞれの両端部の断面は円形状であり、前記複数の伝熱管のそれぞれ中央部の断面は異形状であり、
ベース部と、
前記ベース部に配置され、前記ベース部から直線状に延びており、前記伝熱管に挿入されたとき、前記伝熱管の前記中央部の内周面に接して前記伝熱管の回転を阻止する支持部と、
前記支持部から離れた位置において前記ベース部に配置され、前記支持部と同じ方向に突出しており、前記支持部が挿入された前記伝熱管とは異なる伝熱管又は前記支持体に設けられた孔に挿入されたとき、前記異なる伝熱管の内周面又は前記支持体の前記孔の内周面に接することによって前記支持部を中心として前記ベース部が回転することを阻止する固定部と、
を備えた、伝熱管取り付け装置。
【請求項２】
前記支持部は、多角形状の断面を有する、請求項１に記載の伝熱管取り付け装置。
【請求項３】
前記支持体が平板の形状を有する、請求項１又は２に記載の伝熱管取り付け装置。
【請求項４】
前記固定部が円柱の形状を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の伝熱管取り付け装置。
【請求項５】
前記ベース部に対する前記支持部の配置角度を変更する角度調整構造をさらに備え、
前記支持部は、前記角度調整構造を介して、前記ベース部に固定されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の伝熱管取り付け装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の伝熱管取り付け装置を用いた熱交換器の製造方法であって、
複数の伝熱管を前記支持体に取り付ける工程を含み、
前記工程において、
前記支持体に取り付けられるべき前記伝熱管に前記伝熱管取り付け装置の前記支持部を第１側から挿入するとともに、前記支持体に取り付けられるべき前記伝熱管とは異なる前記伝熱管又は前記支持体に設けられた孔に前記伝熱管取り付け装置の前記固定部を前記第１側から挿入し、
前記支持部が挿入された前記伝熱管の端部に第２側から拡管工具を挿入し、
前記伝熱管取り付け装置によって前記伝熱管の回転を阻止しつつ、前記拡管工具によって前記伝熱管の前記端部を拡管して前記伝熱管を前記支持体に取り付ける、熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、伝熱管取り付け装置及び熱交換器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクル装置は、一般に、蒸発器、圧縮機及び凝縮器を備えている。蒸発器は、冷媒を蒸発させて気相の冷媒を発生させる。圧縮機は、気相の冷媒を吸入して圧縮する。凝縮器は、圧縮された冷媒を凝縮させる。
【０００３】
凝縮器には、例えば、シェルアンドチューブ熱交換器が使用されている。シェルアンドチューブ熱交換器は、シェル及び複数の伝熱管を備えている。複数の伝熱管は、管板と呼ばれる支持体に固定され、シェルの内部に配置されている。特許文献１に記載されているように、管板に伝熱管を固定するための方法は確立されている。具体的には、管板に設けられた孔に伝熱管を挿入し、拡管工具を用いて伝熱管を拡管する。これにより、伝熱管の外周面と管板の孔の内周面とが密着し、管板に伝熱管が固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８１６７６号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
拡管工具を用いた拡管工程において、伝熱管は、回転しながら管板に固定される。伝熱管が円形の断面を有する場合、伝熱管には方向性が無いので、管板に対する伝熱管の取り付け角度は問題とならない。
【０００６】
他方、伝熱管が異形の断面を有し、管板に対する伝熱管の取り付け角度が設計上で決められている場合、拡管中の伝熱管の回転は許容されない。したがって、伝熱管の回転を阻止しながら拡管工程を実施するための技術が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本開示は、
熱交換器用の複数の伝熱管をそれぞれ拡管して支持体に取り付けるための装置であって、前記複数の伝熱管のそれぞれの両端部の断面は円形状であり、前記複数の伝熱管のそれぞれ中央部の断面は異形状であり、
ベース部と、
前記ベース部に配置され、前記ベース部から直線状に延びており、前記伝熱管に挿入されたとき、前記伝熱管の前記中央部の内周面に接して前記伝熱管の回転を阻止する支持部と、
前記支持部から離れた位置において前記ベース部に配置され、前記支持部と同じ方向に突出しており、前記支持部が挿入された前記伝熱管とは異なる伝熱管又は前記支持体に設けられた孔に挿入されたとき、前記異なる伝熱管の内周面又は前記支持体の前記孔の内周面に接することによって前記支持部を中心として前記ベース部が回転することを阻止する固定部と、
を備えた、伝熱管取り付け装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の技術によれば、伝熱管の回転を阻止しながら拡管工程を容易に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示の一実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成図である。
【図２】図２は、図１に示す凝縮器の断面図である。
【図３】図３は、図２に示す凝縮器のIII-III線に沿った断面図である。
【図４】図４は、管板の平面図である。
【図５】図５は、図３の部分拡大図である。
【図６】図６は、伝熱管取り付け装置の斜視図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図６に示す伝熱管取り付け装置を用いて熱交換器を製造する方法を示す工程図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに続く工程図である。
【図８】図８は、変形例に係る伝熱管取り付け装置の分解断面図である。
【図９】図９は、他の変形例に係る伝熱管取り付け装置の分解斜視図である。
【図１０】図１０は、従来のシェルアンドチューブ熱交換器の概略断面図である。
【図１１】図１１は、従来の凝縮器の作用説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本開示の基礎となった知見）
図１０に示すように、従来のシェルアンドチューブ熱交換器は、シェル１及び複数の伝熱管２を備えている。シェル１は、入口４及び出口５を有する。入口４からシェル１に高温かつ気相の冷媒が導入される。冷媒は、伝熱管２を流れる冷却水によって冷却され、伝熱管２の表面上で液化する。これにより、液相の冷媒が生成される。液相の冷媒は、下方に流れ、出口５からシェル１の外部へと排出される。
【００１１】
本発明者らの知見によれば、図１０に示す従来のシェルアンドチューブ熱交換器には次のような課題がある。図１１に示すように、シェルの内部に冷媒が導入されると、上側に位置する伝熱管２ａの表面上で冷媒が冷却され、液相の冷媒が生成する。液相の冷媒は、伝熱管２ａの底部から真下に流れ落ち、伝熱管２ａよりも下側に位置する伝熱管２ｂの頂部に付着する。液相の冷媒が伝熱管２ｂの表面に沿って流れるので、伝熱管２ｂの表面は全体的に液相の冷媒の膜で覆われる。伝熱管２ｂの表面が全体的に液相の冷媒の膜で覆われると、伝熱管２ｂと気相の冷媒との接触面が失われる。その結果、伝熱管２ｂは、伝熱性能を十分に発揮できない。上側に位置する伝熱管２ａから下側に位置する伝熱管２ｂに流れ落ちる液相の冷媒の量は、液相の冷媒が上側から下側に移動するにつれて徐々に増加する。液相の冷媒の膜の厚さも液相の冷媒が上側から下側に移動するにつれて徐々に増加する。伝熱管２ｂが十分な伝熱性能を発揮できなければ、熱交換器も性能（熱交換性能）を十分に発揮できない。
【００１２】
他方、図５に示すように、例えば、三角形の断面形状を有する伝熱管１６が所定の傾斜角度にてシェルの内部に配置されていると仮定する。このような配置によれば、上側に位置する伝熱管１６Ａの表面上で生成した液相の冷媒によって下側に位置する伝熱管１６Ｂの表面が全体的に覆われることを防止できる。
【００１３】
しかし、このような特殊な形の伝熱管１６を用いて熱交換器を組み立てることは容易ではない。先に説明したように、この伝熱管１６は、管板に所定の角度で固定されている必要がある。拡管中の伝熱管１６の回転は許容されないので、伝熱管１６の回転を阻止しながら拡管工程を実施するための技術が必要である。
【００１４】
本開示の第１態様に係る伝熱管取り付け装置は、
熱交換器用の複数の伝熱管をそれぞれ拡管して支持体に取り付けるための装置であって、前記複数の伝熱管のそれぞれの両端部の断面は円形状であり、前記複数の伝熱管のそれぞれ中央部の断面は異形状であり、
ベース部と、
前記ベース部に配置され、前記ベース部から直線状に延びており、前記伝熱管に挿入されたとき、前記伝熱管の前記中央部の内周面に接して前記伝熱管の回転を阻止する支持部と、
前記支持部から離れた位置において前記ベース部に配置され、前記支持部と同じ方向に突出しており、前記支持部が挿入された前記伝熱管とは異なる伝熱管又は前記支持体に設けられた孔に挿入されたとき、前記異なる伝熱管の内周面又は前記支持体の前記孔の内周面に接することによって前記支持部を中心として前記ベース部が回転することを阻止する固定部と、
を備えたものである。
【００１５】
第１態様によれば、伝熱管の回転を阻止しながら拡管工程を容易に実施できる。
【００１６】
本開示の第２態様において、例えば、第１態様に係る伝熱管取り付け装置の前記支持部は、多角形状の断面を有する。多角形状の支持部によって伝熱管の回転を確実に阻止することができる。
【００１７】
本開示の第３態様において、例えば、第１又は第２態様に係る伝熱管取り付け装置の前記支持体が平板の形状を有する。ベース部が平板状であるとき、支持部の突出方向と固定部の突出方向とを容易に一致させることができる。
【００１８】
本開示の第４態様において、例えば、第１〜第３態様のいずれか１つに係る伝熱管取り付け装置の前記固定部が円柱の形状を有する。固定部が円柱の形状を有していると、固定部を伝熱管の端部に容易に挿入できるので、支持体（管板）に伝熱管を取り付ける作業の効率の向上を期待できる。
【００１９】
本開示の第５態様において、例えば、第１〜第３態様のいずれか１つに係る伝熱管取り付け装置は、前記ベース部に対する前記支持部の配置角度を変更する角度調整構造をさらに備え、前記支持部は、前記角度調整構造を介して、前記ベース部に固定されている。第５態様によれば、様々な角度で伝熱管を支持体（管板）に取り付けることができる。
【００２０】
本開示の第６態様に係る熱交換器の製造方法は、
第１〜第５態様のいずれか１つの伝熱管取り付け装置を用いた熱交換器の製造方法であって、
複数の伝熱管を前記支持体に取り付ける工程を含み、
前記工程において、
前記支持体に取り付けられるべき前記伝熱管に前記伝熱管取り付け装置の前記支持部を第１側から挿入するとともに、前記支持体に取り付けられるべき前記伝熱管とは異なる前記伝熱管又は前記支持体に設けられた孔に前記伝熱管取り付け装置の前記固定部を前記第１側から挿入し、
前記支持部が挿入された前記伝熱管の端部に第２側から拡管工具を挿入し、
前記伝熱管取り付け装置によって前記伝熱管の回転を阻止しつつ、前記拡管工具によって前記伝熱管の前記端部を拡管して前記伝熱管を前記支持体に取り付ける。
【００２１】
第６態様によれば、伝熱管の回転を阻止しながら拡管工程を容易に実施できる。
【００２２】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置１００は、蒸発器１０、圧縮機１３、凝縮器１４、蒸気経路１７及び液経路１８を備えている。蒸発器１０には吸熱回路２０が接続されている。凝縮器１４には放熱回路２１が接続されている。
【００２４】
冷凍サイクル装置１００において、冷媒は、Ｒ１３４ａなどのフロン冷媒、Ｒ１２３４ｙｆなどの低ＧＷＰ冷媒、又は、アンモニア、二酸化炭素、水などの自然冷媒である。
【００２５】
蒸発器１０は、吸熱回路２０を通じて冷凍サイクル装置１００の外部から熱を吸収することによって冷媒を蒸発させ、気相の冷媒を生成する。蒸発器１０は、間接型熱交換器又は直接型熱交換器によって構成されている。間接型熱交換器として、シェルアンドチューブ熱交換器及びプレート熱交換器が挙げられる。直接型熱交換器として、噴霧式の熱交換器及び充填材式の熱交換器が挙げられる。本実施形態において、蒸発器１０は、シェルアンドチューブ熱交換器によって構成されており、シェル１１及び複数の伝熱管１２を有する。
【００２６】
圧縮機１３は、蒸発器１０で生成された気相の冷媒を吸入して圧縮する。圧縮機１３は、ターボ圧縮機のような速度型の圧縮機であってもよく、スクリュー圧縮機のような容積型の圧縮機であってもよい。
【００２７】
凝縮器１４は、放熱回路２１を通じて冷凍サイクル装置１００の外部に熱を放出することによって冷媒を凝縮させ、液相の冷媒を生成する。凝縮器１４は、例えば、上記した間接型熱交換器又は上記した直接型熱交換器によって構成されている。
【００２８】
蒸気経路１７は、蒸発器１０から凝縮器１４に気相の冷媒を導くための流路である。蒸気経路１７は、上流部分１７ａ及び下流部分１７ｂを有する。上流部分１７ａによって蒸発器１０の気相冷媒用出口が圧縮機１３の吸入口に接続されている。下流部分１７ｂによって圧縮機１３の吐出口が凝縮器１４の気相冷媒用入口に接続されている。液経路１８は、凝縮器１４から蒸発器１０に液相の冷媒を導くための流路である。液経路１８によって、蒸発器１０と凝縮器１４とが接続されている。蒸気経路１７及び液経路１８は、それぞれ、少なくとも１つの配管で構成されている。
【００２９】
図２及び図３に示すように、凝縮器１４は、シェルアンドチューブ熱交換器によって構成されている。凝縮器１４は、シェル１５及び複数の伝熱管１６を備えている。複数の伝熱管１６は、シェル１５の内部に配置されている。シェル１５は、入口１５ａ及び出口１５ｂを有する。入口１５ａ及び出口１５ｂには、それぞれ、蒸気経路１７及び液経路１８が接続されうる。鉛直方向において、シェル１５の入口１５ａが最も上に位置し、シェル１５の出口１５ｂが最も下に位置している。例えば、入口１５ａが全ての伝熱管１６よりも鉛直方向の上側に位置し、出口１５ｂが全ての伝熱管１６よりも鉛直方向の下側に位置している。入口１５ａを通じて、シェル１５の内部に気相の冷媒が導入される。冷媒の温度よりも低い温度の熱媒体（例えば、冷却水）を伝熱管１６に流すと、伝熱管１６の表面上で冷媒が冷却されて凝縮する。出口１５ｂを通じて、シェル１５の外部へと液相の冷媒が排出される。本実施形態において、シェル１５は、矩形の断面形状を有している。ただし、シェル１５は、円形の断面形状を有していてもよい。シェル１５は、耐圧容器であってもよい。
【００３０】
複数の伝熱管１６のそれぞれは、１対の管板２２に固定されている。１対の管板２２は、それぞれ、複数の伝熱管１６の端部を支持している支持体である。一方の管板２２は、複数の伝熱管１６の第１端部を支持し、他方の管板２２は、複数の伝熱管１６の第２端部を支持している。
【００３１】
図４に示すように、管板２２は、複数の孔２２ｐを有している。複数の孔２２ｐは、垂直方向及び水平方向に並んでいる。孔２２ｐの形状は、平面視で円形状である。孔２２ｐの直径は、伝熱管１６に応じて決定される。孔２２ｐの直径は、例えば、伝熱管１６の外径よりも０．２〜０．３ｍｍ大きい。孔２２ｐの数及び位置は、伝熱管１６の数及び伝熱管１６の間隔に応じて決定される。
【００３２】
シェル１５は、管板２２と管板２２との間に配置されている。１対の管板２２のそれぞれにカバー２３が取り付けられている。管板２２とカバー２３との間に分配空間２５が形成されている。複数の伝熱管１６は、分配空間２５に連通している。放熱回路２１も分配空間２５に連通している。放熱回路２１の熱媒体は、分配空間２５に流入し、複数の伝熱管１６のそれぞれに導かれる。
【００３３】
複数の伝熱管１６は、それぞれ、直線形状を有する。複数の伝熱管１６は、シェル１５の内部において、それぞれ水平に配置されている。複数の伝熱管１６は、互いに平行に並べられている。各伝熱管１６の長手方向が水平方向に平行である。伝熱管１６の寸法は特に限定されない。一例において、伝熱管１６は、１２．７〜１９．０ｍｍの直径（端部の直径）を有し、１〜２ｍの長さを有する。
【００３４】
図３は、伝熱管１６の長手方向に垂直な凝縮器１４の断面を表している。図３に示す断面において、複数の伝熱管１６は、格子状のパターンで並べられている。鉛直方向に平行な複数の鉛直基準線Ｖｒと、水平方向に平行な複数の水平基準線Ｈｒとを定義したとき、複数の鉛直基準線Ｖｒと複数の水平基準線Ｈｒとの交点の各々の上に伝熱管１６（詳細には、伝熱管１６の重心Ｇ）が位置している。複数の鉛直基準線Ｖｒは、互いに等間隔で並んでいる。複数の水平基準線Ｖｒも互いに等間隔で並んでいる。複数の伝熱管１６は、鉛直方向（縦方向）及び水平方向（横方向）にマトリクス状に配置されている。水平方向において互いに隣り合う伝熱管１６の間には、冷媒の流路として、適度な広さの空間が確保されている。同様に、鉛直方向において互いに隣り合う伝熱管１６の間には、冷媒の流路として、適度な広さの空間が確保されている。
【００３５】
図５に示すように、伝熱管１６は、異形の断面形状を有する。具体的に、各伝熱管１６は、角部３１（第１の角部３１）を有する。角部３１は、縦断面において伝熱管１６の断面積と同じ面積を有する円の半径よりも小さい曲率半径の輪郭を示す部分である。角部３１は、鉛直方向において伝熱管１６の最も下に位置する部分を構成している。「縦断面」は、伝熱管１６の長手方向に垂直な凝縮器１４の断面を意味する。
【００３６】
伝熱管１６は、第１の角部３１、第２の角部３２及び頂部３３を有する。伝熱管１６は、複数（３つ）の表面を有する。複数の表面の１つは、第１の角部３１と頂部３３との間における表面３４（側面）である。複数の表面の他の１つは、第１の角部３１と第２の角部３２との間における表面３６（底面３６）である。複数の表面の他の１つは、第２の角部３２と頂部３３との間における表面３５（側面）である。これら複数の表面は、いずれも平坦面である。ただし、表面３４，３５及び３６から選ばれる少なくとも１つの面が凹面であってもよい。
【００３７】
本実施形態において、伝熱管１６の第１の角部３１は、鉛直方向において伝熱管１６の最も下に位置する部分である。他方、伝熱管１６の第２の角部３２は、鉛直方向において伝熱管１６の最も下に位置する部分ではない。鉛直方向において、第２の角部３２は、第１の角部３１と異なる高さに位置している。詳細には、鉛直方向において、第２の角部３２は、第１の角部３１よりも上方に位置している。鉛直方向において、第２の角部３２は、頂部３３と第１の角部３１との間に位置している。第１の角部３１と第２の角部３２との間における表面３６（底面３６）は、水平面に対して、傾斜角度θにて傾斜している。傾斜角度θは、例えば、１〜２９度の範囲にある。第１の角部３１と頂部３３との間における表面３４（側面）も水平面に対して傾斜角度βにて傾斜している。傾斜角度βは、例えば、（θ＋６０）度である。縦断面において、伝熱管１６の重心Ｇを通り、かつ鉛直方向に平行な基準線Ｖｒ（鉛直基準線）に関して、伝熱管１６の輪郭が非対称である。このような構造によれば、伝熱管１６の表面上で生成した液相の冷媒は、第１の角部３１に容易に集められる。伝熱管１６の表面から速やかに液相の冷媒を排除することが可能である。
【００３８】
「第１の角部３１」、「第２の角部３２」及び「頂部３３」は、次のように定義することもできる。縦断面において伝熱管１６の断面積と同じ面積を有する円の半径よりも小さい曲率半径の円弧状の輪郭を示す部分を「角部」と定義する。鉛直方向の最も上に位置している「角部」を「頂部」と定義することができる。本実施形態によれば、第１の角部３１、第２の角部３２及び頂部３３は、いずれも、縦断面において、同一の曲率半径の円弧状の輪郭を示す。
【００３９】
本実施形態によれば、伝熱管１６は、縦断面において伝熱管１６の断面積と同じ面積を有する円の半径よりも小さい曲率半径の輪郭を示す部分（角部）を３つ又は３つを越えて有する。伝熱管１６がこのような形状を有している場合、伝熱管１６の表面上で生成した液相の冷媒が伝熱管１６の角部（例えば第１の角部３１）に容易に集められる。詳細には、縦断面において、伝熱管１６を包囲する最小の面積の正多角形が正三角形である。このような形状によれば、円管を成形して本実施形態の伝熱管１６を容易に作製することができる。ただし、伝熱管１６を包囲する最小の面積の三角形は、正三角形に限定されず、二等辺三角形、直角三角形又は不等辺三角形であってもよい。さらに、伝熱管１６を包囲する最小の面積の四角形は、長方形、正方形、ひし形又は不等辺四角形であってもよい。角部の数の上限は特に限定されないが、成形の容易性を考慮すると、例えば６個である。
【００４０】
本実施形態によれば、縦断面における伝熱管１６の輪郭は、複数（３つ）の曲線部分と複数（３つ）の直線部分とで構成されている。複数の曲線部分は、それぞれ、第１の角部３１、第２の角部３２及び頂部３３に対応している。複数の直線部分は、それぞれ、曲線部分と曲線部分との間に位置している。もちろん、伝熱管１６の輪郭は、第１の角部３１、第２の角部３２及び頂部３３のそれぞれに対応する部分を除き、滑らかな曲線で構成されていてもよい。
【００４１】
図５は、伝熱管１６の中央部の断面を表している。伝熱管１６の中央部は、シェル１５の内部において気相の冷媒と接する部分であり、その断面は異形状である。詳細には、断面における外周面及び内周面の輪郭が異形状である。「異形状」とは、円形以外の形状を意味する。他方、伝熱管１６の両端部は、管板２２に嵌め合わされている。伝熱管１６の両端部の断面は円形状である。詳細には、断面における外周面及び内周面の輪郭が円形状である。伝熱管１６の両端部は、拡管工程において拡管され、管板２２の孔２２ｐに密着する。管板２２の孔２２ｐは、平面視で円形状である。
【００４２】
図６は、伝熱管１６を管板２２に取り付けるための装置の斜視図である。伝熱管取り付け装置５０は、ベース部５２、支持部５４及び固定部５６を備えている。ベース部５２、支持部５４及び固定部５６は、それぞれ、ステンレス鋼などの金属材料で作られている。支持部５４及び固定部５６は、例えば、ベース部５２に溶接されている。
【００４３】
ベース部５２は、例えば、平板の形状を有する。ベース部５２が平板状であるとき、支持部５４の突出方向と固定部５６の突出方向とを容易に一致させることができる。ベース部５２の役割は、支持部５４と固定部５６との位置関係を固定することである。ベース部５２によって、固定部５６に対する支持部５４の変位が阻止される。
【００４４】
支持部５４は、ベース部５２に配置され、ベース部５２から直線状に延びている。支持部５４は、拡管されるべき伝熱管１６に挿入される部分である。伝熱管１６に挿入されたとき、支持部５４は、伝熱管１６の中央部の内周面に接して伝熱管１６の回転を阻止する。本実施形態において、支持部５４は、多角形状の断面を有する。多角形状の支持部５４によって伝熱管１６の回転を確実に阻止することができる。伝熱管１６の中央部が三角形状の断面を有するとき、支持部５４も三角形状の断面を有することが望ましい。支持部５４の断面の形状は、伝熱管１６の中央部の断面の形状と相似関係にあってもよい。支持部５４の長さは、伝熱管１６の円形の端部よりも十分に長い。
【００４５】
固定部５６は、支持部５４から離れた位置においてベース部５２に配置されている。固定部５６は、ベース部５２から支持部５４と同じ方向に突出している。固定部５６は、支持部５４が挿入されるべき伝熱管１６とは異なる伝熱管１６に挿入される部分である。異なる伝熱管１６に挿入されたとき、固定部５６は、異なる伝熱管１６の内周面に接することによって支持部５４を中心としてベース部５２が回転することを阻止する。本実施形態において、固定部５６は、円柱の形状を有する。固定部５６が円柱の形状を有していると、固定部５６を伝熱管１６の端部に容易に挿入できるので、管板２２に伝熱管１６を取り付ける作業の効率の向上を期待できる。
【００４６】
支持部５４及び固定部５６は、互いに異なる伝熱管１６に挿入されるため、支持部５４と固定部５６との間隔ＫＰは、凝縮器１４における伝熱管１６の間隔に応じて決定される。固定部５６は、拡管されるべき伝熱管１６に隣接する伝熱管１６に挿入されてもよいし、拡管されるべき伝熱管１６から離れた位置にある伝熱管１６に挿入されてもよい。支持部５４と固定部５６との間隔ＫＰは、例えば、鉛直方向又は水平方向において互いに隣り合う伝熱管１６の間隔（管ピッチ）に等しい。固定部５６の長さは、伝熱管１６の円形の端部の長さと同じであるか、それよりも短い。つまり、固定部５６は、支持部５４よりも十分に短い。固定部５６の外径は、伝熱管１６の円形の端部の内径よりも少し小さい。
【００４７】
次に、伝熱管取り付け装置５０を用いて凝縮器１４（シェルアンドチューブ熱交換器）を製造する方法を説明する。
【００４８】
まず、図４を参照して説明した１対の管板２２を準備する。管板２２には伝熱管１６を嵌め合わせるための複数の孔２２ｐが設けられている。複数の孔２２ｐの配列は、凝縮器１４における複数の伝熱管１６の配列に一致している。
【００４９】
次に、管板２２と管板２２との間にシェル１５を配置し、１対の管板２２の孔２２ｐのそれぞれに伝熱管１６を挿入する。基準となる伝熱管１６の両端部を拡管して、基準となる伝熱管１６を１対の管板２２に所定の角度にて取り付ける。基準となる伝熱管１６を１対の管板２２に取り付けるための拡管工程において、装置５０を使用してもよいし、装置５０を使用しなくてもよい。例えば、基準となる伝熱管１６の外周面を把持して、拡管中の回転を防止してもよい。基準となる伝熱管１６が取り付けられる位置は特に限定されない。基準となる伝熱管１６は、例えば、管板２２の外周縁から最も近い位置に存在する孔２２ｐに取り付けられる。
【００５０】
拡管工程は、伝熱管１６の外周面と管板２２の孔２２ｐの内周面とを密着させる工程である。具体的には、伝熱管１６を管板２２の孔２２ｐに挿入するとともに、伝熱管１６に拡管工具５８（拡管プラグ）を挿入する。拡管工具５８を回転させることによって伝熱管１６を内側から塑性変形させる。これにより、伝熱管１６の端部の外径が拡大し、伝熱管１６の端部の外周面と管板２２の孔２２ｐの内周面とが密着する。
【００５１】
次に、図７Ａに示すように、管板２２に取り付けられるべき伝熱管１６に装置５０の支持部５４を第１側（図中左側）から挿入する。管板２２に取り付けられるべき伝熱管１６とは異なる伝熱管１６に装置５０の固定部５６を第１側から挿入する。管板２２に取り付けられるべき伝熱管１６とは異なる伝熱管１６は、例えば、既に管板２２に固定されている伝熱管１６であって、上記した基準となる伝熱管１６である。
【００５２】
次に、支持部５４が挿入された伝熱管１６の第２端部に第２側（図中右側）から拡管工具５８を挿入する。拡管工具５８を回転させることによって、伝熱管１６の第２端部を拡管させる。これにより、伝熱管１６の第２端部が管板２２に固定される。伝熱管１６が装置５０によって拘束されているので、拡管工具５８によって伝熱管１６にトルクが加えられたとしても、伝熱管１６の回転は阻止される。その結果、伝熱管１６は、装置５０における支持部５４の角度を反映した特定の角度にて管板２２に固定される。
【００５３】
さらに、図７Ｂに示すように、次に管板２２に取り付けられるべき伝熱管１６に装置５０の支持部５４が挿入され、管板２２に取り付けられるべき伝熱管１６とは異なる伝熱管１６に固定部５６が挿入されるように、装置５０を移動させる。異なる伝熱管１６は、既に管板２２に固定された伝熱管１６であってもよく、未だ固定されていない伝熱管１６であってもよい。
【００５４】
一方の管板２２に全ての伝熱管１６の第２端部が固定されたのち、他方の管板２２に全ての伝熱管１６の第１端部が固定されるように、図７Ａ及び図７Ｂに示す拡管工程を行うことができる。このようにすれば、装置５０及び拡管工具５８を移動させる手間が省ける。ただし、特定の伝熱管１６の第１端部及び第２端部を１対の管板２２に固定し、その後、他の伝熱管１６の第１端部及び第２端部を１対の管板２２に固定してもよい。拡管工程における作業の順序は特に限定されない。
【００５５】
本実施形態において、装置５０の固定部５６は、拡管工程が行われる伝熱管１６とは異なる伝熱管１６に挿入される。ただし、固定部５６は、管板２２に設けられた孔２２ｐに挿入されてもよい。この場合にも、固定部５６が孔２２ｐの内周面に接し、拡管中における伝熱管１６の回転を阻止する効果が得られる。
【００５６】
全ての伝熱管１６を１対の管板２２に取り付けたのち、１対の管板２２のそれぞれにカバー２２を取り付ける。これにより、図２及び図３に示す凝縮器１４が得られる。
【００５７】
本開示の技術は、熱交換器の製造だけでなく、熱交換器の修理にも有用である。図２及び図３を参照して説明したように、シェルアンドチューブ熱交換器は、互いに平行に並べられた複数の伝熱管１６を有する。特定の伝熱管１６を交換する必要が生じたとき、特定の伝熱管１６が多数の伝熱管１６で囲まれていると、周りの伝熱管１６が邪魔になるので、特定の伝熱管１６の外周面を把持しながら拡管工程を行うことが非常に難しい。他方、本開示の装置５０を使用すれば、特定の伝熱管１６が多数の伝熱管１６で囲まれていたとしても、特定の伝熱管１６のみを容易に交換することができる。
【００５８】
（変形例１）
図８に示すように、変形例に係る伝熱管取り付け装置６０は、ベース部５２、支持部５４、固定部５６及び角度調整構造６４を備えている。ベース部５２、支持部５４及び固定部５６のそれぞれの構造及び機能は先に説明した通りである。本変形例において、支持部５４は、ベース部５２に着脱可能である。
【００５９】
角度調整構造６４は、ベース部５２に対する支持部５４の配置角度を変更する役割を担う。角度調整構造６４を介して、ベース部５２に支持部５４が固定されうる。本変形例によれば、様々な角度で伝熱管１６を管板２２に取り付けることができる。
【００６０】
本変形例において、角度調整構造６４は、ねじ式の締結構造を含む。具体的には、角度調整構造６４は、雌ねじ部６１、固定孔６２及び雄ねじ部６３を含む。雌ねじ部６１は、支持部５４に設けられたねじ孔である。固定孔６２は、ベース部５２に設けられた貫通孔である。雄ねじ部６３は、固定孔６２を通じて雌ねじ部６１にねじ込まれるボルトである。支持部５４を所望の角度に維持しつつ、雄ねじ部６３を雌ねじ部６１にねじ込む。これにより、支持部５４が所望の角度にてベース部５２に固定される。雄ねじ部６３には、文字表示部が設けられていてもよい。
【００６１】
（変形例２）
図９に示すように、他の変形例に係る伝熱管取り付け装置７０は、ベース部５２、支持部５４、固定部５６及び角度調整構造７３を備えている。本変形例においても、支持部５４は、ベース部５２に着脱可能である。
【００６２】
角度調整構造７３は、ベース部５２に対する支持部５４の配置角度を変更する役割を担う。角度調整構造７３を介して、ベース部５２に支持部５４が固定されうる。本変形例によれば、様々な角度で伝熱管１６を管板２２に取り付けることができる。
【００６３】
本変形例において、角度調整構造７３は、係合部７１及び差込口７２を有する。係合部７１は、支持部５４と一体に形成されている部分である。本変形例において、係合部７１は、周方向に沿って設けられた複数の凹凸を有する。複数の凹凸は、規則的に配列されている。差込口７２は、ベース部５２に設けられた貫通孔であり、係合部７１の複数の凹凸に係合する複数の凹凸を有する。
【００６４】
支持部５４が所望の角度にてベース部５２に固定されるように、支持部５４を所望の角度に維持しつつ、差込口７２に係合部７１を挿入する。これにより、支持部５４が所望の角度にてベース部５２に固定される。
【００６５】
（その他）
ダイヤル式の角度調整構造が設けられていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本開示の技術は、熱交換器の製造及び修理に有用である。
【符号の説明】
【００６７】
１４  凝縮器
１５  シェル
１６  伝熱管
２２  管板（支持体）
２２ｐ  孔
５０，６０，７０  伝熱管取り付け装置
５２  ベース部
５４  支持部
５６  固定部
６４，７３  角度調整構造
【図１】
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【図２】
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【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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