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JP7636050B2 - Tube expansion tool and tube expansion method - Google Patents
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JP7636050B2 - Tube expansion tool and tube expansion method - Google Patents

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Description

本発明は、熱交換チューブの拡管に用いられる拡管治具及び拡管方法に関するものである。 The present invention relates to a tube expansion tool and method used to expand heat exchanger tubes.

家庭用のルームクーラー等に使用されている熱交換器を製造する際に、複数枚の放熱フィンが積層されたフィン層を貫通する銅製の熱交換チューブを拡管して、放熱フィンと熱交換チューブとを一体化する拡管治具が用いられている。拡管治具を用いた熱交換チューブの拡管の際に、拡管に伴って発生する熱交換チューブの長手方向の収縮に因るフィン同士が密着するアベック現象が発生することがある。
最近では、省エネルギー等のために熱交換器の熱特性の向上と熱交換器の軽量化を図るべく、銅製の熱交換チューブの薄肉化が要請されている。薄肉化された銅製の熱交換チューブに拡管を施すと、通常厚の熱交換チューブを拡管した場合に比較して、長手方向の収縮が大きくなる。また、熱交換器の軽量化には、銅製の熱交換チューブに代えて、アルミニウム製の熱交換チューブを用いたい。しかし、アルミニウムは銅よりも熱伝導率が低いことから、アルミニウム製の熱交換チューブの熱特性を向上すべく、更なる薄肉化が要請されている。
When manufacturing heat exchangers used in home room coolers, etc., a tube expansion tool is used to expand a copper heat exchange tube that penetrates a fin layer in which multiple heat dissipation fins are stacked, and to integrate the heat dissipation fins and the heat exchange tube. When expanding the heat exchange tube using the tube expansion tool, the avec phenomenon, in which the fins stick to each other, may occur due to the longitudinal shrinkage of the heat exchange tube that occurs with the tube expansion.
Recently, in order to improve the thermal properties of heat exchangers and reduce their weight for energy saving and other reasons, there has been a demand for thinner copper heat exchange tubes. When thin-walled copper heat exchange tubes are expanded, they shrink more in the longitudinal direction than when normal-thickness heat exchange tubes are expanded. In addition, to reduce the weight of heat exchangers, it is desirable to use aluminum heat exchange tubes instead of copper heat exchange tubes. However, since aluminum has a lower thermal conductivity than copper, there is a demand for further thinning in order to improve the thermal properties of aluminum heat exchange tubes.

このように薄肉化された熱交換チューブの拡管の際に、拡管による熱交換チューブの収縮は、フィン層の最上プレートから突出している熱交換チューブの上端部及び最下プレートから突出している熱交換チューブの下端部を把持して拡管を施すことで防止可能であるが、熱交換チューブの下端部は拡管が施されない部分であるからレシバー等の把持治具により簡単に把持できる。しかし、拡管が施される熱交換チューブの先端部を把持して拡管を施すことは困難である。このような熱交換チューブの先端部を把持して拡管を施すことができる拡管治具が下記特許文献1に提案されている。 When expanding the thinned heat exchange tube in this way, shrinkage of the heat exchange tube due to expansion can be prevented by grasping and expanding the upper end of the heat exchange tube protruding from the top plate of the fin layer and the lower end of the heat exchange tube protruding from the bottom plate. However, since the lower end of the heat exchange tube is not expanded, it can be easily grasped with a grasping tool such as a receiver. However, it is difficult to grasp and expand the tip of the heat exchange tube that is to be expanded. An expansion tool that can grasp the tip of such a heat exchange tube and expand it is proposed in the following Patent Document 1.

特許文献1には、所定間隔を空けて積層された複数の伝熱フィンの挿通孔に挿通された状態の複数の伝熱管の軸方向の一端部を掴持する掴持部と、前記伝熱管の軸方向に移動することによって前記掴持部の周囲を覆う第1状態と前記掴持部の周囲を覆わない第2状態とが切り換わる移動部と、を有する伝熱管固定装置と前記伝熱管の軸方向の一端部側から前記伝熱管内に挿入されるマンドレルを有するマンドレル装置と、を備え、前記移動部は、ガイド孔が形成された板状部材であり、前記第1状態は、前記ガイド孔の内面が前記掴持部の周囲を覆う位置まで移動する状態であり、前記第2状態は、前記ガイド孔の内面が前記掴持部の周囲を覆わない位置まで移動する状態であり、前記移動部が前記第1状態にある状態で、前記マンドレルを前記伝熱管内に挿入して前記伝熱管を拡管することで、前記掴持部が前記伝熱管を軸方向に動かないように固定するとともに、前記伝熱フィンと前記伝熱管とを固定する伝熱管拡管装置が提案されている。この把持部が設けられた部材は、筒状体の先端部が分割されて形成された複数の掴持片が、その途中で筒状体の外方に放射状に湾曲され、掴持片間に先端方向に徐々に拡幅された扇状スリットが先端面に開口されているコレットチャックであって、把持片が把持部である。 Patent Document 1 describes a heat transfer tube fixing device having a gripping part that grips one axial end of a plurality of heat transfer tubes that are inserted into the insertion holes of a plurality of heat transfer fins that are stacked at a predetermined interval, and a moving part that moves in the axial direction of the heat transfer tube to switch between a first state in which the gripping part is covered and a second state in which the gripping part is not covered, and a mandrel device having a mandrel that is inserted into the heat transfer tube from one axial end side of the heat transfer tube, the moving part being a plate-shaped A heat transfer tube expanding device has been proposed, in which the mandrel is inserted into the heat transfer tube to expand the heat transfer tube while the moving part is in the first state, the gripping part fixes the heat transfer tube so that it does not move in the axial direction, and the heat transfer fin and the heat transfer tube are fixed. The member provided with the gripping part is a collet chuck in which the tip of a cylindrical body is divided into a plurality of gripping pieces, which are curved radially outward from the cylindrical body along the way, and a fan-shaped slit is opened on the tip surface between the gripping pieces, which gradually widen in the tip direction, and the gripping pieces are the gripping part.

この伝熱管拡管装置によれば、一枚の板状部材により多数の伝熱管(熱交換チューブという)の先端部を同時に掴持して拡管を実施できる。しかし、ルームクーラー等は、近年、多品種少量生産に移行しており、その熱交換器のフィン層に挿通される熱交換チューブの配列や配置密度等も頻繁に変更されている。このような熱交換チューブの配列や配置密度等が変更される都度、変更される熱交換チューブの配列や密度等に適合する板状部材に変更しなければならず煩雑な交換作業を要する。
特許文献1で提案された一枚の板状部材により多数の熱交換チューブの先端部を同時に掴持して拡管を施す拡管治具に対して、熱交換器に用いられる熱交換チューブ毎に先端部を掴持して拡管を実施できる拡管治具が下記特許文献2及び下記特許文献3に提案されている。
According to this heat transfer tube expanding device, a single plate-like member can simultaneously grip and expand the tips of many heat transfer tubes (referred to as heat exchange tubes). However, in recent years, room coolers and the like have been shifting to high-mix low-volume production, and the arrangement and arrangement density of the heat exchange tubes inserted into the fin layers of the heat exchanger are frequently changed. Every time the arrangement and arrangement density of the heat exchange tubes are changed, the plate-like member must be changed to one that matches the arrangement and density of the changed heat exchange tubes, which requires a complicated replacement work.
In contrast to the tube expansion tool proposed in Patent Document 1, which uses a single plate-shaped member to simultaneously grip and expand the tip ends of multiple heat exchange tubes, Patent Documents 2 and 3 listed below propose tube expansion tools that can grip and expand the tip end of each heat exchange tube used in a heat exchanger.

特許文献2に提案された拡管治具の一例の概略図を図9に示す。図9に示す拡管治具100が拡管する対象は、複数枚の所定高さのカラー付き透孔が形成された放熱フィン102が積層されたフィン層内のカラー付き透孔に挿通され、先端部104aがフィン層の最上プレート106から突出している熱交換チューブ104である。
尚、フィン層の最下プレートから突出している熱交換チューブ104の下端部は、レシバー等の把持治具(図示せず)により把持されている。
A schematic diagram of an example of the tube expansion tool proposed in Patent Document 2 is shown in Fig. 9. The target to be expanded by the tube expansion tool 100 shown in Fig. 9 is a heat exchange tube 104 that is inserted into a collared through-hole in a fin layer in which a plurality of heat dissipation fins 102 having collared through-holes of a predetermined height are stacked, and a tip portion 104a of the heat exchange tube 104 protrudes from a top plate 106 of the fin layer.
The lower ends of the heat exchange tubes 104 protruding from the bottom plate of the fin layer are held by a holding jig (not shown) such as a receiver.

この拡管治具100は、熱交換チューブ104を拡管して放熱フィン102の各々と一体化する拡管ビレット108aが先端に装着され、後端が拡管ビレット108aを熱交換チューブ104に挿脱する方向に移動可能に設けられた圧入手段(図示せず)に接続されているマンドレル108bとを具備する拡管マンドレル108と、拡管マンドレル108に摺動自在に外挿された筒状体112aであって、筒状体112aの先端部が分割されて形成された複数の掴持片112bが、その途中で筒状体112aの外方に放射状に湾曲され、掴持片112b,112bの間に形成されたスリット112cは、その筒状体112aの後端側に所定長の細幅スリット部112を残留させつつ、先端方向に徐々に拡幅された扇状スリット部に形成され、掴持片112bの内壁面に形成された筒状体112aの内方に突出する突出部112dに対応する部分の外面が傾斜面112eに形成されている掴持体112と、掴持体112の長手方向に摺動可能に外挿された筒体114とで構成されている。 This tube expansion tool 100 is an expansion mandrel 108 having a mandrel 108b at the front end of which is attached an expansion billet 108a that expands the heat exchange tube 104 and integrates it with each of the heat dissipation fins 102, and a rear end of which is connected to a pressing means (not shown) that is provided so as to be movable in the direction of inserting and removing the expansion billet 108a into and from the heat exchange tube 104, and a cylindrical body 112a that is slidably inserted onto the expansion mandrel 108, and multiple gripping pieces 112b that are formed by dividing the tip of the cylindrical body 112a are inserted in the middle of the tube 104. The slit 112c formed between the gripping pieces 112b, 112b is curved radially outward from the cylindrical body 112a, and is formed into a fan-shaped slit section that gradually widens toward the tip while leaving a narrow slit section 112 of a certain length at the rear end of the cylindrical body 112a. The gripping body 112 has an inclined surface 112e on the outer surface of the part corresponding to the protrusion 112d that protrudes inward from the cylindrical body 112a formed on the inner wall surface of the gripping piece 112b, and is composed of a cylindrical body 114 that is inserted outside the gripping body 112 so as to be slidable in the longitudinal direction.

図9に示す拡管治具100を用いた熱交換チューブ104を拡管する拡管方法は、図10(a)に示す最上プレート106から突出する熱交換チューブ104の先端部104aの上方に位置する掴持体112を、図10(b)に示すように、その先端面が最上プレート106に当接するように降下し、熱交換チューブ104の先端部104aを掴持体112の複数の掴持片112bで囲む。次いで、図10(c)に示すように拡管マンドレル108を降下して熱交換チューブ104の先端部104aを含む部分を拡管ビレット108aにより拡管して拡管部104bとし、拡管マンドレル108の降下を停止する。拡管された拡管部104bと最上プレート106とは一体化される。更に、図10(d)に示すように、筒体114を掴持体112に沿って降下し、その先端部が掴持体112の傾斜面112eに乗り上げて、スリット112cの扇状スリット部を残留していた細幅スリット部と略同一幅に減幅する。その際に、掴持片112bの内壁面の突出部112dにより、拡管部104bを押圧して縮径したかしめ部104cを形成する。突出部112dとかしめ部104cとは、拡管マンドレル108の降下を再開して熱交換チューブ104のフィン層から突出する下端部に至るまで熱交換チューブ104を拡管する際に、熱交換チューブ104の把持部となり、熱交換チューブ104の下端部を把持するレシバー等の把持治具と共に熱交換チューブ104の拡管による収縮を防止できる。 In the method of expanding the heat exchange tube 104 using the expansion tool 100 shown in FIG. 9, the gripper 112 located above the tip 104a of the heat exchange tube 104 protruding from the top plate 106 shown in FIG. 10(a) is lowered so that its tip surface abuts against the top plate 106 as shown in FIG. 10(b), and the tip 104a of the heat exchange tube 104 is surrounded by the multiple gripping pieces 112b of the gripper 112. Next, as shown in FIG. 10(c), the expansion mandrel 108 is lowered to expand the part including the tip 104a of the heat exchange tube 104 with the expansion billet 108a to form the expanded part 104b, and the descent of the expansion mandrel 108 is stopped. The expanded expanded part 104b and the top plate 106 are integrated. Furthermore, as shown in FIG. 10(d), the cylindrical body 114 is lowered along the gripping body 112, and its tip portion rides on the inclined surface 112e of the gripping body 112, reducing the width of the fan-shaped slit portion of the slit 112c to approximately the same width as the remaining narrow slit portion. At that time, the protruding portion 112d on the inner wall surface of the gripping piece 112b presses the expanding portion 104b to form a crimped portion 104c with a reduced diameter. The protruding portion 112d and the crimped portion 104c become the gripping portion of the heat exchange tube 104 when the descent of the tube expansion mandrel 108 is resumed to expand the heat exchange tube 104 to the lower end protruding from the fin layer of the heat exchange tube 104, and together with a gripping tool such as a receiver that grips the lower end of the heat exchange tube 104, it is possible to prevent the heat exchange tube 104 from shrinking due to tube expansion.

特許文献3に提案された拡管治具の一例の概略図を図11(a)に示す。図11(a)の拡管治具200が拡管する対象は、特許文献2の拡管治具100と同様に、複数枚の所定高さのカラー付き透孔が形成された放熱フィン202が積層されたフィン層内のカラー付き透孔に挿通され、先端部204aがフィン層の最上プレート206から突出している熱交換チューブ204である。このフィン層の最下プレートから突出している熱交換チューブ204の下端部は、レシバー等の把持治具(図示せず)により把持されている。 A schematic diagram of an example of the tube expansion tool proposed in Patent Document 3 is shown in FIG. 11(a). The object to be expanded by the tube expansion tool 200 in FIG. 11(a) is, like the tube expansion tool 100 in Patent Document 2, a heat exchange tube 204 that is inserted into a collared through hole in a fin layer in which heat dissipation fins 202 having a plurality of collared through holes of a predetermined height are stacked, and whose tip 204a protrudes from the top plate 206 of the fin layer. The lower end of the heat exchange tube 204 protruding from the bottom plate of the fin layer is held by a holding tool (not shown) such as a receiver.

拡管治具200は、フィン層を貫通し最上プレート206から突出している熱交換チューブ204の先端部204aから挿入した、拡管ビレット208aの最大外径となる外周面と熱交換チューブ204の内壁面とを直接接触して、熱交換チューブ204を拡管し放熱フィン202と一体化するものである。この拡管治具200は、締め付け力によって縮径可能であって、先端部の内壁面212dが他部の内壁面よりも内方に張り出して厚肉部212bに形成されているチャックスリーブ212aと、チャックスリーブ212aを締め付ける方向又は締め付けを開放する方向に、チャックスリーブ212aの外周面に沿って摺動可能に設けられたクランプブッシュ214とを備え、チャックスリーブ212aの厚肉部212bの内壁面には、凹溝212cが形成されている。更に、チャックスリーブ212a内には、拡管された熱交換チューブ204の拡管部の先端部内に挿入されるガイド部216aが先端部に形成され、中途部に拡管部の先端部を更に拡管してフレア部を形成するフレア形成部が中途部に形成されたフレアポンチ216が、拡管ビレット208aが先端に装着されたマンドレル208bに沿って上下方向に摺動可能に装着されている。 The tube expansion tool 200 is inserted from the tip 204a of the heat exchange tube 204 that penetrates the fin layer and protrudes from the top plate 206, and directly contacts the outer peripheral surface of the expansion billet 208a, which is the maximum outer diameter, with the inner wall surface of the heat exchange tube 204, expanding the heat exchange tube 204 and integrating it with the heat dissipation fin 202. This tube expansion tool 200 is capable of reducing its diameter by tightening force, and is equipped with a chuck sleeve 212a in which the inner wall surface 212d of the tip protrudes inward more than the inner wall surface of the other parts and is formed in a thick portion 212b, and a clamp bush 214 that is slidably provided along the outer peripheral surface of the chuck sleeve 212a in the direction of tightening or releasing the tightening of the chuck sleeve 212a, and a recessed groove 212c is formed on the inner wall surface of the thick portion 212b of the chuck sleeve 212a. Furthermore, within the chuck sleeve 212a, a guide portion 216a is formed at the tip to be inserted into the tip of the expanded heat exchange tube 204, and a flare punch 216 is formed in the middle to further expand the tip of the expanded tube to form a flare portion. The flare punch 216 is mounted so as to be slidable in the vertical direction along a mandrel 208b, the tip of which is fitted with an expansion billet 208a.

図11(a)に示す拡管治具200を用いて、図11(b)に示すように熱交換チューブ204を拡管する際には、先ず、後端部が把持治具(図示せず)により把持された熱交換チューブ204がフィン層を貫通してから突出する先端部204aを、チャックスリーブ212aの先端部に形成された厚肉部212b内に挿入し、クランプブッシュ214を降下して、厚肉部212bを含むチャックスリーブ212aを締め付ける。このとき、チャックスリーブ212aの厚肉部212bも縮径されて、熱交換チューブ204の先端部204aを拡管ビレット208aとの軸芯が一致する方向に位置調整される。この際の熱交換チューブ204の先端部204aはチャックスリーブ212aの厚肉部212bで把持されておらず、チャックスリーブ212aの先端面で最上プレート206を押圧することにより、最上プレート206から突出する熱交換チューブ204の先端部204aの長さを調整可能である。
次いで、拡管ビレット208aを熱交換チューブ204の先端部204aに挿入して拡管し、拡管部204bの外周面をチャックスリーブ212aの厚肉部212bの内壁面212dに押し付けて生じる把持力により把持した後、拡管ビレット208aの熱交換チューブ204への挿入を一旦停止し、拡管部204b内にフレアポンチ216のガイド部216aを挿入する。このガイド部216aの挿入により、拡管ビレット208aの通過後に、拡管部204bのスプリングバック現象による縮径に起因して発生する把持力の低下を防止する。
更に、拡管ビレット208aを熱交換チューブ204の後端部側の方向への挿入を再開して拡管し、熱交換チューブ204と放熱フィン202とを一体化する。
その後、熱交換チューブ204の拡管が終了した後、クランプブッシュ214を上昇してチャックスリーブ212aの厚肉部212bよる熱交換チューブの拡管部204bの把持を解除し、更に、チャックスリーブ212aを上昇してから、フレアポンチ216をマンドレル208bに沿って降下して拡管部204bの先端部にフレア部を形成した後、拡管ビレット208aを拡管された熱交換チューブ204から引き抜く。
When expanding the heat exchange tube 204 as shown in Fig. 11(b) using the tube expansion tool 200 shown in Fig. 11(a), first, the tip 204a of the heat exchange tube 204, whose rear end is held by a holding tool (not shown), which protrudes after penetrating the fin layer, is inserted into the thick part 212b formed at the tip of the chuck sleeve 212a, and the clamp bush 214 is lowered to tighten the chuck sleeve 212a including the thick part 212b. At this time, the thick part 212b of the chuck sleeve 212a is also reduced in diameter, and the tip 204a of the heat exchange tube 204 is adjusted in a direction in which the axis of the tube expansion billet 208a coincides with that of the tube expansion billet 208a. At this time, the tip 204a of the heat exchange tube 204 is not gripped by the thick portion 212b of the chuck sleeve 212a, and by pressing the top plate 206 with the tip surface of the chuck sleeve 212a, the length of the tip 204a of the heat exchange tube 204 protruding from the top plate 206 can be adjusted.
Next, the expanded billet 208a is inserted into the tip 204a of the heat exchange tube 204 to expand it, and the outer circumferential surface of the expanded portion 204b is pressed against the inner wall surface 212d of the thick portion 212b of the chuck sleeve 212a to generate a gripping force to grip it, and then the insertion of the expanded billet 208a into the heat exchange tube 204 is temporarily stopped, and the guide portion 216a of the flare punch 216 is inserted into the expanded portion 204b. By inserting this guide portion 216a, a decrease in the gripping force caused by the diameter reduction due to the springback phenomenon of the expanded portion 204b after the passage of the expanded billet 208a is prevented.
Furthermore, the expansion billet 208 a is inserted again in the direction toward the rear end of the heat exchange tube 204 to expand the tube, and the heat exchange tube 204 and the heat dissipation fin 202 are integrated together.
Thereafter, after the expansion of the heat exchange tube 204 is completed, the clamp bush 214 is raised to release the grip of the expanded portion 204b of the heat exchange tube by the thick portion 212b of the chuck sleeve 212a, and the chuck sleeve 212a is further raised, after which the flare punch 216 is lowered along the mandrel 208b to form a flare portion at the tip portion of the expanded portion 204b, and the expansion billet 208a is pulled out of the expanded heat exchange tube 204.

特許第5696745号公報Patent No. 5696745 特許第5870418号公報Patent No. 5870418 特開2010-247190号公報JP 2010-247190 A

前述した特許文献2の拡管治具100によれば、熱交換チューブ104毎にその先端部を把持して、熱交換チューブ104の拡管を実施でき、拡管による熱交換チューブ104の収縮を可及的に防止できる。更に、拡管治具100は、熱交換チューブ104毎に設けられているので、フィン層に挿通される熱交換チューブ104の配列や配置密度等の変更に対し、変更された熱交換チューブ104毎に対応できるので、熱交換チューブ104の配列や配置密度等が頻繁に変更されても迅速に対応できる。
しかし、拡管治具100は、図10(c)に示すように、フィン層の最上プレート106等に未固定の熱交換チューブ104の先端部104aに、拡管マンドレル108を降下して拡管ビレット108aを挿入し拡管している。フィン層の最上プレート106等に未固定の熱交換チューブ104は、最上プレート106から突出する先端部104aが傾斜状態となっていることがある。このように傾斜状態の熱交換チューブ104の先端部104aと拡管マンドレル108との軸芯は不一致であり、拡管マンドレル108を降下して、熱交換チューブ104の先端部104aに拡管ビレット108aを挿入すると、熱交換チューブ104の先端部104aが座屈するおそれがある。例え、熱交換チューブ104の先端部104aと拡管マンドレル108との軸芯が一致していたとしても、未固定状態で熱交換チューブ104の先端部104aを拡管すると、先端部104aに収縮が発生する。
また、熱交換チューブ104の先端部104aを拡管する拡管ビレット108aが所定位置に到達したときに拡管マンドレル108の降下を一旦停止して、掴持体112を降下して拡管部104bにかしめ部104cを形成した後、拡管マンドレル108の降下を再開して拡管ビレット108aによる拡管を再開する。このように拡管ビレット108aが熱交換チューブ104を拡管している際に、拡管マンドレル108の降下の停止・再開を拡管ビレット108aが所定位置に到達したとき実施できるように、拡管マンドレル108の駆動手段を制御することは複雑な制御手段を必要とする。更に、熱交換チューブ104の拡管が終了して拡管ビレット108aを抜き出す際に、加工硬化が生じているかしめ部104cを拡管ビレット108aで再拡管することを要し、熱交換チューブ104の後端部を把持するレシバー等の把持手段に過大な負荷を掛けることになり、レシバー等の把持手段及び/又は熱交換チューブ104の後端部が損傷されるおそれもある。
According to the tube expansion tool 100 of Patent Document 2, the tip of each heat exchange tube 104 can be grasped to expand the heat exchange tube 104, and it is possible to prevent as much as possible the shrinkage of the heat exchange tube 104 due to tube expansion. Furthermore, since the tube expansion tool 100 is provided for each heat exchange tube 104, it is possible to respond to changes in the arrangement and arrangement density of the heat exchange tubes 104 inserted into the fin layer for each changed heat exchange tube 104, and therefore it is possible to quickly respond even if the arrangement and arrangement density of the heat exchange tubes 104 are frequently changed.
However, as shown in Fig. 10C, the tube expansion jig 100 expands the tip 104a of the heat exchange tube 104 that is not fixed to the top plate 106 of the fin layer by lowering the tube expansion mandrel 108 and inserting the tube expansion billet 108a. The tip 104a of the heat exchange tube 104 that is not fixed to the top plate 106 of the fin layer, which protrudes from the top plate 106, may be inclined. The axis of the tip 104a of the heat exchange tube 104 in this inclined state and the axis of the tube expansion mandrel 108 do not coincide, and when the tube expansion mandrel 108 is lowered and the tube expansion billet 108a is inserted into the tip 104a of the heat exchange tube 104, the tip 104a of the heat exchange tube 104 may buckle. Even if the axial center of the tip 104a of the heat exchange tube 104 and the expanding mandrel 108 are aligned, if the tip 104a of the heat exchange tube 104 is expanded in an unfixed state, shrinkage occurs in the tip 104a.
Furthermore, when the expansion billet 108a expanding the tip 104a of the heat exchange tube 104 reaches a predetermined position, the descent of the expansion mandrel 108 is temporarily stopped, the gripping body 112 is lowered to form the crimped portion 104c in the expanded portion 104b, and then the descent of the expansion mandrel 108 is resumed to resume expansion by the expansion billet 108a. In this manner, while the expansion billet 108a is expanding the heat exchange tube 104, controlling the drive means of the expansion mandrel 108 so that the descent of the expansion mandrel 108 can be stopped and resumed when the expansion billet 108a reaches a predetermined position requires a complex control means. Furthermore, when the expansion of the heat exchange tube 104 is completed and the expansion billet 108a is removed, the crimped portion 104c, which has undergone work hardening, must be re-expanded with the expansion billet 108a, which places an excessive load on the gripping means, such as a receiver, that grips the rear end of the heat exchange tube 104, and there is a risk that the gripping means, such as a receiver, and/or the rear end of the heat exchange tube 104 may be damaged.

また、拡管治具100の掴持体112に形成されたスリット112cは、所定長の細幅スリット部を残留させつつ、先端方向に徐々に拡幅された扇状スリット部を形成したものである。このスリット112cは、扇状スリット部のみの拡縮が予定されているものである。細幅スリット部も拡縮すると、拡縮応力が細幅スリット部の後端部115に集中し、後端部115に亀裂が発生するおそれがあるからである。このようなスリット112cが形成された掴持体112を有する拡管治具100を用いた場合、熱交換チューブ104の拡管部104bの外径のバラツキを可及的に小さくすることを要する。しかし、熱交換チューブ104の拡管部104bには、熱交換チューブ104自体の外径等のバラツキに加え拡管でのバラツキも加えられており、このようにバラツキが積層された拡管部104bを掴持体112の複数の掴持片112bにより扇状スリット部が拡縮して把持する際に、扇状スリット部に続く細幅スリット部も拡縮することがあり、細幅スリット部の後端部115に拡縮応力が集中し破損するおそれがある。このことは特許文献1の伝熱管拡管装置に把持部が形成された部材として用いられている、扇状スリットが先端面に開口されているコレットチャックも同様である。 The slit 112c formed in the gripping body 112 of the tube expansion jig 100 is a fan-shaped slit portion that is gradually widened toward the tip while leaving a narrow slit portion of a predetermined length. This slit 112c is intended to expand and contract only the fan-shaped slit portion. If the narrow slit portion is also expanded or contracted, the expansion and contraction stress will be concentrated on the rear end portion 115 of the narrow slit portion, and there is a risk of cracks occurring in the rear end portion 115. When using a tube expansion jig 100 having a gripping body 112 in which such a slit 112c is formed, it is necessary to minimize the variation in the outer diameter of the expanded portion 104b of the heat exchange tube 104. However, in the expanded portion 104b of the heat exchange tube 104, in addition to variations in the outer diameter of the heat exchange tube 104 itself, there is also variation in the expansion, and when the fan-shaped slit portion is expanded and contracted by the multiple gripping pieces 112b of the gripping body 112 to grip the expanded portion 104b with such variations, the narrow slit portion following the fan-shaped slit portion may also expand and contract, and the expansion and contraction stress may concentrate on the rear end portion 115 of the narrow slit portion, causing it to break. This is also the case with the collet chuck with a fan-shaped slit opening at the tip surface, which is used as a member with a gripping portion formed in the heat transfer tube expansion device of Patent Document 1.

特許文献3の拡管治具200によれば、拡管ビレット208aを熱交換チューブ204の先端部204aに挿入する際に、チャックスリーブ212aによって熱交換チューブ204の先端部204aが拡管ビレット208aとの軸芯が一致する方向に位置調整されているから、特許文献2の拡管治具100のように、傾斜状態となっている熱交換チューブ204の先端部204aに拡管ビレット208aを挿入する事態を防止できる。また、拡管終了した熱交換チューブの内壁面は滑面であるから、拡管された熱交換チューブから拡管ビレット208aを簡単に引き抜くことができる。 According to the tube expansion tool 200 of Patent Document 3, when the tube expansion billet 208a is inserted into the tip 204a of the heat exchange tube 204, the tip 204a of the heat exchange tube 204 is adjusted by the chuck sleeve 212a in a direction in which the axis of the tip 204a coincides with that of the tube expansion billet 208a. This prevents the tube expansion tool 100 of Patent Document 2 from inserting the tube expansion billet 208a into the tip 204a of the heat exchange tube 204, which is in an inclined state. In addition, since the inner wall surface of the heat exchange tube after expansion is smooth, the tube expansion billet 208a can be easily pulled out of the expanded heat exchange tube.

拡管治具200でも、拡管治具100と同様に、熱交換チューブ204の先端部204aを拡管したとき、拡管ビレット208aの熱交換チューブ203内の挿入を一旦停止して、拡管部204b内にフレアポンチ216のガイド部216aを挿入した後、拡管ビレット208aの挿入を再開している。このように拡管ビレット208aが熱交換チューブ104を拡管している際に、拡管マンドレル208の降下の停止・再開を拡管ビレット208aが所定位置に到達したとき実施できるように、拡管マンドレル208の駆動手段を制御することは複雑な制御手段を必要とする。
また、拡管治具200は、熱交換チューブ204の拡管部204bのチャックスリーブ212aの厚肉部212bによる把持は、後述するように、拡管ビレット208aの外周面とチャックスリーブ212aの厚肉部212bの内壁面212dとが最小間隙となったとき、拡管ビレット208aの外周面が拡管部204bの外周面をチャックスリーブ212aの内壁面212dに押し付けて生じる把持力によるものである。つまり、拡管ビレット208aによる熱交換チューブ204の拡管は、拡管ビレット208aの進行に伴って管肉を減肉させつつ内径を拡大する操作であって、拡管ビレット208aの外周面とチャックスリーブ212aの内壁面212dとの最小間隙に、管厚が減肉された管厚の拡管部204bであっても、所定厚さの管厚であれば、拡管ビレット208aから所定の押圧力で拡管部204bがチャックスリーブ212aの内壁面212dに押し付けられて所定の把持力が発揮される。このようにチャックスリーブ212aの内壁面212dは、拡管ビレット208aから押圧されるから、拡管ビレット208aの押圧力に対抗できる強度を有していることが必要である。また、拡管を施す「熱交換チューブ204には、通常、管厚及び/又は外径のバラツキを有しており、管厚が薄く及び/又は外径が小径の方向にシフトした拡管ビレット204の拡管では、拡管ビレット208aとチャックスリーブ212aの内壁面212dとの最小間隙に至った、拡管されて減肉された拡管部204bの管厚が所定厚さ未満となって、拡管部204bの把持力が急激に低下するおそれがある。このため、拡管治具200の熱交換チューブ204の管厚及び/又は外径のバラツキに対応できる範囲は狭い。
ところで、チャックスリーブ212aの内壁面212dに形成された凹溝212cは、後述するように、管厚が厚く及び/又は外径が大径の方向にシフトした拡管ビレット204の拡管の際に、拡管ビレット208aの外周面とチャックスリーブ212aの内壁面212dとの最小間隙で生じた拡管部204bの管肉余りの逃げ代であって、チャックスリーブ212aの破損や拡管された熱交換チューブの変形を防止するためのものである。従って、拡管ビレット208aとチャックスリーブ212aとの最小間隙で管肉余りが生じないような管肉厚さ及び/又は外径の熱交換チューブ204の拡管では、凹溝212cは元の空間が保存されており、拡管部204bの把持力は拡管ビレット208aによるチャックスリーブ212aの内壁面212dに対する押圧力のみで生じている。
In the tube expansion jig 200, similarly to the tube expansion jig 100, when the tip portion 204a of the heat exchange tube 204 is expanded, the insertion of the tube expansion billet 208a into the heat exchange tube 203 is temporarily stopped, and the guide portion 216a of the flare punch 216 is inserted into the expanded portion 204b, and then the insertion of the tube expansion billet 208a is resumed. In this manner, while the tube expansion billet 208a is expanding the heat exchange tube 104, it is necessary to control the drive means of the tube expansion mandrel 208 so that the descent of the tube expansion mandrel 208 can be stopped and resumed when the tube expansion billet 208a reaches a predetermined position, which requires a complex control means.
In addition, the expansion jig 200 grips the expansion section 204b of the heat exchange tube 204 by the thick portion 212b of the chuck sleeve 212a due to a gripping force generated when the outer circumferential surface of the expansion billet 208a presses the outer circumferential surface of the expansion section 204b against the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a when the gap between the outer circumferential surface of the expansion billet 208a and the inner wall surface 212d of the thick portion 212b of the chuck sleeve 212a becomes minimum, as described below. In other words, the expansion of the heat exchange tube 204 by the tube expansion billet 208a is an operation of expanding the inner diameter while reducing the tube wall as the tube expansion billet 208a advances, and even if the expanded tube portion 204b has a reduced tube thickness, if the tube thickness is a predetermined thickness, the expanded tube portion 204b is pressed against the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a with a predetermined pressing force from the tube expansion billet 208a to exert a predetermined gripping force in the minimum gap between the outer circumferential surface of the tube expansion billet 208a and the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a. Since the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a is pressed by the tube expansion billet 208a in this way, it is necessary for the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a to have a strength capable of resisting the pressing force of the tube expansion billet 208a. In addition, the heat exchange tube 204 to be expanded usually has variations in tube thickness and/or outer diameter, and when expanding an expansion billet 204 in which the tube thickness is thinner and/or the outer diameter is shifted in the direction of smaller diameter, the tube thickness of the expanded portion 204b which has been expanded and reduced in thickness and reaches the minimum gap between the expansion billet 208a and the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a may become less than a predetermined thickness, and the gripping force of the expanded portion 204b may suddenly decrease. For this reason, the range in which the expansion tool 200 can accommodate variations in the tube thickness and/or outer diameter of the heat exchange tube 204 is narrow.
Incidentally, the groove 212c formed on the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a is a clearance for the excess tube wall of the expanded portion 204b generated in the minimum gap between the outer circumferential surface of the expansion billet 208a and the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a during expansion of the expansion billet 204 whose tube thickness is thick and/or whose outer diameter has shifted in the direction of a larger diameter, as described below, and is intended to prevent damage to the chuck sleeve 212a and deformation of the expanded heat exchange tube. Therefore, in the expansion of the heat exchange tube 204 having a tube thickness and/or outer diameter that does not generate excess tube wall in the minimum gap between the expansion billet 208a and the chuck sleeve 212a, the original space is preserved in the groove 212c, and the gripping force of the expanded portion 204b is generated only by the pressing force of the expansion billet 208a against the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a.

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、スリットが形成されたチャックスリーブを有する拡管治具を用い、フィン層の最上プレート等に未拡管の熱交換チューブの先端部が傾斜状態となっていても、拡管ビレットの軸芯と一致する方向に熱交換チューブの先端部を位置調整して拡管でき、拡管の際に、拡管ビレットの熱交換チューブへの挿入を一旦停止することなく連続挿入して拡管を終了でき、拡管が終了した拡管ビレットを熱交換チューブから抜き出す際に、熱交換チューブの後端部を把持する把持手段及び熱交換チューブの後端部を損傷することなく簡単に抜き出すことが可能であること、管肉厚さ及び/又は外径のバラツキを有する熱交換チューブの先端部をチャックスリーブで簡単に且つ確実に把持できること、及びチャックスリーブのスリットの拡縮に伴う応力を分散できる拡管治具及び拡管方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide an expanding tool and method that uses an expanding tool having a chuck sleeve with a slit formed therein, and can expand the tip of the heat exchange tube in a direction that coincides with the axis of the expanding billet, even if the tip of the unexpanded heat exchange tube is inclined against the top plate of the fin layer, and can insert the expanding billet continuously into the heat exchange tube without stopping the insertion of the billet into the heat exchange tube, and can easily remove the expanded billet from the heat exchange tube without damaging the gripping means for gripping the rear end of the heat exchange tube and the rear end of the heat exchange tube, can easily and reliably grip the tip of a heat exchange tube having variations in tube thickness and/or outer diameter with the chuck sleeve, and can distribute the stress associated with the expansion and contraction of the slit in the chuck sleeve.

前記の目的を達成するためになされた拡管治具は、複数枚の放熱フィンが積層されたフィン層を貫通して、前記フィン層から先端部及び後端部が突出する熱交換チューブを、その長手方向の収縮を防止できるように前記先端部及び前記後端部を把持して拡管し、前記放熱フィンの各々と一体化する拡管治具であって、前記後端部が把持された前記熱交換チューブの先端部から挿入されて、前記熱交換チューブを拡管する拡管ビレットが先端に接続され、後端が前記拡管ビレットを前記熱交換チューブに挿脱する方向に移動可能に設けられた圧入手段に接続されているマンドレルと、前記マンドレルに摺動自在に外挿された筒状体であって、前記熱交換チューブの先端部が挿入される前記筒状体の先端部が分割されて形成された複数の把持片は、その有するバネ力により前記筒状体の外側面方向に弓状に反っており、前記把持片間のスリットが前記筒状体の後端側の周面に開口する内壁が曲面の穴部と前記穴部の横幅よりも幅狭の開口部から前記筒状体の先端方向に徐々に拡幅する扇状スリット部とから成り、且つ前記把持片の内壁面の各々から前記筒状体の内方に突出する凸部としての凸条が形成されているチャックスリーブと、前記チャックスリーブの外周面に沿って摺動自在に外挿され、前記チャックスリーブの前記把持片間の前記スリットの全体を縮幅して前記把持片の各々を筒状に拘束するように、前記把持片の各々を前記バネ力に抗して締め付ける方向に摺動し、又は前記拘束を解除する方向に摺動するスライドスリーブとを具備し、前記凸条の横断面形状が基部から先端方向に徐々に幅狭となる台形状又は三角形状であり、前記凸条の前記把持片の内壁面からの突出長が、前記熱交換チューブの前記先端部が挿入された前記チャックスリーブの前記把持片の各々が前記スライドスリーブの摺動により筒状に拘束されて、前記拡管ビレットとの軸芯が一致する方向に位置調整された前記熱交換チューブの前記先端部に前記拡管ビレットが挿入されて拡管された拡管部分の外周面に、前記拡管部分の内径を縮径することなく前記凸条の各先端部が食い込み、前記熱交換チューブの前記拡管部分を把持する把持部が形成されたとき、前記把持片の各内壁面の前記凸条を除く全面と前記拡管部分の外周面との間に空間部が形成され、且つ前記チャックスリーブによる前記拘束が解除される方向に前記スライドスリーブが摺動したとき、前記把持片の各々が前記バネ力により前記筒状体の外側面方向に弓状に反って、前記凸条の各先端部の前記拡管部分の外周面への食い込みが外れて前記把持部による把持が解除される突出長であることを特徴とするものである。 The tube expansion tool made to achieve the above object is a tube expansion tool that expands a heat exchange tube, which penetrates a fin layer in which a plurality of heat dissipation fins are laminated, and whose front and rear ends protrude from the fin layer by gripping the front and rear ends so as to prevent longitudinal contraction of the tube, and integrates the tube with each of the heat dissipation fins. The tube expansion tool includes a mandrel that is inserted from the front end of the gripped heat exchange tube at its rear end, and to which an expansion billet that expands the heat exchange tube is connected to the front end, and whose rear end is connected to a press-fitting means that is provided so as to be movable in a direction in which the expansion billet is inserted into and removed from the heat exchange tube, and a press-fitting means that is inserted slidably around the mandrel. a chuck sleeve having a ridge formed on the inner wall of the chuck sleeve, the ridge being inserted into the heat exchange tube, and a plurality of gripping pieces formed by dividing the tip of the chuck sleeve into which the tip of the heat exchange tube is inserted are curved in a bow shape toward the outer surface of the chuck sleeve due to their spring force, and slits between the gripping pieces are formed of a hole having a curved inner wall that opens into the circumferential surface of the rear end side of the chuck sleeve, and a fan-shaped slit portion that gradually widens from an opening narrower than the width of the hole toward the tip of the chuck sleeve, and a ridge formed as a protrusion protruding inward from each of the inner wall surfaces of the gripping pieces; and and a slide sleeve which slides each of the gripping pieces against the spring force in a direction to fasten the gripping pieces or in a direction to release the restraint so as to compress the entire slit and restrain each of the gripping pieces into a cylindrical shape, the cross-sectional shape of the convex strip is a trapezoid or a triangle which gradually narrows from the base toward the tip, and the protruding length of the convex strip from the inner wall surface of the gripping pieces is such that each of the gripping pieces of the chuck sleeve into which the tip of the heat exchange tube is inserted is restrained into a cylindrical shape by the sliding of the slide sleeve, and the expanded billet is inserted into the tip of the heat exchange tube which is positioned in a direction to coincide with the axis of the expanded billet. When each tip of the ridges bites into the outer peripheral surface of the expanded portion that has been inserted and expanded without reducing the inner diameter of the expanded portion, and a gripping portion is formed that grips the expanded portion of the heat exchange tube, a space is formed between the entire inner wall surface of each of the gripping pieces, excluding the ridges, and the outer peripheral surface of the expanded portion , and when the slide sleeve slides in the direction in which the restraint by the chuck sleeve is released, each of the gripping pieces bends in a bow shape toward the outer surface of the cylindrical body due to the spring force, so that the tip of each of the ridges disengages from the bite into the outer peripheral surface of the expanded portion and the gripping by the gripping portion is released .

前記チャックスリーブの前記スリットを構成する前記穴部が長穴部であって、前記長穴部の先端部に形成された前記扇状スリット部の開口部が前記長穴部の横幅よりも幅狭であり、前記把持部の拘束が解除されているとき、前記長穴部の横幅が前記開口部方向に徐々に拡幅されていることにより、スリットの拡縮による応力を長孔部の曲面状の内壁面で十分に分散でき好ましい。 The hole constituting the slit of the chuck sleeve is an elongated hole, the opening of the fan-shaped slit formed at the tip of the elongated hole is narrower than the width of the elongated hole, and when the gripping part is released from restraint, the width of the elongated hole gradually expands in the direction of the opening, so that the stress caused by the expansion and contraction of the slit can be sufficiently distributed by the curved inner wall surface of the elongated hole, which is preferable.

前記チャックスリーブの前記把持片の前記凸条が形成された部分が、その外面方向に前記筒状体の他部よりも肉厚の肉厚部に形成されており、前記肉厚部の後端に傾斜面が接続され、前記傾斜面及び前記肉厚部を含む全体が、その有するバネ力により前記筒状体の外側面方向に弓状に反っていることにより、スライドスリーブが肉厚部に乗り上げたとき、把持片の各々を強力に筒状に拘束でき好ましい。
The portion of the gripping piece of the chuck sleeve where the convex rib is formed is formed in a thick section that is thicker in the outer surface direction than the other parts of the cylindrical body , an inclined surface is connected to the rear end of the thick section, and the entire body including the inclined surface and the thick section is bowed in the outer surface direction of the cylindrical body due to its spring force, so that when the slide sleeve rides up on the thick section, each of the gripping pieces can be strongly restrained into a cylindrical shape, which is preferable.

前記スライドスリーブにより前記把持片の各々が筒状に拘束されたとき、前記凸条から成る環状凸条が形成されることにより、熱交換チューブの先端部の拡管部分の外周面に環状凸条の先端が環状に食い込み把持を確実とすることができ好ましい。 When each of the gripping pieces is constrained into a cylindrical shape by the sliding sleeve, an annular ridge is formed from the ridges, and the tip of the annular ridge bites into the outer peripheral surface of the expanded portion at the tip of the heat exchange tube in an annular shape, which is preferable because it ensures a secure grip.

前記環状凸条が複数本形成されていることにより、熱交換チューブの先端部の拡管部分の外周面に複数本の環状凸条の先端が食い込み把持を更に確実とすることができ好ましい。 By forming multiple annular ridges, the tips of the multiple annular ridges can be inserted into the outer peripheral surface of the expanded portion at the tip of the heat exchange tube, which is preferable as it provides a more secure grip.

前記凸条の前記内壁面からの高さが0.5~0.8mmであり、前記凸条の先端部の前記食い込み幅が0.01~0.07mmであることが好ましい。 It is preferable that the height of the ridge from the inner wall surface is 0.5 to 0.8 mm, and the bite width of the tip of the ridge is 0.01 to 0.07 mm .

前記の目的を達成するためになされた拡管方法は、複数枚のフィンが積層されたフィン層を貫通し、先端部及び後端部が前記フィン層から突出する熱交換チューブを、その長手方向の収縮を防止できるように前記後端部が把持された前記熱交換チューブの先端部を上述した拡管治具を用いて把持して拡管し前記フィンの各々と一体化する熱交換チューブの拡管方法であって、前記拡管治具を構成する前記チャックスリーブの先端部を形成する複数の前記把持片内に前記熱交換チューブの先端部を挿入し、前記スライドスリーブを前記チャックスリーブの複数の前記把持片のバネ力に抗して前記把持片の上面側にスライドし、前記スリットの全体を縮幅して筒状に拘束し、前記熱交換チューブを前記拡管ビレットとの軸芯が一致する方向に位置調整した後、前記拡管ビレットを前記熱交換チューブの先端部に挿入して拡管した拡管部分の外周面に、前記拡管部分の内径を縮径することなく前記凸条の先端部を食い込ませ、前記把持片の各内壁面の前記凸条を除く全面と前記拡管部分の外周面との間に空間部が形成された把持部を形成し、引き続き、前記拡管ビレットを停止することなく前記先端部を前記把持部で把持した前記熱交換チューブの拡管を、前記熱交換チューブの後端部側方向に続行することを特徴とするものである。 The tube expansion method achieved to achieve the above object is a method for expanding a heat exchange tube, which penetrates a fin layer in which multiple fins are stacked, and whose leading and trailing ends protrude from the fin layer, by gripping and expanding the leading end of the heat exchange tube, whose trailing end is gripped, with the above-mentioned tube expansion tool so as to prevent longitudinal contraction, and integrating it with each of the fins. The method includes inserting the leading end of the heat exchange tube into the multiple gripping pieces that form the leading end of the chuck sleeve constituting the tube expansion tool, and sliding the slide sleeve against the spring force of the multiple gripping pieces of the chuck sleeve to the upper surface side of the gripping pieces. The method is characterized in that the heat exchange tube is inserted into the tip of the heat exchange tube, the entire slit is narrowed and constrained into a cylindrical shape, the heat exchange tube is adjusted in a direction in which the axis of the heat exchange tube coincides with that of the expansion billet, and the tip of the ridge is inserted into the outer circumferential surface of the expanded portion without narrowing the inner diameter of the expanded portion, forming a gripping portion in which a space is formed between the entire surface of the inner wall surface of each gripping piece, excluding the ridge, and the outer circumferential surface of the expanded portion, and then, without stopping the expansion billet, the expansion of the heat exchange tube with the tip gripped by the gripping portion is continued in the direction of the rear end side of the heat exchange tube.

前記熱交換チューブの拡管が完了した後、前記把持部で把持された状態の拡管した前記熱交換チューブから前記拡管ビレットを引き抜き、次いで、前記スライドスリーブを前記チャックスリーブの複数の前記把持片の上面側からスライドし、複数の前記把持片を筒状とする拘束状態を解除して、前記把持片の各々が有するバネ力前記筒状体の外側方向に弓状に反らせ、前記凸条の先端部前記拡管部分の外周面への食い込みを外すことより、前記把持部による把持を簡単に解除できる。
After the expansion of the heat exchange tube is completed, the expansion billet is pulled out from the expanded heat exchange tube held by the gripping portion, and then the slide sleeve is slid from the upper side of the multiple gripping pieces of the chuck sleeve, releasing the cylindrical restraint state of the multiple gripping pieces, and the spring force of each of the gripping pieces causes them to bend in a bow shape toward the outside of the cylindrical body , releasing the engagement of the tip of the convex rib with the outer peripheral surface of the expanded portion , thereby easily releasing the gripping by the gripping portion.

本発明に係る拡管治具によれば、未拡管の熱交換チューブの先端部を拡管ビレットとの軸芯が一致する方向に位置調整された状態で拡管を施すことができ、熱交換チューブの先端部の座屈等の発生を防止できる。
また、熱交換チューブの拡管部の内径を減径することなく外周面にチャックスリーブの凸条の先端部のみが食い込んで把持部が形成されるから、拡管ビレットを一旦停止することなく連続して熱交換チューブを拡管でき、且つ拡管が終了して拡管ビレットの熱交換チューブからの抜き出しを、熱交換チューブの後端部を把持する把持手段及び熱交換チューブの後端部を損傷することなく簡単に行うことができる。
この把持部内には、チャックスリーブの凸条を除いた内壁面の全面と拡管部の外周面との間に隙間が形成されており、未拡管の熱交換チューブの管肉厚さ及び/又は外径にバラツキがあっても、熱交換チューブの拡管部の外周面へのチャックスリーブの凸条の先端部の食い込み幅で対応できるから、熱交換チューブの管肉厚さ及び/又は外径のバラツキに対して簡単に対応できる。
このようにチャックスリーブの凸条を除いた内壁面の全面が熱交換チューブの拡管部の外周面と直接接触しておらず、拡管ビレットの押圧力を熱交換チューブの拡管部の外周面を介して受けないから、チャックスリーブの厚肉化等の堅固化対策を不要にでき、チャックスリーブの軽量化を図ることができる。
更に、スライドスリーブによりチャックスリーブの把持片を筒状に拘束したり、拘束を解除したりしたとき、チャックスリーブの把持片間に形成されたスリットの拡縮に伴うスリットの後端部に加わる拡縮応力を分散でき、スリットの後端部への拡縮応力集中による亀裂等の発生を防止できる。
According to the expansion tool of the present invention, the tip of an unexpanded heat exchange tube can be expanded while being positioned in a direction so that its axis coincides with that of the expansion billet, thereby preventing buckling or other problems from occurring at the tip of the heat exchange tube.
In addition, since only the tip of the convex rib of the chuck sleeve bites into the outer peripheral surface to form a gripping portion without reducing the inner diameter of the expanded portion of the heat exchange tube, the heat exchange tube can be expanded continuously without stopping the expanded billet once, and once expansion is completed, the expanded billet can be easily removed from the heat exchange tube without damaging the gripping means that grips the rear end of the heat exchange tube or the rear end of the heat exchange tube.
Within this gripping portion, a gap is formed between the entire inner wall surface excluding the convex ribs of the chuck sleeve and the outer peripheral surface of the expanded portion, so that even if there is variation in the tube thickness and/or outer diameter of the unexpanded heat exchange tube, this can be accommodated by the width at which the tip of the convex ribs of the chuck sleeve bites into the outer peripheral surface of the expanded portion of the heat exchange tube, making it possible to easily accommodate variations in the tube thickness and/or outer diameter of the heat exchange tube.
In this way, the entire inner wall surface of the chuck sleeve, excluding the convex ribs, is not in direct contact with the outer peripheral surface of the expanded portion of the heat exchange tube, and the pressing force of the expansion billet is not received through the outer peripheral surface of the expanded portion of the heat exchange tube, making it possible to eliminate the need for solidification measures such as thickening the chuck sleeve and to reduce the weight of the chuck sleeve.
Furthermore, when the gripping pieces of the chuck sleeve are constrained into a cylindrical shape by the slide sleeve or released from the constrained state, the expansion/contraction stress applied to the rear end of the slit formed between the gripping pieces of the chuck sleeve due to the expansion/contraction of the slit can be dispersed, thereby preventing the occurrence of cracks, etc. due to the concentration of the expansion/contraction stress at the rear end of the slit.

本発明を適用する拡管治具の一例を説明するための部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view for explaining an example of a tube expansion jig to which the present invention is applied. 図1に示す拡管治具のチャックスリーブの先端部内に未拡管の熱交換チューブの先端部が挿入された状態を説明する部分断面図である。2 is a partial cross-sectional view illustrating a state in which a tip portion of an unexpanded heat exchange tube is inserted into a tip portion of a chuck sleeve of the tube expansion jig shown in FIG. 1 . 図1に示す拡管治具のスライドスリーブにより、チャックスリーブの先端部を筒状に収束した状態を説明する部分断面図である。2 is a partial cross-sectional view illustrating a state in which the tip portion of the chuck sleeve is converged into a cylindrical shape by the slide sleeve of the tube expansion jig shown in FIG. 1 . 図1に示す拡管治具のチャックスリーブの先端部内に挿入された未拡管の熱交換チューブの先端部が傾斜状態であって、先端部の軸芯が拡管ビレットの軸芯と一致してないとき、熱交換チューブの先端部が位置調整されることを説明する部分断面図である。This is a partial cross-sectional view explaining that when the tip of an unexpanded heat exchange tube inserted into the tip of the chuck sleeve of the expansion jig shown in Figure 1 is in an inclined state and the axis of the tip does not coincide with the axis of the expansion billet, the position of the tip of the heat exchange tube is adjusted. 図1に示す拡管治具のチャックスリーブの先端部内に挿入された未拡管の熱交換チューブの先端部を含む部分を拡管ビレットにより拡管された状態を説明する部分断面図である。2 is a partial cross-sectional view illustrating a state in which a portion including a tip portion of an unexpanded heat exchange tube inserted into the tip portion of the chuck sleeve of the expansion jig shown in FIG. 1 is expanded by an expansion billet. 熱交換チューブの先端部を含む部分を拡管ビレットにより拡管された状態を説明する部分断面図である。4 is a partial cross-sectional view illustrating a state in which a portion including a tip portion of a heat exchange tube is expanded by a tube expansion billet. FIG. 拡管熱交換チューブの先端部にフレア部を形成した状態を説明する部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view illustrating a state in which a flare portion is formed at the tip end of the expanded heat exchange tube. 本発明を適用するスライドスリーブの他の例を説明する部分正面図である。FIG. 11 is a partial front view illustrating another example of a slide sleeve to which the present invention is applied. 従来の拡管治具を説明する部分断面図である。FIG. 11 is a partial cross-sectional view illustrating a conventional pipe expansion jig. 図9に示す従来の拡管治具を用いた拡管方法を説明する部分断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view illustrating a pipe expanding method using the conventional pipe expanding jig shown in FIG. 9 . 従来の拡管治具を説明する部分断面図である。FIG. 11 is a partial cross-sectional view illustrating a conventional pipe expansion jig. 図11に示す従来の拡管治具で形成される把持部を説明する部分断面図である。FIG. 12 is a partial cross-sectional view illustrating a gripping portion formed by the conventional pipe expanding jig shown in FIG. 11 .

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。 The present invention is described in detail below, but the scope of the present invention is not limited to these.

本発明を適用する拡管治具の一例を図1(a)に示す。図1(a)に示す拡管治具10は熱交換チューブの拡管のみを専用に行う拡管機に装着されるものである。この拡管治具10が拡管する対象は、複数枚の所定高さのカラー付き透孔が形成された放熱フィン12が積層されたフィン層17内のカラー付き透孔に挿通され、先端部14aがフィン層17の最上プレート16から突出している熱交換チューブ14である。熱交換チューブ14は、通常、直管又はヘアピン管が用いられており、直管の場合、下端部がフィン層17の最下プレートから突出し、ヘアピン管の場合、U字状部がフィン層の最下プレートから突出している。フィン層17の最下プレートから突出している突出部はレシバー等の把持治具(図示せず)により把持されている。 An example of a tube expansion tool to which the present invention is applied is shown in FIG. 1(a). The tube expansion tool 10 shown in FIG. 1(a) is attached to a tube expansion machine dedicated to expanding heat exchange tubes. The object to be expanded by this tube expansion tool 10 is a heat exchange tube 14 that is inserted into a collared through hole in a fin layer 17 in which a plurality of heat dissipation fins 12 having collared through holes of a predetermined height are stacked, and the tip 14a protrudes from the top plate 16 of the fin layer 17. The heat exchange tube 14 is usually a straight tube or a hairpin tube. In the case of a straight tube, the lower end protrudes from the bottom plate of the fin layer 17, and in the case of a hairpin tube, the U-shaped part protrudes from the bottom plate of the fin layer. The protruding part protruding from the bottom plate of the fin layer 17 is held by a holding tool (not shown) such as a receiver.

拡管治具10は、熱交換チューブ14の先端から挿入されて熱交換チューブ14を拡管して放熱フィン12の各々と一体化する拡管ビレット18aが先端に装着され、後端が拡管ビレット18aを熱交換チューブ14に挿脱する方向に移動可能に設けられた圧入手段(図示せず)に接続されているマンドレル18bとを有する拡管マンドレル18と、拡管マンドレル18に摺動自在に外挿されるチャックスリーブ20と、チャックスリーブ20に摺動自在に外挿されたスライドスリーブ22とから構成される。図1(b)にチャックスリーブ20の拡大部分断面図を示す。チャックスリーブ20は、拡管マンドレル18のマンドレル18bに摺動自在に外挿された筒状体20aであって、筒状体20aの先端部が等分に分割されて複数の把持片20bに形成されている。把持片20bは、その先端側に筒状体20aの外側に膨出して他部よりも肉厚に形成された肉厚部20cが形成され、把持片20bの本体側と肉厚部20cとの間は傾斜面20dに形成されている。把持片20bは、肉厚部20c及び傾斜面20dを含めて、その有するバネ力により筒状体20aの外側面方向に弓状に反っている。把持片20bのバネ力は、後述するように把持片20bの加熱処理によって得られたものである。 The tube expansion tool 10 is composed of an expansion mandrel 18 having a mandrel 18b connected to a pressing means (not shown) that is movable in the direction of inserting and removing the expansion billet 18a from the tip of the heat exchange tube 14, an expansion billet 18a is inserted from the tip of the heat exchange tube 14 to expand the heat exchange tube 14 and integrate it with each of the heat dissipation fins 12, a chuck sleeve 20 that is slidably inserted around the expansion mandrel 18, and a slide sleeve 22 that is slidably inserted around the chuck sleeve 20. FIG. 1(b) shows an enlarged partial cross-sectional view of the chuck sleeve 20. The chuck sleeve 20 is a cylindrical body 20a that is slidably inserted around the mandrel 18b of the expansion mandrel 18, and the tip of the cylindrical body 20a is divided into equal parts to form a plurality of gripping pieces 20b. The grip piece 20b has a thick portion 20c at its tip that bulges outward from the cylindrical body 20a and is thicker than the other portions, and an inclined surface 20d is formed between the main body side of the grip piece 20b and the thick portion 20c. The grip piece 20b, including the thick portion 20c and the inclined surface 20d, is curved in a bow shape toward the outer surface of the cylindrical body 20a due to its spring force. The spring force of the grip piece 20b is obtained by heat treatment of the grip piece 20b, as described below.

筒状体20aの外側面方向に弓状に反っている把持片20b,20bの間には、筒状体20aの中途の周面に、筒状体20aの長手方向に開口する内壁が曲面の長穴部20eと、長穴部20eの先端部に形成され、長穴部20eの横幅よりも幅狭の開口部20fと、開口部20fから筒状体20aの先端方向に徐々に拡幅する扇状スリット部20gとから成るスリット21が形成されている。長穴部20eも、その横幅が開口部20f方向に徐々に拡大されているが、開口部20fで横幅が幅狭になっている。更に、把持片20bの肉厚部20cに対応する各内壁面20ciには、筒状体20aの内方に突出する複数の凸条20hが形成されている。この凸条20hは、図1(b)の部分拡大断面図に示すように、その横断面形状が基部から先端方向に徐々に幅狭となる台形状又は三角形状であって、凸条20hの内壁面20ciからの高さは0.5~0.8mmとすることが好ましい。 Between the gripping pieces 20b, 20b that are bowed toward the outer surface of the cylindrical body 20a, a slit 21 is formed on the circumferential surface of the cylindrical body 20a, which consists of a long hole portion 20e with a curved inner wall that opens in the longitudinal direction of the cylindrical body 20a, an opening portion 20f formed at the tip of the long hole portion 20e that is narrower than the width of the long hole portion 20e, and a fan-shaped slit portion 20g that gradually widens from the opening portion 20f toward the tip of the cylindrical body 20a. The long hole portion 20e also gradually widens in width toward the opening portion 20f, but the width is narrow at the opening portion 20f. Furthermore, a plurality of protrusions 20h that protrude inward of the cylindrical body 20a are formed on each inner wall surface 20ci corresponding to the thick portion 20c of the gripping piece 20b. As shown in the partially enlarged cross-sectional view of FIG. 1(b), the cross-sectional shape of the protrusion 20h is a trapezoid or triangle that gradually narrows from the base toward the tip, and the height of the protrusion 20h from the inner wall surface 20ci is preferably 0.5 to 0.8 mm.

このようなチャックスリーブ20には、その外周面沿って摺動自在にスライドスリーブ22が外挿されている。スライドスリーブ22を下方にスライドし、チャックスリーブ20の把持片20bの各バネ力に抗して、図1(c)に示すように、チャックスリーブ20の把持片20bの各々の肉厚部20cに乗り上げたとき、長穴部20e、開口部20f及びを含む扇状スリット部20gから成るスリット21の全体を縮幅して把持片20bの各々を筒状に拘束するように締め付ける。把持片20bの各々が筒状に拘束されたとき、長穴部20eが縮幅されて横幅が一定の長穴スリット部23aとなり、開口部20f及び扇状スリット部20gも減幅されて長穴スリット部23aの横幅よりも幅狭の細幅開口部23bと同一幅の細幅スリット部23cとなる。長穴スリット部23a及び細幅開口部23bと同一幅の細幅スリット部23cはスリット23を構成する。また、把持片20bの各内壁面に形成されている複数の凸条20hは、複数の環状凸条20Hを形成する。この環状凸条20Hの横断面形状も基部から先端方向に徐々に幅狭となる台形状又は三角形状である。 A slide sleeve 22 is inserted around the chuck sleeve 20 so as to slide freely along its outer periphery. When the slide sleeve 22 slides downward and rides up on the thick portions 20c of the gripping pieces 20b of the chuck sleeve 20 against the spring forces of the gripping pieces 20b of the chuck sleeve 20 as shown in FIG. 1(c), the entire slit 21 consisting of the long hole portion 20e, the opening 20f, and the sectorial slit portion 20g including the long hole portion 20e is contracted to clamp each of the gripping pieces 20b into a cylindrical shape. When each of the gripping pieces 20b is clamped into a cylindrical shape, the long hole portion 20e is contracted to become a long hole slit portion 23a with a constant width, and the opening 20f and the sectorial slit portion 20g are also reduced to become a narrow slit portion 23c with the same width as the narrow opening portion 23b, which is narrower than the width of the long hole slit portion 23a. The long hole slit portion 23a and the narrow slit portion 23c, which has the same width as the narrow opening portion 23b, form the slit 23. In addition, the multiple ridges 20h formed on the inner wall surface of each gripping piece 20b form multiple annular ridges 20H. The cross-sectional shape of these annular ridges 20H is also trapezoidal or triangular, with the width gradually narrowing from the base to the tip.

図1(c)に示すように把持片20bの各々を筒状に拘束していたスライドスリーブ22を、図1(b)に示すように上方にスライドしたとき、把持片20bの各々が筒状に拘束されている状態が解除され、図1(b)に示すように、把持片20bの各々は、その有するバネ力により筒状体20aの外側面方向に反り、図1(c)に示すスリット23を構成する長穴スリット部23a、細幅開口部23b及び細幅スリット部23cの各々は拡幅され、図1(b)に示す横幅が開口部20f方向に徐々に拡大された長穴部20e、細幅開口部23bよりも拡幅された開口部20f、及び細幅スリット部23cは開口部20fから筒状体20aの先端方向に徐々に拡幅する扇状スリット部20gとなり、スリット21を構成する。 When the slide sleeve 22, which has been constraining each of the gripping pieces 20b into a cylindrical shape as shown in FIG. 1(c), is slid upward as shown in FIG. 1(b), the state in which each of the gripping pieces 20b is constrained into a cylindrical shape is released, and as shown in FIG. 1(b), each of the gripping pieces 20b is warped toward the outer surface of the cylindrical body 20a due to its spring force, and the elongated slit portion 23a, narrow opening portion 23b, and narrow slit portion 23c that constitute the slit 23 shown in FIG. 1(c) are each widened, and the elongated hole portion 20e, whose width is gradually widened toward the opening 20f shown in FIG. 1(b), the opening 20f that is wider than the narrow opening portion 23b, and the narrow slit portion 23c become the fan-shaped slit portion 20g that gradually widens from the opening 20f toward the tip of the cylindrical body 20a, thereby forming the slit 21.

チャックスリーブ20の把持片20bの間のスリット21が、スライドスリーブ22による把持片20bが筒状に拘束されたとき、図1(c)に示す長穴スリット部23a、細幅開口部23b及び細幅スリット部23cとから成る状態となり、この拘束が解除されたとき、図1(b)に示す長穴部20e、開口部20f及び扇状スリット部20gから成る状態となる。このように、把持片20bの間に形成されたスリット21の全体が、把持片20bが筒状に拘束された状態と拘束が解除された状態とで拡縮されることから、スリット21の全体の拡縮に伴う拡縮応力は長穴部20e(長穴スリット部23a)の後端に加わるが、拡縮応力は長穴部20e(長穴スリット部23a)の後端の曲面状の内壁により分散され、扇状スリットのみが形成された特許文献1のコレットチャックや特許文献2の掴持体のように応力集中による亀裂が発生するおそれを解消できる。
このような図1に示す拡管治具10のチャックスリーブ20は、研削加工によって作製でき、研削加工によって形成した把持片20bに加熱処理を施すことによってバネ性が付加され、自身のバネ力により把持片20bを筒状体20aの外方に反らすことができる。このバネ力は長穴スリット部23aが形成されていることにより大きくできる。
When the gripping pieces 20b of the chuck sleeve 20 are constrained into a cylindrical shape by the slide sleeve 22, the slit 21 between the gripping pieces 20b of the chuck sleeve 20 is in a state consisting of the long hole slit portion 23a, the narrow opening portion 23b, and the narrow slit portion 23c as shown in Fig. 1(c), and when this constrain is released, it is in a state consisting of the long hole portion 20e, the opening portion 20f, and the fan-shaped slit portion 20g as shown in Fig. 1(b). In this way, the entire slit 21 formed between the gripping pieces 20b expands and contracts when the gripping pieces 20b are constrained into a cylindrical shape and when the constrain is released. Therefore, the expansion and contraction stress accompanying the expansion and contraction of the entire slit 21 is applied to the rear end of the long hole portion 20e (long hole slit portion 23a), but the expansion and contraction stress is dispersed by the curved inner wall at the rear end of the long hole portion 20e (long hole slit portion 23a), and the risk of cracks occurring due to stress concentration as in the collet chuck of Patent Document 1 and the gripping body of Patent Document 2 in which only fan-shaped slits are formed can be eliminated.
The chuck sleeve 20 of the tube expansion jig 10 shown in Fig. 1 can be manufactured by grinding, and the gripping piece 20b formed by grinding is given springiness by applying heat treatment, and the gripping piece 20b can be warped outward from the cylindrical body 20a by its own spring force. This spring force can be made large by forming the long hole slit portion 23a.

図1に示す拡管治具10を用い、複数枚の所定高さのカラー付き透孔が形成された放熱フィン12が積層されたフィン層17内にカラー付き透孔で形成された透孔に挿通され、先端部14aがフィン層17の最上プレート16から突出している熱交換チューブ14に拡管を施す。先ず、図2(a)に示すように、チャックスリーブ20の把持片20b内に熱交換チューブ14の先端部14aを挿入した把持片20bの先端面をフィン層17の最上プレート16に当接して、熱交換チューブ14の先端部14aの所定長を最上プレート16から突出する。フィン層17内のカラー付き透孔に挿通された熱交換チューブ14は、図2(b)に示すように最上プレート16及び放熱フィン12と一体化されておらず、最上プレート16からの熱交換チューブ14の先端部14aが所定長突出されていない場合があるからである。 Using the tube expansion tool 10 shown in FIG. 1, the heat exchange tube 14 is inserted into the through-hole formed by the collar in the fin layer 17 in which the heat dissipation fins 12 having a plurality of collared through-holes of a predetermined height are stacked, and the tip 14a of the heat exchange tube 14 protruding from the top plate 16 of the fin layer 17 is expanded. First, as shown in FIG. 2(a), the tip surface of the gripping piece 20b of the chuck sleeve 20, in which the tip 14a of the heat exchange tube 14 is inserted into the gripping piece 20b, is abutted against the top plate 16 of the fin layer 17, and the tip 14a of the heat exchange tube 14 protrudes from the top plate 16 by a predetermined length. This is because the heat exchange tube 14 inserted into the collared through-hole in the fin layer 17 is not integrated with the top plate 16 and the heat dissipation fin 12 as shown in FIG. 2(b), and the tip 14a of the heat exchange tube 14 may not protrude from the top plate 16 by a predetermined length.

次いで、図3(a)に示すように、スライドスリーブ22をチャックスリーブ20の弓状に反っている把持片20bの各々のバネ力に抗して傾斜面20dを通過して肉厚部20c上に摺動して把持片20bの各々を筒状に拘束する。筒状に拘束された把持片20bの間のスリット21は全体が縮幅され、扇状スリット部20gは細幅スリット部23cとなり、把持片20bの各内壁面に形成されていた凸条20hは、図3(b)に示すように環状凸条20Hを形成する。複数の環状凸条20Hは、熱交換チューブ14の先端部14aの先端近傍に位置し、熱交換チューブ14の先端部14aと拡管ビレット18aとの軸芯が一致していると、環状凸条20Hの先端は、図3(b)に示すように先端部14aの外周面に近接している。 Next, as shown in FIG. 3(a), the slide sleeve 22 slides over the inclined surface 20d against the spring force of each of the arched gripping pieces 20b of the chuck sleeve 20 and onto the thick-walled portion 20c, thereby constraining each of the gripping pieces 20b into a cylindrical shape. The slits 21 between the cylindrically constrained gripping pieces 20b are entirely narrowed, the fan-shaped slit portion 20g becomes a narrow slit portion 23c, and the ridges 20h formed on the inner wall surfaces of the gripping pieces 20b form annular ridges 20H as shown in FIG. 3(b). The multiple annular ridges 20H are located near the tip of the tip portion 14a of the heat exchange tube 14, and when the axis of the tip portion 14a of the heat exchange tube 14 and the axis of the expanded billet 18a are aligned, the tip of the annular ridge 20H is close to the outer circumferential surface of the tip portion 14a as shown in FIG. 3(b).

ところで、図2に示すように、チャックスリーブ20の把持片20b内に熱交換チューブ14の先端部14aを挿入したとき、熱交換チューブ14はフィン層17の最上プレート16及び放熱フィン12に固定されておらず、図4(a)に示すように把持片20b内に挿入された熱交換チューブ14の先端部14aが傾斜状態となっており、先端部14aと拡管ビレット18aとの軸芯が不一致状態となっていることがある。このような状態で拡管ビレット18aを熱交換チューブ14の先端部14aに挿入すると、先端部14aが座屈するおそれがある。この点、図1に示す拡管治具10によれば、図4(b)に示すように、スライドスリーブ22によりチャックスリーブ20の把持片20bを筒状に拘束することにより、傾斜状態の先端部14aを拡管ビレット18aの軸芯と一致する方向に位置調整できる。 However, as shown in FIG. 2, when the tip 14a of the heat exchange tube 14 is inserted into the gripping piece 20b of the chuck sleeve 20, the heat exchange tube 14 is not fixed to the top plate 16 of the fin layer 17 and the heat dissipation fin 12, and as shown in FIG. 4(a), the tip 14a of the heat exchange tube 14 inserted into the gripping piece 20b is inclined, and the axis of the tip 14a and the expanded billet 18a may not be aligned. If the expanded billet 18a is inserted into the tip 14a of the heat exchange tube 14 in this state, the tip 14a may buckle. In this regard, according to the expanding jig 10 shown in FIG. 1, the gripping piece 20b of the chuck sleeve 20 is constrained into a cylindrical shape by the slide sleeve 22, as shown in FIG. 4(b), so that the inclined tip 14a can be adjusted to match the axis of the expanded billet 18a.

このように熱交換チューブ14の先端部14aと拡管ビレット18aとの軸芯が一致した状態で図5に示すように拡管ビレット18aを先端部14aに挿入して拡管を開始する。拡管開始直後の拡管部14bは、その部分拡大図である図6に示すように、拡管部14bの外周面がフィン層17を形成する最上プレート16の透孔及び放熱フィン12のカラー付き透孔の内壁面に押し付けられて一体化される。更に、熱交換チューブ14の拡管部14bの先端部では、その部分拡大断面図に示すように、把持片20bの肉厚部20cに対応する各内壁面20ciに形成された複数の環状凸条20Hの先端部が、拡管部14bの内径を縮径することなく拡管部14bの外周面に食い込んで把持部を形成している。このようにチャックスリーブ20の把持片20bは、その環状凸条20Hの先端部が拡管部14bの外周面に食い込んでいるのみであり、肉厚部20cの環状凸条20Hを除く内壁面20ciは拡管部14bの外周面と接触しておらず、内壁面20ciと拡管部14bの外周面との間には空間部20kが形成されている。最先端の環状凸条20Hの先端部が食い込んでいる箇所と拡管部14bの先端との間の距離Lは、2~3mm程度とすることが好ましい。また、環状凸条20Hの先端部の食い込み幅tは0.01mm以上、0.05~0.07mm程度となるように調整することが好ましい。環状凸条20Hの先端部の食い込み幅tが0.01mm未満の場合、拡管ビレット18aが通過した後に生じる拡管部14bのスプリングバック現象による縮径により不十分となる傾向があり、食い込み幅tが0.07mmを超える場合、拡管ビレット18aの先端部14a内への挿入圧力が急激に高くなる傾向がある。この把持部は、熱交換チューブ14の先端部14aに挿入した拡管ビレット18aを一旦停止することなく連続して熱交換チューブ14を拡管する最中で形成でき、拡管による熱交換チューブ14の収縮を防止できる。 In this way, with the axis of the tip 14a of the heat exchange tube 14 and the expansion billet 18a aligned, the expansion billet 18a is inserted into the tip 14a as shown in Figure 5 to start expansion. As shown in Figure 6, which is a partially enlarged view, the outer peripheral surface of the expansion portion 14b immediately after the start of expansion is pressed against the inner wall surface of the through hole of the top plate 16 forming the fin layer 17 and the collared through hole of the heat dissipation fin 12, and is integrated. Furthermore, at the tip of the expansion portion 14b of the heat exchange tube 14, as shown in the partially enlarged cross-sectional view, the tip portions of the multiple annular ridges 20H formed on each inner wall surface 20ci corresponding to the thick portion 20c of the gripping piece 20b bite into the outer peripheral surface of the expansion portion 14b without reducing the inner diameter of the expansion portion 14b, forming a gripping portion. In this way, the gripping piece 20b of the chuck sleeve 20 only has the tip of its annular ridge 20H biting into the outer circumferential surface of the expanded tube portion 14b, and the inner wall surface 20ci of the thick-walled portion 20c excluding the annular ridge 20H is not in contact with the outer circumferential surface of the expanded tube portion 14b, and a space 20k is formed between the inner wall surface 20ci and the outer circumferential surface of the expanded tube portion 14b. The distance L between the point where the tip of the most distal annular ridge 20H bites into and the tip of the expanded tube portion 14b is preferably about 2 to 3 mm. In addition, the biting width t of the tip of the annular ridge 20H is preferably adjusted to be 0.01 mm or more, about 0.05 to 0.07 mm. If the bite width t of the tip of the annular ridge 20H is less than 0.01 mm, the expansion tends to be insufficient due to the springback phenomenon of the expanded portion 14b after the expansion billet 18a passes through, and if the bite width t exceeds 0.07 mm, the insertion pressure of the expansion billet 18a into the tip 14a tends to increase rapidly. This gripping portion can be formed while the heat exchange tube 14 is being expanded continuously without stopping the expansion billet 18a inserted into the tip 14a of the heat exchange tube 14, preventing the heat exchange tube 14 from shrinking due to expansion.

図6に示すようにチャックスリーブ20の把持片20bは、その内壁面20ciが拡管部14bの外周面と接触しておらず、内壁面20ciと拡管部14bの外周面との間には空間部20kが形成されている。このため、拡管に付す熱交換チューブ14の管肉厚さ及び/又は外径のバラツキがあっても、環状凸条20Hの先端部の食い込み幅tが増減することにより簡単に対応できる。例えば、熱交換チューブ14の管肉厚さ及び/又は外径がバラツキの中央値よりも厚い方向及び/又は大径の方向にバラついたとしても、図6の部分拡大図に示すように、環状凸条20Hの先端部の食い込み幅tがt′と増加することにより対応できる。一方、熱交換チューブ14の管肉厚さ及び/又は外径がバラツキの中央値よりも薄い方向及び/又は小径の方向にバラついたとしても、環状凸条20Hの先端部食い込み幅tが減少することにより対応できる。 As shown in FIG. 6, the inner wall surface 20ci of the gripping piece 20b of the chuck sleeve 20 is not in contact with the outer peripheral surface of the expanded tube portion 14b, and a space 20k is formed between the inner wall surface 20ci and the outer peripheral surface of the expanded tube portion 14b. Therefore, even if there is variation in the tube wall thickness and/or outer diameter of the heat exchange tube 14 to be expanded, it can be easily dealt with by increasing or decreasing the bite width t of the tip of the annular ridge 20H. For example, even if the tube wall thickness and/or outer diameter of the heat exchange tube 14 varies in a direction thicker than the median value of the variation and/or in a direction larger than the median value of the variation, it can be dealt with by increasing the bite width t of the tip of the annular ridge 20H to t', as shown in the partially enlarged view of FIG. 6. On the other hand, even if the tube wall thickness and/or outer diameter of the heat exchange tube 14 varies in a direction thinner than the median value of the variation and/or in a direction smaller than the median value of the variation, it can be dealt with by decreasing the bite width t of the tip of the annular ridge 20H.

拡管ビレット18aがフィン層17の最下プレートから突出している熱交換チューブ14の下端突出部に到達したとき、拡管ビレット18aによる拡管は終了する。このように図1~図6に示す拡管治具10によれば、拡管ビレット18aを一旦停止することなく連続して熱交換チューブ14を拡管できる。更に、拡管を終了した拡管ビレット18aを拡管した熱交換チューブ14から抜き出す際に、熱交換チューブ14の把持部の内径は縮径されておらず拡管ビレット18aをスムーズに抜き出すことができ、拡管ビレット18a及び熱交換チューブ14の下端部を把持するレシバー等の把持治具に過度の負荷を掛けることもない。このため、拡管ビレット18aを拡管した熱交換チューブ14から抜き出す際に、熱交換チューブ14の下端部を把持するレシバー等の把持治具に過度の負荷を掛けることにより発生する、レシバー等の把持治具及び/又は熱交換チューブ14の下端部が損傷するおそれも解消できる。
その後、スライドスリーブ22をスライドしてチャックスリーブ20の把持片20bを筒状とする拘束を解除すると、把持片20bは有するバネ力により筒状体20aの外方に弓状に反り、環状凸条20Hの先端の拡管部14bの外周面への食い込みが外れ、拡管治具10をフィン層17から上方に移動できる。
When the tube expansion billet 18a reaches the lower end protruding portion of the heat exchange tube 14 protruding from the lowest plate of the fin layer 17, the tube expansion by the tube expansion billet 18a ends. In this way, the tube expansion tool 10 shown in Figures 1 to 6 allows the heat exchange tube 14 to be continuously expanded without stopping the tube expansion billet 18a. Furthermore, when the expanded tube billet 18a is extracted from the expanded heat exchange tube 14, the inner diameter of the gripping portion of the heat exchange tube 14 is not reduced, so the expanded tube billet 18a can be extracted smoothly, and excessive load is not applied to the gripping tool such as a receiver that grips the expanded tube billet 18a and the lower end of the heat exchange tube 14. This also eliminates the risk of damage to the holding jig, such as a receiver, and/or the lower end of the heat exchange tube 14, which may occur when excessive load is placed on the holding jig, such as a receiver, that holds the lower end of the heat exchange tube 14 when the expanded billet 18a is removed from the expanded heat exchange tube 14.
Then, the slide sleeve 22 is slid to release the cylindrical constraint on the gripping piece 20b of the chuck sleeve 20, and the spring force of the gripping piece 20b causes it to bend in a bow shape outwardly from the cylindrical body 20a, releasing the engagement of the expansion portion 14b at the tip of the annular ridge 20H with the outer circumferential surface, allowing the expansion tool 10 to be moved upward from the fin layer 17.

拡管が終了して拡管熱交換チューブと一体化されたフィン層17は、拡管機から取り出されて、フレア部形成装置により、図7に示すように拡管熱交換チューブ15のフィン層17の最上プレート16から突出する拡管熱交換チューブ15の先端部にフレア部15aを形成する。フレア部15aには、他の拡管熱交換チューブ15と連結される連結チューブ30の端部が挿入されてロウ付け31がなされる。このフレア部15aのロウ付け31の箇所に対応する外周面には、チャックスリーブ20の把持片20bに形成された環状凸条20Hの先端部の食い込み溝24が形成されているが、ロウ付け31により補強されており、食い込み溝24によってフレア部15aの強度が低下することはない。 After the tube expansion is completed, the fin layer 17 integrated with the expanded heat exchange tube is removed from the tube expansion machine, and a flare portion forming device forms a flare portion 15a at the tip of the expanded heat exchange tube 15 protruding from the top plate 16 of the fin layer 17 of the expanded heat exchange tube 15 as shown in FIG. 7. The end of a connecting tube 30 that is connected to another expanded heat exchange tube 15 is inserted into the flare portion 15a and brazed 31 is performed. On the outer peripheral surface corresponding to the brazing 31 of the flare portion 15a, a biting groove 24 is formed at the tip of the annular ridge 20H formed on the gripping piece 20b of the chuck sleeve 20, but it is reinforced by the brazing 31, and the strength of the flare portion 15a is not reduced by the biting groove 24.

近年の多品種少量生産されるルームクーラー等の熱交換器の生産においては、拡管機の部品交換を可及的に少なくして生産効率を向上することが望まれており、拡管治具においても、若干の管径又は管肉の異なる熱交換チューブの拡管にも対応できるものが求められている。
図1~図7に示す拡管治具10により管径又は管肉の異なる熱交換チューブを把持して拡管する際に、図5及び図6に示すように、管径又は管肉の異なる熱交換チューブの先端部が挿入されたチャックスリーブ20の把持片20bを筒状に拘束するとき、スライドスリーブ22に過剰な力が作用しスライドスリーブ22が変形するおそれがある。このようなおそれは、図8に示すようにチャックスリーブ20の中途部に開口された、内壁面が曲面の孔部としての丸孔22aと、丸孔22aに形成された開口部から先端方向に、丸孔22a幅狭の幅狭スリット部22bを形成することにより、チャックスリーブ20にバネ性を付加することにより解消できる。図8に示すチャックスリーブ20を用いた拡管治具は、管肉厚さ及び/又は外径のバラツキが大きな熱交換チューブの拡管にも用いることができる。
In recent years, in the production of heat exchangers such as room coolers, which are produced in small quantities and in a wide variety of products, it is desirable to improve production efficiency by minimizing the need for part replacement in the tube expansion machine. There is also a demand for tube expansion tools that can handle the expansion of heat exchanger tubes with slightly different tube diameters or walls.
When the tube expanding tool 10 shown in Fig. 1 to Fig. 7 is used to hold and expand heat exchange tubes having different tube diameters or walls, when the gripping pieces 20b of the chuck sleeve 20 into which the tip ends of the heat exchange tubes having different tube diameters or walls are inserted are constrained into a cylindrical shape as shown in Fig. 5 and Fig. 6, an excessive force may act on the slide sleeve 22, causing the slide sleeve 22 to deform. Such a risk can be eliminated by forming a round hole 22a, which is a hole with a curved inner wall surface and is opened in the middle of the chuck sleeve 20 as shown in Fig. 8, and a narrow slit portion 22b, which is narrower than the round hole 22a, in the direction from the opening formed in the round hole 22a toward the tip end, thereby adding springiness to the chuck sleeve 20. The tube expanding tool using the chuck sleeve 20 shown in Fig. 8 can also be used to expand heat exchange tubes having large variations in tube wall thickness and/or outer diameter.

図1~図7では、熱交換チューブ14の拡管部14bに複数の環状凸条20Hを形成していたが、1本の環状凸条20Hでもよい。或いは、チャックスリーブ20の把持片20bの各内壁面に1個又は複数個の突起を形成し、突起先端が拡管部14bの外周面に食い込むようにしてもよい。また、拡管熱交換チューブ15のフレア部15aは、拡管機と別のフレア部形成装置で形成していたが、熱交換チューブ14を拡管する拡管機にフレアポンチを設けて、拡管が終了した拡管熱交換チューブ15の先端部にフレア部15aを形成してもよい。
更に、図1~図7に示す拡管治具は、縦型フィン層に挿入された熱交換チューブの拡管に用いられているが、横型フィン層に挿入された熱交換チューブの拡管に用いてもよい。
1 to 7, multiple annular ridges 20H are formed on the expanded portion 14b of the heat exchange tube 14, but a single annular ridge 20H may be used. Alternatively, one or multiple projections may be formed on each inner wall surface of the gripping pieces 20b of the chuck sleeve 20, and the projection tips may be configured to bite into the outer circumferential surface of the expanded portion 14b. In addition, the flared portion 15a of the expanded heat exchange tube 15 is formed by a flare forming device separate from the tube expanding machine, but a flare punch may be provided in the tube expanding machine that expands the heat exchange tube 14, and the flare portion 15a may be formed at the tip of the expanded heat exchange tube 15 after the tube expansion is completed.
Furthermore, although the tube expansion tool shown in Figures 1 to 7 is used to expand a heat exchange tube inserted into a vertical fin layer, it may also be used to expand a heat exchange tube inserted into a horizontal fin layer.

ところで、図1に示す把持片20bの肉厚部20cに対応する内壁面に複数の環状凸条20Hが形成されたチャックスリーブ20に代えて、図11に示す拡管治具200を構成する、厚肉部212bの内壁面212dに凹溝212cが形成されたチャックスリーブ212aを用いた場合の熱交換チューブ204の拡管について図12を用いて説明する。図12に示す拡管ビレット208a及びチャックスリーブ212aでは、通常、拡管ビレット208aの最大外径Rとなる外周面とチャックスリーブ212aの肉厚部212bの内壁面212dとの最小間隙Dが、拡管に付される熱交換チューブ204の管肉厚さ及び/又は外径のバラツキの中心値に基づいて調整されている。 Now, the expansion of the heat exchange tube 204 when using the chuck sleeve 212a in which a groove 212c is formed on the inner wall surface 212d of the thick portion 212b, which constitutes the tube expansion jig 200 shown in FIG. 11, instead of the chuck sleeve 20 in which multiple annular ridges 20H are formed on the inner wall surface corresponding to the thick portion 20c of the gripping piece 20b shown in FIG. 1, is described with reference to FIG. 12. In the tube expansion billet 208a and chuck sleeve 212a shown in FIG. 12, the minimum gap D between the outer peripheral surface that is the maximum outer diameter R of the tube expansion billet 208a and the inner wall surface 212d of the thick portion 212b of the chuck sleeve 212a is usually adjusted based on the median value of the variation in the tube thickness and/or outer diameter of the heat exchange tube 204 to be expanded.

図12(a)は、管肉厚さ及び/又は外径がバラツキの中心値近傍の熱交換チューブ204の拡管をする場合である。図12(a1)に示すようにチャックスリーブ212a内に挿入され、肉厚部212bの内壁面212dに外周面が近接する熱交換チューブ204の先端部204aに、図12(a2)に示すように挿入された拡管ビレット208aの進行に伴って、先端部204aは管肉厚さを減肉させつつ内径が拡大されるが、拡管ビレット208aの最大外径Rの外周面で押圧される前は、拡管部204bの外周面はチャックスリーブ212aの内壁面212dに当接しない。更に、拡管ビレット208aの挿入が進行して、図12(a3)の部分断面拡大図に示すように、拡管ビレット208aが、その最大外径Rの外周面とチャックスリーブ212aの内壁面212dとの最小間隙Dに至ったとき、拡管ビレット208aの最大外径Rの外周面により、拡管部204bの外周面がチャックスリーブ212aの内壁面212dに当接して所定の押圧力で押圧されて把持される。このとき、拡管ビレット208aの最大外径Rの外周面とチャックスリーブ212aの内壁面212dとの最小間隙Dが拡管されて減肉された拡管部204bの管肉厚と略等しくなり、拡管部204bには管肉余りは生ぜず、凹溝212cの空間はそのまま保持される。
ここで、バラツキの中央値から管肉厚さが薄く及び/又は外径が小径となる方向にシフトした熱交換チューブ204を拡管では、拡管ビレット208aが、その最大外径Rの外周面とチャックスリーブ212aの内壁面212dとの最小間隙Dに至ったとき、拡管部204bの肉厚が所定肉厚よりも減肉される場合がある。このような場合、拡管ビレット208aの最大外径Rの外周面による、拡管部204bの外周面を介してチャックスリーブ212aの内壁面212dを押圧する押圧力が低下し把持力が低下するおそれがある。従って、図1に示すチャックスリーブ20に代えて、図11に示す厚肉部212bの内壁面212dに凹溝212cが形成されたチャックスリーブ212aを採用した場合、バラツキの中央値から管肉厚さが薄く及び/又は外径が小径となる方向にシフトした熱交換チューブに対して対応できる範囲は狭い。
Fig. 12(a) shows a case where a heat exchange tube 204 having a wall thickness and/or an outer diameter close to the center of variation is expanded. As shown in Fig. 12(a1), the heat exchange tube 204 is inserted into a chuck sleeve 212a, and the outer circumferential surface of the heat exchange tube 204 is close to the inner wall surface 212d of the thick-walled portion 212b. As the expansion billet 208a, which is inserted as shown in Fig. 12(a2) into the tip 204a of the heat exchange tube 204, advances, the tip 204a reduces in wall thickness and the inner diameter is expanded. However, before being pressed by the outer circumferential surface of the maximum outer diameter R of the expansion billet 208a, the outer circumferential surface of the expanded portion 204b does not come into contact with the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a. As the insertion of the expanded billet 208a progresses, when the expanded billet 208a reaches the minimum gap D between the outer peripheral surface of the maximum outer diameter R and the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a as shown in the enlarged partial cross-sectional view of Fig. 12(a3), the outer peripheral surface of the expanded billet 208a with the maximum outer diameter R abuts the outer peripheral surface of the expanded portion 204b against the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a and is pressed and gripped with a predetermined pressing force. At this time, the minimum gap D between the outer peripheral surface of the maximum outer diameter R of the expanded billet 208a and the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a becomes approximately equal to the pipe wall thickness of the expanded portion 204b that has been expanded and reduced in thickness, so that no excess pipe wall is generated in the expanded portion 204b and the space of the recessed groove 212c is maintained as it is.
Here, when expanding a heat exchange tube 204 that has shifted from the median of the variation in the direction of thinner tube thickness and/or smaller outer diameter, when the expanded billet 208a reaches the minimum gap D between the outer circumferential surface of its maximum outer diameter R and the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a, the thickness of the expanded portion 204b may be reduced below a predetermined thickness. In such a case, the pressing force of the outer circumferential surface of the maximum outer diameter R of the expanded billet 208a pressing the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a via the outer circumferential surface of the expanded portion 204b may decrease, resulting in a decrease in gripping force. Therefore, when a chuck sleeve 212a having a groove 212c formed on an inner wall surface 212d of a thick-walled portion 212b shown in FIG. 11 is adopted instead of the chuck sleeve 20 shown in FIG. 1, the range that can be accommodated for heat exchanger tubes whose wall thickness has shifted from the median value of variation toward a thinner tube thickness and/or a smaller outer diameter is narrow.

一方、バラツキの中央値よりも管肉厚さが厚い熱交換チューブ204の拡管をする場合を図12(b)に示す。図12(b1)に示すようにチャックスリーブ212a内に挿入された熱交換チューブ204の先端部204aに挿入された拡管ビレット208aは、図12(b2)に示すように先端部204aの管肉厚さを減肉させつつ内径を拡大する。拡管された拡管部204bの外周面は、拡管ビレット208aの最大外径Rの外周面がチャックスリーブ212aの内壁面212dとの最小間隙Dに至る前に、チャックスリーブ212aの内壁面212dに当接して押圧されつつ更に最小間隙Dに向かって減肉される。減肉された管肉は、拡管ビレット208aの先端側であって、熱交換チューブ204とチャックスリーブ212aの内壁面212dとの間に管肉余り204cが生じる。この管肉余り204cを放置して拡管を続行すると、チャックスリーブ212aに過大な押圧力が掛かって破損されるおそれ及び/又はチャックスリーブ212aの下端面近傍で熱交換チューブ204を変形させるおそれがある。このため、図12(b3)及びその部分断面拡大図に示すように管肉余り204cを凹溝212c内に逃がし、チャックスリーブ212aに過大な押圧力が加えられること及び熱交換チューブ204の変形を防止している。 On the other hand, FIG. 12(b) shows the case of expanding a heat exchange tube 204 having a wall thickness thicker than the median of the variation. As shown in FIG. 12(b1), the expansion billet 208a inserted into the tip 204a of the heat exchange tube 204 inserted into the chuck sleeve 212a expands the inner diameter while reducing the wall thickness of the tip 204a as shown in FIG. 12(b2). The outer peripheral surface of the expanded expanded portion 204b is abutted against the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a and pressed against it, further reducing the wall thickness toward the minimum gap D before the outer peripheral surface of the maximum outer diameter R of the expansion billet 208a reaches the minimum gap D with the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a. The reduced tube wall is at the tip side of the expansion billet 208a, and a tube wall surplus 204c is generated between the heat exchange tube 204 and the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a. If the tube expansion is continued while leaving this tube wall surplus 204c, there is a risk that the chuck sleeve 212a will be damaged by excessive pressure and/or the heat exchange tube 204 will be deformed near the lower end surface of the chuck sleeve 212a. For this reason, as shown in FIG. 12(b3) and its enlarged partial cross-sectional view, the tube wall surplus 204c is released into the recessed groove 212c to prevent excessive pressure from being applied to the chuck sleeve 212a and to prevent deformation of the heat exchange tube 204.

図12(b3)に示すように管肉余り204cを凹溝212c内に逃がしたとき、拡管部204bの外周面に突起部が形成され、チャックスリーブ212aの内壁面212dに対する押圧力と相俟って拡管部204bの引張に対して確実に把持できる。このため、バラツキの中心値の中央値よりも管肉厚さが薄く及び/又は外径が小径となる方向にシフトした熱交換チューブ204の拡管でも、図12(b3)に示すように管肉余り204cを凹溝212c内に逃がして拡管部204bの外周面に突起部を形成することが、拡管部204bの引張に対する把持に有効ではないかとも考えられる。
しかしながら、拡管ビレット208aの最大外径Rとチャックスリーブ212aの内壁面212dとの最小間隙Dを、バラツキの中央値よりも管肉厚さが薄く及び/又は外径が小径となる方向にシフトした熱交換チューブ204の拡管でも、管肉余り204cが生じるように調整した場合、バラツキの中央値よりも管肉厚さが厚く及び/又は外径が大径となる方向にシフトした熱交換チューブ204を拡管すると、最小間隙Dの近傍では過大な管肉余り204cが生じるため、チャックスリーブ212aの内壁面212dに過大な管肉余り204cが生じる。このような過大な管肉余り204cの逃げ代として大形の凹溝212cを形成すると、チャックスリーブ212aの強度が低下するから、強度を保持すべくチャックスリーブ212a及びクランプブッシュ214を厚肉化することを要し、拡管治具が大型化・重量化するおそれがある。
As shown in Fig. 12(b3), when the excess tube wall 204c is released into the groove 212c, a protrusion is formed on the outer circumferential surface of the expanded tube portion 204b, which, together with the pressing force against the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a, allows the expanded tube portion 204b to be securely held against tension. For this reason, even in the case of expanding a heat exchange tube 204 in which the tube wall thickness is thinner and/or the outer diameter is shifted in a direction to be smaller than the median value of the center value of the variation, it is considered that forming a protrusion on the outer circumferential surface of the expanded tube portion 204b by releasing the excess tube wall 204c into the groove 212c as shown in Fig. 12(b3) may be effective in holding the expanded tube portion 204b against tension.
However, if the minimum gap D between the maximum outer diameter R of the expansion billet 208a and the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a is adjusted so that a tube wall excess 204c occurs even when expanding a heat exchange tube 204 whose tube wall thickness is thinner and/or whose outer diameter is shifted in the direction toward a smaller diameter than the median of variation, when a heat exchange tube 204 whose tube wall thickness is thicker and/or whose outer diameter is shifted in the direction toward a larger diameter is expanded, excessive tube wall excess 204c occurs near the minimum gap D, and therefore excessive tube wall excess 204c occurs on the inner wall surface 212d of the chuck sleeve 212a. If a large groove 212c is formed as an allowance for such excessive pipe wall excess 204c, the strength of the chuck sleeve 212a will decrease, and therefore it will be necessary to thicken the chuck sleeve 212a and the clamp bush 214 in order to maintain the strength, which may result in the pipe expansion jig becoming larger and heavier.

本発明の拡管治具は、家庭用のルームクーラー等に使用されている熱交換器の製造に用いることができる。 The tube expansion tool of the present invention can be used to manufacture heat exchangers used in home room coolers, etc.

10,100,200:拡管治具、12,102,202:放熱フィン、14,104,204:熱交換チューブ、14a,104a,204a:先端部、14b,104b,204b:拡管部、15:拡管熱交換チューブ、15a:フレア部、16、106,206:最上プレート、17:フィン層、18,108:拡管マンドレル、18a,108a,208a:拡管ビレット、18b,108b、208b:マンドレル、20:チャックスリーブ、20h:凸条、20H:環状凸条、20a,112a:筒状体、20b:把持片、20c:肉厚部、20ci:内壁面、20d:傾斜面、20e:長穴部、20f:開口部、20g:扇状スリット部、20k:空間部、21,23,112c:スリット、22:スライドスリーブ、22a:丸孔、22b:幅狭スリット部、23a:長穴スリット部、23b:細幅開口部、23c:細幅スリット部、24:食い込み溝、30:連結チューブ、31:ロウ付け、104c:かしめ部、112:掴持体、112b:掴持片、112d:突出部、112e:傾斜面、114:筒体、115:スリット112cを構成する細幅スリット部の後端部、204c:肉余り、212a:チャックスリーブ、212b:厚肉部、212c:凹溝、212d:厚肉部212bの内壁面、214:クランプブッシュ、216:フレアポンチ、t、t′:食い込み幅、D:最小間隙、L:距離,R:最大外径 10, 100, 200: tube expansion tool, 12, 102, 202: heat dissipation fin, 14, 104, 204: heat exchange tube, 14a, 104a, 204a: tip, 14b, 104b, 204b: tube expansion section, 15: tube expansion heat exchange tube, 15a: flare section, 16, 106, 206: top plate, 17: fin layer, 18, 108: tube expansion mandrel , 18a, 108a, 208a: tube expansion billet, 18b, 108b, 208b: mandrel, 20: chuck sleeve, 20h: ridge, 20H: annular ridge, 20a, 112a: cylindrical body, 20b: gripping piece, 20c: thick portion, 20ci: inner wall surface, 20d: inclined surface, 20e: long hole portion, 20f: opening, 20g: sector-shaped slit portion, 20k: space portion , 21, 23, 112c: slit, 22: slide sleeve, 22a: round hole, 22b: narrow slit section, 23a: long hole slit section, 23b: narrow opening, 23c: narrow slit section, 24: biting groove, 30: connecting tube, 31: brazing, 104c: crimping section, 112: gripping body, 112b: gripping piece, 112d: protruding section, 112e: inclined surface, 114: cylindrical body, 115: rear end of the narrow slit section constituting the slit 112c, 204c: excess material, 212a: chuck sleeve, 212b: thick section, 212c: concave groove, 212d: inner wall surface of the thick section 212b, 214: clamp bush, 216: flare punch, t, t': biting width, D: minimum gap, L: distance, R: maximum outer diameter

Claims (8)

複数枚の放熱フィンが積層されたフィン層を貫通して、前記フィン層から先端部及び後端部が突出する熱交換チューブを、その長手方向の収縮を防止できるように前記先端部及び前記後端部を把持して拡管し、前記放熱フィンの各々と一体化する拡管治具であって、
前記後端部が把持された前記熱交換チューブの先端部から挿入されて、前記熱交換チューブを拡管する拡管ビレットが先端に接続され、後端が前記拡管ビレットを前記熱交換チューブに挿脱する方向に移動可能に設けられた圧入手段に接続されているマンドレルと、
前記マンドレルに摺動自在に外挿された筒状体であって、前記熱交換チューブの先端部が挿入される前記筒状体の先端部が分割されて形成された複数の把持片は、その有するバネ力により前記筒状体の外側面方向に弓状に反っており、前記把持片間のスリットが前記筒状体の後端側の周面に開口する内壁が曲面の穴部と前記穴部の横幅よりも幅狭の開口部から前記筒状体の先端方向に徐々に拡幅する扇状スリット部とから成り、且つ前記把持片の内壁面の各々から前記筒状体の内方に突出する凸部としての凸条が形成されているチャックスリーブと、
前記チャックスリーブの外周面に沿って摺動自在に外挿され、前記チャックスリーブの前記把持片間の前記スリットの全体を縮幅して前記把持片の各々を筒状に拘束するように、前記把持片の各々を前記バネ力に抗して締め付ける方向に摺動し、又は前記拘束を解除する方向に摺動するスライドスリーブとを具備し、
前記凸条の横断面形状が基部から先端方向に徐々に幅狭となる台形状又は三角形状であり、
前記凸条の前記把持片の内壁面からの突出長が、前記熱交換チューブの前記先端部が挿入された前記チャックスリーブの前記把持片の各々が前記スライドスリーブの摺動により筒状に拘束されて、前記拡管ビレットとの軸芯が一致する方向に位置調整された前記熱交換チューブの前記先端部に前記拡管ビレットが挿入されて拡管された拡管部分の外周面に、前記拡管部分の内径を縮径することなく前記凸条の各先端部が食い込み、前記熱交換チューブの前記拡管部分を把持する把持部が形成されたとき、前記把持片の各内壁面の前記凸条を除く全面と前記拡管部分の外周面との間に空間部が形成され、且つ前記チャックスリーブによる前記拘束が解除される方向に前記スライドスリーブが摺動したとき、前記把持片の各々が前記バネ力により前記筒状体の外側面方向に弓状に反って、前記凸条の各先端部の前記拡管部分の外周面への食い込みが外れて前記把持部による把持が解除される突出長であることを特徴とする拡管治具。
A tube expansion tool for a heat exchange tube that penetrates a fin layer in which a plurality of heat dissipation fins are laminated, and whose front and rear ends protrude from the fin layer, is gripped and expanded by the front and rear ends so as to prevent the tube from shrinking in the longitudinal direction, and is integrated with each of the heat dissipation fins,
a mandrel having a rear end connected to a press-fitting means provided so as to be movable in a direction for inserting and removing the expansion billet into and from the heat exchange tube;
a chuck sleeve comprising a cylindrical body slidably fitted onto the mandrel, a plurality of gripping pieces formed by dividing a tip end of the cylindrical body into which the tip ends of the heat exchange tubes are inserted, the gripping pieces being curved in a bow shape toward the outer surface of the cylindrical body due to their spring force, slits between the gripping pieces being formed with a hole portion having a curved inner wall opening onto the circumferential surface of the rear end side of the cylindrical body, and a fan-shaped slit portion which gradually widens from an opening narrower than the width of the hole toward the tip end of the cylindrical body, and a protrusion formed as a protrusion protruding inwardly from each of the inner wall surfaces of the gripping pieces;
A slide sleeve is slidably inserted along the outer circumferential surface of the chuck sleeve, and slides in a direction to fasten each of the gripping pieces against the spring force so as to narrow the entire slit between the gripping pieces of the chuck sleeve and to restrain each of the gripping pieces into a cylindrical shape, or slides in a direction to release the restraint,
The cross-sectional shape of the convex strip is a trapezoid or a triangle that gradually narrows from the base toward the tip,
a protruding length of the ridge from the inner wall surface of the gripping piece such that, when each of the gripping pieces of the chuck sleeve into which the tip of the heat exchange tube is inserted is restrained into a cylindrical shape by the sliding of the slide sleeve, and the expansion billet is inserted into the tip of the heat exchange tube positioned in a direction aligned with the axis of the expansion billet, each of the tip of the ridge bites into the outer peripheral surface of the expanded portion without reducing the inner diameter of the expanded portion, forming a gripping portion that grips the expanded portion of the heat exchange tube, a space is formed between the entire surface of each inner wall surface of the gripping pieces excluding the ridge and the outer peripheral surface of the expanded portion , and when the slide sleeve slides in a direction that releases the restraint by the chuck sleeve, each of the gripping pieces bends in a bow shape toward the outer surface of the cylindrical body due to the spring force, so that the tip of each of the ridges disengages from the bite into the outer peripheral surface of the expanded portion and the gripping by the gripping portion is released .
前記チャックスリーブの前記スリットを構成する前記穴部が長穴部であって、前記長穴部の先端部に形成された前記扇状スリット部の開口部が前記長穴部の横幅よりも幅狭であり、前記把持部の拘束が解除されているとき、前記長穴部の横幅が前記開口部方向に徐々に拡幅されていることを特徴とする請求項1に記載の拡管治具。 The tube expansion jig according to claim 1, characterized in that the hole constituting the slit of the chuck sleeve is an elongated hole, the opening of the fan-shaped slit formed at the tip of the elongated hole is narrower than the width of the elongated hole, and when the gripping part is released from restraint, the width of the elongated hole is gradually expanded in the direction of the opening. 前記チャックスリーブの前記把持片の前記凸条が形成された部分が、その外面方向に前記筒状体の他部よりも肉厚の肉厚部に形成されており、前記肉厚部の後端に傾斜面が接続され、前記傾斜面及び前記肉厚部を含む全体が、その有するバネ力により前記筒状体の外側面方向に弓状に反っていることを特徴とする請求項1に記載の拡管治具。 The tube expansion jig described in claim 1, characterized in that the portion of the gripping piece of the chuck sleeve on which the convex rib is formed is formed in a thick portion that is thicker than other portions of the cylindrical body in the outer surface direction, an inclined surface is connected to the rear end of the thick portion, and the entire portion including the inclined surface and the thick portion is bow-shaped toward the outer surface direction of the cylindrical body due to its spring force. 前記スライドスリーブにより前記把持片の各々が筒状に拘束されたとき、前記凸条から成る環状凸条が形成されることを特徴とする請求項1に記載の拡管治具。 The tube expansion tool according to claim 1, characterized in that when each of the gripping pieces is constrained into a cylindrical shape by the sliding sleeve, an annular ridge is formed from the ridges. 前記環状凸条が複数本形成されていることを特徴とする請求項4に記載の拡管治具。 The pipe expansion jig according to claim 4 , characterized in that a plurality of the annular ridges are formed. 前記凸条の前記内壁面からの高さが0.5~0.8mmであり、前記凸条の先端部の前記食い込み幅が0.01~0.07mmであることを特徴とする請求項1に記載の拡管治具。 The tube expansion jig according to claim 1, characterized in that the height of the ridge from the inner wall surface is 0.5 to 0.8 mm, and the bite width of the tip of the ridge is 0.01 to 0.07 mm. 複数枚のフィンが積層されたフィン層を貫通し、先端部及び後端部が前記フィン層から突出する熱交換チューブを、その長手方向の収縮を防止できるように前記後端部が把持された前記熱交換チューブの先端部を請求項1に記載の拡管治具を用いて把持して拡管し前記フィンの各々と一体化する熱交換チューブの拡管方法であって、
前記拡管治具を構成する前記チャックスリーブの先端部を形成する複数の前記把持片内に前記熱交換チューブの先端部を挿入し、
前記スライドスリーブを前記チャックスリーブの複数の前記把持片のバネ力に抗して前記把持片の上面側にスライドし、前記スリットの全体を縮幅して筒状に拘束し、前記熱交換チューブを前記拡管ビレットとの軸芯が一致する方向に位置調整した後、
前記拡管ビレットを前記熱交換チューブの先端部に挿入して拡管した拡管部分の外周面に、前記拡管部分の内径を縮径することなく前記凸条の先端部を食い込ませ、前記把持片の各内壁面の前記凸条を除く全面と前記拡管部分の外周面との間に空間部が形成された把持部を形成し、
引き続き、前記拡管ビレットを停止することなく前記先端部を前記把持部で把持した前記熱交換チューブの拡管を、前記熱交換チューブの後端部側方向に続行することを特徴とする熱交換チューブの拡管方法。
A method for expanding a heat exchange tube, the heat exchange tube penetrating a fin layer in which a plurality of fins are stacked, the front end and the rear end protruding from the fin layer, the rear end of the heat exchange tube being gripped so as to prevent the heat exchange tube from shrinking in the longitudinal direction, the front end of the heat exchange tube being gripped and expanded by the tube expansion tool according to claim 1, and the heat exchange tube being integrated with each of the fins,
inserting a tip end of the heat exchange tube into a plurality of gripping pieces that form a tip end of the chuck sleeve constituting the tube expansion jig;
The slide sleeve is slid toward the upper surface of the gripping pieces against the spring force of the multiple gripping pieces of the chuck sleeve, the entire slit is contracted in width and constrained into a cylindrical shape, and the heat exchange tube is positioned in a direction in which the axis of the heat exchange tube coincides with that of the expanded billet.
the tip end of the ridge is inserted into the outer circumferential surface of the expanded portion by inserting the expansion billet into the tip end of the heat exchange tube to expand the tube, without reducing the inner diameter of the expanded portion, thereby forming a gripping portion in which a space is formed between the entire surface of each inner wall surface of the gripping pieces excluding the ridge and the outer circumferential surface of the expanded portion;
A method for expanding a heat exchange tube, characterized in that the expansion of the heat exchange tube, the tip portion of which is held by the holding portion, is continued in the direction toward the rear end portion of the heat exchange tube without stopping the expansion billet.
前記熱交換チューブの拡管が完了した後、前記把持部で把持された状態の拡管した前記熱交換チューブから前記拡管ビレットを引き抜き、
次いで、前記スライドスリーブを前記チャックスリーブの複数の前記把持片の上面側からスライドし、複数の前記把持片を筒状とする拘束状態を解除し、前記把持片の各々が有するバネ力前記筒状体の外側方向に弓状に反らせ、前記凸条の先端部前記拡管部分の外周面への食い込みを外すことより、前記把持部による把持を解除することを特徴とする請求項7に記載の熱交換チューブの拡管方法。
After the expansion of the heat exchange tube is completed, the expanded billet is pulled out from the expanded heat exchange tube held by the holding portion.
Next, the slide sleeve is slid from the upper surface side of the multiple gripping pieces of the chuck sleeve to release the cylindrical restraint state of the multiple gripping pieces, and the spring force of each of the gripping pieces causes them to bend in a bow shape toward the outside of the cylindrical body , thereby releasing the gripping by the gripping portions by releasing the engagement of the tip ends of the convex ribs with the outer peripheral surface of the expansion portion.
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