(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波形状のコルゲートフィンの折曲部（１ｂ）に連なる平面部（１ｃ）に熱交換を促進するルーバ（１ｄ）を有するコルゲートフィンを成形するコルゲートフィン成形装置であって、
薄板状のフィン材料（１ａ）に多数個の前記折曲部（１ｂ）を形成して波形状にするとともに、前記ルーバ（１ｄ）を形成するフィン成形装置（３）と、
前記折曲部（１ｂ）の尾根方向に対して略直角方向から前記折曲部（１ｂ）を押圧して前記折曲部（１ｂ）を所定形状に矯正する矯正装置（６）と、
前記矯正装置（６）より前記フィン材料（１ａ）の進行方向側に配置され、前記多数個の折曲部（１ｂ）のうち隣り合う前記折曲部（１ｂ）が互いに接するように前記フィン材料（１ａ）を縮めるブレーキ装置（７）とを備えることを特徴とするコルゲートフィン成形装置。
【請求項２】
前記矯正装置（６）には、前記フィン材料（１ａ）の進行とともに回転する矯正ローラが、前記フィン材料（１ａ）を挟んで２つ設けられており、
前記矯正ローラ（６ａ、６ｂ）の外径寸法は、前記フィン材料（１ａ）が前記ブレーキ装置（７）にて縮められた状態において、隣り合う前記折曲部（１ｂ）間距離（Ｌ）の１５〜３５倍であることを特徴とする請求項１に記載のコルゲートフィン成形装置。
【請求項３】
波形状のコルゲートフィンの折曲部（１ｂ）に連なる平面部（１ｃ）に熱交換を促進するルーバ（１ｄ）を有するコルゲートフィンの成形方法であって、
薄板状のフィン材料（１ａ）を波形状に成形するフィン成形工程と、
前記フィン材料（１ａ）の前記折曲部（１ｂ）を押圧して前記折曲部（１ｂ）を所定形状に矯正する矯正工程と、
前記矯正工程により矯正された後、前記折曲部（１ｂ）が互いに接するように前記フィン材料（１ａ）を縮める縮め工程とを備えることを特徴とするコルゲートフィン成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱交換器のコルゲート（波形状）フィンの成形装置に関するもので、熱交換を促進するルーバ付きのコルゲートフィンの成形に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
コルゲートフィンの成形装置は、概ね以下のようなものである。すなわち、薄板状のフィン材料が巻かれた材料ロールから、一対の歯車状の成形ローラ間にフィン材料を送り込むことにより、多数個の折曲部を形成して波形状にするとともに、図６に示すように、折曲部１ｂに連なる平面部１ｃにルーバ１ｄを形成する。そして、所定のフィンピッチとなるように、前記成形ローラ通過後のフィン材料を縮め、その後、所定長さに切断するものである。
【０００３】
ところで、ルーバ１ｄは、周知のように、平面部１ｃにコルゲートフィンの高さｈ方向に線状切欠部を設け、この線状切欠部をコルゲートフィンの長手方向に向けて曲げ起こすものである。このため、ルーバ１ｄを設けると、線状切欠部の端部（ルーバの長手方向端部）１ｄ’が大きく変形して、図７に示すように、折曲部１ｂの尾根がコルゲートフィンの高さ方向に凹または凸となるという不具合が発生する。
【０００４】
この不具合に対して、実開昭６３−１７４９２０号公報では、成形ローラ通過後のフィン材料を縮めた後、フィン材料の進行とともに回転する矯正ローラによって、折曲部の尾根方向に対して略直角方向から折曲部を押圧することにより折曲部１ｂの凹凸を矯正するという手段が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
とこで、発明者等は、上記公報に記載のコルゲートフィン成形装置を試作したところ、図８の（Ｂ）に示すように、平面部１ｃが、コルゲートフィンの長手方向に対して傾くという傾き不良が発生した。そこで、発明者等は、上記傾き不良を解決すべく、傾き不良の原因を調査したところ、以下に述べる原因によって傾き不良が発生することが明らかになった。
【０００６】
すなわち、上記公報に記載のコルゲートフィン成形装置では、矯正ローラ通過後は、フィン材料の変形を規制するガイド等のガイド手段が設けられていないため、矯正ローラ通過後のフィン材料１ａは変形し易い不安定な状態となっている。
しかも、図８の（Ａ）に示すように、フィン材料１ａが波形状に形成されているため、紙面上方側の矯正ローラ６ａが折曲部１ｂに接する接触箇所６１と、紙面下方側の矯正ローラ６ｂが折曲部１ｂに接する接触箇所６２との両接触箇所が、互いにフィン材料１ａの進行方向にズレてしまう。
【０００７】
このため、フィン材料１ａには、コルゲートフィンの平面部１ｃが傾くようなモーメントが作用するので、上述の矯正ローラ通過後にガイド手段等が設けられていない事と相まって、矯正ローラ通過後に傾き不良が発生してしまう。
本発明は、上記点に鑑み、コルゲートフィンの成形において、傾き不良の低減を図ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。
請求項１、２に記載の発明では、多数個の折曲部（１ｂ）のうち隣り合う折曲部（１ｂ）が互いに接するようにフィン材料（１ａ）を縮めるブレーキ装置（７）が、矯正装置（６）よりフィン材料（１ａ）の進行方向側に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
つまり、ブレーキ装置（７）によって、フィン材料（１ａ）は隣り合う折曲部（１ｂ）が互いに接するように縮められるので、フィン材料（１ａ）は変形し難い安定状態となっている。したがって、前述のように、矯正装置（６）より平面部（１ｃ）が傾くようなモーメントがフィン材料（１ａ）に対して作用しても平面部１ｃの傾きが抑制されるので、コルゲートフィンの傾き不良が抑制される。延いては、コルゲートフィンの歩留りが向上するので、コルゲートフィンの製造原価低減を図ることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、矯正ローラ（６ａ）の外径寸法は、フィン材料（１ａ）がブレーキ装置（７）にて縮められた状態において、隣り合う折曲部（１ｂ）間距離（Ｌ）の１５〜３５倍であることを特徴とする。
これにより、後述するように、矯正ローラ（６ａ、６ｂ）がフィン材料１ａに接触する接触箇所が３か所となる時間が矯正ローラ（６ａ、６ｂ）がフィン材料（１ａ）に接触している時間全体の７０％程度となるので、フィン材料（１ａ）に作用するモーメントを抑制することができ、傾き不良の低減を図ることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、折曲部（１ｂ）を所定形状に矯正する矯正工程により矯正された後、折曲部（１ｂ）が互いに接するようにフィン材料（１ａ）を縮める縮め工程を備えることを特徴とする。
これにより、請求項１と同様に矯正装置工程で平面部（１ｃ）が傾くようなモーメントがフィン材料（１ａ）に対して作用しても、平面部１ｃの傾きが抑制されるので、コルゲートフィンの傾き不良が抑制される。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るコルゲートフィン成形装置の模式図であり、１は薄板状のフィン材料１ａが巻かれた材料ロール（アンコイラ）であり、この材料ロールから取り出されたフィン材料は、フィン材料１ａに所定の張力を与えるテンション装置２により張力が与えられる。このテンション装置２は、重力によって一定の張力をフィン材料１ａに与えるウエイトテンション部２ａと、フィン材料１ａの進行とともに回転するロール２ｂ及びこのロール２ｂを介してフィン材料１ａに所定の張力を与えるバネ手段２ｃからなるロールテンション部２ｄとから構成されている。
【００１４】
なお、テンション装置２によってフィン材料１ａに所定の張力を与えるのは、後述するフィン成形装置３によって折り曲げ成形されたコルゲートフィンのフィン高さｈ（図６参照）を一定に保持するためである。
３は、テンション装置２によって所定の張力が与えられたフィン材料１ａに、多数個の矩形状の折曲部１ｂを形成して矩形波状にするとともに、折曲部１ｂに連なる平面部１ｃに熱交換を促進するルーバ１ｄ（図６参照）を形成するフィン成形装置である。このフィン成形装置は、一対の歯車状の成形ロール３ａと、成形ロール３ａの歯面に設けられたルーバ１ｄを形成する図示されていないカッタとから構成されており、フィン材料１ａが成形ロール３ａ間を通過する際に成形ロール３ａの歯部３ｂに沿うように折り曲げられて折曲部１ｂが形成されるとともにルーバ１ｃが形成される。
【００１５】
４は、折曲部１ｂおよびルーバ１ｄが形成されたフィン材料１ａを切断する切断装置であり、この切断装置４は、１つのコルゲートフィンに折曲部１ｂが所定の数だけ有するようにフィン材料１ａを所定長さに切断する。そして、所定長さに切断されたフィン材料１ａは、送り装置５によって後述する矯正装置６に向けて送られる。なお、この送り装置は、フィン成形装置３に形成された折曲部１ｂ間距離と略等しい基準ピッチを有する一対の歯車状の送りローラ５ａから構成されている。
【００１６】
因みに、コルゲートフィンの仕上がり状態におけるフィンピッチ（隣合う折曲部１ｂ間距離）を小さくする場合、成形ロール３ａの圧力角を大きし、フィンピッチを大きくする場合は、圧力角を小さくする。なお、このとき、成形ロール３ａと送りローラ５ａとのモジュールの相違が、１０％以内であれば、送りローラ５ａを変更することなくコルゲートフィンの成形をすることができる。
【００１７】
６は、折曲部１ｂの尾根方向に対して略直角方向から折曲部１ｂを押圧して折曲部１ｂの凹凸を矯正する矯正装置であり、この矯正装置６は、フィン材料１ａを挟んでフィン材料１ａの進行とともに従動的に回転する一対の矯正ローラ６ａ、６ｂから形成されている。なお、矯正ローラ６ａ、６ｂは、矯正ローラ６ａ、６ｂの回転中心を結ぶ線が、フィン材料１ａの進行方向に対して直角となるように配置されている。
【００１８】
７は、複数個の折曲部１ｂに接してフィン材料１ａの進行方向反対側に向けて摩擦力を発生するブレーキ面７ａ、７ｂを有するブレーキ装置であり、このブレーキ装置７は、矯正装置６よりフィン材料１ａの進行方向側に配置されて、送り装置５が発生する送り力と、ブレーキ面７ａ、７ｂで発生する摩擦力とによって、フィン材料１ａの折曲部１ｂが互いに接するようにフィン材料１ａを押し縮めるものである。
【００１９】
また、ブレーキ面７ａが形成されたブレーキシュー７ｃは、一端側は回転可能に支持されており、他端側には摩擦力調節機構をなすバネ部材７ｄが配置されている。そして、ブレーキ面７ａ、７ｂで発生する摩擦力は、このバネ部材７ｄの撓み量を調節することにより調整される。なお、ブレーキシュー７ｃおよびブレーキ面７ｂを形成するプレート部７ｅは、耐磨耗性に優れた材料にて構成されており、因みに本実施形態ではダイス鋼である。
【００２０】
次に、本実施形態に係るコルゲートフィン成形装置の作動をコルゲートフィン成形装置内で行われる工程順に述べる。
材料ロール１からフィン材料１ａを引き出し（引出工程）、引き出したフィン材料１ａに対して、フィン材料１ａの進行方向に所定張力を与える（テンション発生工程）。そして、フィン成形装置３にてフィン材料１ａに折曲部１ｂおよびルーバ１ｄを成形し（フィン成形工程）、切断装置４にて所定長さに切断する（切断工程）。
【００２１】
次に、送り装置５にて所定長さに切断されたフィン材料１ａを矯正装置６に向けて送り出し（送り工程）、矯正装置６にて折曲部１ｂを押圧して凹凸を矯正する（矯正工程）とともに、ブレーキ装置７にて隣り合う折曲部１ｂが互いに接するようにフィン材料１ａを縮める（縮め工程）。
そして、縮め工程を終えたフィン材料１ａは、自身の弾性力により伸びて所定のフィンピッチとなり、寸法検査等の検査工程を経てコルゲートフィンの成形が終了する。
【００２２】
次に本実施形態の特徴を述べる。
矯正装置６よりフィン材料１ａの進行方向側に配置されたブレーキ装置７によって、フィン材料１ａは隣り合う折曲部１ｂが互いに接するように押し縮められるので、フィン材料１ａは変形し難い安定状態となっている。したがって、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、平面部１ｃが傾くようなモーメントが作用フィン材料１ａに対して作用しても平面部１ｃが傾かないので、折曲部１ｂの凹凸不良を矯正しつつ、傾き不良を防止することができる。
【００２３】
また、摩擦力調節機構をなすバネ部材７ｄが配置されているので、バネ部材７ｄの撓み量を調節することにより容易にブレーキ面７ａ、７ｂで発生する摩擦力を調節することができる。したがって、フィン材料１ａに過度の摩擦力が作用することにより、折曲部１ｂが過度の折れ曲がってしまいフィン材料１ａが潰れてしまう等の弊害を防止することができるので、コルゲートフィンの製造歩留りの低下を抑制することができる。延いては、コルゲートフィンの製造の製造原価低減を図ることができるとともに、このコルゲートフィンを用いた熱交換器の製造原価低減をも図ることができる。
【００２４】
（第２実施形態）
本実施形態は、平面部１ｃの傾き不良をより低減するために、矯正ローラ６ａ、６ｂにて発生するモーメントの低減を図ったものである。
具体的には、矯正ローラ６ａ、６ｂの外径寸法を、隣り合う折曲部１ｂが互いに接するようにフィン材料１ａが縮んだ状態（縮め工程）において、隣り合う折曲部１ｂ間距離Ｌの１５〜３５倍となるように構成したものである（図２参照）。
【００２５】
以下に、上記構成により傾き不良が低減される理由を図２を用いて述べる。
図２は矯正ローラ６ａ、６ｂと折曲部１ｂとが接する接触箇所の拡大図であり、図２からも明らかなように、フィン材料１ａが紙面左から右へと進行して行くに連れて接触箇所も変化する。ここで、以下の考察を容易にするために、フィン材料１ａのある特定部分のみ着目し、この着目した部分の接触箇所について詳細に考察する。
【００２６】
すなわち、両矯正ローラ６ａ、６ｂの外径寸法が、図２の一点鎖線で示すように小さいと、フィン材料１ａと両矯正ローラ６ａ、６ｂとの接触箇所は、図中の△で示すように２か所となる。このように、接触箇所が２か所であると、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、平面部１ｃに対してモーメントが作用するので、傾き不良の原因となる。
【００２７】
また、両矯正ローラ６ａ、６ｂの外径寸法が、図２の二点鎖線で示すように大きいと、フィン材料１ａと両矯正ローラ６ａ、６ｂとの接触箇所は、図中の□で示すように４か所となる。このように、接触箇所が４か所であると、傾き不良を誘発するモーメントの発生を抑制することができるが、接触箇所が多くなるため、フィン材料１ａの矯正に必要な矯正力が大きくなり、これに伴って矯正ローラ６ａ、６ｂの回転抵抗が大きくなる。そして、矯正ローラ６ａ、６ｂの回転抵抗が大きくなりすぎると、折曲部１ｂが過度に折れ曲がってしまいフィン材料１ａが潰れてしまう等の弊害が発生し易い。
【００２８】
そこで、発明者等は、以上に述べたことを踏まえて総合的に検討したところ、フィン材料１ａと両矯正ローラ６ａ、６ｂとの接触箇所は、３か所が妥当であるとの結論を得た。
しかし、実際には、両矯正ローラ６ａ、６ｂは、フィン材料１ａの進行とともに回転するので、接触箇所の数は一定ではなく、２→３→４と連続的に変化する。したがって、上記結論を現実的に再現するには、両矯正ローラ６ａ、６ｂがフィン材料１ａに接触している時間のうち、接触箇所が３か所となる時間を多くすることが望ましく、発明者等の種々の検討によれば、接触箇所が３か所となる時間が両矯正ローラ６ａ、６ｂがフィン材料１ａに接触している時間全体の７０％程度が妥当であるとの結論を得た。
【００２９】
そして、この結論から両矯正ローラ６ａ、６ｂの外径寸法を具体的に算出したところ、隣り合う折曲部１ｂ間距離Ｌの１５〜３５倍となった。
したがって、隣り合う折曲部１ｂ間距離Ｌの１５〜３５倍とすることにより、ブレーキ装置７を設けた効果と相まってより一層傾き不良を防止することができる。
【００３０】
なお、接触箇所が２か所の時に発生するモーメントを抑制する手段として、両接触箇所のズレ量を考慮して、両矯正ローラ６ａ、６ｂの回転中心をずらす手段が考えられるが、調整が困難であるので現実的ではない。
ところで、上述の実施形態では矯正ローラを２つ設けていたが、図３に示すように、矯正ローラ６ａを１つとし、この矯正ローラ６ａに対向する側をプレート６ｃとしてもよい。
【００３１】
また、上述の実施形態ではブレーキ装置７として、ブレーキシュー７ｃとプレート部７ｅとによって構成されていたが、図４に示すように、プレート部７ｅを廃して、一対のブレーキシュー７ｃによって構成してもよい。
また、上述の実施形態では、矩形波状のコルゲートフィンの成形を例に説明したが、本発明は矩形波状のコルゲートフィンの成形に限られるものではなく、正弦波状のコルゲートフィン（折曲部が滑らかなＲを描いて折り曲げられているもの）にも適用できる。この場合、ブレーキシュー７ｃに代えて図５に示すように、星型のブレーキローラ６ｄ、６ｅを用い、このブレーキローラ６ｄ、６ｅの回転に対して制動力を与えればよい。
【００３２】
さらに、上述の実施形態では、矯正ローラ６ａ、６ｂは、フィン材料１ａの進行とともに従動的に回転するものであったが、矯正ローラ６ａ、６ｂの回転をモータ等を用いて能動的に制御してもよい。これにより、接触箇所が４か所となる状態の占める割合が多くなっても、矯正ローラ６ａ、６ｂの回転抵抗の増大によるフィン材料１ａの潰れ等の弊害を防止できるとともに、接触箇所が４か所となる状態の占める割合が多くなるので、より一層傾き不良を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るコルゲートフィン成形装置を示す模式図である。
【図２】矯正ローラとフィン材料との接触箇所の拡大図である。
【図３】矯正装置の変形例を示す模式図である。
【図４】ブレーキ装置の変形例を示す模式図である。
【図５】正弦波状のコルゲートフィンの成形する際のブレーキ装置を示す模式図である。
【図６】コルゲートフィンの斜視図である。
【図７】コルゲートフィンの折曲部に発生する凹凸不良を示す説明図である。
【図８】コルゲートフィンの傾き不良を説明する説明図である。
【符号の説明】
１…材料ロール、２…テンション装置、３…フィン成形装置、
４…切断装置、５…送り装置、６…矯正装置、７…ブレーキ装置。
【図１】
0003644121.tif 000002
【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】
0003644121.tif 000008
【図８】
0003644121.tif 000009