(57)【要約】【課題】プレートフィンを取り付ける際に伝熱チューブを変形させることがなく、プレートフィンと伝熱チューブの密着度が高くて伝熱係数が大であり、しかも製作工数が小で低コストに製作することができる熱交換器用伝熱コイルの製造方法を実現する。【解決手段】多数枚の金属製プレートフィン１を各枚のチューブ４挿入用の嵌合孔３が一致するよう前後に配列してプレートフィン群１Ａを構成し、外径がプレートフィンの嵌合孔よりもわずかに小なるステンレス製チューブ４をプレートフィン群の嵌合孔へ挿通せしめ、チューブ後端を封体５により閉塞するとともに前端部にノズル７を装着し、ノズルよりチューブ内に流体を圧入してチューブを拡径せしめることによりチューブをプレートフィンの嵌合孔内面に圧着、固定せしめる構成とした。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）  チューブ挿入用の多数の嵌合孔が規則正しくあけられた多数枚の金属製プレートフィンを各枚の嵌合孔が一致するよう前後に配列セットしてプレートフィ
ン群を構成し、
（ｂ）  前後端が開口し、しかも外径がプレートフィンの嵌合孔よりもわずかに小な
るステンレス製チューブをプレートフィン群の嵌合孔へ挿通せしめ、
（ｃ）  チューブの開口後端を封体により閉塞するとともに開口前端部にノズルを装着し、このノズルと封体を押えてノズルよりチューブ内に流体を圧入してチューブを拡径せしめることによりチューブをプレートフィンの嵌合孔内面に圧着
、固定せしめた後、チューブからノズル及び封体を取り外し、
（ｄ）  上記（ｃ）工程によって各嵌合孔にチューブを固定した後、連結されるべきチューブの前端部どうし、後端部どうしをベンド管で接続することを特徴とする
熱交換器用伝熱コイルの製造方法。
【請求項２】
プレートフィンのチューブ用嵌合孔は、プレートフィンを片面に押し出した筒体の内面で構成してなる請求項１に記載の熱交換器用伝熱コイルの製造方法。
【請求項３】
プレートフィン嵌合孔用筒体は、先端に拡径フランジを有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用伝熱コイルの製造方法。
【請求項４】
前記ステンレス製チューブは、チューブ製造時の熱処理によってビッカース硬度を１４０ＨＶ以上１５５ＨＶ以下としたものである請求項１に記載の熱交換器用伝熱コイルの製造方法。
【請求項５】
前記ステンレス製チューブは、肉厚が０．６ｍｍ以下のものであり、かつチューブ製造時の熱処理によってビッカース硬度を１４０ＨＶ以上１５５ＨＶ以下としたものである請求項１に記載の熱交換器用伝熱コイルの製造方法。
【請求項６】
前記ステンレス製チューブは、炭素含有量が０．０１〜０．０３ｗｔ％のものである請求項４または５に記載の熱交換器用伝熱コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空調器の冷却または加熱コイル等の熱交換器用伝熱コイルの製造方法に関し、特に腐蝕性流体の冷却や加熱用に好適な伝熱コイルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
従来、冷却・加熱コイルには、ステンレス製の伝熱チューブに、アルミニウムやステンレス製の放熱板たるプレートフィンを取り付けたものがあり、フィンにはチューブの外径よりも若干小径な嵌合孔を多数あけてあって、この嵌合孔をチューブの外周に圧入により嵌めて嵌合孔の内周とチューブの外周面を密着させてコイルを製造している。なお、この製造方法は従来から一般的に行なわれており、特定の技術文献に記載されているものではない。
【０００３】
上述した従来の製造方法では、チューブを平行に並べて数千枚に及ぶ場合もある多数のフィンを一枚ずつ嵌めるので、作業に時間が掛かり、またフィンの嵌合孔をチューブに嵌める際の力がチューブに掛かってチューブが変形し、このチューブの変形によってチューブとフィンとの接触にむらが生じ、伝熱係数が低下するおそれや、チューブの表面に傷が付いて腐蝕等の原因となるおそれがある。
【０００４】
また、上述のようなチューブの変形ができるだけ生じないようにするにはチューブの肉厚を１．０ｍｍ以上としなければならず、コイル全体の重量が大となるとともに材料コストも嵩むという問題もある。
【０００５】
さらに、伝熱チューブとして従来から使用されているステンレス製チューブ例えばＳＵＳ３０４製のものでは、ベンド管を溶接する際の加熱やチューブ製造の際の冷間加工によって粒界腐蝕が発生し易く、伝熱コイルの寿命が短いという問題もある。
【０００６】
ところで、チューブに銅製のものを使用する場合にはフィンの嵌合孔をチューブよりも若干大径のものとして嵌合孔にチューブを挿入し、このチューブに内側から外側へ向って水等の流体圧力により拡管することにより、チューブ外周をフィンの嵌合孔内周に密着させて固定する流体拡管方式があり、この方式は工数が小であり、しかもチューブとフィンとの密着性が良好であるため伝熱係数が大であるという利点がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
しかし、銅製のチューブは硬度が小であるので、水圧拡管を容易に行なうことができるが、耐食性が充分ではなく腐蝕性流体の熱交換には利用できないという問題があり、耐食性の高いステンレス製のチューブではチューブの硬度が大であるので、水圧拡管が困難であるという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】
特許第２９１６４５１号公報（第４〜５頁、図５）
【０００９】
【目的】
本発明の目的とするところは、プレートフィンを取り付ける際に伝熱チューブを変形させることがなく、プレートフィンと伝熱チューブの密着度が高くて伝熱係数が大であり、しかも製作工数が小で低コストに製作することができる熱交換器用伝熱コイルの製造方法を実現することにある。
【００１０】
【発明の構成】
上記目的を達成するために、本発明方法は、チューブ挿入用の多数の嵌合孔が規則正しくあけられた多数枚の金属製プレートフィンを各枚の嵌合孔が一致するよう前後に配列セットしてプレートフィン群を構成し、前後端が開口し、しかも外径がプレートフィンの嵌合孔よりもわずかに小なるステンレス製チューブをプレートフィン群の嵌合孔へ挿通せしめ、チューブの開口後端を封体により閉塞するとともに開口前端部にノズルを装着し、このノズルと封体を押えてノズルよりチューブ内に流体を圧入してチューブを拡径せしめることによりチューブをプレートフィンの嵌合孔内面に圧着、固定せしめた後、チューブからノズル及び封体を取り外し、各嵌合孔にチューブを固定した後、連結されるべきチューブの前端部どうし、後端部どうしをベンド管で接続する構成としてある。
【００１１】
また、プレートフィンのチューブ用嵌合孔は、プレートフィンを片面に押し出した筒体の内面で構成し、プレートフィン嵌合孔用筒体は、先端に拡径フランジを有する構成としてある。
【００１２】
さらに、前記ステンレス製チューブは、肉厚が０．６ｍｍ以下のものであり、チューブ製造時の熱処理によってビッカース硬度を１４０ＨＶ以上１５５ＨＶ以下としたものであり、また、炭素含有量が０．０１〜０．０３ｗｔ％のものである構成としてある。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明方法の実施例を添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
本発明方法におけるプレートフィン１は、図１、２に示されるようにプレート２にチューブ挿入用の多数の嵌合孔３、３が規則正しくあけられたものとしてあり、各嵌合孔３はプレートフィンを片面に押し出した筒体３ａの内面で構成してあって、同筒体の先端に拡径フランジ３ｂを有しており、プレートフィン１は例えばアルミニウムやステンレス製のものとしてある。
【００１４】
上記プレートフィンは、多数枚のものが各枚の嵌合孔が一致するように前後に配列セットされ、図３に示されるようにプレートフィン群１Ａを構成する。このプレートフィン群は、多数枚のプレートフィンを前後に並べて治具で固定することによって嵌合孔の位置合わせを行ない、具体的には対角をなす２つの角部の嵌合孔例えば右上と左下に位置する嵌合孔に仮固定用の棒材を挿入して多数枚のプレートフィンを配列セットする。
【００１５】
この際、各プレートフィンの嵌合孔３を構成する筒体３ａの拡径フランジ３ｂが隣り合うプレートフィンの嵌合孔まわりに当接して、プレートフィン間を所定の間隔で離間するスペーサとなり、したがってプレートフィン間に別途スペーサを介在させる必要がない。
【００１６】
次ぎに、プレートフィンの嵌合孔３の内径よりもわずかに外径が小であるステンレス製の伝熱チューブ４を各嵌合孔に挿通してプレートフィン群１Ａを貫通せしめ、図４に示されるようにチューブの開口後端を封体５で閉塞する。
【００１７】
なお、封体５はチューブ内へ挿入される軸部５ａまわりにシール用のＯリング６を有し、基部にはチューブの後端縁に当接する鍔部５ｂが形成されている。
【００１８】
前記チューブ４には、肉厚が０．６ｍｍ以下で炭素含有量が０．０１〜０．０３ｗｔ％のものを用い、チューブの製造時において加熱処理によりビッカース硬度を１４０ＨＶ以上１５５ＨＶ以下としてある。
【００１９】
肉厚を０．６ｍｍ以下とするのは、肉厚が０．６ｍｍよりも大であると後述する水圧拡管が困難となるからであり、肉厚の下限はコイルの使用目的、所要の強度によって適宜決定される。
【００２０】
また炭素含有量を０．０１〜０．０３ｗｔ％とするのは、炭素含有量が０．０１ｗｔ％未満であると製造技術が高度となってコストが大となり、０．０３ｗｔ％より大であると後述するベンド管の接続時における溶接の熱で金属組織に粒界腐蝕が発生してコイルの寿命が短くなるからである。
【００２１】
さらに、ビッカース硬度を１４０ＨＶ以上１５５ＨＶ以下とするのは、硬度が１４０ＨＶ未満であるとチューブの強度が低下して、コイルの使用環境によってはコイル使用時の内圧に充分耐えることができなくなるおそれがあり、また硬度が１５５ＨＶより大であると後述する水圧拡管が困難になるからである。
【００２２】
また、チューブ４外周と嵌合孔３の内周との間の隙間αはチューブの外径や肉厚によって適宜決めるが、例えばチューブが外径１５．２ｍｍ、肉厚０．４ｍｍの場合には隙間αを０．５ｍｍとし、したがって嵌合孔の内径は１６．２ｍｍとする。
【００２３】
次ぎに、後端を封体５で閉塞したチューブ４の開口前端部にノズル７を装着し、前記封体５を押えた状態でノズルからチューブ内に流体を圧入し、流体の圧力によってチューブを拡径せしめ、チューブの外周面をプレートフィン１の嵌合孔３内面に圧着、固定せしめる。
【００２４】
なお、プレートフィン１の嵌合孔３はプレート２と一体をなす筒体３ａの内面で構成されているので、チューブ外周との接触面積が大でチューブとプレートフィン間の熱伝導効率が良好なものとなっている。
【００２５】
上記ノズル７は、前記封体５と同様にチューブ内に挿入される軸部７ａまわりにシール用のＯリング８を有し、基部にはチューブの前端縁に当接する鍔部７ｂが形成されていて、軸方向に圧入流体用の流路９が形成されている点が封体とは異なるだけである。
【００２６】
チューブ内に圧入する流体としては例えば水を使用し、前述のように内径が１６．２ｍｍである嵌合孔３に、外径が１５．２ｍｍ、肉厚０．４ｍｍのチューブを取り付ける場合には、１４〜３０ＭＰａの水圧を掛けてチューブを拡管するのが好適である。
【００２７】
チューブを拡管して嵌合孔内に固定した後、チューブから封体５およびノズル７を取り外し、これら封体５とノズル７を次ぎのチューブに装着し、順次同様にチューブの拡管、固定を行なう。
【００２８】
全ての嵌合孔３、３に対してチューブの固定を終えると、図６に示されるようにプレートフィン群１Ａの前後にケーシングをなす前面板１０と後面板１１とをそれぞれ取り付けて、各チューブの前端部および後端部をそれぞれ治具により拡径してＵ字状ベンド管１２の接続用拡径部１３、１３を形成し、連結されるべきチューブの前端部どうし、後端部どうしをベンド管１２で接続し、複数本のチューブとベンド管が接続された流路が形成される。
【００２９】
なお、ベンド管１２はチューブの接続用拡径部内に嵌入して溶接によって固定するが、高圧用（例えば耐圧３ＭＰａ以上）のコイルとして肉厚の比較的大なる例えば肉厚が０．６ｍｍのチューブを用いる場合には、コイル内の圧力や急激な温度変化にともなう材料の伸縮にも充分耐え得る接続強度が得られるＴＩＧ（ティグ）溶接を行ない、高圧用以外（例えば耐圧３ＭＰａ未満）のコイルとして肉厚の比較的小なる例えば肉厚が０．５ｍｍや０．４ｍｍのチューブを用いる場合には、接続作業に要する時間がＴＩＧ溶接に比して格段に短くて済むロウ付けや半田付けによって接続する。
【００３０】
そして、各流路の入口端と出口端にそれぞれ入口ヘッダ１４と出口ヘッダ１５を取り付けて図７〜９に示されるように伝熱コイルを完成する。
なお、図７、９中の符号１４ａは入口ヘッダの流体入口、１４ｂは取付フランジ、１５ａは出口ヘッダの流体出口、１５ｂは取付フランジをそれぞれ示している。
【００３１】
【発明の効果】
本発明方法によれば、多数枚のプレートフィンを並べ、プレートフィンの嵌合孔に、この嵌合孔の内径よりもわずかに小径なチューブを挿入し、チューブを拡管してチューブをプレートフィンの嵌合孔内面に圧着、固定せしめる構成としてあるので、従来のチューブ外径よりもわずかな内径の嵌合孔を有するプレートフィンの嵌合孔をチューブに嵌める方法の場合ようなチューブの変形や損傷のおそれがなくてチューブとプレートフィンとの間の熱伝導効率が良好であり、しかも多数枚のプレートフィンとチューブとの組み付けを短時間で正確に行なうことができる。
【００３２】
また、プレートフィンの嵌合孔はプレートと一体をなす筒体の内面で構成されているので、プレートフィンとチューブとの接触面積が大であり、これらプレートフィンとチューブとの間の熱伝導効率がより一層良好である。
【００３３】
さらに、各プレートフィンの嵌合孔を構成する筒体の先端には拡径フランジを形成してあって、プレートフィンを配列セットすると拡径フランジが隣り合うプレートフィンの嵌合孔まわりに当接して、プレートフィン間を所定の間隔で離間し、したがってプレートフィン間に別途スペーサを介在させる必要がなく、部品点数および作業工数の低減を期すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に使用されるプレートフィンの実施例を示す斜視図。
【図２】本発明方法に使用されるプレートフィンの実施例を示す横断面図。
【図３】プレートフィン群の平面図。
【図４】プレートフィン群の嵌合孔にチューブを嵌入して後端部を閉塞した状態を拡大して示す横断面図。
【図５】チューブの前端部にノズルを装着して流体圧によりチューブを拡径した状態を拡大して示す横断面図。
【図６】チューブにベンド管を取り付けた状態を拡大して示す横断面図。
【図７】本発明方法による伝熱コイルの完成品を示す正面図。
【図８】本発明方法による伝熱コイルの完成品を示す背面図。
【図９】本発明方法による伝熱コイルの完成品を示す平面図。
【符号の説明】
１  プレートフィン          １Ａ  プレートフィン群
２  プレート                  ３  嵌合孔
４  伝熱チューブ              ５  封体
６  Ｏリング                  ７  ノズル
８  Ｏリング                  ９  圧入流体用の流路
１０  前面板                  １１  後面板
１２  ベンド管                １３  ベンド管の接続用拡径部
１４  入口ヘッダ              １５  出口ヘッダ
【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７】
2004268115.tif 000009
【図８】
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【図９】
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