JPH09192761A - 拡管方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フレア加工不良を防止できるとともに、ろう付
けが均一にできる拡管方法およびその装置を提供するこ
とにある。 【解決手段】積層された複数枚のフィン３と、このフィ
ン３を貫通するＵ字状パイプ６からなる熱交換器１の前
記パイプ６の端部から拡管ポンチ１１を挿入してパイプ
６を拡管する拡管方法において、前記拡管ポンチ１１を
挿入する側の前記パイプ６の端面を加圧ポンチ３８によ
って該パイプ６の軸方向に加圧しながら前記拡管ポンチ
１１を挿入して拡管することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば空気調和
機の熱交換器の組立て時にフィンを貫通しているパイプ
を拡管する拡管方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機の室内ユニットおよび室外ユ
ニットあるいは自動車のラジェータ等においては空気と
熱交換するフィンドチューブ形熱交換器が設けられてい
る。この熱交換器は、積層された複数枚のフィンと、こ
のフィンを貫通するチューブとしてのパイプが蛇行状に
配管されている。そして、空気調和機においてはパイプ
の内部をフロンガス等の冷媒が流通し、ラジェータにお
いては冷却水が流通するようになっている。

【０００３】図４（ａ）および（ｂ）は空気調和機の熱
交換器１を示し、上下一対の端板２，２間にはアルミニ
ウム等の多数枚のフィン３が所定間隔を存して重ね合わ
されている。端板２を含むフィン３の板面には複数個の
貫通孔４が穿設され、これら貫通孔４には銅パイプから
なるパイプ５が貫通している。

【０００４】前記パイプ５は、長軸のＵ字状パイプ６
と、このＵ字状パイプ６の開口部６ａを連結するリター
ンベンドパイプ７とからなり、組立て時には最初に長軸
のＵ字状パイプ６を一方の端板２側から前記フィン３の
貫通孔４に挿入した他方の端板２から突出させる。

【０００５】次に、前記Ｕ字状パイプ６を後述する手段
によって拡管（拡径）させてＵ字状パイプ６をフィン３
の貫通孔４に密着させる拡管工程を行い、この拡管工程
後にＵ字状パイプ６の開口部６ａをフレア加工し、この
開口部６ａに前記リターンベンドパイプ７を挿入してろ
う付け固定を行っている。

【０００６】前記拡管工程で用いる拡管装置は、図５に
示すように構成されており、熱交換器１はＵ字状パイプ
６のリターン部６ｂをこれに倣ったＵ字状受け部８を持
った支持台９に水平状態に支持されている。

【０００７】拡管装置にはＵ字状パイプ６のストレート
部分に挿入されるマンドレル１０を備えており、このマ
ンドレル１０の先端部には拡管のためにＵ字状パイプ６
の内径より大径に形成された球状の拡管ポンチ１１がね
じ１２によって固定されている。マンドレル１０の基端
部には該マンドレル１０より大径の２次フレア加工部１
３と、さらに大径の３次フレア加工部１４が軸方向に連
続して設けられていて、前記開口部６ａにフレア加工を
行うことができるようになっている。

【０００８】また、マンドレル１０の基端部はサーボモ
ータ等を駆動源とする加圧駆動機構（図示しない）に連
結されており、この加圧駆動機構によってマンドレル１
０がＵ字状パイプ６のストレート部分の軸方向に進退す
るようになっている。なお、図５においては、１本のＵ
字状パイプ６のストレート部分を拡管する様子を示して
いるが、熱交換器１のＵ字状パイプ６のストレート部分
の本数に対応するマンドレル１０が並設されており、拡
管は複数本同時に行われる。

【０００９】したがって、加圧駆動機構によってマンド
レル１０が前進すると、Ｕ字状パイプ６の開口部６ａか
ら拡管ポンチ１１が挿入され、マンドレル１０の前進に
伴ってＵ字状パイプ６のストレート部分が拡管されてフ
ィン３の貫通孔４に密着される。そして、拡管に進行し
て開口部６ａに２次フレア加工部１３が到達すると、開
口部６ａはさらに大径に拡管されて２次フレア１５が形
成され、続いて３次フレア加工部１４が到達すると、さ
らに大径に拡管されて３次フレア１６が形成される。こ
の３次フレア加工部１４が開口部６ａに到達したとき、
Ｕ字状パイプ６のストレート部分が全長に亘って拡管さ
れるように設定されており、拡管が完了すると、加圧駆
動機構によってマンドレル１０が後退し、Ｕ字状パイプ
６から拡管ポンチ１１を含むマンドレル１０が抜去され
る。このとき、マンドレル１０の抜き方向の端板２はス
トリッパ１７に当接するため、マンドレル１０を円滑に
抜去できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た拡管工程においては、拡管ポンチ１１をＵ字状パイプ
６の内部に圧入し、ストレート部分を拡径するために、
体積一定の法則により、その塑性変形分に相当する分だ
けストレート部分が軸方向に縮み、端板２から突出する
開口部６ａの突出長にバラツキができる。

【００１１】このようにＵ字状パイプ６の開口部６ａの
突出長にバラツキができると、拡管時にマンドレル１０
の基端部に設けられた２次フレア加工部１４および３次
フレア加工部１５がパイプの端部に十分に当たらなくな
って所定のフレア加工ができなかったり、逆に２次フレ
ア加工部１４および３次フレア加工部１５がパイプの端
部に深く挿入されてフレアに亀裂が生じることがある。

【００１２】また、フレアに亀裂が生じなくても、Ｕ字
状パイプ６の開口部６ａの突出長にバラツキができる
と、リターンベンドパイプ７を挿入したときにリターン
ベンドパイプ７が傾き、また３次フレア１６にろう材を
入れてろう付けする際に、加熱バーナの高さは一定であ
るため、高さのバラツキによって加熱のバラツキが生
じ、ろう付け不良が発生し、ガスリークの原因となると
いう問題がある。

【００１３】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、第１の目的は、パイプの長さを一定に揃え、リ
ターンベンドパイプを真っ直ぐに挿入することができ、
またフレア加工不良を防止できるとともに、ろう付けが
均一にできる拡管方法およびその装置を提供することに
ある。

【００１４】第２の目的は、パイプの拡管とともに、パ
イプの端部にフレア加工ができ、生産性の向上を図るこ
とができる拡管方法およびその装置を提供することにあ
る。第３の目的は、パイプの長さを一定に揃えるための
加圧が拡管と同調して行え、パイプに無理な力が加わる
ことなく、パイプの変形を防止できる拡管方法およびそ
の装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明は前記目的を達
成するために、請求項１は、積層された複数枚のフィン
と、このフィンを貫通するパイプからなる熱交換器の前
記パイプの端部から拡管ポンチを挿入してパイプを拡管
する拡管方法において、前記拡管ポンチを挿入する側の
前記パイプの端面を該パイプの軸方向に加圧しながら前
記拡管ポンチを挿入して拡管することを特徴とする。

【００１６】請求項２は、積層された複数枚のフィン
と、このフィンを貫通するパイプからなる熱交換器の前
記パイプの端部から拡管ポンチを挿入してパイプを拡管
する拡管方法において、前記拡管ポンチを挿入する側の
前記パイプの端面をフレア加工部によって該パイプの軸
方向に加圧しながら前記拡管ポンチを挿入して拡管する
と共に、前記フレア加工部によって前記パイプの端部に
フレア加工することを特徴とする。

【００１７】請求項３は、前記パイプの端面を加圧する
手段は、サーボモータによって駆動される加圧ポンチで
あることを特徴とする。請求項４は、前記パイプの端面
を加圧する手段は、油圧シリンダによって駆動される加
圧ポンチであることを特徴とする。

【００１８】請求項５は、前記パイプの端面を加圧する
手段は、ウェイトの重力によって駆動される加圧ポンチ
であることを特徴とする。請求項６は、積層された複数
枚のフィンと、このフィンを貫通するパイプからなる熱
交換器の前記パイプを拡管する拡管装置において、前記
パイプの端部から該パイプの内部に挿入される拡管ポン
チと、前記拡管ポンチを挿入する側の前記パイプの端面
に当接する加圧ポンチと、前記拡管ポンチおよび加圧ポ
ンチを同調して前進させ、前記パイプの端面を該パイプ
の軸方向に加圧しながら前記拡管ポンチを挿入して拡管
する加圧駆動機構とを具備したことを特徴とする。

【００１９】請求項７は、前記加圧ポンチは、フレア加
工部であることを特徴とする。請求項８は、前記加圧駆
動機構は、サーボモータであることを特徴とする。この
発明においては、すべてのパイプの長さが一定に揃えら
れることにより、リターンベンドパイプを無理なく真っ
直ぐに挿入することができ、またフレア加工時にフレア
加工部が浅く挿入されたり、深く挿入され過ぎたりする
ことはなく、一定の形状のフレアが成形でき、ろう付け
時の加熱バラツキを防止できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１および図２は第１の実施形
態を示し、従来と同一構成部分は同一番号を付して説明
を省略する。図１は拡管装置の全体構成を示し、図２は
パイプの拡管状態の様子を示す。

【００２１】図１に示す２１は加圧駆動機構であり、上
向きコ字型の昇降枠２２が設けられている。この昇降枠
２２の左右の両支柱２３には左右一対の第１のスクリュ
ーロッド２４の下端部と螺合する螺合部２５が設けられ
ており、第１のスクリューロッド２４の上端部はベベル
ギャを内蔵した第１のギャボックス２６に連動してい
る。

【００２２】左右一対の第１のギャボックス２６は連結
軸２７によって連結されており、この連結軸２７の一端
部には第１のサーボモータ２８が直結されている。そし
て、第１のサーボモータ２８の回転力は連結軸２７を介
して左右一対の第１のギャボックス２６に伝達され、第
１のギャボックス２６を介して左右一対の第１のスクリ
ューロッド２４に伝達されるようになっている。したが
って、第１のスクリューロッド２４の正逆回転によって
これと螺合する螺合部２５を介して昇降枠２２を昇降で
きるようになっている。

【００２３】前記昇降枠２２の両支柱２３間には左右一
対の第２のスクリューロッド２９が第１のスクリューロ
ッド２４と平行に設けられている。左右一対の第２のス
クリューロッド２９には昇降板３０に設けられた螺合部
３１が螺合しており、昇降板３０は水平状態に支持され
ている。

【００２４】左右一対の第２のスクリューロッド２９の
上端部はベベルギャを内蔵した第２のギャボックス３２
に連動している。左右一対の第２のギャボックス３２は
連結軸３３によって連結されており、この連結軸３３の
中間部にはベベルギャを内蔵した第３のギャボックス３
４を介して駆動軸３５と連動しており、この駆動軸３５
の一端部には第２のサーボモータ３６が直結されてい
る。

【００２５】そして、第２のサーボモータ３６の回転力
は駆動軸３５を介して第３のギャボックス３４に伝達さ
れ、さらに連結軸３３を介して左右一対の第２のギャボ
ックス３２に伝達されるようになっている。さらに、第
２のギャボックス３２を介して左右一対の第２のスクリ
ューロッド２９に伝達されるようになっている。したが
って、第２のスクリューロッド２９の正逆回転によって
これと螺合する螺合部３１を介して昇降板３０を昇降で
きるようになっている。

【００２６】昇降板３０にはＵ字状パイプ６に挿入され
るマンドレル１０の基端部が固定されており、この先端
部には拡管ポンチ１１が設けられている。マンドレル１
０は前記昇降枠２２に穿設されたガイド孔３７にスライ
ド自在に挿通しており、マンドレル１０を垂直方向に昇
降するように規制されている。

【００２７】また、昇降枠２２の下面で、しかもガイド
孔３７の周縁部に位置する部分には円筒状の加圧ポンチ
３８が下方に突出して設けられ、この加圧ポンチ３８は
前記マンドレル１０が嵌合し、その下端面がＵ字状パイ
プ６の開口部６ａの端面に当接している。なお、図１お
よび図２においては、１本のＵ字状パイプ６のストレー
ト部分を拡管する様子を示しているが、熱交換器１のＵ
字状パイプ６のストレート部分の本数に対応するマンド
レル１０が昇降板３０に並設されており、拡管は複数本
同時に行われる。

【００２８】次に、前述のように構成された拡管装置の
作用について説明する。まず、加圧駆動機構２１の第１
のサーボモータ２８と第２のサーボモータ３６が同時に
駆動され、第１のサーボモータ２８の回転力は連結軸２
７を介して左右一対の第１のギャボックス２６に伝達さ
れ、第１のギャボックス２６を介して左右一対の第１の
スクリューロッド２４に伝達される。

【００２９】したがって、第１のスクリューロッド２４
の回転によってこれと螺合する螺合部２５を介して昇降
枠２２が下降し、昇降枠２２に設けられた加圧ポンチ３
８がＵ字状パイプ６の開口部６ａの端面を軸方向に加圧
する。また、第２のサーボモータ３６の回転力は駆動軸
３５を介して第３のギャボックス３４に伝達され、さら
に連結軸３３を介して左右一対の第２のギャボックス３
２に伝達される。

【００３０】さらに、第２のギャボックス３２を介して
左右一対の第２のスクリューロッド２９に伝達されるた
め、第２のスクリューロッド２９の回転によってこれと
螺合する螺合部３１を介して昇降板３０が下降する。昇
降板３０の下降によってマンドレル１０が前進（下降）
し、Ｕ字状パイプ６の開口部６ａから拡管ポンチ１１が
挿入され、マンドレル１０の前進に伴ってＵ字状パイプ
６のストレート部分が拡管されてフィン３の貫通孔４に
密着される。

【００３１】したがって、Ｕ字状パイプ６の拡管ポンチ
１１を挿入する側の前記パイプ６の端面を軸方向に加圧
しながら拡管ポンチ１１によって拡管することができ、
拡管によってＵ字状パイプ６のストレート部分が軸方向
に縮むが、その縮み量に追従して加圧ポンチ３８が前進
するため、複数本のＵ字状パイプ６のうち、最も短い
（端板２から突出するパイプの突出量）ものを基準とし
て他のパイプの高さを一定に揃えることができる。

【００３２】このようにしてＵ字状パイプ６のストレー
ト部分の拡管が終了するとともに、開口部６ａの高さが
一定に揃えられると、第１のサーボモータ２８および第
２のサーボモータ３６が逆転し、昇降枠２２が上昇して
加圧ポンチ２２が開口部６ａから離れるとともに、昇降
板３０も上昇してマンドレル１０がＵ字状パイプ６のス
トレート部分から抜去される。

【００３３】拡管が終了したＵ字状パイプ６の開口部６
ａの高さは一定に揃えられることによって、後工程のフ
レア加工時において、従来と同様に、開口部６ａはさら
に大径に拡管されて２次フレア１５が形成され、続いて
３次フレア１６が形成されるが、このフレア加工時にフ
レア加工部が浅く挿入されたり、深く挿入され過ぎたり
することはなく、一定の形状のフレアが成形でき、ろう
付け時の加熱バラツキを防止できる。

【００３４】図３は第２の実施形態を示し、第１の実施
形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略す
る。本実施形態においては、マンドレル１０の基端部に
加圧ポンチ機能を持ったフレア加工部４０を軸方向にス
ライド自在に嵌合したものである。このフレア加工部４
０はマンドレル１０より大径の２次フレア加工部４１と
さらに大径の３次フレア加工部４２とを備えており、２
次フレア加工部４１の先端面はＵ字状パイプ６の開口部
６ａの端面に当接して軸方向に加圧できるようになって
いる。

【００３５】したがって、本実施形態によれば、第１の
実施形態と同様に昇降枠２２および昇降板３０の下降に
よって拡管時にはマンドレル１０と一体的にフレア加工
部４０が下降してＵ字状パイプ６の開口部６ａの端面を
フレア加工部４０によって加圧しながら拡管ポンチ１１
によって拡管することができる。そして、Ｕ字状パイプ
６のストレート部分の拡管が終了した後、昇降枠２２に
よってフレア加工部４０のみをさらに下降することによ
り、開口部６ａは２次フレア加工部４１によって大径に
拡管されて２次フレア１５が形成され、続いて３次フレ
ア加工部４２によってさらに大径に拡管されて３次フレ
ア１６が形成される。

【００３６】したがって、Ｕ字状パイプ６の開口部６ａ
の高さをフレア加工部４０によって加圧して揃えること
ができるとともに、そのフレア加工部４０によって開口
部６ａに２次フレア１５および３次フレア１６を成形す
ることができる。

【００３７】なお、前記実施形態によれば、加圧駆動機
構にサーボモータを設けてマンドレル、加圧ポンチおよ
びフレア加工部を昇降するようにしたが、サーボモータ
に限らず、油圧シリンダあるいはウェイトの重力を利用
して加圧するようにしてもよい。

【００３８】また、熱交換器のＵ字状パイプを垂直状態
に支持して開口部を上向きとし、上方から下降するマン
ドレルによって拡管するようにしたが、Ｕ字状パイプを
下向き、あるいは横向きに支持しても拡管することがで
きる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１によれば、パイプの長さを一定に揃えることができる
ため、リターンベンドパイプを真っ直ぐに挿入すること
ができ、またフレア加工不良を防止できるとともに、ろ
う付けが均一にできるという効果がある。

【００４０】請求項２によれば、パイプの拡管ととも
に、パイプの端部にフレア加工ができ、生産性の向上を
図ることができるという効果がある。請求項３〜５によ
れば、構造的に簡単でありながら、加圧が拡管と同調し
て行え、パイプに無理な力が加わることなく、パイプの
変形を防止できるという効果がある。

【００４１】請求項６〜８によれば、パイプの長さを一
定に揃え、リターンベンドパイプを真っ直ぐに挿入する
ことができ、またフレア加工不良を防止できる拡管装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態の拡管装置の全体構
成を示す概略的正面図。

【図２】同実施形態の拡管状態を示す縦断正面図。

【図３】この発明の第２の実施形態の拡管状態を示す縦
断正面図。

【図４】一般的な熱交換器を示し、（ａ）は全体の斜視
図、（ｂ）はリターンベンドパイプ部分の斜視図。

【図５】従来の拡管装置における拡管状態を示す縦断正
面図。

【符号の説明】

１…熱交換器 ３…フィン ６…Ｕ字状パイプ １０…マンドレル １１…拡管ポンチ ２１…加圧駆動機構 ２８，３６…サーボモータ ３８…加圧ポンチ ４０…フレア加工部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積層された複数枚のフィンと、このフィ
   ンを貫通するパイプからなる熱交換器の前記パイプの端
   部から拡管ポンチを挿入してパイプを拡管する拡管方法
   において、 前記拡管ポンチを挿入する側の前記パイプの端面を該パ
   イプの軸方向に加圧しながら前記拡管ポンチを挿入して
   拡管することを特徴とする拡管方法。
2. 【請求項２】 積層された複数枚のフィンと、このフィ
   ンを貫通するパイプからなる熱交換器の前記パイプの端
   部から拡管ポンチを挿入してパイプを拡管する拡管方法
   において、 前記拡管ポンチを挿入する側の前記パイプの端面をフレ
   ア加工部によって該パイプの軸方向に加圧しながら前記
   拡管ポンチを挿入して拡管すると共に、前記フレア加工
   部によって前記パイプの端部にフレア加工することを特
   徴とする拡管方法。
3. 【請求項３】 前記パイプの端面を加圧する手段は、サ
   ーボモータによって駆動される加圧ポンチであることを
   特徴とする請求項１または２記載の拡管方法。
4. 【請求項４】 前記パイプの端面を加圧する手段は、油
   圧シリンダによって駆動される加圧ポンチであることを
   特徴とする請求項１または２記載の拡管方法。
5. 【請求項５】 前記パイプの端面を加圧する手段は、ウ
   ェイトの重力によって駆動される加圧ポンチであること
   を特徴とする請求項１または２記載の拡管方法。
6. 【請求項６】 積層された複数枚のフィンと、このフィ
   ンを貫通するパイプからなる熱交換器の前記パイプを拡
   管する拡管装置において、 前記パイプの端部から該パイプの内部に挿入される拡管
   ポンチと、 前記拡管ポンチを挿入する側の前記パイプの端面に当接
   する加圧ポンチと、 前記拡管ポンチおよび加圧ポンチを同調して前進させ、
   前記パイプの端面を該パイプの軸方向に加圧しながら前
   記拡管ポンチを挿入して拡管する加圧駆動機構と、 を具備したことを特徴とする拡管装置。
7. 【請求項７】 前記加圧ポンチは、フレア加工部である
   ことを特徴とする請求項６記載の拡管装置。
8. 【請求項８】 前記加圧駆動機構は、サーボモータであ
   ることを特徴とする請求項６記載の拡管装置。