JPS5914016Y2 - フイン付伝熱管の製造装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は機械的拡管手段によって伝熱管の内面・に交叉
溝を形成しながら該伝熱管とプレートフィンの固着を行
うことが可能なフィン付伝熱管の製造装置に関する。

内面に多数のらせん溝を刻設することによって管内側流
体の熱伝達率を高め、綜合熱交換効率の向上を可能とす
る伝熱管が最近多用される傾向にあるが、この種の伝熱
管を対空気熱交換器に使用するには管表面に放熱フィン
を固着することが必要となる。

この場合、フィン付伝熱管を製造するのに最も一般的に
行われるのは機械拡管処理であるが、これでは拡管用治
具である拡管ヘッドによって、第１図に示したような尖
鋭な山を持つらせん溝３′が圧潰されて第２図々示形状
のらせん溝３″となるため、らせん溝を持つ内面におけ
る特性としての核凝縮又は核発熱作用が減殺されること
となり好ましくなかった。

そこで機械拡管を行わずにらせんフィンや針状フィンを
伝熱管に巻付けて、その巻付き個所を溶着する手段によ
らねばならず、生産能率の低下および製品コストの高騰
を招く問題があった。

このように、従来のフィン付伝熱管製造手段が種々の問
題点を有していた実状に鑑みて、本考案はか・る欠点の
解消をはからせると共に、さらに機械拡管処理を行う過
程で、同時に既設の第一らせん溝に逆ねじれ方向の第二
らせん溝を刻設し得る如くなすことにより、交叉溝を一
挙に形成することが可能な新規なフィン付伝熱管の製造
装置を提供しようとするところに特徴を有するものであ
って、かかる特徴を発揮するために本考案は、伝熱管拡
管用の拡管ヘッドを、伝熱管の隣り合う第一らせん溝間
に形成される突起の先端部に接する仮想円の内径より小
さい一側小径部と、該−領事径部よりも順次径が大きく
なる中間部と、前記第一らせん溝の底部に接する仮想円
の内径よりもやや大きい他側大径部とから形成し、この
拡管ヘッドの外周面に多列の溝を刻設してこの隣り合う
溝間に存する拡管歯形を、前記第一らせん溝に対応せし
めて先端部の頂角がらせん溝の底部の頂角よりもやや小
さくかつ高さが該拡管歯形の先端部が第一 らせん溝の
底部に当接して伝熱管を拡管したときに該伝熱管の前記
突起の先端部を圧潰することがないように突起の高さよ
りも高くなる如く形成し、この拡管ヘッドにおける前記
他側大径部の側面周縁部にかさ歯車用の第一歯部を形成
する一方、前記第二らせん溝刻設用の溝切りヘッドを、
最大外径が前記拡管ヘッドの他側大径部の外径より小さ
く、拡管後の伝熱管における前記突起の先端部に接する
仮想円の内径よりも大きいたる形部材で形成し、この溝
切りヘッドの外周面に多列の溝を切り、この隣り合う溝
間に存する断面三角形の溝切り歯形を、前記警−らせん
溝と交叉する方向のねじれ角度を有するように形成する
とともに、前記溝切りヘッドの一側側面の周縁部にかさ
歯車用の第二歯部を形威し、前記拡管ヘッドと前記溝切
りヘッドとを、前記第一歯部と前記第二歯部とが対向す
るようにして軸にそれぞれ回転自在に取り付けるととも
に、前記第一歯部と前記第二歯部とに噛合する複数のか
さ歯車を前記軸心を中心とし放射状に軸から突設した支
軸に回転自在に取り付け、これら拡管ヘッド、溝切りヘ
ッド、かさ歯車を備えた前記軸を、心棒の先端部に前記
溝切りヘッドと心棒との間にスラストベアリングを介在
させて係着し、前記伝熱管内に前記拡管ヘッドを前記−
領事径部から前記拡管歯形が前記第一らせん溝に螺合す
るよう挿入して、この拡管ヘッドの前進と回転との複合
運動によって前記伝熱管を拡管するとともに、前記拡管
ヘッドの回転力を前記かさ歯車を介して溝切りヘッドに
反転方向に伝達せしめ、この反転により伝熱管の内面に
第一らせん溝に交叉する第二らせん溝を刻設する如くな
したものであって、第一らせん溝を圧潰することなく拡
管と第二らせん溝の刻設とを相前後して行うことが可能
となり、ここに所期の目的は遠戚できるものである。

以下、本考案装置の１例について図面にもとづき詳細に
説明する。

第３図において１は一定ねじれ方向の多列になる第一ら
せん溝３が内面に刻設される一方、外面は真円状の平滑
面を形成している伝熱管であり、２はプレートフィンで
ある。

この伝熱管１を所定ピッチで並列するプレートフィン２
，２・・・・・・の管挿通孔を利用して串刺し状に遊嵌
挿した後、拡管処理用治具５によって一方から拡管処理
し、伝熱管１とプレートフィン２，２との一体固着化を
行わせる。

上記治具５は本考案装置例に係るものであ℃て、拡管ヘ
ッド６、溝切りヘッド７．これ等両ヘッド６．７を支持
するための心棒８．動力伝達部材９を要素として構成さ
れている。

拡管ヘッド６は先端から後端に向って次第に大径となる
弾頭形をなして、心棒８の先端部に軸１Ｃを介した回転
自在に係着しており、その表面には前記第一らせん溝３
と対応した多列のらせん状になる拡管歯形１２が設けら
れている。

上記拡管ヘッド６は、前記伝熱管１の隣り合う第一らせ
ん溝３，３間に形成されるらせん突起の先端部に接する
仮想線の内径より小さい一側小径部（第３図、第４図で
左端側）と、該−側車径部より順次径が大きくなる中間
部と、前記第一らせん満３の底部に接する仮想円の内径
よりもや・大きい拡管部としての他側大径部（第３図、
第４図で右端側）とからなっており、その外周面に多列
の溝を刻設して、この隣り合う溝間に断面三角形をなす
らせん状の拡管歯形１２を形成している。

上記拡管歯形１２は、前記第一らせん溝３のねじれ方向
と同じ方向に同じ数の多列に設けられて前記第一らせん
溝３と雄雌係合関係をなすものであり、この拡管歯形１
２は先端部の頂角が第一らせん溝３の底部の頂角よりも
や・小さく、かつ、高さは該拡管歯形１２の先端部が第
一らせん溝３の底部に当接して伝熱管１を拡管したとき
該伝熱管１の前記突起の先端部を圧潰しないだけ突起の
高さよりもや・高くなる如き形状となしている。

前記拡管ヘッド６はさらに、前記他側大径部の側面周縁
部にかさ歯車と噛合させるための第１歯部を刻設してい
る。

一方、溝切りヘッド７は角ばった部分を有しない丸味を
帯びたたる形をなしており、拡管ヘッド６の直後部に存
して、後述する動力伝達部材９を介し前記ヘッド６と同
軸でかつ回転自在となして心棒８に取り付けられる。

上記溝切りヘッド７は、第二らせん溝４を刻設するため
の部材であって、最大外径が拡管ヘッド６の他側大径部
の外部より小さく、拡管後の伝熱管１における前記突起
の先端部に接する仮想円の内径より太きいたる形部材に
形成しており、その外周面に多列の溝を刻設して、この
隣り合う溝間に存する断面三角形の溝切り歯形１３を、
第一らせん溝３と交叉する方向のねじれ角度を有するよ
うに形成するとともに、溝切りヘッド７の一側の側面の
周縁部にかさ歯車と噛合させるための第二歯部を刻設し
ている。

次に、動力伝達部材９は拡管ヘッド６と溝切りヘッド７
との間に介在させで拡管ヘッド６の回転力を溝切りヘッ
ド７に反回転方向に伝達するためのものであって、前記
第一歯部と前記第二歯部と、前記軸１０心を中心とした
放射状に該軸１０から突設した支軸に回転自在に取り付
け、かつ前記両歯部間に介在させ、噛合してなる複数の
かさ歯車９ａ、ｇａとから構成している。

上述の構造になる治具５は次の要領にて組み立てを行う
。

心棒８の先端に螺設したねし孔に螺着せしめる軸１０に
拡管ヘッド６を嵌め込み、次いで軸１０の中間部に前記
支軸を用いてかさ歯車９ ａ 、９ ａを回転自在に取
り付け、さらに溝切りヘッド７を嵌め込んだ後、スラス
トベアリング１１を介在させて軸１０の先端ねし部を心
棒８に螺着する。

その際、拡管ヘッド６と溝切りヘッド７とは、前記第一
歯部と前記第二歯部とが対向するようにさせるとともに
、両歯部とかさ歯車９ａ、９ａとが夫々噛合するように
かさ歯車９ａ、９ａを挾みつけるものである。

このようにして組立完了した治具５を第３図々示のよう
に、フィン２，２・・・・・・に遊貫挿した伝熱管１の
片方開口から押し込んで行くが、その場合、拡管ヘッド
６を一側小径部から伝熱管１内に挿入して、拡管歯形１
２が伝熱管１の第一らせん溝３と雌雄係合するように位
置合わせを行ってがら心棒８を適当圧で押し込んで行く
と、拡管ヘッド６は伝熱管１を拡管しながら、拡管歯形
１２と第一らせん溝３との係合によって旋回する。

かくして第一らせん溝３間に存するらせん突起が圧潰さ
れることは無く、鋭角的に存する突起の形状を保ったよ
・拡管処理が成される。

一方、拡管ヘッド６の旋回に伴って、この回転力がかさ
歯車９ ａ 、９ ａを介して、溝切りヘッド７に伝え
られるので、該溝切りヘッド７は拡管ヘッド６とは反対
方向に旋回し、その結果、拡管が行われた直後の管内面
に前記第一らせん溝３とは交叉する反対ねじれ方向の第
二らせん溝４が刻設され、交叉溝を容易に形成し得るも
のである。

しかして第二らせん溝４を刻設するための力は拡管ヘッ
ド６の回転力を対にして反力として作用することから、
この反力が過大であっては拡管ヘッド６の回転に制動を
与えて好ましくない。

従って第二らせん溝４を形成するための溝切り歯形１３
を前記拡管歯形１２よりも歯ピッチが粗く、もしくは歯
の断面をより尖鋭にしたり、また、第５図に溝４深さが
示されるように歯の高さを拡管歯形１２のそれに比して
低くするなどの手段を採ることによって制動力を軽減し
前進と旋回を容易かつ円滑に行わせることが可能である
。

なお、伝熱管１の内面に予め設けている第一らせん溝３
は第５図口に示したようなピッチを細かくして線状の尾
根がらせん形に存するものや、第５図へに示したような
ピッチを幾分粗くシ、面状の尾根がらせん形に及するも
の等があり、これに反対ねじれ方向の第二らせん溝を設
けたことによって、交叉溝の各部間に存する突部が尖鋭
な頂角を持つ突起列となり、その結果、核沸騰、核蒸発
をより効果的に発揮して管内流体側の熱伝達率を一層向
上することが可能となる。

このようにして拡管処理した伝熱管１はプレートフィン
２，２・・・・・・との機械的結合が確実に行われて熱
交換効率の大なるプレートフィン付伝熱管を簡単に製造
することができる。

本考案は叙上の構成ならびに作用を有するものであって
、拡管ヘッド５は、伝熱管１の内面における第一らせん
溝３，３間に存する突起の先端部に接する仮想円の内径
より小さい径である一側小径部を先端として順次径を大
きくし前記第一らせん溝３の底部に接する仮想円の内径
よりもや・大きい他側大径部を後端の拡管部としている
弾頭形をなしているので、一度に拡管するのではなくて
順次拡大してゆく拡管形態となるので、円滑かつ確実に
拡管が威される。

しかも拡管ヘッド５の外周面に前記第一らせん溝３に対
応させて設けたらせん状の拡管歯形１２が第一らせん溝
３に対し雄雌係合関係に存し、かつ、第一らせん溝３間
に存する突起の先端部に接して圧潰することがないよう
な所定形状をなしているので、拡管ヘッド５は第一らせ
ん溝３からの回転力を受けて旋回する過程で前記突起を
圧潰することなく前進し、かくして第一らせん溝３を当
初の形状に保たせて凝縮、沸騰現象の場合に流体を核状
に分散する機能を十分発揮し得る拡管処理が可能となる
。

また、本考案は溝切りヘッド７については、最大外径の
部分を拡管ヘッド６の他側大径部よりも小さく、かつ拡
管後の伝熱管１における前記突起の先端部に接する仮想
円の内径より大きくさせると共に、その外周面に第二ら
せん溝４の溝切り歯形１３を形成していて、かさ歯車９
ａ、９ａを介し拡管ヘッド６の回転が反対方向の回転と
して伝達されるようにしたことにより、伝熱管１を拡管
処理する過程でその内面に交叉溝を同時に形成すること
が可能となり、従来の拡管処理同様、極めて容易な手段
でフィン付伝熱管を製造し得る。

さらに溝切りヘッド７と心棒８との間にスラストベアリ
ング１１を介在させているので、拡管ヘッド５を前進さ
せることにより第一らせん溝３から受ける旋回力は、該
拡管ヘッド５と溝切りヘッド７とに円滑に伝わる結果、
第一らせん溝３と拡管歯形１２の係合は確実になされて
第一らせん溝３が損傷を受けることも全くなくなり、心
棒８を押し込む従来と同様な操作でらせん溝を有する伝
熱管の拡管ならびに交叉溝の刻設が可能であって、ここ
に所期目的を十分達成することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は伝熱管の部分拡大断面図、第２図は従来方式に
よる機械拡管を行った際の伝熱管の部分拡大断面図、第
３図は本考案装置を使用して拡管処理する状態を示す説
明図、第４図は本考案装置の一例の部分断面不正面図、
第５図イは拡管処理前・後の伝熱管内面を示す部分斜視
図、第５図口。 ハは同じく部分拡大斜視図である。 １・・・・・・伝熱管、２・・・・・・プレートフィン
、３・・・・・・第一らせん溝、４・・・・・・第二ら
せん溝、６・・・・・・拡管ヘッド、７・・・・・・溝
切りヘッド、８・・・・・・心棒、９ａ・・・・・・か
さ歯車、１０・・・・・・軸、１１・・・・・・スラス
トベアリング、１２・・・・・・拡管歯形、１３・・・
・・・溝切り歯形。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一方向の多列になる断面三角形の第一らせん溝３が内面
   に刻設されている伝熱管１に、並列するプレートフィン
   ２，２・・・・・・を遊嵌袋し、この伝熱管１を拡管す
   ることにより前記伝熱管１に前記プレートフィン２，２
   ・・・・・・を圧着するとともに、前記第一らせん溝３
   に交叉する第二らせん溝４を伝熱管１内面に刻設する装
   置において、前記伝熱管１拡管用の拡管ヘッド６を、前
   記伝熱管１の隣り合う第一らせん溝３，３間に形成され
   る突起の先端部に接する仮想円の内径より小さい一側小
   径部と、該−領事径部より順次径が大きくなる中間部と
   、前記第一らせん溝３の底部に接する仮想円の内径より
   や・大きい拡管部となる他側大径部とから形成し、この
   拡管ヘッド６の外周面に多列の溝を刻設し、この隣り合
   う溝間に存する断面三角形の拡管歯形１２を、前記第一
   らせん溝３のねじれ方向と同じ方向に同じ数だけ形成す
   るとともに、前記拡管歯形１２の先端部の頂角が前記第
   一らせん溝３の底部の頂角よりやや小さく、かつ前記拡
   管歯形１２の高さが、該拡管歯形１２の先端部が前記第
   一らせん溝３の底部に当接して前記伝熱管１を拡管した
   とき該伝熱管１の前記突起の先端部を圧潰しないように
   、前記突起の高さより高くなる如く形成し、前記他側大
   径部の側面周縁部にかさ歯車用の第一歯部を形成する一
   方、前記第二らせん溝４刻設用の溝切りヘッド７を、最
   大外径が前記拡管ヘッド６の他側大径部の外径より小さ
   く、拡管後の伝熱管１における前記突起の先端部に接す
   る仮想円の内径より太きいたる形部材で形成し、この溝
   切りヘッド７の外周面に多列の溝を切り、この隣り合う
   溝間に存する断面三角形の溝切り歯形１３を、前記第一
   らせん溝３と交叉する方向のねじれ角度を有するように
   形成するとともに、前記溝切りヘッド７の一側側面の周
   縁部にかさ歯車用の第二歯部を形成ヒ、前記拡管ヘッド
   ６と前記溝切りヘッド７とを、前記第一歯部と前記第二
   歯部とが対向するようにして軸１０にそれぞれ回転自在
   に取り付けるとともに、前記第一歯部と前記第二歯部と
   に噛合する複数のかさ歯車９ａ、９ａを前記軸１０心を
   中心とし放射状に軸１０から突設した支軸に回転自在に
   取り付け、これら拡管ヘッド６、溝切りヘッド７、かさ
   歯車９ ａ 、９ ａを備えた軸１０を、心棒８の先端
   部に前記溝切りヘッド７と心棒８との間にスラストベア
   リング１１を介在させて係着し、前記伝熱管１内に前記
   拡管ヘッド６を前記−領事径部から前記拡管歯形１２が
   前記第一らせん溝３に螺合するよう挿入して、この拡管
   ヘッド６の前進と回転との複合運動によって前記伝熱管
   １を拡管するとともに、前記拡管ヘッド６の回転力を前
   記かさ歯車９ ａ 、９ ａを介して前記溝切りヘッド
   ７に伝達し該溝切りヘッド７を反転せしめ、この反転に
   より前記伝熱管１の内面に前記第一らせん溝３に交叉す
   る第二らせん溝４を刻設するごとくしたことを特徴とす
   るフィン付伝熱管の製造装置。