(57)【要約】【課題】  材料の食込み、破断なく、ロール成形により連続的に加工可能なオフセット形状フィンの製造方法及びそのフィンを提供する。【解決手段】  表面に凹凸条５１，５１′が形成された一対の第１ローラ５，５′で平板状の板材４０Ａを凹凸状に曲げ加工して波形形状板４０Ｂを形成する第１工程と、オフセット配置された切断刃６１，６１′を有する一対の第２ローラ６，６′で波形形状板の凹凸条４２の傾斜面を切断してオフセット部４３を形成する第２工程と、表面にオフセット配置された凹凸条７１，７１′が形成された一対の第３ローラ７，７′で第２工程でオフセット切断されたオフセット部を曲げ加工する第３工程とを備えることによって、ロール成形によりオフセット形状フィン４を連続的に加工できる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸を繰り返すように形成された凹凸条（４Ａ〜４Ｅ）が複数並設され、かつ互いに隣接する凹凸条が、凹凸条延在方向に位置がオフセットされたオフセット形状フィンの製造方法において、
（１）表面に凹凸条（５１，５１′）が形成された一対の第１ローラ（５，５′）で、平板状の板材（４０Ａ）を凹凸状に曲げ加工して波形形状板（４０Ｂ）を形成する第１工程と、
（２）オフセットして配置された切断刃（６１，６１′）を有する一対の第２ローラ（６，６′）で、前記波形形状板の凹凸条（４２）の傾斜面を切断してオフセット部（４３）を形成する第２工程と、
（３）表面にオフセット配置された凹凸条（７１，７１′）が形成された一対の第３ローラ（７，７′）で、前記第２工程でオフセット切断された前記オフセット部（４３）を曲げ加工する第３工程と、
を備えていることを特徴とするオフセット形状フィンの製造方法。
【請求項２】
第２工程の切断刃のオフセット量Ｄを板厚程度にして、切断された材料のローラへの食込みを板厚程度することを特徴とするオフセット形状フィンの製造方法。
【請求項３】
第３工程のオフセットして配置された曲げ歯同士に隙間Ｇを設けて、材料のローラとの接触を避けることを特徴とするオフセット形状フィンの製造方法。
【請求項４】
前記第１ローラ（５，５′）と前記第２ローラ（６，６′）の間、及び前記第２ローラ（６，６′）と前記第３ローラ（７，７′）の間に成形途中の前記板材を案内する中間ローラ（８）が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のオフセット形状フィンの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のオフセット形状フィンの製造方法により形成されたことを特徴とするオフセット形状フィン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コルゲートフィンの波形形状をオフセットすることによって得られるオフセット形状フィンをローラ成形によって形成するオフセット形状フィンの製造方法及びこの製造方法によって製造されたオフセット形状フィンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、管路と波形状フィン（アウターフィン）とを交互に積層して熱交換コアを形成し、管路内を通る熱交換流体と管路外を通る熱交換流体とを熱交換させる積層型熱交換器がよく知られている。この場合、熱伝達効率を向上し、熱交換器の性能を向上させるために、管路外に設けるアウターフィンのみならず、管路内にもインナーフィンを設けることが行われている。このインナーフィンの形状として、アウターフィンと同様に波形状フィン（コルゲートフィン）を採用する場合もあるが、この場合は、単に伝熱面積を増加させるだけで、管路内の流体の流れが層流になる恐れがあり、熱伝達効率の向上はあまり期待できない。そこで図２に示すような、凹凸条を交互に繰り返すように形成された凹凸条が複数並設され（波形形状）、かつ互いに隣接する凹凸条が凹凸条延在方向に位置がオフセットされたオフセット形状フィンをインナーフィンとして使用することが知られている。これによって、管路内を流れる熱交換流体が分岐、合流を繰り返して流れることにより、流体の流れを乱流にし、熱伝達効率を一層向上させている。
【０００３】
このようなオフセット形状フィンは、プレスでは材料押え等の複雑な型機構により加工可能であることから、従来は、図８に示すように間欠加工のプレスで製造していた。また、近年、加工費の低減、設備面積の低減の観点から、間欠加工のプレスで製造していた張出し等の複雑な形状を、図９に示すようなロール成形で製造するという要望がある。
しかしながら、熱交換器等に用いられるオフセット形状フィンは、隣接する凹凸条の隣接する山部同士及び谷部同士が、比較的に長い領域（山部又は谷部の約半分の長さ）でつながっているから、各凹凸条は、プレス加工でしか形成できず、連続曲げ加工が可能なロール成形加工では、基本的に適用できない形状となっている。仮に、ロール成形加工で形成しようとすると、隣接する山部同士及び谷部同士のつながっている部分が凹凸条延在方向の前後方向に引っ張られて、変形を起こしてしまう。また、材料がローラへ食い込むという問題もあり、ロール成形加工は難しいというのが一般的な認識であった。
【０００４】
この問題を解決し、ロール成形によりオフセット形状フィンを形成することが、特許文献１により知られている。この特許文献１によるオフセット形状フィンの製造方法は、図１０に示すように第１のロール加工工程（ａ）においてまず第１の加工ロールＲ1により、オフセット部の切込みと曲げを行い、平板Ｃから断面三角形状がジグザグ条に並設された中間加工板Ｃ１を形成し、続いて第２のロール加工工程（ｂ）において、第２の加工ロールＲ2により、中間加工板Ｃ１のジグザグ条の接続位置にて順次曲げ加工（オフセット成形）が施されていき、所定の断面台形状の凹凸条が所定の形態で接続されたフィンＣ２が連続加工される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２２１５８８号公報
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示された、オフセット部に切込みと曲げを加工後に台形状に曲げる方式では、図１０（ｃ）に示すようにオフセットされた隣の凸部との結合部Ａの長さＴが、材料板厚ｔ以下の場合に限られており、しかも切込み量が大きいこと、結合部Ａが後の曲げ加工で大きく変形（傾斜部→平坦部）することから材料のローラへの食込み、結合部Ａでの破断が懸念され、安定加工が見込めないという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、オフセット形状を有するフィンを材料の食込み、破断なく、ロール成形により連続的に加工するオフセット形状フィンの製造方法及びこの製造方法によって製造されたオフセット形状フィンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載のオフセット形状フィンの製造方法及びそのフィンを提供する。
請求項１に記載のオフセット形状フィンの製造方法は、表面に凹凸条５１，５１′が形成された一対の第１ローラ５，５′で、平板状の板材４０Ａを凹凸状に曲げ加工して波形形状板４０Ｂを形成する第１工程と、オフセットして配置された切断刃６１，６１′を有する一対の第２ローラ６，６′で、波形形状板の凹凸条４２の傾斜面を切断してオフセット部４３を形成する第２工程と、表面にオフセット配置された凹凸条７１，７１′が形成された一対の第３ローラ７，７′で、第２工程でオフセット切断されたオフセット部４３を曲げ加工する第３工程とを備えているものであり、これにより、材料の食込み、破断なく、ロール成形によって連続的にオフセット形状フィン４を安定的に製造することができ、加工費の低減及び設備面積の低減を図ることができる。
【０００９】
請求項２に記載のオフセット形状フィンの製造方法は、第２工程の切断刃のオフセット量Ｄ（図５参照）を板厚程度にして、切断された材料のローラへの食込みを板厚程度とすることで材料のローラからのはく離性が向上でき、材料の食付き、破断を抑制できる。
【００１０】
請求項３に記載のオフセット形状フィンの製造方法は、第３工程のオフセットして配置された曲げ歯同士に隙間Ｇ（図６参照）を設けて、材料のローラとの接触を避けることで材料のローラからのはく離性が向上でき、材料の食付き、破断を抑制できる。
【００１１】
請求項４のオフセット形状フィンの製造方法は、第１ローラ５，５′と第２ローラ６，６′間及び第２ローラ６，６′と第３ローラ７，７′間に成形途中の板材を案内する中間ローラ８を配置したものであり、これにより、板材を案内し、その挙動を制限することができ、オフセット形状フィン４の安定的なローラ成形加工が可能である。
【００１２】
請求項５のオフセット形状フィンは、請求項１又は２に記載のオフセット形状フィンの製造方法により形成されたものであり、ロール成形によりプレス加工と同様のオフセット形状フィン４の製造を可能としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に従って本発明の実施の形態のオフセット形状フィンの製造方法及び該製造方法によって製造されたオフセット形状フィンについて説明する。図１は、積層型熱交換器の１例を示す図である。積層型熱交換器は、図示しない一対のヘッダー間に複数の伝熱チューブ１が平行に延設され、各伝熱チューブ１間にコルゲートフィン（アウターフィン）２が配置されている。即ち、伝熱チューブ１とアウターフィン２とが交互に積層されることで、熱交換コア部を形成している。これにより、伝熱チューブ１内を流れる熱交換媒体Ｆ１と、伝熱チューブ１外のアウターフィン２を通過する熱交換媒体Ｆ２との間で熱交換をする。
【００１４】
この場合、両熱交換媒体Ｆ１，Ｆ２の熱交換を促進させるために、図１に示されるように伝熱チューブ１内にインナーフィン３を挿入し、配置することが一般に行われている。このインナーフィン３として、従来より図２に示されるようなオフセット形状フィン４が用いられている。このようなオフセット形状フィン４は、凹凸を繰り返すように形成された凹凸条４Ａ〜４Ｅが複数並設され、かつ互いに隣接する凹凸条（４Ａ，４Ｂ），（４Ｂ，４Ｃ），（４Ｃ，４Ｄ）及び（４Ｄ，４Ｅ）が、凹凸条延在方向に位置がオフセット（ずれて）されている。また、これら凹凸条４Ａ〜４Ｅは、互いに結合部４１で結合されている。即ち、各凹凸条４Ａ〜４Ｅの凸部同士及び凹部同士が部分的に結合されている。従来技術では不可能とされた結合部４１の長さＴが板厚ｔよりも長くすることも可能である。
なお、オフセット形状フィン４をアウターフィン２として使用することも可能である。
【００１５】
次に、本実施形態のオフセット形状フィンの製造法について説明する。図３は、オフセット形状フィンをロール成形する場合の工程レイアウトを、図４は、各工程でのローラ形状を示す図である。オフセット形状フィン４の材料である平板状の板材４０Ａは、図４に示すようにコイル状に巻かれた状態から巻き出されることによって連続的に供給される。板材４０Ａは、まず上下に配置され、互いに同方向に回転する一対の第１ローラ５，５′間に供給される。各第１ローラ５，５′の表面は、図４に一部拡大して示すように凹凸条５１，５１′が形成されていて、噛合する第１ローラ５，５′間を通ることによって、図３（ａ）に示されるように凹凸条４２に曲げ成形されて、波形形状板４０Ｂを形成する。これが、ロール成形の第１工程である。
【００１６】
第１工程で波形形状板４０Ｂに加工された板材４０Ａは、続いて同じく上下に配置され、互いに同方向に回転する一対の第２ローラ６，６′間に導入される。各第２ローラ６，６′の表面には、図４に一部拡大して示すようにオフセットして配置された切断刃６１，６１′が設けられていて、波形形状板４０Ｂが噛合する第２ローラ６，６′間を通過する際に、波形形状板４０Ｂにおける凹凸条４２の傾斜面のオフセット部４３を切断加工して、図３（ｂ）に示されるようなオフセット切断された波形形状板４０Ｃを形成する。この切断工程が、ロール成形の第２工程である。図５は、切断刃６１，６１′を更に拡大して示しており、この場合、切断刃６１，６１′のオフセット量Ｄを板材４０Ａの板厚も程度としている。
【００１７】
第２工程でオフセット切断された波形形状板４０Ｃは、続いて同じく上下に配置され、互いに同方向に回転する一対の第３ローラ７，７′間に導入される。各第３ローラ７，７′の表面には、図４に一部拡大して示すように凹凸条がオフセットして配置された波形７１，７１′が形成されている。したがって、オフセット切断された波形形状板４０Ｃが、噛合する第３ローラ７，７′間を通過する際に、オフセット部４３が曲げ加工され、図３（ｃ）に示すような最終的なオフセット形状フィン４が得られる。これが、ロール成形の第３工程である。図６は、第３ローラ７，７′の拡大表面を示す図であり、オフセット配置された波形７１，７１′の曲げ歯同士に隙間Ｇを設けて、板材の第３ローラ７，７′との接触を避けるようにしている。なお、第３工程を経た板材は、次の工程で所定の長さに切断され、最終的なオフセット形状フィン４となる。
【００１８】
以上説明したように本実施形態のオフセット形状フィンの製造方法では、波形形状板４０Ｂのオフセット部４３の切断と曲げとを第２工程と第３工程とに分割することにより、オフセット形状フィン４をローラに食込ませることなく、ロール成形することができる。また、オフセットされた各凹凸条の結合部４１の姿勢が変らず（平坦のまま）変形が抑えられるため、結合部４１の破断が抑制でき、オフセット形状フィン４の安定的な加工が可能である。また、切断刃６１，６１′のオフセット量Ｄを板厚程度とし、オフセット配置された波形７１，７１′の曲げ歯同士に隙間Ｇを設けることによって、板材のローラ６，７からのはく離性を向上でき、板材の食付き、破断を抑制できる。
【００１９】
なお、上述した実施形態においては、第１〜第３工程の３つの工程を経てオフセット形状フィン４を形成しているが、第１工程である波形状の曲げ工程を省略することも可能である。この場合は、前記した第２工程で波形状の曲げとオフセット部の切断とを同時に行うことになる。
【００２０】
図７は、別の実施形態のオフセット形状フィンの製造方法を説明するローラの配置を示す図である。この別の実施形態は、第１〜第３工程及び各一対の第１〜第３ローラ５，６，７のローラ形状は上述の実施形態と同じであるが、第１ローラ５と第２ローラ６との間、及び第２ローラ６と第３ローラ７との間にそれぞれ中間ローラ８を配置している。中間ローラ８は、加工途中の板材４０Ｂ，４０Ｃの案内をしており、適度の張力をもって板材を送給することができる。このように中間ローラ８に板材４０Ｂ，４０Ｃを通して、板材の挙動を制限することでより安定的な加工が可能となる。
【００２１】
以上説明したように、本発明ではロール成形によってオフセット形状フィンを製造することができるので、オフセット形状フィンの高速加工が可能となると共に、加工費、設備費、設備面積、エネルギ費等の大幅な低減が可能となる。
なお、本発明のオフセット形状フィンは、好適には熱交換器であるオイルクーラーのインナーフィンとして使用される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】積層型熱交換器の部分斜視図である。
【図２】オフセット形状フィンの斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態のオフセット形状フィンの製造法を説明する図であり、（ａ）第１工程の曲げ、（ｂ）第２工程のオフセット部の切断、（ｃ）第３工程のオフセット部の曲げ、をそれぞれ示している。
【図４】本発明の実施の形態のオフセット形状フィンの製造法における各ローラ形状を拡大図と共に示す図である。
【図５】第２ローラの切断刃の拡大図である。
【図６】第３ローラの表面構造の拡大図である。
【図７】本発明の別の実施形態のオフセット形状フィンの製造法におけるローラ配置を説明する図である。
【図８】従来のプレス加工によるフィンの製造を説明する図である。
【図９】従来のロール成形を説明する図である。
【図１０】従来技術のオフセット形状フィンの製造法の手順、（ａ）第１のロール加工工程であるオフセット部の切込みと曲げ、（ｂ）第２のロール加工工程であるオフセット成形、及び（ｃ）結合部を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    伝熱チューブ
２    コルゲートフィン（アウターフィン）
３    インナーフィン
４    オフセット形状フィン
４Ａ〜４Ｅ    凹凸条
４０Ａ    平板状板材
４０Ｂ    波形形状板
４０Ｃ    オフセット切断された波形形状板
４１    結合部
４２    凹凸条
４３    オフセット部
５，５′    第１ローラ
５１，５１′    凹凸条
６，６′    第２ローラ
６１，６１′    切断刃
７，７′    第３ローラ
７１，７１′    オフセット配置された波形
８    中間ローラ
【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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