(57)【要約】【課題】流体に熱を効率よく伝えられるコルゲートフィン及びその成形方法を提供すること。【解決手段】コルゲートフィン４は、平板部１０と、平板部１０に対して片方の幅方向端２２が切り離されて傾斜する片ルーバ２０と、平板部１０に対して両方の幅方向端３１、３２が切り離されて傾斜する両ルーバ３０と、を有し、平板部１０に対する片ルーバ２０の突出幅Ｌ２０が両ルーバ３０の突出幅Ｌ３０より大きい構成とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路に介装されるコルゲートフィンであって、
平板状に延在する平板部と、
前記平板部に対して片方の幅方向端が切り離されて傾斜する片ルーバと、
前記平板部に対して両方の幅方向端が切り離されて傾斜する両ルーバと、を有し、
前記平板部に対する前記片ルーバの突出幅は、前記平板部に対する前記両ルーバの突出幅より大きいことを特徴とするコルゲートフィン。
【請求項２】
請求項１記載のコルゲートフィンであって、
前記平板部に対する前記片ルーバの突出高さは、前記平板部に対する前記両ルーバの突出高さ以上であることを特徴とするコルゲートフィン。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のコルゲートフィンであって、
前記平板部に対して前記片ルーバが傾斜する方向に延在するルーバ幅は、前記平板部に対して前記両ルーバが傾斜する方向に延在するルーバ幅の同等以下であることを特徴とするコルゲートフィン。
【請求項４】
平板部に対して片ルーバ及び両ルーバが傾斜するコルゲートフィンの成形方法であって、
フィン材から一方の幅方向端を切断して前記片ルーバを成形する対の片刃ブレードと、
前記フィン材から両方の幅方向端を切断して前記両ルーバを成形する対の両刃ブレードと、を用いて、
対の前記片刃ブレードが前記片ルーバを挟み込む位置を対の前記両刃ブレードが前記両ルーバを挟み込む位置に対してオフセットすることで、前記平板部に対する前記片ルーバの突出幅を前記両ルーバの突出幅より大きく成形する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】
請求項４に記載のコルゲートフィンの成形方法であって、
一方の前記片刃ブレードは、一方の前記片ルーバの前記幅方向端を前記平板部から曲折させるランド先端を有し、
他方の前記片刃ブレードは、他方の前記片ルーバの前記幅方向端を切断するランド端を有する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】
請求項５に記載のコルゲートフィンの成形方法であって、
前記片刃ブレードの前記ランド端が、前記両刃ブレードと略同時に前記フィン材に当接して成形を開始することを特徴とするコルゲートフィンの成形方法。
【請求項７】
請求項５に記載のコルゲートフィンの成形方法であって、
前記片刃ブレードの前記ランド端が、前記両刃ブレードより先に前記フィン材に当接して成形を開始する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、流路に介装されるコルゲートフィン及びその成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、熱交換器に用いられるコルゲートフィンが開示されている。
【０００３】
上記コルゲートフィンは、コルゲート状に連なる複数の平板部を有する。平板部には、両端が平板部から切断されて傾斜するルーバと、一端が平板部に連なり他端が平板部から切断されて傾斜する半幅ルーバと、が形成される。半幅ルーバの幅は、ルーバの幅に対して半分の寸法に設定されている。
【０００４】
上記コルゲートフィンは、金属板が一対の歯車形カッタの噛み合い部に通されることで成形される。歯車形カッタは、金属板をコルゲート状に折り曲げるとともに、金属板から複数のルーバ及び半幅ルーバを並んで切り起こすようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平４−１２３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記コルゲートフィンでは、半幅ルーバはその一端が平板部に連なって傾斜する形状のため、熱交換器の作動時に半幅ルーバに当たる流体の流量が他のルーバに比べて小さくなることがある。その場合には、コルゲートフィンが流体に熱を伝える効率の低下を招く。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、流体に熱を効率よく伝えられるコルゲートフィン及びその成形方法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】
【０００８】
本発明のある態様によれば、流路に介装されるコルゲートフィンであって、平板状に延在する平板部と、前記平板部に対して片方の幅方向端が切り離されて傾斜する片ルーバと、前記平板部に対して両方の幅方向端が切り離されて傾斜する両ルーバと、を有し、前記平板部に対する前記片ルーバの突出幅は前記平板部に対する前記両ルーバの突出幅より大きいことを特徴とするコルゲートフィンが提供される。
【０００９】
又、本発明のある態様によれば、平板部に対して片ルーバ及び両ルーバが傾斜するコルゲートフィンの成形方法であって、フィン材から一方の幅方向端を切断して前記片ルーバを成形する対の片刃ブレードと、前記フィン材から両方の幅方向端を切断して前記両ルーバを成形する対の両刃ブレードと、を用いて、対の前記片刃ブレードが前記片ルーバを挟み込む位置を対の前記両刃ブレードが前記両ルーバを挟み込む位置に対してオフセットすることで、前記平板部に対する前記片ルーバの突出幅を前記両ルーバの突出幅より大きく成形することを特徴と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】
【００１０】
上記態様によれば、コルゲートフィンは、平板部に対する片ルーバの突出幅が両ルーバより大きいため、半平板部に沿って幅ルーバに当たる流体の流量を両ルーバに当たる流体の流量と同等に確保することが可能になる。これにより、コルゲートフィンは、流体の熱を効率よく伝えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るコルゲートフィンを示す正面図である。
【図２】図２は、コルゲートフィンを示す斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。（Ｂ）は、（Ａ）の一部を拡大した図である。
【図４】図４は、成形装置を示す側面図である。
【図５】図５は、成形装置を示す斜視図である。
【図６】図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】図７は、成形装置のある作動状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は、熱交換器１のコア２に示す正面図である。コア２は、本実施形態に係るコルゲートフィン４を備えてなる。
【００１４】
コア２は、複数のチューブ３と、複数のコルゲートフィン４と、が交互に並んで積層される。チューブ３及びコルゲートフィン４は、アルミニウムなどの金属によって形成され、互いに接合される。
【００１５】
チューブ３は、その内部に流体（熱媒体）が流れる流路（図示省略）を形成する流路部材である。チューブ３の外部には、流体（熱媒体）が流れる流路５が形成される。流路５には、コルゲートフィン４が介装される。コルゲートフィン４は、チューブ３の熱を流体に伝える伝熱部材である。
【００１６】
図２に示すように、コルゲートフィン４は、互いに傾斜して並ぶ平板状の平板部（板部）１０と、隣り合う平板部１０にわたって折り曲げられた曲折部１１と、を有する。平板部１０と曲折部１１とは、コルゲート状に連なっている。
【００１７】
平板部１０には、複数の片ルーバ２０（片側開口ルーバフィン）及び両ルーバ３０（両側開口ルーバフィン）が切り起こされる。後述するように、片ルーバ２０は、片側の幅方向端２２が開口部を形成する。両ルーバ３０は、両側の幅方向端３１、３２（図３（Ｂ）参照）が開口部を形成する。
【００１８】
片ルーバ２０及び両ルーバ３０は、略矩形の平板部１０の幅方向（図１において略上下方向）に延在する帯板状に形成される。片ルーバ２０及び両ルーバ３０の長手方向両端部２５、３５は、それぞれ曲折部１１に近接する。
【００１９】
図３（Ａ）に示すように、平板部１０には、２個の片ルーバ２０の間に複数（ここでは６個）の両ルーバ３０が並んで延在する。片ルーバ２０及び両ルーバ３０は、平板部１０の長手方向（図３（Ａ）において左右方向）について略一定の間隔をもって並ぶ。
【００２０】
片ルーバ２０及び両ルーバ３０は、平板部１０の中心線Ｃに対して略一定の角度で傾斜し、互いに略平行に並ぶ。
【００２１】
図３（Ａ）において、左端側の片ルーバ２０は平板部１０の中心線Ｃに対して上方に突出する一方、右端側の片ルーバ２０は中心線Ｃに対して下方（反対側）に突出する。
【００２２】
図３（Ｂ）に示すように、片ルーバ２０は、その幅方向の両端に幅方向端２１、２２を有する。一方の幅方向端２１は、平板部１０に対して曲折する折り目の部位であり、ルーバ長手方向（図１において略上下方向）に沿って直線状に延在する。他方の幅方向端２２は、平板部１０から切断された部位であり、ルーバ長手方向に沿って直線状に延在する。
【００２３】
片ルーバ２０は、平板部１０に対して傾斜する方向にルーバ幅Ｗ２０の寸法をもって延在する。片ルーバ２０は、平板部１０の中心線Ｃに対して突出幅Ｌ２０の寸法をもって一方側に延在する。そして、片ルーバ２０は、平板部１０に対して突出高さＨ２０の寸法をもって一方側に突出する。
【００２４】
両ルーバ３０は、図３（Ｂ）において、平板部１０の中心線Ｃに対して上方に突出する部位と、中心線Ｃに対して下方（反対側）に突出する部位と、を有する。両ルーバ３０は、その幅方向の両端に幅方向端３１、３２を有する。幅方向端３１、３２は、それぞれ平板部１０から切断された部位であり、ルーバ長手方向（図１において略上下方向）に沿って直線状に延在する。
【００２５】
両ルーバ３０は、平板部１０に対して傾斜する方向にルーバ幅Ｗ３０の寸法をもって延在する。両ルーバ３０は、平板部１０の中心線Ｃに対して片側突出幅Ｌ３０の寸法をもって両側に延在する。そして、両ルーバ３０は、平板部１０に対して突出高さＨ３０の寸法をもって両側に突出する。
【００２６】
上記片ルーバ２０のルーバ幅Ｗ２０は、両ルーバ３０のルーバ幅Ｗ３０と同等の寸法に設定される。上記片ルーバ２０の突出幅Ｌ２０は、両ルーバ３０の片側突出幅Ｌ３０に対して略２倍の寸法に設定される。そして、片ルーバ２０の突出高さＨ２０は、両ルーバ３０の突出高さＨ３０より大きく設定される。
【００２７】
なお、上記した構成に限らず、片ルーバ２０の突出高さＨ２０は、両ルーバ３０の突出高さＨ３０と同等に設定してもよい。その場合に、片ルーバ２０が平板部１０の中心線Ｃに対して傾斜する角度は、両ルーバ３０が平板部１０の中心線Ｃに対して傾斜する角度より小さく設定される。
【００２８】
次に、コルゲートフィン４の成形方法について説明する。
【００２９】
コルゲートフィン４は、図４に示す成形装置７０によって成形される。なお、説明の簡略化のため、成形装置７０は一部を省略して図示している。
【００３０】
成形装置７０は、互いに噛み合って回転する歯車形のロール５０、６０を備える。ロール５０、６０は、それぞれ回転軸Ｏ５０、Ｏ６０を中心として矢印ａ、ｂ方向に回転する。成形装置７０では、金属薄板からなるフィン材９が図４に矢印ｃで示すようにロール５０、６０の噛み合い部に通されることで、コルゲートフィン４がロール成形される。
【００３１】
図５は、一方のロール６０の一部を示す斜視図である。図６は、成形装置７０の断面図である。なお、図６におけるロール５０、６０の回転軸Ｏ５０、Ｏ６０は、便宜上、ロール５０、６０の噛み合い部（フィン材９）に対して実際より近い位置に示している。
【００３２】
ロール５０、６０は、回転軸Ｏ５０、Ｏ６０方向に並ぶ複数のブレード（切刃）５２、５３、６２、６３を備える。
【００３３】
歯車形のロール５０、６０は、フィン材９をコルゲート状に成形する。ロール５０、６０は、回転軸Ｏ５０、Ｏ６０に対して略平行に延在するフォーム面５１Ａ、６１Ａを有する。フォーム面５１Ａ、６１Ａは、フィン材９を挟み込んで平板部１０を成形する。
【００３４】
対の片刃ブレード５２、６２は、フィン材９を挟み込んで片ルーバ２０を成形する。一方の片刃ブレード５２は、回転軸Ｏ５０に対して傾斜するランド面５２Ａと、エッジ状（鋭角状）に突出するランド先端５２Ｂと、を有する。他方の片刃ブレード６２は、回転軸Ｏ６０に対して傾斜するランド面６２Ａと、回転軸Ｏ６０に対して略平行に延在するランド端６２Ｂと、を有する。
【００３５】
対の両刃ブレード５３、６３は、フィン材９を挟み込んで両ルーバ３０を成形する。一方の両刃ブレード５３は、回転軸Ｏ５０に対して傾斜するランド面５３Ａと、回転軸Ｏ６０に対して略平行に延在するランド端５３Ｂと、を有する。他方の両刃ブレード６３は、回転軸Ｏ６０に対して傾斜するランド面６３Ａと、回転軸Ｏ６０に対して略平行に延在する突出するランド先端６３Ｂと、を有する。
【００３６】
図６は、片ルーバ２０及び両ルーバ３０の成形が開始される状態を示している。この状態では、片刃ブレード６２のランド端６２Ｂ、両刃ブレード５３のランド端５３Ｂ、及び両刃ブレード６３のランド先端６３Ｂが、略同時にフィン材９に当接する。このとき、片刃ブレード５２のランド先端５２Ｂは、まだフィン材９から離れている。
【００３７】
上記図６に示す状態から、ロール５０、６０が互いに同期して回転することで、片ルーバ２０及び両ルーバ３０の成形が同時に開始される。
【００３８】
なお、上記した構成に限らず、図６に２点鎖線で示すように、片刃ブレード６２は、変形例として、ランド端６２Ｂの突出高さをさらに大きく形成してもよい。この場合に、片刃ブレード６２のランド端６２Ｂが両刃ブレード６３のランド先端６３Ｂより先にフィン材９に当たって片ルーバ２０の成形を開始する。
【００３９】
図７は、フィン材９に片ルーバ２０及び両ルーバ３０が成形された状態を示している。この状態で、ロール５０、６０のフォーム面５１Ａ、６１Ａは、フィン材９を挟んで平板部１０を平板状に成形する。そして、片刃ブレード５２、６２のランド面５２Ａ、６２Ａは、フィン材９を挟んで、片ルーバ２０を中心線Ｃに対して傾斜する帯板状に成形する。このとき、片刃ブレード６２のエッジ状のランド端６２Ｂがフィン材９に当接し、片ルーバ２０の幅方向端２１を平板部１０から曲折させる。片ルーバ２０の幅方向端２２及び両ルーバ３０の幅方向端３１は、隣り合う両刃ブレード５３のランド端５３Ｂと片刃ブレード６２のランド端６２Ｂによって切断される。
【００４０】
両刃ブレード５３、６３のランド面５３Ａ、６３Ａは、フィン材９を挟んで、両ルーバ３０を中心線Ｃに対して傾斜する帯板状に成形する。このとき、両ルーバ３０の幅方向端３１、３２は、隣り合う両刃ブレード５３のランド端５３Ｂと両刃ブレード６３のランド先端６３Ｂとによって切断される。
【００４１】
片刃ブレード５２、６２が片ルーバ２０を挟み込む位置は、対の両刃ブレード５３、６３が両ルーバ３０を挟み込む位置に対して剪断方向であるロール５０、６０の回転径方向（図７において上下方向）にオフセットされる。これにより、コルゲートフィン４は、平板部１０に対する片ルーバ２０の突出幅Ｌ２０が両ルーバ３０の突出幅Ｌ３０より大きくになるように成形される。
【００４２】
なお、図７に示す状態では、中心線Ｃに対する片ルーバ２０の傾斜角度が、両ルーバ３０の傾斜角度に比べて所定の角度差（例えば３度）だけ大きくなるように設定される。この角度差は、成形後に生じるフィン材９の弾性復元力による曲げ戻し（スプリングバック）によって、中心線Ｃに対する片ルーバ２０の傾斜角度が、両ルーバ３０の傾斜角度と同等になるように設定される。
【００４３】
以上のようにして、成形装置７０は、コルゲートフィン４を成形する。
【００４４】
熱交換器１の製造時には、コルゲートフィン４とチューブ３とを交互に並ぶように積層したコア２の組立体を形成する。その後に、コア２の組立体を加熱処理して、コルゲートフィン４とチューブ３とロウ付けによって接合する。
【００４５】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００４６】
熱交換器１の作動時に、コア２では、チューブ３の内部の流路（図示省略）を流通する流体と、チューブ３の外部の流路５でコルゲートフィン４のまわりを流通する流体と、が互いに熱交換をする。
【００４７】
熱交換器１の作動時に、コルゲートフィン４では、片ルーバ２０及び両ルーバ３０が平板部１０から突出することで、平板部１０に沿って流通する流体が当たる伝熱面積が確保される。
【００４８】
両ルーバ３０では、両方の幅方向端３１、３２が切り離されているため、流体が両端側の開口部をそれぞれ流通する。これにより、両ルーバ３０のまわりでは、両ルーバ３０を挟んで両側を流れる流体の流量が均等に確保される。
【００４９】
一方、片ルーバ２０では、一方の幅方向端２１が平板部１０に連なり、他方の幅方向端２２のみが切り離されているため、流体が一端側（幅方向端２２側）の開口部を流通する。これにより、片ルーバ２０のまわりでは、片ルーバ２０を挟んで両側を流れる流体の流量が不均等になる。
【００５０】
コルゲートフィン４は、平板部１０に対する片ルーバ２０の突出幅Ｌ２０を両ルーバ３０の突出幅Ｌ３０より大きくしているため、平板部１０に沿って片ルーバ２０に当たる流体の流量を両ルーバ３０と同等に確保することが可能になる。熱交換器１では、コルゲートフィン４が流体の熱を効率よく伝えることで、熱交換性能を高められる。
【００５１】
又、平板部１０に対する片ルーバ２０の突出高さＨ２０は、両ルーバ３０の突出高さＨ３０以上の寸法で形成される。こうして、片ルーバ２０が両ルーバ３０以上に突出するため、平板部１０に沿って片ルーバ２０に当たる流体の流量を両ルーバ３０と同等に確保することが可能になる。
【００５２】
又、片ルーバ２０が平板部１０に対して傾斜する方向に延在するルーバ幅Ｗ２０は、両ルーバ３０が平板部１０に対して傾斜する方向に延在するルーバ幅Ｗ３０と同等に形成される。こうして、片ルーバ２０の伝熱面積が両ルーバ３０の伝熱面積と同等に確保されるため、平板部１０に沿って片ルーバ２０に当たる流体の流量を両ルーバ３０と同等に確保することが可能になる。
【００５３】
又、本実施形態によれば、平板部１０に対して片ルーバ２０及び両ルーバ３０が突出するコルゲートフィン４の成形方法であって、フィン材９から一方の幅方向端２２を切断して片ルーバ２０を成形する対の片刃ブレード５２、６２と、フィン材９から両方の幅方向端３１、３２を切断して両ルーバ３０を成形する対の両刃ブレード５３、６３と、を備え、対の片刃ブレード５２、６２が片ルーバ２０を挟み込む位置を対の両刃ブレード５３、６３が両ルーバ３０を挟み込む位置に対して剪断方向にオフセットすることで、平板部１０に対する片ルーバ２０の突出幅Ｌ２０を両ルーバ３０の突出幅Ｌ３０より大きく成形するコルゲートフィン４の成形方法が提供される。
【００５４】
例えば、片刃ブレード５２、６２の板厚を両刃ブレード５３、６３の板厚よりも小さくし、片ルーバ２０のルーバ幅Ｗ２０を両ルーバ３０のルーバ幅Ｗ３０に対して同等もしくは短くすることで、片ルーバ２０の幅方向の一端側と両ルーバ３０の幅方向の一端側で重合しないため、流体が流通する開口部を大きく確保することが可能になり、コルゲートフィン４が流体の熱を効率よく伝えることで、熱交換性能を高められる。
【００５５】
又、本実施形態によれば、一方の片刃ブレード５２は、片ルーバ２０の幅方向端２１を平板部１０から曲折させるランド先端５２Ｂを有し、他方の片刃ブレード６２は、片ルーバ２０の幅方向端２２を切断するランド端６２Ｂを有するコルゲートフィン４の成形方法が提供される。
【００５６】
これにより、片刃ブレード６２は、ランド先端５２Ｂをフィン材９に当接させることで、平板部１０から曲折する片ルーバ２０の幅方向端２１を精度よく成形することができる。
【００５７】
又、本実施形態によれば、ランド端６２Ｂが、図６に実線で示すように、両刃ブレード６３と略同時にフィン材９に当接するコルゲートフィン４の成形方法が提供される。
【００５８】
この場合に、片ルーバ２０及び両ルーバ３０の成形が同時に開始されることにより、フィン材９が円滑に成形され、加工不良部が生じることが防止される。
【００５９】
又、本実施形態によれば、ランド端６２Ｂが、図６に２点鎖線で示すように、両刃ブレード６３より先にフィン材９に当接するコルゲートフィン４の成形方法が提供される。
【００６０】
この場合に、片ルーバ２０の成形が両ルーバ３０より先に開始され、片刃ブレード５２のランド面５２Ａがフィン材９に当接する範囲が拡大する。これにより、片刃ブレード５２によって切り起こされる片ルーバ２０の加工精度を高められる。
【００６１】
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。
【符号の説明】
【００６２】
４      コルゲートフィン
５      流路
９      フィン材
１０    平板部
２０    片ルーバ
２１    幅方向端
２２    幅方向端
３０    両ルーバ
３１    幅方向端
３２    幅方向端
５２    片刃ブレード
５２Ｂ  ランド先端
５３    両刃ブレード
５３Ｂ  ランド端
６２    片刃ブレード
６２Ｂ  ランド端
６３    両刃ブレード
６３Ｂ  ランド先端
Ｈ２０  突出高さ
Ｈ３０  突出高さ
Ｌ２０  突出幅
Ｌ３０  突出幅
Ｗ２０  ルーバ幅
Ｗ３０  ルーバ幅
【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】
2019015465.tif 000007
【図６】
2019015465.tif 000008
【図７】
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