(57)【要約】【課題】熱交換器用チューブの溝成型時にロール端に位置する突部の変形、破損を防止することを課題とする。【解決手段】溝付きロール１１０と平ロール１２０のロール軸方向の端部を互いに係合して密閉空間を形成するとともに、平ロール１２０のロール軸方向の端部であって、溝付きロール１１０の最端部に位置するロール溝部１１２ａと対向する位置に押し出し部１２０ａを形成することにより、溝付きロール１１０の最端部に位置するロール突部１１１ａの両側にかかる力を均一化する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール軸方向に複数のロール突部（１１１）とロール溝部（１１２）とが全周に亘って交互に設けられた溝付きロール（１１０）と、ロール軸方向にロール平坦部（１２１）が全周に亘って設けられた平ロール（１２０）とを備え、前記２つのロール間（１１０，１２０）に供給された板材（２００）の表面を前記溝付きロール（１１０）のロール突部（１１１）で押圧して、前記板材（２００）の表面に仕切り壁（２０２）と溝部（２０１）とをストライプ状に形成する溝成形装置（１００）において、
前記溝付きロール（１１０）と平ロール（１２０）のロール軸方向の端部は互いに係合して密閉空間を形成するとともに、前記平ロール（１２０）のロール軸方向の端部であって前記溝付きロール（１１０）の最端部に位置するロール溝部（１１２ａ）と対向する位置に押し出し部（１２０ａ）を形成したことを特徴とする溝成形装置（１００）。
【請求項２】
前記押し出し部（１２０ａ）は、断面が曲面形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の溝成形装置（１００）。
【請求項３】
前記曲面の半径をＲ、前記溝付きロール（１１０）のロール突部（１１１）幅をＷ、前記溝付きロール（１１０）のロール溝（１１２）幅をＤ、前記板材（２００）の成形前の厚みをｔ０、前記板材（２００）の成形後の溝部（２０１）の厚みをｔ、前記板材（２００）の成形後の仕切り壁（２０２）の溝部底面からの高さをｈとし、Ｄ≧Ｒ，ｔ＋ｈ＝Ｒとしたときに、前記Ｒは、
Ｒ≦√（１／２（１−π／４）・Ｗ（ｔ０−ｔ））
を満たす値に選定されることを特徴とする請求項２に記載の溝成形装置（１００）。
【請求項４】
前記押し出し部（１２０ａ）は、断面が面取り形状を有することを特徴とする請求項１に記載の溝成形装置（１００）。
【請求項５】
前記面取り形状となる直角三角形の高さをａ、前記面取り形状となる直角三角形の底辺をｂ、前記溝付きロール（１１０）のロール突部（１１１）幅をＷ、前記溝付きロール（１１０）のロール溝（１１２）幅をＤ、前記板材（２００）の成形前の厚みをｔ０、前記板材（２００）の成形後の溝部（２０１）の厚みをｔ、前記板材（２００）の成形後の仕切り壁（２０２）の溝部底面からの高さをｈとし、Ｄ≧ｂ，ｔ＋ｈ≧ａとしたときに、前記ａ及びｂは、
ａ・ｂ≦Ｗ（ｔ０−ｔ）
を満たす値に選定されることを特徴とする請求項４に記載の溝成形装置（１００）。
【請求項６】
前記溝付きロール（１１０）と平ロール（１２０）は、ロール軸方向の同一中央部に折り曲げ用突部（１１３，１２２）がそれぞれ全周に亘って設けられ、前記２つのロール間に供給された板材（２００）の中央部に折り曲げ部（１５）を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の溝成形装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサー、エバポレータなどの熱交換器に用いられる熱交換器用チューブの成形技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンデンサー、エバポレータなどの熱交換器には多穴管チューブが用いられている。この多穴管チューブのチューブ構造としては、押し出しチューブ、インナーフィンチューブ、ローレットチューブなどがある。このうち、ローレットチューブは冷媒流路を非常に微細に形成できることから小型化に有利であり、また、各冷媒流路の間に仕切り壁が配置されることから冷媒の耐圧性に優れている。
【０００３】
このようなローレット形の熱交換器用チューブに関する従来技術としては、成形ロールの両端に力受け突部（突条）を設け、ロール端に位置する突部に両側から均等に力がかかるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ロール端の溝部と下側ワークロールとの間が密閉される構造とし、ロール端に位置する突部に両側から力がかかるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】実開昭６０−１５７０２４号公報（第４図、第６図）
【特許文献２】特開平１０−１９３０２６号公報（図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実開昭６０−１５７０２４号公報に示されたものでは、ロール端に位置する突部の破断を防止することはできるものの、力受け突部で成形された部分はチューブ形状としては不要なため、後工程で切断する必要がある。したがって、工程数が増加し、材料歩留まりが低下することになる。
【０００５】
一方、特開平１０−１９３０２６号公報に示されたものでは、上記のような後工程は不要となるものの、ロール端の溝部には一方向からしか材料が流入しないため、二方向から材料が流入してくる他の溝部に比べて突部の一方にかかる力が小さくなる。したがって、ロール端に位置する突部ではロール軸方向の両側からかかる力が不均一になり、変形、破損のおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、成型時にロール端に位置する突部の変形、破損を防止することができる溝成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、ロール軸方向に複数のロール突部とロール溝部とが全周に亘って交互に設けられた溝付きロールと、ロール軸方向にロール平坦部が全周に亘って設けられた平ロールとを備え、前記２つのロール間に供給された板材の表面を前記溝付きロールのロール突部で押圧して、前記板材の表面に仕切り壁と溝部とをストライプ状に形成する溝成形装置において、前記溝付きロールと平ロールのロール軸方向の端部は互いに係合して密閉空間を形成するとともに、前記平ロールのロール軸方向の端部であって前記溝付きロールの最端部に位置するロール溝部と対向する位置に押し出し部を形成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記押し出し部は、断面が曲面形状に形成されることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２において、前記曲面の半径をＲ、前記溝付きロールのロール突部幅をＷ、前記溝付きロールのロール溝幅をＤ、前記板材の成形前の厚みをｔ０、前記板材の成形後の溝部の厚みをｔ、前記板材の成形後の仕切り壁の溝部底面からの高さをｈとし、Ｄ≧Ｒ，ｔ＋ｈ＝Ｒとしたときに、前記Ｒは、Ｒ≦√（１／２（１−π／４）・Ｗ（ｔ０−ｔ））を満たす値に選定されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１において、前記押し出し部は、断面が面取り形状を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項４において、前記面取り形状となる直角三角形の高さをａ、前記面取り形状となる直角三角形の底辺をｂ、前記溝付きロールのロール突部幅をＷ、前記溝付きロールのロール溝幅をＤ、前記板材の成形前の厚みをｔ０、前記板材の成形後の溝部の厚みをｔ、前記板材の成形後の仕切り壁の溝部底面からの高さをｈとし、Ｄ≧ｂ，ｔ＋ｈ≧ａとしたときに、前記ａ及びｂは、ａ・ｂ≦Ｗ（ｔ０−ｔ）を満たす値に選定されることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項において、前記溝付きロールと平ロールは、ロール軸方向の同一中央部に折り曲げ用突部がそれぞれ全周に亘って設けられ、前記２つのロール間に供給された板材の中央部に折り曲げ部を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、溝付きロールの最端部に位置するロール突部には、成型時に、押し出し部側から移動してきた板材による力と、隣接するロール溝部から移動してきた板材の力が両側にかかるため、押し出し部の形状を適切に選定することにより、前記溝付きロールの最端部に位置するロール突部の両側にかかる力を均一化して、前記溝付きロールの最端部に位置するロール突部の変形、破損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係わる溝成形装置を実施するための最良の形態として、本発明を熱交換器用チューブの溝成形装置に適用した実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
最初に、押し出し部を曲面形状とした実施例について説明する。図１は、実施例１における溝形成装置の概略構成図である。なお、図１では溝成形に必要な構成のみを示し、その他の部分、例えばチューブ本体となる板材の供給機構やロール駆動機構等については図示を省略する。
【００１６】
溝成形装置１００は、溝成形用のロールとして、溝付きロール１１０と平ロール１２０とを備えている。これら２つのロールは所定間隔を隔てて並行に配置され、両ロール間に供給される図示しない板材の進行方向に合わせて、それぞれ回転駆動される。
【００１７】
溝付きロール１１０は、成型時に図示しない板材の表面を押圧して仕切り壁と溝部とをストライプ状に形成するためのロールであり、ロール軸方向の中央部を除いた両側に、ロール突部１１１とロール溝部１１２とが全周に亘って交互に設けられている。ロール軸方向の中央部には折り曲げ用突部１１３が全周に亘って設けられている。
【００１８】
平ロール１２０は、成型時に溝付きロール１１０の押圧に対し板材を支えるためのロールであり、ロール軸方向の中央部を除いた両側に、ロール平坦部１２１が全周に亘って設けられている。ロール軸方向の中央部には折り曲げ用突部１２２が全周に亘って設けられている。ここで、溝付きロール１１０の折り曲げ用突部１１３と、平ロール１２０の折り曲げ用突部１２２は、ともにロール軸方向の同一中央部に設けられている。
【００１９】
次に、溝付きロール１１０と平ロール１２０のロール軸方向の端部における構造について説明する。図２は、実施例１における溝成形装置１００の要部断面図であり、図１のＡ領域に相当する。ここでは両ロールの左側領域について説明するが、右側領域についても同じ構造であるため説明を省略する。
【００２０】
図２に示すように、溝付きロール１１０と平ロール１２０のロール軸方向の端部は互いに係合して密閉空間を形成している。そして、平ロール１２０のロール軸方向の端部であって、溝付きロール１１０の最端部に位置するロール溝部１１２（以下、ロール溝部１１２ａという）と対向する位置には押し出し部１２０ａが形成されている。この押し出し部１２０ａは、成型時に、溝付きロール１１０の最端部に位置するロール突部１１１（以下、ロール突部１１１ａという）によりロール溝部１１２側へ押しのけられた材料（板材）を、ロール突部１１１ａ側に押し出すためのものである。本実施例における押し出し部１２０ａは、断面が曲面形状に形成されている。
【００２１】
次に、上記のように構成された溝成形装置１００により板材２００を溝成形した場合の作用について説明する。
【００２２】
溝付きロール１１０と平ロール１２０とを回転駆動しながら、両ロールの間に板材２００を供給すると、溝付きロール１１０のロール突部１１１により板材２００が押圧され、ロール突部１１１により押しのけられた材料が両側のロール溝部１１２側へ移動する（図２の太線矢印）。このように材料が移動すると、ロール溝部１１２内では二方向への力が発生するため、隣接するロール突部１１１の両側には、ロール軸方向から均等な力（図２の細線矢印）がかかることになる。ここで、溝付きロール１１０の最端部に位置するロール突部１１１ａについて見てみると、ロール突部１１１ａにより押しのけられた材料のうち、押し出し部１２０ａ側に移動した材料は左右に分散し、その一方がロール突部１１１ａの左側に移動してロール突部１１１ａの左側に力（図中、矢印マル１）をかけることになる。これにより、ロール突部１１１ａでは、押し出し部１２０ａから与えられる矢印マル１の力と、隣接する（右側の）ロール溝部１１２から与えられる矢印マル２の力が両側にかかることになる。ここで、ロール突部１１１ａ側に移動する材料の量は、押し出し部１２０ａの曲面形状により変化するため、この曲面形状を適切に選定することにより、矢印マル１と矢印マル２の力の大きさを等しくして、ロール突部１１１ａのロール軸方向の両側にかかる力を均一化することができる。
【００２３】
ちなみに、平ロール１２０のロール軸方向の端部を、例えば断面が直角となるような形状とした場合、溝付きロール１１０と平ロール１２０のロール軸方向の端部を互いに係合して密閉空間を形成していても、矢印マル１と矢印マル２による力の大きさが等しくならないため、ロール突部１１１ａのロール軸方向の両側にかかる力が不均一になり、溝付きロール１１０の最端部に位置するロール突部１１１ａの変形、破損のおそれは完全には払拭することができない。しかしながら、本実施例の構成によれば、押し出し部１２０ａによりロール突部１１１ａのロール軸方向の両側にかかる力を均一化することができるため、ロール突部１１１ａの変形、破損を防止することができる。
【００２４】
次に、押し出し部１２０ａの曲面形状について説明する。
【００２５】
押し出し部１２０ａの曲面形状を適切に選定するには、板材２００の材質や溝付きロール１１０の形状（ロール突部１１１、ロール溝部１１２）を考慮する必要がある。ここでは、板材２００の板厚と溝付きロール１１０の形状を考慮した選定手法について説明する。
【００２６】
図３は、実施例１において、適切な曲面形状を選定するための各部の寸法を示す概略断面図であり、図３（ａ）は板材２００の板厚を示す概略断面図、図３（ｂ）はロール突部１１１、ロール溝部１１２、板材２００及び押し出し部１２０ａの関係を示す概略断面図である。ここでは、押し出し部１２０ａの曲面の半径をＲ、溝付きロール１１０のロール突部１１１の幅をＷ、溝付きロール１１０のロール溝部１１２の幅をＤ、板材２００の成形前の厚みをｔ０、板材２００の成形後の溝部２０１の厚みをｔ、板材２００の成形後の仕切り壁２０２の溝部２０１底面からの高さをｈとし、且つＤ≧Ｒ，ｔ＋ｈ＝Ｒとした場合について説明する。
【００２７】
溝付きロール１１０によって、図３（ａ）に示すような板厚ｔ０の板材２００が図３（ｂ）のように成形されるとすると、溝付きロール１１０の最端部に位置するロール突部１１１ａにより押しのけられ、押し出し部１２０ａ側に移動する材料の面積Ｓ１は、
Ｓ１＝１／２・Ｗ（ｔ０−ｔ）
となる。一方、曲面形状となる斜線部の面積Ｓ２は、
Ｓ２＝（１−π／４）・Ｒ2 
となる。ここで、溝付きロール１１０の最端部に位置するロール突部１１１ａの両側にかかる力を均一にするには、押しのけられて移動する材料の面積Ｓ１と斜線部の面積Ｓ２とが等しくなればよいので、押し出し部１２０ａの半径Ｒは、
Ｒ＝√（１／２（１−π／４）・Ｗ（ｔ０−ｔ））
を満たす値に選定すればよいことになる。ただし、実際にはロール突部１１１により押しのけられた材料のすべてがロール溝部１１２側に移動するわけではなく、一部は成形方向の前後にも押しのけられる。よって、実際の半径Ｒは、
Ｒ≦√（１／２（１−π／４）・Ｗ（ｔ０−ｔ））
を満たす値に選定することが望ましい。
【実施例２】
【００２８】
次に、押し出し部を面取り形状とした実施例について説明する。この実施例２における溝形成装置の概略構成は図１と同じであるため説明を省略する。また、実施例１と同等部分については構成の相違に係わらず同一符号を用いて説明する。
【００２９】
図４は、実施例２における溝成形装置１００の要部断面図であり、実施例１と同じく図１のＡ領域に相当する部分を示している。図４に示すように、溝付きロール１１０と平ロール１２０のロール軸方向の端部は互いに係合して密閉空間を形成している。そして、平ロール１２０のロール軸方向の端部であって、溝付きロール１１０の最端部に位置するロール溝部１１２ａと対向する位置には押し出し部１２０ａが形成されている。本実施例における押し出し部１２０ａは、断面が面取り形状に形成されている。
【００３０】
図４に示すような押し出し部１２０ａにおいても、ロール突部１１１ａにより押しのけられた材料のうち、押し出し部１２０ａ側に移動した材料は左右に分散し、その一方がロール突部１１１ａの左側に力（図中、矢印マル１）をかけることになる。これにより、ロール突部１１１ａでは、押し出し部１２０ａから与えられる矢印マル１の力と、隣接する（右側の）ロール溝部１１２から与えられる矢印マル２の力が両側にかかることになる。そして、ロール突部１１１ａ側に移動する材料の量は、押し出し部１２０ａの面取り形状により変化するため、この面取り形状を適切に選定することにより、矢印マル１と矢印マル２の力の大きさを等しくして、ロール突部１１１ａのロール軸方向の両側にかかる力を均一化することができる。
【００３１】
次に、押し出し部１２０ａの面取り形状について説明する。
【００３２】
図５は、実施例２において、適切な面取り形状を選定するための各部の寸法を示す概略断面図であり、ロール突部１１１、ロール溝部１１２、板材２００及び押し出し部１２０ａの関係を示す概略断面図である。ここでは、押し出し部１２０ａの面取り形状となる直角三角形の高さをａ、面取り形状となる直角三角形の底辺をｂ、溝付きロール１１０のロール突部１１１の幅をＷ、溝付きロール１１０のロール溝部１１２の幅をＤ、板材２００の成形前の厚みをｔ０、板材２００の成形後の溝部２０１の厚みをｔ、板材２００の成形後の仕切り壁２０２の溝部２０１底面からの高さをｈとし、且つＤ≧ｂ，ｔ＋ｈ≧ａとした場合について説明する。
【００３３】
溝付きロール１１０により板厚ｔ０の板材２００が成形されるとすると、溝付きロール１１０の最端部に位置するロール突部１１１ａにより押しのけられ、押し出し部１２０ａ側に移動する材料の面積Ｓ１は、
Ｓ１＝１／２・Ｗ（ｔ０−ｔ）
となる。一方、面取り形状となる直角三角形（斜線部）の面積Ｓ２は、
Ｓ２＝１／２・ａｂ
となる。ここで、溝付きロール１１０の最端部に位置するロール突部１１１ａの両側にかかる力を均一にするには、押しのけられて移動する材料の面積Ｓ１と斜線部の面積Ｓ２とが等しくなればよいので、押し出し部１２０ａの直角三角形を構成する高さａ及び底辺ｂは、
ａ・ｂ＝Ｗ（ｔ０−ｔ）
を満たす値に選定すればよいことになる。ただし、実際にはロール突部１１１により押しのけられた材料のすべてがロール溝部１１２側に移動するわけではなく、一部は成形方向の前後にも押しのけられる。よって、実際のａｂは、
ａ・ｂ≦Ｗ（ｔ０−ｔ）
を満たす値に選定することが望ましい。
【００３４】
次に、上記実施例により溝形成された熱交換器用チューブについて簡単に説明する。ここでは、実施例１に示すように、板材の幅方向の端部が曲面形状となるように成形された熱交換器用チューブを例に示すが、実施例２のような面取り形状でも同じある。
【００３５】
図６は、一体型の熱交換器用チューブの例を示し、図６（ａ）は第１チューブ本体と第２チューブ本体との接合前の状態を示す展開図、図６（ｂ）はろう付け後の状態を示す正面図である。
【００３６】
図６（ａ）に示すように、一体型の熱交換器用チューブ１０は、第１チューブ本体１１と第２チューブ本体１２とに分けられて成形され、２つのチューブ本体の端部が連続する一体チューブ体として製造される。第１チューブ本体１１と第２チューブ本体１２の互いの対向面側（図面上ではともに上面）には、図面上の手前側から向こう側に延設された仕切り壁１３と溝部１４が幅方向に交互に設けられている。各仕切り壁１３の上面が互いの接合面１３ａとなる。また、幅方向の中央部には折り曲げ部１５が設けられている。
【００３７】
第１チューブ本体１１と第２チューブ本体１２の対向面（接合面１３ａを含む）に図示しないろう材を塗布し、折り曲げ部１５で折り曲げ、図６（ｂ）に示すように、互いの仕切り壁１３の接合面１３ａで突き合わせる。そして、突き合わせた状態で第１チューブ本体１１と第２チューブ本体１２とを所定温度にて加熱すると、各接合面１３ａに塗布されたろう材が溶融して、突き合わされた接合面１３ａ同士がろう材で接合される。以上により、内部に仕切り壁１３でそれぞれ仕切られた複数の冷媒流路１６が形成された熱交換器用チューブ１０が出来上がる。
【００３８】
本実施例においては、第１チューブ本体１１と第２チューブ本体１２の幅方向の中央部に折り曲げ部１５が形成されているため、溝成形後の第１チューブ本体１１と第２チューブ本体１２をロール成形により折り曲げた際に、折り曲げ点が変形してずれることがなく、精度良く成形することができる。
【００３９】
図７は、別体型の熱交換器用チューブの例を示し、図７（ａ）は第１チューブ本体と第２チューブ本体との接合前の状態を示す展開図、図７（ｂ）はろう付け後の状態を示す正面図である。
【００４０】
図７（ａ）に示すように、別体型の熱交換器用チューブ２０は、第１チューブ本体２１と第２チューブ本体２２とが別体に成形されている。このうち、第１チューブ本体２１の対向面側（図面上では上面）には、図面上の手前側から向こう側に延設された仕切り壁２３と溝部２４が幅方向に交互に設けられている。仕切り壁１３の上面が接合面２３ａとなる。一方、第２チューブ本体２２の幅方向の両端にはカバー壁２５が設けられ、対向面側（図面上では下面）はフラット面として形成されている。このフラット面が接合面２２ａとなる。
【００４１】
第１チューブ本体２１と第２チューブ本体２２の互いの対向面（接合面２３ａを含む）にろう材を塗布し、図７（ｂ）に示すように、第１チューブ本体２１の仕切り壁２３の接合面２３ａと、これに対応する第２チューブ本体２２の接合面２２ａとを突き合わせる。そして、突き合わせた状態で第１チューブ本体２１と第２チューブ本体２２とを所定温度にて加熱すると、接合面２２ａ、２３ａに塗布されたろう材が溶融して、突き合わされた接合面２２ａ、２３ａ同士がろう材で接合される。以上により、内部に仕切り壁２３でそれぞれ仕切られた複数の冷媒流路２６が形成された熱交換器用チューブ１０が出来上がる。なお、第２チューブ本体２２の幅方向の両端に設けられたカバー壁２５は、第１チューブ本体２１の幅方向の端部に形成された曲面形状に合わせて曲げ加工される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例１における溝形成装置の概略構成図。
【図２】実施例１における溝成形装置の要部断面図。
【図３】実施例１において適切な曲面形状を選定するための各部の寸法を示す概略断面図。（ａ）は板材の板厚を示す概略断面図。（ｂ）はロール突部、ロール溝部、板材及び押し出し部の関係を示す概略断面図。
【図４】実施例２における溝成形装置の要部断面図。
【図５】実施例２において適切な面取り形状を選定するためのロール突部、ロール溝部、板材及び押し出し部の関係を示す概略断面図。
【図６】一体型の熱交換器用チューブの例を示す図。（ａ）は第１チューブ本体と第２チューブ本体との接合前の状態を示す展開図。（ｂ）はろう付け後の状態を示す正面図。
【図７】別体型の熱交換器用チューブの例を示す図。（ａ）は第１チューブ本体と第２チューブ本体との接合前の状態を示す展開図。（ｂ）はろう付け後の状態を示す正面図。
【符号の説明】
【００４３】
１００…溝成形装置
１１０…溝付きロール
１１１（１１１ａ）…ロール突部
１１２（１１２ａ）…ロール溝部
１１３，１２２…折り曲げ用突部
１２０…平ロール
１２０ａ…押し出し部
１２１…ロール平坦部
２００…板材
２０１…溝部
２０２…壁
【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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