(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数に積層したフィンの複数の貫通孔に複数のＵ字状パイプを挿入して拡管によりこのフィンとＵ字状パイプとを固定し、このＵ字状パイプの開口部にヒートマスの異なる複数のベンドパイプをりん銅ろうのろう材を介して嵌合した状態の熱交換器の嵌合部を加熱装置を通してろう付けする熱交換器の製造装置において、
前記熱交換器の製造装置は、熱交換器を連続的に搬送する一の搬送装置を備え、
前記加熱装置は、多頭式の固定型加熱装置と、この固定型加熱装置よりも前記搬送装置の搬送方向の上流側において前記搬送装置と同期して移動可能な予備加熱装置とを有し、
前記予備加熱装置は、それぞれ独立して加熱の設定が可能なバーナーを前記搬送装置によって搬送される熱交換器の両側に対向するように搬送方向に複数並んで配置され、
この複数のバーナーは、前記搬送装置で搬送される熱交換器のベンドパイプの間隔に対応して配置され、
それぞれのバーナーは、前記固定型加熱装置の個々の火力よりも大きな火力を有し、かつ、加熱状態が継続されたままでヒートマスの大きいベンドパイプを加熱するとともに、過熱防止のためにそれぞれ独立して退避が可能であり、
前記固定型加熱装置は、前記予備加熱装置を経て前記搬送装置によって搬送される熱交換器を加熱して、Ｕ字状パイプとベンドパイプとをろう付けすることを特徴とする熱交換器の製造装置。
【請求項２】
請求項１において、前記バーナーの加熱時間を制御可能としたことを特徴とする熱交換器の製造装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記予備加熱装置の移動に、前記搬送装置を駆動する駆動源を利用したことを特徴とする熱交換器の製造装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記予備加熱装置は、予備加熱が全て終了すると元の位置に戻って次に搬送される熱交換器の予備加熱を開始することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項５】
複数に積層したフィンの複数の貫通孔に複数のＵ字状パイプを挿入して拡管によりこのフィンとＵ字状パイプとを固定し、このＵ字状パイプの開口部にヒートマスの異なる複数のベンドパイプをりん銅ろうのろう材を介して嵌合し、この状態の熱交換器の嵌合部を加熱装置を通して加熱し前記ろう材を溶融して前記Ｕ字状パイプに前記ベンドパイプをろう付けする熱交換器の製造方法において、
前記熱交換器は一の搬送装置で搬送されながら前記加熱装置によって加熱され、
前記加熱装置は、多頭式の固定型加熱装置と、この固定型加熱装置よりも前記搬送装置の搬送方向の上流側において前記搬送装置と同期して移動可能な予備加熱装置とを有し、
前記予備加熱装置は、それぞれ独立して加熱の設定が可能なバーナーを前記搬送装置によって搬送される熱交換器の両側に対向するように搬送方向に複数並んで配置され、
この複数のバーナーは、前記搬送装置で搬送される熱交換器のベンドパイプの間隔に対応して配置され、
それぞれのバーナーは、前記固定型加熱装置の個々の火力よりも大きな火力を有し、かつ、加熱状態が継続されたままでヒートマスの大きいベンドパイプを加熱するとともに、過熱防止のためにそれぞれ独立して退避が可能であり、
前記搬送装置によって搬送される熱交換器は、複数の前記バーナーによってヒートマスの大きいベンドパイプが加熱された後に、前記ベンドパイプの嵌合部全体を前記固定型の加熱装置を通して加熱され、前記ろう材を溶融して前記Ｕ字状パイプに前記ベンドパイプをろう付けすることを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項６】
請求項５において、前記ベンドパイプのヒートマスの大きさに応じてそれぞれの嵌合部の予備加熱時間を制御することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項７】
請求項５または６において、前記予備加熱装置の複数の加熱部としてシリンダに取り付けた上下動可能な複数のバーナーを用い、前記熱交換器の嵌合部の上面側に位置させて前記バーナーで加熱し、予備加熱が終了した部分から予備加熱を完了することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器の製造装置及び製造方法に係り、特に、ルームエアコン等に用いるフィンチューブ式熱交換器の製造装置及び製造方法に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のルームエアコン等の空気調和機に用いられる熱交換器の自動ろう付け方法及び装置としては、図６に示すように、複数に積層したアルミ製フィンの複数の貫通孔に複数の銅製Ｕ字状パイプを挿入してマンドレル拡管等の一次拡管によりこのフィンとＵ字状パイプとを固定し、このＵ字状パイプの開口部を二次拡管してこの拡管開口部にヒートマスの異なる多種類の銅製ベンドパイプの周囲にリングろう材を装着して挿入し、この状態の熱交換器を搬送装置で搬送してこの熱交換器の挿入部全体を加熱装置の多頭バーナーの燃焼部を通して加熱しろう材を溶融してＵ字状パイプにベンドパイプをろう付けする熱交換器の自動ろう付け方法及び装置がある。
【０００３】
このような自動ろう付け装置の公知技術としては、特開平９−２６７１６８号公報が挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ルームエアコン等の空気調和機に用いられる熱交換器では、一つのパスを形成するようにＵ字状パイプをＵベンドパイプのみで直列に接続することから、性能向上のために、複数パスを組合せて形成するように分岐した異形ベンドパイプをＵベンドパイプと混在して用いるようになっている。この異形ベンドパイプは、一般的なＵベンドパイプより肉厚を厚くしたり長さを長くしたりする必要があり、Ｕベンドパイプに比較してヒートマスが大きくなっている。
【０００５】
しかしながら、従来の自動ろう付け方法及び装置では、このようなヒートマスの異なるベンドパイプを有する熱交換器においても、この熱交換器の挿入部全体を単に加熱装置の多頭バーナーの燃焼部を通して加熱するため、Ｕベンドパイプに装着したろう材は溶融する適正温度まで達するが、ヒートマスの大きな異形ベンドパイプに装着したろう材は溶融する適性温度まで達せず、接合が困難であったり、接合の信頼性が十分に得られなかったりする問題があり、人手によるろう付け作業に頼らざるを得なかった。
【０００６】
本発明の目的は、Ｕ字状パイプにヒートマスの異なるベンドパイプを高い信頼性で多種多様な熱交換器を自動ろう付けすることができ、省力化が可能な熱交換器の製造装置及び製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第１の手段は、複数に積層したフィンの複数の貫通孔に複数のＵ字状パイプを挿入して拡管によりこのフィンとＵ字状パイプとを固定し、このＵ字状パイプの開口部にヒートマスの異なる複数のベンドパイプをりん銅ろうのろう材を介して嵌合した状態の熱交換器の嵌合部を加熱装置を通してろう付けする熱交換器の製造装置において、前記熱交換器の製造装置は、熱交換器を連続的に搬送する一の搬送装置を備え、前記加熱装置は、多頭式の固定型加熱装置と、この固定型加熱装置よりも前記搬送装置の搬送方向の上流側において前記搬送装置と同期して移動可能な予備加熱装置とを有し、前記予備加熱装置は、それぞれ独立して加熱の設定が可能なバーナーを前記搬送装置によって搬送される熱交換器の両側に対向するように搬送方向に複数並んで配置され、この複数のバーナーは、前記搬送装置で搬送される熱交換器のベンドパイプの間隔に対応して配置され、それぞれのバーナーは、前記固定型加熱装置の個々の火力よりも大きな火力を有し、かつ、加熱状態が継続されたままでヒートマスの大きいベンドパイプを加熱するとともに、過熱防止のためにそれぞれ独立して退避が可能であり、前記固定型加熱装置は、前記予備加熱装置を経て前記搬送装置によって搬送される熱交換器を加熱して、Ｕ字状パイプとベンドパイプとをろう付けする構成としたことにある。
【０００８】
本発明の第２の手段は、複数に積層したフィンの複数の貫通孔に複数のＵ字状パイプを挿入して拡管によりこのフィンとＵ字状パイプとを固定し、このＵ字状パイプの開口部にヒートマスの異なる複数のベンドパイプをりん銅ろうのろう材を介して嵌合し、この状態の熱交換器の嵌合部を加熱装置を通して加熱し前記ろう材を溶融して前記Ｕ字状パイプに前記ベンドパイプをろう付けする熱交換器の製造方法において、前記熱交換器は一の搬送装置で搬送されながら前記加熱装置によって加熱され、前記加熱装置は、多頭式の固定型加熱装置と、この固定型加熱装置よりも前記搬送装置の搬送方向の上流側において前記搬送装置と同期して移動可能な予備加熱装置とを有し、前記予備加熱装置は、それぞれ独立して加熱の設定が可能なバーナーを前記搬送装置によって搬送される熱交換器の両側に対向するように搬送方向に複数並んで配置され、この複数のバーナーは、前記搬送装置で搬送される熱交換器のベンドパイプの間隔に対応して配置され、それぞれのバーナーは、前記固定型加熱装置の個々の火力よりも大きな火力を有し、かつ、加熱状態が継続されたままでヒートマスの大きいベンドパイプを加熱するとともに、過熱防止のためにそれぞれ独立して退避が可能であり、前記搬送装置によって搬送される熱交換器は、複数の前記バーナーによってヒートマスの大きいベンドパイプが加熱された後に、前記ベンドパイプの嵌合部全体を前記固定型の加熱装置を通して加熱され、前記ろう材を溶融して前記Ｕ字状パイプに前記ベンドパイプをろう付けするようにしたことにある。
【０００９】
本発明の第３の手段は、複数に積層したフィンの複数の貫通孔に複数のＵ字状パイプを挿入して拡管等によりこのフィンとＵ字状パイプとを固定し、このＵ字状パイプの開口部にヒートマスの異なる複数のベンドパイプをろう材を介して嵌合した状態の熱交換器の嵌合部を加熱装置を通してろう付けする熱交換器の自動ろう付け装置において、前記加熱装置は、前記ヒートマスの大きいベンドパイプの嵌合部を予備加熱する予備加熱装置と、前記ベンドパイプの嵌合部全体を加熱し前記ろう材を溶融して前記Ｕ字状パイプに前記ベンドパイプをろう付けする主加熱装置とを備えている構成にしたことにある。
【００１０】
本発明の第４の手段は、複数に積層したフィンの複数の貫通孔に複数のＵ字状パイプを挿入して拡管等によりこのフィンとＵ字状パイプとを固定し、このＵ字状パイプの開口部にヒートマスの異なる複数のベンドパイプをろう材を介して嵌合した状態の熱交換器の嵌合部を通してろう付けする熱交換器の自動ろう付け装置において、前記加熱装置は、前記ヒートマスの大きいベンドパイプの嵌合部を加熱する移動可能な加熱装置と、前記ベンドパイプの嵌合部全体を加熱し前記ろう材を溶融して前記Ｕ字状パイプに前記ベンドパイプをろう付けする固定型の加熱装置とを備えている構成にしたことにある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、発明の一実施例を図１から図５を用いて説明する。
【００１２】
まず、本実施例の自動ろう付け装置の全体構成を図１を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施例の熱交換器の自動ろう付け装置の構成図である。
【００１３】
自動ろう付け装置１０は、熱交換器１を搬送するための搬送装置２０と、熱交換器１のろう付け部を加熱するための加熱装置３０と、熱交換器１の搬送をガイドするためのガイド７とを備えている。
【００１４】
搬送装置２０は、熱交換器１の搬送部を構成するコンベア５と、コンベア５の駆動部を構成するコンベア駆動源５ａとを備えている。この搬送装置２０は、搬送される熱交換器１の種類、大きさなどに応じて可変速できるようになっている。コンベア駆動源５ａは、モータ等により構成され、制御装置により速度制御される。また、搬送装置２０は後述する予備加熱装置３１の移動のための駆動部も兼ねている。
【００１５】
加熱装置３０は、熱交換器１のヒートマスの大きいベンドパイプ３ａのろう付け部を予備加熱するためのワーク追従式予備加熱装置３１と、この予備加熱装置３１で予備的に加熱された熱交換器１のベンドパイプ３ａ、３ｂ全体のろう付け部を主加熱するための固定式主加熱装置３２とを備えている。この予備加熱装置３１と主加熱装置３２はコンベア５の上方に設置され、予備加熱装置３１がコンベア５の上流側に配置される。
【００１６】
予備加熱装置３１は、シリンダ４ａに取付けられたバーナー４を独立して複数有している。このバーナー４は、予備加熱装置３１の加熱部を構成するものであり、シリンダ４ａによりそれぞれ独立して上下動可能になっている。具体的には、バーナー４は、シリンダ４ａに設置されタイマー（図示せず）で上下動して加熱時間を管理できるようになっている。即ち、異形ベンドパイプ３ｂを加熱してろう材を溶融する際は図２（ａ）に示すようにバーナー４を下動した状態とし、所定の加熱時間が経過して異形ベンドパイプ３ｂの加熱が完了した際は図２（ｂ）に示すようにバーナー４を上動した状態とする。また、バーナー４は、通過する熱交換器１の両側に対向して複数並置され、その間隔が熱交換器１の熱交換パイプの間隔に一致している。さらには、バーナー４は、その個々の火力が主加熱装置３２の多頭バーナー６の個々のバーナーの火力より大きなものが用いられており、ヒートマスの大きい異形ベンドパイプ３ｂの予備加熱を迅速に行なうことができるようになっている。上述したバーナーユニット４、４ａは、横、縦及び前後方向に位置調整することができ、エアコンの機種変更による熱交換器１の形状変更にも対応できるものであり、ろう付けする熱交換器１の種類、大きさなどに応じて調節できるようになっている。さらには、予備加熱装置３１は、搬送装置２０の搬送方向に移動可能になっており、コンベア駆動源５ａを駆動源として利用し、搬送装置２０と同期して移動可能になっている。
【００１７】
主加熱装置３２は多頭式バーナー６を備えている。多頭式バーナー６は通過する熱交換器１の両側に対向して配置されている。なお、多頭式バーナー６は、固定式ではあるが、ろう付けする熱交換器１の種類、大きさなどに応じて高さや搬送方向の位置などを調節できるようになっている。
【００１８】
図１に示す熱交換器１は、複数に積層したアルミ製フィン１ａの複数の貫通孔に複数の銅製Ｕ字状パイプ１ｂを挿入して拡管等によりこのフィン１ａとＵ字状パイプ１ｂとを固定し、このＵ字状パイプ１ｂの開口部をさらに拡管し、周囲にリングろう材３ｄを装着したヒートマスの異なる複数種類の銅製ベンドパイプ３ａ、３ｂ（図２参照）をこの拡管開口部に挿入した状態のものである。
【００１９】
ここで、熱交換器１に用いられるベンドパイプについて、図３を参照しながら説明する。図３（ａ）に示すＵベンドパイプ３ａは従来から広く用いられているＵベンドパイプであり、図３（ｂ）に示す異形ベンドパイプ３ｂはＵベンドパイプに分岐管を設けた異形ベンドパイプであり、図３（ｃ）に示す異形ベンドパイプ３ｃは接続具を介して分岐された異形ベンドパイプである。これらのベンドパイプ３ａ、３ｂ、３ｃは、そのＵ字状パイプ１ｂへの挿入部の外周にリングろう材３ｄが装着されている。なお、リングろう材３ｄの材質としては、りん銅ろうが用いられている。これらのベンドパイプ３ａ、３ｂ、３ｃは、肉厚や大きさが異なるために、ヒートマスが異なっているものである。例えば、Ｕベンドパイプ３ａの肉厚は０．４１ｍｍ程度であり、これに対して異形ベンドパイプ３ｂ、３ｃの肉厚は０．７〜１．０ｍｍ程度であり、両者のヒートマスは大きく相違する。なお、図１に示す熱交換器１は異形ベンドパイプ３ｃを用いていない種類の熱交換器である。
【００２０】
次に、本実施例の熱交換器の自動ろう付け方法について図４及び図５を参照しながら説明する。図４は本発明の熱交換器の自動ろう付けの動作フローチャート図、図５は同自動ろう付けにおける加熱時間に対する母材温度の特性図である。
【００２１】
図４において、複数に積層したアルミ製フィン１ａの複数の貫通孔に複数の銅製Ｕ字状パイプ１ｂを挿入してマンドレルによる拡管等によりこのフィン１ａとＵ字状パイプ１ｂとを固定し、このＵ字状パイプ１ｂの開口部をさらに拡管し、周囲にリングろう材３ｄを装着したヒートマスの異なる複数種類の銅製ベンドパイプ３ａ、３ｂをこの拡管開口部に挿入してろう付けできる状態に熱交換器１を組立てる（ステップ４１）。この熱交換器１を搬送装置２０のコンベア５上に搭載し、コンベア駆動源５ａを駆動してコンベア５を移動させ、熱交換器１を加熱装置３０へ搬送する（ステップ４２）。この搬送時に熱交換器１はガイド７に案内されて加熱装置３０の予備加熱装置３１の所定位置に精度よく搬送される。
【００２２】
予備加熱装置３１は、熱交換器１が搬送されてきたことをセンサー（図示せず）で検知して始動し、ヒートマスの大きい異形ベンドパイプ３ｂに対応するバーナー４のみを点火し、異形ベンドパイプ３ｂ部のみを予備加熱する（ステップ４３）。なお、熱交換器１は通常連続的に搬送してくるので、バーナー４は一度点火されると点火された状態が継続される。予備加熱装置３１のバーナー４は、コンベア５の駆動源であるコンベア駆動源５ａを駆動源として利用し、コンベア５と同期して移動するので、ワークである熱交換器１の移動と同期して移動する。これにより、バーナー４に対応する異形ベンドパイプ３ｂを継続して同一のバーナー４で加熱することができ、熱交換器１によって変わる生産タクトや搬送装置２０の微妙な速度変化にも追従することが可能となり、確実な予備加熱が行なえる。
【００２３】
そして、予備加熱装置３１のバーナー４は、１個ずつ独立しており、それぞれシリンダ４ａに設置されタイマーで加熱時間を管理できるので、図３に示す異なったヒートマスのベンドパイプ３ａ、３ｂ、３ｃ毎に加熱時間をタイマーで設定することができ、ベンドパイプ３ａ、３ｂ、３ｃ毎に適正な予熱時間が完了すると、シリンダ４ａが上昇退避し、過熱を防止するようにできる。このように、各シリンダ４ａの加熱時間はバーナー４毎に設定することができるので、ベンドパイプ毎に加熱オーバーや過熱不足といった問題を解消することが可能となる。また、このバーナーユニット４、４ａは横、縦及び前後方向に位置調整することができ、機種変更にも対応できるものである。
【００２４】
なお、予備加熱が全て終了すると、予備加熱装置３１は元の位置に戻って次の熱交換器１の予備加熱を開始する。
【００２５】
次いで、予備加熱された熱交換器１は、コンベア５で主加熱装置３２へ搬送されて主加熱される（ステップ４４）。主加熱装置３２は、予備加熱装置３１が始動すると同時に始動して多頭式バーナー６を点火し、通過する熱交換器１のＵベンドパイプ３ａ、３ｂ全体を同時に加熱することにより、リングろう材３ｄを溶融してＵ字状パイプ１ｂにベンドパイプ３ａ、３ｂをろう付けする。これにより、熱交換器１が完成する。
【００２６】
この動作を図５を参照しながら説明する。図５は熱交換器１の自動ろう付けにおけるろう付け部の温度プロファイルを示したものである。一般的なＵベンドパイプ３ａは肉厚が０．４１ｍｍ程度であるので、従来の多頭式バーナー６のみで加熱を行なっても、ろう付け部の温度は熱交換器１がコンベア５で搬送され、両サイドからの多頭式バーナー６の加熱により、装着したリングろう材３ｄが例えば溶融温度７３５℃〜８４５℃のりん銅ろう（BcuP-２）の場合では、加熱後半でこの溶融温度となりろう付けが完了する。ところが、パイプ肉厚が０．７ｍｍ〜１．０ｍｍである異形パイプ３ｂ、３ｃを従来の多頭式バーナー６で加熱しても、ヒートマスの違いから、ろう付け部の温度が約５００℃までしか上昇せず装着したリングろう材３ｄは溶融せず接合ができない。
【００２７】
それに対し、本発明による予備加熱装置３１及び主加熱装置３２を併用し、厚肉である異形パイプ３ｂ、３ｃが多頭式バーナー６を通過する前に、あらかじめろう付け適正温度に到達するまでの予備加熱を行なうことにより、Ｕベンドパイプ３ａと同じコンベア速度で従来の多頭式バーナー６によってろう付けが完了することができる。よって、従来では、異形ベンドパイプ３ｂ、３ｃ等のろう付けは熟練を要する人手作業に頼っていたが、本実施例では、ベンドパイプ３ａ、３ｂ、３ｃを装着するだけで安定したろう付けが可能となり、省力化と信頼性向上を図ることができる。
【００２８】
本実施例では、予備加熱装置３１が主加熱装置３２の上流側に配置されているので、予備加熱装置３１で異形ベンドパイプ３ｂのリングろう材３ｄを溶融するまで加熱する必要がなく、予備加熱装置３１を小型で火力の小さいものとすることができると共に、主加熱装置３２で最終的に異形ベンドパイプ３ｂを含むベンドパイプ全体のリングろう材３ｄを溶融してろう付けすることにより、信頼性の高いろう付けとすることができる。なお、このような効果を得ることが必要ない場合には、主加熱装置３２の下方に位置して主加熱装置３２のベンドパイプ部の全体加熱と共にヒートマスの大きい異形ベンドパイプ部の加熱をするようにしてもよく、或いは、主加熱装置３２の下流側に位置してヒートマスの大きいベンドパイプ部を後加熱するようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｕ字状パイプにヒートマスの異なるベンドパイプを高い信頼性で多種多様な熱交換器を自動ろう付けすることができ、省力化が可能な熱交換器の製造装置及び製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の熱交換器の自動ろう付け装置の構成図である。
【図２】同自動ろう付け装置の予備加熱装置の動作説明図である。
【図３】同自動ろう付け装置のろう付けに用いられる熱交換器の異なるベンドパイプの説明図である。
【図４】同自動ろう付けの動作のフローチャート図である。
【図５】同自動ろう付けにおける加熱時間に対する母材温度の特性図である。
【図６】従来の熱交換器の自動ろう付け装置の構成図である。
【符号の説明】
１…熱交換器、３ａ…Ｕベンドパイプ、３ｂ、３ｃ…異形ベンドパイプ、３ｄ…リングろう材、４…バーナー、４ａ…シリンダ、５…コンベア、５ａ…コンベア駆動源、６…多頭式バーナー、７…ガイド、１０…自動ろう付け装置、２０…搬送装置、３０…加熱装置、３１…予備加熱装置、３２…主加熱装置。
【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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