(57)【要約】【課題】製造コストを低減することの可能なフィンを提供する。【解決手段】金属板を波形状に折り曲げることにより形成されるフィン６において、当該フィン６において波形状に折り曲げられている方向を巾方向とし、波形状に折り曲げられることにより山部１１及び谷部１２が交互に形成されている部分を屈曲部１０とするとき、巾方向における屈曲部１０の一端部及び他端部には、巾方向に平行な第１平坦部２０，２１がそれぞれ形成され、屈曲部１０の一端部から他端部までの途中部分には、巾方向に平行な第２平坦部３０が更に形成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板を波形状に折り曲げることにより形成されるフィン（６）であって、
当該フィンにおいて波形状に折り曲げられている方向を巾方向とし、
波形状に折り曲げられることにより山部（１１）及び谷部（１２）が交互に形成されている部分を屈曲部（１０）とするとき、
前記巾方向における前記屈曲部の一端部及び他端部には、前記巾方向に平行な第１平坦部（２０，２１）がそれぞれ形成され、
前記屈曲部の一端部から他端部までの途中部分には、前記巾方向に平行な第２平坦部（３０）が更に形成されている
フィン。
【請求項２】
前記第２平坦部は、前記巾方向に平行な前記第１平坦部の長さ以上の長さを有している
請求項１に記載のフィン。
【請求項３】
前記第２平坦部は、前記巾方向に平行な前記第１平坦部の長さの２倍以上の長さを有している
請求項１に記載のフィン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、金属板を波形状に折り曲げることにより形成されるフィンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載のドロンカップ式熱交換器がある。この熱交換器を構成する複数のチューブは、一対のドロンカッププレートが対向するようそれぞれの継手部の間を接合して形成される。一対のドロンカッププレートの内部には、冷媒との接触面積を増加させるためのフィンが配置されている。特許文献１に記載のフィンは、その一端部から他端部に向かって山部と谷部とが交互に形成された構造を有している。フィンの一端部から他端部に向かう方向を巾方向とするとき、フィンの両端部には、巾方向に平行な平坦部が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−８７６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載されるようなフィンは、薄い金属板を２つの成形ローラの間に挟み込むことにより成形される。例えば特許文献１に記載されるような両端に平坦部を有するフィンを製造する場合、凹凸が形成されていない平坦部を軸方向の両端部に有し、且つ平坦部以外の部分に凹凸が形成されている凹凸部を有する成形ローラが用いられる。ローラにおける一方の平坦部から他方の平坦部までの長さは、フィンの巾方向の長さにより定まる。
【０００５】
このようにしてフィンが成形される関係上、巾方向の長さが異なるフィンを製造する場合、複数種類の成形ローラが必要となる。これがフィンの製造コストを増加させる要因となっている。
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造コストを低減することの可能なフィンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、金属板を波形状に折り曲げることにより形成されるフィン（６）において、当該フィンにおいて波形状に折り曲げられている方向を巾方向とし、波形状に折り曲げられることにより山部（１１）及び谷部（１２）が交互に形成されている部分を屈曲部（１０）とするとき、巾方向における屈曲部の一端部及び他端部には、巾方向に平行な第１平坦部（２０，２１）がそれぞれ形成され、屈曲部の一端部から他端部までの途中部分には、巾方向に平行な第２平坦部（３０）が更に形成されている。
【０００７】
この構成によれば、第２平坦部の部分でフィンを切断することにより、巾方向の長さの異なるフィンを複数成形することができる。したがって、上記構成のフィンを成形するための成形ローラを用意するだけで、巾方向の長さの異なる複数種類のフィンを成形することができるため、複数種類の成形ローラを用意する必要がない分だけ製造コストを低減することができる。
【０００８】
なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、製造コストを低減することの可能なフィンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係るドロンカップ式熱交換器の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１中のチューブの平面図である。
【図３】図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、チューブの継手部の近傍を拡大視した図である。
【図４】図４は、実施形態のチューブ内に設けられるフィンの断面構造を示す断面図である。
【図５】図５は、実施形態のフィンを製造する設備を模式的に示す図である。
【図６】図６は、実施形態の成形ローラの平面構造を示す平面図である。
【図７】図７は、実施形態のフィンの製造方法の一例を示す断面図である。
【図８】図８は、実施形態のフィンの製造方法の一例を示す断面図である。
【図９】図９は、他の実施形態のフィンの断面構造を示す断面図である。
【図１０】図１０は、他の実施形態のフィンの断面構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、フィンの一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
はじめに、本実施形態のフィンが用いられるドロンカップ式熱交換器の概略構成について説明する。実施形態に係るドロンカップ式熱交換器１（以下では単に「熱交換器１」とも表記する場合がある）は、例えば図１〜３に示すような構成をとる。一般に、ドロンカップ式熱交換器１とは、いわゆるドロンカップタイプ（Ｄｒａｗｎ  Ｃｕｐ）構造と呼ばれる中空状のチューブ２を多段に積層して構成され、チューブ２の中空部内側を流れる流体（本実施形態では冷媒）と、チューブ２の表面を流れる流体（本実施形態では空気）との間で熱交換を行うものである。ドロンカップ式熱交換器１は、例えばオイルクーラー、エバポレータ、インタークーラー、ラジエータ等に用いられる。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態のドロンカップ式熱交換器１は、一対のドロンカッププレート２ａ，２ｂを最中状に接合して構成される断面偏平状のチューブ２相互の間に、コルゲートフィン３を介在させて積層して配設して、真空ろう付け又は雰囲気炉にて一体ろう付けして製造されている。本実施形態では、チューブ２及びコルゲートフィン３は鉛直方向（図１の上下方向）に積層配置されている。また、チューブ２間のコルゲートフィン３が設けられる間隙には、図１に矢印Ａで示す方向に流れる空気が通過する空気流路ＦＰ１が形成されている。
【００１３】
なお、以下の説明では、チューブ２が積層されている方向（図１及び図３の上下方向）を「積層方向」と表記する。また、この積層方向に直交し、図１に矢印Ａで示すように、熱交換を行う一方の流体である空気が流れる方向（図２の上下方向、図３の左右方向）を「空気流れ方向」と表記する。これらの積層方向及び空気流れ方向と直交する方向（図２の左右方向）を、熱交換を行う他方の流体である冷媒が流れる方向である「冷媒流れ方向」と表記する。
【００１４】
ドロンカッププレート２ａ，２ｂは、アルミ板または銅板の表面にろう材をクラッドしたものをプレス成形し、内部に中空部を形成するよう積層している。また、図２に示すように、ドロンカッププレート２ａ，２ｂには、中空部が流体流通路となるよう連通孔２ｃ，２ｄが形成されている。本実施形態では、チューブ２の内部に設けられる流通路ＦＰ２は、略Ｕ字状に形成されている。
【００１５】
ドロンカップ式熱交換器１には、図１に示すように、エンドプレート５の連通孔２ｃ，２ｄに対応する位置に流入口５ａ及び流出口５ｂが設けられている。これにより、流入口５ａから熱交換器１に流入した冷媒は、各チューブ２の連通孔２ｃから略Ｕ字状の流通路ＦＰ２を流通しながら、チューブ２間の空気流路ＦＰ１を流通する空気と熱交換を行って、連通孔２ｄを流通し、熱交換器１の流出口５ｂから回路に戻って行く。
【００１６】
本実施形態では、一対のドロンカッププレート２ａ，２ｂは、組立時に空気流れ方向の下流側（図２では上側）の一辺２ｆが連結されている。そして、この一辺２ｆが回転軸となるよう一対のドロンカッププレート２ａ，２ｂが相互に対向するように折り曲げられて、図３に示すように、この一辺２ｆの対辺である空気流れ方向の上流側の一辺２ｇに設けられた各プレートの継手部２ｈ，２ｉが当接する。そして、継手部２ｈ，２ｉの当接面の間が、例えばろう付け接合などの任意の接合手法により接合されて、チューブ２が形成される。
【００１７】
チューブ２は、図３に示すように、一対のドロンカッププレート２ａ，２ｂのうち、積層方向の下側に配置される一方のドロンカッププレート２ｂが平板状であり、積層方向の上側に配置される他方のドロンカッププレート２ａが外側に凸となるよう加工された凸形状である片絞り構造である。図３に示す冷媒流れ方向から視た断面形状では、一方のドロンカッププレート２ｂは空気流れ方向に沿った直線状で形成され、他方のドロンカッププレート２ａは積層方向上側に突出する凸形状に形成されている。また、チューブ２の内部にはインナフィン４が設置されている。
【００１８】
フィン４は、薄い金属板を波形状に折り曲げることにより形成されたものである。以下では、図３において矢印Ｘで示される方向、すなわちフィン４において波形状に折り曲げられている方向を「巾方向Ｘ」とも称する。また、フィン４において、波形状に折り曲げられることにより山部４０１及び谷部４０２が交互に形成されている部分を「屈曲部４０」とも称する。巾方向Ｘにおける屈曲部４０の一端部には、平坦部４１がそれぞれ形成されている。なお、図示は省略するが、屈曲部の他端部にも、同様に平坦部４１が形成されている。平坦部４１は、巾方向Ｘに対して平行に延びるように形成されている。巾方向Ｘにおける平坦部４１のそれぞれの長さは「Ｌ１０」に設定されている。フィン４は、チューブ２の内部、すなわち流路ＦＰ２に配置されている。フィン４により、流路ＦＰ２における冷媒との接触面積が大きくなっている。これにより、流路ＦＰ２を流れる冷媒への熱伝達が効率的に行われる。
【００１９】
次に、フィン４の製造方法について説明する。
フィン４は、図４に示されるフィン６を切断することにより成形される。図４に示されるように、フィン６は、薄い金属板を波形状に折り曲げることにより形成されている。以下では、フィン６において、波形状に折り曲げられることにより山部１１及び谷部１２が交互に形成されている部分を「屈曲部１０」とも称する。
【００２０】
巾方向Ｘにおける屈曲部１０の一端部１３及び他端部１４には、平坦部２０，２１がそれぞれ形成されている。平坦部２０，２１は、巾方向Ｘに対して平行に延びるように形成されている。巾方向Ｘにおける平坦部２０，２１の長さは「Ｌ１０」に設定されている。本実施形態では、平坦部２０，２１が第１平坦部に相当する。
【００２１】
屈曲部１０の一端部１３から他端部１４までの途中部分には、平坦部３０が形成されている。平坦部３０は、平坦部２０，２１と同様に、巾方向Ｘに対して平行に延びるように形成されている。巾方向Ｘにおける平坦部３０の長さは「Ｌ１１」に設定されている。平坦部３０の長さＬ１１は平坦部２０，２１の長さＬ１０に等しい。本実施形態では、平坦部３０が第２平坦部に相当する。
【００２２】
屈曲部１０の一端部１３から平坦部３０の一端部３１までの長さは「Ｌ２０」に設定されている。また、平坦部３０の他端部３２から屈曲部１０の他端部１４までの長さは「Ｌ２１」に設定されている。長さＬ２０と長さＬ２１との間には「Ｌ２０＞Ｌ２１」なる関係が成立している。
【００２３】
図５に示されるように、フィン６を製造するための設備は、材料Ｍと、支持ローラＲ１０と、成形ローラＲ２１，Ｒ２２と、矯正ローラＲ３１，Ｒ３２とを備えている。
材料Ｍは、フィン６の材料となる平板状の金属板１００を巻き取って円柱状としたものである。材料Ｍは、その中心軸ｍ１を紙面奥行き方向に沿わせた状態で配置されており、当該中心軸ｍ１周りを図５において時計回り方向に回転している。これにより、金属板１００が支持ローラＲ１０へと送り込まれている。
【００２４】
支持ローラＲ１０は、金属板１００を下方側から支えながら回転し、金属板１００を成形ローラＲ２１，Ｒ２２へと送り出すものである。支持ローラＲ１０を通過した後は、金属板１００は概ね水平に沿った状態になっている。
支持ローラＲ１０を通過した後の金属板１００には、油供給部Ｓ１，Ｓ２から加工油が供給される。加工油は、成形ローラＲ２１，Ｒ２２と金属板１００との間における摩擦を低減するためのものである。
【００２５】
成形ローラＲ２１，Ｒ２２は、金属板１００を上下方向に挟み込むことにより、金属板１００を波形状に成形してフィン６とするためのものである。成形ローラＲ２１，Ｒ２２は、いずれも概ね円柱形状のローラであって、その中心軸ｍ２１，ｍ２２を紙面奥行方向に沿わせた状態で配置されている。上方に配置された成形ローラＲ２１は、その中心軸ｍ２１の周りを図５において反時計回り方向に回転している。下方側に配置された成形ローラＲ２２は、その中心軸ｍ２２周りを図５において時計回り方向に回転している。
【００２６】
図６に示されるように、成形ローラＲ２１の外周面には、凹凸部１１０と、平面部１１１〜１１３とが形成されている。凹凸部１１０は、凹部及び凸部が中心軸ｍ２１に平行な方向に交互に形成された部分である。平面部１１１〜１１３は、凹部及び凸部が形成されていない平坦な部分である。平面部１１１，１１２は、中心軸ｍ２１に平行な方向における成形ローラＲ２１の両端部にそれぞれ形成されている。平面部１１３は、凹凸部１１０の途中部分に形成されている。
【００２７】
なお、成形ローラＲ２２の構造は、成形ローラＲ２１と略同一であるため、その詳細な説明は割愛する。
図５に示されるように、このように構成された成形ローラＲ２１，Ｒ２２により金属板１００が挟み込まれることにより、成形ローラＲ２１，Ｒ２２の凹凸部１１０によりフィン６の屈曲部１０に相当する部分が金属板１００に成形され、平面部１１１〜１１３によりフィン６の平坦部２０，２１，３０に相当する部分が金属板１００に成形される。この際、フィン６の平坦部２０，２１に相当する部分が成形ローラＲ２１，Ｒ２２の平面部１１１，１１２に挟み込まれながら金属板１００が通過することにより、金属板１００に反り返りが発生し難くなっている。
【００２８】
矯正ローラＲ３１，Ｒ３２は、上下方向に所定の隙間を有して配置されている。矯正ローラＲ３１，Ｒ３２は、成形ローラＲ２１，Ｒ２２を通過した後の金属板１００、すなわち波形状に形成された金属板１００をそれらの間の隙間により上下方向に挟み込むことにより、フィン６の厚さを全体で均一にするためのものである。
【００２９】
以上のような製造工程を経て図４に示されるようなフィン６が製造された後、フィン６を図７又は図８に示されるように切断する切断工程が行われる。図７に示されるように、フィン６を平坦部３０の端部３２で切断した場合、長さ「Ｌ１０＋Ｌ２０＋Ｌ１１」を有するフィン６０を得ることができる。また、図８に示されるように、フィン６を平坦部３０の端部３１で切断した場合、長さ「Ｌ１１＋Ｌ２１＋Ｌ１０」のフィン６１を得ることができる。これらのフィン６０又はフィン６１が、図３に示されるフィン４として用いられることになる。
【００３０】
以上説明した本実施形態のフィン６を用いれば、巾方向Ｘの長さの異なる２種類のフィン６０，６１を成形することができる。このようなフィン６を用いれば、それを成形するための成形ローラ、すなわち図５に示される成形ローラＲ２１，Ｒ２２を用意するだけで、巾方向Ｘの長さの異なる２種類のフィン６０，６１を成形することができるため、２種類の成形ローラを用意する必要がない分だけ製造コストを低減することができる。
【００３１】
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・フィン６の平坦部３０の長さは適宜変更可能である。平坦部３０の長さが他の平坦部２０，２１の長さＬ１０以上であれば、フィン６を平坦部３０の部分で切断することにより、図７に示されるフィン６０や、図８に示されるフィン６１を成形することが可能である。
【００３２】
・図９に示されるように、フィン６の平坦部３０の長さＬ１１は、他の平坦部２０，２１の長さＬ１０の２倍の長さに設定されていてもよい。このような構成によれば、図９に示される二点鎖線Ｃで平坦部３０を切断することにより、すなわち平坦部３０を中央部で切断することにより、図７に示されるフィン６０だけでなく、図８に示されるフィン６１を得ることができる。なお、平坦部３０の長さＬ１１が他の平坦部２０，２１の長さＬ１０の２倍以上の長さに設定されていれば、同様の作用及び効果を得ることが可能である。
【００３３】
・フィン６の屈曲部１０の途中には、単数の平坦部３０に限らず、複数の平坦部３０が形成されていてもよい。このような構成によれば、フィン６から２種類のフィンだけでなく、３種類以上のフィンを得ることも可能である。
・図１０に示されるように、フィン４の平坦部４１は、巾方向Ｘに対して所定角度をなすように傾斜していてもよい。このような構成によれば、熱交換器１の組み付け時に、フィン４の平坦部４１が他の部品に乗り上げることを抑制できる。
【００３４】
・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００３５】
６：フィン
１０：屈曲部
１１：山部
１２：谷部
２０，２１：第１平坦部
３０：第２平坦部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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