特許 6441881 フィン内蔵管の製造方法及び製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6441881

(24)【登録日】2018年11月30日

(45)【発行日】2018年12月19日

(54)【発明の名称】フィン内蔵管の製造方法及び製造装置

(51)【国際特許分類】

   F28F 1/40 20060101AFI20181210BHJP

【ＦＩ】

   F28F1/40 M

【請求項の数】5

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-220484(P2016-220484)

(22)【出願日】2016年11月11日

(65)【公開番号】特開2018-77027(P2018-77027A)

(43)【公開日】2018年5月17日

【審査請求日】2018年9月24日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004765

【氏名又は名称】カルソニックカンセイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100075513

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 政喜

(74)【代理人】

【識別番号】100120260

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】大野 裕之

【審査官】 庭月野 恭

(56)【参考文献】

【文献】 英国特許出願公開第１０２８０００（ＧＢ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−０６３５８０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１０−１４４９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３１８０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６３−００５２７７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ １／４０

Ｆ２８Ｄ ７／１０

Ｂ２１Ｄ ７／００

Ｂ２１Ｄ ９／００

Ｂ２１Ｄ ５３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

管の内部に螺旋フィンを介装するフィン内蔵管の製造方法であって、
前記管の内部に板状のフィン材を挿入し、
前記管の内部で前記フィン材を捩って前記螺旋フィンを成形することを特徴とするフィン内蔵管の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載のフィン内蔵管の製造方法であって、
前記フィン材の一部を前記管に固定し、
前記フィン材を前記管に固定された部位を支点として捩ることを特徴とするフィン内蔵管の製造方法。

【請求項3】

請求項２に記載のフィン内蔵管の製造方法であって、
前記フィン材を支持する芯金を前記管の内部に挿入し、
前記芯金と前記管とを相対回転させながら前記管の軸方向に相対移動させて前記フィン材を捩ることを特徴とするフィン内蔵管の製造方法。

【請求項4】

請求項１に記載のフィン内蔵管の製造方法であって、
前記フィン材の両端部を互いに逆方向に回転させて捩ることを特徴とするフィン内蔵管の製造方法。

【請求項5】

管の内部に螺旋フィンを介装するフィン内蔵管の製造装置であって、
前記管の内部に挿入した板状のフィン材を支持する芯金と、
前記芯金と前記管とを相対回転させることで前記フィン材を捩って前記螺旋フィンを形成する駆動機構と、を備えることを特徴とするフィン内蔵管の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、管の内部に螺旋フィンを介装するフィン内蔵管の製造方法及び製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、パイプの内部に螺旋状の薄肉板を備える熱交換パイプが開示されている。

【0003】

上記熱交換パイプの製造時には、まず、薄肉板が螺旋状に成形される。その後、成形された螺旋状の薄肉板がパイプの内部に挿入される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−９８０３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の熱交換パイプにあっては、その製造時に螺旋状の薄肉板をパイプの内部に挿入する組み付け工程が行われる。この組み付け工程では、螺旋状に成形された薄肉板の寸法のばらつきに起因してパイプの内部への挿入性が悪化する虞がある。

【0006】

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、フィン内蔵管の製造方法及び製造装置において、フィン内蔵管の組み立て性を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のある態様によれば、管の内部に螺旋フィンを介装するフィン内蔵管の製造方法であって、前記管の内部に板状のフィン材を挿入し、前記管の内部で前記フィン材を捩って前記螺旋フィンを成形することを特徴とするフィン内蔵管の製造方法が提供される。

【0008】

又、本発明の他の態様によれば、管の内部に螺旋フィンを介装するフィン内蔵管の製造装置であって、前記管の内部に挿入した板状のフィン材を支持する芯金と、前記管に対して前記芯金を回転させることで前記フィン材を捩って前記螺旋フィンを形成する駆動機構と、を備えることを特徴とするフィン内蔵管の製造装置が提供される。

【発明の効果】

【0009】

上記態様によれば、管の内部でフィン材を捩って螺旋フィンを成形するため、成形後の螺旋フィンを管の内部に挿入する工程が無くなる。よって、フィン内蔵管の組み立て性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る二重管を示す断面図である。

【図2】図２は、フィン内蔵管の製造装置を示す斜視図である。

【図3】図３は、フィン内蔵管を製造する工程を示す斜視図である。

【図4】図４は、フィン内蔵管を製造する工程を示す斜視図である。

【図5】図５は、フィン内蔵管を製造する工程を示す斜視図である。

【図6】図６は、変形例に係るフィン内蔵管を製造する工程を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

【0012】

図１は、本実施形態に係るフィン内蔵管３０（熱交換チューブ）が適用される二重管４０を示す断面図である。二重管４０は、空調装置（図示省略）の冷媒（流体）が循環する熱交換器として設けられる。

【0013】

二重管４０は、内部に内側流路５１を形成する円筒状の内管２０と、内管２０のまわりに外側流路５２を形成する円筒状の外管３２と、を備える。内管２０の両端部には冷媒を導く配管（図示省略）が接続される。外管３２の両端部３６、３７は、内管２０の外周に接合される。外管３２は、冷媒を導く配管（図示省略）が接続される入口３８及び出口３９を有する。

【0014】

外側流路５２には、図中矢印Ａ、Ｂで示すように、入口３８及び出口３９を通じて高温高圧の液状冷媒が流通する。内側流路５１には、図中矢印Ｃ、Ｄで示すように、低温低圧のガス状冷媒が流通する。二重管４０では、外側流路５２及び内側流路５１を流通する冷媒どうしが熱交換する。

【0015】

内管２０の内部には、螺旋フィン１０が介装される。螺旋フィン１０は、後述するように、帯板状のフィン材１１が螺旋状に捩られることで成形される。フィン材１１の両端部１１Ａ、１１Ｂは、内管２０の内面２１に例えばカシメによって固定される。各部材３２、２０、１１は、例えばアルミニウム等の金属を材質とする。

【0016】

内管２０及び螺旋フィン１０は、熱交換器の要素としてフィン内蔵管３０を構成する。フィン内蔵管３０では、内側流路５１を流通する冷媒が螺旋フィン１０に沿って螺旋状に旋回しながら流通することで、冷媒が内管２０を介して熱交換することが促される。

【0017】

次に、図２を参照して、フィン内蔵管３０の製造装置５０について説明する。

【0018】

製造装置５０は、内管２０の内部に挿入する芯金６０と、内管２０の外周を把持するチャック７０と、内管２０の外周を摺動自在に支持する曲げ加工機８０と、を備える。

【0019】

製造装置５０は、芯金６０を駆動する駆動機構６５と、チャック７０を駆動する駆動機構７５と、を備える。駆動機構６５は、矢印Ｅで示すように芯金６０を内管２０の軸Ｏまわりに回転駆動するとともに、矢印Ｆで示すように芯金６０を軸Ｏ方向に移動させる。駆動機構７５は、チャック７０を矢印Ｈで示すように軸Ｏ方向に移動させる。駆動機構６５、７５及び曲げ加工機８０の作動は、コントローラ（図示省略）によって制御される。

【0020】

曲げ加工機８０は、ロール型８１、圧力型８２、及びクランプ型８３を備える。曲げ加工機８０は、ロール型８１及びクランプ型８３が内管２０を把持した状態で曲げ中心軸Ｓを中心に回動することで、駆動機構７５によって送られる内管２０をロール型８１の溝に沿って曲げるようになっている。

【0021】

なお、製造装置５０は、内管２０の曲げ加工を行わない場合に、曲げ加工機８０の代わりに、内管２０の外周を軸Ｏについて摺動自在に支持するガイド部材を備えてもよい。

【0022】

芯金６０は、軸方向に延在する円柱状の基端部６２、支持部６３、及び先端部６４と、支持部６３及び先端部６４にわたって開口するスリット６１と、を有する。

【0023】

芯金６０の基端部６２は、駆動機構６５に連結される部位である。

【0024】

芯金６０の支持部６３は、基端部６２に対して先端部６４を支持する部位である。支持部６３は、基端部６２及び先端部６４より縮径して形成され、内管２０の内面２１に間隙をもって軸Ｏ方向に延在する。これにより、芯金６０の摺動抵抗が小さく抑えられる。

【0025】

先端部６４は、内管２０の内面２１に摺接する円形状の外形を有する。曲げ加工機８０が内管２０を曲げるときに、芯金６０の先端部６４の外周が内管２０の内面２１に当接する。これにより、内管２０の曲げ加工部が成形され、これにシワ等の成形不良が発生することが抑えられる。

【0026】

スリット６１は、一定の開口幅を有して軸Ｏ方向に延在する間隙であり、芯金６０に収容されるフィン材１１を支持する支持壁部を形成する。

【0027】

次に、図２〜５を参照して、製造装置５０を用いてフィン内蔵管３０を製造する方法について説明する。

【0028】

まず、図２に矢印Ｇで示すように、フィン材１１を内管２０に挿入する。そして、内管２０の外周をカシメることによって、内管２０にフィン材１１の先端部１１Ａを固定する。

【0029】

なお、上記した構成に限らず、例えば、フィン材１１の先端部１１Ａを内管２０の内面２１に圧入して内管２０に固定する構成としてもよい。

【0030】

続いて、図３に示すように、芯金６０を内管２０に挿入する。このとき、芯金６０のスリット６１にフィン材１１が挿入される。

【0031】

続いて、図４、５に矢印Ｈで示すように、内管２０を芯金６０に対して軸Ｏ方向に移動するとともに、図４、５に矢印Ｅで示すように、芯金６０を内管２０に対して一方向に回転させる。

【0032】

これにより、芯金６０のスリット６１から出ていくフィン材１１は、先端部１１Ａを支点として捩られる。こうして、内管２０の内部で螺旋フィン１０が形成される。

【0033】

そして、内管２０の外周をカシメることによって、内管２０にフィン材１１の基端部１１Ｂを固定する。

【0034】

こうして、フィン内蔵管３０が製造される。その後、フィン内蔵管３０に外管３２を接合することで、二重管４０が製造される。

【0035】

なお、上記した構成に限らず、内管２０に外管３２を接合した後に、製造装置５０を用いてフィン内蔵管３０を製造する構成としてもよい。この場合、製造装置５０は、曲げ加工機８０を用いて内管２０及び外管３２を共に曲げ加工することができる。

【0036】

次に、本実施形態の効果について説明する。

【0037】

本実施形態によれば、内管２０（管）の内部に板状のフィン材１１を挿入し、内管２０の内部でフィン材１１を捩って螺旋フィン１０を成形するフィン内蔵管３０の製造方法を提供することができる。

【0038】

又、本実施形態によれば、製造装置５０は、内管２０の内部に挿入した板状のフィン材１１を支持する芯金６０と、内管２０と芯金６０とを相対回転させることでフィン材１１を捩って螺旋フィン１０を形成する駆動機構６５と、を備える。これにより、内管２０の内部にフィン材１１を介装するフィン内蔵管３０の製造装置５０を提供することができる。

【0039】

フィン内蔵管３０の製造方法及び製造装置５０では、内管２０の内部でフィン材１１を捩って螺旋フィン１０を成形することで、成形後の螺旋フィン１０を内管２０の内部に挿入する工程が無くなる。よって、フィン内蔵管３０の組み立て性を向上させることができる。

【0040】

又、本実施形態によれば、フィン材１１の先端部１１Ａ（一部）を内管２０に固定し、フィン材１１を内管２０に固定された先端部１１Ａを支点として捩ることでフィン内蔵管３０を製造する製造方法を提供することができる。

【0041】

これにより、螺旋フィン１０を内管２０に固定されたフィン材１１の先端部１１Ａを基準として内管２０の所定位置に介装することができる。

【0042】

なお、フィン材１１を内管２０に固定する部位は、先端部１１Ａに限らず、フィン材１１の中程の部位であってもよい。

【0043】

又、本実施形態によれば、フィン材１１を支持する芯金６０を内管２０の内部に挿入し、芯金６０と内管２０とを相対回転させながら内管２０から抜き取る相対移動によってフィン材１１を捩ることでフィン内蔵管３０を製造する製造方法を提供することができる。

【0044】

これにより、コントローラが駆動機構７５によって芯金６０を内管２０の軸Ｏ方向に移動させる移動速度と、駆動機構６５によって芯金６０を回転させる回転速度と、を制御することにより、内管２０に対して任意の位置でフィン材１１を捩ることができる。よって、フィン内蔵管３０は、内管２０に対する螺旋フィン１０の捩れ位置を任意に設定することができる。

【0045】

次に、図６に示すフィン内蔵管３０の製造方法の変形例について説明する。

【0046】

図６に示すように、まず、内管２０にフィン材１１を挿入し、内管２０の外周をカシメることによってフィン材１１の中程の部位１１Ｃを内管２０に固定する。そして、一対の芯金６０を内管２０の両端から挿入し、各芯金６０のスリット６１にわたってフィン材１１を介装する。続いて、矢印Ｋ、Ｌで示すように、各芯金６０を互いに離れる軸Ｏ方向に移動するとともに、図６に矢印Ｅ、Ｊで示すように、各芯金６０を互いに逆方向に回転させる。

【0047】

これにより、内管２０の内部では、逆方向に回転する各芯金６０のスリット６１から出ていくフィン材１１が捩られることで、螺旋フィン１０が形成される。

【0048】

以上のように、本変形例によれば、フィン材１１の両端部を互いに逆方向に回転させて螺旋フィン１０を成形することでフィン内蔵管３０を製造する製造方法を提供することができる。

【0049】

これにより、フィン材１１を捩るのに要する時間を短縮することができる。

【0050】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0051】

例えば、上記実施形態では、製造装置５０は、芯金６０を内管２０の内部に挿入して回転させる構成とした。これに限らず、製造装置５０は、内管２０の外部でフィン材１１の端部を支持する支持部材（芯金６０）を備える構成としてもよい。この場合に、製造装置５０は、支持部材によってフィン材１１の端部を内管２０の外部で回転させることで、内管２０の内部でフィン材１１を捩って螺旋フィン１０を成形する。

【0052】

上記実施形態のフィン内蔵管３０は、熱交換器を構成する熱交換チューブとして好適であるが、熱交換器以外に使用される機械又は設備にも適用できる。

【符号の説明】

【0053】

１０ 螺旋フィン
１１ フィン材
１１Ａ 先端部
２０ 内管（管）
３０ フィン内蔵管
５０ 製造装置
６０ 芯金
６５ 駆動機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】