(57)【要約】電磁気による拡大で複数のチューブを拡げて、チューブ式熱伝達システムの複数のシートに接続あるいは固定する方法を提供する。システム及び方法が、チューブの少なくとも一部分とシートの内壁面とに対して効力を生じさせる関係となるように電磁コイルを自動的に感知及び配置し、それから、電磁コイルを励磁してチューブの一部分を拡げてシートの内壁面に係合させ、それによってチューブをシートに固定することを含む。また、チューブ式熱伝達システムチューブ拡げ器及び方法が開示される。
2006515411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブ式熱伝達システムの少なくとも１つの包囲部材に導電チューブを固定するための方法であって：
コイルを、該コイルが前記導電チューブ及び前記少なくとも１つの包囲部材に対して効力を生じさせる関係に配置されるまで、前記導電チューブ内に挿入するステップと；
前記導電チューブの一部分を拡げて前記少なくとも１つの包囲部材に係合させるために前記コイルを励磁して、それによって、前記導電チューブを前記少なくとも１つの包囲部材に固定するステップと；
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
少なくとも１つの孔部を有する少なくとも１つの包囲部材を設けるステップと；
前記挿入するステップを実行する前に、前記少なくとも１つの孔部内に前記導電チューブを配置するステップと；
をさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、
前記少なくとも１つの包囲部材がシートを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、
前記シートが隔壁または支持シートを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３に記載の方法において、
前記シートがチューブシートを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法において、
前記励磁するステップが、前記導電チューブと前記包囲部材との間に流体密シールを設けることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、
前記コイルが心棒を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、
前記少なくとも１つの包囲部材で複数の導電チューブを包囲するステップと；
前記複数の導電チューブを前記少なくとも１つの包囲部材に接続するために、前記複数の導電チューブのそれぞれにおいて前記挿入及び励磁するステップを実行するステップと；
をさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、
前記複数の導電チューブを複数の包囲部材における複数の孔部内に挿入するステップと；
前記チューブが包囲部材に交差する位置のそれぞれにおいて前記挿入及び励磁するステップを実行するステップと；
をさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、
前記複数の包囲部材のそれぞれがシートを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法において、
前記励磁するステップが：
所定の静電容量を提供するコンデンサ放電バンクを設けるステップと；
所定の電圧で前記コンデンサ放電バンクを充電するステップと；
前記励磁するステップを実行して前記コイルを励磁するために、前記コンデンサ放電バンクを放電するステップと；
をさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
前記導電チューブが導電チューブ寸法を含むとともに前記包囲部材が内壁面寸法を含む内壁面を含み、
前記方法が、少なくとも前記導電チューブ寸法及び前記内壁面寸法に応じて前記所定の静電容量及び前記所定の充電電圧を選択するステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法において、
前記コイルがソレノイドを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法において、
前記導電チューブが銅チューブを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１５】
チューブ式熱伝達システムにチューブ束を設けるため、複数の孔部をそれぞれ画成する複数の内壁面をそれぞれ有する複数のプレートに、複数の導電チューブを固定するための方法であって：
前記複数の孔部内に前記複数の導電チューブをそれぞれ配置するステップと；
磁気によって少なくとも１つの前記複数の導電チューブの一部分の直径を増大させて少なくとも１つの前記複数の内壁面に係合させ、それによって、前記少なくとも１つの複数の導電チューブを前記少なくとも１つの前記複数の内壁面に固定するステップと；
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、
コイルを前記少なくとも１つの前記複数の導電チューブ内に配置するステップと；
前記増大させるステップを実行するために、前記コイルを励磁するステップと；
をさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法において、
前記複数のプレートを互いに所定の関係で配置するステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、
前記所定の関係は、少なくとも１つの隔壁を前記チューブ式熱伝達システムに提供することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法において、
前記励磁するステップは：
所定の静電容量を含むコンデンサ放電バンクを設けるステップと；
所定の充電電圧で前記コンデンサ放電バンクを充電するステップと；
前記励磁するステップを実行して前記ソレノイドを励磁するために、前記コンデンサ放電バンクを放電するステップと；
をさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、
前記所定の静電容量が少なくとも５０マイクロファラッドであることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１６に記載の方法において、
前記コイルが前記包囲部材に対して効力を生じさせる関係に配置されたときに、前記包囲部材を感知して前記コイルを励磁するステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１２に記載の方法において、
前記複数の位置の次の位置を感知して、前記次の位置において前記励磁するステップを実行するステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１６に記載の方法において、
前記コイルがソレノイドを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項１６に記載の方法において、
少なくとも１つの前記導電チューブが銅チューブを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２５】
チューブ式熱伝達システムに使用される導電チューブの第１の部分及び第２の部分を拡大するための方法であって：
コイルを、前記導電チューブの前記第１の部分に対して効力を生じさせる関係となる第１の位置に移動させるステップと；
前記第１の位置で磁気によって前記導電チューブの前記第１の部分を拡大するために前記コイルを励磁するステップと；
前記コイルを、前記導電チューブの前記第２の部分に対して効力を生じさせる関係となる第２の位置に移動させるステップと；
前記第２の位置で磁気によって前記導電チューブの前記第２の部分を拡大するために前記コイルを励磁するステップと；
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法において、
前記導電チューブを、前記第１の位置に配置された第１の包囲部材と前記第２の位置に配置された第２の包囲部材とに挿入するステップと；
前記第１の包囲部材に前記導電チューブの前記第１の部分を固定するために前記第１の励磁するステップを実行するステップと；
前記第２の包囲部材に前記導電チューブの前記第２の部分を固定するために前記第２の励磁するステップを実行するステップと；
をさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２５に記載の方法において、
前記第１の励磁するステップの前に前記第１の位置を感知するステップと；
前記第１の励磁するステップの後かつ前記第２の励磁するステップの前に、前記第２の位置を感知するステップと；
をさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２６に記載の方法において、
前記第１の移動させるステップの前に、前記第１の包囲部材の位置を感知するステップと；
前記第１の励磁しているステップの後かつ前記第２の移動させるステップの前に、前記第２の包囲部材の位置を感知するステップと；
をさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２６に記載の方法において、
前記第１の包囲部材が第１のシートを含み、第２の包囲部材が第２のシートを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の方法において、
前記第１のシート及び前記第２のシートが隔壁または支持シートであることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２９に記載の方法において、
少なくとも１つの前記第１のシートあるいは前記第２のシートがチューブシートを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２５に記載の方法において、
前記励磁するステップが、前記導電チューブの一部分を第１の直径から第２の直径まで拡大するステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の方法において、
前記第２の直径が、前記第１の直径より大きく、前記チューブ式熱伝達システムの構成パラメータと、ＴＥＭＡ規格比率による製造許容差とに応じて変化することを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項２５に記載の方法において、
前記コイルがソレノイドを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項２５に記載の方法において、
前記導電チューブが銅チューブを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３６】
ハウジングを有するチューブ式熱伝達システムを組み立てるための方法であって：
（ａ）  複数の孔部をそれぞれ画成する複数の内壁面をそれぞれ含む複数のシートを設けるステップと；
（ｂ）  前記複数の孔部内に複数の導電チューブをそれぞれ配置するステップと；
（ｃ）  前記複数の導電チューブにおける第１の導電チューブにコイルを挿入するステップと；
（ｄ）  前記コイルを前記第１の導電チューブにおける第１の位置に移動させるステップであって、前記第１の位置は、前記複数の内壁面における第１の内壁面と前記コイルとが実質的に位置合わせされる位置に一致するステップと；
（ｅ）  前記第１の内壁面に近接する前記第１の導電チューブにおける前記第１の部分を磁気によって拡大して、前記第１の導電チューブの前記第１の部分を前記第１の内壁面に固定するために、前記コイルを励磁するステップと；
（ｆ）  第２のコイルを前記第１の導電チューブにおける第２の位置に移動するステップであって、前記第２の位置は、第２のシートにおける第２の内壁面と前記コイルとが実質的に位置合わせされる位置に一致するステップと；
（ｇ）  前記第２の内壁面に近接する前記第１の導電チューブにおける前記第２の部分を磁気によって拡大して、前記第１の導電チューブの前記第２の部分を前記第２の内壁面に固定するために、前記コイルを励磁するステップと；
（ｈ）  前記複数の導電チューブのそれぞれが前記複数のシートに固定されるまで、前記ステップ（ｆ）及び（ｇ）を繰り返すステップと；
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項３６に記載の方法において、
熱交換領域、入口領域及び出口領域を画成するように所定の関係で前記複数のシートを配置して、前記複数の導電チューブが前記ハウジング内で前記入口領域と前記出口領域との間の流体連通を可能にするようにしたステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項３７に記載の方法において、
前記記所定の関係が前記チューブ式熱伝達システムに少なくとも１つの隔壁を提供することを特徴とする方法。
【請求項３９】
請求項３６に記載の方法において、
前記励磁するステップが：
前記コイルに接続された所定の静電容量を有するコンデンサ放電バンクを設けるステップと；
所定の充電電圧で前記コンデンサ放電バンクを充電するステップと；
前記励磁するステップ（ｅ）を実行して前記コイルを励磁するために、前記コンデンサ放電バンクを放電するステップと；
をさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項３９に記載の方法において、
前記複数の導電チューブのそれぞれが導電チューブ外部直径を含むとともに前記複数の包囲部材のそれぞれが包囲部材内壁面直径を含み、
前記方法が、前記導電チューブ外部直径及び前記包囲部材内壁面直径に応じて前記所定の静電容量及び前記所定の充電電圧を選択するステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４１】
請求項３６に記載の方法において、
前記ステップ（ｅ）を実行する前に前記第１の位置を感知するステップをさらにさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４２】
請求項４１に記載の方法において、
前記ステップ（ｇ）を実行する前に前記第２の位置を感知するステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。。
【請求項４３】
請求項３６に記載の方法において、
前記複数のシートが複数の隔壁シート及び複数のチューブシートを含み、
前記ステップ（ａ）が、前記複数のチューブシート間に前記複数の隔壁シートを配置するステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４４】
請求項３６に記載の方法において、
前記第１の部分の長さが、前記第１の内壁面の幅にほぼ一致することを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項３６に記載の方法において、
前記複数のシートのそれぞれにおける前記複数の孔部が前記ステップ（ｂ）の前にほぼ位置合わせされるように、前記複数のシートを位置合わせするステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項３６に記載の方法において、
前記複数の内壁面のそれぞれが内壁面直径を規定し、
前記励磁するステップが、前記励磁するステップ（ｅ）及び（ｇ）のうちの少なくとも１つの間において、前記導電チューブの直径を、前記第１の位置及び前記第２の位置で前記内壁面直径を越えるように拡大するステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項３６に記載の方法において、
前記チューブ式熱伝達システムを通って流れる流体のための隔壁を設けるために、前記複数の導電チューブに前記複数のシートを配置するステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４８】
請求項３６に記載の方法において、
前記コイルがソレノイドを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４９】
請求項３６に記載の方法において、
前記導電チューブが銅チューブを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項５０】
チューブ式熱伝達システムに使用されるチューブ束であって：
複数の孔部を画成する複数の壁面をそれぞれ含む複数のシートと；
前記複数の孔部のそれぞれ内に配置される導電チューブと；を備え、
前記導電チューブが、少なくとも１つの前記複数の壁面が前記チューブを包囲する複数の位置のそれぞれにおいて拡大された部分を含み、それによって、前記拡大された部分と該拡大された部分によって係合される前記少なくとも１つの前記複数の壁面との間に締まり嵌めが生じ、さらに、前記導電チューブが、連続的に修整されたチューブを含んでいることを特徴とするチューブ束。
【請求項５１】
請求項５０に記載のチューブ束において、
前記導電チューブのそれぞれがチューブ直径を含み、前記拡大された部分が前記チューブ直径よりも少なくとも約１０〜１５パーセント大きい拡大部分直径を含んでいることを特徴とするチューブ束。
【請求項５２】
請求項５０に記載のチューブ束において、
前記複数のシートが、前記チューブ式熱伝達システムを通って流れる流体のための隔壁を提供するために、前記複数の導電チューブの周囲に配置されていることを特徴とするチューブ束。
【請求項５３】
請求項５０に記載のチューブ束において、
少なくとも２つの前記複数のシートが、前記チューブ式熱伝達システムのハウジング内に熱交換領域、入口領域及び出口領域を画成するための複数のチューブシートを含み、流体が前記複数の導電チューブを通って流れるようにすることを特徴とするチューブ束。
【請求項５４】
請求項５０に記載のチューブ束において、
前記チューブ式熱伝達システムが、空気調和機、熱交換器、冷却器、ボイラーまたは吸収ユニットのうちの少なくとも１つを提供することを特徴とするチューブ束。
【請求項５５】
請求項５０に記載のチューブ束において、
前記導電チューブの連続的な修整が、拡大の後でも実質的に維持されていることを特徴とするチューブ束。
【請求項５６】
請求項５０に記載のチューブ束において、
前記導電チューブが銅チューブを含んでいることを特徴とするチューブ束。
【請求項５７】
チューブ式熱伝達システムであって：
複数の孔部を画成する複数の壁面をそれぞれ含む複数のシートと；
前記複数の孔部のそれぞれ内に配置される複数の導電チューブであって、前記複数の壁面のそれぞれが複数の位置において前記複数の導電チューブのそれぞれを包囲し、前記複数の導電チューブのそれぞれが、前記複数の位置のそれぞれにおいて拡大された部分を含んで、前記拡大された部分と該拡大された部分によって係合される少なくとも１つの前記複数の壁面との間に締まり圧力が生じており、それによって、前記複数の導電チューブを前記複数の壁面に固定してチューブ束を提供するようにした導電チューブと；
前記チューブ束を取り囲むためのハウジングと；
を含み、
前記複数の導電チューブが、連続的に修整されたチューブを含み；
前記複数のシートが、入口領域、熱交換領域及び出口領域を画成するために前記ハウジングをシールするための第１のチューブシート及び第２のチューブシートを含み；
前記ハウジングが、前記入口領域に結合する入口開口部と前記出口領域に結合する出口開口部とを有し、前記複数の導電チューブが、前記入口領域と前記出口領域との間の流体連通を可能にしている
ことを特徴とするチューブ式熱伝達システム。
【請求項５８】
請求項５７に記載のチューブ式熱伝達システムにおいて、
前記複数の導電チューブのそれぞれがチューブ直径を含み、前記拡大された部分が前記チューブ直径よりも少なくとも約１０〜１５パーセント大きい拡大部分直径を含んでいることを特徴とするチューブ式熱伝達システム。
【請求項５９】
請求項５７に記載のチューブ式熱伝達システムにおいて、
前記複数のシートが、前記チューブ式熱伝達システムを通って流れる流体のための隔壁を提供するために、前記複数の導電チューブの周囲に配置されていることを特徴とするチューブ式熱伝達システム。
【請求項６０】
請求項５７に記載のチューブ式熱伝達システムにおいて、
前記ハウジングが、前記熱交換領域と連通する第２の入口開口部と前記熱交換領域と連通する第２の出口開口部とをさらに含み、第２の温度の流体が前記複数の導電チューブを通って流れる間、第１の温度の流体が前記熱交換領域を通って前記複数の導電チューブの周囲を流れることを許容し、前記第１及び第２の温度が熱交換を提供するために異なっていることを特徴とするチューブ式熱伝達システム。
【請求項６１】
請求項６０に記載のチューブ式熱伝達システムにおいて、
前記複数のシートが、前記第２の入口開口部と前記第２の出口開口部との間を流れる流体のための隔壁を前記熱交換領域に提供するために、前記複数の導電チューブの周囲に配置されていることを特徴とするチューブ式熱伝達システム。
【請求項６２】
請求項６０に記載のチューブ式熱伝達システムにおいて、
前記第２の温度の前記流体が第１の方向に流れ、前記第１の温度の流体が前記第１の方向とは実質的に異なる方向に流れることを特徴とするチューブ式熱伝達システム。
【請求項６３】
請求項５７に記載のチューブ式熱伝達システムにおいて、
空気調和機、熱交換器、冷却器、ボイラーまたは吸収ユニットのうちの少なくとも１つを提供することを特徴とするチューブ式熱伝達システム。
【請求項６４】
請求項５７に記載のチューブ式熱伝達システムにおいて、
前記拡大された部分が磁気によって拡大された部分を含んでいることを特徴とするチューブ式熱伝達システム。
【請求項６５】
請求項５７に記載のチューブ式熱伝達システムにおいて、
前記導電チューブが銅チューブを含んでいることを特徴とするチューブ式熱伝達システム。
【請求項６６】
複数の導電チューブを含むチューブ式熱伝達システムに使用される熱交換チューブ拡げ器であって：
少なくとも１つの前記複数の導電チューブ内に挿入するためのコイルと；
少なくとも１つの前記複数の導電チューブにおける複数の位置にコイルを配置するための運搬機構と；
前記コイルに接続された回路であって、所定の静電容量を有するとともに所定の充電電圧を受けることが可能なコンデンサ放電バンクを含む回路と；
前記少なくとも１つの前記複数の導電チューブにおける少なくとも一部分の直径を増大させるために前記コイルを励磁して、前記少なくとも一部分の外表面を包囲部材に係合させるために、前記コンデンサ放電バンクを放電するためのスイッチと；
を含んでいることを特徴とする熱交換チューブ拡げ器。
【請求項６７】
請求項６６に記載の熱交換チューブ拡げ器において、
前記コイルが、前記複数の導電チューブのそれぞれの長さに沿った複数の位置に配置可能とされたソレノイドを含んでいることを特徴とする熱交換チューブ拡げ器。
【請求項６８】
請求項６６に記載の熱交換チューブ拡げ器において、
前記コイルが前記包囲部材の幅にほぼ一致する長さを含んでいることを特徴とする熱交換チューブ拡げ器。
【請求項６９】
請求項６６に記載の熱交換チューブ拡げ器において、
前記複数の位置を感知するためのセンサをさらに含んでいることを特徴とする熱交換チューブ拡げ器。
【請求項７０】
請求項６６に記載の熱交換チューブ拡げ器において、
前記所定の静電容量が少なくとも５０マイクロファラッドであることを特徴とする熱交換チューブ拡げ器。
【請求項７１】
請求項６６に記載の熱交換チューブ拡げ器において、
前記導電チューブがフィン付きチューブであることを特徴とする熱交換チューブ拡げ器。
【請求項７２】
請求項６６に記載の熱交換チューブ拡げ器において、
前記チューブが前記包囲部材よって包囲される部分である前記チューブの外部円周に、シール材料を塗布するさらなる手段を含んでいることを特徴とする熱交換チューブ拡げ器。
【請求項７３】
請求項７２に記載の熱交換チューブ拡げ器において、
前記シール材料がハンダまたは化学シール材であることを特徴とする熱交換チューブ拡げ器。
【請求項７４】
請求項６６に記載の熱交換チューブ拡げ器において、
前記導電チューブが銅チューブを含んでいることを特徴とする熱交換チューブ拡げ器。
【請求項７５】
請求項６６に記載の熱交換チューブ拡げ器において、
前記コイルに着脱可能に接続される第１のマウント及び第２のマウントを有するケーブルと；
前記包囲部材を感知するために前記マウントに結合されたセンサと；
を含んでいることを特徴とする熱交換チューブ拡げ器。
【請求項７６】
請求項７５に記載の熱交換チューブ拡げ器において、
前記ケーブルが、前記センサをコントローラに接続するためのセンサコアを含んでいることを特徴とする熱交換チューブ拡げ器。
【請求項７７】
請求項７６に記載の熱交換チューブ拡げ器において、
前記センサがホール効果センサであることを特徴とする熱交換チューブ拡げ器。。
【請求項７８】
請求項７５に記載の熱交換チューブ拡げ器において、
前記ケーブルが、押出形状とされているとともに、センサ束と第１の導体と第２の導体と含み、前記第１及び第２の導体が、前記回路に前記コイルを導電的に接続していることを特徴とする熱交換チューブ拡げ器。
【請求項７９】
チューブ式熱伝達システムの包囲部材に導電チューブを固定するための方法であって：
コイルを導電チューブに挿入するステップと；
前記チューブの内側に沿って前記コイルを移動させるステップと；
前記コイルが移動している間に、前記チューブが前記包囲部材と交差する位置に前記コイルが到達したときに、交差部の前記位置において前記導電チューブの一部分を拡げるために前記ソレノイドを励磁して、それによって、前記導電チューブを前記包囲部材に固定するステップと；
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項８０】
請求項７９に記載の方法において、
前記チューブが包囲部材と交差する第２の位置に前記コイルを移動させるステップと；
前記コイルが移動している間に、前記第２の位置に前記コイルが到達したときに、交差部の前記位置において前記導電チューブの一部分を拡げるために前記コイルを励磁して、それによって、前記導電チューブを前記包囲部材に固定するステップと；
をさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項８１】
請求項７９に記載の方法において、
前記チューブが前記包囲部材と交差する前記位置を感知して、前記交差部を感知したことに応じて前記コイルを励磁するステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項８２】
請求項８０に記載の方法において、
前記チューブが前記包囲部材と交差する前記位置を感知して、前記交差部を感知したことに応じて前記コイルを励磁するステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項８３】
請求項７９に記載の方法において、
前記チューブが前記包囲部材と交差する前記位置を決定し、前記交差部を決定したことに応じて前記コイルを励磁するステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項８４】
請求項８０に記載の方法において、
前記チューブが前記包囲部材と交差する前記位置を決定し、前記交差部を決定したことに応じて前記コイルを励磁するステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項８５】
チューブ式熱伝達システムに使用されるチューブ束であって：
複数の孔部を画成する複数の壁面をそれぞれ含む複数のシートと；
前記複数の孔部のそれぞれ内に配置される導電チューブと；を備え、
前記導電チューブが、少なくとも１つの前記複数の壁面が前記チューブを包囲する複数の位置のそれぞれにおいて拡大された部分を含み、それによって、前記磁気で拡大された部分と該磁気で拡大された部分によって係合される前記少なくとも１つの前記複数の壁面との間に締まり嵌めが生じていることを特徴とするチューブ束。
【請求項８６】
請求項８５に記載のチューブ束において、
前記導電チューブのそれぞれがチューブ直径を含み、前記拡大された部分が前記チューブ直径より少なくとも約１０〜１５パーセント大きい、磁気による拡大部分直径を含んでいることを特徴とするチューブ束。
【請求項８７】
請求項８５に記載のチューブ束において、
前記複数のシートが、前記チューブ式熱伝達システムを通って流れる流体のための隔壁を提供するために、前記複数の導電チューブの周囲に配置されていることを特徴とするチューブ束。
【請求項８８】
請求項８５に記載のチューブ束において、
少なくとも２つの前記複数のシートが、前記チューブ式熱伝達システムのハウジング内に熱交換領域、入口領域及び出口領域を画成するためのチューブシートを含み、流体が前記複数の導電チューブを通って流れるようにしたことを特徴とするチューブ束。
【請求項８９】
請求項８５に記載のチューブ束において、
前記チューブ式熱伝達システムが、空気調和機、熱交換器、冷却器、ボイラーまたは吸収ユニットのうちの少なくとも１つを提供することを特徴とするチューブ束。
【請求項９０】
請求項８５に記載のチューブ束において、
前記導電チューブの連続的な修整が、実質的に維持されていることを特徴とするチューブ束。
【請求項９１】
請求項８５に記載のチューブ束において、
前記導電チューブが、連続的に修整されたチューブを含んでいることを特徴とするチューブ束。
【請求項９２】
請求項８５に記載のチューブ束において、
前記導電チューブが銅チューブを含んでいることを特徴とするチューブ束。
【請求項９３】
拡げ器アセンブリであって：
チューブの少なくとも一部分を磁気によって包囲部材へ高めるための拡げ器と；
前記拡げ器に接続され、前記拡げ器が前記チューブを通って移動されたときに前記包囲部材の位置を感知するためのセンサと；
を含んでいることを特徴とする拡げ器アセンブリ。
【請求項９４】
請求項９３に記載の拡げ器アセンブリにおいて、
前記直接駆動拡げ器に着脱可能に接続される第１のマウント及び第２のマウントを有するケーブルと；
前記包囲部材を感知するために前記マウントに結合されたセンサと；
を含んでいることを特徴とする拡げ器アセンブリ。
【請求項９５】
請求項９４に記載の拡げ器アセンブリにおいて、
前記ケーブルが、前記センサをコントローラに接続するためのセンサコアを含んでいることを特徴とする拡げ器アセンブリ。
【請求項９６】
請求項９３に記載の拡げ器アセンブリにおいて、
前記センサがホール効果センサであることを特徴とする拡げ器アセンブリ。
【請求項９７】
請求項９４に記載の拡げ器アセンブリにおいて、
前記ケーブルが、押出形状とされているとともに、センサ束と第１の導体と第２の導体とを含み、前記第１及び第２の導体が前記回路に前記コイルを導電的に接続していることを特徴とする拡げ器アセアンブリ。
【請求項９８】
請求項９３に記載の拡げ器アセンブリにおいて、
前記直接駆動拡げ器が前記チューブシートを通って移動されたときに前記包囲部材を感知するためのセンサを含んでいることを特徴とする拡げ器アセンブリ。
【請求項９９】
請求項９３に記載の拡げ器アセンブリにおいて、
前記包囲部材がシートであることを特徴とする拡げ器アセンブリ。
【請求項１００】
請求項９３に記載の拡げ器アセンブリにおいて、
前記拡げ器がコイルであることを特徴とする拡げ器アセンブリ。
【請求項１０１】
請求項１００に記載の拡げ器アセンブリにおいて、
前記コイルがソレノイドであることを特徴とする拡げ器アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブの外表面がシートの孔部に接続接点を形成するようにチューブを拡げるのに電磁力を使用するチューブ式熱伝達システムの製造またはメンテナンスにおいて、フィン付きとされた／修整されたチューブや下塗りされた／滑らかな表面のチューブなどのチューブを、少なくとも１つの隔壁、支持及び／またはチューブシートに接続するための工程に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
チューブ式熱伝達システムは、空気調和機、熱交換器、冷却器、蒸発器、ボイラー及び吸収ユニットに従来より用いられている種類のチューブ式システムを含んでいる。チューブ式熱伝達システムの効率は、チューブを通って循環する媒体とチューブの外部で熱交換する他の媒体との間で伝達される熱の効率に実質的にかなり依存している。チューブを取り囲む流体の間で伝達される熱の効率はまた、チューブ上の流体の層流を避けることによって高められる。
【０００３】
チューブ式熱伝達システムに使用されるチューブは、チューブ式熱伝達システムの末端に配置されるチューブシートによって適所に保持される。１つ以上のチューブ支持シートあるいは隔壁シートが、チューブシート間のチューブを支持するために設けられていてもよい。チューブ式熱伝達システムチューブは、特定の媒体が他のものよりもよく熱を交換するのを可能にする様々な表面構成で提供される。ここで参照される拡げ器は、下塗りされた／滑らかなチューブ、あるいは、修整された／フィン付きとされたチューブを拡げることになる。修整されたチューブは、チューブを通る流れに乱流を生じさせるように、高さを有する複数のうねが設けられた様々な内表面を有するように製造され、より大きな熱伝達を可能にする。フィン付きチューブはまた、外表面に様々なフィン構成を有するように製造され、該フィン構成は、チューブに熱を伝達するために使用される媒体に基づいて選択される。これらの２つの表面構成のため、現在のチューブ拡げ器は、これらの修整された／フィン付きとされたチューブを十分に拡げることができない。従来のチューブ拡げ器は、チューブと支持／隔壁シートとの間の交差部において、内部のうねを破壊し、かつチューブに過度の負荷を与えて応力クラックを生じさせてしまうので、従来、修整された内表面及びフィン付きとされた外表面は、チューブが支持／隔壁シートと末端チューブシートとに取り付けられる領域では中断されている。一般に、チューブを拡げる能力は、チューブの厚みとチューブの直径とチューブの材料との３つの条件に依存している。
【０００４】
特許文献１は、少なくとも２つの平行なプレートを含むチューブサポートを開示している。プレートは、該プレートを離間させた関係に維持するために、前縁及び後端に近接する複数のピンを含んでいる。ピン及びプレートは、チューブのためのサポートを提供する。チューブを拡げる電磁力の使用は、アリ氏他による特許文献２、ダエン氏他による特許文献３、グンケル氏他による特許文献４、ウィルソン氏による特許文献５、ハーニー氏による特許文献６、ウンダー氏による特許文献７、バーバー氏による特許文献８、岡崎氏による特許文献９、岡崎氏による特許文献１０、チェルーリ氏他による特許文献１１、チェルーリ氏他による特許文献１２、チェルーリ氏他による特許文献１３及びチェルーリ氏他による特許文献１４に記載されている。
【特許文献１】米国特許第５，０５０，６６９号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８５３，５０７号明細書
【特許文献３】米国特許第６，０５０，１２１号明細書
【特許文献４】米国特許第４，９４７，６６７号明細書
【特許文献５】米国特許第５，４９７，９２７号明細書
【特許文献６】米国特許第４，９２４，５８４号明細書
【特許文献７】米国特許第４，０５９，８８２号明細書
【特許文献８】米国特許第６，２７３，９６３号明細書
【特許文献９】米国特許第４，９２９，４１５号明細書
【特許文献１０】米国特許第４，９７５，４１２号明細書
【特許文献１１】米国特許第５，４０５，５７４号明細書
【特許文献１２】米国特許第５，６１１，２３０号明細書
【特許文献１３】米国特許第５，６１１，１３９号明細書
【特許文献１４】米国特許第５，６８９，７９７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
チューブとチューブシートまたは隔壁シートとの間の交差部または接続部が堅固ではないならば、時間の経過にともなって流体が熱交換器シェルから漏れてしまう。また、チューブと隔壁または支持シートとの間の交差部または接続部が堅固ではないならば、流体の流れが、チューブと隔壁または支持シートとの間に振動を引き起こし、その界面におけるチューブの好ましくない摩耗につながってしまう。時間の経過にともなって、この摩耗はチューブの早期の機能不全につながってしまう。
【０００６】
したがって、支持プレート、末端プレートあるいは隔壁プレートのような任意の包囲部材に複数のチューブを固定するためのシステム及び方法であって、シートへのチューブの固定を改善し、チューブに損傷を与えることなく修整されたあるいはフィン付きとされたチューブを接続するために使用することができるシステム及び方法をつくり出すチューブ式熱伝達システムの必要性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの観点において、この発明は、チューブ式熱伝達システムの少なくとも１つの包囲部材に導電チューブを固定するための方法であって：コイルを、該コイルが前記導電チューブ及び前記包囲部材に対して効力を生じさせる関係に配置されるまで、前記導電チューブ内に挿入するステップと；前記導電チューブの少なくとも一部分を拡げて前記少なくとも１つの包囲部材に係合させるために前記コイルを励磁して、それによって、前記導電チューブを前記少なくとも１つの包囲部材に固定するステップと；を含んでいることを特徴とする方法を含んでいる
【０００８】
本発明の他の観点は、チューブ式熱伝達システムにチューブ束を設けるため、複数の孔部をそれぞれ画成する複数の内壁面をそれぞれ有する複数のプレートに、複数の導電チューブを固定するための方法であって：前記複数の孔部内に前記複数の導電チューブをそれぞれ配置するステップと；磁気によって少なくとも１つの前記複数の導電チューブの少なくとも一部分の直径を増大させて少なくとも１つの前記複数の内壁面に係合させ、それによって、前記少なくとも１つの複数の導電チューブを前記少なくとも１つの前記複数の内壁面に固定するステップと；を含んでいることを特徴とする方法である。
【０００９】
この発明のさらに他の観点は、チューブ式熱伝達システムに使用される導電チューブの第１の部分及び第２の部分を拡大するための方法であって：コイルを、前記導電チューブの前記第１の部分に対して効力を生じさせる関係となる第１の位置に移動させるステップと；前記第１の位置で前記導電チューブの前記第１の部分を拡大するために前記コイルを励磁するステップと；前記コイルを、前記導電チューブの前記第２の部分に対して効力を生じさせる関係となる第２の位置に移動させるステップと；前記第２の位置で前記導電チューブの前記第２の部分を拡大するために前記コイルを励磁するステップと；を含んでいることを特徴とする方法を含んでいる。
【００１０】
この発明のさらに他の観点は、ハウジングを有するチューブ式熱伝達システムを組み立てるための方法であって：複数の孔部をそれぞれ画成する複数の内壁面をそれぞれ含む複数のシートを設けるステップと；前記複数の孔部内に複数の導電チューブをそれぞれ配置するステップと；前記複数の導電チューブにおける第１の導電チューブにコイルを挿入するステップと；前記コイルを前記第１の導電チューブにおける第１の位置に移動させるステップであって、前記第１の位置は、前記複数の内壁面における第１の内壁面と前記コイルとが実質的に位置合わせされる位置に一致するステップと；前記第１の内壁面に近接する前記第１の導電チューブにおける前記第１の部分を拡大して、前記第１の導電チューブの前記第１の部分を前記第１の内壁面に固定するために、前記コイルを励磁するステップと；第２のコイルを前記第１の導電チューブにおける第２の位置に移動するステップであって、前記第２の位置は、第２のシートにおける第２の内壁面と前記コイルとが実質的に位置合わせされる位置に一致するステップと；前記第２の内壁面に近接する前記第１の導電チューブにおける前記第２の部分を拡大して、前記第１の導電チューブの前記第２の部分を前記第２の内壁面に固定するために、前記コイルを励磁するステップと；前記複数の導電チューブのそれぞれが前記複数のシートに固定されるまで、前記ステップを繰り返すステップと；を含んでいることを特徴とする方法を含んでいる。
【００１１】
この発明のさらに他の観点は、チューブ式熱伝達システムのチューブ束であって：複数の孔部を画成する複数の壁面をそれぞれ含む複数の壁面と；前記複数の孔部のそれぞれ内に配置される導電チューブと；を備え、前記導電チューブが、少なくとも１つの前記複数の壁面が前記チューブを包囲する複数の位置のそれぞれにおいて拡大された部分を含み、それによって、前記拡大された部分と該拡大された部分によって係合される前記少なくとも１つの前記複数の壁面との間に締まり嵌めが生じ、さらに、前記導電チューブが、連続的に修整されたチューブを含んでいることを特徴とするチューブ束を含んでいる。
【００１２】
この発明のさらに他の観点は、チューブ式熱伝達システムであって：複数の孔部を画成する複数の壁面をそれぞれ含む複数のシートと；前記複数の孔部のそれぞれ内に配置される複数の導電チューブであって、前記複数の壁面のそれぞれが複数の位置において前記複数の導電チューブのそれぞれを包囲し、前記複数の導電チューブのそれぞれが、前記複数の位置のそれぞれにおいて拡大された部分を含んで、前記拡大された部分と該拡大された部分によって係合される少なくとも１つの前記複数の壁面との間に締まり圧力が生じており、それによって、前記複数の導電チューブを前記複数の壁面に固定してチューブ束を提供するようにした導電チューブと；前記チューブ束を取り囲むためのハウジングと；を含み、前記複数の導電チューブが、連続的に修整されたチューブを含み；前記複数のシートが、入口領域、熱交換領域及び出口領域を画成するために前記ハウジングをシールするための第１のチューブシート及び第２のチューブシートを含み；前記ハウジングが、前記入口領域に結合する入口開口部と前記出口領域に結合する出口開口部とを有し、前記複数の導電チューブが、前記入口領域と前記出口領域との間の流体連通を可能にしていることを特徴とするチューブ式熱伝達システムを含んでいる。
【００１３】
この発明のさらに他の観点は、複数の導電チューブを含むチューブ式熱伝達システムに使用される熱交換チューブ拡げ器であって：少なくとも１つの前記複数の導電チューブ内に挿入されるとともに、少なくとも１つの前記複数の導電チューブにおける複数の位置に配置されるコイルと；前記コイルに接続された回路であって、所定の静電容量を有するとともに所定の充電電圧を受けることが可能なコンデンサ放電バンクを含む回路と；前記少なくとも１つの前記複数の導電チューブにおける少なくとも一部分の直径を増大させるために前記コイルを励磁して、前記少なくとも一部分の外表面を包囲部材に係合させるために、前記コンデンサ放電バンクを放電するためのスイッチと；を含んでいることを特徴とする熱交換チューブ拡げ器を含んでいる。
【００１４】
この発明のさらに他の観点は、チューブ式熱伝達システムの包囲部材に導電チューブを固定するための方法であって：コイルを導電チューブに挿入するステップと；前記チューブの内側に沿って前記コイルを移動させるステップと；前記コイルが移動している間に、前記チューブが前記包囲部材と交差する位置に前記コイルが到達したときに、交差部の前記位置において前記導電チューブの一部分を拡げるために前記ソレノイドを励磁して、それによって、前記導電チューブを前記包囲部材に固定するステップと；を含んでいることを特徴とする方法を含んでいる。
【００１５】
この発明のさらに他の観点は、チューブ式熱伝達システムに使用されるチューブ束であって：複数の孔部を画成する複数の壁面をそれぞれ含む複数のシートと；前記複数の孔部のそれぞれ内に配置される導電チューブと；を備え、前記導電チューブが、少なくとも１つの前記複数の壁面が前記チューブを包囲する複数の位置のそれぞれにおいて拡大された部分を含み、それによって、前記磁気で拡大された部分と該磁気で拡大された部分によって係合される前記少なくとも１つの前記複数の壁面との間に締まり嵌めが生じていることを特徴とするチューブ束を含んでいる。
【００１６】
この発明のさらに他の観点は、拡げ器アセンブリであって：チューブの少なくとも一部分を磁気によって包囲部材へ高めるための拡げ器と；前記拡げ器に接続され、前記拡げ器が前記チューブを通って移動されたときに前記包囲部材の位置を感知するためのセンサと；を含んでいることを特徴とする拡げ器アセンブリを含んでいる。
【００１７】
本発明は、その具体的な実施例、以下の説明、及び添付の図面を参照することによって、より詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１を参照すると、熱交換器が示されている。説明を容易にするために、本発明は熱交換器１０に関して記載されているが、本発明が、熱交換器、冷却器、空気調和機または吸収ユニットなどの任意の種類のチューブ式熱伝達システムに使用されていてもよいことが理解されるべきである。熱交換器１０は、シェルあるいはハウジング１２を含んでおり、該シェルあるいはハウジング１２は、第１のフランジ１２ａと第２のフランジ１２ｂと第１の末端１２ｃと第２の末端１２ｄと内面１２ｅとを有している。図１に示すように、フランジ１４ａを有する第１のヘッダあるいは末端キャップ１４は、複数のナット及びボルトによってフランジ１２ａに固定され、また、フランジ１６ａを有する第２のヘッダあるいは末端キャップ１６は、複数のナット及びボルトによってフランジ１２ｂに固定されている。
【００１９】
熱交換器１０は、ハウジング１２内に配置されるチューブ束１８を含んでいる。チューブは、下塗りされた／滑らかなチューブ、または、修整された及び／またはフィン付きとされたチューブであってもよい。「修整された（enhanced）」とは、ここでは、比較的密接に離間した複数のうねからなる微細な網状組織を設けることによって修整された内表面を有するチューブのことをいい、該複数のうねは、チューブとチューブを通って流れる熱交換流体（一般には水）との間の熱伝達を高めるために配列されている。「フィン付きとされた」とは、比較的微細に離間した複数のフィンの形態でチューブの外側に設けられた修整された表面のことをいう。修整されたチューブの例は、古河金属工業株式会社による米国特許第４，２１６，８２６号明細書及びウルベリーンチューブ株式会社による米国特許第４，６６０，６３０号明細書に開示されており、それは参照によってここに取り入られて一部を構成する。チューブは、銅または他の適当な電気伝導材料などの任意の電気伝導材料を含んでいてももよい。
【００２０】
「連続的に修整された」とは、ここでは、修整された及び／またはフィン付きとされたチューブのことをいい、かつ、該修整された及び／またはフィン付きとされた領域が、平坦あるいは滑らかな領域によって周期的に遮られないことをいう。従来の拡げ器では、拡げられる領域において修整されたチューブに過度の負荷を与え、クラックを生じさせてしまうので、従来、修整されたチューブの修整された表面は、支持及び隔壁シートとの交差部のポイントにおいて、滑らかな領域によって遮られている。本発明の特定の実施例によれば、これらの滑らかな領域によって遮られない修整されたチューブを使用することができる。これは、いくつかの利点を有している。第１に、滑らかな領域を設けるために製造プロセスを変化させたり、中断したりすることなく、連続的に修整されたチューブとして製造することができるので、該修整されたチューブを安価に製造することができる。第２に、チューブのより大きな表面領域が、修整される及び／またはフィン付きとされるので、チューブの熱伝達効率が良くなる。これらの２つの利点の複合効果により、大きな経済性が得られる。
【００２１】
潜在的には下塗りされた／滑らかなチューブでもよいが、特に修整された／フィン付きとされたチューブを使用するとき、チューブの外表面と包囲シートとの間の任意のスペースをシールするために、従来のチューブあるいは配管ハンダや化学シール材などのシール媒体を使用することが望ましいかもしれない。特に、ハンダあるいは化学シール材は、うね及びフィンと包囲シートとの間のスペースと同様に、修整されたチューブのうね及びフィン同士の間のスペースを塞ぐことになる。
【００２２】
チューブ束１８は、第１の包囲部材あるいはチューブシート２０と、第２の包囲部材あるいはチューブシート２２とを含んでいる。記載された実施例において、図１に示されるように、チューブシート２０及び２２は実質的に同一であり、複数の導電チューブ２４を支持している。説明を容易にするために、本発明はチューブシート２０に関して記載されているが、チューブシート２２が実質的に同一構成を含んでいるものと理解されるべきである。図４及び図１１に示されるように、チューブシート２０は、複数の導電チューブ２４をそれぞれ受け入れるための複数の孔部２３を画成する複数の内壁面２０ａ（図１２）のような、複数の内壁面を含んでいる。
【００２３】
複数の導電チューブ２４は、後述されるシステム及び方法によってチューブシート２０及び２２に固定される。複数の導電チューブ２４のうちの１つが孔部２３のうちの１つの中に配置された後、本発明によるシステム及び方法が、チューブ２４の直径を第１の直径Ｄ１（図６）から第２の直径Ｄ２まで拡げるために、図６の部分２４ａのような導電チューブ２４の一部分に適用されることができ、それによって、チューブ２４をチューブシート２０の内壁面２０ａに固定する。図１に示されるように、複数の導電チューブ２４がチューブシート２０及び２２に固定された後、それらが一般に平行な関係に位置合わせされることに留意されたい。
【００２４】
複数の導電チューブ２４を支持するとともに熱交換を提供することを容易にするために、チューブ束１８はまた、複数の支持シートまたは隔壁シート３６ａ〜３６ｄを含んでいる。複数の隔壁シート３６ａ〜３６ｄは、チューブシート２０及び２２の間でチューブ２４を支持し、かつ、ハウジング１２の第１の入口開口部２６と第１の出口開口部２８との間の流体の流れを遮るための隔壁を提供する。図１３及び図１４に示されるように、複数の隔壁シート３６ａ〜３６ｄのそれぞれは、複数の導電チューブ２４をそれぞれ受け入れるための複数の孔部３８を画成するシート３６ａの複数の内壁面３６ｅのような、複数の内壁面を含んでいる。本発明はシート３６ａに関して記載されているが、シート３６ｂ〜３６ｄが同一あるいは同様に機能するとともに同一あるいは同様に構成されていることが理解されるべきである。
【００２５】
後述するように、シート２０、２２及び３６ａ〜３６ｄが、チューブ束１８を提供するためにチューブ２４に組み付けられ、それから該チューブ束１８が、ハウジング１２内に配置されるようにしてもよい。あるいは、シート２０、２２及び３６ａ〜３６ｄが、例えばハウジング１２に溶接され、それからチューブ２４が、孔部２３及び３８内に挿入されるようにしてもよい。熱交換領域３０が、ハウジング１２とシート２０及び２２とによって画成されていることに留意されたい。図１に示されるように、末端ベル１４及び１６が、それぞれハウジング１２に配置あるいは取り付けられると、入口領域３２及び出口領域３４が設けられることに留意されたい。熱交換領域３０が入口領域３２あるいは出口領域３４のいずれに対しても流体連通あるいは気体連通とならないようにするため、チューブシート２０とチューブ２４とがシールされていると理解されるべきである。また、複数の導電チューブ２４が入口領域３２及び出口領域３４に対して流体連通となっていることに留意されたい。図１に示されるように、これは、流体が、第２の入口１４ｂを介して入口領域３２に入り、複数の導電チューブ２４を通って出口領域３４に入り、そして、第２の出口領域１６ｂを通って出るように流れることを許容する。複数の導電チューブ２４を通るそのような流体の流れと実質的に同時に、第２の流体あるいは気体が、第１の入口開口部２６を通り、熱交換領域３０のチューブ２４の周囲を通り、そして、第１の出口開口部２８を通って出るように流される。複数の導電チューブ２４を通って流れる流体は、第１の温度とされ、熱交換領域３０に入って複数の導電チューブ２４の周囲を流れる流体は、第１の温度とは異なる第２の温度とされ、それによって望ましい熱交換が提供される。記載された実施例において、第２の流体と複数の導電チューブ２４を通って流れる流体の温度との間には温度差が存在している。また、流体のうちの少なくとも１つは、空気、水、エチレングリコールまたは任意の適当な冷却流体などの冷却剤を含んでいてもよい。
【００２６】
上述のように、複数の導電チューブ２４は、チューブシート２０及び２２の内壁面２０ａに固定されている。複数の導電チューブ２４はまた、該複数の導電チューブ２４を隔壁シート３６ａ〜３６ｄに固定するために、隔壁シート３６ａの壁面３６ｅのような隔壁シート３６ａ〜３６ｄの内壁面（図９及び図１４）に固定される。図１に示されるように、複数の隔壁シート３６ａ〜３６ｄは、第１の入口開口部２６と第１の出口開口部２８との間の流体の流路を遮るのを容易にするための千鳥状配置を有しており、熱交換を容易にしている。隔壁シート３６ａ〜３６ｄの複数の内壁面３６ｅによって画成される複数の孔部３８のパターンは、図４の開口部２０ａのようなチューブシート２０及び２２の孔部あるいは開口部のパターンに一致していると理解されるべきである。
【００２７】
図６及び図９に示されるように、複数の導電チューブ２４のそれぞれは、部分２４ａ（図６）及び部分２４ｂ（図９）のような複数の導電チューブ２４のそれぞれの一部分を拡大することによって、隔壁シート３６ａ〜３６ｄとチューブシート２０及び２２とに固定されており、チューブ２４と壁面２０ａ（図６）及び３６ｅ（図９）との間の交差部または接続部に締まり嵌めを設けている。例えば、部分２４ａ（図６）が、本発明のシステム及び方法を使用して、第１の直径Ｄ１（図６）から第２の直径Ｄ２まで拡大されることに留意されたい。これに関し、図６及び図９に示されるように、複数のチューブ２４のそれぞれは、チューブ２４が内壁面２０ａ及び３６ｅによってそれぞれ包囲された領域のみにおいて拡大されることが理解されるべきである。シート２０、２２及び３６ａ〜３６ｄのような包囲部材に近接するチューブ２４の部分２４ａ及び２４ｂのみを拡大することによって、複数の導電チューブ２４を隔壁シート３６ａ〜３６ｄとチューブシート２０及び２２とに固定するために必要な時間の量が減少する。有利には、全体工程がチューブ２４のいずれの末端から実施されてもよいことが理解されるべきである。あるいは、チューブ２４の約半分がその一端側から包囲部材に固定され、それから、コイル４６ａが取り除かれ、そして、チューブ２４の残りの半分をその他端側から処理するためにコイル４６ａがチューブ２４の他方の端部に挿入されるように、前記工程が実施されていてもよい。
【００２８】
記載された実施例において、隔壁シート３６ａ〜３６ｄ（図１）とチューブシート２０及び２２とは、異なる幅または厚みをそれぞれ含んでいてもよい。例えば、記載された実施例において、チューブシート２０及び２２が、変化した厚みまたは幅Ｗ１（図６）を有してもよいし、また、隔壁シート３６ａ〜３６ｄが、変化した厚みまたは幅Ｗ２（図９）をそれぞれ含んでもよい。説明を容易にするために図９に示された唯一の隔壁シート接続部とされるシート３６ａにチューブ２４が接続される前、チューブ２４の外部直径Ｄ３（図９）は、直径Ｄ１（図６）と実質的に同一であることが理解されるべきである。チューブ２４をシート２０及び３６ａ〜３６ｄに固定した後、図９のチューブ２４は、拡大した直径Ｄ４を有することになり、該直径Ｄ４は、内壁面３６ｅ及び２０ａの直径のそれぞれと同一とされる図６の直径Ｄ２と実質的に同一である。しかしながら、これらの直径Ｄ２及びＤ４は、異なってもよいし、また、内壁面２０ａ及び３６ａの直径に応じてそれぞれ変化することが理解されるべきである。しかしながら、内壁面２０ａ（図６）及び３６ｅの直径を同一とすることは、熱交換器１０を製造、組み立て及び修理を容易にすることが分かる。チューブ２４をシート２０、２２及び任意の包囲シート３６ａ〜３６ｄに固定するために、複数の導電チューブ２４のそれぞれの部分２４ａ及び部分２４ｂを拡大するシステム及び方法が以下に記載される。
【００２９】
図示されるように、システムは、部分２４ａ（図６）及び部分２４ｂ（図９）を拡げるための熱交換チューブ拡げ器４４（図１及び図７）を含んでいる。熱交換チューブ拡げ器４４は、コイル４６を含んでおり、該コイル４６は、一対の導体５０及び５２を含む絶縁コード５５（図８）よって回路４８（図１０）に導電的に接続されている。コイル４６は、ソレノイドであってもよい。回路４８は適当なハウジング５４（図２及び図７）に収容され、該ハウジング５４は、熱交換チューブ拡げ器４４を持ち運びできるように複数のホイール５８を含んでいることに留意されたい。図７に示されるように、熱交換チューブ拡げ器４４は、絶縁コード５４を収容するためのリールあるいはバスケットのような巻き取り機構６０を含んでもよい。
【００３０】
記載された実施例において、ソレノイドあるいはコイル４６は、上記のように、導体５０及び５２（図１０）に接続されるコイル４６ａを含んでいる。コイル４６ａを所定位置へ動かすことを容易にするために、コイル４６ａが、非導電性チューブ状心棒６２（図５）の周囲に巻かれていてもよい。記載された実施例において、非導電性心棒６２は、チューブ状であり、かつ、ガラス繊維強化エポキシからなり、かつ、チューブ２４の内部直径Ｄ５（図６）に応じてチューブ内側直径に大きさが合わされていてもよい。１つの実施例において、後述するように、コイル４６ａはセンサ１３２（図１７）とともに収容されている。
【００３１】
図１０を参照すると、図示されるように、回路４８は、スイッチ６６、第１の抵抗器ＲＳ、第１のインダクタＬＳ及び負荷インダクタＬＬに直列に接続されたコンデンサバンク６４を含んでいる。記載された実施例において、負荷インダクタＬＬは、コイル４６ａ（図４、図５及び図７）である。コイル４６ａは、通常、シート２０の幅Ｗ１（図６）と一致するコイル長さＣＬ１（図４）を有していて、部分２４ａが拡げられてシート２０の内壁面２０ａの全面に係合する。これにより、チューブ壁面２４ｃ（図６）と内壁面２０ａとの間の全接続部に締まり嵌めが設けられる。同様に、熱交換チューブ拡げ器４４は、第２のコイル７０ａ（図８及び図９）を有する第２のソレノイド７０を含んでいてもよく、該第２のコイル７０ａは、隔壁シート３６ａ〜３６ｄの幅Ｗ２（図９）に一致する第２のコイル長さＣＬ２を含んでいる。このように、コイル４６ａ及び７０ａの長さＣＬ１及びＣＬ２は、幅Ｗ１（図６）及びＷ２（図９）に応じて選択されることが理解されるべきである。もちろん、幅Ｗ１及びＷ２が、熱交換器１０で使用されるシート２０、２２及び３６ａ〜３６ｄに応じて変化してもよい。
【００３２】
記載された実施例において、コイル４６ａ及び７０ａは、１６ＡＷＧスクエアマグネットワイヤをそれぞれ含んでいる。コイル４６ａは、例えば、約１インチの長さＣＬ１に対して少なくとも２０ターンとされ、コイル７０ａは約１インチの長さＣＬ２に対して少なくとも２０ターンとされている。このように、コイル４６ａ及び７０ａは同様の構造であるが、記載された実施例において、それらは異なる電力レベルで操作される。コイル４６ａ及び７０ａは、必要に応じて異なる構造であってもよいことが理解されるべきである。コイル４６ａ及び７０ａの公称インダクタンスは、チューブ２４のうちの１つに挿入されたとき、約０．６４マイクロヘンリーである。コイル４６ａ及び７０ａの公称外側直径は、チューブ２４の直径Ｄ５（図６）よりわずかに小さくなっており、コイル４６ａ及び７０ａが、チューブ２４の通路２４ｅ中を容易にスライドあるいは通過することができる。
【００３３】
回路４８のコンデンサ放電バンク６４は、部分２４ａ（図６）及び部分２４ｂ（図９）の拡大を実行するための十分なエネルギーを蓄積することができる。回路４８のコンデンサ放電バンク６４は、適切な電圧レベルに充電され、該電圧レベルは、例えば、コイル４６ａや拡大されるチューブ２４の部分２４ａ及び部分２４ｂの特性、シート２０、２２及び３６ａ〜３６ｄの特性などに応じて変化することが理解されるべきである。動作中、コンデンサ放電バンク６４は、電力源６８（図１０）によって充電される。それから、使用されるコイルに応じてコイル４６ａまたはコイル７０ａに電流を流すためにスイッチ６６がオンされる。磁気誘導を通して、コイル４６ａ中を流れる電流が、コイル４６ａ内を流れる電流に直接対向する部分２４ａ内で渦電流を引き起こす。これは、矢印７１及び７２（図５）の方向に向けて部分２４ａを径方向外側へ押すあるいは押しつける電磁気の拡大力を生じさせる。チューブ２４の部分２４ａにおけるこの外側への径方向拡大は、チューブ２４の外壁面２４ｄ（図６）がシート２０の内壁面２０ａに衝突するまで継続する。チューブ２４の部分２４ａにおける径方向への拡大は、内壁面２０ａに衝撃を与え、かつ、内壁面２４ａをその通常の直径Ｄ２からわずかに大きい直径まで径方向に拡げることが分かる。シート２０が壁面２４ｄからの衝撃から回復すると、壁面２０ａが、実質的にその元の直径Ｄ２に戻るあるいは縮み、それによって、チューブ２４の外壁面２４ｄとシート２０の内壁面２０ａとの間に締まり圧力嵌めが設けられる。この締まり圧力は、チューブ２４の外壁面２４ｄとシート２０の内壁面２０ａとの間のスケーリング（拡大縮小）を許容するために、かなりの大きさとされることができる。この工程及び方法は、チューブ２４とシート２０及び３６のような任意の包囲部材の内壁面との間の各交差部あるいは接続部において繰り返される。本発明を使用して熱交換器１０を組み立てる、製造する、及び修理するための方法は、以下に記載される。
【００３４】
図１７Ａを参照すると、検出器とコイルとのアセンブリ１０７とが示されている。アセンブリ１０７は、シート２０、２２及び３６ａ〜３６ｄを感知するためのセンサ１３２とコイル４６ａとを含んでいる。アセンブリ１０７は、絶縁された終端ハウジング１１０に受け入れられたコイル４６ａを含んでいる。コイル４６ａは、その交換、代用、修理などが可能となるように、ハウジング１１０から着脱可能に取り外し可能であることが想定される。有利には、本発明は、縒り合わされたワイヤとされる導体５０及び５２を有する、同軸ケーブル１１４を含んでいる。図１８に示されるように、同軸ケーブル１１４は、絶縁体１１６と導体５０と絶縁体１１８と導体５２と絶縁体１２０とセンサ束１２２とを含んでおり、これについては後述される。
【００３５】
ケーブル１１４は、第１のマウント１２６及び第２のマウント１２８が設けられたケーブル終端ハウジング１２４で終端していることに留意されたい。第１及び第２のマウント１２６及び１２８は、凹所領域１２６ａ及び１２８ａ（図１７Ｂ）を有しており、該凹所領域１２６ａ及び１２８ａは、コイル４６ａにおける相補型第１のコイル末端４６ａ１と相補型第２のコイル末端４６ａ２とをそれぞれ受け入れるとともにこれらにそれぞれ導電的に接続されている。コイル終端末端４６ａ１及び４６ａ２は、絶縁体１１２よって離間されているとともに、第１及び第２のマウント１２６及び１２８に導電的に係合しており、該第１及び第２のマウント１２６及び１２８は、第１のマウント１２６における孔部１２７ａ〜１２７ｃのような複数の孔部をそれぞれ含み、ネジやボルト、溶接などの任意の適当な固定具あるいは固定手段とともに導電的に接続されうるように位置合わせされることに留意されたい。これは、同軸ケーブルマウント１２６及び１２８からのコイル末端４６ａ１及び４６ａ２のそれぞれの素早い結合及び切り離しを許容する。
【００３６】
図示されるように、永久磁石１３０がケーブル終端突起またはマウント１２６に付けられている。記載された実施例において、永久磁石１３０は、アセンブリ１０７がチューブ２４を通って移動されるときにシート２０、２２または３６ａ〜３６ｄによって遮られる磁束を発生させる。同軸ケーブル１１４は、センサ１３２（図１０及び図１７）を含んでおり、該センサ１３２は、同軸ケーブル１１４の中心に含まれるセンサ束１２２（図１８）に接続されている。センサ１３２は、ホール効果センサとされているが、シート２０、２２及び３６ａ〜３６ｄを感知することができる任意の適当なセンサを含むことができる。センサ１３２は、コイル４６ａへの接続がなされるようにケーブル１１４上に配置されており、センサ１３２は、永久磁石１３０から適切な作用距離に配置されている。
【００３７】
ホール効果センサ１３２は、アセンブリ１０７がチューブ２４を通って移動されるときに、シート２０、２２または３６ａ〜３６ｄのうちの１つの位置を感知するために永久磁石１３０と協働する。これに関して、センサ１３２が、磁石１３０から所定の距離ＳＤに配置されることに留意されたい。センサ１３２がシート２０、２２または３６ａ〜３６ｄを感知すると、センサ束１２２は、アセンブリ１０７及び電源６８の動作を制御するために信号をコントローラ４９（図１０）へ伝達する。対応して、ここに記載されたチューブ２４の少なくとも一部分を拡大するためにコイル４６ａが効力を生じさせるように配置されたことを示すため、コントローラ４９は、ディスプレイ５１に表示をするか、あるいは警報を発することになる。ディスプレイ５１は、ＬＣＤまたは他の種類の適当なディスプレイであってもよい。チューブ２４の少なくとも一部分の拡大は、それから、次のシート２０、２２及び３６ａ〜３６ｄに進行していってもよい。
【００３８】
第１のマウント１２６は、電源６８（図１０）の負側に接続され、第２のマウント１２８は、電源６８の正側に接続されていることが理解されるべきである。パルス電力は、縒り合わせ導体５０及び５２を介してコイル４６ａに供給されることになる。ケーブル１１４は、少なくとも１０ｋＶの電圧ホールドオフ容量を有するように構成されている。縒り合わせ導体５０及び５２の両方は、５秒以下につき１つのパルスの割合で少なくとも３５ｋＡのピーク値へパルス電流を安全に伝達するような断面領域を有する大きさに設定されている。
【００３９】
必要とされるときには、ハンダあるいはシール材料（図示せず）が、接続部を形成する前にチューブの表面に塗布される。チューブ２４の拡大と同時に、ハンダまたはシール材料は、溶けるかあるいは柔らかくなり、チューブ２４が、任意の開口スペースを塞ぐためにハンダまたはシール材を接続部に押し付ける。
【００４０】
有利には、このシステム及び方法は、シート２０、２２または３６ａ〜３６ｄの位置を検出あるいは感知し、かつ、チューブ２４の少なくとも一部分を拡大するためのアセンブリ１０７を提供する。アセンブリ１０７及びケーブル１１４は、容易にかつ素早く移動されることができ、また、チューブ２４内を通過するように配置されることができる。また、センサ束１２２（図１８）と縒り合わせ導体５０及び５２とは、絶縁体１１６内の中心に配置される束として形成されている。これは、アセンブリ１０７の直径を減少させることを容易にする。本発明の方法または工程は、以下に記載される。
【００４１】
前記方法は、ハウジング１２に固定されたシート２０、２２及び３６ａ〜３６ｄなどの複数のシートを設けることによって始まる（図１６のブロック７４）。ブロック７６では、図１〜３に示されるように、複数の導電チューブ２４が、孔部２３及び３８（図８）内であってシート２０及び２２の間に配置される。それから、コイル４６ａが、チューブ通路２４ｅ（図４）に位置合わせされ、チューブ２４の通路２４ｅに挿入される（図１６のブロック７８）。それから、コイル４６ａが、図５に示されるように、シート２０に位置合わせされるまで、第１の位置９６（図７）に移動される。この位置では、コイル４６ａは、通常、図示のシート２０の内壁面２０ａに位置合わせされる。図７に示されるように、複数の他の位置９８、１００、１０２及び１０４は、隔壁シート３６ａ〜３６ｄが配置されてもよい複数の他の位置あるいは仮想平面に一致している。同様に、シート２２は、仮想平面１０６に位置しており、ソレノイド４６ａが移動されてもよい他の位置に一致している。説明を容易にするために、部分２４ａ（図６）をチューブシート２０に固定することのみが記載されているが、同一の技術は、各チューブ２４を内壁面２０ａ及び３６ａなどの任意の包囲部材に固定するために使用されることが理解されるべきである。
【００４２】
図に戻ると、コイル４６ａが、第１の位置９６（図７）に移動されるとともに（図１６のブロック８０）、シート２０の壁面２０ａに大まかに位置合わせされた後、ユーザーがスイッチ６６をオンにするか、あるいは、自動モードによって、装置がシート（図２、図７及び図１０）を検出してコイル４６ａを励磁する。電流のパルスがコイル４６を通って流れると、逆の流れの渦電流がチューブ２４内に引き起こされる。これは、チューブ２４の部分２４ａを拡げるためにチューブ２４に作用する磁気圧力となり、該チューブ２４が、コイル４６ａに対向していて、チューブ２４の外壁面２４ｄ（図６）がシート２０の内壁面２０ａに係合するまで矢印７１及び７２の方向に向けて径方向外側へ拡大するあるいは押し付けられるため、それによって、チューブ２４の部分２４ａがシート２０の内壁面２０ａに固定される。特に壁面２４ｃと内壁面２０ａとの間に大きな距離が存在するならば、コイル４６ａを通して電流を繰り返し可能にパルスで送ることが望ましいかもしれない。記載された実施例において、電流は、約２０マイクロ秒のパルスで送られる。
【００４３】
それから、コイル４６ａは、コイル４６ａのための位置１０６のような次の位置に移動され（図１６のブロック８４）、該位置では、チューブシート２２にチューブ２４を固定するためにコイル４６ａが再び励磁される（図１６のブロック８６）。上述したように、シート２０の幅Ｗ１（図４）がシート３６の幅Ｗ２（図８）とは異なるならば、それから、位置９８〜１０４（図７）においてコイル７０ａのような異なるコイルを使用することが望ましかもしれない。好ましくは、隔壁シート３６ａの幅Ｗ２（図９）に一致した長さＣＬ２を有するコイルが使用されるべきである。このコイル７０ａは、位置９８、１００、１０２及び１０４のそれぞれのために使用され、複数のチューブ２４のそれぞれを、隔壁シート３６ａの内壁面３６ｅのような、任意の包囲隔壁シート３６ａ〜３６ｄの内壁面に固定する。決定ブロック８８では、前記工程が全ての位置で完成されたかどうかが決定される。もしそうであるならば、図示されるように工程が進行するが、もしそうでなければ、工程がブロック８４へ戻る。上述したように、前記工程は、末端１２ｃまたは１２ｄのうちの一方から行われるか、あるいは、末端１２ｃ及び１２ｄから行われることができる。
【００４４】
一例において、ソレノイドあるいはコイル４６ａは、シート２０及び２２がチューブ２４を包囲するそれぞれの位置においてチューブシート接続部を生成するようにチューブ２４の全ての長さＬを横切る。システムは、それから自動的にソレノイドあるいはコイル４６ａを反対方向に横切らせ、チューブ２４が、隔壁プレート３６ａ〜３６ｄで包囲されるそれぞれの位置において拡げられる。自動位置決めは、上述されたセンサ（図７）を使用して達成されていてもよい。チューブを通って横切る速度は、約６０フィート／分のオーダーとされていてもよいが、この速度は、必要に応じてより速くてもよいし、より遅くてもよい。
【００４５】
本発明のシステム及び方法は、上述したように、ハウジング１２の外側で複数のチューブ２４に固定されたシート２０、２２及び３６ａ〜３６ｄを含むチューブ束１８を製造あるいは組み立てるために使用できることが考えられる。組み立てられたチューブ束１８は、それから包囲ハウジング１２内に取り付けられる。あるいは、ハウジング１２が、その中に取り付けられるシート２０、２２または３６ａ〜３６ｄのうちの１つ以上を備えていてもよい。それから、複数の導電チューブ２４がシート２０、２２及び３６ａ〜３６ｄ内に挿入される。この場合、システム及び方法は、図示して述べたように、複数の導電チューブ２４が孔部２３及び３８内に配置された後、複数の導電チューブ２４をシート２０、２２及び３６ａ〜３６ｄに固定するために用いられる。
【００４６】
チューブ束１８がハウジング１２の外側で組み立てられるならば、それからルーチンは図１５のブロック９０に進み、チューブ束１８がハウジング１２内に配置されるとともにシート２０及び２２がハウジング１２に固定される（ブロック９２）。第１のヘッダあるいは末端ベル１４と、第２のヘッダあるいは末端ベル１６とは、それから、図１に示すように、フランジ１４ａ及び１６ａをフランジ１２ａ及び１２ｂにそれぞれボルト止めすることによってハウジング１２に固定される。
【００４７】
熱交換チューブ拡げ器４４がセンサ１０８（図７）をさらに含んでいてもよいことが理解されるべきであり、該センサ１０８は、シート２０、２２及び３６ａ〜３６ｄが位置する様々な仮想平面に対するコイル４６ａ及び７０ａの素早い位置合わせを容易にするために位置９６〜１０６を感知する。そのようなセンサの１つの例は、米国特許４，８８９，６７９号明細書のようなホール効果センサ１２２（図１７）あるいは渦電流プローブであり、それは参照によってここに取り入られて一部を構成する。
【００４８】
１つの実施例において、コイル４６ａがチューブ２４内で移動すると、チューブ２４がシート２０の孔部２３内へ拡大される。コイル４６ａを励磁すると、チューブ２４はほぼ同時に拡がる。したがって、接続部を形成するたびに、コイル４６ａを完全に停止させることは必要でない。上述したセンサにコイル４６ａを接続することより、あるいは、予め測定されたチューブ内の位置にコイル４６ａが移動するごとにそれぞれコイル回路４８のスイッチ６６をオフにすることより、コイル４６ａは、該コイル４６ａがシート２０に位置合わせされるごとに自動的に作動することができる。いずれにせよ、この実施例において、コイル４６ａがチューブ２４を通って連続的に移動すると、チューブ２４にエネルギーが与えられて、チューブ２４が、中断されることなく「オンザフライ」で拡げられる。もちろん、必要に応じて、それぞれのシート２０への位置合わせに応じてコイル４６ａを遅くしたり、あるいはコイル４６ａを一瞬停止させたりできることは、当業者であれば理解するだろう。しかしながら、多くのチューブ構成及び構造にとって、コイル４６ａが移動する間に「オンザフライ」で接続部を形成することが可能であるだろう。
【００４９】
ここに記載されるとともに図示された実施例は、複数のコイル４６ａ及び７０ａを示しているが、必要に応じて、より多いあるいはより少ないコイルが使用されてもよいことが理解されるべきである。また、コイル４６ａ及び７０ａは、異なるゲージワイヤ、異なる長さ、異なる数のターンなどを含んでいてもよい。
【００５０】
本発明のシステム及び方法が、熱交換器１０を組み立てる及び製造するために使用されていてもよく、かつ、チューブ２４とシート２０、２２及び３６ａ〜３６ｄのうちの１つとの間の任意の交差部あるいは接続部を修理するために使用されていてもよいことは、さらに理解されるべきである。修理中、末端ベル１４及び１６の一方または両方は、チューブ２４にアクセスするために取り外されなければならない。
【００５１】
本出願人の発明のさらなる特徴は、熱交換チューブ拡げ器４４が、ハウジング５６に固定された複数の車輪５８を含んでおり、例えば、第１の末端１２ｃ（図２）から第２の末端１２ｄ（図３）まで移動することができるということである。９６インチ以上の長さＬ（図１）を有する熱交換器の組み立て、製造あるいは修理に、これは特に便利である。熱交換チューブ拡げ器４４は、上述のように、末端１２ｃあるいは１２ｄのうちのいずれか一方、あるいは、両方の末端１２ｃあるいは１２ｄから使用されていてもよく、そのため、コイル４６ａがチューブ２４の全体を通って移動するときに、熱交換器の反対側の末端に拡げ器を移動させないことで時間が節約される。あるいは、熱交換チューブ拡げ器４４は、例えばチューブ２４の約半分の長さ（すなわち、チューブ２４の中央部まで）における部分を拡げてから、コイル４６ａを引き込むようにして、１つの末端１２ｃにおいて使用されていてもよく、その結果、コイル４６ａが、反対側の末端１２ｄからチューブ内に挿入され、それからチューブ１２の残りの半分の部分を拡げるために励磁されてもよい。
【００５２】
〔実験例〕
本出願人の発明の１つの例が、以下に記載される。本出願人は、０．７４インチの公称外側直径及び０．５９インチの公称内側直径を有するチューブ２４を使用した。コイル４６ａは、１６ＡＷＧスクエアマグネットワイヤからなり、約１．２５インチの長さに対して２２ターンとされていた。チューブ２４内に挿入されるときのコイル４６ａの公称インダクタンスは、約０．５マイクロヘンリーであった。コイル４６ａの外側直径は、約０．５６５インチであった。コイル４６ａは、コンデンサ放電バンク６４を有する回路４８に接続されており、該コンデンサ放電バンク６４は、約５０マイクロファラッドの総静電容量を有していた。コンデンサ放電バンク６４を含むコンデンサ（図示せず）は、約３５ｋＡの総電流をコイル４６ａに通すことになる約７．５ｋＶの電圧で充電されていた。これらの値に基づく総蓄積エネルギーは、約１４０６ジュールであった。
【００５３】
コイル４６ａを、チューブ２４内に挿入し、かつ、シート２０の壁面２０ａとその間に配置されたチューブ２４とに対して効力を生じさせる関係に配置した。内壁面２０ａは約０．７６インチの直径を有し、シート２０は約１．２５インチの厚みあるいは幅Ｗ１（図６）を有していたことが理解されるべきである。スイッチ６６がオンとされて、コイル４６ａを通って流れる電流が引き起こされた。これは、次に、部分２４ａを拡げて、該部分２４ａを内壁面２０ａに衝突させた。壁面２０ａが実質的にその元の寸法（図６のＤ２）に回復すると、表面２４ｄ（図５）と内壁面２０ａとの間に締まり圧力が生じた。界面圧力は、シート２０にチューブ２４を固定するために十分に大きいものとされていた。好ましくは、検出器アセンブリ１０７（図１７）及びコイル４６ａを運搬するために、過去の機械的なチューブ拡げ器を運搬するために使用されていた装置に類似する運搬装置が用いられていてもよい。
【００５４】
記載された例において、総蓄積エネルギーは１４００ジュールであり、総静電容量は５０マイクロファラッドであり、チューブ２４内における総負荷インダクタンスＬＬは約０．５マイクロヘンリーであった。総システムインダクタンスＬＳは約１．４マイクロヘンリーであり、総システム抵抗ＲＳは、チューブ２４内において約３５ｋＡのピーク電流で１０〜２０ミリオームであった。コイル４６ａは、約２００マイクロ秒間継続して繰り返されるパルスで駆動された。第１の電流ピークの立上がり時間は、１０〜２０マイクロ秒であった。チューブ２４の成形あるいは拡がりの大部分は、第１のピークの間に生じる。
【００５５】
図１５は、修整された熱伝達チューブ２４のさらなる拡大結果のデータを示している。図１５のグラフのＸ軸は、加えられたピーク磁気圧力を示し、Ｙ軸は拡大結果に関連している。電流が増大すると、チューブ２４の膨張直径が増大している点に留意されたい。例えば、少なくとも１５ｋＡ／ｍｍの電流まで著しい拡大は観察されず、このレベルの後、直径の拡大が２５ｋＡ／ｍｍの電流で約２ｍｍの値までほぼ直線的に増大した。
【００５６】
本発明の様々な特徴を示すために、実例となる実施例、特定の例及びある特定のデータに関して、前記の実施例が示されて記載されているが、使用されるコイル４６ａあるいは７０ａ；チューブ２４の厚み；チューブ２４の内側及び外側直径；寸法Ｄ１〜Ｄ４、Ｗ１、Ｗ２、ＣＬ１及びＣＬ２；チューブ２４及びシート２０、２２、３６ａ〜３６ｄなどの材料に応じて、達成された様々な値が変化してもよいことが理解されるべきである。記載された実施例において、回路４８の構成要素が変化してもよい。しかしながら、重要なことは、使用されるコイルが、チューブ２４を包囲するシート２０、２２または３６ａ〜３６ｄに該チューブ２４を係合させるとともに固定するために、磁気誘導を通してチューブ２４の部分２４ａ（図６）及び部分２４ｂ（図９）を少なくとも拡げることが可能に構成されていることである。
【００５７】
記載された実施例において、チューブ２４は、銅であり、約２４０インチの長さを含み、約３／４インチの外部直径を有している。チューブ２４は、さらなる熱交換を容易にするために、内部に形成された螺旋状のうね及び外部に形成された複数のフィン（図示せず）を含んでいてもよい。シート２０及び２２の間の距離は、熱交換器メーカーの要求及びＴＥＭＡ規格に応じて変化する。熱交換器１０は、図示された実施例において、４つの隔壁シート３６ａ〜３６ｄを含んでいるが、それは、熱交換器構造のためのＴＥＭＡ規格に応じて、隔壁シート３６ａ〜３６ｄを、より多くあるいはより少なく含んでいたり、全くないようにすることができる。さらに、図７における位置９６及び９８の間の距離や位置１００及び１０２の間の距離などのシート２０、２２及び３６ａ〜３６ｄの位置の間の距離は、記載された実施例において約１９インチとされている。もちろん、この距離は、例えば、熱交換器メーカーによって指定されるようなシート３６ａ〜３６ｄの数や流体の流れパターンの干渉に応じて変化することができる。
【００５８】
熱交換器は、様々な長さ、直径、チューブの数量及び熱伝達媒体で製造される。これらの構成は、熱交換器メーカーによって確立され、エンドユーザーの要求に由来している。
【００５９】
また、磁気によってチューブ２４を拡げるための他の手段を使用することができる。そのような手段の１つが、直接駆動拡げ器としてここに参照されており、図１９及び２０が本発明の他の実施例を示している。類似の部材及びこの実施例の部材は、図１９及び図２０においてアポストロフィ（’）が部材番号に追加されたことを除いて、同一の部材番号のものと同一視されると理解されるべきである。この実施例において、直接駆動拡げ器１３３’は、チューブ２４’の少なくとも部分２４ａ’（図６）を拡大するために提供されていると理解されるべきである。直接駆動拡げ器１３３’は、コア導体１３４’を含んでいる。導体１３４’は、第１の末端１３４ａ’において第１のコンプライアント接点１３６’に接続されている。第２のコンプライアント接点１３８’は、導体１３４’の第２の末端１３４ｂ’に配置されている。図１９に示されるように、絶縁体１４０’が第２のコンプライアント接点１３８’と導体１３４’との間で配置されていることに留意されたい。導体１３４’が、電源６８’（図１０）の正側に接続され、導体１３８’が、電源６８’の負側に接続されている。
【００６０】
第１及び第２のコンプライアント接点１３６’及び１３８’のそれぞれは、ブラシ１３６ａ’及び１３６ｂ’を含んでおり、該ブラシ１３６ａ’及び１３６ｂ’は、第１の平面ＦＰ内及び第２の平面ＳＰ内のそれぞれに位置するチューブ２４’の内壁面の一部分に対して連続的に接点を設ける。
【００６１】
使用中、図１９に示されるように、直接駆動拡げ器１３３’は、シート２０’に対して効力を生じさせる関係に配置される。この目的のため、センサ１３２’（図１０）のようなセンサが、シート２０’、２２’または３６ａ’〜３６ｄ’に直接駆動拡げ器１３３’を位置合わせするために該直接駆動拡げ器１３３’とともに用いられていてもよい。直接駆動拡げ器１３３’がシート２０’に対して効力を生じさせる関係に配置された後、図示されるように、矢印１４４’の方向に導体１３４’を通って流れる電流を生じさせるために、スイッチ６６’（図１０）を繋いでもよい。電流は、第１の接点１３６’からチューブ２４’を通り、第２の接点１３８’を通り、それから、電源６８’に戻るように流れる。矢印１４４’によって図示されるように電流が流れるとき、電磁気の圧力がチューブ２４’の壁面に対して生じる。磁気圧力が加えられると、図２０に示されるように、チューブ２４’が径方向に拡がる。チューブ２４’の直径が増大すると、それは、図示されるように、最終的にはシート２０’にチューブ２４’を固定するために内壁面２０ａ’に係合する。
【００６２】
第１及び第２の接点１３６’及び１３８’は、直接駆動拡大器１３３’が手動あるいはフィード機構（図示せず）のいずれかによってチューブ２４’に通されるのを許容するような、柔軟なコンプライアントブラシからなっていてもよいことが理解されるべきである。直接駆動拡げ器１３３’は、上述したケーブル１１４’とともに使用されていてもよい。
【００６３】
有利には、これらのシステム及び方法は、チューブ式熱伝達システム１０を製造する、組み立てる、修理さえするための手段を提供する。前記システム及び方法は、チューブ束１８のチューブ２４の寸法を拡げるための手段をさらに提供し、チューブ２４の少なくとも一部分を磁気によって拡げることにより、チューブ２４をチューブ式熱伝達システム１０に配置されたシート２０、２２及び３６ａ〜３６ｄのうちの１つ以上に固定するのを容易にするためのチューブ式熱伝達システムに使用される。この技術は、機械的な拡大技術などの過去の技術よりも優れていると考えられる。前記システム及び方法は、チューブ２４をチューブ式熱伝達システム１０のシート２０、２２及び３６ａ〜３６ｄのうちの１つ以上に固定するための手段を改善し、かつ、チューブ２４とシート２０の壁面２０ａのような任意の包囲壁面との間の接続部を改善する。
【００６４】
ここに記載されたシステム及び方法と、これらのシステム及び方法を有効に実施するための装置の形態とが、この発明の１つの実施例を構成しているが、本発明は、これらの正確な方法及び装置の形態に限定されず、添付の請求の範囲で規定される本発明の範囲から逸脱することなく変化していてもよいことが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の１つの実施例によるチューブ式熱伝達システムの断面図である。
【図２】末端ベルが固定される前の、図１のチューブ式熱伝達システムの１つの末端の部分断面図である。
【図３】図１のチューブ式熱伝達システムの第２の末端を示す部分断面図である。
【図４】チューブの一部分が拡げられる前の、チューブ、チューブシート及びコイルの間の関係を示す部分断面図である。
【図５】チューブ及びチューブシートに対して効力を生じさせる関係に配置されたコイルを示す、図４に類似する部分断面図である。
【図６】本発明の１つの実施例によって拡げられたチューブの一部分を示す部分断面図である。
【図７】熱交換チューブ拡げ器と、任意の包囲シートに固定するために拡げられることができるチューブの１つ以上の部分である様々な位置とを示す図である。
【図８】チューブ及び隔壁シートに対して効力を生じさせる関係に配置された他のコイルを示す部分断面図である。
【図９】図８に示されるコイルが励磁された後の、拡げられたチューブの一部分を示す部分断面図である。
【図１０】本発明の１つの実施例による回路を示す図である。
【図１１】図２の線１１−１１に沿った断面図である。
【図１２】図１１に示されるチューブとチューブシートの内壁面との関係を示す拡大部分断面図である。
【図１３】図１の線１２−１２に沿った断面図である。
【図１４】図１３に示されるチューブと隔壁シートの内壁面との関係を示す拡大部分断面図である。
【図１５】修整されたチューブの様々な拡大結果を示すグラフである。
【図１６】本発明の１つの実施例による方法を示す系統図である。
【図１７Ａ】検出器及びコイルのアセンブリの部分図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａの線１７Ｂ−１７Ｂに沿った断面図である。
【図１８】１つの実施例において使用される同軸ケーブルを示す図である。
【図１９】励磁される前の直接駆動拡げ器を示す図である。
【図２０】励磁された後の直接駆動拡げ器を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０  熱交換器
１２  ハウジング
１８  チューブ束
２０，２２  チューブシート
２４  導電チューブ
３６ａ〜３６ｄ  隔壁シート
４６  コイル
７０  コイル
４４  熱交換チューブ拡げ器
【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１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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