JPS583456B2 - フイン付伝熱管の曲げ加工方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱交換器に使用されるフィン付伝熱管の曲げ
加工方法とその曲げ加工装置とに関し、特にフィン付伝
熱管を立体的に曲げ加工する場合に応用して好適である
。

熱交換器の高効率化及びコンパクト化を企図した場合、
まず一般には伝熱管の伝熱量を大きくするためにこの伝
熱管の外周面にフィンを形成したフィン付伝熱管が採用
され、これを緻密に配管することが行なわれる。

ところが、旧来では直線状をなす多数のフィン付伝熱管
を平行に配列し、相互に隣接するフィン付伝熱管の端部
をＵ字管を介して溶接により一本ずつそれぞれ連結する
方法が採用されていたため、作業能率が悪くしかも製造
コストが高くついてしまっていた。

そこで最近のフィン付伝熱管の曲げ加工状態を表わす第
１図ａ及びそのＢ−Ｂ矢視を表わす第１図ｂに示すよう
に、このフィン付伝熱管１を連続して平面的に折り曲げ
て行く所謂蛇行曲げの装置が開発され、従来よりも作業
能率及び製作コストの面で大幅な向上が達成されて一応
の成果を上げている。

しかし、このような装置によって曲げ加工されたフィン
付伝熱管の場合も、これらを複数組重ねて配列する場合
には、各フィン付伝熱管の端部を相互にＵ字管を介して
溶接により連結する必要があった。

このため、フィン付伝熱管に対する理想的な曲げ加工の
一例を表わす第２図ａ及びそのＢ−Ｂ矢視を表わす第２
図ｂに示すように、このフィン付伝熱管１を連続して立
体的に折り曲げて行く所謂千鳥曲げの開発が望まれてお
り、この千鳥曲げによるとフィン付伝熱管１を相互に連
結するための溶接作業が全く不要となり、前述した従来
の欠点をことごとく解消できるため、作業能率及び製作
コストの面での飛躍的な向上と熱交換器としての高効率
化、コンパクト化とを同時に企図できるのである。

ところで、フィン付伝熱管を折り曲げる場合には、この
フィン付伝熱管の折り曲げ箇所を保持する必要があるが
、前述した千鳥曲げ加工においてはフィン付伝熱管が立
体的な空間配置となるため、このフィン付伝熱管に対す
る有効な保持スペースが確保できず、これが未だに千鳥
曲げ加工の実用化が達成されていない大きな原因の一つ
となっている。

本発明者らは、このフィン付伝熱管を折り曲げた状態を
表わす第３図に示すように、図示しない折り曲げ治具に
よりフィン付伝熱管１を例えば１８０度折り曲げたのち
にこのフィン付伝熱管１から折り曲げ治具を取り外した
時、フィン付伝熱管１の弾性力のためにこれが正確に１
８０度も折れ曲がり切れずに楔状の隙間２が形成されて
しまうことに着目し、この隙間２を利用してフィン付伝
熱管を立体的な所謂千鳥曲げ加工し得る方法及び装置を
提供しようとするものである。

この目的の一方を達成する本発明のフィン付伝熱管の曲
げ加工方法にかかる構成は、外周面に一定長さのフィン
が放射状に植設されたフィン付伝熱管を第一反復工程と
してあらかじめこのフィン付伝熱管に設定した基準位置
から所定長さの部分を前記フィンの先端が相互に接する
程度の一定曲率で約１８０度折り曲げたのち、この折り
曲げ部を新たな基準位置として当該基準位置から所定長
さの部分を第二反復工程として前記第一反復工程の折り
曲げ方向に対して約６０度折り曲げ方向をずらした状態
で前記一定曲率で約１８０度折り曲げ、前記第一反復工
程と第二反復工程とを交互に繰り返すようにしたことを
特徴とし、他方の目的を達成する本発明のフィン付伝熱
管の曲げ加工装置にかかる構成は、フィン付伝熱管が差
し込まれるマンドレルの先端部の側方にこのマンドレル
の長手方向に対して直角な方向に延びる巻き付け支柱を
設置すると共にこの巻き付け支柱を中心として約１８０
度の範囲を往復駆動回転する支痔アームを当該巻き付け
支柱に取り付け、前記マンドレルの先端から突出する前
記フィン付伝熱管の外周面に形成された相隣り合うフィ
ンの間に差し込まれ且つ前記支持アームの駆動回転によ
り前記マンドレルの先端から突出する前記フィン付伝熱
管の部分を前記巻き付け支柱を中心として折り曲げる櫛
歯状の把持部材を前記フィン付伝熱管に対して接近離反
移動自在に前記支持アームに取り付け、前記巻き付け支
柱と嵌合すると共にこの巻き付け支柱と共働して前記フ
ィン付伝熱管を挟持する押えブロックを前記巻き付け支
柱に対してその長手方向に嵌脱自在となるように前記支
持アームに取り付け、更に前記フィン付伝熱管を前記マ
ンドレルを中心として約６０度往復旋回させる旋回機構
を設けたことを特徴とするものである。

以下、本発明の一実施例について第４図以下の図面を参
照しながら詳細に説明する。

本実施例の概略正面形状を表わす第４図ａ及びその概略
右側面形状を表わす第４図ｂに示すように、垂直上下方
向に延びる巻き付け支柱１１は装置本体１２に固定され
た状態となっており、この巻き付け支柱１１には当該巻
き付け支柱１１を中心として図示しない駆動機構により
水平に約１８０度の範囲を往復回転する支持アーム１３
が取り付けられている。

一方、フィン付伝熱管１４が差し込まれ且つ先端部１５
ａが前記巻き付け支柱１１の上端部の側方に達する棒状
のマンドレル１５は、前記巻き付け支柱１１の長手方向
（垂直上下方向）に対して直角な水平方向に位置決めさ
れており、このマンドレル１５の下方には当該マンドレ
ル１５の先端部１５ａに向けて送り込まれて来るフィン
付伝熱管１４のフイン１４ａ下端部に当接してこのフィ
ン付伝熱管１４の移動を案内する湾曲した桶状の案内支
持板１６が設けられている。

前記マンドレル１５の先端部１５ａに達したフィン付伝
熱管１４の伝熱管１４ｂを巻き付け支柱１１と共働して
上下から挟圧把持する押えブロック１７は、フイン１４
ａの損傷を避けるために上向きに湾曲したアーム１８を
介して押えブロック水平動用シリンダ１９のピストンロ
ツド１９ａ先端に支持されており、この押えブロック水
平動用シリンダ１９は、前記支持アーム１３上に固設さ
れた押えブロック昇降用シリンダ２０のピストンロツド
２０ａ先端に取り付けられ、前記押えブロック１７はこ
れら押えブロック水平動用シリンダ１９及び押えブロッ
ク昇降用シリンダ２０の作動によって巻き付け支柱１１
に対し接近離反移動自在となっている。

なお、第４図ａ中，の■−■矢視を表わす第５図に示す
ように、前記巻き付け支柱１１の上端部及び押えブロッ
ク１７の下端部は、伝熱管１４ｂの外径に対応した曲率
の錐状に形成されており、この巻き付け支柱１１に対す
る押えブロック１７の位置決めを正確に行なうため、巻
き付け支柱１１の上端に突設形成されたテーパ状の嵌合
凸部１１ａに嵌合するテーパ状の嵌合凹部１７ａがこの
押えブロック１７の下端面に刻設されている。

又、この押えブロック１７は後述するようにフィン付伝
熱管１４を折り曲げた時にできる隙間（第３図参照）へ
差し込むようにしているため、フイン１４ａの損傷を避
ける観点からできるだけ上下の肉厚の薄いことが望まし
い。

前記マンドレル１５の先端部１５ａから突出したフィン
付伝熱管１４の相隣り合うフイン１４ａの間に差し込ま
れ且つ櫛歯状をなす把持部材２１，２２は、本実施例で
はそれぞれ上下方向と水平方向とに前記フィン付伝熱管
１４に対して接近離反移動自在となっており、上下に動
く昇降把持部材２１は支持アーム１３上に固設された把
持部材昇降用シリンダ２３のピストンロツド２３ａ先端
に取り付けられ、水平に動く水平動把持部材２２は前記
押えブロック水平動用シリンダ１９と平行となるように
ブラケット２４を介して支持アーム１３に固設された把
持部材水平動用シリンダ２５のピストンロツド２５ａ先
端に取り付けられている。

なお、第４図ｂ中の伝熱管１４ｂと昇降把持部材２１及
ひ水平動把持部材２２との位置関係を表わす第６図に示
すように、これら昇降把持部材２１及び水平動把持部材
２２の先端部は、伝熱管１４ｂの外径に対応した曲率の
弧状に形成されており、これによって支持アーム１３の
回転力を無駄なくフィン付伝熱管１４に伝達することが
可能となっている。

又、図示しないが、マンドレル１５の側方にはフィン付
伝熱管１４を把持してこれをマンドレル１５を中心とし
て最大１８０度まで旋回させることができる旋回機構が
設けられており、第４図ｂ中、符号２６はこの旋回機構
により旋回されたフィン付伝熱管１４を保持すると共に
その旋回角度を規制する機能を具えた角度可変支持板で
ある。

次に、本実施例装置によるフィン付伝熱管１４の立体的
な曲げ加工（千鳥曲げ加工）方法を、その作業手順を表
わす第７図を参照しながら順を追って説明すると、まず
、フィン付伝熱管１４をマンドレル１５の先端部１５ａ
から一定量突出するように送り込み、押えブロック水平
動用シリンダ１９と押えブロック昇降用シリンダ２０と
を作動すると共に把持部材昇降用シリンダ２３と把持部
材水平動用シリンダ２５とを作動し、巻き付け支柱１１
と押えブロック１７とを嵌合してフィン付伝熱管１４の
伝熱管１４ｂを上下から挟圧支持すると共に昇降把持部
材２１と水平動把持部材２２とをマンドレル１５の先端
部から突出するフィン付伝熱管１４の相隣り合うフイン
１４ａの間に差し込む（第７図Ａ，ａ参照）。

しかるのち、支持アーム１３を巻き付け支柱１１を中心
として１８０度回転すると、フィン付伝熱管１４はこの
巻き付け支柱１１の回りに１８０度折り曲げられるが、
支持アーム１３が逆転して再び元の位置へ復帰すると、
フィン付伝熱管１４の内在する弾性力によりこのフィン
付伝熱管１４に１８０度折れ曲がり切らずに楔状の隙間
２７が形成される。

なお、この操作時においてマンドレル１５の先端部１５
ａは、伝熱管１４ｂの折れ曲がり部の偏平化を阻止する
機能を発揮する。

この操作が終了したのち、押えブロック水平動用シリン
ダ１９及び押えブロック昇降用シリンダ２０を作動する
と共に把持部材昇降用シリンダ２３及び把持部材水平動
用シリンダ２５を作動し、押えブロック１７と昇降杷持
部材２１及び水平動把持部材２２とをフィン付伝熱管１
４から引き離す（第７図Ｂ，ｂ参照）。

次に、フィン付伝熱管１４をマンドレル１５の先端部１
５ａから再び一定量突出させる操作を行なう（第７図Ｃ
，ｃ参照）と共にこれを旋回機構によりマンドレル１５
を中心として本実施例では６０度旋回させ（第７図Ｄ，
ｄ参照）、再び押えブロック水平動用シリンダ１９及び
押えブロック昇降用シリンダ２０を作動すると共に把持
部材昇降用シリンダ２３及び把持部材水平動用シリンダ
２５を作動し、第７図Ａ，ａに示した場合と同様に巻き
付け支柱１１に対して押えブロック１７を嵌合して伝熱
管１４ｂを上下から挟圧支持すると共に昇降把持部材２
１と水平動把持部材２２とをフィン付伝熱管１４の相隣
り合うフイン１４ａの間に差し込む（第７図Ｅ，ｅ参照
）が、本発明では押えブロック１７をフ伝熱管１４の隙
間２７から差し込むようにしているため、フイン１４ａ
の損傷を最小限度に抑えることが可能である。

しかるのち、第７図Ｂ，ｂに示した場合と同様に支持ア
ーム１３を１８０度回転してフィン付伝熱管１４を巻き
付け支柱１１を中心に折り曲げ（第７図Ｆ，ｆ参照）、
以下、上述した操作を繰り返したのち、隙間２７を除去
する外力をフィン付伝熱管１４に負荷して第２図中ａ，
ｂに示すような立体的な曲げ加工（千鳥曲げ加工）のフ
ィン付伝熱管を得ることができる。

又、フィン付伝熱管の弾性力が弱い場合には適切な隙間
が形成されないため、このフィン付伝熱管の折り曲げ量
を調整することによって適切な隙間が得られるようにす
るとよい。

このように本発明のフィン付伝熱管の曲げ加工方法及び
その装置によると、フィンの損傷を避けるためにフィン
付伝熱管を折り曲げた時に生ずる隙間を利用してフィン
付伝熱管を挟圧支持する等して、従来では不可能であっ
たフィン付伝熱管の立体曲げ（千鳥曲げ）を行なうこと
が可能となり、熱交換器の高効率化及びコンパクト化を
低コストで企図することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａはフィン付伝熱管の平面曲げ状態を表わす平面
図、第１図ｂはそのＢ−Ｂ矢視図、第２図ａはフィン付
伝熱管の立体曲げ状態を表わす平面図、第２図ｂはその
Ｂ−Ｂ矢視図であり、第３図はフィン付伝熱管を１８０
度折り曲げた時にこのフィン付伝熱管の弾性により隙間
ができることを表わすフィン付伝熱管の平面図である。 又、第４図ａは本発明によるフィン付伝熱管の曲げ加工
装置の一実施例の概略を表わす正面図、第４図ｂはその
右側面図、第５図は第４図ａ中の■一■矢視図、第６図
は第４図ｂ中における昇降把持部材及び水平動把持部材
の形状を表わす部分抽出図、第Ｉ図Ａ−Ｆは本実施例装
置を使用してフィン付伝熱管を立体曲げ加工する手順を
表わした作業工程図、第Ｉ図ａ − ｆはそれぞれ第７
図Ａ−Ｆ中のＡ−Ａ． ， Ｂ−Ｂ ， Ｃ−Ｃ ，
Ｄ−Ｄ ， Ｅ−Ｅ ， Ｆ −Ｆ矢視図である。 図面中、１１・・・巻き付け支柱、１１ａ・・・巻き付
け支柱の嵌合凸部、１３・・・支持アーム、１４・・・
フィン付伝熱管、１５・・・マンドレル、１５ａ・・・
マンドレルの先端部、１７・・・押えブロック、１７ａ
・・・押えブロックの嵌合凹部、１９・・・押えブロッ
ク水平動用シリンダ、２０・・・押えブロック昇降用シ
リンダ、２１・・・昇降把時部材、２２・・・水平動把
持部材、２３・・・把持部材昇降用シリンダ、２５・・
・把持部材水平動用シリンダ、２７・・・フィン付伝熱
管に形成された隙間である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外周面に一定長さのフィンが放射状に植設されたフ
   ィン付伝熱管を第一反復工程としてあらかじめこのフィ
   ン付伝熱管に設定した基準位置から所定長さの部分を前
   記フィンの先端が相互に接する程度の一定曲率で約１８
   ０度折り曲げたのち、この折り曲げ部を新たな基準位置
   として当該基準位置から所定長さの部分を第二反復工程
   として前記第一反復工程の折り曲げ方向に対して約６０
   度折り曲げ方向をずらした状態で前記一定曲率で約１８
   ０度折り曲げ、前記第一反復工程とこの第二反復工程と
   を交互に繰り返すようにしたことを特徴とするフィン付
   伝熱管の曲げ加工方法。 ２ フイン付伝熱管が差し込まれるマンドレルの先端部
   の側方にこのマンドレルの長手方向に対して直角な方向
   に延びる巻き付け支柱を設置すると共にこの巻き付け支
   柱を中心として約１８０度の範囲を往復駆動回転する支
   持アームを当該巻き付け支柱に取り付け、前記マンドレ
   ルの先端から突出する前記フィン付伝熱管の外周面に形
   成された相隣り合うフィンの間に差し込まれ且つ前記支
   持アームの駆動回転により前記マンドレルの先端から突
   出する前記フィン付伝熱管の部分を前記巻き付け支柱を
   中心として折り曲げる櫛歯状の杷持部材を前記フィン付
   伝熱管に対して接近離反移動自在に前記支持アームに取
   り付け、前記巻き付け支柱と嵌合すると共にこの巻き付
   け支柱と共働して前記フィン付伝熱管を挟持する押えブ
   ロックを前記巻き付け支柱に対してその長手方向に嵌脱
   自在となるように前記支持アームに取り付け、更に前記
   フィン付伝熱管を前記マンドレルを中心として約６０度
   往復旋回させる旋回機構を設けたことを特徴とするフィ
   ン付伝熱管の曲げ加工装置。