(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平帯状のチューブ素材を、複数の対向配置されたロール間を通過させて、順次、チューブ内の媒体流路を区画するビードを備えた偏平管状に形成するとともに、所定長さに切断して、多数のチューブ部品を製作する熱交換器用チューブの製造装置において、
仕上げ用のサイジングロールの後に、調整移動可能なロールを設けて構成されるものであって、
前記ロール（１８）は、互いに直交したロール軸線を有し、互いに対向した２組のロール（１９Ａ，１９Ａ），（１９Ｂ，１９Ｂ）により構成され、
更に、前記ロール（１８）は、支持機構によって、前記チューブ素材（Ｐ）に対して、該チューブ素材（Ｐ）の幅方向（Ｘ方向）、該チューブ形状素材（Ｐ）の厚さ方向（Ｙ方向）及び該チューブ素材（Ｐ）の送給方向（Ｚ方向）に所定量移動可能に設けられていることを特徴とする熱交換器用チューブの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平帯状のチューブ素材を、ロール成形により、断面形状を所定の偏平チューブ状に形成し、所定長さに裁断して、多数の熱交換器用チューブを製作する製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、熱交換器として、フィンを介して複数のチューブを積層するとともに、これらのチューブの各端部をヘッダパイプに連通接続して構成されたパラレルフロータイプの熱交換器が知られている。この熱交換器は、熱交換用の媒体がヘッダパイプに設けられた出入口継手間で、チューブを介して、複数回蛇行しながら通流され、このチューブ通流過程で大気と熱交換するように構成されている。
【０００３】
尚、この熱交換器の製造は、チューブ、フィン、ヘッダタンク、サイドプレート、及び出口継手、入口継手等の各部品を、それぞれ別個に製作し、これらの所要部品を仮組みして仮組み体とし、この仮組み体を、炉中で、一体にろう付けして、製造されている。
【０００４】
熱交換器のチューブは、熱交換の主体となる重要な役割を果たしており、所定の設計通りの十分な寸法精度で製作する必要があるとともに、比較的に多数の同一形状のチューブを、一つの熱交換器に必要としているので、長尺材を所定のチューブ状の同一断面形状に形成し、同一長さに切断することにより、チューブ部品として、効率的に多数生産している。
【０００５】
すなわち、金属製の平帯（ベルト）状のチューブ素材をロール成形工程（cold roll forming）により、その断面形状をチューブ用の扁平管形状に成形し、次に、切断工程により、同一のチューブ長さに切断し、更に、最終的なろう付け工程により、チューブ要部をろう付けして、チューブとして完成している。
【０００６】
また、近年、チューブ内部の媒体流路を、複数に区画するビードをチューブに一体に形成し、このビードによってチューブの熱交換性や耐圧性を向上させているが、このビードを形成するビード成形工程も、ロール成形の手法を用いるとともに、通常、偏平チューブ成形工程の以前に設けられている。
【０００７】
これらのロール成形工程は、それぞれ所定の形状を備え、適宜配置された複数の回転ロールの間を、チューブ素材が通過することによってなされている。
【０００８】
また、このチューブ素材の送給は、基本的に、回転駆動される各ロールによって行われており、送給方向の上流から下流に向けて、順次、各ロールの径を僅かに大きく設定したり、各ロールの回転速度を増加したりして、常にチューブ素材に引っ張り応力が加わるようにして、スムーズな送給と良好な成形性を確保するようにしている。
【０００９】
そして、このチューブ素材の送給速度は、単位時間当たりの製作個数に、直接的に関係するので、十分な成形性が確保できるならば、可能な限り高い送給速度に設定するようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ロール成形機を用いる熱交換器用チューブの製造装置においては、チューブ部品としての全体形状を十分に確保すること、つまりチューブ形状を精度よく形成することが困難であるという不都合が生じていた。
【００１１】
すなわち、そのチューブ素材の成形後において、その横断面形状が適正なチューブ形状に形成されていても、ビード等を設けていて断面が非対称なことにより、チューブ長手方向に反りや、曲り、ねじれ、うねり等のような変形が生じる場合がある。とりわけ、このような変形が局所的に生じた場合には、そのチューブ部品単位は不良品として使用することができない。
【００１２】
また、特に、成形途中のチューブ素材は、送給される際に生じる長手方向の引張り応力によりこれらの変形が緩和されており、そして、チューブ部品単位の切断後には、この引張り応力が解除されるので、全長形状が変形する虞があった。
【００１３】
そこで、従来においては、各ローラにおけるロール軸線の設定やロール径の変更による調整、更にはロール軸間距離の増減による調整等のような各種の調整を行っている。
【００１４】
しかし、これらの調整は、多数のローラを調整するので、熟練者であっても、調整に手間が掛かり、また、ローラ相互の影響関係も複雑であるとともに、各種の要因が互いに影響しあうので、十分なチューブ成形性を確保することは困難であった。
【００１５】
そこで、本発明は、成形ローラの調整を不要にして、チューブ全長に亘って十分な成形性を確保できる熱交換器用チューブの製造装置を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、平帯状のチューブ素材を、複数の対向配置されたロール間を通過させて、順次、チューブ内の媒体流路を区画するビードを備えた偏平管状に形成するとともに、所定長さに切断して、多数のチューブ部品を製作する熱交換器用チューブの製造装置において、仕上げ用のサイジングロールの後に、調整移動可能なロールを設けて構成されるものであって、前記ロール（１８）は、互いに直交したロール軸線を有し、互いに対向した２組のロール（１９Ａ，１９Ａ），（１９Ｂ，１９Ｂ）により構成され、更に、前記ロール（１８）は、支持機構によって、前記チューブ素材（Ｐ）に対して、該チューブ素材（Ｐ）の幅方向（Ｘ方向）、該チューブ形状素材（Ｐ）の厚さ方向（Ｙ方向）及び該チューブ素材（Ｐ）の送給方向（Ｚ方向）に所定量移動可能に設けられている構成の熱交換器用チューブの製造装置である。
【００１７】
このように、仕上げ用のサイジングロールの後に調整移動可能なロールを設けているので、このロールによって、チューブ素材の長手方向におけるねじれ等のゆがみを矯正でき、チューブ全長に亘る成形性を良好に確保することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の具体例を図面に基いて詳細に説明する。
【００１９】
本例の熱交換器１は、図１に示すように、主に、フィン５，５を介装して、互いに平行に積層した複数のチューブ２，２と、これらのチューブ２，２の両端に配設したヘッダパイプ３，４とから構成されている。
【００２０】
また、各ヘッダパイプ３，４は、円管状に形成され、それぞれ上下の端部開口が盲キャップ６で閉鎖され、内部は所定部位に配設した仕切板７，７で仕切られ、更に、その所定箇所には、媒体を内部に取り入れる入口継手３ａと、媒体を外部に排出する出口継手４ａが設けらている。更に、各ヘッダパイプ３，４の長手方向に亘っては、所定の間隔でチューブ孔９，９が形成され、これらのチューブ孔９，９に、チューブ２，２の各端部を挿入し、各部位をろう付けして、各ヘッダパイプ３，４にチューブ２，２が固着されている。
【００２１】
尚、チューブ２，２層の上下には、サイドプレート８が配置され、その端部が各ヘッダパイプ３，４にそれぞれ固定されており、このサイドプレート８によって、熱交換器１の構造的強度を補強するとともに、チューブ２を保護している。
【００２２】
このように、本例の熱交換器１が構成されているので、入口継手３ａから取り入れられた媒体は、所定のチューブ群単位で各ヘッダパイプ３，４を往復するように複数回蛇行して通流され、各チューブ２を通過しながら外部と熱交換し、出口継手４ａから排出される。また、チューブ２及びサイドプレート８の間に介装したフィン５によって、熱交換面積を増大しているので、熱交換効率を促進できるようにしている。
【００２３】
このように熱交換の主要部となるチューブ２は、図２に示すように、その横断面形状が互いに平行平面部を有する長円形状に形成され、内部を通流する媒体の流量効率や熱交換効率に最適な所定高さ及び幅が設定されており、内部流路を複数に区画するビード２１，２１を一体に備えている。
【００２４】
また、このチューブ２は、薄板状の熱伝導性及び成形性やろう付け性が良好なアルミ合金製のブレージングシートを、原チューブ素材に用いて、製作されている。
【００２５】
すなわち、このチューブ２は、所定幅のチューブ素材を、その幅方向の中央で、所定の曲率を維持しながら折り曲げて長円形状に形成し、その折曲げて対向した両端部を接合して製作されている。
【００２６】
尚、同図中において、２２は接合部、２３は折り曲げ部、２４は、ビード２１，２１によって区画された媒体流路であって、これらのビード２１，２１の形成加工、接合部２２，２２の形成加工、及び折り曲げ部２３の折り曲げ加工は、後述するように、ロール成形によって行われる。
【００２７】
そして、図３に示すように、このようなチューブを製作するチューブ製造装置１１は、チューブのチューブ素材Ｐを連続的に供給する供給部１２と、送給されたチューブ素材Ｐを、幅方向に変形加工し、順次、ビード２１、接合部２２を形成し、所定に折り曲げ加工するロール成形機１３と、成形したチューブ素材Ｐを長手方向の所定長さに切断する切断機１４とから構成されている。
【００２８】
すなわち、このチューブ素材Ｐをベルト状チューブ素材として、ドラム体に巻回して供給部１２に格納し、このドラム体を巻戻すことにより、供給部１２から、チューブ素材Ｐを連続的に送給し、まず、ロール成形機１３により、断面形状を所定の偏平チューブ状に成形し、次に、切断機１４により、長手方向の所定長さに切断して、チューブ部品として製作している。
【００２９】
尚、このチューブ部品をろう付けして、チューブとして完成する工程は、他の部品のろう付けと同時に行われるものであり、このろう付けを施して熱交換器１が完成される。すなわち、チューブ部品や他の主要部品を仮組みし、この仮組み体を、炉中で、一体にろう付けしている。
【００３０】
このロール成形機１３は、送給方向に沿った直線状の上流から下流に、順次、所定の対向角度に配置され、所定に回転駆動される複数のロール１５Ａ〜１５Ｇ群から構成され、徐々にチューブ素材Ｐを幅方向に変形させて、最終的に上述したように、その横断面形状を、互いに平行な平面部を有する長円形状に変形させている。
【００３１】
すなわち、各ロールによる成形段階におけるチューブ素材Ｐの状態は、ビードが形成された後、図４（１）〜（４）に示すように、チューブ素材Ｐは、その幅方向の略中央部が折曲げ起点となり、次第に、該中央部に所定の半径を維持させながら、折曲げ角度が増大して、チューブ素材Ｐの幅方向の両端部が互いに当接され、最終的に、内部に流路を有した所定のチューブ形状に成形される。
【００３２】
尚、図５に示すように、このチューブ成形の以前に、同様なロール成形の手法を用いて、上述したように、予め長手方向に連続した突出形状やスポット的な円状のビードを成形するロール成形機１６が設けられ、このロール成形機１６の各ロール１７Ａ〜１７Ｃによって、チューブ素材Ｐの所定箇所にビードを形成し、チューブ完成後に該ビードによってチューブ内部流路を複数に区画したり、流路を通過する媒体に乱流を生じさせるようにして、チューブ自体の熱交換性や耐圧性の向上を図っている。
【００３３】
また、この成形経路の適宜箇所には、図示を省略したが、各段階においてそれぞれチューブ素材Ｐが所定形状に成形され、残留応力等でねじれたり、異形に変形したりすることを防止する矯正用のロールも設けられている。
【００３４】
そして、このロール成形機１３の直後には、切断機１４が配設され、この切断機１４は、前段のロール成形機１３に同調して動作し、移送方向に直交した方向に、主として高速動作するカッターを用いて構成され、送給されたチューブ素材Ｐを、チューブ２として常に同一な長さに切断するようにしている。
【００３５】
更に、本例においては、図６に示すように、ロール成形機における成形経路の最終位置に、調整移動可能なクロスロール１８を新たに追加して、このクロスロール１８によって、チューブ全長に亘って良好な形状を確保できるようにしている。
【００３６】
このクロスロール１８は、上下方向及び左右方向に、互いに対向した２組のロールにより構成され、図示を省略した支持機構によって、任意の３次元方向に移動可能に支持されている。
【００３７】
すなわち、このクロスロール１８は、互いに直交したロール軸線を有し、互いに対向した２組のロール１９Ａ，１９Ｂにより構成され、各ロール１９Ａ，１９Ｂの外形状は、そのチューブ素材との接触箇所において、所定のチューブ横断面における外形状になるように形成されている。
【００３８】
また、このクロスロール１８は、支持機構によって、断面形状がチューブ形状に成形されたチューブ素材Ｐに対して、該チューブ素材Ｐの幅方向であるＸ方向に所定量移動したり、該チューブ形状素材の厚さ方向であるＹ方向に所定量移動したり、該チューブ素材Ｐの送給方向に沿ったＺ方向に所定量移動できるようにしている。
【００３９】
また、この支持機構によって、クロスロール１８の軸間距離やロール軸線の関係も、任意に変更できるようにしている。すなわち、２組のロール１９Ａ，１９Ｂにおいて、これらの組と組との間における相互の軸間距離やロール軸線の関係を任意に設定可能にしているとともに、各組のロール１９Ａ，１９Ｂ同士の軸間距離やロール軸線の関係も任意に設定可能にしている。
【００４０】
従って、このようにクロスロール１８の設定変更のみで、該クロスロール１８よりも上流の成形ロール１５Ａ〜１５Ｇ，１７Ａ〜１７Ｃの設定を変更しないで、このクロスロール１８によって、チューブ素材の長手方向におけるねじれ等のゆがみを矯正でき、チューブ全長に渡る成形性を良好に確保することができるものである。
【００４１】
尚、本例においては、互いに対向した２組のロールによって、クロスロールを構成したが、これに限らず、多分割した多数のロールの組合せた構成としてもよく、各ロールによる、より多様で微妙な調整を行えるようにしたり、特殊な成形性を有した素材を用いる場合や、異形状のチューブに対応できるようにすることもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、平帯状のチューブ素材を、複数の対向配置されたロール間を通過させて、順次、チューブ内の媒体流路を区画するビードを備えた偏平管状に形成するとともに、所定長さに切断して、多数のチューブ部品を製作する熱交換器用チューブの製造装置において、仕上げ用のサイジングロールの後に、調整移動可能なロールを設けて構成されるものであって、前記ロール（１８）は、互いに直交したロール軸線を有し、互いに対向した２組のロール（１９Ａ，１９Ａ），（１９Ｂ，１９Ｂ）により構成され、更に、前記ロール（１８）は、支持機構によって、前記チューブ素材（Ｐ）に対して、該チューブ素材（Ｐ）の幅方向（Ｘ方向）、該チューブ形状素材（Ｐ）の厚さ方向（Ｙ方向）及び該チューブ素材（Ｐ）の送給方向（Ｚ方向）に所定量移動可能に設けられている構成の熱交換器用チューブの製造装置である。
【００４３】
このように、仕上げ用のサイジングロールの後に調整移動可能なロールを設けているので、このロールによって、チューブ素材の長手方向におけるねじれ等のゆがみを矯正でき、チューブ全長に亘る成形性を良好に確保することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体例に係り、熱交換器を示す正面図である。
【図２】本具体例に係り、熱交換器用チューブを示すの横断面図である。
【図３】本例に係り、熱交換器用チューブの製造装置における概略全体構成を示す側面図である。
【図４】本例に係り、（１）〜（４）は、チューブ成形工程の各段階を示す図３中の（Ｉ）〜（ＶＩ）矢視図である。
【図５】本例に係り、ビード成形工程を示す図３中の（Ｖ）矢視図である。
【図６】本例に係り、クロスロールの主要部を示す図３中の（ＶＩ）矢視図である。
【符号の説明】
１    熱交換器
２    チューブ
３    ヘッダパイプ
３ａ  入口継手
４    ヘッダパイプ
４ａ  出口継手
５    フィン
６    キャップ
７    仕切板
８    サイドプレート
９    チューブ孔
１１    チューブ製造装置
１２    供給部
１３    ロール成形機
１４    切断機
１５Ａ〜１５Ｇ    折曲げ成形ロール
１６    ビード及び接合部のロール成形機
１７Ａ〜１７Ｃ    成形ロール
１８    クロスロール
１９Ａ〜１９Ｂ    ロール
２１    ビード
２２    接合部
２３    折り曲げ部
２４    分割流路
Ｐ    チューブ素材
【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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