(57)【要約】【課題】形成不良を生じさせることなく、確実にフレア部を形成可能な安価なフレア拡管装置を提供する。【解決手段】熱交換器１０において、直管部１４の端部を拡管加工してフレア部２０を形成するためのフレア拡管装置３０であって、熱交換器１０を位置決め保持する保持台３１と、保持台３１に保持させた熱交換器１０の直管部１４の端部に向けて、駆動手段（サーボモータ３９）によって進退可能に配設したポンチ台３４と、ポンチ台３４に、ポンチ台３４の進退方向に沿って移動可能に配設した複数のポンチ４４と、各ポンチ４４を進出方向に個別に付勢し、その付勢力を、フレア部２０の形成圧力より強く、フレア部２０の破壊圧力より弱くした複数の付勢手段（圧縮バネ５２）とを備えた構成とする。【選択図】図１
2008100251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔をもって平行に配置したフィンと、各フィンを貫通する直管部を有する複数の伝熱管と、異なる伝熱管の直管部を接続するベンド管とを備えた熱交換器において、前記直管部を拡管加工し更にその端部にフレア部を形成するためのフレア拡管装置であって、
前記熱交換器を位置決め保持する保持台と、
前記保持台に保持させた熱交換器の直管部の端部に向けて、駆動手段によって進退可能に配設したポンチ台と、
前記ポンチ台に、該ポンチ台の進退方向に沿って移動可能に配設した複数のポンチと、
前記各ポンチを進出方向に個別に付勢し、その付勢力を、前記フレア部の形成圧力より強く、前記フレア部の破壊圧力より弱くした複数の付勢手段と
を備えることを特徴とするフレア拡管装置。
【請求項２】
前記付勢手段による付勢力を調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載のフレア拡管装置。
【請求項３】
前記ポンチ台に、前記ポンチを進出方向に脱落不可能に貫通させた装着孔を設けるとともに、該装着孔の少なくとも後退方向の端部にネジ溝を設け、
前記装着孔に前記付勢手段として圧縮バネを配設するとともに、前記装着孔の後端部にネジ部材を配設し、該ネジ部材のねじ込み量により付勢力を調整可能としたことを特徴とする請求項２に記載のフレア拡管装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調設備の室外機や冷蔵庫などに使用するフィンアンドチューブ型の熱交換器のフレア拡管装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明のフレア拡管装置に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３１６２２７号公報
【０００４】
この特許文献に記載されているように、従来のフレア拡管装置は、一枚の取付プレートに対して複数のポンチを取り付け、油圧シリンダによって取付プレートを下降させることにより、直立された伝熱管の直管部上端に、ベンド管を装着するための拡管部を形成するとともに、ロウ付けするためのフレア部を形成していた。
【０００５】
しかし、このフレア拡管装置では、略Ｕ字形状をなす伝熱管の製造する際に、直管部の配管長さに誤差が生じる。また、各伝熱管の組付誤差や複数の熱交換器を同時に加工する際などにも、各直管部の高さが異なる。この場合、フレア拡管加工を施すと、フレア部が不完全な形状で形成されたり、過剰荷重により破壊（割れ）した状態で形成される。そして、最悪の場合には直管部が座屈することもある。
【０００６】
そこで、この特許文献では、各ポンチに独立したエア駆動部を配設し、個別に荷重を加えることにより、フレア部の形成不良を防止できる構成としている。
【０００７】
しかしながら、このフレア拡管装置は、多数の駆動部が必要になる。しかも、各駆動部を個別に制御する必要があるため、制御するためのプログラムが非常に複雑になる。そのため、装置自体が非常に高くなるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来の問題に鑑みてなされたもので、形成不良を生じさせることなく、確実にフレア部を形成可能な安価なフレア拡管装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明のフレア拡管装置は、所定間隔をもって平行に配置したフィンと、各フィンを貫通する直管部を有する複数の伝熱管と、異なる伝熱管の直管部を接続するベンド管とを備えた熱交換器において、前記直管部を拡管加工し更にその端部にフレア部を形成するためのフレア拡管装置であって、前記熱交換器を位置決め保持する保持台と、前記保持台に保持させた熱交換器の直管部の端部に向けて、駆動手段によって進退可能に配設したポンチ台と、前記ポンチ台に、該ポンチ台の進退方向に沿って移動可能に配設した複数のポンチと、前記各ポンチを進出方向に個別に付勢し、その付勢力を、前記フレア部の形成圧力より強く、前記フレア部の破壊圧力より弱くした複数の付勢手段とを備える構成としている。
【００１０】
このフレア拡管装置では、複数のポンチを１つのポンチ台に配設しているため、各ポンチを進退させるための駆動手段は１つで良く、その制御プログラムも簡素で良い。その結果、装置全体を簡素化でき、コスト高になることを抑制できる。また、各ポンチは、付勢手段によってフレア部の形成圧力より強く破壊圧力より弱い付勢力で進出方向に付勢されているため、組付誤差などによって伝熱管の直管部の高さが異なっていても、ポンチ台の移動により高い直管部から順番にフレア部を形成し、その形成後は、ポンチが付勢手段の付勢力に抗して後退することにより、形成したフレア部を破壊することを防止できる。
【００１１】
このフレア拡管装置は、前記付勢手段による付勢力を調整可能とすることが好ましい。
具体的には、前記ポンチ台に、前記ポンチを進出方向に脱落不可能に貫通させた装着孔を設けるとともに、該装着孔の少なくとも後退方向の端部にネジ溝を設け、前記装着孔に前記付勢手段として圧縮バネを配設するとともに、前記装着孔の後端部にネジ部材を配設し、該ネジ部材のねじ込み量により付勢力を調整可能とすることが好ましい。
このようにすれば、伝熱管の直径や形成材料に変更が生じても簡単に対応できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のフレア拡管装置では、複数のポンチを１つのポンチ台に配設しているため、装置全体を簡素化でき、コスト高になることを抑制できる。また、各ポンチは、付勢手段によってフレア部の形成圧力より強く破壊圧力より弱い付勢力で進出方向に付勢されているため、伝熱管の直管部の高さ位置が異なっていても、形成不良を生じさせることなく、確実にフレア部を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係るフレア拡管装置３０を示す。このフレア拡管装置３０は、空調設備の室外機や冷蔵庫などに使用する図８に示すフィンアンドチューブ型の熱交換器１０において、直管部１４の端部にフレア部２０を有する接続部１８をフレア拡管加工して形成するためのものである。
【００１５】
まず、このフィンアンドチューブ型の熱交換器１０は、図８に示すように、所定間隔をもって平行に配置したフィン１１と、両端のフィン１１の外側に配設した管板１２と、複数の伝熱管１３Ａ，１３Ｂと、これら伝熱管１３Ａ，１３Ｂを接続する複数のベンド管１６とを備えたものである。伝熱管１３Ａは銅製であり、前記フィン１１および管板１２を貫通する一対の直管部１４，１４と、これら直管部１４，１４の一端を連続する半円弧形状のベンド部１５とを有するＵ字形状のものである。伝熱管１３Ｂは銅製であり、フィン１１および管板１２を貫通する直管部のみ（ストレート管）からなるものである。ベンド管１６は銅製であり、隣接した異なる伝熱管１３Ａの直管部１４や伝熱管１３Ｂを接続する略Ｕ字形状のものである。そして、各伝熱管１３Ａの直管部１４の端部および伝熱管１３Ｂの端部には、ベンド管１６や連絡管１７を接続するための接続部１８が本発明のフレア拡管装置３０により形成されている。この接続部１８は、直管部１４または伝熱管１３Ｂに対して同軸に連続した大径の拡管部１９と、該拡管部１９に連続し、先端に向けて拡開したフレア部２０とからなる。なお、前記連絡管１７にはヘッダー２１が連続されている。
【００１６】
図１および図２に示すように、フレア拡管装置３０は、保持台３１と、ポンチ台３４と、複数のポンチ４４と、付勢手段である圧縮バネ５２とを備えている。
【００１７】
前記保持台３１は、加工前の熱交換器１０を載置して位置決め保持するもので、伝熱管１３Ａのベンド部１５を支持する第１支持部３２と、伝熱管１３Ｂの下端を受ける第２支持部３３とを備えている。これら支持部３２，３３の上面には、ベンド部１５または伝熱管１３Ｂの下端を収容する凹部３２ａ，３３ａがそれぞれ設けられている。
【００１８】
前記ポンチ台３４は、両端に上向きに突出する側枠３５を備えた正面視凹字形状の枠体からなる。側枠３５には、前記保持台３１に向けて進退させるために第１螺合部３６が設けられている。そして、この第１螺合部３６には第１スクリューロッド３７が螺合されられている。この第１スクリューロッド３７の上端には、第１ギアボックス３８が配設されている。一対の第１ギアボックス３８は、第１サーボモータ３９に直結した第１連結軸４０が連結されている。
【００１９】
そして、前記ポンチ台３４には、図２に示すように、該ポンチ台３４の進退方向に沿って後述するポンチ４４を移動可能に装着するための複数の装着孔４１が設けられている。この装着孔４１は、上下方向に貫通した孔からなり、その下端には、ポンチ４４を脱落不可能に抑止するための段部４２が径方向内向きに突設されている。また、装着孔４１の後退方向端部である上部にはネジ溝部４３が設けられている。
【００２０】
前記ポンチ４４は鉄製であり、円筒状をなす拡管部形成部４５と、該拡管部形成部４５に連続したフレア部形成部４７と、前記装着孔４１に脱落不可能に装着される装着部４８とを備えている。前記拡管部形成部４５は、その先端に一次加工が完了した直管部１４または伝熱管１３Ｂの内径より小径となるように円錐筒状に突出する挿入部４６を備えている。フレア部形成部４７は、直管部１４または伝熱管１３Ｂの端部が所定角度で拡開するように傾斜する円錐筒状のものである。前記装着部４８は、前記段部４２の内径より小さい第１円筒部４９と、前記段部４２の内径より大きい第２円筒部５０とを備えている。そして、第１円筒部４９と第２円筒部５０とを連続するフランジ状の段部５１は、前記段部４２に係止するストッパ、および、後述する圧縮バネ５２を受ける受部を構成する。
【００２１】
前記圧縮バネ５２は、ポンチ台３４の各装着孔４１に装着され、それぞれポンチ４４を個別に進出方向に付勢するものである。この圧縮バネ５２は、ポンチ４４の第２円筒部５０の内径より小さく、第１円筒部４９の内径より大きい直径をなす。また、この圧縮バネ５２の付勢力は、伝熱管１３Ａの直管部１４および伝熱管１３Ｂの端部に形成するフレア部２０の形成圧力より強く、該フレア部２０の破壊圧力より弱く設定されている。また、本実施形態では、装着孔４１のネジ溝部４３にネジ部材５３を配設し、このネジ部材５３のねじ込み量により、圧縮バネ５２の付勢力を微調整可能に構成している。なお、ネジ部材５３は、その上端面に平面視六角形状をなすように窪む六角穴５４と、その内部に後述する拡管棒５７を挿通するための挿通孔５５が設けられている。
【００２２】
また、本実施形態のフレア拡管装置３０は、前記ポンチ４４によりフレア拡管加工を施す前に、伝熱管１３Ａの直管部１４および伝熱管１３Ｂを拡管（一次加工）するための拡管ヘッド５６を備えている。この拡管ヘッド５６は、図１に示すように、拡管棒５７の下端に接合された略球状のものである。各拡管ヘッド５６の拡管棒５７は、ポンチ４４および装着孔４１を貫通し、その上端が昇降板５８に連結されている。
【００２３】
前記昇降板５８の両端には第２螺合部５９が設けられている。そして、この第２螺合部５９には第１スクリューロッド３７と平行に位置するように第２スクリューロッド６０が螺合されられている。この第２スクリューロッド６０の上端には、第２ギアボックス６１が配設されている。一対の第２ギアボックス６１は第２連結軸６２で連結され、この第２連結軸６２の中間部分に第３ギアボックス６３が配設されている。そして、この第３ギアボックス６３に第２サーボモータ６４に直結した駆動軸６５が連結されている。
【００２４】
次に、前記フレア拡管装置３０による拡管動作について具体的に説明する。
【００２５】
図２中下部に示すように、まず、加工前の熱交換器１０は、伝熱管１３Ａの直管部１４および伝熱管１３Ｂの外周部と、各フィン１１および管板１２の貫通孔１１ａ，１２ａとの間には、所定の隙間を有する状態となっている。
【００２６】
この状態で、まず、第２サーボモータ６４を正転駆動させることにより、第３ギアボックス６３および第２ギアボックス６１を介して第２スクリューロッド６０を回転させ、昇降板５８を下降させる。これにより、拡管ヘッド５６が各伝熱管１３Ａの直管部１４および伝熱管１３Ｂの上端から内部に圧入される。その結果、伝熱管１３Ａの直管部１４および伝熱管１３Ｂは拡管され、その外周面がフィン１１および管板１２の貫通孔１１ａ，１２ａに密着した状態になる。
【００２７】
図３に示すように、拡管ヘッド５６がベンド部１５まで達すると、第２サーボモータ６４を停止させた後、第１サーボモータ３９を正転駆動させることにより、図４に示すように、第１ギアボックス３８を介して第１スクリューロッド３７を回転させ、ポンチ台３４を下降させる。
【００２８】
ここで、本実施形態では、左側端部に位置する伝熱管１３Ｂを直管部１４ａとし、右側に向けて順番に直管部１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅとすると、直管部１４ｄの高さが最も高く、次に直管部１４ｂ，１４ｃが高く、直管部１４ａ，１４ｅが最も低い場合を示している。そのため、図示のように、ポンチ台３４を下降させると、一次加工が完了した直管部１４ｄに最初にポンチ４４が挿入される。
【００２９】
この状態から更にポンチ台３４の下降を進めると、図５（Ａ）に示すように、高さの順番で直管部１４ｂ，１４ｃ、ついで直管部１４ａ，１４ｅにポンチ４４が挿入される。同時に、ポンチ４４が各直管部１４ａ〜１４ｅに圧入され、拡管部形成部４５によって各端部が拡管される。そして、図５（Ｂ）に示すように、直管部１４ｄの端部が最初にポンチ４４のフレア部形成部４７に達し、フレア部２０が拡管されて形成される。
【００３０】
その後、更にポンチ台３４が下降されると、図６（Ａ）に示すように、直管部１４ｄを加工するポンチ４４は圧縮バネ５２が収縮することにより、ポンチ台３４に対して後退方向に移動する。ここで、このポンチ４４の移動作用は、拡管部形成部４５の先端の挿入部４６により形成された逆円錐筒部の抵抗、および、フレア部形成部４７により形成された逆円錐筒状のフレア部２０の抵抗の和が、圧縮バネ５２の付勢力より大きくなることによる。
【００３１】
一方、フレア部２０が未だ形成されていない他の直管部１４ａ〜１４ｃ，１４ｅは、ポンチ４４が圧入されることにより拡管加工が進められる。そして、次に高い直管部１４ｂ，１４ｃの端部がポンチ４４のフレア部形成部４７に達し、フレア部２０が形成される。
【００３２】
ついで、図６（Ｂ）に示すように、ポンチ台３４は更に下降され、これにより、フレア部２０が形成されている直管部１４ｂ〜１４ｄのポンチ４４は、圧縮バネ５２の付勢力に抗して後退方向に移動する。また、フレア部２０が形成されていない残りの直管部１４ａ，１４ｅは、ポンチ４４の圧入により拡管加工が進められ、最後にフレア部２０が形成される。
【００３３】
その後、更にポンチ台３４が加工されると、全てのポンチ４４が圧縮バネ５２の付勢力に抗して後退方向に移動する。
【００３４】
このようにして、ポンチ台３４を予め設定した距離で移動させると、ついで、第１サーボモータ３９を逆転駆動させることにより、図７に示すように、第１ギアボックス３８を介して第１スクリューロッド３７を逆転させ、ポンチ台３４を上昇させる。また、第２サーボモータ６４を逆転駆動させることにより、第３ギアボックス６３および第２ギアボックス６１を介して第２スクリューロッド６０を逆転させ、昇降板５８を上昇させる。これにより、ポンチ４４および拡管ヘッド５６が各伝熱管１３Ａの直管部１４および伝熱管１３Ｂの上端から離脱される。
【００３５】
その後、従来と同様に、伝熱管１３Ａの直管部１４および伝熱管１３Ｂの接続部１８にベンド管１６または連絡管１７をフレア部２０に環状のロウ材（図示せず）を配設して、溶融させることにより、接続部１８とベンド管１６または連絡管１７の隙間にロウ材を進入させ、互いに接合する。
【００３６】
このように、本実施形態のフレア拡管装置３０は、複数のポンチ４４を１つのポンチ台３４に配設しているため、各ポンチ４４を進退させるための駆動手段としては１つ第１サーボモータ３９のみで良く、その制御プログラムも簡素で良い。その結果、装置３０全体を簡素化でき、コスト高になることを抑制できる。
【００３７】
また、各ポンチ４４は、圧縮バネ５２によってフレア部２０の形成圧力より強く破壊圧力より弱い付勢力で進出方向に付勢されているため、組付誤差などによって伝熱管１３Ａの直管部１４や直管である伝熱管１３Ｂの高さが異なっていても、ポンチ台３４の移動により高い順番にフレア部２０を順次形成する。そして、その形成後は、ポンチ４４が圧縮バネ５２の付勢力に抗して後退するため、形成したフレア部２０を破壊することを防止できる。そのため、伝熱管の直管部１４の高さが異なっていても、形成不良を生じさせることなく、確実にフレア部２０を形成することができる。
【００３８】
さらに、本実施形態では、ポンチ台３４の装着孔４１の端部にネジ溝部４３を設け、このネジ溝部４３にネジ部材５３を螺合させることにより、圧縮バネ５２による付勢力を調整可能に収容しているため、伝熱管１３Ａ，１３Ｂの直径や形成材料に変更が生じた場合に、簡単に対応できる。
【００３９】
なお、本発明のフレア拡管装置３０は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００４０】
例えば、前記実施形態では、ポンチ台３４のネジ溝部４３は、装着孔４１の端部のみに設けたが、全体にかけて設けてもよい。また、ポンチ４４の付勢手段は、圧縮バネ５２に限られず、装着孔４１の内部にエアシリンダまたは油圧シリンダを配設してもよい。この場合、シリンダ内に注入するエアまたは油圧の量を調整することにより、付勢力を調整することができる。
【００４１】
さらに、前記実施形態では、第１スクリューロッド３７、第１ギアボックス３８および第１サーボモータ３９を駆動手段としてポンチ台３４を進退方向に駆動させる構成としたが、この駆動手段は所定の圧力でもって進退可能とするものであれば、いずれでも適用可能である。
【００４２】
さらにまた、前記実施形態では、フレア拡管装置３０は、伝熱管１３Ａの直管部１４および伝熱管１３Ｂの一次加工を施す拡管ヘッド５６を搭載したものとしたが、この一次加工機構は搭載しないものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係るフレア拡管装置を示す概略部である。
【図２】フレア拡管装置による一次加工の一工程を示す部分断面図である。
【図３】一次加工の完了状態を示す部分断面図である。
【図４】フレア拡管加工の一工程を示す部分断面図である。
【図５】（Ａ），（Ｂ）はフレア拡管加工の一工程を示す部分断面図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）はフレア拡管加工の他の工程を示す部分断面図である。
【図７】拡管加工の終了状態を示す部分断面図である。
【図８】製造する熱交換器を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…熱交換器
１１…フィン
１３Ａ，１３Ｂ…伝熱管
１４（１４ａ〜１４ｅ）…直管部
１５…ベンド部
１６…ベンド管
１８…接続部
１９…拡管部
２０…フレア部
３０…フレア拡管装置
３１…保持台
３４…ポンチ台
３７…第１スクリューロッド
３９…第１サーボモータ（駆動手段）
４１…装着孔
４３…ネジ溝部
４４…ポンチ
４８…装着部
５２…圧縮バネ（付勢手段）
【図１】
2008100251.tif 000003
【図２】
2008100251.tif 000004
【図３】
2008100251.tif 000005
【図４】
2008100251.tif 000006
【図５】
2008100251.tif 000007
【図６】
2008100251.tif 000008
【図７】
2008100251.tif 000009
【図８】
2008100251.tif 000010