(57)【要約】【課題】パイプの継目を極力少なくした一筆書き状のパイプ構造であり、熱交換性能を確保しつつ、設計自由度の高い熱交換器の製造方法及び装置を提供する。【解決手段】冷媒を通すパイプにフィンを貫通固定し、フィンとフィンとの間隔を狭めたフィンブロック部と、フィンとフィンとの間隔をフィンブロック部よりも広げたパイプ曲げ箇所とを形成する工程と、パイプ曲げ箇所にその両端へと配置されるパイプの曲がり形状を決定する曲げ型と、この曲げ型とパイプを挟んで対向する位置に配置される締付け型と、前記パイプの曲げ箇所の両端に配置した曲げ型及び締付け型の間に配置され、パイプを曲げる際に互いの表面に接触して回転する回転部材とを設置する工程と、前記締付け型へと力を加えパイプを曲げる工程とを備える。【選択図】　図７
2004034079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を通すパイプにフィンを貫通固定し、フィンとフィンとの間隔を狭めたフィンブロック部と、フィンとフィンとの間隔をフィンブロック部よりも広げたパイプ曲げ箇所とを形成する工程と、パイプ曲げ箇所にその両端へと配置されるパイプの曲がり形状を決定する曲げ型と、この曲げ型とパイプを挟んで対向する位置に配置される締付け型と、前記パイプの曲げ箇所の両端に配置した曲げ型及び締付け型の間に配置され、パイプを曲げる際に互いの表面に接触して回転する回転部材とを設置する工程と、前記締付け型へと力を加えパイプを曲げる工程とを備えた熱交換器の製造方法。
【請求項２】
冷媒を通すパイプにフィンを貫通固定し、フィンとフィンとの間隔を狭めたフィンブロック部と、フィンとフィンとの間隔をフィンブロック部よりも広げたパイプ曲げ箇所とを形成する工程と、パイプ曲げ箇所の一端へと配置されるパイプの曲がり形状を決定する曲げ型と、この曲げ型とパイプを挟んで対向する位置に配置される締付け型と、パイプ曲げ箇所の他端へと配置されるパイプの保護部材と、この保護部材と前記曲げ型との間に配置され、パイプを曲げる際に前記保護部材に接触して回転する回転部材とを設置する工程と、前記締付け型へと力を加えパイプを曲げる工程とを備えた熱交換器の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、曲げ型又は締付け型が、パイプの曲げ方向以外へと移動することを阻止するガイドを備えた熱交換器の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、曲げ型を割型とした熱交換器の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、回転部材が、回転部材又は保護部材に接触する表面に滑り止めを備えた熱交換器の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、回転部材が、回転部材又は保護部材に接触する表面形状をインボリュート曲面とした熱交換器の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、回転部材間に板材を挿入する熱交換器の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、パイプを曲げる工程を複数箇所同時に行う熱交換器の製造方法。
【請求項９】
冷媒を通す複数のパイプに、このパイプ全てに渡るように複数のフィンを貫通固定し、フィンとフィンとの間隔を狭めたフィンブロック部と、フィンとフィンとの間隔をフィンブロック部よりも広げたパイプ曲げ箇所とを形成する工程と、前記複数のフィンの上下にフィンの変形を防止するフィン押えを配置する工程と、前記複数のパイプ間のフィンを切断する工程とを備えた熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
請求項９において、フィン押えが、フィンと接触する面にフィンピッチに合わせた凹凸形状又はネジ溝を備える熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０において、フィンを切断する工程と同時又はフィンを切断する工程の後に、フィンの一部を折り曲げ加工する熱交換器の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかの製造方法により製造された熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器の製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パイプとフィンとを組合せた構造の従来のクロスフィン型熱交換器は、社団法人日本塑性加工学会編「チューブフォーミング」（初版　１９９２年　コロナ社）第６３頁に記載のように、一定間隔で平行に配列された複数のパイプと、そのパイプに垂直な方向に一定間隔で並べられた複数枚のフィンで構成されていた。そのため、従来の熱交換器の製造方法並びに製造装置としても、同文献に記載のように、複数個の通孔が設けられたフィンを所定間隔で整列させるフィン整列工程と、その各通孔中にパイプを通すパイプ挿入工程と、通孔中の各々のパイプを拡管してそれぞれの場所のフィンと接触させるパイプ拡管工程とで構成されるものであった。パイプ同士は、別のパイプ接合工程にて、１８０度に曲げ加工された個別部品を用いてろう付け等で接合されており、直管と１８０度曲げ管とを交互に接合して熱交換器を構成するものであった。フィンは、必要に応じてスリットを設けて熱交換性能を増大させる方策も採られていた。
【０００３】
また、直管と１８０度曲げ管とを交互に接合しない構造の熱交換器として、特開平９―９６４９６号公報に記載される、パイプを一筆書きで蛇行状に加工するパイプ曲げ加工工程を経た後に、フィンの切り込み線内に押し込む工程にてパイプとフィンを接合させるものがあった。
【０００４】
このように、従来は１枚のフィンに対して複数本のパイプが固定されるため、お互いにフィン同士を結合した状態の複数の熱交換器を、１枚のフィンに対して１本のパイプのみが結合した状態に分断するというニーズは無かったものである。或いは、フィンのように剛性が弱く、ハンドリングの難しい部材が、曲げ加工領域以外に接合済の長尺直管のパイプを蛇行状に高速で折り曲げて１つの熱交換器を形成するというニーズもなかったものである。
【０００５】
曲げ加工の具体的な方式としては、社団法人日本塑性加工学会編「チューブフォーミング」（初版　１９９２年　コロナ社）第４４頁に記載のように、押し曲げ、引張り曲げ、回転引き曲げ等が知られている．
また、１つのワークに何箇所も曲げ加工箇所がある場合は、順次ワークを送り込む１箇所ずつ順番に折り曲げていくＮＣベンダが知られていた。
【０００６】
更に、パイプとフィンとを結合する手段として、パイプの内部に液体を充填してその液体に所定の高い圧力を付加してパイプの直径を増大させる液圧拡管方式としては特開２０００−２８００３７号公報に記載のように、加圧装置とワークであるパイプとの結合方式として、弾性体を押し潰してシールする方法が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の熱交換器製造方法の中で、複数個の通孔が設けられたフィンを所定間隔で整列させるフィン整列工程と、その各通孔中にパイプを通すパイプ挿入工程と、通孔中の各々のパイプを拡管してそれぞれの場所のフィンと接触させるパイプ拡管工程とで構成されるものでは、継目を極力少なくした構造であるパイプを一筆書き状に加工した部品には対応できず、且つ１個取り生産のためにタクトが長いものとなっていた。また、製品設計の自由度が少なく、多種多様な製品設計をしても生産のフレキシビリティが少ないという問題があった。
【０００８】
また、パイプの接合箇所を極力少なくした、パイプを一筆書きで蛇行状に加工した後に、フィンに切り込み線内に押し込む構造の熱交換器の製造方法は、パイプとフィンの間に十分な緊縛力が得られず、熱交換性能が十分に確保できないという性能上の問題、及び、製品設計の自由度が少なく、多種多様な製品設計をしても生産のフレキシビリティが少ないという問題もあった。
【０００９】
更に、曲げ加工方法においては、前述のＮＣベンダにてワークを順次送り込みながら１個所ずつ順番に折り曲げていく方式の場合、タクトが遅いという問題があったため、多点同時曲げ加工とする必要があった。
【００１０】
図２は、従来の押し曲げ方式を示す説明図である。この方式では、両隣に位置するフィンブロックＦｂに挟まれたパイプＰの曲げ箇所Ｐｂのいずれかの端部近傍に曲げ型Ｄｂ１を固定し、パイプを挟んでその反対側のパイプＰの曲げ箇所Ｐｂの端部に押付け型Ｄｈ１を位置決めする。そして、押付け型Ｄｈ１を曲げ型Ｄｂ１に沿わせる形で回転させ、パイプＰの曲げ箇所Ｐｂは曲げ型Ｄｂ１に倣って曲げ加工部が成形される。
【００１１】
図３は、回転引き曲げ方式を示す説明図である。この方式では、両隣に位置するフィンブロックＦｂに挟まれたパイプＰの曲げ箇所Ｐｂのいずれかの端部近傍に曲げ型Ｄｂ２を位置決めし、パイプを挟んでその反対側のパイプＰの曲げ箇所Ｐｂの端部に締付け型Ｄｈ２３を固定する。そして、パイプＰの曲げ箇所Ｐｂの他端にクランプ型Ｄｈ２１とＤｈ２２で固定し、パイプＰに所定の軸力を付加する。この軸力を付加した状態で、曲げ型Ｄｂ２と締付け型Ｄｈ２３の相対位置を固定したままパイプＰを曲げ型Ｄｂ２に巻き付けるように回転させる。こうしてパイプＰの曲げ箇所Ｐｂは、曲げ型Ｄｂ２に倣って曲げ加工部が成形される。
【００１２】
図４は、図３に示した従来の回転引き曲げ方式の応用方式を示す説明図である。この方式では、両隣に位置するフィンブロックＦｂに挟まれたパイプＰの曲げ箇所Ｐｂの両端部近傍に曲げ型Ｄｂ３１、Ｄｂ３２を位置決めし、パイプを挟んでその反対側のパイプＰの曲げ箇所Ｐｂの端部にそれぞれ締付け型Ｄｈ３１、Ｄｈ３２を固定する。そして、締付け型Ｄｈ３１，Ｄｈ３２に引張力をかけることによってパイプＰに所定の軸力を付加する。この軸力を付加した状態で曲げ型Ｄｂ３１と締付け型Ｄｈ３１、及び、曲げ型Ｄｂ３２と締付け型Ｄｈ３２の相対位置を固定したままパイプＰを曲げ型Ｄｂ３１、Ｄｂ３２に巻き付けるようにそれぞれ回転させていく。こうして、曲げ型Ｄｂ３１と曲げ型Ｄｂ３２が合わさったところで、パイプＰの曲げ箇所Ｐｂは曲げ型Ｄｂ３１、Ｄｂ３２に倣った曲げ加工部が成形される。
【００１３】
これら図２〜図４に示す従来の曲げ加工方式においては、ワークに接合されたフィンブロックＦｂは剛性が弱いためハンドリングが難しく，機械的に把持するなどして曲げ加工力を直接付加することができない。そのため、それぞれの方式に適した機構をパイプＰの曲げ箇所Ｐｂの所定長さの範囲内に収める必要がある。更に多点同時曲げを行なう場合は、曲げ加工が完了する時点で曲げ加工部同士が隣り合わせになり、結果として、曲げ機構をフィンブロックＦｂの幅以内に収める必要があった。すなわち、機構を収める領域として、奥行方法しかなかったものである。また、曲げ箇所Ｐｂの長さやフィンブロックＦｂの幅そのものが小さくなっているため、その狭隘領域内に機構そのものを入れることも困難となっていた。
【００１４】
従来の曲げ加工として知られる押し曲げ、引張り曲げ、回転引き曲げ等においては、機構を設置する空間を十分確保しなければならず、狭隘領域での曲げ加工には不向きであった。
【００１５】
本発明の目的は、パイプの継目を極力少なくした一筆書き状のパイプ構造であり、熱交換性能を確保しつつ、設計自由度の高い熱交換器の製造方法及び装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的は、冷媒を通すパイプにフィンを貫通固定し、フィンとフィンとの間隔を狭めたフィンブロック部と、フィンとフィンとの間隔をフィンブロック部よりも広げたパイプ曲げ箇所とを形成する工程と、パイプ曲げ箇所にその両端へと配置されるパイプの曲がり形状を決定する曲げ型と、この曲げ型とパイプを挟んで対向する位置に配置される締付け型と、前記パイプの曲げ箇所の両端に配置した曲げ型及び締付け型の間に配置され、パイプを曲げる際に互いの表面に接触して回転する回転部材とを設置する工程と、前記締付け型へと力を加えパイプを曲げる工程とを備えることにより達成される。
【００１７】
また、冷媒を通すパイプにフィンを貫通固定し、フィンとフィンとの間隔を狭めたフィンブロック部と、フィンとフィンとの間隔をフィンブロック部よりも広げたパイプ曲げ箇所とを形成する工程と、パイプ曲げ箇所の一端へと配置されるパイプの曲がり形状を決定する曲げ型と、この曲げ型とパイプを挟んで対向する位置に配置される締付け型と、パイプ曲げ箇所の他端へと配置されるパイプの保護部材と、この保護部材と前記曲げ型との間に配置され、パイプを曲げる際に前記保護部材に接触して回転する回転部材とを設置する工程と、前記締付け型へと力を加えパイプを曲げる工程とを備えることにより達成される。
【００１８】
更に、曲げ型又は締付け型は、パイプの曲げ方向以外へと移動することを阻止するガイドを備えることが、曲げ加工を正確に行う上で好ましく、曲げ型を割型にすることで、曲げ加工を行った後に型を外しやすくなる。
【００１９】
回転部材は、回転部材又は保護部材に接触する表面に滑り止めを備えることで意図しないパイプの変形を防止することができ、特に、表面形状をインボリュート曲面としたことで滑りを防止することができる。また、回転部材間に板材を挿入すると、曲げ加工後のパイプ間寸法を任意に設定することができる。更に、パイプの曲げ加工は、複数箇所を同時に行うことで製造時間を短縮できる。
【００２０】
曲げ加工を行うパイプは、冷媒を通す複数のパイプに、このパイプ全てに渡るように複数のフィンを貫通固定し、フィンとフィンとの間隔を狭めたフィンブロック部と、フィンとフィンとの間隔をフィンブロック部よりも広げたパイプ曲げ箇所とを形成する工程と、前記複数のフィンの上下にフィンの変形を防止するフィン押えを配置する工程と、前記複数のパイプ間のフィンを切断する工程とを備えることが好ましく、フィン押えは、フィンと接触する面にフィンピッチに合わせた凹凸形状又はネジ溝を備えることが好ましい。また、フィンを切断する工程と同時又はフィンを切断する工程の後に、フィンの一部を折り曲げ加工することが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１及び図５〜図１７により説明する。
図１は、本発明の製造方法及び製造装置が発明されるに至る要因となった熱交換器の製造工程の一部を示す実施例の説明図である。熱交換器は、平行に並べられた複数枚のフィンＦとパイプＰを備えている。先ず、結合されたフィンＦに複数本のパイプＰを固定し、ワークの集合体Ｗｐを形成する。この時、後の曲げ加工工程においてパイプＰを曲げ加工する曲げ箇所Ｐｂは、所定の長さだけ、また曲げ個所の数だけフィンＦと接合しない。またパイプＰの両端部分も所定長さだけフィンＦを接合しない。その他の箇所は、フィンＦを所定ピッチで所定長さに渡ってスタックされたフィンブロックＦｂを形成する。
【００２２】
ワークの集合体Ｗｐは、分断手段により分断線ＣＬにおいて個別ワークＷｓに切離され、曲げ加工手段によりパイプＰの複数個の曲げ箇所Ｐｂを互い違いに折り曲げて、蛇行状ワークＷｂを形成する。この後工程において、更なる成形等の処理の後、熱交換器として製品に搭載される。従来の熱交換器の製造方法との大きな違いは、長尺のパイプＰを扱うこと、並びにパイプ曲げ加工工程においてパイプＰにフィンＦが既に接合されているということである。
【００２３】
図５は、本発明の実施例であるインボリュート曲げ方式を示す説明図である。インボリュート曲げ方式では、両隣に位置するフィンブロックＦｂに挟まれたパイプＰの曲げ箇所Ｐｂの両端部近傍に曲げ型Ｄｂ４１、Ｄｂ４２を位置決めし、パイプＰを挟んでその反対側の曲げ箇所Ｐｂの端部にそれぞれ締付け型Ｄｈ４１、Ｄｈ４２を固定する。これらの型を奥行方法の奥にある固定部材Ｄｉ４１，Ｄｉ４２に固定し、その固定部材Ｄｉ４１，Ｄｉ４２に設けたそれぞれの転がり面ＩＮＶ４１、ＩＮＶ４２で両者が転がるように回転動作させる。この転がり動作により、フィンブロックＦｂを破損させないための保護機構を用いずに、パイプＰに所定の軸力を付加することができる。この状態でパイプＰを曲げ型Ｄｂ４１、Ｄｂ４２に巻き付けるように動作させ、曲げ型Ｄｂ４１と曲げ型Ｄｂ４２が合わさったところで、パイプＰの曲げ箇所Ｐｂは、曲げ型Ｄｂ４１、Ｄｂ４２に倣った曲げ加工部が成形される。従来の図４にて示した回転引き曲げ方式の応用方式では、締付け型Ｄｈ３１、Ｄｈ３２に引張り力を付加させる機構が必要であったが、図５に示す実施例の方式では、固定部材Ｄｉ４１、Ｄｉ４２の転がり動作のみで、同様の動きが可能となる。この転がり面ＩＮＶ４１、ＩＮＶ４２は、インボリュート曲面とすることで、パイプＰにとって最適な曲げ加工状態が得られるものである。
【００２４】
図６は、本発明の実施例であるインボリュート曲げ方式で使用する曲げ型の側面図である。パイプＰの断面が円形である場合は、曲げ型ＤｉをパイプＰの曲げ加工部の内側全てに沿わすような形状とすると、曲げ加工後に曲げ型Ｄｉをワークから外すことができなくなってしまう。そこで、曲げ加工の転がり動作が垂直方向に行われるとすると、図６に示すように曲げ型Ｄｉを垂直方向に割り、曲げ型Ｄｉ４２１と曲げ型Ｄｉ４２２とでパイプＰを挟むようにしたものである。この時、パイプＰの直径の３〜５％程度に相当する隙間Ｄｉ４２０を設けることでパイプＰや曲げ型Ｄｉの仕上り精度に関係なく、曲げ型ＤｉでパイプＰを強固に把持できる。
【００２５】
図７は、本発明の実施例であるインボリュート曲げ方式で使用する曲げ型の平面図及びその動作を示す説明図である。曲げ型Ｄｉ４１は、保持部Ｄｈ４１、内型部Ｄｂ４１、溝部Ｄｓ４１、及び、インボリュート部ＩＮＶ４１を備える。保持部Ｄｈ４１は、曲げ加工前の直管状態時のパイプＰを保持し、更に曲げ加工途中もパイプＰの実際に曲げ加工される部分以外の直管部分をも保持する。内型部Ｄｂ４１は、曲げ加工時にパイプＰが倣う内型として作用するだけでなく、曲げ加工途中もパイプＰの実際に曲げ加工される部分以外の直管パイプ部分をも保持部Ｄｈ４１と共に保持する。溝部Ｄｓ４１は、パイプＰが直管パイプ状態から曲げ加工終了となる間のパイプＰの動作する範囲であり、曲げ加工時にパイプＰが必要以上に奥行方向に広がるのを防止する働きもある。インボリュート部ＩＮＶ４１は、対となる相手の曲げ型Ｄｉ４２のインボリュート部ＩＮＶ４２との転がり動作面であり、この転がり動作により、曲げ型を摩耗に対して強いものとしている。曲げ型Ｄｉ４１は、奥行方向に位置する勝手違いの型同士で構成され、図６に示した隙間Ｄｉ４２０部でパイプＰを固定し、更に曲げ加工終了後には、その隙間Ｄｉ４２０で勝手違いの型同士を分割してワークを取出す。曲げ型Ｄｉ４２は、曲げ型Ｄｉ４１と同様に保持部Ｄｈ４２、内型部Ｄｂ４２、溝部Ｄｓ４２、及び、インボリュート部ＩＮＶ４２を備え、それぞれの構成部の機能については曲げ型Ｄｉ４１と同じである。尚、溝部Ｄｓ５１、Ｄｓ５２は、曲げ加工が進行するに連れて溝深さが深くなるように加工しても良く、この方法によりパイプ側面につくキズを軽減する効果がある。
【００２６】
曲げ加工のプロセス途中では、理論上パイプＰが内型部Ｄｂ４１、Ｄｂ４２と接する箇所においては円弧状となり、パイプＰが、溝部Ｄｓ４１、Ｄｓ４２にある場合は直線状となる。そして最終的には、パイプＰが全て内型部Ｄｂ４１、Ｄｂ４２に倣った形となり曲げ加工プロセスが終了する。
【００２７】
図８は、本発明の実施例であり、インボリュート曲げ方式で使用する曲げ型の実施例を示す説明図である。曲げ型Ｄｉ５１は、保持部Ｄｈ５１、直管保持部Ｄｐ５１、内型部Ｄｂ５１、溝部Ｄｓ５１、及び、インボリュート部ＩＮＶ５１を備える。保持部Ｄｈ５１は、曲げ加工前の直管状態時のパイプＰを保持し、溝部Ｄｓ５１よりもやや大きい半径で削られた直管保持部Ｄｐ５１が、パイプＰの実際に曲げ加工される部分以外の直管部分をも保持する。内型部Ｄｂ５１は、曲げ加工時にパイプＰが倣う内型として作用するだけでなく、曲げ加工途中もパイプＰの実際に曲げ加工される部分以外の直管パイプ部分をも直管保持部Ｄｐ５１と共に保持する。溝部Ｄｓ５１は、パイプＰが直管パイプ状態から曲げ加工終了となる間のパイプＰの動作する範囲であり、曲げ加工時にパイプＰが必要以上に奥行方向に広がるのを防止する働きもある。インボリュート部ＩＮＶ５１は、対となる相手の曲げ型Ｄｉ５２のインボリュート部ＩＮＶ５２との転がり動作面である。曲げ型Ｄｉ５１は、奥行方向に位置する勝手違いの型同士で構成され、図６に示した隙間Ｄｉ４２０部でパイプＰを固定し、更に曲げ加工終了後にはその隙間Ｄｉ４２０で勝手違いの型同士を分割してワークを取出すものである。曲げ型Ｄｉ５２は、曲げ型Ｄｉ５１と同様に、保持部Ｄｈ５２、直管保持部Ｄｐ５２、内型部Ｄｂ５２、溝部Ｄｓ５２、及び、インボリュート部ＩＮＶ５２を備え、それぞれの構成部の機能については、曲げ型Ｄｉ５１と同じである。この曲げ型Ｄｉ５１、Ｄｉ５２を使用する場合のワークであるパイプＰの曲げ箇所Ｐｂは、大管径の箇所Ｐｂ２１とＰｂ２２、及び、小管径の曲げ箇所Ｐｂ１１から構成される。この場合、素管が小管径の曲げ箇所Ｐｂ１１と同じであり、大管径の箇所Ｐｂ２１、Ｐｂ２２は、拡管によって作るものとすると、曲げ箇所Ｐｂ１１は拡管による加工硬化は起きておらず、曲げ加工の領域が広くなる。また、径の異なる部位を有するパイプの使用は、大管径の箇所Ｐｂ２１、Ｐｂ２２と、小管径の曲げ箇所Ｐｂ１１の境界線で段差ができるため、曲げ型Ｄｉ５１、Ｄｉ５２で把持する際の確実性が増す。
【００２８】
図９は、本発明のインボリュート曲げ方式で使用する曲げ型の実施例を示す説明図である。曲げ型Ｄｉ６１は、保持部Ｄｈ６１、直管保持部Ｄｐ６１、内型部Ｄｂ６１、溝部Ｄｓ６１、及び、インボリュート部ＩＮＶ６１を備えている。保持部Ｄｈ６１は、曲げ加工前の直管状態時のパイプＰを保持し、溝部Ｄｓ６１よりもやや大きい半径で削られた直管保持部Ｄｐ６１が、パイプＰの実際に曲げ加工される部分以外の直管部分をも保持する。内型部Ｄｂ６１は、曲げ加工時にパイプＰが倣う内型として作用するだけでなく、曲げ加工途中もパイプＰの実際に曲げ加工される部分以外の直管パイプ部分をも直管保持部Ｄｐ６１と共に保持する。溝部Ｄｓ６１は、パイプＰが直管パイプ状態から曲げ加工終了となる間のパイプＰの動作する範囲であり、曲げ加工時にパイプＰが必要以上に奥行方向に広がるのを防止する働きもある。インボリュート部ＩＮＶ６１は、対となる相手の曲げ型Ｄｉ６２のインボリュート部ＩＮＶ６２との転がり動作面である。曲げ型Ｄｉ６１は奥行方向に位置する勝手違いの型同士で構成され、図６に示した隙間Ｄｉ４２０部でパイプＰを固定し、更に曲げ加工終了後には、その隙間Ｄｉ４２０で勝手違いの型同士を分割してワークを取出す。曲げ型Ｄｉ６２は、曲げ型Ｄｉ６１と同様に、保持部Ｄｈ６２、直管保持部Ｄｐ６２、内型部Ｄｂ６２、溝部Ｄｓ６２、及び、インボリュート部ＩＮＶ６２を備え、それぞれの構成部の機能に就いては曲げ型Ｄｉ６１と同じである。
【００２９】
図８に示す曲げ型Ｄｉ５１及びＤｉ５２は、パイプＰの曲げ加工時に引張力も圧縮力もかからない中立面が、パイプＰの中心軸を通る面としているのに対して、図９に示す曲げ型Ｄｉ６１及びＤｉ６２は、曲げ加工の内側方向にγだけずれた位置にその中立面があるとしている。実際の曲げ加工において、このずれる現象は比較的よく見られるもので、実際にパイプＰが曲げ加工後に内型部Ｄｂ６１、Ｄｂ６２に沿った形状となるのは本実施例の曲げ型である。曲げ型Ｄｉ６１、Ｄｉ６２の場合、図８に示す曲げ型Ｄｉ５１、Ｄｉ５２に比べて水平方向の長さがπγ／２だけ短くなる。この曲げ型Ｄｉ６１、Ｄｉ６２を使用する場合のワークであるパイプＰの曲げ箇所Ｐｂは、大管径の箇所Ｐｂ２１とＰｂ２２、及び、小管径の曲げ箇所Ｐｂ１１から構成される。この場合、素管が小管径の曲げ箇所Ｐｂ１１と同じであり、大管径の箇所Ｐｂ２１、Ｐｂ２２は、拡管によって作るものとすると、曲げ箇所Ｐｂ１１は拡管による加工硬化は起きておらず、曲げ加工の領域が広くなるメリットがある。また、大管径の箇所Ｐｂ２１、Ｐｂ２２と、小管径の曲げ箇所Ｐｂ１１の境界線で段差ができるため、曲げ型Ｄｉ６１、Ｄｉ６２で把持する際の確実性が増す。
【００３０】
図１０は、本発明のインボリュート曲げ方式の実施例を示す説明図である。図７〜図９に示す本発明の実施例では、曲げ加工後のパイプＰのピッチ間隔は曲げ型Ｄｉによって決まってしまうため、曲げ加工後のパイプＰのピッチ間隔を変化させたい場合に別の手段が必要であった。そこで、本実施例では、曲げ型Ｄｉ５１は、保持部Ｄｈ５１、直管保持部Ｄｐ５１、内型部Ｄｂ５１、溝部Ｄｓ５１、及び、インボリュート部ＩＮＶ５１を備える。保持部Ｄｈ５１は、曲げ加工前の直管状態時のパイプＰを保持し、溝部Ｄｓ５１よりもやや大きい半径で削られた直管保持部Ｄｐ５１が、パイプＰの実際に曲げ加工される部分以外の直管部分をも保持する。内型部Ｄｂ５１は、曲げ加工時にパイプＰが倣う内型として作用するだけでなく、曲げ加工途中もパイプＰの実際に曲げ加工される部分以外の直管パイプ部分をも直管保持部Ｄｐ５１と共に保持する。溝部Ｄｓ５１は、パイプＰが直管パイプ状態から曲げ加工終了となる間のパイプＰの動作する範囲であり、曲げ加工時にパイプＰが必要以上に奥行方向に広がるのを防止する働きもある。インボリュート部ＩＮＶ５１は、対となる相手の曲げ型Ｄｉ５２のインボリュート部ＩＮＶ５２との転がり動作面である。曲げ型Ｄｉ５１は、奥行方向に位置する勝手違いの型同士で構成され、図６に示す隙間Ｄｉ４２０部でパイプＰを固定し、更に曲げ加工終了後には、その隙間Ｄｉ４２０で勝手違いの型同士を分割してワークを取出すものである。曲げ型Ｄｉ５２は、曲げ型Ｄｉ５１と同様に保持部Ｄｈ５２、直管保持部Ｄｐ５２、内型部Ｄｂ５２、溝部Ｄｓ５２、及び、インボリュート部ＩＮＶ５２を備え、それぞれの構成部の機能に就いては曲げ型Ｄｉ５１と同じである。この曲げ型Ｄｉ５１、Ｄｉ５２の転がり動作するインボリュート部ＩＮＶ５１、ＩＮＶ５２の間に所定幅の部材Ｂｐを挿入し、図７に示す動作と同様に曲げ型Ｄｉ５１、Ｄｉ５２を動作させる。これにより、曲げ加工後のパイプＰのピッチ間隔は、曲げ型Ｄｉ５１、Ｄｉ５２のみで曲げ加工した場合よりも部材Ｂｐの所定幅分だけ広く成形される。これにより、曲げ型Ｄｉ５１、Ｄｉ５２で加工される曲げ半径を最小半径として、両曲げ型間に挟む板材である部材Ｂｐの幅を変化させるだけで任意のパイプＰのピッチ間隔に曲げ加工が可能となる。この場合も曲げ型Ｄｉ５１、Ｄｉ５２と部材Ｂｐとの間は転がり動作となり、摩耗に強いものとなる。
【００３１】
図１１は、本発明のインボリュート曲げ方式の実施例を示す説明図である。曲げ型Ｄｉ５１は、保持部Ｄｈ５１、直管保持部Ｄｐ５１、内型部Ｄｂ５１、溝部Ｄｓ５１、及び、インボリュート部ＩＮＶ５１を備えている。保持部Ｄｈ５１は、曲げ加工前の直管状態時のパイプＰを保持し、溝部Ｄｓ５１よりもやや大きい半径で削られた直管保持部Ｄｐ５１が、パイプＰの実際に曲げ加工される部分以外の直管部分をも保持する。内型部Ｄｂ５１は、曲げ加工時にパイプＰが倣う内型として作用するだけでなく、曲げ加工途中もパイプＰの実際に曲げ加工される部分以外の直管パイプ部分をも直管保持部Ｄｐ５１と共に保持する。溝部Ｄｓ５１は、パイプＰが直管パイプ状態から曲げ加工終了となる間のパイプＰの動作する範囲であり、曲げ加工時にパイプＰが必要以上に奥行方向に広がるのを防止する働きもある。インボリュート部ＩＮＶ５１は、対となる相手の曲げ型Ｄｉ５２のインボリュート部ＩＮＶ５２との転がり動作面である。曲げ型Ｄｉ５１は奥行方向に位置する勝手違いの型同士で構成され、図６に示した隙間Ｄｉ４２０部でパイプＰを固定し、更に曲げ加工終了後には、その隙間Ｄｉ４２０で勝手違いの型同士を分割してワークを取出す。一方、曲げ型Ｄｉ７２は保持部Ｄｈ７２と直管保持部Ｄｄ７２から構成され、直管のパイプＰを保持するだけの役割を持つものである。曲げ型Ｄｉ５１のインボリュート部ＩＮＶ５１に沿って曲げ型Ｄｉ７２を動作させることによって、所定の９０度曲げ加工が可能となる。図１１においては、曲げ型Ｄｉ７２を固定して曲げ型Ｄｉ５１を回転させているが、曲げ型Ｄｉ５１を固定して曲げ型Ｄｉ７２を回転させても良い。本実施例の場合、曲げ型Ｄｉ５１、Ｄｉ７２は滑り動作となり、耐久性を考えると、両曲げ型の滑り面は十分な熱処理が必要となる。
【００３２】
図１２は、本発明のインボリュート曲げ方式を多点同時曲げに応用した実施例を示す説明図である。所定長さの直管パイプＰと所定長さのフィンブロックＦｂからなるワークＷは、フィン分断工程において個別ワークＷｓに切り離なされる。また、曲げ型Ｄｉが対ではめ込むことができる長さ分だけ，パイプＰの曲げ箇所ＰｂにフィンＦは接合されていない。その曲げ箇所に所定向きの曲げ型Ｄｉを位置決めし、曲げ型ＤｉとパイプＰとを固定する。その後フィンブロックＦｂを挟んでウデとなる部材（図示せず）を介して位置を固定された曲げ型Ｄｉを、隣同士のウデがお互いに反対方向に回転するように動作させる。これによりパイプＰが、蛇行状に曲げ加工され、蛇行状ワークＷｂを形成する。本実施例では、このようにして多点を同時に曲げ加工できるため、加工タクトを短縮できるものである。また、曲げ型周辺に機構が存在しないため、安価であり省スペースで確実な曲げ加工ができるものである。
【００３３】
図１３は、本発明のインボリュート曲げ方式で加工したワークの別の実施例を示す説明図である。本実施例では、インボリュート曲げ方式は曲げ加工する位置を任意に設定できるため、図１３（ａ）、（ｂ）に示すようにフィンブロック長さを任意とするワークにも対応可能である。複雑な機構を必要とした従来の方式ではこのようなフレキシビリティに対応できず、本発明により設計変更に対応したコンカレントな生産が可能となったものである。
【００３４】
図１４は、本発明の実施例であるフィン分断工程の説明図である。複数のワーク分が結合部Ｆｃで結合された状態のフィンＦは、所定枚数だけ平行にスタックされてパイプＰと接合した状態でフィン分断工程に供給される。この時、フィンＦの上下に２個所ずつ結合部Ｆｃを設けてあり、上下の結合部Ｆｃの間には予めフィン同士が分離した状態となるスリットＦｓを設けてある。フィン分断工程においては、フィンＦの上下に設けられた結合部Ｆｃを分断すれば個別ワークＷｓとすることができる。この時、フィンブロックＦｂの上下に存在する分断線ＣＬに沿って分断手段を移動させて分断されるものである。
【００３５】
図１５は、フィン分断工程における従来のフィン押え方式と本発明の実施例であるフィン押え方式の比較説明図である。元々図１５（ａ）に示すように、フィンＦとパイプＰからなるワークＷは複数のワーク分のフィンＦがその上下に設けた結合部Ｆｃで結合され、結合部Ｆｃの間に設けたスリットＦｓで分離しているので、フィン分断工程においては、フィンＦの２個所の結合部Ｆｃを分断するだけでフィンＦは分断され、個別ワークＷｓとするものである。従来は、面が平らな剛体若しくは弾性体のフィン押えＳ１１，Ｓ１２でフィンＦの上下を押さえていたものである。この場合、加工精度のばらつき等により、押さえられるフィンＦと押さえられないフィンＦが生じるため、フィン分時に所定の分断若しくは成形が達成できないという問題があった。そこで、図１５（ｂ）に示すように、定ピッチの山形突起Ｓｓを一直線上に多数備えたフィン押えＳ２１、Ｓ２２を用いることにより、フィンＦを１枚１枚確実に押さえることができ、所定の分断若しくは成形が可能となった。この時、山形突起Ｓｓは、山形の頂点をピンポイント化してフィンＦのスリットＦｓから離れる方向に傾斜（本実施例では４５度）をつけることにより、フィンブロックＦｂの個々のフィンＦへの挿入性が向上する。更に、図１５（ｃ）に示すように、山形突起Ｓｓの代わりにフィンＦのスタックピッチに等しいか若しくは小さいピッチのネジ部品Ｓｔを一直線上に並べたフィン押えＳ３１、Ｓ３２を用いる場合が挙げられる。本実施例の場合、ネジ部品Ｓｔは、フィン押えＳ３１、Ｓ３２のフィンＦの押え面から僅かに出る形となり、そのネジ山でフィンを固定する働きがある。
【００３６】
従来のフィン押え方法、本発明の実施例にて示すフィン押え方法のいずれの場合であっても、フィンＦの結合部Ｆｃ近傍は解放しており、この解放溝に沿って分断手段がパイプＰに平行に走査し、フィンＦの結合部Ｆｃを分断するものである。
【００３７】
図１６は、本発明の熱交換器のフィン分断時と同時にフィンの一部を成形する実施例を示す説明図である。図１６（ａ）に示すように、分断スリットＦｓと成形スリットＦｈとを備えたフィンＦは、所定の枚数だけスタックされてフィンブロックＦｂを形成し、パイプＰと結合されたワークＷがフィン分断工程に供給されると、分断手段を分断線ＣＬに沿って走査し、個別ワークＷｓに分断する。この時、１枚のフィンＦには１本のパイプＰが接合されているため、パイプＰとフィンＦの接合工程において万が一所定の節合力が得られなかった場合に、そのフィンＦだけがパイプＰに対して回転可能となってしまい、後工程若しくは製品となった時に不都合を生じてしまう。それを防止する目的で、フィン分断と同時にフィンＦの一部を折り曲げて，回転防止片Ｆｕを隣のフィンＦに被さるように成形する。最終的には、図１６（ｂ）に示すように、フィンＦの４隅に回転防止片Ｆｕを設けることで、万が一の接合不良が発生したとしても後工程若しくは製品として不都合を生じることはない。
【００３８】
図１７は、パイプの内部を液体で加圧する場合の、本発明の気密接合の実施例を示す説明図である。ワークＷのパイプＰの端部を位置決めし、半割りにした外周保持部材Ｖｏ１、Ｖｏ２を閉じる。次に、パイプＰと外周保持部材Ｖｏ１、Ｖｏ２の通孔との間は隙間がある。この後、加圧部材ＶｉをパイプＰの端部より圧入し、パイプＰの端部にフレア加工部Ｐｆを形成する。この時、パイプＰのフレア加工部と外周保持部材Ｖｏ１、Ｖｏ２は密着状態にある。圧入が完了した後に、加圧部材Ｖｉの通孔ＶｈからパイプＰの内部に所定の液体を注入し、液圧を加圧する。これにより、パイプＰの外径が増大し、フィンＦと密着接合状態となる。この後、パイプＰの内部の液体を除去した後に、外周保持部材Ｖｏ１、Ｖｏ２を分割して解放し、加圧部材ＶｉをパイプＰから引き抜く。これにより、パイプＰの端部フレア加工と拡管加工を同時に実施でき、リードタイムを短縮できる。
【００３９】
図１８は、本発明の実施例にて説明した製造方法で製造した熱交換器を搭載した状態の冷蔵庫の一部を示す斜視図である。図１８は、冷蔵庫を背面から見た下部を示したもので、側板Ｍ１、Ｍ２、底板Ｍ３、蒸発皿Ｅによって囲まれた空間に、冷媒の凝縮サイクル系を搭載した構造を示すものである。パイプＰとフィンＦで構成されるワークＷｂは、さらに後工程での曲げ加工等の処理を終え、熱交換器Ｈとして冷蔵庫の機械室に組込まれて、コンプレッサＣで圧縮された冷媒を熱交換器Ｈにおいて熱交換するものである。熱交換器Ｈにおいて放熱された熱量は、ファンＸによって起こされる空気の強制対流によって外界に流される。
【００４０】
本発明の熱交換器は、図１８に示す冷蔵庫背面の凝縮サイクル以外にも、冷蔵庫内部の蒸発サイクル、空調機の熱交換器、冷凍機や除湿機の熱交換器にも適用可能である。
【００４１】
以上説明した実施形態により、従来タイプの熱交換器と熱交換性能を維持しつつ、継目を極力少なくして冷媒漏れに対する信頼性を高めた熱交換器の製造方法並びに装置、特に、剛性の弱い部材が接合済みで取扱いが困難なワークにおいて、曲げ機構を入れられないほどの狭隘領域での高速一括曲げ加工方法及び装置を提供できるものである。また、複数のワークがフィン材にて結合して供給された状態から個々のワークに分断、または分断と同時にフィンの一部を所定形状に成形する際に、フィンにダメージを与えることなく、確実に所定の形状を得ることができるフィン押え方法並びに装置を提供するものである。更に、パイプの直径を増大させることで、フィンとフィンの通孔中にあるパイプとを結合させる液圧拡管方式において、簡易な機構で量産性のあるパイプと加圧設備間の気密接合方式及び装置を提供できるものである。
【００４２】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、パイプの継目を極力少なくした一筆書き状のパイプ構造であり、熱交換性能を確保しつつ、設計自由度の高い熱交換器の製造方法及び装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である、熱交換器の製造工程を示す斜視図。
【図２】従来例である、押し曲げ方式を示す概略断面図。
【図３】従来例である、回転引き曲げ方式を示す概略断面図。
【図４】従来例である、回転引き曲げ方式の応用方式を示す概略断面図。
【図５】本発明の実施例である、インボリュート曲げ方式を示す概略断面図。
【図６】本発明の実施例である、インボリュート曲げ方式で使用する曲げ型の側面図。
【図７】本発明の実施例である、インボリュート曲げ方式で使用する曲げ型の概略説明図。
【図８】本発明の実施例である、インボリュート曲げ方式で使用する曲げ型の概略断面図。
【図９】本発明の実施例である、インボリュート曲げ方式で使用する曲げ型の概略断面図。
【図１０】本発明の実施例である、インボリュート曲げ方式の概略断面図。
【図１１】本発明の実施例である、インボリュート曲げ方式の概略断面図。
【図１２】本発明の実施例である、インボリュート曲げ方式を多点同時曲げに応用した工程図。
【図１３】本発明の実施例である、インボリュート曲げ方式で加工したワークの平面図。
【図１４】本発明の実施例である、フィンの分断工程図。
【図１５】フィン押えの側面図であり、（ａ）は従来のフィン押え方式であり、（ｂ）及び（ｃ）は本発明のフィン押え方式の比較説明図。
【図１６】本発明の実施例であり、熱交換器のフィン分断時と同時にフィンの一部を成形する斜視図。
【図１７】本発明の実施例であり、パイプの内部を液体で加圧する場合の工程図。
【図１８】本発明の実施例であり、熱交換器を搭載した冷蔵庫の一部を示す斜視図。
【符号の説明】
Ｆ…フィン、Ｐ…パイプ、Ｈ…熱交換器、Ｄｉ…曲げ型
【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】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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