(57)【要約】【課題】フィン本体部に段押し状凸部を形成することに起因して発生する反り変形を小さくすることができ、取り扱い性などに優れた熱交換器用フィンを提供する。【解決手段】複数の伝熱管挿通用の孔部２が設けられているプレート状のフィン本体部１と、このフィン本体部１の複数箇所がフィン本体部１の厚み方向片側に突出するようにフィン本体部１に一体形成された複数の段押し状凸部３と、を備えている、熱交換器用フィンＦであって、フィン本体部１の前記厚み方向片側とは反対の面には、フィン本体部１の反り変形を矯正するための反り矯正用プレス加工部６が設けられている。【選択図】  図１
2018054156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝熱管挿通用の孔部が設けられているプレート状のフィン本体部と、
このフィン本体部の複数箇所が前記フィン本体部の厚み方向片側に突出するように前記フィン本体部に一体形成された複数の段押し状凸部と、
を備えている、熱交換器用フィンであって、
前記フィン本体部の前記厚み方向片側とは反対の面には、前記フィン本体部の反り変形を矯正するための反り矯正用プレス加工部が設けられていることを特徴とする、熱交換器用フィン。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器用フィンであって、
前記反り矯正用プレス加工部は、プレス溝である、熱交換器用フィン。
【請求項３】
請求項２に記載の熱交換器用フィンであって、
前記複数の段押し状凸部は、少なくともそれらの左右両側の基部が前記フィン本体部に繋がった形態であり、
前記プレス溝は、前記フィン本体部の上下高さ方向に延びるように形成されている、熱交換器用フィン。
【請求項４】
請求項３に記載の熱交換器用フィンであって、
前記プレス溝は、前記フィン本体部の左右横幅方向において、前記複数の伝熱管挿通用の孔部とは位置ずれした配置に形成されている、熱交換器用フィン。
【請求項５】
熱交換器用フィンを構成するフィン本体部の原材料としてのプレート部材にプレス加工を施すことにより、前記プレート部材に複数の伝熱管挿通用の孔部を形成するとともに、前記プレート部材の複数箇所を、前記プレート部材の厚み方向片側に突出した複数の段押し状凸部として形成する工程を、有している、熱交換器用フィンの製造方法であって、
前記プレート部材に前記複数の段押し状凸部を形成した後に、前記プレート部材をその厚み方向両側から挟むようにプレスし、かつこのプレス時においては、前記プレート部材の前記厚み方向片側とは反対の面の少なくとも１箇所に、他の領域よりも強いプレス圧を加えることにより、この領域を前記フィン本体部の反り変形を矯正するための反り矯正用プレス加工部とする反り矯正工程を、さらに有していることを特徴とする、熱交換器用フィンの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の熱交換器用フィンの製造方法であって、
前記複数の段押し状凸部は、少なくともそれらの左右両側の基部が前記フィン本体部に繋がった凸状であり、
前記反り矯正用プレス加工部は、前記フィン本体部の上下高さ方向に延びるプレス溝である、熱交換器用フィンの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の熱交換器用フィンの製造方法であって、
前記プレス溝は、前記フィン本体部の左右横幅方向において、前記複数の伝熱管挿通用の孔部とは位置ずれした配置に形成する、熱交換器用フィンの製造方法。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれかに記載の熱交換器用フィンの製造方法であって、
前記複数の伝熱管挿通用の孔部の周縁部にバーリング部を形成するバーリング加工工程を、さらに有しており、
このバーリング加工工程は、前記反り矯正工程の後に実行する、熱交換器用フィンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆるフィンアンドチューブ型の熱交換器の構成要素として用いられる熱交換器用フィン、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィンアンドチューブ型の熱交換器は、たとえば給湯装置用の熱交換器としてよく用いられており、その具体例として、特許文献１，２に記載されているようなものがある。
これらの文献に記載された熱交換器用フィンは、金属製のプレート状のフィン本体部に、複数の伝熱管挿通用の孔部、および複数の段押し状凸部が設けられている。各段押し状凸部は、たとえばフィン本体部に設けられた２つの切り込み部の相互間領域を、フィン本体部の前方側に突出させた形態である。フィン本体部に前記したような複数の段押し状凸部を設ければ、燃焼ガスなどの熱媒体を熱交換器に作用させる場合に、熱媒体を複数の段押し状凸部に作用させ、熱交換器の熱交換効率を高めることが可能である。
【０００３】
しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように改善すべき余地があった。
【０００４】
すなわち、フィン本体部の前面に、フィン本体部の前方に向けて突出する複数の段押し状凸部を形成すると、フィン本体部の前面側の素材が前記複数の段押し状凸部寄りに引っ張られ、フィン本体部に反り変形を生じる虞がある。この反り変形は、たとえばフィン本体部の前面が凹面状となるように湾曲する態様の変形であり、段押し状凸部の数が多いほど、フィン本体部の反り変形量は大きくなる。その一方、熱交換器の製造に際しては、多くのフィンを所定のピッチで正確に整列させた状態で伝熱管に装着させる必要がある。したがって、各フィンに前記したような反り変形を生じていたのでは、複数のフィンを適切に整列させることが困難化し、その作業性が悪くなるなどの不具合を生じる。
【０００５】
なお、複数の段押し状凸部の突出方向を相違させれば、フィン本体部の反り変形量を小さくすることは可能である。ところが、このような手段を採用した場合には、複数の段押し状凸部を形成する際の各部のプレス方向を相違させる必要が生じるため、段押し状凸部のプレス成形作業が煩雑化する。また、フィン本体部の前面および後面の双方が凹凸状となるため、フィン本体部を円滑に搬送するようなことも困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１３４３４５号公報
【特許文献２】特開平７−２１８１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、フィン本体部に段押し状凸部を形成することに起因して発生する反り変形を小さくすることができ、取り扱い性などに優れた熱交換器用フィン、およびその製造方法を提供することを、その課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００９】
本発明の第１の側面により提供される熱交換器用フィンは、複数の伝熱管挿通用の孔部
が設けられているプレート状のフィン本体部と、このフィン本体部の複数箇所が前記フィン本体部の厚み方向片側に突出するように前記フィン本体部に一体形成された複数の段押し状凸部と、を備えている、熱交換器用フィンであって、前記フィン本体部の前記厚み方向片側とは反対の面には、前記フィン本体部の反り変形を矯正するための反り矯正用プレス加工部が設けられていることを特徴としている。
好ましくは、前記反り矯正用プレス加工部は、塑性加工領域とされる。
【００１０】
このような構成によれば、フィン本体部に複数の段押し状凸部を一体形成したことに起因してフィン本体部に発生する反り変形は、反り矯正用プレス加工部の存在により矯正され、フィン本体部を反り変形の無い、または少ない状態とすることができる。したがって、フィン本体部の複数の孔部に伝熱管を挿入させるべく、複数の熱交換器用フィンを所定ピッチで整列させるような作業を容易かつ適切に行なうことが可能となり、前記従来技術と比較して、その作業性をよくすることができるなどの利点が得られる。
【００１１】
本発明の第２の側面により提供される熱交換器用フィンの製造方法は、熱交換器用フィンを構成するフィン本体部の原材料としてのプレート部材にプレス加工を施すことにより、前記プレート部材に複数の伝熱管挿通用の孔部を形成するとともに、前記プレート部材の複数箇所を、前記プレート部材の厚み方向片側に突出した複数の段押し状凸部として形成する工程を、有している、熱交換器用フィンの製造方法であって、前記プレート部材に前記複数の段押し状凸部を形成した後に、前記プレート部材をその厚み方向両側から挟むようにプレスし、かつこのプレス時においては、前記プレート部材の前記厚み方向片側とは反対の面の少なくとも１箇所に、他の領域よりも強いプレス圧を加えることにより、この領域を前記フィン本体部の反り変形を矯正するための反り矯正用プレス加工部とする反り矯正工程を、さらに有していることを特徴としている。
【００１２】
このような構成によれば、フィン本体部を構成するプレート部材に複数の段押し状凸部を形成した際に、前記プレート部材に反り変形を生じたとしても、その後の反り矯正工程により、前記反り変形を無くし、または少なくすることができる。したがって、本発明の第１の側面により提供される熱交換器用フィンについて述べたのと同様な効果が得られる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、前記反り矯正用プレス加工部は、プレス溝である。
【００１４】
このような構成によれば、プレス溝の形成領域を塑性加工領域とすることが確実化され、フィン本体部の反り変形を矯正する上で、より好ましいものとなる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、前記複数の段押し状凸部は、少なくともそれらの左右両側の基部が前記フィン本体部に繋がった凸状であり、前記プレス溝は、前記フィン本体部の上下高さ方向に延びるように形成されている。
【００１６】
このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、複数の段押し状凸部のそれぞれの左右両側の基部がフィン本体部に繋がった形態であると、フィン本体部は、本来的には、左右の横幅両端部が横幅方向中央部よりも前方に位置するように湾曲した状態の反り変形を生じる。これに対し、プレス溝は、フィン本体部の上下高さ方向に延びて形成されているため、このプレス溝による前記反り変形の矯正効果を高いものとし、フィン本体部の反り変形量を十分に小さくすることが可能である。
【００１７】
本発明において、好ましくは、前記プレス溝は、前記フィン本体部の左右横幅方向において前記複数の伝熱管挿通用の孔部とは位置ずれした配置に形成されている。
【００１８】
このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、フィン本体部に設けられた伝熱管挿通用の孔部は、伝熱管が挿通される部位であり、伝熱管との相対関係においてその寸法精度が高い部位とされる必要がある。このため、伝熱管挿通用の孔部の形成箇所に、不当な歪みなどはできる限り生じないようにすることが要望される。これに対し、前記構成によれば、プレス溝は、伝熱管挿通用の孔部の形成箇所を避けた状態で設けられているため、フィン本体部にプレス溝を設けることに起因して、伝熱管挿通用の孔部の形成箇所に不当な歪みが生じるようなことを適切に回避することが可能である。
【００１９】
本発明において、好ましくは、前記複数の伝熱管挿通用の孔部の周縁部にバーリング部を形成するバーリング加工工程を、さらに有しており、このバーリング加工工程は、前記反り矯正工程の後に実行する。
【００２０】
このような構成によれば、前記バーリング加工工程は、フィン本体部の反り変形が矯正された状態で行なわれるため、バーリング加工を適切に、かつ精度良く行なうことが可能である。
【００２１】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）は、本発明に係る熱交換器用フィンの一例を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のIb−Ib断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のIc−Ic断面図であり、（ｄ）は、（ａ）のId−Id断面図である。
【図２】（ａ）は、図１（ａ）の正面図であり、（ｂ）は、その背面図であり、（ｃ）は、（ｂ）のIIc−IIc断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、図１に示す熱交換器用フィンの製造工程の一例を模式的に示す概略斜視図である。
【図４】図３（ｃ）で示す工程の具体的な状態を示す要部断面図である。
【図５】本発明の他の例を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２４】
図１および図２に示す熱交換器用フィンＦ（以下、適宜「フィンＦ」と略称する）は、銅などの金属製のプレート状のフィン本体部１を備えている。このフィン本体部１には、複数の伝熱管挿通用の孔部２、複数の段押し状凸部３、複数の補助バーリング孔部４、左右両端の一対の屈曲片部５ａ，５ｂ、および反り矯正用プレス加工部の一例としての複数のプレス溝６が形成されている。
【００２５】
伝熱管挿通用の孔部２は、図１（ｂ）に示すように、熱交換器の伝熱管９が挿通される部分である。これら複数の孔部２は、フィン本体部１の左右の横幅方向に適当なピッチで横並び状に設けられ、かつその内周縁にフィン本体部１の前方側に向けて突出したバーリング部２０が一体形成されたバーリング孔として形成されている。各孔部２の上側には、フィンＦを伝熱管９にロウ付けする際にロウ材を挿入保持させておくための比較的小径のロウ材挿入用の孔部７が設けられている。
【００２６】
複数の補助バーリング孔部４は、フィンＦの倒れ防止を図るための部位であり、伝熱管挿通用の孔部２よりも上方の位置に横並び状に設けられている。複数のフィンＦを並べた
状態で伝熱管９に挿通させた場合には、各補助バーリング孔部４のバーリング部４０が、隣接する他のフィンＦに当接することによって、フィンＦの倒れ防止が図られる。一対の屈曲片部５ａ，５ｂは、フィン本体部１の横幅方向両端をその前方側に屈曲させた部位であり、複数のフィンＦが伝熱管９に装着された状態において、それら複数のフィンＦの相互間に流入した熱媒体がフィンＦの横幅方向外方に流出することを防止し、熱交換効率を高めるのに役立つ。
【００２７】
複数の段押し状凸部３は、熱交換効率を高めるための部位であり、フィン本体部１の前面１ａに、左右横幅方向ならびに上下高さ方向の双方に複数列で並んだ配列に設けられている。これら複数の段押し状凸部３としては、サイズが相違する複数種類のものが設けられているが、これらの基本的な構成は互いに共通しており、特許文献１，２に記載された段押し状凸部と同様である。具体的には、フィン本体部１に形成された略水平方向に延びる上下２つの切り込み部によって挟まれた領域を、フィン本体部１の前方側に突出させた形態である。図１（ａ）の要部拡大図に示すように、段押し状凸部３の左右両側の基部３０は、フィン本体部１に一体的に繋がっている。このため、段押し状凸部３をプレス成形した場合には、フィン本体部１の前面１ａ側の素材は、矢印Ｎ１で示すように、段押し状凸部３側に引き寄せられ、その引き寄せ方向は、フィン本体部１の左右横幅方向となる。このことに起因し、図１（ａ）の矢印Ｎ２で示すように、フィン本体部１の左右横幅方向両端部が前方側に変位する形態の反り変形を生じる。本実施形態では、段押し状凸部３の数が多いこと、フィン本体部１の厚みが薄いこと、およびフィン本体部１は横幅寸法が上下高さ寸法よりも大きい横長状であることから、本来的には、前記した反り変形は大きくなり易い。
【００２８】
複数のプレス溝６は、フィン本体部１の前記した反り変形を矯正するための部位であり、フィン本体部１の後面１ｂのうち、図２（ｂ）の複数の仮想線Ｌａに沿って形成された直線状の溝（図２（ｃ）では、Ｖ溝）として形成されている。各プレス溝６は、後述する反り矯正工程によって形成された部位であり、フィン本体部１の左右横幅方向において、複数の伝熱管挿通用の孔部２から位置ずれした配置に設けられている。各プレス溝６は、上下高さ方向に直線状に延びているが、フィン本体部１の後面１ｂのうち、段押し状凸部３や補助バーリング孔部４が設けられた箇所は凹状に窪んでいるため、これらの部分には、プレス溝６は形成されておらず、これらの箇所において分断された直線状に形成されている。
【００２９】
次に、前記したフィンＦの製造方法の一例について、図３を参照して説明する。
なお、図３は、フィンＦの製造方法を模式的に示しており、その詳細は省略されているが、好ましくは、長尺状の原材料を移送させながらプレス加工を順次施す順送の手法が用いられる。
【００３０】
図３（ａ）に示すように、フィン本体部１（フィンＦ）の原材料として、銅製のプレート部材１Ａが用いられる。このプレート部材１Ａに対し、プレス加工を施すことにより、まず同図（ｂ）に示すように、複数の段押し状凸部３、バーリング部２０，４０が未形成の孔部２，４、およびロウ材用の孔部７などを形成する。既述したように、複数の段押し状凸部３を形成すると、プレート部材１Ａには、その横幅方向両端部が中央部よりも前方に位置するように反り変形が発生する。
【００３１】
次いで、前記した反り変形を矯正する反り矯正工程を実施する（図３（ｃ）を参照）。この反り矯正工程においては、たとえば図４に示すように、一対のプレス成形用型８ａ，８ｂを用いて、プレート部材１Ａをその厚み方向両側から挟むようにプレスする。一方のプレス成形用型８ａは、複数の段押し状凸部３との干渉を避けるための複数の凹部８０を有しており、他方のプレス成形用型８ｂは、前記したプレス溝６を形成するための断面Ｖ
字状の複数の突起部８１を有している。突起部８１は、たとえばプレス成形用型８ｂの一般部分とは別体のブロック部材８２に設けられ、ブロック部材８２を交換することによって、突出高さなどが相違する他の突起部８１をプレス成形用型８ｂにセッティングできるように構成することも可能である。
【００３２】
前記したようなプレス成形用型８ａ，８ｂを用いてプレート部材１Ａをクランプすると、プレート部材１Ａが非湾曲状態に設定されることに加え、プレート部材１Ａのうち、突起部８１が当接した箇所は、プレート部材１Ａの他の領域よりも強いプレス圧を受けた塑性加工領域となる。この塑性加工領域は、元の湾曲形状には弾性復元しない領域である。このことにより、プレス成形用型８ａ，８ｂによるクランプ状態を解除した場合に、プレート部材１Ａが元の湾曲状態に復帰するスプリングバック量は少なくなり、プレート部材１Ａの反り変形量は少なくなる。
【００３３】
その後は、図３（ｄ）に示すように、伝熱管挿通用の孔部２や、補助バーリング孔部４の内周縁をバーリング部２０，４０とするバーリング加工を施す。また、屈曲片部５ａ，５ｂも形成する。このことにより、前記したフィンＦが製造される。バーリング加工は、フィン本体部１の反り変形を矯正した状態で行なわれるために、バーリング部２０，４０を所望の形状およびサイズに高い精度で形成することが可能である。また、本実施形態とは異なり、バーリング部２０，４０を形成した後に、プレス溝６を形成したのでは、プレス溝６の形成時にバーリング部２０，４０の寸法に狂いを生じさせる虞があるが、本実施形態によれば、そのような虞もない。さらに、本実施形態では、プレス溝６は、フィン本体部１の左右横幅方向において、伝熱管挿通用の孔部２とは位置ずれした位置に設けられているため、プレス溝６が形成されていることによって、伝熱管挿通用の孔部２の形成箇所に歪みなどが生じないようにし、伝熱管挿通用の孔部２およびそのバーリング部２０をより寸法精度の高いものに形成することが可能である。これは、伝熱管９にフィンＦを適切に装着する上で、好ましい効果をもたらせる。
【００３４】
本実施形態のフィンＦは、既述したように、フィン本体部１の反り変形が矯正され、その反り変形量が小さくされたものとなっている。したがって、フィン本体部１が大きく反り変形したままの場合と比較すると、複数のフィンＦを所定ピッチで配列させるような作業を容易に行なうことが可能となり、熱交換器の生産性を高め、その製造コストを低減する上で、好ましいものとなる。
【００３５】
図５は、プレス溝６を形成するためのプレス成形用型８ｂの突起部８１が、先端部に丸みを帯びた形状とされた例を示している。このような構成においても、上述した実施形態と同様な効果を得ることが可能である。
【００３６】
図示説明は省略するが、本発明においては、前記した突起部８１を、たとえば適度な硬度をもつゴムなどの弾性体とし、プレス成形用型８ａ，８ｂを用いてフィン本体部１をその両側からクランプした際に、突起部８１が圧縮変形しつつ、フィン本体部１の所定箇所を他の領域よりも強いプレス圧で押圧させる手段を採用することもできる。このような手段によれば、フィン本体部１にプレス溝を形成することなく、突起部８１によって押圧した領域を塑性加工領域とし、フィン本体部１の反り変形量を少なくする効果を得ることが可能である。このようなことから理解されるように、本発明でいう反り矯正用プレス加工部は、必ずしもプレス溝として形成されていなくてもよい。
【００３７】
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る熱交換器用フィンの各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。同様に、本発明に係る熱交換器用フィンの製造方法における各工程の具体的な構成も、本発明の意図する範囲内において変更自在である。
【００３８】
本発明でいう段押し状凸部としては、フィン本体部に切り込み部を設けることなく、フィン本体部の一部をフィン本体部の前方側に部分的に突出（膨出）させた形態の凸部とすることも可能である。
反り矯正用プレス加工部は、フィン本体部の上下高さ方向に形成されていることに代えて、上下高さ方向に対して斜めに傾いた方向、あるいはフィン本体部の横幅方向などの他の方向に延びた状態に形成することも可能である。
伝熱管挿通用の孔部は、必ずしもバーリング孔として形成されていなくてもよい他、その具体的な形状、サイズ、配置などは、装着対象の伝熱管に対応させて適宜変更することができる。したがって、伝熱管挿通用の孔部は、上下高さ方向に１段の配列で設けられた構成に代えて、上下高さ方向に複数段の配列で設けられた構成とすることもできる。
フィン本体部の材質は、銅に限定されず、ステンレスなどの他の材質の金属製とすることもできる。本発明に係る熱交換器用フィンを用いて構成される熱交換器の具体的な構成や用途も限定されない。
【符号の説明】
【００３９】
Ｆ  熱交換器用フィン
１  フィン本体部
１Ａ  プレート部材
２  伝熱管挿通用の孔部
２０  バーリング部（伝熱管挿通用の孔部の）
３  段押し状凸部
３０  基部（段押し状凸部の）
６  プレス溝（反り矯正用プレス加工部）
【図１】
2018054156.tif 000003
【図２】
2018054156.tif 000004
【図３】
2018054156.tif 000005
【図４】
2018054156.tif 000006
【図５】
2018054156.tif 000007