(57)【要約】【課題】成形ローラを駆動するギヤが摩耗しても歯先凹部の前側の凸部と歯底凸部との間隔を確保してフィン材料の破断を防止しつつ、平坦かつ傾斜のないフィン頂部を成形する。【解決手段】歯先部に歯先凹部１３を有するとともに歯底部に歯底凸部１４を有する一対の成形ローラ１１、１２の間に帯状のフィン材料を通過させ、成形後のフィン材料を長手方向に圧縮することでフィン頂部が平坦になった矩形波状のコルゲートフィンを成形するコルゲートフィン用成形装置において、歯底凸部１４は歯底部の中心線上に配置され、歯先凹部１３の成形ローラ回転方向前側の凸部１３ｆの高さＨｆよりも歯先凹部１３の成形ローラ回転方向後側の凸部１３ｒの高さの方が高い。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯先部に歯先凹部を有するとともに歯底部に歯底凸部を有する一対の成形ローラの間に帯状のフィン材料を通過させ、成形後のフィン材料を長手方向に圧縮することでフィン頂部が平坦になった矩形波状のコルゲートフィンを成形するコルゲートフィン用成形装置であって、
前記歯底凸部は前記歯底部の中心線上に配置され、
前記歯先凹部の成形ローラ回転方向前側の凸部の高さよりも前記歯先凹部の成形ローラ回転方向後側の凸部の高さの方が高い、
ことを特徴とするコルゲートフィン用成形装置。
【請求項２】
歯先部に歯先凹部を有するとともに歯底部に歯底凸部を有する一対の成形ローラの間に帯状のフィン材料を通過させ、成形後のフィン材料を長手方向に圧縮することでフィン頂部が平坦になった矩形波状のコルゲートフィンを成形するコルゲートフィン用成形装置であって、
前記歯底凸部は前記歯底部の中心線上に配置され、
前記歯先凹部の成形ローラ回転方向前側の凸部よりも前記歯先凹部の成形ローラ回転方向後側の凸部の方が前記歯底部の中心線に近い、
ことを特徴とするコルゲートフィン用成形装置。
【請求項３】
歯先部に歯先凹部を有するとともに歯底部に歯底凸部を有する一対の成形ローラの間に帯状のフィン材料を通過させ、成形後のフィン材料を長手方向に圧縮することでフィン頂部が平坦になった矩形波状のコルゲートフィンを成形するコルゲートフィン用成形装置であって、
前記歯底凸部は前記歯底部の中心線上に配置され、
前記歯先凹部の成形ローラ回転方向前側の凸部の高さよりも前記歯先凹部の成形ローラ回転方向後側の凸部の高さの方が高く、かつ、前記歯先凹部の成形ローラ回転方向前側の凸部よりも前記歯先凹部の成形ローラ回転方向後側の凸部の方が前記歯底部の中心線に近い、
ことを特徴とするコルゲートフィン用成形装置。
【請求項４】
コルゲートフィンの成形方法であって、
歯先部に歯先凹部を有するとともに歯底部に歯底凸部を有し、前記歯底凸部は前記歯底部の中心線上に配置され、前記歯先凹部の成形ローラ回転方向前側の凸部の高さよりも前記歯先凹部の成形ローラ回転方向後側の凸部の高さの方が高い一対の成形ローラの間に帯状のフィン材料を通過させる工程と、
成形後のフィン材料を長手方向に圧縮することでフィン頂部が平坦になった矩形波状のコルゲートフィンを成形する工程と、
を含むことを特徴とするコルゲートフィンの成形方法。
【請求項５】
コルゲートフィンの成形方法であって、
歯先部に歯先凹部を有するとともに歯底部に歯底凸部を有し、前記歯底凸部は前記歯底部の中心線上に配置され、前記歯先凹部の成形ローラ回転方向前側の凸部よりも前記歯先凹部の成形ローラ回転方向後側の凸部の方が前記歯底部の中心線に近い一対の成形ローラの間に帯状のフィン材料を通過させる工程と、
成形後のフィン材料を長手方向に圧縮することでフィン頂部が平坦になった矩形波状のコルゲートフィンを成形する工程と、
を含むことを特徴とするコルゲートフィンの成形方法。
【請求項６】
コルゲートフィンの成形方法であって、
歯先部に歯先凹部を有するとともに歯底部に歯底凸部を有し、前記歯底凸部は前記歯底部の中心線上に配置され、前記歯先凹部の成形ローラ回転方向前側の凸部の高さよりも前記歯先凹部の成形ローラ回転方向後側の凸部の高さの方が高く、かつ、前記歯先凹部の成形ローラ回転方向前側の凸部よりも前記歯先凹部の成形ローラ回転方向後側の凸部の方が前記歯底部の中心線に近い一対の成形ローラの間に帯状のフィン材料を通過させる工程と、
成形後のフィン材料を長手方向に圧縮することでフィン頂部が平坦になった矩形波状のコルゲートフィンを成形する工程と、
を含むことを特徴とするコルゲートフィンの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に用いられるコルゲートフィンを成形する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
チューブとコルゲートフィン（波形のフィン）とを交互に積層して構成される熱交換器においては、コルゲートフィンをフィン頂部が平坦になった矩形波状に成形すれば、コルゲートフィンとチューブとの接触面積が増大し、コルゲートフィン−チューブ間の伝熱効率が向上し、熱交換器の性能を向上させることができる。
【０００３】
特許文献１は、歯先部に歯先凹部を有するとともに歯底部に歯底凸部を有する一対の成形ローラを噛み合わせた状態で回転させ、その間に帯状のフィン材料を通過させ、その成形品を長手方向に圧縮することで上記矩形波状のコルゲートフィンを成形する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８１４８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コルゲートフィンとチューブとを密着させるためには、フィン頂部を平坦にするだけでなく、この平坦部がチューブに対して傾斜しないようにする必要がある。
【０００６】
この点に関し、特許文献１では、歯底凸部を歯底部の中心線よりも成形ローラの回転方向前側にずらすことで、平坦部前後の屈曲部の曲率を等しくし、フィン頂部の平坦部が傾斜するのを防止している。
【０００７】
しかしながら、歯底凸部を歯底部の中心線よりも前側にずらすと、歯先凹部の前側の凸部と歯底凸部との間隔が狭くなる。このため、成形ローラを駆動するギヤが摩耗して従動側成形ローラの回転が遅れてこの間隔がさらに狭まると、成形時にフィン材料が歯先凹部の前側の凸部と歯底凸部との間に強く挟まれてしまい、フィン材料が破断する可能性があった。
【０００８】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、成形ローラを駆動するギヤが摩耗しても歯先凹部の前側の凸部と歯底凸部との間隔を確保してフィン材料の破断を防止しつつ、平坦かつ傾斜のないフィン頂部を成形することのできるコルゲートフィン用成形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様によれば、歯先部に歯先凹部を有するとともに歯底部に歯底凸部を有する一対の成形ローラの間に帯状のフィン材料を通過させ、成形後のフィン材料を長手方向に圧縮することでフィン頂部が平坦になった矩形波状のコルゲートフィンを成形するコルゲートフィン用成形装置が提供される。
【００１０】
当該コルゲートフィン用成形装置においては、前記歯底凸部は前記歯底部の中心線上に配置され、次のいずれか、または、両方を満たした形状が採用される。
【００１１】
・前記歯先凹部の成形ローラ回転方向前側の凸部の高さよりも前記歯先凹部の成形ローラ回転方向後側の凸部の高さの方が高い。
【００１２】
・前記歯先凹部の成形ローラ回転方向前側の凸部よりも前記歯先凹部の成形ローラ回転方向後側の凸部の方が前記歯底部の中心線に近い。
【００１３】
また、上記コルゲートフィン用成形装置に対応するコルゲートフィンの成形方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
上記態様によれば、成形ローラの駆動ギヤが摩耗して従動側成形ローラの回転が遅れても、歯底部の歯底凸部を歯底部との間の間隔が確保され、成形中に両者の間にフィン材料が強く挟まれてフィン材料が破断するのを防止することができる。
【００１５】
また、成形途中、平坦部の成形ローラ回転方向前側に接続する屈曲部となる部位の角度が平坦部の成形ローラ回転方向後側に接続する屈曲部となる部位の角度よりも大きくなり、両者の加工硬化の程度を均一にすることができる。したがって、成形ローラによる成形品を長手方向に圧縮すると、平坦部前後の屈曲部が同じだけ屈曲し、平坦部が傾斜しない矩形波状のコルゲートフィンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るコルゲートフィン用成形装置の全体構成図である。
【図２】比較検討例の成形ローラの歯先部及び歯底部の拡大図である。
【図３】比較検討例の成形ローラで成形されるコルゲートフィンの概略図である。
【図４】本発明の実施形態に係る成形ローラの歯先部及び歯底部の拡大図である。
【図５】本発明の実施形態に係る成形ローラで成形されるコルゲートフィンの概略図である。
【図６】駆動ギヤ摩耗時の成形ローラの歯先部及び歯底部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係るコルゲートフィン用成形装置１００の全体構成を示している。
【００１９】
コルゲートフィン用成形装置１００は、成形部１０と、これらを駆動する駆動機構２０とで構成される。
【００２０】
成形部１０は、上側成形ローラ１１及び下側成形ローラ１２で構成され、上側成形ローラ１１及び下側成形ローラ１２は、図４に示すように、それぞれ歯先部に歯先凹部１３、歯底部に歯底凸部１４を有し、歯先部と歯底部とを接続する斜面１５にルーバー切刃１６を有する歯車形状の成形ローラである。上側成形ローラ１１と下側成形ローラ１２とは噛み合っており、これらを駆動機構２０によって同期回転させながらこれらの間に帯状のフィン材料を通過させると、フィン材料が波形に成形されるとともに斜面１５にルーバー（スリット）が形成される。そして、成形品を図示しない圧縮機構によって長手方向に圧縮すると、矩形波状のコルゲートフィンが得られる。
【００２１】
駆動機構２０は、下側成形ローラ１２に連結される主軸２１と、上側成形ローラ１１に連結される副軸２２と、主軸２１の途中に設けられるドライブギヤ２３と、副軸２２の途中に設けられてドライブギヤ２３に噛み合うドリブンギヤ２４と、駆動モータ２５とで構成される。駆動モータ２５を駆動すると、駆動モータ２５の回転が主軸２１を介して下側成形ローラ１２に伝達されるとともに、ドライブギヤ２３、ドリブンギヤ２４及び副軸２２を介して上側成形ローラ１１にも伝達され、これによって上側成形ローラ１１と下側成形ローラ１２との同期回転が実現される。
【００２２】
次に、成形ローラ１１、１２の形状について説明する。まず、本実施形態に至る前に出願人が検討した比較検討例について説明し、その後で、本実施形態に係る成形ローラ１１、１２の形状について説明する。
【００２３】
図２は、比較検討例の成形ローラ１１、１２の歯先部及び歯底部を示しており、両者の間にはフィン材料が挟まれている。図２では、上側成形ローラ１１の歯先部と下側成形ローラ１２の歯底部のみを示しているが、上側成形ローラ１１と下側成形ローラ１２とは同形状であり、図示されない下側成形ローラ１２の歯先部と上側成形ローラ１１の歯底部の形状は、図２に示した歯先部、歯底部と同じである。
【００２４】
比較検討例では、歯底部の歯底凸部１４を歯底部の中心線上に配置している。また、歯先部の歯先凹部１３の成形ローラ回転方向前側の凸部１３ｆの高さＨｆと成形ローラ回転方向後側の凸部１３ｒの高さＨｒとを等しくするとともに、これらの歯底部の中心線からの距離Ｌｆ、Ｌｒを等しくしている。高さＨｆ、Ｈｒは歯底部の底からの高さであり、距離Ｌｆ、Ｌｒは歯底部の中心線から凸部１３ｆ、１３ｒの最凸部までの距離である。
【００２５】
比較検討例によれば、歯底部の歯底凸部１４を歯底部の中心線上に配置しているので、歯底部の歯底凸部１４と歯先部の歯先凹部１３の成形ローラ回転方向前側の凸部１３ｆとの間隔が特許文献１のものと比較して広くなる。このため、ドライブギヤ２３及びドリブンギヤ２４が摩耗して上側成形ローラ１１の回転に遅れが生じても、両者の間の間隔が確保され、成形中に両者の間にフィン材料が強く挟まれてフィン材料が破断することはない。
【００２６】
しかしながら、比較検討例の成形ローラ１１、１２による成形品を長手方向に圧縮すると、得られるコルゲートフィン３０の平坦部３１が図３に示すように傾斜してしまう。平坦部３１が傾斜すると、コルゲートフィン３０をチューブとを密着させることができなくなるだけでなく、ルーバー３２が整列しなくなることで熱交換後の空気が熱交換器内に滞留しやすくなり、熱交換器の効率を低下させる原因となる。
【００２７】
このような平坦部３１の傾斜が起こる原因は、平坦部３１の成形ローラ回転方向後側に接続する屈曲部３１ｒよりも平坦部３１の成形ローラ回転方向前側に接続する屈曲部３１ｆの方が成形時の加工硬化の程度が大きく、平坦部前後の屈曲部３１ｆ、３１ｒの圧縮時の変形量が異なるからであると考えられる。
【００２８】
図４は、この点を踏まえて設計された成形ローラ１１、１２の歯先部及び歯底部を示しており、両者の間にはフィン材料が挟まれている。図２と同様に、上側成形ローラ１１の歯先部と下側成形ローラ１２の歯底部のみを示しているが、上側成形ローラ１１と下側成形ローラ１２とは同形状であり、図示されない下側成形ローラ１２の歯先部と上側成形ローラ１１の歯底部の形状は、図４に示した歯先部、歯底部と同じである。
【００２９】
この例では、比較検討例と同様に歯底部の歯底凸部１４を歯底部の中心線上に配置している。また、平坦部３１の成形ローラ回転方向前側に接続する屈曲部３１ｆの加工硬化を減らすとともに、平坦部３１の成形ローラ回転方向後側に接続する屈曲部３１ｒの加工硬化を増やすために、以下の形状を採用している。
【００３０】
（１）歯先凹部１３の成形ローラ回転方向前側の凸部１３ｆの高さＨｆよりも歯先凹部１３の成形ローラ回転方向後側の凸部１３ｒの高さＨｒの方が高い。高さＨｆ、Ｈｒは歯底部の底からの高さである。
【００３１】
（２）歯先凹部１３の成形ローラ回転方向前側の凸部１３ｆよりも歯先凹部１３の成形ローラ回転方向後側の凸部１３ｒの方が歯底部の中心線に近い。すなわち、歯底部の中心線から凸部１３ｆの最凸部までの距離Ｌｆ＞歯底部の中心線から凸部１３ｒの最凸部までの距離Ｌｒである。
【００３２】
これらの形状を採用したことにより、平坦部３１の成形ローラ回転方向前側に接続する屈曲部３１ｆとなる部位の角度θｆが平坦部３１の成形ローラ回転方向後側に接続する屈曲部３１ｒとなる部位の角度θｒよりも大きくなり、屈曲部３１ｆにおける加工硬化を減らすとともに屈曲部３１ｒにおける加工硬化を増やし、両者の加工硬化の程度を均一にすることができる。
【００３３】
したがって、図４に示す成形ローラによる成形品を長手方向に圧縮すると、平坦部３１前後の屈曲部３１ｆ、３１ｒが同じだけ屈曲し、図５に示すように平坦部３１が傾斜しない矩形波状のコルゲートフィン３０を得ることができる。
【００３４】
また、歯底部の歯底凸部１４を歯底部の中心線上に配置しているので、ドライブギヤ２３及びドリブンギヤ２４が摩耗して図６に破線で示すように、上側成形ローラ１１の回転に遅れが生じても、歯底部の歯底凸部１４と歯先部の歯先凹部１３の成形ローラ回転方向前側の凸部１３ｆとの間の間隔が確保され、成形中に両者の間にフィン材料が強く挟まれてフィン材料が破断するのを防止することができる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００３６】
例えば、成形ローラ１１、１２は、上記（１）又は（２）のいずれかを採用した形状であっても、比較検討例と比較して平坦部３１前後の屈曲部３１ｆ、３１ｒにおける加工硬化の程度の差を小さくし、平坦部３１の傾斜を抑制する効果があるので、上記（１）又は（２）のいずれかを採用した形状であってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１３    歯先凹部
１４    歯底凸部
１１    上側成形ローラ
１２    下側成形ローラ
１３ｆ  凸部
１３ｒ  凸部
１４    凸部
３０    コルゲートフィン
１００  コルゲートフィン用成形装置
【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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